特開 2024-135938 露光装置用露光ヘッド、露光装置および露光方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024135938

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】露光装置用露光ヘッド、露光装置および露光方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20240927BHJP

   G02B 5/04 20060101ALI20240927BHJP

   G02B 5/08 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

G03F7/20 501

G02B5/04 A

G02B5/04 B

G02B5/08 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046856

(22)【出願日】2023-03-23

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０２２年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「省エネエレクトロニクスの製造基盤強化に向けた技術開発事業／半導体製造装置の高度化に向けた開発／三次元積層関連の革新的な後工程用露光装置の研究開発」の委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000128496

【氏名又は名称】株式会社オーク製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100156199

【弁理士】

【氏名又は名称】神崎 真

(74)【代理人】

【識別番号】100124497

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 洋樹

(72)【発明者】

【氏名】奥山 隆志

【テーマコード（参考）】

2H042

2H197

【Ｆターム（参考）】

2H042CA06

2H042CA14

2H042CA17

2H042DB01

2H042DD04

2H197AA05

2H197AA28

2H197BA02

2H197BA06

2H197BA16

2H197CA01

2H197CA05

2H197CA07

2H197CC05

2H197CC11

2H197CC16

(57)【要約】

【課題】ＤＭＤなどの光変調素子アレイを備えた露光装置において、パターンの高解像度化に適応した分割光学系を提供する。
【解決手段】露光装置１０は、露光ヘッド２０を備え、露光ヘッド２０は、ＤＭＤ２２、第１結像光学系３０、分割光学系４０、第２結像光学系５０を含む投影光学系２５を備える。分割光学系４０は、第１結像光学系３０の結像面に位置する入射面によって分割されたパターン像を、異なる走査バンド領域Ｂ１～Ｂ３に投影する。そして、各分割パターン像の結像面から投影エリアＴＡ１～ＴＡ３までの光路長が互いに等しくなるように、分岐光学系４２が構成される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光変調素子アレイで変調された光を分割し、露光面に、複数の分割光をそれぞれ結像させる投影光学系を備え、
前記投影光学系が、前記光変調素子アレイで変調された光の結像面の位置に入射面のある分割光学系を備え、
前記分割光学系が、前記複数の分割光それぞれに対して定められた前記結像面から前記露光面までの光路長を、揃えていることを特徴とする露光装置用露光ヘッド。

【請求項2】

前記分割光学系が、前記複数の分割光をそれぞれ異なる経路で前記露光面へ導く、複数の反射面を有し、
前記複数の分割光の前記結像面から前記露光面までの光路長がそれぞれ等しくなるように、前記複数の反射面が設置されることを特徴とする請求項１に記載の露光装置用露光ヘッド。

【請求項3】

前記分割光学系が、平行平面関係にあって、中央の分割光を反射する反射面対を有し、
前記反射面対が、他の分割光の光路長に合わせて、互いの距離間隔および位置が定められていることを特徴とする請求項１に記載の露光装置用露光ヘッド。

【請求項4】

前記結像面の下方に位置する反射面の幅が、前記結像面の下方に向けて拡大していることを特徴とする請求項３に記載の露光装置用露光ヘッド。

【請求項5】

前記反射面対が、一対のミラー、または一対のプリズムの内面反射面として構成されることを特徴とする請求項３に記載の露光装置用露光ヘッド。

【請求項6】

前記分割光学系が、前記光変調素子アレイで変調された光を、２ｎ＋１（ｎは１以上の整数）のパターン光に分割し、
前記分割光学系が、中央の分割光を、前記露光面において、前記投影光学系の光軸から最も離れた位置に結像させることを特徴とする請求項１に記載の露光装置用露光ヘッド。

【請求項7】

前記分割光学系が、前記光変調素子アレイで変調された光を、あらかじめ定められた中央付近の領域に結像する光を除き、２ｎ（ｎは１以上の整数）のパターン光に分割することを特徴とする請求項１に記載の露光装置用露光ヘッド。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれかに記載の露光装置用露光ヘッドを備え、
前記光変調素子アレイで変調された光を分割し、露光面の副走査方向に沿って互いに異なる走査バンド領域に、複数の分割光をそれぞれ結像させることを特徴とする露光装置。

【請求項9】

光変調素子アレイで変調された光を用いて被描画体の露光面に露光する露光方法であって、
投影光学系によって、光変調素子アレイで変調された光を分割し、露光面の副走査方向に沿って互いに異なる走査バンド領域に、複数の分割光をそれぞれ結像させる露光方法であって、
前記光変調素子アレイで変調された光の結像面の位置に入射面のある分割光学系によって、前記結像面から、露光面上での相対的位置関係があらかじめ定められた複数の分割露光領域までの光路長を、揃える
ことを特徴とする露光方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などの光変調素子アレイを用いてパターンを基板などへ投影する露光装置に関し、特に、パターン光を露光面へ投影する投影光学系に関する。

【背景技術】

【0002】

ＤＭＤを備えた露光装置では、可動ミラーをマトリクス状に配列させた光変調素子アレイを制御し、光変調素子アレイで変調した光を、パターン光として基板に投影する。

【0003】

露光装置では、分割光学系を用いることによってパターン光を分割し、基板に投影することが可能である（特許文献１参照）。そこでは、光変調素子アレイで反射した光を、結像面の位置に入射面のある分割光学系によって分割する。そして、分割された複数のパターン光を、副走査方向に沿ってそれぞれ異なる走査バンド領域に投影する。

【0004】

また、結像面位置に入射面のあるプリズムと、反射光学系とを組み合わせた分割光学系も提案されている（特許文献２参照）。そこでは、反射光学系の一部を平行移動、あるいは回転移動させることにより、分割パターン像の露光面上での結像位置を移動させる。また、反射光学系の代わりに相対移動可能な一対のプリズムを配置することによって、同様に結像位置を調整（変更）することができる。

【0005】

投影光学系に分割光学系を配置した場合、分割されたパターン光を、露光面上において合焦させる必要がある。そのため、分割光学系から出射したパターン光の光路長を調整する光路長調整用光学部材が、基板側に配置される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２－２４７７１１号公報

【特許文献2】特開２０２１－９６３００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

パターンの高解像度化に伴い、投影光学系の高ＮＡ化が求められる。しかしながら、ＮＡを高めることは、投影光学系の大型化を招く。ＤＭＤなどの光変調素子アレイの反射光は、進行とともに拡がるため、分割光学系内の光路長が長くなると、分割光学系自体のサイズも大型化する。

【0008】

一方、分割光学系は、光変調素子アレイの反射光の結像面と、分割光学系下方に設けられる結像光学系の入射面との間に配置しなければならず、配置スペースに制約がある。

【0009】

したがって、ＤＭＤなどの光変調素子アレイを備えた露光装置において、パターンの高解像度化に適応した分割光学系を構成することが求められる。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の露光装置用露光ヘッドは、光変調素子アレイで変調された光を分割し、露光面に、複数の分割光をそれぞれ結像させる投影光学系を備える。露光装置では、光変調素子アレイで変調された光を分割し、露光面の副走査方向に沿って互いに異なる走査バンド領域に、複数の分割光をそれぞれ結像させる。

【0011】

投影光学系は、光変調素子アレイで変調された光の結像面の位置に入射面のある分割光学系を備える。そして、本発明の分割光学系は、複数の分割光それぞれに対して定められた結像面から露光面までの光路長を、揃えている。

【0012】

ここで、「複数の分割光それぞれに対して定められた結像面から露光面までの光路長」とは、軸回転、平行移動などの可動ミラーによって任意の分割光の光路長を変調、調整されることがなく、露光装置に露光装置用露光ヘッドが組み込まれた段階で定められた段階で、各分割光それぞれの露光領域（ここでは、分割露光領域という）までの光路長を表す。

【0013】

その意味において、本発明の分割光学系は、少なくとも光を分割する光学系に関し、光路長を変更可能な可動ミラーを含まず、あるいは、光路長調整部材を含まない光学系とみなすことができる。複数の分割露光領域は、露光面上での相対的位置関係があらかじめ定められているといえる。

【0014】

そして、可動ミラーや光路長調整部材などを含まない本発明の分割光学系は、複数の分割光の露光面上での結像位置が同一平面上となるように、光路長を揃えている光学系として構成されているということができる。

【0015】

分割光学系の形態は様々であり、ミラーやプリズム、あるいはそれらの組み合わせで構成することが可能である。例えば、分割光学系は、複数の分割光をそれぞれ異なる経路で露光面へ導く、複数の反射面を備えるように構成することができる。そして、結像面から露光面までの光路長がそれぞれ等しくなるように、複数の反射面が設置される。

【0016】

例えば、分割光学系は、平行平面関係にあって、中央の分割光を反射する反射面対を備えるように構成することができる。この場合、他の分割光の光路長に合わせて、中央の分割光に応じた反射面対の互いの距離間隔および位置を定めることによって、光路長を揃えることができる。

【0017】

反射面対は、例えば、一対のミラー、または一対のプリズムの内面反射面として構成することができる。反射面対が、一対のプリズムの内面反射面として構成される場合、分割光学系が、一対のプリズムの間に介在する平行平面板を備えるように構成することができる。

【0018】

反射面対を備えた分割光学系の構成においては、分割光学系の入射面から下方への光の拡がりを考慮し、結像面の下方に位置する反射面の幅が、結像面の下方に向けて拡大するように、反射面を構成することができる。

【0019】

分割光学系は、光の分割数（分岐の数）に合わせて構成することができる。例えば、分割光学系は、光変調素子アレイで変調された光奇数、すなわち２ｎ＋１（ｎは１以上の整数）のパターン光に分割することが可能である。この場合、分割光学系は、中央の分割光を、投影光学系の光軸から最も離れた位置に結像させるように構成することができる。

【0020】

また、分割光学系は、光変調素子アレイで変調された光を、２ｎ（ｎは１以上の整数）のパターン光に分割することができる。この場合、分割光学系は、入射面中央付近に隙間を設けるなどすることにより、あらかじめ定められた中央付近の領域に結像する光を除いて分割するように構成することができる。

【0021】

本発明の他の態様である露光方法は、光変調素子アレイで変調された光を用いて被描画体の露光面に露光する露光方法であって、投影光学系によって、光変調素子アレイで変調された光を分割し、露光面の副走査方向に沿って互いに異なる走査バンド領域に、複数の分割光をそれぞれ結像させる露光方法であって、光変調素子アレイで変調された光の結像面の位置に入射面のある分割光学系によって、結像面から、露光面上での相対的位置関係があらかじめ定められた複数の分割露光領域までの光路長を、揃える。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、ＤＭＤなどの光変調素子アレイを備えた露光装置において、パターンの高解像度化に適応した分割光学系を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】第１の実施形態である露光装置を模式的に示した斜視図である。

【図2】露光ヘッドの内部構成を模式的に示した図である。

【図3】３つの分割パターン像に応じたＤＭＤにおける分割領域、および露光面に投影される３つの分割パターン像の位置を示した図である。

【図4】分割光学系の概略的斜視図である。

【図5】分割光学系の概略的分解斜視図である。

【図6】分割光学系の中央部の概略的断面図である。

【図7】分岐光学系の変形例となる反射光学系の一部を示した斜視図である。

【図8】変形例である反射光学系の断面図である。

【図9】分岐光学系の変形例となる反射光学系を示した斜視図である。

【図10】第２の実施形態における分割光学系の概略的斜視図である。

【図11】第２の実施形態における分割光学系の中央部分の概略的断面図である。

【図12】第２の実施形態における露光面に投影される５つの分割パターン像の位置を示した図である。

【図13】第３の実施形態における分割光学系の概略的斜視図である。

【図14】第３の実施形態における露光面に投影される６つの分割パターン像の位置を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態である露光装置を模式的に示した斜視図である。

【0025】

露光装置１０は、フォトレジストなどの感光材料を塗布、あるいは貼り付けた基板Ｗに対し、パターン光を直接投影するマスクレス露光装置であって、ゲート状構造体１２と、基台１４とを備える。基板Ｗは、基台１４によって支持される描画テーブル１５に搭載される。

【0026】

描画テーブル１５は、ステージ駆動機構（図示せず）によって、主走査方向（以下、Ｘ方向ともいう）、副走査方向（以下、Ｙ方向ともいう）に移動可能である。描画テーブル１５に対しては、互いに直交するＸ－Ｙ－Ｚ座標系が規定されている。

【0027】

基台１４を跨ぐように配置されたゲート状構造体１２には、光源部１６が設けられている。光源部１６は、水銀ランプ、ＬＥＤ、あるいはレーザダイオードなどによって構成される。また、基台１４には、複数の露光ヘッド２０（ここでは２つ）が所定間隔で並んで設置されている。露光ヘッド２０による露光動作によって、パターンが基板Ｗに投影される。

【0028】

図２は、露光ヘッド２０の内部構成を模式的に示した図である。

【0029】

露光ヘッド２０は、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）２２と、投影光学系２５とを備える。光源部１６から照射された照明光は、照明光学系１７を介してＤＭＤ２２へ導かれる。ＤＭＤ２２は、数μｍ～数十μｍの微小矩形状マイクロミラーをマトリクス状に２次元配列させたデバイスとして構成することが可能である。

【0030】

ＤＭＤ２２では、メモリセルに格納される制御信号（露光データ）に基づいて、各マイクロミラーがそれぞれ選択的にＯＮ／ＯＦＦ制御される。ＯＮ状態のマイクロミラーで反射した光、すなわち変調された光は、ミラー（図示せず）を介して投影光学系２５へ導かれる。

【0031】

投影光学系２５は、パターン光を基板Ｗの露光面に結像させる光学系であり、第１結像光学系３０、分割光学系４０、第２結像光学系５０を備える。第１結像光学系３０は、ＤＭＤ２２によって変調された光を、焦点位置にある結像面（以下、第１結像面ともいう）に結像させるとともに、パターン像全体を所定倍率で拡大する。

【0032】

分割光学系４０は、第１結像面に結像したパターン光を、複数のパターン光に分割する。ここでは、分割光学系４０が、第１結像面上においてパターン光を３つに分岐させる。言い換え得れば、パターン像全体を３つのパターン像（以下、分割パターン像という）に分割する。第２結像光学系５０は、分割光学系４０による３つのパターン光（以下、分割光ともいう）を、基板Ｗの露光面に結像させる。

【0033】

分割光学系４０は、第２結像光学系５０に組み込まれた光学系とみなすことができる。第２結像光学系５０の前側焦点位置にある結像面は、第１結像光学系３０の結像面（焦点位置）に一致し、また、後側焦点位置にある結像面は、基板Ｗの露光面と一致する。

【0034】

露光ヘッド２０は、ここでは主走査方向（Ｘ方向）に対して微小角度傾斜した状態で配置されている。描画テーブル１５を－Ｘ方向に沿って移動させ、基板Ｗが移動するのに伴い、ＤＭＤ２２による投影エリア（露光領域）が主走査方向（＋Ｘ方向）に相対移動する。そして、投影エリアの位置に応じたパターン光を照射する露光動作が、所定の露光ピッチに応じて実行される。

【0035】

ここでは、ステップ＆リピート方式あるいは連続移動方式に従って、多重露光（オーバラップ露光）動作が実行される。Ｘ方向に沿った走査が終了すると、描画テーブル１５を副走査方向に移動させ、描画テーブル１５を往復移動させる。これにより、基板Ｗ全体にパターンが形成される。

【0036】

図３は、３つの分割パターン像に応じたＤＭＤにおける分割領域、および露光面に投影される３つの分割パターン像の位置を示した図である。図３を用いて、パターン像の分割および投影位置について説明する。

【0037】

図３に示すように、ＤＭＤ２２の反射面には、主走査方向（Ｘ方向）に対応する横方向に沿って３等分した部分領域ＤＭ１、ＤＭ２、ＤＭ３（以下、分割領域という）が規定されている。ＤＭＤ２２全体のパターン像は、分割光学系４０によって、分割領域ＤＭ１、ＤＭ２、ＤＭ３ごとに異なる位置へ投影される。

【0038】

分割光学系４０によって形成される３つの分割パターン像ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３は、基板Ｗの露光面で、副走査方向Ｙに沿って異なる走査バンド領域Ｂ１～Ｂ３に投影される。第１結像面ＦＳ、すなわち分割光学系４０の入射面に形成される中央の分割パターン像ＭＰ２は、走査バンド領域Ｂ１に投影される。また、その左側の分割パターン像ＭＰ１が走査バンド領域Ｂ２に投影され、右側の分割パターン像ＭＰ３が、走査バンド領域Ｂ３に投影される。なお、３つの分割パターン像ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３の一部を互いにオーバラップさせながら投影してもよい。

【0039】

分割光学系４０は、露光動作中、連なった走査バンド領域Ｂ１～Ｂ３に渡って同時にパターン形成することを可能にする。ＤＭＤ２２の分割領域ＤＭ１、ＤＭ２、ＤＭ３では、それぞれ走査バンド領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に形成すべきパターン像の描画データに基づいて、各マイクロミラーがＯＮ／ＯＦＦ制御される。

【0040】

露光動作中に３つの分割パターン像ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３が形成される投影エリア（分割露光領域）ＴＡ１、ＴＡ２、ＴＡ３は、主走査方向（Ｘ方向）に沿って互いに所定間隔Ｌだけ離れている。投影エリアＴＡ１、ＴＡ２、ＴＡ３の互いの相対的位置関係、すなわち、Ｘ、Ｙ方向に沿った互いの距離間隔は、あらかじめ規定されている。ここでは、投影エリアＴＡ３が先頭の投影位置に該当し、投影エリアＴＡ２、ＴＡ１が所定時間遅れて同じＸ座標位置を通過していく。露光装置１０の制御部（図示せず）は、投影エリアＴＡ１、ＴＡ２、ＴＡ３の位置に応じて露光動作制御を実行する。なお、露光動作時のデータ処理に関しては、特許文献１と同様のデータ処理を適用することが可能であり、詳細な説明はここでは省略する。

【0041】

本実施形態では、分割光学系４０が、ＤＭＤ２２によって変調した光を３つのパターン光に分割し、分割光を分岐させて走査バンド領域Ｂ１～Ｂ３にそれぞれ結像させる。このとき、中央部の分割パターン光を、投影光学系２５の光軸Ｃから最も離れた走査バンド領域Ｂ１に結像させる。また、分割光学系４０は３つの分割パターン光の結像面（第１結像面）ＦＳから投影エリアＴＡ１～ＴＡ３までの光路長を揃えている。すなわち、各分割光はそれぞれ異なる経路を通って異なる走査バンド上で結像し、各分割光の光路長はそれぞれ等しくなる。また、分割光学系４０の各反射面は、第１結像面ＦＳから投影エリアＴＡ１～ＴＡ３までの光路長がそれぞれ等しくなるように設置される。

【0042】

図４は、分割光学系４０の概略的斜視図である。図５は、分割光学系４０の概略的分解斜視図である。図６は、分割光学系４０の中央部の概略的断面図である。図４～６を用いて、分割光学系４０の構成について説明する。

【0043】

上述したように、分割光学系４０の入射面ＭＰは、光軸Ｃに沿って第１結像面ＦＳの位置にあって、分割光学系４０は、ＤＭＤ２２全体のパターン像を入射面ＭＰにおいて３つの分割パターン像ＭＰ１～ＰＭ３に分割する。また、分割光学系４０は、中央部分の分割パターン像ＭＰ２の光を、投影エリアＴＡ２に向けて進行させる光学系（以下、分岐光学系という）４２と、その両側の分割パターン像ＭＰ２、ＰＭ３の光を投影エリアＴＡ２、ＴＡ３に向けてそれぞれ進行させる光学系（以下、分岐光学系という）４６、４８を備える。

【0044】

分岐光学系４２、および分岐光学系４６、４８は、ここではプリズムとして構成されている。図５に示すように、分岐光学系４２は、三角柱状のプリズム４３と、光軸Ｃに沿った断面が台形であって、主走査方向に沿った側面が三角形状、副走査方向に沿った側面が台形であるプリズム４４から構成される。

【0045】

図６に示すように、プリズム４３の側面４３Ｓとプリズム４４の側面４４Ｓは、面全体で接している。また、プリズム４４は、ＤＭＤ２２の分割領域ＤＭ２に応じた反射光が結像する入射面ＭＰ０２を有し、入射面ＭＰ０２の下方に位置するプリズム内面４４Ｒが、反射面として構成される。また、プリズム４３の内面４３Ｒが、反射面として構成される。反射面４３Ｒ、４４Ｒは、互いに平行平面関係にある。

【0046】

分岐光学系４６は、２つのプリズム４６Ａ、４６Ｂから構成されている。プリズム４６Ａは、互いに平行平面関係にある一対の反射面４７Ｒ１、４７Ｒ２を備えている。反射面４７Ｒ１は、その一辺が入射面ＭＰに沿って延び、副走査方向（Ｙ方向）に応じた方向にパターン像を分割する境界ラインＲ１を規定する。プリズム４６Ａの底面で接するプリズム４６Ｂは、互いに平行平面関係にある一対の反射面４７Ｒ３、４７Ｒ４を有する。

【0047】

分岐光学系４８も、分岐光学系４６と同様、パターン像分割の境界ラインＲ２が規定される入射面ＭＰ０３を有するプリズム４８Ａと、プリズム４８Ｂから構成される。また、プリズム４８Ａ、４８Ｂは、プリズム４６Ａ、４６Ｂと同様、それぞれ一対の反射面を有する。なお、分岐光学系４６、４８の反射面対の構成については、特許文献１に記載された一対の反射光学系と同様の構成であり、詳しい説明は省略する。

【0048】

本実施形態では、分岐光学系４２、４６、４８それぞれの入射面ＭＰ０１、ＭＰ０２、ＭＰ０３から露光面までの光路長が互いに等しくなるように、分割光学系４０が構成されている。具体的には、分岐光学系４２の入射面ＭＰ０２に入射する分割光の投影エリアＴＡ２までの光路長ＰＬ２が、分岐光学系４６、４８の入射面ＭＰ０１、ＭＰ０３に入射する分割光の投影エリアＴＡ１、ＴＡ３までの光路長ＰＬ１、ＰＬ３と等しくなるように、分岐光学系４２のプリズム４３、４４が構成されている。

【0049】

より具体的に説明すると、光路長ＰＬ２が光路長ＰＬ１、ＰＬ２と等しくなるように、分岐光学系４２の反射面４３Ｒ、４４Ｒとの間の距離間隔、すなわちプリズム４３、４４の厚さが定められている。また、反射面４３Ｒ、４４Ｒの位置、すなわち傾斜角度（反射角度）が定められている。例えば、反射面４３Ｒ、４４Ｒの位置を調整したプリズム４３、４４を構成することにより、光路長ＰＬを調整することができる（図６の符号ＡＹ参照）。

【0050】

上述したように、３つの分割光の投影エリアＴＡ１、ＴＡ２、ＴＡ３は、その相対的位置関係があらかじめ定められており、主走査方向、副走査方向に沿った互いの距離間隔は一定である。光路長ＰＬ１～ＰＬ３が互いに等しいことにより、分岐光学系４２、４６、４８下方に、分割光ごとに個別に光路調整するための光学部材が配置されていない。

【0051】

以上説明したように、本実施形態では、露光ヘッド２０が、ＤＭＤ２２、第１結像光学系３０、分割光学系４０、第２結像光学系５０を含む投影光学系２５を備え、分割光学系４０は、第１結像光学系３０の結像面に位置する入射面によって分割されたパターン像を、異なる走査バンド領域Ｂ１～Ｂ３に投影する。そして、各分割パターン像の結像面から投影エリアＴＡ１～ＴＡ３までの光路長が互いに等しくなるように、分岐光学系４２が構成されている。投影光学系２５の光軸Ｃ方向に沿ってコンパクトな分割光学系４０を構成することで、高ＮＡ化のために投影光学系２５が大型化となり、第１結像光学系３０の第１結像面ＦＳと第２結像光学系５０の入射面との間のスペースに制約が生じても、分割光学系４０の配置が可能となる。

【0052】

以上説明した分割光学系４０は、それぞれプリズムで構成される分岐光学系４２、４６、４８によって構成されている。しかしながら、プリズムの代わりにミラーで構成することも可能である。

【0053】

図７は、分岐光学系４２の代替であって変形例となる反射光学系の一部を示した斜視図である。図８は、変形例である反射光学系の断面図である。図９は、分岐光学系４６の代替であって変形例となる反射光学系を示した斜視図である。

【0054】

図８に示すように、分岐光学系４２’は、互いに平行平面関係にある一対のミラー４３’Ｒ、４４’Ｒによって構成される。互いの距離間隔、位置は、上述した分岐光学系４２と同様、光路長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が互いに等しくなるように定められている。

【0055】

図９に示すように、分岐光学系４６’は、互いに平行平面関係にある一対のミラー４７’Ｒ１、４７’Ｒ２と、互いに平行平面関係にある一対のミラー４７’Ｒ３、４７’Ｒ４から構成される。一対のミラー４７’Ｒ１、４７’Ｒ２は、上述した分岐光学系４６の反射面対４７Ｒ１、４７Ｒ２に対応し、一対のミラー４７’Ｒ３、４７’Ｒ４は、上述した分岐光学系４６の反射面対４７Ｒ３、４７Ｒ４に対応している。分岐光学系４２’を間に挟んで反対側にある分岐光学系（ここでは図示せず）についても、同様に２対のミラーで構成されている。

【0056】

図７には、分岐光学系４２’における一方のミラー４４’Ｒを示している。ミラー４４’Ｒは、第１結像面ＦＳから入射する分割光の拡がりを考慮し、下方に向けてそのサイズ（幅）が拡がっている。

【0057】

このようなミラーで構成される分岐光学系によって分割光学系を構成することにより、波長の違いによる光路長の変化が生じない。したがって、マルチバンドの光を照射する光源に適応することができる。

【0058】

次に、図１０～１２を用いて、第２の実施形態である露光装置について説明する。第２の実施形態では、ＤＭＤで変調した光を、５つのパターン光として分割し、投影する。

【0059】

図１０は、第２の実施形態における分割光学系の概略的斜視図である。図１１は、第２の実施形態における分割光学系の中央部分の概略的断面図である。

【0060】

分割光学系１４０は、プリズム１５０と反射光学系１６０とを備える。第１結像面ＦＳと同じ位置にある入射面ＭＰでは、ＤＭＤ２２全体のパターン像が、５つのパターン像に分割される。分岐光学系１４２は、その中央部分の分割パターン像の光を分岐する光学系であり、第１の実施形態と同様の形状をもつプリズム１４３と、プリズムプリズム１４４とを備え、さらに、平行平面板１４５を備えている。プリズム１４３の一部は、プリズム１５０に組み込まれている。

【0061】

図１１に示すように、プリズム１４３、１４４は、互いに平行平面関係にある反射面１４３Ｒ、１４４Ｒをそれぞれ有する。また、平行平面板１４５が、プリズム１４３、１４４の間に介在し、プリズム１４３、１４４の側面１４３Ｓ、１４４Ｓと接している。

【0062】

図１２は、第２の実施形態における露光面に投影される５つの分割パターン像の位置を示した図である。

【0063】

図１２に示すように、５つの分割パターン像ＭＰ’１～ＭＰ’５は、互いに異なる走査バンド領域Ｂ１～Ｂ５にそれぞれ投影される。５つの分割パターン像ＭＰ’１～ＭＰ’５の投影エリアＴＡ’１～ＴＡ’５の相対的な位置関係は、あらかじめ定められている。

【0064】

中央部分の分割パターン像ＭＰ’３は、投影光学系２５の光軸Ｃから最も離れた走査バンド領域Ｂ１に投影される。そして、第１の実施形態と同様、入射面ＭＰ（第１結像面ＦＳ）から５つの分割パターン像ＭＰ’１～ＭＰ’５の投影エリアＴＡ’１～ＴＡ’５までの光路長が互いに等しくなるように、反射面１４３Ｒ、１４４Ｒの距離間隔、位置および平行平面板の厚さＴ（図１２参照）が定められる。特に第２の実施形態では、平行平面板１４５の厚さＴの調整により、光路長ＰＬ’が調整される。

【0065】

なお、プリズム１５０の分岐光学系１４２を除く部分の構成、および反射光学系１６０の構成は、特許文献２に示すようなプリズムおよびミラー対によって構成することが可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。

【0066】

このように５つの分割パターン像ＭＰ’１～ＭＰ’５を連なった走査バンド領域Ｂ１～Ｂ５にそれぞれ投影することにより、より広い露光幅で露光を同時に実行することが可能となり、サイズの大きい基板に対しても、スループットを向上させることができる。また、光路長調整用の光学部材を配置しないため、コンパクトな分割光学系を構成することができる。

【0067】

次に、図１３、１４を用いて、第３の実施形態である露光装置について説明する。第３の実施形態では、ＤＭＤで変調した光を、６つのパターン光として分割し、投影する。

【0068】

図１３は、第３の実施形態における分割光学系の概略的斜視図である。分割光学系２４０は、プリズム２５０と、その下方に位置する図示しない反射光学系とを備え、分岐光学系２４２、２４２’を備えている。ただし、ここでは、プリズム２５０に組み込まれるプリズム２４４、２４４’のみ図示している。また、分岐光学系２４２、２４２’を除くプリズム２５０の構成および図示しない反射光学系に関しては、第２の実施形態と同様、特許文献２に記載されたプリズムおよび反射光学系の構成を適用することが可能である。

【0069】

プリズム２４４、２４４’は、第１の実施形態のプリズム４４と同様の形状であり、また、第１の実施形態のプリズム４４と同様の形状である図示しない三角柱状のプリズムを備え、さらに、第１の実施形態と同様に図示しない平行平面板を間に介在させている。

【0070】

プリズム２４４、２４４’は、主走査方向Ｘに沿って所定の距離間隔ＧＳの隙間をあけて配置されている。そして、プリズム２４４、２４４’の入射面ＭＰ０３、ＭＰ０４の下方に位置する内面反射面が、下方に向けてそのサイズ（幅）を拡大させている。

【0071】

プリズム２４４、２４４’は、副走査方向に関して互いの向きが逆になるように配置されている。したがって、分岐光学系２４２、２４２’における分割光の進行方向は、互いに反対方向となる。その一方で、互いの光路長は等しい。分岐光学系２４２、２４２’それぞれの断面は、第２の実施形態と同様の断面形状となる。

【0072】

第１、第２の実施形態と同様、分岐光学系２４２、２４２’の光路長が他の分割パターン像の光路長と等しくなるように、平行平面関係にある反射面の距離間隔と位置、および平行平面板の厚さが定められている。なお、分割光学系２４０の中央部に所定の距離間隔ＧＳの隙間を設けているため、露光処理では、その部分に応じたＤＭＤ領域に対し、ＯＦＦデータを設定すればよい。

【0073】

図１４は、第３の実施形態における露光面に投影される６つの分割パターン像の位置を示した図である。

【0074】

図１４に示すように、中央部に近い分割パターン像ＭＰ”３、ＭＰ”４が、投影光学系２５の光軸Ｃから最も離れた走査バンド領域Ｂ１、Ｂ６に投影される。そして、その両側にある分割パターン像ＭＰ”１、ＭＰ”２、ＭＰ”５、ＭＰ”６は、それぞれ走査バンド領域Ｂ２～Ｂ５に投影される。分割パターン像ＭＰ”１～ＭＰ”６の投影エリアＴＡ”１～ＴＡ”６に関しては、その相対的位置関係があらかじめ定められている。

【0075】

このように第３の実施形態によれば、ＤＭＤで変調した光を、６つの分割光に分割し、基板Ｗに投影させることができる。これにより、コンパクトな分割光学系を構成しながら、より一層スループットを向上させることができる。

【0076】

第２、第３の実施形態では、分割光学系をプリズムで構成しているが、第１の実施形態の変形例と同様、ミラー対によって構成してもよい。また、３分割、５分割に限定されず、奇数の分割光を投影する分割光学系を構成することが可能である。さらに、６分割以外で偶数の分割光を投影する分割光学系を構成してもよい。

【符号の説明】

【0077】

１０ 露光装置
２０ 露光ヘッド
２５ 投影光学系
３０ 第１結像光学系
４０ 分割光学系
５０ 第２結像光学系
ＦＳ 第１結像面（結像面）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】