JP2003309053A

JP2003309053A - 露光装置及び露光方法

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Publication number: JP2003309053A
Application number: JP2002110906A
Authority: JP
Inventors: Akihito Shirato; 章仁白戸; Hiroshi Shirasu; 廣白数; Masanori Kato; 正紀加藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2003-10-31
Anticipated expiration: 2022-04-12
Also published as: CN1452017A; CN100343760C; JP4211272B2; TWI319516B; KR20030081183A; KR100961925B1; TW200305788A

Abstract

(57)【要約】【課題】投影光学系の結像位置及び像面を高精度で連
続的に変更調整でき、精度良く露光処理できる露光装置
及び露光方法を提供する。【解決手段】露光装置ＥＸは、露光光で照明されるマ
スクＭと感光基板Ｐとを同期移動しつつマスクＭのパタ
ーン像を投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５を介して感光基板Ｐ
に投影露光する走査型露光装置であり、露光光の光路上
に、パターンの像面の位置をＺ軸方向に調整するととも
にパターン像の像面傾斜を調整する像面調整装置１０を
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクと感光基板
とを同期移動しつつマスクのパターン像を感光基板に投
影露光する露光装置及び露光方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示デバイスや半導体デバイス等の
電子デバイスは、マスクに設けられているパターンを感
光基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手
法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使
用される露光装置は、パターンを有するマスクを載置し
て２次元移動するマスクステージと感光基板を載置して
２次元移動する基板ステージとを有し、マスクに設けら
れたパターンをマスクステージ及び基板ステージを逐次
移動しながら投影光学系を介して感光基板に投影露光す
るものである。露光装置としては、感光基板上にマスク
のパターン全体を同時に転写する一括型露光装置と、マ
スクステージと基板ステージとを同期走査しつつマスク
のパターンを連続的に感光基板上に転写する走査型露光
装置との２種類が主に知られている。このうち、液晶表
示デバイスを製造する際には、表示領域の大型化の要求
から走査型露光装置が主に用いられている。

【０００３】走査型露光装置には、複数の投影光学系
を、隣り合う投影領域が走査方向で所定量変位するよう
に、且つ隣り合う投影領域の端部どうしが走査方向と直
交する方向に重複するように配置した、いわゆるマルチ
レンズ方式の走査型露光装置（マルチレンズスキャン型
露光装置）がある。マルチレンズ方式の走査型露光装置
は、マスクを複数のスリット状の照明領域で照明し、そ
の照明領域の配列方向に対して直交する方向にマスクと
感光基板とを同期走査し、複数の照明領域のそれぞれに
対応して設けられた前記複数の投影光学系を介してマス
クに設けられているパターンを感光基板上に露光する装
置である。

【０００４】ここで、マスクの表面（パターン面）と感
光基板の表面（露光面）とは露光処理時において投影光
学系に関して共役な位置に設定されることが望ましいた
め、マスク及び感光基板のそれぞれはレベリング装置に
より姿勢制御されつつ露光処理される。レベリング装置
は投影光学系の光軸に沿う方向に変位する複数のアクチ
ュエータを有しており、アクチュエータのそれぞれを適
宜駆動することにより、マスクあるいは感光基板を投影
光学系の光軸に沿う方向にシフトするとともに光軸に直
交する面内の直交２軸回りに回転する。

【０００５】ところで、マスク及び感光基板の表面に
は、このマスク及び感光基板自体の平面度や、ステージ
の保持状態に起因する撓みの発生等によって凹凸が存在
する。したがって、局所的に見ると、マスクと感光基板
とは投影光学系に関して共役とならない場合がある。

【０００６】そこで、従来では、レベリング装置で感光
基板などの姿勢制御を行いつつマスクと感光基板とを同
期走査することにより、複数の投影光学系のそれぞれの
結像位置と感光基板の表面との光軸に沿う方向の距離
（フォーカス誤差）が平均的に低減されるように調整し
ながら露光処理が行われていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には以下に述べる問題が生じるようになった。す
なわち、レベリング装置により複数の投影光学系のそれ
ぞれにおけるフォーカス誤差を平均的に低減するような
調整を行うことにより、感光基板上における複数の投影
光学系に対応するそれぞれの位置でのフォーカス誤差は
たしかに低減されるが、依然として残存し、製造される
デバイスの更なる高精度化、高集積化に対して制限にな
る場合がある。更に、近年のマスク及び感光基板の大型
化に伴い、撓みに起因するマスク及び感光基板の表面に
生じる凹凸の発生は顕著であり、レベリング制御では対
応しきれなくなってきている。

【０００８】ところで、平行平面ガラス板を投影光学系
の光軸に設けることにより投影光学系の結像位置を調整
してフォーカス誤差を低減する技術が従来より知られて
いる。しかしながら、平行平面ガラス板では投影光学系
の結像位置を連続的に調整できないため、凹凸の一様で
ないマスクと感光基板とを同期走査しつつ露光処理を行
う場合、投影光学系の結像位置や、像面と走査する感光
基板の表面との位置誤差を低減することはできない。

【０００９】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、投影光学系の結像位置及び像面を高精度で連続
的に変更調整でき、精度良く露光処理できる露光装置及
び露光方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明は、実施の形態に示す図１〜図１７に対応付け
した以下の構成を採用している。本発明の露光装置（Ｅ
Ｘ）は、露光光で照明されるマスク（Ｍ）と感光基板
（Ｐ）とを同期移動しつつマスク（Ｍ）のパターン像を
投影光学系（ＰＬ１〜ＰＬ５）を介して感光基板（Ｐ）
に投影露光する露光装置において、露光光の光路上に、
パターンの像面の位置をこの像面と直交する方向（Ｚ）
に調整するとともにパターン像の像面傾斜を調整する像
面調整装置（１０）を備えることを特徴とする。

【００１１】本発明によれば、パターンの像面の位置を
該像面と直交する方向に調整するとともにパターン像の
像面傾斜を調整する像面調整装置を備えたので、像面調
整装置は、パターンの像面の位置を調整することによ
り、フォーカス誤差を低減できる。また、パターン像の
像面傾斜を調整することにより、感光基板やマスクの表
面に凹凸が存在していても、パターンの像面と感光基板
の表面とを一致させることができる。したがって、マス
クと感光基板とを同期走査しつつ露光処理を行う場合で
も、像面と感光基板の表面との位置誤差を低減しつつ走
査露光を行うことができる。

【００１２】この場合において、像面調整装置（１０）
は、第１の傾斜面（１ｂ）を有し露光光を透過可能な第
１の光学部材（１）と、第１の傾斜面（１ｂ）に対向す
るように設けられる第２の傾斜面（２ａ）を有し露光光
を透過可能な第２の光学部材（２）と、第１の傾斜面
（１ｂ）と第２の傾斜面（２ａ）とを非接触で対向させ
る非接触装置（１１）と、第１の光学部材（１）と第２
の光学部材（２）とを光路の光軸回りに相対的に回転可
能な駆動装置（５，６）とを備える構成である。これに
より、傾斜面をそれぞれ有する第１の光学部材及び第２
の光学部材のそれぞれを相対的に回転することによっ
て、像面の例えば中央部と端部といった異なる位置に対
応する露光光の光路長のそれぞれを異なるように設定で
きるので、パターンの像面を光軸に対して傾斜すること
ができる。したがって、感光基板に凹凸が存在していて
も、この凹凸に合わせて像面を傾斜させればよいので、
感光基板の表面と像面との位置誤差を低減しつつ走査露
光を行うことができる。

【００１３】本発明の露光方法は、露光光で照明される
マスク（Ｍ）と感光基板（Ｐ）とを同期移動しつつマス
ク（Ｍ）のパターン像を投影光学系（ＰＬ１〜ＰＬ５）
を介して感光基板（Ｐ）に投影露光する露光方法におい
て、パターンの像面の光軸方向の位置を調整するととも
にパターン像の像面傾斜を調整する第１ステップと、マ
スク（Ｍ）と感光基板（Ｐ）とを同期移動させる移動と
ともに、同期移動に伴って第１ステップで調整する調整
量を変化させる第２ステップとを含むことを特徴とす
る。

【００１４】本発明によれば、同期移動に伴って、結像
位置及びパターン像の像面傾斜を調整することにより、
マスクと感光基板とを同期走査しつつ露光処理するに際
し、感光基板やマスクの表面に凹凸が存在していても、
パターンの像面と感光基板の表面とをほぼ一致させつつ
露光処理を行うことができる。したがって、精度良い露
光処理を行うことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の露光装置及び露光
方法について図面を参照しながら説明する。図１は本発
明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図、図２は概
略斜視図である。

【００１６】図１及び図２において、露光装置ＥＸは、
露光光でマスクＭを照明する照明光学系ＩＬと、マスク
Ｍを支持するマスクステージＭＳＴと、露光光で照明さ
れたマスクＭのパターン像を感光基板Ｐ上に投影する複
数の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５と、感光基板Ｐを支持す
る基板ステージＰＳＴと、レーザ光を用いてマスクステ
ージＭＳＴの位置を検出するマスク側レーザ干渉計３９
ａ，３９ｂと、レーザ光を用いて基板ステージＰＳＴの
位置を検出する基板側レーザ干渉計４３ａ，４３ｂとを
備えている。本実施形態における投影光学系はＰＬ１〜
ＰＬ５の５つであり、照明光学系ＩＬは投影光学系ＰＬ
１〜ＰＬ５のそれぞれに対応する照明領域でマスクＭを
照明する。また、感光基板Ｐはガラスプレートにレジス
ト（感光剤）を塗布したものである。

【００１７】本実施形態における露光装置ＥＸは、マス
クステージＭＳＴに支持されているマスクＭと基板ステ
ージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐとを同期移動し
つつ投影光学系ＰＬを介してマスクＭのパターンを感光
基板Ｐに投影露光する走査型露光装置である。以下の説
明において、投影光学系ＰＬの光軸方向をＺ軸方向と
し、Ｚ軸方向に垂直な方向でマスクＭ及び感光基板Ｐの
同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向とし、Ｚ軸方向及
びＸ軸方向に直交する方向（非走査方向）をＹ軸方向と
する。

【００１８】照明光学系ＩＬは、不図示ではあるが、複
数の光源と、複数の光源から射出された光束を一旦集合
した後に均等分配して射出するライトガイドと、ライト
ガイドからの光束を均一な照度分布を有する光束（露光
光）に変換するオプティカルインテグレータと、オプテ
ィカルインテグレータからの露光光をスリット状に整形
するための開口を有するブラインドと、ブラインドを通
過した露光光をマスクＭ上に結像するコンデンサレンズ
とを備えている。コンデンサレンズからの露光光は、マ
スクＭを複数のスリット状の照明領域で照明する。本実
施形態における光源には水銀ランプが用いられ、露光光
としては、不図示の波長選択フィルタにより、露光に必
要な波長であるｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎ
ｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）などが用いられる。

【００１９】マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴ
は移動可能に設けられており、一次元の走査露光を行う
べくＸ軸方向への長いストロークと、走査方向と直交す
るＹ軸方向への所定距離のストロークとを有している。
図１に示すように、マスクステージＭＳＴにはマスクス
テージ駆動部ＭＳＴＤが接続されており、マスクステー
ジＭＳＴは、マスクステージ駆動部ＭＳＴＤの駆動によ
り、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。マスクス
テージ駆動部ＭＳＴＤは制御装置（制御部）ＣＯＮＴに
より制御される。

【００２０】図２に示すように、マスク側レーザ干渉計
は、マスクステージＭＳＴのＸ軸方向における位置を検
出するＸレーザ干渉計３９ａと、マスクステージＭＳＴ
のＹ軸方向における位置を検出するＹレーザ干渉計３９
ｂとを備えている。マスクステージＭＳＴの＋Ｘ側の端
縁にはＹ軸方向に延在するＸ移動鏡３８ａが設けられて
いる。一方、マスクステージＭＳＴの＋Ｙ側の端縁には
Ｘ移動鏡３８ａに直交するように、Ｘ軸方向に延在する
Ｙ移動鏡３８ｂが設けられている。Ｘ移動鏡３８ａには
Ｘレーザー干渉計３９ａが対向して配置されており、Ｙ
移動鏡３８ｂにはＹレーザー干渉計３９ｂが対向して配
置されている。

【００２１】Ｘレーザ干渉計３９ａはＸ移動鏡３８ａに
レーザ光を照射する。レーザ光の照射によりＸ移動鏡３
８ａで発生した光（反射光）はＸレーザ干渉計３９ａ内
部のディテクタに受光される。Ｘレーザ干渉計３９ａ
は、Ｘ移動鏡３８ａからの反射光に基づいて、内部の参
照鏡の位置を基準としてＸ移動鏡３８ａの位置、すなわ
ちマスクステージＭＳＴ（ひいてはマスクＭ）のＸ軸方
向における位置を検出する。

【００２２】Ｙレーザ干渉計３９ｂはＹ移動鏡３８ｂに
レーザ光を照射する。レーザ光の照射によりＹ移動鏡３
８ｂで発生した光（反射光）はＹレーザ干渉計３９ｂ内
部のディテクタに受光される。Ｙレーザ干渉計３９ｂ
は、Ｙ移動鏡３８ｂからの反射光に基づいて、内部の参
照鏡の位置を基準としてＹ移動鏡３８ｂの位置、すなわ
ちマスクステージＭＳＴ（ひいてはマスクＭ）のＹ軸方
向における位置を検出する。

【００２３】レーザー干渉計３９ａ，３９ｂそれぞれの
検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置Ｃ
ＯＮＴは、レーザー干渉計３９ａ，３９ｂそれぞれの検
出結果に基づいて、マスクステージ駆動部ＭＳＴＤを介
してマスクステージＭＳＴを駆動し、マスクＭの位置制
御を行う。

【００２４】マスクＭを透過した露光光は、投影光学系
ＰＬ１〜ＰＬ５のそれぞれに入射する。投影光学系ＰＬ
１〜ＰＬ５のそれぞれは、マスクＭの照明領域に存在す
るパターンの像を感光基板Ｐに投影露光するものであ
り、照明光学系ＩＬによる照明領域のそれぞれに対応し
て配置されている。投影光学系ＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５
と投影光学系ＰＬ２，ＰＬ４とは２列に千鳥状に配列さ
れている。すなわち、千鳥状に配置されている投影光学
系ＰＬ１〜ＰＬ５のそれぞれは、隣合う投影光学系どう
し（例えば投影光学系ＰＬ１とＰＬ２、ＰＬ２とＰＬ
３）をＸ軸方向に所定量変位させて配置されている。投
影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のそれぞれを透過した露光光
は、基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐ上
の異なる投影領域にマスクＭの照明領域に対応したパタ
ーンの像を結像する。照明領域のマスクＭのパターンは
所定の結像特性を持って、レジストが塗布された感光基
板Ｐ上に転写される。

【００２５】感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴ
は移動可能に設けられており、一次元の走査露光を行う
べくＸ軸方向への長いストロークと、走査方向と直交す
る方向にステップ移動するためのＹ軸方向への長いスト
ロークとを有している。基板ステージＰＳＴには、リニ
アアクチュエータを含む基板ステージ駆動部ＰＳＴＤが
接続されており（図１参照）、基板ステージＰＳＴは基
板ステージ駆動部ＰＳＴＤの駆動により、Ｘ軸方向、Ｙ
軸方向、及びＺ軸方向に移動可能である。更に、基板ス
テージＰＳＴは、Ｘ軸回り、Ｙ軸回り、及びＺ軸回りに
回転可能に設けられている。基板ステージＰＳＴはＸ軸
回り及びＹ軸回りに回転することにより、支持した感光
基板Ｐのレベリング制御を行う。基板ステージ駆動部Ｐ
ＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

【００２６】図２に示すように、基板側レーザ干渉計
は、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置を検出
するＸレーザ干渉計４３ａと、基板ステージＰＳＴのＹ
軸方向における位置を検出するＹレーザ干渉計４３ｂと
を備えている。基板ステージＰＳＴの＋Ｘ側の端縁には
Ｙ軸方向に延在するＸ移動鏡４２ａが設けられている。
一方、基板ステージＰＳＴの−Ｙ側の端縁にはＸ移動鏡
４２ａに直交するように、Ｘ軸方向に延在するＹ移動鏡
４２ｂが設けられている。Ｘ移動鏡４２ａにはＸレーザ
ー干渉計４３ａが対向して配置されており、Ｙ移動鏡４
２ｂにはＹレーザー干渉計４３ｂが対向して配置されて
いる。

【００２７】Ｘレーザ干渉計４３ａはＸ移動鏡４２ａに
レーザ光を照射する。レーザ光の照射によりＸ移動鏡４
２ａで発生した光（反射光）は、Ｘレーザ干渉計４３ａ
内部のディテクタに受光される。Ｘレーザ干渉計４３ａ
は、Ｘ移動鏡４２ａからの反射光に基づいて、内部の参
照鏡の位置を基準としてＸ移動鏡４２ａの位置、すなわ
ち基板ステージＰＳＴ（ひいては感光基板Ｐ）のＸ軸方
向における位置を検出する。

【００２８】Ｙレーザ干渉計４３ｂはＹ移動鏡４２ｂに
レーザ光を照射する。レーザ光の照射によりＹ移動鏡４
２ｂで発生した光（反射光）は、Ｙレーザ干渉計４３ｂ
内部のディテクタに受光される。Ｙレーザ干渉計４３ｂ
は、Ｙ移動鏡４２ｂからの反射光に基づいて、内部の参
照鏡の位置を基準としてＹ移動鏡４２ｂの位置、すなわ
ち基板ステージＰＳＴ（ひいては感光基板Ｐ）のＹ軸方
向における位置を検出する。

【００２９】レーザー干渉計４３ａ，４３ｂそれぞれの
検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置Ｃ
ＯＮＴは、レーザー干渉計４３ａ、４３ｂそれぞれの検
出結果に基づいて、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを介し
て基板ステージＰＳＴを駆動し、感光基板Ｐの位置制御
を行う。

【００３０】図２に示すように、マスクステージＭＳＴ
の上方には、マスクＭと感光基板Ｐとのアライメントを
行うアライメント系４９ａ、４９ｂが設けられている。
アライメント系４９ａ，４９ｂは、不図示の駆動機構に
よりＹ軸方向に移動可能となっており、アライメント処
理時には照明光学系ＩＬとマスクＭとの間に進入すると
ともに、走査露光時には照明領域から退避するようにな
っている。アライメント系４９ａ、４９ｂは、マスクＭ
に形成されているマスクアライメントマーク（不図示）
と、感光基板Ｐに形成されている基板アライメントマー
ク５２ａ〜５２ｄ（図４参照）との位置を検出する。ア
ライメント系４９ａ、４９ｂの検出結果は制御装置ＣＯ
ＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、アライメント
系４９ａ、４９ｂの検出結果に基づいて、マスクステー
ジＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴの位置制御を行う。

【００３１】更に、マスクＭには、シフト、ローテーシ
ョン、スケーリング等といった各種像特性の補正量算出
用に用いられる複数のマスクマーク（不図示）が形成さ
れている。一方、感光基板Ｐにも、像特性の補正量算出
用に用いられる複数の基板マーク（不図示）が形成され
ている。

【００３２】図１に示すように、複数の投影光学系ＰＬ
１〜ＰＬ５の間には、フォーカスセンサ２０が設けられ
ている。このフォーカスセンサ２０は、Ｙ軸方向に沿っ
て複数設けられており、本実施形態では、後述するよう
に５つ設けられている。フォーカスセンサ２０は、マス
クＭとの相対距離及び感光基板Ｐとの相対距離を計測可
能であり、マスクステージＭＳＴに支持されているマス
クＭのＺ軸方向における位置及び基板ステージＰＳＴに
支持されている感光基板ＰのＺ軸方向における位置を検
出する。フォーカスセンサ２０の検出結果は制御装置Ｃ
ＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはフォーカスセン
サ２０の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動部ＰＳ
ＴＤを介して基板ステージＰＳＴの位置制御、ひいては
感光基板Ｐの位置制御を行う。

【００３３】本実施形態において、マスクステージＭＳ
Ｔ及び基板ステージＰＳＴのそれぞれは制御装置ＣＯＮ
Ｔの制御のもとでマスクステージ駆動部ＭＳＴＤ及び基
板ステージ駆動部ＰＳＴＤにより独立して移動可能とな
っている。マスクＭを支持したマスクステージＭＳＴと
感光基板Ｐを支持した基板ステージＰＳＴとは投影光学
系ＰＬに対して任意の走査速度（同期移動速度）でＸ軸
方向に同期移動する。基板ステージＰＳＴが静止した状
態では、感光基板Ｐ上に投影されるのはスリット状（台
形状）のパターン像であり、マスクＭに設けられている
マスクパターンの一部であるが、マスクＭを支持するマ
スクステージＭＳＴと感光基板Ｐを支持する基板ステー
ジＰＳＴとを、マスクＭ上の照明領域及び投影光学系Ｐ
Ｌ１〜ＰＬ５に対して同期走査することで、マスクＭに
設けられているマスクパターンの全てが感光基板Ｐ上に
転写される。

【００３４】図３は投影光学系ＰＬ１（ＰＬ２〜ＰＬ
５）の概略構成図である。ここで、図３には投影光学系
ＰＬ１に対応するもののみが示されているが、投影光学
系ＰＬ１〜ＰＬ５のそれぞれは同様の構成を有してい
る。また、本実施形態において、投影光学系は、等倍正
立系の光学系である。図３に示すように、投影光学系Ｐ
Ｌ１は、２組のダイソン型光学系を組み合わせた構成で
あり、シフト調整機構２３と、二組の反射屈折型光学系
２４、２５と、像面調整装置１０と、不図示の視野絞り
と、スケーリング調整機構２７とを備えている。

【００３５】マスクＭを透過した光束は、シフト調整機
構２３に入射する。シフト調整機構２３は２つの平行平
面ガラス板を有しており、不図示の駆動装置により２つ
の平行平面ガラス板のそれぞれがＹ軸回り及びＸ軸回り
に回転することにより、感光基板Ｐ上におけるパターン
像をＸ軸方向及びＹ軸方向にシフトする。

【００３６】シフト調整機構２３を透過した光束は、１
組目の反射屈折型光学系２４に入射する。反射屈折型光
学系２４は、マスクＭのパターンの中間像を形成するも
のであって、直角プリズム２８と、レンズ系２９と、凹
面鏡３０とを備えている。

【００３７】直角プリズム２８はＺ軸まわりに回転可能
に設けられており、不図示の駆動装置によりＺ軸回りに
回転する。直角プリズム２８がＺ軸回りに回転すること
により感光基板Ｐ上におけるマスクＭのパターン像はＺ
軸回りに回転する。すなわち、直角プリズム２８はロー
テーション調整機構としての機能を有している。

【００３８】反射屈折型光学系２４により形成されるパ
ターンの中間像位置には不図示の視野絞りが配置されて
いる。視野絞りは、感光基板Ｐ上における投影領域を設
定するものである。本実施形態において、視野絞りは台
形状の開口を有し、この視野絞りにより感光基板Ｐ上の
投影領域が台形状に規定される（図４符号５０ａ〜５０
ｅ参照）。視野絞りを透過した光束は、２組目の反射屈
折型光学系２５に入射する。

【００３９】反射屈折型光学系２５は、反射屈折型光学
系２４と同様に、ローテーション調整機構としての直角
プリズム３１と、レンズ系３２と、凹面鏡３３とを備え
ている。直角プリズム３１も不図示の駆動装置の駆動に
よりＺ軸回りに回転するようになっており、回転するこ
とで感光基板Ｐ上におけるマスクＭのパターン像をＺ軸
回りに回転する。

【００４０】反射屈折型光学系２５から射出した光束
は、スケーリング調整機構２７を通り、感光基板Ｐ上に
マスクＭのパターン像を正立等倍で結像する。スケーリ
ング調整機構２７は、例えば、平凸レンズ、両凸レン
ズ、平凸レンズの３枚のレンズから構成され、平凸レン
ズと平凹レンズとの間に位置する両凸レンズを不図示の
駆動装置によりＺ軸方向に移動させることにより、マス
クＭのパターン像の倍率（スケーリング）調整を行うよ
うになっている。

【００４１】図４は、感光基板Ｐ及び投影領域を示す平
面図である。図４に示すように、投影光学系ＰＬ１〜Ｐ
Ｌ５は、投影光学系内の視野絞りにより投影領域５０ａ
〜５０ｅを台形状に規定する。ここで、投影光学系ＰＬ
１、ＰＬ３、ＰＬ５のそれぞれに対応する投影領域は５
０ａ、５０ｃ、５０ｅであり、投影光学系ＰＬ２、ＰＬ
４のそれぞれに対応する投影領域は５０ｂ、５０ｄであ
る。投影領域５０ａ、５０ｃ、５０ｅのそれぞれがＹ軸
方向に沿って配列され、投影領域５０ｂ、５０ｄのそれ
ぞれがＹ軸方向に沿って配列されている。そして、投影
領域５０ａ、５０ｃ、５０ｅと投影領域５０ｂ、５０ｄ
とはＸ軸方向にその上辺（一対の平行な辺のうちの短
辺）を対向して配置されている。更に、投影領域５０ａ
〜５０ｅのそれぞれは隣り合う投影領域の端部（継ぎ
部）どうしが破線で示すように、Ｙ軸方向に重ね合わせ
るように並列配置され、Ｘ軸方向における投影領域の幅
の総計がほぼ等しくなるように設定されている。すなわ
ち、Ｘ軸方向に走査露光したときの露光量が等しくなる
ように設定されている。投影領域５０ａ〜５０ｅのそれ
ぞれが重ね合わせられる継ぎ部により、継ぎ部における
光学収差の変化や照度変化が滑らかになる。なお、本実
施形態の投影領域５０ａ〜５０ｅの形状は台形である
が、六角形や菱形、あるいは平行四辺形であっても構わ
ない。

【００４２】露光装置ＥＸでは、投影領域５０ａ、５０
ｃ、５０ｅと、投影領域５０ｂ、５０ｄとはＸ軸方向に
離れて設定されているため、Ｙ軸方向に伸びるパターン
は、まず空間的に分離した飛び飛びの投影領域５０ａ、
５０ｃ、５０ｅによって露光された後、ある時間をおい
てその間を埋める投影領域５０ｂ、５０ｄで露光される
というように、時間的及び空間的に分割されて露光され
る。

【００４３】図１に戻って、基板ステージＰＳＴ上には
感光基板Ｐの露光面とほぼ同じ高さに撮像センサ４１が
配設されている。撮像センサ４１は、感光基板Ｐ上の露
光光の光量に関する情報（照度、コントラスト）を検出
するセンサであってＣＣＤセンサにより構成されてお
り、感光基板Ｐ上の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のそれぞ
れに対応する位置、すなわち投影領域５０ａ〜５０ｅの
露光光の照度を２次元的に検出する。撮像センサ４１
は、基板ステージＰＳＴ上にＹ軸方向に配設されたガイ
ド軸（不図示）により感光基板Ｐと同一平面の高さに設
置されており、撮像センサ駆動部によりＹ軸方向に移動
可能に設けられている。撮像センサ４１は、１回又は複
数回の露光に先立ち、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向の
移動と撮像センサ駆動部によるＹ軸方向の移動とによ
り、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５に対応する投影領域５０
ａ〜５０ｅのそれぞれの下で走査する。したがって、感
光基板Ｐ上の投影領域５０ａ〜５０ｅの照度は撮像セン
サ４１により２次元的に検出されるようになっている。
撮像センサ４１により検出された露光光の照度は制御装
置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、基板ス
テージ駆動部ＰＳＴＤ及び撮像センサ駆動部の各駆動量
により、撮像センサ４１の位置を検出可能となってい
る。また、制御装置ＣＯＮＴは、撮像センサ４１の検出
結果に基づいて、各投影領域５０ａ〜５０ｅのそれぞれ
の形状を求めることができる。

【００４４】そして、撮像センサ４１は、撮像領域５０
ａ〜５０ｅのコントラストを２次元的に検出することに
より、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の結像位置（焦点位
置）及び像面を検出可能である。すなわち、撮像センサ
４１を例えば投影光学系ＰＬ１に対応する投影領域５０
ａに配置するとともに、このセンサ４１を基板ステージ
ＰＳＴごとＺ軸方向に移動しつつマスクＭのパターンの
コントラストを測定する。制御装置ＣＯＮＴは撮像セン
サ４１により撮像した結果に基づいて、最大コントラス
トを得られるＺ軸方向における位置を投影光学系ＰＬ１
の結像位置とする。また、撮像センサ４１は、投影領域
５０ａのコントラストを２次元的に検出可能であるの
で、投影光学系ＰＬ１を介したパターンの像面の位置も
検出することができる。例えば、投影領域（パターン
像）５０ａにおけるパターン像が領域内で一様のコント
ラストであれば、投影光学系ＰＬ１の像面と撮像センサ
４１を移動させた基板ステージＰＳＴの走り平面とは平
行であることを示している。一方、投影領域５０ａの領
域において一様のコントラストが得られない場合には、
投影光学系ＰＬ１の像面が基板ステージＰＳＴの走り平
面に対して傾斜していることを示している。また、撮像
センサ４１を投影光学系ＰＬ１のＺ軸方向に移動させて
パターンのコントラストのよいところを検出することに
より、正確な像面の位置（結像位置）を計測することが
できる。

【００４５】また、撮像センサ４１は、マスクＭのパタ
ーンのコントラストを検出することにより、マスクＭの
撓み量を検出可能である。すなわち、マスクステージＭ
ＳＴに支持されているマスクＭが撓んでいる場合には、
投影領域５０ａ〜５０ｅのそれぞれにおけるパターンの
コントラストは一様ではなくなるので、撮像センサ４１
を用いて投影領域５０ａ〜５０ｅそれぞれの領域におけ
るパターンのコントラストの最もよいところを検出する
ことにより、投影領域５０ａ〜５０ｅのそれぞれに対応
する像面の位置の変化を測定することができる。ここ
で、制御装置ＣＯＮＴ（あるいは制御装置ＣＯＮＴに接
続する記憶装置）には、マスクＭのパターンを計測した
位置と検出により求めた投影光学系の像面位置との関係
を記憶するようにしておくことにより、パターンの位置
と像面位置との関係より一般的なマスクの撓み及び像面
位置を予測することが可能となる。なお、撮像センサ４
１を用いて視野絞りの開口の形状、つまり投影領域の形
状のエッジの一辺を複数点計測することにより、投影領
域の形状変化、シフト及び回転などを同時に計測するこ
とができる。

【００４６】次に、図１及び図４を参照しながらフォー
カスセンサ２０について説明する。マスクＭと感光基板
Ｐとの間の部分であって、投影領域５０ａ、５０ｃ、５
０ｅに対応する投影光学系ＰＬ１、ＰＬ３、ＰＬ５と、
投影領域５０ｂ、５０ｄに対応する投影光学系ＰＬ２、
ＰＬ４との間で、図４で十字線「＋」で示されている位
置に対応する位置において、Ｙ軸方向に配列された複数
のフォーカスセンサ２０で測定する場合が示されてい
る。本実施形態において、フォーカスセンサ２０は５つ
設けられれている。これらのフォーカスセンサ２０は、
マスクＭの表面（パターン面）と感光基板Ｐの表面（露
光面）とのそれぞれに対してレジストを感光しない波長
を有する検出光を照射し、マスクＭ及び感光基板Ｐで発
生した光（反射光）を検出することにより、マスクＭの
表面及び感光基板Ｐの表面のＺ軸方向における位置を検
出する。フォーカスセンサ２０の検出結果は制御装置Ｃ
ＯＮＴに出力される。

【００４７】そして、マスクＭを支持したマスクステー
ジＭＳＴ及び感光基板Ｐを支持した基板ステージＰＳＴ
をＸ軸方向に走査しつつ、これら複数のフォーカスセン
サ２０のそれぞれの検出結果に基づいて、Ｘ軸方向にお
いて所定のサンプリングピッチでマスクＭ及び感光基板
ＰのＺ軸方向における位置を検出することにより、ステ
ージの送り量により規定されるＸ軸座標と、フォーカス
センサ２０のＹ軸方向における設置位置により規定され
るＹ軸座標とに対応する位置におけるマスクＭ及び感光
基板ＰそれぞれのＺ軸方向の位置からなる表面データを
得ることができる。

【００４８】これらマスクＭ及び感光基板Ｐの表面デー
タは、マスクＭ及び感光基板Ｐそれぞれの平面度、マス
クステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴの保持状態に
起因する撓み、ステージの送りの不均一等によるマスク
Ｍ及び感光基板Ｐそれぞれの表面の凹凸を示すデータで
ある。この表面データは制御装置ＣＯＮＴ、あるいは制
御装置ＣＯＮＴに接続する不図示の記憶装置に記憶保持
される。

【００４９】なお、フォーカスセンサ２０の測定は連続
的に行うようにしてもよい。更に、先に求めたマスクＭ
の像面位置とマスクＭの表面位置との対応関係を求める
ことにより、マスクＭの表面の位置に基づいて、像面位
置を逐次計測をせずとも容易に推測することができる。

【００５０】図３に示したように、投影光学系ＰＬ１〜
ＰＬ５の二組の反射屈折型光学系２４，２５の間の光路
上には、投影光学系ＰＬ１の結像位置及び像面の傾斜を
調整する像面調整装置１０がそれぞれ設けられている。
ここで、像面調整装置１０は、反射屈折型光学系２４に
よる中間像が形成される位置近傍に設けられている。す
なわち、像面調整装置１０は、マスクＭ及び感光基板Ｐ
に対してほぼ共役な位置に設けられている。像面調整装
置１０は、複数の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のそれぞれ
に対応して設けられている。

【００５１】図５は像面調整装置１０の外観図であって
（ａ）は−Ｙ側から見た図、（ｂ）は＋Ｚ側から見た図
である。図５に示すように、像面調整装置１０は、第１
光学部材（第１の光学部材）１と、第２光学部材（第２
の光学部材）２と、第１光学部材１及び第２光学部材２
を非接触状態に支持するエアベアリング（非接触装置）
１１と、第２光学部材２に対して第１光学部材１を移動
するリニアアクチュエータ（駆動装置）３，５，６とを
備えている。第１光学部材１及び第２光学部材２のそれ
ぞれはくさび状に形成され露光光を透過可能なガラス板
であり、一対のくさび型光学部材を構成している。露光
光は、この第１光学部材１及び第２光学部材２のそれぞ
れを通過する。

【００５２】第１光学部材１は、光入射面としての第１
入射面１ａと、この第１入射面１ａに対して斜めに交わ
る光射出面としての第１射出面（第１の傾斜面）１ｂと
を有している。また、第２光学部材２は、第１光学部材
１の第１射出面１ｂに対向するように設けられこの第１
射出面１ｂと略平行な光入射面としての第２入射面（第
２の傾斜面）２ａと、第１光学部材１の第１入射面１ａ
に対して略平行な光射出面としての第２射出面２ｂとを
有している。

【００５３】第１光学部材１と第２光学部材２とは、エ
アベアリング（非接触装置）１１により、対向する第１
射出面１ｂと第２入射面２ａとを非接触状態に保持され
ている。

【００５４】図６は、非接触装置としてのエアベアリン
グ１１を示す図であって、第１光学部材１の第１射出面
１ｂの平面図である。図６に示すように、エアベアリン
グ１１は、第１光学部材１の第１射出面１ｂに形成され
た複数の陽圧溝１ｃと、複数の負圧溝１ｄとを備えてい
る。本実施形態では、図６に示すように、陽圧溝１ｃを
挟んで両側にそれぞれ負圧溝１ｄを配置したものが、第
１射出面１ｂの両端部近傍の２箇所に配置されている。

【００５５】図５に示すように、陽圧溝１ｃのそれぞれ
は、流路を介して不図示の陽圧供給源（圧縮ガス供給装
置）Ｖ１に接続されており、陽圧供給源Ｖ１が駆動する
ことにより圧縮ガス（圧縮空気）が陽圧溝１ｃに供給さ
れ、第１光学部材１を第２光学部材２に対して離間（浮
上）させる方向に付勢する。一方、負圧溝１ｄは流路を
介して不図示の負圧供給源（真空吸引装置）Ｖ２に接続
されており、負圧供給源Ｖ２が駆動することにより負圧
溝１ｄ内のガスが真空吸引され、第１光学部材１を第２
光学部材２に対して近接（接触）させる方向に付勢す
る。

【００５６】陽圧供給源Ｖ１と負圧供給源Ｖ２とを適宜
制御して、陽圧溝１ｃによる反発力と負圧溝１ｄによる
吸引力とを所定値に維持することにより、第１光学部材
１の第１射出面１ｂと第２光学部材２の第２入射面２ａ
とが一定のギャップＧを維持した状態で対向する。ここ
で、ギャップＧの大きさは、露光装置ＥＸで許容できる
光学的収差に基づいて設定される。すなわち、ギャップ
Ｇが大きくなりすぎると、光学的な収差が発生してしま
うので、例えば数μｍ〜数１０μｍ程度に設定されるこ
とが好ましい。

【００５７】ここで、第２光学部材２の第２入射面２ａ
には、クロム膜等の接触防止膜９が矩形状に形成されて
おり、エアベアリング１１が駆動していない状態におい
て、第１光学部材１の第１射出面１ｂと第２光学部材２
の第２入射面２ａとの直接的な接触を防止している。

【００５８】図５に示すように、第１光学部材１には、
この第１光学部材１の＋Ｘ側端面に接続するリニアアク
チュエータ３と、第１光学部材１の＋Ｙ側端面に接続す
るリニアアクチュエータ（駆動装置）５及びリニアアク
チュエータ（駆動装置）６とを備えている。リニアアク
チュエータ５は第１光学部材１の＋Ｙ側端面のうち＋Ｘ
側端部に接続し、リニアアクチュエータ６は第１光学部
材１の＋Ｙ側端面のうち−Ｘ側端部に接続している。

【００５９】また、第１光学部材１には、この第１光学
部材１を第２光学部材２に対してスライド可能に支持す
る不図示のガイド部が接続されている。一方、第２光学
部材２は不図示のフレームなどにより固定されている。
なお、第１光学部材１を固定して第２光学部材２を移動
可能に構成し、あるいは、第１及び第２光学部材１，２
の双方を移動可能に構成することももちろん可能であ
る。

【００６０】リニアアクチュエータ３が駆動することに
より、第１光学部材１は、第１射出面１ｂを第２光学部
材２の第２入射面２ａに対してスライドさせるように、
Ｘ軸方向に移動する。

【００６１】ここで、リニアアクチュエータ３の駆動量
及び駆動速度（すなわち第１光学部材１の移動量及び移
動速度）は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。第１光
学部材１の−Ｘ側端面には、第１光学部材１のＸ軸方向
における位置を検出可能なポテンショメータやリニアエ
ンコーダからなる位置検出装置４が設けられており、位
置検出装置４は移動する第１光学部材１の基準位置に対
する移動量、すなわちＸ軸方向における位置を検出す
る。位置検出装置４の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出
力されるようになっており、制御装置ＣＯＮＴは、位置
検出装置４の検出結果に基づいて第１光学部材１のＸ軸
方向における位置を求める。そして、制御装置ＣＯＮＴ
は前記求めた結果に基づいてリニアアクチュエータ３を
駆動し、第１光学部材１をＸ軸方向において所定の位置
に位置決めする。また、制御装置ＣＯＮＴは、単位時間
当たりの第１光学部材１の移動量に基づいて第１光学部
材１の移動速度も求めることができる。

【００６２】一方、リニアアクチュエータ５及びリニア
アクチュエータ６のうち少なくともいずれか一方が駆動
することにより、第１光学部材１は、第１射出面１ｂを
第２光学部材２の第２入射面２ａに対してスライドさせ
るように、Ｚ軸回り（光軸回り）に回転移動する。ここ
で、リニアアクチュエータ５，６の駆動量（移動量）が
同じであれば第１光学部材１はＹ軸方向に移動し、駆動
量が異なれば第１光学部材１はＺ軸回りに回転する。

【００６３】リニアアクチュエータ５，６のそれぞれの
駆動量及び駆動速度（すなわち第１光学部材１の回転量
及び回転速度）は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
第１光学部材１の−Ｙ側端面には、第１光学部材１のＹ
軸方向における位置を検出可能なポテンショメータやリ
ニアエンコーダからなる位置検出装置７，８が設けられ
ている。位置検出装置７は第１光学部材１の−Ｙ側端面
における＋Ｘ側端部に接続しており、位置検出装置８は
第１光学部材１の−Ｙ側端面における−Ｘ側端部に接続
している。位置検出装置７，８のそれぞれは移動する第
１光学部材１の基準位置に対する移動量、すなわちＹ軸
方向における位置を検出する。位置検出装置７，８の検
出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力されるようになってお
り、制御装置ＣＯＮＴは、２つの位置検出装置７，８の
それぞれの検出結果に基づいて、第１光学部材１のＺ軸
回りにおける回転量（Ｚ軸回りに関する位置）を求め
る。そして、制御装置ＣＯＮＴは前記求めた結果に基づ
いてリニアアクチュエータ５あるいはリニアアクチュエ
ータ６を駆動し、第１光学部材１をＺ軸回りにおいて所
定量回転し位置決めする。また、制御装置ＣＯＮＴは、
単位時間当たりの第１光学部材１の回転量に基づいて第
１光学部材１の回転速度も求めることができる。

【００６４】図７は、第２光学部材２に対して第１光学
部材１をＸ軸方向にスライドした際に投影光学系の結像
位置が変化する様子を説明する図である。図７に示すよ
うに、第１光学部材を破線で示す位置（符号１’参照）
から、実線で示す位置（符号１参照）にスライドするこ
とにより、第１光学部材１の第１入射面１ａと第２光学
部材２の第２射出面２ｂとの相対寸法（厚さ）が変更さ
れる。すると、結像位置は距離δだけ変更される。すな
わち、図７に示すように、第１光学部材１が−Ｘ側に移
動して第１光学部材１の第１入射面１ａと第２光学部材
２の第２射出面２ｂとの相対寸法が大きくなると、結像
位置は−Ｚ側にシフトする。一方、相対寸法が小さくな
ると、結像位置は＋Ｚ側にシフトする。したがって、第
１光学部材１を第２光学部材２に対してＸ軸方向にスラ
イドすることにより、像面調整装置１０は投影光学系Ｐ
Ｌ１〜ＰＬ５それぞれの結像位置を調整することができ
る。

【００６５】図８は、リニアアクチュエータ３，５，６
のそれぞれを用いて第１光学部材１を第２光学部材２に
対して移動した際の像面の位置を説明するための模式図
である。図８（ａ１）に示すように、第１光学部材１を
破線で示す位置（符号１’参照）から実線で示す位置
（符号１参照）まで、第２光学部材２に対してＸ軸方向
にスライド移動することにより、図８（ａ２）に示すよ
うに、パターンの像面の位置は、Ｚ軸方向、すなわち像
面と直交する方向に移動する。図８（ａ１）に示す例で
は、第１光学部材１が＋Ｘ側に移動することにより第１
光学部材１の第１入射面１ａと第２光学部材２の第２射
出面２ｂとの相対寸法は小さくなるため、像面は＋Ｚ側
に移動する。

【００６６】ここで、像面のＺ軸方向における移動量δ
は、リニアアクチュエータ３の駆動量（補正量）に基づ
く。リニアアクチュエータ３の駆動量と像面のＺ軸方向
における移動量δとの関係は、例えば実験的あるいは数
値計算を用いて予め求めることができる。そして、前記
関係は制御装置ＣＯＮＴに接続する記憶装置に記憶され
る。

【００６７】図８（ｂ１）に示すように、第１光学部材
１を破線で示す位置（符号１’参照）から実線で示す位
置（符号１参照）まで、第２光学部材２に対してＺ軸回
りに回転することにより、すなわち、回転装置（駆動装
置）としてのリニアアクチュエータ５，６を用いて一対
のくさび型光学部材である第１、第２光学部材１，２
を、これを貫通する光路の光軸回りに相対的に回転する
ことにより、図８（ｂ２）に示すように、パターンの像
面はＸ軸とＹ軸とでなるＸＹ平面に対して傾斜する（Ｘ
軸回りに回転する）。つまり、第１光学部材１を第２光
学部材２に対して回転することにより、図８（ｂ１）に
示すように、像面調整装置１０のうち、−Ｙ側端部にお
ける第１光学部材１の第１入射面１ａと第２光学部材２
の第２射出面２ｂとの相対寸法は小さくなり、一方、＋
Ｙ側端部における第１光学部材１の第１入射面１ａと第
２光学部材２の第２射出面２ｂとの相対寸法は大きくな
る。そして、この相対寸法は、−Ｙ側端部から＋Ｙ側端
部に亘って連続的に変化するため、図８（ｂ２）に示す
ように、パターンの像面はＸＹ平面に対して傾斜する。

【００６８】ここで、像面のＹ軸に対する回転量ｒは、
リニアアクチュエータ５，６の駆動量（補正量）に基づ
く。リニアアクチュエータ５，６の駆動量と像面のＹ軸
に対する回転量ｒとの関係は、例えば実験的あるいは数
値計算を用いて予め求めることができる。そして、前記
関係は制御装置ＣＯＮＴに接続する記憶装置に記憶され
る。

【００６９】なお、本実施形態において、第１光学部材
１を第２光学部材２に対して回転する回転装置は、２つ
のリニアアクチュエータ５，６により構成されている
が、第１光学部材１と第２光学部材２とを相対的に回転
可能であれば任意の装置を用いることができる。

【００７０】次に、上述した構成を有する露光装置ＥＸ
を用いて、マスクＭのパターン像を投影光学系ＰＬ１〜
ＰＬ５を介して感光基板Ｐに投影露光する方法の第１実
施形態について図９を参照しながら説明する。まず、制
御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴに設けられてい
る撮像センサ４１を用いて投影領域５０ａ〜５０ｅのコ
ントラストを検出し、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞ
れの結像位置及び像面傾斜を検出する（ステップＳＡ
１）。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、マスクステー
ジＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴにマスクＭ及び感光基
板Ｐを載置しない状態で、照明光学系ＩＬより露光光を
射出する。これと同時に、撮像センサ４１がＸ軸方向及
びＹ軸方向に移動し、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のそれ
ぞれに対応した投影領域５０ａ〜５０ｅを走査する。走
査する撮像センサ４１により、各投影領域５０ａ〜５０
ｅにおけるコントラストが２次元的に検出される。撮像
センサ４１は投影領域５０ａ〜５０ｅのコントラストの
検出結果を制御装置ＣＯＮＴへ出力する。

【００７１】ここで、制御装置ＣＯＮＴは、投影領域５
０ａ〜５０ｅのそれぞれに撮像センサ４１を配置した状
態で、基板ステージＰＳＴをＺ軸方向に移動しながらコ
ントラスト検出を行うことにより、投影光学系ＰＬ１〜
ＰＬ５それぞれの結像位置（像面のＺ軸方向における位
置）を検出する。更に、制御装置ＣＯＮＴは、投影領域
５０ａ〜５０ｅのそれぞれのコントラストを撮像センサ
４１によって２次元的に検出することにより、投影光学
系ＰＬ１〜ＰＬ５のそれぞれの像面傾斜を検出する。

【００７２】例えば、投影光学系ＰＬ１の結像位置（像
面のＺ軸方向における位置）を検出する際には、制御装
置ＣＯＮＴは、撮像センサ４１を投影領域５０ａに配置
し、基板ステージＰＳＴとともにＺ軸方向に移動しつつ
コントラスト検出を行い、最大コントラストを検出する
Ｚ軸方向における位置を結像位置とする。一方、像面傾
斜を検出する際には、制御装置ＣＯＮＴは、撮像センサ
４１で投影領域５０ａの複数点の結像位置の計測に基づ
いて求める。

【００７３】次いで、制御装置ＣＯＮＴは、第１光学部
材１及び第２光学部材２を用いて像面の位置を補正する
（ステップＳＡ２）。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、
像面調整装置１０の第１光学部材１を第２光学部材２に
対してＸ軸方向に移動するとともに、第１光学部材１を
第２光学部材２に対してＺ軸回りに回転しつつ、撮像セ
ンサ４１により投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のそれぞれに
関してコントラスト検出を行い、この検出結果に基づい
て、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のそれぞれの結像位置が
Ｚ軸方向で同じ位置になるように、且つ、投影領域５０
ａ〜５０ｅのそれぞれが所定の台形形状を有するよう
に、像面の位置を補正する。これにより、投影光学系Ｐ
Ｌ１〜ＰＬ５それぞれの像面のＺ方向における位置は同
じになり、且つ、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの
光軸と像面とは直交する。

【００７４】そして、制御装置ＣＯＮＴは、このときの
投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５ぞれぞれの第１光学部材１及
び第２光学部材２のＸ軸方向及びＺ軸回りに関する位置
（姿勢）を初期位置として設定し、記憶装置に記憶す
る。こうして、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの像
面のＺ軸方向における位置が互いに等しくなるように、
且つ、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの像面と光軸
とが直交するようにキャリブレーションが行われる。な
お、第１光学部材１及び第２光学部材２の初期位置とし
ては、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの像面のＺ軸
方向及びＸ軸回りに関する位置を一致させる位置である
必要はない。換言すれば、キャリブレーションは、投影
光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの像面のＺ軸方向におけ
る位置が互いに等しくなるように、且つ、投影光学系Ｐ
Ｌ１〜ＰＬ５それぞれの像面と光軸とが直交するように
行う必要はなく、例えば感光基板Ｐの表面形状に応じ
て、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの像面のＺ軸方
向における位置を互いに異ならせて設定したり、投影光
学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの像面と光軸とを傾斜して
設定するようなキャリブレーションを行ってもよい。

【００７５】次いで、マスクステージＭＳＴに対してマ
スクＭがロードされる（ステップＳＡ３）。なお、この
とき、感光基板Ｐは基板ステージＰＳＴにロードされて
いない。

【００７６】マスクＭがロードされたら、制御装置ＣＯ
ＮＴは、マスクＭの撓み量を検出する（ステップＳＡ
４）。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、照明光学系Ｉ
ＬによりマスクＭを露光光で照明しつつ、マスクＭを支
持するマスクステージＭＳＴと撮像センサ４１を備えた
基板ステージＰＳＴとを投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５に対
してＸ軸方向に同期移動する。制御装置ＣＯＮＴは、走
査するマスクＭを介した露光光を撮像センサ４１で検出
することにより、マスクＭの走査方向における複数位置
を介した露光光に基づく投影領域５０ａ〜５０ｅのパタ
ーンのコントラストを検出する。撮像センサ４１の検出
結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮ
Ｔは撮像センサ４１で検出した投影領域５０ａ〜５０ｅ
それぞれのパターンのコントラストに基づいて、マスク
Ｍの撓み量を求める。すなわち、マスクステージＭＳＴ
に支持されているマスクＭが撓んでいる場合には、マス
クＭを介した露光光に基づく投影領域５０ａ〜５０ｅそ
れぞれのパターンは結像しないので、撮像センサ４１
は、投影領域５０ａ〜５０ｅそれぞれのパターンのコン
トラストのよい位置を検出することにより、投影領域５
０ａ〜５０ｅのそれぞれに対応する像面の位置を検出す
ることができる。ここで、像面の位置とは、Ｚ軸方向に
おける位置、及びＹ軸に対する傾斜方向における位置を
含む。

【００７７】制御装置ＣＯＮＴ（あるいは制御装置ＣＯ
ＮＴに接続する記憶装置）には、マスクＭの撓み量と、
その際の投影光学系の像面位置との関係が予め記憶され
ており、制御装置ＣＯＮＴは、この関係に基づいて、走
査方向の複数位置におけるマスクＭの撓み量から像面位
置を求めることができる。また、マスクＭの撓み量につ
いては、マスクＭが変わっても大きく変わることが少な
いので、予め記憶された撓み量に対応して像面調整装置
１０が調整されており、撓み量が異なるマスクが使用さ
れた際には、その差分を像面調整装置で補正するように
すればよい。また、基準となるマスクを用いて像面位置
を調整する際に、像面調整装置１０の駆動位置は中立の
位置となるようにしておき、他に付属する光学系もしく
は投影光学系の一部の光学部材を調整することにより、
像面位置の調整を行う。結果として像面調整装置１０の
駆動マージンを確保することができる。また、初期設定
も短時間で行うことができる。なお、マスク側のフォー
カスセンサ２０を用いることにより、露光中においても
マスクの撓み量を計測することができ、露光中にもマス
クの撓み量に基づいて随時像面位置を求めることがで
き、それにより像面調整装置１０により補正することが
可能である。また、マスクの撓みに基づく像面位置の制
御と合わせ、感光基板Ｐの露光面をフォーカスセンサ２
０で計測しておき、像面位置と感光基板Ｐの露光面とが
ほぼ一致するように像面調整装置１０を制御するように
すれば、マスクＭのパターンを精度良く感光基板Ｐに結
像することができる。そして、走査方向の複数位置にお
けるマスクＭの撓み量に基づいて、制御装置ＣＯＮＴ
は、マスクＭの表面の近似曲面を算出する（ステップＳ
Ａ５）。

【００７８】次いで、感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴ
にロードされる（ステップＳＡ６）。

【００７９】感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロード
されたら、制御装置ＣＯＮＴは、露光処理を行う前の予
備走査を行う。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、照明光
学系ＩＬによる照明を行わない状態で、例えば照明光学
系ＩＬの照明光を不図示のシャッタにより遮断した状態
で、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと感光基
板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴとを投影光学系ＰＬ
１〜ＰＬ５に対してＸ軸方向に同期移動する。この予備
走査中に、アライメント系４９ａ、４９ｂがマスクＭと
感光基板Ｐとのアライメントを行う。

【００８０】まず、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント
系４９ａ、４９ｂを用いてマスクＭ及び感光基板ＰのＸ
軸方向及びＹ軸方向における相対的な位置（姿勢）検出
を行う（ステップＳＡ７）。

【００８１】具体的には、アライメント系４９ａ、４９
ｂが所定の検出位置である照明光学系ＩＬとマスクＭと
の間に進入し、感光基板Ｐの基板アライメントマーク５
２ｃ、５２ｂが投影領域５０ａ、５０ｅの位置にきたと
きに、アライメント系４９ａ、４９ｂにより、基板アラ
イメントマーク５２ｃ、５２ｂとこれらに対応するマス
クＭに形成されているマスクアライメントマークとの相
対的な位置ずれが検出され、次いで、感光基板Ｐの基板
アライメントマーク５２ｄ、５２ａが投影領域５０ａ、
５０ｅの位置にきたときにアライメント系４９ａ、４９
ｂにより、基板アライメントマーク５２ｄ、５２ａとこ
れらに対応するマスクＭに形成されているマスクアライ
メントマークとの相対的な位置ずれが検出される。

【００８２】制御装置ＣＯＮＴは、アライメント系４９
ａ、４９ｂの検出結果に基づいて、マスクステージ駆動
部ＭＳＴＤ及び基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを介してマ
スクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴを駆動し、
マスクＭと感光基板Ｐとを位置合わせする（ステップＳ
Ａ８）。

【００８３】一方、上記ステップＳＡ７の処理と並行し
て、フォーカスセンサ２０が、感光基板Ｐの表面のＺ軸
方向における相対距離検出を行う（ステップＳＡ９）。
制御装置ＣＯＮＴは、予備走査中に、フォーカスセンサ
２０を用いて、感光基板Ｐの表面のＺ軸方向における相
対距離の検出、すなわち、感光基板Ｐの表面のＺ軸方向
における位置検出を行う。具体的には、マスクＭと感光
基板Ｐとを走査しつつ、複数のフォーカスセンサ２０の
それぞれによる感光基板Ｐについてのフォーカス信号に
基づいて、感光基板ＰのＺ軸方向における位置を所定の
ピッチでサンプリングすることにより、制御装置ＣＯＮ
Ｔは、碁盤目状に規定された所定のＸ座標及びＹ座標に
対応する感光基板ＰのＺ軸方向における相対距離を表面
データとして記憶装置に記憶する。この表面データのＸ
軸方向におけるサンプリング位置は、図４において、十
字線及び十字点線で示された位置である。なお、感光基
板ＰのＸ軸方向におけるサンプリング数を多くするほど
表面データ精度は向上するが、信号処理や演算処理に要
する時間等との関係を考慮して適宜設定される。なお、
碁盤目状のセンサを使えばリアルタイムで計測できるた
め、ラインで計測できる。

【００８４】制御装置ＣＯＮＴは、記憶装置に記憶され
ている、ＸＹ平面内での離散的な位置におけるＺ軸方向
の相対距離の集合としての表面データに基づいて、感光
基板Ｐの表面形状の近似曲面を最小自乗法等の近似方法
を用いて算出する（ステップＳＡ１０）。すなわち、制
御装置ＣＯＮＴは、フォーカスセンサ２０による感光基
板Ｐの複数位置における検出結果に基づいて、感光基板
Ｐの平面度を求める。

【００８５】次に、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ
５で求めたマスクＭの表面形状に関する情報と、ステッ
プＳＡ１０で求めた感光基板Ｐの表面形状に関する情報
とに基づいて、マスクＭと感光基板ＰとのＺ軸方向にお
ける相対距離を求め、これを表面データとする（ステッ
プＳＡ１１）。制御装置ＣＯＮＴは、前記求めた結果
（表面データ）に基づいて、複数の投影光学系ＰＬ１〜
ＰＬ５のそれぞれについてのフォーカス誤差、及び像面
と感光基板表面との位置誤差（像面位置誤差）を求め
る。

【００８６】次に、制御装置ＣＯＮＴはレベリング制御
量を算出する（ステップＳＡ１２）。具体的には、制御
装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ２で設定した投影光学系
ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの結像位置（焦点距離）と、ス
テップＳＡ１１で求めた表面データとに基づいて、フォ
ーカス誤差（投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の結像位置と表
面データとのＺ軸方向における距離）がＹ軸方向に亘っ
て最小となるような、基板ステージＰＳＴのＸ軸回りの
回転量及びＺ軸方向におけるシフト量を算出し、これを
基板ステージＰＳＴの姿勢を調整する基板ステージ駆動
部ＰＳＴＤに対するレベリング制御量とする。また、基
板ステージＰＳＴのＹ軸回りにの回転についても補正制
御する場合には、このＹ軸回りの回転量を同様に算出
し、これも含めて基板ステージ駆動部ＰＳＴＤに対する
レベリング制御量とする。このレベリング制御量は、基
板ステージＰＳＴのＸ軸方向への送り量（移動量）に応
じて所定の送り量毎に算出される。

【００８７】次に、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ
１２で算出したレベリング制御量に基づいて、ステップ
ＳＡ１１で算出した表面データを補正し、新たな表面デ
ータを求める（ステップＳＡ１３）。

【００８８】制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ２で設
定した投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの結像位置
と、ステップＳＡ１３で求めた新たな表面データとに基
づいて、残留するフォーカス誤差を求め、この求めた結
果に基づいて、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの結
像位置の補正量を求める（ステップＳＡ１４）。具体的
には、制御装置ＣＯＮＴは、残留するフォーカス誤差を
低減するように投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの結
像位置を補正する補正量（図８符号δ参照）を求め、こ
の求めた結果に基づいて、像面調整装置１０の第１光学
部材１の第２光学部材２に対するＸ軸方向における位
置、すなわち、リニアアクチュエータ３の駆動量（補正
量）を求める。ここで、制御装置ＣＯＮＴは、凹凸を有
する表面データに合わせて、つまり、同期移動する感光
基板Ｐ表面の例えば碁盤目状に設定された複数位置のそ
れぞれと、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の結像位置とが一
致するように、同期移動に合わせて補正する第１光学部
材１に対する第２光学部材２のＸ軸方向に関する位置、
すなわちリニアアクチュエータ３の駆動量を設定する。

【００８９】更に、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ
２で設定した投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの像面
傾斜と、ステップＳＡ１３で求めた新たな表面データと
に基づいて、像面と表面データ（感光基板Ｐ表面）との
位置誤差を求め、この求めた結果に基づいて、投影光学
系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの像面傾斜の補正量を求める
（ステップＳＡ１５）。具体的には、制御装置ＣＯＮＴ
は、凹凸を有する表面データと投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ
５それぞれの像面とを一致させるように、投影光学系Ｐ
Ｌ１〜ＰＬ５それぞれの像面傾斜を補正する補正量（図
８符号ｒ参照）を求め、この求めた結果に基づいて、像
面調整装置１０の第１光学部材１の第２光学部材２に対
するＺ軸回りに関する位置、すなわち、リニアアクチュ
エータ５，６の駆動量（補正量）を求める。ここで、制
御装置ＣＯＮＴは、凹凸を有する表面データに合わせ
て、つまり、同期移動する感光基板Ｐ表面の例えば碁盤
目状に設定された複数位置のそれぞれと、投影光学系Ｐ
Ｌ１〜ＰＬ５の像面とが一致するように、同期移動に合
わせて補正する第１光学部材１に対する第２光学部材２
のＺ軸回りに関する位置、すなわちリニアアクチュエー
タ５，６の駆動量を設定する。

【００９０】制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ１４及
びステップＳＡ１５で求めた補正量に基づいて、マスク
Ｍと感光基板Ｐとの同期移動に合わせて補正する像面調
整装置１０での補正量、すなわち、リニアアクチュエー
タ３及びリニアアクチュエータ５，６の補正量を、例え
ば前記碁盤目状に設定した位置に合わせて設定し、この
設定した補正量を制御マップとして記憶装置に記憶する
（ステップＳＡ１６）。

【００９１】更に、制御装置ＣＯＮＴは、上記ステップ
ＳＡ２などで設定した同期移動速度に応じて、マスクＭ
と感光基板Ｐとの同期移動に合わせて像面と表面データ
（感光基板Ｐ表面）とが一致するように、像面の補正速
度、すなわち、像面のＺ軸方向における単位時間当たり
の移動量、及び像面のＹ軸に対する単位時間当たりの回
転量（傾斜量）を設定しする。制御装置ＣＯＮＴは、設
定した像面の補正速度に基づいて、リニアアクチュエー
タ３及びリニアアクチュエータ５，６の駆動速度を設定
し、この設定した駆動速度（補正速度）も制御マップと
して記憶装置に記憶する。

【００９２】マスクＭと感光基板Ｐとの同期移動に合わ
せて補正する像面調整装置１０での補正量を予め制御マ
ップとして記憶装置に記憶したら、制御装置ＣＯＮＴ
は、照明光学系ＩＬのシャッタによる照明光の遮断を解
除するとともに、マスクＭを支持するマスクステージＭ
ＳＴと感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴとを同
期移動しつつ、マスクＭのパターン像を投影光学系ＰＬ
１〜ＰＬ５を介して感光基板Ｐに転写する走査露光を開
始する（ステップＳＡ１７）。

【００９３】走査露光を行うに際し、まず、制御装置Ｃ
ＯＮＴは、記憶装置に記憶してある前記制御マップに基
づいて、パターンの像面のＺ軸方向における位置を調整
するとともに、像面傾斜を調整する（ステップＳＡ１
８）。

【００９４】そして、制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭと
感光基板Ｐとを同期移動するとともに、この同期移動に
伴って、予め求められている制御マップに基づいて、像
面調整装置１０での補正量を変化させつつ、走査露光を
行う（ステップＳＡ１９）。

【００９５】制御装置ＣＯＮＴは、同期移動方向におけ
るレベリング制御量に基づいて、基板ステージ駆動部Ｐ
ＳＴＤを適宜駆動し、レベリング制御を行うとともに、
前記制御マップに基づいて像面調整装置１０を駆動する
ことにより、各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの像
面を感光基板Ｐの表面に一致させつつ、感光基板Ｐに対
して露光処理を行う（ステップＳＡ２０）。

【００９６】本実施形態の露光装置ＥＸによると、図１
０（ａ）に示すように、マスクＭがＹ軸方向（非走査方
向）に撓んで、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの像
面と感光基板Ｐ表面とが一致しない場合でも、マスクＭ
及び感光基板Ｐの表面形状に応じて像面調整装置１０の
第１光学部材１を第２光学部材２に対してＸ軸方向に移
動することにより、図１０（ｂ）に示すように、投影光
学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの像面のＺ軸方向における
位置と、感光基板Ｐの表面とを合わせることができる。
そして、第１光学部材１を第２光学部材２に対してＺ軸
回りに回転することにより、図１０（ｃ）に示すよう
に、像面が傾斜するので、凹凸のある感光基板Ｐであっ
ても、この感光基板Ｐと投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それ
ぞれの像面とをほぼ一致させることができる。なお、マ
スクＭ及び感光基板Ｐの表面を測定するフォーカスセン
サを投影領域に３点以上設ければ、表面の傾斜を正確に
測定でき、それに対して像面を傾斜させるようにすれば
よい。

【００９７】また、図１１（ａ）に示すように、マスク
Ｍあるいは感光基板ＰがＸ軸方向（走査方向）に撓ん
で、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの像面と感光基
板Ｐ表面とが一致しない場合でも、感光基板Ｐの表面形
状に応じて同期移動に伴って、像面調整装置１０の第１
光学部材１を第２光学部材２に対してＸ軸方向に移動す
ることにより、図１１（ｂ）に示すように、投影光学系
ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの像面のＺ軸方向における位置
と、感光基板Ｐの表面とを合わせることができる。な
お、本実施形態では、投影領域５０ａ〜５０ｅのＸ軸方
向におけるの幅は狭いので、Ｘ軸に対する像面傾斜は行
わない構成となっており、像面のＺ軸方向における位置
調整で、走査方向に関しては感光基板Ｐ表面と像面とを
一致させることができる。

【００９８】そして、図１２（ａ）に示すように、走査
露光中において、基板ステージＰＳＴをＸ軸回りに回転
しながらレベリング制御量に基づいてレベリング制御す
ることにより、感光基板Ｐの表面の各位置におけるフォ
ーカス誤差を平均的に小さくすることができる。そし
て、これに加えて、このレベリング制御によってもなお
残存するフォーカス誤差を、前述したように像面調整装
置１０により像面の位置をＺ軸方向に調整するととも
に、パターン像の像面傾斜を調整することにより、投影
光学系自身の像面位置調整で像面と感光基板Ｐ表面との
位置誤差を個別に小さくすることができる。このよう
に、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤ
を介して基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における傾き
（レベリング）を調整しながら走査露光を行うことがで
きる。同様に、図１２（ｂ）に示すように、基板ステー
ジＰＳＴをＹ軸回りに回転しながらレベリング調整する
ことも可能であり、この場合も、感光基板Ｐの表面の各
位置におけるフォーカス誤差を平均的に小さくすること
ができる。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステー
ジＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴのＸ軸方向にお
ける傾きを調整しながら走査露光を行うことができる。
ここで、図１２において、破線で示す感光基板Ｐはレベ
リング制御を行われていない状態を示すものであり、実
線で示す感光基板Ｐはレベリング制御を行われている状
態を示すものである。なお、本実施形態では、投影領域
５０ａ〜５０ｅのＸ軸方向におけるの幅は狭いので、Ｘ
軸方向における傾きを調整しながら走査露光を行わなく
ても、基板ステージＰＳＴのＺ軸方向に関する位置調整
だけで、走査方向に関しては感光基板Ｐ表面と像面とを
一致させることができる。また、各投影光学系に備えら
れた像面調整装置１０の像面調整範囲になるように感光
基板Ｐのレベリング調整を行い、ともに連動させること
が望ましい。

【００９９】以上説明したように、パターンの像面の位
置をＺ軸方向に調整するとともにパターン像の像面傾斜
を調整する像面調整装置１０を備えたので、像面調整装
置１０は、パターンの像面の位置を調整することによ
り、フォーカス誤差を低減できる。また、パターン像の
像面傾斜を調整することにより、感光基板ＰやマスクＭ
の表面に凹凸が存在していても、パターンの像面と感光
基板Ｐの表面とを一致させることができる。したがっ
て、マスクＭと感光基板Ｐとを同期走査しつつ露光処理
を行う場合でも、像面と感光基板Ｐの表面との位置誤差
を低減しつつ走査露光を行うことができる。

【０１００】像面調整装置１０は、第１射出面１ｂを有
する第１光学部材１と、第１射出面１ｂに対向する第２
入射面２ａを有する第２光学部材２とからなる一対のく
さび型光学部材を有しており、これらをＺ軸回りに相対
的に回転するだけで、パターンの像面をＺ軸に対して簡
単に傾斜させることができる。したがって、感光基板Ｐ
に凹凸が存在していても、この凹凸に合わせて像面を傾
斜させればよいので、感光基板Ｐの表面と像面との位置
誤差を低減しつつ精度良い走査露光を行うことができ
る。

【０１０１】撮像センサ４１を用いてマスクＭの走査方
向における撓み量を予め求め、この求めた撓み量に基づ
いて像面調整装置１０が制御されるので、マスクＭの撓
みに起因して像面の位置が変化しても、像面と感光基板
Ｐとの位置誤差を低減することができる。

【０１０２】なお、撮像センサ４１は、照度とコントラ
ストとを測定するように示しているが、照度を測定する
専用のセンサを別途設けるようにしてもよい。また、撮
像センサ４１で、ベースラインの計測を行うようにして
もよいし、マスクの位置測定や、マスクのパターンの位
置測定を投影光学系を介した像により行うようにしても
よい。

【０１０３】第１光学部材１と第２光学部材２とは、エ
アベアリング１１により非接触状態で一定の間隔で対向
するように保持されているので、投影光学系ＰＬ１〜Ｐ
Ｌ５それぞれの像面位置を高精度で微調整できるととも
に、非接触であるから経時的な劣化も少なく、長期にわ
たり精度良い調整を行うことができる。

【０１０４】なお、第１光学部材１と第２光学部材２と
を非接触状態に保持する非接触装置としては、上記実施
形態で示したような負圧による吸引力と陽圧による反発
力との組み合わせによるエアベアリングの他に、例え
ば、磁力による吸引力と陽圧による反発力とを組み合わ
せたもので、負圧による吸引力と磁力による反発力とを
組み合わせたものでもよい。また、磁力による吸引力と
磁力による反発力とを組み合わせたものでもよく、更に
は、重力、バネによる付勢力等と、上記の陽圧もしくは
負圧、磁力等を適宜に組み合わせたものでもよい。

【０１０５】上記実施形態において、第１光学部材１と
第２光学部材２とはエアベアリング１１により非接触状
態となっているが、必ずしも非接触状態である必要はな
い。一対のくさび型光学部材を接触状態とし、この一対
のくさび型光学部材を貫通する光路の光軸回りにそれぞ
れを相対的に回転可能とする回転装置としてのリニアア
クチュエータ５，６により一対のくさび型光学部材を相
対的に回転するようにしてもよい。一方、一対のくさび
型光学部材を非接触状態で相対的に回転することによ
り、光学部材の劣化を抑えることができる。

【０１０６】上記実施形態において、レベリング制御及
び像面調整は、マスクＭ及び感光基板ＰのＺ軸方向にお
ける相対距離に関する表面データに基づいて行うように
説明したが、マスクＭについての表面データに基づいて
のみ、あるいは、感光基板Ｐについての表面データに基
づいてのみ行うことができる。

【０１０７】なお、上記実施形態において、走査露光を
行うに際し、レベリング制御は感光基板Ｐを支持する基
板ステージＰＳＴに関して行われるように説明したが、
マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴをＸ軸回り及
びＹ軸回りに回転可能とし、マスクステージＭＳＴをマ
スクステージ駆動部ＭＳＴＤを用いてレベリング制御し
ながら走査露光を行うようにいしてもよい。

【０１０８】上記実施形態では、撮像センサ４１により
マスクＭの近似曲面を求めた後、フォーカスセンサ２０
により感光基板Ｐの近似曲面を求め、これらの近似曲面
に基づいてマスクＭと感光基板Ｐとの相対距離に関する
表面データを算出し、算出した表面データに応じて像面
調整装置１０を制御する構成であるが、マスクＭや感光
基板Ｐの撓み量を、これらマスクＭや感光基板Ｐの大き
さ、形状、及び材質、ステージの支持位置等に基づい
て、例えば数値計算などを用いて理論的に求め、この求
めたマスクＭや感光基板Ｐの撓み量に基づいて、像面調
整装置１０を制御するようにしてもよい。

【０１０９】上記実施形態において、マスクＭの表面形
状は撮像センサ４１の検出結果に基づいて求められ、感
光基板Ｐの表面形状はフォーカスセンサ２０の検出結果
に基づいて求められ、これら別々に求められた表面形状
に基づいてマスクＭと感光基板ＰとのＺ軸方向における
相対距離から表面データが算出される構成である。一
方、フォーカスセンサ２０が、マスクＭの表面と感光基
板Ｐの表面とのＺ軸方向における相対距離検出を行うよ
うにしてもよい。制御装置ＣＯＮＴは、予備走査中に、
フォーカスセンサ２０を用いて、マスクＭ及び感光基板
Ｐのそれぞれの表面のＺ軸方向における相対距離の検
出、すなわち、マスクＭ及び感光基板Ｐのそれぞれの表
面のＺ軸方向における位置検出を行う。具体的には、マ
スクＭと感光基板Ｐとを走査しつつ、複数のフォーカス
センサ２０のそれぞれによるマスクＭ及び感光基板Ｐに
ついてのフォーカス信号に基づいて、マスクＭ及び感光
基板ＰのＺ軸方向における位置を所定のピッチでサンプ
リングすることにより、制御装置ＣＯＮＴは、碁盤目状
に規定された所定のＸ座標及びＹ座標に対応するマスク
Ｍ及び感光基板ＰのＺ軸方向における相対距離を表面デ
ータとして記憶装置に記憶する。そして、マスクＭ及び
感光基板ＰそれぞれについてのＺ軸方向における位置に
基づいて、マスクＭと感光基板ＰとのＺ軸方向における
相対距離を求めてこれを表面データとする。

【０１１０】上記実施形態では、レベリング制御と像面
調整装置１０による像面位置調整とを併用するように説
明したが、もちろん、像面調整装置１０のみでも像面と
感光基板Ｐ（表面データ）との位置誤差を低減すること
ができる。ただし、像面と感光基板Ｐとの位置誤差が大
きい場合、像面調整装置１０の第１光学部材１（あるい
は第２光学部材２）の移動量を大きくしなければならな
いため、露光装置内の部材と干渉してしまうなどの問題
が発生する場合がある。この場合、レベリング制御を併
用することにより、像面調整装置１０の第１光学部材１
（あるいは第２光学部材２）の移動量を抑えることがで
きる。

【０１１１】上記実施形態では、第１光学部材１及び第
２光学部材２のそれぞれはＸ軸方向に向かって漸次厚さ
が変化する形状であり、第１光学部材１及び第２光学部
材２の傾斜面である第１射出面１ｂ及び第２入射面２ａ
はＸ軸方向に傾斜している。これにより、第１光学部材
１と第２光学部材２とをＺ軸回りに相対的に回転するこ
とにより、図８を用いて説明したように、像面はＹ軸に
対して傾斜する。一方、第１光学部材１及び第２光学部
材２のそれぞれをＹ軸方向に向かって漸次厚さが変化す
る形状とし、すなわち、第１光学部材１及び第２光学部
材２の傾斜面である第１射出面１ｂ及び第２入射面２ａ
をＹ軸方向に傾斜するように設定し、この形状を有する
第１光学部材１と第２光学部材２とをＺ軸回りに相対的
に回転することにより、像面をＸ軸に対して傾斜させる
ことができる。これにより、例えば、投影領域５０ａ〜
５０ｅのＸ軸方向における幅が大きくなり、マスクＭが
Ｘ軸方向に撓んで走査方向においても像面傾斜調整を行
う必要が生じた場合であっても、感光基板Ｐ（表面デー
タ）と像面とを一致させつつ走査露光を行うことができ
る。なお、本実施形態において、投影領域５０ａ〜５０
ｅのそれぞれはＹ軸方向（非走査方向）に長い形状であ
り、Ｘ軸方向に対しては幅狭であるため、Ｘ軸方向に関
しては感光基板Ｐの表面の凹凸に応じて像面傾斜調整を
行わなくても、Ｚ軸方向における像面位置調整を行うだ
けで、感光基板Ｐの表面とＸ軸方向における像面とを略
一致させることができる。

【０１１２】また、Ｘ軸方向に傾斜する傾斜面をそれぞ
れ有する第１、第２光学部材を備えた像面調整装置と、
Ｙ軸方向に傾斜する傾斜面をそれぞれ有する第１，第２
光学部材を備えた像面調整装置との双方を露光光の光路
上に設け、これら２つの像面調整装置によって、像面を
Ｙ軸及びＸ軸のそれぞれに対して傾斜させつつ露光処理
を行う構成とすることもできる。

【０１１３】次に、図１３を参照しながら、露光方法の
第２実施形態について説明する。ここで、以下の説明に
おいて、上記第１実施形態と同一あるいは同等の構成部
分についてはその説明を簡略もしくは省略する。マスク
ＭがマスクステージＭＳＴにロードされる（ステップＳ
Ｂ１）。

【０１１４】次に、制御装置ＣＯＮＴは、照明光学系Ｉ
ＬによりマスクＭを露光光で照明し、このマスクＭを介
した露光光に基づく投影領域５０ａ〜５０ｅの照度を基
板ステージＰＳＴに設けられている撮像センサ４１で検
出する（ステップＳＢ２）。撮像センサ４１は投影領域
５０ａ〜５０ｅの照度の検出結果を制御装置ＣＯＮＴへ
出力する。制御装置ＣＯＮＴは、投影領域５０ａ〜５０
ｅのそれぞれの照度を撮像センサ４１によって２次元的
に検出することにより、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のそ
れぞれの像のコントラストを検出し、像面の位置（Ｚ軸
方向における位置及びＹ軸に対する傾斜方向の位置）を
求める。

【０１１５】次いで、制御装置ＣＯＮＴは、第１光学部
材１及び第２光学部材２を用いて像面の位置を補正する
（ステップＳＢ３）。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、
像面調整装置１０の第１光学部材１を第２光学部材２に
対してＸ軸方向に移動するとともに、第１光学部材１を
第２光学部材２に対してＺ軸回りに回転しつつ、撮像セ
ンサ４１により投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のそれぞれに
関して照度検出を行い、この検出結果に基づいて、投影
光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のそれぞれの結像位置がＺ軸方向
で同じ位置になるように、且つ、投影領域５０ａ〜５０
ｅのそれぞれが所定の台形形状を有するように、像面の
位置を補正する。これにより、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ
５それぞれの像面のＺ方向における位置は同じになり、
且つ、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの光軸と像面
とは直交する。

【０１１６】そして、制御装置ＣＯＮＴは、このときの
投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５ぞれぞれの第１光学部材１及
び第２光学部材２のＸ軸方向及びＺ軸回りに関する補正
量（リニアアクチュエータ３，５，６の駆動量）を、記
憶装置に記憶する。こうして、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ
５それぞれの像面のＺ軸方向における位置が互いに等し
くなるように、且つ、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞ
れの像面と光軸とが直交するようにキャリブレーション
が行われ、このときの同期移動に伴う像面調整装置１０
の補正量が設定され、記憶される。

【０１１７】すなわち、第１実施形態では、ステップＳ
Ａ２で説明したように、像面調整装置１０により投影光
学系単独での像面位置調整（キャリブレーション）を行
う構成であるが、第２実施形態では、マスクＭを介した
光を用いて像面位置調整が行われる。すなわち、第２実
施形態では、マスクＭの撓み量に起因する像面位置変化
をも含めて補正するキャリブレーションが行われる。

【０１１８】次いで、感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴ
にロードされる（ステップＳＢ４）。

【０１１９】感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロード
されたら、制御装置ＣＯＮＴは、露光処理を行う前の予
備走査を行う。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、照明光
学系ＩＬによる照明を行わない状態で、マスクＭを支持
するマスクステージＭＳＴと感光基板Ｐを支持する基板
ステージＰＳＴとを投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５に対して
Ｘ軸方向に同期移動する。この予備走査中に、アライメ
ント系４９ａ、４９ｂがマスクＭと感光基板Ｐとのアラ
イメントを行う。

【０１２０】制御装置ＣＯＮＴは、アライメント系４９
ａ、４９ｂを用いてマスクＭ及び感光基板ＰのＸ軸方向
及びＹ軸方向における相対的な位置（姿勢）検出を行う
（ステップＳＢ５）。

【０１２１】制御装置ＣＯＮＴは、アライメント系４９
ａ、４９ｂの検出結果に基づいて、マスクステージ駆動
部ＭＳＴＤ及び基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを介してマ
スクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴを駆動し、
マスクＭと感光基板Ｐとを位置合わせする（ステップＳ
Ｂ６）。

【０１２２】一方、上記ステップＳＢ５の処理と並行し
て、フォーカスセンサ２０が、感光基板Ｐの表面のＺ軸
方向における相対距離検出を行う（ステップＳＢ７）。
制御装置ＣＯＮＴは、予備走査中に、フォーカスセンサ
２０を用いて、感光基板Ｐの表面のＺ軸方向における相
対距離の検出、すなわち、感光基板Ｐの表面のＺ軸方向
における位置検出を行う。

【０１２３】制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＢ７で求
めた感光基板ＰのＺ軸方向における位置に関するデータ
に基づいて、感光基板Ｐの表面形状の近似曲面を最小自
乗法等の近似方法を用いて算出し、表面データとする
（ステップＳＢ８）。

【０１２４】制御装置ＣＯＮＴは、前記表面データに基
づいて、複数の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のそれぞれに
ついてのフォーカス誤差、及び像面と感光基板Ｐ表面と
の位置誤差（像面位置誤差）を求める。

【０１２５】次に、制御装置ＣＯＮＴはレベリング制御
量を算出する（ステップＳＢ９）。

【０１２６】制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＢ９で算
出したレベリング制御量に基づいて、ステップＳＢ８で
算出した表面データを補正し、新たな表面データを求め
る（ステップＳＢ１０）。

【０１２７】制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＢ３で設
定した投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの結像位置
と、ステップＳＢ１０で求めた新たな表面データとに基
づいて、残留するフォーカス誤差を求め、この求めた結
果に基づいて、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの結
像位置の補正量を求める（ステップＳＢ１１）。

【０１２８】更に、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＢ
３で設定した投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの像面
傾斜と、ステップＳＢ１０で求めた新たな表面データと
に基づいて、像面と表面データ（感光基板Ｐ表面）との
位置誤差を求め、この求めた結果に基づいて、投影光学
系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれの像面傾斜の補正量を求める
（ステップＳＢ１２）。

【０１２９】すなわち、ステップＳＢ３で求めた、マス
クＭの撓みに起因する像面位置変化を補正するための補
正量に、感光基板Ｐの表面形状に対して像面を一致させ
るための補正量が加算される。

【０１３０】制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＢ１１及
びステップＳＢ１２で求めた補正量に基づいて、マスク
Ｍと感光基板Ｐとの同期移動に合わせて補正する像面調
整装置１０での補正量、すなわち、リニアアクチュエー
タ３及びリニアアクチュエータ５，６の補正量を、例え
ば前記碁盤目状に設定した位置に合わせて設定し、この
設定した補正量を制御マップとして記憶装置に記憶する
（ステップＳＢ１３）。

【０１３１】マスクＭと感光基板Ｐとの同期移動に合わ
せて補正する像面調整装置１０での補正量を予め制御マ
ップとして記憶装置に記憶したら、制御装置ＣＯＮＴ
は、照明光学系ＩＬのシャッタによる照明光の遮断を解
除するとともに、マスクＭを支持するマスクステージＭ
ＳＴと感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴとを同
期移動しつつ、マスクＭのパターン像を投影光学系ＰＬ
１〜ＰＬ５を介して感光基板Ｐに転写する走査露光を行
う（ステップＳＢ１４）。

【０１３２】以上説明したように、マスクＭ及び複数の
投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５それぞれを介した露光光を撮
像センサ４１で検出し、この検出結果に基づいて像面位
置調整を行って、マスクＭの撓みに起因する像面位置変
化を補正するための補正量を予め求めておくことによ
り、例えば、マスクＭを交換しないで感光基板Ｐを順次
交換しつつ露光処理を行うような場合、マスクＭの撓み
に起因する像面位置変化を補正するための補正量の導出
は、１回行えばよいので、工数を減らすことができ作業
効率を向上することができる。そして、フォーカスセン
サ２０を用いて感光基板Ｐの表面形状データを求め、こ
の感光基板Ｐの表面と像面とを一致させるための補正量
を求め、この求めた感光基板に対する補正量と、マスク
に対する補正量とを合わせた補正量で像面位置調整を行
うことにより、像面と感光基板Ｐとを精度良く一致させ
つつ走査露光を行うことができる。

【０１３３】なお、上記第２実施形態では、フォーカス
センサ２０により感光基板ＰのＺ軸方向における位置を
検出し、この検出結果から感光基板Ｐの表面データ（近
似曲面）を求め、この求めた結果に基づいて制御マップ
を作成し、この制御マップに基づいて像面調整装置１０
により像面位置調整を行うように説明したが、制御マッ
プを作成せずに、感光基板Ｐの表面形状を、投影光学系
より同期移動方向前方側に設けられた先読みセンサで検
出しつつ走査露光を行い、先読みセンサの検出結果に基
づいて、像面調整装置１０の制御やレベリング制御を行
うようにしてもよい。すなわち、制御マップを作成せず
に、先読みセンサで感光基板Ｐの表面形状を検出しつつ
像面調整を行うようにしてもよい。

【０１３４】上記各実施形態において、像面調整装置１
０によって像面位置調整をすることにより感光基板Ｐ上
におけるパターン像が例えばＸ軸方向に移動したりする
場合がある。この場合、マスクＭと感光基板Ｐとの相対
的な像特性（シフト、ローテーション、スケーリング）
に関する補正を行いつつ、走査露光する。例えば、第１
実施形態におけるステップＳＡ７などにおいて、制御装
置ＣＯＮＴは、上記マスクアライメントマーク及び基板
アライメントマーク５２ａ〜５２ｄの検出手順と同様の
手順により、像特性補正用の不図示のマスクマークと基
板マークとを順次重ね合わせつつアライメント系４９
ａ，４９ｂがマーク位置を検出する。制御装置ＣＯＮＴ
は、マスクＭと感光基板Ｐとを位置合わせするためにア
ライメント系４９ａ，４９ｂを用いてマスクマーク及び
基板マークの位置情報を検出し、得られた位置情報に対
して統計演算を行って感光基板Ｐ上に設定された全ての
パターンの位置を求める。そして、求めた位置情報と理
想位置（理想格子）とに基づいてパターンの像特性、す
なわち、シフト、ローテーション、スケーリング、ひい
ては感光基板Ｐの変形量を求める。そして、先に感光基
板Ｐに形成されているパターンに対して、次のパターン
を所定の位置関係で積み重ねることができるように、投
影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のそれぞれに設けられているシ
フト調整機構２３、ローテーション調整機構２８，３
１、スケーリング調整機構２７それぞれの補正量、すな
わち、これら各調整機構を駆動する駆動装置の駆動量を
設定する。そして、設定した各調整機構の補正量に基づ
いて像特性を補正しつつ走査露光を行うことができる。
こうすることにより、像面調整装置１０の調整によりパ
ターン像（投影領域）が感光基板Ｐ上において所望の位
置に対してずれるようなことがあっても、上記調整機構
を用いてパターン像を補正することにより、所望の位置
にパターン像を投影することができる。

【０１３５】なお、例えばシフト調整を行う際、シフト
調整機構２３を用いずに、図１４（ａ）に示すように、
像面調整装置１０全体を例えばＹ軸回りに回転すること
により、図１４（ｂ）に示すように、感光基板Ｐ上にお
ける投影領域５０ａ（５０ｂ〜５０ｅ）は、像面調整装
置１０の回転角度θに応じたシフト量Ｘ_50aだけＸ軸方
向にシフトすることができる。また、このときの投影領
域５０ａの移動速度（単位時間当たりの移動量）Ｖ_X50a
は、像面調整装置１０の回転速度（単位時間当たりの回
転量）Ｖ_θに基づく。

【０１３６】上記実施形態では、像面調整装置１０は、
反射屈折型光学系２４と反射屈折型光学系２５との間に
設けられている構成であるが、図１５に示すように、像
面調整装置１０はマスクＭの近傍に設けられてもよい。
あるいは、像面調整装置１０は感光基板Ｐ近傍に設けら
れてもよい。更に、像面調整装置１０はマスクＭ及び感
光基板Ｐ近傍に設けられてもよい。

【０１３７】図１６に示すように、像面調整装置１０の
うち、第１光学部材１あるいは第２光学部材２に、投影
光学系の結像位置検出用マーク６０を設けることができ
る。像面調整装置１０はマスクＭ及び感光基板Ｐに対し
て光学的にほぼ共役な位置に設けられており、この結像
位置検出用マーク６０を撮像センサ４１で検出すること
により、投影光学系の結像位置を求めることができる。
例えば、撮像センサ４１を基板ステージＰＳＴとともに
Ｚ軸方向に移動しつつ、結像位置検出用マーク６０を検
出し、結像位置検出用マーク６０が例えば円形状である
場合、像が最小径となる撮像センサ４１のＺ軸方向にお
ける位置が、投影光学系の結像位置となる。

【０１３８】なお、上記実施形態における露光装置ＥＸ
は、互いに隣接する複数の投影光学系を有する、いわゆ
るマルチレンズ走査型露光装置であるが、投影光学系が
１つである走査型露光装置ついても、本発明を適用する
ことができる。

【０１３９】なお、露光装置ＥＸの用途としては角型の
ガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶
用の露光装置に限定されることなく、例えば、半導体製
造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露
光装置にも広く適当できる。

【０１４０】本実施形態の露光装置ＥＸの光源は、ｇ線
（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎ
ｍ）のみならず、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎ
ｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ₂レー
ザ（１５７ｎｍ）を用いることができる。

【０１４１】投影光学系ＰＬの倍率は等倍系のみなら
ず、縮小系及び拡大系のいずれでもよい。

【０１４２】投影光学系ＰＬとしては、エキシマレーザ
などの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石な
どの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ₂レーザを用い
る場合は反射屈折系または屈折系の光学系にする。

【０１４３】基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳ
Ｔにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用
いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス
力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、
ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいい
し、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。

【０１４４】ステージの駆動装置として平面モ−タを用
いる場合、磁石ユニットと電機子ユニットのいずれか一
方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニット
の他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよ
い。

【０１４５】基板ステージＰＳＴの移動により発生する
反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されてい
るように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に
逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露
光装置においても適用可能である。

【０１４６】マスクステージＭＳＴの移動により発生す
る反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されて
いるように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）
に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた
露光装置においても適用可能である。

【０１４７】以上のように、本願実施形態の露光装置
は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む
各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、
光学的精度を保つように、組み立てることで製造され
る。これら各種精度を確保するために、この組み立ての
前後には、各種光学系については光学的精度を達成する
ための調整、各種機械系については機械的精度を達成す
るための調整、各種電気系については電気的精度を達成
するための調整が行われる。各種サブシステムから露光
装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機
械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等
が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組
み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程
があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光
装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行わ
れ、露光装置全体としての各種精度が確保される。な
お、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理さ
れたクリーンルームで行うことが望ましい。

【０１４８】半導体デバイスは、図１７に示すように、
デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この
設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作する
ステップ２０２、デバイスの基材である基板（ウエハ、
ガラスプレート）を製造するステップ２０３、前述した
実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハ
に露光するウエハ処理ステップ２０４、デバイス組み立
てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッ
ケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経
て製造される。

【０１４９】

【発明の効果】本発明によれば、パターンの像面の位置
をこの像面と直交する方向に調整するとともにパターン
像の像面傾斜を調整するようにしたので、感光基板の全
域に亘って最適フォーカスに近い状態で走査露光を行う
ことができる。したがって、高精度で信頼性の高いデバ
イスを低コストで製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成
図である。

【図２】図１に示す露光装置の概略斜視図である。

【図３】投影光学系を示す概略構成図である。

【図４】感光基板及び投影領域を説明するための平面図
である。

【図５】像面調整装置を示す図であって、（ａ）は側面
図、（ｂ）は平面図である。

【図６】像面調整装置に設けられた非接触装置を示す図
である。

【図７】第１の光学部材及び第２の光学部材の位置を調
整することにより結像位置が変化する様子を説明するた
めの図である。

【図８】第１の光学部材及び第２の光学部材の位置を調
整することにより像面の位置が変化する様子を説明する
ための図である。

【図９】本発明の露光方法の第１実施形態を説明するた
めのフローチャート図である。

【図１０】像面調整装置により像面の位置が調整される
様子を説明するための図である。

【図１１】像面調整装置により像面の位置が調整される
様子を説明するための図である。

【図１２】像面調整装置により像面の位置が調整される
様子を説明するための図である。

【図１３】本発明の露光方法の第２実施形態を説明する
ためのフローチャート図である。

【図１４】像面調整装置を駆動することによりパターン
像がシフトする様子を説明するための図である。

【図１５】投影光学系の他の実施例を示す概略構成図で
ある。

【図１６】像面調整装置に設けられた結像位置検出用マ
ークを説明するための図である。

【図１７】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフロ
ーチャート図である。

【符号の説明】

１第１光学部材（第１の光学部材）１ｂ第１射出面（第１の傾斜面）２第２光学部材（第２の光学部材）２ａ第２入射面（第２の傾斜面）５，６リニアアクチュエータ（駆動装置、回転装
置）１０像面調整装置１１エアベアリング（非接触装置）４１撮像センサＣＯＮＴ制御装置（制御部）ＥＸ露光装置ＭマスクＰ感光基板ＰＬ１〜ＰＬ５投影光学系ＰＳＴ基板ステージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤正紀東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内Ｆターム(参考） 5F046 BA05 CB19 CB25 DA13 DB05 DC04 DC12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光光で照明されるマスクと感光基板と
を同期移動しつつ前記マスクのパターン像を投影光学系
を介して前記感光基板に投影露光する露光装置におい
て、前記露光光の光路上に、前記パターンの像面の位置を該
像面と直交する方向に調整するとともに前記パターン像
の像面傾斜を調整する像面調整装置を備えることを特徴
とする露光装置。
【請求項２】前記像面調整装置は、第１の傾斜面を有
し前記露光光を透過可能な第１の光学部材と、前記第１の傾斜面に対向するように設けられる第２の傾
斜面を有し前記露光光を透過可能な第２の光学部材と、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とを非接触で対向
させる非接触装置と、前記第１の光学部材と前記第２の光学部材とを前記光路
の光軸回りに相対的に回転可能な駆動装置とを備えるこ
とを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】前記像面調整装置は一対のくさび型光学
部材でなり、前記一対のくさび型光学部材を貫通する前
記光路の光軸回りにそれぞれを相対的に回転可能とする
回転装置を備えることを特徴とする請求項１又は２記載
の露光装置。
【請求項４】前記像面調整装置は、前記マスク又は前
記感光基板の近傍に設けられることを特徴とする請求項
１〜３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項５】前記像面調整装置は、前記マスク又は前
記感光基板に対して光学的にほぼ共役な位置に設けられ
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の
露光装置。
【請求項６】前記投影光学系は複数設けられ、前記像
面調整装置は前記複数の投影光学系のそれぞれに対応し
て設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
一項記載の露光装置。
【請求項７】前記像面調整装置は、前記マスクに設け
られたパターンを前記感光基板を載置する基板ステージ
に設けられた撮像センサにより撮像した結果、もしく
は、前記マスクの撓み量を計測する撓みセンサの計測結
果に基づいて、駆動制御する制御部を備えたことを特徴
とする請求項１〜６のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項８】前記制御部は、前記マスクのたわみ量に
基づいて、前記像面調整装置を制御することを特徴とす
る請求項７記載の露光装置。
【請求項９】前記制御部は、前記マスクと前記感光基
板との前記同期移動に合わせて、前記像面調整装置での
補正量を制御することを特徴とする請求項７又は８記載
の露光装置。
【請求項１０】前記制御部は、前記マスクと前記感光
基板との前記同期移動に合わせて補正する前記像面調整
装置での補正量を予め制御マップとして記憶しているこ
とを特徴とする請求項９記載の露光装置。
【請求項１１】露光光で照明されるマスクと感光基板
とを同期移動しつつ前記マスクのパターン像を投影光学
系を介して前記感光基板に投影露光する露光方法におい
て、前記パターンの像面の光軸方向の位置を調整するととも
に前記パターン像の像面傾斜を調整する第１ステップ
と、前記マスクと前記感光基板とを同期移動させる移動とと
もに、前記同期移動に伴って前記第１ステップで調整す
る調整量を変化させる第２ステップとを含むことを特徴
とする露光方法。
【請求項１２】前記第２ステップにより前記同期移動
に伴って変化させる前記調整量を、前記同期移動の前に
予め計測する第３ステップを有することを特徴とする請
求項１１記載の露光方法。