JP3348721B2 - 照明装置及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、露光装置に好適
な照明装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】 近年、ワープロ、パソコン、テレビ等
の表示素子として、液晶表示パネルが多用されるように
なった。液晶表示パネルは、ガラス基板上に透明薄膜電
極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターン
ニングして作られる。このリソグラフィのための装置と
して、マスク上に形成された原画パターンを投影光学系
を介してガラス基板上のフォトレジスト層に露光するミ
ラープロジェクションタイプのアライナーが使われてい
る。このようなアライナーとしては、例えば図１４(a),
(b) に示すものが知られている。図１４(a) は、従来の
アライナーの構成を示す斜視図であり、図１４(b) は、
アライナーの投影光学系のレンズ断面図である。

【０００３】図１４(a) において、図示なき照明光学系
によりマスク７１ｃが円弧状の照野７２ａにて照明され
る。この照野７２ａの像７２ｂは、図１４(b) に示す如
く、台形ミラー７３の反射面７３ａにて光路が９０°偏
向され、凹面鏡７４及び凸面鏡７５を介して、再び凹面
鏡７４にて反射される。凹面鏡７４からの光は、台形ミ
ラー７３の反射面７３ｂにて光路が９０°偏向され、プ
レート７６上にマスク７１ｃの像を形成する。そして、
このアライナーにおいては、プレート７６とマスク７１
ｃとを走査露光する、即ち図中Ｘ方向に沿って移動させ
つつ露光を行なうことで、マスク７１ｃ上の回路パター
ンをプレート７６上に転写していた。

【０００４】最近、液晶表示パネルの大型化が望まれて
いる。それに伴い、上述の如きアライナーにおいても、
露光領域の拡大が望まれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の如き投影露光装
置において、露光領域を拡大させるためには、露光領域
を分割して露光していた。具体的には、図１４(a) に示
す如く、プレート７６上を領域７６ａ，７６ｂ，７６
ｃ，７６ｄに４分割して、まず、マスク７１ａと領域７
６ａとを走査露光して、領域７６ａ上にマスク７１ａの
回路パターンを転写する。次に、マスク７１ａをマスク
７１ｂに交換すると共に、投影光学系の露光領域と領域
７６ｂとが重なるように、プレート７６を図中ＸＹ平面
内でステップ的に移動させる。そして、マスク７１ｂと
プレート７６とを走査露光して、マスク７１ｂの回路パ
ターンを領域７６ｂ上に転写する。以下同様に、マスク
７１ｃ、７１ｄの回路パターンをそれぞれ領域７６ｃ、
７６ｄに転写していた。

【０００６】このように、分割して露光を行なう場合に
は、多数回の露光を行なうため、スループット（単位時
間当たり露光できる基板の量）の低下を招いていた。
また、大きな露光領域を一括して転写するために、投影
光学系の大型化を図ることが考えられる。しかしなが
ら、投影光学系の大型化を図るためには、大型な光学素
子を非常に高精度に製作する必要があり、製作コストの
増大と装置の大型化とを招く問題点がある。また、投影
光学系の大型化により収差も増大する問題点がある。

【０００７】そこで、本発明は、露光領域が大きな場合
でも、スループットを低下させずに、良好な結像性能の
もとで回路パターンを転写できる露光装置に好適な照明
装置及び方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による露光装置は、以下の構成を有する。請
求項１にかかる発明は、第１物体上のパターンを第２物
体へ転写する露光装置に組合せられて、前記第１物体を
照明する照明装置であって、照明光を供給する光源と；
該光源からの照明光を複数の照明光に分岐する照明分岐
手段と；該照明分岐手段によって分岐された前記複数の
照明光を、前記第１物体上の複数の照明領域へそれぞれ
導く導光手段と；を備え、前記照明領域は長手方向と短
手方向とを有し、前記複数の照明領域は前記長手方向に
沿って配列されることを特徴とする。

【０００９】請求項２にかかる発明は、請求項１の構成
において、前記光源とは異なる別の光源をさらに備え、
該別の光源からの照明光は前記照明分岐手段へ導かれる
ことを特徴とする。請求項３にかかる発明は、請求項２
の構成において、前記照明分岐手段は、複数の入射端か
らの光を複数の射出端へ導くライトガイドを有すること
を特徴とする。

【００１０】請求項４にかかる発明は、請求項１の構成
において。前記照明分岐手段は、入射端からの光を複数
の射出端へ導くライトガイドを有することを特徴とす
る。請求項５にかかる発明は、請求項３または４の構成
において、前記ライトガイドは、ランダムに束ねられた
光ファイバを有することを特徴とする。

【００１１】請求項６にかかる発明は、請求項１〜５の
何れか一項の構成において、前記第１物体上の前記複数
の照明領域は台形形状であることを特徴とする。請求項
７にかかる発明は、請求項１〜６の何れか一項の構成に
おいて、前記第１物体と共役に配置された照明視野絞り
を有することを特徴とする。

【００１２】請求項８にかかる発明は、請求項１〜６の
何れか一項の構成において、第１物体と第２物体とを走
査方向に沿って移動させつつ前記第１物体上のパターン
を前記第２物体へ転写する露光装置に組合せられること
を特徴とする。請求項９にかかる発明は、第１物体と第
２物体とを走査方向に沿って移動させつつ前記第１物体
上のパターンを前記第２物体へ転写する露光装置に組合
せられて、前記第１物体を照明する照明装置であって、
照明光を供給する光源と；該光源からの照明光を複数の
照明光に分岐する照明分岐手段と；該照明分岐手段によ
って分岐された前記複数の照明光を、前記第１物体上の
複数の照明領域へそれぞれ導く導光手段と；を備え、前
記複数の照明領域は、第１の照明領域と該第１の照明領
域とは異なる第２の照明領域とを備え、前記第１及び第
２の照明領域は非走査方向において異なる位置に形成さ
れることを特徴とする。

【００１３】請求項１０にかかる発明は、請求項９の構
成において、前記複数の照明領域は、前記第１及び第２
の照明領域とは異なる第３の照明領域を備え、該第３の
照明領域は前記走査方向において前記第２の照明領域と
は異なる位置に形成されることを特徴とする。

【００１４】請求項１１にかかる発明は、請求項８の構
成において、前記複数の照明領域は、第１の照明領域と
該第１の照明領域とは異なる第２の照明領域とを備え、
前記第１及び第２の照明領域は非走査方向において異な
る位置に形成されることを特徴とする。

【００１５】請求項１２にかかる発明は、請求項１１の
構成において、前記複数の照明領域は、前記第１及び第
２の照明領域とは異なる第３の照明領域を備え、該第３
の照明領域は前記走査方向において前記第１及び第２の
照明領域とは異なる位置に形成されることを特徴とす
る。

【００１６】請求項１３にかかる発明は、請求項１〜１
２の何れか一項の構成において、前記第１物体の像を第
２物体上に形成する複数の投影光学系を備える露光装置
と組合せられることを特徴とする。請求項１４にかかる
発明は、請求項１３の構成において、前記複数の投影光
学系は前記第１物体上に複数の視野領域を有し、前記複
数の照明領域は前記複数の視野領域と相似であることを
特徴とする。

【００１７】請求項１５にかかる発明は、請求項１４の
構成において、前記複数の投影光学系は視野絞りを有し
ないことを特徴とする。請求項１６にかかる発明は、所
定のパターンが形成されたマスクを照明する照明方法で
あって、光源から照明光を供給し、該光源からの前記照
明光を複数の照明光に分岐し、該分岐された複数の照明
光を前記マスク上の複数の照明領域へそれぞれ導き、前
記照明領域は長手方向と短手方向とを有し、かつ前記複
数の照明領域は前記長手方向に沿って配列されることを
特徴とする。

【００１８】請求項１７にかかる発明は、請求項１６の
構成において、前記光源とは異なる別の光源からの照明
光を供給し、前記光源及び前記別の光源からの前記照明
光を複数の照明光に分岐することを特徴とする。請求項
１８にかかる発明は、請求項１７の構成において、前記
照明光を前記複数の照明光に分岐する際に、複数の入射
端からの光を複数の射出端へ導くライトガイドを用いる
ことを特徴とする。

【００１９】請求項１９にかかる発明は、請求項１６の
構成において、前記照明光を前記複数の照明光に分岐す
る際に、入射端からの光を複数の射出端へ導くライトガ
イドを用いることを特徴とする。請求項２０にかかる発
明は、請求項１８または１９の構成において、前記ライ
トガイドとして、ランダムに束ねられた光ファイバを用
いることを特徴とする。

【００２０】請求項２１にかかる発明は、請求項１６〜
２０の何れか一項の構成において、前記第１物体上に複
数の台形形状の照明領域を形成することを特徴とする。
請求項２２にかかる発明は、請求項１６〜２１の何れか
一項の構成において、前記第１物体と共役に配置された
照明視野絞りに光を導く工程を有することを特徴とす
る。

【００２１】請求項２３にかかる発明は、請求項１６の
構成において、前記複数の照明領域は、前記パターンが
形成される前記第１物体上の領域の縁に一致する辺を有
する第１の照明領域を有することを特徴とする。請求項
２４にかかる発明は、請求項２３の構成において、前記
複数の照明領域は、前記第１の照明領域とは異なる第２
の照明領域を有し、前記第２の照明領域は、台形形状ま
たは六角形形状であることを特徴とする。

【００２２】請求項２５にかかる発明は、前記第１物体
上のパターンを前記第２物体へ転写する露光方法におい
て、請求項１６〜２４の何れか一項記載の照明方法を用
いて前記第１物体上の複数の照明領域内を照明すること
を特徴とする。請求項２６にかかる発明は、第１物体と
第２物体とを走査方向に沿って移動させつつ前記第１物
体上のパターンを前記第２物体へ転写する露光方法にお
いて、請求項１６〜２４の何れか一項記載の照明方法を
用いて前記第１物体上の複数の照明領域内を照明するこ
とを特徴とする。

【００２３】請求項２７にかかる発明は、請求項２５ま
たは２６の構成において、前記第１物体上のパターンの
像を前記第２物体上に形成することを特徴とする。請求
項２８にかかる発明は、請求項２５または２６の構成に
おいて、前記第１物体上のパターンの像を第２物体上の
複数の領域に形成することを特徴とする。

【００２４】請求項２９にかかる発明は、所定のパター
ンが形成されたマスクを照明する照明方法であって、請
求項１〜１５の何れか一項記載の照明装置を用いて前記
マスク上に前記複数の照明領域を形成することを特徴と
する。ここで、本発明において、正立像とは、上下左右
の横倍率が正となる像のことを指す。

【００２５】

【発明の実施形態】以下、図面を参照して本発明による
実施例を説明する。図１は、本発明による露光装置の斜
視図である。なお、図１では、所定の回路パターンが設
けられたマスク８と、ガラス基板上にレジストが塗布さ
れたプレート９とが搬送される方向（走査方向）をＸ
軸、マスク８の平面内でＸ軸と直交する方向をＹ軸、マ
スク８の法線方向をＺ軸とした座標系をとっている。

【００２６】図１において、照明光学系１０による露光
光は、図中ＸＹ平面内のマスク８を均一に照明する。こ
の照明光学系１０としては、例えば図２に示す如き構成
のものが好適である。図２は、図１に示す照明光学系１
０の具体的な構成の一例を示す図である。図２におい
て、楕円鏡１０２の内部には、例えばｇ線(435nm) 、あ
るいはｉ線(365nm) の露光光を供給する水銀ランプ等の
光源が設けられており、この光源からの露光光は、楕円
鏡１０２により集光され、ライトガイド１０３の入射端
に光源像を形成する。ライトガイド１０３は、その射出
端１０３ａ、１０３ｂに均一な光強度分布の２次光源面
を形成する。尚、ライトガイド１０３は、ランダムに束
ねられた光ファイバーで構成されることが望ましい。

【００２７】ライトガイド１０３から射出した光束は、
リレーレンズ１０４ａ、１０４ｂをそれぞれ介して、フ
ライアイレンズ１０５ａ、１０５ｂに達する。これらの
フライアイレンズ１０５ａ、１０５ｂの射出面側には、
複数の２次光源が形成される。複数の２次光源からの光
は、２次光源形成位置に前側焦点が位置するように設け
られたコンデンサレンズ１０６ａ、１０６ｂを介して、
矩形状の開口部１０７ａ、１０７ｂを有する視野絞り１
０７を均一に照明する。視野絞り１０７を介した露光光
は、それぞれレンズ１０８ａ、１０８ｂを介して、ミラ
ー１０９ａ、１０９ｂによって光路が９０°偏向され、
レンズ１１０ａ、１１０ｂに達する。ここで、レンズ１
０８ａ、１１０ａとレンズ１０８ｂ、１１０ｂとは、視
野絞り１０７とマスク８とを共役にするリレー光学系で
あり、レンズ１１０ａ、１１０ｂを介した露光光は、視
野絞り１０７の開口部１０７ａ、１０７ｂの像である照
明領域１１１ａ、１１１ｂを形成する。

【００２８】尚、視野絞り１０７の開口部１０７ａ，１
０７ｂの形状は、矩形状に限ることはない。この照明領
域の形状としては、投影光学系の視野の形状に可能な限
り相似であることが望ましい。また、図２においては、
説明を簡単にするために、照明領域１１１ｃ〜１１１ｇ
を形成する照明光学系は、その光軸のみを示している。
なお、図２では図示省略されているが、ライトガイド１
０３の射出端は、照明領域の数に対応して設けられてお
り、これらの照明領域１１１ｃ〜１１１ｇには、図示省
略したライトガイド１０３の射出端からの露光光が供給
される。

【００２９】また、図２に示すように、１つの光源では
光量不足になる場合、図３に示すような構成を適用して
も良い。図３は、照明光学系の変形例の要部を模式的に
示す図であって、水銀ランプ等の光源２０１ａ〜２０１
ｃからの露光光は、楕円鏡２０２ａ〜２０２ｃにより集
光され、光源像を形成する。そして、この光源像形成位
置に入射端が位置するようにライトガイド２０３が設け
られており、ライトガイド２０３を介した露光光は、複
数の射出端２０３ａ〜２０３ｅに均一な光強度分布の２
次光源面を形成する。このライトガイド２０３も図２の
ライトガイド１０３と同じく光ファイバーをランダムに
束ねて構成されることが望ましい。射出端２０３ａ〜２
０３ｅからマスク８に至るまでの光路は、図２に示す照
明光学系と同じであるため、ここでは説明を省略する。

【００３０】なお、上述の如き複数の照明領域１１１ａ
〜１１１ｇを形成する複数の照明光学系の代わりに、走
査方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に延びた一
つの矩形状の領域でマスク８を照明する照明光学系を適
用しても良い。このような光学系としては、Ｙ方向に延
びた棒状の光源を用いたものが考えられる。さて、マス
ク８の下方には、複数の投影光学系２ａ〜２ｇが配置さ
れている。以下、図４を参照して投影光学系２ａ〜２ｇ
について説明する。なお、投影光学系２ａ〜２ｇは、そ
れぞれ同じ構成を有するため、説明を簡単にするために
投影光学系２ａのみについて述べる。

【００３１】図４は、投影光学系２ａのレンズ構成図で
あり、この投影光学系２ａは、２組のダイソン型光学系
を組み合わせた構成である。図４において、投影光学系
２ａは、第１部分光学系２１〜２４と、視野絞り２５
と、第２部分光学系２６〜２９とから構成されており、
これらの第１及び第２部分光学系は、それぞれダイソン
型光学系を変形したものである。

【００３２】第１部分光学系は、マスク８面に対して４
５°の傾斜で配置された反射面を持つ直角プリズム２１
と、マスク８の面内方向に沿った光軸を有し、凸面を直
角プリズム２１の反対側に向けた平凸レンズ成分２２
と、全体としてメニスカス形状であって凹面を平凸レン
ズ成分２２側に向けた反射面を有するレンズ成分２３
と、直角プリズム２１の反射面と直交しかつマスク８面
に対して４５°の傾斜で配置された反射面を持つ直角プ
リズム２４とを有する。

【００３３】そして、マスク８を介した照明光学系から
の光は、直角プリズム２１によって光路が９０°偏向さ
れ、直角プリズム２１に接合された平凸レンズ成分２２
に入射する。このレンズ成分２２には、平凸レンズ成分
２２とは異なる硝材にて構成されたレンズ成分２３が接
合されており、直角プリズム２１からの光は、レンズ成
分２２、２３の接合面２２ａにて屈折し、反射膜が蒸着
された反射面２３ａに達する。反射面２３ａで反射され
た光は、接合面２２ａで屈折され、レンズ成分２２に接
合された直角プリズム２４に達する。レンズ成分２２か
らの光は、直角プリズム２４により光路が９０°偏向さ
れて、この直角プリズム２４の射出面側に、マスク８の
１次像を形成する。ここで、第１部分光学系２１〜２４
が形成するマスク８の１次像は、Ｘ方向（光軸方向）の
横倍率が正であり、かつＹ方向の横倍率が負となる等倍
像である。

【００３４】１次像からの光は、第２部分光学系２６〜
２９を介して、マスク８の２次像をプレート９上に形成
する。なお、第２部分光学系の構成は、第１部分光学系
と同一であるため説明を省略する。この第２部分光学系
２６〜２９は、第１部分光学系と同じく、Ｘ方向が正か
つＹ方向が負となる横倍率の等倍像を形成する。よっ
て、プレート９上に形成される２次像は、マスク８の等
倍の正立像（上下左右方向の横倍率が正となる像）とな
る。ここで、投影光学系２ａ（第１及び第２部分光学
系）は、両側テレセントリック光学系である。

【００３５】なお、上述の第１及び第２部分光学系は、
反射面２３ａ，２８ａが共に同じ向きとなるように構成
されている。これにより、投影光学系全体の小型化を図
ることができる。本実施例による第１及び第２部分光学
系は、平凸レンズ成分２２，２７と、反射面２３ａ，２
８ａとの間の光路中を硝材で埋める構成となっている。
これにより、平凸レンズ成分２２，２７と反射面２３
ａ，２８ａとの偏心が生じない利点がある。

【００３６】また、図５に示すように、第１及び第２部
分光学系は、平凸レンズ成分２２，２７と反射面２３
ａ，２８ａとの間を空気とする、いわゆるダイソン型光
学系そのものの構成でも良い。なお、このようなダイソ
ン型光学系に関しては、J.O.S.A.vol.49 (1959年発行)
のP713〜P716に詳述されている。さて、本実施例におい
ては、第１部分光学系が形成する１次像の位置に、視野
絞り２５を配置している。視野絞り２５は、例えば図６
(a) に示す如き台形状の開口部を有する。この視野絞り
２５により、プレート９上の露光領域が台形状に規定さ
れる。ここで、図６(b) に破線で示すように、本実施例
におけるダイソン型光学系において、レンズ成分２２、
２３、２７、２８の断面（ＹＺ平面）形状が円形である
ため、取り得る最大の視野の領域がほぼ半円形状とな
る。このとき、視野絞り２５にて規定される台形状の視
野領域８ａは、一対の平行辺のうちの短辺が半円状の領
域（最大の視野の領域）の円弧側を向くことが好まし
い。これにより、ダイソン型光学系の取り得る最大の視
野領域に対して、視野領域の走査方向（Ｘ方向）の幅を
最大とすることができ、走査速度を向上させることが可
能となる。

【００３７】また、視野絞り２５としては、図６(c) に
示すように、六角形状の開口部を有する構成であっても
良い。このとき、図６(d) に示す如く、六角形状の開口
部の大きさは、図中破線で示される最大視野領域の範囲
内となる。なお、図６(b) 及び図６(d) に破線にて示す
最大視野領域は、第１及び第２部分光学系をケラれなく
通過する軸外光束のうち、最も外側を通過する光束がマ
スク８上で通過する点を囲む領域である。

【００３８】図１に戻って、投影光学系２ａ〜２ｇの配
置について説明する。図１においては、投影光学系２ａ
〜２ｇは、投影光学系内の視野絞りによって規定される
視野領域８ａ〜８ｇを有している。これらの視野領域８
ａ〜８ｇの像は、プレート９上の露光領域９ａ〜９ｇ上
に等倍の正立像として形成される。ここで、投影光学系
２ａ〜２ｄは、視野領域８ａ〜８ｄが図中Ｙ方向に沿っ
て配列されるように設けられている。また、投影光学系
２ｅ〜２ｇは、図中Ｘ方向で視野領域８ａ〜８ｄとは異
なる位置に、視野領域８ｅ〜８ｇがＹ方向に沿って配列
されるように設けられている。このとき、投影光学系２
ａ〜２ｄと、投影光学系２ｅ〜２ｇとは、それぞれが有
する直角プリズム同士が極近傍に位置するように設けら
れる。なお、Ｘ方向において、視野領域８ａ〜８ｄと視
野領域８ｅ〜８ｇとの間隔を広げるように投影光学系２
ａ〜２ｇを配置しても構わないが、このときには、走査
露光を行なうための走査量（マスク８とプレート９の移
動量）が増し、スループットの低下を招くため好ましく
ない。

【００３９】プレート９上には、投影光学系２ａ〜２ｄ
によって、図中Ｙ方向に沿って配列された露光領域９ａ
〜９ｄが形成され、投影光学系２ｅ〜２ｇによって、露
光領域９ａ〜９ｄとは異なる位置にＹ方向に沿って配列
された露光領域９ｅ〜９ｇが形成される。これらの露光
領域９ａ〜９ｇは、視野領域８ａ〜８ｄの等倍の正立像
である。

【００４０】ここで、マスク８は図示なきマスクステー
ジ上に載置されており、プレート９は、プレートステー
ジ６０上に載置されている。ここで、マスクステージと
プレートステージとは、図中Ｘ方向に同期して移動す
る。これにより、プレート９上には、照明光学系１０に
より照明されたマスク８の像が逐次転写され、所謂走査
露光が行なわれる。マスク８の移動により、視野領域８
ａ〜８ｇによるマスク８の全面の走査が完了すると、プ
レート９上の全面に渡ってマスク８の像が転写される。

【００４１】プレートステージ６０上には、Ｙ軸に沿っ
た反射面を有する反射部材６１と、Ｘ軸に沿った反射面
を有する反射部材６２とが設けられている。また、露光
装置本体側には、干渉計として、例えばＨｅ−Ｎｅ(633
nm) 等のレーザ光を供給するレーザ光源６３、レーザ光
源６３からのレーザ光をＸ方向測定用のレーザ光とＹ方
向測定用のレーザ光とに分割するビームスプリッタ６
４、ビームスプリッタ６４からのレーザ光を反射部材６
１へ投射するためのプリズム６５及びビームスプリッタ
６４からのレーザ光を反射部材６２上の２点へ投射する
ためのプリズム６６、６７が設けられている。これによ
り、ステージのＸ方向の位置、Ｙ方向の位置及びＸＹ平
面内での回転を検出することができる。なお、図１にお
いては、反射部材６１、６２にて反射されたレーザ光と
参照用レーザ光とを干渉させた後に検出する検出系につ
いて図示省略している。

【００４２】次に、図７を参照して本実施例による視野
領域の配置について説明する。図７は、投影光学系２ａ
〜２ｇによる視野領域８ａ〜８ｇと、マスク８との平面
的な位置関係を示す図である。図７において、マスク８
上には、回路パターンＰＡが形成されており、この回路
パターンＰＡの領域を囲むように遮光部ＬＳＡが設けら
れている。図２に示される照明光学系は、図中破線にて
囲まれる照明領域１１１ａ〜１１１ｇを均一に照明す
る。この照明領域１１１ａ〜１１１ｇ内には、前述の視
野領域８ａ〜８ｇが配列されている。これらの視野領域
８ａ〜８ｇは、投影光学系２ａ〜２ｇ内の視野絞りによ
り、その形状がほぼ台形状となる。ここで、視野領域８
ａ〜８ｄの上辺（一対の平行な辺のうちの短辺）と、視
野領域８ｅ〜８ｇの上辺（一対の平行な辺のうちの短
辺）とが対向するように配列されている。ここで、遮光
部ＬＳＡに沿った視野領域８ａ及び８ｄの形状は、遮光
部ＬＳＡ側の斜辺（一対の平行な辺以外の辺）が回路パ
ターンＰＡの領域の縁と一致するように規定される。な
お、視野領域８ａ及び８ｄがマスク８の遮光部ＬＳＡと
重なるような形状でも良い。

【００４３】本実施例においては、投影光学系２ａ〜２
ｇが両側テレセントリック光学系であるため、ＸＹ平面
内において、投影光学系２ａ〜２ｇが占める領域が、そ
れぞれ視野領域８ａ〜８ｇの占める領域よりも大きくな
る。従って、視野領域８ａ〜８ｄの配列は、それぞれの
領域８ａ〜８ｄの間で間隔を持つように構成せざるを得
ない。この場合、視野領域８ａ〜８ｄのみを用いて走査
露光を行なうならば、視野領域８ａ〜８ｄの間のマスク
８上の領域をプレート９上に投影転写することができな
い。そこで、本実施例においては、視野領域８ａ〜８ｄ
の間の領域について走査露光を行なうために、投影光学
系２ｅ〜２ｇによって視野領域８ｅ〜８ｇを設けるよう
に構成している。

【００４４】このとき、走査方向（Ｘ方向）に沿った視
野領域８ａ〜８ｇ（または露光領域９ａ〜９ｇ）の幅の
総和が、どのＹ方向の位置においても常に一定となるこ
とが望ましい。以下、図８を参照して説明する。図８
(a),(b) は、プレート９上のＹ方向に関する露光量の分
布を示すものであり、縦軸に露光量Ｅ、横軸にプレート
９のＹ方向の位置をとっている。図８(a)において、プ
レート９上には、台形状の露光領域９ａ〜９ｇのそれぞ
れに対応する露光量分布９０ａ〜９０ｇが得られる。こ
こで、走査露光するにあたって、露光領域９ａ〜９ｇの
Ｘ方向の幅の和が一定となるように規定されているた
め、露光領域９ａ〜９ｇの重なる領域に関しては常に同
じ露光量となる。例えば、露光領域９ａに対応する露光
量分布９０ａと、露光領域９ｅに対応する露光量分布９
０ｅとの重なる領域に関しては、露光領域９ａのＸ方向
の幅と露光領域９ｅのＸ方向の幅との和が一定であるた
め、この重なる領域の露光量の和は、重ならない領域の
露光量と同じ露光量となる。従って、プレート９上に
は、全面にわたって均一な露光量分布９１が得られるこ
とになる。なお、上述の説明では、露光領域が台形状で
ある場合について説明しているが、均一な露光量分布を
得るための露光領域の組合せは、台形状に限られない。
例えば、図６(c) に示す如き視野絞り２５によって、六
角形状の露光領域が複数形成される場合、各露光領域の
走査方向の幅が常に一定となるように、各露光領域を規
定する。これにより、プレート９上の全面にわたって均
一な露光量分布を得ることができる。

【００４５】次に、図９を参照して、本実施例における
投影光学系の望ましき配置関係について説明する。図９
は、投影光学系の配置を説明するための平面図であり、
投影光学系Ｄ1,Ｄ2,Ｄ3 をマスク８側（物体側）から見
た状態を示す。図９において、投影光学系Ｄ1 は、平凸
レンズ成分Ｌ1 と凹面鏡Ｍ1 とから構成され、投影光学
系Ｄ2 は、平凸レンズ成分Ｌ2 と凹面鏡Ｍ2 とから構成
され、投影光学系Ｄ3は、平凸レンズ成分Ｌ3 と凹面鏡
Ｍ3 とから構成される。ここで、各投影光学系Ｄ1,Ｄ2,
Ｄ3 の構成は、共に同じである。なお、図９では、説明
を簡単にするために、各投影光学系Ｄ1,Ｄ2,Ｄ3 の光路
は、物体から凹面鏡（反射鏡）Ｍ1,Ｍ2,Ｍ3 へ向かう光
路のみを示し、光路をＺ方向に偏向させる直角プリズム
は図示省略している。

【００４６】さて、投影光学系Ｄ1 の取り得る最大の視
野領域のＹ方向の幅をφF1、投影光学系Ｄ2 の取り得る
最大の視野領域のＹ方向の幅をφF2、投影光学系Ｄ3 の
取り得る最大の視野領域のＹ方向の幅をφF3とする。こ
れらの視野領域のＹ方向の幅φF1〜φF3は、それぞれ図
６(b),(d) に破線で示す最大視野領域の半径方向の長さ
に対応する。

【００４７】このとき、Ｙ方向に隣接して配置された投
影光学系Ｄ1,Ｄ3 の光軸間距離をＫとすると、

【００４８】

【数１】 φF1／２＋φF2＋φF3／２＞Ｋ …（１） を満足することが望ましい。ここで、φF1＝φF2＝φF3
＝φF （ただし、φF ：各投影光学系の取り得る最大の
視野領域のＹ方向の幅）とすると、上記（１）式は、以
下の如く書換えることができる。

【００４９】

【数２】 ２φF ＞Ｋ …（２） すなわち、各投影光学系の取り得る最大の視野領域のＹ
方向の幅は、各投影光学系のＹ方向における光軸間距離
の半分以上であることが望ましい。ここで、各投影光学
系の配置が上記（１）式または（２）式の範囲から外れ
る場合には、各視野領域がＹ方向で重ならない恐れがあ
るため好ましくない。

【００５０】また、平凸レンズ成分Ｌ1 〜Ｌ3 の直径
（Ｙ方向の長さ）をφL1〜φL3、凹面鏡Ｍ1 〜Ｍ3 の直
径（Ｙ方向の長さ）をφM1〜φM3とし、これらの直径の
なかで大きい方の直径（即ち、投影光学系Ｄ1,Ｄ2,Ｄ3
の外径の最大値）をφD1〜φD3とする。ここで、各投影
光学系Ｄ1,Ｄ2,Ｄ3 の構成が共に同じであるため、

【００５１】

【数３】φL1＝φL2＝φL3、 φM1＝φM2＝φM3、 φD1＝φD2＝φD3＝φD 、 がそれぞれ成立する。このとき、各投影光学系の取り得
る最大の視野領域のＹ方向の幅をφF とすると、

【００５２】

【数４】 φF ＞φD ／２ …（４） を満足することが望ましい。ここで、各投影光学系Ｄ1
〜Ｄ3 が上記（４）式を満足しない、即ち、各投影光学
系の取り得る最大の視野領域のＹ方向の幅φF が各投影
光学系の外径の最大値φD の半分以上でない場合には、
Ｙ方向に隣接して配置された投影光学系Ｄ1,Ｄ3 が互い
に干渉する恐れがあるため好ましくない。尚、投影光学
系の外径の最大値が光路を９０°偏向させる直角プリズ
ムにより定まるときには、上記外径の最大値φD を直角
プリズムのＹ方向の長さとすれば良い。また、上記
（１）式〜（４）式の関係は、ダイソン型光学系に限る
ことなく、オフナー型光学系にも適用できる。

【００５３】さて、上述の実施例では、投影光学系とし
て２組の光学系を組み合わせているが、その代わりに、
図１０及び図１１に示す光学系を適用しても良い。図１
０は、ダイソン型光学系の直角プリズムの代わりに、ダ
ハ面を持つ直角ダハプリズム３４を適用したものであ
る。図１０において、直角プリズム３１、平凸レンズ成
分３２及び反射面３３ａを持つレンズ成分３３は、それ
ぞれ図４に示す直角プリズム２１、平凸レンズ成分２２
及びレンズ成分２３と同一の機能を有するため、ここで
は説明を省略する。２組の直角プリズムを有するダイソ
ン型光学系では、光軸に沿った方向の横倍率が正とな
り、かつ光軸直交方向（物体面及び像面に沿った方向）
の横倍率が負となる像を形成する。図１０の如き直角ダ
ハプリズム３４を有するダイソン型光学系では、ダハ面
によって、物体面及び像面内での光軸直交方向（紙面垂
直方向）の像向きが逆転するため、光軸に沿った方向
（Ｘ方向）及び物体面及び像面内での光軸直交方向（Ｙ
方向）の横倍率が共に正となる正立像を形成できる。

【００５４】図１１は、光路を折り返すための反射面を
設けたダイソン型光学系の一例のレンズ構成図である。
図１１において、マスク８からの光は、光の入射方向
（Ｚ軸方向）に対して４５°に斜設された半反射面４１
ａによって、光路が９０°偏向されて、平凸レンズ成分
４２に入射する。なお、図１１に示す平凸レンズ成分４
２及び平凸レンズ成分４２に接合されるレンズ成分４３
は、それぞれ図４の平凸レンズ成分２２及びレンズ成分
２３と同一の機能を有する。

【００５５】そして、平凸レンズ成分４２に入射した光
は、反射面４３ａにて反射され、再び平凸レンズ成分４
２を介して、平凸レンズ成分４２の射出側にマスク８の
１次像を形成する。この１次像形成位置には、反射面４
１ｂが設けられている。ここで、半反射面４１ａと反射
面４１ｂとは、反射部材４１に設けられている。そし
て、反射面４１ｂ上の１次像からの光は、もとの光路を
逆進して、平凸レンズ成分４２及びレンズ成分４３を介
した後、半反射面４１ａを透過する。半反射面４１ａの
透過方向には、光線の入射方向（透過方向）に対して１
１２．５°で斜設された反射面４４ａと、この反射面４
４ａに対して４５°で斜設された反射面４４ｂとを有す
る反射部材４４が設けられている。ここで、反射面４４
ａ，４４ｂがペンタプリズムの機能を有するため、この
反射部材４４に入射した光は、反射面４４ａ，４４ｂで
の反射により、光路が９０°偏向される。

【００５６】反射面４４ａ，４４ｂで反射された光は、
反射部材４４の射出側にマスク８の２次像を形成する。
ここで、この２次像は、等倍の正立像となる。なお、図
１１においては、マスク８から反射面４１ｂまでの光路
長と、反射面４１ｂからプレート９までの光路長とが等
しくなるように構成している。ここで、図１１に示す投
影光学系においては、反射面４１ｂの形状が視野絞りの
形状となる。例えば、ＹＺ平面内で短辺が紙面上側とな
る台形状の反射面４１ｂである場合には、視野領域及び
露光領域は、ＸＹ平面で紙面右側に短辺が位置する台形
状の領域となる。なお、図１１の投影光学系において、
平凸レンズ成分４２及びレンズ成分４３の光軸近傍を通
過する光束は、反射面４１ｂに達しないため結像に寄与
しない。しかしながら、半反射面４１ａから反射面４３
ａへ向かう光路と反射面４１ｂから反射面４３ａへ向か
う光路とが混じることを避けるため、平凸レンズ成分４
２及びレンズ成分４３の光軸上及びその近傍を通過する
光束を用いることは少ない。従って、図１１のように、
平凸レンズ成分４２及びレンズ成分４３の光軸近傍を通
過する光束が遮光されていても、実用上何ら差し支えは
ない。

【００５７】なお、図１０及び図１１に示す投影光学系
において、物体側と像側とを逆転させる構成であっても
良いことはいうまでもない。上述の如き図１１に示す投
影光学系では、ペンタプリズムと同様の機能を持つ２つ
の反射面４４ａ，４４ｂを適用していたが、その代わり
に、図１２に示す如く、光路折り返し用の反射面を２枚
の反射面で構成しても良い。図１２において、図１１の
投影光学系と異なる箇所は、Ｙ方向（紙面垂直方向）に
沿った稜線を持つダハ面を構成する２つの反射面５１
ｂ，５１ｃを光路折り返し用の反射面４１ｂの代わりに
設け、プレート９の面に対して４５に斜設された反射面
５４ａを２つの反射面４４ａ，４４ｂの代わりに設けた
点である。なお、図１２において、平凸レンズ成分５２
及び反射面５３ａを持つレンズ成分５３は、それぞれ図
１１の平凸レンズ成分４２及びレンズ成分４３と同一の
機能を有する。

【００５８】図１２において、マスク８からの光は、半
反射面５１ａにて光路が９０°偏向され、平凸レンズ成
分５２及びレンズ成分５３を介して反射面５１ｂ，５１
ｃに達し、マスク８の１次像を形成する。この１次像
は、反射面５１ｂ，５１ｃによりその上下が逆転され、
再び平凸レンズ成分５２及びレンズ成分５３を介して、
半反射面５１ａを透過する。半反射面５１ａを透過した
光は、反射面５４ａにて光路が９０°偏向され、反射部
材５４から射出し、マスク８の２次像を形成する。ここ
で、この２次像は、等倍の正立像となる。

【００５９】また、上記実施例では、等倍の正立像を得
る投影光学系として、平凸レンズ成分と凹面鏡とを持つ
ダイソン型光学系を適用しているが、投影光学系として
はダイソン型光学系に限られることはない。例えば、図
１３に示すように、凹面鏡、凸面鏡及び凹面鏡が順に配
列されたオフナー型光学系を適用することもできる。図
１３は、第１及び第２部分光学系として図１４(b) に示
すオフナー型光学系を適用したものであり、説明を簡単
にするために、図１４(b) に示す部材と同一の機能を有
する部材には、同じ符号を付してある。なお、図１３に
おいて、第１部分光学系が形成するマスク８の１次像形
成位置には、円弧形状の開口部を有する視野絞り２５が
設けられている。このような２組のオフナー型光学系に
よっても、両側（物体側及び像側）がテレセントリック
であり、物体の等倍の正立像を形成する投影光学系を得
ることができる。

【００６０】以上から、等倍の正立像を得る投影光学系
としては、種々の構成を取り得ることが分かる。なお、
図１０に示す如き中間像（１次像）を形成しない投影光
学系や、図１２に示す如き中間像形成位置に視野絞りを
配置できない光学系においては、照明光学系による照明
領域の形状を所望の視野領域の形状と相似となるように
すれば良い。例えば、図２の照明光学系の視野絞り１０
７の開口部１０７ａ，１０７ｂの形状を台形状とすれ
ば、台形状の照明領域を得ることができる。

【００６１】このように、本実施例による露光装置によ
れば、複数の投影光学系によって、走査方向と直交する
幅が広い露光領域を形成しているため、個々の投影光学
系を大型化することなく、露光領域の大画面化に対応で
きる。ここで、本実施例では、投影光学系の大型化を招
かないため、比例拡大による収差の増大を防止できる利
点がある。

【００６２】また、本実施例では、画面を継ぐことな
く、一回の露光で大画面の露光が実行できるため、スル
ープットの向上が図れる利点や画面の継ぎ目が無くなる
利点がある。

【００６３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、露光領域
が大きな場合でも、スループットを低下させずに、回路
パターンを転写できる露光装置に好適な照明装置及び方
法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の一例を示す斜視図である。

【図２】本発明による露光装置に適用される照明光学系
の一例を示す斜視図である。

【図３】照明光学系の変形例を模式的に示す図である。

【図４】本発明による露光装置に適用される投影光学系
のレンズ構成図である。

【図５】投影光学系の変形例を示すレンズ構成図であ
る。

【図６】視野絞りの形状の説明するための平面図であ
る。

【図７】投影光学系による視野領域とマスクとの平面的
な位置関係を示す図である。

【図８】プレート上の露光量分布を示す図である。

【図９】複数の投影光学系の配置関係を説明するための
平面図である。

【図１０】投影光学系の変形例を示すレンズ構成図であ
る。

【図１１】投影光学系の変形例を示すレンズ構成図であ
る。

【図１２】投影光学系の変形例を示すレンズ構成図であ
る。

【図１３】投影光学系としてオフナー型光学系を適用し
た場合のレンズ構成図である。

【図１４】従来の露光装置の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

２ａ〜２ｇ…投影光学系、 ８…マスク、 ９…プレート、 １０…照明光学系、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−277612（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−15266（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−251812（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−161243（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−201666（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−299330（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−81841（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−69129（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4696889（ＵＳ，Ａ) 米国特許4769680（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 7/20 G02B 17/08 H01L 21/027 ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (29)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１物体上のパターンを第２物体へ転写
   する露光装置に組合せられて、前記第１物体を照明する
   照明装置において、 照明光を供給する光源と； 該光源からの照明光を複数の照明光に分岐する照明分岐
   手段と； 該照明分岐手段によって分岐された前記複数の照明光
   を、前記第１物体上の複数の照明領域へそれぞれ導く導
   光手段と； を備え、 前記照明領域は長手方向と短手方向とを有し、 前記複数の照明領域は前記長手方向に沿って配列される
   ことを特徴とする照明装置。
2. 【請求項２】 前記光源とは異なる別の光源をさらに備
   え、 該別の光源からの照明光は前記照明分岐手段へ導かれる
   ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 【請求項３】 前記照明分岐手段は、複数の入射端から
   の光を複数の射出端へ導くライトガイドを有することを
   特徴とする請求項２記載の照明装置。
4. 【請求項４】 前記照明分岐手段は、入射端からの光を
   複数の射出端へ導くライトガイドを有することを特徴と
   する請求項１記載の照明装置。
5. 【請求項５】 前記ライトガイドは、ランダムに束ねら
   れた光ファイバを有することを特徴とする請求項３また
   は４記載の照明装置。
6. 【請求項６】 前記第１物体上の前記複数の照明領域は
   台形形状であることを特徴とする請求項１〜５の何れか
   一項記載の照明装置。
7. 【請求項７】 前記第１物体と共役に配置された照明視
   野絞りを有することを特徴とする請求項１〜６の何れか
   一項記載の照明装置。
8. 【請求項８】 第１物体と第２物体とを走査方向に沿っ
   て移動させつつ前記第１物体上のパターンを前記第２物
   体へ転写する露光装置に組合せられることを特徴とする
   請求項１〜７の何れか一項記載の照明装置。
9. 【請求項９】 第１物体と第２物体とを走査方向に沿っ
   て移動させつつ前記第１物体上のパターンを前記第２物
   体へ転写する露光装置に組合せられて、前記第１物体を
   照明する照明装置において、 照明光を供給する光源と； 該光源からの照明光を複数の照明光に分岐する照明分岐
   手段と； 該照明分岐手段によって分岐された前記複数の照明光
   を、前記第１物体上の複数の照明領域へそれぞれ導く導
   光手段と； を備え、 前記複数の照明領域は、第１の照明領域と該第１の照明
   領域とは異なる第２の照明領域とを備え、 前記第１及び第２の照明領域は非走査方向において異な
   る位置に形成されることを特徴とする照明装置。
10. 【請求項１０】 前記複数の照明領域は、前記第１及び
    第２の照明領域とは異なる第３の照明領域を備え、 該第３の照明領域は前記走査方向において前記第２の照
    明領域とは異なる位置に形成されることを特徴とする請
    求項９記載の照明装置。
11. 【請求項１１】 前記複数の照明領域は、第１の照明領
    域と該第１の照明領域とは異なる第２の照明領域とを備
    え、 前記第１及び第２の照明領域は走査方向において異なる
    位置に形成されることを特徴とする請求項８記載の照明
    装置。
12. 【請求項１２】 前記複数の照明領域は、前記第１及び
    第２の照明領域とは異なる第３の照明領域を備え、 該第３の照明領域は前記走査方向において前記第１及び
    第２の照明領域とは異なる位置に形成されることを特徴
    とする請求項１１記載の照明装置。
13. 【請求項１３】 前記第１物体の像を第２物体上に形成
    する複数の投影光学系を備える露光装置と組合せられる
    ことを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項記載の照
    明装置。
14. 【請求項１４】 前記複数の投影光学系は前記第１物体
    上に複数の視野領域を有し、 前記複数の照明領域は前記複数の視野領域と相似である
    ことを特徴とする請求項１３記載の照明装置。
15. 【請求項１５】 前記複数の投影光学系は視野絞りを有
    しないことを特徴とする請求項１４記載の照明装置。
16. 【請求項１６】 所定のパターンが形成されたマスクを
    照明する照明方法において、 光源から照明光を供給し、 該光源からの前記照明光を複数の照明光に分岐し、 該分岐された複数の照明光を前記マスク上の複数の照明
    領域へそれぞれ導き、 前記照明領域は長手方向と短手方向とを有し、かつ前記
    複数の照明領域は前記長手方向に沿って配列されること
    を特徴とする照明方法。
17. 【請求項１７】 前記光源とは異なる別の光源からの照
    明光を供給し、 前記光源及び前記別の光源からの前記照明光を複数の照
    明光に分岐することを特徴とする請求項１６記載の照明
    方法。
18. 【請求項１８】 前記照明光を前記複数の照明光に分岐
    する際に、複数の入射端からの光を複数の射出端へ導く
    ライトガイドを用いることを特徴とする請求項１７記載
    の照明方法。
19. 【請求項１９】 前記照明光を前記複数の照明光に分岐
    する際に、入射端からの光を複数の射出端へ導くライト
    ガイドを用いることを特徴とする請求項１６記載の照明
    方法。
20. 【請求項２０】 前記ライトガイドとして、ランダムに
    束ねられた光ファイバを用いることを特徴とする請求項
    １８または１９記載の照明方法。
21. 【請求項２１】 前記第１物体上に複数の台形形状の照
    明領域を形成することを特徴とする請求項１６〜２０の
    何れか一項記載の照明方法。
22. 【請求項２２】 前記第１物体と共役に配置された照明
    視野絞りに光を導く工程を有することを特徴とする請求
    項１６〜２１の何れか一項記載の照明方法。
23. 【請求項２３】 前記複数の照明領域は、前記パターン
    が形成される前記第１物体上の領域の縁に一致する辺を
    有する第１の照明領域を有することを特徴とする請求項
    １６記載の照明方法。
24. 【請求項２４】 前記複数の照明領域は、前記第１の照
    明領域とは異なる第２の照明領域を有し、 前記第２の照明領域は、台形形状または六角形形状であ
    ることを特徴とする請求項２３記載の照明方法。
25. 【請求項２５】 前記第１物体上のパターンを前記第２
    物体へ転写する露光方法において、請求項１６〜２４の
    何れか一項記載の照明方法を用いて前記第１物体上の複
    数の照明領域内を照明することを特徴とする露光方法。
26. 【請求項２６】 第１物体と第２物体とを走査方向に沿
    って移動させつつ前記第１物体上のパターンを前記第２
    物体へ転写する露光方法において、請求項１６〜２４の
    何れか一項記載の照明方法を用いて前記第１物体上の複
    数の照明領域内を照明することを特徴とする露光方法。
27. 【請求項２７】 前記第１物体上のパターンの像を前記
    第２物体上に形成することを特徴とする請求項２５また
    は２６記載の露光方法。
28. 【請求項２８】 前記第１物体上のパターンの像を第２
    物体上の複数の領域に形成することを特徴とする請求項
    ２５または２６記載の露光方法。
29. 【請求項２９】 所定のパターンが形成されたマスクを
    照明する照明方法において、 請求項１〜１５の何れか一項記載の照明装置を用いて前
    記マスク上に前記複数の照明領域を形成することを特徴
    とする照明方法。