KR101012579B1 - 이미지 위치 조정 장치 및 광학 장치 - Google Patents

Abstract

광학 성능을 손상시키지 않고, 컴팩트하고 또한 고정밀도로 이미지를 임의로 시프트시키는 것이 가능한 기구를 제공한다.

이미지면에 있어서의 이미지를 시프트시키는 이미지 위치 조정 장치(1)에, 조정 기구(11), 제1 웨지 프리즘(13) 및 제2 웨지 프리즘(14)을 설치한다. 입사하는 광이 소정의 입사각이 되는 자세로 제1 웨지 프리즘(13)을 고정하고, 제2 웨지 프리즘(14)을 제1 웨지 프리즘(13)에 대향하여 역방향으로 배치한다. 제2 웨지 프리즘(14)을 Z축방향(광축 방향)으로 이동시키면서, 제1 웨지 프리즘(13)과 제2 웨지 프리즘(14)의 상대 거리를 변경함으로써, 이미지면에 있어서의 X축방향의 시프트량을 조정한다.

Description

이미지 위치 조정 장치 및 광학 장치{IMAGE POSITION ADJUSTING APPARATUS AND OPTICAL DEVICE}

본 발명은, 이미지면에 있어서의 이미지를 일차원 방향(시프트 방향)으로 시프트시키는 기술에 관한 것이다.

노광 장치나 묘화 장치 등에 이용되는 결상 광학계에 있어서, 이미지면에 있어서의 이미지의 위치를 일차원 방향으로 임의의 거리만큼 시프트시키고 싶은 경우가 있다. 이러한 경우로서 예를 들면, 대형의 기판에 복수의 광학계를 이용하여 동시에 노광하는 묘화 장치에 있어서, 복수의 광학계의 피치를 정확하게 맞춰야 하는 경우나, 다중 노광을 행하는 공정에 있어서 기판의 수축 등에 의해 변화된 하지 패턴에 정확하게 다음의 패턴을 묘화하기 위해 묘화 피치를 맞춰야 하는 경우 등이다.

그래서 종래부터, 이미지의 위치를 시프트시키는 여러가지 기구가 제안되고 있다. 예를 들면,

1. 평행 평판을 광축과 시프트 방향을 포함하는 면에 직교하는 축으로 회전시킴으로써 광의 진행 방향을 변경하는 기구,

2. 광학계 전체, 광학계 내의 일부의 렌즈 혹은 렌즈군을 광축에 직교하는 면 내에서 이동시킴으로써 광의 진행 방향을 변경하는 기구,

3. 물체 그 자체를 시프트 방향으로 이동시킴으로써 결상 위치를 변경하는 기구 등이 제안되고 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공보 제2524151호

그런데, 1.에서는 원하는 시프트량을 얻기 위해 비교적 두꺼운 평행 평판을 이용하면, 평행 평판의 회전에 의한 비점 격차의 크기(절대값)와 변동이 크다는 문제가 있다. 그렇다고 해서, 해당 평행 평판을 얇게 하면 그에 따라 필요한 회전량이 많아져, 장치 자체가 대형화된다는 문제가 있다. 또, 2.에서는 광학계의 전체를 이동시키지 않으면 안 되기 때문에 구동계도 포함하면 대규모의 구성이 됨과 함께, 시프트 방향으로 가동부 등을 수납하기 위한 공간이 필요하다. 게다가, 광학계 전체의 이동에 수반하는 위치 결정 정밀도의 저하나 재현성, 열적인 문제도 있다. 또한, 3.에서는 2.와 동일한 문제가 있으며, 특히 상류측에 배치되는 물체가 가변인 것(마스크나 조리개 등)이거나, 전기적으로 패턴을 생성하는 것인 경우에 대규모의 구성이 된다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 광학 성능을 손상시키지 않고, 컴팩트하고 또한 고정밀도로 이미지를 임의로 시프트시키는 것이 가능한 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 청구항 1의 발명은, 이미지를 시프트시키는 이미지 위치 조정 장치로서, 서로 역방향으로 배치되는 꼭지각이 대략 동일한 2개의 웨지 프리즘을 가지는 광학계와, 상기 2개의 웨지 프리즘의 상대 거리를 변화시키는 조정 기구를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또 청구항 2의 발명은, 청구항 1의 발명과 관련되는 이미지 위치 조정 장치로서, 상기 이미지의 최대 시프트량과, 상기 조정 기구에 의한 상기 상대 거리의 최대 변화량에 기초하여, 상기 조정 기구가 상기 상대 거리를 변화시키는 가동 범위에 있어서, 편각이 최소 편각의 근방이 되도록 상기 2개의 웨지 프리즘의 꼭지각이 결정되어 있는 것을 특징으로 한다.

또 청구항 3의 발명은, 청구항 1 또는 2의 발명과 관련되는 이미지 위치 조정 장치로서, 상기 조정 기구가 상기 상대 거리를 변화시키는 가동 범위의 중앙 위치에 있어서, 비점 격차가 거의 제로가 되는 입사각이 되도록 상기 광학계의 자세가 결정되어 있는 것을 특징으로 한다.

또 청구항 4의 발명은, 청구항 1 또는 2의 발명과 관련되는 이미지 위치 조정 장치로서, 상기 이미지의 시프트 방향 및 광축 방향의 어느 것에나 직교하는 제1축을 중심으로, 상기 광학계를 회전시키는 제1 회전 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또 청구항 5의 발명은, 청구항 1 또는 2의 발명과 관련되는 이미지 위치 조정 장치로서, 광축 방향에 평행한 제2축을 중심으로, 한쪽의 상기 웨지 프리즘을 회전시키는 제2 회전 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또 청구항 6의 발명은, 청구항 1 또는 2의 발명과 관련되는 이미지 위치 조정 장치로서, 상기 이미지의 시프트 방향에 평행한 제3축을 중심으로, 한쪽의 상기 웨지 프리즘을 회전시키는 제3 회전 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또 청구항 7의 발명은, 청구항 1 또는 2의 발명과 관련되는 이미지 위치 조 정 장치로서, 상기 조정 기구는, 상기 2개의 웨지 프리즘 중 적어도 한쪽을 광축 방향으로 이동시킴으로써 상기 상대 거리를 변화시키는 것을 특징으로 한다.

또 청구항 8의 발명은, 청구항 1 또는 2의 발명과 관련되는 이미지 위치 조정 장치로서, 상기 이미지면에 있어서의 이미지의 시프트량에 따라, 상기 조정 기구를 제어하는 제어 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또 청구항 9의 발명은, 기판에 광을 조사하는 광학 장치로서, 광을 출사하는 광원과, 기판을 유지하는 유지 수단과, 결상 관계에 있는 광학계 중의 물체 공간 또는 이미지 공간에 배치되어, 상기 기판의 표면에 있어서의 이미지를 시프트시키는 이미지 위치 조정 장치를 구비하고, 상기 이미지 위치 조정 장치는, 서로 역방향으로 배치되는 꼭지각이 대략 동일한 2개의 웨지 프리즘을 가지는 광학계와, 상기 2개의 웨지 프리즘의 상대 거리를 변화시키는 조정 기구를 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 1 내지 청구항 9에 기재된 발명은, 서로 역방향으로 배치되는 꼭지각이 대략 동일한 2개의 웨지 프리즘을 가지는 광학계와, 2개의 웨지 프리즘의 상대 거리를 변화시키는 조정 기구를 구비함으로써, 간이한 구성으로 이미지를 시프트시킬 수 있다. 또, 이미지를 시프트시키는 방향으로 물체를 이동시키는 기구가 불필요하기 때문에 장치를 소형화할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명은, 이미지의 최대 시프트량과, 조정 기구에 의한 상대 거리의 최대 변화량에 기초하여, 조정 기구가 상대 거리를 변화시키는 가동 범 위에 있어서, 편각이 최소 편각의 근방이 되도록 2개의 웨지 프리즘의 꼭지각이 결정되어 있음으로써, 조정에 의한 비점 격차의 변동을 억제할 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명은, 조정 기구가 상대 거리를 변화시키는 가동 범위의 중앙 위치에 있어서, 비점 격차가 거의 제로가 되는 입사각이 되도록 광학계의 자세가 결정되어 있음으로써, 비점 격차의 절대값을 억제할 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명은, 이미지의 시프트 방향 및 광축 방향의 어느 것에나 직교하는 제1축을 중심으로, 광학계를 회전시키는 제1 회전 수단을 더 구비함으로써, 이미지를 시프트시킨 후에 비점 격차를 없애도록 조정할 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명은, 광축 방향에 평행한 제2축을 중심으로, 한쪽의 웨지 프리즘을 회전시키는 제2 회전 수단을 더 구비함으로써, 이미지를 시프트시켰을 때에, 해당 이미지가 이미지면에 있어서 시프트 방향에 직교하는 방향으로 어긋난 경우 이것을 조정할 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명은, 이미지의 시프트 방향에 평행한 제3축을 중심으로, 한쪽의 웨지 프리즘을 회전시키는 제3 회전 수단을 더 구비함으로써, 이미지가 이미지면에 있어서 제3축에 대해 기울어져 있는 경우에 이것을 조정할 수 있다.

청구항 8에 기재된 발명은, 이미지면에 있어서의 이미지의 시프트량에 따라 조정 기구를 제어하는 제어 수단을 더 구비함으로써, 예를 들면, 오퍼레이터의 육안에 의한 조정에 비해 정확성 및 조정 속도가 향상된다.

이하 본 발명의 적합한 실시의 형태에 대해서, 첨부한 도면을 참조하면서 상 세하게 설명한다.

<1. 제1의 실시의 형태>

<1－1. 광학 장치(2)의 구성>

도 1은 발명과 관련되는 광학 장치(2)를 나타내는 도이다. 또한 이하의 설명에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이 X축, Y축 및 Z축을 정의한다. 단, 이들 방향은 위치 관계를 파악하기 위해서 편의상 정의하는 것으로서, 이하에 설명하는 각 방향을 한정하는 것은 아니다. 이하의 각 도에 대해서도 마찬가지이다.

광학 장치(2)는, 가동 스테이지(20), 노광 헤드(21) 및 제어부(22)를 구비하고, 가동 스테이지(20)에 지지된 기판(9)에 미세한 패턴(이미지)을 노광하는 노광 장치로서 구성되어 있다. 즉, 기판(9)의 표면은 광학 장치(2)에 있어서의 이미지면에 상당한다.

가동 스테이지(20)의 상면은 수평면으로 가공되어 있으며, 기판(9)을 수평 자세로 유지하는 기능을 가지고 있다. 가동 스테이지(20)는, 도시하지 않은 흡착구로부터 흡인을 행함으로써, 재치(載置)된 기판(9)의 이면을 흡착하여 해당 기판(9)을 소정의 위치로 유지한다.

또 가동 스테이지(20)는, 제어부(22)로부터의 제어 신호에 따라 X축방향 및 Y축방향으로 직선적으로 이동하는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 상세한 것은 생략하지만, 가동 스테이지(20)는 기판(9)을 Y축방향으로 이동시키는 주주사 구동 기구와, 기판(9)을 X축방향으로 이동시키는 부주사 구동 기구를 구비하고 있다. 이러한 기구로서는 예를 들면, 리니어 모터 및 리니어 가이드를 이용한 직동 기구를 채용 할 수 있다.

이것에 의해, 광학 장치(2)는 노광 헤드(21)로부터 출사되는 노광광을 기판(9)의 표면의 임의의 위치에 조사하는 것이 가능하게 되어 있다. 이와 같이, 광학 장치(2)로부터 출사되는 노광광은 기판(9)의 표면을 이미지면으로 하여 결상된다.

노광 헤드(21)는 광을 조사하는 램프인 광원(23), 광원(23)으로부터 출사된 광을 유도하는 조명 광학계(24), 조명 광학계(24)에 의해 유도된 광을 변조하는 공간 광변조 디바이스(25) 및 결상 광학계(26)를 구비하고 있다.

조명 광학계(24)는 미러(240), 렌즈(241), 광학 필터(242), 로드 인티그레이터(243), 렌즈(244), 미러(245) 및 미러(246)를 구비하고 있다.

광원(23)으로부터 출사된 광은, 미러(240) 및 렌즈(241)에 의해 광학 필터(242)에 유도되어 광학 필터(242)의 투과율에 따라 원하는 광량으로 조정된다.

광학 필터(242)를 투과한 광은, 로드 인티그레이터(243), 렌즈(244), 미러(245)를 통하여 미러(246)로 유도된다. 미러(246)는 소정의 곡면을 가지고 있어, 미러(245)로부터의 광을 집광하면서 공간 광변조 디바이스(25)로 유도한다. 미러(246)는, 미러(245)로부터의 광을 소정의 각도로 공간 광변조 디바이스(25)에 입사시키는 기능을 가지고 있다.

이와 같이, 조명 광학계(24)는 광원(23)으로부터 출사된 광을 적절히 조정하여 공간 광변조 디바이스(25)에 유도하는 기능을 가지고 있다. 또한, 조명 광학계(24)가 구비하는 구성은 본 실시의 형태에 나타내는 예에 한정되는 것이 아니며, 광로 상에 적절히 다른 렌즈나 미러 등의 광학 소자가 배치되어도 된다.

본 실시의 형태에 있어서의 공간 광변조 디바이스(25)는 DMD(디지털 마이크로 미러 디바이스)이다. 공간 광변조 디바이스(25)는 미소한 미러가 한면에 다수 배열된 어레이 구조를 가지고 있으며, 각 미러는 제어부(22)로부터의 제어 신호에 따라 반사면의 각도를 변경하는 것이 가능하게 되어 있다. 그리고, 제어부(22)로부터 「ON」신호가 부여된 미러는, 조명 광학계(24)로부터의 광을 결상 광학계(26)를 향하여 반사한다. 한편, 제어부(22)로부터 「OFF」신호가 부여된 미러는, 조명 광학계(24)로부터의 광을 결상 광학계(26)를 향하지 않도록 반사한다.

결상 광학계(26)는, 제1 결상 렌즈(260), 미러(261), 이미지 위치 조정 장치(1) 및 제2 결상 렌즈(262)를 구비한다. 공간 광변조 디바이스(25)는, 제1 결상 렌즈(260)에 의해 제2 결상 렌즈(262)에 입사하기까지 일차 이미지(중간 이미지)를 형성하고, 일차 이미지는, 제2 결상 렌즈(262)에 의해 이미지면(기판(9)의 표면)에서 결상되어 최종 이미지가 된다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시의 형태에 있어서의 이미지 위치 조정 장치(1)는, 일차 이미지와 제2 결상 렌즈(262)의 제1면 사이에 배치되어 있다.

제1 결상 렌즈(260) 및 미러(261)에 의해 유도된 광은, 이미지 위치 조정 장치(1)에 입사한다. 이하의 설명에서는, 이미지 위치 조정 장치(1)에 입사하는 해당 광을 「입사광(λ_i)」으로 칭한다. 상세한 것은 후술하지만, 이미지 위치 조정 장치(1)는, 입사광(λ_i)을 X축방향으로 임의의 거리만큼 시프트시키는 기능을 가지고 있다. 이하의 설명에서는, 이미지 위치 조정 장치(1)로부터 출사하는 광(시프트한 광)을 「출사광(λ_o)」으로 칭한다.

이러한 구성에 의해, 결상 광학계(26)는, 공간 광변조 디바이스(25)에 의해 변조된 광을 기판(9)의 표면에 유도하고, 이미지면에 상당하는 해당 표면의 원하는 위치에 결상시키는 기능을 가지고 있다. 또한, 이하에서는, 제2 결상 렌즈(262)의 배율을 「M」이라고 한다.

제어부(22)는 프로그램에 따라 동작함으로써, 각종 데이터의 연산이나 제어 신호의 생성을 행하여 광학 장치(2)의 각 구성을 제어한다. 예를 들면, 기판(9)에 노광해야 할 원하는 패턴에 따라 공간 광변조 디바이스(25)의 각 미러를 제어하거나, 광원(23)의 ON·OFF 제어, 혹은 가동 스테이지(20)의 주주사 방향 및 부주사 방향의 이동을 제어한다.

또 제어부(22)는, 기판(9) 상태에 따라 이미지 위치 조정 장치(1)를 제어한다. 예를 들면, 도시하지 않은 촬상 카메라에 의해 기판(9)에 형성된 얼라인먼트 패턴을 촬상하여 기판(9)의 위치 어긋남을 검출한다. 그리고, 검출한 위치 어긋남에 따라 필요한 시프트량을 구하여 이미지 위치 조정 장치(1)를 제어한다.

또한 기판(9)의 위치 어긋남이란, 기판(9)의 재치 위치의 위치 어긋남뿐만 아니라, 기판(9)의 열팽창이나 수축에 의한 일그러짐이나 휨에 의한 위치 어긋남, 기판(9)에 형성되어 있는 패턴의 위치 어긋남 등도 포함된다.

<1－2. 이미지 위치 조정 장치(1)의 구성>

도 2는 이미지 위치 조정 장치(1)의 구조를 나타내는 도이다. 또한, 본 실시의 형태에 있어서의 이미지 위치 조정 장치(1)는, 원하는 시프트 방향(위치 조정 가능한 방향)이 X축방향(부주사 방향)이 되도록 설계되어 있어, 이미지 위치 조정 장치(1)에 있어서의 광축 방향이 Z축방향이 된다. 또, 이미지 위치 조정 장치(1)에 있어서의 시프트 방향의 이미지의 최대 시프트량(조정 가능한 시프트량)을 「s」, 제2 웨지 프리즘(14)의 가동 범위폭(최대 변화량)을 「d」라고 한다.

이미지 위치 조정 장치(1)는, 광학계(10), 조정 기구(11) 및 이미지 위치 제어부(12)를 구비하고 있으며, 후술하는 바와 같이 이미지를 (-X)방향으로 시프트시키는 기능을 가진다.

광학계(10)는, 제1 웨지 프리즘(13) 및 제2 웨지 프리즘(14)을 구비하고 있다. 그리고, 제1 웨지 프리즘(13)과 제2 웨지 프리즘(14)은, 대략 동일한 구조(예를 들면, 꼭지각(α), 굴절률(n)은 모두 동일)를 가지고 있으며, 도 2에 나타내는 바와 같이, 대향하는 면이 서로 평행이 되도록 또한, 서로 역방향으로 배치된다.

상세한 것은 도시를 생략하고 있지만, 조정 기구(11)는, 제2 웨지 프리즘(14)이 고정되는 가동 스테이지와 해당 가동 스테이지를 Z축방향(광축 방향)을 따라 직선적으로 이동시키는 구동부를 구비하고 있다. 그리고, 구동부가 가동 스테이지를 이동시킴으로써, 제1 웨지 프리즘(13)과 제2 웨지 프리즘(14)의 상대 거리가 변화된다. 이러한 구동부로서는 예를 들면, 이미지 위치 제어부(12)에 의해 제어되는 회전 모터와, Z축방향에 평행하게 배치되는 볼나사와, 가동 스테이지에 고정되는 너트부를 가지는 직동 기구를 채용할 수 있다.

이미지 위치 제어부(12)는, 프로그램 및 제어부(22)로부터의 제어 신호에 따라 동작함으로써, 이미지 위치 조정 장치(1)의 각 구성을 제어한다. 특히, 이미지 위치 제어부(12)는, 제어부(22)로부터 전달되는 시프트량에 기초하여, 조정 기구(11)에 의한 제2 웨지 프리즘(14)의 이동량을 제어한다.

도 3은 광학계(10)를 나타내는 평면도이다. 또한, 도 3에 2점 쇄선으로 나타내는 위치의 제2 웨지 프리즘(14)은, 가장 (-Z)방향으로 제2 웨지 프리즘(14)을 이동시킨 상태를 나타낸다. 또, 실선으로 나타내는 위치의 제2 웨지 프리즘(14)은, 가장 (＋Z)방향으로 제2 웨지 프리즘(14)을 이동시킨 상태를 나타낸다.

광학계(10)에 있어서의 제1 웨지 프리즘(13)은, 입사하는 입사광(λ_i)이 입사각(i₁)(후술)이 되는 자세로 고정 배치되어 있다. 그리고, 이 자세의 제1 웨지 프리즘(13)의 출사면에 대향하도록, 제2 웨지 프리즘(14)이 역방향의 자세로 배치된다. 그리고, 제1 웨지 프리즘(13)과 제2 웨지 프리즘(14)의 대향하는 면은 서로 평행하게 되어 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 웨지 프리즘(13)에는 Z축방향으로 진행하는 입사광(λ_i)이 입사한다.

제2 웨지 프리즘(14)이 제1 웨지 프리즘(13)에 밀착하도록 배치되어 있을 때(2점 쇄선으로 나타내는 위치에 있을 때), 광학계(10)는 평행 평판과 등가가 되며, 광학계(10)로부터 출사되는 광은 도 3에 나타내는 출사광(λ_o1)이 된다. 이 출 사광(λ_o1)의 광축은 Z축방향이 되고, 입사광(λ_i)의 광축과 평행이 된다.

이 때의 출사광(λ_o1)은, 입사광(λ_i)보다도 (-X)방향으로 δ만큼 시프트하고 있지만, 제2 웨지 프리즘(14)은 더 이상 (-Z)방향으로 이동시킬 수 없다. 따라서, 광학계(10)는 입사광(λ_i)을 적어도 최소 시프트량(δ)만큼은 시프트시키게 된다. 그러나, 이 최소 시프트량(δ)은 이미 알려진 것이기 때문에, 이것을 고려하여 결상 광학계(26)를 설계할 수 있다.

이미지 위치 조정 장치(1)는, 입사광(λ_i)을 (-X)방향으로 δ＋s／2만큼 시프트시킨 위치를 기준 위치로 하도록, 입사광(λ_i)의 위치가 결정되어 있다. 이것에 의해, 본 실시의 형태에 있어서의 이미지 위치 조정 장치(1)는, 기준 위치를 중심으로 X축방향으로 ±s／2만큼 시프트 조정하는 것이 가능한 장치로서 설계되어 있다.

한편, 제2 웨지 프리즘(14)이 실선으로 나타내는 위치로 이동했을 때, 제1 웨지 프리즘(13)으로부터는 광(λ_m)이 출사된다. 이 때 입사광(λ_i)의 광축과 광(λ_m)의 광축의 이루는 각이 제1 웨지 프리즘(13)의 편각(θ)이다. 또, 제2 웨지 프리즘(14)에는 제1 웨지 프리즘(13)으로부터 출사한 광(λ_m)이 입사하고, 출사광(λ_o2)이 출사된다. 그리고, 출사광(λ_o2)의 광축은, 출사광(λ_o1)과 마찬가지로 Z축방향이 되고 입사광(λ_m)의 광축과 평행이 된다.

이 때의 출사광(λ_o2)은, 입사광(λ_i)보다도 (-X)방향으로 δ＋s만큼 시프트 하고 있지만, 제2 웨지 프리즘(14)은 더 이상 (＋Z)방향으로 이동시킬 수 없다. 따라서, 광학계(10)는 입사광(λ_i)을 최대 δ＋s만큼 시프트시키는 것이 가능하다. 그러나, 상기 서술한 바와 같이, 최소 시프트량(δ)은 조정 불가능한 범위이기 때문에, 이미지 위치 조정 장치(1)에 있어서의 최대 시프트량은 상기 서술한 바와 같이 「s」가 된다.

이상과 같이, 본 실시의 형태에 있어서의 이미지 위치 조정 장치(1)는, 제1 웨지 프리즘(13)과 제2 웨지 프리즘(14)의 상대 거리를 변화시킴으로써, 입사광(λ_i)에 의한 이미지의 위치를 일차원 방향(시프트 방향：X축방향)으로 조정할 수 있다. 이 때, 필요한 움직임은 제2 웨지 프리즘(14)을 광축 방향으로 직선적으로 이동시킬뿐이므로, 비교적 단순하고 또한 소형의 구성으로 실현할 수 있다.

<1－3. 설계 방법>

다음에, 제1의 실시의 형태에 있어서의 이미지 위치 조정 장치(1)의 제1 웨지 프리즘(13)(제2 웨지 프리즘(14))의 꼭지각(α)과, 이들 자세를 결정하기 위해서 필요한 입사각(i₁)을 최적으로 결정하는 설계 방법에 대해 설명한다.

도 4는 일반적인 삼각 프리즘(8)에 광이 입사하는 모습을 나타내는 도이다. 여기서, 삼각 프리즘(8)의 각(α)은 제1 웨지 프리즘(13)(제2 웨지 프리즘(14))의 꼭지각(α)에 상당하고, 삼각 프리즘(8)의 굴절률은 제1 웨지 프리즘(13)(제2 웨지 프리즘(14))의 굴절률(n)과 동등한 것으로 한다. 또, 각 i₂, r₁, r₂을 도 4에 나타내는 바와 같이 정의하여, 이미지면(기판(9)의 표면)에 있어서 요구되는 최대의 시프트량(최대 실제 시프트량)을 「S」로 한다.

또한 최대 실제 시프트량(S)은, 광학 장치(2)에 있어서 조정 가능한 최대의 시프트량이 되는 값이기 때문에 예를 들면, 광학 장치(2)에 대한 요구 스펙으로부터 임의로 결정할 수 있다. 또 가동 범위(d)는, 광축 방향으로 어느 정도의 공간을 형성할지에 따라 결정되는 값으로, 결상 광학계(26)에 장착하는 것이 가능한 이미지 위치 조정 장치(1)의 사이즈 등으로부터 임의로 결정할 수 있다.

우선, 꼭지각(α)을 구하는 수법에 대해 설명한다. 이미지 위치 조정 장치(1)에 있어서의 최대 시프트량(s), 가동 범위(d) 및 편각(θ)에는 식 1의 관계가 성립한다.

다음에 삼각 프리즘(8)에 있어서, 각 경계면에서의 굴절의 공식과 편각의 정의에 의해 식 2, 식 3, 식 4 및 식 5가 성립한다.

다음에, 식 5를 입사각(i₁)으로 미분함으로써 식 6을 얻는다.

도 5는 입사각(i₁)과 편각(θ)의 관계 및 입사각(i₁)과 dθ／di₁의 관계를 나타내는 도이다. 또한, 도 5는 α=10［deg］인 경우를 나타내고 있다.

도 5에 의하면, 입사각(i₁)을 변화시킨 경우, 편각(θ)에는 극소값(최소 편각)이 존재하는 것을 알 수 있다.

일반적으로 편각(θ)이 최소 편각이 되도록 입사각(i₁)을 결정하면, 제2 웨지 프리즘(14)의 이동에 의한 비점 격차의 변동을 억제할 수 있다. 한편, 도 5로부터 명백한 바와 같이, 편각(θ)이 최소 편각(극소값)이 되는 것은, dθ／di₁=0(식 6의 우변의 값이 「0」)이 될 때이다. 이것으로부터, 편각(θ)이 최소 편각이 될 때에는, i₁=i₂, r₁=r₂의 관계가 성립하는 것을 알 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 r₁=r₂와, 식 3으로부터 식 7이 구해진다.

또한 i₁=i₂로부터 sini₁=sini₂의 관계가 성립하여 식 2 및 식 4에 식 7을 대입하면 식 8이 구해진다.

수차의 발생을 고려하면, 삼각 프리즘(8)(제1 웨지 프리즘(13))에 있어서 꼭지각(α)은 작은 것이 바람직하다(단, d를 무시한 경우). 따라서, 꼭지각(α)을 작게 설계한다면, sinα≒α라는 근사 관계가 성립한다. 또, 입사각(i₁)도 작기 때문에 동일한 근사 관계가 성립하여 sini₁≒i₁이다.

이들 근사 관계를 식 8에 대입하면 식 9가 구해진다.

그리고, 식 9를 식 5에 대입하면 식 10이 구해진다.

또 식 10을 식 1에 대입하면 식 11이 구해진다.

또한 본 실시의 형태에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 광학계(10)(이미지 위치 조정 장치(1))와 이미지면 사이에 제2 결상 렌즈(262)가 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 물체(혹은 이것에 대응하는 이미지)와 제2 결상 렌즈(262)의 제1면까지의 사이(물체 공간)에 이미지 위치 조정 장치(1)가 배치된다. 따라서, 해당 제2 결상 렌즈(262)의 배율(M)에 의해, s=S／M의 관계가 성립한다. 따라서, 꼭지각(α)을 이미지면에 있어서 요구되는 최대 실제 시프트량(S)(광학 장치(2)에 요구되는 시프트량)를 이용하여 나타내면 식 12가 된다.

또한 이미지 위치 조정 장치(1)는, 제2 결상 렌즈(262)의 최종면과 이미지면 사이(즉 이미지 공간)에 배치하는 것도 가능하며, 그 경우에는 s=S의 관계가 성립한다.

이와 같이, 본 실시의 형태에 있어서의 제1 웨지 프리즘(13) 및 제2 웨지 프리즘(14)의 꼭지각(α)은, 이미지 위치 조정 장치(1)에 요구되는 최대 시프트량(s)과, 해당 최대 시프트량(s)을 실현하기 위해서 허용되는 제2 웨지 프리즘(14)의 가동 범위(d)에 기초하여, 식 11에 의해 구할 수 있다.

이하 본 실시의 형태에서는, 제2 결상 렌즈(262)의 배율(M)을 0.1［배］, 이미지면에서 요구되는 최대 실제 시프트량(S)을 0.25［mm］(즉, 최대 시프트량(s)은, 2.5［mm］), 제1 웨지 프리즘(13)(제2 웨지 프리즘(14))의 굴절률(n)을 1.476, 제2 웨지 프리즘(14)의 가동 범위(d)를 30［mm］로 한다. 이들 수치로부터 꼭지각(α)을 구하면, α≒10［deg]이 된다.

이와 같이 제1 웨지 프리즘(13) 및 제2 웨지 프리즘(14)의 꼭지각(α)을 설계함으로써, 이미지 위치 조정 장치(1)에서 이미지의 위치를 조정할 때에 있어서, 편각(θ)이 최소 편각 부근이 되고, 또한 가동 범위 전역을 이용할 수 있도록 꼭지각(α)을 최적화할 수 있다.

다음에, 이미지 위치 조정 장치(1)에 있어서의 제1 웨지 프리즘(13)(제2 웨지 프리즘(14))의 Y축 둘레의 회전 자세를 결정하기 위한 입사각(i₁)을 결정하는 수법에 대해 설명한다.

도 6은 제2 웨지 프리즘(14)을 조정 기구(11)에 의해 광축 방향으로 이동시켰을 때의 비점 격차의 변화를 나타내는 도이다. 도 6은 꼭지각(α)이 「10［deg］」인 경우를 도시하고 있다. 또, 도 6에 나타내는 6개의 그래프는 입사각이 5.3, 6.245, 6.5, 6.8, 7.391, 8.3［deg］일 때의 비점 격차의 변화를 각각 나타내고 있다.

상기의 식 5 및 식 8에 의해 최소 편각이 되는 편각(θ)은 「4.782［deg］」이며, 편각(θ)이 최소 편각이 될 때의 입사각은 「7.391［deg］」이다. 도 6에 있 어서 입사각=7.391［deg］의 그래프를 보면, 제2 웨지 프리즘(14)을 이동시켰을 때의 비점 격차의 변동은 거의 「0」이 되어 있으며, 편각(θ)이 최소 편각이 되도록 입사각(i₁)을 결정하면, 제2 웨지 프리즘(14)을 이동시키는 것에 수반하는 비점 격차의 변동을 최소한으로 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.

그러나, 이 때의 비점 격차의 값은, 제1 웨지 프리즘(13)과 제2 웨지 프리즘(14)의 상대 거리가 「0」(평행 평판과 등가인 상태)에서의 비점 격차가 되며, 반드시 작은 값으로는 되지 않는다. 도 6을 보면, 이 때의 비점 격차의 절대값은 약 0.0012［mm］로 되어 있다.

본 실시의 형태에서는, 제2 웨지 프리즘(14)을 가동 범위(d)의 중앙의 위치(출사광(λ_o)이 기준 위치가 되는 위치)에 세트한 상태로, 편각(θ)이 최소 편각이 되는 광학계(10)의 Y축 둘레의 회전 자세에서 입사각을 조금씩 작게 하는 방향으로 광학계(10)의 Y축 둘레의 회전 자세를 변화시켜, 비점 격차가 「0」이 될 때의 입사각을 시뮬레이션에 의해 구한다.

도 6을 보면, 편각(θ)이 최소 편각이 되는 입사각(=7.391［deg］)으로부터 입사각을 감소시키면, 서서히 비점 격차의 절대값이 감소한다. 그리고, 시프트량이 「0」일 때에 비점 격차가 「0」이 되는 것은 입사각이 「6.245［deg］」의 그래프인 것을 알 수 있다. 또한, 입사각 「6.25［deg］」을 경계로 비점 격차의 절대값이 다시 증가하는 것도 알 수 있다.

따라서, 본 실시의 형태에 있어서의 이미지 위치 조정 장치(1)에서는, 입사 각(i₁)을 「6.245［deg］」가 되도록, 제1 웨지 프리즘(13) 및 제2 웨지 프리즘(14) 의 Y축 둘레의 회전 자세를 결정한다. 이와 같이 제1 웨지 프리즘(13) 및 제2 웨지 프리즘(14)의 Y축 둘레의 회전 자세를 최적화함으로써, 이미지 위치 조정 장치(1)에 있어서의 이미지의 위치 조정이 불필요한 경우(기준 위치의 경우)에는 비점 격차를 거의 「0」으로 할 수 있음과 함께, 위치 조정을 행한 경우에도 발생하는 비점 격차를 최소한으로 억제할 수 있어, 광학 성능을 손상시키지 않고 이미지를 시프트시킬 수 있다.

<2. 제2의 실시의 형태>

제1의 실시의 형태에 있어서의 광학 장치(2)는 1개의 이미지 위치 조정 장치(1)를 구비하고 있었지만, 이미지 위치 조정 장치(1)가 장착되는 장치는 이러한 장치에 한정되는 것은 아니다.

도 7은 제2의 실시의 형태에 있어서의 광학 장치(3)를 나타내는 도이다.

광학 장치(3)는 광학 장치(3)의 구성의 기대가 되는 베이스(30), 베이스(30)의 상면에 걸쳐진 가교 구조의 프레임(31) 및 기판(9)을 유지하는 유지부(32)를 구비하고 있다.

유지부(32)는, 스테이지(320), 제1 플레이트(321), 및 제2 플레이트(322)를 구비하고 있으며, 광학 장치(3)에 있어서의 피처리 대상물인 기판(9)을 소정의 자세로 유지하는 기능을 가지고 있다.

스테이지(320)의 상면은 수평면으로 되어 있고, 도시하지 않은 흡착구로부터 흡인을 행함으로써 기판(9)을 흡착하여 해당 기판(9)을 수평 자세로 유지한다. 제1 플레이트(321)에는, 회전 기구(35)를 통하여 스테이지(320)가 장착된다. 즉, 제1 플레이트(321)와 스테이지(320)는 회전 기구(35)의 회전축을 중심으로 하여 회전 가능하게 부착되어 있다. 제2 플레이트(322)의 상면에는, 부주사 기구(34)가 설치되어 있으며, 제2 플레이트(322)와 제1 플레이트(321)는 부주사 기구(34)를 통하여 장착되어 있다. 또한, 제2 플레이트(322)는 주주사 기구(33)을 통하여 베이스(30)에 장착되어 있다.

주주사 기구(33)는, 리니어 모터(330)와, 한 쌍의 가이드(331)를 구비하고 있다. 리니어 모터(330)는, 베이스(30)의 상면에 고정 설치되는 고정자와, 제2 플레이트(322)의 이면에 장착되는 이동자를 구비하고 있으며, 해당 이동자와 해당 고정자의 전자(電磁)적 상호작용에 의해 제2 플레이트(322)를 Y축방향으로 이동시키는 구동력을 생성한다. 한 쌍의 가이드(331)는, Y축방향으로 길이 방향을 가지는 부재로서, X축방향의 양측으로 나누어져 각각 베이스(30)에 고정 설치되어 있다. 가이드(331)는, 제2 플레이트(322)의 이면과 마주 보고 있으며, 제2 플레이트(322)의 이동 방향을 규제하는 기능을 가지고 있다.

이러한 구조에 의해, 주주사 기구(33)는, 제어부(38)로부터의 제어 신호에 따라 제2 플레이트(322)를 Y축방향으로 이동시킴으로써, 기판(9)을 묘화 헤드(37)에 대해서 상대적으로 이동시켜 주주사 방향의 주사를 실현한다.

부주사 기구(34)는, 리니어 모터(340)와, 한 쌍의 가이드(341)를 구비하고 있다. 리니어 모터(340)는, 제2 플레이트(322)의 상면에 고정 설치되는 고정자와, 제1 플레이트(321)의 이면에 장착되는 이동자를 구비하고 있으며, 해당 이동자와 해당 고정자의 전자적 상호작용에 의해 제1 플레이트(321)를 X축방향으로 이동시키는 구동력을 생성한다. 한 쌍의 가이드(341)는, X축방향으로 길이 방향을 가지는 부재로서, Y축방향의 양측으로 나누어져 각각 제2 플레이트(322)에 고정 설치되어 있다. 가이드(341)는, 제1 플레이트(321)의 이면과 마주 보고 있으며, 제1 플레이트(321)의 이동 방향을 규제하는 기능을 가지고 있다.

이러한 구조에 의해, 부주사 기구(34)는, 제어부(38)로부터의 제어 신호에 따라 제1 플레이트(321)를 X축방향으로 이동시킴으로써, 기판(9)을 묘화 헤드(37)에 대해서 상대적으로 이동시켜 부주사 방향의 주사를 실현한다.

회전 기구(35)는, 상단이 스테이지(320)의 이면 중앙에 고정 설치되는 Z축에 평행한 회전축과, 해당 회전축을 회동시키는 모터를 구비하고 있다. 회전 기구(35)가 해당 모터에 의해 회동축을 회전시키면, 스테이지(320)가 수평 자세인 채로 해당 회전축을 중심으로 회동한다.

도 8은 제2의 실시의 형태에 있어서의 광원부(36) 및 묘화 헤드(37)를 나타내는 도이다. 도 7에서는 도시를 생략하고 있지만, 광원부(36)는 각 묘화 헤드(37)마다 설치되어 있다.

상세한 것은 도시하지 않지만, 광원부(36)는, 레이저 구동부와, 레이저 발진기와, 조명 광학계로 구성되어 있다. 제어부(38)로부터의 제어 신호에 기초하여 레이저 구동부가 동작하면, 레이저 발진기로부터 펄스광이 발진되고, 발진된 펄스광은 조명 광학계를 통하여 묘화 헤드(37)로 유도된다.

복수의 묘화 헤드(37)(도 7에서는 7개의 묘화 헤드(37)를 도시하고 있다)는 X축방향으로 배열된 상태로 프레임(31)에 고정 설치되어 있으며, 각각 유지부(32)에 유지된 기판(9)의 표면에 대향하도록 배치되어 있다.

각 묘화 헤드(37)는, 광원부(36)로부터 입사한 펄스광의 출사 방향이 Z축방향이 되도록 조정하는 출사부(370), 펄스광을 원하는 패턴에 따라 부분적으로 차광 하는 조리개 유닛(371), 기판(9)의 표면(이미지면)에 있어서의 이미지의 위치를 조정하는 이미지 위치 조정 장치(1) 및 결상 렌즈(372)를 구비하고 있다. 즉, 광학 장치(3)에서는, 이미지 위치 조정 장치(1) 및 결상 렌즈(372)가 결상 광학계를 구성하고 있다.

도 9는 기판(9)의 표면에 있어서의 이미지를 시프트시키는 예를 개략적으로 나타내는 도이다. 도 9의 좌측에 나타내는 기판(90)은 정상적인 상태의 기판(9)이며, 우측에 나타내는 기판(91)은 열에 의해 팽창하여 X축방향의 사이즈가 변화된 기판(9)을 나타낸다.

소영역(92 내지 98)은, 각 묘화 헤드(37)로부터 출사되는 펄스광의 기준이 되는 결상 위치를 나타내고 있다. 또 이미지(99)는, 소영역(92)의 중앙부에 묘화되는 이미지(묘화 패턴)를 나타낸다.

정상적인 상태의 기판(90)에 대해서 묘화할 때는, 각 이미지 위치 조정 장치(1)에 의한 시프트량은 「0」으로 조정되고, 각 묘화 헤드(37)에 의한 이미지는 기준 위치에 결상된다. 한편, X축방향의 사이즈가 팽창에 의해 변화된 기판(91)에 대해서, 기판(90)의 경우와 같은 위치에 이미지를 결상시키면, 소영역(92 내지 98) 에 있어서의 이미지의 위치가 어긋나게 된다. 도 9에 파선으로 나타내는 이미지(99b)는 이미지(99)를 시프트시키지 않고, 동일한 위치에 결상시킨 경우의 위치를 나타낸다.

그러나, 광학 장치(3)는, 각 묘화 헤드(37)가 각각 이미지 위치 조정 장치(1)를 구비하고 있으므로, 기판(91)의 팽창에 따라 이미지(99)가 소영역(92)의 중앙에 결상되도록, (-X)방향으로 출사광을 시프트시켜, 기판(91)의 소영역(92a)의 중앙에 이미지(99a)를 결상시키는 것이 가능하다.

또한 펄스광을 원하는 패턴의 광속으로 하는 구성으로서 조리개 유닛(371)을 이용하는 예로 설명했지만, 예를 들면, 조리개 유닛(371) 대신에 기준이 되는 패턴이 형성된 마스크 등을 이용해도 된다. 또, 회절 격자형의 공간 광변조 소자를 이용해도 된다.

이상과 같이, 제2의 실시의 형태에 있어서의 광학 장치(3)와 같이 복수의 이미지 위치 조정 장치(1)를 구비함으로써, 복수의 묘화 헤드(37)의 피치를 맞추거나 하는 것도 가능하다.

<3.제3의 실시의 형태>

상기 실시의 형태에 있어서의 이미지 위치 조정 장치(1)는, 조정 기구(11)에 의해 제2 웨지 프리즘(14)의 Z축방향의 위치를 조정함으로써 이미지의 X축방향의 위치만 조정이 가능하게 되어 있었다. 그러나, 이미지 위치 조정 장치(1)에 다른 구동 기구를 설치함으로써, 다른 여러가지 상태를 조정하는 것도 가능하다.

도 10은 제3의 실시의 형태에 있어서의 이미지 위치 조정 장치(1a)의 구조를 나타내는 도이다. 이미지 위치 조정 장치(1a)는, 제1 회전 기구(15), 제2 회전 기구(16) 및 제3 회전 기구(17)를 구비하고 있는 점이 상기 실시의 형태에 있어서의 이미지 위치 조정 장치(1)와 상이하다.

제1 회전 기구(15)는 Y축을 중심으로 광학계(10)를 회전시키는 기구이다. Y축은 시프트 방향에 평행한 X축과, 광축 방향에 평행한 Z축에 직교하는 축이다. 따라서, Y축은 본 발명에 있어서의 제1축에 상당하고, 제1 회전 기구(15)는 본 발명에 있어서의 제1 회전 수단에 상당한다.

상기 실시의 형태에 있어서의 이미지 위치 조정 장치(1)에서는, 시프트량이 「0」일 때에 비점 격차가 「0」이 되도록 설계되어 있었다. 따라서, 제2 웨지 프리즘(14)을 중앙 위치로부터 이동시켜 이미지의 위치를 시프트시키면 그 값이 작아지도록 억제는 되고 있어도, 반드시 비점 격차는 발생한다.

본 실시의 형태에 있어서의 이미지 위치 조정 장치(1a)는, 이미지의 위치를 조정한 후에(제2 웨지 프리즘(14)의 위치를 조정한 후에) 비점 격차가 「0」이 되도록, 제1 회전 기구(15)에 의해 광학계(10)를 회전시킴으로써 입사각(i₁)을 미세조정한다. 이것에 의해, 시프트량에 관계없이 비점 격차의 발생을 억제할 수 있다.

제2 회전 기구(16)는 Z축을 중심으로 한쪽의 웨지 프리즘(제1 웨지 프리즘(13) 또는 제2 웨지 프리즘(14) 중 한쪽)을 회전시키는 기구이다. 상기 서술한 바와 같이, Z축은 광축 방향에 평행한 축이다. 따라서, Z축은 본 발명에 있어서의 제2축에 상당하고, 제2 회전 기구(16)는 본 발명에 있어서의 제2 회전 수단에 상당 한다.

제1 웨지 프리즘(13)이나 제2 웨지 프리즘(14)의 가공 정밀도 등의 원인에 의해, 제2 웨지 프리즘(14)을 이동시키면, 이미지면에 있어서의 이미지가 Y축방향으로 어긋나는 경우가 있다. 이러한 경우, 이미지 위치 조정 장치(1)는, 제2 회전 기구(16)에 의해 한쪽의 웨지 프리즘을 Z축을 중심으로 회전시킴으로써, Y축방향으로 발생한 어긋남을 보정할 수 있다. 따라서, 이미지 위치 조정 장치(1a)는, 보다 고정밀도로 이미지를 X축방향(일차원 방향)으로 시프트시킬 수 있다.

제3 회전 기구(17)는 X축을 중심으로 한쪽의 웨지 프리즘을 회전시키는 기구이다. 상기 서술한 바와 같이, X축은 시프트 방향에 평행한 축이다. 따라서, X축은 본 발명에 있어서의 제3축에 상당하고, 제3 회전 기구(17)는 본 발명에 있어서의 제3 회전 수단에 상당한다.

이미지가 이미지면에 있어서 본래의 X축으로부터 기울어져 있는 경우에는, 제3 회전 기구(17)에 의해 한쪽의 웨지 프리즘을 X축을 중심으로 회전시킴으로써 이 기울기를 보정할 수 있다.

또한 도 10에서는 제3 회전 기구(17)의 회전축(X축), 제1 회전 기구(15)의 회전축(Y축), 제2 회전 기구(16)의 회전축(Z축)은 1점에서 교차하도록 설정되어 있지만, 이들 축은 서로 교차하지 않아도 된다. 또, 교점의 위치는 도 10에 나타내는 위치에 한정되는 것은 아니다.

<4. 변형예>

이상 본 발명의 실시의 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시의 형 태에 한정되는 것은 아니며 여러가지 변형이 가능하다.

예를 들면, 이미지 위치 조정 장치(1)에 의해 이미지의 위치를 조정해야 하는 원인은 상기 실시의 형태에 예를 든 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 광학 장치(2)의 결상 광학계(26)에 있어서의 제조 오차나, 광학 장치(3)의 복수의 묘화 헤드(37)의 헤드간 차이를 보정하는 것이어도 된다.

또 이미지 위치 조정 장치(1)에 의한 이미지의 위치 조정은 다른 위치 조정 수법과 병용되어도 된다. 예를 들면, 제1의 실시의 형태에 있어서의 광학 장치(2)에서, X축방향의 어긋남을 가동 스테이지(20)의 부주사 방향의 이동에 의해 크게 보정하면서, 이미지 위치 조정 장치(1)에 의한 미세조정을 행하도록 구성해도 된다.

또 상기 실시의 형태에서는 노광 장치로서 구성되는 광학 장치(2)나 묘화 장치로서 구성되는 광학 장치(3)에 이미지 위치 조정 장치(1)를 장착하는 예에 대해 설명했지만, 이미지 위치 조정 장치(1)의 용도는 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 이미지 위치 조정 장치(1)는 어긋남량을 측정하는 검출 장치에 응용하는 것도 가능하다. 즉, 실제 이미지(피사체)를 나타내는 입사광(λ_i)을 이미지면(CCD)에 있어서의 기준 이미지에 일치시키기 위해서, 기준 위치로부터 어느 정도 제2 웨지 프리즘(14)을 이동시킬 필요가 있었는지에 기초하여, 실제 이미지의 어긋남량을 측정하는 것도 가능하다.

또 기판(9)으로서는 칼라 필터용의 기판, 액정표시장치나 플라즈마 표시장치 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD)용의 유리 기판, 반도체 기판, 프린트 기판 등이 해당하지만, 물론 이것에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 발명과 관련되는 광학 장치를 나타내는 도이다.

도 2는 이미지 위치 조정 장치의 구조를 나타내는 도이다.

도 3은 광학계를 나타내는 평면도이다.

도 4는 일반적인 삼각 프리즘에 광이 입사하는 모습을 나타내는 도이다.

도 5는 입사각과 편각의 관계 및 입사각과 dθ／di₁의 관계를 나타내는 도이다.

도 6은 제2 웨지 프리즘을 조정 기구에 의해 광축 방향으로 이동시켰을 때의 비점 격차의 변화를 나타내는 도이다.

도 7은 제2의 실시의 형태에 있어서의 광학 장치를 나타내는 도이다.

도 8은 제2의 실시의 형태에 있어서의 광원부 및 묘화 헤드를 나타내는 도이다.

도 9는 기판의 표면에 있어서의 이미지를 시프트시키는 예를 개략적으로 나타내는 도이다.

도 10은 제3의 실시의 형태에 있어서의 이미지 위치 조정 장치의 구조를 나타내는 도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 1a 이미지 위치 조정 장치 10 광학계

11 조정 기구 12 이미지 위치 제어부

13 제1 웨지 프리즘 14 제2 웨지 프리즘

15 제1 회전 기구 16 제2 회전 기구

17 제3 회전 기구 2, 3 광학 장치

20 가동 스테이지 21 노광 헤드

22 제어부 23 광원

24 조명 광학계 25 공간 광변조 디바이스

26 결상 광학계 30 베이스

32 유지부 33 주주사 기구

34 부주사 기구 36 광원부

37 묘화 헤드 371 조리개 유닛

372 결상 렌즈 38 제어부

9 기판

Claims (9)

1. 이미지를 시프트시키는 이미지 위치 조정 장치로서,

   서로 역방향으로 배치되는 꼭지각이 동일한 2개의 웨지 프리즘을 가지는 광학계와,

   상기 2개의 웨지 프리즘의 상대 거리를 변화시키는 조정 기구를 구비하고,

   상기 이미지의 최대 시프트량과, 상기 조정 기구에 의한 상기 상대 거리의 최대 변화량에 기초하여, 상기 조정 기구가 상기 상대 거리를 변화시키는 가동 범위에 있어서, 입사광의 광축과 출사광의 광축이 이루는 각인 편각이 최소 편각이 되도록 상기 2개의 웨지 프리즘의 꼭지각이 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지 위치 조정 장치.
2. 이미지를 시프트시키는 이미지 위치 조정 장치로서,

   서로 역방향으로 배치되는 꼭지각이 동일한 2개의 웨지 프리즘을 가지는 광학계와,

   상기 2개의 웨지 프리즘의 상대 거리를 변화시키는 조정 기구를 구비하고,

   광축 방향에 평행한 제2축을 중심으로, 한쪽의 상기 웨지 프리즘을 회전시키는 제2 회전 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 위치 조정 장치.
3. 이미지를 시프트시키는 이미지 위치 조정 장치로서,

   서로 역방향으로 배치되는 꼭지각이 동일한 2개의 웨지 프리즘을 가지는 광학계와,

   상기 2개의 웨지 프리즘의 상대 거리를 변화시키는 조정 기구를 구비하고,

   상기 이미지의 시프트 방향에 평행한 제3축을 중심으로, 한쪽의 상기 웨지 프리즘을 회전시키는 제3 회전 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 위치 조정 장치.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 조정 기구가 상기 상대 거리를 변화시키는 가동 범위의 중앙 위치에 있어서, 비점 격차가 제로가 되는 입사각이 되도록 상기 광학계의 자세가 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지 위치 조정 장치.
5. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이미지의 시프트 방향 및 광축 방향의 어느 것에나 직교하는 제1축을 중심으로, 상기 광학계를 회전시키는 제1 회전 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 위치 조정 장치.
6. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 조정 기구는, 상기 2개의 웨지 프리즘 중 적어도 한쪽을 광축 방향으로 이동시킴으로써 상기 상대 거리를 변화시키는 것을 특징으로 하는 이미지 위치 조정 장치.
7. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,

   이미지면에 있어서의 이미지의 시프트량에 따라, 상기 조정 기구를 제어하는 제어 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 위치 조정 장치.
8. 기판에 광을 조사하는 광학 장치로서,

   광을 출사하는 광원과,

   기판을 유지하는 유지 수단과,

   결상 관계에 있는 광학계 중의 물체 공간 또는 이미지 공간에 배치되어, 상기 기판의 표면에 있어서의 이미지를 시프트시키는 이미지 위치 조정 장치를 구비하고,

   상기 이미지 위치 조정 장치는,

   서로 역방향으로 배치되는 꼭지각이 동일한 2개의 웨지 프리즘을 가지는 광학계와,

   상기 2개의 웨지 프리즘의 상대 거리를 변화시키는 조정 기구를 구비하고,

   상기 이미지의 최대 시프트량과, 상기 조정 기구에 의한 상기 상대 거리의 최대 변화량에 기초하여, 상기 조정 기구가 상기 상대 거리를 변화시키는 가동 범위에 있어서, 입사광의 광축과 출사광의 광축이 이루는 각인 편각이 최소 편각이 되도록 상기 2개의 웨지 프리즘의 꼭지각이 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
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