JP5335397B2 - 露光装置 - Google Patents

Description

本発明は露光装置に関する。

従来から原版と基板を同期走査し、原版の複数の領域（画面）の各々を異なる投影光学系を介して基板（プレート）に等倍で露光する露光装置は知られている（特許文献１）。近年では、大型の液晶ディスプレイを大量かつ安価に供給するために大型の液晶パネルを歩留まり良く、かつ、低価格で露光することが益々要求されている。従来の等倍の投影光学系を使用すると、大型の液晶パネルを露光するには大型の原版が必要となり、大型の原版を精度良く製造することはコストアップを招く。このため、特許文献２乃至４は、拡大倍率を有する投影光学系を使用して原版のサイズを小さくすることを提案している。
特開２００４−０９３９５３号公報 特開平１１−２６５８４８号公報 特開２００７−２８６５８０号公報 特開２００７−２４９１６９号公報

しかし、特許文献２乃至４は、各投影光学系について原版側の光軸と基板側の光軸が一致している。即ち、各投影光学系の原版側の光軸を基板に射影した点と基板側の光軸を基板に射影した点が一致しているため、原版の各領域を大きく離さないと投影光学系が物理的に干渉するおそれがある。この結果、原版は依然として大型であり、小型化の余地がある。また、画面を基板上で接続することも重要である。

そこで、本発明は、投影光学系の物理的干渉を防止しながら画面の接続を原版と基板の両方で維持する露光装置を提供することを例示的な目的とする。

本発明の一側面としての露光装置は、原版と基板を走査し、前記原版の複数の領域を複数の投影光学系を介して前記基板に露光する露光装置であって、各投影光学系は、同一の拡大又は縮小の結像倍率を有し、各投影光学系は、前記原版のパターンの中間像を形成して前記原版のパターンの正立像を前記基板に投影し、各投影光学系は、前記原版側の光軸を前記基板に射影した点を始点、前記基板側の光軸を前記基板に射影した点を終点とする光軸ずれベクトルを生成する複数のミラーを有し、前記複数のミラーは移動可能であり、前記光軸ずれベクトルの走査方向に直交する方向の成分が、前記原版の前記複数の領域の隣り合う領域と前記基板の複数の領域の隣り合う領域がそれぞれ前記走査方向と直交する方向において接するような大きさを有する位置に前記複数のミラーを配置し、かつ前記光軸ずれベクトルの走査方向の成分が、前記複数の投影光学系の２つの投影光学系に対応する２つの原版の領域の中心間の前記走査方向の距離と各投影光学系の前記結像倍率の積が前記２つの投影光学系に対応する２つの基板の領域の中心間の前記走査方向の距離に等しくなるような大きさを有する位置に前記複数のミラーを配置し、前記複数のミラーのうち少なくとも１つを移動して前記投影光学系の光軸方向における前記複数のミラーのうち少なくとも１つの位置を変更することを特徴とする。

本発明によれば、投影光学系の物理的干渉を防止しながら画面の接続を原版と基板の両方で維持する露光装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の一側面としての露光装置を説明する。図１（ａ）は、露光装置１０のブロック図であり、図１（ｂ）は、露光装置１０の変形例である露光装置１０Ａのブロック図である。露光装置１０及び１０Ａは、図示しない照明装置と、投影光学系１２及び１２Ａを有し、原版Ｍと基板Ｓを同期走査し、原版Ｍの複数の領域の各々を異なる投影光学系を介して基板Ｓに露光する走査型露光装置である。

照明装置は、レーザーや水銀ランプなどの図示しない光源と、図示しない照明光学系とを有し、原版Ｍを均一に照明する。原版Ｍと基板Ｓを同期走査するために、原版Ｍを支持及び駆動する（図示しない）原版ステージと、基板Ｓを支持及び駆動する（図示しない）基板ステージが設けられている。原版Ｍと基板Ｓは平行に配置されている。

露光装置１０は、複数の投影光学系１２を原版Ｍの領域毎に設けている。同様に、露光装置１０Ａは、複数の投影光学系１２Ａを原版Ｍの領域毎に設けている。

各投影光学系１２は同一の結像倍率を有し、本実施例では、結像倍率は拡大倍率である。同様に、各投影光学系１２Ａは同一の結像倍率を有し、本実施例では、結像倍率は拡大倍率である。

投影光学系１２は、一対の結像光学系ＰＯ１及びＰＯ２を有する。各投影光学系１２は、原版Ｍのパターンの中間像Ｉ’を形成して原版Ｍのパターンの正立像を基板Ｓに投影する。中間像Ｉ’を形成する中間結像面は、一対の結像光学系ＰＯ１及びＰＯ２の間に配置される。投影光学系１２の結像倍率が全体として拡大倍率である限り、一対の結像光学系ＰＯ１及びＰＯ２の各々の結像倍率は、拡大、等倍、縮小のいずれでもよい。

投影光学系１２Ａは、一対の結像光学系ＰＯ３及びＰＯ４を有する。各投影光学系１２Ａは、原版Ｍのパターンの中間像Ｉ’を形成して原版Ｍのパターンの正立像を基板Ｓに投影する。中間像Ｉ’を形成する中間結像面は、一対の結像光学系ＰＯ３及びＰＯ４の間に配置される。投影光学系１２Ａの結像倍率が全体として拡大倍率である限り、一対の結像光学系ＰＯ３及びＰＯ４の各々の結像倍率は、拡大、等倍、縮小のいずれでもよい。

結像光学系ＰＯ１及びＰＯ２は、原版側の光軸ＯＭと共軸である。これに対して、結像光学系ＰＯ３及びＰＯ４は、原版側の光軸ＯＭを９０度折り曲げた光軸を有する。

投影光学系１２は、原版側の（各領域の）光軸ＯＭを基板Ｓに射影した点Ｂを始点、基板側の（対応する転写領域の）光軸ＯＰを基板Ｓに射影した点Ｐを終点とする光軸ずれベクトルＶを生成する一対の平面ミラー（折り曲げミラー）１４ａ及び１４ｂを有する。一対の平面ミラー１４ａ及び１４ｂは、図１（ａ）に示すように、基板Ｓと基板Ｓに最も近い結像光学系であるＰＯ２との間に配置されている。平面ミラー１４ａは、結像光学系ＰＯ２から射出した光束の光路を原版側の光軸ＯＭに直交する方向（図１（ａ）では水平方向）に９０度折り曲げ、次いで、平面ミラー１４ｂが、平面ミラー１４ａで反射された光束を９０度折り曲げて基板Ｓに垂直に照射する。なお、図１（ａ）において、平面ミラー１４ａと１４ｂはＺ方向（光軸方向）に移動可能であると共に平面ミラー１４ｂは水平方向にも移動可能に構成されている。これによって、光軸ずれベクトルＶの大きさを長さａだけ調節することができ、また、各結像光学系の光学設計値を実質的に変化せずに収差補正が容易になる。１６は、平面ミラー１４ａと１４ｂを移動する移動手段である。

投影光学系１２Ａは、平面ミラー１４ｃ〜１４ｆを有する。図１（ｂ）に示すように、平面ミラー１４ｃは、原版Ｍと原版Ｍに最も近い結像光学系であるＰＯ３との間に配置されており、平面ミラー１４ｄ、１４ｅは、互いに隣り合う結像光学系ＰＯ３とＰＯ４との間に配置されている。また、平面ミラー１４ｆは、基板Ｓと基板Ｓに最も近い結像光学系であるＰＯ４との間に配置されている。平面ミラー１４ｃは、原版Ｍからの回折光の光路を原版側の光軸ＯＭに直交する方向（図１（ｂ）では水平方向）に９０度折り曲げて結像光学系ＰＯ３に導光し、平面ミラー１４ｄが、結像光学系ＰＯ３から射出した光束を９０度折り曲げる。次に、平面ミラー１４ｅが、平面ミラー１４ｄからの光束を９０度折り曲げて結像光学系ＰＯ４に導光し、平面ミラー１４ｆが、結像光学系ＰＯ４から射出した光束を９０度折り曲げて基板Ｓに垂直に照射する。このように、投影光学系１２Ａは、原版側の光軸ＯＭを基板Ｓに射影した点Ｂを始点、基板側の光軸ＯＰを基板Ｓに射影した点Ｐを終点とする光軸ずれベクトルＶを生成する一対の平面ミラー１４ｃ及び１４ｆを有する。図１（ｂ）においては、一対の平面ミラー１４ｃ及び１４ｆは中間像Ｉ’を形成する位置の前と後に配置されている。このように、露光装置１０及び１０Ａは、原版側の光軸ＯＭと基板側の光軸ＯＰとが偏芯して光軸ずれベクトルＶを生成する。かかる光軸ずれベクトルＶによって原版Ｍの複数の領域を密集させることができるので原版Ｍを小型にしてコストダウンを図ることができる。なお、図１（ｂ）において、平面ミラー１４ｄ及び１４ｅは水平方向に移動可能であると共に平面ミラー１４ｆも水平方向に移動可能に構成されている。また、図１（ｂ）に示すように、中間像Ｉ’よりも基板側に設けられた結像光学系ＰＯ４も移動手段（不図示）によって水平方向に移動されるように構成されている。平面ミラー１４ｄ及び１４ｅを水平方向に長さａだけ移動することによって、光軸ずれベクトルＶの大きさを長さ２ａだけ調節することができ、また、各結像光学系の光学設計値を実質的に変化せずに収差補正が容易になる。１６Ａは、平面ミラー１４ｄ〜１４ｆを移動する移動手段である。

このように、投影光学系における各結像光学系の相対位置が複数の投影光学系で同じである場合、各投影光学系の前記平面ミラーの相対位置を異ならせることによって複数の投影光学系による像を繋いでいる。

光軸ずれベクトルＶの走査方向に直交する方向の成分の大きさは、原版Ｍの複数の領域の隣り合う領域と基板Ｓの複数の領域の隣り合う領域がそれぞれ走査方向に直交する方向において所定のシフト量を介して接するように設定される。また、光軸ずれベクトルＶの走査方向の成分の大きさは、２つの投影光学系に対応する２つの原版の領域の中心間の走査方向の距離と各投影光学系の結像倍率の積が２つの基板の領域の中心間の前記走査方向の距離に等しくなるように設定される。これについては、以下、図２以降を参照して詳細に説明する。

図２は、マスク（原版）の複数の領域（画面）、プレート（基板）の複数の転写領域の関係を示す平面図である。図２は、マスク上のパターン領域を５分割してプレートに拡大投影する場合のマスク直上から見た平面図である。図２において、Ｃ１〜Ｃ５はマスク上で分割された画面の中心を示し、Ｏ１〜Ｏ５は分割画面である。各分割画面の周囲又は近傍にある太線領域Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５はプレート上画面（像面）であり、円は対応する投影光学系の外形である。投影光学系の結像倍率βは本実施例では拡大倍率であり、その値は特に限定されないが、１＜β＜２．５の範囲では実効的な配置が可能である。また、各投影光学系の画面サイズは等しい。

隣り合う画面間の繋ぎは必須要件である。投影光学系同士の物理的干渉を避けるために、分割画面Ｏ１〜Ｏ５は走査方向（Ｙ方向）に所定量ＳＴずれて千鳥配置を構成するが、走査方向に直交する方向（Ｘ方向）から見ると接している。例えば、分割画面Ｏ２〜Ｏ４は線Ｍと線Ｎにおいて接している。尚、各分割画面Ｏ１〜Ｏ５は矩形状をしているが、図３に示すような台形形状であってもよい。図３において、各台形は基板の画面に対応し、二点鎖線は投影光学系の外形である。このように、マスク面上で走査方向と直交する方向に画面の繋がることが第１の条件である。なお、「画面が繋がる」とは、所定のシフト量を介して隣り合う画面が接することをいう。

また、拡大系では、等倍系と同じように画面Ｉ４の中心を分割画面Ｏ４の中心Ｃ４に設定すると、画面Ｉ４は図２の点線で示すようになるが、これではプレート面上で画面Ｉ３とＩ４の一部が重なってしまうことになる。その重なり量２αは２Ｙ・（β−１）で与えられる。ここで、Ｙはマスク上の走査方向に直交する方向の各領域（各分割画面）の長さの１／２である。

隣り合う画面の重なりを回避するために、マスクの分割画面Ｏ４の中心Ｃ４は固定しつつもプレートの画面の中心Ｃ４ｄはｄ１（＝２α）だけＸ方向にずらす必要がある。図２において、この移動量をベクトルＶ４で示す。その結果、プレート上の画面Ｉ４は実線で示す位置に設定される。同じ理由から、プレート上の画面Ｉ２は分割画面Ｏ２の中心から逆方向にｄ１だけずらされて実線で示す位置に設定され、その中心をＣ２ｄに設定される。図２においては、画面Ｃ２とＣ２ｄの移動量をＶ２で示す。即ち、各投影光学系は、マスク側の光軸とプレート側の光軸をプレート上に射影した２つの点を結んで得られる光軸ずれベクトル（例えば、ベクトルＶ２、Ｖ４）を有する。

画面Ｏ１用の投影光学系と画面Ｏ５用の投影光学系は、画面Ｏ２用の投影光学系と画面Ｏ４用の投影光学系よりも走査中央軸（Ｙ軸）から離れる。ここで、走査中央軸は、走査方向に直交する方向（Ｘ方向）において複数の投影光学系の中央（図２では画面Ｏ３用の投影光学系の中心）を通り、走査方向（Ｙ方向）に平行な軸である。画面Ｏ１用の投影光学系と画面Ｏ５用の投影光学系のシフト量（｜Ｖ１｜、｜Ｖ５｜）はｄ１だけ加算されて大きくなる。ここで、ｎを自然数として奇数個（＝２ｎ＋１個）の投影光学系が走査中央軸に対称に配置された場合を考える。すると、走査方向に直交する方向において複数の投影光学系の中央の投影光学系（図２では画面Ｏ３用の投影光学系）からｎ番目の投影光学系の光軸ずれベクトルの走査方向と直交する方向の成分の大きさは２ｎ・Ｙ（β−１）で与えられる。

例えば、画面Ｏ２用の投影光学系と画面Ｏ４用の投影光学系は画面Ｏ３用の投影光学系から１番目の投影光学系であり、シフト量は数式１で与えられる通りとなる。画面Ｏ１用の投影光学系と画面Ｏ５用の投影光学系は画面Ｏ３用の投影光学系から２番目の投影光学系であり、シフト量は４Ｙ（β−１）で与えられる。なお、ｎ番目の投影光学系は右側でも左側でも同じようにプラスにカウントされる。例えば、画面Ｏ２用の投影光学系と画面Ｏ４用の投影光学系は画面Ｏ３用の投影光学系から１番目の投影光学系であり、どちらかが１番目でどちらかが−１番目とはならない。この条件を満足することにより、拡大の結像倍率を有する複数の投影光学系を使用してマスク上の大画面を厳密にプレート上で繋ぎ、一括露光することができる。

なお、走査方向への投影光学系のずらし量ＳＴは隣り合う光学系間の物理的干渉を避けるために必要であるが、全体の走査時間を減らしプレートの処理枚数を上げる為にはできるだけ短い方が有利である。また、投影光学系同士をＳＴだけずらす事自体は光学像の繋ぎという点では何ら問題を起こさない。このことは、走査露光中に夫々の投影光学系によってマスクパターンの露光される時刻が各領域毎にずれるだけであってプレート全体が露光されてしまえば、像はきちんと幾何的に繋がるからである。

各投影光学系は、互いに同一の拡大の結像倍率を有し、原版側の光軸を基板に射影した点を始点、基板側の光軸を基板に射影した点を終点とする光軸ずれベクトルを生成する一対の平面ミラーを有する。そして、光軸ずれベクトルの走査方向に直交する方向の成分の大きさは、原版の複数の領域の隣り合う領域がそれぞれ走査方向に直交する方向において接するように設定される必要がある（第１の条件）。また、光軸ずれベクトルの走査方向に直交する方向の成分の大きさは、基板の複数の領域の隣り合う領域がそれぞれ走査方向に直交する方向において接するように設定される必要がある（第２の条件）。

更に、２つの投影光学系の光軸ずれベクトルの走査方向の成分の大きさは、それらに対応する２つの原版の領域の中心間の走査方向の距離と各投影光学系の結像倍率の積が対応する２つの基板の領域の中心間の前記走査方向の距離に等しくなるように設定される。この理由は、最終的なプレート上での拡大転写像が形成されるためにはマスク上の任意の２点間距離が走査方向においてもプレート上で倍率分拡張されることから理解できる。例えば、画面Ｏ３の中心Ｃ３と画面Ｏ４の中心Ｃ４の走査方向の距離ＳＴと拡大倍率βの積が対応する画面Ｉ３の中心Ｃ３ｄと画面Ｉ４の中心Ｃ４ｄの走査方向の距離ＳＴ・βに等しくなる（第３の条件）。

第１〜第３の条件を満足するように、移動手段によって平面ミラーや結像光学系等が移動される。そして、第１〜第３の条件を満足した上で、プレートはマスクに対して結像倍率に対応する速度で同期走査され、二次元の拡大像が区切れなく鮮鋭に転写される。平面ミラーや結像光学系の移動は、露光装置の作製時（初期設定時）、露光時に行うことができる。基板を露光する間に平面ミラーや結像光学系等の位置がずれてしまうことがあるため、基板の露光が終了してから次の基板の露光を行うまでの間に平面ミラーや結像光学系を移動することによって光軸ずれベクトルのずれを補正することができる。

図４は、図１（ｂ）に対応する露光装置のブロック図であり、照明装置（光源と照明光学系）は省略している。図４では、各投影光学系は、第１の結像光学系ＰＯ３Ｕと第２の結像光学系ＰＯ３Ｌから構成される。結像光学系の数が増加するほど、あるいは、走査中央軸から離れた結像光学系を有するほど光軸ずれベクトルの大きさは大きくなる。複数の結像光学系はリレー系により光学的に接続することができる。これは、一見光学長を合わせられたとしても実質的な光学配置が異なることを示唆している。一方、大型パネルの投影光学系は照明系からの絶え間ない露光によって稼動中にその収差特性が変化してしまう傾向にある。同一設計値の結像光学系同士ならこのような収差（非点収差やディストーションの変化）を一律に補正することで個々の画面内だけでなく隣り合う画面間の繋ぎ部も円滑に補正できる。ところが、設計値（特に、光学パワー配置）の異なる結像光学系間では収差の発生の仕方が異なり、その補正は極めて困難となる。その結果、分割画面の繋ぎ部において走査方向に縦筋状のムラを持つ不良パネルを作ってしまう危険性がある。図１（ｂ）の露光装置では、光学長だけでなく、各結像光学系の光学特性（結像倍率、収差、透過率等の設計値）が複数の投影光学系ですべて同じであるため、収差を一律に補正することで隣り合う画面間の繋ぎ部も円滑に補正できる。

図４において、マスク側の光軸ＯＭはマスク面とＡ点で交わる。Ａ点から発した光束は平面ミラーＭ１によって水平方向に曲げられて第１の結像光学系ＰＯ３Ｕに入射する。第１の結像光学系ＰＯ３Ｕの構成は限定されず、結像倍率は等倍、拡大、縮小のいずれでもよい。第１の結像光学系ＰＯ３Ｕを射出した光束は平面ミラーＭ２によって鉛直下方に向けられて、一旦中間像Ｉｄを形成する。中間像Ｉｄは、マスクパターンの正立像を基板に投影されることを可能にする。この時、鉛直線は光軸ＯＭと一致してもよい。その後、平面ミラーＭ３で再度水平方向に曲げられ、第２の結像光学系ＰＯ３Ｌに入射する。第２の結像光学系ＰＯ３Ｌの結像倍率も等倍、拡大、縮小のいずれでもよいが、最終的にこの射出光束がＭ４によって鉛直下方に向けられプレートＳに結像する際には拡大の結像倍率を有する。このような２回結像によりプレート面上で複数の分割正立像が繋がれ、マスクパターンを一括拡大像として転写することができる。この場合、一般には、プレート側の光軸ＯＰがプレートＳと交わる点Ｐは、光軸ＯＭのプレートＳへの射影した点Ｂとはずれている。折り曲げミラー又は平面ミラーＭ１及びＭ４は、マスク側の光軸ＯＭをプレートＳに射影した点Ｂを始点、プレート側の光軸ＯＰをプレートＳに射影した点Ｐを終点とする光軸ずれベクトルＶｐを生成する。

なお、図１（ａ）に示す露光装置１０が適用されてもよいことはいうまでもない。

図２の光軸ずれベクトルＶ４とＶ５の大きさを異ならせるため、図４においてＭ２とＭ３をｓ１だけ水平方向に移動させ、それによって生じる光路長差を補正するために、第２結像光学系ＰＯ３Ｌを水平方向に２Ｓ１だけ移動する。そして、プレート面上での結像点ＰをＱに２Ｓ１だけ移動すれば、全光路長を実質的に変化させずに、かつ、フォーカス面もプレート面に一致させたままの状態で光軸ずれベクトル量の変化（ＶｐからＶｑ）を与えることができる。これにより、光学設計値を実質的に変化せずに収差補正が容易になる。複数の結像光学系は理想的には同一の光学特性（設計値）を有するが、これは必須ではない。

図７は、図４の実施例において各投影光学系における光軸ずれベクトルＶの設計値からのずれを検出するための光学システムを示す図である。図７において、ＩＬは照明ユニット、ＭＦＰはマスク基準板、ＭＦＭはマスク基準マーク、ＰＦＰは基板基準板、ＰＦＭは基板基準マーク、ＰＤＴは光量検出器である。

照明ユニットＩＬはマスク基準マークＭＦＭを照明するものであり、基板の露光に用いる照明装置を用いてもよいし、マスク基準マークＭＦＭを照明するために別途設けられる照明装置であってもよい。照明ユニットＩＬから発した照明光束は、マスク基準板ＭＦＰ上に配置されたマスク基準マークＭＦＭを照明する。マスク基準板ＭＦＰは露光装置のマスクステージ（不図示）上の一部に配置され、マスク基準マークＭＦＭは露光時にマスクＭのパターンと等価なフォーカス面に配置される。マスク基準マークＭＦＭを透過した光束は基板の露光時におけるマスクパターンの回折光と同様に投影光学系（ＰＯ３Ｕ，ＰＯ３Ｌ）を通過し、基板ステージ（不図示）上の一部に配置された基板基準板ＰＦＰ上に再結像する。基板基準板ＰＦＰのフォーカス面上には、基板基準マークＰＦＭが配置されており、基板基準マークＰＦＭを透過した光束が光量検出器ＰＤＴにより検出される。ここで、マスク基準マークＭＦＭと基板基準マークＰＦＭとの位置関係は予め求められているため、光軸ずれベクトルＶに応じた光束を光量検出器ＰＤＴで検出することにより光軸ずれベクトルＶの設計値からのずれを求めることができる。
この際、マスク基準板に各投影光学系に対応する複数のマスク基準マークを設け、基板基準板に各投影光学系に対応する複数の基板基準マークを設けることで、複数の投影光学系における光軸ずれベクトルＶのずれを一括して求めることができる。この場合、各投影光学系に対応するマスク基準板、基板基準マークの一対のマークは、各投影光学系の画面内に配置するようにその位置が調節される。

また、マスク基準マークと基板基準マークは一対のみとし、マスクステージと基板ステージとを精度よく移動させ、複数の投影光学系の夫々の画面内に一対のマークを送り込むことによっても光軸ずれベクトルの設計値からのずれを求めることができる。

なお、上記検出方法は一対のマーク（ＭＦＭとＰＦＭ）の透過光量を検知する方法であるが、本発明における各投影光学系における光軸ずれベクトルの設計値からのずれの検出方法は、この方式に限定されるものではない。本発明における検出方法は、例えばマスクとプレートの位置アライメント方式（例えば、二次元ＣＣＤによる画像検出方式等）も含むものである。

図５は、図２の変形例であり、原版の複数の領域と基板の転写領域との関係を示す平面図である。図２では、中央の画面Ｏ３用の投影光学系は光軸ずれベクトルを生成しないが、図５では、中央の画面Ｏ４用の投影光学系は光軸ずれベクトルＶ４を生成する。図５は、マスク上のパターン領域を７分割して拡大投影する場合のマスク直上から見た光学配置を概念的に示す平面図である。図５において、Ｏ１〜Ｏ７はマスク上の分割画面であり、Ｉ１〜Ｉ７はそれらのプレート上の分割画面である。図２と同様に、拡大倍率βの値は特に限定されない。

複数の投影光学系間の物理的干渉を避けようとするとマスク上の画面Ｏ１〜Ｏ７をプレート上の画面Ｉ１〜Ｉ７に直接転写することはできないことは図５から理解できる。即ち、各矩形領域に投影光学系の直径を示す外接円を描いてみればそれらが干渉することが理解される。本実施例は、この問題を解決するために、各投影光学系を走査方向（Ｙ方向）にずらす。具体的には、図５において、マスク上の領域（画面）Ｏ１ｓをプレート上のＩ１ｓに結像するために第１の投影光学系を設ける。そして、その光軸ずれベクトルをＶ１とする。同様に、画面Ｏ２ｓを画面Ｉ２ｓに結像する第２の投影光学系を設け、その光軸ずれベクトルをＶ２とする。以下、第７の投影光学系を設ける。

本実施例においても、拡大像を繋ぐための３つの条件は満たされている。第一に、マスク上の画面Ｏ１ｓ〜Ｏ７ｓの間で隣り合う領域同士（例えば、画面Ｏ１ｓとＯ２ｓ）が走査方向に所定量ずれながらもその直交方向に投影すれば隣り合うように配置している（第１の条件）。第二に、プレート上の画面Ｉ１ｓ〜Ｉ７ｓの間で隣り合う領域同士（例えば、画面Ｉ１ｓとＩ２ｓ）も走査方向に所定量ずれながらもその直交方向に投影すれば所定のシフト量を介して接するように配置している（第２の条件）。第３に、図５中、例えば、画面Ｏ３とＯ４の走査方向の距離はＴであり、これに対応するプレート面上の画面Ｉ３ｓとＩ４の走査方向の距離はβ・Ｔである。ここで、βはマスクからプレートへの光学拡大（縮小）倍率である（第３の条件）。

以上の３つの条件を満たすことによって、各投影光学系は夫々のマスクパターン領域を、露光時刻こそずれるものの、正しい走査方向の座標位置に（勿論、走査方向の座標位置に関しても）転写される。その結果、プレートの露光終了時には、当初予定していた通りマスク上の画面Ｏ１〜Ｏ７をプレート上の画面Ｉ１〜Ｉ７に転写することができ、一括拡大像を得ることができる。

本実施例において、各投影光学系は同一の画面サイズを有する必要はなく、夫々の画面サイズが異なっていても本実施例の条件は成立し得る。具体的には、投影光学系が奇数個（＝２ｎ＋１）存在し、それらの画面サイズが夫々走査中央軸から２・Ｙｉ（ｉ＝０〜ｎ）である場合を考える。すると、走査中央軸上の投影光学系（０番目）からｎ番目の投影光学系の光軸ずれベクトルの走査方向に直交する方向の成分が（β−１）・（Ｙ０＋Ｙｎ＋Σ２・Ｙｉ）（ｉ＝１〜ｎ−１）の大きさを有すればよい。ここで、βは各投影光学系の結像倍率である。

図６は、原版の複数の領域と基板の転写領域との関係を示す平面図である。図５が投影光学系の個数を７本（奇数）配置していたのに対して、図６は、投影光学系の個数を６本（偶数）配置しており、その他の配置及び満たすべき条件については図５と同様である。本実施例のように、投影光学系が偶数個（＝２ｎ個）あり、走査中央軸に対して対称に配置されている場合、ｎ番目の投影光学系の像面中心のシフト量は（２ｎ−１）・Ｙ（β−１）で与えられる。

本実施例において、各投影光学系は同一の画面サイズを有する必要はなく、夫々の画面サイズが異なっていても本実施例の条件は成立し得る。具体的には、投影光学系が偶数個（＝２ｎ）個存在し、それらの画面サイズが夫々走査中央軸から２・Ｙｉ（ｉ＝１〜ｎ）である場合を考える。すると、走査中央軸の光学系からｎ番目の投影光学系の光軸ずれベクトルの走査方向と直交する方向の成分が（β−１）・（Ｙｎ＋Σ２・Ｙｉ）（ｉ＝１〜ｎ−１）の大きさを有すればよい。ここで、βは各投影光学系の結像倍率である。

本実施例は、複数の投影光学系が走査中央軸（Ｙ軸）に対称に配置しているが、複数の投影光学系がＹ軸に対して左右非対称に配置される場合もある（不図示）。この場合、複数の投影光学系の光軸ずれベクトルの走査方向に直交する方向の成分が０となる投影光学系を基点光学系とする。すると、基点光学系を基点として走査方向に直交する方向にｋ番目の投影光学系においてその光軸ずれベクトルの走査方向に直交する方向の成分が（β−１）・（Ｙ０＋Ｙｋ＋Σ２・Ｙｉ）（ｉ＝１〜ｋ−１）の大きさを有するように設定すればよい。ここで、βは各投影光学系の結像倍率、Ｙｉ（ｉ＝１〜ｋ−１）はマスクの画面の走査方向に直交する方向の長さの１／２である。

以上、本実施例は、小型の投影光学系を複数配列して大画面を一括拡大で精度よく繋ぎ露光することができる。拡大系なので大型のパネルを露光するに際して相対的に小型の原版を使用することができるのでコストを抑えることができる。その結果、液晶パネルの生産性を高められると共に価格アップを抑えられ、市場への普及に寄与できる。

本実施例は投影光学系が拡大倍率を有する場合について述べているが、マスク面（物体面）とプレート面（像面）を反転すれば縮小系となり、本実施例は適用可能である。

なお、デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）は、前述のいずれかの実施例の露光装置を使用して感光剤を塗布した基板（ウエハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、その基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される。このように、前述の露光装置を使用するデバイス製造方法も本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の一側面の露光装置のブロック図である。 マスク（原版）の複数の領域（画面）、プレート（基板）の複数の転写領域の関係を示す平面図である。 図２に示す原版の形状の変形例である。 図１（ｂ）に対応する露光装置のブロック図である。 図２の変形例の平面図である。 マスク（原版）の複数の領域（画面）、プレート（基板）の複数の転写領域の関係を示す平面図である。 図４の各投影光学系における光軸ずれベクトルＶの設計値からのずれを検出するための光学システムのブロック図である。

符号の説明

Ｍ レチクル（原版）
Ｓ プレート（基板）
Ｏ１〜Ｏ７、Ｏ１ｓ〜Ｏ７ｓ 原版の複数の領域（画面）
Ｉ１〜Ｉ７、Ｉ１ｓ〜Ｉ７ｓ 基板の複数の領域（画面）
ＰＯ３Ｕ、ＰＯ３Ｌ 結像光学系
１４ａ〜１４ｆ、Ｍ１〜Ｍ４ 平面ミラー
１０、１０Ａ 露光装置
１２、１２Ａ 投影光学系
ＰＯ３Ｕ、ＰＯ３Ｌ 結像光学系

Claims (17)

1. 原版と基板を走査し、前記原版の複数の領域を複数の投影光学系を介して前記基板に露光する露光装置であって、
   各投影光学系は、同一の拡大又は縮小の結像倍率を有し、
   各投影光学系は、前記原版のパターンの中間像を形成して前記原版のパターンの正立像を前記基板に投影し、
   各投影光学系は、前記原版側の光軸を前記基板に射影した点を始点、前記基板側の光軸を前記基板に射影した点を終点とする光軸ずれベクトルを生成する複数のミラーを有し、前記複数のミラーは移動可能であり、
   前記光軸ずれベクトルの走査方向に直交する方向の成分が、前記原版の前記複数の領域の隣り合う領域と前記基板の複数の領域の隣り合う領域がそれぞれ前記走査方向と直交する方向において接するような大きさを有する位置に前記複数のミラーを配置し、かつ前記光軸ずれベクトルの走査方向の成分が、前記複数の投影光学系の２つの投影光学系に対応する２つの原版の領域の中心間の前記走査方向の距離と各投影光学系の前記結像倍率の積が前記２つの投影光学系に対応する２つの基板の領域の中心間の前記走査方向の距離に等しくなるような大きさを有する位置に前記複数のミラーを配置し、
   前記複数のミラーのうち少なくとも１つを移動して前記投影光学系の光軸方向における前記複数のミラーのうち少なくとも１つの位置を変更することを特徴とする露光装置。
2. ｎを自然数とすると２ｎ＋１個の投影光学系が設けられ、各投影光学系の画面サイズは等しく、
   βを各投影光学系の前記結像倍率、Ｙを前記原版の各領域の前記走査方向に直交する方向の長さの１／２とすると、前記走査方向に直交する方向において複数の投影光学系の中央の投影光学系からｎ番目の投影光学系の前記光軸ずれベクトルの前記走査方向と直交する方向の成分の大きさは２ｎ・Ｙ（β−１）であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. ｎを自然数とすると２ｎ個の投影光学系が設けられ、各投影光学系の画面サイズは等しく、
   βを各投影光学系の前記結像倍率、Ｙを前記原版の各領域の前記走査方向に直交する方向の長さの１／２とすると、前記走査方向に直交する方向において複数の投影光学系の中央を通る走査中央軸からｎ番目の投影光学系の前記光軸ずれベクトルの前記走査方向と直交する方向の成分の大きさは（２ｎ−１）・Ｙ（β−１）であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. ｎを自然数とすると２ｎ＋１個の投影光学系が設けられ、
   前記走査方向に直交する方向において複数の投影光学系の中央の投影光学系からｎ番目の投影光学系の画面サイズは２・Ｙｉ（ｉ＝０〜ｎ）であり、βを各投影光学系の前記結像倍率、Ｙｉを前記原版の各領域の前記走査方向に直交する方向の長さの１／２とすると、前記走査方向に直交する方向において複数の投影光学系の中央の投影光学系からｎ番目の投影光学系の光軸ずれベクトルの前記走査方向と直交する方向の成分の大きさは（β−１）・（Ｙ０＋Ｙｎ＋Σ２・Ｙｉ）（ｉ＝１〜ｎ−１）であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
5. ｎを自然数とすると２ｎ個の投影光学系が設けられ、
   前記走査方向に直交する方向において複数の投影光学系の中央を通る走査中央軸からｎ番目の投影光学系の画面サイズは２・Ｙｉ（ｉ＝１〜ｎ）であり、βを各投影光学系の前記結像倍率、Ｙｉを前記原版の各領域の前記走査方向に直交する方向の長さの１／２とすると、前記走査方向に直交する方向において複数の投影光学系の中央の投影光学系からｎ番目の投影光学系の光軸ずれベクトルの前記走査方向と直交する方向の成分の大きさは（β−１）・（Ｙｎ＋Σ２・Ｙｉ）（ｉ＝１〜ｎ−１）であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
6. βを各投影光学系の前記結像倍率、Ｙｉ（ｉ＝１〜ｋ−１）を前記原版の各領域の前記走査方向に直交する方向の長さの１／２とすると、複数の投影光学系のうち前記光軸ずれベクトルの前記走査方向と直交する方向の成分が０となる投影光学系が存在し、これを基点として前記走査方向に直交する方向にｋ番目の投影光学系の光軸ずれベクトルの前記走査方向に直交する方向の成分が（β−１）・（Ｙ０＋Ｙｋ＋Σ２・Ｙｉ）であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
7. 各投影光学系は複数の結像光学系を有し、
   前記複数のミラーは、前記基板と前記基板に最も近い結像光学系との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
8. 前記複数のミラーは前記原版側の光軸方向、及び前記基板側の光軸に垂直な方向に移動可能であることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の露光装置。
9. 各投影光学系は、複数の結像光学系を有し、
   前記複数のミラーは、隣り合う結像光学系の間に配置されている複数のミラーを含み、前記移動部は、隣り合う結像光学系の間に配置されている前記複数のミラーを前記基板側の光軸に垂直な方向に移動することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の露光装置。
10. 各投影光学系は複数の結像光学系を有し、
    前記複数の結像光学系のうち少なくとも１つの前記結像光学系を移動して光軸方向における位置を変更する移動部を有することを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の露光装置。
11. 各投影光学系は複数の結像光学系を有し、
    投影光学系における各結像光学系の相対位置は前記複数の投影光学系で同じであり、前記複数のミラーの相対位置が異なることを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項に記載の露光装置。
12. 各投影光学系は複数の結像光学系を有し、
    各結像光学系の光学特性は、前記複数の投影光学系ですべて同じであることを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか一項に記載の露光装置。
13. 前記ミラーの一つが前記中間像を形成する位置の前又は後に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の露光装置。
14. 前記投影光学系の光路長が変化しないように、前記複数のミラーと前記複数の結像光学系を移動することを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
15. 前記光軸ずれベクトルを表す情報を取得する検出器を有することを特徴とする請求項１乃至１４のうちいずれか一項に記載の露光装置。
16. 前記検出器によって取得された情報に基づいて、前記移動部は前記複数のミラーの位置を設定することを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
17. 請求項１乃至１６のうちいずれか一項に記載の露光装置を使用して基板を露光し、その露光された基板を現像することを特徴とするデバイス製造方法。