(57)【要約】【課題】等倍、テレセントリックな投影露光光学系の小型化を達成すること。【解決手段】投影露光光学系１０は、照明光学系１から発した光によりマスク２のパターンをほぼ等倍でプレート３に投影露光する。投影露光光学系１０は、物体側、像側の双方に対してテレセントリックであり、マスク２およびプレート３に対してほぼ垂直な共通の第１の光軸Ａｘ１を持つ第１，第２のコンデンサレンズ１１、１５と、これらの中間位置で第１の光軸Ａｘ１に対して垂直に交差する第２の光軸Ａｘ２を持つ結像レンズ１３と、マスク２からの光束を反射させて結像レンズ１３に入射させる第１のミラー１２ａと、結像レンズ１３を透過した光束を反射させて再び結像レンズ１３に入射させる第２のミラー１４と、結像レンズ１３を往復した光束を反射させて第２のコンデンサレンズ１５に入射させる第３のミラー１２ｂとを備える。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側、像側の双方に対してテレセントリックであり、物体側のパターンをほぼ等倍で前記パターンとほぼ平行な像面上に投影露光する投影露光光学系において、
前記パターンおよび前記像面に対してほぼ垂直な共通の第１の光軸を持つ第１，第２のコンデンサレンズと、
前記第１，第２のコンデンサレンズの中間位置で前記第１の光軸に対して垂直に交差する第２の光軸を持つ結像レンズと、
前記パターンから発して前記第１のコンデンサレンズを透過した光束を反射させて前記結像レンズに入射させる第１のミラーと、
前記結像レンズの瞳位置の近傍に配置されて前記結像レンズを透過した光束を反射させて再び前記結像レンズに入射させる第２のミラーと、
前記結像レンズを往復した光束を反射させて前記第２のコンデンサレンズに入射させる第３のミラーとを備えることを特徴とする投影露光光学系。
【請求項２】
前記結像レンズの最大外径が、前記像面上での有効露光幅の２倍より小さいことを特徴とする請求項１に記載の投影露光光学系。
【請求項３】
前記結像レンズの最大外径が、前記像面上での有効露光幅より小さいことを特徴とする請求項１に記載の投影露光光学系。
【請求項４】
前記第２のミラーが、ダハミラーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の投影露光光学系。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の投影露光光学系を複数備え、物体側のパターンをほぼ等倍で前記パターンとほぼ平行な像面上に投影し、前記パターンと前記像面とを前記投影露光光学系に対して移動させることにより露光する走査型の投影露光装置において、
複数の前記投影露光光学系に含まれる前記結像レンズは、その光軸が互いに平行になるように隣接して一列に配置され、特定の投影露光光学系に含まれる前記第１，第２のコンデンサレンズ、および前記第１，第２，第３のミラーは、隣接する投影露光光学系に含まれる該当部材に対して前記結像レンズを挟んで反対側に配置されていることを特徴とする投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プリント基板や液晶ディスプレイパネルの製造工程においてフォトリソグラフィの手法でパターンを露光、描画する際に利用される投影露光装置、および、この装置に含まれる投影露光光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、この種の用途には、物体側のマスクに形成されたパターンを複数の投影露光光学系を用いてほぼ等倍でマスクとほぼ平行な像面上に投影し、マスクと像面とを投影露光光学系に対して移動させることによりパターンの像を像面上に形成する走査型の投影露光装置が用いられている。それぞれの投影露光光学系が走査により帯状の領域を露光することができ、複数の投影光学系により形成される複数の帯状の領域を切れ目なく繋ぐことにより、広い領域にパターンを形成することができる。
【０００３】
なお、パターンを等倍で投影するためには、一定の物像間距離が必要であるが、単一の直線状の光軸に沿って光学系の各レンズを配置すると、マスク面、像面に対して垂直な方向における光学系のサイズが大きく、この光学系を用いる装置のサイズも大きくなる。そこで、例えば特開平７−３２６５５７号公報には、結像レンズの光軸をマスク面、像面に対して平行になるように設定し、結像レンズの光軸上で一方側に直角プリズム、他方側に平面ミラーを配置し、マスクからの光束を直角プリズムの一面で反射させて結像レンズに入射させ、結像レンズを透過した光束を平面ミラーにより反射させて再び結像レンズに入射させ、結像レンズを往復した光束を直角プリズムの他方の面で反射させて像面に導く投影光学系が開示されている。このような構成によれば、上記の物像間距離を保ちつつ、マスク面、像面に対して垂直な方向における光学系のサイズを小さくすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した公報に記載された投影露光光学系は、等倍、かつ、テレセントリックである場合、少なくとも最も直角プリズムに近い位置に配置されたレンズの径は、各投影露光光学系により投影されるパターンのサイズより大きくなければならない。特に、収差を良好に補正して高い結像性能を得るためには、パターンのサイズの２倍以上の径が必要となる。このため、複数の投影光学系を配列して露光領域を切れ目なく繋ごうとする場合には、結像レンズを隣接させて１列に配置することができず、互い違いに２列に分けて配置せざるを得ない。したがって、光学系の占めるスペースは、パターン面、像面に対して垂直な方向においては小さくなるが、結像レンズの光軸方向に関しては少なくとも結像レンズの全長の２倍以上が必要になるという問題がある。
【０００５】
この発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、結像レンズの光軸をマスク面、像面に対して平行になるように設定し、ミラーを用いて結像レンズ内を往復した光束を像面に導く構成を採用しつつ、複数配列する場合に結像レンズの光軸方向のサイズを小さくすることができる投影露光光学系、およびこの光学系を用いた投影露光装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる投影露光光学系は、上記の目的を達成させるため、物体側、像側の双方に対してテレセントリックであり、物体側のパターンをほぼ等倍でパターンとほぼ平行な像面上に投影露光する構成において、パターンおよび像面に対してほぼ垂直な共通の第１の光軸を持つ第１，第２のコンデンサレンズと、第１，第２のコンデンサレンズの中間位置で第１の光軸に対して垂直に交差する第２の光軸を持つ結像レンズと、パターンから発して第１のコンデンサレンズを透過した光束を反射させて結像レンズに入射させる第１のミラーと、結像レンズの瞳位置の近傍に配置されて結像レンズを透過した光束を反射させて再び結像レンズに入射させる第２のミラーと、結像レンズを往復した光束を反射させて第２のコンデンサレンズに入射させる第３のミラーとを備えることを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、等倍、かつ、テレセントリックでありながら、投影されるパターンのサイズより大きな径が要求されるのは第１，第２のコンデンサレンズのみであり、結像レンズの径はより小さくできる。このため、複数の投影光学系を配列して露光領域を切れ目なく繋ごうとする場合には、コンデンサレンズのみを互い違いに配置すれば、結像レンズを隣接させて１列に配置することができる。したがって、光学系の占めるスペースは、パターン面、像面に対して垂直な方向において小さくなると共に、結像レンズの光軸方向に関しても上記の公報に記載の装置よりも短くすることができる。
【０００８】
結像レンズの最大外径は、少なくとも像面上での有効露光幅の２倍より小さく、より好ましくは、像面上での有効露光幅より小さい。なお、有効露光幅とは、第１の光軸および第２の光軸の双方に対して垂直な方向の露光幅をいう。レンズ系のみの一回の結像では、この幅方向に関して倒立像が形成され、複数の投影光学系を組み合わせて装置を構成する場合には好ましくない。正立像を形成するためにはレンズ系を２つ組み合わせてもよいが、光学系が占めるスペースを小さくするためには、第２のミラーにダハミラーなどを採用して、幅方向に関して像を反転させることが望ましい。
【０００９】
一方、この発明にかかる投影露光装置は、上記の投影露光光学系を複数備え、物体側のパターンをほぼ等倍でパターンとほぼ平行な像面上に投影し、パターンと像面とを投影露光光学系に対して移動させることにより露光する走査型の構成において、複数の投影露光光学系に含まれる結像レンズを、その光軸が互いに平行になるように隣接して一列に配列し、特定の投影露光光学系に含まれる第１，第２のコンデンサレンズ、および第１，第２，第３のミラーを、隣接する投影露光光学系に含まれる該当部材に対して結像レンズを挟んで反対側に配置したことを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、結像レンズを一列に配列することにより、結像レンズの光軸方向における装置のサイズを、前記の公報に記載の装置よりも小さくすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる投影露光光学系の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１は実施形態の投影光学系の具体的な構成を示すレンズ図、図２は投影光学系の概略を示す斜視図、図３は投影光学系の光路を展開して示すレンズ図である。
【００１２】
実施形態の投影露光光学系１０は、照明光学系１から発してマスク２を透過した光をマスク２とほぼ平行な像面であるプレート３に投影し、マスク２に形成されたパターンをほぼ等倍でプレート３に投影露光する。マスク２は、所定の回路パターンが形成された透過型の基板であり、プレート３は、フォトレジスト等の感光材料が塗布された基板である。投影露光光学系１０を介してマスク２に形成されたパターンをプレート３に投影露光することにより、プレート３上の感光材料を感光させてパターンを転写することができる。
【００１３】
投影露光光学系１０は、物体（マスク）側、像（プレート）側の双方に対してテレセントリックであり、図１に示すように、マスク２およびプレート３に対してほぼ垂直な共通の第１の光軸Ａｘ１を持つ第１，第２のコンデンサレンズ１１、１５と、第１，第２のコンデンサレンズの中間位置で第１の光軸Ａｘ１に対して垂直に交差する第２の光軸Ａｘ２を持つ結像レンズ１３と、マスク２から発して第１のコンデンサレンズ１１を透過した光束を反射させて結像レンズ１３に入射させる第１のミラー１２ａと、結像レンズ１３の瞳位置の近傍に配置されて結像レンズ１３を透過した光束を反射させて再び結像レンズ１３に入射させる第２のミラー１４と、結像レンズ１３を往復した光束を反射させて第２のコンデンサレンズ１５に入射させる第３のミラー１２ｂとを備える。
【００１４】
ここで、図中にＸ−Ｙ−Ｚの三次元座標を定義する。Ｘ軸は、第１の光軸Ａｘ１に対して平行、Ｚ軸は、第２の光軸Ａｘ２に対して平行、Ｙ軸は、２つの光軸の双方に対して垂直である。
【００１５】
マスク２側に配置された第１のコンデンサレンズ１１は、マスク２に平面を向けて配置された平凸レンズであり、投影されるパターンＰ（図２参照）より大きな直径を有する。プレート３側に配置された第２のコンデンサレンズ１５は、第１のコンデンサレンズ１１と同一設計の平凸レンズであり、プレート３に平面を向けて配置されている。なお、第２のコンデンサレンズ１５とプレート３との間には、投影露光される領域を限定する視野絞りＳが配置されている。
【００１６】
第１，第３のミラー１２ａ，１２ｂは、両コンデンサレンズの間に配置された直角プリズム１２の互いに直交する２つの面にアルミ等の反射コーティングを施すことにより、単一の部品として構成されている。直角プリズム１２は、第１，第３ミラー１２ａ，１２ｂの境界となる直角プリズム１２の稜線が、Ｙ軸に対して平行となり、かつ、第１の光軸Ａｘ１と第２の光軸Ａｘ２との交点を通るように配置されている。
【００１７】
結像レンズ１３は、直角プリズム１２側から順に、両凹の第１レンズ１３ａ、両凸の第２レンズ１３ｂ、両凸の第３レンズ１３ｃ、正メニスカスの第４レンズ１３ｄ、両凹の第５レンズ１３ｅとが配列して構成されている。
【００１８】
第２のミラー１４は、図２に示したように、互いに直交して向かい合う２つの反射面を有する、いわゆるダハミラーであり、２つの反射面の境界線となる稜線が第１の光軸Ａｘ１と平行になるように配置されている。
【００１９】
露光時には、照明光学系１を点灯させることにより、マスク２上の所定の領域Ｐ内のパターンが、投影露光光学系１０を介してプレート３上の等倍で領域Ｐ’内に形成される。複数の投影露光光学系を並べてマスク２上の連続した領域のパターンを分割して同時に投影するためには、各投影露光光学系が正立像を形成する必要がある。但し、コンデンサレンズと結像レンズとによる結像では倒立像が形成されるため、第２のミラー１４としてダハミラーを用いている。これにより、マスク２上のパターンを正立像としてプレート３上に形成することができる。照明光学系１を点灯させた状態で、マスク２とプレート３とを同時に等速度でＺ軸方向に走査させることにより、領域Ｐ’の幅で帯状の領域にマスクのパターンを投影露光することができる。
【００２０】
上記の構成によれば、等倍、かつ、テレセントリックでありながら、投影されるパターンのサイズより大きな径が要求されるのは第１，第２のコンデンサレンズ１１，１５のみであり、結像レンズ１３の径はより小さくできる。図３は、投影露光光学系１０の各レンズ要素の径を比較するために光路を展開して示したレンズ図である。この図に示されるように、結像レンズ１３を構成するレンズの径は、マスク２上の投影されるパターンＰのサイズ、すなわち、プレート３上での有効露光幅より小さい。一方、第１，第２のコンデンサレンズ１１，１５の径は、マスク２上の投影されるパターンのサイズより僅かに大きく設定されている。なお、有効露光幅とは、第１の光軸および第２の光軸の双方に対して垂直な、図中のＹ方向の露光幅をいう。
【００２１】
このため、図４に示すように、複数の投影光学系を配列して露光領域Ｌ１，Ｌ２を切れ目なく繋ぐ場合に、結像レンズ１３を隣接させて１列に配置しても互いに干渉しない。図４は、図３に示す投影露光光学系の第２ミラー４よりプレート３側の部分を２つ並列して示す展開図である。ただし、図４に示されるようにコンデンサレンズ１５は互いに干渉するため、これらはＺ方向にずらす必要がある。
【００２２】
図５は、上記の投影露光光学系１０を２系統組み合わせて構成される走査型の投影露光装置の概略を示す斜視図である。結像レンズ１３は、その光軸が互いに平行になるように隣接してＹ方向に一列に配列しており、一方の投影露光光学系に含まれるコンデンサレンズ１１，１５、直角プリズム１２、第２ミラー１４は、他方の投影露光光学系に含まれる該当部材に対して結像レンズ１３を挟んで反対側に配置されている。このような配置により、光学系が占めるＺ方向のサイズを、前述の公報に記載された従来の投影露光装置よりも短くすることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の投影露光光学系によれば、等倍、かつ、テレセントリックでありながら、投影されるパターンのサイズより大きな径が要求されるのは第１，第２のコンデンサレンズのみであり、結像レンズの径はより小さくできる。このため、複数の投影光学系を配列して露光領域を切れ目なく繋ごうとする場合には、コンデンサレンズのみを互い違いに配置すれば、結像レンズを隣接させて１列に配置することができる。したがって、光学系の占めるスペースは、パターン面、像面に対して垂直な方向において小さくなると共に、結像レンズの光軸方向に関しても短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の投影光学系の具体的な構成を示すレンズ図である。
【図２】図１に示す投影光学系の概略を示す斜視図である。
【図３】図１に示す投影光学系の光路を展開して示すレンズ図である。
【図４】図３に示す投影露光光学系の第２ミラーよりプレート側の部分を２つ並列して示す展開図である。
【図５】図１の投影露光光学系を２系統組み合わせて構成される走査型の投影露光装置の概略を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０　投影露光光学系
１１　第１のコンデンサレンズ
１２　直角プリズム
１２ａ　第１のミラー
１２ｂ　第３のミラー
１３　結像レンズ
１４　第２のミラー
１５　第２のコンデンサレンズ
【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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