JP2003035511A - 位置検出装置、および該位置検出装置を備えた露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大きな分解能の確保と大きな検出ストローク
の確保との両立を図ることのできる位置検出装置。 【解決手段】 対物光学系（１７）の焦点位置に対する
物体面（Ｗａ）の相対位置を検出する位置検出装置。物
体面からの光束を対物光学系のほぼ瞳面またはほぼ瞳共
役面において少なくとも第１光束および第２光束に分割
するための瞳分割素子（２２）と、分割された少なくと
も第１光束および第２光束に基づいて物体面の相対位置
を検出するための検出系（２４，２５）とを備えてい
る。瞳分割素子は、物体面から射出された第１光束を検
出系へ導くための第１分割部（２２ｂ、２２ｃ）と、第
１光束よりも大きい射出角度で物体面から射出された第
２光束を検出系へ導くための第２分割部（２２ａ、２２
ｄ）とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位置検出装置、お
よび該位置検出装置を備えた露光装置に関する。さらに
詳細には、本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示
素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスを製造する
リソグラフィ工程で用いる露光装置における感光性基板
などの自動合焦に好適な位置検出装置（焦点位置検出装
置）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体素子や液晶表示素子等の
デバイスの製造に際して、マスク（またはレチクル）の
パターンを投影光学系により感光性基板（感光材料の塗
布されたウェハまたはガラスプレート等の）上の各露光
領域に焼き付けるための露光装置が用いられる。この種
の露光装置には、投影光学系の結像面に対する感光性基
板の相対位置を検出するための位置検出装置が搭載され
ている。

【０００３】従来、この種の位置検出装置として、たと
えば特開平８−１６７５５０号公報に開示されているよ
うに、いわゆる瞳分割方式の位置検出装置が知られてい
る。瞳分割方式の位置検出装置では、例えばスリット状
の光束で物体面（露光装置の場合には感光性基板面）を
照明し、照明された物体面からの光束を対物光学系の瞳
面または瞳共役面の近傍で瞳分割する。そして、瞳分割
された光束の位置情報に基づいて、対物光学系の焦点位
置に対する物体面の相対位置（露光装置の場合には投影
光学系の結像面に対する感光性基板面の相対位置）を検
出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の瞳分割方式の位
置検出装置では、物体面の位置変動に対する瞳分割され
た光束の位置変動の感度を向上させるには、すなわち位
置検出装置の分解能を向上させるには、対物光学系の物
体側開口数を大きく設定する必要がある。しかしなが
ら、大きな分解能を確保するために対物光学系の物体側
開口数を単に大きく設定すると、物体面の検出可能な位
置範囲すなわち検出ストロークが小さくなってしまうと
いう不都合があった。

【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、大きな分解能の確保と大きな検出ストローク
の確保との両立を図ることのできる位置検出装置を提供
することを目的とする。また、本発明の位置検出装置を
備え、たとえば投影光学系の結像面に対して感光性基板
を高精度に設定して良好な露光を行うことのできる露光
装置を提供することを目的とする。さらに、本発明の露
光装置を用いて、良好な露光により良好なマイクロデバ
イスを製造することのできるマイクロデバイス製造方法
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】前記課題を解決するため
に、本発明の第１発明では、対物光学系の焦点位置に対
する物体面の相対位置を検出する位置検出装置におい
て、前記物体面からの光束を前記対物光学系のほぼ瞳面
またはほぼ瞳共役面において少なくとも第１光束および
第２光束に分割するための瞳分割素子と、前記瞳分割素
子で分割された前記少なくとも第１光束および第２光束
に基づいて前記物体面の相対位置を検出するための検出
系とを備え、前記瞳分割素子は、前記物体面から射出さ
れた前記第１光束を前記検出系へ導くための第１分割部
と、前記第１光束よりも大きい射出角度で前記物体面か
ら射出された前記第２光束を前記検出系へ導くための第
２分割部とを有することを特徴とする位置検出装置を提
供する。

【０００７】第１発明の好ましい態様によれば、前記第
１分割部は前記第１光束を反射するための第１反射面を
有し、前記第２分割部は前記第２光束を反射するための
第２反射面を有する。この場合、前記第１反射面は、第
１方向に沿って前記第１光束を反射するように設定さ
れ、前記第２反射面は、前記第１方向とは異なる第２方
向に沿って前記第２光束を反射するように設定されてい
ることが好ましい。また、前記第１反射面で反射された
前記第１光束および前記第２反射面で反射された前記第
２光束を所定の検出面に集光させるための集光光学系を
さらに備えていることが好ましい。

【０００８】あるいは、第１発明の好ましい態様によれ
ば、前記第１分割部は前記第１光束を所定の検出面に集
光させるための第１集光レンズ要素を有し、前記第２分
割部は前記第２光束を前記所定の検出面に集光させるた
めの第２集光レンズ要素を有する。なお、第１発明で
は、前記物体面を所定形状の光束で照明するための照明
系をさらに備えていることが好ましい。

【０００９】本発明の第２発明では、所定のパターンが
形成されたマスクを照明するための露光用照明系と、前
記マスクのパターン像を感光性基板上に形成するための
投影光学系と、該投影光学系の光軸に沿った前記感光性
基板の位置を検出するための第１発明の位置検出装置と
を備えていることを特徴とする露光装置を提供する。

【００１０】本発明の第３発明では、第２発明の露光装
置により前記マスクのパターンを前記感光性基板上に露
光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記
感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とす
るマイクロデバイスの製造方法を提供する。

【００１１】本発明の第４発明では、対物光学系の焦点
位置に対する物体面の相対位置を検出する位置検出方法
において、前記物体面からの光束を前記対物光学系のほ
ぼ瞳面またはほぼ瞳共役面において少なくとも第１光束
および第２光束に分割する瞳分割工程と、前記第１光束
に基づいて前記物体面の相対位置を粗精度で検出する第
１検出工程と、前記第２光束に基づいて前記物体面の相
対位置を細精度で検出する第２検出工程とを含むことを
特徴とする位置検出方法を提供する。

【００１２】本発明の第５発明では、第３発明の位置検
出方法を用いて、マスクのパターン像を感光性基板に投
影する投影光学系の結像面に対する前記感光性基板の相
対位置を検出する検出工程と、前記検出工程による検出
結果に基づいて前記投影光学系の結像面に対して前記感
光性基板を設定する位置決め工程と、前記位置決め工程
の後に、前記投影光学系を介して前記マスクのパターン
像を前記感光性基板に投影する露光工程とを含むことを
特徴とする露光方法を提供する。

【００１３】第５発明の好ましい態様によれば、前記位
置決め工程は、前記第１検出工程による検出結果に基づ
いて前記投影光学系の結像面に対して前記感光性基板を
設定する粗精度の第１位置決め工程と、前記第２検出工
程による検出結果に基づいて前記投影光学系の結像面に
対して前記感光性基板を設定する細精度の第２位置決め
工程とを含む。

【００１４】本発明の第６発明では、第５発明の露光方
法により前記マスクのパターンを前記感光性基板上に露
光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記
感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とす
るマイクロデバイスの製造方法を提供する。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の典型的な形態にしたがう
位置検出装置では、対物光学系のほぼ瞳面またはほぼ瞳
共役面に配置された瞳分割素子により、物体面からの光
束を第１光束および第２光束に分割する。そして、瞳分
割された第１光束および第２光束に基づいて、対物光学
系の焦点位置に対する物体面の相対位置を検出する。こ
こで、第２光束は、第１光束よりも実質的に大きい射出
角度で物体面から射出された光束である。

【００１６】したがって、比較的小さい射出角度で物体
面から射出された第１光束に基づいて位置検出を行う場
合、分解能は比較的小さいが、比較的大きな検出ストロ
ークを確保することができる。一方、比較的大きい射出
角度で物体面から射出された第２光束に基づいて位置検
出を行う場合、検出ストロークは比較的小さいが、比較
的大きな分解能を確保することができる。

【００１７】そこで、本発明では、比較的小さい射出角
度で物体面から射出された第１光束に基づいて、比較的
小さい分解能および比較的大きい検出ストロークの条件
下で、対物光学系の焦点位置に対する物体面の相対位置
を粗精度で検出することができる。そして、比較的大き
い射出角度で物体面から射出された第２光束に基づい
て、比較的大きい分解能および比較的小さい検出ストロ
ークの条件下で、対物光学系の焦点位置に対する物体面
の相対位置を細精度で検出することができる。

【００１８】こうして、本発明の位置検出装置では、大
きな分解能の確保と大きな検出ストロークの確保との両
立を図ることができ、対物光学系の焦点位置に対して物
体面を高精度に設定することが可能になる。したがっ
て、本発明の位置検出装置が搭載された露光装置では、
投影光学系の結像面に対して感光性基板を高精度に設定
して良好な露光を行うことができる。また、本発明の露
光装置を用いたマイクロデバイス製造方法では、良好な
露光により良好なマイクロデバイスを製造することがで
きる。

【００１９】本発明の実施形態を、添付図面に基づいて
説明する。図１は、本発明の実施形態にかかるフォーカ
ス方向での位置検出装置を備えた露光装置の構成を概略
的に示す図である。本実施形態では、露光装置において
投影光学系の結像面に対する感光性基板の相対位置を検
出するための位置検出装置に対して本発明を適用してい
る。図１では、投影光学系ＰＬの光軸に対して平行にＺ
軸が、Ｚ軸に垂直な平面内において図１の紙面に平行な
方向にＸ軸が、Ｚ軸に垂直な平面内において図１の紙面
に垂直な方向にＹ軸がそれぞれ設定されている。

【００２０】図示の露光装置は、適当な露光光でマスク
（投影原版）としてのレチクルＲを均一に照明するため
の露光用照明系ＩＬを備えている。レチクルＲはレチク
ルステージＲＳ上においてＸＹ平面とほぼ平行に支持さ
れており、そのパターン領域ＰＡには転写すべき回路パ
ターンが形成されている。露光用照明系ＩＬで照明され
てレチクルＲを透過した光は、投影光学系ＰＬを介して
ウェハＷに達し、ウェハＷ上にはレチクルＲのパターン
像が形成される。なお、ウェハＷは、ウェハホルダＷＨ
を介してＺステージＺＳ上においてＸＹ平面とほぼ平行
に支持されている。ＺステージＺＳは、ステージ制御系
ＳＣによって、投影光学系ＰＬの光軸に沿って駆動され
るように構成されている。

【００２１】さらに、ＺステージＺＳは、ＸＹステージ
ＸＹ上に支持されている。ＸＹステージＸＹは、同じく
ステージ制御系ＳＣによって、投影光学系ＰＬの光軸に
対して垂直なＸＹ平面内において二次元的に駆動される
ように構成されている。なお、ステージ制御系ＳＣは、
主制御系ＭＣによって制御されるように構成されてい
る。前述したように、露光装置では、投影露光に先立っ
て、投影光学系ＰＬの結像面に対してウェハＷの露光面
を設定する必要がある。そこで、露光装置には、投影光
学系ＰＬの結像面に対する光軸に沿ったウェハＷの相対
位置を検出するための位置検出装置１が搭載されてい
る。

【００２２】図２は、図１に示す位置検出装置の構成を
概略的に示す斜視図である。また、図３は、図１に示す
位置検出装置の構成を概略的に示すもう１つの図であ
る。図２および図３を参照すると、本実施形態にかかる
位置検出装置１は、たとえばハロゲンランプのような光
源１１を備えている。光源１１から供給された照明光
は、リレーレンズ系１２を介して、光ファイバーのよう
なライトガイド１３に入射する。ライトガイド１３の内
部を伝播した照明光は、その射出端から射出された後、
第１リレーレンズ１４および第２リレーレンズ１５を介
して、ハーフプリズム１６に入射する。

【００２３】ハーフプリズム１６で反射された照明光
は、対物レンズ１７を介して、被検物体であるウェハＷ
の表面（露光面）Ｗａを照明する。なお、第１リレーレ
ンズ１３と第２リレーレンズ１４との間の光路中におい
てウェハ面Ｗａと光学的にほぼ共役な位置には、ウェハ
面Ｗａに形成される照明領域の形状を規定するための照
明視野絞り１８が設けられている。ここで、照明視野絞
り１８は、Ｙ方向に沿って長手方向を有するスリット状
（細長い矩形状）の開口部（光透過部）を有する。ただ
し、図２では、スリット状の開口部の形成を明瞭に図示
するために、Ｚ方向に沿って延びたスリット状の開口部
を表示している。

【００２４】こうして、ウェハ面Ｗａには、照明視野絞
り１８のスリット状開口部の像として、Ｙ方向に沿って
延びたスリット状の照明領域が形成される（すなわちス
リット状の光束で照明される）。スリット状の光束で照
明されたウェハＷからの反射光は、対物レンズ１７を介
してハーフプリズム１６に入射する。ハーフプリズム１
６を透過した光は、第２対物レンズ１９を介して、中間
結像面においてＹ方向に沿って長手方向を有するスリッ
ト像を形成する。なお、中間結像面には、結像視野絞り
（図２では不図示）２０が配置されている。したがっ
て、中間結像面に形成されたスリット像からの光は、Ｙ
方向に沿って長手方向を有するスリット状の開口部（光
透過部）を有する結像視野絞り２０で制限された後、リ
レーレンズ２１を介して、瞳分割ミラー２２に入射す
る。

【００２５】図３を参照すると、瞳分割ミラー２２は、
対物レンズ１７の瞳共役面の近傍において入射光束を４
つの光束に分割して互いに異なる方向に反射するための
４つの反射面２２ａ〜２２ｄを有する。ここで、内側の
一対の反射面２２ｂと２２ｃとの交線は、対物レンズ１
７の光軸ＡＸを通りＹ方向に沿って延びるように設定さ
れている。また、外側の反射面２２ａおよび２２ｄと隣
接する内側の反射面２２ｂおよび２２ｃとの交線も、そ
れぞれＹ方向に沿って延びるように設定されている。な
お、図２では、図面の明瞭化のために、瞳分割ミラー２
２への入射光束が２つの光束に分割される様子だけを示
している。

【００２６】こうして、瞳分割ミラー２２により４分割
された光束、すなわち第１反射面２２ａ〜第４反射面２
２ｄでそれぞれ反射された第１光束〜第４光束は、集光
光学系としての結像レンズ２３を介して、一次元撮像素
子（ラインセンサ）２４の撮像面（検出面）２４ａ上
に、Ｙ方向に沿って長手方向を有する４つのスリット像
を形成する。一次元撮像素子２４は、その撮像面２４ａ
上に形成された４つのスリット像を光電検出し、検出信
号を信号処理系（図２では不図示）２５に供給する。信
号処理系２５では、対応する２つのスリット像の中心間
距離を後述の信号処理を介して計測し、計測した中心間
距離に基づいて対物レンズ１７の焦点位置に対するウェ
ハＷの表面Ｗａの相対位置ずれ量を検出する。

【００２７】信号処理系２５で検出されたウェハＷの相
対位置ずれ量に関する情報は、主制御系ＭＣに供給され
る。主制御系ＭＣでは、信号処理系２５から供給された
相対位置ずれ量に関する情報に基づいて、検出した相対
位置ずれ量だけＺステージＺＳを光軸ＡＸに沿って駆動
させるための指令をステージ制御系ＳＣに供給する。こ
うして、主制御系ＭＣからの指令に基づいて作動するス
テージ制御系ＳＣの作用により、対物レンズ１７の焦点
位置に、ひいては投影光学系ＰＬの結像面に、ウェハＷ
の露光面Ｗａが設定される。

【００２８】図４は本発明による位置検出の基本的な原
理を説明する図であって、（ａ）は対物レンズの焦点位
置とウェハ面とが一致している状態を、（ｂ）は対物レ
ンズの焦点位置よりも下方にウェハ面がある状態を、
（ｃ）は対物レンズの焦点位置よりも上方にウェハ面が
ある状態をそれぞれ示している。なお、図４では、本発
明による位置検出の原理を簡単に且つ明瞭に説明するた
めに、４つの反射面を有する瞳分割ミラー２２に代え
て、２つの偏向プリズムからなる瞳分割プリズム３０を
配置している。また、図面の明瞭化のために、対物レン
ズ１７と瞳分割プリズム３０との間の光路中に配置され
た光学部材の図示を省略している。

【００２９】図４（ａ）を参照すると、対物レンズ１７
の焦点位置とウェハＷの表面Ｗａとが一致しているの
で、瞳分割プリズム３０の第１偏向プリズム３０ａで偏
向された第１光束および第２偏向プリズム３０ｂで偏向
された第２光束は、結像レンズ２３を介して、一次元撮
像素子２４の撮像面２４ａ上でそれぞれ結像する。すな
わち、ウェハ面Ｗａからの反射光のうち外側光線と光軸
ＡＸ方向に反射される中心光線とが、撮像面２４ａ上に
おいて同じ位置に達する。このとき、撮像面２４ａ上に
形成される２つの像の中心間距離Ｄ０は、たとえば各偏
向プリズム３０ａおよび３０ｂの偏向角、および結像レ
ンズ２３の焦点距離に依存する。

【００３０】図４（ｂ）を参照すると、対物レンズ１７
の焦点位置よりもｄ１だけ下方にウェハ面Ｗａがあるの
で、第１偏向プリズム３０ａで偏向された第１光束およ
び第２偏向プリズム３０ｂで偏向された第２光束は、撮
像面２４ａよりも前側に（物体側に）それぞれ結像す
る。すなわち、ウェハ面Ｗａからの反射光のうち外側光
線が、一次元撮像素子２４の撮像面２４ａ上では、ウェ
ハ面Ｗａから光軸ＡＸ方向に反射される中心光線よりも
内側に達することになる。その結果、図４（ｂ）におい
て撮像面２４ａ上に形成される２つの像の中心間距離Ｄ
１は、図４（ａ）の合焦状態における２つの像の中心間
距離Ｄ０よりも小さくなる。

【００３１】図４（ｃ）を参照すると、対物レンズ１７
の焦点位置よりもｄ２だけ上方にウェハ面Ｗａがあるの
で、第１偏向プリズム３０ａで偏向された第１光束およ
び第２偏向プリズム３０ｂで偏向された第２光束は、撮
像面２４ａよりも後側に（物体側と反対側に）それぞれ
結像する。すなわち、ウェハ面Ｗａからの反射光のうち
外側光線が、一次元撮像素子２４の撮像面２４ａ上で
は、ウェハ面Ｗａから光軸ＡＸ方向に反射される中心光
線よりも外側に達することになる。その結果、図４
（ｃ）において撮像面２４ａ上に形成される２つの像の
中心間距離Ｄ２は、図４（ａ）の合焦状態における２つ
の像の中心間距離Ｄ０よりも大きくなる。

【００３２】ここで、対物レンズ１７の焦点位置とウェ
ハ面Ｗａとが一致したときに検出される像中心間距離Ｄ
０と対物レンズ１７の焦点位置とウェハ面Ｗａとが一致
しないときに検出される像中心間距離Ｄとの差ΔＤは、
対物レンズ１７の焦点位置に対するウェハ面Ｗａの相対
位置ずれ量（デフォーカス量）ｄに依存する。このと
き、ウェハ面Ｗａの相対位置ずれ量ｄに対する像中心間
距離の変化量ΔＤの感度すなわち位置検出装置の分解能
は、ウェハ面Ｗａからの反射光束の開口数すなわち対物
レンズ１７の物体側開口数に依存する。

【００３３】したがって、大きな分解能を確保するため
には、対物レンズ１７の物体側開口数を大きく設定する
必要がある。しかしながら、対物レンズ１７の物体側開
口数を単に大きく設定すると、ウェハ面Ｗａの検出可能
な位置範囲すなわち検出ストロークが小さくなってしま
う。その結果、大きな分解能の確保と大きな検出ストロ
ークの確保との両立を図ることができず、投影光学系Ｐ
Ｌの結像面に対してウェハＷを高精度に設定することが
困難である。

【００３４】そこで、本実施形態では、図３に明瞭に示
すように、瞳分割素子として、４つの反射面を有する瞳
分割ミラー２２を用いている。この場合、瞳分割ミラー
２２により４分割された光束、すなわち第１反射面２２
ａ〜第４反射面２２ｄでそれぞれ反射された第１光束２
６ａ〜第４光束２６ｄは、結像レンズ２３を介して、一
次元撮像素子２４の撮像面２４ａ上に、Ｙ方向に沿って
長手方向を有する４つのスリット像２７ａ〜２７ｄを形
成する。ここで、第１光束２６ａおよび第４光束２６ｄ
は、第２光束２６ｂおよび第３光束２６ｃよりも大きい
射出角度でウェハ面Ｗａから射出された光束である。

【００３５】したがって、比較的大きい射出角度でウェ
ハ面Ｗａから射出された第１光束２６ａおよび第４光束
２６ｄが形成する第１スリット像２７ａと第４スリット
像２７ｄとの中心間距離に基づいて位置検出を行う場
合、検出ストロークは比較的小さいが、比較的大きな分
解能を確保することができる。一方、比較的小さい射出
角度でウェハ面Ｗａから射出された第２光束２６ｂおよ
び第３光束２６ｃが形成する第２スリット像２７ｂと第
３スリット像２７ｃとの中心間距離に基づいて位置検出
を行う場合、分解能は比較的小さいが、比較的大きな検
出ストロークを確保することができる。

【００３６】そこで、本実施形態では、内側の一対のス
リット像２７ｂと２７ｃとの中心間距離に基づいて、比
較的小さい分解能および比較的大きい検出ストロークの
条件下で、投影光学系ＰＬの結像面に対するウェハ面Ｗ
ａの相対位置を粗精度で検出する。そして、この粗精度
の検出結果に基づいてＺステージＺＳ（ひいてはウェハ
Ｗ）を駆動することにより、投影光学系ＰＬの結像面に
対してウェハＷを粗精度で設定する。次いで、外側の一
対のスリット像２７ａと２７ｄとの中心間距離に基づい
て、比較的大きい分解能および比較的小さい検出ストロ
ークの条件下で、投影光学系ＰＬの結像面に対するウェ
ハ面Ｗａの相対位置を細精度で検出する。

【００３７】そして、細精度の検出結果に基づいてＺス
テージＺＳ（ひいてはウェハＷ）を駆動することによ
り、投影光学系ＰＬの結像面に対してウェハＷを細精度
で設定する。こうして、本実施形態の位置検出装置で
は、大きな分解能の確保と大きな検出ストロークの確保
との両立を図ることができ、投影光学系ＰＬの結像面に
対してウェハＷを高精度に設定することが可能になる。
その結果、本実施形態の露光装置では、投影光学系の結
像面に対して感光性基板を高精度に設定して良好な露光
を行うことができる。

【００３８】図５は、本実施形態の第１変形例にかかる
位置検出装置の要部構成を概略的に示す図である。図５
の第１変形例は、図１の実施形態と類似の構成を有す
る。しかしながら、図５の第１変形例では、図１の実施
形態における瞳分割ミラーおよび結像レンズに代えて集
光レンズ集合体を用いている点だけが基本的に相違して
いる。なお、図５では、対物レンズ１７と集光レンズ集
合体３１との間の光路中に配置された光学部材の図示を
省略している。以下、図１の実施形態との相違点に着目
して、第１変形例を説明する。

【００３９】第１変形例では、図５（ａ）に示すよう
に、照明されたウェハ面Ｗａからの反射光は、対物レン
ズ１７、ハーフプリズム（不図示）１６、第２対物レン
ズ（不図示）１９、結像視野絞り（不図示）２０、およ
びリレーレンズ２１（不図示）を介して、瞳分割素子と
しての集光レンズ集合体３１に入射する。図５（ａ）お
よび（ｂ）を参照すると、集光レンズ集合体３１は、入
射光束を４つの光束に分割して集光するための４つの集
光レンズ要素３１ａ〜３１ｄを有する。ここで、各集光
レンズ要素３１ａ〜３１ｄは、Ｙ方向に沿って母線を有
するシリンドリカルレンズである。

【００４０】そして、内側の一対の集光レンズ要素３１
ｂと３１ｃとの接線は、対物レンズ１７の光軸ＡＸを通
りＹ方向に沿って延びるように設定されている。また、
外側の集光レンズ要素３１ａおよび３１ｄと隣接する内
側の集光レンズ要素３１ｂおよび３１ｃとの接線も、そ
れぞれＹ方向に沿って延びるように設定されている。こ
の場合、集光レンズ集合体３１により４分割され且つ集
光された光束、すなわち第１集光レンズ要素３１ａ〜第
４集光レンズ要素３１ｄでそれぞれ集光された第１光束
〜第４光束は、一次元撮像素子２４の撮像面２４ａ上
に、Ｙ方向に沿って長手方向を有する４つのスリット像
を形成する。

【００４１】図５（ｃ）を参照すると、第１変形例で
は、対物レンズ１７の焦点位置（図中破線で示す）より
も上方にウェハ面Ｗａがある場合、撮像面２４ａ上に形
成される４つのスリット像のうち、対応する２つのスリ
ット像の中心間距離は図５（ａ）に示す合焦状態よりも
大きくなる。また、図示を省略したが、対物レンズ１７
の焦点位置よりも下方にウェハ面Ｗａがある場合、撮像
面２４ａ上に形成される４つのスリット像のうち、対応
する２つのスリット像の中心間距離は図５（ａ）に示す
合焦状態よりも小さくなる。

【００４２】したがって、第１変形例においても、図１
の実施形態と同様に、内側の一対のスリット像の中心間
距離に基づいて、比較的小さい分解能および比較的大き
い検出ストロークの条件下で、投影光学系ＰＬの結像面
に対するウェハ面Ｗａの相対位置を粗精度で検出するこ
とができる。また、外側の一対のスリット像の中心間距
離に基づいて、比較的大きい分解能および比較的小さい
検出ストロークの条件下で、投影光学系ＰＬの結像面に
対するウェハ面Ｗａの相対位置を細精度で検出すること
ができる。

【００４３】また、図４を参照して説明したように、図
１の実施形態における瞳分割ミラー２２に代えて瞳分割
プリズムを用いる第２変形例も可能である。この場合、
図６に示すように、瞳分割プリズム３２は、入射光束を
４つの光束に分割するための４つの偏向プリズム３２ａ
〜３２ｄを有する。そして、瞳分割プリズム３２により
４分割された光束、すなわち第１偏向プリズム３２ａ〜
第４偏向プリズム３２ｄでそれぞれ偏向された第１光束
〜第４光束は、結像レンズ２３を介して、一次元撮像素
子２４の撮像面２４ａ上に、Ｙ方向に沿って長手方向を
有する４つのスリット像を形成する。

【００４４】したがって、第２変形例においても、図１
の実施形態と同様に、内側の一対のスリット像の中心間
距離に基づいて、比較的小さい分解能および比較的大き
い検出ストロークの条件下で、投影光学系ＰＬの結像面
に対するウェハ面Ｗａの相対位置を粗精度で検出するこ
とができる。また、外側の一対のスリット像の中心間距
離に基づいて、比較的大きい分解能および比較的小さい
検出ストロークの条件下で、投影光学系ＰＬの結像面に
対するウェハ面Ｗａの相対位置を細精度で検出すること
ができる。

【００４５】次に、図７を参照しながら、第２実施形態
について説明する。図７は第２実施形態にかかる投影露
光装置の概略構成を示し、この図７において、超高圧の
水銀ランプ１０１から発生した露光光ＩＬ１は楕円鏡１
０２で反射されてその第２焦点で一度集光した後、コリ
メータレンズ、干渉フィルター、オプティカル・インテ
グレータ（フライアイレンズ）及び開口絞り（σ絞り）
等を含む照度分布均一化光学系１０３に入射する。ま
た、楕円鏡１０２の第２焦点の近傍には、モータ１０５
によって露光光ＩＬ１の光路の閉鎖及び開放を行うシャ
ッター（例えば４枚羽根のロータリーシャッター）１０
４が配置されている。なお、露光光ＩＬ１としては、水
銀ランプ１０１等の輝線（ｉ線等）の他に、ＫｒＦエキ
シマレーザ若しくはＡｒＦエキシマレーザ等のレーザ
光、又は金属蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波等を用
いても構わない。

【００４６】照度分布均一化光学系１０３から射出され
たウェハのフォトレジスト層を感光させる波長域の露光
光ＩＬ１は、その大部分がビームスプリッタ１０６を透
過し、この透過光が第１リレーレンズ１０７、可変視野
絞り（レチクルブラインド）１０８及び第２リレーレン
ズ１０９を通過してミラー１１０に至り、ここでほぼ垂
直に下方に反射された後、メインコンデンサーレンズ１
１１を介してレチクルＲのパターン領域ＰＡをほぼ均一
な照度分布で照明する。レチクルブラインド１０８の配
置面はレチクルＲのパターン形成面と共役関係（結像関
係）にある。

【００４７】レチクルＲは、駆動モータ１１５によって
投影光学系１１６の光軸方向に微動可能で、且つ水平面
内で２次元的な移動及び微小回転が可能なレチクルステ
ージ１１２上に載置されている。レチクルステージ１１
２の端部にはレーザ光波干渉式測長器（以下、「干渉
計」と呼ぶ）１１３からのレーザビームを反射する移動
鏡１１３ｍが固定され、レチクルステージ１１２の２次
元的な位置は、干渉計１１３によって例えば０．０１μ
ｍ程度の分解能で常時検出されている。レチクルＲ上に
はレチクルアライメント系（不図示）が配置され、これ
らレチクルアライメント系は、レチクルＲの外周付近に
形成された２組のアライメントマークを検出するもので
ある。レチクルアライメント系からの検出信号に基づい
てレチクルステージ１１２を微動させることで、レチク
ルＲはパターン領域ＰＡの中心点が光軸ＡＸと一致する
ように位置決めされる。

【００４８】さて、レチクルＲのパターン領域ＰＡを通
過した露光光ＩＬ１は、両側テレセントリックな投影光
学系１１６に入射し、投影光学系１１６はレチクルＲの
回路パターンを１／５に縮小した投影像を、表面にフォ
トレジスト層が形成され、その表面が投影光学系１１６
の結像面とほぼ一致するように保持されたウェハＷ上の
１つのショット領域に重ね合わせて投影（結像）する。

【００４９】ウェハＷは、微小回転可能なウェハホルダ
（不図示）に真空吸着され、このウェハホルダを介して
Ｚステージ１１７上に保持され、Ｚステージ１１７はＸ
Ｙステージ１１８上に載置されている。装置全体の動作
を統轄制御する主制御系１１４は、駆動モータ１２１を
介して、ＸＹステージ１１８をステップ・アンド・リピ
ート方式で駆動することにより、ウェハＷを２次元移動
させ、Ｚステージ１１７を介してウェハＷを投影光学系
１１６の光軸に平行なＺ方向で位置決めする。Ｚステー
ジ１１７内には、ウェハＷの水平出し（レベリング）を
行うレベリングステージも組み込まれている。ウェハＷ
上の１つのショット領域に対するレチクルＲの転写露光
が終了すると、ＸＹステージ１１８によりウェハＷは次
のショット位置までステッピングされる。Ｚステージ１
１７の端部には干渉計１２０からのレーザビームを反射
する移動鏡１２０ｍが固定され、Ｚステージ１１７の２
次元的な位置は干渉計１２０によって、例えば０．０１
μｍ程度の分解能で常時検出されている。

【００５０】また、Ｚステージ１１７上にはベースライ
ン計測時等で用いられる基準マークが形成されたガラス
基板よりなる基準部材１１９が、その表面の高さがウェ
ハＷの露光面の高さとほぼ一致するように設けられてい
る。本例では、Ｚステージ１１７でＺ方向の位置を変え
て、基準部材１１９上の基準マークを後述のオフ・アク
シス方式のアライメントセンサ１２７で観測し、撮像さ
れた基準マーク像のコントラストが最も高くなる位置か
ら、そのアライメントセンサ１２７のベストフォーカス
位置を求める。その基準部材１１９上の基準マークとし
ては、ウェハマークと同様のマルチマーク等が使用でき
る。

【００５１】また、投影光学系１１６の結像面の位置
は、例えばテストプリントや、ウェハ側のステージ内に
設けた発光性のマーク（不図示）等を用いて求めること
ができる。また、基準部材１１９上の基準マークの位置
をアライメントセンサ１２７により検出し、次にＴＴＬ
（スルー・ザ・レンズ）方式の観察系（不図示）により
投影光学系１１６を介してその基準マークの位置を検出
することにより、投影光学系１１６の光軸とアライメン
トセンサ１２７の光軸とのずれ量であるベースライン量
を求めることができる。そして、アライメントセンサ１
２７でウェハＷ上の或るウェハマークの位置を検出し、
その検出結果にそのベースライン量を加算することによ
り、そのウェハマークの属するショット領域を投影光学
系１１６による露光フィールド内に位置合わせすること
ができる。

【００５２】更に本例では、図７において、投影光学系
１１６の結像特性を調整するための結像特性補正部１２
２も設けられている。本実施形態における結像特性補正
部１２２は、投影光学系１１６を構成する一部のレンズ
エレメント、特にレチクルＲに近い複数のレンズエレメ
ントの各々を、ピエゾ素子等の圧電素子を用いて独立に
駆動（光軸ＡＸに対して平行移動又は傾斜）すること
で、投影光学系１１６の結像特性、例えば投影倍率やデ
ィストーションを補正するものである。

【００５３】投影光学系１１６とアライメントセンサ１
２７との中間位置に環境センサ１２３を配置し、この環
境センサ１２３で大気圧及び温度を常時計測し、計測結
果を主制御系１１４に供給する。主制御系１１４は、大
気圧及び温度の計測結果より、予め実験的に求めてある
計算式を用いて、投影光学系１１６の結像特性の変化量
及び結像面の位置の変化量を求め、並行してアライメン
トセンサ１２７のベストフォーカス位置の変化量を求め
る。投影光学系１１６の結像特性の変化については、主
制御系１１４は結像特性補正部１２２を介して補正を行
う。

【００５４】次に、ビームスプリッタ１０６で反射され
た露光光ＩＬ１は集光レンズ１２４を介して光電検出器
１２５で受光され、光電検出器１２５の光電変換信号が
主制御系１１４に供給されている。予め光電検出器１２
５での受光量とウェハＷの露光面での露光エネルギーと
の関係が求められており、主制御系１１４は光電検出器
１２５の光電変換信号を積算することによりウェハＷの
積算露光量をモニタすることができ、これにより露光時
間の制御を行う。同時にその積算露光量から、投影光学
系１１６を通過する露光光の光量も分かるため、主制御
系１１４は光電検出器１２５の光電変換信号の積算結果
より、投影光学系１１６の結像特性の変化量及び投影光
学系１１６の結像面の位置の変化量を求め、上述の方法
で補正を行う。

【００５５】また、本例の投影露光装置には、ウェハＷ
の露光面の位置を計測するための露光用フォーカス位置
検出系（以下、「主ＡＦセンサ」という）が設けられて
いる。その主ＡＦセンサ、Ｚステージ１１７及び主制御
系１１４によりオートフォーカスが行われる。図７に示
すように、主ＡＦセンサ（１４７ａ，１４７ｂ）は投影
光学系１１６の側面に配置された送光系１４７ａ及び受
光系１４７ｂより構成されている。

【００５６】次に、本例のオフ・アクシス方式のアライ
メントセンサ１２７の構成につき詳細に説明する。図７
に戻り、投影光学系１１６の側面に、プリズムミラー１
２６と共にアライメントセンサ１２７が配置されてい
る。このアライメントセンサ１２７において、ハロゲン
ランプ１２８からの照明光ＩＬ２は、集光レンズ１２９
を介して光ファイバ１３０に入射し、光ファイバ１３０
の他端から射出された照明光ＩＬ２は、レンズ１３１を
介して照明視野絞り板１３２を照明する。

【００５７】照明視野絞り板１３２の開口パターンを通
過した照明光ＩＬ２は、レンズ１３３、ハーフプリズム
１３４及び対物レンズ１３５を介してプリズムミラー１
２６に入射し、プリズムミラー１２６で反射された照明
光がウェハＷ上のウェハマークの近傍をほぼ垂直に照射
する。この場合、ウェハＷの露光面は照明視野絞り板１
３２の配置面とほぼ共役となっている。

【００５８】ウェハＷ上のウェハマークからの反射光は
同じ経路を戻ってプリズムミラー１２６、対物レンズ１
３５を介してハーフプリズム１３４に達し、ハーフプリ
ズム１３４で反射された光が、結像レンズ１３６を経て
指標板１３７上にウェハマークの像を結像する。

【００５９】指標板１３７は対物レンズ１３５と結像レ
ンズ１３６とによってウェハＷの露光面とほぼ共役な面
に配置されている。従って、ウェハＷ上のウェハマーク
の像は指標板１３７上に結像され、指標板１３７からの
光がリレー系１３８、ビームスプリッタ１３９、リレー
系１４０及びハーフプリズム１４１を介して、それぞれ
２次元ＣＣＤカメラ等よりなる撮像素子１４２Ｘ及び１
４２Ｙの撮像面に達する。撮像素子１４２Ｘ及び１４２
Ｙの撮像面にはそれぞれウェハマークの像と指標マーク
の像とが結像される。そして、撮像素子１４２Ｘ及び１
４２Ｙからの撮像信号に基づいて、信号処理系１４３が
指標板１３７上の指標マークとウェハマークとの位置ず
れ量を検出し、この位置ずれ量を主制御系１１４に供給
する。

【００６０】次に、本例のアライメント系１２７内に
は、対物レンズ１３５を介してＴＴＬ方式でオートフォ
ーカスを行うためのフォーカス位置検出系（以下、「ア
ライメント用ＡＦセンサ」と呼ぶ）が備えられている。
先ず、レンズ１３１、照野パターン１３２ａ、レンズ１
３３、及び対物レンズ１３５が、そのアライメント用Ａ
Ｆセンサの送光系の役割を果たしている。

【００６１】ウェハＷ上のＡＦマーク像からの反射光
（以下、「ＡＦ反射光」と呼ぶ）は、照明光と同じ経路
を戻ってプリズムミラー１２６、対物レンズ１３５を経
てハーフプリズム１３４に達し、ハーフプリズム１３４
で反射されたＡＦ反射光が、結像レンズ１３６を経て指
標板１３７上にＡＦマーク像を再結像する。指標板１３
７を通過したＡＦ反射光は、リレー系１３８、ビームス
プリッタ１３９、ＡＦリレー系１４４、光束半遮光板１
４５を経て、１次元ＣＣＤ等よりなる撮像素子１４６に
入射し、撮像素子１４６の撮像面にＡＦマーク像を再度
結像する。従って、対物レンズ１３５、結像レンズ１３
６、リレー系１３８、ＡＦリレー系１４４、光束半遮光
板１４５、及び撮像素子１４６よりアライメント用ＡＦ
センサの受光系が構成されている。そして、その撮像素
子１４６からの撮像信号に基づいて、信号処理系１４３
が撮像面上のＡＦマーク像の位置を検出し、この位置情
報を主制御系１１４に供給する。この際、信号処理系１
４３は主制御系１１４の指令に基づいて、撮像素子１４
６の撮像面上に結像しているＡＦマーク像に基づいて位
置検出を行う。

【００６２】ここで、図７に示すアライメント系（位置
検出装置）１２７内におけるアライメント用のＡＦセン
サは、図２〜図６に示した構成を適用させて、アライメ
ント用のＡＦセンサの検出精度の高精度化を図ることが
できる。例えば、図７に示すアライメント用のＡＦセン
サの受光系（１４４〜１４６）の代わりに、図２に示す
受光系（２２〜２４）に置き換えれば、図７に示すアラ
イメント用のＡＦセンサにおいても図１に示したセンサ
と同じ機能を果たすことかできる。なお、図７に示すア
ライメント用のＡＦセンサの受光系は、図２に示す受光
系（２２〜２４）に置き換えることが可能であるが、こ
の場含、瞳分割手段として瞳分割ミラー２２に限ること
なく、図４〜図６に示す瞳分割手段（３０〜３２）を用
いることが可能であることは言うまでもない。

【００６３】上述の各実施形態にかかる露光装置では、
照明光学装置によってマスク（レチクル）を照明し（照
明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写
用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）こと
により、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液
晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができ
る。以下、上述の実施形態の露光装置を用いて感光性基
板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成するこ
とによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイス
を得る際の手法の一例につき図８のフローチャートを参
照して説明する。

【００６４】先ず、図８のステップ３０１において、１
ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ
３０２において、そのｌロットのウェハ上の金属膜上に
フォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３
において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク
上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロ
ットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写され
る。その後、ステップ３０４において、その１ロットの
ウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステッ
プ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジスト
パターンをマスクとしてエッチングを行うことによっ
て、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各
ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に
上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによっ
て、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導
体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パター
ンを有する半導体デバイスをスループット良く得ること
ができる。

【００６５】また、上述の実施形態の露光装置では、プ
レート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パター
ン、電極パターン等）を形成することによって、マイク
ロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。
以下、図９のフローチャートを参照して、このときの手
法の一例につき説明する。図９において、パターン形成
工程４０１では、上述の実施形態の露光装置を用いてマ
スクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガ
ラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工
程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、
感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形
成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッ
チング工程、レチクル剥離工程等の各工程を経ることに
よって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラ
ーフィルター形成工程４０２へ移行する。

【００６６】次に、カラーフィルター形成工程４０２で
は、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３
つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、
またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組
を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形
成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後
に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立
て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られ
た所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター
形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用い
て液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て
工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて
得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター
形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に
液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。

【００６７】その後、モジュール組み立て工程４０４に
て、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作
を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付
けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素
子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有
する液晶表示素子をスループット良く得ることができ
る。

【００６８】なお、上述の実施形態および変形例では、
瞳分割素子において光束を４つに分割し、外側の一対の
光束に基づいて形成される一対のスリット像の中心間距
離や内側の一対の光束に基づいて形成される一対のスリ
ット像の中心間距離に基づいてフォーカス方向での位置
検出を行っている。しかしながら、原理的には、外側の
１つの光束に基づいて形成される１つのスリット像の絶
対位置や内側の１つの光束に基づいて形成される１つの
スリット像の絶対位置に基づいてフォーカス方向での位
置検出を行うこともできる。

【００６９】また、上述の実施形態および変形例では、
被検物であるウェハＷの表面をスリット状の光束で照明
しているが、これに限定されることなく、適当な形状の
光束で被検物体面を照明することができる。さらに、上
述の実施形態および変形例では、露光装置に搭載されて
投影光学系の結像面に対する感光性基板の相対位置を検
出するための位置検出装置に本発明を適用しているが、
これに限定されることなく、対物光学系の焦点位置に対
する物体面の相対位置を検出する一般的な位置検出装置
に本発明を適用することもできる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置検出
装置では、比較的小さい射出角度で物体面から射出され
た第１光束に基づいて、比較的小さい分解能および比較
的大きい検出ストロークの条件下で、対物光学系の焦点
位置に対する物体面の相対位置を粗精度で検出すること
ができる。また、比較的大きい射出角度で物体面から射
出された第２光束に基づいて、比較的大きい分解能およ
び比較的小さい検出ストロークの条件下で、対物光学系
の焦点位置に対する物体面の相対位置を細精度で検出す
ることができる。

【００７１】その結果、本発明の位置検出装置では、大
きな分解能の確保と大きな検出ストロークの確保との両
立を図ることができ、対物光学系の焦点位置に対して物
体面を高精度に設定することが可能になる。したがっ
て、本発明の位置検出装置が搭載された露光装置では、
投影光学系の結像面に対して感光性基板を高精度に設定
して良好な露光を行うことができる。また、本発明の露
光装置を用いたマイクロデバイス製造方法では、良好な
露光により良好なマイクロデバイスを製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかるフォーカス方向での
位置検出装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図
である。

【図２】図１に示す位置検出装置の構成を概略的に示す
斜視図である。

【図３】図１に示す位置検出装置の構成を概略的に示す
もう１つの図である。

【図４】本発明による位置検出の基本的な原理を説明す
る図であって、（ａ）は対物レンズの焦点位置とウェハ
面とが一致している状態を、（ｂ）は対物レンズの焦点
位置よりも下方にウェハ面がある状態を、（ｃ）は対物
レンズの焦点位置よりも上方にウェハ面がある状態をそ
れぞれ示している。

【図５】本実施形態の第１変形例にかかる位置検出装置
の要部構成を概略的に示す図である。

【図６】本実施形態の第２変形例にかかる位置検出装置
の要部構成を概略的に示す図である。

【図７】本発明の第２実施形態にかかる露光装置の構成
を概略的に示す図である。

【図８】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得
る際の手法のフローチャートである。

【図９】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る
際の手法のフローチャートである。

【符号の説明】

１ 位置検出装置 １１ 光源 １２ リレーレンズ系 １３ ライトガイド １４ 第１リレーレンズ １５ 第２リレーレンズ １６ ハーフプリズム １７ 対物レンズ １８ 照明視野絞り １９ 第２対物レンズ ２０ 結像視野絞り ２１ リレーレンズ ２２ 瞳分割ミラー ２３ 結像レンズ ２４ 一次元撮像素子（ラインセンサ） ３０，３２ 瞳分割プリズム ３１ 集光レンズ集合体 ＩＬ 露光用照明系 Ｒ レチクル ＲＳ レチクルステージ ＰＬ 投影光学系 Ｗ ウェハ ＷＨ ウェハホルダ ＺＳ Ｚステージ ＸＹ ＸＹステージ ＳＣ ステージ制御系 ＭＣ 主制御系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｍ Ｎ Ｚ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対物光学系の焦点位置に対する物体面の
   相対位置を検出する位置検出装置において、 前記物体面からの光束を前記対物光学系のほぼ瞳面また
   はほぼ瞳共役面において少なくとも第１光束および第２
   光束に分割するための瞳分割素子と、 前記瞳分割素子で分割された前記少なくとも第１光束お
   よび第２光束に基づいて前記物体面の相対位置を検出す
   るための検出系とを備え、 前記瞳分割素子は、前記物体面から射出された前記第１
   光束を前記検出系へ導くための第１分割部と、前記第１
   光束よりも大きい射出角度で前記物体面から射出された
   前記第２光束を前記検出系へ導くための第２分割部とを
   有することを特徴とする位置検出装置。
2. 【請求項２】 前記第１分割部は前記第１光束を反射す
   るための第１反射面を有し、前記第２分割部は前記第２
   光束を反射するための第２反射面を有することを特徴と
   する請求項１に記載の位置検出装置。
3. 【請求項３】 前記第１反射面は、第１方向に沿って前
   記第１光束を反射するように設定され、 前記第２反射面は、前記第１方向とは異なる第２方向に
   沿って前記第２光束を反射するように設定されているこ
   とを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
4. 【請求項４】 前記第１反射面で反射された前記第１光
   束および前記第２反射面で反射された前記第２光束を所
   定の検出面に集光させるための集光光学系をさらに備え
   ていることを特徴とする請求項２または３に記載の位置
   検出装置。
5. 【請求項５】 前記第１分割部は前記第１光束を所定の
   検出面に集光させるための第１集光レンズ要素を有し、
   前記第２分割部は前記第２光束を前記所定の検出面に集
   光させるための第２集光レンズ要素を有することを特徴
   とする請求項１に記載の位置検出装置。
6. 【請求項６】 前記物体面を所定形状の光束で照明する
   ための照明系をさらに備えていることを特徴とする請求
   項１乃至５のいずれか１項に記載の位置検出装置。
7. 【請求項７】 所定のパターンが形成されたマスクを照
   明するための露光用照明系と、前記マスクのパターン像
   を感光性基板上に形成するための投影光学系と、該投影
   光学系の光軸に沿った前記感光性基板の位置を検出する
   ための請求項１乃至６のいずれか１項に記載の位置検出
   装置とを備えていることを特徴とする露光装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の露光装置により前記マ
   スクのパターンを前記感光性基板上に露光する露光工程
   と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現
   像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロデバ
   イスの製造方法。
9. 【請求項９】 対物光学系の焦点位置に対する物体面の
   相対位置を検出する位置検出方法において、 前記物体面からの光束を前記対物光学系のほぼ瞳面また
   はほぼ瞳共役面において少なくとも第１光束および第２
   光束に分割する瞳分割工程と、 前記第１光束に基づいて前記物体面の相対位置を粗精度
   で検出する第１検出工程と、 前記第２光束に基づいて前記物体面の相対位置を細精度
   で検出する第２検出工程とを含むことを特徴とする位置
   検出方法。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の位置検出方法を用い
    て、マスクのパターン像を感光性基板に投影する投影光
    学系の結像面に対する前記感光性基板の相対位置を検出
    する検出工程と、 前記検出工程による検出結果に基づいて前記投影光学系
    の結像面に対して前記感光性基板を設定する位置決め工
    程と、 前記位置決め工程の後に、前記投影光学系を介して前記
    マスクのパターン像を前記感光性基板に投影する露光工
    程とを含むことを特徴とする露光方法。
11. 【請求項１１】 前記位置決め工程は、前記第１検出工
    程による検出結果に基づいて前記投影光学系の結像面に
    対して前記感光性基板を設定する粗精度の第１位置決め
    工程と、前記第２検出工程による検出結果に基づいて前
    記投影光学系の結像面に対して前記感光性基板を設定す
    る細精度の第２位置決め工程とを含むことを特徴とする
    請求項１０に記載の露光方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の露光方法により前
    記マスクのパターンを前記感光性基板上に露光する露光
    工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板
    を現像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロ
    デバイスの製造方法。