JP2002023057A

JP2002023057A - 投影光学系および該光学系を備えた露光装置

Info

Publication number: JP2002023057A
Application number: JP2000210820A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Suenaga; 豊末永
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-07-12
Filing date: 2000-07-12
Publication date: 2002-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】反射屈折型の投影光学系において、一方向に
沿って大きな寸法の投影視野を確保しつつ、レンズ成分
の自重による変形などの結像性能への影響を良好に抑え
る。【解決手段】少なくとも１つの凹面反射鏡（ＣＭ）と
複数のレンズ成分（Ｌｉ）とを備え、第１面（Ｍ）上に
おいて所定方向に沿って延びたスリット状のパターンの
像を第２面（Ｐ）に投影する反射屈折型の投影光学系。
第１面（Ｍ）または第２面（Ｐ）に比較的近い位置に配
置され、スリット状のパターンの像の形成に寄与する結
像光束が通過する有効領域の外側で且つ該有効領域に外
接する円形領域の内側において支持された少なくとも１
つのレンズ成分（Ｌ３２〜Ｌ３４）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投影光学系および
該光学系を備えた露光装置に関し、特にマスクと感光性
基板とを移動させつつマスクのパターンを感光性基板上
に投影露光する走査型の露光装置に好適な反射屈折型の
投影光学系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ワープロやパソコンやテレビ等の
表示素子として、液晶表示パネルが多用されるようにな
っている。液晶表示パネルは、プレート上に透明薄膜電
極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターニ
ングすることによって製造される。このフォトリソグラ
フィ工程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プレート上のフォトレ
ジスト層に投影露光する投影露光装置が用いられてい
る。

【０００３】なお、最近では、液晶表示パネルの大面積
化の要求が高まっており、その要求に伴ってこの種の投
影露光装置においても露光領域の拡大が望まれている。
そこで、露光対象となる感光性基板の大型化に対処する
ため、感光性基板の露光領域を複数の単位領域に分割し
て各単位領域に応じた走査露光を繰り返し、最終的に所
望のパターンを合成する画面合成の手法が用いられてい
る。この画面合成を行う際には、各露光領域の境界位置
でのパターンの切れ目の発生を防止するため、各露光領
域の境界を微少量重ね合わせて露光を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、画面合
成の手法では、隣接する露光領域同士の重ね合わせ精度
が充分に高くない場合には、パターンの継ぎ目部分に段
差が発生し、デバイスの特性が損なわれることがある。
すなわち、露光領域内における光学系の像質の違いや照
明条件の微妙な差が、パターンの継ぎ目部分に影響し、
デバイスのパターンの生成にむらが生じてしまう。

【０００５】そこで、１回の走査露光で大面積のデバイ
スパターンを形成するために、投影光学系を大型化する
ことが考えられる。しかしながら、大きな露光領域（投
影視野）を確保するために大型化された投影光学系で
は、特にその拡大側に配置されるレンズの有効径が大き
くなり、レンズの自重による変形などの結像性能への影
響を無視することができなくなってしまう。なお、凹面
反射鏡と複数のレンズとを含む反射屈折型の投影光学系
では、屈折型の投影光学系に比して、レンズの枚数を少
なくすることができるので、光学系の大型化に有利であ
る。

【０００６】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、一方向に沿って大きな寸法の投影視野を確保
しつつ、レンズ成分の自重による変形などの結像性能へ
の影響を良好に抑えることのできる、反射屈折型の投影
光学系を提供することを目的とする。また、一方向に沿
って大きな寸法の投影視野を有する反射屈折型の投影光
学系を用いて、１回の走査露光により大面積のデバイス
パターンを形成することのできる露光装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１発明では、少なくとも１つの凹面反射
鏡と複数のレンズ成分とを備え、第１面上において所定
方向に沿って延びたスリット状のパターンの像を第２面
に投影する反射屈折型の投影光学系において、前記第１
面または前記第２面に比較的近い位置に配置され、前記
スリット状のパターンの像の形成に寄与する結像光束が
通過する有効領域の外側で且つ該有効領域に外接する円
形領域の内側において支持された少なくとも１つのレン
ズ成分Ｌ１を有し、前記レンズ成分Ｌ１の最大有効半径
（前記円形領域の半径）をＨとし、前記レンズ成分Ｌ１
の光軸に最も近い支持点と光軸との間の距離をＸとする
とき、Ｘ＜０．７５Ｈの条件を満足することを特徴とす
る投影光学系を提供する。

【０００８】第１発明の好ましい態様によれば、前記レ
ンズ成分Ｌ１は、その光軸が重力方向に沿って延びる姿
勢で、前記投影光学系の拡大側に配置されている。ま
た、前記レンズ成分Ｌ１は、前記有効領域およびその外
側の支持領域を残して切り欠かれた形状を有し、前記支
持領域に当接する保持部材によって支持されていること
が好ましい。この場合、前記レンズ成分Ｌ１の前記支持
領域の当接部分は平面状に形成されていることが好まし
い。

【０００９】また、第１発明の好ましい態様によれば、
前記レンズ成分Ｌ１の前記有効領域および前記支持領域
の光軸に垂直な平面への合計射影面積をＳ１とし、前記
レンズ成分Ｌ１の切り欠かれた領域の光軸に垂直な平面
への射影面積をＳ２とするとき、Ｓ１＜Ｓ２の条件を満
足する。また、前記第２面側および前記第１面側にテレ
セントリックであることが好ましい。

【００１０】本発明の第２発明では、第１発明の投影光
学系と、前記第１面に設定されたマスクを照明するため
の照明光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記マ
スクおよび前記第２面に設定された感光性基板を相対移
動させながら、前記マスクに形成されたパターンを前記
感光性基板へ投影露光することを特徴とする露光装置を
提供する。この場合、前記照明光学系は、４５０ｎｍよ
りも小さい波長を有する光で前記マスクを照明すること
が好ましい。

【００１１】また、本発明の別の局面によれば、少なく
とも１つの凹面反射鏡と複数のレンズ成分とを備え、第
１面上において所定方向に沿って延びたスリット状のパ
ターンの像を第２面に投影する反射屈折型の投影光学系
において、前記スリット状のパターンの像の形成に寄与
する結像光束が通過する有効領域を残して所定部分が切
り欠かれた少なくとも１つのレンズ成分を有することを
特徴とする投影光学系を提供する。

【００１２】

【発明の実施の形態】一般に、一括露光によりデバイス
パターンを形成する露光装置の場合、マスク上の正方形
状の照明領域に形成されたパターンの像が、感光性基板
上の正方形状の露光領域に形成される。したがって、パ
ターン像の形成に寄与する結像光束が各レンズを通過す
る有効領域の形状は、各レンズの位置にかかわらず円形
に近い形状となる。その結果、一括露光型の露光装置で
は、投影光学系を大型化すると、各レンズの有効領域は
円形状に拡大し、各レンズが二次元的に大きな寸法を必
要とする。

【００１３】一方、画面合成することなく１回の走査露
光によりデバイスパターンを形成する走査型の露光装置
の場合、マスク上の細長い矩形状（あるいはスリット
状）の照明領域に形成されたパターンの像が、感光性基
板上の細長い矩形状の露光領域に形成される。したがっ
て、パターン像の形成に寄与する結像光束がマスクまた
は感光性基板に比較的近い位置に配置されたレンズを通
過する有効領域は、細長い矩形状となる。

【００１４】その結果、走査型の露光装置では、投影光
学系を大型化しても、マスクまたは感光性基板に比較的
近い位置に配置されたレンズの有効領域は細長い矩形状
に拡大し、マスクまたは感光性基板に比較的近い位置に
配置されたレンズが所定の方向に大きな寸法を必要とす
るが、所定の方向と直交する方向に沿って大きな寸法を
必要としない。なお、本発明では、結像光束が通過する
領域を有効領域と定義し、この有効領域に外接する円形
領域の半径を最大有効半径と定義している。

【００１５】この場合、パターンの等倍像を形成する等
倍投影光学系では、マスクの近傍に配置されたレンズと
感光性基板の近傍に配置されたレンズとは、互いにほぼ
同じ最大有効半径を有する。しかしながら、たとえばパ
ターンの拡大像を形成する拡大投影光学系では、感光性
基板の近傍に配置されたレンズの方が、マスクの近傍に
配置されたレンズよりも大きな最大有効半径を有するこ
とになる。すなわち、投影光学系の拡大側に配置される
レンズの方が、投影光学系の縮小側に配置されるレンズ
よりも大きな最大有効半径を必要とする。

【００１６】本発明の発明者は、上述の知見に基づき、
マスクまたは感光性基板に比較的近い位置に配置された
レンズの自重による変形などの結像性能への影響を良好
に抑えるためには、その有効領域の外側で且つ有効領域
に外接する円形領域の内側において支持することが有利
であることに想到した。すなわち、本発明では、マスク
または感光性基板に比較的近い位置に配置されて大型化
し易いレンズ成分Ｌ１が、以下の条件式（１）を満足す
る。

【００１７】Ｘ＜０．７５Ｈ（１）ここで、Ｈは、レンズ成分Ｌ１の最大有効半径である。
また、Ｘは、レンズ成分Ｌ１の光軸に最も近い支持点と
光軸との間の距離である。条件式（１）で規定される範
囲を逸脱してＸが大きくなると、レンズ成分Ｌ１の自重
による影響を無視することができなくなる。

【００１８】なお、本発明では、レンズ成分Ｌ１は、そ
の光軸が重力方向に沿って延びる姿勢で、投影光学系の
拡大側に配置されていることが好ましい。レンズ成分Ｌ
１の光軸が重力方向に沿って延びる姿勢で支持すること
により、レンズ成分Ｌ１の自重による変形性状が光軸に
関して対称になり、投影光学系の結像性能への影響を小
さく抑えることができる。また、投影光学系の拡大側に
配置されたレンズ成分Ｌ１は、上述したように最も大型
化し易いレンズであり、この最も大型化し易いレンズに
対して本発明の効果を最も有効に発揮することができ
る。

【００１９】また、本発明では、レンズ成分Ｌ１は、有
効領域およびその外側の支持領域を残して切り欠かれた
形状を有し、支持領域に当接する保持部材によって支持
されていることが好ましい。結像光束を通過させるのに
必須の有効領域とレンズを支持するのに必須の支持領域
とを残して他の不要領域を切除することにより、レンズ
成分Ｌ１の重量を大幅に低減することができるので、レ
ンズの支持およびその自重による変形などの観点におい
て有利である。また、支持領域に当接する保持部材によ
ってレンズ成分Ｌ１を支持する形態を採用し、且つ支持
領域の当接部分を平面状に形成することにより、簡素な
構成でレンズ成分Ｌ１を安定的に支持することが可能と
なる。

【００２０】さらに、本発明においては、以下の条件式
（２）を満足することが好ましい。Ｓ１＜Ｓ２（２）ここで、Ｓ１は、レンズ成分Ｌ１の有効領域および支持
領域の光軸に垂直な平面への合計射影面積である。ま
た、Ｓ２は、レンズ成分Ｌ１の切り欠かれた領域の光軸
に垂直な平面への射影面積である。条件式（２）で規定
される範囲を逸脱してＳ２が小さくなると、切り欠かれ
た領域が小さくなりすぎて、レンズ成分Ｌ１の自重軽減
効果を充分に期待することができなくなるので好ましく
ない。

【００２１】また、本発明では、投影光学系がマスク側
および感光性基板側にテレセントリックであることが好
ましい。この構成により、投影光学系のフォーカス調整
のためにマスクや感光性基板を合焦方向に移動させて
も、ディストーションの発生を実質的に回避することが
できる。さらに、本発明では、４５０ｎｍよりも小さい
波長を有する紫外光でマスクを照明することが好まし
い。この波長よりも大きい波長を有する露光光では、充
分な解像力を達成することができず、液晶表示素子のよ
うな高精細なマイクロデバイスの製造に適しない。

【００２２】なお、上述の説明では、マスクまたは感光
性基板の近傍に配置されて大型化し易いレンズ成分に本
発明を適用している。しかしながら、レンズ成分の位置
および姿勢にかかわらず、結像光束が通過する有効領域
を残して所定部分を切り欠くことにより、たとえば結像
性能の観点からレンズ成分の自重軽減効果を期待するこ
とができる。

【００２３】以上のように、本発明の反射屈折型の投影
光学系では、一方向に沿って大きな寸法の投影視野を確
保しつつ、レンズ成分の自重による変形などの結像性能
への影響を良好に抑えることができる。また、本発明の
露光装置では、一方向に沿って大きな寸法の投影視野を
有する反射屈折型の投影光学系を用いて、１回の走査露
光により大面積のデバイスパターンを形成することがで
きる。

【００２４】本発明の実施形態を、添付図面に基づいて
説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる投影光学
系を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。図
２は、図１の投影光学系の構成を概略的に示す図であ
る。図１において、感光性基板であるプレート（ガラス
基板）Ｐの法線方向に沿ってＺ軸を、プレート面内にお
いて図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、プレート面内に
おいて図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定し
ている。

【００２５】図１に示す露光装置は、たとえば高圧水銀
ランプからなる光源１を備えている。光源１は、回転楕
円面からなる反射面を有する楕円鏡２の第１焦点位置に
位置決めされている。したがって、光源１から射出され
た照明光束は、ミラー３を介して、楕円鏡２の第２焦点
位置に光源像を形成する。楕円鏡２の第２焦点位置に形
成された光源像からの光束は、コリメートレンズ４によ
りほぼ平行な光束に変換された後、所望の波長域の光束
を選択的に透過させる波長選択フィルター５に入射す
る。本実施形態の場合、波長選択フィルター５では、ｇ
線（λ＝４３６ｎｍ）の光とｈ線（λ＝４０５ｎｍ）の
光とｉ線（λ＝３６５ｎｍ）の光とが選択的に透過す
る。

【００２６】波長選択フィルター５を介して選択された
露光波長の光は、オプティカルインテグレータとしての
フライアイレンズ６に入射する。フライアイレンズ６
は、正の屈折力を有する多数のレンズエレメントをその
光軸が基準光軸ＡＸと平行になるように縦横に且つ稠密
に配列することによって構成されている。フライアイレ
ンズ６を構成する各レンズエレメントは、マスク上にお
いて形成すべき照野の形状（ひいてはプレート上におい
て形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状の断面を
有する。また、フライアイレンズ６を構成する各レンズ
エレメントの入射側の面は入射側に凸面を向けた球面状
に形成され、射出側の面は射出側に凸面を向けた球面状
に形成されている。

【００２７】したがって、フライアイレンズ６に入射し
た光束は多数のレンズエレメントにより波面分割され、
各レンズエレメントの後側焦点面には１つの光源像がそ
れぞれ形成される。すなわち、フライアイレンズ６の後
側焦点面には、多数の光源像からなる実質的な面光源す
なわち二次光源が形成される。フライアイレンズ６の後
側焦点面に形成された二次光源からの光束は、その近傍
に配置された開口絞り７に入射する。開口絞り７は、後
述する投影光学系ＰＬの入射瞳面と光学的にほぼ共役な
位置に配置され、二次光源の照明に寄与する範囲を規定
するための可変開口部を有する。開口絞り７は、可変開
口部の開口径を変化させることにより、照明条件を決定
するσ値（投影光学系の瞳面の開口径に対するその瞳面
上での二次光源像の口径の比）を所望の値に設定する。

【００２８】開口絞り７を介した二次光源からの光は、
コンデンサー光学系８の集光作用を受けた後、所定のパ
ターンが形成されたマスクＭを重畳的に均一照明する。
こうして、マスクＭ上には、フライアイレンズ６の各レ
ンズエレメントの断面形状と相似なＸ方向に沿って細長
く延びる矩形状の照明領域が形成される。なお、マスク
Ｍ上に形成される照明領域の形状を規定するための視野
絞りとしてのマスクブラインドおよびブラインド結像光
学系をコンデンサー光学系８とマスクＭとの間の光路中
に配置することもできる。

【００２９】マスクＭは、マスクホルダ（不図示）を介
して、マスクステージＭＳ上においてＸＺ平面（すなわ
ち鉛直面）に平行に保持されている。マスクステージＭ
Ｓは、図示を省略した駆動系の作用により、マスク面
（すなわちＸＺ平面）に沿って二次元的に移動可能であ
り、その位置座標はマスク干渉計（不図示）によって計
測され且つ位置制御されるように構成されている。

【００３０】マスクＭのパターンを透過した光束は、反
射屈折型の投影光学系ＰＬを介して、感光性基板である
プレートＰ上にＸ方向に沿って細長く延びる矩形状のマ
スクパターン像を形成する。プレートＰは、プレートホ
ルダ（不図示）を介して、プレートステージＰＳ上にお
いてＸＹ平面（すなわち水平面）に平行に保持されてい
る。プレートステージＰＳは、図示を省略した駆動系の
作用によりプレート面（すなわちＸＹ平面）に沿って二
次元的に移動可能であり、その位置座標はプレート干渉
計（不図示）によって計測され且つ位置制御されるよう
に構成されている。

【００３１】こうして、投影光学系ＰＬに対してマスク
ＭをＺ方向に沿って移動させるとともにプレートＰをＹ
方向に沿って移動させながら走査露光を行うことによ
り、プレートＰの露光領域にはマスクＭのパターンが投
影露光される。すなわち、プレートＰの露光領域には、
静止状態において形成される矩形状のマスクパターン像
のＸ方向に沿った寸法と、走査露光におけるプレートＰ
のＹ方向に沿った移動距離に対応する寸法とで規定され
る矩形状のパターンが形成される。

【００３２】ここで、図２を参照すると、本実施形態に
かかる反射屈折型の投影光学系ＰＬでは、マスクＭから
光が、第１レンズ群Ｇ１を介して、ビームスプリッタＢ
Ｓに入射する。ビームスプリッタＢＳで＋Ｚ方向に反射
された光は、第２レンズ群Ｇ２を介して、凹面反射鏡Ｃ
Ｍに入射する。凹面反射鏡ＣＭで反射された光は、第２
レンズ群Ｇ２を介して、ビームスプリッタＢＳに再び入
射する。ビームスプリッタＢＳを透過した光は、第３レ
ンズ群Ｇ３を介して、プレートＰに達する。

【００３３】第１レンズ群Ｇ１は、マスク側から順に、
両凸レンズＬ１１と、マスク側に凸面を向けた負メニス
カスレンズＬ１２と、両凸レンズＬ１３と、両凸レンズ
Ｌ１４とから構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２
は、ビームスプリッタ側から順に、ビームスプリッタ側
に平面を向けた平凹レンズＬ２１と、ビームスプリッタ
側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２２とから構成
されている。さらに、第３レンズ群Ｇ３は、ビームスプ
リッタ側から順に、ビームスプリッタ側に凹面を向けた
正メニスカスレンズＬ３１と、両凸レンズＬ３２と、ビ
ームスプリッタ側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ
３３と、両凸レンズＬ３４とから構成されている。

【００３４】なお、ビームスプリッタＢＳでの光量損失
を回避するために、ビームスプリッタとして偏光ビーム
スプリッタＰＢＳを用いるとともに、偏光ビームスプリ
ッタＰＢＳと凹面反射鏡ＣＭとの間の光路中および偏光
ビームスプリッタＰＢＳとプレートＰとの間の光路中に
１／４波長板をそれぞれ挿設することが好ましい。この
場合、マスクＭからの直線偏光が、第１レンズ群Ｇ１を
介して、Ｓ偏光状態で偏光ビームスプリッタＰＢＳに入
射する。偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されたＳ偏
光状態の直線偏光は、１／４波長板を２回透過すること
により、Ｐ偏光状態で偏光ビームスプリッタＰＢＳに再
入射する。偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過したＰ偏
光状態の直線偏光は、１／４波長板を１回透過すること
により、円偏光状態でプレートＰに達する。

【００３５】図２に示すように、本実施形態の投影光学
系ＰＬは、拡大光学系として構成されており、プレート
Ｐ上にマスクＭの拡大パターン像を形成する。したがっ
て、拡大側（プレート側）においてプレートＰに比較的
近い位置に配置されたレンズＬ３２〜Ｌ３４の方が、縮
小側（マスク側）においてマスクＭに比較的近い位置に
配置されたレンズＬ１１〜Ｌ１３よりも大きい有効径を
有する。そこで、本実施形態では、拡大側においてプレ
ートＰに比較的近い位置に配置されたレンズＬ３２〜Ｌ
３４に本発明を適用することが好ましい。以下、レンズ
Ｌ３２への本発明の適用に着目して、本実施形態を説明
する。

【００３６】図３は、本発明の適用にかかるレンズの有
効領域、支持領域、および切り欠かれた切除領域を説明
する図である。図３（ｂ）において破線で示すように、
レンズＬ３２において、結像光束が通過する有効領域Ｒ
１は、レンズＬ３２の光軸ＡＸ１（投影光学系ＰＬの光
軸ＡＸと一致）を中心とした細長い矩形状である。そし
て、有効領域Ｒ１の外側には支持領域Ｒ２が設けられ、
有効領域Ｒ１と支持領域Ｒ２とを残して切除領域Ｒ３
（図中斜線部で示す）が切り欠かれている。

【００３７】ここで、有効領域Ｒ１に外接する円形領域
（不図示）の半径が、レンズＬ３２の最大有効半径Ｈで
ある。また、本実施形態では、後述するように、支持領
域Ｒ２の全体に亘る面接触によりレンズＬ３２が支持さ
れているので、レンズＬ３２の光軸ＡＸ１に最も近い支
持点と光軸ＡＸ１との間の距離がＸである。さらに、有
効領域Ｒ１および支持領域Ｒ２の光軸ＡＸ１に垂直な平
面への合計射影面積がＳ１であり、切除領域Ｒ３の光軸
ＡＸ１に垂直な平面への射影面積がＳ２である。

【００３８】図４は、本発明の適用にかかるレンズの支
持形態を説明する斜視図である。図５は、図４のレンズ
の光軸に沿ってプレート側から支持部材を見た図であ
る。図４および図５に示すように、レンズＬ３２の支持
部材４１は、全体として矩形状の平行平面板の形態を有
し、その中央に矩形状の開口部４１ａが設けられてい
る。そして、レンズＬ３２の支持領域Ｒ２の支持部材側
の面は平面状に加工され、支持領域Ｒ２の全体に亘る面
接触によりレンズＬ３２が支持部材４１によって支持さ
れている。

【００３９】また、レンズＬ３２は、たとえば金属やセ
ラミックスのような適当な材料で形成されたビス４２と
止め具４３との組み合わせからなる締結手段によって支
持部材４１上の所定位置に位置決めされている。このと
き、レンズＬ３２の有効領域Ｒ１が支持部材４１の開口
部４１ａの範囲内に位置決めされていることはいうまで
もない。なお、他のレンズＬ３３およびＬ３４も、レン
ズＬ３２と同様に支持されている。

【００４０】以上のように、本実施形態では、プレート
Ｐに比較的近い位置に配置されたレンズＬ３３〜Ｌ３５
がその有効領域の直ぐ外側で支持されている。したがっ
て、一方向に沿って大きな寸法の投影視野を確保するこ
とができるように投影光学系ＰＬを大型化しても、大型
化し易いレンズＬ３３〜Ｌ３５の自重による変形などの
結像性能への影響を良好に抑えることができる。その結
果、本実施形態の露光装置では、１回の走査露光により
大面積のデバイスパターンを形成することができる。

【００４１】図２では、縮小側のマスクＭに比較的近い
位置に配置されたレンズＬ１１〜Ｌ１３も切り欠かれて
いる。レンズＬ１１に着目して、本実施形態を説明す
る。先ほど説明したレンズＬ３２とは異なり、円形レン
ズの重力方向（Ｚ方向）の上下が切り欠かれている。こ
のため、レンズＬ１１の中央部は、円形レンズの状態よ
りもたわみ易い。図６は、このたわみに対応するための
レンズ１１の支持形態を説明する平面図である。

【００４２】レンズＬ１１の支持部材５１は、全体とし
て矩形状の平行平面板の形状を有し、その中央部には矩
形状の開口部５１ａが形成されている。レンズＬ１１の
下面側の支持部材５１には、高さ基準となる３つの支持
突起５２が設けられている。３つの支持突起５２のうち
１つは、レンズＬ１１が一番たわむ中央位置に設けられ
ている。レンズＬ１１の片方の側面の支持部材５１に
は、横基準となる１つの支持突起５２が設けられてい
る。レンズＬ１１を介して支持突起５２の対称の位置に
は、押圧ばね５３が設けられており、常にレンズＬ１１
を所望位置に配置している。高さ基準となる３つの支持
突起５２を設けることなく、レンズＬ１１の下面が接触
する面を平面基準にしてレンズＬ１１を載せてもよい。

【００４３】なお、図１に示す実施形態における各光学
部材および各ステージ等を前述したような機能を達成す
るように、電気的、機械的または光学的に連結すること
で、本実施形態にかかる露光装置を組み上げることがで
きる。次に、図１に示す露光装置では、プレート（ガラ
ス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パタ
ーン等）を形成することによって、マイクロデバイスと
しての液晶表示素子を得ることができる。以下、図７の
フローチャートを参照して、このときの手法の一例につ
き説明する。

【００４４】図７において、パターン形成工程４０１で
は、本実施形態の露光装置を用いてマスク（レチクル）
のパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス
基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が
実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光
性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成さ
れる。その後、露光された基板は、現像工程、エッチン
グ工程、レチクル剥離工程等の各工程を経ることによっ
て、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフ
ィルター形成工程４０２へ移行する。

【００４５】次に、カラーフィルター形成工程４０２で
は、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３
つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、
またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組
を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形
成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後
に、セル組み立て工程４０３が実行される。

【００４６】セル組み立て工程４０３では、パターン形
成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、
およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカ
ラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組
み立てる。セル組み立て工程４０３では、例えば、パタ
ーン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する
基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカ
ラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル
（液晶セル）を製造する。

【００４７】その後、モジュール組み立て工程４０４に
て、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作
を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付
けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素
子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有
する液晶表示素子をスループット良く得ることができ
る。

【００４８】また、図１に示す実施形態にかかる露光装
置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パ
ターンを形成することによって、マイクロデバイスとし
ての半導体デバイスを得ることもできる。以下、マイク
ロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一
例につき図８のフローチャートを参照して説明する。

【００４９】先ず、図８のステップ３０１において、１
ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ
３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上に
フォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３
において、図１に示す露光装置を用いて、マスク（レチ
クル）上のパターンの像がその投影光学系（投影光学ユ
ニット）ＰＬを介して、その１ロットのウェハ上の各シ
ョット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３
０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジス
トの現像が行われた後、ステップ３０５において、その
１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとして
エッチングを行うことによって、マスク上のパターンに
対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域
に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターン
の形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイス
が製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれ
ば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイス
をスループット良く得ることができる。

【００５０】なお、上述の実施形態では、露光光として
ｇ線の光とｈ線の光とｉ線の光とを用いた例を示した
が、例えば光源として超高圧水銀ランプを用い、ｇ線の
み、ｈ線のみ、ｇ線とｈ線、ｈ線とｉ線を露光光として
用いることもできる。また、光源として２４８ｎｍの光
を供給するＫｒＦエキシマレーザ、１９３ｎｍの光を供
給するＡｒＦエキシマレーザ、１５７ｎｍの光を供給す
るＦ₂レーザなどを光源として用いても良い。

【００５１】また、上述の実施形態では、レンズを面接
触により支持しているが、これに限定されることなく、
たとえば３箇所以上の複数点でレンズを支持することも
できる。さらに、上述の実施形態では、レンズを平面接
触により支持しているが、これに限定されることなく、
たとえばレンズの曲面に合わせて曲面接触により支持す
ることもできる。

【００５２】また、上述の実施形態では、レンズの一部
を切り欠いているが、レンズを切り欠くことなく本発明
にしたがって支持することもできる。さらに、上述の実
施形態では、プレート側のレンズのみを本発明にしたが
って支持しているが、必要に応じてマスク側のレンズも
支持することができる。また、上述の実施形態では、拡
大投影光学系になっているが、縮小投影光学系であって
もよい。この場合には、拡大側がマスク側のレンズにな
る。

【００５３】また、上述の実施形態では、マスクが垂直
面に沿って設定され且つプレートが水平面に沿って設定
されているが、これに限定されることなく、マスクおよ
びプレートをともに水平面に沿って設定する構成も可能
である。さらに、上述の実施形態では、拡大倍率を有す
る投影光学系に本発明を適用しているが、これに限定さ
れることなく、等倍倍率または縮小倍率を有する投影光
学系に本発明を適用することもできる。

【００５４】また、上述の実施形態では、１回の走査露
光でデバイスパターンを形成しているが、これに限定さ
れることなく、複数回の走査露光を繰り返すことにより
画面合成によりさらに大面積のデバイスパターンを形成
することもできる。この場合、マスク上に形成される照
明領域の形状は、たとえば一方向に沿って細長く延びる
台形状のようなスリット状になる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の反射屈折
型の投影光学系では、一方向に沿って大きな寸法の投影
視野を確保しつつ、レンズ成分の自重による変形などの
結像性能への影響を良好に抑えることができる。また、
本発明の露光装置では、一方向に沿って大きな寸法の投
影視野を有する反射屈折型の投影光学系を用いて、１回
の走査露光により大面積のデバイスパターンを形成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる投影光学系を備えた
露光装置の構成を概略的に示す図である。図１の投影光
学系の構成を概略的に示す図である。

【図２】図１の投影光学系の構成を概略的に示す図であ
る。

【図３】本発明の適用にかかるレンズの有効領域、支持
領域、および切り欠かれた切除領域を説明する図であ
る。

【図４】本発明の適用にかかるレンズの支持形態を説明
する斜視図である。

【図５】図４のレンズの光軸に沿ってプレート側から支
持部材を見た図である。

【図６】たわみに対応するためのレンズ１１の支持形態
を説明する平面図である。

【図７】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る
際の手法の一例について、そのフローチャートを示す図
である。

【図８】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得
る際の手法の一例について、そのフローチャートを示す
図である。

【符号の説明】

１光源２楕円鏡４コリメートレンズ５波長選択フィルタ６フライアイレンズ７開口絞り８コンデンサー光学系ＭマスクＭＳマスクステージＰＬ投影光学系ＰプレートＰＳプレートステージ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの凹面反射鏡と複数のレ
ンズ成分とを備え、第１面上において所定方向に沿って
延びたスリット状のパターンの像を第２面に投影する反
射屈折型の投影光学系において、前記第１面または前記第２面に比較的近い位置に配置さ
れ、前記スリット状のパターンの像の形成に寄与する結
像光束が通過する有効領域の外側で且つ該有効領域に外
接する円形領域の内側において支持された少なくとも１
つのレンズ成分Ｌ１を有し、前記レンズ成分Ｌ１の最大有効半径（前記円形領域の半
径）をＨとし、前記レンズ成分Ｌ１の光軸に最も近い支
持点と光軸との間の距離をＸとするとき、Ｘ＜０．７５Ｈの条件を満足することを特徴とする投影光学系。
【請求項２】前記レンズ成分Ｌ１は、その光軸が重力
方向に沿って延びる姿勢で、前記投影光学系の拡大側に
配置されていることを特徴とする請求項１に記載の投影
光学系。
【請求項３】前記レンズ成分Ｌ１は、前記有効領域お
よびその外側の支持領域を残して切り欠かれた形状を有
し、前記支持領域に当接する保持部材によって支持され
ていることを特徴とする請求項１または２に記載の投影
光学系。
【請求項４】前記レンズ成分Ｌ１の前記支持領域の当
接部分は平面状に形成されていることを特徴とする請求
項３に記載の投影光学系。
【請求項５】前記レンズ成分Ｌ１の前記有効領域およ
び前記支持領域の光軸に垂直な平面への合計射影面積を
Ｓ１とし、前記レンズ成分Ｌ１の切り欠かれた領域の光
軸に垂直な平面への射影面積をＳ２とするとき、Ｓ１＜Ｓ２の条件を満足することを特徴とする請求項３または４に
記載の投影光学系。
【請求項６】前記第２面側および前記第１面側にテレ
セントリックであることを特徴とする請求項１乃至５の
いずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
投影光学系と、前記第１面に設定されたマスクを照明す
るための照明光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記第２面に
設定された感光性基板を相対移動させながら、前記マス
クに形成されたパターンを前記感光性基板へ投影露光す
ることを特徴とする露光装置。
【請求項８】前記照明光学系は、４５０ｎｍよりも小
さい波長を有する光で前記マスクを照明することを特徴
とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】少なくとも１つの凹面反射鏡と複数のレ
ンズ成分とを備え、第１面上において所定方向に沿って
延びたスリット状のパターンの像を第２面に投影する反
射屈折型の投影光学系において、前記スリット状のパターンの像の形成に寄与する結像光
束が通過する有効領域を残して所定部分が切り欠かれた
少なくとも１つのレンズ成分を有することを特徴とする
投影光学系。
【請求項１０】前記第１面に設定されたマスクのパタ
ーンを、前記第２面に設定された基板へ投影露光する露
光方法において、前記マスクのパターンを照明し、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の投影光学
系を介して、照明された前記パターンを前記基板に投影
する露光方法。