JP4816460B2

JP4816460B2 - 投影光学系、露光装置、露光システム及び露光方法

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Inventors: 泰弘大村
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Description

この発明は、半導体素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスや液晶表示素子等のフラット・パネル・ディスプレイをリソグラフィ工程で製造するための露光装置に用いられる投影光学系、該投影光学系を備えた露光装置、該露光装置を備えた露光システム及び該露光装置を用いた露光方法に関するものである。

マイクロデバイスの一つである半導体素子又はフラット・パネル・ディスプレイの一つである液晶表示素子を製造する場合において、マスク（レチクル、フォトマスク等）のパターンを、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布された基板（ガラスプレート、半導体ウエハ等）上に投影露光する投影露光装置が用いられている。

半導体素子等のマイクロデバイスを製造する際には、半導体ウエハ等の基板上に複数層のパターンが形成される。この場合に、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャナ）を用いてマスクステージと基板ステージとを同期走査しつつ基板上にマスクの超微細なパターンを連続的に転写することにより、一部の層（例えば下層）のパターンを基板上に形成し、ステップ・アンド・リピート方式の一括露光型投影露光装置（ステッパ）を用いて、超微細なパターンが形成された基板上にマスクのややラフなパターンを重ねて転写することにより一部の層（例えば上層）のパターンを基板上に形成することが行われている（例えば、特開平２００１−５１１９３号公報及びこれに対応する米国特許第６，６００，５５０号公報参照）。

ところで、走査型露光装置により、下層の矩形状のパターンを基板上に転写する際に、マスクステージの走査方向と基板ステージの走査方向とにずれが生じた場合、矩形状のパターンでなく平行四辺形状のパターンが基板上に形成される。この平行四辺形状のパターンが形成された基板上に、一括露光型投影露光装置により上層の矩形状のパターンが重ねて転写された場合、パターンの重ね合わせにずれが生じる。

この発明の目的は、パターンの重ね合わせ露光を高精度に行うことである。

前記目的を達成するために、本発明の第１形態では、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系であって、入射面及び射出面が平面を有し、前記入射面の平面と前記射出面の平面とが所定の第１楔角を有する少なくとも１つの第１楔プリズムを備え、前記第１面の法線方向をＺ軸方向、前記入射面の平面と前記射出面の平面との交線の方向をＸ軸方向、前記Ｚ軸方向及び前記Ｘ軸方向と直交する方向をＹ軸方向としたとき、前記第１楔プリズムは略前記Ｙ軸方向を軸として回転可能に構成されることを特徴とする。

また、本発明の第２形態では、所定のパターンを感光性基板上に露光する露光装置であって、ほぼ矩形状の視野領域内の前記所定のパターンの像を前記感光性基板上の露光領域内に形成する対物光学系と、前記露光領域内に形成される前記像を平行四辺形状に変形させる変形手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明の第３形態では、所定のパターンを感光性基板上に露光する露光装置であって、前記感光性基板上に形成される前記所定のパターン像を変形させる像変形手段と、前記像変形手段により変形された前記所定のパターン像と前記感光性基板とを相対的に回転させる回転手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明の第４形態では、第１形態の投影光学系を用いて、前記第１面に配置される所定のパターンを感光性基板上に投影する投影手段を備えることを特徴とする。

また、本発明の第５形態は、露光システムであって、第１パターン形成手段上の第１パターン領域の全体の像を感光性基板上に形成する第１投影手段を備え、前記第１パターン形成手段上の前記第１パターン領域を前記感光性基板上の所定の区画領域に一括的に静止露光する第１露光装置と、第２パターン形成手段上の第２パターン領域の一部の領域内のパターン像を前記感光性基板上に形成する第２投影手段を備え、前記パターン像及び前記感光性基板を相対移動させつつ、前記第２パターン形成手段上の前記第２パターン領域内のパターンを前記感光性基板上の前記所定の区画領域内に走査露光する第２露光装置とを備え、前記第１露光装置は第３又は第４形態の露光装置を備えることを特徴とする。

また、本発明の第６形態は露光方法であって、第３又は第４形態の露光装置を用いて、所定のパターンを感光性基板上に露光する露光工程を含むことを特徴とする。

また、本発明の第７形態は、所定のパターンを感光性基板上に露光する露光方法であって、前記感光性基板上に形成される前記所定のパターン像を変形させる像変形工程と、前記像変形工程により変形された前記所定のパターン像と前記感光性基板とを相対的に回転させる回転工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明の第８形態は露光方法であって、第１パターン形成手段上の第１パターン領域全体のパターンの像を感光性基板上の所定の区画領域に、前記第１パターン形成手段及び前記感光性基板を静止させた状態で一括露光する第１露光工程と、第２パターン形成手段上の第２パターン領域の一部の領域内のパターンの像を前記感光性基板上の前記所定の区画領域内に、前記第２パターン領域内の前記パターンの像及び前記感光性基板を相対移動させつつ走査露光する第２露光工程とを含み、前記第１露光工程は、前記感光性基板上に形成される前記第１パターン領域全体のパターンの像を変形させる像変形工程と、前記像変形工程により変形された第１パターン領域全体のパターンの像と前記感光性基板とを相対的に回転させる回転工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明の第９形態は、所定のパターンを感光性基板上に露光する露光方法であって、ほぼ矩形状の視野領域内の前記所定のパターンの像を前記感光性基板上の露光領域内に形成する像形成工程と、前記露光領域内に形成される前記像を平行四辺形状に変形させる変形工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明の第１０形態は、露光方法であって、第１パターン形成手段上の第１パターン領域全体のパターンの像を感光性基板上の所定の区画領域に、前記第１パターン形成手段及び前記感光性基板を静止させた状態で一括露光する第１露光工程と、第２パターン形成手段上の第２パターン領域の一部の領域内のパターンの像を前記感光性基板上の前記所定の区画領域内に、前記第２パターン領域内の前記パターンの像及び前記感光性基板を相対移動させつつ走査露光する第２露光工程と、を含み、前記所定の区画領域はほぼ矩形状であり、前記第１露光工程は、ほぼ矩形状の視野領域内の前記所定のパターンの像を前記感光性基板上の露光領域内に形成する像形成工程と、前記露光領域内に形成される前記像を平行四辺形状に変形させる変形工程とを含むことを特徴とする。

本発明の第１形態にかかる投影光学系によれば、第１楔プリズムをＹ軸方向を軸として回転させることにより、第２面上に既に形成されている下のレイヤのパターンの形状に合わせて第１面のパターンの形状を変化させることができる。従って、極めて容易な手段によりパターンの重ね合わせ精度を向上させることができる。

また、本発明の第２形態にかかる露光装置によれば、感光性基板上に既に形成されている下のレイヤのパターンの形状に合わせて感光性基板上に形成される所定のパターンの像を平行四辺形状に変形させることができるため、パターンの重ね合わせ精度を向上させることができる。

また、本発明の第３形態にかかる露光装置によれば、感光性基板上に既に形成されている下のレイヤのパターンの形状に合わせて感光性基板上に形成される所定のパターンの像を変形及び回転させることができるため、パターンの重ね合わせ精度を向上させることができる。

また、本発明の第４形態にかかる露光装置によれば、第１楔プリズムをＹ軸方向を軸として回転させることにより、感光性基板上に既に形成されている下のレイヤのパターンの形状に合わせて所定のパターンの形状を変形させることができる投影光学系を用いて露光を行うため、パターンの重ね合わせ精度を向上させることができる。

また、本発明の第５形態にかかる露光システムによれば、第１露光装置が第２露光装置により露光されたパターンの領域に合わせて感光性基板上に形成される所定のパターンの領域を変形及び回転させることができる手段を備えているため、パターンの重ね合わせ精度を向上させることができる。

また、本発明の露光方法によれば、感光性基板上に既に形成されている下のレイヤのパターンの形状に合わせて感光性基板上に形成される所定のパターンの像を変形させるため、パターンの重ね合わせ精度を向上させることができ、良好な露光を行うことができる。

この実施の形態にかかる露光システムの概略構成を示す図である。この実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。この実施の形態にかかる楔プリズムの構成を示す図である。プレートに形成されている下のレイヤのパターン形状について説明するための図である。この実施の形態にかかる投影露光装置を用いたパターンの重ね合わせ誤差の補正方法を説明するためのフローチャートである。この実施の形態にかかる楔プリズムがＹ軸方向を軸として回転したときの状態を説明するための図である。この実施の形態にかかる楔プリズムがＹ軸方向を軸として回転したときの状態を説明するための図である。

この実施の形態にかかる楔プリズムがＹ軸方向を軸として回転したときの状態を説明するための図である。この実施の形態にかかる楔プリズムがＹ軸方向を軸として回転したときの状態を説明するための図である。この実施の形態にかかる楔プリズムがＹ軸方向を軸として回転したときのパターン形状について説明するための図である。この実施の形態にかかる楔プリズムがＹ軸方向を軸として回転したときの状態を説明するための図である。この実施の形態にかかる楔プリズムがＹ軸方向を軸として回転したときの状態を説明するための図である。この実施の形態の変形例にかかる楔プリズムの構成を示す図である。この実施の形態の変形例にかかる変形手段（像変形手段）の構成を示す図である。この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造方法を示すフローチャートである。実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。実施例にかかる楔プリズムがＹ軸方向を軸として回転したときに形成されるパターン像の形状を説明するための図である。実施例にかかるパターン像を回転させたときの状態を示す図である。実施例にかかる投影光学系のメリジオナル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる露光システムについて説明する。図１は、この実施の形態にかかる露光システムの概略構成を示す図である。図１に示すように、この実施の形態にかかる露光システムは、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（第２露光装置）１Ａ及びステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（第１露光装置）１Ｂを備えている。

走査型露光装置１Ａは、不図示ではあるが、露光光で所定のパターン（第２パターン）が形成されているマスク（第２パターン形成手段）を照明する照明光学系、この照明光学系より照明されたマスクのパターン像を例えば感光性材料が塗布された半導体ウエハ等の基板Ｐ（図２参照）上に形成する投影光学系（第２投影手段）等を備えている。投影光学系は、マスク上に形成されているパターンの領域（第２パターン領域）の一部の領域内のパターン像を基板Ｐ上の所定の区画領域内に形成する。走査型露光装置（スキャナ）１Ａは、マスクを載置するマスクステージ（ひいてはマスクのパターン像）及び基板Ｐを載置する基板ステージ（ひいては基板Ｐ）を相対移動しつつ投影光学系を介してマスクのパターンを基板Ｐ上の所定の領域内に走査露光する。

マスクステージ及び基板ステージの位置は、それぞれマスク側レーザ干渉計及び基板側レーザ干渉計により計測され、制御されている。また、走査型露光装置１Ａは、走査型露光装置１Ａの走査露光の制御を行う制御部３を備えている。制御部３にはマスクステージの走査方向及び走査方向と直交する方向（以下、非走査方向という。）における位置を計測するマスク側レーザ干渉計が接続されており、マスク側レーザ干渉計は計測したマスクステージの走査方向及び非走査方向における位置を制御部３に対して出力する。また、制御部３には基板ステージの走査方向及び非走査方向における位置を計測する基板側レーザ干渉計が接続されており、基板側レーザ干渉計は計測した基板ステージの走査方向及び非走査方向における位置を制御部３に対して出力する。

図２は、図１に示す投影露光装置１Ｂの概略構成を示す図である。図２に示すように、投影露光装置１Ｂは、図示しない光源から射出される露光光により所定のパターン（第１パターン）が形成されているマスク（第１パターン形成手段）Ｍを照明する照明光学系ＩＬ、照明光学系ＩＬにより照明されたマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に形成する投影光学系（第１投影手段）ＰＬを備えている。投影光学系ＰＬは、マスクＭ上のパターン領域（第１パターン領域）の全体の像を基板Ｐ上の所定の区画領域に形成する。投影露光装置（ステッパ）１Ｂは、マスクステージＭＳＴ上に載置されているマスク（第１面）Ｍのパターンを投影光学系ＰＬを介して基板ステージＰＳＴ上に載置されているプレート（第２面、感光性基板）Ｐ上の所定の領域に一括的に静止露光する。即ち、基板Ｐを静止した状態でマスクＭのパターン（所定のパターン）を基板Ｐ上に投影露光する。なお、以下の説明においては、マスクＭ面の法線方向をＺ軸方向、後述する楔プリズム４の入射面４ａと射出面４ｂとの交線の方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とする。

照明光学系ＩＬは図示しない光源を備えており、光源には例えば露光に必要な波長であるｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）の露光光を供給する水銀ランプ等が用いられる。光源から射出された光束は、図示しないライトガイド、ライトガイドから射出した光束を均一な照度分布を有する光束に変換する図示しないオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータから射出した光束を矩形状（長方形状）に整形するための開口を有する図示しないブラインド部、ブラインド部を通過した光束をマスクＭ上に結像する図示しないコンデンサレンズ等を介して、マスクＭを矩形状の照明領域で照明する。

マスクＭが載置されているマスクステージＭＳＴはＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動可能、及びＺ軸方向を軸として回転可能に構成されている。マスクＭに形成されているパターンを通過した光束は、投影光学系ＰＬが備える楔プリズム（第２楔プリズム）２、楔プリズム（第１楔プリズム）４を通過する。この実施の形態においては、図２に示すように、楔プリズム２，４は、投影光学系ＰＬの略テレセントリックな光路中の最もマスクＭ側に配置されている。図３は、楔プリズム２，４の構成を示す図である。図３に示すように、楔プリズム２の入射面２ａ及び射出面２ｂは平面を有し、入射面２ａの平面と射出面２ｂとは楔角（所定の第２楔角）θ１を有している。

この実施の形態においては、楔プリズム２は、入射面２ａの平面と射出面２ｂの平面との交線の方向がＸ軸方向となるように配置されている。また、楔プリズム２は、後述するＸ軸回転駆動部１１を駆動させることにより略Ｘ軸方向を軸として回転可能に構成されており、後述するＹ軸回転駆動部１３を駆動させることにより略Ｙ軸方向を軸として回転可能に構成されている。

楔プリズム４の入射面４ａ及び射出面４ｂは平面を有し、入射面４ａの平面と射出面４ｂとは楔角θ１と略同一の楔角（所定の第１楔角）θ２を有している。この実施の形態においては、楔プリズム４は入射面４ａの平面と射出面４ｂの平面との交線の方向がＸ軸方向となるように配置されており、楔プリズム２の楔角θ１と楔プリズム４の楔角θ２とが略反対方向を向くように配置されている。また、楔プリズム４は、後述するＸ軸回転駆動部１２を駆動させることにより略Ｘ軸方向を軸として回転可能に構成されており、後述するＹ軸回転駆動部１４を駆動させることにより略Ｙ軸方向を軸として回転可能に構成されている。なお、楔プリズム４を略Ｘ軸方向を軸として回転させたときの楔プリズム４の配置状態の例を図３の破線部で示している。

楔プリズム２及び楔プリズム４の少なくとも１つをＸ軸方向を軸として回転させることにより、投影光学系ＰＬのＹ軸方向における投影倍率を調整することができる。また、楔プリズム２及び楔プリズム４の少なくとも１つをＹ軸方向を軸として回転させることにより、投影光学系ＰＬのＸ軸方向及びＹ軸方向における投影位置をシフトさせることができる。即ち、投影光学系ＰＬの光軸（Ｚ軸）と直交する面（基板Ｐ面）内で非対称的に基板Ｐ上に形成されるマスクＭのパターン像を変形させることができる（像変形手段）。

楔プリズム４から射出した光束は、投影光学系ＰＬが備える対物光学系としての投影レンズ群５を通過して基板Ｐ上の投影領域（第１パターン領域）に到達し、基板Ｐ上にマスクＭのパターンの全体の縮小像を形成する（投影手段）。このとき、基板Ｐ上に結像されるマスクＭのパターンは矩形状であり、上述のＸ軸方向と矩形状の長手方向とが平行であり、上述のＹ軸方向と矩形状の短手方向とが平行である。また、基板Ｐが載置されている基板ステージＰＳＴはＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動可能、及びＺ軸方向を軸として回転可能に構成されている。基板ステージＰＳＴをＺ軸方向を軸として回転させることにより、マスクＭのパターン像と基板Ｐとを相対的に回転させることができる（回転手段）。なお、基板ステージＰＳＴをＺ軸廻りに回転させる代わりに、マスクステージＭＳＴをＺ軸方向を軸として回転させても良く、基板ステージＰＳＴ及びマスクステージＭＳＴの双方をＺ軸廻りに回転させても良い。

また、図３に示すように、制御部６には、Ｘ軸回転駆動部１１が接続されており、Ｘ軸回転駆動部１１は制御部６からの制御信号に基づいて楔プリズム２をＸ軸方向を軸として回転させる。また、制御部６にはＹ軸回転駆動部１３が接続されており、Ｙ軸回転駆動部１３は制御部６からの制御信号に基づいて楔プリズム２をＹ軸方向を軸として回転させる。

また、図３に示すように、制御部６には、Ｘ軸回転駆動部１２が接続されており、Ｘ軸回転駆動部１２は制御部６からの制御信号に基づいて楔プリズム４をＸ軸方向を軸として回転させる。また、制御部６にはＹ軸回転駆動部１４が接続されており、Ｙ軸回転駆動部１４は制御部６からの制御信号に基づいて楔プリズム４をＹ軸方向を軸として回転させる。

また、図２に示すように、制御部６にはマスクステージ駆動部８が接続されており、マスクステージ駆動部８は制御部６からの制御信号に基づいてマスクステージＭＳＴをＸ軸方向またはＹ軸方向に移動、またはＺ軸方向を軸として回転させる。更に、制御部６には基板ステージ駆動部１０が接続されており、基板ステージ駆動部１０は制御部６からの制御信号に基づいて基板ステージＰＳＴをＸ軸方向またはＹ軸方向に移動、またはＺ軸方向を軸として回転させる。

また、投影光学系ＰＬの鏡筒の側面には、オフ・アクシス方式のアライメント検出系ＡＬが取り付けられており、制御部６は、このアライメント検出系ＡＬからの情報と基板側レーザ干渉計の計測値とに基づいて、基板Ｐ上に設けられたアライメントマークの位置を検出する。そして、制御部６は検出されたアライメントマークの位置から走査型露光装置１Ａにおいて走査露光されたパターン（下のレイヤのパターン）の形状（領域）を算出する。

例えば、１ロットの基板上に一例として第２層目のパターンを転写する場合を考える。前提条件として、各基板Ｐには、走査型露光装置１Ａを用いて、例えばアライメントマークを含む第１層目のパターンが転写された複数のショット領域（第２パターン領域）がすでに形成されているものとする。この実施の形態では、アライメントマークとして、Ｘ軸方向とＹ軸方向との位置をそれぞれ同時に検出することができる２次元マークがショット領域（第２パターン領域）毎に複数（好ましくは４個ずつ）形成されているものとする。

そして、例えばロット先頭の基板の各ショット領域に設けられた全アライメントマークの位置をアライメント検出系ＡＬと基板側レーザ干渉計とを用いて検出する。制御部６は、検出した各アライメントマークの位置情報に基づいて、いわゆるショット内多点ＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）の演算を行い、基板ＰのＸＹ方向のスケーリング（基板Ｐの線形伸縮）、基板Ｐの回転誤差、基板ＰのＸＹ方向のオフセット、ステージ座標系の直交度誤差、ショット領域のＸＹ方向のスケーリング（ショット領域の線形伸縮）、ショット領域の回転誤差、ショット領域の直交度誤差を求める。なお、このようなショット内多点ＥＧＡ方式については、例えば特開２００３−５９８０９号公報に開示されている。ここで、ショット内多点ＥＧＡ方式を用いて求められたショット領域の直交度誤差が上述の走査露光されたパターン（第１層目のレイヤのパターン）の形状（領域）に対応している。

制御部６は、走査型露光装置１Ａの制御部３から出力される走査型露光装置１Ａが備えるマスク側レーザ干渉計及び基板側レーザ干渉計により計測されたマスクステージ及び基板ステージの位置情報に基づいて、走査型露光装置１Ａにおいて走査露光されたパターン（下のレイヤのパターン）の形状（領域）を算出する。

制御部６は、算出された走査型露光装置１Ａにおいて走査露光されたパターンの形状に基づいて、楔プリズム４のＹ軸方向を軸とする回転量を算出する。そして、制御部６は、算出された回転量に基づいてＹ軸回転駆動部１４に制御信号を出力し、Ｙ軸回転駆動部１４を駆動させることにより楔プリズム４をＹ軸方向を軸として回転させる。

また、制御部６は、楔プリズム４のＹ軸方向を軸とする回転量に基づいて、マスクステージＭＳＴまたは基板ステージＰＳＴのＺ軸方向を軸とする回転量を算出する。制御部６は、算出された回転量に基づいてマスクステージ駆動部８または基板ステージ駆動部１０に制御信号を出力し、マスクステージ駆動部８または基板ステージ駆動部１０を駆動させることによりマスクステージＭＳＴ（マスクＭ）または基板ステージＰＳＴ（基板Ｐ）をＺ軸方向を軸として回転させる。

なお、制御部６は、基板Ｐの熱による伸縮等によって変化する投影領域のＹ軸方向における倍率を補正するための楔プリズム２または楔プリズム４のＸ軸方向を軸とする回転量を算出し、算出された回転量に基づいてＸ軸回転駆動部１１またはＸ軸回転駆動部１２に制御信号を出力し、Ｘ軸回転駆動部１１またはＸ軸回転駆動部１２を駆動させることにより楔プリズム２または楔プリズム４をＸ軸方向を軸として回転させ、投影領域のＹ軸方向における倍率の補正も行う。

次に、この実施の形態にかかる露光システムを用いて、基板Ｐ上に形成されるパターンの重ね合わせ誤差を補正する方法について説明する。即ち、走査型露光装置１Ａにおいて基板Ｐ上に走査露光される微細なパターン（下のレイヤのパターン）と、投影露光装置１Ｂにおいて基板Ｐ上に一括露光されるややラフなパターン（上のレイヤのパターン）との重ね合わせ誤差を補正する方法について説明する。

まず、走査型露光装置１Ａにより下のレイヤのパターンが基板Ｐ上に走査露光される（第２露光工程）。例えば走査型露光装置１Ａにおいてマスクステージの走査方向と基板ステージの走査方向とにずれが生じた場合、図４に示すように、矩形状（長方形状）のパターンＰ１でなく平行四辺形状のパターンＰ２が基板Ｐ上に形成される。この平行四辺形状のパターンＰ２が形成された基板Ｐ上に、投影露光装置１Ｂにより上のレイヤのパターンであるマスクＭの矩形状（長方形状）のパターンが重ねて転写された場合、パターンの重ね合わせにずれが生じる。従って、この平行四辺形状のパターンＰ２の形状（領域）に合わせてマスクＭのパターンを変形させる必要がある。

図５は、この実施の形態にかかる重ね合わせ誤差の補正方法について説明するためのフローチャートである。まず、制御部６は、第１層目のレイヤのパターンが露光された基板Ｐ上のアライメントマークの位置を検出し、この検出結果に基づいて各ショット領域（第２パターン領域）の直交度誤差（下（第１層目）のレイヤのパターン形状）を求める（ステップＳ１０）。

次に、制御部６は、算出された下のレイヤのパターンの形状に基づいて、楔プリズム４のＹ軸方向を軸とする回転量を算出する（ステップＳ１１）。制御部６は、ステップＳ１１において算出された楔プリズム４の回転量に基づいてＹ軸回転駆動部１４に制御信号を出力し、Ｙ軸回転駆動部１４を駆動させることにより楔プリズム４をＹ軸方向を軸として回転させる（ステップＳ１２）。即ち、基板Ｐ上に形成されるマスクＭのパターン像を変形させる（像変形工程）。

楔プリズム４をＹ軸方向を軸として回転させることにより、投影光学系ＰＬのＹ軸方向における投影位置がシフトされる。図６Ａは楔プリズム４をＹ軸方向を軸として時計回りに微少量回転させたときの−Ｘ方向側からみた場合の楔プリズム２，４の位置を示す図、図６Ｂは楔プリズム４をＹ軸方向を軸として時計回りに微少量回転させたときの＋Ｘ方向側からみた場合の楔プリズム２，４の位置を示す図である。図６Ａに示すように最も−Ｘ方向側を通過する露光光はＹ軸方向にｔ１シフトされ、図６Ｂに示すように最も＋Ｘ方向側を通過する露光光はＹ軸方向にｔ２シフトされる。

また、楔プリズム４をＹ軸方向を軸として回転させることにより、投影光学系ＰＬのＸ軸方向における投影位置もシフトされる。図７Ａは楔プリズム４をＹ軸方向を軸として時計回りに微少量回転させたときの−Ｙ方向側からみた場合の楔プリズム２，４の位置を示す図、図７Ｂは楔プリズム４をＹ軸方向を軸として時計回りに微少量回転させたときの＋Ｙ方向側からみた場合の楔プリズム２，４の位置を示す図である。図７Ａに示すように最も−Ｙ方向側を通過する露光光はＸ軸方向にｓ１シフトされ、図７Ｂに示すように最も＋Ｙ方向側を通過する露光光はＸ軸方向にｓ２シフトされる。

即ち、図８に示すように、楔プリズム４を回転させない場合に基板Ｐ上に形成されるマスクＭのパターンＰ３が矩形状（長方形状）である場合、楔プリズム４をＹ軸方向を軸として時計回りに微少量回転させた場合に基板Ｐ上に形成されるマスクＭのパターンＰ４は平行四辺形状となる。ここで、図８に示すように、パターンＰ４の平行四辺形の一方の対角線と平行な方向（第１方向）Ｌ１はパターンＰ３の矩形状の辺Ｌ１１，Ｌ１２とは異なる方向であり、第１方向Ｌ１の方向での変形量ΔｑとパターンＰ４の平行四辺形の他方の対角線と平行な方向（第１方向と交差する第２方向）Ｌ２での変形量Δｒとは異なっている。

次に、制御部６は、ステップＳ１２において回転された楔プリズム４のＹ軸方向を軸とする回転量に基づいて、基板Ｐ上に形成されるマスクＭのパターンの回転量、即ちマスクステージＭＳＴまたは基板ステージＰＳＴのＺ軸方向を軸とする回転量を算出する（ステップＳ１３）。

即ち、図８に示すように、楔プリズム４を回転させない場合に基板Ｐ上に形成されるマスクＭのパターンＰ３が矩形状（長方形状）である場合、楔プリズム４をＹ軸方向を軸として時計回りに微少量回転させた場合に基板Ｐ上に形成されるマスクＭのパターンＰ４は平行四辺形状となり、図４に示す前層のパターンＰ２とはＺ軸方向を軸とする回転方向の位置にずれがある。なお、図８に示すΔｔはＹ軸方向における変形量であって、図６に示すｔ１とｔ２との差の絶対値（｜ｔ１−ｔ２｜）、ΔｓはＸ軸方向における変形量であって、図７に示すｓ１とｓ２との差の絶対値（｜ｓ１−ｓ２｜）である。

ここで、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、楔プリズム４の楔角θ２の大きさをθ、Ｙ軸回転角の大きさをβ、図４に示す矩形状Ｐ１のＸ方向の長さをＡ（長手方向）、矩形状Ｐ１のＹ方向の長さをＢ（短手方向）としたとき、楔プリズム４をＹ軸方向を軸として微少量回転させたときの楔プリズム２と楔プリズム４との間の厚み（気体層の厚み）の差ｄと、楔角による楔プリズム４の厚みの差ｕとは、以下のようになる。

ｄ＝Ａｔａｎβ
ｕ＝Ｂｔａｎθ
また、楔プリズム２，４を構成するガラス部材の屈折率をｎとしたとき、ｔ１とｔ２との差の絶対値Δｔと、ｓ１とｓ２との差の絶対値Δｓとは、以下のようになる。

Δｔ＝（ｎ−１）ｄｓｉｎθ
Δｓ＝（ｎ−１/ｎ）ｕｓｉｎβ
ここで、楔角θ及びＹ軸回転角βが十分に小さいと仮定すると、
Δｔ/Δｓ＝ｎ（Ａ/Ｂ）
となる。

このｔ１とｔ２との差の絶対値Δｔとｓ１とｓ２との差の絶対値Δｓとの比に基づいて、制御部６は、基板Ｐ上に形成されるマスクＭのパターンの回転量、即ちマスクステージＭＳＴまたは基板ステージＰＳＴのＺ軸方向を軸とする回転量を算出する。

次に、制御部６は、ステップＳ１３において算出された回転量に基づいてマスクステージ駆動部８または基板ステージ駆動部１０に制御信号を出力し、マスクステージ駆動部８または基板ステージ駆動部１０を駆動させることによりマスクステージＭＳＴ（マスクＭ）または基板ステージＰＳＴ（基板Ｐ）をＺ軸方向を軸として回転させる（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４においてマスクステージＭＳＴまたは基板ステージＰＳＴをＺ軸方向を軸として回転させることにより、マスクＭのパターン像と基板Ｐとが相対的に回転され（回転工程）、図４に示す前層のパターンＰ２と図８に示す基板Ｐ上に形成されるマスクＭのパターンＰ４とが略一致する。このように、投影露光装置１Ｂは、走査型露光装置１Ａにより走査露光されたパターン形状に合わせて、マスクＭのパターンを変形させて基板Ｐ上に露光する（第１露光工程）。

この実施の形態にかかる露光システム（投影露光装置）によれば、楔プリズム４をＹ軸方向を軸として回転させることができるため、基板Ｐ上に既に形成されている下のレイヤのパターンの形状（例えば、平行四辺形）に合わせてマスクＭのパターンの形状（例えば、長方形）を変形させることができる。即ち、マスクＭの長方形状のパターンを平行四辺形状のパターンに変形させることができる。従って、既存の投影領域の倍率調整を行うための楔プリズムを用いて、パターンの重ね合わせ精度を向上させることができる。また、楔プリズムはＹ軸方向を軸として時計まわり及び反時計まわりに回転可能に構成されているため、下のレイヤのパターンを露光する際の＋方向及び−方向の両方の走査方向のずれに対して対応することができる。なお、この実施の形態にかかる露光システム（投影露光装置）によれば、基板Ｐ上に既に形成されている下の複数のレイヤのうち、所定の方向を一つ下のレイヤ（前層）に合わせ、それとほぼ直交する方向を二つ下のレイヤ（前々層）に合わせることもできる。

なお、この実施の形態にかかる投影露光装置においては、楔プリズム４をＹ軸方向を軸として回転駆動させることにより基板Ｐ上に形成されるマスクＭのパターン像を変形させているが、楔プリズム２をＹ軸方向を軸として回転駆動させることにより基板Ｐ上に形成されるマスクＭのパターン像を変形させるようにしてもよい。また、楔プリズム２及び楔プリズム４をＹ軸方向を軸として回転駆動させることにより基板Ｐ上に形成されるマスクＭのパターン像を変形させるようにしてもよい。

また、この実施の形態にかかる投影露光装置においては、楔プリズム２及び楔プリズム４がＸ軸方向及びＹ軸方向を軸として回転可能に構成されているが、楔プリズム２または楔プリズム４がＸ軸方向及びＹ軸方向を軸として回転可能に構成されるようにしてもよい。また、楔プリズム２がＸ軸方向またはＹ軸方向を軸として回転可能に構成され、楔プリズム４がＹ軸方向またはＸ軸方向を軸として回転可能に構成されるようにしてもよい。また、楔プリズム２がＸ軸方向及びＹ軸方向を軸として回転可能に構成され、楔プリズム４がＸ軸方向またはＹ軸方向を軸として回転可能に構成されるようにしてもよく、楔プリズム２がＸ軸方向またはＹ軸方向を軸として回転可能に構成され、楔プリズム４がＸ軸方向及びＹ軸方向を軸として回転可能に構成されるようにしてもよい。

また、この実施の形態にかかる投影露光装置においては、２つの楔プリズム２，４を備えているが、少なくとも１つの楔プリズムを備えるようにすればよい。

また、この実施の形態にかかる投影露光装置においては、楔プリズム２，４が投影光学系ＰＬの略テレセントリックな光路中の最もマスクＭ面側に配置されているが、楔プリズム２，４が投影光学系ＰＬの略テレセントリックな光路中であってマスクＭ面側に配置されていれば、マスクＭと楔プリズム２，４との間、または楔プリズム２，４の間に他の光学部材を介在させてもよい。

また、この実施の形態にかかる投影露光装置においては、マスクステージまたは基板ステージをＺ軸方向を軸として回転させることにより、プレート上に形成されるパターン像を回転させているが、投影光学系に像回転機構を備え、その像回転機構を用いてプレート上に形成されるパターン像を回転させるようにしてもよい。

このような像回転機構としては、例えば梯形プリズム（Dove prism）や、３枚鏡のイメージローテーター等を用いることができる。また、例えば特許第３６６６６０６号公報及びこれに対応する米国特許第５，６１４，９８８号公報に開示される投影光学系や、国際特許公開第ＷＯ９９／４５５８０号パンフレット及びこれに対応する米国特許第６，５８３，８５６号公報に開示される投影光学系、あるいは国際特許公開第ＷＯ０１／６５２９６号パンフレット及びこれに対応する米国特許公開第２００３／００１１７５５号公報に開示される投影光学系を用いる場合には、光路折曲げ鏡を例えばマスク面法線方向又は基板面法線方向を軸として回転させることにより、プレート上に形成されるパターン像を回転させることができる。

また、上述の実施形態において、図１０に示すように第１楔プリズム２及び第２楔プリズム４をＺ軸廻りに回転させるＺ軸回転駆動部１５を設けてもよい。第１楔プリズム２及び第２楔プリズム４をＺ軸廻りに回転させた後に、Ｙ軸回転駆動部１３によって楔プリズム２を回転させると、ＸＹ平面内においてＹ軸と所定角度γだけ回転した回転軸Ｒを中心として楔プリズム２が回転する。なお、図１０では理解を容易にするため、楔プリズム２，４の回転動作前の状態を二点鎖線で示している。この構成により、マスクステージまたは基板ステージをＺ軸方向を軸として回転させることなく、マスクＭの長方形状のパターンを平行四辺形状のパターンに変形させることができる。なお、楔プリズム２，４のＺ軸廻りの回転動作とマスクステージまたは基板ステージのＺ軸廻りの回転動作とを組み合わせても良い。

また、上述の実施形態の第１楔プリズム２及び第２楔プリズム４に代えて、図１１に示すように、ＸＹ平面内に平行平面板２４を設け、ひねり駆動部１６を用いて、この平行平面板２４をＸＹ平面内においてＹ軸と所定角度εだけ回転した回転軸Ｑ（ひねり軸Ｑ）を中心としてひねるように変形させても良い。なお、図１１では理解を容易にするため、平行平面板２４のひねり動作前の状態を二点鎖線で示している。この構成により、マスクステージまたは基板ステージをＺ軸方向を軸として回転させることなく、マスクＭの長方形状のパターンを平行四辺形状のパターンに変形させることができる。なお、ひねり軸ＱをＸ軸又はＹ軸と平行に設定する場合には、平行平面板２４のひねり変形動作に併せて、マスクステージまたは基板ステージをＺ軸方向を軸として回転させれば良い。

また、第１楔プリズム２及び第２楔プリズム４に代えて、Ｚ軸廻りの相対的な回転角度を制御できる一対のトーリックレンズを設けてもよい。このとき、このトーリックレンズ対を投影レンズ群５内に設けてもよい。

また、この実施の形態にかかる露光システムにおいては、マスクに形成されたパターンをプレート上に露光する走査型露光装置及び投影露光装置を備えているが、パターンジェネレータにより形成されるパターンをプレート上に露光する走査型露光装置または投影露光装置を備えるようにしてもよい。

また、この実施の形態にかかる露光システムにおいては、一括露光型投影露光装置１Ｂのアライメント検出系ＡＬを用いて、走査型投影露光装置１Ａにより転写されたパターン形状を求めていたが、走査型投影露光装置１Ａからマスクステージ及び基板ステージの位置情報を取得し、この位置情報に基づいて走査型投影露光装置１Ａにより転写されたパターン形状を算出してもよい。このとき、一括露光型投影露光装置１Ｂの制御部６は、走査型投影露光装置１Ａの制御部３から出力される走査型投影露光装置１Ａが備えるマスク側レーザ干渉計及び基板側レーザ干渉計により計測されたマスクステージ及び基板ステージの時系列的な位置情報を取得し、この情報に基づいて、マスクステージ及び基板ステージがどのように走査されたか、ひいてはマスク及び基板がどのように走査されたかを求め、走査型投影露光装置１Ａによって走査露光されたパターン（第１層目のパターン）の形状（領域）を算出することになる。

上述の実施の形態にかかる露光システムでは、照明光学系ＩＬによってレチクル（マスク）を照明し、投影光学系ＰＬを用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板（ウエハ）に露光することにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施の形態にかかる露光システムを用いて感光性基板としてウエ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際の手法の一例につき図１２のフローチャートを参照して説明する。

まず、図１２のステップＳ３０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、その１ロットのウエ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Ｓ３０３において、まず走査型露光装置（スキャナ）１Ａを用いて、マスク上のパターン像が投影光学系ＰＬを介してその１ロットのウエハ上の各ショット領域に走査露光される。その後、ステップＳ３０４において、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行なわれた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのウエ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なうことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。

その後、投影露光装置１Ｂを用いて、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５の動作を繰り返すことにより更に上のレイヤの回路パターンの形成等が行われることによって、半導体素子等のデバイスが製造される。このとき、投影露光装置１Ｂにより露光を行う前に、走査型露光装置１Ａにより形成された下のレイヤのパターン形状に合わせて、投影露光装置１Ｂによりウエハ上に形成されるパターン形状の補正が行われる。上述のマイクロデバイス製造方法によれば、上述の実施の形態にかかる露光システム（投影露光装置）を用いて上のレイヤの回路パターンの露光を行うため、ウエハ上に形成されるパターンの重ね合わせの誤差を高精度に補正することができ、良好なマイクロデバイスを得ることができる。

なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、ウエハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウエハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。

また、上述の実施の形態にかかる露光システムでは、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もできる。以下、図１３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。図１３において、パターン形成工程Ｓ４０１では、走査型露光装置（スキャナ）１Ａ及び投影露光装置（ステッパ）１Ｂを用いてマスクの微細なパターン及びややラフなパターン等を感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に重ね合わせて転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。このとき、投影露光装置１Ｂにより露光を行う前に、走査型露光装置１Ａにより形成された下のレイヤのパターンの形状に合わせて、投影露光装置１Ｂにおいて露光されるプレート上に形成されるパターンの形状の補正が行われる。

この光リソグラフィ工程によって、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、レジスト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形成工程Ｓ４０２へ移行する。

次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２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の組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１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形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ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Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１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形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ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。

その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４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、上述の実施の形態にかかる露光システム（投影露光装置）を用いて露光を行うため、プレート上に形成されるパターンの重ね合わせの誤差を高精度に補正することができ、良好な半導体デバイスを得ることができる。

実施例にかかる露光システムの構成は、図１に示す上述の実施の形態にかかる露光システムの構成と同一であるため、実施例にかかる露光システムの説明には、上述の実施の形態にかかる露光システムの説明で用いた符号を用いる。なお、この実施例にかかる投影露光装置１Ｂにおいては、露光光源としてＫｒＦエキシマレーザを使用し、３２×２６ｍｍフィールドに対して良好に収差が補正されている。

図１４は、この実施例にかかる投影露光装置１Ｂが備える投影光学系ＰＬのレンズ構成を示す図である。図１４に示すように、この実施例にかかる投影光学系ＰＬは、マスクＭ側（第１面側）から順に、マスクＭ側にＸＹ平面に平行な面及び基板Ｐ側（第２面側）に１°の楔角を有する平行な面を向けた楔プリズム２、マスクＭ側に１°の楔角を有する平行な面及び基板Ｐ側にＸＹ平面に平行な面を向けた楔プリズム４を備えている。

また、両凸レンズＬ３、基板Ｐ側に非球面状に形成された凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４、基板Ｐ側に非球面状に形成された凹面を有する両凹レンズＬ５、マスクＭ側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ６、マスクＭ側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズＬ７、両凸レンズＬ８、マスクＭ側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ９、両凸レンズＬ１０、マスクＭ側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１、基板Ｐ側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１２、マスクＭ側に非球面状に形成された凹面を有する両凹レンズＬ１３、両凹レンズＬ１４、基板Ｐ側に非球面状に形成された凹面を有する両凹レンズＬ１５、マスクＭ側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１６、マスクＭ側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１７、マスクＭ側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１８、両凸レンズＬ１９、開口絞りＡＳ、マスクＭ側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２０、両凸レンズＬ２１、マスクＭ側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２、マスクＭ側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３、基板Ｐ側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２４、マスクＭ側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２５、マスクＭ側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２６、平行平面板Ｌ２７を備えている。

また、この実施例にかかる投影光学系ＰＬの諸元の値を示す。この諸元においては、ＮＡは開口数を示している。また、この実施例にかかる投影光学系ＰＬの光学部材諸元を表１に示す。表１の光学部材諸元においては、第１カラムの面番号は物体側からの光線進行方向に沿った面の順序、第２カラムは各面の曲率半径（ｍｍ）、第３カラムは各面の軸上間隔すなわち面間隔（ｍｍ）、第４カラムは偏芯度、第５カラムは光学部材の硝材（ガラス名）、第６カラムは備考をそれぞれ示している。

また、この実施例にかかる投影光学系ＰＬに用いられている非球面状のレンズ面を持つレンズの非球面係数を表２に示す。表２においては、第１カラムの非球面番号は表１の光学部材諸元の第２カラム（曲率半径）に示す非球面番号と対応している。第２カラムは各非球面の中心曲率ＣＵＲＶ（１／ｍｍ）、第３カラムは円錐係数Ｋと１２次の非球面係数、第４カラムは４次と１４次の非球面係数、第５カラムは６次と１６次の非球面係数、第６カラムは８次と１８次の非球面係数、第７カラムは１０次と２０次の非球面係数をそれぞれ示している。

なお、この実施例においては、非球面は、投影光学系ＰＬの光軸に垂直な方向の高さをＹとし、非球面の頂点における接平面から高さＹにおける非球面上の位置までの投影光学系ＰＬの光軸に沿った距離（サグ量）をＺとし、中心曲率をＣＵＲＶとし、円錐係数をＫとし、４次の非球面係数をＡ、６次の非球面係数をＢ、８次の非球面係数をＣ、１０次の非球面係数をＤ、１２次の非球面係数をＥ、１４次の非球面係数をＦ、１６次の非球面係数をＧ、１８次の非球面係数をＨ、２０次の非球面係数をＪとしたとき、以下の数式１で表される。

（諸元）
像側ＮＡ：０．７９
露光領域：３２×２５ｍｍの長方形領域（最大像高２０．３ｍｍ）
結像倍率：１／４倍
中心波長：２４８．０ｎｍ
石英ガラス（ＳｉＯ_２）屈折率：１．５０８３９

楔プリズム２，４は、中心厚７ｍｍ、楔角（θ）１°であり、楔プリズム（第１楔プリズム）２をＹ軸方向を軸として３０秒回転（β）させた場合の基板Ｐ上に形成されるパターン像Ｐ５を図１５に示す。なお、図１５に示すＰ６は、楔プリズム２を回転させない場合に基板Ｐ上に形成されるパターン像を示している。また、図１５に示すパターン像Ｐ５の位置を示す複数の（ｘ、ｙ）座標は、パターン像Ｐ６からの変形量を示しており、単位はｎｍである。

ここで、図１５に示すΔｔとΔｓとを比較すると、Δｔ：Δｓ＝１．９：１．０となった。次に、パターン像Ｐ５（基板ステージＰＳＴ）を時計回りに０．８５μｒａｄ回転させた場合の基板Ｐ上に形成されるパターン像Ｐ５を図１６に示す。なお、図１５と同様に、図１６に示すパターン像Ｐ５の位置を示す複数の（ｘ、ｙ）座標は、パターン像Ｐ６からの変形量を示しており、単位はｎｍである。

走査型露光装置１Ａにおいて前層のパターンを露光した際に６８ｎｍ（±３４ｎｍ）の走査方向におけるずれが生じ、矩形状のパターンが露光されず平行四辺形状のパターンが露光された場合に、前層の平行四辺形状のパターンの形状との重ねずれが０．３ｎｍ以下となるように、投影露光装置１Ｂにおいて露光するパターンの形状を図１４に示すように補正することができる。即ち、パターン像Ｐ５の形状を、走査型露光装置１Ａにより露光された前層の平行四辺形状のパターン像の形状と略一致させることができる。

また、図１７は、この実施例にかかる投影光学系ＰＬのメリジオナル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図であり、Ｙは像高を示している。図１７の横収差図に示すように、この実施例にかかる投影光学系ＰＬは、波面収差の変動量は５ｍλＲＭＳ以下であり、像面変動も５ｎｍ以下である。

この実施例にかかる投影光学系によれば、収差発生は微量であり結像性能の劣化もなく、楔プリズムをＹ軸方向を軸として回転させることによりパターンの重ね合わせ誤差をシンプルかつ高精度に補正することができる。

以上のように、この発明の投影光学系、露光装置、露光システム及び露光方法は、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスや液晶表示素子等のフラット・パネル・ディスプレイをリソグラフィ工程で高精度に製造するのに適している。

Claims

第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、
入射面及び射出面が平面を有し、前記入射面の平面と前記射出面の平面とが所定の第１楔角を有する第１楔プリズムと、
前記第１楔プリズムの近傍に配置されて、入射面及び射出面が平面を有し、前記入射面の平面と前記射出面の平面とが所定の第２楔角を有する第２楔プリズムと
を備え、
前記第１面の法線方向をＺ軸方向、前記入射面の平面と前記射出面の平面との交線の方向をＸ軸方向、前記Ｚ軸方向及び前記Ｘ軸方向と直交する方向をＹ軸方向としたとき、前記第１楔プリズムは略前記Ｙ軸方向を軸として回転可能に構成され、前記第２楔プリズムの前記第２楔角は前記第１楔プリズムの前記第１楔角と略同一であり、前記第１楔プリズムと前記第２楔プリズムとは楔角の方向が略反対方向を向くように配置され、前記第１楔プリズムと前記第２楔プリズムとは、略前記Ｙ軸方向を軸とした回転方向に関する角度関係が変更可能であることを特徴とする投影光学系。
前記第１楔プリズムは、略前記Ｘ軸方向を軸として回転可能に構成されることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
前記第２楔プリズムは、略前記Ｘ軸方向を軸として回転可能に構成されることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
前記第１楔プリズムと前記第２楔プリズムとは、略前記Ｘ軸方向を軸とした回転方向に関する角度関係が変更可能であることを特徴とする請求項２または請求項３記載の投影光学系。
前記第１楔プリズムは、略テレセントリックな光路中に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の投影光学系。
前記第２面上に形成される前記第１面の像は縮小像であり、
前記第１楔プリズムは、該投影光学系の光路中の前記第１面側に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の投影光学系。
前記第１楔プリズムは、該投影光学系の光路中の最も前記第１面側に配置されることを特徴とする請求項６記載の投影光学系。
前記第２面上に結像される前記第１面のパターンは矩形状であり、
前記Ｘ軸方向と前記矩形状の長手方向とが平行であり、前記Ｙ軸方向と前記矩形状の短手方向とが平行であることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の投影光学系。
第２面上に結像される前記第１面のパターンは矩形状であり、
前記Ｘ軸方向と前記矩形状の長手方向とは所定の角度をなし、前記Ｙ軸方向と前記矩形状の短手方向とは前記所定の角度を成すことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の投影光学系。
第１面の所定のパターンを第２面の感光性基板上に露光する露光装置において、
ほぼ矩形状の視野領域内の前記所定のパターンの像を前記感光性基板上の露光領域内に形成する対物光学系と；
前記露光領域内に形成される前記像を平行四辺形状に変形させる変形手段と；
を備え、
前記変形手段は、入射面及び射出面が平面を有し、前記入射面の平面と前記射出面の平面とが所定の第１楔角を有する第１楔プリズムと、
前記第１楔プリズムの近傍に配置されて、入射面及び射出面が平面を有し、前記入射面の平面と前記射出面の平面とが所定の第２楔角を有する第２楔プリズムとを備え、
前記第１面の法線方向をＺ軸方向、前記入射面の平面と前記射出面の平面との交線の方向をＸ軸方向、前記Ｚ軸方向及び前記Ｘ軸方向と直交する方向をＹ軸方向としたとき、前記第１楔プリズムは略前記Ｙ軸方向を軸として回転可能に構成され、
前記第２楔プリズムの前記第２楔角は前記第１楔プリズムの前記第１楔角と略同一であり、前記第１楔プリズムと前記第２楔プリズムとは楔角の方向が略反対方向を向くように配置され、
前記第１楔プリズムと前記第２楔プリズムとは、略前記Ｙ軸方向を軸とした回転方向に関する角度関係が変更可能であることを特徴とする露光装置。
前記変形手段は、前記第１楔プリズム及び前記第２楔プリズムの略前記Ｙ軸方向を軸とした回転方向に関する角度関係を変更することにより前記感光性基板上に形成される前記所定のパターンの像を変形させる像変形手段を含み、
前記像変形手段により変形された前記所定のパターンの像と前記感光性基板とを相対的に回転させる回転手段を備えることを特徴とする請求項１０記載の露光装置。
前記像変形手段は、前記所定のパターンの像を形成する対物光学系の光軸と直交する面内で非対称的に前記所定のパターンの像を変形させることを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
前記像変形手段は、前記光軸と直交する面内における第１方向での変形量と、前記面内において該第１方向と交差する第２方向での変形量とが異なるように、前記所定のパターンの像を変形させることを特徴とする請求項１２記載の露光装置。
前記第１方向は前記ほぼ矩形状の視野領域の辺とは異なる方向に設定されることを特徴とする請求項１３記載の露光装置。
前記回転手段は、前記所定のパターンまたは前記感光性基板を回転させることを特徴とする請求項１１乃至請求項１４の何れか一項に記載の露光装置。
前記回転手段は、前記対物光学系の少なくとも一部を回転させることを特徴とする請求項１１乃至請求項１４の何れか一項に記載の露光装置。
前記対物光学系は、光路折曲げ鏡を含み、
前記回転手段は、前記光路折曲げ鏡を回転させることを特徴とする請求項１６記載の露光装置。
前記回転手段は、前記像変形手段を回転させることを特徴とする請求項１１乃至請求項１４の何れか一項に記載の露光装置。
第１面の所定のパターンを第２面の感光性基板上に露光する露光装置において、
前記感光性基板上に形成される前記所定のパターンの像を変形させる像変形手段と、
前記像変形手段により変形された前記所定のパターンの像と前記感光性基板とを相対的に回転させる回転手段と、
を備え、
前記像変形手段は、入射面及び射出面が平面を有し、前記入射面の平面と前記射出面の平面とが所定の第１楔角を有する第１楔プリズムと、
前記第１楔プリズムの近傍に配置されて、入射面及び射出面が平面を有し、前記入射面の平面と前記射出面の平面とが所定の第２楔角を有する第２楔プリズムとを備え、
前記第１面の法線方向をＺ軸方向、前記入射面の平面と前記射出面の平面との交線の方向をＸ軸方向、前記Ｚ軸方向及び前記Ｘ軸方向と直交する方向をＹ軸方向としたとき、前記第１楔プリズムは略前記Ｙ軸方向を軸として回転可能に構成され、
前記第２楔プリズムの前記第２楔角は前記第１楔プリズムの前記第１楔角と略同一であり、前記第１楔プリズムと前記第２楔プリズムとは楔角の方向が略反対方向を向くように配置され、
前記第１楔プリズムと前記第２楔プリズムとは、略前記Ｙ軸方向を軸とした回転方向に関する角度関係が変更可能であることを特徴とする露光装置。
前記像変形手段は、前記所定のパターンの像を形成する対物光学系の光軸と直交する面内で非対称的に前記所定のパターンの像を変形させることを特徴とする請求項１９記載の露光装置。
前記像変形手段は、前記光軸と直交する面内における第１方向での変形量と、前記面内において該第１方向と交差する第２方向での変形量とが異なるように、前記所定のパターンの像を変形させることを特徴とする請求項２０記載の露光装置。
前記感光性基板上に形成される前記所定のパターンの像の領域はほぼ矩形状であり、前記第１方向は前記ほぼ矩形状の領域の辺とは異なる方向に設定されることを特徴とする請求項２１記載の露光装置。
前記回転手段は、前記所定のパターンまたは前記感光性基板を回転させることを特徴とする請求項１９乃至請求項２２の何れか一項に記載の露光装置。
前記回転手段は、前記対物光学系の少なくとも一部を回転させることを特徴とする請求項２０乃至請求項２２の何れか一項に記載の露光装置。
前記対物光学系は、光路折曲げ鏡を含み、
前記回転手段は、前記光路折曲げ鏡を回転させることを特徴とする請求項２４記載の露光装置。
前記回転手段は、前記像変形手段を回転させることを特徴とする請求項１９乃至請求項２２の何れか一項に記載の露光装置。
請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の投影光学系を用いて、前記第１面に配置される所定のパターンを感光性基板上に投影する投影手段を備えることを特徴とする露光装置。
前記感光性基板を静止した状態で前記所定のパターンを前記感光性基板上に投影することを特徴とする請求項１０乃至請求項２７の何れか一項に記載の露光装置。
第１パターン形成手段上の第１パターン領域の全体の像を感光性基板上に形成する第１投影手段を備え、前記第１パターン形成手段上の前記第１パターン領域を前記感光性基板上の所定の区画領域に一括的に静止露光する第１露光装置と、
第２パターン形成手段上の第２パターン領域の一部の領域内のパターン像を前記感光性基板上に形成する第２投影手段を備え、前記パターン像及び前記感光性基板を相対移動させつつ、前記第２パターン形成手段上の前記第２パターン領域内のパターンを前記感光性基板上の前記所定の区画領域内に走査露光する第２露光装置とを備え、
前記第１露光装置は、請求項１０乃至請求項２８の何れか一項に記載の露光装置を備えることを特徴とする露光システム。
請求項１０乃至請求項２８の何れか一項に記載の露光装置を用いて、所定のパターンを感光性基板上に露光する露光工程を含むことを特徴とする露光方法。
第１面の所定のパターンを第２面の感光性基板上に露光する露光方法において、
前記感光性基板上に形成される前記所定のパターンの像を変形させる像変形工程と、
前記像変形工程により変形された前記所定のパターンの像と前記感光性基板とを相対的に回転させる回転工程と、
を含み、
前記像変形工程は、
入射面及び射出面が平面を有し、且つ前記入射面の平面と前記射出面の平面とが所定の第１楔角を有する第１楔プリズムと、前記第１楔プリズムの近傍に配置されて、入射面及び射出面が平面を有し、前記入射面の平面と前記射出面の平面とが所定の第２楔角を有する第２楔プリズムとに光を通す工程と、
前記第１面の法線方向をＺ軸方向、前記入射面の平面と前記射出面の平面との交線の方向をＸ軸方向、前記Ｚ軸方向及び前記Ｘ軸方向と直交する方向をＹ軸方向としたとき、前記第１楔プリズムと前記第２楔プリズムとの略前記Ｙ軸方向を軸とした回転方向に関する角度関係を変更するように、略前記Ｙ軸方向を軸として前記第１楔プリズムを回転させる工程とを含み、
前記第２楔プリズムの前記第２楔角は前記第１楔プリズムの前記第１楔角と略同一であり、前記第１楔プリズムと前記第２楔プリズムとは楔角の方向が略反対方向を向くように配置されることを特徴とする露光方法。
第１面の第１パターン形成手段上の第１パターン領域全体のパターンの像を第２面の感光性基板上の所定の区画領域に、前記第１パターン形成手段及び前記感光性基板を静止させた状態で一括露光する第１露光工程と、
第２パターン形成手段上の第２パターン領域の一部の領域内のパターンの像を前記感光性基板上の前記所定の区画領域内に、前記第２パターン領域内の前記パターンの像及び前記感光性基板を相対移動させつつ走査露光する第２露光工程と、
を含み、
前記第１露光工程は、
前記感光性基板上に形成される前記第１パターン領域全体のパターンの像を変形させる像変形工程と、
前記像変形工程により変形された第１パターン領域全体のパターンの像と前記感光性基板とを相対的に回転させる回転工程と、
を含み、
前記像変形工程は、
入射面及び射出面が平面を有し、且つ前記入射面の平面と前記射出面の平面とが所定の第１楔角を有する第１楔プリズムと、前記第１楔プリズムの近傍に配置されて、入射面及び射出面が平面を有し、前記入射面の平面と前記射出面の平面とが所定の第２楔角を有する第２楔プリズムとに光を通す工程と、
前記第１面の法線方向をＺ軸方向、前記入射面の平面と前記射出面の平面との交線の方向をＸ軸方向、前記Ｚ軸方向及び前記Ｘ軸方向と直交する方向をＹ軸方向としたとき、前記第１楔プリズムと前記第２楔プリズムとの略前記Ｙ軸方向を軸とした回転方向に関する角度関係を変更するように、略前記Ｙ軸方向を軸として前記第１楔プリズムを回転させる工程とを含み、
前記第２楔プリズムの前記第２楔角は前記第１楔プリズムの前記第１楔角と略同一であり、前記第１楔プリズムと前記第２楔プリズムとは楔角の方向が略反対方向を向くように配置されることを特徴とする露光方法。
第１面の所定のパターンを第２面の感光性基板上に露光する露光方法において、
ほぼ矩形状の視野領域内の前記所定のパターンの像を前記感光性基板上の露光領域内に形成する像形成工程と；
前記露光領域内に形成される前記像を平行四辺形状に変形させる変形工程と；
を含み、
前記変形工程は、
入射面及び射出面が平面を有し、且つ前記入射面の平面と前記射出面の平面とが所定の第１楔角を有する第１楔プリズムと、前記第１楔プリズムの近傍に配置されて、入射面及び射出面が平面を有し、前記入射面の平面と前記射出面の平面とが所定の第２楔角を有する第２楔プリズムとに光を通す工程と、
前記第１面の法線方向をＺ軸方向、前記入射面の平面と前記射出面の平面との交線の方向をＸ軸方向、前記Ｚ軸方向及び前記Ｘ軸方向と直交する方向をＹ軸方向としたとき、前記第１楔プリズムと前記第２楔プリズムとの略前記Ｙ軸方向を軸とした回転方向に関する角度関係を変更するように、略前記Ｙ軸方向を軸として前記第１楔プリズムを回転させる工程とを含み、
前記第２楔プリズムの前記第２楔角は前記第１楔プリズムの前記第１楔角と略同一であり、前記第１楔プリズムと前記第２楔プリズムとは楔角の方向が略反対方向を向くように配置されることを特徴とする露光方法。
第１面の第１パターン形成手段上の第１パターン領域全体のパターンの像を第２面の感光性基板上の所定の区画領域に、前記第１パターン形成手段及び前記感光性基板を静止させた状態で一括露光する第１露光工程と、
第２パターン形成手段上の第２パターン領域の一部の領域内のパターンの像を前記感光性基板上の前記所定の区画領域内に、前記第２パターン領域内の前記パターンの像及び前記感光性基板を相対移動させつつ走査露光する第２露光工程と、
を含み、
前記所定の区画領域はほぼ矩形状であり、
前記第１露光工程は、
ほぼ矩形状の視野領域内の前記所定のパターンの像を前記感光性基板上の露光領域内に形成する像形成工程と；
前記露光領域内に形成される前記像を平行四辺形状に変形させる変形工程と；
を含み、
前記変形工程は、
入射面及び射出面が平面を有し、且つ前記入射面の平面と前記射出面の平面とが所定の第１楔角を有する第１楔プリズムと、前記第１楔プリズムの近傍に配置されて、入射面及び射出面が平面を有し、前記入射面の平面と前記射出面の平面とが所定の第２楔角を有する第２楔プリズムとに光を通す工程と、
前記第１面の法線方向をＺ軸方向、前記入射面の平面と前記射出面の平面との交線の方向をＸ軸方向、前記Ｚ軸方向及び前記Ｘ軸方向と直交する方向をＹ軸方向としたとき、前記第１楔プリズムと前記第２楔プリズムとの略前記Ｙ軸方向を軸とした回転方向に関する角度関係を変更するように、略前記Ｙ軸方向を軸として前記第１楔プリズムを回転させる工程とを含み、
前記第２楔プリズムの前記第２楔角は前記第１楔プリズムの前記第１楔角と略同一であり、前記第１楔プリズムと前記第２楔プリズムとは楔角の方向が略反対方向を向くように配置されることを特徴とする露光方法。