TWI397787B

TWI397787B - Exposure device

Info

Publication number: TWI397787B
Application number: TW97143383A
Authority: TW
Inventors: Fujikazu Kitamura; Kenji Ueyama
Original assignee: Dainippon Screen Mfg
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2013-06-01
Also published as: CN101551508B; TW200941154A; JP2009244446A; JP5230236B2; CN101551508A

Description

曝光裝置

本發明係關於一種使像面中之像朝一次元方向(位移(shift)方向)位移之技術。

在使用於曝光裝置或描繪裝置等之成像光學系統中，有欲使像面中之像之位置朝一次元方向僅位移任意之距離之情形。以此種情形而言，例如，在大型之基板使用複數個光學系統而同時曝光之描繪裝置中，需使複數個光學系統之間距(pitch)正確地整齊一致之情形、或在進行多重曝光之程序中為了在由於基板之收縮等而變化之基底圖案正確地描繪下一個圖案而需使描繪間距整齊一致之情形等。

因此自以往以來提案有使像之位置位移之各式各樣之機構。例如提案有：

1.以與包含光軸與位移方向之面正交之軸使平行平板旋轉，藉此而變更光之行進方向之機構；

2.使光學系統整體、光學系統內之一部分之透鏡或透鏡群在與光軸正交之面內移動，藉此而變更光之行進方向之機構；

3.使物體本身朝位移方向移動，藉此而變更成像位置之機構等。

[專利文獻1]日本特許第2524151號公報

然而，在1.中係為了獲得所希望之位移量若使用相對較厚之平行平板，則會有因為平行平板之旋轉而使像散差之大小(絕對值)與變動較大之問題。雖說如此，若將該平行平板變薄，則與其對應所需之旋轉量變多，而會有裝置本身大型化之問題。此外，在2.中係若需使光學系統之整體移動而亦包括驅動系統則會成為大規模之構成，並且需要用以在位移方向收納可動部等之空間。而且，亦會有定位精確度隨著光學系統整體之移動之降低或再現性、熱性之問題。再者，在3.中係有與2.同樣之問題，尤其在配置於上游側之物體為可變者(遮罩或孔徑(aperture)等)、或為電性生成圖案者之情形會成為大規模之構成。

本發明係有鑑於上述問題而研創者，其目的在提供一種不會損害光學性能，而可精簡，而且，高精確度地使像任意位移之機構。

為了解決上述之問題，請求項1之發明係一種像位置調整裝置，其特徵為使像位移者，且包含：光學系統，其含有彼此反向配置之頂角大致相同之2個楔形稜鏡；及調整機構，其用以使前述2個楔形稜鏡之相對距離變化。

此外，請求項2之發明係為請求項1之發明之像位置調整裝置，其中根據前述像之最大位移量、及藉由前述調整機構之前述相對距離之最大變化量，在前述調整機構使前述相對距離變化之可動範圍，以偏角接近最小偏角之方式決定前述2個楔形稜鏡之頂角。

此外，請求項3之發明係為請求項1或2之發明之像位置調整裝置，其中在前述調整機構使前述相對距離變化之可動範圍之中央位置，以變成像散差大致成為零之入射角之方式決定前述光學系統之姿勢。

此外，請求項4之發明係為請求項1或2之發明之像位置調整裝置，其中進一步包含第1旋轉機構，其以與前述像之位移方向及光軸方向之任一者均正交之第1軸為中心，使前述光學系統旋轉。

此外，請求項5之發明係為請求項1或2之發明之像位置調整裝置，其中進一步包含第2旋轉機構，其以與光軸方向平行之第2軸為中心，使一方之前述楔形稜鏡旋轉。

此外，請求項6之發明係為請求項1或2之發明之像位置調整裝置，其中進一步包含第3旋轉機構，其以與前述像之位移方向平行之第3軸為中心，使一方之前述楔形稜鏡旋轉。

此外，請求項7之發明係為請求項1或2之發明之像位置調整裝置，其中前述調整機構係藉由使前述2個楔形稜鏡之中至少一方沿光軸方向移動而使前述相對距離變化。

此外，請求項8之發明係為請求項1或2之發明之像位置調整裝置，其中進一步包含控制機構，其依據前述像面中之像之位移量，而控制前述調整機構。

此外，請求項9之發明係一種光學裝置，其特徵為將光照射於基板者，且包含：光源，其將光予以出射；保持機構，其用以保持基板；及像位置調整裝置，其配置於處於成像關係之光學系統之中之物空間，且使前述基板之表面中之像位移；前述像位置調整裝置係包含：光學系統，其含有彼此反向配置之頂角大致相同之2個楔形稜鏡；及調整機構，其用以使前述2個楔形稜鏡之相對距離變化。

此外，請求項10之發明係一種光學裝置，其特徵為將光照射於基板者，且包含：光源，其將光予以出射；保持機構，其用以保持基板；及像位置調整裝置，其配置於處於成像關係之光學系統之中之像空間，且使前述基板之表面中之像位移；前述像位置調整裝置係包含：光學系統，其含有彼此反向配置之頂角大致相同之2個楔形稜鏡；及調整機構，其用以使前述2個楔形稜鏡之相對距離變化。

此外，請求項11之發明係如請求項9或10之發明之光學裝置，其中前述像位置調整裝置係根據前述像之最大位移量、及藉由前述調整機構之前述相對距離之最大變化量，在前述調整機構使前述相對距離變化之可動範圍，以偏角接近最小偏角之方式決定前述2個楔形稜鏡之頂角。

此外，請求項12之發明係如請求項9或10之發明之光學裝置，其中在前述調整機構使前述相對距離變化之可動範圍之中央位置，以變成像散差大致成為零之入射角之方式決定前述光學系統之姿勢。

此外，請求項13之發明係如請求項9或10之發明之光學裝置，其中進一步包含第1旋轉機構，其以與前述像之位移方向及光軸方向之任一者均正交之第1軸為中心，使前述光學系統旋轉。

此外，請求項14之發明係如請求項9或10之發明之光學裝置，其中進一步包含第2旋轉機構，其以與光軸方向平行之第2軸為中心，使一方之前述楔形稜鏡旋轉。

此外，請求項15之發明係如請求項9或10之發明之光學裝置，其中進一步包含第3旋轉機構，其以與前述像之位移方向平行之第3軸為中心，使一方之前述楔形稜鏡旋轉。

此外，請求項16之發明係如請求項9或10之發明之光學裝置，其中前述調整機構係藉由使前述2個楔形稜鏡之中至少一方沿光軸方向移動而使前述相對距離變化。

此外，請求項17之發明係如請求項9或10之發明之光學裝置，其中進一步包含控制機構，其依據前述像面中之像之位移量，而控制前述調整機構。

[發明之效果]

請求項1乃至請求項17所記載係包含：光學系統，其含有彼此反向配置之頂角大致相同之2個楔形稜鏡；及調整機構，其用以使2個楔形稜鏡之相對距離變化；藉此即可以簡單之構成使像位移。此外，不需要使物朝使像位移之方向移動之機構，因此可使裝置小型化。

請求項2及請求項11所記載之發明係根據像之最大位移量、及藉由調整機構之相對距離之最大變化量，在調整機構使相對距離變化之可動範圍，以偏角接近最小偏角之方式決定2個楔形稜鏡之頂角，藉此即可抑制藉由調整所致之像散差之變動。

請求項3及請求項12所記載之發明係在調整機構使相對距離變化之可動範圍之中央位置，以變成像散差大致成為零之入射角之方式決定光學系統之姿勢，藉此即可抑制像散差之絕對值。

請求項4及請求項13所記載之發明係進一步包含第1旋轉機構，其以與像之位移方向及光軸方向之任一者均正交之第1軸為中心，使光學系統旋轉，藉此即可在使像位移之後，以消除像散差之方式進行調整。

請求項5及請求項14所記載之發明係進一步包含第2旋轉機構，其以與光軸方向平行之第2軸為中心，使一方之楔形稜鏡旋轉，藉此即可在使像位移時，於該像在像面中在與位移方向正交之方向偏離之情形下，將此進行調整。

請求項6及請求項15所記載之發明係進一步包含第3旋轉機構，其以與像之位移方向平行之第3軸為中心，使一方之楔形稜鏡旋轉，藉此即可於像在像面中相對於第3軸傾斜之情形下，將此進行調整。

請求項8及請求項17所記載之發明係進一步包含控制機構，其依據像面中之像之位移量，而控制調整機構，藉此，例如相較於藉由操作者之目視之調整，可使正確性及調整速度提升。

以下就本發明之較佳之實施形態，一面參照所附之圖式一面進行詳細說明。

<1.第1實施形態> <1-1.光學裝置2之構成>

圖1係為表示發明之光學裝置2之圖。另外，在以下之說明中，係如圖1所示定義X軸、Y軸及Z軸。惟此等方向為了掌握位置關係，係為了方便起見而定義者，並不限定以下說明之各方向。關於以下之各圖亦同樣。

光學裝置2係包含可動工作台(stage)20、曝光頭21及控制部22，其作為將微細之圖案(像)曝光在支撐於可動工作台20之基板9之曝光裝置而構成。亦即，基板9之表面係相當於對於光學裝置2而言之像面。

可動工作台20之上面係加工成水平面，且具有在基板9以水平姿勢予以保持之功能。可動工作台20係藉由從未圖示之吸附口進行吸引，而吸附所載置之基板9之背面而將該基板9保持在特定之位置。

此外，可動工作台20係設為依據來自控制部22之控制信號，而使可朝X軸方向及Y軸方向直線性移動。亦即，詳細內容雖予以省略，惟可動工作台20係包含：使基板9朝Y軸方向移動之主掃描驅動機構、及使基板9朝X軸方向移動之副掃描驅動機構。以此種機構而言，係例如可採用使用線性馬達及線性導件之線性運動機構。

藉此，光學裝置2係設為可將從曝光頭21所出射之曝光光照射在基板9之表面之任意之位置。如此，從光學裝置2出射之曝光光係以基板9之表面為像面而成像。

曝光頭21係包含：屬於照射光之燈(lamp)之光源23、用以導引從光源23所出射之光之照明光學系統24、將藉由照明光學系統24所導引之光予以調變之空間光調變器件(device)25及成像光學系統26。

照明光學系統24係包含反射鏡(mirror)240、透鏡(lens)241、光學濾光片(filter)242、柱型光學積分器(Rod Integrator)243、透鏡244、反射鏡245及反射鏡246。

從光源23所出射之光係藉由反射鏡240及透鏡241而導引至光學濾光片242，且依據光學濾光片242之穿透率而調整為所希望之光量。

穿透光學濾光片242之光，係介隔柱型光學積分器243、透鏡244、反射鏡245而朝反射鏡246導引。反射鏡246係具有特定之曲面，且一面將來自反射鏡245之光予以聚光一面朝空間光調變器件25導引。反射鏡246係具有以特定之角度使來自反射鏡245之光入射至空間光調變器件25之功能。

如此，照明光學系統24係具有將從光源23所出射之光予以適宜調整而導引至空間光調變器件25之功能。另外，照明光學系統24所包含之構成並不限定於本實施形態所示之例，在光程上亦可適宜配置其他透鏡或反射鏡等之光學元件。

本實施形態之空間光調變器件25係為DMD(Digital Micromirror Device，數位微型反射鏡器件)。空間光調變器件25係含有微少之反射鏡多數排列於一面之陣列結構，且各反射鏡係設為可依據來自控制部22之控制信號而變更反射面之角度。再者，從控制部22被賦予「ON」信號之反射鏡，係將來自照明光學系統24之光朝向成像光學系統26反射。另一方面，從控制部22被賦予「OFF」之反射鏡，係以使來自照明光學系統24之光不朝向成像光學系統26之方式反射。

成像光學系統26係包含第1成像透鏡260、透鏡261、像位置調整裝置1及第2成像透鏡262。空間光調變器件25係在藉由第1成像透鏡260入射至第2成像透鏡262為止形成一次像(中間像)，而一次像係藉由第2成像透鏡262而在像面(基板9之表面)成像而成為最終像。如圖1所示，本實施形態之像位置調整裝置1係配置在一次像與第2成像透鏡262之第1面之間。

藉由第1成像透鏡260及透鏡261所導引之光，係入射至像位置調整裝置1。在以下之說明中，係將入射至像位置調整裝置1之該光稱為「入射光λ_i 」。詳細內容將於後陳述，惟像位置調整裝置1係具有使入射光λ_i 朝X軸方向僅位移任意之距離之功能。在以下之說明中，係將從像位置調整裝置1所出射之光(經位移之光)稱為「出射光λ_o 」。

藉由此種構成，成像光學系統26係具有將藉由空間光調變器件25所調變之光導引至基板9之表面，而在相當於像面之該表面之所希望之位置成像之功能。另外，在以下之說明中，係將第2成像透鏡262之倍率設為「M」。

控制部22係依據程式而動作，藉此而進行各種資料之運算及控制信號之生成，且控制光學裝置2之各構成。例如，依據應曝光於基板9之所希望之圖案而控制空間光調變器件25之各反射鏡，或控制光源23之ON‧OFF控制、或可動工作台20之主掃描方向及副掃描方向之移動。

此外，控制部22係依據基板9之狀態而控制像位置調整裝置1。例如，將藉由未圖示之攝像相機形成在基板9之對準(alignment)圖案進行攝像，且檢測基板9之位置偏離。再者，依據所檢測出之位置偏離，求出所需之位移量，來控制像位置調整裝置1。

另外，所謂基板9之位置偏離，不僅是基板9之載置位置之位置偏離，亦包含有因為基板9之熱膨脹或收縮之歪斜或撓曲所導致之位置偏離、及形成在基板9之圖案之位置偏離等。

<1-2.像位置調整裝置1之構成>

圖2係為表示像位置調整裝置1之結構之圖。另外，本實施形態中之像位置調整裝置1係以所希望之位移方向(可調整位置之方向)成為X軸方向(副掃描方向)之方式設計，而像位置調整裝置1中之光軸方向係成為Z軸方向。此外，將像位置調整裝置1中之位移方向之像之最大位移量(可調整之位移量)設為「s」、第2楔形稜鏡14之可動範圍幅度(最大變化量)設為「d」。

像位置調整裝置1係包含光學系統10、調整機構11及像位置控制部12，如後所述，具有使像朝(-X)方向位移之功能。

光學系統10係包含第1楔形稜鏡13及第2楔形稜鏡14。再者，第1楔形稜鏡13與第2楔形稜鏡14係含有大致相同之結構(例如頂角α、折射率n均相同)，如圖2所示，以相對向之面彼此成為平行之方式，而且彼此反向配置。

詳細內容雖未圖示，惟調整機構11係包含供第2楔形稜鏡14固定之可動工作台、及使該可動工作台沿著Z軸方向(光軸方向)直線性移動之驅動部。再者，藉由驅動部使可動工作台移動，而使第1楔形稜鏡13與第2楔形稜鏡14之相對距離變化。以此種驅動部而言，例如，可採用含有藉由像位置控制部12所控制之旋轉馬達、與Z軸方向平行配置之滾珠螺桿(ball screw)、及固定在可動工作台之螺帽(nut)部之線性運動機構。

像位置控制部12係依據程式及來自控制部22之控制信號而動作，藉此而控制像位置調整裝置1之各構成。尤其像位置控制部12係根據從控制部22所傳遞之位移量，而控制藉由調整機構11之第2楔形稜鏡14之移動量。

圖3係為表示光學系統10之俯視圖。另外，圖3中以二點鏈線所示之位置之第2楔形稜鏡14，係表示使第2楔形稜鏡14朝最(-Z)方向移動之狀態。此外，實線所示之位置之第2楔形稜鏡14，係表示使第2楔形稜鏡14朝最(+Z)方向移動之狀態。

光學系統10中之第1楔形稜鏡13係以入射之入射光λ_i 成為入射角i₁ (後述)之姿勢固定配置。再者，以與此姿勢之第1楔形稜鏡13之出射面相對向之方式，使第2楔形稜鏡14以反向之姿勢配置。再者，第1楔形稜鏡13與第2楔形稜鏡14之相對向之面係設為彼此平行。

如圖3所示，在第1楔形稜鏡13中係工朝Z軸方向行進之入射光λi入射。

第2楔形稜鏡14以與第1楔形稜鏡13密接之方式配置時(位於以二點鏈線所示之位置時)，光學系統10係成為與平行平板等效，且從光學系統10所出射之光係成為如圖3所示之出射光λ_o1 。此出射光λ_o1 之光軸係成為Z軸方向，且成為與入射光λ_i 之光軸平行。

此時之出射光λ_o1 係朝(-X)方向較入射光λ_i 僅位移δ，惟第2楔形稜鏡14係無法朝(-Z)方向移動超過此程度。因此，光學系統10將會使入射光λ_i 至少僅位移最小位移量δ。然而，此最小位移量δ係預先已知，因此可考慮此來設計成像光學系統26。

像位置調整裝置1係將入射光λ_i 朝(-X)方向，以僅位移δ+s/2之位置為基準位置之方式，決定入射光λ_i 之位置。藉此，本實施形態中之像位置調整裝置1，係被設計為以基準位置為中心而朝X軸方向僅位移調整±s/2之裝置。

另一方面，第2楔形稜鏡14在實線所示之位置移動時，從第1楔形稜鏡13係出射光λ_m 。此時入射光λ_i 之光軸與光λ_m 之光軸所形成之角係為第1楔形稜鏡13之偏角θ。此外，在第2楔形稜鏡14係供從第1楔形稜鏡13所出射之光λ_m 入射，且供出射光λ_o2 出射。再者，出射光λ_o2 之光軸係與出射光λ_o1 同樣成為Z軸方向，且成為與入射光λ_i 之光軸平行。

此時之出射光λ_o2 係朝(-X)方向僅較入射光λ_i 位移δ+s，惟第2楔形稜鏡14係無法朝(+Z)方向移動超過此程度。因此，光學系統10係可使入射光λ_i 最大僅位移δ+s。然而，如前所述，此最小位移量δ係為無法調整之範圍，因此，像位置調整裝置1中之最大位移量係如前所述成為「s」。

綜上所述，本實施形態中之像位置調整裝置1係藉由使第1楔形稜鏡13與第2楔形稜鏡14之相對距離變化，而可將藉由入射光λ_i 之像之位置朝一次元方向(位移方向：X軸方向)調整。此時，所需之動作，僅係使第2楔形稜鏡14朝光軸方向直線性移動，因此可相對較單純，而且小型之構成來實現。

<1-3.設計方法>

接著就最佳決定第1實施形態中之像位置調整裝置1之第1楔形稜鏡13(第2楔形稜鏡14)之頂角α、及為了決定此等姿勢所需之入射角i₁ 之設計方法進行說明。

圖4係為表示光入射至一般之三角稜鏡8之情況之圖。在此，三角稜鏡8之角α，係相當於第1楔形稜鏡13(第2楔形稜鏡14)之頂角α，而三角稜鏡8之折射率係設為與第1楔形稜鏡13(第2楔形稜鏡14)之折射率n相等者。此外，茲將各i₂ 、r₁ 、r₂ 定義為如圖4所示，且將像面(基板9之表面)中所要求之最大位移量(最大實位移量)設為「S」。

另外，最大實位移量S係為在光學裝置2中成為可調整之最大位移量之值，因此，例如可從對於光學裝置2之要求規格來任意決定。此外，可動範圍d係為依據朝光軸方向設置多少空間所決定之值，而可從可組入於成像光學系統26之像位置調整裝置1之大小等來任意決定。首先就求出頂角α之方法進行說明。像位置調整裝置1中之最大位移量s、可動範圍d及偏角θ中係成立公式(1)之關係。

[數1]

s =d tanθ…(公式1)

接著，在三角稜鏡8中，藉由在各邊界面之折射之公式與偏角之定義，公式2、公式3、公式4及公式5成立。

[數2]

sini ₁ =n sinr ₁ …(公式2)

[數3]

r ₂ =α-r ₁ …(公式3)

[數4]

n sinr ₂ =sini ₂ …(公式4)

[數5]

θ=i ₁ +i ₂ -α…(公式5)接著將公式5以入射角i₁ 進行微分，藉此而獲得公式6。

[數6]

圖5係為表示入射角i₁ 與偏角θ之關係及入射角i₁ 與dθ/di₁ 之關係之圖。另外，圖5係表示α=10[deg]之情形。

依據圖5，使入射角i₁ 變化之情形下，可明瞭在偏角θ係存在極小值(最小偏角)。

一般而言，若以偏角θ成為最小偏角之方式決定入射角i₁ ，則可抑制由於第2楔形稜鏡14之移動所致之像散差之變動。另一方面，從圖5可明瞭，偏角θ成為最小偏角(極小值)，係在成為dθ/di₁ =0(公式6之右邊之值為「0」)時。由此觀之，偏角θ成為最小偏角時，可明瞭i₁ =i₂ 、r₁ =r₂ 之關係成立。與如此方式所獲得之r₁ =r₂ ，可從公式3求得公式7。

再者，從i₁ =i₂ 若sini₁ =sini₂ 之關係成立，且將公式7代入至公式2及公式4，則求得公式8。

若考慮像散差之產生，則在三角稜鏡8(第1楔形稜鏡13)中，頂角α係以較小為較佳(惟忽視d之情形)。因此，只要較頂角α設計為較小，則sinα≒α之近似關係成立。此外，由於入射角i₁ 亦較小，因此同樣之近似關係成立，而為sini₁ ≒i₁ 。

將此等近似關係代入至公式8，求得公式(9)。

再者，若將公式9代入至公式5，則求得公式10。

[數10]

θ=(n -1)α…(公式10)

此外，若將公式10代入至公式1，則求得公式11。

[數11]

另外，在本實施形態中，係如圖1所示，在光學系統10(像位置調整裝置1)與像面之間配置有第2成像透鏡262。換言之，在物體(或與此對應之像)與到第2成像透鏡262之第1面之間(物空間)配置有像位置調整裝置1。因此，藉由該第2成像透鏡262之倍率，s=S/M之關係成立。因此，若使用在像面中所要求之最大實位移量S(光學裝置2所要求之位移量)來表示頂角α，則成為公式12。

[數12]

另外，像位置調整裝置1係亦可配置在第2成像透鏡262之最終面與像面之間(亦即像空間)，該情形下，s=S之關係成立。

如此，本實施形態中之第1楔形稜鏡13及第2楔形稜鏡14之頂角α係根據像位置調整裝置1所要求之最大位移量s、及為了實現該最大位移量s所容許之第2楔形稜鏡14之可動範圍d，而可藉由公式11來求出。

以下，在本實施形態中，係將第2成像透鏡262之倍率M設為0.1[倍]、在像面所要求之最大實位移量S設為0.25[mm](亦即最大位移量s係為2.5[mm])、第1楔形稜鏡13(第2楔形稜鏡14)之折射率n設為1.476、第2楔形稜鏡14之可動範圍d設為30[mm]。若從此等數值求出頂角α，即成為α≒10[deg]。

如此，藉由設計第1楔形稜鏡13及第2楔形稜鏡14之頂角α，在像位置調整裝置1中調整像之位置時，以偏角θ成為最小偏角附近，而且可利用可動範圍全域之方式，可將頂角α最佳化。

接著就決定入射角i₁ 之方法進行說明，該入射角i₁ 係用以決定繞著像位置調整裝置1中之第1楔形稜鏡13(第2楔形稜鏡14)之Y軸之旋轉姿勢。

圖6係為表示藉由調整機構11使第2楔形稜鏡14沿光軸方向移動時之像散差之變化之圖。圖6係圖示頂角α為「10[deg]」之情形。此外，圖6所示之6個曲線圖係各自表示入射角為5.3、6.245、6.5、6.8、7.391、8.3[deg]時之像散差之變化。

藉由上述之公式5及公式8成為最小偏角之偏角θ係為「4.782[deg]」，而偏角θ成為最小偏角時之入射角係為「7.391[deg]」0在圖6中若觀看入射角=7.391[deg]之曲線圖，則使第2楔形稜鏡14移動時之像散差之變動大致成為「0」，若以偏角θ成為最小偏角之方式決定入射角i₁ ，則可將隨著使第2楔形稜鏡14移動所產生之像散差之變動抑制在最小限度。

然而，此時之像散差之值係成為第1楔形稜鏡13與第2楔形稜鏡14之相對距離為「0」(與平行平板等效之狀態)中之像散差，未必成為較小之值。若觀看圖6，此時之像散差之絕對值係成為約0.0012[mm]。

在本實施形態中，係在將第2楔形稜鏡14安置於可動範圍d之中央之位置(出射光λ_o 成為基準位置之位置)之狀態下，在將入射角各減小些許之方向，使繞著光學系統10之Y軸之旋轉姿勢，從繞著偏角θ成為最小偏角之光學系統10之Y軸之旋轉姿勢變化，而藉由模擬求出像散差成為「0」時之入射角。

若觀看圖6，若從偏角θ成為最小偏角之入射角(=7.391[deg])減少入射角，則像散差之絕對值即逐漸減少。再者，可明瞭位移量為「0」時像散差成為「0」係入射角為「6.245[deg]」之曲線圖。再者，亦可明瞭以入射角「6.25[deg]」為邊界，像散差之絕對值再度增加。

因此，在本實施形態之像位置調整裝置1中，係以入射角i₁ 成為「6.245[deg]」之方式來決定繞著第1楔形稜鏡13及第2楔形稜鏡14之Y軸之旋轉姿勢。如此，藉由將繞著第1楔形稜鏡13及第2楔形稜鏡14之Y軸之旋轉姿勢最佳化，即可在不需要像位置調整裝置1中之像之位置調整之情形下(基準位置之情形下)將像散差設為大致「0」，並且即使進行位置調整之情形下，亦可將所產生之像散差抑制在最小限度，且不會損害光學性能而可使像位移。

<2.第2實施形態>

第1實施形態之光學裝置2雖係包含1個像位置調整裝置1，惟用於組入像位置調整裝置1之裝置並不限定於此種裝置。

圖7係為表示第2實施形態之光學裝置3之圖。

光學裝置3係包含成為光學裝置3之構成之基台之基座(base)30、及用以保持跨架在基座30之上面之架橋結構之框架(frame)31及基板9之保持部32。

保持部32係包含工作台320、第1乎板(plate)321、及第2平板322，具有將屬於光學裝置3中之被處理對象物之基板9以特定之姿勢予以保持之功能。

工作台320之上面係設為水平面，且藉由從未圖示之吸附口進行吸引而吸附基板9，且將該基板9以水平姿勢予以保持。在第1平板321中，係介隔旋轉機構35而安裝有工作台320。亦即，第1平板321與工作台320係以旋轉機構35之旋轉軸為中心而旋轉自如地安裝。在第2平板322之上面，係設有副掃描機構34，而第2平板322與第1平板321係介隔副掃描機構34而安裝。再者，第2平板322係介隔主掃描機構33而安裝於基座30。

主掃描機構33係包含線性馬達330、及一對導件331。線性馬達330係包含固設在基座30之上面之固定子、及安裝在第2平板322之背面之移動子，藉由該移動子與該固定子之電磁性相互作用而生成使第2平板322朝Y軸方向移動之驅動力。一對導件331係為朝Y軸方向含有長度方向之構件，區分在X軸方向之兩側而各自固設於基座30。導件331係與第2平板322之背面迎合，具有規限第2平板322之移動方向之功能。

藉由此種結構，主掃描機構33係依據來自控制部38之控制信號，而使第2平板322朝Y軸方向移動，藉此而使基板9相對於描繪頭37相對地移動，而實現主掃描方向之掃描。

副掃描機構34係包含線性馬達340、及一對導件341。線性馬達340係包含固設在第2平板322之上面之固定子、及安裝在第1平板321之背面之移動子，藉由該移動子與該固定子之電磁性相互作用而生成使第1平板321朝X軸方向移動之驅動力。一對導件341係為朝X軸方向含有長度方向之構件，區分在Y軸方向之兩側而各自固設於第2平板322。導件341係與第1平板321之背面迎合，具有規限第1平板321之移動方向之功能。

藉由此種結構，副掃描機構34係依據來自控制部38之控制信號，而使第1平板321朝X軸方向移動，藉此而使基板9相對於描繪頭37相對地移動，而實現副掃描方向之掃描。

旋轉機構35係包含上端固設在工作台320之背面中央之與Z軸平行之旋轉軸、及使該旋轉軸轉動之馬達。若旋轉機構35藉由該馬達使旋轉軸旋轉，則工作台320即依然為水平姿勢，以該旋轉軸為中心轉動。

圖8係為表示第2實施形態之光源部36及描繪頭37之圖。在圖7中雖係省略圖示，惟光源部36係依各描繪頭37所設。

詳細內容雖未圖示，惟光源部36係包含雷射驅動部、雷射振盪器、照明光學系統。若根據來自控制部38之控制信號而使雷射驅動部動作，則脈衝光即從雷射振盪器振盪，而振盪之脈衝光即介隔照明光學系統而導引至描繪頭37。

複數個描繪頭37(在圖7中係圖示7個描繪頭37)，係於排列朝X軸方向之狀態下固設於框架31，且以各自與保持在保持部32之基板9之表面相對向之方式配置。

各描繪頭37係包含：從光源部36入射之脈衝光之出射方向成為Z軸方向之方式調整之出射部370、將脈衝光依據所希望之圖案予以部分遮光之孔徑單元371、用以調整基板9之表面(像面)中之像之位置之像位置調整裝置1及成像透鏡372。亦即，在光學裝置3中，係像位置調整裝置1及成像透鏡372構成成像光學系統。

圖9係為概略性表示使基板9之表面中之像位移之例之圖。圖9之左側所示之基板90係為正常之狀態之基板9，而右側所示之基板91係為因為熱而膨脹而使X軸方向之大小變化之基板9。

小區域92乃至98係表示成為從各描繪頭37所出射之脈衝光之基準之成像位置。此外，像99係表示描繪在小區域92之中央部之像(描繪圖案)。

對於正常之狀態之基板90描繪時，藉由各像位置調整裝置1之位移量係調整為「0」，而藉由各描繪頭37之像，係成像於基準位置。另一方面，對於X軸方向之大小因為膨脹而變化之基板91，若使像成像於與基板90之情形相同之位置，則小區域92乃至98中之像之位置就偏離。圖9中以虛線所示之像99b，係表示不使像99位移，而使成像於相同位置之情形之位置。

然而，由於光學裝置3係各描繪頭37各自包含像位置調整裝置1，因此可依據基板91之膨脹，以像99成像於小區域92之中央之方式，使出射光朝(-X)方向位移，且使像99a成像在基板91之小區域92a之中央。

另外，作為將脈衝光設為所希望之圖案之光束之構成，雖係以使用孔徑單元371為例進行了說明，惟亦可例如取代孔徑單元371，而使用形成有成為基準之圖案之遮罩等。此外，亦可使用繞射格柵型之空間光調變元件。

綜上所述，如第2實施形態之光學裝置3所示，藉由包含複數個像位置調整裝置1，亦可使複數個描繪頭37之間距整齊一致。

<3.第3實施形態>

上述實施形態中之像位置調整裝置1，係設為可藉由調整機構11而調整第2楔形稜鏡14之Z軸方向之位置，藉此而僅調整像之X軸方向之位置。然而，藉由在像位置調整裝置1設置其他驅動機構，亦可調整其他各式各樣之狀態。

圖10係為表示第3實施形態中之像位置調整裝置1a之結構之圖。像位置調整裝置1a係在包含有第1旋轉機構15、第2旋轉機構16及第3旋轉機構17之點與上述實施形態中之像位置調整裝置1有所不同。

第1旋轉機構15係為以Y軸為中心使光學系統10旋轉之機構。Y軸係為與平行於位移方向之X軸、及平行於光軸方向之Z軸正交之軸。因此，Y軸係相當於本發明中之第1軸，而第1旋轉機構15係相當於本發明中之第1旋轉機構。

在上述實施形態之像位置調整裝置1中，係以位移量為「0」時像散差成為「0」之方式設計。因此，若使第2楔形稜鏡14從中央位置移動而使像之位置位移，則雖然以該值變小之方式受到抑制，惟未必會產生像散差。

本實施形態中之像位置調整裝置1a係在調整像之位置之後(調整第2楔形稜鏡14之位置之後)，以像散差成為「0」之方式，藉由第1旋轉機構15而使光學系統10旋轉，藉此而將入射角i₁ 進行微調整。藉此，不論位移量，均可抑制像散差之產生。

第2旋轉機構16係為以Z軸為中心使一方之楔形稜鏡(第1楔形稜鏡13或第2楔形稜鏡14之中之一方)旋轉之機構。如前所述，Z軸係為與光軸方向平行支軸。因此，Z軸係相當於本發明中之第2軸，而第2旋轉機構16係相當於本發明中之第2旋轉機構。

因為第1楔形稜鏡13或第2楔形稜鏡14之加工精確度等之原因，若使第2楔形稜鏡14移動，則會有像面中之像在Y軸方向偏離之情形。此種情形下，像位置調整裝置1係藉由第2旋轉機構16使一方之楔形稜鏡以Z軸為中心旋轉，藉此即可修正在Y軸方向所產生之偏離。因此，像位置調整裝置1a係可更高精確度使像朝X軸方向(一次元方向)位移。

第3旋轉機構17係為以X軸為中心使一方之楔形稜鏡旋轉之機構。如前所述，X軸係為與位移方向平行之軸。因此，X軸係相當於本發明中之第3軸，而第3旋轉機構17係相當於本發明中之第3旋轉機構。

像在像面中從原本之X軸傾斜之情形下，係藉由第3旋轉機構17而使一方之楔形稜鏡以X軸為中心旋轉，藉此即可修正此傾斜。

另外，在圖10中，第3旋轉機構17之旋轉軸(X軸)、第1旋轉機構15之旋轉軸(Y軸)、第2旋轉機構16之旋轉軸(Z軸)係以1點相交之方式設定，惟此等之軸亦可彼此交叉。此外，交點之位置並不限定於圖10所示之位置。

<4.變形例>

以上雖就本發明之實施形態進行了說明，惟本發明並不限定於上述實施形態，亦可作各式各樣之變形。

例如，需藉由像位置調整裝置1調整像之位置之原因並不限定於上述實施形態所舉者。例如，亦可為將光學裝置2之成像光學系統26中之製造誤差、或光學裝置3之複數個描繪頭37之頭間差予以修正者。

此外，藉由像位置調整裝置1之像之位置調整，係可與其他位置調整方法併用。例如，在第1實施形態中之光學裝置2中，以一面將X軸方向之偏離，藉由可動工作台20之副掃描方向之移動大幅修正，一面進行藉由像位置調整裝置1之微調整之方式構成亦可。

此外，在上述實施形態中，雖係針對將像位置調整裝置1組入於作為曝光裝置所構成之光學裝置2或作為描繪裝置所構成之光學裝置3之例進行了說明，惟像位置調整裝置1之用途並不限定於此。例如，像位置調整裝置1亦可應用在測定偏離量之檢測裝置。亦即，為了使表示實像(被攝

體)之入射光λ_i 與像面(CCD)中之基準像一致，乃根據要使第2楔形稜鏡14從基準位置移動多少程度來測定實像之偏離量。

此外，以基板9而言，雖有彩色濾光片用之基板、液晶顯示裝置及電漿顯示裝置等之平面面板顯示器(FDP)用之玻璃基板、半導體基板、印刷基板等屬之，惟當然並不限定於此。

1、1a．．．像位置調整裝置

2、3．．．光學裝置

9．．．基板

10．．．光學系統

11．．．調整機構

12．．．像位置控制部

13．．．第1楔形稜鏡

14．．．第2楔形稜鏡

15．．．第1旋轉機構

16．．．第2旋轉機構

17．．．第3旋轉機構

20．．．可動工作台

21．．．曝光頭

22．．．控制部

23．．．光源

24．．．照明光學系統

25．．．空間光調變器件

26．．．成像光學系統

30．．．基座

32．．．保持部

33．．．主掃描機構

34．．．副掃描機構

36．．．光源部

37．．．描繪頭

38．．．控制部

371．．．孔徑單元

372．．．成像透鏡

圖1係為表示發明之光學裝置之圖。

圖2係為表示像位置調整裝置之結構之圖。

圖3係為表示光學系統之俯視圖。

圖4係為表示光入射至一般之三角稜鏡之情況之圖。

圖5係為表示入射角與偏角之關係及入射角與dθ/d_i1 之關係之圖。

圖6係為表示藉由調整機構使第2楔形稜鏡沿光軸方向移動時之像散差之變化之圖。

圖7係為表示第2實施形態中之光學裝置之圖。

圖8係為表示第2實施形態中之光源部及描繪頭之頭。

圖9係為概略性表示使基板之表面中之像位移之例之圖。

圖10係為表示第3實施形態中之像位置調整裝置之結構之圖。

1．．．像位置調整裝置

10．．．光學系統

11．．．調整機構

12．．．像位置控制部

13．．．第1楔形稜鏡

14．．．第2楔形稜鏡

d．．．可動範圍

s．．．最大位移量

Claims

一種曝光裝置，其特徵為將光照射於基板者，且包含：光源，其將光予以出射；保持機構，其用以保持基板；及複數個描繪頭，其與由前述保持機構所保持之基板的表面相對向，且以在副掃描方向上排列的狀態固定設置；前述描繪頭之各個係包含：空間光調變元件，其使來自前述光源之脈衝光成為所希望之圖案之光束；及像位置調整裝置，其調整前述基板之表面中之像的位置；前述像位置調整裝置係包含：光學系統，其用來使前述基板之表面中之像位移，配置於處於成像關係之光學系統之中的物空間，含有彼此反向配置之頂角大致相同之2個楔形稜鏡；及調整機構，其用以使前述2個楔形稜鏡之相對距離變化；且前述調整機構係藉由使前述2個楔形稜鏡中之至少一方於光軸方向上直線移動來使前述相對距離變化，並基於前述像之最大位移量s、由前述調整機構產生之前述相對距離之最大變化量d、及前述楔形稜鏡之折射率n，在前述調整機構使前述相對距離變化之可動範圍，以偏角接近最小偏角之方式根據下述式(1)決定前述2個楔形稜鏡之頂角α ；其中前述最大位移量s係基於在前述基板之表面所要求之前述像的位移量、及用以在前述基板之表面成像之倍率而決定。
一種曝光裝置，其特徵為將光照射於基板者，且包含：光源，其將光予以出射；保持機構，其用以保持基板；及複數個描繪頭，其與由前述保持機構所保持之基板的表面相對向，且以在副掃描方向上排列的狀態固定設置；前述描繪頭之各個係包含：空間光調變元件，其使來自前述光源之脈衝光成為所希望之圖案之光束；及像位置調整裝置，其調整前述基板之表面中之像的位置；前述像位置調整裝置係包含：光學系統，其用來使前述基板之表面中之像位移，配置於處於成像關係之光學系統之中的像空間，含有彼此反向配置之頂角大致相同之2個楔形稜鏡；及調整機構，其用以使前述2個楔形稜鏡之相對距離變化；且前述調整機構係藉由使前述2個楔形稜鏡中之至少一方於光軸方向上直線移動來使前述相對距離變化，並基於前述像之最大位移量s、由前述調整機構產生之前述相對距離之最大變化量d、及前述楔形稜鏡之折射率n，在前述調整機構使前述相對距離變化之可動範圍，以偏角接近最小偏角之方式根據下述式(1)決定前述2個楔形稜鏡之頂角α ；其中前述最大位移量s係基於在前述基板之表面所要求之前述像的位移量、及用以在前述基板之表面成像之倍率而決定。
如請求項1或2之曝光裝置，其中在前述調整機構使前述相對距離變化之可動範圍之中央位置，以變成像散差大致成為零之入射角之方式決定前述光學系統之姿勢。
如請求項1或2之曝光裝置，其中進一步包含第1旋轉機構，其以與前述像之位移方向及光軸方向之任一者均正交之第1軸為中心，使前述光學系統旋轉。
如請求項1或2之曝光裝置，其中進一步包含第2旋轉機構，其以與光軸方向平行之第2軸為中心，使一方之前述楔形稜鏡旋轉。
如請求項1或2之曝光裝置，其中進一步包含第3旋轉機構，其以與前述像之位移方向平行之第3軸為中心，使一方之前述楔形稜鏡旋轉。
如請求項1或2之曝光裝置，其中前述調整機構係藉由使前述2個楔形稜鏡之中至少一方沿光軸方向移動而使前述相對距離變化。
如請求項1或2之曝光裝置，其中進一步包含控制機構，其依據前述像面中之像之位移量，控制前述調整機構。