JP5110076B2 - 反射屈折投影光学系、投影光学装置、及び走査型露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、第１物体（マスク等）の像を第２物体（基板等）上に投影する反射屈折投影光学系、反射屈折投影光学系を複数個備えた投影光学装置、投影光学装置を用いる走査露光技術、及び走査露光技術を用いるデバイス製造技術に関するものである。

例えば半導体素子又は液晶表示素子等を製造する際に、マスク（レチクル又はフォトマスク等）のパターンを投影光学系を介してレジストが塗布されたプレート（ガラスプレート又は半導体ウエハ等）上に投影する投影露光装置が使用されている。従来はステップ・アンド・リピート方式でプレート上の各ショット領域にそれぞれマスクのパターンを一括露光する投影露光装置（ステッパ）が多用されていた。近年、１つの大きな投影光学系を使用する代わりに、等倍の倍率を有する小さな複数の部分投影光学系を走査方向に沿って所定間隔で複数列に配置し、マスク及びプレートを走査させつつ各部分投影光学系でそれぞれマスクのパターンをプレート上に露光するステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が提案されている。

近年、プレートが益々大型化し、２ｍ角を越えるプレートが使用されるようになってきている。ここで、上述のステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置を用いて大型のプレート上に露光を行う場合、部分投影光学系が等倍の倍率を有するため、マスクも大型化する。マスクのコストは、マスク基板の平面性を維持する必要もあり、大型化すればするほど高くなる。また、通常の薄膜トランジスタ部（ＴＦＴ部）を形成するためには４〜５層分のマスクが必要とされており、マスクに関して多大なコストを要していた。そこで、複数の部分投影光学系の倍率を拡大倍率とすることで、マスクを小さくした投影露光装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開平１１−２６５８４８号公報

上述の拡大倍率の投影露光装置において、投影領域を大きくするためには、各部分投影光学系を構成するレンズを大型化する必要があるが、レンズが大型化すると、複数の部分投影光学系からなる投影光学系及びこの支持機構が全体として大型化して、重量も増大する。その結果、投影露光装置の製造コストが高くなるとともに、デバイス製造工場における設置コストも高くなるという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑み、投影領域を大きくしながら、光学系の軽量化が可能な投影光学系及び投影光学装置を提供することを第１の目的とする。
さらに本発明は、そのような投影光学装置を用いて走査露光方式でマスク等のパターンの拡大像をプレート等の物体上に形成できる露光技術及びデバイス製造技術を提供することを第２の目的とする。

本発明による投影光学系は、第１面上に配置される第１物体の像を第２面上に配置される第２物体上に拡大の投影倍率で形成する反射屈折投影光学系において、その第１面とその第２面との間の光路中に配置され、その第２面に垂直な第１光軸を有する凹面反射鏡と、その第１面とその凹面反射鏡との間の光路中に配置される前側レンズ群と、その凹面反射鏡とその第２面との間の光路中に配置され、その第１光軸と異なり且つその第１光軸に 対して第１方向に離れて平行な第２光軸を有する後側レンズ群と、を備え、その後側レン ズ群は、少なくとも１枚のその第１方向側の一部が切り欠かれた回転非対称な外形のレンズを含むものである。

また、本発明による投影光学装置は、本発明の反射屈折投影光学系よりなる第１及び第２投影光学系を備えた投影光学装置であって、その第１投影光学系は、その第１面上で第１視野を有し、該第１視野からの光に基づいてその第２面上の第１投影領域にその第１物体の一部の拡大像を投影し、その第２投影光学系は、その第１面上でその第１視野から少なくとも所定方向に離れた第２視野を有し、この第２視野からの光に基づいて第２面上のその第１投影領域から少なくともその第１方向に直交する第２方向に離れた第２投影領域にその第１物体の一部の拡大像を投影し、その第１及び第２投影光学系のその後側レンズ 群中のその回転非対称なレンズは、その第１光軸に平行な軸に関してほぼ線対称であるものである。

また、本発明による走査型露光装置は、第１面に配置される第１物体の像を第２面に配置される第２物体上に投影した状態で、その第１物体の像とその第２物体との位置関係を走査方向に関して変化させつつ、その第１物体のパターンをその第２物体上に転写露光する走査型露光装置において、その第１物体の像をその第２物体上に投影するために本発明の投影光学装置を備え、その投影光学装置のその第１方向をその走査方向とするものである。
また、本発明によるデバイス製造方法は、本発明の走査型露光装置を用いてマスクのパ ターンを感光基板上に露光する露光工程と、その露光工程により露光されたその感光基板 を現像する現像工程とを含むものである。

本発明の投影光学系によれば、凹面反射鏡が用いられているため、後側レンズ群中の結像光束が通過する領域を光軸に対して偏った、回転非対称な領域にできる。従って、結像光束にケラレを生じることなく、後側レンズ群中のレンズの外形を回転非対称にでき、投影領域を大きくしながら、投影光学系を軽量化できる。

また、本発明の投影光学装置によれば、２つの投影光学系の回転非対称なレンズが例えば対向するように配置される。従って、その２つの回転非対称なレンズの距離、ひいては２つの投影領域のその所定方向に直交する方向の距離を短縮でき、投影光学装置を小型化できる。
また、本発明の走査型露光装置によれば、その２つの投影領域が位置ずれしている方向（所定方向）に直交する方向に走査することによって、その２つの投影領域の像を繋ぎ合わせることができる。

第１の実施形態に係る走査型露光装置の構成を示す図である。 第１の実施形態の２つの部分照明光学系及び２つの投影光学系の構成を示す図である。 図１中のマスクに形成されるパターンの一例を示す平面図である。 図１中の複数の投影光学系の視野及び像野の関係を示す平面図である。 第２の実施形態に係る照明光学系及び投影光学系の構成を示す図である。 第３の実施形態に係る２つの投影光学系の構成を示す図である。 第４の実施形態に係る投影光学系の構成を示す図である。 （Ａ）は投影光学系ＰＬ２の実施例の構成を示す図、（Ｂ）は図８（Ａ）中のレンズＬ１Ａの製造方法の説明に供する図である。 別の実施例の投影光学系の構成を示す図である。 投影光学系ＰＬＢ２の実施例の構成を示す図である。 投影光学系ＰＬＢ１，ＰＬＢ２の別の実施例の構成を示す図である。 図８（Ａ）の複数のレンズに平面部を設けた例を示す図である。 図１２中のレンズＬ１９の保持機構を示す斜視図である。 実施形態に係るマイクロデバイスの製造方法の説明に供するフローチャートである。

符号の説明

ＰＬ１〜ＰＬ７…投影光学系、ＰＬＡ１，ＰＬＢ１…第１の投影光学系、ＰＬＡ２，ＰＬＢ２…第２の投影光学系、Ｍ…マスク、Ｐ…プレート、Ｇ１ｂ，Ｇ１ｃ，Ｇ１ｂｈ，Ｇ１ｃｈ…第１レンズ群、Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃ…第２レンズ群、Ｇ３ｂ，Ｇ３ｃ…第３レンズ群、ＣＣＭｂ，ＣＣＭｃ…凹面反射鏡、ＦＭ１ｂ，ＦＭ１ｃ…第１偏向部材、ＦＭ２ｂ，ＦＭ２ｃ…第２偏向部材、３１Ａ〜３１Ｄ…平面部

以下、本発明の第１の実施形態につき図１〜図４を参照して説明する。
図１は、本例のステップ・アンド・スキャン方式の走査型の投影露光装置（走査型露光装置）の概略構成を示し、図１において、その投影露光装置は、露光光源（不図示）と、この露光光源からの光束でマスクＭ（第１物体）のパターンを照明する照明装置ＩＵと、そのマスクＭを保持して移動するマスクステージ（不図示）と、そのマスクＭのパターンの拡大像をプレートＰ（第２物体）上に投影する複数の反射屈折型の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を含む投影光学装置ＰＬと、プレートＰを保持して移動するプレートステージ（不図示）と、マスクステージ及びプレートステージを駆動するリニアモータ等を含む駆動機構（不図示）と、この駆動機構等の動作を統括的に制御する主制御系（不図示）とを備えている。なお、本実施形態のプレートＰは、一例として液晶表示素子製造用のフォトレジスト（感光材料）が塗布された１．９×２．２ｍ角、２．２×２．４ｍ角、２．４×２．８ｍ角、又は２．８×３．２ｍ角等の矩形の平板状のガラスプレートである。なお、そのプレートＰとしては、薄膜磁気ヘッド製造用のセラミックス基板又は半導体素子製造用の円形の半導体ウエハ等も使用できる。

また、以下の説明においては、図１中に設定した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。この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に設定され、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１中のＸＹＺ座標系は、一例として、ＸＹ平面が水平面に平行に設定され、Ｚ軸が鉛直方向に設定される。また、この実施形態では、マスクＭ及びプレートＰを同期して移動する方向（走査方向）をＸ方向に設定している。

図１において、例えば超高圧水銀ランプからなる露光光源（不図示）より射出した光束は、照明装置ＩＵ内で楕円鏡２及びダイクロイックミラー３により反射されてコリメートレンズ４に入射する。この場合、楕円鏡２の反射膜及びダイクロイックミラー３の反射膜によりｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）及びｉ線（波長３６５ｎｍ）の光を含む波長域の光が取り出され、取り出された光がコリメートレンズ４に入射する。また、露光光源が楕円鏡２の第１焦点位置に配置されているため、ｇ、ｈ、ｉ線の光を含む波長域の光は、楕円鏡２の第２焦点位置に光源像を形成する。その光源像からの発散光束は、コリメートレンズ４により平行光となり、所定の露光波長域の光束のみを透過させる波長選択フィルタ５を透過する。

波長選択フィルタ５を通過した露光用の照明光は、減光フィルタ６を通過し、集光レンズ７によりライトガイドファイバ８の入射口８ａの入射端に集光される。ここで、ライトガイドファイバ８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、入射口８ａと７つの射出口（以下、射出口８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈという。）を備えている。ライトガイドファイバ８の入射口８ａに入射した照明光は、ライトガイドファイバ８の内部を伝播した後、７つの射出口８ｂ〜８ｈより分割されて射出し、マスクＭを部分的に照明する７つの部分照明光学系（以下、部分照明光学系ＩＬ１，ＩＬ２，ＩＬ３，ＩＬ４，ＩＬ５，ＩＬ６，ＩＬ７という。）にそれぞれ入射する。各部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７を通過した照明光は、それぞれマスクＭ上の対応する照明領域をほぼ均一に照明する。楕円鏡２から部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７までの光学部材から照明装置ＩＵが構成されている。

マスクＭ上の複数照明領域、即ち部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７によって照明される照明領域からの照明光は、各照明領域に対応するように配列されマスクＭのパターンの一部の像をプレートＰ上にそれぞれ投影する７つの投影光学系（以下、投影光学系ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６，ＰＬ７という。）のそれぞれに入射する。投影光学系（部分投影光学系）ＰＬ１〜ＰＬ７は、それぞれマスクＭのパターン面（第１面）のパターンの像をプレートＰの上面（第２面）上に結像する。

ここで、マスクＭはマスクホルダ（不図示）を介してマスクステージ（不図示）上に吸着保持されている。マスクステージの位置はマスク側のレーザ干渉計（不図示）によって計測されている。また、プレートＰはプレートホルダ（不図示）を介してプレートステージ（不図示）上に吸着保持され、プレートステージには移動鏡５０が設けられている。移動鏡５０を介してそのプレートステージの位置がプレート側のレーザ干渉計（不図示）によって計測されている。そのマスク側及びプレート側のレーザ干渉計の計測値に基づいて、主制御系（不図示）が駆動機構（不図示）を介してそのマスクステージ（マスクＭ）及びプレートステージ（プレートＰ）の位置及び速度を制御する。

上述の部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７のうちの−Ｘ方向側の第１列の部分照明光学系ＩＬ１，ＩＬ３，ＩＬ５，ＩＬ７は、走査方向と直交する非走査方向（Ｙ方向）に所定間隔をもって配置され、部分照明光学系ＩＬ１，ＩＬ３，ＩＬ５，ＩＬ７に対応して設けられている第１列の投影光学系ＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５，ＰＬ７も同様に、投影光学装置ＰＬ内で−Ｘ方向側に、かつ非走査方向に所定間隔をもって配置されている。また、第２列の部分照明光学系ＩＬ２，ＩＬ４，ＩＬ６は、第１列に対して＋Ｘ方向側に、かつ非走査方向に所定間隔をもって配置されており、部分照明光学系ＩＬ２，ＩＬ４，ＩＬ６に対応して設けられている第２列の投影光学系ＰＬ２，ＰＬ４，ＰＬ６も、第１列に対して＋Ｘ方向に、かつ非走査方向に所定間隔をもって配置されている。

ここで、第１列の投影光学系ＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５，ＰＬ７は、それぞれマスクＭが配置される第１面上の非走査方向に平行な直線に沿った視野Ｖ１，Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７を持ち、プレートＰが配置される第２面上の非走査方向に平行な直線に沿って所定間隔で配列された像野（投影領域）Ｉ１，Ｉ３，Ｉ５，Ｉ７に像をそれぞれ形成する。また、第２列の投影光学系ＰＬ２，ＰＬ４，ＰＬ６は、それぞれマスクＭが配置される第１面上の非走査方向に平行な直線に沿った視野Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６を持ち、プレートＰが配置される第２面上の非走査方向に平行な直線に沿って所定間隔で配列された像野（投影領域）Ｉ２，Ｉ４，Ｉ６（Ｉ２，Ｉ４は不図示）に像をそれぞれ形成する。

第１列及び第２列の投影光学系の間には、プレートＰの位置合わせを行うためのオフアクシスのアライメント系５２と、マスクＭ及びプレートＰのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）を合わせるためのオートフォーカス系５４とが配置されている。
以下、部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７及び投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の構成につき詳細に説明する。本例の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７は、それぞれマスクＭ上における視野（ここでは照明領域に等しい）内の拡大像である一次像をプレートＰ上の像野内に形成する反射屈折型の投影光学系であり、その走査方向（Ｘ方向）における拡大倍率が＋１倍を超え、且つ非走査方向（Ｙ方向）における拡大倍率は−１を下回る。言い換えると、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７は、それぞれマスクＭのパターンの走査方向に正立で、かつ非走査方向に倒立の拡大像をプレートＰ上に形成する。走査方向及び非走査方向の拡大倍率の絶対値は、一例として２．５程度である。

本例では、部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７は同一構成である。また、第１列の投影光学系ＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５，ＰＬ７は同一構成であり、第２列の投影光学系ＰＬ２，ＰＬ４，ＰＬ６は同一構成であるため、以下では代表的に第１列及び第２列の２つの部分照明光学系ＩＬ１，ＩＬ２及び２つの投影光学系ＰＬ１，ＰＬ２の構成につき説明する。
図２は、図１中の２つの部分照明光学系ＩＬ１，ＩＬ２、及びこれらに対応する２つの投影光学系ＰＬ１，ＰＬ２の構成を示す図である。図２において、ライトガイドファイバ８の射出口８ｂ及び８ｃから射出した光束は、部分照明光学系ＩＬ１及びＩＬ２に入射して、コリメートレンズ９ｂ及び９ｃにより集光される。集光された光束は、オプティカルインテグレータであるフライアイレンズ１０ｂ及び１０ｃに入射し、フライアイレンズ１０ｂ及び１０ｃ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、それぞれコンデンサーレンズ１１ｂ及び１１ｃによりマスクＭをほぼ均一に照明する。

また、投影光学系ＰＬ１は、マスクＭとプレートＰとの間の光路中に配置される凹面反射鏡ＣＣＭｂと、マスクＭと凹面反射鏡ＣＣＭｂとの間の光路中に配置されたＺ軸に平行な光軸ＡＸ１１を持つ第１レンズ群Ｇ１ｂと、第１レンズ群Ｇ１ｂと凹面反射鏡ＣＣＭｂとの間の光路中に配置される第２レンズ群Ｇ２ｂと、第２レンズ群Ｇ２ｂとプレートＰとの間の光路中に配置されて、第２レンズ群Ｇ２ｂから＋Ｚ方向に進行する光を−Ｘ方向に光軸ＡＸ１１を横切るように光軸ＡＸ１２に沿って偏向する第１偏向部材ＦＭ１ｂと、第１偏向部材ＦＭ１ｂとプレートＰとの間の光路中に配置され、第１偏向部材ＦＭ１ｂから−Ｘ方向に進行する光を−Ｚ方向に偏向する第２偏向部材ＦＭ２ｂと、第２偏向部材ＦＭ２ｂとプレートＰとの間の光路中に配置されて、第１レンズ群Ｇ１ｂの光軸ＡＸ１１と平行な光軸ＡＸ１３を有する第３レンズ群Ｇ３ｂとを備えている。第２レンズ群Ｇ２ｂ及び凹面反射鏡ＣＣＭｂの光軸は、第１レンズ群Ｇ１ｂの光軸ＡＸ１１と共通である。

なお、２つの偏向部材ＦＭ１ｂ及びＦＭ２ｂは、例えば投影光学系ＰＬ１の視野内の所定の点（例えば中心）から発した後、第２レンズ群Ｇ２ｂを経てほぼ＋Ｚ方向に進行する光をほぼ−Ｘ方向に移送した後にほぼ−Ｚ方向に沿って進行させて、像野上の共役点に導く第１光束移送部を構成している。
ここで、投影光学系ＰＬ１は、一例として、マスクＭと凹面反射鏡ＣＣＭｂとの距離よりもマスクＭとプレートＰとの距離のほうが大きくなるように、かつ、マスクＭ側の作動距離よりもプレートＰ側の作動距離が大きくなるように、凹面反射鏡ＣＣＭｂ、第１レンズ群Ｇ１ｂ、第２レンズ群Ｇ２ｂ、第３レンズ群Ｇ３ｂ、及び偏向部材ＦＭ１ｂ，ＦＭ２ｂが配置されている。

なお、凹面反射鏡ＣＣＭｂと第２レンズ群Ｇ２ｂとの間の光路中、即ち、凹面反射鏡ＣＣＭｂの反射面の近傍には、投影光学系ＰＬ１のプレートＰ側の開口数を決定するための開口絞りＡＳｂが備えられており、開口絞りＡＳｂは、マスクＭ側及びプレートＰ側が略テレセントリックとなるように位置決めされている。この開口絞りＡＳｂの位置は投影光学系ＰＬ１の瞳面とみなすことができる。

また、投影光学系ＰＬ１において、第１レンズ群Ｇ１ｂ及び第３レンズ群Ｇ３ｂはともに正の屈折力を持ち、第２レンズ群Ｇ２ｂは正又は負の屈折力を持つ。さらに、第３レンズ群Ｇ３ｂの焦点距離ｆ３は第１レンズ群Ｇ１ｂの焦点距離ｆ１よりも長く設定されている。そして、第３レンズ群Ｇ３ｂを構成するレンズの光軸ＡＸ１３から外周までの距離（半径）は、第１レンズ群Ｇ１ｂを構成するレンズの光軸ＡＸ１１から外周までの距離（半径）よりも大きい。

また、投影光学系ＰＬ１は、凹面反射鏡ＣＣＭｂを用いた軸外れ光学系であり、有効な結像光束は、第１レンズ群Ｇ１ｂ及び第３レンズ群Ｇ３ｂの各レンズでは光軸ＡＸ１１及びＡＸ１３に対して−Ｘ方向側の半面内を通過する。そこで、本例では、より大型のレンズから構成される第３レンズ群Ｇ３ｂの各レンズに対して、結像光束が通過しない部分である光軸ＡＸ１３から＋Ｘ方向側の半分を切断している。そのため、図２及び以降で参照する図面では、ほぼ光軸から半分側を削除したレンズのみからなるレンズ群（Ｇ３ｂ，Ｇ３ｃ等）を、光軸に対して半分側（切断した側）が無いレンズ群で表している。この結果、第３レンズ群Ｇ３ｂを構成する全部のレンズは、光軸ＡＸ１３から＋Ｘ方向側の半分が無い、回転非対称な外形を有している。

また、投影光学系ＰＬ２は、投影光学系ＰＬ１と走査方向に対称に配置された構成（投影光学系ＰＬ１をＺ軸に平行な軸の周りに１８０°回転した構成）を有し、投影光学系ＰＬ１と同様にマスクＭ上における視野内の拡大像である一次像をプレートＰ上の像野内に形成する反射屈折型の投影光学系である。すなわち、投影光学系ＰＬ２は、投影光学系ＰＬ１と同様に、Ｚ軸に平行な光軸ＡＸ２１に沿って配置された第１レンズ群Ｇ１ｃ、第２レンズ群Ｇ２ｃ、及び凹面反射鏡ＣＣＭｃと、Ｚ軸に平行な光軸ＡＸ２３を持つ第３レンズ群Ｇ３ｃと、第２レンズ群Ｇ２ｃから＋Ｚ方向に向かう光束を光軸ＡＸ２２に沿って＋Ｘ方向に折り曲げる第１偏向部材ＦＭ１ｃと、その＋Ｘ方向に向かう光束を−Ｚ方向に折り曲げる第２偏向部材ＦＭ２ｃと、投影光学系ＰＬ２の瞳面に配置された開口絞りＡＳｃとを備えている。また、２つの偏向部材ＦＭ１ｃ，ＦＭ２ｃは、投影光学系ＰＬ２の視野内の所定の点（例えば中心）から発した後、第２レンズ群Ｇ２ｃを経てほぼ＋Ｚ方向に進行する光をほぼ＋Ｘ方向に移送した後に、ほぼ−Ｚ方向に沿って進行させて像野上の共役点に導く第２光束移送部を構成している。

さらに、投影光学系ＰＬ１の第３レンズ群Ｇ３ｂと同様に、投影光学系ＰＬ２の第３レンズ群Ｇ３ｃを構成する全部のレンズは、光軸ＡＸ２３から−Ｘ方向側の半分が無い、回転非対称な外形を有している。
なお、光軸ＡＸ１１，ＡＸ１３及びＡＸ２１，ＡＸ２３はＺ軸にほぼ平行でもよく、光軸ＡＸ１２及びＡＸ２２はＸ軸にほぼ平行でもよい。

また、投影光学系ＰＬ１及びＰＬ２は、第１レンズ群Ｇ１ｂ及びＧ１ｃの光軸ＡＸ１１，ＡＸ２１の走査方向（Ｘ方向）における間隔をＤｍとし、第３レンズ群Ｇ３ｂ及びＧ３ｃの光軸ＡＸ１３，ＡＸ２３の走査方向（Ｘ方向）における間隔をＤｐとし、投影光学系ＰＬ１及びＰＬ２の投影倍率をβとするとき、以下の関係が満足されている。
Ｄｐ＝Ｄｍ×｜β｜ …（１）
図３は、この実施形態に係る投影露光装置（走査型露光装置）で用いられるマスクＭの構成を示す平面図である。図３に示すように、マスクＭは、非走査方向（Ｙ方向）に沿って配置されて、図１の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の台形状（円弧状、又は端部が三角形状等でもよい、以下同様）の視野Ｖ１〜Ｖ７が位置決めされる７列の列パターン部Ｍ１０〜Ｍ１６を備えている。視野Ｖ１〜Ｖ７が台形状であるのは、継ぎ誤差を低減するために、視野Ｖ１〜Ｖ７の両端部のパターンの像をプレートＰ上に重ねて露光するためである。そのため、列パターン部Ｍ１０〜Ｍ１６の両端部には交互に同じパターンが形成されている。ただし、Ｙ方向の両端部の視野Ｖ１，Ｖ７の内側のエッジ部の像は重ねては露光されない部分であるため（非走査方向には倒立像となるため）、Ｘ軸に平行な直線状となっている。

なお、マスクＭ上の視野Ｖ１，Ｖ２等を規定するために、一例として、図２の部分照明光学系ＩＬ１１，ＩＬ２等の中に不図示の照明視野絞り及びリレー光学系が配置されている。
図４は、第１列の投影光学系ＰＬ１，ＰＬ３のマスクＭ上の視野Ｖ１，Ｖ３及びプレートＰ上の像野（投影領域）Ｉ１，Ｉ３と、第２列の投影光学系ＰＬ２のマスクＭ上の視野Ｖ２及びプレートＰ上の像野Ｉ２の関係を説明するための平面図である。図４において、視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３内のパターンをＸ方向に正立で、Ｙ方向に倒立で拡大した像が像野Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３内に形成される。また、視野Ｖ１及び像野Ｉ１は、それぞれ光軸ＡＸ１１，ＡＸ１３から−Ｘ方向に外れており、視野Ｖ２及び像野Ｉ２は、それぞれ光軸ＡＸ２１，ＡＸ２３から＋Ｘ方向に外れている。従って、第３レンズ群Ｇ３ｂ及びＧ３ｃを構成するレンズの形状を凹面反射鏡ＣＣＭｂ，ＣＣＭｃ側の半分を切り落とした回転非対称にしても、像野Ｉ１，Ｉ２に向かう結像光束にケラレが生じない。

また、第１列の視野Ｖ１，Ｖ３等の中心ＶＣ１等を結ぶＹ軸に平行な直線と、第２列の視野Ｖ２等の中心ＶＣ２等を結ぶＹ軸に平行な直線とのＸ方向（走査方向）の間隔をＬｍとする。同様に、第１列の像野Ｉ１，Ｉ３等の中心ＩＣ１等を結ぶＹ軸に平行な直線と、第２列の像野Ｉ２等の中心ＩＣ２等を結ぶＹ軸に平行な直線とのＸ方向の間隔をＬｐとする。間隔Ｌｍ及びＬｐは図２の間隔Ｄｍ及びＤｐよりも大きいが、間隔ＬｍとＬｐとの間にも式（１）と同様の以下の関係が成立する。

Ｌｐ＝Ｌｍ×｜β｜ …（２）
この場合には、図３に示すように、第１列の投影光学系用の列パターン部Ｍ１０，Ｍ１２等と、第２列の投影光学系用の列パターン部Ｍ１１，Ｍ１３等とをＸ方向の同じ位置に形成して、マスクオフセットを０にしておいても、その投影像をプレートＰ上で正確に繋ぎ合わせて露光できる。ただし、図４において、像野Ｉ１，Ｉ２の中心のＸ方向の間隔Ｌｐは、本来のマスクＭの全部のパターンの像のＸ方向の長さの他に、プレートステージによってプレートＰをＸ方向に余分に走査する距離（以下、空走距離とも言う）である。

また、図４において、第１投影光学系ＰＬ１の光軸ＡＸ１１，ＡＸ１３を結ぶ長さＳ１Ｘの第１線分と、第２投影光学系ＰＬ２の光軸ＡＸ２１，ＡＸ２３を結ぶ長さＳ２Ｘ（＝Ｓ１Ｘ）の第２線分とは、Ｘ軸に平行であるが、Ｙ方向からみて互いに重畳していない。
図２に戻り、本実施形態の投影光学系ＰＬ１においては、第３レンズ群Ｇ３ｂの光軸ＡＸ１３から凹面反射鏡ＣＣＭｂ側の半分が無い。従って、２点鎖線の位置Ａ１，Ａ２で示すように、第２偏向部材ＦＭ２ｂ及び第３レンズ群Ｇ３ｂを凹面反射鏡ＣＣＭｂ側に近付けることができる。同様に、投影光学系ＰＬ２においても、２点鎖線の位置Ａ３，Ａ４で示すように、第２偏向部材ＦＭ２ｃ及び第３レンズ群Ｇ３ｃを凹面反射鏡ＣＣＭｃ側に近付けることができる。この場合には、結像面が−Ｚ方向に移動するため、プレートＰをマスクＭに対して位置Ａ５に下げる必要がある。さらに、外側の光軸ＡＸ１３，ＡＸ２３のＸ方向の間隔がＤｐからＤｐ’に短縮されるため、投影光学装置ＰＬを全体として小型化できる。

このように光軸ＡＸ１３，ＡＸ２３のＸ方向の間隔がＤｐからＤｐ’に短縮された場合には、図４において、像野Ｉ１，Ｉ２の中心の間隔ＬｐもＬｐ’（＜Ｌｐ）に短縮されて、プレートステージの空走距離がＬｐ’に短縮される。従って、プレートステージのベース部材（プレート側のステージ系）を小型化できる。さらに、１回の走査露光毎のプレートステージの走査距離が短縮されて、露光時間が短縮されるため、スループットが向上する。

ただし、投影光学系ＰＬ１，ＰＬ２のＸ方向の倍率を｜β｜とすると、以下の式で求められるマスクオフセットＭＯの分だけ、図３の２点鎖線の位置２１Ａ〜２１Ｃで示すように、第１列の視野Ｖ１，Ｖ３等用の列パターン部Ｍ１０，Ｍ１２等と、第２列の視野Ｖ２，Ｖ４等用の列パターン部Ｍ１１，Ｍ１３等との間にＸ方向のオフセットを設ける必要がある。

ＭＯ＝Ｌｍ−Ｌｐ’／｜β｜ …（３）
従って、空走距離を短縮でき、プレート側のステージ系を小型化できる一方で、マスクＭが僅かに大型化することになる。
図２において、本実施形態では、走査露光時に、マスクＭのパターンを投影光学装置ＰＰＬを介してプレートＰ上に露光した状態で、一例としてマスクＭを矢印ＳＭ１で示す＋Ｘ方向に速度ＶＭで移動するのに同期して、プレートＰが矢印ＳＰ１で示す＋Ｘ方向に速度ＶＭ×｜β｜で移動される。βは投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影倍率である。これによって、図３のマスクＭの列パターン部Ｍ１０〜Ｍ１６の拡大倍率βの像を繋ぎ合わせたパターンがプレートＰ上に露光される。なお、マスクＭ及びプレートＰを−Ｘ方向に走査することも可能である。

また、本実施形態に係る投影光学装置ＰＬによれば、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７は中間像を形成しないため、光学系の構成を簡素化することができる。また、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７が拡大倍率を有するため、マスクの大型化を避けることができ、マスクの製造コストの低減を図ることができる。
本実施形態の作用効果は以下の通りである。

（１）図２の投影光学系ＰＬ１は、マスクＭのパターンの像をプレートＰ上に拡大倍率で形成するとともに、マスクＭとプレートＰとの間の光路中に配置される凹面反射鏡ＣＣＭｂと、マスクＭと凹面反射鏡ＣＣＭｂとの間の光路中に配置される第１レンズ群Ｇ１ｂと、凹面反射鏡ＣＣＭｂとプレートＰとの間の光路中に配置されるとともに、全部のレンズが光軸に対して半分側が切り欠かれた回転非対称な外形を持つ第３レンズ群Ｇ３ｂとを備えている。従って、凹面反射鏡ＣＣＭｂによって、第３レンズ群Ｇ３ｂ中の有効な結像光束の分布を回転非対称にできるため、結像光束にケラレを生じることなく、第３レンズ群Ｇ３ｂ中のレンズの外形を回転非対称にできる。これによって、投影領域を大きくしながら、投影光学系ＰＬ１を軽量化できる。また、投影光学系ＰＬ１は拡大倍率であるため、第１レンズ群Ｇ１ｂよりも第３レンズ群Ｇ３ｂの方が外形が大きくなる傾向にあり、第３レンズ群Ｇ３ｂの軽量化によって投影光学系ＰＬ１を全体として大幅に軽量化できる。

なお、第３レンズ群Ｇ３ｂを構成する複数のレンズのうちの、少なくとも１枚のレンズ（例えば最も重量が大きいレンズ、又は最も半径が大きいレンズ）の外形を回転非対称にするのみでもよく、これによっても投影光学系ＰＬ１の軽量化が図られる。
また、第３レンズ群Ｇ３ｂ中の回転非対称なレンズを例えば１つの回転対称なレンズを２分割して形成できる場合には、その１つの回転対称なレンズから２個分の回転非対称なレンズが得られるため、投影光学系ＰＬ１の製造コストが低減できる。

（２）また、投影光学系ＰＬ１は、凹面反射鏡ＣＣＭｂと回転非対称な外形のレンズよりなる第３レンズ群Ｇ３ｂとの間の光路中に配置されて、マスクＭ上の視野Ｖ１内の所定の点（例えば中心）からの光束を、その点に対して−Ｘ方向にシフトしたプレートＰ上の像野Ｉ１内の共役点に移送する偏向部材ＦＭ１ｂ，ＦＭ２ｂをさらに含んでいる。この場合、第３レンズ群Ｇ３ｂの切り欠き部をその移送方向に対向するように向けることで、その移送方向に沿って投影光学系ＰＬ１を小型化できる。

（３）また、凹面反射鏡ＣＣＭｂと第１偏向部材ＦＭ１ｂとの間に配置されて、凹面反射鏡ＣＣＭｂに入射する光束と凹面反射鏡ＣＣＭｂで反射された光束とが通過する例えば回転対称の第２レンズ群Ｇ２ｂをさらに含むため、収差を低減できる。なお、第２レンズ群Ｇ２ｂを用いない構成も可能である。
（４）また、投影光学系ＰＬ１の瞳位置（瞳面）は、第１レンズ群Ｇ１ｂと第１偏向部材ＦＭ１ｂとの間の光路上に位置しているため、その位置に容易に開口絞りＡＳｂを設置できる。

（５）また、第１レンズ群Ｇ１ｂ及び第３レンズ群Ｇ３ｂが正屈折力を有するため、例えば第３レンズ群Ｇ３ｂの焦点距離を第１レンズ群Ｇ１ｂの焦点距離より長くすることによって、容易に拡大倍率で両側テレセントリックの投影光学系ＰＬ１を構成できる。
（６）また、第３レンズ群Ｇ３ｂの回転非対称な外形のレンズの切欠き面が、凹面反射鏡ＣＣＭｂ側に向けられているため、図２の位置Ａ２等に示すように、切り欠かれた幅の分だけ第３レンズ群Ｇ３ｂ（及び第２偏向部材ＦＭ２ｂ）を凹面反射鏡ＣＣＭｂ側に近付けることが可能となり、投影光学系ＰＬ１をさらに（Ｘ方向に）小型化できる。

（７）また、図４において、投影光学系ＰＬ１の凹面反射鏡ＣＣＭｂは光軸ＡＸ１１に沿って配置され、第３レンズ群Ｇ３ｂは、光軸ＡＸ１１と平行な光軸ＡＸ１３に沿って配置され、光軸ＡＸ１１と光軸ＡＸ１３との間の距離Ｓ１Ｘは、光軸ＡＸ１１に沿って配置される光学部材のうち最大径を持つ光学部材である第２レンズ群Ｇ２ｂの半径と、第３レンズ群Ｇ３ｂを構成する光学部材のうちの最大径を持つ光学部材の半径との和よりも狭いことが好ましい。これは、上記のように第３レンズ群Ｇ３ｂの切り欠き部を凹面反射鏡ＣＣＭｂ側にして、第３レンズ群Ｇ３ｂを凹面反射鏡ＣＣＭｂに近付けることで実現可能であり、この構成によって投影光学系ＰＬ１を小型化できる。

（８）また、図２の投影光学系ＰＬ１の開口絞りＡＳｂは、マスクＭとプレートＰとの間の光路中に配置されて、投影光学系ＰＬ１のプレート側開口数を決定するための開口絞りであり、かつ開口絞りＡＳｂは、投影光学系ＰＬ１が略両側テレセントリックとなるように位置決めされている。従って、マスクＭ及びプレートＰのＺ方向の位置が変化しても倍率が実質的に変化しない。

（９）また、上記の実施形態の投影光学装置ＰＬは、図４に示すように、投影光学系ＰＬ１及びこれを１８０°回転した構成の投影光学系ＰＬ２を備えており、投影光学系ＰＬ１は、マスクＭ上で視野Ｖ１を有し、この視野Ｖ１からの光に基づいてプレートＰ上の像野Ｉ１（投影領域）にマスクＭの一部の拡大像を投影し、投影光学系ＰＬ２は、マスクＭ上で視野Ｖ１から少なくとも非走査方向（Ｙ方向）に離れた視野Ｖ２を有し、この視野Ｖ２からの光に基づいてプレートＰ上の像野Ｉ１から少なくとも非走査方向に離れた像野Ｉ２にマスクＭの一部の拡大像を投影し、投影光学系ＰＬ１及びＰＬ２中の回転非対称なレンズよりなる第３レンズ群Ｇ３ｂ及びＧ３ｃは、その非走査方向に平行な軸に関してほぼ線対称である。従って、図２の位置Ａ２，Ａ４等に示すように、切り欠かれた幅の分だけ第３レンズ群Ｇ３ｂ，Ｇ３ｃ（及び第２偏向部材ＦＭ２ｂ，ＦＭ２ｃ）を凹面反射鏡ＣＣＭｂ，ＣＣＭｃ側に近付けることが可能となる。これによって、その非走査方向に直交する走査方向（Ｘ方向）において２つの像野Ｉ１，Ｉ２の距離を短縮でき、投影光学装置ＰＬを走査方向に小型化できる。

なお、図４において、視野Ｖ１，Ｖ２はＹ軸に平行な直線上に配置することも可能であるが、この場合には図３のマスクオフセットＭＯが大きくなる。これに対して、図４に示すように、視野Ｖ２を視野Ｖ１に対してＹ方向及びＸ方向の両方にシフトさせる配置によって、マスクオフセットと空走距離とのバランスを取ることが可能になる。
（１０）また、上記の実施形態の投影露光装置は、マスクＭのパターンの像をプレートＰ上に投影した状態で、マスクＭのパターンの像とプレートＰとの位置関係を走査方向（Ｘ方向）に関して変化させつつ、マスクＭのパターンをプレートＰ上に転写露光する走査型露光装置において、マスクＭをパターンの像をプレートＰ上に投影するために投影光学装置ＰＬを備え、像野Ｉ１，Ｉ２が少なくとも離れている方向であるＹ方向に直交するＸ方向をその走査方向としている。従って、走査露光後に像野Ｉ１，Ｉ２によって露光される像を繋ぎ合わせることができ、これによって、プレートＰ上に大面積のパターンを露光できる。さらに、像野Ｉ１，Ｉ２の走査方向の距離を短縮できる場合には、プレートステージの空走距離（走査距離）を短縮できる。この結果、ステージ系の小型化によって露光装置の製造コストをさらに低減できるとともに、露光時間が短縮でき、露光工程のスループットを向上できる。

次に、図５を参照して、この発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態にかかる投影光学装置の構成を変更したものであり、その他の点については、第１の実施形態と同一の構成を有する。以下、図５において、図２に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
図５は、本実施形態にかかる部分照明光学系ＩＬ１，ＩＬ２及び投影光学系ＰＬＡ１，ＰＬＡ２を示し、投影光学系ＰＬＡ１，ＰＬＡ２は中間像を形成する点が図２の投影光学系ＰＬ１，ＰＬ２と主に異なっている。
図５において、投影光学系ＰＬＡ１，ＰＬＡ２は、マスクＭの中間像を形成する第１結像光学系１４ｂ，１４ｃと、中間像とプレートＰとを光学的に共役にする第２結像光学系１６ｂ，１６ｃとを備える投影光学装置により構成される。その第２結像光学系１６ｂ，１６ｃの構成は、図２の投影光学系ＰＬ１，ＰＬ２とほぼ同じであるが、第２結像光学系１６ｂ，１６ｃの第１レンズ群Ｇ１ｂｈ，Ｇ１ｃｈを構成する各レンズは、投影光学系ＰＬ１，ＰＬ２の第１レンズ群Ｇ１ｂ，Ｇ１ｃを構成する回転対称な各レンズの、光軸に対して＋Ｘ方向側及び−Ｘ方向側の半分を切り欠いた回転非対称な外形である点が異なっている。この場合でも、結像光束は、第１レンズ群Ｇ１ｂｈ，Ｇ１ｃｈの光軸から−Ｘ方向側及び＋Ｘ方向側を通過しているため、投影光学系ＰＬＡ１，ＰＬＡ２をさらに軽量化できるとともに、有効な結像光束のケラレは生じない。

これらの投影光学系ＰＬＡ１，ＰＬＡ２の拡大倍率は、走査方向における拡大倍率が＋１を超え、且つ非走査方向における拡大倍率が＋１を超えるように設定されている。つまり、これらの投影光学系ＰＬ１，ＰＬ２は第２面上に第１面の正立正像を拡大倍率のもとで形成する。
また、第１結像光学系１４ｂ，１４ｃと第２結像光学系１６ｂ，１６ｃとの間の光路中の中間像が形成される位置には、視野絞り１５ｂ，１５ｃが配置されている。この実施形態に係る投影光学系によれば、視野絞り１５ｂ，１５ｃの配置を容易に行うことができ、また、投影光学系の精度で視野絞りをプレートＰ上に投影することができるため、高精度な投影を行うことができる。

次に、図６を参照して、この発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る複数の投影光学系は、第１の実施形態の投影光学系に光学特性調整機構を設けたものであり、その他の点についてはほぼ同一の構成を有する。以下、図６において、図２に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
図６は、本実施形態に係る投影光学系ＰＬＢ１，ＰＬＢ２の構成を示す図である。図６において、投影光学系ＰＬＢ１，ＰＬＢ２は、図２の投影光学系ＰＬ１，ＰＬ２に対して、第１レンズ群Ｇ１ｂｈ，Ｇ１ｃｈの各レンズが回転非対称である点が異なっている。さらに、投影光学系ＰＬＢ１，ＰＬＢ２は、マスクＭと第１レンズ群Ｇ１ｂｈ，Ｇ１ｃｈとの間の光路中に配置されたクサビ状のペアガラスにより構成される第１光学特性調整機構ＡＤ１ｂ，ＡＤ１ｃと、第２光路偏向部材ＦＭ２ｂ，ＦＭ２ｃの回転機構により構成される第２光学特性調整機構ＡＤ２ｂ，ＡＤ２ｃと、同曲率を有する３枚のレンズにより構成される第３光学特性調整機構ＡＤ３ｂ，ＡＤ３ｃと、平行平板を備えて構成される第４光学特性調整機構ＡＤ４ｂ，ＡＤ４ｃとを備えている点とが異なっている。

その第１光学特性調整機構ＡＤ１ｂ，ＡＤ１ｃにおいては、ペアガラスをクサビ角に沿って移動させてガラス厚を変化させることにより、フォーカスや像面傾斜を調整することができる。また、第２光学特性調整機構ＡＤ２ｂ，ＡＤ２ｃによって像の回転を調整することができる。また、第３光学特性調整機構ＡＤ３ｂ，ＡＤ３ｃは、中央部のレンズをマスクＭとプレートＰとの間の垂直方向（Ｚ方向）に移動させることにより倍率の調整を行うことができる。さらに、第４光学特性調整機構ＡＤ４ｂ，ＡＤ４ｃは、平行平板を光軸に対して傾斜させることにより像位置の調整を行うことができる。なお、第３光学特性調整機構ＡＤ３ｂ，ＡＤ３ｃ及び第４光学特性調整機構ＡＤ４ｂ，ＡＤ４ｃは、第３レンズ群Ｇ３ｂ，Ｇ３ｃと同様に、光軸に対して半分側が切り欠かれている。
なお、第２光学特性調整機構としては、第１光路偏向部材ＦＭ１ｂ，ＦＭ１ｃのみを第２光路偏向部材ＦＭ２ｂ，ＦＭ２ｃの回転軸と平行な軸を中心として回転させる機構や、第１光路偏向部材ＦＭ１ｂ，ＦＭ１ｃ及び第２光路偏向部材ＦＭ２ｂ，ＦＭ２ｃを独立的に又は同期して上記軸を中心として回転させる機構を用いてもよい。

次に、図７は、この発明の第４の実施形態の投影光学系ＰＬＣ２を示し、この投影光学系ＰＬＣ２は図２の投影光学系ＰＬ２に対してマスクＭとプレートＰとの間に中間像を形成する点が異なっている。図２に対応する部分に類似の符号を付して示す図７において、投影光学系ＰＬＣ２は、マスクＭから順に、第１レンズ群ＧＣ１と、第２レンズ群ＧＣ２と、凹面反射鏡ＣＣＭと、凹面反射鏡ＣＣＭで反射されて第２レンズ群ＧＣ２を通過した光束を＋Ｘ方向に偏向する第１偏向部材ＦＭ１と、第４レンズ群ＧＣ４と、第４レンズ群ＧＣ４を通過した光束を−Ｚ方向に偏向する第２偏向部材ＦＭ２と、第３レンズ群ＧＣ３とを配置して構成されている。

そして、第１レンズ群ＧＣ１、第２レンズ群ＧＣ２、及び凹面反射鏡ＣＣＭによって、第１偏向部材ＦＭ１と第４レンズ群ＧＣ４との間にマスクＭのパターン２２Ｍの中間像（一次像）２３が形成され、その中間像２３の第４レンズ群ＧＣ４及び第３レンズ群ＧＣ３による像（二次像）２２ＰがプレートＰ上に形成される。この実施形態でも、第３レンズ群ＧＣ３を構成する各レンズは、凹面反射鏡ＣＣＭ側の半分が切り欠かれた回転非対称な外形であるため、投影光学系ＰＬ２を軽量化できるとともに、Ｘ方向に小型化することができる。

なお、この実施形態の投影光学系ＰＬＣ２の倍率は、走査方向（Ｘ方向）に負で、非走査方向（Ｙ方向）に正の拡大倍率となる。従って、投影光学系ＰＬＣ２をＺ軸の周りに１８０°回転した投影光学系と投影光学系ＰＬＣ２とを、図１の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７のように配置した構成の投影光学装置を用いて走査露光を行う場合には、図７において、例えばマスクＭを矢印ＳＭ２で示す−Ｘ方向に走査するのに同期して、プレートＰを矢印ＳＰ１で示す＋Ｘ方向に走査するというように、マスクＭとプレートＰとを逆方向に走査する必要がある。

以下に上記の実施形態のいくつかの実施例について説明する。
図８（Ａ）は、図２の投影光学系ＰＬ２の実施例を示し、この図８（Ａ）において、第１レンズ群Ｇ１ｃは、マスクＭ側から順に両凸レンズＬ１１、両凹レンズＬ１２、及び両凸レンズＬ１３を配置して構成されている。第２レンズ群Ｇ２ｃは、マスクＭ側から順に、両凸レンズＬ１４、両凹レンズＬ１５、及びマスクＭに凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１６を配置して構成されている。第３レンズ群Ｇ３ｃは、マスクＭ側から順に、両凹レンズＬ１７、マスクＭに凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１８、マスクＭに凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１９、及びマスクＭに凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１Ａを配置して構成されている。また、第１レンズ群Ｇ１ｃとマスクＭとの間に平行平板状の光学特性調整部材ＡＤ１１が配置され、第３レンズ群Ｇ３ｃとプレートＰとの間に２枚の平行平板よりなり、光軸ＡＸ２３に対して凹面反射鏡ＣＣＭｃ側の半分が切り欠かれた形状の光学特性調整部材ＡＤ１２が配置されている。

また、図８（Ｂ）に示すように、第３レンズ群Ｇ３ｃ中の正メニスカスのレンズＬ１Ａは、一例として、回転対称なレンズＬ１ＡＴを製造した後、このレンズＬ１ＡＴを光軸ＡＸＴを含む幅ｄの領域ＣＤで切断することによって製造されている。そして、図８（Ａ）の第３レンズ群Ｇ３ｃ中の全部のレンズは、光軸ＡＸ２３に対して凹面反射鏡ＣＣＭｃ側の半分を切り欠いた回転非対称な外形を備えている。従って、第３レンズ群Ｇ３ｃ中の全部のレンズの切断面Ｂ１は凹面反射鏡ＣＣＭｃに対向している。

さらに、一例として、第１レンズ群Ｇ１ｃの焦点距離ｆ１は６００ｍｍ程度、第３レンズ群Ｇ３ｃの焦点距離ｆ３は１５００ｍｍ程度、投影倍率は約２．５倍である。
次に、図９は、図２の投影光学系ＰＬ２（又は図６の投影光学系ＰＬＢ２）としても使用できる投影光学系ＰＬＤ２を示し、この図９において、光学特性調整部材ＡＤ１３及び第１レンズ群Ｇ１Ａは、それぞれ図８（Ａ）の光学特性調整部材ＡＤ１１及び第１レンズ群Ｇ１ｃから光軸ＡＸ２１に対して第３レンズ群Ｇ３Ａ側の半分を切り落とした形状である。また、第２レンズ群Ｇ２Ａは、図８（Ａ）の第２レンズ群Ｇ２ｃと同じ構成であり、第３レンズ群Ｇ３Ａ及び光学特性調整部材ＡＤ１４は、それぞれ図８（Ａ）の第３レンズ群Ｇ３ｃ及び光学特性調整部材ＡＤ１２を光軸ＡＸ２３の周りに１８０°回転した形状である。また、偏向部材ＦＭ１ｃ及びＦＭ２ｃは、それぞれ光軸ＡＸ２１及びＡＸ２３に対して内側の光束を偏向している。この結果、第１レンズ群Ｇ１Ａの切断面Ｂ２は光軸ＡＸ２３側を向き、第３レンズ群Ｇ３Ａの切断面Ｂ３は凹面反射鏡ＣＣＭｃと反対側を向いているが、第３レンズ群Ｇ３Ａと凹面反射鏡ＣＣＭｃとの間隔を狭くしているため、投影光学系ＰＬＤ２を軽量化できるとともに、小型化できる。

また、この図９の実施例では、第１レンズ群Ｇ１Ａの半分が切り欠かれており、図８（Ａ）の実施例に比べて偏向部材ＦＭ１ｃ及びＦＭ２ｃをマスクＭに近い位置に配置できるため、第１レンズ群Ｇ１Ａ及び第３レンズ群Ｇ３Ａの焦点距離と投影倍率とは図８（Ａ）の実施例と同じでありながら、マスクＭとプレートＰとの間隔を狭くできる。なお、図２の投影光学系ＰＬ１（又は図６の投影光学系ＰＬＢ１）としては、図９の投影光学系ＰＬＤ２をＺ軸の周りに１８０°回転した形状の光学系を使用できる。

図１０は、図６の投影光学系ＰＬＢ２の実施例を示し、この図１０において、第１レンズ群Ｇ１ｃは、マスクＭ側から順にマスクＭに凹面を向けた平凹レンズＬ２１、マスクＭに平面を向けた平凸レンズＬ２２、及びマスクＭに平面を向けた平凸レンズＬ２３を配置して構成されている。さらに、第１レンズ群Ｇ１ｃを構成する全部のレンズは、光軸に対して第３レンズ群Ｇ３ｃと反対側の半分が切り欠かれた回転非対称な形状である。第２レンズ群Ｇｃ２は、マスクＭ側から順に、両凸レンズＬ２４、両凸レンズＬ２５、及び両凹レンズＬ２６を配置して構成されている。

第３レンズ群Ｇ３ｃは、マスクＭ側から順に、マスクＭに凹面を向けた平凹レンズＬ２７、マスクＭに平面を向けた平凹レンズＬ２８、マスクＭに平面を向けた平凸レンズＬ２９、マスクＭに平面を向けた平凸レンズＬ２Ａ、マスクＭに凸面を向けた平凸レンズＬ２Ｂ、マスクＭに平面を向けた平凹レンズＬ２Ｃ、及びマスクＭに凸面を向けた平凸レンズＬ２Ｄを配置して構成されている。この場合、第３レンズ群Ｇ３ｃ中のレンズＬ２７〜Ｌ２９は、偏向部材ＦＭ１ｃ及びＦＭ２ｃの間に配置されるとともに、光軸に対してマスクＭ側の半分が切り欠かれた回転非対称な外形である。また、第３レンズ群Ｇ３ｃ中の残りの全部のレンズＬ２Ａ〜Ｌ２Ｄは、第２偏向部材ＦＭ２ｃとプレートＰとの間に配置されるとともに、光軸に対して凹面反射鏡ＣＣＭｃ側の半分を超える部分が切り欠かれた回転非対称な外形である。

また、第１レンズ群Ｇ１ｃとマスクＭとの間に、光軸に対して偏向部材ＦＭ１ｃ側が切り欠かれた平行平板状の光学特性調整部材ＡＤ２１が配置され、第３レンズ群Ｇ３ｃとプレートＰとの間に、２枚の平行平板よりなり光軸ＡＸ２３に対して凹面反射鏡ＣＣＭｃ側の半分を超える部分が切り欠かれた形状の光学特性調整部材ＡＤ１２が配置されている。
この実施例の第１レンズ群Ｇ１ｃの焦点距離ｆ１、第３レンズ群Ｇ３ｃの焦点距離ｆ３、及び投影倍率は図８（Ａ）の実施例と同様である。

この図１０の実施例の投影光学系ＰＬＢ２においては、回転非対称な外形のレンズである、第１レンズ群Ｇ１ｃ及び第３レンズ群Ｇ３ｃを構成する全部のレンズは、平凸レンズ又は平凹レンズである。従って、第１レンズ群Ｇ１ｃ及び第３レンズ群Ｇ３ｃのレンズの組立調整時には、例えば第３レンズ群Ｇ３ｃ中のレンズＬ２Ａで示すように、レーザ光源２４からのレーザビーム２５をビームスプリッタ２６を介して、レンズＬ２Ａの照明光が通過する領域を含む平面部Ｂ４に照射する。そして、平面部Ｂ４からの反射光２７をビームスプリッタ２６を介して例えばＣＣＤカメラ等の２次元の撮像素子２８で受光する。撮像素子２８の検出信号から反射光２７の２次元の位置を検出することによって、レンズＬ２Ａの平面部Ｂ４の光軸に対して垂直な平面内の直交する２軸の周りの傾斜角を求めることができる。例えば、その傾斜角が所定の値になるように不図示のレンズ枠等を介してレンズＬ２Ａの角度を調整することによって、効率的に光学調整を行うことができる。同様にして、第１レンズ群Ｇ１ｃ及び第３レンズ群Ｇ３ｃを構成する平凸又は平凹のレンズの組立調整を効率的に行うことができる。

次に、図１１は、図６の投影光学系ＰＬＢ１，ＰＬＢ２の別の実施例を示し、この図１１において、第１の投影光学系ＰＬＢ１は、図９の投影光学系ＰＬＤ２をそのままの配置で用いている。すなわち、投影光学系ＰＬＢ１の第１レンズ群Ｇ１ｂｈ、第２レンズ群Ｇ２ｂ、及び第３レンズ群Ｇ３ｂは、図９の第１レンズ群Ｇ１Ａ、第２レンズ群Ｇ２Ａ、及び第３レンズ群Ｇ３Ａから構成されている。また、第２の投影光学系ＰＬＢ２は、第１の投影光学系ＰＬＢ１をＺ軸に平行な軸の周りに１８０°回転した形状である。すなわち、第２の投影光学系ＰＬＢ２の光学特性調整部材ＡＤ２１，ＡＤ１２、第１レンズ群Ｇ１ｃｈ、及び第３レンズ群Ｇ３ｃは、それぞれ第１の投影光学系ＰＬＢ１の光学特性調整部材ＡＤ１３，ＡＤ１４、第１レンズ群Ｇ１ｂｈ、及び第３レンズ群Ｇ３ｂをＺ軸に平行な軸の周りに１８０°回転した形状であり、第２レンズ群Ｇ２ｃ及び凹面反射鏡ＣＣＭｃは第２レンズ群Ｇ２ｂ及び凹面反射鏡ＣＣＭｂと同じ形状である。

この構成においては、第３レンズ群Ｇ３ｂ，Ｇ３ｃの切断面Ｂ３，Ｂ５がそれぞれ凹面反射鏡ＣＣＭｂ，ＣＣＭｃの反対側を向いており、マスクＭ上の視野間のＸ方向の距離ＬｍよりもプレートＰ上の像野間のＸ方向の距離Ｌｐの方が短く設定されている。従って、マスクオフセットは長くなるが、プレートステージの空走距離（Ｌｐ）が短くなり、ステージ系を小型化できる。

次に、図１２は、図８（Ａ）の投影光学系ＰＬ２の第３レンズ群Ｇ３ｃの回転非対称な形状のレンズの照明光（結像光束）が通過しない周縁部に光軸ＡＸ２３にほぼ垂直な平面部を設けたものである。図１２において、レンズＬ１７，Ｌ１８，Ｌ１９，Ｌ１Ａの周縁部にはそれぞれ平面部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄが設けられている。
図１３は、図１２中のレンズＬ１９の保持部の構成を示し、この図１３において、ほぼ光軸ＡＸ２３を含む切断面Ｂ６を持つレンズＬ１９の外周には凸部（つば部）Ｂ７が形成され、この凸部Ｂ７が３箇所のレンズ保持部３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃを介してレンズ枠３２に保持され、レンズ枠３２が図８（Ａ）の投影光学系ＰＬ２の鏡筒（不図示）内に収められる。図１３において、凸部Ｂ７の上面が光軸ＡＸ２３にほぼ垂直な平面部３１Ｃとなっている。

この場合、一例として、レーザ光源２４からレーザビーム２５をビームスプリッタ２６を介して平面部３１Ｃに照射し、その反射光２７をビームスプリッタ２６を介して撮像装置２８で受光することで、レンズＬ１９の光軸ＡＸ２３に垂直な平面内で直交する２軸の周りのレンズＬ１９の傾斜角を計測できる。そして、この傾斜角に基づいてレンズＬ１９（レンズ枠３２）の複数箇所の高さ等を調整することで、レンズＬ１９の光学調整を効率的に行うことができる。同様に、図１２の他の平面部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｄを用いることで、他のレンズの光学調整も効率的に行うことができる。

上記の実施形態及び実施例の作用効果についてまとめると以下の通りである。
（２１）図５及び図６の実施形態、及び図９、図１０の実施例等では、投影光学系ＰＬＡ１，ＰＬＢ１，ＰＬＤ２等の第１レンズ群Ｇ１ｂｈ，Ｇ１Ａ，Ｇ１ｃ等を構成する全部のレンズは、光軸に対して半分側が切り欠かれた回転非対称な形状である。この場合でも、凹面反射鏡ＣＣＭｂ，ＣＣＭｃによって第１レンズ群を通過する有効な結像光束の分布は回転非対称になるため、結像光束のケラレを生じることなく、投影光学系ＰＬＡ１等がさらに軽量化されている。また、回転対称なレンズから２つの回転非対称な形状のレンズを製造することによって、複数の第１レンズ群Ｇ１ｂｈ等を製造する場合の製造コストを低減できる。

なお、第１レンズ群Ｇ１ｂｈ，Ｇ１Ａ，Ｇ１ｃ等の少なくとも１枚のレンズ（例えば最も重いレンズ又は最も外径の大きいレンズ）の外形を回転非対称にするだけでもよく、これによっても軽量化が行われる。
（２２）また、例えば図１３の回転非対称な外形のレンズＬ１９は、このレンズの光軸（ＡＸ２３）にほぼ平行な切断面Ｂ６を備え、この切断面Ｂ６から光軸ＡＸ２３までの最短距離（正から負の値で、ここではほぼ０）が、レンズＬ１９の外周から光軸ＡＸ２３までの距離よりも短く設定されている。これによって、レンズＬ１９は回転対称なレンズに比べて軽量化される。

（２３）また、回転非対称な外形のレンズである図１０の第１レンズ群Ｇ１ｃ及び第３レンズ群Ｇ３ｃ内のレンズは、光軸を横切る方向に延びて光束が通過する平面部（Ｂ４等）を持っている。従って、その平面部を用いて光学調整を効率的に行うことができる。
（２４）また、回転非対称な外形のレンズである図１２のレンズＬ１７〜Ｌ１Ａは、光束が通過しない周縁部に形成された平面部３１Ａ〜３１Ｄを備えている。従って、その平面部を用いて光学調整を効率的に行うことができるとともに、レンズを平凸又は平凹以外の任意の形状にできる利点がある。

また、上記の実施形態の図１の投影光学系ＰＬを用いる走査型の投影露光装置を用いて、基板（ガラスプレート）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１４のフローチャートを参照して、この製造方法の一例につき説明する。
図１４のステップＳ４０１（パターン形成工程）では、先ず、露光対象の基板上にフォトレジストを塗布して感光基板を準備する塗布工程、上記の走査型露光装置を用いて液晶表示素子用のマスクのパターンをその感光基板上に転写露光する露光工程、及びその感光基板を現像する現像工程が実行される。この塗布工程、露光工程、及び現像工程を含むリソグラフィ工程によって、その基板上に所定のレジストパターンが形成される。このリソグラフィ工程に続いて、そのレジストパターンをマスクとしたエッチング工程、及びレジスト剥離工程等を経て、その基板上に多数の電極等を含む所定パターンが形成される。そのリソグラフィ工程等は、その基板上のレイヤ数に応じて複数回実行される。

その次のステップＳ４０２（カラーフィルタ形成工程）では、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂに対応した３つの微細なフィルタの組をマトリックス状に多数配列するか、又は赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３本のストライプ状の複数のフィルタの組を水平走査線方向に配列することによってカラーフィルタを形成する。その次のステップＳ４０３（セル組立工程）では、例えばステップＳ４０１にて得られた所定パターンを有する基板とステップＳ４０２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。

その後のステップＳ４０４（モジュール組立工程）では、そのようにして組み立てられた液晶パネル（液晶セル）に表示動作を行わせるための電気回路、及びバックライト等の部品を取り付けて、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、上記の実施形態の走査型露光装置を用いてマスクのパターンを感光基板上に露光する露光工程と、この露光工程により露光された感光基板を現像する現像工程とを含んでいる。

従って、露光装置が軽量化されているため、デバイス製造工場における露光装置の設置コストが低減できる。さらに、露光装置のステージの走査距離（空走距離）を短縮できる場合には、基板ステージを小型化して低コストで、かつ高スループットで液晶表示素子の製造を行うことができる。
本発明は、液晶表示素子の製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、プラズマディスプレイ等のディスプレイ装置の製造プロセスや、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム)、セラミックスウエハ等を基板として用いる薄膜磁気ヘッド、及び半導体素子等の各種デバイスの製造プロセスにも広く適用できる。

なお、上述の実施形態では、光源として放電ランプを備え、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、紫外ＬＥＤからの光、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）からのレーザ光、又は固体レーザ（半導体レーザ等）の高調波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。

また、上記の実施形態の投影光学系ＰＬ１、及び投影光学装置ＰＬは、本願の請求の範囲に挙げられた各構成要件を所定の機械的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。また、上記の実施形態の走査型露光装置（投影露光装置）は、本願の請求の範囲に挙げられた投影光学装置等の各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。また、また、明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約を含む２００７年３月５日付け提出の日本国特許出願第２００７−０５４８８２号の全ての開示内容は、そっくりそのまま引用して本願に組み込まれている。

Claims (19)

1. 第１面上に配置される第１物体の像を第２面上に配置される第２物体上に拡大の投影倍率で形成する反射屈折投影光学系において、
   前記第１面と前記第２面との間の光路中に配置され、前記第２面に垂直な第１光軸を有する凹面反射鏡と、
   前記第１面と前記凹面反射鏡との間の光路中に配置される前側レンズ群と、
   前記凹面反射鏡と前記第２面との間の光路中に配置され、前記第１光軸と異なり且つ前記第１光軸に対して第１方向に離れて平行な第２光軸を有する後側レンズ群と、を備え、
   前記後側レンズ群は、少なくとも１枚の前記第１方向側の一部が切り欠かれた回転非対称な外形のレンズを含むことを特徴とする反射屈折投影光学系。
2. 前記凹面反射鏡と前記少なくとも１枚の回転非対称な外形のレンズとの間の光路中に配置されて、前記第１物体上での所定の視野点からの光束を、前記視野点に対して少なくとも前記第１方向にシフトした前記第２物体上の共役点に移送する光束移送部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の反射屈折投影光学系。
3. 前記凹面反射鏡と前記光束移送部材との間に配置されて、前記凹面反射鏡に入射する光束と前記凹面反射鏡で反射された光束とが通過する中間レンズ群をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の反射屈折投影光学系。
4. 前記反射屈折投影光学系の瞳位置は、前記前側レンズ群と前記光束移送部材との間に位置していることを特徴とする請求項２又は３に記載の反射屈折投影光学系。
5. 前記前側レンズ群は正屈折力を有し、前記後側レンズ群は正屈折力を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の反射屈折投影光学系。
6. 前記前側レンズ群は、少なくとも１枚の回転非対称な外形のレンズを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の反射屈折投影光学系。
7. 前記回転非対称な外形のレンズは、該レンズの光軸にほぼ平行な切欠き面を備え、
   該切欠き面から前記光軸までの最短距離が前記レンズの外周から前記光軸までの距離よりも短いことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の反射屈折投影光学系。
8. 前記後側レンズ群中の前記回転非対称な外形のレンズの前記切欠き面は、前記凹面反射鏡側に向けられていることを特徴とする請求項７に記載の反射屈折投影光学系。
9. 前記第１光軸と前記第２光軸との間の距離は、前記第１光軸に沿って配置される光学部材のうち最大径を持つ光学部材の半径と、前記後側レンズ群を構成する光学部材のうちの最大径を持つ光学部材の半径との和よりも狭いことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の反射屈折投影光学系。
10. 前記後側レンズ群中の前記回転非対称な外形のレンズは、該レンズの光軸を横切る方向に延びた平面部を持つことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の反射屈折投影光学系。
11. 前記回転非対称な外形のレンズの前記平面部は、光束が通過する部分又は光束が通過しない周縁部に形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の反射屈折投影光学系。
12. 前記第１面と前記第２面との間の光路中に配置されて、前記反射屈折投影光学系の前記第２面側開口数を決定するための開口絞りをさらに備え、
    該開口絞りは、前記第１面側及び前記第２面側が略テレセントリックとなるように位置決めされていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の反射屈折投影光学系。
13. 前記第１面と前記第２面とは互いに平行であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の反射屈折投影光学系。
14. 前記第１面と前記第２面との間に、前記第１物体の中間像が形成されないことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の反射屈折投影光学系。
15. 前記第２物体上に前記第１物体の一次像を形成することを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の反射屈折投影光学系。
16. 請求項１から１５のいずれか一項に記載の反射屈折投影光学系よりなる第１及び第２投影光学系を備えた投影光学装置であって、
    前記第１投影光学系は、前記第１面上で第１視野を有し、該第１視野からの光に基づいて前記第２面上の第１投影領域に前記第１物体の一部の拡大像を投影し、
    前記第２投影光学系は、前記第１面上で前記第１視野から少なくとも前記第１方向に直交する第２方向に離れた第２視野を有し、該第２視野からの光に基づいて第２面上の前記第１投影領域から少なくとも前記第２方向に離れた第２投影領域に前記第１物体の一部の拡大像を投影し、
    前記第１及び第２投影光学系の前記後側レンズ群中の前記回転非対称なレンズは、前記第１光軸に平行な軸に関してほぼ線対称であることを特徴とする投影光学装置。
17. 第１面に配置される第１物体の像を第２面に配置される第２物体上に投影した状態で、前記第１物体の像と前記第２物体との位置関係を走査方向に関して変化させつつ、前記第１物体のパターンを前記第２物体上に転写露光する走査型露光装置において、
    前記第１物体の像を前記第２物体上に投影するために請求項１６に記載の投影光学装置を備え、
    前記投影光学装置の前記第１方向を前記走査方向とすることを特徴とする走査型露光装置。
18. 前記第２物体は、１辺の長さが１．９ｍから３．２ｍの矩形のガラスプレートであることを特徴とする請求項１７に記載の走査型露光装置。
19. 請求項１７又は１８に記載の走査型露光装置を用いてマスクのパターンを感光基板上に露光する露光工程と、
    前記露光工程により露光された前記感光基板を現像する現像工程と
    を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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