JP5335397B2 - 露光装置 - Google Patents

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    • G03F7/70275Multiple projection paths, array of projection systems, microlens projection systems, tandem projection systems

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。
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