(57)【要約】【課題】画角の小さいレンズを用いた１台の投影光学系で正立正像を得ることができ、基板の大型化に伴うレンズコストの増大を抑えて露光装置のコストダウンを図りつつ、表示パネルのような大型基板をスキャン露光で効率よく製造する。【解決手段】一の光軸上に配置されたレンズで構成される投影レンズ１０と、投影レンズ１０の後側に配置され、それぞれ平らな反射面を有する第１及び第２折返しミラー１５、１６とを備え、光源からマスク像ａに出射された照明光を、投影レンズ１０の半分の第１領域１１に入射させ、投影レンズ１０の第１領域１１を通過した照明光を、第１折返しミラー１５に反射させてマスク像ａの倒立正像ｄを結像させ、第１折返しミラー１５に反射された照明光を、第２折返しミラー１２に反射させて投影レンズ１０の他の半分の第２領域１２に入射させ、投影レンズ１０の第２領域１２を通過した照明光を基板の面上に出射し、マスク像ａの正立正像ｇを結像させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源に照明された物体の像を投影面に結像させるための投影光学系であって、
一の光軸上に配置された一又は複数のレンズで構成される投影レンズと、
前記投影レンズの後側に配置され、それぞれ平らな反射面を有する第１及び第２折返しミラーと、を備え、
前記光源から前記物体に出射された照明光を、前記投影レンズの半分の第１領域に入射させ、
前記投影レンズの第１領域を通過した照明光を、前記第１折返しミラーに反射させて前記物体の倒立正像を結像させ、
前記第１折返しミラーに反射された照明光を、前記第２折返しミラーに反射させて前記投影レンズの他の半分の第２領域に入射させ、
前記投影レンズの第２領域を通過した照明光を前記投影面に出射し、前記物体の正立正像を前記投影面に結像させる、ことを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
前記投影レンズの前側に配置され、それぞれ平らな反射面を有する入射ミラー及び出射ミラーを備え、
前記光源から前記物体に出射された照明光を、前記入射ミラーに反射させて前記投影レンズの第１領域に入射させ、
その後、前記第１及び第２折返しミラーに反射され、前記投影レンズの第２領域を通過した照明光を、前記出射ミラーに反射させて前記投影面に出射する、請求項１に記載の投影光学系。
【請求項３】
複数の前記投影光学系を備え、各投影光学系の前記投影レンズの光軸が互いにシフトするように配置した、請求項１又は２に記載の投影光学系。
【請求項４】
前記投影レンズが開口絞りを備え、前記開口絞りを開閉させて前記投影レンズの開口数を可変とし、露光領域の大きさを調整可能とした、請求項１〜３に記載の投影光学系。
【請求項５】
前記物体としてのフォトマスクの像を、前記投影面である基板面に結像させて露光する露光装置であって、請求項１〜４のいずれか１項に記載した一又は複数の投影光学系を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項６】
前記物体としてのフォトマスクの像を、前記投影面である基板面に結像させて露光する露光装置であって、
請求項１〜４のいずれか１項に記載した一又は複数の投影光学系と、
前記フォトマスクが載置されるマスクステージと、
前記フォトマスクを照明する光源と、
前記基板が載置される基板ステージと、を備え、
前記光源及び前記投影光学系の組み合わせ、又は前記マスクステージ及び前記基板ステージの組み合わせのうち、少なくとも一方の組み合わせを同一のスキャン方向に移動させて、前記基板をスキャン露光する、ことを特徴とするスキャン露光装置。
【請求項７】
前記光源及び前記投影光学系の組み合わせと、前記マスクステージ及び前記基板ステージの組み合わせとを、互いに反対のスキャン方向に移動させて、前記基板をスキャン露光する、請求項６に記載のスキャン露光装置。
【請求項８】
前記基板を複数回にわたってスキャン露光する場合に、前記光源及び前記投影光学系の組み合わせ、又は前記マスクステージ及び前記基板ステージの組み合わせのうち、少なくとも一方の組み合わせを前記スキャン方向と直交する同一のシフト方向に移動させて、２回目以降のスキャン露光を行う、請求項６又は７に記載のスキャン露光装置。
【請求項９】
前記光源及び前記投影光学系の組み合わせと、前記マスクステージ及び前記基板ステージの組み合わせとを、互いに反対のシフト方向に移動させて、２回目以降のスキャン露光を行う、請求項８に記載のスキャン露光装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載したスキャン露光装置を用いた、ことを特徴とする表示パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画角の小さいレンズを用いた１台の投影光学系で正立正像を得ることができ、レンズコストの増大を抑えて露光装置のコストダウンを図りつつ、表示パネルのような大型基板をスキャン露光で効率よく製造することが可能な投影光学系、露光装置、スキャン露光装置及び表示パネルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、既存のステッパー（投影型露光装置）で一括露光可能な基板サイズとレンズサイズとの関係を示す説明図である。例えば、ＬＥＤ、ソーラーパネル、タッチパネルなどの製造に用いられる４〜１４インチの範囲内の基板であれば、既存のステッパーに搭載された投影光学系の比較的小さなレンズサイズ（φ）により一括露光することができる。
【０００３】
また、図１２に示すように、１４インチを超える基板であっても、基板を複数回に分割して露光する繋ぎ露光によって対応することができる。しかし、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示パネルは、大型化及び高精細化のニーズが極めて高く、今後も露光対象となる基板サイズが加速度的に大きくなることが予想される。
【０００４】
このような基板の大型化に、一括露光又は繋ぎ露光で対応しようとすれば、投影光学系を構成するレンズの高解像化、高画角化が必要となり、レンズのコストが極めて過大となり、求められるレンズ精度も高くなる。すなわち、図１３に示すように、レンズの直径Ｄは、画角φ＊開口数ＮＡに比例する。また、レンズの体積Ｖは、レンズの直径Ｄの３乗に比例する。したがって、レンズのコストは、レンズの体積Ｖに比例し、画角φ＊開口数ＮＡの３次関数で増大することになる。
【０００５】
今後も大型化し続ける基板サイズに、一括露光又は繋ぎ露光で対応することは困難であり、近年、スキャン露光への移行が試みられている。例えば、特許文献１〜３では、平凸レンズと凹面鏡とからなるダイソン型光学系で一の投影光学系を構成し、第１の投影光学系で形成された物体の反転正像を、同様の構成の第２の投影光学系に入射させて正立正像を形成するスキャン露光装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７９１０３７公報
【特許文献２】特許第３４４８６６３公報
【特許文献３】特許第３３４８４６７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した従来のスキャン露光装置では、１つの正立正像を形成するために、同一構成のダイソン型光学系を２台設ける必要がある。このため、露光領域を拡大しようとすれば、２の倍数でダイソン型光学系を増設しなければならず、投影光学系が全体として複雑かつ大型化するという問題があった。また、２の倍数で増設したダイソン型光学系を、マスクステージと基板ステージとの間のスペースに設置しなければならず、露光領域の拡大に限界があるという問題もあった。
【０００８】
さらに、平凸レンズと凹面鏡とからなるダイソン型光学系は、一般的なステッパーの投影光学系とは構成が異なり、一般的なステッパーに用いられているような、画角の小さいレンズを適用することができないという問題もある。画角が小さいレンズは、開口数の高いものを容易かつ安価、高精度に製造することができるというというメリットがあり、一般的なステッパーに用いられているような画角の小さいレンズを、大型化する基板の露光に引き続き使用することが可能であれば、レンズコストの増大を抑えて露光装置をコストダウンすることができる。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、画角の小さいレンズを用いた１台の投影光学系で正立正像を得ることができ、基板の大型化に伴うレンズコストの増大を抑えて露光装置のコストダウンを図りつつ、表示パネルのような大型基板をスキャン露光で効率よく製造することが可能な投影光学系、露光装置、スキャン露光装置及び表示パネルの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）上記目的を達成するために、本発明の投影光学系は、光源に照明された物体の像を投影面に結像させるための投影光学系であって、一の光軸上に配置された一又は複数のレンズで構成される投影レンズと、前記投影レンズの後側に配置され、それぞれ平らな反射面を有する第１及び第２折返しミラーと、を備え、前記光源から前記物体に出射された照明光を、前記投影レンズの半分の第１領域に入射させ、前記投影レンズの第１領域を通過した照明光を、前記第１折返しミラーに反射させて前記物体の倒立正像を結像させ、前記第１折返しミラーに反射された照明光を、前記第２折返しミラーに反射させて前記投影レンズの他の半分の第２領域に入射させ、前記投影レンズの第２領域を通過した照明光を前記投影面に出射し、前記物体の正立正像を前記投影面に結像させる構成としてある。
【００１１】
上記構成からなる本発明の投影光学系は、投影レンズの半分の第１領域を通過した照明光で、物体の倒立正像を形成し、この照明光を折り返し、投影レンズの他の半分の第２領域を通過させることで、物体の正立正像を形成している。
【００１２】
このような本発明の投影光学系によれば、１台の投影光学系で正立正像を得ることができ、従来のダイソン型光学系の１／２の台数で露光領域の拡大を図ることが可能となる。これにより、投影光学系の設置スペースを縮小することができ、露光装置の構成を簡単かつ小型化することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の投影光学系によりスキャン露光を行えば、一般的なステッパーで用いられているような画角の小さいレンズで大型基板を露光することができる。これにより、加速度的に大型化する基板に対応して、高価で精度確保が困難な高画角のレンズを使用する必要がなくなり、基板の大型化の要請に、引き続き画角の小さいレンズで対応することが可能となる。画角の小さいレンズは、開口数の高いものを容易かつ安価、高精度に製造することができるというメリットがあり、この結果、基板の大型化に伴うレンズコストの増大を抑えて露光装置をコストダウンすることができる。
【００１４】
（２）好ましくは、上記（１）の投影光学系において、前記投影レンズの前側に配置され、それぞれ平らな反射面を有する入射ミラー及び出射ミラーを備え、前記光源から前記物体に出射された照明光を、前記入射ミラーに反射させて前記投影レンズの第１領域に入射させ、その後、前記第１及び第２折返しミラーに反射され、前記投影レンズの第２領域を通過した照明光を、前記出射ミラーに反射させて前記投影面に出射する構成にするとよい。
【００１５】
上記構成によれば、投影レンズの前側に入射ミラー及び出射ミラーを配置したことにより、本発明の投影光学系に対する物体面及び投影面の位置を任意に設定することが可能となる。例えば、本発明の投影光学系を間に挟んで、物体面及び投影面を上下又は前後に平行に配置することができ、このような配置において、光源及び投影光学系の組み合わせと、物体面及び投影面の組み合わせとを相対的に移動させることで、基板のスキャン露光が可能となる。
【００１６】
（３）好ましくは、上記（１）又は（２）の本発明の投影光学系において、複数の前記投影光学系を備え、各投影光学系の前記投影レンズの光軸が互いにシフトするように配置した構成にするとよい。
【００１７】
上記構成によれば、複数の投影光学系を設けることで、各投影光学系の露光領域の合計面積を１回で露光することが可能となる。これにより、露光装置全体としての露光領域の拡大を図り、露光装置の単位時間当たりの処理能力を向上させることが可能となる。すなわち、複数の投影光学系を用いることにより、露光装置の露光領域を拡大させ、１回で露光可能な面積を増大させることができ、画角の小さいレンズを用いながら、高画角レンズを用いたのと同様の効果が得られる。
【００１８】
（４）好ましくは、上記（１）〜（３）のいずれかの投影光学系において、前記投影レンズが開口絞りを備え、前記開口絞りを開閉させて前記投影レンズの開口数を可変とし、露光領域の大きさを調整可能とした構成にするとよい。
【００１９】
上記構成によれば、開口絞りを開くことにより、投影レンズの開口数を大きくすることができる。この場合は、投影レンズの解像力が高くなり、投影光学系の露光領域の幅が小さくなる。一方、開口絞りを閉じることにより、投影レンズの開口数を小さくすることができる。この場合は、投影レンズの解像力が低くなり、投影光学系の露光領域の幅が大きくなる。したがって、解像力が許容される範囲内で露光領域の大きさを調整することが可能となり、投影光学系の露光領域の整数倍を、フォトマスクのパターン領域の寸法に対応する大きさとし、この露光領域の整数倍の回数で過不足なく露光が完了するようにできる。
【００２０】
（５）上記目的を達成するために、本発明の露光装置は、前記物体としてのフォトマスクの像を、前記投影面である基板面に結像させて露光する露光装置であって、上記（１）〜（４）のいずれかに記載した一又は複数の投影光学系を備えた構成としてある。
【００２１】
上述したように、本発明の投影光学系は、１台の投影光学系で正立正像を得ることができ、複数台の投影光学系を用いることで、高画角レンズを用いたのと同様に、露光領域の拡大を図ることができる。このような投影光学系を露光装置に適用すれば、ＬＥＤや太陽電池パネルなどの小型の基板を一括露光又は繋ぎ露光することができ、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示パネルのように大型化が要望される基板には、スキャン露光で対応することが可能である。
【００２２】
（６）上記目的を達成するために、本発明のスキャン露光装置は、前記物体としてのフォトマスクの像を、前記投影面である基板面に結像させて露光する露光装置であって、上記（１）〜（４）のいずれかに記載した一又は複数の投影光学系と、前記フォトマスクが載置されるマスクステージと、前記フォトマスクを照明する光源と、前記基板が載置される基板ステージと、を備え、前記光源及び前記投影光学系の組み合わせ、又は前記マスクステージ及び前記基板ステージの組み合わせのうち、少なくとも一方の組み合わせを同一のスキャン方向に移動させて、前記基板をスキャン露光する構成としてある。
【００２３】
このような本発明のスキャン露光装置によれば、光源と投影光学系とを互いに同一のスキャン方向に移動させ、又はマスクステージと基板ステージとを互いに同一のスキャン方向に移動させて、基板をスキャン露光することが可能となる。
【００２４】
すなわち、従来のスキャン露光装置は、マスクステージと基板ステージとを互いに反対のスキャン方向に移動させて、基板をスキャン露光していたので、これらマスクステージと基板ステージとを、精密に反対方向に同期制御することが困難であった。これに対し、本発明のスキャン露光装置では、光源と投影光学系とを互いに同一のスキャン方向に移動させ、又はマスクステージと基板ステージとを互いに同一のスキャン方向に移動させる構成となっているので、これら部材の同期制御が極めて容易になる。
【００２５】
（７）好ましくは、上記（６）のスキャン露光装置において、前記光源及び前記投影光学系の組み合わせと、前記マスクステージ及び前記基板ステージの組み合わせとを、互いに反対のスキャン方向に移動させて、前記基板をスキャン露光する構成にするとよい。
【００２６】
上記構成によれば、光源及び投影光学系の組み合わせ、又はマスクステージ及び基板ステージの組み合わせのいずれか一方を同一のスキャン方向に移動させる場合と比較して、移動距離及び移動時間を短縮することができ、スキャン露光装置の単位時間当たりの処理能力を向上させることが可能となる。
【００２７】
（８）好ましくは、上記（６）又は（７）のスキャン露光装置において、前記基板を複数回にわたってスキャン露光する場合に、前記光源及び前記投影光学系の組み合わせ、又は前記マスクステージ及び前記基板ステージの組み合わせのうち、少なくとも一方の組み合わせを前記スキャン方向と直交する同一のシフト方向に移動させて、２回目以降のスキャン露光を行う構成にするとよい。
【００２８】
上記構成によれば、光源と投影光学系とを互いに同一のシフト方向に移動させ、又はマスクステージと基板ステージとを互いに同一のシフト方向に移動させて、複数回にわたるスキャン露光の露光領域を繋ぐことができる。上記（６）のスキャン露光装置と同様に、光源と投影光学系とを互いに同一のシフト方向に移動させ、又はマスクステージと基板ステージとを互いに同一のシフト方向に移動させる構成となっているので、これら部材の同期制御が極めて容易となる。
【００２９】
（９）好ましくは、上記（８）のスキャン露光装置において、前記光源及び前記投影光学系の組み合わせと、前記マスクステージ及び前記基板ステージの組み合わせとを、互いに反対のシフト方向に移動させて、２回目以降のスキャン露光を行う構成にするとよい。
【００３０】
上記構成によれば、光源及び投影光学系の組み合わせ、又はマスクステージ及び基板ステージの組み合わせのいずれか一方を同一のシフト方向に移動させる場合と比較して、移動距離及び移動時間を短縮することができ、スキャン露光装置の単位時間当たりの処理能力を向上させることが可能となる。
【００３１】
（１０）上記目的を達成するために、本発明の表示パネルの製造方法は、上記（６）〜（９）のいずれかに記載したスキャン露光装置を用いたことを特徴としている。
【００３２】
このような本発明の表示パネルの製造方法によれば、本発明のスキャン露光装置を用いて、表示パネルを構成する大型の基板を効率よくスキャン露光することができる。本発明のスキャン露光装置を用いることにより、加速度的に大型化する基板に対応して、高価で精度確保が困難な高画角のレンズを使用する必要がなくなり、基板の大型化の要請に、引き続き画角の小さいレンズで対応することが可能となる。画角の小さいレンズは、開口数の高いもの、つまり解像力の高いものを容易かつ安価、高精度に製造することができるというメリットがあり、この結果、基板の大型化に伴うレンズコストの増大を抑えて露光装置をコストダウンすることができる。
【発明の効果】
【００３３】
上述した本発明の投影光学系、露光装置、スキャン露光装置及び表示パネルの製造方法によれば、画角の小さいレンズを用いた１台の投影光学系で正立正像を得ることができ、基板の大型化に伴うレンズコストの増大を抑えて露光装置のコストダウンを図りつつ、表示パネルのような大型基板をスキャン露光で効率よく製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る投影光学系を示す模式図である。
【図２】上記投影光学系の原理を示す模式図である。
【図３】上記投影光学系を構成するレンズの第１及び第２領域を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るスキャン露光装置を示す模式図である。
【図５】上記スキャン露光装置の主要な構成要素とその動作を説明するための模式図である。
【図６】上記スキャン露光装置の露光工程を示すものであり、同図（ａ）、（ｃ）はスキャン露光装置の露光動作の概略図、同図（ｂ）、（ｄ）は基板面上の露光領域の模式図である。
【図７】同じく上記スキャン露光装置の露光工程を示すものであり、同図（ａ）、（ｃ）はスキャン露光装置の露光動作の概略図、同図（ｂ）、（ｄ）は基板面上の露光領域の模式図である。
【図８】同じく上記スキャン露光装置の露光工程を示すものであり、同図（ａ）、（ｃ）はスキャン露光装置の露光動作の概略図、同図（ｂ）、（ｄ）は基板面上の露光領域の模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るスキャン露光装置を示す模式図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るスキャン露光装置を示すものであり、同図（ａ）は装置構成の模式図、同図（ｂ）は基板面上の露光領域の模式図である。
【図１１】既存のステッパーで一括露光可能な基板サイズとレンズサイズとの関係を示す説明図である。
【図１２】同図（ａ）は既存レンズの画角（φ）と基板サイズ（Ｌ、Ｗ）の関係を示す模式図であり、同図（ｂ）は基板サイズ（Ｌ、Ｗ）の大型化と露光回数の関係を示す説明図である。
【図１３】同図（ａ）、（ｂ）はレンズの直径（Ｄ）、画角（φ）、開口数（ＮＡ）とレンズコストの関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
＜投影光学系＞
まず、本発明の一実施形態に係る投影光学系について、図１〜図３を参照しつつ説明する。
【００３６】
＜＜全体構成＞＞
図１において、本実施形態の投影光学系１は、投影レンズ１０、入射ミラー１３、出射ミラー１４、第１及び第２折返しミラー１５、１６を備えた構成となっている。投影レンズ１０は、一の光軸上に配置された複数のレンズで構成してある。
【００３７】
入射ミラー１３、出射ミラー１４、第１及び第２折返しミラー１５、１６は、いずれも平らな反射面を有しており、入射ミラー１３及び出射ミラー１４は、投影レンズ１０の前側に配置してあり、第１及び第２折返しミラー１５、１６は、投影レンズ１０の後側に配置してある。図示しないが、入射ミラー１３の上方には、光源装置及びフォトマスクマスクが配置してあり、出射ミラー１４の下方には、露光対象である基板が配置してある。
【００３８】
前記フォトマスクのパターン領域に描画されたマスク像ａは、前記光源装置に照明される。前記フォトマスクを通過した照明光は、入射ミラー１３に反射され、投影レンズ１０を構成する最も前側のレンズの半分の第１領域１１に入射される。その後、照明光は、各レンズの第１領域１１、１１、１１・・・を通過し、最も後側のレンズの第１領域１１から第１折返しミラー１５に出射される。第１折返しミラー１５は、照明光を反射させてマスク像の倒立正像ｄを結像させる。
【００３９】
第１折返しミラー１５に反射された照明光は、第２折返しミラー１６に反射され、投影レンズ１０を構成する最も後側のレンズの他の半分の第２領域１２に入射される。その後、照明光は、各レンズの第２領域１２、１２、１２・・・を通過し、最も前側のレンズの第２領域１２から出射ミラー１４に出射される。出射ミラー１４は、照明光を反射させてマスク像ａの正立正像ｇを前記基板面上に結像させる。
【００４０】
＜＜正立正像の形成原理＞＞
上述した１台の投影光学系１で、マスク像の正立正像が基板面上に形成される原理について、図２及び図３を参照しつつ説明する。ここで、図２の符号ａ〜ｇはマスク像の正立像及び倒立像を表すものである。図中の「×」及び「●」は、紙面に対して垂直方向の像の向きを表すものであり、「×」は手前から紙面へ向かうベクトル、「●」は紙面から手前へ向かうベクトルを表す。図中の「←」、「↑」、「↓」は、紙面に対して水平方向の像の向きを表すものである。また、図２に示す投影レンズ１０は、説明の便宜上、レンズ１０Ａ、１０Ｂの２枚とする。
【００４１】
図２において、フォトマスク１７のパターン領域に描画されたマスク像ａは、図示しない光源装置の照明光に照明され、入射ミラー１３に反射されて、水平方向の向きが「←」から「↑」に変化した正立像ｂとなる。次いで、正立像ｂは、レンズ１０Ａ、１０Ｂの半分の第１領域１１、１１を通過して、垂直方向及び水平方向に１８０°反転した倒立像ｃとなる。この倒立像ｃは、第１折返しミラー１５に反射されて、水平方向の向きが「↓」から「←」に変化した倒立正像ｄとなって光軸上に結像する。
【００４２】
この倒立正像ｄは、第２折返しミラー１６に反射されて、水平方向の向きが「←」から「↑」に変化した倒立像ｅになる。次いで、倒立像ｅは、レンズ１０Ｂ、１０Ａの他の半分の第２領域１２、１２を通過して、垂直方向及び水平方向に１８０°反転した正立像ｆとなる。この正立像ｆは、出射ミラー１４に反射されて、水平方向の向きが「↓」から「←」に変化した正立正像ｇとなって基板１８の面上に結像する。
【００４３】
図３に示すように、投影レンズ１０を構成する前側のレンズ１０Ａの半分の第１領域１１は、照明光の入射面となっており、他の半分の第２領域１２は、折り返した照明光の出射面となっている。本実施形態の投影光学系１を露光装置に適用した場合、第２領域１２中のハッチングで示した矩形部分が、基板１８（図２を参照）の露光領域１Ａとなる。
【００４４】
＜＜投影光学系の作用効果＞＞
上述した本実施形態の投影光学系１によれば、１台の投影光学系１で正立正像を得ることができ、従来のダイソン型光学系の１／２の台数で露光領域の拡大を図ることが可能となる。これにより、投影光学系１の設置スペースを縮小することができ、露光装置の構成を簡単かつ小型化することが可能となる。
【００４５】
また、次に説明するように、本実施形態の投影光学系１によりスキャン露光を行えば、一般的なステッパーで用いられているような画角の小さいレンズ（例えば、図１１に示すレンズサイズφ＝４〜１４インチ）で、大型の基板１８を露光することができる。これにより、加速度的に大型化する基板１８に対応して、高価で精度確保が困難な高画角のレンズを使用する必要がなくなり、基板１８の大型化の要請に、引き続き画角の小さいレンズで対応することが可能となる。画角の小さいレンズは、開口数の高いもの、つまり解像力の高いものを容易かつ安価、高精度に製造することができるというメリットがあり、この結果、基板の大型化に伴うレンズコストの増大を抑えて露光装置をコストダウンすることができる。
【００４６】
＜スキャン露光装置＞
＜＜第１実施形態＞＞
次に、本発明の第１実施形態に係るスキャン露光装置について、図４〜図８を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、上述した投影光学系の実施形態と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４７】
＜＜＜全体構成と基本動作＞＞＞
図４において、本実施形態のスキャン露光装置２は、主として、２台の光源装置２０、２０と、２台の投影光学系１、１と、マスクステージ２１と、基板ステージ２２とを備えた構成となっている。このうち、各光源装置２０、２０及び各投影光学系１、１の組み合わせは、Ｘレール２３、２４に沿ってスキャン方向（図中の左右方向、太い黒矢印を参照）に同時に移動可能となっている。一方、マスクステージ２１及び基板ステージ２２の組み合わせは、互いに断面略コ字形に連結してあり、Ｙレール２５、２５に沿ってシフト方向（スキャン方向と直交する図中の奥行き方向）に同時に移動可能となっている。
【００４８】
ここで、図５は、スキャン露光装置２の主要な構成要素と動作を説明するための模式図である。なお、説明の便宜上、図５には、投影光学系１を１台のみ図示する。
【００４９】
同図において、光源装置２０は、例えば、超高圧水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、Ｆ２エキシマレーザなどの図示しない光源を備えている。図５には１台の光源装置２０のみを示すが、図６〜図８に示すように、光源装置２０は、２台の投影光学系１、１にそれぞれ対応して設けてある。このような光源装置２０は、フォトマスク１７のパターン領域１７ａ（図６（ｂ）を参照）を照明し、パターン領域１７ａを通過した照明光を、投影光学系１の入射ミラー１３に入射させる。
【００５０】
既に述べたように、投影光学系１は、投影レンズ１０の半分の第１領域１１を通過した照明光を、第１折返しミラー１５で反射させてマスク像ａの倒立正像ｄを形成し、この照明光を、第２折返しミラー１６で反射させて投影レンズ１０の他の半分の第２領域１２を通過させ、その後、この照明光を、出射ミラー１４で反射させてマスク像ａの正立正像ｇを基板１８の面上に結像させる（図２を参照）。
【００５１】
上述した光源装置２０及び各投影光学系１、１の組み合わせは、図４に示すＸレール２３、２４に沿って、スキャン方向であるＸ方向（図５中の太い白矢印を参照）に同時に移動する。このＸ方向の同時移動により、光源装置２０から出射された照明光が、フォトマスク１７及び基板１８をＸ方向に走査し、１回のスキャン露光が行われる。
【００５２】
スキャン露光が１回行われるごとに、図４に示すマスクステージ２１及び基板ステージ２２の組み合わせが、Ｙレール２５、２５に沿って、シフト方向であるＹ方向（図５中の太い黒矢印を参照）に同時に移動する。このＹ方向の同時移動により、光源装置２０から出射された照明光の位置が相対的にＹ方向にシフトし、フォトマスク１７及び基板１８の未だ走査していない部分に露光領域１Ａ、１Ｂが位置決めされる。
【００５３】
このような光源装置２０及び各投影光学系１、１のＸ方向のスキャン露光と、マスクステージ２１及び基板ステージ２２のＹ方向のシフト移動とを交互に繰り返すことにより、基板１８の面上に塗布されたレジスト膜が全て露光される。
【００５４】
＜＜＜露光領域の拡大＞＞＞
本実施形態に係るスキャン露光装置２では、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、２台の投影光学系１、１を、互いの投影レンズ１０、１０の光軸がシフトするように対向配置してある。このような配置関係とすることにより、各投影光学系１、１から基板１８の面上に出射された各照明光の露光領域１Ａ、１Ｂが、スキャン方向にシフトした状態で互いに隣接する。これにより、各投影光学系１、１の露光領域１Ａ、１Ｂの合計面積を１回でスキャン露光することが可能となり、スキャン露光装置２の全体としての露光領域が拡大する。
【００５５】
＜＜＜スキャン露光の各工程＞＞＞
以下、２台の投影光学系１、１を備えたスキャン露光装置２によるスキャン露光の各工程について、図６〜図８を参照しつつ説明する。
【００５６】
図６（ａ）、（ｂ）に示す初期状態のスキャン露光装置２を起動させると、２台の光源装置２０、２０と、２台の投影光学系１、１とが、一定の速度でスキャン方向（図中の太い白矢印を参照）に同時に移動する。すると、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、各光源装置２０、２０から出射された各照明光が、静止しているフォトマスク１７のパターン領域１７ａを走査するとともに、各投影光学系１、１から出射された各照明光が、パターン領域１７ａに重複する基板１８の面上を走査する。
【００５７】
そして、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、各照明光がパターン領域１７ａの一端から他端まで走査したところで、各光源装置２０、２０及び各投影光学系１、１が移動を停止する。次いで、マスクステージ２１及び基板ステージ２２（図４を参照）が駆動し、図７（ｃ）、（ｄ）に示すように、フォトマスク１７と、基板１８とが、２つの露光領域１Ａ、１Ｂの幅分だけシフト方向（図中の細い白矢印を参照）に同時に移動する。これにより、各光源装置２０、２０から出射された各照明光の位置が相対的にＹ方向にシフトし、パターン領域１７ａ及び基板１８の未だ走査していない部分に露光領域１Ａ、１Ｂが位置決めされる。
【００５８】
その後、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、各光源装置２０、２０と、各投影光学系１、１とが、一定の速度でスキャン方向（図中の太い白矢印を参照）に同時に移動し、図８（ｃ）、（ｄ）に示すように、各照明光がパターン領域１７ａの他端から一端まで走査したところで移動を停止する。これにより、パターン領域１７ａに重複する基板１８の全面の露光が完了する。
【００５９】
＜＜＜作用効果＞＞＞
本実施形態のスキャン露光装置２によれば、２台の投影光学系１，１を設けることで、各投影光学系１、１の露光領域１Ａ、１Ｂの合計面積を１回で露光することが可能となる。これにより、スキャン露光装置２の全体としての露光領域１Ａ、１Ｂの拡大を図り、単位時間当たりの処理能力を向上させることが可能となる。すなわち、投影光学系１の台数を増大することにより、スキャン露光装置２の露光領域１Ａ、１Ｂ・・・を拡大させ、１回で露光可能な面積を増大させることができ、画角の小さいレンズ１０Ａ、１０Ｂを用いながら、高画角レンズを用いたのと同様の効果が得られる。
【００６０】
＜＜第２実施形態＞＞
次に、本発明の第２実施形態に係るスキャン露光装置について、図９を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、上述した投影光学系及びスキャン露光装置の実施形態と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６１】
本発明のスキャン露光装置は、光源及び投影光学系の組み合わせ、又はマスクステージ及び基板ステージの組み合わせのうち、少なくとも一方の組み合わせを同一のスキャン方向に移動させることにより、基板をスキャン露光することができる。
【００６２】
上述した第２実施形態のスキャン露光装置２（図６〜図８を参照）では、光源装置２０、２０及び投影光学系１、１の組み合わせを同一のスキャン方向に移動させる構成としたが、本発明のスキャン露光装置は、この構成に限定されるものではない。図９に示す本実施形態のスキャン露光装置３は、マスクステージ２１及び基板ステージ２２の組み合わせを同一のスキャン方向に移動させる構成としてある。
【００６３】
図９において、本実施形態のスキャン露光装置３は、第１実施形態と同様に、マスクステージ２１及び基板ステージ２２の組み合わせを、互いに断面略コ字形に連結した構成となっている。第１実施形態と異なり、本実施形態のスキャン露光装置３では、これらマスクステージ２１及び基板ステージ２２の全体を基台３０に載置してあり、この基台３０に設けたＸレール３１に沿って、マスクステージ２１及び基板ステージ２２の全体が、スキャン方向（図中の左右方向、太い黒矢印を参照）に同時に移動可能となっている。
【００６４】
マスクステージ２１及び基板ステージ２２を載置した基台３０は、装置本体に設けたＹレール２５、２５に沿ってシフト方向（スキャン方向と直交する図中の奥行き方向）に同時に移動可能となっている。
【００６５】
このような本実施形態のスキャン露光装置３では、光源装置２０、２０及び投影光学系１、１の組み合わせが装置本体に固定してあり、これら光源装置２０、２０及び投影光学系１、１を間に挟んで、マスクステージ２１及び基板ステージ２２をスキャン方向又はシフト方向に同時に移動させることで、第１実施形態と同様に、基板１８をスキャン露光することができる。
【００６６】
ここで、上述した第１及び第２実施形態では、光源装置２０、２０及び投影光学系１、１の組み合わせ、又はマスクステージ２１及び基板ステージ２２の組み合わせのうち、少なくとも一方の組み合わせを同一のスキャン方向又はシフト方向に移動させて、基板１８をスキャン露光する構成としたが、この構成に限定されるものでない。
【００６７】
例えば、光源装置２０、２０及び投影光学系１、１の組み合わせと、マスクステージ２１及び基板ステージ２２の組み合わせとを、互いに反対のスキャン方向、又は互いに反対のシフト方向に移動させて、基板１８をスキャン露光する構成としてもよい。
【００６８】
このような構成とした場合は、光源装置２０、２０及び投影光学系１、１の組み合わせ、又はマスクステージ２１及び基板ステージ２２の組み合わせのいずれか一方を同一のスキャン方向、又は同一シフト方向に移動させる場合と比較して、移動距離及び移動時間を短縮することができ、スキャン露光装置２、３の単位時間当たりの処理能力を向上させることが可能となる。
【００６９】
＜＜第３実施形態＞＞
次に、本発明の第３実施形態に係るスキャン露光装置について、図１０（ａ）、（ｂ）を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、上述した投影光学系及びスキャン露光装置の実施形態と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７０】
図１０（ａ）において、本実施形態のスキャン露光装置４は、投影光学系１の投影レンズ１０が開口絞り４０を備え、この開口絞り４０を開閉させて投影レンズ１０の開口数を可変とし、同図（ｂ）に示す露光領域１Ａの大きさを調整可能とした構成にしてある。
【００７１】
すなわち、本実施形態のスキャン露光装置４では、開口絞り４０を開くことにより、投影レンズ１０の開口数ＮＡを大きくすることができる。この場合は、投影レンズ１０の解像力が高くなり、図１０（ｂ）に示す露光領域１Ａの幅ｗが小さくなる。
【００７２】
一方、開口絞り４０を閉じることにより、投影レンズ１０の開口数ＮＡを小さくすることができる。この場合は、投影レンズ１０の解像力が低くなり、図１０（ｂ）に示す露光領域１Ａの幅ｗが大きくなる。
【００７３】
本実施形態のスキャン露光装置４によれば、投影光学系１によって形成した露光領域１Ａの大きさを、開口絞り４０によって調整することが可能となる。これにより、投影光学系１の露光領域１Ａの整数ｎ倍を、フォトマスク１７のパターン領域１７ａの寸法に対応する大きさとし、この露光領域１Ａの整数ｎ倍の回数で過不足なく露光が完了するようにできる（図１０（ｂ）を参照）。
【００７４】
＜その他の変更＞
本発明の投影光学系及びスキャン露光装置の構成は、上述した各実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、投影光学系の投影レンズを複数枚のレンズで構成したが、投影レンズを１枚にしても、本発明によって正立正像を得ることはできる。また、上述した実施形態では、スキャン露光装置に２台の投影光学系を設ける構成としたが、１台又は３台以上の投影光学系を設けてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１  投影光学系
１Ａ、１Ｂ  露光領域
１０  投影レンズ
１１  第１領域
１２  第２領域
１３  入射ミラー
１４  出射ミラー
１５  第１折返しミラー
１６  第２折返しミラー
１７  フォトマスク
１７ａ  パターン領域
１８  基板
２、３、４  スキャン露光装置
２０  光源装置
２１  マスクステージ
２２  基板ステージ
２３、２４、３１  Ｘレール
２５  Ｙレール
３０  基台
４０  開口絞り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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