JP4707924B2 - Projection optical system, exposure apparatus, and microdevice manufacturing method - Google Patents

Projection optical system, exposure apparatus, and microdevice manufacturing method Download PDF

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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70275—Multiple projection paths, e.g. array of projection systems, microlens projection systems or tandem projection systems

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影光学系、露光装置、及びマイクロデバイスの製造方法に係り、特にマイクロデバイスの製造工程の１つであるリソグラフィー工程においてマスクに形成されたパターンの像を基板上に投影する際に用いて好適な投影光学系、露光装置、及びマイクロデバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ又はテレビ等の表示装置で用いられている液晶表示素子は、通常、ガラス基板（プレート）上に透明薄膜電極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターニングして、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子及び電極配線を含む回路パターンを形成して製造される。このフォトリソグラフィの手法を用いた製造工程では、マスク上に形成された原画となるパターンを、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布されたプレート上に投影露光する投影露光装置が用いられている。
【０００３】
従来は、マスクとプレートとの相対的な位置合わせを行った後で、マスクに形成されたパターンをプレート上に設定された１つのショット領域に一括して転写し、転写後にプレートをステップ移動させて他のショット領域の露光を行う、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（所謂、ステッパー）が多用されていた。また、近年、液晶表示素子の大面積化に伴って投影光学系の口径を有効利用するために、物体面側（マスク側）における投影光学系の有効径と同程度の長さを有するスリット状の照明光をマスクに照射し、マスクを介したスリット状の光が投影光学系を介してプレートに照射されている状態で、マスクとプレートとを投影光学系に対して相対的に移動させて走査し、マスクに形成されたパターンの一部を順次プレートに設定された１つのショットに転写し、転写後にプレートをステップ移動させて他のショット領域に対する露光を同様にして行う、所謂ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が案出されている。
【０００４】
また、近年においては、更なる露光領域の拡大を図るため、１つの大型の投影光学系を用いるのではなく、小型の部分投影光学系を走査方向に直交する方向（非走査方向）に所定間隔をもって複数配列した第１の配列と、この第１の配列をなす部分投影光学系の間に部分投影光学系を配列した第２の配列とを走査方向に配置した、所謂マルチレンズ方式の投影光学系を備える投影露光装置が案出されている（例えば、特開平７−５７９８６号公報を参照されたい）。
【０００５】
液晶表示素子の製造においては、プレート上にフォトレジストを塗布し、以上の投影露光装置の何れかを用いてマスクに形成されたパターンをプレートに転写し、フォトレジストの現像、エッチング、及びフォトレジストの剥離といった工程を繰り返すことにより、ＴＦＴ等のスイッチング素子及び電極配線が形成された素子基板が形成される。そして、この素子基板と別工程で製造されたカラーフィルタを備える対向基板とを張り合わせ、これらの間に液晶を挟持させることにより液晶表示素子が製造される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、液晶表示素子の大型化に伴って、投影露光装置の露光対象であるプレート自体も益々大型化している。例えば、近年においては１ｍ角を越える大きさのプレートが用いられることが多くなっている。一方でプレートの厚みは０．５〜１．５ｍｍ程度であるため、プレートの大型化に伴ってプレートの撓みも大きくなる。プレートの撓みが大きくなると、投影露光装置のステージ（プレートステージ）上にプレートを載置するとき又は搬出するときにプレートが投影光学系又はステージ自体に接触してしまうという不具合が生ずる。
【０００７】
かかる不具合を防止するためには、プレートの搬入及び搬出時にプレートの撓みが少なくなるように搬入・搬出方法を工夫するか、又は、投影光学系とステージとの間の距離（作動距離）を広げる必要がある。前者の場合には、プレートの搬入及び搬出の度にプレートの撓みを小さくする処置に時間を要し、スループット（単位時間当たりに露光処理を行うことができるプレートの枚数）の低下を招く虞がある。また、後者の場合において、視野の大きさ及び開口数を変更せずに作動距離を広げるには、投影光学系を構成するレンズの口径を大型化する必要があるため、投影光学系の大型化は避けられない。特に、上述したマルチレンズ方式の投影光学系においては、各部分投影光学系を構成するレンズの各々を大型化する必要があるが、各部分投影光学系の配列間隔は視野の大きさによってほぼ一義的に定まってしまうため、配列上の制約から部分投影光学系を構成するレンズの大型化を図ることはできない。
【０００８】
また、従来の投影露光装置は、光源として超高圧水銀ランプを備え、この超高圧水銀ランプから射出されるｇ線（４３６ｎｍ）の光及びｈ線（４０５ｎｍ）の光、更にはｉ線（３６５ｎｍ）の光を照明光として用いている。ここで、３５０〜４５０ｎｍ程度の短波長の波長域の光であって多波長の光を用いるのは、主に照明光として高い光パワーを確保するとともに、液晶表示装置に設けられるカラーフィルタ用の着色レジストの短波長側の感度特性が高いからである。
【０００９】
このように、従来の投影露光装置は、照明光として多波長の光を含む光を用いているため、作動距離を広げるために単純にレンズを大型化すると、投影光学系の収差（色収差）が悪化してしまう。一般に、可視光の波長域においては色収差を補償する硝材は多々あるが、上記の短波長の波長域においては、ソラリゼーション又はレンズの透過率の低下が生ずるため使用可能な硝材の種類は数種類に制限される。このような状況下において、投影光学系の色収差を補正するためには、レンズ枚数の増加等の工夫を施して投影光学系を設計するか、又は、上記の波長域で色分散が小さい高価な蛍石等の硝材を使用する必要があり、投影光学系のコストが上昇してしまうという問題がある。特に、マルチレンズ方式の投影光学系は、全体でのレンズ枚数が多いため、個々の部分投影光学系のレンズ枚数の増加がさほど多くなく、又は、さほど高価な硝材を使用していないとしても、全体としてはコストが大幅に上昇してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、収差の大幅な悪化を招かず、且つコストを増大させることなく作動距離を広げることができる投影光学系を提供するとともに、当該投影光学系を備えることで大型の基板の交換が容易であり、その結果としてスループットを向上させることができる露光装置及び当該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の投影光学系は、第１面の等倍像を第２面上に形成する投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）において、前記第１面の中間像を形成する第１結像光学系（３０ａ）と、前記中間像を前記第２面上に再結像させる第２結像光学系（３０ｂ）とを備え、前記第１結像光学系（３０ａ）は、第１屈折光学素子群と、前記第１屈折光学素子群側に凹面を向けて配置されて、前記第１屈折光学素子群を介した光を前記第１屈折光学素子群へ向けて反射する第１凹面反射光学素子と、前記第１面に対して斜設されて前記第１面からの光を前記第１屈折光学素子群へ導く第１反射面と、前記第１面に対して斜設されて前記第１凹面反射光学素子を介した前記第１屈折光学素子群からの光を第２結像光学系へ導く第２反射面とを備え、前記第２結像光学系（３０ｂ）は、第２屈折光学素子群と、前記第２屈折光学素子群側に凹面を向けて配置されて、前記第２屈折光学素子群を介した光を前記第２屈折光学素子群へ向けて反射する第２凹面反射光学素子と、前記第２面に対して斜設されて前記第１結像光学系からの光を前記第２屈折光学素子群へ導く第３反射面と、前記第２面に対して斜設されて前記第２凹面反射光学素子を介した前記第２屈折光学素子群からの光を前記第２面へ導く第４反射面とを備え、前記第１結像光学系は縮小倍率を有し、前記第２結像光学系は拡大倍率を有することを特徴としている。
また、本発明の投影光学系は、前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系の双方は、前記中間像形成面に関してほぼ対称に配置されることが好ましい。
また、本発明の投影光学系は、前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系は、ほぼ等しい光学系であることが好ましい。
また、本発明の露光装置は、上記の何れかに記載の投影光学系を備え、前記第１面に位置決めされたマスク（Ｍ）のパターン像を、前記投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）を介して前記第２面に位置決めされた基板（Ｐ）へ転写することを特徴としている。
また、本発明の露光装置は、上記の何れかに記載の投影光学系を部分投影光学系として複数備え、前記第１面に位置決めされたマスク（Ｍ）のパターン像の一部を、前記部分投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）の各々を介して前記第２面に位置決めされた基板（Ｐ）上に転写することで、前記パターンの全部を前記基板（Ｐ）へ転写することを特徴としている。
また、本発明の露光装置は、前記マスク（Ｍ）を前記第１面に設定した状態で少なくとも前記第１面内の所定の方向に移動可能に構成されたマスクステージ（ＭＳ）と、基板（Ｐ）を前記第２面に設定した状態で少なくとも前記第２面の所定の方向に移動可能に構成された基板ステージ（ＰＳ）とを備え、前記部分投影光学に対して前記マスクステージ（ＭＳ）及び前記基板ステージ（ＰＳ）を相対的に移動させつつ前記マスク（Ｍ）のパターン像の一部を前記基板（Ｐ）に逐次転写することを特徴としている。
また、本発明の露光装置は、水銀ランプ（１）を含み、当該水銀ランプ（１）から射出される少なくとも２つの輝線を含む照明光で前記マスク（Ｍ）を照明する照明光学系（ＩＬ）を備えることを特徴としている。
また、本発明の露光装置は、前記照明光が、少なくともｇ線、ｈ線、及びｉ線を含むことが好適である。
本発明のマイクロデバイスの製造方法は、上記の何れかに記載の露光装置を用いて前記マスク（Ｍ）のパターンを前記基板（Ｐ）に転写する露光工程と、前記露光工程により露光された前記基板（Ｐ）を現像する現像工程とを含むことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による投影光学系、露光装置、及びマイクロデバイスの製造方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。本実施形態においては、複数の反射屈折型の投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系ＰＬに対してマスクＭと基板としてのプレートＰとを相対的に移動させつつマスクＭに形成された液晶表示素子のパターンＤＰの像を基板としてのプレートＰ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１３】
尚、以下の説明においては、各図中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がプレートＰに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がプレートＰに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態ではマスクＭ及びプレートＰを移動させる方向（走査方向）をＸ軸方向に設定している。
【００１４】
本実施形態の露光装置は、マスクステージ（図１では不図示）上においてマスクホルダ（不図示）を介してＸＹ平面に平行に支持されたマスクＭを均一に照明するための照明光学系ＩＬを備えている。図２は、照明光学系ＩＬの側面図であり、図１に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。図１及び図２を参照すると、照明光学系ＩＬは、例えば水銀ランプ又は超高圧水銀ランプからなる光源１を備えている。光源１は楕円鏡２の第１焦点位置に配置されているため、光源１から射出された照明光束は、ダイクロイックミラー３を介して、楕円鏡２の第２焦点位置に光源像を形成する。
【００１５】
尚、本実施形態では、光源１から射出された光が楕円鏡２の内面に形成された反射膜及びダイクロイックミラー３で反射されることにより、ｇ線（４３６ｎｍ）の光、ｈ線（４０５ｎｍ）の光、及びｉ線（３６５ｎｍ）の光を含む３００ｎｍ以上の波長域の光による光源像が楕円鏡２の第２焦点位置に形成される。つまり、ｇ線、ｈ線、及びｉ線を含む波長域以外の露光する上で不必要となる成分は楕円鏡２及びダイクロイックミラー３で反射される際に除去される。
【００１６】
楕円鏡２の第２焦点位置にはシャッタ４が配置されている。シャッタ４は、光軸ＡＸ１に対して斜めに配置された開口板４ａ（図２参照）と開口板４ａに形成された開口を遮蔽又は開放する遮蔽板４ｂ（図２参照）とから構成される。シャッタ４を楕円鏡２の第２焦点位置に配置するのは、光源１から射出された照明光束が集束されているため遮蔽板４ｂの少ない移動量で開口板４ａに形成された開口を遮蔽することができるとともに、開口を通過する照明光束の光量を急激に可変させてることによりパルス状の照明光束を得るためである。
【００１７】
楕円鏡２の第２焦点位置に形成された光源像からの発散光束は、コリメートレンズ５によってほぼ平行光束に変換されて波長選択フィルタ６に入射する。波長選択フィルタ６はｇ線、ｈ線、及びｉ線を含む波長域の光束のみを透過させるものである。波長選択フィルタ６を通過した光はリレーレンズ８を介して再び結像する。この結像位置の近傍にはライトガイド９の入射端９ａが配置されている。ライトガイド９は、例えば多数のファイバ素線をランダムに束ねて構成されたランダムライトガイドファイバであって、光源１の数（図１では１つ）と同じ数の入射端９ａと、投影光学系ＰＬを構成する投影光学ユニットの数（図１では５つ）と同じ数の射出端９ｂ〜９ｆ（図２では射出端９ｂだけを示す）とを備えている。こうして、ライトガイド９の入射端９ａへ入射した光は、その内部を伝播した後、５つの射出端９ｂ〜９ｆから分割されて射出される。尚、１つの光源１のみでは光量が不足する場合には、複数の光源を設けるとともに、各光源に対して設けられた複数の入射端を有し、各々の入射端から入射した光をほぼ同じ光量に分割して各射出端９ｂ〜９ｆから射出するライトガイドを設けることが好ましい。
【００１８】
図２に示したように、ライトガイド９の入射端９ａには、連続的に位置を可変することができるように構成されたブレード１０が配置されている。このブレード１０は、ライトガイド９の入射端９ａの一部を遮光することによって、ライトガイド９の５つの射出端９ｂ〜９ｆ各々から射出される光の強度を連続的に可変するためのものである。ブレード１０のライトガイド９の入射端９ａに対する遮光量の制御は、図２中の主制御系２０が駆動装置１９を制御することによって行われる。
【００１９】
ライトガイド９の射出端９ｂとマスクＭとの間には、コリメートレンズ１１ｂ、フライアイ・インテグレータ１２ｂ、開口絞り１３ｂ（図１では図示省略）、ビームスプリッタ１４ｂ（図１では図示省略）、及びコンデンサーレンズ系１５ｂが順に配置されている。同様に、ライトガイド９の各射出端９ｃ〜９ｆとマスクＭとの間には、コリメートレンズ１１ｃ〜１１ｆ、フライアイ・インテグレータ１２ｃ〜１２ｆ、開口絞り１３ｃ〜１３ｆ、ビームスプリッタ１４ｃ〜１４ｆ、及びコンデンサーレンズ系１５ｃ〜１５ｆがそれぞれ順に配置されている。
【００２０】
尚、ここでは、説明の簡単化のために、ライトガイド９の射出端９ｂ〜９ｆとマスクＭとの間に設けられる光学部材の構成を、ライトガイド９の射出端９ｂとマスクＭとの間に設けられたコリメートレンズ１１ｂ、フライアイ・インテグレータ１２ｂ、開口絞り１３ｂ、ビームスプリッタ１４ｂ、及びコンデンサーレンズ系１５ｂを代表させて説明する。
【００２１】
ライトガイド９の射出端９ｂから射出された発散光束は、コリメートレンズ１１ｂによりほぼ平行な光束に変換された後、フライアイ・インテグレータ１２ｂに入射する。フライアイ・インテグレータ１２ｂは、多数の正レンズエレメントをその中心軸線が光軸ＡＸ２に沿って延びるように縦横に且つ稠密に配列することによって構成されている。従って、フライアイ・インテグレータ１２ｂに入射した光束は、多数のレンズエレメントにより波面分割され、その後側焦点面（即ち、射出面の近傍）にレンズエレメントの数と同数の光源像からなる二次光源を形成する。即ち、フライアイ・インテグレータ１２ｂの後側焦点面には、実質的な面光源が形成される。
【００２２】
フライアイ・インテグレータ１２ｂの後側焦点面に形成された多数の二次光源からの光束は、フライアイ・インテグレータ１２ｂの後側焦点面の近傍に配置された開口絞り１３ｂにより制限された後、ビームスプリッタ１４ｂを介して、コンデンサーレンズ系１５ｂに入射する。尚、開口絞り１３ｂは、対応する投影光学ユニットＰＬ１の瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、照明に寄与する二次光源の範囲を規定するための可変開口部を有する。開口絞り１３ｂは、この可変開口部の開口径を変化させることにより、照明条件を決定するσ値（投影光学系ＰＬを構成する各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の瞳面の開口径に対するその瞳面上での二次光源像の開口径の比）を所望の値に設定する。
【００２３】
コンデンサーレンズ系１５ｂを介した光束は、パターンＤＰが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。尚、パターンＤＰは、本発明にいう第１面に配置される。ライトガイド９の他の射出端９ｃ〜９ｆから射出された発散光束も同様に、コリメートレンズ１１ｃ〜１１ｆ、フライアイ・インテグレータ１２ｃ〜１２ｆ、開口絞り１３ｃ〜１３ｆ、ビームスプリッタ１４ｃ〜１４ｆ、及びコンデンサーレンズ系１５ｃ〜１５ｆを順に介してマスクＭを重畳的にそれぞれ照明する。即ち、照明光学系ＩＬは、マスクＭ上においてＹ軸方向に並んだ複数（図１では合計で５つ）の台形状の領域を照明する。
【００２４】
一方、照明光学系ＩＬに設けられる上記ビームスプリッタ１４ｂを介した光は、図２に示すように、集光レンズ１６ｂを介して光電変換素子よりなるインテグレータセンサ１７ｂで受光される。このインテグレータセンサ１７ｂの光電変換信号が、不図示のピークホールド回路及びＡ／Ｄ変換器を介して主制御系２０に供給される。インテグレータセンサ１７ｂの出力と、プレートＰの表面（第２面）上に照射される光の単位面積当たりのエネルギー（露光量）との相関係数は予め求められて主制御系２０内に記憶されている。
【００２５】
主制御系２０は、プレートＰが載置されるプレートステージ及びマスクＭが載置されるマスクステージＭＳを制御する不図示のステージコントローラからのステージ系の動作情報に同期してシャッタ４の開閉動作を制御するとともに、インテグレータセンサ１７ｂから出力される光電変換信号に応じて駆動装置１９に対して制御信号を出力し、マスクＭに照明光学系ＩＬからの照明光を照射するタイミング及び照明光の強度を制御する。
【００２６】
尚、照明光学系ＩＬは、その照明光学特性（テレセントリシティ及び照度むら）を可変することができるように構成されている。照明光学特性を調整する方法の詳細については、例えば特開２００１−３０５７４３号公報、特開２００１−３１３２５０号公報、及び特開平１０−１８９４２７号公報を参照されたい。また、照度むらの調整については、マスク面（プレート面）近傍又はマスク面（プレート面）と光学的に共役な面若しくはその近傍に走査方向の開口の幅が走査方向と直交する方向（非走査方向）において異なるような視野絞りを配置することによって補正することも可能である。この補正方法の詳細については、例えば特開平７−１４２３１３号公報等を参照されたい。尚、かかる補正方法において、視野絞りの開口の幅を異ならせるのではなく、透過特性が非走査方向において照度むらを補正し得る分布を有する濃度分布フィルタを設ける構成であっても良い。
【００２７】
マスクＭ上の各照明領域からの光は、各照明領域に対応するようにＹ軸方向に沿って配列された複数（図１では合計で５つ）の投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系ＰＬに入射する。次に、本発明の投影光学系ＰＬの構成について説明する。図３は、投影光学系ＰＬの一部をなす投影光学ユニットＰＬ１の構成を示す側面図である。尚、投影光学ユニットＰＬ２〜ＰＬ５の構成は投影光学ユニットＰＬ１とほぼ同様の構成であるため、投影光学ユニットＰＬ１の構成を説明し、投影光学ユニットＰＬ２〜ＰＬ５の説明を省略する。
【００２８】
図３に示す投影光学ユニットＰＬ１は、マスクＭからの光に基づいてパターンＤＰの中間像（一次像）を形成する第１結像光学系３０ａと、この中間像からの光に基づいてパターンＤＰの正立正像（二次像）をプレートＰ上に形成する第２結像光学系３０ｂとを有する。尚、パターンＤＰの中間像の形成位置又はその近傍には、マスクＭ上における投影光学ユニットＰＬ１の視野領域（照明領域）及びプレートＰ上における投影光学ユニットＰＬ１の投影領域（露光領域）を規定する視野絞りＡＳが設けられている。
【００２９】
第１結像光学系３０ａは、マスクＭから−Ｚ軸方向に沿って入射する光を−Ｘ軸方向に反射するようにマスク面（ＸＹ平面）に対して４５°の角度で斜設された第１反射面を有する第１直角プリズム３１ａを備えている。また、第１結像光学系３０ａは、第１直角プリズム３１ａ側から順に、正の屈折力を有するレンズ群３２ａと、負の屈折力を有するレンズ群３３ａと、第１直角プリズム３１ａ側に凹面を向けた反射光学素子としての第１凹面反射鏡３４ａとを備えている。レンズ群３２ａ、レンズ群３３ａ、及び第１凹面反射鏡３４ａはＸ軸方向に沿って配置され、全体として第１反射屈折光学系３５ａを構成している。第１反射屈折光学系３５ａから＋Ｘ軸方向に沿って第１直角プリズム３１ａに入射した光は、マスク面（ＸＹ平面）に対して４５°の角度で斜設された第２反射面によって−Ｚ軸方向に反射される。
【００３０】
一方、第２結像光学系３０ｂは、第１直角プリズム３１ａの第２反射面から−Ｚ軸方向に沿って入射する光を−Ｘ軸方向に反射するようにプレート面（ＸＹ平面）に対して４５°の角度で斜設された第１反射面を有する第２直角プリズム３１ｂを備えている。また、第２結像光学系３０ｂは、第２直角プリズム３１ｂ側から順に、正の屈折力を有するレンズ群３２ｂと、レンズ群３３ｂと、第２直角プリズム３１ｂ側に凹面を向けた反射光学素子としての第２凹面反射鏡３４ｂとを備えている。レンズ群３２ｂ、レンズ群３３ｂ、及び第２凹面反射鏡３４ｂはＸ軸方向に沿って配置され、全体として第２反射屈折光学系３５ｂを構成している。第２反射屈折光学系３５ｂから＋Ｘ方向に沿って第２直角プリズム３１ｂに入射した光は、プレート面（ＸＹ平面面）に対して４５°の角度で斜設された第２反射面によって−Ｚ軸方向に反射される。上述した第１結像光学系３０ａの倍率は縮小倍率に設定され、第２結像光学系３０ｂの倍率は拡大倍率に設定されており、第１結像光学系３０ａ及び第２結像光学系３０ｂの総合的な倍率は等倍に設定されている。
【００３１】
尚、投影光学ユニットＰＬ１の開口数、焦点深度、及び解像度については、開口数が大きくなると解像度が向上するが、焦点深度が浅くなるという関係にある。このため、微細なパターンを形成するためには極力開口数が大きくなるように投影光学ユニットＰＬ１を設計する必要がある。しかしながら、あまり解像度を高くすると焦点深度が浅くなり、大面積のプレートＰに撓みが生じている場合には、パターンＤＰ転写時に問題が生ずることが考えられる。このため、本実施形態においては、焦点深度及び解像度を考慮して投影光学ユニットＰＬ１のプレートＰ側（第２面側）の開口数（Ｎ．Ａ．）が０．３程度以下に設定されている。
【００３２】
また、本実施形態では、マスクＭと第１結像光学系３０ａの第１直角プリズム３１ａの第１反射面との間の光路中にフォーカス補正光学系３６が付設され、視野絞りＡＳの近傍に像シフターとしての第１平行平面板３７及び第２平行平面板３８が付設されている。更に、第２結像光学系３０ｂの第２直角プリズム３１ｂの第２反射面とプレートＰとの間の光路中に倍率補正光学系３９が付設されている。
【００３３】
以下、フォーカス補正光学系３６の構成及び作用について説明する。図４は、図３のフォーカス補正光学系３６の構成を概略的に示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＺＸ断面図である。図３及び図４に示したように、フォーカス補正光学系３６は、マスクＭと第１直角プリズム３１ａとの間の光路中において、マスクＭ側から順に、光軸ＡＸ１０を含む面内（ＺＸ平面内）においてクサビ断面形状を有している第１クサビ型光学部材３６ａと、光軸ＡＸ１０を含む面内（ＺＸ平面内）においてクサビ断面形状を有している第２クサビ型光学部材３６ｂとを有しており、第１クサビ型光学部材３６ａのマスクＭ側の屈折面はその法線が光軸ＡＸ１０と一致する平面であり、第２クサビ型光学部材３６ｂの第１直角プリズム３１ａ側の屈折面はその法線が光軸ＡＸ１０と一致している平面である。また、第１クサビ型光学部材３６ａの第１直角プリズム３１ａ側の屈折面と第２クサビ型光学部材３６ｂのマスクＭ側の屈折面とは互いにほぼ平行な平面となっている。
【００３４】
そして、第１クサビ型光学部材３６ａ及び第２クサビ型光学部材３６ｂの少なくとも何れか一方をＸ方向に沿って相対的に移動させることによって、マスクＭと第１直角プリズム３１ａとの間の光路長を変化させることができ、これにより、投影光学ユニットＰＬ１の光軸ＡＸ１０方向の結像位置を変更することが可能である。尚、第１クサビ型光学部材３６ａ及び第２クサビ型光学部材３６ｂの移動方向は、光軸ＡＸ１０を含む面内方向（ＺＸ面内方向）であって第１クサビ型光学部材３６ａの第１直角プリズム３１ａ側の屈折面（第２クサビ型光学部材３６ｂのマスクＭ側の屈折面）に沿った方向であっても良い。この場合、第１クサビ型光学部材３６ａ及び第２クサビ型光学部材３６ｂの光軸方向の間隔を一定としつつ光路長を変更することができる。尚、本実施形態では、第１クサビ型光学部材３６ａ及び第２クサビ型光学部材３６ｂの少なくとも何れか一方を、第１及び第２クサビ型光学部材３６ａ，３６ｂの対向する屈折面（第１クサビ型光学部材３６ａのプレートＰ側の屈折面及び第２クサビ型光学部材３６ｂのマスクＭ側の屈折面）に垂直な軸ＡＸ１５を軸として回転可能としている。
【００３５】
第１クサビ型光学部材３６ａ及び第２クサビ型光学部材３６ｂの初期状態では、上述のように、第１クサビ型光学部材３６ａの第１直角プリズム３１ａ側の屈折面と第２クサビ型光学部材３６ｂのマスクＭ側の屈折面とが互いに平行であり、且つ第１クサビ型光学部材３６ａのマスクＭ側の屈折面と第２クサビ型光学部材３６ｂの第１直角プリズム３１ａ側の屈折面とが互いに平行である。即ち、第１クサビ型光学部材３６ａ及び第２クサビ型光学部材３６ｂ全体として平行平面板となっており、入射光束は実質的に偏向作用を受けない。
【００３６】
そして、第１クサビ型光学部材３６ａ及び第２クサビ型光学部材３６ｂの少なくとも何れか一方を光軸ＡＸ１５を軸として回転させると、第１クサビ型光学部材３６ａ及び第２クサビ型光学部材３６ｂ全体として所定の頂角を有するクサビ型の光学部材となるため、入射光束が偏向され、その結果、投影光学ユニットＰＬ１の像面のＸＹ平面（プレートＰ面）に対する全体的な傾斜（Ｘ軸を軸とする回転方向の傾斜及びＹ軸を軸とする回転方向の傾斜）が変化する。このとき、第１クサビ型光学部材３６ａ及び第２クサビ型光学部材３６ｂの双方が光軸ＡＸ１５を軸として回転可能とすることが好ましい。この構成により、投影光学ユニットＰＬ１の像面の傾斜方向及び傾斜角の双方を任意に制御できる。このフォーカス補正光学系３６は第１駆動部４０により制御される。
【００３７】
次に、像シフターとしての第１平行平面板３７及び第２平行平面板３８について説明する。第１平行平面板３７は、基準状態においてその平行面が光軸ＡＸ１０に垂直に設定され、Ｘ軸廻りに微小量だけ回転可能に構成されている。第１平行平面板３７をＸ軸廻りに微小量だけ回転させると、プレートＰ上に形成される像がＸＹ平面においてＹ方向に微動（像シフト）する。また、第２平行平面板３８は、基準状態においてその平行面が光軸ＡＸ１０に垂直に設定され、Ｙ軸廻りに微小量だけ回転可能に構成されている。第２平行平面板３８をＹ軸廻りに微小量だけ回転させると、プレートＰ上に形成される像がＸＹ平面においてＸ方向に微動（像シフト）する。尚、第１平行平面板３７は第２駆動部４１によって駆動され、第２平行平面板３８は第３駆動部４２によって駆動されるように構成されている。本実施形態における倍率補正光学系３９の構成及び作用の詳細については、例えば特開平７−１８３２１２号公報の図１１に開示されている倍率制御装置２０を参照されたい。この倍率補正光学系３９は、第４駆動部４４によって駆動される。
【００３８】
また、本実施形態では、第２直角プリズム３１ｂが像ローテーターとして機能するように構成されている。即ち、第２直角プリズム３１ｂは、基準状態において第１反射面と第２反射面との交差線（稜線）がＹ軸方向に沿って延びるように設定され、光軸ＡＸ１０廻り（Ｚ軸廻り）に微小量だけ回転可能に構成されている。第２直角プリズム３１ｂを光軸ＡＸ１０廻りに微小量だけ回転させると、プレートＰ上に形成される像がＸＹ平面において光軸ＡＸ１０廻り（Ｚ軸廻り）に微小回転（像回転）する。第２直角プリズム３１ｂは、第５駆動部４３によって駆動されるように構成されている。尚、第２直角プリズム３１ｂに代えて第１直角プリズム３１ａが像ローテーターとして機能するように構成してもよいし、第２直角プリズム３１ｂ及び第１直角プリズム３１ａの双方が像ローテーターとして機能するように構成してもよい。
【００３９】
以上、投影光学ユニットＰＬ１の構成について詳細に説明したが、次に投影光学ユニットＰＬ１に設けられる第１結像光学系３０ａと第２結像光学系３０ｂとの位置関係について説明する。図５は、第１結像光学系３０ａと第２結像光学系３０ｂとの位置関係を説明するための図である。尚、図５においては、図３に示す部材と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
図５に示すように、第１面に配置されるパターンＤＰと第１結像光学系３０ａが備えるレンズ群３２ａとの間の距離を第１距離Ｌ１とし、レンズ群３２ａとパターンＤＰの中間像の形成位置（中間像形成面）に配置される視野絞りＡＳとの間の距離を第２距離とし、パターンＤＰの中間像の形成位置と第２結像光学系３０ｂが備えるレンズ群３２ｂとの間の距離を第３距離Ｌ３とし、レンズ群３２ｂと第２面に配置されるプレートＰの上面との距離を第４距離とする。このとき、第１結像光学系３０ａ及び第２結像光学系３０ｂは、以下の（１）式及び（２）式をそれぞれ満たすように配置される。
Ｌ１＞Ｌ２ ……（１）
Ｌ４＞Ｌ３ ……（２）
【００４１】
尚、本実施形態においては、上記の（１）式及び（２）式を満足した上で、以下の（３）式及び（４）式を満足するように第１結像光学系３０ａ及び第２結像光学系３０ｂはそれぞれ配置される。
Ｌ１＝Ｌ４ ……（３）
Ｌ２＝Ｌ３ ……（４）
つまり、本実施形態においては、第１結像光学系３０ａと第２結像光学系３０ｂとは、ほぼ等しい光学特性を有する光学系として設計されており、また、視野絞りＡＳが配置されたパターンＤＰの中間像の形成面に関してほぼ対象に配置されている。
【００４２】
上記の（１）式及び（２）式を満足するように、第１結像光学系３０ａ及び第２結像光学系３０ｂを配置するのは、投影光学系ＰＬ、ひいては露光装置のコストを増大させることなく作動距離を広げるためである。つまり、マスクＭ又はプレートＰの大型化に伴って撓みが生じていても作動距離（図５においては、距離Ｌ１，Ｌ２をいう）が広ければ、撓みの影響を考慮せずにマスクＭ及びプレートを容易に交換することとなり、その結果としてスループットの向上を図ることができる。
【００４３】
ここで第１結像光学系３０ａ及び第２結像光学系３０ｂに含まれるレンズの枚数を増やしたり、色分散の少ない高価な硝材を用いれば、従来と同様の構成、即ちＬ１＝Ｌ２，Ｌ３＝Ｌ４を満足する構成の投影光学ユニットＰＬ１を設計することは不可能ではない。しかしながら、本実施形態においては、レンズ枚数を増加せず、且つ、蛍石等の高価な硝材を用いることなく、上記（１）式及び（２）式を満足するように第１結像光学系３０ａ及び第２結像光学系３０ｂを配置するだけで作動距離を広げている。
【００４４】
尚、図５においては、パターンＤＰが配置された第１面、レンズ群３２ａ、パターンＤＰの中間像の形成面、レンズ群３２ａ、及びプレートＰの表面が配置された第２面の間隔をそれぞれ第１距離Ｌ１〜第２距離Ｌ４と定義した。しかしながら、第１面と第１結像光学系３０ａとの間の距離である第１距離Ｌ１を第１面と第１結像光学系３０ａに設けられる第１直角プリズム３１ａとの間の距離で定義し、第１結像光学系３０ａと中間像形成面との間の距離である第２距離Ｌ２を第１直角プリズム３１ａと中間像形成面との間の距離で定義しても良い。
【００４５】
同様に、中間像形成面と第２結像光学系３０ｂとの間の距離である第３距離Ｌ３を中間像形成面と第２結像光学系３０ｂに含まれる第２直角プリズム３１ｂとの間の距離で定義し、第２結像光学系３０ｂと第２面との距離である第４距離Ｌ４を第２直角プリズム３１ｂと第２面との間の距離で定義しても良い。かかる定義を行った場合にも、図５に示すように、第１結像光学系３０ａに関して第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２との間にはΔＬ分の差があり、上記（１）式を満足していることが分かる。これは、第２結像光学系３０ｂに関しても同様であり、上記（２）式を満足することになる。
【００４６】
［投影光学系の実施例］
次に、本発明の一実施形態による投影光学系の実施例について説明する。ここでは、図５に示すように、レンズ群３２ａ，３２ｂがそれぞれ３枚のレンズからなり、レンズ群３３ａ，３３ｂがそれぞれ２枚のレンズからなる実施例について説明する。正の屈折力を有するレンズ群３２ａは、第１直角プリズム３１ａから第１凹面反射鏡３４ａへ配列された、１つの両凸レンズＧ１１と第１凹面反射鏡３４ａ側に凸面を向けた２つの正メニスカスレンズＧ１２，Ｇ１３とから構成されている。負の屈折力を有するレンズ群３３ａは、第１直角プリズム３１ａから第１凹面反射鏡３４ａへ配列された、第１直角プリズム３１ａ側に凸面を向けた１つの負メニスカスレンズＧ１４と第１凹面反射鏡３４ａ側に凸面を向けた１つの正メニスカスレンズＧ１５とから構成されている。
【００４７】
また、正の屈折力を有するレンズ群３２ｂはレンズ群３２ａと同様の構成であり、第２直角プリズム３１ｂから第２凹面反射鏡３４ｂへ配列された、１つの両凸レンズＧ２１と第２凹面反射鏡３４ｂ側に凸面を向けた２つの正メニスカスレンズＧ２２，Ｇ２３とから構成されている。負の屈折力を有するレンズ群３３ｂはレンズ群３３ａと同様の構成であり、第２直角プリズム３１ｂから第２凹面反射鏡３４ｂへ配列された、第２直角プリズム３１ｂ側に凸面を向けた１つの負メニスカスレンズＧ２４と第２凹面反射鏡３４ｂ側に凸面を向けた１つの正メニスカスレンズＧ２５とから構成されている。
【００４８】
次の［表１］に、投影光学系の実施例の諸元の値を掲げる。［表１］において、面番号はパターンＤＰが配置された第１面から第１結像光学系３１ａ及び第２結像光学系３１ｂを介してプレートＰの表面が配置された第２面に至るまでの光線の進行する方向に沿ったレンズ面（第１凹面反射鏡３４ａ及び第２凹面反射鏡３４ｂの反射面を含む）の面の順序を、ｒは各面の曲率半径（ｍｍ）を、ｄは各面の軸上間隔即ち面間隔（ｍｍ）を、ｎｇはｇ線（波長λ＝４３６ｎｍ）に対する屈折率を、ｎｈはｈ線（波長λ＝４０５ｎｍ）に対する屈折率を、ｎｉはｉ線（波長λ＝３６５ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれ示している。
【００４９】
尚、以下の［表１］においては、第１直角プリズム３１ａ及び第２直角プリズム３１ｂを省略するとともに、フォーカス補正光学系３６、第１平行平面板３７、第２平行平面板３８、及び倍率補正光学系３９を便宜的に平行平面板としている。また、光線は第１結像光学系３０ａ中においてレンズ群３２ａ，３３ａを往復し、第２結像光学系３０ｂ中においてレンズ群３２ｂ，３３ｂを往復するため、レンズの数に比べて面の数が多くなっている点に注意されたい。
【００５０】

Figure 0004707924
Figure 0004707924
【００５１】
次に、上記の通り設計された投影光学系の光学特性について説明する。図６は、実施例における第１結像光学系３０ａの球面収差、像面湾曲収差、及び歪曲収差を示す図であり、図７は、実施例における第１結像光学系３０ａのコマ収差を示す図である。また、図８は、実施例における投影光学ユニットＰＬ１全体の球面収差、像面湾曲収差、及び歪曲収差を示す図であり、図７は、実施例における投影光学ユニットＰＬ１全体のコマ収差を示す図である。各収差図において、ＮＡは物体側での開口数を、Ｙは像高をそれぞれ示している。また、図６及び図８中の像面湾曲収差を示す収差図において、実線はメリデイオナル面（Ｍ面）における像面湾曲収差を示し、破線はサジタル面（Ｓ面）における像面湾曲収差を示している。
【００５２】
図６及び図７を参照すると、第１結像光学系３０ａのみでは歪曲収差が極めて悪化していることが分かる。これは、第１結像光学系３０ａについて上記（１）式を満たすように構成して、縮小倍率を有するように設定したからである。これに対して、図８及び図９を参照すると、投影光学ユニットＰＬ１全体では歪曲収差が殆ど生じていない。これは、図５に示すように、投影光学ユニットＰＬ１は、視野絞りＡＳに関して第１結像光学系３０ａと第２結像光学系３０ｂとがほぼ対称となるように構成されているからである。つまり、第１結像光学系３０ａで歪曲収差が生じても、第２結像光学系３０ｂが第１結像光学系３０ａで生じた歪曲収差を補正するように作用し、結果として投影光学ユニットＰＬ１全体では歪曲収差が殆ど生じなくなる。
【００５３】
また、本実施例における投影光学ユニットＰＬ１の焦点深度は約４０μｍである。図８及び図９を参照すると、投影光学ユニットＰＬ１の残存収差は余り小さくないことが分かるが、各収差が焦点深度内であれば露光処理を行う上での問題は小さい。図８を参照すると、ｇ線、ｈ線、及びｉ線各々に対する収差の全てが焦点深度内に収まっており、上記（１）式及び（２）式を満たすように第１結像光学系３０ａ及び第２結像光学系３０ｂを構成しても、投影光学ユニットＰＬ１全体としての収差は大幅に悪化しないことが分かる。
【００５４】
尚、第２結像光学系３０ｂが第１結像光学系３０ａで生じた歪曲収差を補正可能なのは、いわば第２結像光学系３０ｂ自体に第１結像光学系３０ａの収差特性とは逆の収差特性があるということである。このため、第１結像光学系３０ａと第２結像光学系３０ｂとの間に配置された視野絞りＡＳによって規定される投影光学ユニットＰＬ１の投影領域が歪むことが考えられる。このため、第２結像光学系３０ｂの収差を考慮して視野絞りＡＳの形状を予め歪んだ形状としておき、露光時における投影光学ユニットＰＬの投影領域が所望の形状（例えば、台形形状）になるように設定することが好ましい。
【００５５】
［投影光学系の比較例］
ここで、上述した実施例の光学特性を比較するための比較例について説明する。上記の実施例では前述の（１）式及び（２）式を満たしていたが、ここで挙げる比較例はＬ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４を満たし、上記の実施例と同様の作動距離を確保した投影光学系である。次の［表２］に、投影光学系の比較例の諸元の値を掲げる。本比較例の投影光学系は、上述した実施例と同数のレンズ、直角プリズム、凹面反射鏡を有している。また、各レンズの硝材は実施例と同様であり、各レンズの曲率及び面間隔が実施例と若干異なっている。尚、［表２］中の各物理量は［表１］と同様の物理量であり、［表１］中の各部材に対応する部材には、同一の符号と記号「′」を付加してある。
【００５６】
Figure 0004707924
Figure 0004707924
【００５７】
次に、以上の構成の比較例に示した投影光学系と前述した実施例の投影光学系との光学特性を比較する。図１０は、比較例における投影光学ユニットＰＬ１全体の球面収差、像面湾曲収差、及び歪曲収差を示す図であり、図１１は、比較例における投影光学ユニットＰＬ１全体のコマ収差を示す図である。尚、図６〜図９と同様に、各収差図において、ＮＡは物体側での開口数を、Ｙは像高をそれぞれ示している。また、図１０中の像面湾曲収差を示す収差図において、実線はメリデイオナル面（Ｍ面）における像面湾曲収差を示し、破線はサジタル面（Ｓ面）における像面湾曲収差を示している。
【００５８】
図８及び図９と図１０及び図１１とをそれぞれ比較すると、球面収差、像面湾曲収差、歪曲収差、及びコマ収差は十分に値が小さく、各々の優劣はつけ難い。しかしながら、比較例においてはｈ線についての色収差が実施例よりも大きくなっている。前述したように、図８に示した実施例においては、収差が投影光学ユニットＰＬの焦点深度内に収まっていたが、図１０に示す比較例ではｈ線の収差（球面収差及び像面湾曲収差）が焦点深度外となってしまう。
【００５９】
このように、ある程度の作動距離を確保し、且つＬ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４を満たすように設計した比較例の投影光学系においては収差が悪化してしまうが、本実施例の投影光学系においては、収差の大幅な悪化を招かず、且つコストを増大させることなく作動距離を広げることができる。また、［表１］及び［表２］を参照すると、実施例におけるレンズＧ１１のレンズ面から第１凹面反射鏡３４ａまでの距離は比較例におけるレンズＧ１１′のレンズ面から第１凹面反射鏡３４ａ′までの距離よりも短くなり、また第１面と第２面との間隔は比較例よりも実施例の方が狭くなっていることが分かる。よって、本実例の構成をとれば、必要となる光学性能を確保した上で、小型化及び軽量化を図ることができ、その結果として装置のコストを低減することができる。
【００６０】
以上、本発明の一実施形態による投影光学系ＰＬの具体的な構成について説明したが、次に図３を参照してその動作について簡単に説明する。尚、以下の説明においては、各投影光学ユニットの基本的な構成の説明を簡略化するために、フォーカス補正光学系３６、第１平行平面板３７、第２平行平面板３８、及び倍率補正光学系３９が付設されていない状態について説明する。
【００６１】
前述したように、マスクＭ上に形成されたパターンＤＰは、照明光学系ＩＬからの照明光（露光光）により、ほぼ均一の照度で照明される。マスクＭ上の各照明領域に形成されたパターンＤＰから−Ｚ軸方向に沿って進行した光は、第１直角プリズム３１ａの第１反射面により９０°だけ偏向された後、−Ｘ軸方向に沿って第１反射屈折光学系３５ａに入射する。第１反射屈折光学系３５ａに入射した光は、レンズ群３２ａ及びレンズ群３３ａを順に介して、第１凹面反射鏡３４ａに達する。第１凹面反射鏡３４ａで反射された光は、再びレンズ群３３ａ及びレンズ群３２ａを順に介して、＋Ｘ軸方向に沿って第１直角プリズム３１ａの第２反射面に入射する。第１直角プリズム３１ａの第２反射面で９０°だけ偏向されて−Ｚ軸方向に沿って進行した光は、視野絞りＡＳの近傍にパターンＤＰの中間像を形成する。尚、形成される中間像はパターンＤＰを縮小したものとなる。
【００６２】
パターンＤＰの中間像から−Ｚ軸方向に沿って進行した光は、第２直角プリズム３１ｂの第１反射面により９０°だけ偏向された後、−Ｘ軸方向に沿って第２反射屈折光学系３５ｂに入射する。第２反射屈折光学系３５ｂに入射した光は、レンズ群３２ａ及びレンズ群３３ｂを順に介して、第２凹面反射鏡３４ｂに達する。第２凹面反射鏡３４ｂで反射された光は、再びレンズ群３３ｂ及びレンズ群３２ｂを順に介して、＋Ｘ軸方向に沿って第２直角プリズム３１ｂの第２反射面に入射する。第２直角プリズム３１ｂの第２反射面で９０°だけ偏向されて−Ｚ軸方向に沿って進行した光は、プレートＰ上において対応する露光領域にパターンＤＰの二次像を形成する。ここで、二次像のＸ軸方向における横倍率及びＹ軸方向における横倍率はともに＋１倍である。即ち、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５を介してプレートＰ上に形成されるパターンＤＰの像は等倍の正立正像であり、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５は等倍正立系を構成している。
【００６３】
尚、上述の第１反射屈折光学系３５ａでは、レンズ群３３ａの後側焦点位置の近傍に第１凹面反射鏡３４ａが配置されているため、マスクＭ側及び視野絞りＡＳ側においてほぼテレセントリックとなる。また、第２反射屈折光学系３５ｂにおいても、レンズ群３３ｂの後側焦点位置の近傍に第２凹面反射鏡３４ｂが配置されているため、視野絞りＡＳ側及びプレートＰ側においてほぼテレセントリックとなる。その結果、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５は、ほぼ両側（マスクＭ側及びプレートＰ側）にテレセントリックな光学系である。
【００６４】
こうして、複数の投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５から構成された投影光学系ＰＬを介した光は、プレートステージ（図１では不図示）ＰＳ上において不図示のプレートホルダを介してＸＹ平面に平行に支持されたプレートＰ上にパターンＤＰの像を形成する。即ち、上述したように、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５は等倍正立系として構成されているので、感光性基板であるプレートＰ上において各照明領域に対応するようにＹ軸方向に並んだ複数の台形状の露光領域には、パターンＤＰの等倍正立像が形成される。
【００６５】
図１に戻り、前述したマスクステージＭＳには、マスクステージＭＳを走査方向であるＸ軸方向に沿って移動させるための長いストロークを有する走査駆動系（不図示）が設けられている。また、マスクステージＭＳを走査直交方向であるＹ軸方向に沿って微小量だけ移動させるとともにＺ軸廻りに微小量だけ回転させるための一対のアライメント駆動系（不図示）が設けられている。そして、マスクステージＭＳの位置座標が移動鏡２５を用いたレーザ干渉計（不図示）によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。更に、マスクステージＭＳは、Ｚ方向の位置が可変に構成されている。
【００６６】
同様の駆動系が、プレートステージＰＳにも設けられている。即ち、プレートステージＰＳを走査方向であるＸ軸方向に沿って移動させるための長いストロークを有する走査駆動系（不図示）、プレートステージＰＳを走査直交方向であるＹ軸方向に沿って微小量だけ移動させるとともにＺ軸廻りに微小量だけ回転させるための一対のアライメント駆動系（不図示）が設けられている。そして、プレートステージＰＳの位置座標が移動鏡２６を用いたレーザ干渉計（不図示）によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。プレートステージＰＳもマスクステージＭＳと同様にＺ方向に移動可能に構成されている。マスクステージＭＳ及びプレートステージＰＳのＺ方向の位置は、主制御系２０によって制御される。
【００６７】
更に、マスクＭとプレートＰとをＸＹ平面に沿って相対的に位置合わせするための手段として、一対のアライメント系２７ａ，２７ｂがマスクＭの上方に配置されている。アライメント系２７ａ，２７ｂとしては、投影光学ユニットＰＬ１，ＰＬ５を介して計測された基準部材２８（プレートステージＰＳの基準位置を定める部材）の位置と、プレートＰ上に形成されたプレートアライメントマークの位置との相対位置とによりプレートＰの位置を求める方式のアライメント系（所謂、ＴＴＬ（Through The Lens）方式のアライメント系）、又は、マスクＭ上に形成されたマスクアライメントマークとプレートＰ上に形成されたプレートアライメントマークとの相対位置を画像処理により求める方式のアライメント系（所謂、ＴＴＭ（Through The Mask）方式のアライメント系）を用いることができる。本実施形態では、ＴＴＬ方式のアライメント系が設けられているとする。
【００６８】
また、本実施形態の露光装置は、プレートステージＰＳ上に、投影光学系ＰＬを介してプレートＰ上に照射される光の照度を測定するための照度測定部２９が固定されており、またプレートＰ上に照射される光（像）の空間分布を計測するための空間像計測装置２４が設けられている。以上、本発明の一実施形態による露光装置の構成について説明したが、次に露光時の動作について説明する。尚、以下の説明においては、複数枚のプレートに対して行われる１つの露光工程（例えば、ＴＦＴを形成する際に行われる露光工程、又は、カラーフィルタを形成する際に行われる露光工程）を行う際の露光装置の動作について説明する。
【００６９】
工程が開始すると、まず主制御系２０が露光動作に必要な各種の情報（レシピ）を読み込む。次に、主制御系２０は、光源１から光を射出させて、光源１からの光が照明光学系ＩＬ及び投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々を介してプレートステージＰＳ上に照射されている状態にして、照度測定部２９を用いてプレートステージＰＳに照射される光の照度むらを測定する。そして、照度むらの測定結果に基づいて、照明光学系ＩＬの光学特性（照度むら、テレセントリシティー等）を調整する。
【００７０】
次に、マスクステージＭＳに形成されている基準パターンを照明領域に移動させるとともに、空間像計測装置２４に設けられている検出ユニットと投影光学ユニットＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５の投影領域とをＸ軸方向に整列させ、露光光を基準パターンに照射して基準パターンの像を検出ユニットで計測する。同様に、検出ユニットと投影光学ユニットＰＬ２，ＰＬ４の投影領域とをＸ軸方向に整列させて、基準パターンの像を計測する。このようにして、主制御系２０は、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々から投影される基準パターンの像の配列、大きさ、位置、及び回転量、並びに各種の収差を求めて、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の光学特性を検出する。
【００７１】
投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の光学特性が得られると、主制御系２０は投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々の投影光学特性等を調整する。尚、具体的な調整方法は、図３に示す第１駆動部を介してフォーカス補正光学系３６を駆動することにより、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５における像面側（プレートＰ側）の焦点位置を調整する。また、必要に応じて第２駆動部４１及び第３駆動部４２を介して第１平行平面板３７及び第２平行平面板３８をそれぞれ駆動することにより、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々の像の投影位置の変動を補正する。
【００７２】
更に、必要に応じて第５駆動部４４を介して倍率補正光学系３９を駆動することにより、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５における倍率変動を調整（補正）する。また更に、必要に応じて、第４駆動部４３を介して、像ローテーターとしての第２直角プリズム３１ｂを駆動することにより、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５における像回転を補正する。また、主制御系２０は、必要に応じて、各収差の補正に有効なレンズを光軸方向又は光軸直交方向に沿って移動させたり、光軸に対して傾斜させたりすることにより、回転対称収差や非回転対称収差を補正する。また、主制御系２０は、必要に応じて、視野絞りＡＳをＸＹ平面に沿って移動させたりＺ軸廻りに回転させたりすることにより、視野絞り像の像位置の変動及び像回転を補正する。
【００７３】
更に、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の光学特性を調整するのみならず、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々のＺ方向の位置、マスクステージＭＳのＺ方向の位置、又はプレートステージＰＳのＺ方向の位置を調整することにより、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５のベストフォーカス位置にマスクＭ及びプレートＰが配置されるようにする。
【００７４】
以上の照明光学系ＩＬの照明光学特性の調整及び投影光学系ＰＬの投影光学特性の調整が終了すると、アライメント系２７ａ，２７ｂを照明光学系ＩＬの照明領域内に配置し、各々のアライメント系２７ａ，２７ｂで基準部材２８の位置を計測する。ここで、アライメント系２７ａ，２７ｂは予め投影光学系ＰＬを介して計測した基準部材２８の位置とプレートＰに形成されたプレートアライメントマークの位置との相対関係により、プレートステージＰＳ上に載置されたプレートＰの位置を求めている。
【００７５】
以上の工程が終了すると、主制御系２０は、レシピに従って、マスクＭを搬入してマスクステージＭＳ上に載置するとともに、プレートを搬入してプレートステージＰＳ上に載置する。そして、アライメント系２７ａ，２７ｂを用いてプレートＰＳの位置を計測した後、この計測結果に基づいてマスクＭとプレートＰとの相対的な位置合わせを行う。尚、プレートＰには複数のショット領域が予め設定されているため、主制御系２０のマスクＭのパターンを転写すべきショット領域が、露光領域の近傍に配置されるように位置合わせする。そして、照明光学系ＩＬから射出される露光光をマスクＭの一部に照射し、マスクＭとプレートＰとをＸ方向に移動させつつ、マスクＭに形成されているパターンＤＰの一部を投影光学系ＰＬを介してプレートＰのショット領域に順次転写する。
【００７６】
１つのショット領域の露光が終了すると、主制御系２０はレシピの内容に基づいて、次に露光すべきショット領域が有るか否かを判断する。露光すべきショット領域が有ると判断した場合には、マスクステージＭＳ上に載置されているマスクを交換し、他のショット領域の露光を行う。一方、露光すべきショット領域が無いと判断した場合には、全てのプレートに対して露光が終了したか否かが判断される。全てのプレートに対して露光が終了していない場合には、マスクステージＭＳ上のマスクＭを交換するとともに、露光を終えたプレートＰを搬出して新たなプレートＰを搬入し、新たに搬入されたプレートに対する露光処理を行う。一方、全てのプレートに対して露光が終了した場合には、一連の処理が終了する。
【００７７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも適用可能である。また、上記実施形態では、照明光学系ＩＬ内に光源１として超高圧水銀ランプを備え、必要となるｇ線（４３６ｎｍ）の光、ｈ線（４０５ｎｍ）、及びｉ線（３６５ｎｍ）の光を選択するようにしていた。しかしながら、これに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）を光源１として備え、これらのレーザから射出されるレーザ光を用いる場合であっても本発明を適用することが可能である。
【００７８】
また、前述した実施形態においては、液晶表示素子を製造する場合を例に挙げて説明したが、もちろん、液晶表示素子等のフラット・パネル・ディスプレイの製造に用いられる露光装置だけではなく、半導体素子等を含むマイクロデバイスの製造に用いられてデバイスパターンを半導体基板上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも本発明を適用することができる。
【００７９】
また、上述の実施形態では、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５が一対の結像光学系３０ａ．３０ｂを有するマルチ走査型投影露光装置について本発明を適用しているが、各投影光学ユニットが１つ又は３つ以上の結像光学系を有する型式のマルチ走査型投影露光装置に対しても本発明を適用することができる。また、上記実施形態では、投影光学系ＰＬがマルチ型に構成された場合を例に挙げて説明したが、本発明はマルチ型以外の投影光学系、つまり鏡筒が１つの投影光学系にも適用することができる。
【００８０】
また、上述した実施形態においては、第１距離Ｌ１〜第２距離Ｌ４が以下の（１）式〜（４）式を満たすように構成した場合について説明した。
Ｌ１＞Ｌ２ ……（１）
Ｌ４＞Ｌ３ ……（２）
Ｌ１＝Ｌ４ ……（３）
Ｌ２＝Ｌ３ ……（４）
【００８１】
しかしながら、上記（１）式〜（４）式を満たす構成は、あくまでも一例であり、本発明は第１結像光学系３０ａ及び第２結像光学系３０ｂの少なくとも一方が、以下の（５）式及び（６）式のうちの少なくとも一方の条件を満足する構成に適用することができる。
Ｌ１≠Ｌ２ ……（５）
Ｌ４≠Ｌ３ ……（６）
【００８２】
例えば、上記実施形態においては、作動距離を広げるために上記（１）式及び（２）式を満足する構成とした。しかしながら、例えば投影光学ユニットＰＬの光学特性を微調整するために設けられるフォーカス補正光学系３６、第１平行平面板３７、第２平行平面板３８、及び倍率補正光学系３９の全てを第１結像光学系３０ａと第２結像光学系３０ｂとの間にまとめる場合には、以下の（７）式及び（８）式を満足する構成、又は、（７）式及び（８）式の何れか一方を満足する構成にすることも可能である。
Ｌ１＜Ｌ２ ……（７）
Ｌ４＜Ｌ３ ……（８）
また、第１結像光学系３０ａと第２結像光学系３０ｂの双方がそれぞれ上記（１）式及び（２）式、又は、（７）式及び（８）式を満足するように構成する必要はなく、何れか一方が満足するように構成すればよい。また、上記の実施形態では、第１結像光学系３０ａが縮小倍率を有し、第２結像光学系３０ｂが拡大倍率を有するように構成していたが、この逆であっても良い。
【００８３】
次に本発明の一実施形態による露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図１２は、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを製造する際の製造工程の一部を示すフローチャートである。まず、図１２のステップＳ１０において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ１２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップＳ１４において、図１に示す露光装置を用いて、マスクＭ上のパターンの像がその投影光学系（投影光学ユニット）を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される（露光工程）。
【００８４】
その後、ステップＳ１６において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像（現像工程）が行われた後、ステップＳ１８において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【００８５】
また、図１に示す露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１３のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１３は、マイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造する際の製造工程の一部を示すフローチャートである。
【００８６】
図１３中のパターン形成工程Ｓ２０では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レチクル剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程Ｓ２２へ移行する。
【００８７】
次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ２２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、又はＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ２２の後に、セル組み立て工程Ｓ２４が実行される。セル組み立て工程Ｓ２４では、パターン形成工程Ｓ２０にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程Ｓ２２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。
【００８８】
セル組み立て工程Ｓ２４では、例えば、パターン形成工程Ｓ２０にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程Ｓ２２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組立工程Ｓ２６にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００８９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、第１結像光学系及び第２結像光学系の少なくとも一方を、第１面と中間像形成面との間、及び、中間像形成面と第２面との間において不等間隔に配置しているため、コストを増大させることなく投影光学系の作動距離を広げることができるという効果がある。また、かかる配置とすることで大幅な収差の悪化は引き起こされないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。
【図２】 照明光学系ＩＬの側面図である。
【図３】 投影光学系ＰＬの一部をなす投影光学ユニットＰＬ１の構成を示す側面図である。
【図４】 図３のフォーカス補正光学系３６の構成を概略的に示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＺＸ断面図である。
【図５】 第１結像光学系３０ａと第２結像光学系３０ｂとの位置関係を説明するための図である。
【図６】 実施例における第１結像光学系３０ａの球面収差、像面湾曲収差、及び歪曲収差を示す図である。
【図７】 実施例における第１結像光学系３０ａのコマ収差を示す図である。
【図８】 実施例における投影光学ユニットＰＬ１全体の球面収差、像面湾曲収差、及び歪曲収差を示す図である。
【図９】 実施例における投影光学ユニットＰＬ１全体のコマ収差を示す図である。
【図１０】 比較例における投影光学ユニットＰＬ１全体の球面収差、像面湾曲収差、及び歪曲収差を示す図である。
【図１１】 比較例における投影光学ユニットＰＬ１全体のコマ収差を示す図である。
【図１２】 マイクロデバイスとしての半導体デバイスを製造する際の製造工程の一部を示すフローチャートである。
【図１３】 マイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造する際の製造工程の一部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 光源（水銀ランプ）
３０ａ 第１結像光学系
３０ｂ 第２結像光学系
３２ａ，３２ｂ レンズ群（屈折光学素子群、第１屈折光学素子群）
３３ａ，３３ｂ レンズ群（屈折光学素子群、第２屈折光学素子群）
３４ａ 第１凹面反射鏡（凹面反射光学素子）
３４ｂ 第２凹面反射鏡（凹面反射光学素子）
ＡＳ 視野絞り
ＩＬ 照明光学系
Ｍ マスク
ＭＳ マスクステージ
Ｐ プレート（基板）
ＰＬ 投影光学系
ＰＬ１〜ＰＬ５ 投影光学ユニット（投影光学系）
ＰＳ プレートステージ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection optical system, an exposure apparatus, and a microdevice manufacturing method, and more particularly, when a pattern image formed on a mask is projected onto a substrate in a lithography process, which is one of the microdevice manufacturing processes. The present invention relates to a projection optical system suitable for use, an exposure apparatus, and a microdevice manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal display element used in a display device such as a personal computer or a television is usually a TFT (Thin Film Transistor) obtained by patterning a transparent thin film electrode on a glass substrate (plate) into a desired shape by a photolithography technique. A circuit pattern including a switching element such as the above and an electrode wiring is formed and manufactured. In a manufacturing process using this photolithography technique, a projection exposure apparatus that projects and exposes a pattern, which is an original image formed on a mask, onto a plate coated with a photosensitive agent such as a photoresist via a projection optical system. It is used.
[0003]
Conventionally, after the relative alignment between the mask and the plate is performed, the pattern formed on the mask is collectively transferred to one shot area set on the plate, and the plate is moved stepwise after the transfer. Therefore, a step-and-repeat type projection exposure apparatus (so-called stepper) that performs exposure of other shot areas has been widely used. In recent years, in order to effectively use the aperture of the projection optical system as the area of the liquid crystal display element is increased, the slit shape has a length comparable to the effective diameter of the projection optical system on the object plane side (mask side). The illumination light is irradiated onto the mask, and the mask and the plate are moved relative to the projection optical system in a state where the slit-shaped light through the mask is irradiated onto the plate via the projection optical system. Scan and transfer a part of the pattern formed on the mask to one shot set on the plate in sequence, and after the transfer, the plate is moved stepwise to perform exposure to other shot areas in the same manner. • A scanning projection exposure apparatus has been devised.
[0004]
Further, in recent years, instead of using one large projection optical system in order to further expand the exposure area, a small partial projection optical system is arranged at a predetermined interval in a direction perpendicular to the scanning direction (non-scanning direction). A so-called multi-lens type projection optical system in which a plurality of first arrays are arranged in the scanning direction and a second array in which partial projection optical systems are arranged between the partial projection optical systems forming the first arrangement. A projection exposure apparatus having a system has been devised (see, for example, JP-A-7-57986).
[0005]
In the manufacture of liquid crystal display elements, a photoresist is applied on a plate, the pattern formed on the mask is transferred to the plate using any of the above projection exposure apparatuses, the photoresist is developed, etched, and photoresist By repeating the process of peeling off, an element substrate on which switching elements such as TFTs and electrode wirings are formed is formed. A liquid crystal display element is manufactured by bonding the element substrate and a counter substrate including a color filter manufactured in a separate process and sandwiching liquid crystal therebetween.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, with the increase in the size of the liquid crystal display element, the plate itself that is the exposure target of the projection exposure apparatus is also increasing in size. For example, in recent years, plates having a size exceeding 1 m square are often used. On the other hand, since the thickness of the plate is about 0.5 to 1.5 mm, the deflection of the plate increases as the plate becomes larger. When the deflection of the plate becomes large, there arises a problem that the plate comes into contact with the projection optical system or the stage itself when the plate is placed on or carried out of the stage (plate stage) of the projection exposure apparatus.
[0007]
In order to prevent such problems, the loading / unloading method is devised so that the bending of the plate is reduced during loading / unloading of the plate, or the distance (working distance) between the projection optical system and the stage is increased. There is a need. In the former case, it takes time to reduce the deflection of the plate each time the plate is carried in and out, which may lead to a decrease in throughput (the number of plates that can be exposed per unit time). is there. In the latter case, in order to increase the working distance without changing the size of the field of view and the numerical aperture, it is necessary to increase the diameter of the lens constituting the projection optical system. Is inevitable. In particular, in the multi-lens projection optical system described above, it is necessary to increase the size of each of the lenses constituting each partial projection optical system, but the arrangement interval of each partial projection optical system is almost unambiguous depending on the size of the field of view. Therefore, the lenses constituting the partial projection optical system cannot be increased in size because of restrictions on the arrangement.
[0008]
Further, the conventional projection exposure apparatus includes an ultra-high pressure mercury lamp as a light source, and g-line (436 nm) light and h-line (405 nm) light emitted from the ultra-high pressure mercury lamp, and further i-line (365 nm). Is used as illumination light. Here, light having a short wavelength range of about 350 to 450 nm and using multi-wavelength light mainly secures high optical power as illumination light and is used for a color filter provided in a liquid crystal display device. This is because the color resist has high sensitivity characteristics on the short wavelength side.
[0009]
As described above, since the conventional projection exposure apparatus uses light including multi-wavelength light as illumination light, if the lens is simply enlarged in order to increase the working distance, the aberration (chromatic aberration) of the projection optical system is increased. It will get worse. In general, there are many glass materials that compensate for chromatic aberration in the visible light wavelength range, but in the short wavelength range described above, solarization or lens transmittance decreases, so the number of usable glass materials is limited to several. Is done. Under such circumstances, in order to correct the chromatic aberration of the projection optical system, the projection optical system is designed by devising an increase in the number of lenses or the like, or an expensive chromatic dispersion is small in the above wavelength range. It is necessary to use a glass material such as fluorite, and there is a problem that the cost of the projection optical system increases. In particular, since the multi-lens projection optical system has a large number of lenses as a whole, the increase in the number of lenses in each partial projection optical system is not so large, or even if an expensive glass material is not used, As a whole, there was a problem that the cost increased significantly.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a projection optical system capable of extending the working distance without causing significant deterioration of aberrations and without increasing the cost. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus capable of easily exchanging a large-sized substrate and improving the throughput as a result, and a method of manufacturing a micro device using the exposure apparatus.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the projection optical system of the present invention is an intermediate image of the first surface in a projection optical system (PL, PL1 to PL5) that forms an equal-magnification image of the first surface on the second surface. And a second imaging optical system (30b) for re-imaging the intermediate image on the second surface, the first imaging optical system (30a) ) Is disposed with a first refractive optical element group and a concave surface facing the first refractive optical element group, and directs light through the first refractive optical element group toward the first refractive optical element group. A first concave reflecting optical element that reflects, a first reflecting surface that is inclined with respect to the first surface and guides light from the first surface to the first refractive optical element group, and the first surface A second reflecting surface that is inclined and guides light from the first refractive optical element group to the second imaging optical system via the first concave reflecting optical element. The second imaging optical system (30b) is arranged with a second refractive optical element group, a concave surface facing the second refractive optical element group, and through the second refractive optical element group. A second concave reflecting optical element that reflects light toward the second refractive optical element group; and a second refractive optical element that is inclined with respect to the second surface and that emits light from the first imaging optical system. A third reflecting surface for guiding the light to the group, and a fourth reflection that is inclined with respect to the second surface and guides the light from the second refractive optical element group to the second surface via the second concave reflecting optical element. A first imaging optical system Has a reduction factor, Second imaging optical system Has magnification It is characterized by that.
In the projection optical system of the present invention, it is preferable that both the first imaging optical system and the second imaging optical system are arranged substantially symmetrically with respect to the intermediate image forming surface.
In the projection optical system of the present invention, it is preferable that the first imaging optical system and the second imaging optical system are substantially equal optical systems.
An exposure apparatus according to the present invention includes the projection optical system according to any one of the above, and converts the pattern image of the mask (M) positioned on the first surface into the projection optical system (PL, PL1 to PL5). And transferring to the substrate (P) positioned on the second surface.
An exposure apparatus according to the present invention includes a plurality of projection optical systems as described above as partial projection optical systems, and a part of a pattern image of a mask (M) positioned on the first surface, The entire pattern is transferred to the substrate (P) by transferring it onto the substrate (P) positioned on the second surface via each of the projection optical systems (PL, PL1 to PL5). It is said.
The exposure apparatus of the present invention includes a mask stage (MS) configured to be movable in at least a predetermined direction in the first surface in a state where the mask (M) is set on the first surface, and a substrate ( A substrate stage (PS) configured to be movable at least in a predetermined direction of the second surface in a state where P is set on the second surface, and the mask stage (MS) with respect to the partial projection optics In addition, a part of the pattern image of the mask (M) is sequentially transferred to the substrate (P) while relatively moving the substrate stage (PS).
An exposure apparatus of the present invention includes a mercury lamp (1), and an illumination optical system (IL) that illuminates the mask (M) with illumination light including at least two emission lines emitted from the mercury lamp (1). It is characterized by having.
In the exposure apparatus of the present invention, it is preferable that the illumination light includes at least g-line, h-line, and i-line.
The manufacturing method of the microdevice of the present invention includes an exposure step of transferring the pattern of the mask (M) to the substrate (P) using the exposure apparatus according to any one of the above, and the exposure performed by the exposure step. And a developing step of developing the substrate (P).
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a projection optical system, an exposure apparatus, and a microdevice manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an overall schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the liquid crystal formed on the mask M while relatively moving the mask M and the plate P as the substrate with respect to the projection optical system PL composed of a plurality of catadioptric projection optical units PL1 to PL5. A case where the present invention is applied to a step-and-scan type exposure apparatus that transfers an image of a pattern DP of a display element onto a plate P as a substrate will be described as an example.
[0013]
In the following description, the XYZ rectangular coordinate system shown in each drawing is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ rectangular coordinate system. The XYZ orthogonal coordinate system is set so that the X axis and the Y axis are parallel to the plate P, and the Z axis is set in a direction orthogonal to the plate P. In the XYZ coordinate system in the figure, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z-axis is set vertically upward. In this embodiment, the direction (scanning direction) in which the mask M and the plate P are moved is set in the X-axis direction.
[0014]
The exposure apparatus of the present embodiment includes an illumination optical system IL for uniformly illuminating a mask M supported in parallel with the XY plane via a mask holder (not shown) on a mask stage (not shown in FIG. 1). I have. FIG. 2 is a side view of the illumination optical system IL, and the same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. 1 and 2, the illumination optical system IL includes a light source 1 made of, for example, a mercury lamp or an ultrahigh pressure mercury lamp. Since the light source 1 is arranged at the first focal position of the elliptical mirror 2, the illumination light beam emitted from the light source 1 forms a light source image at the second focal position of the elliptical mirror 2 via the dichroic mirror 3.
[0015]
In the present embodiment, the light emitted from the light source 1 is reflected by the reflective film formed on the inner surface of the elliptical mirror 2 and the dichroic mirror 3, so that the g-line (436 nm) light and the h-line (405 nm) are reflected. And a light source image of light having a wavelength region of 300 nm or more including light of i line (365 nm) is formed at the second focal position of the elliptical mirror 2. That is, components that are unnecessary for exposure outside the wavelength region including g-line, h-line, and i-line are removed when reflected by the elliptical mirror 2 and the dichroic mirror 3.
[0016]
A shutter 4 is disposed at the second focal position of the elliptical mirror 2. The shutter 4 includes an opening plate 4a (see FIG. 2) disposed obliquely with respect to the optical axis AX1, and a shielding plate 4b (see FIG. 2) that shields or opens the opening formed in the opening plate 4a. . The shutter 4 is arranged at the second focal position of the elliptical mirror 2 because the illumination light beam emitted from the light source 1 is focused so that the opening formed in the aperture plate 4a is shielded with a small amount of movement of the shield plate 4b. This is because the amount of the illumination light beam passing through the aperture can be changed abruptly to obtain a pulsed illumination light beam.
[0017]
The divergent light beam from the light source image formed at the second focal position of the elliptical mirror 2 is converted into a substantially parallel light beam by the collimator lens 5 and enters the wavelength selection filter 6. The wavelength selection filter 6 transmits only a light beam in a wavelength region including g-line, h-line, and i-line. The light that has passed through the wavelength selection filter 6 forms an image again via the relay lens 8. An incident end 9a of the light guide 9 is disposed in the vicinity of the imaging position. The light guide 9 is, for example, a random light guide fiber configured by randomly bundling a large number of fiber strands, and has the same number of incident ends 9a as the number of light sources 1 (one in FIG. 1), and a projection optical system. The same number of projection ends 9b to 9f (only the projection end 9b is shown in FIG. 2) as the number of projection optical units (five in FIG. 1) constituting the PL. Thus, the light incident on the incident end 9a of the light guide 9 propagates through the inside thereof, and then is divided and emitted from the five emission ends 9b to 9f. When the amount of light is insufficient with only one light source 1, a plurality of light sources are provided and a plurality of incident ends provided for each light source are provided, and light incident from each incident end is substantially the same. It is preferable to provide a light guide that divides into light amounts and emits the light from the exit ends 9b to 9f.
[0018]
As shown in FIG. 2, a blade 10 configured to be able to continuously change the position is disposed at the incident end 9 a of the light guide 9. The blade 10 is for continuously varying the intensity of light emitted from each of the five exit ends 9b to 9f of the light guide 9 by shielding a part of the entrance end 9a of the light guide 9. is there. The amount of light shielding with respect to the incident end 9 a of the light guide 9 of the blade 10 is controlled by the main control system 20 in FIG.
[0019]
Between the exit end 9b of the light guide 9 and the mask M, a collimating lens 11b, a fly-eye integrator 12b, an aperture stop 13b (not shown in FIG. 1), a beam splitter 14b (not shown in FIG. 1), and a condenser The lens system 15b is arranged in order. Similarly, between the exit ends 9c to 9f of the light guide 9 and the mask M, collimating lenses 11c to 11f, fly-eye integrators 12c to 12f, aperture stops 13c to 13f, beam splitters 14c to 14f, and condensers Lens systems 15c to 15f are sequentially arranged.
[0020]
Here, for simplification of description, the configuration of the optical member provided between the emission ends 9b to 9f of the light guide 9 and the mask M is the same between the emission end 9b of the light guide 9 and the mask M. The collimating lens 11b, fly-eye integrator 12b, aperture stop 13b, beam splitter 14b, and condenser lens system 15b provided in FIG.
[0021]
The divergent light beam emitted from the exit end 9b of the light guide 9 is converted into a substantially parallel light beam by the collimator lens 11b, and then enters the fly-eye integrator 12b. The fly-eye integrator 12b is configured by arranging a large number of positive lens elements vertically and horizontally and densely so that the central axis thereof extends along the optical axis AX2. Accordingly, the light beam incident on the fly-eye integrator 12b is divided into wavefronts by a large number of lens elements, and a secondary light source composed of the same number of light source images as the number of lens elements is formed on the rear focal plane (ie, in the vicinity of the exit surface). Form. That is, a substantial surface light source is formed on the rear focal plane of the fly-eye integrator 12b.
[0022]
Light beams from a number of secondary light sources formed on the rear focal plane of the fly-eye integrator 12b are limited by an aperture stop 13b disposed near the rear focal plane of the fly-eye integrator 12b, The light enters the condenser lens system 15b via the splitter 14b. The aperture stop 13b is disposed at a position optically substantially conjugate with the pupil plane of the corresponding projection optical unit PL1, and has a variable aperture for defining the range of the secondary light source that contributes to illumination. The aperture stop 13b changes the aperture diameter of the variable aperture, thereby determining the σ value (the pupil plane relative to the aperture diameter of the pupil plane of each of the projection optical units PL1 to PL5 constituting the projection optical system PL). The ratio of the aperture diameter of the secondary light source image above is set to a desired value.
[0023]
The light flux through the condenser lens system 15b illuminates the mask M on which the pattern DP is formed in a superimposed manner. The pattern DP is arranged on the first surface referred to in the present invention. Similarly, divergent light beams emitted from the other exit ends 9c to 9f of the light guide 9 are collimated lenses 11c to 11f, fly-eye integrators 12c to 12f, aperture stops 13c to 13f, beam splitters 14c to 14f, and condenser lenses. The masks M are illuminated in a superimposed manner through the systems 15c to 15f in order. That is, the illumination optical system IL illuminates a plurality of trapezoidal regions (a total of five in FIG. 1) arranged in the Y-axis direction on the mask M.
[0024]
On the other hand, light passing through the beam splitter 14b provided in the illumination optical system IL is received by an integrator sensor 17b made of a photoelectric conversion element via a condenser lens 16b as shown in FIG. The photoelectric conversion signal of the integrator sensor 17b is supplied to the main control system 20 via a peak hold circuit and an A / D converter (not shown). A correlation coefficient between the output of the integrator sensor 17b and the energy (exposure amount) per unit area of light irradiated on the surface (second surface) of the plate P is obtained in advance and stored in the main control system 20. ing.
[0025]
The main control system 20 opens and closes the shutter 4 in synchronization with stage system operation information from a stage controller (not shown) that controls the plate stage on which the plate P is placed and the mask stage MS on which the mask M is placed. The control signal is output to the driving device 19 in accordance with the photoelectric conversion signal output from the integrator sensor 17b, and the illumination light from the illumination optical system IL is irradiated onto the mask M and the intensity of the illumination light. To control.
[0026]
The illumination optical system IL is configured so that its illumination optical characteristics (telecentricity and illuminance unevenness) can be varied. For details of the method for adjusting the illumination optical characteristics, see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-305743, 2001-313250, and 10-189427. In addition, for adjustment of illuminance unevenness, the opening width in the scanning direction is orthogonal to the scanning direction (non-scanning) in the vicinity of the mask surface (plate surface) or in the optical conjugate with the mask surface (plate surface) or in the vicinity thereof. It is also possible to correct by arranging a field stop that is different in (direction). For details of this correction method, refer to, for example, JP-A-7-142313. In this correction method, instead of changing the width of the aperture of the field stop, a configuration may be provided in which a density distribution filter having a distribution whose transmission characteristics can correct uneven illuminance in the non-scanning direction may be provided.
[0027]
The light from each illumination area on the mask M is a projection optical system composed of a plurality of projection optical units PL1 to PL5 (a total of five in FIG. 1) arranged along the Y-axis direction so as to correspond to each illumination area. Incident on the system PL. Next, the configuration of the projection optical system PL of the present invention will be described. FIG. 3 is a side view showing the configuration of the projection optical unit PL1 that forms part of the projection optical system PL. Since the configuration of the projection optical units PL2 to PL5 is substantially the same as that of the projection optical unit PL1, the configuration of the projection optical unit PL1 will be described and the description of the projection optical units PL2 to PL5 will be omitted.
[0028]
The projection optical unit PL1 shown in FIG. 3 includes a first imaging optical system 30a that forms an intermediate image (primary image) of the pattern DP based on the light from the mask M, and a pattern DP based on the light from the intermediate image. A second imaging optical system 30b that forms an erect image (secondary image) on the plate P. Note that a field area (illumination area) of the projection optical unit PL1 on the mask M and a projection area (exposure area) of the projection optical unit PL1 on the plate P are defined at or near the formation position of the intermediate image of the pattern DP. A field stop AS is provided.
[0029]
The first imaging optical system 30a is obliquely provided at an angle of 45 ° with respect to the mask surface (XY plane) so as to reflect light incident along the −Z axis direction from the mask M in the −X axis direction. A first right-angle prism 31a having a first reflecting surface is provided. The first imaging optical system 30a includes, in order from the first right-angle prism 31a side, a lens group 32a having a positive refractive power, a lens group 33a having a negative refractive power, and a concave surface on the first right-angle prism 31a side. And a first concave reflecting mirror 34a as a reflecting optical element. The lens group 32a, the lens group 33a, and the first concave reflecting mirror 34a are arranged along the X-axis direction, and constitute a first catadioptric optical system 35a as a whole. Light incident on the first right-angle prism 31a along the + X-axis direction from the first catadioptric optical system 35a is -Z by the second reflecting surface obliquely provided at an angle of 45 ° with respect to the mask surface (XY plane). Reflected in the axial direction.
[0030]
On the other hand, the second imaging optical system 30b reflects light incident along the −Z axis direction from the second reflecting surface of the first right-angle prism 31a with respect to the plate surface (XY plane) so as to reflect in the −X axis direction. And a second right-angle prism 31b having a first reflecting surface inclined at an angle of 45 °. The second imaging optical system 30b includes, in order from the second right-angle prism 31b side, a reflective optical element having a positive refractive power, a lens group 32b, a lens group 33b, and a concave surface facing the second right-angle prism 31b side. As a second concave reflecting mirror 34b. The lens group 32b, the lens group 33b, and the second concave reflecting mirror 34b are arranged along the X-axis direction, and constitute a second catadioptric optical system 35b as a whole. The light incident on the second right-angle prism 31b along the + X direction from the second catadioptric optical system 35b is -Z by the second reflecting surface inclined at an angle of 45 ° with respect to the plate surface (XY plane surface). Reflected in the axial direction. The magnification of the first imaging optical system 30a described above is set to a reduction magnification, and the magnification of the second imaging optical system 30b is set to an enlargement magnification. The first imaging optical system 30a and the second imaging optical system The overall magnification of 30b is set to the same magnification.
[0031]
The numerical aperture, the focal depth, and the resolution of the projection optical unit PL1 are in a relationship that the resolution improves as the numerical aperture increases, but the focal depth decreases. For this reason, in order to form a fine pattern, it is necessary to design the projection optical unit PL1 so that the numerical aperture is as large as possible. However, if the resolution is increased too much, the depth of focus becomes shallow, and if the large-area plate P is bent, a problem may occur during pattern DP transfer. For this reason, in the present embodiment, the numerical aperture (NA) on the plate P side (second surface side) of the projection optical unit PL1 is set to about 0.3 or less in consideration of the depth of focus and the resolution. Yes.
[0032]
In the present embodiment, the focus correction optical system 36 is provided in the optical path between the mask M and the first reflecting surface of the first right-angle prism 31a of the first imaging optical system 30a, and is located near the field stop AS. A first parallel plane plate 37 and a second parallel plane plate 38 are attached as image shifters. Further, a magnification correction optical system 39 is attached in the optical path between the second reflecting surface of the second right-angle prism 31b of the second imaging optical system 30b and the plate P.
[0033]
Hereinafter, the configuration and operation of the focus correction optical system 36 will be described. 4A and 4B are diagrams schematically showing the configuration of the focus correction optical system 36 in FIG. 3, wherein FIG. 4A is a perspective view and FIG. 4B is a ZX sectional view. As shown in FIGS. 3 and 4, the focus correction optical system 36 is in-plane (ZX plane) including the optical axis AX10 in order from the mask M side in the optical path between the mask M and the first right-angle prism 31a. A first wedge-shaped optical member 36a having a wedge cross-sectional shape in the inner) and a second wedge-shaped optical member 36b having a wedge cross-sectional shape in a plane including the optical axis AX10 (in the ZX plane). The refractive surface of the first wedge-shaped optical member 36a on the mask M side is a plane whose normal line coincides with the optical axis AX10, and the second wedge-shaped optical member 36b is refracted on the first right-angle prism 31a side. The plane is a plane whose normal line coincides with the optical axis AX10. The refractive surface on the first right-angle prism 31a side of the first wedge-shaped optical member 36a and the refractive surface on the mask M side of the second wedge-shaped optical member 36b are substantially parallel to each other.
[0034]
The optical path length between the mask M and the first right-angle prism 31a is moved by relatively moving at least one of the first wedge-type optical member 36a and the second wedge-type optical member 36b along the X direction. Thus, it is possible to change the imaging position of the projection optical unit PL1 in the direction of the optical axis AX10. The moving direction of the first wedge-shaped optical member 36a and the second wedge-shaped optical member 36b is an in-plane direction (ZX in-plane direction) including the optical axis AX10, and the first right angle of the first wedge-shaped optical member 36a. The direction may be along the refractive surface on the prism 31a side (the refractive surface on the mask M side of the second wedge-shaped optical member 36b). In this case, the optical path length can be changed while the interval between the first wedge-shaped optical member 36a and the second wedge-shaped optical member 36b in the optical axis direction is kept constant. In the present embodiment, at least one of the first wedge-type optical member 36a and the second wedge-type optical member 36b is used as a refracting surface (first wedge-shaped optical member 36a, 36b) facing the first and second wedge-type optical members 36a, 36b. The optical axis 36 is rotatable about an axis AX15 perpendicular to the refractive surface on the plate P side of the mold optical member 36a and the refractive surface on the mask M side of the second wedge-shaped optical member 36b.
[0035]
In the initial state of the first wedge-shaped optical member 36a and the second wedge-shaped optical member 36b, as described above, the refractive surface of the first wedge-shaped optical member 36a on the first right-angle prism 31a side and the second wedge-shaped optical member 36b. And the refractive surface on the mask M side of the first wedge-shaped optical member 36a and the refractive surface on the first right-angle prism 31a side of the second wedge-shaped optical member 36b are mutually parallel. Parallel. That is, the first wedge-shaped optical member 36a and the second wedge-shaped optical member 36b as a whole are parallel plane plates, and the incident light beam is not substantially deflected.
[0036]
Then, when at least one of the first wedge-type optical member 36a and the second wedge-type optical member 36b is rotated about the optical axis AX15, the first wedge-type optical member 36a and the second wedge-type optical member 36b as a whole Since it becomes a wedge-shaped optical member having a predetermined apex angle, the incident light beam is deflected, and as a result, the overall inclination of the image plane of the projection optical unit PL1 with respect to the XY plane (plate P plane) (with the X axis as the axis) The rotation direction inclination and the rotation direction inclination about the Y axis) change. At this time, it is preferable that both the first wedge-shaped optical member 36a and the second wedge-shaped optical member 36b are rotatable about the optical axis AX15. With this configuration, both the tilt direction and tilt angle of the image plane of the projection optical unit PL1 can be arbitrarily controlled. The focus correction optical system 36 is controlled by the first drive unit 40.
[0037]
Next, the first parallel plane plate 37 and the second plane parallel plate 38 as image shifters will be described. The first plane-parallel plate 37 is configured so that its parallel plane is set perpendicular to the optical axis AX10 in the reference state and can be rotated by a minute amount around the X-axis. When the first plane-parallel plate 37 is rotated by a minute amount around the X axis, the image formed on the plate P slightly moves (image shift) in the Y direction on the XY plane. Further, the second plane parallel plate 38 is configured so that its parallel plane is set perpendicular to the optical axis AX10 in the reference state and can be rotated by a minute amount around the Y axis. When the second plane-parallel plate 38 is rotated by a minute amount around the Y axis, the image formed on the plate P slightly moves (image shift) in the X direction on the XY plane. The first plane-parallel plate 37 is driven by the second drive unit 41, and the second plane-parallel plate 38 is driven by the third drive unit 42. For details of the configuration and operation of the magnification correction optical system 39 in this embodiment, refer to, for example, the magnification control device 20 disclosed in FIG. 11 of JP-A-7-183212. The magnification correction optical system 39 is driven by the fourth drive unit 44.
[0038]
In the present embodiment, the second right-angle prism 31b is configured to function as an image rotator. That is, the second right-angle prism 31b is set so that the intersection line (ridge line) between the first reflecting surface and the second reflecting surface extends along the Y-axis direction in the reference state, and around the optical axis AX10 (around the Z axis). It is configured to be rotatable by a minute amount. When the second right-angle prism 31b is rotated by a minute amount around the optical axis AX10, the image formed on the plate P is slightly rotated (image rotation) around the optical axis AX10 (around the Z axis) on the XY plane. The second right-angle prism 31 b is configured to be driven by the fifth drive unit 43. The first right-angle prism 31a may function as an image rotator instead of the second right-angle prism 31b, or both the second right-angle prism 31b and the first right-angle prism 31a function as an image rotator. You may comprise.
[0039]
The configuration of the projection optical unit PL1 has been described in detail above. Next, the positional relationship between the first imaging optical system 30a and the second imaging optical system 30b provided in the projection optical unit PL1 will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining the positional relationship between the first imaging optical system 30a and the second imaging optical system 30b. In FIG. 5, the same members as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0040]
As shown in FIG. 5, the distance between the pattern DP arranged on the first surface and the lens group 32a included in the first imaging optical system 30a is defined as a first distance L1, and an intermediate image between the lens group 32a and the pattern DP. The second distance is the distance from the field stop AS arranged at the formation position (intermediate image formation surface) of the image DP, and the formation position of the intermediate image of the pattern DP and the lens group 32b provided in the second imaging optical system 30b. The distance between them is the third distance L3, and the distance between the lens group 32b and the upper surface of the plate P disposed on the second surface is the fourth distance. At this time, the first imaging optical system 30a and the second imaging optical system 30b are disposed so as to satisfy the following expressions (1) and (2), respectively.
L1> L2 (1)
L4> L3 (2)
[0041]
In the present embodiment, the first imaging optical system 30a and the first optical system 30a and the second imaging system 30a are satisfied so as to satisfy the following expressions (3) and (4) after satisfying the expressions (1) and (2). The two imaging optical systems 30b are arranged respectively.
L1 = L4 (3)
L2 = L3 (4)
That is, in the present embodiment, the first imaging optical system 30a and the second imaging optical system 30b are designed as optical systems having substantially equal optical characteristics, and a pattern in which the field stop AS is arranged. The intermediate image formation surface of the DP is arranged almost at the object.
[0042]
Arranging the first imaging optical system 30a and the second imaging optical system 30b so as to satisfy the above expressions (1) and (2) increases the cost of the projection optical system PL, and hence the exposure apparatus. This is to widen the working distance without causing it. That is, if the working distance (referred to as distances L1 and L2 in FIG. 5) is large even when the mask M or the plate P is bent, the mask M and the plate M are not considered without considering the influence of the bending. As a result, the throughput can be improved.
[0043]
Here, if the number of lenses included in the first image forming optical system 30a and the second image forming optical system 30b is increased or an expensive glass material with little chromatic dispersion is used, the same configuration as the conventional one, that is, L1 = L2, L3. = It is not impossible to design the projection optical unit PL1 having a configuration satisfying L4. However, in the present embodiment, the first imaging optical system is satisfied so as to satisfy the expressions (1) and (2) without increasing the number of lenses and without using an expensive glass material such as fluorite. The working distance is increased only by arranging 30a and the second imaging optical system 30b.
[0044]
In FIG. 5, the distance between the first surface where the pattern DP is arranged, the lens group 32a, the intermediate image forming surface of the pattern DP, the lens group 32a, and the second surface where the surface of the plate P is arranged, respectively. It was defined as the first distance L1 to the second distance L4. However, the first distance L1, which is the distance between the first surface and the first imaging optical system 30a, is the distance between the first surface and the first right-angle prism 31a provided in the first imaging optical system 30a. The second distance L2 that is the distance between the first imaging optical system 30a and the intermediate image forming surface may be defined as the distance between the first right-angle prism 31a and the intermediate image forming surface.
[0045]
Similarly, the third distance L3, which is the distance between the intermediate image forming surface and the second imaging optical system 30b, is defined as the distance between the intermediate image forming surface and the second right-angle prism 31b included in the second imaging optical system 30b. The fourth distance L4, which is the distance between the second imaging optical system 30b and the second surface, may be defined as the distance between the second right-angle prism 31b and the second surface. Even when such a definition is performed, as shown in FIG. 5, there is a difference of ΔL between the first distance L1 and the second distance L2 with respect to the first imaging optical system 30a. You can see that you are satisfied. The same applies to the second imaging optical system 30b, which satisfies the above expression (2).
[0046]
[Example of projection optical system]
Next, examples of the projection optical system according to one embodiment of the present invention will be described. Here, as shown in FIG. 5, an embodiment will be described in which the lens groups 32a and 32b are each composed of three lenses, and the lens groups 33a and 33b are each composed of two lenses. The lens group 32a having a positive refractive power is composed of two positive meniscuses having a convex surface facing one biconvex lens G11 and the first concave reflector 34a arranged from the first right-angle prism 31a to the first concave reflector 34a. It consists of lenses G12 and G13. The lens group 33a having negative refractive power is arranged from the first right-angle prism 31a to the first concave reflector 34a, and has one negative meniscus lens G14 having a convex surface facing the first right-angle prism 31a and the first concave reflection. It is composed of one positive meniscus lens G15 having a convex surface facing the mirror 34a.
[0047]
The lens group 32b having a positive refractive power has the same configuration as the lens group 32a, and includes one biconvex lens G21 and a second concave reflecting mirror arranged from the second right-angle prism 31b to the second concave reflecting mirror 34b. It consists of two positive meniscus lenses G22 and G23 having a convex surface facing the 34b side. The lens group 33b having a negative refractive power has the same configuration as the lens group 33a, and is one lens arrayed from the second right-angle prism 31b to the second concave-surface reflecting mirror 34b and having a convex surface directed to the second right-angle prism 31b side. It is composed of a negative meniscus lens G24 and one positive meniscus lens G25 having a convex surface facing the second concave reflecting mirror 34b.
[0048]
The following [Table 1] lists the values of the specifications of the examples of the projection optical system. In [Table 1], the surface number ranges from the first surface on which the pattern DP is disposed to the second surface on which the surface of the plate P is disposed via the first imaging optical system 31a and the second imaging optical system 31b. The order of the surfaces of the lens surfaces (including the reflecting surfaces of the first concave reflecting mirror 34a and the second concave reflecting mirror 34b) along the direction in which the light beam travels, r is the radius of curvature (mm) of each surface, d is the axial distance of each surface, that is, the surface distance (mm), n g Is the refractive index for g-line (wavelength λ = 436 nm), n h Is the refractive index for the h-line (wavelength λ = 405 nm), n i Indicates the refractive index for i-line (wavelength λ = 365 nm).
[0049]
In the following [Table 1], the first right-angle prism 31a and the second right-angle prism 31b are omitted, and the focus correction optical system 36, the first parallel plane plate 37, the second parallel plane plate 38, and the magnification correction. The optical system 39 is a plane parallel plate for convenience. Further, since the light beams reciprocate in the lens groups 32a and 33a in the first imaging optical system 30a and reciprocate in the lens groups 32b and 33b in the second imaging optical system 30b, the number of surfaces is larger than the number of lenses. Please note that there are many.
[0050]
Figure 0004707924
Figure 0004707924
[0051]
Next, optical characteristics of the projection optical system designed as described above will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating spherical aberration, curvature of field aberration, and distortion of the first imaging optical system 30a in the embodiment. FIG. 7 illustrates coma aberration of the first imaging optical system 30a in the embodiment. FIG. FIG. 8 is a diagram showing spherical aberration, curvature of field aberration, and distortion aberration of the entire projection optical unit PL1 in the embodiment. FIG. 7 is a diagram showing coma aberration of the entire projection optical unit PL1 in the embodiment. It is. In each aberration diagram, NA represents the numerical aperture on the object side, and Y represents the image height. Also, in the aberration diagrams showing the field curvature aberration in FIGS. 6 and 8, the solid line shows the field curvature aberration on the meridional surface (M surface), and the broken line shows the field curvature aberration on the sagittal surface (S surface). ing.
[0052]
Referring to FIGS. 6 and 7, it can be seen that the distortion aberration is extremely deteriorated only by the first imaging optical system 30a. This is because the first imaging optical system 30a is configured to satisfy the above expression (1) and is set to have a reduction magnification. On the other hand, referring to FIGS. 8 and 9, almost no distortion occurs in the entire projection optical unit PL1. This is because, as shown in FIG. 5, the projection optical unit PL1 is configured such that the first imaging optical system 30a and the second imaging optical system 30b are substantially symmetrical with respect to the field stop AS. . That is, even if distortion occurs in the first imaging optical system 30a, the second imaging optical system 30b acts to correct the distortion generated in the first imaging optical system 30a, resulting in a projection optical unit. Almost no distortion occurs in PL1 as a whole.
[0053]
In addition, the depth of focus of the projection optical unit PL1 in the present embodiment is about 40 μm. 8 and 9, it can be seen that the residual aberration of the projection optical unit PL1 is not so small, but if each aberration is within the depth of focus, the problem in performing the exposure process is small. Referring to FIG. 8, all the aberrations for the g-line, h-line, and i-line are all within the depth of focus, and the first imaging optical system 30a satisfies the above expressions (1) and (2). And even if it comprises the 2nd imaging optical system 30b, it turns out that the aberration as the projection optical unit PL1 whole does not deteriorate significantly.
[0054]
The second imaging optical system 30b can correct the distortion generated in the first imaging optical system 30a, so that the second imaging optical system 30b itself is opposite to the aberration characteristics of the first imaging optical system 30a. That is, there is an aberration characteristic. For this reason, it is conceivable that the projection area of the projection optical unit PL1 defined by the field stop AS arranged between the first imaging optical system 30a and the second imaging optical system 30b is distorted. Therefore, the shape of the field stop AS is preliminarily distorted in consideration of the aberration of the second imaging optical system 30b, and the projection area of the projection optical unit PL at the time of exposure has a desired shape (for example, a trapezoidal shape). It is preferable to set so that
[0055]
[Comparative example of projection optical system]
Here, a comparative example for comparing the optical characteristics of the above-described embodiments will be described. In the above embodiment, the above-described equations (1) and (2) were satisfied, but the comparative example given here satisfied L1 = L2 = L3 = L4, and secured the same working distance as the above embodiment. Projection optical system. The following [Table 2] lists the values of the specifications of the comparative example of the projection optical system. The projection optical system of this comparative example has the same number of lenses, right-angle prisms, and concave reflecting mirrors as the above-described embodiments. Further, the glass material of each lens is the same as that of the example, and the curvature and the surface interval of each lens are slightly different from those of the example. In addition, each physical quantity in [Table 2] is the same physical quantity as in [Table 1], and members corresponding to the respective members in [Table 1] are given the same reference numerals and symbols “′”. .
[0056]
Figure 0004707924
Figure 0004707924
[0057]
Next, the optical characteristics of the projection optical system shown in the comparative example having the above configuration and the projection optical system of the above-described embodiment will be compared. FIG. 10 is a diagram showing spherical aberration, curvature of field aberration, and distortion of the entire projection optical unit PL1 in the comparative example, and FIG. 11 is a diagram showing coma aberration of the entire projection optical unit PL1 in the comparative example. . 6 to 9, in each aberration diagram, NA represents the numerical aperture on the object side, and Y represents the image height. In the aberration diagrams showing the field curvature aberration in FIG. 10, the solid line shows the field curvature aberration on the meridional surface (M surface), and the broken line shows the field curvature aberration on the sagittal surface (S surface).
[0058]
Comparing FIG. 8 and FIG. 9 with FIG. 10 and FIG. 11 respectively, spherical aberration, field curvature aberration, distortion aberration, and coma aberration are sufficiently small, and it is difficult to give each superiority or inferiority. However, in the comparative example, the chromatic aberration with respect to the h-line is larger than in the example. As described above, in the example shown in FIG. 8, the aberration was within the depth of focus of the projection optical unit PL, but in the comparative example shown in FIG. 10, the h-line aberration (spherical aberration and field curvature aberration). ) Will be out of the depth of focus.
[0059]
As described above, the aberration is deteriorated in the projection optical system of the comparative example designed to ensure a certain working distance and satisfy L1 = L2 = L3 = L4. Can increase the working distance without significantly deteriorating aberrations and without increasing costs. Further, referring to [Table 1] and [Table 2], the distance from the lens surface of the lens G11 in the embodiment to the first concave reflecting mirror 34a is the same as the distance from the lens surface of the lens G11 ′ in the comparative example to the first concave reflecting mirror 34a. It can be seen that the distance between the first surface and the second surface is shorter than the distance to ′, and the distance between the first surface and the second surface is smaller in the example than in the comparative example. Therefore, with the configuration of this example, it is possible to reduce the size and weight while ensuring the required optical performance, and as a result, it is possible to reduce the cost of the apparatus.
[0060]
The specific configuration of the projection optical system PL according to the embodiment of the present invention has been described above. Next, the operation will be briefly described with reference to FIG. In the following description, in order to simplify the description of the basic configuration of each projection optical unit, the focus correction optical system 36, the first parallel plane plate 37, the second plane parallel plate 38, and the magnification correction optics. A state where the system 39 is not attached will be described.
[0061]
As described above, the pattern DP formed on the mask M is illuminated with substantially uniform illuminance by the illumination light (exposure light) from the illumination optical system IL. The light traveling along the −Z axis direction from the pattern DP formed in each illumination region on the mask M is deflected by 90 ° by the first reflecting surface of the first right-angle prism 31a, and then in the −X axis direction. And enters the first catadioptric optical system 35a. The light incident on the first catadioptric optical system 35a reaches the first concave reflecting mirror 34a through the lens group 32a and the lens group 33a in this order. The light reflected by the first concave reflecting mirror 34a enters the second reflecting surface of the first right-angle prism 31a along the + X axis direction again through the lens group 33a and the lens group 32a again in this order. The light that has been deflected by 90 ° on the second reflecting surface of the first right-angle prism 31a and traveled along the −Z-axis direction forms an intermediate image of the pattern DP in the vicinity of the field stop AS. Note that the formed intermediate image is obtained by reducing the pattern DP.
[0062]
The light traveling along the −Z-axis direction from the intermediate image of the pattern DP is deflected by 90 ° by the first reflecting surface of the second right-angle prism 31b, and then the second catadioptric optical system along the −X-axis direction. Incident on 35b. The light incident on the second catadioptric optical system 35b reaches the second concave reflecting mirror 34b through the lens group 32a and the lens group 33b in this order. The light reflected by the second concave reflecting mirror 34b enters the second reflecting surface of the second right-angle prism 31b along the + X axis direction again through the lens group 33b and the lens group 32b again. The light that is deflected by 90 ° on the second reflecting surface of the second right-angle prism 31b and travels along the −Z-axis direction forms a secondary image of the pattern DP on the corresponding exposure region on the plate P. Here, the lateral magnification in the X-axis direction and the lateral magnification in the Y-axis direction of the secondary image are both +1 times. In other words, the image of the pattern DP formed on the plate P via the projection optical units PL1 to PL5 is an equal magnification erect image, and the projection optical units PL1 to PL5 constitute an equal magnification erect system. Yes.
[0063]
In the first catadioptric optical system 35a described above, the first concave reflecting mirror 34a is disposed in the vicinity of the rear focal position of the lens group 33a, so that it is substantially telecentric on the mask M side and the field stop AS side. . Also in the second catadioptric optical system 35b, since the second concave reflecting mirror 34b is disposed in the vicinity of the rear focal position of the lens group 33b, it is substantially telecentric on the field stop AS side and the plate P side. As a result, each of the projection optical units PL1 to PL5 is an optical system that is telecentric on substantially both sides (the mask M side and the plate P side).
[0064]
In this way, the light passing through the projection optical system PL composed of the plurality of projection optical units PL1 to PL5 is supported in parallel to the XY plane via the plate holder (not shown) on the plate stage (not shown in FIG. 1) PS. An image of the pattern DP is formed on the plate P. That is, as described above, each of the projection optical units PL1 to PL5 is configured as an equal-magnification erecting system, and therefore is arranged in the Y-axis direction so as to correspond to each illumination area on the plate P that is a photosensitive substrate. An equal-size erect image of the pattern DP is formed in the plurality of trapezoidal exposure areas.
[0065]
Returning to FIG. 1, the above-described mask stage MS is provided with a scanning drive system (not shown) having a long stroke for moving the mask stage MS along the X-axis direction which is the scanning direction. In addition, a pair of alignment drive systems (not shown) are provided for moving the mask stage MS by a minute amount along the Y-axis direction, which is the orthogonal direction of scanning, and rotating the mask stage MS by a minute amount around the Z axis. The position coordinate of the mask stage MS is measured by a laser interferometer (not shown) using the movable mirror 25 and the position is controlled. Further, the mask stage MS is configured such that the position in the Z direction is variable.
[0066]
A similar drive system is also provided in the plate stage PS. That is, a scanning drive system (not shown) having a long stroke for moving the plate stage PS along the X-axis direction that is the scanning direction, and a minute amount along the Y-axis direction that is the scanning orthogonal direction. A pair of alignment drive systems (not shown) are provided for moving and rotating the Z axis by a minute amount. The position coordinate of the plate stage PS is measured by a laser interferometer (not shown) using the moving mirror 26 and the position is controlled. Similarly to the mask stage MS, the plate stage PS is also configured to be movable in the Z direction. The positions of the mask stage MS and the plate stage PS in the Z direction are controlled by the main control system 20.
[0067]
Further, a pair of alignment systems 27a and 27b are disposed above the mask M as means for relatively aligning the mask M and the plate P along the XY plane. As the alignment systems 27a and 27b, the position of the reference member 28 (member for determining the reference position of the plate stage PS) measured via the projection optical units PL1 and PL5 and the position of the plate alignment mark formed on the plate P are used. An alignment system (so-called TTL (Through The Lens) system alignment system) that obtains the position of the plate P based on the relative position of the mask P, or a mask alignment mark formed on the mask M and the plate P. An alignment system (so-called TTM (Through The Mask) alignment system) that obtains the relative position to the plate alignment mark by image processing can be used. In the present embodiment, it is assumed that a TTL type alignment system is provided.
[0068]
In the exposure apparatus of this embodiment, an illuminance measuring unit 29 for measuring the illuminance of light irradiated on the plate P via the projection optical system PL is fixed on the plate stage PS, and the plate An aerial image measurement device 24 for measuring the spatial distribution of light (image) irradiated on P is provided. The configuration of the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention has been described above. Next, the operation during exposure will be described. In the following description, one exposure process (for example, an exposure process performed when forming a TFT or an exposure process performed when forming a color filter) performed on a plurality of plates is described. The operation of the exposure apparatus at the time of performing will be described.
[0069]
When the process starts, first, the main control system 20 reads various information (recipe) necessary for the exposure operation. Next, the main control system 20 emits light from the light source 1 so that the light from the light source 1 is irradiated onto the plate stage PS via the illumination optical system IL and the projection optical units PL1 to PL5, respectively. Then, the illuminance unevenness of the light irradiated on the plate stage PS is measured using the illuminance measuring unit 29. Then, based on the measurement result of the illuminance unevenness, the optical characteristics (illuminance unevenness, telecentricity, etc.) of the illumination optical system IL are adjusted.
[0070]
Next, the reference pattern formed on the mask stage MS is moved to the illumination area, and the detection unit provided in the aerial image measurement device 24 and the projection areas of the projection optical units PL1, PL3, and PL5 are moved in the X-axis direction. , The exposure light is applied to the reference pattern, and the image of the reference pattern is measured by the detection unit. Similarly, the image of the reference pattern is measured by aligning the detection unit and the projection areas of the projection optical units PL2 and PL4 in the X-axis direction. In this way, the main control system 20 obtains the arrangement, size, position, rotation amount, and various aberrations of the image of the reference pattern projected from each of the projection optical units PL1 to PL5, and the projection optical unit. Optical characteristics of PL1 to PL5 are detected.
[0071]
When the optical characteristics of the projection optical units PL1 to PL5 are obtained, the main control system 20 adjusts the projection optical characteristics and the like of each of the projection optical units PL1 to PL5. A specific adjustment method is to drive the focus correction optical system 36 via the first drive unit shown in FIG. 3 to thereby focus the image plane side (plate P side) on each projection optical unit PL1 to PL5. Adjust. Further, by driving the first parallel plane plate 37 and the second plane parallel plate 38 via the second drive unit 41 and the third drive unit 42 as necessary, the images of the projection optical units PL1 to PL5 are respectively displayed. Correct fluctuations in projection position.
[0072]
Furthermore, the magnification variation in each of the projection optical units PL1 to PL5 is adjusted (corrected) by driving the magnification correction optical system 39 via the fifth drive unit 44 as necessary. Furthermore, if necessary, the image rotation in each of the projection optical units PL1 to PL5 is corrected by driving the second right-angle prism 31b as an image rotator via the fourth drive unit 43. Further, the main control system 20 rotates by moving the lens effective for correcting each aberration along the optical axis direction or the direction orthogonal to the optical axis or tilting the optical axis as necessary. Corrects symmetric aberrations and non-rotationally symmetric aberrations. Further, the main control system 20 corrects the image position variation and image rotation of the field stop image by moving the field stop AS along the XY plane or rotating around the Z axis as necessary. .
[0073]
Further, not only the optical characteristics of the projection optical units PL1 to PL5 are adjusted, but also the position of each of the projection optical units PL1 to PL5 in the Z direction, the position of the mask stage MS in the Z direction, or the position of the plate stage PS in the Z direction. Is adjusted so that the mask M and the plate P are arranged at the best focus positions of the projection optical units PL1 to PL5.
[0074]
When the adjustment of the illumination optical characteristics of the illumination optical system IL and the adjustment of the projection optical characteristics of the projection optical system PL are completed, the alignment systems 27a and 27b are arranged in the illumination area of the illumination optical system IL, and each alignment system 27a is arranged. 27b, the position of the reference member 28 is measured. Here, the alignment systems 27a and 27b are placed on the plate stage PS according to the relative relationship between the position of the reference member 28 measured in advance via the projection optical system PL and the position of the plate alignment mark formed on the plate P. The position of the plate P is obtained.
[0075]
When the above steps are completed, the main control system 20 carries in the mask M and places it on the mask stage MS according to the recipe, and carries in the plate and places it on the plate stage PS. Then, after measuring the position of the plate PS using the alignment systems 27a and 27b, relative alignment between the mask M and the plate P is performed based on the measurement result. Since a plurality of shot areas are set in advance on the plate P, alignment is performed so that the shot area to which the pattern of the mask M of the main control system 20 is to be transferred is arranged in the vicinity of the exposure area. Then, a part of the mask M is irradiated with exposure light emitted from the illumination optical system IL, and a part of the pattern DP formed on the mask M is projected while moving the mask M and the plate P in the X direction. Transfer is sequentially performed to the shot area of the plate P through the optical system PL.
[0076]
When the exposure of one shot area is completed, the main control system 20 determines whether there is a shot area to be exposed next based on the contents of the recipe. If it is determined that there is a shot area to be exposed, the mask placed on the mask stage MS is replaced, and the other shot areas are exposed. On the other hand, if it is determined that there is no shot area to be exposed, it is determined whether or not exposure has been completed for all the plates. When the exposure has not been completed for all the plates, the mask M on the mask stage MS is replaced, the exposed plate P is unloaded, a new plate P is loaded, and a new plate P is loaded. The exposure process is performed on the plate. On the other hand, when the exposure is completed for all the plates, a series of processing is completed.
[0077]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not restrict | limited to the said embodiment, It can change freely within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the step-and-scan type exposure apparatus has been described as an example, but the present invention is also applicable to a step-and-repeat type exposure apparatus. In the above embodiment, the illumination optical system IL includes an ultrahigh pressure mercury lamp as the light source 1 and selects necessary g-line (436 nm) light, h-line (405 nm), and i-line (365 nm) light. I was trying to do it. However, not limited to this, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 Even if a laser (157 nm) is provided as the light source 1 and laser light emitted from these lasers is used, the present invention can be applied.
[0078]
In the above-described embodiment, the case of manufacturing a liquid crystal display element has been described as an example. Of course, not only an exposure apparatus used for manufacturing a flat panel display such as a liquid crystal display element, but also a semiconductor element. An exposure apparatus for transferring a device pattern onto a semiconductor substrate used for manufacturing a micro device including a semiconductor device, an exposure apparatus for transferring a device pattern onto a ceramic wafer used for manufacturing a thin film magnetic head, and an imaging device such as a CCD The present invention can also be applied to an exposure apparatus or the like used for manufacturing the above.
[0079]
In the above-described embodiment, each of the projection optical units PL1 to PL5 has a pair of imaging optical systems 30a. Although the present invention is applied to a multi-scanning projection exposure apparatus having 30b, the present invention is also applied to a multi-scanning projection exposure apparatus of a type in which each projection optical unit has one or more imaging optical systems. The invention can be applied. In the above embodiment, the case where the projection optical system PL is configured as a multi-type is described as an example. However, the present invention is not limited to the multi-type projection optical system, that is, the projection optical system includes a single lens barrel. Can be applied.
[0080]
Moreover, in embodiment mentioned above, the case where it comprised so that 1st distance L1-2nd distance L4 might satisfy | fill the following (1) Formula-(4) Formula was demonstrated.
L1> L2 (1)
L4> L3 (2)
L1 = L4 (3)
L2 = L3 (4)
[0081]
However, the configuration satisfying the above expressions (1) to (4) is merely an example, and in the present invention, at least one of the first image forming optical system 30a and the second image forming optical system 30b has the following (5). The present invention can be applied to a configuration that satisfies at least one of the expressions (6) and (6).
L1 ≠ L2 (5)
L4 ≠ L3 (6)
[0082]
For example, in the said embodiment, it was set as the structure which satisfies the said (1) Formula and (2) Formula in order to extend a working distance. However, for example, the focus correction optical system 36, the first parallel flat plate 37, the second parallel flat plate 38, and the magnification correction optical system 39, which are provided for fine adjustment of the optical characteristics of the projection optical unit PL, are all connected in the first connection. When combining between the image optical system 30a and the second image forming optical system 30b, any of the configurations satisfying the following expressions (7) and (8), or the expressions (7) and (8) It is also possible to adopt a configuration that satisfies either of them.
L1 <L2 (7)
L4 <L3 (8)
Further, both the first imaging optical system 30a and the second imaging optical system 30b are configured to satisfy the above expressions (1) and (2), or (7) and (8), respectively. There is no need, and any one of them may be satisfied. In the above embodiment, the first imaging optical system 30a is configured to have a reduction magnification, and the second imaging optical system 30b is configured to have an enlargement magnification.
[0083]
Next, an embodiment of a method of manufacturing a micro device using an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention in a lithography process will be described. FIG. 12 is a flowchart showing a part of a manufacturing process when manufacturing a semiconductor device as a micro device. First, in step S10 of FIG. 12, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step S12, a photoresist is applied on the metal film on the wafer of one lot. Thereafter, in step S14, using the exposure apparatus shown in FIG. 1, the image of the pattern on the mask M is sequentially exposed to each shot area on the wafer of one lot via the projection optical system (projection optical unit). Transferred (exposure process).
[0084]
Thereafter, in step S16, the photoresist on the lot of wafers is developed (development process), and then in step S18, the resist pattern is etched on the lot of wafers as a mask. A circuit pattern corresponding to the upper pattern is formed in each shot area on each wafer. Thereafter, a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
[0085]
In the exposure apparatus shown in FIG. 1, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 13 is a flowchart showing a part of a manufacturing process in manufacturing a liquid crystal display element as a micro device.
[0086]
In the pattern forming step S20 in FIG. 13, a so-called photolithographic step is carried out in which the mask pattern is transferred and exposed to a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist) using the exposure apparatus of this embodiment. By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate undergoes steps such as a development step, an etching step, and a reticle peeling step, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step S22.
[0087]
Next, in the color filter forming step S22, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three of R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning line direction. And cell assembly process S24 is performed after color filter formation process S22. In the cell assembly step S24, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step S20 and the color filter obtained in the color filter formation step S22.
[0088]
In the cell assembling step S24, for example, liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step S20 and the color filter obtained in the color filter forming step S22. ). Thereafter, in a module assembly step S26, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete the liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, a liquid crystal display element having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
[0089]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, at least one of the first imaging optical system and the second imaging optical system is disposed between the first surface and the intermediate image forming surface and between the intermediate image forming surface and the intermediate image forming surface. Since they are arranged at unequal intervals with the second surface, there is an effect that the working distance of the projection optical system can be increased without increasing the cost. Further, such an arrangement has an effect that no significant deterioration of aberration is caused.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an overall schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of an illumination optical system IL.
FIG. 3 is a side view showing the configuration of a projection optical unit PL1 that forms part of the projection optical system PL.
FIGS. 4A and 4B are diagrams schematically illustrating a configuration of the focus correction optical system of FIG. 3, in which FIG. 4A is a perspective view and FIG. 4B is a ZX cross-sectional view.
FIG. 5 is a diagram for explaining a positional relationship between a first imaging optical system 30a and a second imaging optical system 30b.
FIG. 6 is a diagram illustrating spherical aberration, curvature of field aberration, and distortion of the first imaging optical system 30a in the embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating coma aberration of the first imaging optical system 30a in the example.
FIG. 8 is a diagram showing spherical aberration, curvature of field aberration, and distortion of the entire projection optical unit PL1 in the example.
FIG. 9 is a diagram illustrating coma aberration of the entire projection optical unit PL1 in the example.
FIG. 10 is a diagram showing spherical aberration, curvature of field aberration, and distortion of the entire projection optical unit PL1 in the comparative example.
FIG. 11 is a diagram showing coma aberration of the entire projection optical unit PL1 in a comparative example.
FIG. 12 is a flowchart showing a part of a manufacturing process when manufacturing a semiconductor device as a micro device.
FIG. 13 is a flowchart showing a part of a manufacturing process when manufacturing a liquid crystal display element as a microdevice.
[Explanation of symbols]
1 Light source (mercury lamp)
30a First imaging optical system
30b Second imaging optical system
32a, 32b Lens group (refractive optical element group, first refractive optical element group)
33a, 33b Lens group (refractive optical element group, second refractive optical element group)
34a First concave reflecting mirror (concave reflecting optical element)
34b Second concave reflecting mirror (concave reflecting optical element)
AS field stop
IL illumination optical system
M mask
MS mask stage
P plate (substrate)
PL projection optical system
PL1 to PL5 Projection optical unit (projection optical system)
PS plate stage

Claims (9)

第１面の等倍像を第２面上に形成する投影光学系において、
前記第１面の中間像を形成する第１結像光学系と、
前記中間像を前記第２面上に再結像させる第２結像光学系とを備え、
前記第１結像光学系は、
第１屈折光学素子群と、
前記第１屈折光学素子群側に凹面を向けて配置されて、前記第１屈折光学素子群を介した光を前記第１屈折光学素子群へ向けて反射する第１凹面反射光学素子と、
前記第１面に対して斜設されて前記第１面からの光を前記第１屈折光学素子群へ導く第１反射面と、
前記第１面に対して斜設されて前記第１凹面反射光学素子を介した前記第１屈折光学素子群からの光を第２結像光学系へ導く第２反射面とを備え、
前記第２結像光学系は、
第２屈折光学素子群と、
前記第２屈折光学素子群側に凹面を向けて配置されて、前記第２屈折光学素子群を介した光を前記第２屈折光学素子群へ向けて反射する第２凹面反射光学素子と、
前記第２面に対して斜設されて前記第１結像光学系からの光を前記第２屈折光学素子群へ導く第３反射面と、
前記第２面に対して斜設されて前記第２凹面反射光学素子を介した前記第２屈折光学素子群からの光を前記第２面へ導く第４反射面とを備え、
前記第１結像光学系は縮小倍率を有し、前記第２結像光学系は拡大倍率を有する
ことを特徴とする投影光学系。In a projection optical system that forms an equal-magnification image of the first surface on the second surface,
A first imaging optical system for forming an intermediate image of the first surface;
A second imaging optical system that re-images the intermediate image on the second surface;
The first imaging optical system includes:
A first refractive optical element group;
A first concave reflecting optical element that is disposed with a concave surface facing the first refractive optical element group, and reflects light passing through the first refractive optical element group toward the first refractive optical element group;
A first reflecting surface that is inclined with respect to the first surface and guides light from the first surface to the first refractive optical element group;
A second reflecting surface that is inclined with respect to the first surface and guides light from the first refractive optical element group to the second imaging optical system via the first concave reflecting optical element,
The second imaging optical system includes:
A second refractive optical element group;
A second concave reflecting optical element, which is disposed with a concave surface facing the second refractive optical element group, and reflects light passing through the second refractive optical element group toward the second refractive optical element group;
A third reflecting surface that is inclined with respect to the second surface and guides light from the first imaging optical system to the second refractive optical element group;
A fourth reflecting surface that is inclined with respect to the second surface and guides light from the second refractive optical element group to the second surface via the second concave reflecting optical element;
The projection optical system, wherein the first imaging optical system has a reduction magnification, and the second imaging optical system has an enlargement magnification . 前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系の双方は、前記中間像形成面に関してほぼ対称に配置されることを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。Wherein both of the first imaging optical system and the second imaging optical system, a projection optical system according to claim 1, characterized in that it is arranged substantially symmetrically with respect to the intermediate image forming surface. 前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系は、ほぼ等しい光学系であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投影光学系。It said first imaging optical system and the second imaging optical system, a projection optical system according to claim 1 or claim 2, characterized in that a substantially equal optical system. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載の投影光学系を備え、
前記第１面に位置決めされたマスクのパターン像を、前記投影光学系を介して前記第２面に位置決めされた基板へ転写することを特徴とする露光装置。A projection optical system according to any one of claims 1 to 3 , comprising:
An exposure apparatus for transferring a pattern image of a mask positioned on the first surface to a substrate positioned on the second surface via the projection optical system. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載の投影光学系を部分投影光学系として複数備え、
前記第１面に位置決めされたマスクのパターン像の一部を、前記部分投影光学系の各々を介して前記第２面に位置決めされた基板上に転写することで、前記パターンの全部を前記基板へ転写することを特徴とする露光装置。A plurality of projection optical systems according to any one of claims 1 to 3 are provided as partial projection optical systems,
By transferring a part of the pattern image of the mask positioned on the first surface onto the substrate positioned on the second surface via each of the partial projection optical systems, the entire pattern is transferred to the substrate. An exposure apparatus for transferring to an exposure apparatus. 前記マスクを前記第１面に設定した状態で少なくとも前記第１面内の所定の方向に移動可能に構成されたマスクステージと、
基板を前記第２面に設定した状態で少なくとも前記第２面の所定の方向に移動可能に構成された基板ステージとを備え、
前記部分投影光学に対して前記マスクステージ及び前記基板ステージを相対的に移動させつつ前記マスクのパターン像の一部を前記基板に逐次転写することを特徴とする請求項５記載の露光装置。A mask stage configured to be movable at least in a predetermined direction in the first surface with the mask set on the first surface;
A substrate stage configured to be movable at least in a predetermined direction of the second surface with the substrate set on the second surface;
6. The exposure apparatus according to claim 5 , wherein a part of the pattern image of the mask is sequentially transferred to the substrate while moving the mask stage and the substrate stage relative to the partial projection optics. 水銀ランプを含み、当該水銀ランプから射出される少なくとも２つの輝線を含む照明光で前記マスクを照明する照明光学系を備えることを特徴とする請求項４から請求項６の何れか一項に記載の露光装置。Includes a mercury lamp, according to any one of claims 6 claim 4, characterized in that it comprises an illumination optical system for illuminating the mask with illumination light including at least two emission lines emitted from the mercury lamp Exposure equipment. 前記照明光は、少なくともｇ線、ｈ線、及びｉ線を含むことを特徴とする請求項７記載の露光装置。The exposure apparatus according to claim 7 , wherein the illumination light includes at least g-line, h-line, and i-line. 請求項４から請求項８の何れか一項に記載の露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記基板に転写する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。An exposure process for transferring the pattern of the mask to the substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 4 to 8 ,
And a development step of developing the substrate exposed in the exposure step.
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