光学装置、曝光装置以及曝光方法与流程

1.本发明涉及能够适用于对基板进行曝光以在例如印刷布线基板、玻璃基板等基板上描画图案的技术的光学装置。


背景技术：

2.作为在半导体基板、印刷布线基板、玻璃基板等各种基板上形成布线图案等图案的技术，存在将根据描画数据调制的光束入射到在基板表面形成的感光层并使感光层曝光的技术。在这种技术中，在光路上设置使光束相对于基板的入射位置发生位移的机构，以使适合基板的形变或变形等并且在适当位置进行描画。
3.例如在日本特开2009-244446号公报(专利文献1)记载的技术中，相互反向地相对配置的一对楔形棱镜配置在光路上。而且，光束在像面上形成的像的位置的位移通过改变楔形棱镜间的距离来实现。在该技术中，设定光相对于棱镜的入射角，以使棱镜间的距离为基准值时像散差几乎为零。此时，存在像散差随着棱镜间的距离的变化而增大的问题。针对该问题，提出了使楔形棱镜对转动来改变光的入射角的解决方法。
4.在上述现有技术中，为了改变位移量而不增大像散差，需要根据棱镜间的距离的改变使棱镜对转动。特别是，在需要实现转动运动方面，用于支撑楔形棱镜对并使其移动的机构变得复杂。另外，在实现位移量改变处理的高速化方面，也期望用于支撑和调整的机构较简单。例如，更期望能够仅通过改变棱镜间的距离来完成位移量的改变。在这些方面，上述现有技术存在改善的余地。


技术实现要素：

5.本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，在使光的行进路径发生位移的技术中，既为简单的结构，又能够抑制像散差的增大并且能够进行位移量的调整的技术。
6.本发明的一个方式的光学装置，使输入光的行进路径发生位移并输出沿着与所述输入光的光路平行且不相同的光路的输出光，其中，所述光学装置具有：第一楔形棱镜，将所述输入光向该第一楔形棱镜入射的入射角设定为使射出光的偏角最小的角度；第二楔形棱镜，该第二楔形棱镜的顶角与所述第一楔形棱镜大致相同，该楔形棱镜与所述第一楔形棱镜相互反向地相对配置，从与所述第一楔形棱镜相对的面的相反一侧的面射出所述输出光；位移量调整机构，支撑所述第一楔形棱镜和所述第二楔形棱镜，改变所述第一楔形棱镜和所述第二楔形棱镜之间的距离来对位移量进行调整；以及补正光学元件，配置于所述输入光的光路或所述输出光的光路，对所述输出光中出现的像散差进行补正。
7.在这样构成的发明中，与专利文献1记载的技术同样地，通过将2个楔形棱镜组合而成的楔形棱镜对实现光路的发生位移，改变楔形棱镜间的距离从而对位移量进行调整。但是，在输入光入射的第一楔形棱镜中，其入射角并不是像专利文献1记载那样设定为像散差最小的值，而是设定为偏角最小的值。此时，也如专利文献1所记载那样，不受楔形棱镜间的距离的影响，像散差的大小大致恒定。另一方面，此时，残留不能忽视的大小的像散差。
8.因此，在本发明中，在光路上另外设置有用于对像散差(astigmatic difference)进行补正的补正光学元件。具体而言，例如，通过在光路上配置产生抵消由楔形棱镜对产生的像散(astigmatism)那样的像散的光学元件，能够进行像散差的补正。
9.如果这样实现了校正，即使改变楔形棱镜间的距离来改变位移量，也维持像散差被补正后的状态。即，不需要根据位移量来改变像散差的补正量。由此，关于支撑楔形棱镜对的机构，只要实现了改变楔形棱镜间的距离的直线运动即可。因此，能够采用较简单的结构。另外，由于也不需要根据位移量的变化使楔形棱镜对转动，因此，能够实现用于调整位移量的处理的高速化。
10.另外，本发明的另一方式的曝光装置，具有：载物台，支撑处理对象的基板；曝光部，根据规定的曝光数据调制光束，使调制后的所述光束经由上述光学装置入射到所述基板的表面；以及移动机构，使所述载物台与所述曝光部相对移动。
11.在这样构成的发明中，用调制的光束对基板表面进行曝光时，在光束的光路设置有上述光学装置。因此，例如在需要与基板的变形、载物台上的位置偏移等相对应地对光束的入射位置进行调整时，能够利用光学装置引起的光的位移。对于本发明的光学装置，由于不受位移量的影响，像散差较小，因此，特别适合于这种用途。
12.另外，本发明的另一方式的曝光方法，使根据规定的曝光数据调制的光束入射到基板的表面来对所述基板进行曝光。在本发明中，在所述光束的光路上配置具有补正量调整机构的上述光学装置，预先使所述补正量调整机构工作，对所述补正量进行最优化以使所述输出光中出现的像散差最小。这样，在使所述位移量调整机构工作来改变所述位移量时，不需要改变所述补正量调整机构的所述补正量。
13.在这样构成的发明中，也能够通过将本发明的光学装置配置在光路上来调整光束相对于基板的入射位置。而且，如果预先调整成像散差最小(理想地为零)，则在之后改变位移量的情况下，像散差也不会增大。另外，位移量的改变仅通过改变楔形棱镜间的距离就能够实现，能够进行高速的调整处理。
14.如上所述，在本发明中，用2个楔形棱镜使光发生位移时，将光的入射角设定为偏角最小的条件，通过补正光学元件对残留的像散差进行补正。因此，能够通过较简单的结构实现在不增大像散差的情况下能改变位移量的光学装置。
附图说明
15.图1是示意性地表示曝光装置的第一结构例的图。
16.图2是示意性地表示曝光装置的第二结构例的图。
17.图3是表示像位置调整装置的结构的图。
18.图4a是表示位移量与像散差的关系的图。
19.图4b是表示位移量与像散差的关系的图。
20.图5是表示用于调整像散差的补正量的装置结构的图。
21.图6是表示用于调整补正量的处理的流程图。
22.图7是表示曝光动作的流程图。
23.图8a是表示补正光学元件的变形例的图。
24.图8b是表示补正光学元件的变形例的图。
25.图9是表示图1的曝光装置的变形例的图。
26.附图标记的说明：
27.1像位置调整装置(光学装置)
28.2、4曝光装置
29.9基板
30.10楔形棱镜对
31.13第一楔形棱镜
32.14第二楔形棱镜
33.15补正透镜(补正光学元件)
34.16(16a、16b)平行平面平板(补正光学元件)
35.17曲率可变反射镜(补正光学元件)
36.20、40可动载物台(载物台)
37.21、41曝光头(曝光部)
38.130、140支撑部(位移量调整机构)
39.150支撑部(补正量调整机构)
40.161驱动机构(补正量调整机构)
41.201、401载物台驱动机构(移动机构)
42.li输入光
43.lo输出光
44.x第一方向
45.y第二方向
具体实施方式
46.以下，对于本发明的光学装置的具体方式，示出一些实施方式进行说明。此处，对将本发明的光学装置应用于通过调制光束对基板进行曝光并描画的曝光装置的情况下的实施方式进行说明。该曝光装置通过向形成有抗蚀剂等感光材料的层的基板照射规定的图案的激光，从而在感光材料上描画图案。作为曝光对象的基板，例如，能够应用印刷布线基板、各种显示装置用的玻璃基板、半导体基板等各种基板。
47.最初，对能够应用本发明的光学装置的曝光装置的两个结构例进行说明，接着，对应用于这些曝光装置的光学装置的详细情况进行说明。
48.《第一结构例的曝光装置＞
49.图1是示意性地表示包括本发明的光学装置的曝光装置的第一结构例的图。该曝光装置2的基本的结构与专利文献1中记载为“光学装置2”的结构相同。因此，对于通过参照专利文献1能够理解的原理或基本构成等，省略说明，尽可能地使用相同的附图标记，此处，对装置结构的概略进行简单的说明。
50.为了进行以下的说明，如图1所示那样定义xyz正交坐标系。将水平且与图1的纸面垂直的方向设为x方向，将与其正交的水平且沿着图1的纸面的方向设为y方向。另外，将铅垂向下的方向设为z方向。即，图1是表示曝光装置2的侧视图。
51.曝光装置2具有可动载物台20、曝光头21以及控制部22。可动载物台20将曝光对象
的基板9保持为水平姿势。曝光头21使调制光束向该基板9入射，从而在基板9上描画微细的图案。控制部22通过执行预先准备的控制程序来对装置的各部进行控制，从而实现规定的动作。
52.可动载物台20与载物台驱动机构201连结。载物台驱动机构201包括使可动载物台20沿y方向移动的主扫描驱动机构、使其沿x方向移动的副扫描驱动机构以及使其沿z方向移动的升降机构。作为这种机构的驱动源，例如，能够使用线性马达。由此，曝光装置2能够将从曝光头21射出的曝光束入射到基板9的任意的位置来进行描画。
53.曝光头21具有光源23、照明光学系统24、空间光调制设备25以及成像光学系统26。光源23例如为照射作为曝光束的光的灯。照明光学系统24将从光源23射出的光引导至空间光调制设备25。空间光调制设备25基于规定的描画数据对由照明光学系统24引导的光进行调制从而生成调制光束。
54.照明光学系统24具有反射镜240、透镜241、光学滤光器242、柱状积分器243、透镜244以及反射镜245、246等光学元件。通过这些光学元件的作用的，来自光源23的光以束状成形并以规定的入射角被引导至空间光调制设备25。
55.作为空间光调制设备25，例如，能够使用dmd(数字微反射镜设备)、衍射光栅型空间光调制元件等。空间光调制设备25基于描画数据对入射的光束进行调制。由此，根据应描画的图案的形状来调制光束。调制光束经由成像光学系统26入射到基板9的表面。
56.成像光学系统26具有第一成像透镜260、反射镜261、像位置调整装置1以及第二成像透镜262等光学元件，构成缩小光学系统。通过这些光学元件的作用，与应描画的图案的形状相对应的光学像在基板9的表面上成像。具体而言，调制光束通过第一成像透镜260形成一次像(中间像)，一次像通过第二成像透镜262在作为像面的基板9的表面成像而成为最终像。
57.另外，成像光学系统26与使第二成像透镜262沿z方向移动的聚焦驱动机构(省略图示)结合。控制部22使该聚焦驱动机构工作，从而如虚线箭头所示那样第二成像透镜262向接近基板9或远离基板9的方向移动。由此，对成像光学系统26进行聚焦调整，以使从第二成像透镜262射出的光束会聚到基板9的表面。
58.像位置调整装置1相当于本发明的“光学装置”的一实施方式，具有使入射的光沿x轴向位移任意的距离的功能。本发明的光学装置应用于曝光装置2时，具有使在像面上成像的像的位置位移的功能，在该意义上，作为像位置调整装置发挥作用。在该实施方式中，像位置调整装置1配置在第一成像透镜260形成的一次像与第二成像透镜262之间。该结构以及动作将在后面描述。
59.《第二结构例的曝光装置》
60.图2是示意性地表示包括本发明的光学装置的曝光装置的第二结构例的图。在图2中，也按照图1定义xyz正交坐标系。即，图2是表示曝光装置4的侧视图，将水平且与图2的纸面垂直的方向设为x方向，将与其正交的水平且沿着图2的纸面的方向设为y方向。另外，将铅垂向下的方向设为z方向。
61.如图2所示，曝光装置4具有可动载物台40、曝光头41、控制部42以及光源单元43。可动载物台40将曝光对象的基板9保持为水平姿势，通过载物台驱动机构401使其沿x方向、y方向以及z方向移动。通过曝光头41使调制光束向该基板9入射，从而在基板9上描画微细
的图案。控制部42执行预先准备的控制程序来对装置的各部进行控制，从而实现规定的动作。
62.光源单元43具有作为激光源的例如激光二极管431以及包括将其射出光成形为平行光的准直透镜的照明光学系统432，使作为曝光束的激光束入射到曝光头41。
63.在曝光头41中设置有具有衍射光学元件411的空间光调制器410。具体而言，在曝光头41中沿上下方向(z方向)延伸的支柱400的上部安装的空间光调制器410以使衍射光学元件411的反射面朝向下方的状态，经由可动载物台412被支撑在支柱400上。
64.在曝光头41中，衍射光学元件411配置为其反射面的法线相对于入射光束的光轴倾斜。从光源单元43射出的光通过支柱400的开口入射到反射镜413，被反射镜413反射后，被照射到衍射光学元件411。而且，衍射光学元件411的各通道的状态由控制部42根据曝光数据切换，对入射到衍射光学元件411的激光束进行调制。
65.而且，从衍射光学元件411作为0级衍射光反射的激光入射到成像光学系统414的透镜，另一方面，从衍射光学元件411作为1级以上的衍射光反射的激光不会入射到成像光学系统414的透镜。即，基本上，配置为仅被衍射光学元件411反射的0级衍射光入射到成像光学系统414。
66.通过成像光学系统414的透镜的光被聚焦透镜415会聚，并作为曝光束以规定的倍率被向基板9上引导。成像光学系统414构成缩小光学系统。聚焦透镜415安装于聚焦驱动机构416。而且，根据来自控制部42的控制指令，聚焦驱动机构416使聚焦透镜415沿铅垂方向(z轴向)升降，从而从聚焦透镜415射出的曝光束的会聚位置被调整为基板9的上表面。
67.这样，根据应描画的图案的形状调制光束，调制光束经由成像光学系统414入射到基板9的表面，从而在基板9的表面描画规定的图案。
68.在从衍射光学元件411朝向成像光学系统414的光路上配置有像位置调整装置1。像位置调整装置1的结构以及功能与设置于第一结构例的曝光装置2的结构以及功能相同。
69.图3是表示像位置调整装置的结构的图。该像位置调整装置1通过形成一对的2个楔形棱镜、即第一楔形棱镜13和第二楔形棱镜14的组合使光束沿x方向位移。其基本原理以及具体的设计方法如专利文献1所记载，在本实施方式中也能够采用相同的想法。因此，此处，对于基于楔形棱镜对10的光位移的原理以及结构，简单地说明其主要部分。
70.构成楔形棱镜对10的第一楔形棱镜13和第二楔形棱镜14具有大致相同的结构(例如，顶角α、折射率n均相同)，以使相互反向且相对的面彼此平行的方式，隔开规定的间隔而配置。如后所述，间隔是可变的，用于调整位移量。
71.第一楔形棱镜13通过支撑部130固定支撑于适当的框体。另一方面，第二楔形棱镜14被具有直线运动机构141的支撑部140支撑。作为直线运动机构140，例如能够使用将由控制部42控制的旋转马达和滚珠螺杆机构组合而成的机构或者线性马达等。
72.直线运动机构141根据来自控制部42的控制指令使第二楔形棱镜14沿上下方向(z方向)移动。由此，第二楔形棱镜14相对于第一楔形棱镜13像虚线箭头所示那样向接近方向或分离方向在规定的可动范围内移动。其结果是，两者的相对距离d1发生变化。
73.沿(+z)方向行进的输入光li入射到楔形棱镜对10。具体而言，输入光li入射到2个楔形棱镜中的上侧、即处于(-z)侧的第一楔形棱镜13的上表面(与第二楔形棱镜14相对的相对面13b的相反一侧的非相对面13a)。用符号表示此时的入射到第一楔形棱镜13的入
射角。
74.入射到第一楔形棱镜13的光分别在第一楔形棱镜13的非相对面13a以及相对面13b折射，相对于用虚线表示的光的直行方向以偏角θ从相对面13b射出。光进一步在第二楔形棱镜14的相对面14a和非相对面14b折射，作为输出光lo向下方射出。
75.该输出光lo的行进方向是与输入光li相同的(+z)方向。因此，与在输入光li不折射而直接直行的情况下输出的虚拟的光loa平行，并且，其光路相对于光loa的光路沿(-x)方向偏移距离d2。即，该楔形棱镜对10具有输出使输入光li沿(一x)方向发生位移的输出光lo的功能。由此，最终在基板9上投影的像的位置沿x方向发生变化。
76.需要说明的是，在楔形棱镜对10中，光分别向2个楔形棱镜入射并射出。因此，在本说明书中，为了避免混淆，将从外部向楔形棱镜对10一次性入射的光称为“输入光”，将最终从楔形棱镜对10射出的光称为“输出光”。
77.根据图3可知，第一楔形棱镜13与第二楔形棱镜14的距离d1越大，位移量d2越大。即，通过使第二楔形棱镜14移动来改变距离d1，能够改变位移量d2。通过控制部42对基于直线运动机构141的第二楔形棱镜14的移动量进行控制，能够实现任意的位移量。
78.此处，通过楔形棱镜对10的光通过折射沿x方向弯曲，另一方面，在y方向上行进方向不变。这种各向异性导致输出光lo中出现像散差。因此，像如下说明那样，最终在基板9的表面上会聚光束时在x方向和y方向上相对于像面的对焦位置产生差异，从而可能产生描画品质的降低。
79.图4a和图4b是表示位移量与像散差的关系的图。更具体而言，图4a是示意性地表示改变位移量时的像散差的变化的图。也如专利文献1所记载那样，另外，像图4a中多个虚线绘制那样，改变楔形棱镜间的距离d1来改变位移量d2时的像散差的行为因入射角的不同而不同。
80.在专利文献1记载的技术中，将位移量的可变范围中的中心作为基准值(位移量为零)，采用位移量设定为基准值时像散差为零的线pb。在该情况下，位移量越远离基准值，像散差越大，为了避免这种情况，作为根据位移量改变入射角的方法，提出了使楔形棱镜对转动的方法。
81.另一方面，在本实施方式中，采用即使改变位移量，像散差也不会改变的线pa。已知设定入射角以使在入射角与偏角θ的关系中偏角θ最小时，如上所述不会产生像散差的变动。但是，此时，无论位移量d2的设定如何，都残留有不一定小的像散差da。在本实施方式中，通过以下的想法，实现了无论位移量d2如何均使像散差为零。
82.图4b是示意性地表示改变楔形棱镜间的距离d1时的成像光学系统的对焦位置的变化的图。由于楔形棱镜间的距离d1发生变化时有效的光路长度发生变化，因此，相对于像面的成像光学系统(第一结构例中的成像光学系统26、第二结构例中的成像光学系统414)的对焦位置发生变动。另外，在存在像散差时，在x方向与y方向之间对焦位置不同。
83.但是，设定入射角以使偏角θ最小时，x方向的对焦位置与y方向的对焦位置的距离、即像散差不受楔形棱镜间的距离d1的影响，为恒定值da。因此，认为通过在光路上与楔形棱镜对10分开地另行配置消除该像散差那样的光学元件作为“补正光学元件”，从而实现像散差的消除。
84.具体而言，相对于例如x方向上的对焦位置比y方向更远那样的像散差，与其相反地，如果在光路上配置产生y方向上的对焦位置比x方向更远那样的像散的光学元件，能够通过抵消彼此的像散差进行补正。如果通过这种光学元件产生的像散差的符号与通过楔形棱镜对10产生的像散差相反且绝对值相同，则能够最终使像面上的像散差为零。
85.作为这种补正光学元件，例如，能够使用在x方向和y方向上焦距不同的非对称的透镜。例如将轴向作为x方向或y方向来配置的柱面透镜仅在与轴向正交的方向上具有光焦度，适合这样的目的。
86.在本实施方式中，如图3所示，作为以补正这种像散差为目的的补正光学元件的补正透镜15设置于第一楔形棱镜13的上方。在该例中，补正透镜15为以y方向为轴向的柱面透镜。根据这种构成，能够在y方向上维持成像光学系统相对于像面的对焦位置并且在x方向上使其接近成像光学系统侧。
87.补正透镜15以能够上下移动的方式被支撑，以能够将像散差限制为零。具体而言，补正透镜15被具有直线运动机构151的支撑部150支撑。直线运动机构151例如能够通过旋转马达与滚珠螺杆机构的结合或者线性马达来实现。直线运动机构151根据来自控制部42的控制指令来工作，使补正透镜15沿上下方向(z方向)移动。由此，对相对于像散差的补正量进行调整，能够实现楔形棱镜对10导致的像散差完全消除的条件。
88.根据本实施方式的像散差的补正效果如下所述地得到。首先，在装置的设计阶段，确定第一楔形棱镜13以及第二楔形棱镜14的规格，与此相应地，确定输入光li相对于该楔形棱镜对10的入射角具体而言，根据专利文献1记载的方法，确定第一楔形棱镜13、第二楔形棱镜14以及支撑部140的规格，以使用顶角α、折射率n、像面中要求的最大实际位移量s、第二楔形棱镜14的可动范围宽度d以及像位置调整装置1以后的透镜的倍率m满足下式的关系：
[0089][0090]
然后，如此地确定了输入光li相对于确定了规格的楔形棱镜对10的入射角满足表示偏角θ最小的条件的下式的关系：
[0091][0092]
如此地，在本实施方式中，如果确定了楔形棱镜对10的规格，则输入光相对于其的入射角也在设计阶段确定。因此，如果在装置的组装时或初始调整时等以充分的精度设定入射角则基本上之后不需要对其进行改变。
[0093]
另一方面，为了使像散差的补正效果最大化(理想的是使像散差为零)，需要适当地设定作为补正透镜15的柱面透镜的曲率半径以及光路上的配置位置。更简单地说，如下所述地通过进行补正透镜15的位置调整，能够将像散差的补正量最优化。需要说明的是，此处，对使用第一结构例的曝光装置2的调整处理进行说明，对于第二曝光装置4也能够应用相同的想法。
[0094]
图5是表示用于调整像散差的补正量的装置结构的图。另外，图6是表示用于该调整的处理的流程图。用于将基于柱面透镜15的像散差的补正量最优化的处理如下所述地进行。如图5所示，在与像面对应的位置配置虚拟基板52以代替基板9。而且，用观察用照相机
51拍摄在虚拟基板52上投影的像。观察用照相机51以及虚拟基板52也可以是为了该目的而设置的，例如，也可以是以校准曝光头中的自动聚焦机构等为目的预先设置的。
[0095]
要求观察用照相机51和虚拟基板52沿水平方向移动，以定位在可动载物台20的正下方位置并且选择性地定位在曝光头21的正下方位置。另外，要求向z方向移动以搜索后述的对焦位置。例如，能够在具有向这些方向移动的移动机构的可动载物台20的侧部预先安装这种机构。
[0096]
具体的处理如下。最初，在抵靠曝光束的像面的位置配置有虚拟基板52以及观察用照相机51来代替可动载物台20(步骤s101)。另外，补正透镜15临时设定在适当的基准位置(步骤s102)。此时的第二楔形棱镜14的位置是任意的，例如能够预先设为基准位置。
[0097]
在该状态下，通过曝光头2将规定的基准图案向处于像面的虚拟基板52的表面投影(步骤s103)。该基准图案用于分别单独测定x方向以及y方向的对焦位置，例如，能够使用将x方向的线与y方向的线组合而成的线。基准图案的投影可以通过空间光调制设备25调制曝光束来进行，另外，也可以通过调整用的掩模配置在光路上来进行。
[0098]
这样，使用在虚拟基板52的表面上投影的基准图案求出像散差。具体而言，观察用照相机51拍摄基准图案，图像数据被提供给控制部22。控制部22使观察用照相机51以及虚拟基板52一体地沿z方向移动，并且获取x方向的基准图案最清晰地被投影到像面上的即对焦于像面时的位置和y方向的基准图案对焦于像面时的位置(步骤s104)，算出它们的差作为像散差(步骤s105)。
[0099]
如果求出的像散差为预先设定的允许值以下(步骤s106中为“是”)，像散差的补正有效发挥作用，因此，能够结束调整处理。另一方面，在像散差大于预先设定的允许值的情况下(步骤s106中为“否”)，根据其大小以及符号算出补正透镜15的移动量，根据移动量使补正透镜15沿z方向移动(步骤s107)。作为补正透镜15的移动量，例如，能够使用在像面上算出的像散差的值除以处于像位置调整装置1与像面之间的光学系统的倍率的平方而得到的值。
[0100]
在此基础上，再次执行步骤s104～s106的像散差的评价。通过反复进行，能够将用于将像散差设为最小(理想地为零)的补正透镜15的位置限制在最佳位置。
[0101]
在改变第二楔形棱镜14的位置的情况下，如此地最优化的像散差的补正也有效地发挥作用。换言之，为了能够实现这一点，选择输入光li相对于楔形棱镜对10的入射角为使偏角θ最小的值。因此，即使在之后的曝光动作中改变第二楔形棱镜14的位置来改变位移量，也不需要改变补正透镜15的位置。
[0102]
只要在装置启动时、定期维护时、装置的运行时间或基板的处理张数达到规定值时等时机执行该调整处理就是足够的。另外，例如在装置被放置在温度变化小的稳定的环境下的情况下，极端地仅在设置时进行调整即可。采用任意一种方式，执行频率都没有那么高，特别是，不需要在以下说明的曝光动作的执行中进行。
[0103]
图7是表示曝光动作的流程图。在进行了上述调整处理的状态下，作为曝光处理的对象的基板9被搬入装置，被载置于可动载物台20(步骤s201)。然后，掌握可动载物台20上的基板9与曝光头21的位置关系，执行根据需要进行位置调整的对准调整(步骤s202)。作为对准调整，能够应用公知的技术，因此省略说明。
[0104]
而且，移动可动载物台20并将其定位在规定的曝光位置(步骤s203)，算出与通过
对准调整掌握的基板9的位置偏移相对应所需要的像的位移量(步骤s204)。根据在像面中需要的位移量，求出在第二楔形棱镜14中需要的移动量(步骤s205)。具体而言，根据像面中需要的位移量和成像光学系统的倍率求出第二楔形棱镜14的移动量。根据其结果，移动第二楔形棱镜14并将其定位在新的位置(步骤s206)。此时，不会产生伴随第二楔形棱镜14的移动的像散差的变动。因此，不需要使补正透镜15移动。
[0105]
根据图4b所示的关系，楔形棱镜对10中的距离d1的改变引起成像光学系统26的对焦位置的变动。因此，根据新的第二楔形棱镜14的位置，成像透镜、具体而言第二成像透镜262的z方向的位置根据聚焦驱动机构而改变(步骤s207)。
[0106]
在该状态下，通过从曝光头21照射根据描画数据调制的曝光束，从而对基板9的表面进行曝光(步骤s208)，描绘规定的图案。继续执行步骤s203～s208的处理直至对该基板9的描画结束为止(步骤s209)。由此，对一张基板9的曝光动作结束。
[0107]
如上所述，在设置于曝光装置2、4的该实施方式的像位置调整装置1中，通过楔形棱镜对10实现像位置向x方向位移。对于通过楔形棱镜对10产生的像散差，在x方向和y方向设置光焦度不同的补正透镜15来进行补正。由于设定了光入射到楔形棱镜对10的入射角以使偏角θ最小，因此，即使改变楔形棱镜间的距离，像散差也不会变动。因此，基于补正透镜15的补正像散差的效果不受楔形棱镜间的距离的影响，是有效的。其结果是，能够仅通过楔形棱镜的直线运动进行位移量的改变，也不会产生像散差的增加。
[0108]
《变形例》
[0109]
图8a和图8b是表示补正光学元件的变形例的图。图8a是表示使用平行平面平板16(一对平行平面平板16a、16b)作为代替柱面透镜的补正光学元件的变形例。已知通过将平行平面平板配置为相对于光路倾斜，会产生像散。利用这一点，能够对楔形棱镜对10导致的像散差进行补正。在该情况下，通过x方向、y方向中的任一方向的对焦位置的远近来确定平行平面平板16a绕x轴倾斜还是绕y轴倾斜。另一方面，平行平面平板16b沿与平行平面平板16a同轴的逆时针方向倾斜。由此，平行平面平板16a、16b成为从平行状态向彼此相反的方向倾斜等量的所谓的八字姿势，平行平面平板16b抵消由平行平面平板16a产生的输入光li的平行位移。此处，绕x轴倾斜是指以平行平面平板16a的主表面的法线向量具有y方向的成分且不具有x方向的成分的方式倾斜。另外，绕y轴倾斜是指与其相反地，以平行平面平板16a的主表面的法线向量具有x方向的成分且不具有y方向的成分的方式倾斜。另外，通过设置用于改变其倾斜度的大小的驱动机构161，能够调整对于像散差的补正量。
[0110]
另外，图8b表示使用曲率可变反射镜17作为代替柱面透镜的补正光学元件的变形例。另外，为了使输入光的光路转向，可以适当设置转向镜171。即使在这样的方式中，通过使用能够改变曲率(光焦度)而不会使位置移动的曲率可变反射镜17，能够进行楔形棱镜对10导致的像散差的补正。
[0111]
在该意义上，通过将图1的曝光装置2中的反射镜246设为如上所述的曲率可变反射镜，也能够使其作为补正光学元件发挥作用。在该情况下，可以在像位置调整装置1内不设置补正光学元件。换言之，构成像位置调整装置1的补正光学元件设置在照明光学系统24的内部。
[0112]
图9是表示图1的曝光装置的变形例的图。该变形例的曝光装置2a将图1的曝光装置2中的反射镜246置换为平面反射镜247，进一步，具有在平面反射镜247与空间光调制设
备25之间的光路上设有作为补正光学元件的补正透镜15a的结构。如此地，补正光学元件不需要设置在紧邻楔形棱镜对10之前，能够配置在光路上的适当的位置。
[0113]
在该情况下，补正透镜15a也具有作为对于空间光调制设备25的聚焦透镜的功能。因此，图6的调整处理中的步骤s102的“基准位置”为来自补正透镜15a的射出光与空间光调制设备25对焦的位置。
[0114]
如上所述，在上述实施方式中，像位置调整装置1作为本发明的“光学装置”发挥作用，补正透镜15、平行平面平板16、曲率可变反射镜17等作为本发明的“补正光学元件”发挥作用。另外，支撑部130、140一体地作为本发明的“位移量调整机构”发挥作用。另一方面，支撑部150、驱动机构161作为本发明的“补正量调整机构”发挥作用。
[0115]
另外，在上述实施方式的曝光装置2、4中，可动载物台20、40作为本发明的“载物台”发挥作用，载物台驱动机构201、401作为本发明的“移动机构”发挥作用。另外，曝光头21、41作为本发明的“曝光部”发挥作用。
[0116]
另外，在上述实施方式中，作为光的位移方向的x方向相当于本发明的“第一方向”，与其垂直的y方向相当于本发明的“第二方向”。此处，在上述说明中，将最终的曝光束的射出方向设为作为铅垂方向的z方向，将像的位移方向设为x方向，因此，在动作说明中进行xyz坐标系的讨论。然而，本质上，没有必要与铅垂方向相关联，应仅以输入光(或输出光)的行进方向作为基准进行讨论。在该情况下，能够认为与输入光的入射方向垂直的方向中的与输出光的位移方向平行的方向和与其垂直的方向分别为本发明的“第一方向”、“第二方向”。
[0117]
需要说明的是，本发明并不限定于上述的实施方式，只要不脱离其宗旨可以进行上述实施方式以外的各种变化。例如，在上述实施方式中，作为补正光学元件的补正透镜15等配置在光的行进方向上比楔形棱镜对10更靠近前侧、即输入光li的光路上。然而，也可以在比楔形棱镜对10更靠后方、即输出光lo的光路上配置补正光学元件。但是，像本实施方式的那样，通过在进行像的位移之前的光路上配置补正光学元件，限定了光的入射范围，因此，容易进行光学元件的设计。
[0118]
另外，在上述实施方式中，作为补正光学元件的补正透镜15为单个柱面透镜。然而，例如也可以将以x方向作为轴向的柱面透镜与焦距与其不同且以y方向作为轴向的柱面透镜结合来构成补正光学元件。另外，补正光学元件也可以兼具在照明光学系统或成像光学系统中设置的透镜等中的任意一种功能。另外，例如，作为补正光学元件，也可以使用凹透镜、凸面反射镜等。
[0119]
另外，在上述实施方式的调整处理中，基于补正光学元件的像散差的补正以像散差达到规定的允许值以下作为目标。然而，也可以以补正后的像散差达到零作为目标，当然，最理想的是像散差为零且没有变动的状态。
[0120]
另外，在上述实施方式中，输入光li相对于楔形棱镜对10的入射角是固定的。然而，也可以使其可变。但是，在本发明中，没有必要在动作过程中改变入射角，因此，不需要用于改变入射角的驱动机构。例如，也可以使用通过手动作业调整那样的机构。
[0121]
另外，上述实施方式将本发明的光学装置应用于对基板进行曝光来进行图案描画的曝光装置。然而，本发明的光学装置的应用对象并不限于此。例如，也能够将本发明应用于像投影仪那样的投影装置。
[0122]
以上，例示并说明了具体的实施方式，在本发明的光学装置中，将与输入光的入射方向垂直且与输出光相对于输入光的位移方向平行的方向设为第一方向，并将与入射方向和第一方向垂直的方向设为第二方向时，补正光学元件也可以为在第一方向与第二方向之间产生像散的光学元件。如此地，通过使用在正交的两个方向上特性非对称的、即具有各向异性的光学元件，能够进行消除楔形棱镜引起的在第一方向与第二方向之间产生的像散差那样的补正。
[0123]
此处，作为补正光学元件，能够使用例如在第一方向和第二方向上焦距不同的透镜。或者，作为补正光学元件，也可以使用能够在包括第一方向的截面和包括第二方向的截面改变曲率的曲率可变反射镜。另外，也可以使用相对于光路倾斜的平行平面平板，以使主表面的法线向量具有第一方向以及第二方向中的任一个分量。这些条件中的任何一种都能通过选择并使用具有适当光学特性的光学元件来进行像散差的补正。
[0124]
另外，还可以设置通过使作为补正光学元件的透镜在沿着光路的方向上移动来对像散差的补正量进行调整的补正量调整机构。如此地能够调整补正量，从而缓和了补正光学元件的光学特定所要求的条件。
[0125]
另外，例如，作为补正光学元件，也可以为相对于光路倾斜的平行平面平板，以使主表面的法线向量具有第一方向以及第二方向中的任一个分量。即使采用这种结构，通过适当设定其厚度、折射率、倾斜度的大小等，也能够进行像散差的补正。在该情况下，还可以设置通过改变补正光学元件的倾斜度来调整像散差的补正量的补正量调整机构。
[0126]
工业实用性
[0127]
本发明能够用于使光束或由此形成的像的位置在规定方向上以规定量发生位移的用途。例如，适用于对基板进行曝光以在印刷布线基板、玻璃基板等各种基板上形成图案的技术领域。

技术特征：
1.一种光学装置，使输入光的行进路径发生位移并输出沿着与所述输入光的光路平行且不相同的光路的输出光，其中，所述光学装置具有：第一楔形棱镜，将所述输入光向该第一楔形棱镜入射的入射角设定为使射出光的偏角最小的角度；第二楔形棱镜，该第二楔形棱镜的顶角与所述第一楔形棱镜大致相同，该楔形棱镜与所述第一楔形棱镜相互反向地相对配置，从与所述第一楔形棱镜相对的面的相反一侧的面射出所述输出光；位移量调整机构，支撑所述第一楔形棱镜和所述第二楔形棱镜，改变所述第一楔形棱镜和所述第二楔形棱镜之间的距离来对位移量进行调整；以及补正光学元件，配置于所述输入光的光路或所述输出光的光路，对所述输出光中出现的像散差进行补正。2.如权利要求1所述的光学装置，其中，将与所述输入光的入射方向垂直且与所述输出光相对于所述输入光的位移方向平行的方向设为第一方向，并将与所述入射方向和所述第一方向垂直的方向设为第二方向时，所述补正光学元件为在所述第一方向与所述第二方向之间产生像散的光学元件。3.如权利要求2所述的光学装置，其中，所述补正光学元件为在所述第一方向和所述第二方向上焦距不同的透镜。4.如权利要求3所述的光学装置，其中，所述光学装置具有补正量调整机构，所述补正量调整机构通过使所述补正光学元件在沿所述光路的方向上移动来对所述像散差的补正量进行调整。5.如权利要求2所述的光学装置，其中，所述补正光学元件是在包括所述第一方向的截面和包括所述第二方向的截面改变曲率的曲率可变反射镜。6.如权利要求2所述的光学装置，其中，所述补正光学元件为以使主表面的法线向量具有所述第一方向以及所述第二方向中的任一个分量的方式相对于所述光路倾斜的平行平面平板。7.如权利要求6所述的光学装置，其中，所述光学装置具有补正量调整机构，所述补正量调整机构通过改变所述补正光学元件的倾斜度来对所述像散差的补正量进行调整。8.一种曝光装置，其中，具有：载物台，支撑处理对象的基板；曝光部，根据规定的曝光数据调制光束，使调制后的所述光束经由权利要求1～7中任一项所述的光学装置入射到所述基板的表面；以及移动机构，使所述载物台与所述曝光部相对移动。9.一种曝光方法，使根据规定的曝光数据调制的光束入射到基板的表面来对所述基板进行曝光，其中，在所述光束的光路上配置权利要求4或7所述的光学装置，
预先使所述补正量调整机构工作，对所述补正量进行最优化以使所述输出光中出现的像散差最小，在使所述位移量调整机构工作来改变所述位移量时，不会改变所述补正量调整机构的所述补正量。

技术总结
本发明的光学装置、使用该光学装置的曝光装置及曝光方法的目的在于，在使光的行进路径发生位移的技术中，既为简单的结构，又能够抑制像散差的增大并且能够进行位移量的调整。本发明的光学装置使输入光的行进路径发生位移并输出沿着与输入光的光路平行且不相同的光路的输出光。光学装置具有：第一楔形棱镜，将输入光向该第一楔形棱镜入射的入射角设定为使射出光的偏角最小的角度；第二楔形棱镜，其顶角与第一楔形棱镜大致相同，其与第一楔形棱镜相互反向地相对配置；位移量调整机构，支撑第一楔形棱镜和第二楔形棱镜，改变它们之间的距离来对位移量进行调整；补正光学元件，配置于输入光的光路或输出光的光路，对输出光中出现的像散差进行补正。的像散差进行补正。的像散差进行补正。


技术研发人员：西村辰彦 藤泽泰充
受保护的技术使用者：株式会社斯库林集团
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/9/25