JP2006261361A - 露光装置及びマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 マスクステージ及び基板ステージの位置を高精度に制御することができる露光装置を提供する。
【解決手段】 走査方向の前方側に配置された第１投影光学ユニットと、前記走査方向の後方側に配置された第２投影光学ユニットとを有する投影光学系を用いてマスクＭのパターンを感光性基板Ｐ上に露光する露光装置ＥＸにおいて、前記第１投影光学ユニットにより形成される露光領域より前記走査方向の前方側に配置され、前記感光性基板の前記第１投影光学ユニットの光軸方向における位置を検出する第１基板フォーカス系５０と、前記第２投影光学ユニットにより形成される露光領域より前記走査方向の後方側に配置され、前記感光性基板の前記第２投影光学ユニットの光軸方向における位置を検出する第２基板フォーカス系５２とを備える。
【選択図】 図２

Description

この発明は、半導体素子、液晶表示素子などのフラットパネル表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィ工程で製造するための露光装置及び該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法に関するものである。

現在、フラットパネル表示素子や半導体デバイスの製造においては、マスク上に形成された非常に微細なパターンを感光性基板上に転写するフォトリソグラフィの手法が用いられている。このフォトリソグラフィの手法を用いた製造工程では、二次元移動するマスクステージに載置されているマスク上に形成された原画となるパターンを、投影光学系を介して二次元移動する基板ステージに載置されているフォトレジスト等の感光剤が塗布された感光性基板上に投影露光する投影露光装置が用いられている。

この投影露光装置としては、感光性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することによりマスクのパターンを連続的に感光性基板上に転写する走査型露光装置とが主に用いられている。液晶表示デバイスを製造する際には、隣り合う投影領域（露光領域）が走査方向で所定量変位するように、かつ隣り合う投影領域の端部（継ぎ部）が走査方向と直交する方向に重複するように投影光学系として配置された複数の投影光学モジュールを備えた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）が主に用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３４７１８４号公報

近年、上述の走査型露光装置においては、液晶ディスプレイ用の基板の大型化に伴い、マスク及び基板の大型化、各投影光学系の露光領域の拡大、投影光学系としての投影光学モジュールの数の増大による露光領域の拡大等が図られ、走査露光する際の基板を載置する基板ステージの制御が困難となっている。

即ち、広い露光領域を露光するために複数の投影光学モジュールを備え、その複数の投影光学モジュールを走査方向と直交する方向に２列に分けて配列し、第１投影光学ユニットと第２投影光学ユニットとを形成した際、走査方向に所定の間隔で配置される第１投影光学ユニット及び第２投影光学ユニットにより形成される投影露光領域の走査方向における幅が大きくなるに従い、基板ステージの制御は困難となる。例えば走査方向へのステージ進行角度にΔθの誤差があり、第１投影光学ユニット及び第２投影光学ユニットが形成する投影露光領域の走査方向における幅がｄであるとき、その投影露光領域内で発生する誤差量はΔθ×ｄとなり、幅ｄに比例して大きくなる。

従来の走査型露光装置においては、第１投影光学ユニットと第２投影光学ユニットとの間にアライメント系及びオートフォーカス系（以下、ＡＦ系という）が配置されていたため、第１投影光学ユニットと第２投影光学ユニットとの間隔が広くなり、投影露光領域の走査方向における幅ｄが大きくなっていた。また、第１投影光学ユニットと第２投影光学ユニットとの間隔を狭くするためにアライメント系及びＡＦ系の配置スペースを狭くした場合、ＡＦ系を構成する複数の検出系の走査方向における間隔が狭くなり、基板の傾きを検出するためのスパンを長くすることができず、基板の傾きの検出精度の低下が問題となっていた。

この発明の課題は、マスクステージ及び基板ステージの位置を高精度に制御することができる露光装置及び該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法を提供することである。

この発明にかかる露光装置は、走査方向の前方側に配置された第１投影光学ユニットと、前記走査方向の後方側に配置された第２投影光学ユニットとを有する投影光学系を用いてマスクのパターンを感光性基板上に露光する露光装置において、前記第１投影光学ユニットにより形成される露光領域より前記走査方向の前方側に配置され、前記感光性基板の前記第１投影光学ユニットの光軸方向における位置を検出する第１基板フォーカス系と、前記第２投影光学ユニットにより形成される露光領域より前記走査方向の後方側に配置され、前記感光性基板の前記第２投影光学ユニットの光軸方向における位置を検出する第２基板フォーカス系とを備えることを特徴とする。

この発明にかかる露光装置によれば、第１基板フォーカス系及び第２基板フォーカス系が投影光学系により形成される露光領域より走査方向の前方側または後方側に配置されているため、第１投影光学ユニットにより形成される露光領域と第２投影光学ユニットにより形成される露光領域との間隔を狭くすることができ、マスクステージまたは基板ステージの位置ずれまたは走査方向に誤差が生じた場合においても露光位置のずれを高精度に検出することができる。また、第１基板フォーカス系と第２基板フォーカス系との間隔を広くすることができるため、感光性基板（基板ステージ）の傾きを検出するためのスパンを長くすることができ、感光性基板の傾きを高精度に検出することができる。

また、この発明にかかる露光装置は、走査方向の前方側に配置された第１投影光学ユニットと、前記走査方向の後方側に配置された第２投影光学ユニットとを有する投影光学系を用いてマスクのパターンを感光性基板上に露光する露光装置において、前記第１投影光学ユニットにより形成される露光領域より前記走査方向の前方側または前記第２投影光学ユニットにより形成される露光領域より前記走査方向の後方側に配置され、前記感光性基板上に設けられたアライメントマークを検出するアライメント系を備えることを特徴とする。

この発明にかかる露光装置によれば、アライメント系が投影光学系により形成される露光領域より走査方向の前方側または後方側に配置されているため、第１投影光学ユニットにより形成される露光領域と第２投影光学ユニットにより形成される露光領域との間隔を狭くすることができ、マスクステージまたは基板ステージの位置ずれまたは走査方向に誤差が生じた場合においても露光位置のずれを高精度に検出することができる。

また、この発明にかかるマイクロデバイスの製造方法は、この発明の露光装置を用いてマスクのパターンを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。

この発明にかかるマイクロデバイスの製造方法によれば、露光位置のずれを高精度に検出することができる露光装置を用いて露光を行うため、微細なパターンを有するマイクロデバイスの製造を行うことができ、良好なマイクロデバイスを得ることができる。

この発明の露光装置によれば、第１投影光学ユニットにより形成される露光領域と第２投影光学ユニットにより形成される露光領域との間隔を狭くすることができ、マスクステージまたは基板ステージの位置ずれまたは走査方向に誤差が生じた場合においても露光位置のずれを高精度に検出することができる。

また、この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、露光位置のずれを高精度に検出することができる露光装置を用いて露光を行うため、微細なパターンを有するマイクロデバイスの製造を行うことができ、良好なマイクロデバイスを得ることができる。

また、感光性基板が外径５００ｍｍを超えるサイズの場合、感光性基板上の露光領域を広くするため、第１投影光学ユニット及び第２投影光学ユニットを構成する投影光学モジュールの数が増加し、第１投影光学ユニット及び第２投影光学ユニットの非走査方向の長さが長くなり、かつ基板ステージ（感光性基板）が大型化する。したがって、走査方向へのステージ進行角度の誤差Δθによる影響が大きくなることが推認されることから、本発明は、感光性基板の大きさが５００ｍｍを超えるような場合に、特に顕著な効果を有する。

以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態にかかる投影露光装置について説明する。図１はこの第１の実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図であり、図２は図１に示す投影露光装置の概略斜視図である。

図１及び図２において、露光装置ＥＸは、露光光でマスクＭを照明する複数の照明系モジュール１０ａ〜１０ｋを備えた照明光学系ＩＬと、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、照明系モジュール１０ａ〜１０ｋのそれぞれに対応して配置され、露光光で照明されたマスクＭのパターンの像をガラスプレートにレジスト（感光剤）を塗布した外径が５００ｍｍよりも大きい感光性基板Ｐ上に投影する投影光学系としての複数の投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１とを備えている。また、感光性基板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３９ａ，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。この実施の形態において、照明系モジュールは１０ａ〜１０ｋの１１個であり、図１には便宜上照明系モジュール１０ａに対応するもののみが示されているが、照明系モジュール１０ａ〜１０ｋのそれぞれは同様の構成を有している。

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性基板Ｐとを同期移動しつつ投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１を介してマスクＭのパターンを感光性基板Ｐ上に投影露光する走査型投影露光装置である。以下の説明において、投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１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及び感光性基板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。

図１に示すように、照明光学系ＩＬは、露光用光源６と、露光用光源６から射出された光束を集光する楕円鏡６ａと、楕円鏡６ａにより集光された光束のうち露光に必要な波長の光束を反射し、その他の波長の光束を透過させるダイクロイックミラー７と、ダイクロイックミラー７により反射された光束のうち更に露光に必要な波長のみを通過させる波長選択フィルタ８と、波長選択フィルタ８からの光束を複数本（この実施の形態では１１本）に分岐して、反射ミラー１１を介して照明系モジュール１０ａ〜１０ｋのそれぞれに入射させるライトガイド９とを備えている。この実施の形態における露光用光源６には水銀ランプが用いられ、露光光としては波長選択フィルタ８により、露光に必要な波長であるｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）などが用いられる。

照明系モジュール１０ａは、照明シャッタ１２と、リレーレンズ１３と、リレーレンズ１３を通過した光束をほぼ均一な照度分布の光束に調整して露光光に変換するオプティカルインテグレータ１４と、オプティカルインテグレータ１４からの露光光を集光してマスクＭを均一な照度で照明するコンデンサレンズ１５とを備えている。この実施の形態においては、照明系モジュール１０ａと同じ構成を有する照明系モジュール１０ｂ〜１０ｋがＸ軸方向とＹ軸方向とに一定の間隔をもって配置されている。

照明シャッタ１２は、ライトガイド９の光路下流側に光束の光路に対して進退自在に配置されており、光束を遮蔽、または通過させる。照明シャッタ１２には、この照明シャッタ１２を光束の光路に対して進退移動させるシャッタ駆動部１２Ｄが設けられており、制御装置ＣＯＮＴによりその駆動が制御される。照明シャッタ１２を通過した光束は、リレーレンズ１３を介してオプティカルインテグレータ１４に達する。オプティカルインテグレータ１４の射出面側には二次光源が形成され、オプティカルインテグレータ１４からの露光光はコンデンサレンズ１５を介してマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを均一な照度で照射する。そして、照明系モジュール１０ａ〜１０ｋのそれぞれから射出した露光光はマスクＭ上の異なる照明領域のそれぞれを照明する。

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は、このマスクステージＭＳＴをＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動するマスクステージ駆動部ＭＳＴＤを有している。マスクステージ駆動部ＭＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

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３９ｂ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３８ｂ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レーザ干渉計３９ｂが対向して配置されている。

Ｘレーザ干渉計３９ａはＸ移動鏡３８ａに対してレーザ光を照射する。レーザ光の照射によりＸ移動鏡３８ａ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より受光される。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のＸ軸方向における位置を検出する。

Ｙレーザ干渉計３９ｂはＹ移動鏡３８ｂに対してレーザ光を照射する。レーザ光の照射によりＹ移動鏡３８ｂ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より受光される。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。なお、マスクＭの位置は、マスクステージＭＳＴに対するマスクＭの各位置を計測しておくことにより、レーザ干渉計の検査値でモニタすることができる。

レーザ干渉計３９ａ，３９ｂそれぞれの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計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。

マスクＭを透過した露光光は、投影光学系としての投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１のそれぞれに入射する。投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１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性基板Ｐ上に投影露光するものであり、照明系モジュール１０ａ〜１０ｋのそれぞれに対応して配置されている。投影光学モジュールＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５，ＰＬ７，ＰＬ９，ＰＬ１１（第１投影光学ユニット）と投影光学モジュールＰＬ２，ＰＬ４，ＰＬ６，ＰＬ８，ＰＬ１０（第２投影光学ユニット）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モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１のそれぞれは、隣合う投影光学モジュール（例えば投影光学モジュールＰＬ１とＰＬ２、ＰＬ２とＰＬ３）をＸ軸方向に所定量変位させて配置されている。投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１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性基板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のパターンはレジストが塗布された感光性基板Ｐ上に転写される。

感光性基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴは移動可能に構成されており、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軸への長いストロークとを有している。また、基板ステージＰＳＴは、この基板ステージＰＳＴをＸ軸方向及びＹ軸方向、更にＺ軸方向に駆動する基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを有している。基板ステージ駆動部ＰＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

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レーザ干渉計４３ａが対向して配置されており、Ｙ移動鏡４２ｂにはＹレーザ干渉計４３ｂが対向して配置されている。

Ｘレーザ干渉計４３ａはＸ移動鏡４２ａに対してレーザ光を照射する。レーザ光の照射によりＸ移動鏡４２ａ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より受光される。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（ひいては感光性基板Ｐ）のＸ軸方向における位置を検出する。

Ｙレーザ干渉計４３ｂはＹ移動鏡４２ｂに対してレーザ光を照射する。レーザ光の照射によりＹ移動鏡４２ｂ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より受光される。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のＹ軸方向における位置を検出する。なお、感光性基板Ｐの位置は、基板ステージＰＳＴに対する感光性基板Ｐの各位置を計測しておくことにより、レーザ干渉計の検査値でモニタすることができる。レーザ干渉計４３ａ，４３ｂそれぞれの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。

マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴのそれぞれは制御装置ＣＯＮＴ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。そして、本実施の形態では、マスクＭを支持したマスクステージＭＳＴと感光性基板Ｐを支持した基板ステージＰＳＴとが投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１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。

また、投影光学モジュールＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５，ＰＬ７，ＰＬ９，ＰＬ１１（第１投影光学ユニット）の−Ｘ側には、マスクＭのパターン形成面及び感光性基板Ｐの被露光面のＺ軸方向（第１投影光学ユニットの光軸方向）における位置（フォーカス位置）を検出するオートフォーカス検出系（以下、ＡＦ系という。）５０が設けられている。即ち、ＡＦ系５０は、第１投影光学ユニットにより形成される露光領域より走査方向（Ｘ軸方向）の後方側に配置されている。図３（ａ）は、ＡＦ系５０の概略構成を示す斜視図である。ＡＦ系５０は、図３（ａ）に示すように、走査方向に直交する方向（Ｙ軸方向）に配列された複数（この実施の形態においては３つ）の感光性基板ＡＦ系（第１基板フォーカス系）５０ａ，５０ｂ，５０ｃ、及びＹ軸方向に配列された複数（この実施の形態においては２つ）のマスクＡＦ系（第１マスクフォーカス系）５０ｄ，５０ｅを有している。３つの感光性基板ＡＦ系５０ａ〜５０ｃにより検出された感光性基板Ｐの被露光面の３つの位置検出点におけるフォーカス位置、及び２つのマスクＡＦ系５０ｄ，５０ｅにより検出されたマスクＭのパターン形成面の２つの位置検出点におけるフォーカス位置は、制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。

また、投影光学モジュールＰＬ２，ＰＬ４，ＰＬ６，ＰＬ８，ＰＬ１０（第２投影光学ユニット）の＋Ｘ側には、マスクＭのパターン形成面及び感光性基板Ｐの被露光面のＺ軸方向（第２投影光学ユニットの光軸方向）における位置（フォーカス位置）を検出するＡＦ系５２が設けられている。即ち、ＡＦ系５２は、第２投影光学ユニットにより形成される露光領域より走査方向（Ｘ軸方向）の前方側に配置されている。図３（ｂ）は、ＡＦ系５２の概略構成を示す斜視図である。ＡＦ系５２は、図３（ｂ）に示すように、走査方向に直交する方向（Ｙ軸方向）に配列された複数（この実施の形態においては２つ）の感光性基板ＡＦ系（第２基板フォーカス系）５２ａ，５２ｂ、及びＹ軸方向に配列された複数（この実施の形態においては２つ）のマスクＡＦ系（第２マスクフォーカス系）５２ｃ，５２ｄを有している。２つの感光性基板ＡＦ系５２ａ，５２ｂにより検出された感光性基板Ｐの被露光面の２つの位置検出点におけるフォーカス位置、及び２つのマスクＡＦ系５２ｃ，５２ｄにより検出されたマスクＭのパターン形成面の２つの位置検出点におけるフォーカス位置は、制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。

即ち、ＡＦ系５０，５２は、第１投影光学ユニット及び第２投影光学ユニットを挟むように配置され、第１投影光学ユニット及び第２投影光学ユニットを挟むようなフォーカス位置の情報を検出する。なお、ＡＦ系５０，５２は、第１投影光学ユニット及び第２投影光学ユニットの完全に外側ではなく、第１投影光学系及び第２投影光学系と少しオーバラップするような位置に配置されてもよい。また、ＡＦ系５０，５２によるフォーカス位置の検出点も、投影光学系により形成される露光領域より走査方向の前方側または後方側であればよく、露光領域と少しオーバラップしてもよい。

図４は、感光性基板ＡＦ系５０ａの概略構成を示す図である。なお、他の感光性基板ＡＦ系５０ｂ，５０ｃ，５２ａ，５２ｂ、及びマスクＡＦ系５０ｄ，５０ｅ，５２ｃ，５２ｄも、感光性基板ＡＦ検出系５０ａと同様の構成である。図４に示すように、感光性基板ＡＦ系５０ａはＡＦ用検出光を射出するＬＥＤからなるＡＦ用光源６１を備えており、ＡＦ用光源６１から射出した検出光は送光レンズ系６２に入射する。送光レンズ系６２は検出光を例えばスリット状に整形し、送光レンズ系６２を通過した検出光は、検出対象である感光性基板Ｐ（あるいはマスクＭ）に傾斜方向から導くミラー６３により反射され、感光性基板Ｐ（あるいはマスクＭ）により反射され、ミラー６４により反射される。ミラー６４により反射された検出光は、受光レンズ系６５を通過し、撮像素子（ＣＣＤ）６６に入射する。ここで、図４に示すように、検出対象である感光性基板ＰのＺ軸方向における位置がΔＺ変位すると、傾斜方向から照射されたスリット状の検出光は、撮像素子６６における結像位置をΔＸ変位させる。撮像素子６６の撮像信号は制御装置ＣＯＮＴに対して出力され、制御装置ＣＯＮＴは撮像素子６６による撮像位置の基準位置に対する変位量ΔＸに基づいて感光性基板ＰのＺ軸方向における変位量ΔＺを求める。ここで、受光レンズ系６５の入射面から射出面側への倍率がＮ倍（例えば１０倍）に設定されていると、撮像素子６６は、感光性基板Ｐの変位ΔＺに対してＮ倍（１０倍）の感度で検出可能となる。

なお、ＡＦ用光源６１は複数の感光性基板ＡＦ系５０ａ〜５０ｃ，５２ａ，５２ｂ及びマスクＡＦ系５０ｄ，５０ｅ，５２ｃ，５２ｄのそれぞれに設ける構成でもよく、または１つのＡＦ用光源６１から射出された光を複数のライドガイド（光ファイバ）で分岐し、分岐した複数の光をそれぞれの感光性基板ＡＦ系及びマスクＡＦ系に供給する構成でもよい。また、ＡＦ用検出光は感光性基板Ｐのレジストに対して非感光性であることが望ましく、光源６１より射出された光のうち、特定の波長の光をカットするフィルタを、光源６１と感光性基板Ｐとの間の光路上に設ける構成としてもよい。また、ＡＦ用光源６１をＡＦ系５０，５２のそれぞれに設けた場合には、熱対策として排熱を行うためにＡＦ用光源６１を収納するチャンバのリターンダクトに導く排気ダクトを接続してもよい。

また、ＡＦ系５０の−Ｘ側には、感光性基板Ｐに設けられている複数のアライメントマークを検出するアライメント検出系５４が設けられている。即ち、アライメント系５４は、ＡＦ系５０より走査方向（Ｘ軸方向）の後方側であって、感光性基板Ｐの搬入の妨げとならないように走査方向（Ｘ軸方向）に対して感光性基板Ｐを搬入する方向と反対方向に位置するように配置されている。アライメント検出系５４は、図５に示すように、Ｙ軸方向に配列された複数（この実施の形態においては、６つ）のアライメントマーク検出系５４ａ〜５４ｆを有しており、それぞれのアライメントマーク検出系５４ａ〜５４ｆに対応して設けられている感光性基板Ｐ上のアライメントマーク位置を検出する。また、６つのアライメントマーク検出系５４ａ〜５４ｆにより検出されたアライメントマーク位置は制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。制御装置ＣＯＮＴは、アラアライメント検出系５４により検出された６つのアライメントマーク位置、及びマスクＭとアライメント検出系５４との相対位置関係に基づいて予め算出され記憶されているベースライン量に基づいて、マスクＭと感光性基板Ｐとの位置合わせを行うための補正量を算出し、算出された補正量に基づいて基板ステージＰＳＴ（またはマスクステージＭＳＴ）の位置を基板ステージ駆動部ＰＳＴＤ（またはマスクステージ駆動部ＭＳＴＤ）を駆動させて補正する。

なお、図５に示すＰ１は投影光学モジュールＰＬ１を介した光束が感光性基板Ｐ上を露光する領域（露光領域）であり、Ｐ２〜Ｐ１１のそれぞれは投影光学モジュールＰＬ２〜ＰＬ１１のそれぞれを介した光束が感光性基板Ｐ上を露光する領域（露光領域）である。

図６は、アライメントマーク検出系５４ａの概略構成を示す図である。なお、他のアライメントマーク検出系５４ｂ〜５４ｆも、アライメントマーク検出系５４ａと同様の構成である。図６に示すように、アライメントマーク検出系５４ａはアライメント用検出光を射出するハロゲンランプからなるアライメント用光源７１を備えており、アライメント用光源７１から射出した検出光は光ファイバからなるライトガイド７２、リレーレンズ７３を通過し、リレーレンズ７３の光路下流側に設けられたハーフミラー７４に入射する。ハーフミラー７４を通過した検出光は、ハーフミラー７４と検出対象である感光性基板Ｐとの間に設けられた対物レンズ７５を通過し、感光性基板Ｐ上に設けられているアライメントマークにより反射され、再度対物レンズ７５を通過して、ハーフミラー７４により反射される。ハーフミラー７４により反射された検出光は、偏向ミラー７６により反射され、ビームスプリッタ７７により分岐される。ビームスプリッタ７７で分岐された２つの光束のうちの一方の光束は低倍率アライメント受光系７８に入射し、他方の光束は高倍率アライメント受光系７９に入射する。

低倍率アライメント受光系７８は、低倍用レンズ系７８Ａと、低倍用撮像素子（ＣＣＤ）７８Ｂとを備えており、感光性基板Ｐ上の広い領域を所定の精度で計測可能である。高倍率アライメント受光系７９は、高倍用レンズ系７９Ａと、高倍用撮像素子（ＣＣＤ）７９Ｂとを備えており、感光性基板Ｐ上の狭い領域を高精度で計測可能である。これら低倍率アライメント受光系７８と高倍用アライメント受光系７９とは同軸に配置されている。そして、アライメント用検出光の感光性基板Ｐに設けられているアライメントマークに対する照射により発生した光（反射光）は、低倍率アライメント受光系７８と高倍用アライメント受光系７９とのそれぞれに受光される。

低倍率アライメント受光系７８は、アライメント用検出光により照射された感光性基板Ｐ上の広い領域からの光情報に基づいて、感光性基板Ｐ上に設けられているアライメントマークの位置情報をラフな精度で検出するサーチアライメント処理を行う。一方、高倍率アライメント受光系７９は、アライメント用検出光により照射された感光性基板Ｐ上の狭い領域からの光情報に基づいて、感光性基板Ｐ上に設けられているアライメントマークの位置情報を高い精度で検出するファインアライメント処理を行う。低倍率アライメント受光系７８及び高倍率アライメント受光系７９のそれぞれは受光信号を制御装置ＣＯＮＴに対して出力し、制御装置ＣＯＮＴはアライメント受光系７８，７９それぞれの受光信号に基づいて画像処理を行い、マーク位置情報を求める。ここで、制御装置ＣＯＮＴでは、低倍率アライメント受光系７８によるサーチアライメント処理結果を参照し、高倍率アライメント受光系７９によるファインアライメント処理を行う。

なお、高倍率アライメント受光系によるファインアライメントによりマーク位置を検出できない場合、例えば感光性基板Ｐが大きく回転している場合には、アライメントマーク検出系５４ａ〜５４ｆのうちマーク位置を検出することができなかったアライメントマーク検出系を低倍率で処理したり検出することができるように感光性基板Ｐを移動させてもよい。

この第１の実施の形態にかかる露光装置によれば、オートフォーカス検出系及びアライメント検出系が投影光学系により形成される露光領域より走査方向の前方側または後方側に配置されているため、第１投影光学ユニットにより形成される露光領域と第２投影光学ユニットにより形成される露光領域との間隔を狭くすることができ、マスクステージまたは基板ステージの位置ずれまたは走査方向に誤差が生じた場合においても露光位置のずれを高精度に検出することができる。また、ＡＦ系５０とＡＦ系５２との間隔を広くすることができるため、感光性基板（基板ステージ）の傾きを検出するためのスパンを長くすることができ、感光性基板の傾きを高精度に検出することができる。

なお、この第１の実施の形態にかかる露光装置においては、ＡＦ系５０の−Ｘ側にアライメント検出系５４が配置されているが、ＡＦ系５０の位置とアライメント検出系５４の位置を入れ替えてもよい。即ち、第１投影光学ユニットの−Ｘ側にアライメント検出系５４を配置し、アライメント検出系５４の−Ｘ側にＡＦ系５０を配置してもよい。この場合には、ＡＦ系５０の光源と同様にアライメント検出系５４から発生する熱による投影光学系の光学特性の劣化等、投影光学系への影響を小さくするために、熱の排気を行うことが好ましい。

なお、ＡＦ系５０とアライメントマーク検出系５４の位置を入れ替えるような配置でもよい。その際には、ＡＦ系の光源と同様にアライメントマーク検出系から発生する熱を排気するようにして投影光学系への影響を小さくするのが好ましい。

次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態にかかる露光装置について説明する。図７は第２の実施の形態にかかる露光装置の概略構成図であり、図８は図７に示す露光装置の概略斜視図である。

図７及び図８において、露光装置ＥＸ２は、パターンが形成されたマスクＭ２を支持するマスクステージＭＳＴ２と、ガラス基板に感光剤（フォトレジスト）を塗布した感光性基板Ｐ２を支持する基板ステージＰＳＴ２と、マスクステージＭＳＴ２に支持されたマスクＭ２を露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬ２と、露光光ＥＬで照明されたマスクＭ２のパターンの像を基板ステージＰＳＴ２に支持されている感光性基板Ｐ２上に投影露光する投影光学系ＰＬと、投影光学系ＰＬを定盤１を介して支持するコラム１００と、露光処理に関する動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴ２とを備えている。コラム１００は、床面に水平に載置されたベースプレート１１０上に設置されている。この実施の形態において、投影光学系ＰＬは複数（１１個）並んだ投影光学モジュールを有しており、照明光学系ＩＬ２も投影光学モジュールの数及び配置に対応して複数（１１個）の照明光学モジュールを有している。

ここで、この露光装置ＥＸ２は、投影光学系ＰＬに対してマスクＭ２と感光性基板Ｐ２とを同期移動して走査露光する走査型露光装置であって、所謂マルチレンズスキャン型露光装置を構成している。以下の説明において、マスクＭ２及び感光性基板Ｐ２の同期移動方向をＸ軸方向（走査方向）、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向（非走査方向）、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と直交する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸まわりのそれぞれの方向をθＸ、θＹ、θＺ方向とする。

照明光学系ＩＬ２は、図示しない複数の光源と、複数の光源から射出された光束を一旦集光した後に均等分配して射出する図示しないライトガイドと、ライトガイドから射出された光束を均一な照度分布を有する光束（露光光）に変換する図示しない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図示しないブラインド部と、ブラインド部を通過した露光光をマスクＭ２上に結像する図示しない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Ｍ２を複数のスリット状の照明領域で照明する。この実施の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、図示しない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（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）などが用いられる。

マスクステージＭＳＴ２は、コラム１００上に設けられており、マスクＭ２を保持するマスクホルダ２０と、マスクホルダ２０をＸ軸方向に所定ストロークで移動可能な一対のリニアモータ２１，２１と、Ｘ軸方向に移動するマスクホルダ２０を案内する一対のガイド部２２，２２とを備えている。リニアモータ２１のそれぞれは、コラム１００上において支持部材２３で支持され、Ｘ軸方向に延びるように設けられた固定子２１Ａと、この固定子２１Ａに対応して設けられ、マスクホルダ２０の長手方向両端部に固定された可動子２１Ｂとを備えている。マスクホルダ２０は、可動子２１Ｂが固定子２１Ａとの間の電磁気的相互作用により駆動することでＸ軸方向に移動する。

ガイド部２２のそれぞれはＸ軸方向に移動するマスクホルダ２０を案内するものであって、Ｘ軸方向に延びるように設けられ、コラム１００上に固定されている。マスクホルダ２０の下部にはガイド部２２と係合する凹部を有する被ガイド部材２４，２４が固定されている。マスクホルダ２０は、ガイド部２２に対して非接触で支持されつつ、Ｘ軸方向に移動する。また、マスクステージＭＳＴ２は、マスクＭ２を保持するマスクホルダ２０をＹ軸方向及びθＺ方向に移動する図示しない移動機構を有している。そして、上記リニアモータ及び移動機構によりマスクホルダ２０（マスクステージＭＳＴ２）の姿勢を調整することができる。以下の説明では、マスクホルダ２０（マスクステージＭＳＴ２）の姿勢を調整可能な上記リニアモータ及び移動機構を適宜「マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤ２」と総称する。

図８に示すように、マスク側レーザ干渉計は、マスクステージＭＳＴ２のＸ軸方向における位置を検出するＸレーザ干渉計８０ａと、マスクステージＭＳＴ２のＹ軸方向における位置を検出するＹレーザ干渉計８０ｂとを備えている。マスクステージＭＳＴ２の＋Ｘ側の端縁にはＹ軸方向に延在するＸ移動鏡８１ａが設けられている。一方、マスクステージＭＳＴ２の＋Ｙ側の端縁にはＸ移動鏡８１ａに直交するように、Ｘ軸方向に延在するＹ移動鏡８１ｂが設けられている。Ｘ移動鏡８１ａにはＸレーザ干渉計８０ａが対向して配置されており、Ｙ移動鏡８１ｂにはＹレーザ干渉計８０ｂが対向して配置されている。

Ｘレーザ干渉計８０ａはＸ移動鏡８１ａに対してレーザ光を照射する。Ｘ移動鏡８１ａにより反射されたレーザ光はＸレーザ干渉計８０ａ内部のディテクタにより受光される。Ｘレーザ干渉計８０ａは、Ｘ移動鏡８１ａにより反射されたレーザ光に基づいて、内部の参照鏡の位置を基準としてマスクステージＭＳＴ２（ひいてはマスクＭ２）のＸ軸方向における位置を検出する。

Ｙレーザ干渉計８０ｂはＹ移動鏡８１ｂに対してレーザ光を照射する。Ｙ移動鏡８１ｂにより反射されたレーザ光はＹレーザ干渉計８０ｂ内部のディテクタにより受光される。Ｙレーザ干渉計８０ｂは、Ｙ移動鏡８１ｂにより反射されたレーザ光に基づいて、内部の参照鏡の位置を基準としてマスクステージＭＳＴ２（ひいてはマスクＭ２）のＹ軸方向における位置を検出する。

レーザ干渉計８０ａ，８０ｂのそれぞれの検出結果は制御装置ＣＯＮＴ２に対して出力される。制御装置ＣＯＮＴ２は、レーザ干渉計８０ａ，８０ｂのそれぞれの検出結果に基づいて、マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤ２を介してマスクステージＭＳＴ２を駆動し、マスクＭ２の位置制御を行う。

投影光学系ＰＬは、投影光学モジュールＰＬａ，ＰＬｃ，ＰＬｅ，ＰＬｇ，ＰＬｈ，ＰＬｉ，ＰＬｊ，ＰＬｋ及び図示しない３つの投影光学モジュールを有している。６つの投影光学モジュールＰＬａ，ＰＬｃ，ＰＬｅ，ＰＬｇ，ＰＬｉ，ＰＬｋは、Ｙ軸方向（走査方向と交差する方向）に並んでおり、Ｘ軸方向（走査方向）の後方側に配置されている（以下、第１投影光学ユニットという。）。また、２つの投影光学モジュールＰＬｈ，ＰＬｋ及び図示しない３つの投影光学モジュールは、Ｙ軸方向に並んでおり、Ｘ軸方向の前方側に配置されている（以下、第２投影光学ユニットという。）。また、第１投影光学ユニットと第２投影光学ユニットとはＸ軸方向において対向するように配置されており、第１投影光学ユニットを構成する各投影光学モジュールＰＬａ，ＰＬｃ，ＰＬｅ，ＰＬｇ，ＰＬｉ，ＰＬｋと第２投影光学ユニットを構成する投影光学モジュールＰＬｈ，ＰＬｊ及び図示しない３つの投影光学モジュールとは千鳥状に配置されている。すなわち、隣り合う投影光学モジュールをＹ軸方向に所定量変位させて配置されている。

また、第１投影光学ユニットを構成する投影光学モジュールＰＬａ，ＰＬｃ，ＰＬｅ，ＰＬｇ，ＰＬｉ，ＰＬｋ及び第２投影光学ユニットを構成する投影光学モジュールＰＬｈ，ＰＬｊ及び図示しない３つの投影光学モジュールは定盤１に支持されており、定盤１はコラム１００に対して支持部２を介して支持されている。また、図９に示すように、定盤１に支持されている図示しない３つの投影光学モジュール及び投影光学モジュールＰＬｈ，ＰＬｊのうち後述する１組目の反射屈折型光学系を収納している鏡筒ＰＫ、鏡筒ＰＫに固定されている後述するマスク側オートフォーカス系５２０は、Ｘ軸方向に移動可能に構成されている。即ち、図１０に示すように、図示しない３つの投影光学モジュール及び投影光学モジュールＰＬｈ，ＰＬｊのうち１組目の反射屈折型光学系を収納している鏡筒ＰＫ、マスク側オートフォーカス系５２０を移動させることができる。従って、投影光学モジュールＰＬａ，ＰＬｃ，ＰＬｅ，ＰＬｇ，ＰＬｈ，ＰＬｉ，ＰＬｊ，ＰＬｋ及び図示しない３つの投影光学モジュールを構成する光学素子等の調整、交換等を容易に行うことができる。

なお、図１０では鏡筒ＰＫ及びマスク側オートフォーカス系５２０を一体的に移動する構成を示したが、それぞれ個別に移動する構成にしてもよく、またはいずれか一方のみを移動可能な構成にしてもよい。また、図示しない３つの投影光学モジュール及び投影光学モジュールＰＬｈ，ＰＬｊのうち後述する２組目の反射屈折型光学系を収納している鏡筒をＸ軸方向に移動可能に構成してもよい。

また、図９は第２投影光学ユニットを構成する投影光学モジュールＰＬｊの概略構成を示している。なお、投影光学モジュールＰＬｊの構成について説明するが、第１投影光学ユニットを構成する各投影光学モジュールＰＬａ，ＰＬｃ，ＰＬｅ，ＰＬｇ，ＰＬｉ，ＰＬｋ及び第２投影光学モジュールを構成する投影光学モジュールＰＬｈ及び他の３つの投影光学モジュールも投影光学モジュールＰＬｊと同様の構成である。

投影光学モジュールＰＬｊは、鏡筒ＰＫと、鏡筒ＰＫの内部に配置されている複数の光学素子（レンズ）とを有している。投影光学モジュールＰＬｊは、図９に示すように、照明光学モジュールにより露光光ＥＬで照明されたマスクＭ２の照明領域に存在するパターン像を感光性基板Ｐ２に投影露光するものであり、二組の反射屈折型光学系１５１，１５２と図示しない視野絞りとを備えている。マスクＭ２を透過した光束は、１組目の反射屈折型光学系１５１に入射する。反射屈折型光学系１５１は、マスクＭ２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５５と、レンズ５６と、凹面鏡５７とを備えている。直角プリズム５５はＺ軸周りに回転可能に設けられており、直角プリズム５５がＺ軸周りに回転することにより感光性基板Ｐ２上におけるマスクＭ２のパターンの像はＺ軸周りに回転する。反射屈折型光学系１５１により形成されるパターンの中間像位置には図示しない視野絞りが配置されている。視野絞りは、感光性基板Ｐ２上における投影領域を設定するものであって、例えば感光性基板Ｐ２上の投影領域を台形状に設定する。視野絞りを透過した光束は、２組目の反射屈折型光学系１５２に入射する。

反射屈折型光学系１５２は、反射屈折型光学系１５１と同様に、直角プリズム５８と、レンズ５９と、凹面鏡６０とを備えている。直角プリズム５８はＺ軸周りに回転可能に設けられており、直角プリズム５８がＺ軸周りに回転することにより感光性基板Ｐ２上におけるマスクＭ２のパターンの像はＺ軸周りに回転する。反射屈折型光学系１５２から射出した光束は、感光性基板Ｐ２上にマスクＭ２のパターンの像を正立等倍で結像する。

基板ステージＰＳＴ２は、図７に示すように、ベースプレート１１０上に設けられている。基板ステージＰＳＴ２は、感光性基板Ｐ２を保持する基板ホルダ３０と、基板ホルダ３０をＹ軸方向に案内しつつ移動自在に支持するガイドステージ３５と、ガイドステージ３５に設けられ、基板ホルダ３０をＹ軸方向に移動するリニアモータ３６と、ベースプレート１１０上において基板ホルダ３０をガイドステージ３５とともにＸ軸方向に所定ストロークで移動可能な一対のリニアモータ３１，３１と、ベースプレート１１０上に設けられ、Ｘ軸方向に移動するガイドステージ３５（及び基板ホルダ３０）を案内する一対のガイド部３２，３２とを備えている。基板ホルダ３０はバキュームチャックを介して感光性基板Ｐ２を保持する。リニアモータ３１のそれぞれは、ベースプレート１１０上において支持部材３３で支持され、Ｘ軸方向に延びるように設けられた固定子３１Ａと、この固定子３１Ａに対応して設けられ、ガイドステージ３５の長手方向両端部に固定された可動子３１Ｂとを備えている。基板ホルダ３０は、可動子３１Ｂが固定子３１Ａとの間の電磁気的相互作用により駆動することでガイドステージ３５とともにＸ軸方向に移動する。ガイド部３２のそれぞれは、Ｘ軸方向に移動するガイドステージ３５及び基板ホルダ３０を案内するものであって、Ｘ軸方向に延びるように設けられ、ベースプレート１１０に固定されている。

ガイドステージ３５の下部には、ガイド部３２と係合する凹部を有する被ガイド部材３４，３４が固定されている。ガイドステージ３５はガイド部３２に対して非接触で支持されつつ、Ｘ軸方向に移動する。同様に、リニアモータ３６も、ガイドステージ３５に設けられた固定子３６Ａと、基板ホルダ３０に設けられた可動子３６Ｂとを有しており、基板ホルダ３０はリニアモータ３６の駆動によりガイドステージ３５に案内されつつＹ軸方向に移動する。また、リニアモータ３１，３１のそれぞれの駆動を調整することでガイドステージ３５はθＺ方向にも回転移動可能となっている。したがって、このリニアモータ３１，３１により基板ホルダ３０がガイドステージ３５とほぼ一体的にＸ軸方向及びθＺ方向に移動可能となっている。更に、基板ステージＰＳＴ２は基板ホルダ３０をＺ軸方向、θＸ及びθＹ方向に移動する移動機構も有している。そして、上記リニアモータ及び移動機構により基板ホルダ３０（基板ステージＰＳＴ２）の姿勢を調整することができる。以下の説明では、基板ホルダ３０（基板ステージＰＳＴ２）の姿勢を調整可能な上記リニアモータ及び移動機構を適宜「基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤ２」と総称する。

図８に示すように、基板側レーザ干渉計は、基板ステージＰＳＴ２のＸ軸方向における位置を検出するＸレーザ干渉計８２ａと、基板ステージＰＳＴ２のＹ軸方向における位置を検出するＹレーザ干渉計８２ｂとを備えている。基板ステージＰＳＴ２の＋Ｘ側の端縁にはＹ軸方向に延在するＸ移動鏡８３ａが設けられている。一方、基板ステージＰＳＴ２の−Ｙ側の端縁にはＸ移動鏡８３ａに直交するように、Ｘ軸方向に延在するＹ移動鏡８３ｂが設けられている。Ｘ移動鏡８３ａにはＸレーザ干渉計８２ａが対向して配置されており、Ｙ移動鏡８３ｂにはＹレーザ干渉計８２ｂが対向して配置されている。

Ｘレーザ干渉計８２ａはＸ移動鏡８３ａに対してレーザ光を照射する。Ｘ移動鏡８３ａにより反射されたレーザ光は、Ｘレーザ干渉計８２ａ内部のディテクタにより受光される。Ｘレーザ干渉計８２ａは、Ｘ移動鏡８３ａにより反射された光に基づいて、内部の参照鏡の位置を基準として基板ステージＰＳＴ２（ひいては感光性基板Ｐ２）のＸ軸方向における位置を検出する。

Ｙレーザ干渉計８２ｂはＹ移動鏡８３ｂに対してレーザ光を照射する。Ｙ移動鏡８３ｂにより反射されたレーザ光は、Ｙレーザ干渉計８２ｂ内部のディテクタにより受光される。Ｙレーザ干渉計８２ｂは、Ｙ移動鏡８３ｂにより反射された光に基づいて、内部の参照鏡の位置を基準として基板ステージＰＳＴ２（ひいては感光性基板Ｐ２）のＹ軸方向における位置を検出する。レーザ干渉計８２ａ，８２ｂそれぞれの検出結果は、制御装置ＣＯＮＴ２に対して出力される。

また、この露光装置ＥＸ２には、図７〜図９に示すように、マスクＭ２の第１投影光学ユニットを構成する投影光学モジュールＰＬａ，ＰＬｃ，ＰＬｅ，ＰＬｇ，ＰＬｉ，ＰＬｋの光軸方向（Ｚ軸方向）における位置（フォーカス位置）を検出するオートフォーカス検出系（第１マスクフォーカス系、以下ＡＦ系という。）５００が設けられている。ＡＦ系５００は、マスクＭ２と第１投影光学ユニットとの間であって、第１投影光学ユニットにより形成される露光領域より走査方向（Ｘ軸方向）の後方側に配置されている。ＡＦ系５００は、図１１に示すように、走査方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に配列された複数（この実施の形態においては２つ）のマスク位置検出系５００ａ，５００ｂを有している。２つのマスク位置検出系５００ａ，５００ｂにより検出されたマスクＭ２のパターン形成面の２つの位置検出点におけるフォーカス位置は、制御装置ＣＯＮＴ２に対して出力される。

なお、図１１に示すＤ１は投影光学モジュールＰＬａを介した光束が感光性基板Ｐ２上を露光する領域（露光領域）であり、Ｄ２〜Ｄ１１のそれぞれは投影光学モジュールＰＬｃ，ＰＬｅ、ＰＬｇ，ＰＬｈ，ＰＬｉ，ＰＬｊ，ＰＬｋ及び図示しない３つの投影光学モジュールのそれぞれを介した光束が感光性基板Ｐ２上を露光する領域（露光領域）である。

また、この露光装置ＥＸ２には、マスクＭ２の第２投影光学ユニットを構成する投影光学モジュールＰＬｈ，ＰＬｊ及び図示しない３つの投影光学モジュールの光軸方向（Ｚ軸方向）における位置（フォーカス位置）を検出するＡＦ系（第２マスクフォーカス系）５２０が設けられている。ＡＦ系５２０は、マスクＭ２と第２投影光学ユニットとの間であって、第２投影光学ユニットにより形成される露光領域より走査方向（Ｘ軸方向）の前方側に配置されている。ＡＦ系５２０は、図１１に示すように、Ｙ軸方向に配列された複数（この実施の形態においては２つ）のマスク位置検出系５２０ａ，５２０ｂを有している。２つのマスク位置検出系５２０ａ，５２０ｂにより検出されたマスクＭ２のパターン形成面の２つの位置検出点におけるフォーカス位置は、制御装置ＣＯＮＴ２に対して出力される。

また、この露光装置ＥＸ２には、図７〜図９に示すように、第１投影光学ユニットを構成する投影光学モジュールＰＬａ，ＰＬｃ，ＰＬｅ，ＰＬｇ，ＰＬｉ，ＰＬｋのそれぞれを介する光束が感光性基板Ｐ２上に形成する投影領域の−Ｘ側のＺ軸方向（第１投影光学ユニットの光軸方向）における位置（フォーカス位置）を検出するＡＦ系（第１基板フォーカス系）５０１が設けられている。ＡＦ系５０１は、第１投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２との間であって、第１投影光学ユニットにより形成される露光領域より走査方向（Ｘ軸方向）の後方側に配置されている。ＡＦ系５０１は、図１２に示すように、走査方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に配列された複数（この実施の形態においては３つ）の基板位置検出系５０１ａ，５０１ｂ，５０１ｃを有している。３つの基板位置検出系５０１ａ〜５０１ｃにより検出された感光性基板Ｐ２の被露光面の３つの位置検出点におけるフォーカス位置は、制御装置ＣＯＮＴ２に対して出力される。

なお、図１２に示すＤ１は投影光学モジュールＰＬａを介した光束が感光性基板Ｐ２上を露光する領域（露光領域）であり、Ｄ２〜Ｄ１１のそれぞれは投影光学モジュールＰＬｃ，ＰＬｅ、ＰＬｇ，ＰＬｈ，ＰＬｉ，ＰＬｊ，ＰＬｋ及び図示しない３つの投影光学モジュールのそれぞれを介した光束が感光性基板Ｐ２上を露光する領域（露光領域）である。

また、この露光装置ＥＸ２には、第２投影光学ユニットを構成する投影光学モジュールＰＬｈ，ＰＬｊ及び図示しない３つの投影光学モジュールのそれぞれを介する光束が感光性基板Ｐ２上に形成する投影領域の＋Ｘ側のＺ軸方向（第２投影光学ユニットの光軸方向）における位置（フォーカス位置）を検出するＡＦ系（第２基板フォーカス系）５２１が設けられている。ＡＦ系５２１は、第２投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２との間であって、第２投影光学ユニットにより形成される露光領域より走査方向（Ｘ軸方向）の前方側に配置されている。ＡＦ系５２１は、図１２に示すように、Ｙ軸方向に配列された複数（この実施の形態においては２つ）の基板位置検出系５２１ａ，５２１ｂを有している。２つの基板位置検出系５２１ａ，５２１ｂにより検出された感光性基板Ｐ２の被露光面の２つの位置検出点におけるフォーカス位置は、制御装置ＣＯＮＴ２に対して出力される。

図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、基板位置検出系５０１ａの概略構成を示す図である。なお、他の基板位置検出系５０１ｂ，５０１ｃ，５２１ａ，５２１ｂ及びマスク位置検出系５００ａ，５００ｂ，５２０ａ，５２０ｂも、基板位置検出系５０１ａと同様の構成である。図１３（ａ）に示すように、ＡＦ用検出光を射出する図示しない光源からの光は、＋Ｘ軸方向に進行し、ファイバ５０９に入射し、ファイバ５０９の内部を伝播しランダムミックスされた後、ファイバ５０９の射出端から射出する。ファイバ５０９から射出した検出光は、コンデンサレンズ５１０を通過して、スリット５１１を通過する。スリット５１１を通過した検出光は、更に＋Ｘ軸方向に進行し、開口絞り５１２及び送光対物レンズ５１３を通過する。送光対物レンズ５１３を通過した検出光は、図１３（ｂ）に示すように、ミラー５１４により反射されることにより＋Ｘ軸方向からＹ軸方向を軸としてＹＺ平面に角度θＸ折り曲げられ、検出対象物である感光性基板Ｐ２（あるいはマスクＭ２）により反射される。

感光性基板Ｐ２により反射された検出光は、受光対物レンズ５１５を通過し、ミラー５１６により反射されることにより−Ｘ軸方向に折り曲げられ、開口部５１７、シリンドリカルレンズ５１８を−Ｘ軸方向に通過する、シリンドリカルレンズ５１８を通過した検出光は、受光センサ（検出系）５１９に入射する。受光センサ５１９により検出された光強度信号は制御装置ＣＯＮＴ２に対して出力され、制御装置ＣＯＮＴ２は受光センサ５１９により出力された光強度に基づいて感光性基板Ｐ２のＺ軸方向における変位量を算出する。

受光センサ５１９は、投影光学系ＰＬの熱による収差の発生を防止するために、チャンバ５０８に収納されており、吸込み口５０７よりチャンバ５０８内の空気を排気し、受光センサ５１９の温度上昇を防止している。

マスク位置検出系５００ａが備える受光対物レンズ、ミラー、開口絞り、シリンドリカルレンズ等の光学系及び受光センサ（検出系）は、図１１に示すように、マスクステージＭＳＴ２（マスクＭ２）と第１投影光学ユニットとの間であって、露光領域Ｄ３を形成する投影光学モジュールＰＬｃを収納する円筒状の鏡筒と、露光領域Ｄ５を形成する投影光学モジュールＰＬｅを収納する円筒状の鏡筒との間に配置されている。また、マスク位置検出系５００ａが備えるファイバ、コンデンサレンズ、スリット、開口絞り、送光対物レンズ、ミラー等の光学系は、マスクステージＭＳＴ２（マスクＭ２）と第１投影光学ユニットとの間であって、露光領域Ｄ１を形成する投影光学モジュールＰＬａを収納する円筒状の鏡筒と、露光領域Ｄ３を形成する投影光学モジュールＰＬｃとの間に配置されている。

マスク位置検出系５００ｂが備える受光対物レンズ、ミラー、開口絞り、シリンドリカルレンズ等の光学系及び受光センサ（検出系）は、マスクステージＭＳＴ２（マスクＭ２）と第１投影光学ユニットとの間であって、露光領域Ｄ９を形成する投影光学モジュールＰＬｉを収納する円筒状の鏡筒と、露光領域Ｄ１１を形成する投影光学モジュールＰＬｋを収納する円筒状の鏡筒との間に配置されている。また、マスク位置検出系５００ａが備えるファイバ、コンデンサレンズ、スリット、開口絞り、送光対物レンズ、ミラー等の光学系は、マスクステージＭＳＴ２（マスクＭ２）と第１投影光学ユニットとの間であって、露光領域Ｄ７を形成する投影光学モジュールＰＬｇを収納する円筒状の鏡筒と、露光領域Ｄ９を形成する投影光学モジュールＰＬｉとの間に配置されている。

マスク位置検出系５２０ａが備える受光対物レンズ、ミラー、開口絞り、シリンドリカルレンズ等の光学系及び受光センサ（検出系）は、マスクステージＭＳＴ２（マスクＭ２）と第２投影光学ユニットとの間であって、露光領域Ｄ２を形成する図示しない投影光学モジュールを収納する円筒状の鏡筒と、露光領域Ｄ４を形成する図示しない投影光学モジュールを収納する円筒状の鏡筒との間に配置されている。また、マスク位置検出系５２０ａが備えるファイバ、コンデンサレンズ、スリット、開口絞り、送光対物レンズ、ミラー等の光学系は、マスクステージＭＳＴ２（マスクＭ２）と第２投影光学ユニットとの間であって、露光領域Ｄ４を形成する図示しない投影光学モジュールを収納する円筒状の鏡筒と、露光領域Ｄ６を形成する図示しない投影光学モジュールとの間に配置されている。

マスク位置検出系５２０ｂが備える受光対物レンズ、ミラー、開口絞り、シリンドリカルレンズ等の光学系及び受光センサ（検出系）は、マスクステージＭＳＴ２（マスクＭ２）と第２投影光学ユニットとの間であって、露光領域Ｄ６を形成する図示しない投影光学モジュールを収納する円筒状の鏡筒と、露光領域Ｄ８を形成する投影光学モジュールＰＬｈを収納する円筒状の鏡筒との間に配置されている。また、マスク位置検出系５２０ｂが備えるファイバ、コンデンサレンズ、スリット、開口絞り、送光対物レンズ、ミラー等の光学系は、マスクステージＭＳＴ２（マスクＭ２）と第２投影光学ユニットとの間であって、露光領域Ｄ８を形成する投影光学モジュールＰＬｈを収納する円筒状の鏡筒と、露光領域Ｄ１０を形成する投影光学モジュールＰＬｊとの間に配置されている。

このように、マスク位置検出系５００ａ，５００ｂ，５２０ａ，５２０ｂを構成する光学系及び受光センサをマスクＭ２と第１投影光学ユニットまたは第２投影光学ユニットとの間であって、第１投影光学ユニットまたは第２投影光学ユニットの各投影光学モジュールを収納する円筒状の鏡筒と隣り合う投影光学モジュールを収納する円筒状の鏡筒との間に配置し、検出光の光路をマスクＭ２と第１投影光学ユニットまたは第２投影光学ユニットとの間に設定することにより、マスクＭ２と第１投影光学ユニットまたは第２投影光学ユニットとの間の限られたスペースに光学系及び受光センサを配置することができる。また、ＡＦ系５００を第１投影光学ユニットにより形成される露光領域よりーＸ方向側、ＡＦ系５２０を第２投影光学ユニットにより形成される露光領域より＋Ｘ方向側に配置することができる。

また、基板位置検出系５０１ａが備えるシリンドリカルレンズ５１８及び受光センサ５１９は、図１２に示すように、第１投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２との間であって、露光領域Ｄ１を形成する投影光学モジュールＰＬａを収納する円筒状の鏡筒より走査方向と直交する方向（Ｙ軸方向）の＋Ｙ側の外側に配置されている。また、基板位置検出系５０１ａを構成するファイバ５０９、コンデンサレンズ５１０、スリット５１１、開口絞り５１２、送光対物レンズ５１３、ミラー５１４等の光学系は、露光領域Ｄ３を形成する投影光学モジュールＰＬｃを収納する円筒状の鏡筒と感光性基板Ｐ２との間に配置されている。また、基板位置検出系５０１ａを構成する受光対物レンズ５１５、ミラー５１６、開口絞り５１７等の光学系は、露光領域Ｄ１を形成する投影光学モジュールＰＬａを収納する円筒状の鏡筒ＰＫと感光性基板Ｐ２との間に配置されている。

基板位置検出系５０１ｂが備えるシリンドリカルレンズ及び受光センサは、第１投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２との間であって、露光領域Ｄ５を形成する投影光学モジュールＰＬｅを収納する円筒状の鏡筒と、露光領域Ｄ７を形成する投影光学モジュールＰＬｇを収納する円筒状の鏡筒との間に配置されている。また、基板位置検出系５０１ｂを構成するファイバ、コンデンサレンズ、スリット、開口絞り、送光対物レンズ、ミラー等の光学系は、露光領域Ｄ７を形成する投影光学モジュールＰＬｇを収納する円筒状の鏡筒と感光性基板Ｐ２との間に配置されている。また、基板位置検出系５０１ｂを構成する受光対物レンズ、ミラー、開口絞り等の光学系は、露光領域Ｄ５を形成する投影光学モジュールＰＬｅを収納する円筒状の鏡筒と感光性基板Ｐ２との間に配置されている。

基板位置検出系５０１ｃが備えるシリンドリカルレンズ及び受光センサは、第１投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２との間であって、露光領域Ｄ１１を形成する投影光学モジュールＰＬｋを収納する円筒状の鏡筒より走査方向と直交する方向（Ｙ軸方向）の−Ｙ側の外側に配置されている。また、基板位置検出系５０１ｃを構成するファイバ、コンデンサレンズ、スリット、開口絞り、送光対物レンズ、ミラー等の光学系は、露光領域Ｄ９を形成する投影光学モジュールＰＬｉを収納する円筒状の鏡筒と感光性基板Ｐ２との間に配置されている。また、基板位置検出系５０１ｃを構成する受光対物レンズ、ミラー、開口絞り等の光学系は、露光領域Ｄ１１を形成する投影光学モジュールＰＬｋを収納する円筒状の鏡筒と感光性基板Ｐ２との間に配置されている。

基板位置検出系５２１ａが備えるシリンドリカルレンズ及び受光センサは、第２投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２との間であって、露光領域Ｄ２を形成する図示しない投影光学モジュールを収納する円筒状の鏡筒より走査方向と直交する方向（Ｙ軸方向）の＋Ｙ側の外側に配置されている。また、基板位置検出系５２１ａを構成するファイバ、コンデンサレンズ、スリット等の光学系は、露光領域Ｄ４を形成する図示しない投影光学モジュールを収納する鏡筒と感光性基板Ｐ２との間に配置されている。また、基板位置検出系５２１ａを構成する開口絞り、送光対物レンズ、ミラー等の光学系は、第２投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２との間であって、露光領域Ｄ４を形成する図示しない投影光学モジュールを収納する円筒状の鏡筒と、露光領域Ｄ６を形成する図示しない投影光学モジュールを収納する円筒状の鏡筒との間に配置されている。また、基板位置検出系５２１ａを構成する受光対物レンズ、ミラー、開口絞り等の光学系は、第２投影光学モジュールと感光性基板Ｐ２との間であって、露光領域Ｄ２を形成する図示しない投影光学モジュールを収納する円筒状の鏡筒と、露光領域Ｄ４を形成する図示しない投影光学モジュールを収納する円筒状の鏡筒との間に配置されている。

基板位置検出系５２１ｂが備えるシリンドリカルレンズ及び受光センサは、第２投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２との間であって、露光領域Ｄ１０を形成する投影光学モジュールＰＬｊを収納する円筒状の鏡筒より走査方向と直交する方向（Ｙ軸方向）の−Ｙ側の外側に配置されている。また、基板位置検出系５２１ｂを構成するファイバ、コンデンサレンズ、スリット等の光学系は、露光領域Ｄ８を形成する投影光学モジュールＰＬｈを収納する鏡筒と感光性基板Ｐ２との間に配置されている。また、基板位置検出系５２１ｂを構成する開口絞り、送光対物レンズ、ミラー等の光学系は、第２投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２との間であって、露光領域Ｄ６を形成する図示しない投影光学モジュールを収納する円筒状の鏡筒と、露光領域Ｄ８を形成する投影光学モジュールＰＬｈを収納する円筒状の鏡筒との間に配置されている。また、基板位置検出系５２１ｂを構成する受光対物レンズ、ミラー、開口絞り等の光学系は、第２投影光学モジュールと感光性基板Ｐ２との間であって、露光領域Ｄ８を形成する投影光学モジュールＰＬｈを収納する円筒状の鏡筒と、露光領域Ｄ１０を形成する投影光学モジュールＰＬｊを収納する円筒状の鏡筒との間に配置されている。

このように、基板位置検出系５０１ａ〜５００ｃ，５２１ａ，５２１ｂを構成する光学系及び受光センサを第１投影光学ユニットまたは第２投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２との間であって、第１投影光学ユニットまたは第２投影光学ユニットの各投影光学モジュールを収納する円筒状の鏡筒と隣り合う投影光学モジュールを収納する円筒状の鏡筒との間、または第１投影光学ユニット若しくは第２投影光学ユニットよりＹ軸方向の外側に配置し、検出光の光路を第１投影光学ユニットまたは第２投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２の間に設定することにより、第１投影光学ユニットまたは第２投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２との間の限られたスペースに光学系及び受光センサを配置することができる。また、ＡＦ系５０１を第１投影光学ユニットにより形成される露光領域よりーＸ方向側、ＡＦ系５２１を第２投影光学ユニットにより形成される露光領域より＋Ｘ方向側に配置することができる。

また、この露光装置ＥＸ２には、図７〜図９に示すように、ＡＦ系５００の−Ｘ側には、感光性基板Ｐ２に設けられている複数のアライメントマークを検出するアライメント検出系５４０が設けられている。即ち、アライメント検出系５４０は、ＡＦ系５００より走査方向（Ｘ軸方向）の後方側であって、感光性基板Ｐ２を搬入する方向とＸ軸方向に対して反対方向に位置するように配置されている。アライメント検出系５４０は、図１２に示すように、Ｙ軸方向に配列された複数（この実施の形態においては６つ）のアライメントマーク検出系５４０ａ〜５４０ｆを有しており、それぞれのアライメントマーク検出系５４０ａ〜５４０ｆに対応して設けられている感光性基板Ｐ２上のアライメントマーク位置を検出する。また、各アライメントマーク検出系５４０ａ〜５４０ｆにより検出されたアライメントマーク位置は制御装置ＣＯＮＴ２に対して出力される。

図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、アライメントマーク検出系５４０ａの概略構成を示す図である。なお、他のアライメントマーク検出系５４０ｂ〜５４０ｆも、アライメントマーク検出系５４０ａと同様の構成である。図１４（ａ）に示すように、アライメント用検出光を射出する図示しない光源からの光は、Ｘ軸方向に進行し、ファイバ５４１に入射し、ファイバ５４１の内部を伝播しランダムミックスされた後、ファイバ５４１の射出端から射出する。ファイバ５４１から射出した検出光は、開口絞り５４２を通過して、ミラー５４３により反射されることによりＸ軸方向からＹ軸方向に折り曲げられる。ミラー５４３により反射された検出光は、コンデンサレンズ５４４を通過して、ハーフプリズム５４５により反射されることによりＹ軸方向からＸ軸方向に折り曲げられる。ハーフプリズム５４５により反射された検出光は、図１４（ｂ）に示すように、ミラー５４６により反射されることによりＸ軸方向からＺ軸方向に折り曲げられ、＋Ｚ軸方向に進行し、ミラー５４７により反射される。

ミラー５４７により反射されることによりＺ軸方向からＸ軸方向に折り曲げられた検出光は、ミラー５４８により反射されることによりＸ軸方向からＺ軸方向に折り曲げられ、−Ｚ軸方向に進行し、照明視野絞り５５３、第１対物レンズ５４９を順次通過して、感光性基板Ｐ２上に設けられているアライメントマーク位置により反射される。アライメントマーク位置により反射された検出光は、図１４（ｂ）に示すように、再び第１対物レンズ５４９、照明視野絞り５５０を順次通過し、ミラー５４８，５４７，５４６により順次反射されて、−Ｘ軸方向に進行し、再びハーフプリズム５４５に入射する。ハーフプリズム５４５を通過した検出光は、第２対物レンズ５５０及びリレーレンズ５５１を順次通過して、撮像素子（検出系）５５２に入射する。撮像素子５５２の撮像信号は制御装置ＣＯＮＴ２に対して出力される。

撮像素子５５２は、投影光学系ＰＬの熱による収差の発生を防止するために、チャンバ５５４に収納されており、吸込み口５５５よりチャンバ５５４内の空気を排気し、撮像素子５５２の温度上昇を防止している。

アライメントマーク検出系５４０ａは、図１２に示すように、第１投影光学ユニットより走査方向と直交する方向（Ｙ軸方向）の＋Ｙ側に配置されている。また、アライメントマーク検出系５４０ｆは、第１投影光学ユニットよりＹ軸方向の−Ｙ側に配置されている。

アライメントマーク検出系５４０ｂが備えるファイバ、開口絞り、ミラー、コンデンサレンズ等の光学系は、露光領域Ｄ１を形成する投影光学モジュールＰＬａを収納する円筒状の鏡筒と感光性基板Ｐ２との間に配置されている。また、アライメントマーク検出系５４０ｂが備えるハーフプリズム、ミラー、照明視野絞り、第１対物レンズ、第２対物レンズ、リレーレンズ等の光学系及び撮像素子（検出系）は、第１投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２との間であって、露光領域Ｄ１を形成する投影光学モジュールＰＬａを収納する円筒状の鏡筒と、露光領域Ｄ３を形成する投影光学モジュールＰＬｃを収納する円筒状の鏡筒との間に配置されている。

アライメントマーク検出系５４０ｃが備えるファイバ、開口絞り、ミラー、コンデンサレンズ等の光学系は、露光領域Ｄ３を形成する投影光学モジュールＰＬｃを収納する円筒状の鏡筒と感光性基板Ｐ２との間に配置されている。また、アライメントマーク検出系５４０ｃが備えるハーフプリズム、ミラー、照明視野絞り、第１対物レンズ、第２対物レンズ、リレーレンズ等の光学系及び撮像素子（検出系）は、第１投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２との間であって、露光領域Ｄ３を形成する投影光学モジュールＰＬｃを収納する円筒状の鏡筒と、露光領域Ｄ５を形成する投影光学モジュールＰＬｅを収納する円筒状の鏡筒との間に配置されている。

アライメントマーク検出系５４０ｄが備えるファイバ、開口絞り、ミラー、コンデンサレンズ等の光学系は、露光領域Ｄ７を形成する投影光学モジュールＰＬｇを収納する円筒状の鏡筒と感光性基板Ｐ２との間に配置されている。また、アライメントマーク検出系５４０ｄが備えるハーフプリズム、ミラー、照明視野絞り、第１対物レンズ、第２対物レンズ、リレーレンズ等の光学系及び撮像素子（検出系）は、第１投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２との間であって、露光領域Ｄ７を形成する投影光学モジュールＰＬｇを収納する円筒状の鏡筒と、露光領域Ｄ９を形成する投影光学モジュールＰＬｉを収納する円筒状の鏡筒との間に配置されている。

アライメントマーク検出系５４０ｅが備えるファイバ、開口絞り、ミラー、コンデンサレンズ等の光学系は、露光領域Ｄ９を形成する投影光学モジュールＰＬｉを収納する円筒状の鏡筒と感光性基板Ｐ２との間に配置されている。また、アライメントマーク検出系５４０ｅが備えるハーフプリズム、ミラー、照明視野絞り、第１対物レンズ、第２対物レンズ、リレーレンズ等の光学系及び撮像素子（検出系）は、第１投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２との間であって、露光領域Ｄ９を形成する投影光学モジュールＰＬｉを収納する円筒状の鏡筒と、露光領域Ｄ１１を形成する投影光学モジュールＰＬｋを収納する円筒状の鏡筒との間に配置されている。

このように、アライメントマーク検出系５４０ｂ〜５４０ｅを構成する光学系及び撮像素子を第１投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２との間であって、第１投影光学ユニットの各投影光学モジュールを収納する円筒状の鏡筒と隣り合う投影光学モジュールを収納する円筒状の鏡筒との間に配置し、検出光の光路を第１投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２との間に設定することにより、第１投影光学ユニットと感光性基板Ｐ２との間の限られたスペースに光学系及び撮像素子を配置することができる。また、アライメント検出系５４０を第１投影光学ユニットにより形成される露光領域よりーＸ方向側に配置することができる。

制御装置ＣＯＮＴ２は、ＡＦ系５０１，５２１のそれぞれの受光センサにより検出された光強度に基づいて感光性基板Ｐ２の各位置検出点におけるフォーカス位置を算出する。また、各位置検出点におけるフォーカス位置に基づいて感光性基板Ｐ２の傾きを算出する。また、ＡＦ系５００，５２０のそれぞれの受光センサにより検出された光強度に基づいてマスクＭ２の各位置検出点におけるフォーカス位置を算出する。また、各位置検出点におけるフォーカス位置に基づいてマスクＭ２の傾きを算出し、算出されたマスクＭ２の傾きに基づいて各投影光学モジュールを介して感光性基板Ｐ２に投影されるマスクＭ２のパターンの像面を算出する。そして、算出された感光性基板Ｐ２の傾きと各投影光学モジュールを介して感光性基板Ｐ２に投影されるマスクＭ２のパターンの像面との相対位置を基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤ２（またはマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤ２）を駆動させて基板ステージＰＳＴ２（またはマスクステージＭＳＴ２）を移動させることにより補正する。

また、制御装置ＣＯＮＴ２は、アライメント検出系５４０により検出された複数のアライメントマーク位置、及びマスクＭ２とアライメント検出系５４０との相対位置関係に基づいて予め算出され記憶されているベースライン量に基づいて、マスクＭ２と感光性基板Ｐ２との位置合わせを行うための補正量を算出し、算出された補正量に基づいて基板ステージＰＳＴ２（またはマスクステージＭＳＴ２）の位置を基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤ２（またはマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤ２）を駆動させて補正する。

この第２の実施の形態にかかる露光装置によれば、オートフォーカス検出系及びアライメント検出系が投影光学系により形成される露光領域より走査方向の前方側または後方側に配置されているため、第１投影光学ユニットにより形成される露光領域と第２投影光学ユニットにより形成される露光領域との間隔を狭くすることができ、マスクステージまたは基板ステージの位置ずれまたは走査方向に誤差が生じた場合においても露光位置のずれを高精度に検出することができる。また、マスク側ＡＦ系５００とマスク側ＡＦ系５２０との間隔及び基板側ＡＦ系５０１と基板側ＡＦ系５２１との間隔を広くすることができるため、マスク（マスクステージ）及び感光性基板（基板ステージ）の傾きを検出するためのスパンを長くすることができ、マスク及び感光性基板の傾きを高精度に検出することができる。

なお、この第２の実施の形態にかかる露光装置においては、第２投影光学ユニットのうち１組目の反射屈折型光学系を収納する鏡筒ＰＫとＡＦ系５２０がＸ軸方向に移動可能に構成されているが、第１投影光学ユニットのうち１組目の反射屈折型光学系を収納する鏡筒とその鏡筒に固定されているＡＦ系５００がＸ軸方向に移動可能に構成されるようにしてもよい。また、第１投影光学ユニットのうち１組目の反射屈折型光学系を収納する鏡筒とＡＦ系５００、第２投影光学ユニットのうち１組目の反射屈折型光学系を収納する鏡筒ＰＫとＡＦ系５２０の双方がＸ軸方向に移動可能に構成されるようにしてもよい。

また、上述の各実施の形態にかかる露光装置においては、アライメント系５４，５４０がＡＦ系５０，５０１より走査方向の後方側に配置されているが、ＡＦ系５２，５２１より走査方向の前方側または第１投影光学ユニットと第２投影光学ユニットとの間に配置されるようにしてもよい。また、ＡＦ系５０，５００，５０１が第１投影光学ユニットより走査方向の後方側に配置されており、ＡＦ系５２，５２０，５２１が第２投影光学ユニットより走査方向の前方側に配置されているが、ＡＦ系が第１投影光学ユニットと第２投影光学ユニットとの間に配置されるようにしてもよい。

上述の各実施の形態にかかる露光装置では、照明光学系によってレチクル（マスク）を照明し、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（ウエハ）上に露光する（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、液晶表示素子などのフラットパネル表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてのウエ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１５のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図１５のステップＳ３０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、その１ロットのウエ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Ｓ３０３において、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて、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ロットのウエ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Ｓ３０４において、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのウエ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、各ウエ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。上述のマイクロデバイスの製造方法によれば、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行うため、高精度にマスクステージ及び基板ステージの位置制御を行うことができ、微細な回路パターンを有するマイクロデバイスを精度良く得ることができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、ウエハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウエハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。

また、上述の各実施の形態にかかる露光装置では、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、マイクロデバイスのとしての液晶表示素子などのフラットパネル表示素子を得ることもできる。以下、図１６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１６において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の各実施の形態にかかる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工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、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、レジスト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形成工程Ｓ４０２へ移行する。

次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２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の組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０２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形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ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Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１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形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ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。

その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４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などのフラットパネル表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子などのフラットパネル表示素子の製造方法によれば、上述の各実施に形態にかかる露光装置を用いて露光を行うため、高精度にマスクステージ及び基板ステージの位置制御を行うことができ、微細な回路パターンを有する半導体デバイスを精度良く得ることができる。

第１の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。 第１の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す斜視図である。 第１の実施の形態にかかるオートフォーカス検出系の概略構成を示す図である。 第１の実施の形態にかかる基板位置検出系の概略構成を示す図である。 第１の実施の形態にかかるオートフォーカス検出系及びアライメント検出系の配置を説明するための図である。 第１の実施の形態にかかるアライメントマーク検出系の概略構成を示す図である。 第２の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。 第２の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す斜視図である。 第２の実施の形態にかかる投影光学モジュールの概略構成を示す図である。 第２の実施の形態にかかる第２投影光学ユニットを構成する１組目の反射屈折型光学系、マスク側オートフォーカス検出系を走査方向に移動させたときの状態を示す図である。 第２の実施の形態にかかるマスク側オートフォーカス検出系の配置を説明するための図である。 第２の実施の形態にかかる基板側オートフォーカス検出系及びアライメント検出系の配置を説明するための図である。 第２の実施の形態にかかる基板位置検出系の概略構成を示す図である。 第２の実施の形態にかかるアライメントマーク検出系の概略構成を示す図である。 この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子などのフラットパネル表示素子の製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１…定盤、３９ａ，３９ｂ，４３ａ，４３ｂ，８０ａ，８０ｂ，８２ａ，８２ｂ…レーザ干渉計、５０，５２…オートフォーカス検出系、５００，５２０…マスク側オートフォーカス検出系、５０１，５２１…基板側オートフォーカス検出系、５４，５４０…アライメント検出系、５０９，５４１…ファイバ、５１２，５４４…開口絞り、５１４，５１６，５４３，５４６，５４７，５４８…ミラー、５１３…送光対物レンズ、５１５…受光対物レンズ、５４９…第１対物レンズ、５５０…第２対物レンズ、ＩＬ，ＩＬ２…照明光学系、ＣＯＮＴ，ＣＯＮＴ２…制御装置、Ｍ，Ｍ２…マスク、ＭＳＴ，ＭＳＴ２…マスクステージ、ＰＬ１〜ＰＬ１１，ＰＬ…投影光学系、Ｐ，Ｐ２…感光性基板、ＰＳＴ，ＰＳＴ２…基板ステージ。

Claims (16)

1. 走査方向の前方側に配置された第１投影光学ユニットと、前記走査方向の後方側に配置された第２投影光学ユニットとを有する投影光学系を用いてマスクのパターンを感光性基板上に露光する露光装置において、
   前記第１投影光学ユニットにより形成される露光領域より前記走査方向の前方側に配置され、前記感光性基板の前記第１投影光学ユニットの光軸方向における位置を検出する第１基板フォーカス系と、
   前記第２投影光学ユニットにより形成される露光領域より前記走査方向の後方側に配置され、前記感光性基板の前記第２投影光学ユニットの光軸方向における位置を検出する第２基板フォーカス系と、
   を備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記第１基板フォーカス系による検出領域より前記走査方向の前方側または前記第２基板フォーカス系による検出領域より前記走査方向の後方側に配置され、前記感光性基板上に設けられたアライメントマークを検出するアライメント系を備えることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記第１投影光学ユニット及び前記第２投影光学ユニットは、前記走査方向と交差する方向に配列された複数の反射屈折型光学系を備え、
   前記第１基板フォーカス系が有する検出系は、前記第１投影光学ユニットが有する複数の反射屈折型光学系のうち両端に位置する反射屈折型光学系より前記走査方向と交差する方向の外側または隣り合う前記反射屈折型光学系の間に配置され、
   前記第２基板フォーカス系が有する検出系は、前記第２投影光学ユニットが有する複数の反射屈折型光学系のうち両端に位置する反射屈折型光学系より前記走査方向と交差する方向の外側または隣り合う前記反射屈折型光学系の間に配置され、
   前記アライメント系が有する検出系は、前記第１投影光学ユニットが有する複数の反射屈折型光学系のうち隣り合う前記反射屈折型光学系の間、または前記第２投影光学ユニットが有する複数の反射屈折型光学系のうち隣り合う前記反射屈折型光学系の間に配置されることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
4. 前記第１基板フォーカス系が有する光学系は、前記第１投影光学ユニットと前記感光性基板との間に配置され、
   前記第２基板フォーカス系が有する光学系は、前記第２投影光学ユニットと前記感光性基板との間に配置され、
   前記アライメント系が有する光学系は、前記第１投影光学ユニットまたは前記第２投影光学ユニットと前記感光性基板との間に配置されることを特徴とする請求項２または請求項３記載の露光装置。
5. 走査方向の前方側に配置された第１投影光学ユニットと、前記走査方向の後方側に配置された第２投影光学ユニットとを有する投影光学系を用いてマスクのパターンを感光性基板上に露光する露光装置において、
   前記第１投影光学ユニットにより形成される露光領域より前記走査方向の前方側または前記第２投影光学ユニットにより形成される露光領域より前記走査方向の後方側に配置され、前記感光性基板上に設けられたアライメントマークを検出するアライメント系を備えることを特徴とする露光装置。
6. 前記第１投影光学ユニットにより形成される露光領域より前記走査方向の前方側に配置され、前記感光性基板の前記第１投影光学ユニットの光軸方向における位置を検出する第１基板フォーカス系と、
   前記第２投影光学ユニットにより形成される露光領域より前記走査方向の後方側に配置され、前記感光性基板の前記第２投影光学ユニットの光軸方向における位置を検出する第２基板フォーカス系と、
   を備えることを特徴とする請求項５記載の露光装置。
7. 前記第１投影光学ユニット及び前記第２投影光学ユニットは、前記走査方向と交差する方向に配列された複数の反射屈折型光学系を備え、
   前記アライメント系が有する検出系は、前記第１投影光学ユニットが有する複数の反射屈折型光学系のうち隣り合う前記反射屈折型光学系の間、または前記第２投影光学ユニットが有する複数の反射屈折型光学系のうち隣り合う前記反射屈折型光学系の間に配置されることを特徴とする請求項５または請求項６記載の露光装置。
8. 前記第１基板フォーカス系が有する検出系は、前記第１投影光学ユニットが有する複数の反射屈折型光学系のうち両端に位置する反射屈折型光学系より前記走査方向と交差する方向の外側または隣り合う前記反射屈折型光学系の間に配置され、
   前記第２基板フォーカス系が有する検出系は、前記第２投影光学ユニットが有する複数の反射屈折型光学系のうち両端に位置する反射屈折型光学系より前記走査方向と交差する方向の外側または隣り合う前記反射屈折型光学系の間に配置されることを特徴とする請求項７記載の露光装置。
9. 前記第１基板フォーカス系が有する光学系は、前記第１投影光学ユニットと前記感光性基板との間に配置され、
   前記第２基板フォーカス系が有する光学系は、前記第２投影光学ユニットと前記感光性基板との間に配置され、
   前記アライメント系が有する光学系は、前記第１投影光学ユニットまたは前記第２投影光学ユニットと前記感光性基板との間に配置されることを特徴とする請求項６乃至請求項８の何れか一項に記載の露光装置。
10. 前記第１投影光学ユニットにより形成される露光領域より前記走査方向の前方側に配置され、前記マスクの前記第１投影光学ユニットの光軸方向における位置を検出する第１マスクフォーカス系と、
    前記第２投影光学ユニットにより形成される露光領域より前記走査方向の後方側に配置され、前記マスクの前記第２投影光学ユニットの光軸方向における位置を検出する第２マスクフォーカス系と、
    を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の露光装置。
11. 前記第１マスクフォーカス系が有する検出系は、前記第１投影光学ユニットが有する複数の反射屈折型光学系のうち隣り合う前記反射屈折型光学系の間に配置され、
    前記第２マスクフォーカス系が有する検出系は、前記第２投影光学ユニットが有する複数の反射屈折型光学系のうち隣り合う前記反射屈折型光学系の間に配置されることを特徴とする請求項１０記載の露光装置。
12. 前記第１マスクフォーカス系が有する光学系は、前記マスクと前記第１投影光学ユニットとの間に配置され、
    前記第２マスクフォーカス系が有する光学系は、前記マスクと前記第２投影光学ユニットとの間に配置されることを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の露光装置。
13. 前記アライメント系は、前記走査方向に対して前記基板を搬入する方向と反対方向に位置することを特徴とする請求項２乃至請求項１２の何れか一項に記載の露光装置。
14. 前記第１投影光学ユニットが有する反射屈折型光学系及び前記第２投影光学ユニットが有する反射屈折型光学系のうち少なくとも１つは、前記走査方向に移動可能に構成されることを特徴とする請求項３、請求項４及び請求項７乃至請求項１３の何れか一項に記載の露光装置。
15. 前記感光性基板は、外径が５００ｍｍよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項１４の何れか一項に記載の露光装置。
16. 請求項１乃至請求項１５の何れか一項に記載の露光装置を用いてマスクのパターンを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。

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