(57)【要約】      （修正有）【課題】投影光学系の結像位置を高精度で連続的に変更調整する。【解決手段】傾斜面（３２ｂ，３３ａ）を有するくさび状のガラス板からなる第１および第２光学部材（３２，３３）を対向配置する。第１光学部材（３２）の傾斜面（３２ｂ）に陽圧源（Ｐ）から圧縮空気が供給される陽圧溝（３３ｃ）および負圧源（Ｖ）により真空吸引される負圧溝（３３ｄ）を設けてエアベアリングを構成し、第１および第２光学部材（３２，３３）を非接触で対向させる。アクチュエータ（３５）をコイルバネ（３６）の付勢力に抗して作動して、第１光学部材（３２）を第２光学部材（３３）に対して相対移動させることにより、光入射面（３２ａ）と光出射面（３３ｂ）の相対間隔（板厚）を変更調整することができる。このような結像位置調整装置（３１）を投影光学系の光軸上に設けることにより、その結像位置を任意に変更調整することができる。【選択図】図４
2010135803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクテーブルに保持されて照明光で照明されるマスクに形成されたパターンの像を、基板テーブルに保持される基板に複数の投影光学系を介して露光する露光装置であって、
前記照明光が透過するくさび状の第１及び第２光学部材と、該第１及び第２光学部材を所定の間隔で非接触に対向させて該所定の間隔を保ちつつ前記第１光学部材と前記第２光学部材とを相対移動させる調整機構とを有し、前記複数の投影光学系の各光路に配置されて該複数の投影光学系の結像位置を各々調整する複数の結像位置調整装置と、
前記マスクの前記基板との、前記複数の投影光学系の光軸方向の相対距離に関する表面データに基づいて、前記マスクテーブル及び前記基板テーブルの少なくとも一方をレベリングさせ、前記基板に対する前記複数の投影光学系のフォーカス誤差を平均的に小さくするレベリング機構と、
前記レベリング機構によるレベリング処理後に残留する前記複数の投影光学系の残留フォーカス誤差を算出し、該複数の投影光学系ごとの残留フォーカス誤差に基づいて前記複数の結像位置調整装置を駆動して、前記複数の投影光学系の各々の結像位置を個別に調整する制御を行う制御装置と、
を備えた露光装置。
【請求項２】
前記マスクテーブルと前記基板テーブルとを、前記照明光が照射される領域に対して前記投影光学系の光軸に直交する方向に同期移動させる走査ステージと、
前記走査ステージによる同期移動の方向に沿った平面内の離散的な位置における前記相対距離の情報を前記表面データとして検出する検出装置と、を備え、
前記レベリング機構は、前記走査ステージの前記同期移動の方向の位置に対応して前記マスクテーブル及び前記基板テーブルの少なくとも一方をレベリングさせ、
前記制御装置は、前記走査ステージの前記同期移動の方向の位置に対応して前記フォーカス誤差を算出し、該フォーカス誤差に基づいて前記複数の結像位置調整装置を駆動する請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記残留フォーカス誤差に基づいて前記調整機構を駆動して前記第１光学部材と前記第２光学部材とを相対移動させる請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記調整機構は、
前記第１光学部材のうち前記照明光が出射する出射面と前記第２光学部材のうち前記照明光が入射する入射面とを前記所定の間隔で対向させるとともに、該所定の間隔を一定に保つ非接触装置と、
前記所定の間隔が一定に保たれた状態で、前記第１光学部材と前記第２光学部材とを相対的にスライドさせる移動機構と、を含み、
前記制御装置は、前記残留フォーカス誤差に基づいて前記移動機構を駆動する請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記第１及び第２光学部材は、前記第１光学部材のうち前記照明光が入射する入射面と前記第２光学部材のうち前記照明光が出射する出射面とが略平行になって保持される請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
照明光で照明されるマスクに形成されたパターンの像を複数の投影光学系を介して基板に露光する露光方法であって、
前記複数の投影光学系の各光路に配置されて前記照明光が透過するくさび状の第１及び第２光学部材を所定の間隔で非接触に対向させる対向工程と、
前記マスクと前記基板との、前記複数の投影光学系の光軸方向の相対距離に関する表面データに基づいて、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方をレベリングさせ、前記基板に対する前記複数の投影光学系のフォーカス誤差を平均的に小さくするレベリング工程と、
前記レベリング工程後に残留する前記複数の投影光学系の残留フォーカス誤差を算出する算出工程と、
前記算出工程によって算出された前記複数の投影光学系ごとの残留フォーカス誤差に基づいて、前記各光路に配置された前記第１光学部材と前記第２光学部材とを前記所定の間隔を保ちつつ相対移動させ、前記複数の投影光学系の各々の結像位置を個別に調整する調整工程と、
を含む露光方法。
【請求項７】
前記マスクと前記基板とを、前記照明光が照射される領域に対して前記投影光学系の光軸に直交する方向に同期移動させる走査工程と、
前記走査工程による同期移動の方向に沿った平面内の離散的な位置における前記相対距離の情報を前記面データとして検出する検出工程と、を含み、
前記レベリング工程は、前記マスクと前記基板との前記同期移動の方向の位置に対応して前記マスク及び前記基板の少なくとも一方をレベリングさせ、
前記算出工程は、前記マスクと前記基板との前記同期移動の方向の位置に対応して前記残留フォーカス誤差を算出し、
前記調整工程は、前記マスクと前記基板との前記同期移動の方向の位置に対応する前記残留フォーカス誤差に基づいて、前記各光路に配置された前記第１光学部材と前記第２光学部材とを相対移動させる請求項６に記載の露光方法。
【請求項８】
前記対向工程は、前記第１光学部材のうち前記照明光が出射する出射面と前記第２光学部材のうち前記照明光が入射する入射面とを前記所定の間隔で非接触に対向させ、
前記調整工程は、前記所定の間隔を一定に保った状態で、前記第１光学部材と前記第２光学部材とを相対的にスライドさせる請求項６又は７に記載の露光方法。
【請求項９】
前記対向工程は、前記第１光学部材のうち前記照明光が入射する入射面と前記第２光学部材のうち前記照明光が出射する出射面とを略平行にした状態で前記第１及び第２光学部材を対向させる請求項６〜８のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか一項に記載の露光方法を用いて前記パターンの像が露光された基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像位置調整装置を備え、液晶表示装置やプラズマ表示装置などのマイクロデバイスの製造に使用される露光装置、露光方法及びその露光方法を用いて露光が行われた基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
比較的に大型の液晶パネルなどを高いスループットで製造するために、走査型（スキャン型）の投影露光装置が用いられる。この走査型の投影露光装置は、マスクを複数のスリット状の照明領域で照明し、その照明領域の配列方向に対して直交する方向にマスクを走査し、照明領域と共役な露光領域に対してフォトレジストが塗布された感光基板（ガラスプレートなど）を同期して走査することにより、マスク上のパターンを等倍であるいは縮小投影して感光基板上に逐次露光する装置である。投影光学系は前記複数の照明領域のそれぞれに対応して設けられている。
【０００３】
ここで、マスクの表面（パターン面）と感光基板の表面（露光面）は露光時において投影光学系に関して共役な位置に設定されるのが望ましいため、マスクおよび感光基板はそれぞれレベリング装置によりその姿勢が変更制御されるようになっている。レベリング装置は、投影光学系の光軸に沿う方向に変位する複数のアクチュエータなどを備えて構成され、それぞれのアクチュエータを適宜に作動させることにより、マスクや感光基板を該光軸に沿う方向へシフトするとともに、該光軸に直交する面内の直交２軸周りに回転する。
【０００４】
ところで、マスクおよび感光基板の表面にはそれ自体の平坦度や保持状態による撓みなどによって凹凸が存在する。従って、局所的に見ると、マスクと感光基板とが投影光学系に関して共役とならない場合がある。
【０００５】
そこで、従来は、各投影光学系の結像位置（結像面）と感光基板の表面との光軸に沿う方向の距離（フォーカス誤差）を少なくすべく、レベリング装置による感光基板などの姿勢制御により平均的に最適となるように調整していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、レベリング装置による姿勢制御により平均的に最適となるように調整したとしても、感光基板上の各投影光学系に対応する位置でのフォーカス誤差は少なくはなるが依然として残存しており、製造されるマイクロデバイスのさらなる高精度化、高集積化に対して制限になる場合がある。なお、マスクや感光基板あるいはこれらを保持するテーブルなどをそれ自体高精度化することにより上記問題は軽減されるが、それでは製造工数の増大、コストの上昇などの問題を生じるから、他の解決手段が望まれる。
【０００７】
ここで、投影光学系の結像位置はその光軸上に平行平面ガラスを設置することによりその板厚に応じて調整できるから、かかる板厚を適宜に調整した平行平面ガラスを各投影光学系のそれぞれに設置することにより、各投影光学系のそれぞれの像を感光基板の表面に結像させることが考えられる。
【０００８】
しかし、感光基板やマスクの凹凸は一様でないから、各投影光学系の結像位置の調整は連続的に変更できること、すなわち、平行平面ガラスの板厚を連続的に変更調整できる必要があり、しかも該板厚の変更調整は極めて高精度、かつ長期に渡り安定して行える必要がある。
【０００９】
よって本発明の目的は、投影光学系の結像位置を高精度で連続的に変更調整することができる結像位置調整装置を備えた露光装置、露光方法、およびその露光方法を用いて露光された基板を提供し、コストなどの上昇を抑制しつつ、製造されるマイクロデバイスの高精度化、高集積化を達成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の観点によると、マスクテーブルに保持されて照明光で照明されるマスクに形成されたパターンの像を、基板テーブルに保持される基板に複数の投影光学系を介して露光する露光装置であって、前記照明光が透過するくさび状の第１及び第２光学部材と、該第１及び第２光学部材を所定の間隔で非接触に対向させて該所定の間隔を保ちつつ前記第１光学部材と前記第２光学部材とを相対移動させる調整機構とを有し、前記複数の投影光学系の各光路に配置されて該複数の投影光学系の結像位置を各々調整する複数の結像位置調整装置と、前記マスクの前記基板との、前記複数の投影光学系の光軸方向の相対距離に関する表面データに基づいて、前記マスクテーブル及び前記基板テーブルの少なくとも一方をレベリングさせ、前記基板に対する前記複数の投影光学系のフォーカス誤差を平均的に小さくするレベリング機構と、前記レベリング機構によるレベリング処理後に残留する前記複数の投影光学系の残留フォーカス誤差を算出し、該複数の投影光学系ごとの残留フォーカス誤差に基づいて前記複数の結像位置調整装置を駆動して、前記複数の投影光学系の各々の結像位置を個別に調整する制御を行う制御装置とを備えた露光装置が提供される。
【００１１】
特に限定されないが、前記マスクテーブルと前記基板テーブルとを、前記照明光が照射される領域に対して前記投影光学系の光軸に直交する方向に同期移動させる走査ステージと、前記走査ステージによる同期移動の方向に沿った平面内の離散的な位置における前記相対距離の情報を前記表面データとして検出する検出装置とを備え、前記レベリング機構は、前記走査ステージの前記同期移動の方向の位置に対応して前記マスクテーブル及び前記基板テーブルの少なくとも一方をレベリングさせ、前記制御装置は、前記走査ステージの前記同期移動の方向の位置に対応して前記フォーカス誤差を算出し、該フォーカス誤差に基づいて前記複数の結像位置調整装置を駆動するようにすることができる。
【００１２】
また、特に限定されないが、前記制御装置は、前記残留フォーカス誤差に基づいて前記調整機構を駆動して前記第１光学部材と前記第２光学部材とを相対移動させることができる。
【００１３】
また、特に限定されないが、前記調整機構は、前記第１光学部材のうち前記照明光が出射する出射面と前記第２光学部材のうち前記照明光が入射する入射面とを前記所定の間隔で対向させるとともに、該所定の間隔を一定に保つ非接触装置と、前記所定の間隔が一定に保たれた状態で、前記第１光学部材と前記第２光学部材とを相対的にスライドさせる移動機構と、を含み、前記制御装置は、前記残留フォーカス誤差に基づいて前記移動機構を駆動するようにすることができる。
【００１４】
また、特に限定されないが、前記第１及び第２光学部材は、前記第１光学部材のうち前記照明光が入射する入射面と前記第２光学部材のうち前記照明光が出射する出射面とが略平行になって保持されるようにすることができる。
【００１５】
本発明の第２の観点によると、照明光で照明されるマスクに形成されたパターンの像を複数の投影光学系を介して基板に露光する露光方法であって、前記複数の投影光学系の各光路に配置されて前記照明光が透過するくさび状の第１及び第２光学部材を所定の間隔で非接触に対向させる対向工程と、前記マスクと前記基板との、前記複数の投影光学系の光軸方向の相対距離に関する表面データに基づいて、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方をレベリングさせ、前記基板に対する前記複数の投影光学系のフォーカス誤差を平均的に小さくするレベリング工程と、前記レベリング工程後に残留する前記複数の投影光学系の残留フォーカス誤差を算出する算出工程と、前記算出工程によって算出された前記複数の投影光学系ごとの残留フォーカス誤差に基づいて、前記各光路に配置された前記第１光学部材と前記第２光学部材とを前記所定の間隔を保ちつつ相対移動させ、前記複数の投影光学系の各々の結像位置を個別に調整する調整工程とを含む露光方法が提供される。
【００１６】
特に限定されないが、前記マスクと前記基板とを、前記照明光が照射される領域に対して前記投影光学系の光軸に直交する方向に同期移動させる走査工程と、前記走査工程による同期移動の方向に沿った平面内の離散的な位置における前記相対距離の情報を前記面データとして検出する検出工程とを含み、前記レベリング工程は、前記マスクと前記基板との前記同期移動の方向の位置に対応して前記マスク及び前記基板の少なくとも一方をレベリングさせ、前記算出工程は、前記マスクと前記基板との前記同期移動の方向の位置に対応して前記残留フォーカス誤差を算出し、前記調整工程は、前記マスクと前記基板との前記同期移動の方向の位置に対応する前記残留フォーカス誤差に基づいて、前記各光路に配置された前記第１光学部材と前記第２光学部材とを相対移動させるようにすることができる。
【００１７】
また、特に限定されないが、前記対向工程は、前記第１光学部材のうち前記照明光が出射する出射面と前記第２光学部材のうち前記照明光が入射する入射面とを前記所定の間隔で非接触に対向させ、前記調整工程は、前記所定の間隔を一定に保った状態で、前記第１光学部材と前記第２光学部材とを相対的にスライドさせるようにすることができる。
【００１８】
また、特に限定されないが、前記対向工程は、前記第１光学部材のうち前記照明光が入射する入射面と前記第２光学部材のうち前記照明光が出射する出射面とを略平行にした状態で前記第１及び第２光学部材を対向させるようにすることができる。
【００１９】
本発明の第３の観点によると、上記のいずれかに記載の露光方法を用いて前記パターンの像が露光された基板が提供される。
【００２０】
本発明に関して、光学系の結像位置を調整する結像位置調整装置であって、対向する傾斜面を有し、所定波長の光を透過する第１および第２光学部材と、前記対向する傾斜面を非接触で対向させる非接触装置と、前記光学系の光軸と交差する方向に沿って、前記第１光学部材と前記第２光学部材とを相対移動させる移動装置とを備えた結像位置調整装置が提供される。その結像位置調整装置によると、対向する傾斜面を有する第１および第２光学部材を移動装置により相対移動させることにより、該第１および第２光学部材の全体としての板厚を変更調整できるようにしている。従って、この結像位置調整装置を投影光学系の光軸上に設置することにより、該投影光学系の結像位置を任意に変更調整することができる。
【００２１】
ここで、特に限定されないが、前記非接触装置としては非接触型ベアリング、例えば気体ベアリングを含んでいるものを採用することができる。このような気体ベアリングなどを含む非接触装置の採用により、第１および第２光学部材が互いに接触することなくその相対位置を微調整することができ、相対位置の変更調整に伴う経時的な劣化が少なく、結像位置の調整を高精度かつ安定的に行うことができる。
【００２２】
また、本発明に関して、投影光学系によりパターンを基板に露光する露光装置であって、前記投影光学系内に配設されるとともに、対向する傾斜面を有し、所定波長の光を透過する第１および第２光学部材と、前記投影光学系の光軸と交差する方向に沿って、前記第１光学部材と前記第２光学部材とを相対移動させる移動装置とを有する結像位置調整装置を備えた露光装置が提供される。この露光装置によると、前記結像位置調整装置を備えているので、投影光学系の結像位置を任意に変更調整することができ、露光対象としての基板などの表面に凹凸があった場合であっても、基板の表面に確実に結像することができ、高精度化、高集積化を図ったマイクロデバイスを製造することができる。
【００２３】
また、本発明に関して、光学系の結像位置を調整する結像位置調整方法であって、対向する傾斜面を有し、所定波長の光を透過する第１および第２光学部材を前記光学系に配設するステップと、前記第１光学部材と前記第２光学部材とを前記傾斜面に沿って非接触で移動させるステップとを含む結像位置調整方法が提供される。
【００２４】
また、本発明に関して、投影光学系によりパターンを基板に露光する露光方法であって、対向する傾斜面を有し、所定波長の露光光を透過する第１および第２光学部材を前記投影光学系内に配設するステップと、前記投影光学系の光軸と交差する方向に沿って、前記第１光学部材と前記第２光学部材とを相対移動させるステップとを含む露光方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は本発明の実施形態の走査型の投影露光装置の要部構成を示す図である。
【図２】図２は本発明の実施形態の感光基板と視野領域との関係を示す図である。
【図３】図３は本発明の実施形態の投影光学系の構成を示す図である。
【図４】図４は本発明の実施形態の結像位置調整装置の構成を示す側面図である。
【図５】図５は本発明の実施形態の結像位置調整装置の第１光学部材の底面図である。
【図６】図６は本発明の実施形態の処理の概要を示す図である。
【図７】図７（Ａ）は本発明の実施形態のレベリング制御の様子を示す図であり、図７（Ｂ）は本発明の実施形態の結像位置調整制御の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明をより詳細に説明するために、添付の図面に従って説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施形態の走査型の投影露光装置の要部構成を示す図、図２は同じく感光基板と視野領域との関係を示す図である。
【００２８】
図１において、１１は転写すべきパターンが形成されたマスクであり、１２は感光材料（フォトレジスト）が塗布されたガラスプレートなどの感光基板である。これらのマスク１１および感光基板１２は、複数の投影光学系１３（本実施の形態では５つ）を挟んで対向するように配置されている。ここで、マスク１１および感光基板１２に概略直交する投影光学系１３の光軸に沿う方向をＺ方向（Ｚ軸）とし、このＺ方向に直交する面内で図１で紙面に平行な方向をＸ方向（Ｘ軸）とし、Ｚ方向およびＸ方向に直交する図１で紙面に対して直交する方向をＹ方向（Ｙ軸）とする。
【００２９】
マスク１１の投影光学系１３に対して反対側には照明光学系１４が配置されている。照明光学系１４において、図示は省略しているが、超高圧水銀ランプ等からなる複数の光源から射出された照明光はライトガイドなどにより一旦集合された後に均等に分配されて出射される。このライトガイドからの出射光は、フライアイインテグレータによって均一な照度分布をもつ光束に変換され、スリット形状（矩形状）の開口を有するブラインドによってスリット状に整形される。このブラインドを通過した光束はコンデンサレンズに入射され、コンデンサレンズはこの光束をマスク１１上に結像することでマスク１１を複数のスリット状の照明領域で照明する。１５はマスク１１と照明光学系１４の光出射部との間の部分に進退自在に配置されたアライメント顕微鏡であり、マスク１１上に形成されているアライメントマーク（不図示）と感光基板１２上の対応する位置に形成されているアライメントマーク１２ａ〜１２ｄの位置を検出する。
【００３０】
マスク１１は不図示のマスクテーブルに吸着保持されており、一方、感光基板１２は基板テーブル１６に吸着保持されている。これらのマスクテーブルおよび基板テーブル１６は、断面コの字状に形成されたＸ方向に移動される走査ステージ（不図示）に互いに対向するように取り付けられている。
【００３１】
基板テーブル１６はＺ方向に変位する３個のリニアアクチュエータ１７（図１では２個のみ表示）を介して該走査ステージに取り付けられている。感光基板１２の表面は、これらのリニアアクチュエータ１７が選択的にあるいは全体的に作動されて、Ｚ方向へシフトされるとともに、Ｘ軸を中心とした回転（θｘ）およびＹ軸を中心とした回転（θｙ）がなされることによりレベリングされる。
【００３２】
走査ステージ（基板ステージ）は、不図示の制御装置（露光制御装置）による制御に基づいて駆動されることにより、走査方向としてのＸ方向に往復移動できるようになっている。感光基板１２の位置は基板テーブル１６に設けられたレーザ干渉計などの複数の位置センサ１９により計測され、マスク１１の位置も同様にマスクテーブルに設けられたレーザ干渉計などの複数の位置センサ（不図示）により計測される。
【００３３】
走査ステージが静止した状態では、感光基板１２上に投影されるのはスリット状のパターン像であり、マスク１１上に形成されているマスクパターンの一部の像であるが、マスク１１を保持するマスクテーブルと感光基板１２を保持する基板テーブル１６を一体的に保持した走査ステージを、マスク１１上の照明領域および投影光学系１３に対して移動走査することで、マスク１１上に形成されているマスクパターンの全てを感光基板１２上に転写するようにしている。
【００３４】
この実施形態においては、投影光学系１３としては、等倍で正立実像系の光学系を用いている。照明光は照明光学系１４中に配置されたブラインドの開口によって整形され、マスク１１は感光基板１２上の台形状の視野領域１８ａ〜１８ｅ（図２参照）を各々包含する複数の矩形状（スリット状）の照明領域（不図示）で照明される。
【００３５】
図３は投影光学系１３のレンズ構成を示し、投影光学系１３は全てこの図３の構成を有する。この投影光学系１３は、２組のダイソン型光学系を組み合わせた構成を有し、第１部分光学系１３ａ（２１〜２４）および第２部分光学系１３ｂ（２６〜２９）などから構成されている。
【００３６】
第１部分光学系１３ａは、マスク１１に面して４５°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１１の面内方向に沿った光軸を有し、凸面を直角プリズム２１に対して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１１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。
【００３７】
マスク１１を介した照明光学系１４からの照明光は、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１１の１次像を形成する。
【００３８】
１次像からの光は、第２部分光学系１３ｂ（２６〜２９）を介して、マスク１１の２次像を感光基板１２の表面上に形成する。この第２部分光学系１３ｂの構成は第１部分光学系１３ａと同一であるため、詳細な説明を省略する。投影光学系１３（第１および第２部分光学系１３ａ，１３ｂ）は、両側テレセントリック光学系である。第１部分光学系１３ａが形成する１次像の位置には、視野絞り（不図示）が配置されている。
【００３９】
この視野絞りは台形状の開口部を有し、この視野絞りにより感光基板１２上の露光領域が台形状に規定される。すなわち、図２に示されているように、投影光学系１３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１８ａ〜１８ｅを有している。これらの視野領域１８ａ〜１８ｅの像は、感光基板１２上の露光領域上に等倍の正立像（上下左右方向の横倍率が正の像）として形成される。ここで、投影光学系１３の一部は、視野領域１８ａ〜１８ｃ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１３の他の一部は、図中Ｘ方向で視野領域１８ａ〜１８ｃとは異なる位置に、視野領域１８ｄ，１８ｅがＹ方向に沿って配列されるように設けられている。
【００４０】
各視野領域１８ａ〜１８ｅは、視野領域１８ａ〜１８ｃの上辺（一対の平行な辺のうちの短辺）と視野領域１８ｃ，１８ｅの上辺とが対向するように配置されている。このときＸ方向、すなわち走査ステージの移動方向に沿った視野領域１８ａ〜１８ｅ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ように台形状の視野領域１８ａ〜１８ｅが配置されている。これは、走査ステージをＸ方向に移動しながら感光基板１２の大きな露光領域を露光するとき、感光基板１２上の露光領域の全面に渡って均一な露光量分布を得るためである。
【００４１】
感光基板１２上の露光領域１８ａ〜１８ｃと露光領域１８ｄ，１８ｅとはＸ方向に離れて設定されているため、Ｙ方向に伸びるパターンは、まず空間的に分離した飛び飛びの露光領域１８ａ〜１８ｃによって露光された後、ある時間をおいてその間を埋める露光領域１８ｄ，１８ｅで露光されるというように時間的および空間的に分割されて露光されることになる。
【００４２】
投影光学系１３の第１部分光学系１３ａと第２部分光学系１３ｂとの間の光路（光軸）上には、当該投影光学系１３の結像位置を調整するための結像位置調整装置３１が各投影光学系１３のそれぞれに対応して配置されている。結像位置調整装置３１の詳細構成は、図４および図５に示されている。
【００４３】
結像位置調整装置３１は、第１光学部材３２、第２光学部材３３、および第１光学部材３２をスライドさせる移動装置を備えている。移動装置は、第１光学部材３２をスライド自在に案内する複数のガイドローラ３４、第１光学部材３２をスライドすべく変位するリニアアクチュエータ３５、第１光学部材３２をリニアアクチュエータ３５側に付勢するコイルバネ３６、および第１光学部材３２の位置を検出する位置検出センサ３７などから構成されている。
【００４４】
この実施形態では、第１光学部材３２は複数のガイドローラ３４によりＸ方向（またはＹ方向）に沿って移動できるように案内されており、第２光学部材３３は図外のフレームなどに固定されている。但し、第１光学部材３２を固定して、第２光学部材３３を移動するように構成し、あるいは第１および第２光学部材３２，３３の双方を移動できるように構成してもよい。
【００４５】
第１光学部材３２および第２光学部材３３は、それぞれ所定波長の光（照明光の波長を含む所定帯域の光）を透過するくさび状に形成されたガラス板である。すなわち、第１光学部材３２は光入射面としての第１入射面３２ａと該第１入射面３２ａに対して斜交する光出射面としての第１出射面３２ｂを有している。また、第２光学部材３３は第１光学部材３２の第１出射面３２ｂに沿って対面する光入射面としての第２入射面３３ａと第１光学部材３２の第１入射面３２ａに対して略平行な光出射面としての第２出射面３３ｂを有している。
【００４６】
第１光学部材３２の第１出射面３２ｂには複数の陽圧溝３２ｃおよび複数の負圧溝３２ｄが形成されている。この実施形態では、陽圧溝３２ｃを挟んで両側にそれぞれ負圧溝３２ｄを配置したものを両端部近傍の２箇所に配置している。
【００４７】
これらの陽圧溝３２ｃおよび負圧溝３２ｄは、第１光学部材３２の第１出射面３２ｂと第２光学部材３３の第２入射面３３ａとを互いに所定の間隔を保ちつつ非接触で対面させる非接触装置としてのエア（空気）ベアリングを構成するための溝である。すなわち、陽圧溝３２ｃはそれぞれ通孔を介して図外の陽圧供給源（圧縮空気供給装置）Ｐに連通されており、陽圧供給源Ｐが作動されることにより圧縮空気が陽圧溝３２ｃに供給され、第１光学部材３２を第２光学部材３３に対して離間（浮上）させる方向に付勢する。一方、負圧溝３２ｄはそれぞれ通孔を介して図外の負圧供給源（真空吸引装置）Ｖに連通されており、負圧供給源Ｖが作動されることにより負圧溝３２ｄ内の空気が真空吸引され、第１光学部材３２を第２光学部材３３に対して近接（接触）させる方向に付勢する。
【００４８】
陽圧供給源Ｐと負圧供給源Ｖを適宜に調整制御して、陽圧溝３２ｃによる反発力と負圧溝３２ｄによる吸引力とを所定値に保つことにより、第１光学部材３２の第１出射面３２ｂと第２光学部材３３の第２入射面３３ａとが一定のギャップＧを保った状態で対向することになる。この実施形態では、このギャップＧは約１０μｍに設定した。なお、このギャップＧが大きくなりすぎると、光学的な収差が発生してしまうので、本実施の形態のように１０μｍ〜数１０μｍが望ましい。いずれにせよ使用する装置（例えば投影露光装置）で許容できる光学的収差内にギャップＧを設定すればいい。
【００４９】
移動装置のリニアアクチュエータ３５は、その作動軸の先端が第１光学部材３２の一方の側面に当接しており、該作動軸を伸縮することによって、第１光学部材３２をガイドローラ３４に沿ってスライド（移動）させる。コイルバネ３６はリニアアクチュエータ３５の作動軸の先端部に第１光学部材３２の一方の側面が当接するように該第１光学部材３２の他方の側面を付勢している。第１光学部材３２の位置（移動量）は、ポテンショメータ若しくはリニアエンコーダなどの位置検出センサ３７により検出され、この検出値に基づきリニアアクチュエータ３５がフィードバック制御されることにより、第１光学部材３２を第２光学部材３３に対して任意の位置に正確に位置決めすることができる。
【００５０】
これにより、第１光学部材３２の第１入射面３２ａと第２光学部材３３の第２出射面３３ｂとの相対寸法（厚さ）を任意に微調整することができ、例えば図４において、第１光学部材３２を二点差線で示す位置から実線で示す位置にスライドさせることにより、投影光学系１３の結像位置をδだけ変更することができる。以上のように、結像位置調整装置３１により、各投影光学系１３のそれぞれの光軸方向（Ｚ方向）の結像位置を精度良く調整することができる。
【００５１】
第２光学部材３３の第２入射面３３ａには、クローム膜などの接触防止膜３８が矩形状に形成されており、非運転状態において、すなわち、エアベアリングを作動させていない場合において、第１光学部材３２の第１出射面３２ｂと第２光学部材３３の第２入射面３３ａとの直接的な接触を防止する。
【００５２】
再度、図２および図３を参照する。マスク１１と感光基板１２との間の部分であって、視野領域１８ａ〜１８ｃに対応する投影光学系１３と視野領域１８ｄ，１８ｅに対応する投影光学系１３との間の図２で十字線で示される位置には、Ｙ方向に配列的に複数（この実施形態では３個）のフォーカスセンサ２０が設けられている。これらのフォーカスセンサ２０は、マスク１１の表面（パターン面）および感光基板１２の表面（露光面）に向けてそれぞれ検出ビームを出射し、その反射光を検出することにより、マスク１１の表面および感光基板１２の表面のＺ方向の位置をそれぞれ検出する装置である。
【００５３】
走査ステージをＸ方向に移動しつつ、これらの各フォーカスセンサ２０によるフォーカス信号に基づき、Ｘ方向に適宜なサンプリングピッチでデータを採取することにより、走査ステージの送り量により規定されるＸ座標およびフォーカスセンサ２０のＹ方向における設置位置により規定されるＹ座標に対応する位置におけるマスク１１および感光基板１２のそれぞれのＺ方向の位置からなる表面データを得ることができる。
【００５４】
これらの表面データは、マスク１１および感光基板１２のそれぞれの平面度、それぞれのマスクテーブルおよび基板テーブル１６に対する保持に伴う撓み、走査ステージの送りの不均一などに起因するマスク１１と感光基板１２の表面の凹凸を示すデータであるが、この実施形態では、マスク１１および感光基板１２のそれぞれについてのＺ方向の位置に基づき、マスク１１と感光基板１２のＺ方向の相対距離を求めてこれを表面データとする。そして、マスク１１は理想的な平面であるものと仮定し、マスク１１の表面の凹凸をも含めて全ての凹凸は感光基板１２にあるものとして取り扱う。この表面データは不図示の記憶装置に記憶保持される。
【００５５】
次に、図６に示す処理の概要を示す図を参照して、この走査型露光装置の動作について説明する。まず、走査ステージを＋Ｘ方向の端部の所定の基板受け渡し位置に移動し、感光基板（プレート）１２を走査ステージの基板テーブル１６上に搬入（ローディング）する（ＳＴ１）。マスク１１は走査ステージのマスクテーブルに既に搬入保持されているものとする。
【００５６】
その後、予備スキャンを実施すべく−Ｘ方向への走査ステージの移動を開始し、マスク１１および感光基板１２を投影光学系１３に対して同期移動する。このとき、照明光学系１４による照明光は不図示のシャッタにより遮断されているものとする。
【００５７】
この予備スキャン中には、マスク１１および感光基板１２のＸ−Ｙ平面内における相対的な姿勢（Ｘ，Ｙ位置）の検出を行う（ＳＴ２）。具体的には、アライメント顕微鏡１５が所定の検出位置に繰り出されて、感光基板１２のアライメントマーク１２ａ，１２ｂが視野領域１８ａ，１８ｃの位置にきたときにアライメント顕微鏡１５により、感光基板１２のアライメントマーク１２ａ，１２ｂとこれらに対応するマスク１１上に形成されたアライメントマークの相対的な位置ずれを検出し、次いで、感光基板１２のアライメントマーク１２ｃ，１２ｄが視野領域１８ａ，１８ｃの位置にきたときにアライメント顕微鏡１５により、アライメントマーク１２ｃ，１２ｄとこれらに対応するマスク１１上に形成されたアライメントマークの相対的な位置ずれを検出する。
【００５８】
また、この予備スキャン中には、上記の処理（ＳＴ２）と並行して、マスク１１および感光基板１２のＺ方向の相対距離（Ｚ位置）の検出も行う（ＳＴ３）。具体的には、各フォーカスセンサ２０によるマスク１１および感光基板１２についてのフォーカス信号に基づき、マスク１１および感光基板１２のＺ方向の位置を所定のピッチでサンプリングすることにより、碁盤目状に規定された所定のＸおよびＹ座標に対応するマスク１１および感光基板１２のＺ方向の相対距離を表面データとして記憶装置に格納する。この表面データのＸ方向のサンプリング位置は、図２において、十字線および十字点線で示されている。なお、感光基板１２上のＸ方向のサンプリング数は多いほど精度的には良好となるが、信号処理や計算処理に要する時間などとの関係を考慮して適宜に設定される。
【００５９】
走査ステージが−Ｘ方向の所定の端部折り返し位置まで移動したならば、マスク１１の各アライメントマークと感光基板１２のこれらに対応するアライメントマーク１２ａ〜１２ｄとの相対的な位置ずれが最小となるように、基板テーブル１２およびマスクテーブルに装備された不図示の位置補正機構によって、マスク１１および感光基板１２のいずれか一方または双方をＸ−Ｙ平面内でシフトし、回転するなどにより、マスク１１と感光基板１２の姿勢を互いに整合させる（ＳＴ４）。
【００６０】
また、記憶装置に格納されたＸ−Ｙ平面内の離散的な位置におけるＺ方向の相対距離の集合としての表面データに基づき、近似曲面を最小自乗法などの近似方法を用いて算出す
る（ＳＴ５）。
【００６１】
その後、レベリング制御量を算出する（ＳＴ６）。すなわち、各投影光学系１３の焦点距離の情報（予め求められている）に基づき、結像位置調整装置３１の第１光学部材３２が所定の初期位置にある状態における理論的な結像位置を算出し、この理論的な結像位置とＳＴ５で算出した近似曲面に基づき、フォーカス誤差（投影光学系１３の当該結像位置と当該近似曲面との間のＺ方向の距離）がＹ方向に渡って最小となるような基板テーブル１６のＸ軸回りの回転量（θｘ）およびＺ方向のシフト量を算出し、これを基板テーブル１６の姿勢を調整するリニアアクチュエータ１７に対するレベリング制御量とする。なお、基板テーブル１６のＹ軸回りの回転についても補正制御する場合には、当該回転量（θｙ）を同様に算出し、これも含めてリニアアクチュエータ１７に対するレベリング制御量とする。このレベリング制御量は、走査ステージのＸ方向への送り量（移動量）に応じて所定の送り量毎に算出される。
【００６２】
次いで、ＳＴ５で算出した近似曲面をＳＴ６で算出したレベリング制御量により補正した新たな近似曲面を算出し、この新たな近似曲面および前記理論的な結像位置に基づき、さらに残留するフォーカス誤差を算出して、これらを結像位置調整装置３１に対する結像位置制御量とする（ＳＴ７）。
【００６３】
これらの制御量の算出の後、照明光学系１４のシャッタによる照明光の遮断を解除するとともに、走査ステージを移動することにより本スキャンを開始する。この走査ステージの移動に伴い、該走査ステージのＸ方向の位置に対応するレベリング制御量に基づきリニアアクチュエータ１７を適宜に作動させてレベリングするとともに、結像位置制御量に基づき結像位置調整装置３１のリニアアクチュエータ３５を作動させて第１光学部材３２を第２光学部材３３に対してスライドさせて全体としての板厚を調整することにより、各投影光学系１３の結像位置をそれぞれ感光基板１２の表面にほぼ一致させつつ、感光基板１２に対して露光する（ＳＴ８）。これにより、感光基板１２の感光材料が選択的に感光し、マスク１１のパターンの像が逐次的に投影転写される。当該感光基板１２についてのパターンの転写形成が終了したならば、他の感光基板と交換して、同様の動作を繰り返す。
【００６４】
本実施形態の走査型投影露光装置によると、図７（Ａ）に示されているように、走査（本スキャン）中に基板テーブル１６についてのリニアアクチュエータ１７をレベリング制御量に基づいて制御してレベリングすることにより、感光基板１２の表面の各位置におけるフォーカス誤差を平均的に小さくする。そして、これに加えて、このレベリングによってもなお残留するフォーカス誤差を、図７（Ｂ）に示されているように、各投影光学系１３についてそれぞれ設けた結像位置調整装置３１を結像位置制御量に基づき制御することにより投影光学系自身の結像位置を変更調整して個別的に小さくする。なお、図７（Ａ）において、二点差線で示すのは結像位置を調整する前の各投影光学系１３の全体的な結像面であり、図７（Ｂ）において、二点差線で示すのは結像位置を調整した後の各投影光学系１３のそれぞれの個別的な結像面である。
【００６５】
これにより、マスク１１および感光基板１２の表面の凹凸などによるフォーカス誤差が解消され、感光基板１２の全域に渡って最適フォーカスに近い状態で露光処理を行うことができるようになり、高精度で信頼性の高い液晶表示装置などのマイクロデバイスを製造することができる。
【００６６】
なお、上記実施形態では、上記のレベリングおよび結像位置の調整は、マスク１１および感光基板１２のＺ方向の相対距離に関する表面データに基づいて実施するようにしたが、マスク１１についての表面データに基づいてのみ、あるいは感光基板１２についての表面データに基づいてのみ実施するようにできる。また、フォーカス誤差の平均的除去のためのレベリングは感光基板１２についてのアクチュエータ１７を作動させることにより行うようにしているが、マスク１１についてのアクチュエータを作動させることにより行うようにすることができ、あるいは両方について行うようにすることもできる。
【００６７】
また、本実施形態における結像位置調整装置３１においては、第１光学部材３２と第２光学部材３３とはエアベアリングにより非接触状態で一定の間隔で対向するようにしているので、各投影光学系１３の結像位置を高精度で微調整することができるとともに、非接触であるから経時的な劣化も少なく、長期に渡り安定した調整を行うことができる。
結像位置調整装置３１の第１光学部材３２と第２光学部材３３についての非接触装置としては、上記の実施形態では負圧による吸引力と陽圧による反発力の組み合わせによるエアベアリングとしたが、本発明はこれに限定されることはなく、磁力による吸引力と陽圧による反発力とを組み合わせたもの、負圧による吸引力と磁力による反発力を組み合わせたものでもよい。また、磁力による吸引力と同じく磁力による反発力を組み合わせたものでもよく、加えて、重力、バネによる付勢力などと、上記の陽圧若しくは負圧、磁力などを適宜に組み合わせたものでもよい。
【００６８】
また、結像位置調整装置３１全体をチルトさせる駆動機構を設ければ、各投影光学系１３の投影位置をシフトすることができる。例えば、感光基板１２の伸縮などにより各投影光学系１３の投影倍率を調整すると、台形状の視野領域１８ａと１８ｄとのオーバラップ量が変化してしまう。このため、不図示の駆動機構により結像位置調整装置３１全体をチルトさせることにより台形状の視野領域１８ａと１８ｄとのオーバラップ量を調節することができる。このように、本実施の形態によれば、各投影光学系１３の光軸方向および光軸方向と直交するＹ方向の結像位置を結像位置調整装置３１により調整できるので、投影光学系１３の構成を簡単にすることができる。
【００６９】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。従って、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００７０】
例えば、上述した実施形態では、走査ステージによりマスク１１と感光基板１２を一体的に移動する構成とし、等倍投影により露光するようにした走査型投影露光装置に本発明を適用した場合について説明しているが、マスクと感光基板を同方向または逆方向にそれぞれ独立的に同期移動させつつ露光する走査型投影露光装置に適用することもでき、投影方法についても、等倍投影に限らず、縮小投影若しくは拡大投影するものであってもよい。また、本発明に係る結像位置調整装置は、走査型の露光装置のみならず、静止型の露光装置（例えば、ステッパー）についても適用することができる。
【００７１】
さらに、本実施形態の露光装置では露光用照明光として水銀ランプから発生するｇ線（波長４３６ｎｍ）やｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２  レーザ（波長１５７ｎｍ）、Ａｒ２  レーザ（波長１２６ｎｍ）、及び金属蒸気レーザ又はＹＡＧレーザなどの高調波などを用いることができる。また、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、かつ非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いてもよい。
【００７２】
本実施形態の露光装置により製造される半導体デバイスとしては、例えば、液晶表示素子やプラズマディスプレイなどを含むディスプレイ装置、半導体素子、薄膜磁気ヘッド、及び撮像素子（ＣＣＤ）等が含まれる。このような半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいてレチクルを製作するステップ、ガラスプレートやウエハ等の基板を製作するステップ、前記露光装置を用いてレチクルのパターンを基板に転写するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、及び検査ステップ等を経て製造される。
【００７３】
なお、本実施の形態の露光装置は、複数のレンズから構成される照明光学系１４、結像位置調整装置３１を有する複数の投影光学系１３を露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなる走査ステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００７４】
明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約を含む、１９９８年９月２５日付提出の日本国特許出願第１０−２７１２７０号の全ての開示内容は、そっくりそのまま引用してここに組み込まれている。
【図１】
2010135803.tif 000003
【図２】
2010135803.tif 000004
【図３】
2010135803.tif 000005
【図４】
2010135803.tif 000006
【図５】
2010135803.tif 000007
【図６】
2010135803.tif 000008
【図７】
2010135803.tif 000009