JPH09246139A

JPH09246139A - 走査型投影露光装置

Info

Publication number: JPH09246139A
Application number: JP8045795A
Authority: JP
Inventors: Takechika Nishi; 健爾西
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-03-04
Filing date: 1996-03-04
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】投影光学系として全て軸対称の屈折レンズ
と、反射光学部材とを組み合わせた反射屈折光学系を使
用して、良好な結像特性が得られる走査型投影露光装置
を提供する。【解決手段】投影光学系ＰＬをレチクルＲに垂直な光
軸ＡＸ１を有する第１対物部４１及び光軸折り返し部４
３と、光軸ＡＸ１に直交する光軸ＡＸ２を有する光軸偏
向部４６と、光軸ＡＸ１と平行な光軸ＡＸ３を有する第
２対物部５２とより構成する。第１対物部４１及び光軸
折り返し部４３では、凹面鏡４５を備えてレチクルＲか
らの結像光束をレチクルＲ側に戻してレチクルＲの等倍
の像を形成し、その戻された結像光束を光軸偏向部４６
を介して第２対物部５２に導き、ウエハＷ上に縮小像を
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁
気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程中
で、マスクパターンを感光基板上に転写するために使用
される投影露光装置に関し、更に詳しくは投影光学系と
して反射屈折型の光学系を有し、マスク及び感光基板を
その投影光学系に対して同期走査することによって露光
を行うステップ・アンド・スキャン方式等の走査型投影
露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体素子を製造する際に、マス
クとしてのレチクルのパターンをフォトレジストが塗布
されたウエハの各ショット領域に転写するための投影露
光装置として、従来はステップ・アンド・リピート方式
（一括露光方式）の縮小投影型露光装置（ステッパー）
が多用されていた。これに対して最近、投影光学系に対
する負担をあまり大きくすることなく、転写対象パター
ンを大面積化するという要請に応えるために、レチクル
上のパターンの一部を投影光学系を介してウエハ上に縮
小投影した状態で、レチクルとウエハとを投影光学系に
対して同期走査することにより、レチクル上のパターン
の縮小像を逐次ウエハ上の各ショット領域に転写する所
謂ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が注
目されている。このステップ・アンド・スキャン方式
は、１回の走査露光でレチクルの全面のパターンを等倍
でウエハの全面に転写するアライナーの転写方式（スリ
ットスキャン方式）の長所と、ステッパーの転写方式の
長所とを組み合わせて発展させたものである。

【０００３】また、一般に投影露光装置ではより解像度
を高めることが求められているが、解像度を高めるため
の１つの方法が、露光用の照明光としてより短波長の光
束を使用することである。そこで、最近は露光用の照明
光として、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎ
ｍ）、若しくはＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎ
ｍ）等の紫外域、更には遠紫外域のエキシマレーザ光が
使用されつつある。また、金属蒸気レーザ光やＹＡＧレ
ーザ光の高調波等の使用も検討されている。

【０００４】例えば、露光用の照明光としてエキシマレ
ーザ光を使用する場合、エキシマレーザ光源では通常、
広帯化レーザ光源と狭帯化レーザ光源とがあり、狭帯化
レーザ光源とはレーザ光のスペクトルの半値幅が２〜３
ｐｍ以下のものを指し、広帯化レーザ光源とはレーザ光
のスペクトルの半値幅が１００ｐｍ以上のものを指して
いる。このように露光用の照明光として、エキシマレー
ザ光のような紫外域以下の短波長の照明光を使用する場
合、投影光学系用の屈折レンズの硝材として使用できる
ものは、石英、及び蛍石等に限られている。そのため、
そのような短波長の照明光を使用する程、投影光学系の
色消しを行うのが困難になる。従って、投影光学系の色
消しを容易に行う観点からは、狭帯化レーザ光源が望ま
しいことになる。

【０００５】ところが、エキシマレーザ光の帯域は本来
は広帯域であるため、狭帯化レーザ光源では、インジェ
クション・ロッキング等を行って発振スペクトルを狭帯
化している。そのため、狭帯化レーザ光源では、レーザ
出力が広帯化レーザ光源に比べて低下し、且つ寿命、及
び製造コストの点でも広帯化レーザ光源に比べて悪化し
ている。従って、レーザ出力、寿命、及び製造コストに
関しては、広帯化レーザ光源の方が有利である。そこで
最近は、投影光学系の構造を色消しが容易な構造にし
て、広帯化レーザ光源を使用することが試みられてい
る。

【０００６】さて、ステップ・アンド・スキャン方式の
ような走査露光型の投影露光装置（走査型投影露光装
置）に使用される投影光学系としては、特開平６−１３
２１９１号公報に開示されているように、凹面鏡を使用
する反射屈折光学系、又は屈折レンズのみを組み合わせ
た屈折光学系がある。前者のように反射屈折光学系を使
用する場合、凹面鏡では色収差が無いため、屈折レンズ
群中に凹面鏡を配置することによって色消しが容易にな
り、結果としてレーザ出力や寿命等の点で有利な広帯化
レーザ光源の使用が可能になる。

【０００７】また、後者の屈折光学系を使用する場合で
も、全体の屈折レンズの内で蛍石の割合を多くすること
によって色消しの幅を広くできるため、広帯化レーザ光
源の使用が可能になる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
において、投影光学系として後者の屈折光学系を使用す
る場合、広帯化レーザ光源を使用するために１００ｐｍ
程度の波長幅で色消しを行うためには、例えば２０数枚
のレンズの内で、１０数枚のレンズに対して蛍石を使用
する必要がある。しかしながら、この蛍石は加工が難し
い、加工後の歩留りが悪い、温度に対する屈折率変化が
大きい、及び熱膨張率が大きく温度変化に対して大きく
変形する等の特性を有するため、蛍石のレンズを多く使
用すると、投影光学系の結像特性の温度依存性が高くな
ってしまう等の不都合がある。

【０００９】また、投影光学系として前者の反射屈折光
学系を使用する場合には、凹面鏡には色収差が無いた
め、例えば所定枚数の屈折レンズ群中の所定箇所に凹面
鏡を配置することによって、１００ｐｍ程度の色消しが
可能となる。しかしながら、走査型投影露光装置では、
レチクルからウエハへの縮小率を例えば１／４〜１／５
倍程度にする必要があるが、単にそのように屈折レンズ
群中に凹面鏡を配置するのでは、良好な結像特性が得ら
れる範囲が円弧状の領域となる。また、レチクル上のパ
ターン領域の外形は矩形であるため、そのように円弧状
の領域で走査露光を行う場合には、レチクルの走査距離
をパターン領域の幅よりかなり広くする必要があり、レ
チクル側のステージが大型化するという不都合がある。

【００１０】更に、そのように円弧状の領域を使用する
場合には、軸対称でないレンズを使用する必要も生じる
が、軸対称でないレンズを所望の精度で加工するのは容
易でないという不都合もあった。また、投影光学系とし
て反射屈折光学系を使用した場合、結像光束の引き回し
によって投影光学系が大型化し、且つ複雑化するため、
レチクルの走査方向等を考慮することによって、できる
だけ投影露光装置を全体としてコンパクトにすることが
望ましい。

【００１１】本発明は斯かる点に鑑み、投影光学系とし
て全て軸対称の屈折レンズと、反射光学部材とを組み合
わせた反射屈折光学系を使用できると共に、良好な結像
特性が得られる走査型投影露光装置を提供することを目
的とする。更に本発明は、そのような反射屈折光学系よ
りなる投影光学系を使用した場合に、全体の構成がコン
パクトにできる投影露光装置を提供することをも目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による走査型投影
露光装置は、マスク（Ｒ）上の転写用パターンの一部を
投影光学系（ＰＬ）を介して感光基板（Ｗ）上に投影し
た状態で、そのマスク及びその感光基板を同期してその
投影光学系に対して相対的に走査することによって、そ
のマスク上の転写用パターンを逐次その感光基板上に転
写する走査型投影露光装置において、その投影光学系
は、マスク（Ｒ）のパターン形成面に実質的に垂直な光
軸に沿って配列された凹面鏡（４５）を有し、マスク
（Ｒ）からの光束を反射集光してマスク（Ｒ）側に戻す
第１光学系（４１，４３）と、この第１光学系によりマ
スク（Ｒ）側に戻される光束を感光基板（Ｗ）側に偏向
する第２光学系（４６）と、感光基板（Ｗ）の表面に実
質的に垂直な光軸を有し第２光学系（４６）からの光束
より感光基板（Ｗ）上にマスク（Ｒ）の転写用パターン
の一部の像を形成する第３光学系（５２）と、を有する
ものである。

【００１３】斯かる本発明によれば、投影光学系（Ｐ
Ｌ）を第１光学系（４１，４３）、第２光学系（４
６）、及び第３光学系（５２）に分けることによって、
全て軸対称の屈折レンズと、凹面鏡（４５）等の反射光
学部材とを組み合わせた反射屈折光学系によって投影光
学系（ＰＬ）を構成できる。また、色収差の無い凹面鏡
（４５）を使用しているため、色消しを広い波長幅で行
うことができ、良好な結像特性が得られる。

【００１４】この場合、第１及び第３光学系（４１，４
３，５２）をマスク（Ｒ）及び感光基板（Ｗ）の走査方
向（Ｙ方向）に沿って配列し、投影光学系（ＰＬ）の重
心（５４）がそれら第１及び第３光学系内を通過する結
像光束の光路外に位置することが望ましい。これによっ
て投影光学系（ＰＬ）を安定に支持することができると
共に、投影光学系（ＰＬ）の鏡筒等の剛性を高め、更に
振動特性を向上させることができる。

【００１５】また、感光基板（Ｗ）上の位置合わせ用マ
ークの位置を検出するためのオフ・アクシス方式のアラ
イメントセンサ（２８）を更に備え、このアライメント
センサの光学系の光軸を、第３光学系（５２）の光軸
（ＡＸ３）に実質的に平行で、且つ第３光学系（５２）
の光軸に対して感光基板（Ｗ）の走査方向に所定間隔離
れた位置に配置することが望ましい。これによって、投
影露光装置をコンパクトに構成でき、走査時の振動特性
を向上させることができる。

【００１６】更に、第１及び第３光学系（４１，４３，
５２）の２つの光軸（ＡＸ１，ＡＸ３）を平行にして、
感光基板（Ｗ）上に斜めに光束を照射する照射光学系
（２６ａ）と、感光基板（Ｗ）で反射された光束を受光
して光電変換する受光光学系（２６ｂ）とを有し、この
受光光学系からの光電変換信号に基づいて感光基板
（Ｗ）の表面の変位を検出する表面位置検出系（２６）
を、２つの光軸（ＡＸ１，ＡＸ３）を含む平面に直交す
る方向に配置することが望ましい。これによって、他の
センサ等と機械的に干渉することなく、表面位置検出系
（２６）が配置される。

【００１７】また、第２光学系（４６）は、第１光学系
（４１，４３）からの光束を感光基板（Ｗ）側に偏向す
ると共に、感光基板（Ｗ）側からの光束の一部を透過す
る部分透過ミラー（５０）を有し、感光基板（Ｗ）側か
らの光束の内で部分透過ミラー（５０）を透過した光束
を受光する光電検出手段（１０４Ａ，１０６Ａ）を設け
ることが望ましい。その光電変換検出手段（１０４Ａ，
１０６Ａ）の検出信号を処理することによって、投影光
学系（ＰＬ）の結像特性等を計測できる。

【００１８】この場合、その光電検出手段の一例は感光
基板（Ｗ）からの反射光を光電変換する受光素子（１０
４Ａ）である。この受光素子（１０４Ａ）の検出信号を
処理することで感光基板（Ｗ）の反射率、又は感光基板
上での照度むら等がモニタできる。また、その光電検出
手段の他の例は感光基板（Ｗ）の近傍の基準マークの像
を撮像する撮像素子（１０６Ａ）である。この撮像素子
（１０６Ａ）の検出信号を処理することによって、その
基準マークの位置や形状等を計測できる。更に、マスク
（Ｒ）のパターンの投影像とその基準マークとの位置ず
れ量等も計測できる。

【００１９】また、投影光学系（ＰＬ）を、マスク
（Ｒ）と感光基板（Ｗ）との間にそのマスクの転写用パ
ターンの一部の中間像を形成する結像光学系として、そ
の中間像の形成位置の近傍に投影光学系（ＰＬ）の結像
特性の補正手段（４９）を設けることが望ましい。この
補正手段（４９）によって投影倍率やディストーション
等の補正を行うことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明による走査型投影露
光装置の実施の形態の一例につき図面を参照して説明す
る。本例は、投影光学系として反射屈折系を使用するス
テップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に本発明
を適用したものである。図１は本例の投影露光装置の概
略構成を示し、この図１において、露光制御装置１によ
り発光状態が制御されたエキシマレーザ光源２から射出
されたパルスレーザ光よりなる照明光ＩＬは、偏向ミラ
ー３で偏向されて第１照明系４に達する。エキシマレー
ザ光源２として本例では、発振スペクトルの半値幅が１
００ｐｍ以上にされたＫｒＦエキシマレーザ（波長２４
８ｎｍ）の広帯化レーザ光源が使用される。但し、露光
用の光源としては、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３
ｎｍ）の広帯化レーザ光源を使用してもよく、金属蒸気
レーザ光源、ＹＡＧレーザの高調波発生装置、又は水銀
ランプ等の輝線ランプ等を使用してもよい。

【００２１】第１照明系４には、ビームエキスパンダ、
光量可変機構、照明光学系のコヒーレンスファクタ（所
謂σ値）を変更した場合に照明光の光量を切り換えるた
めの照明切り換え機構、及びフライアイレンズ等が含ま
れている。そして、第１照明系４の射出面に照明光ＩＬ
の面状に分布する２次光源が形成され、この２次光源の
形成面に照明条件を種々に切り換えるための照明系開口
絞り用の切り換えレボルバ５が配置されている。切り換
えレボルバ５の側面には、通常の円形の開口絞り、光軸
から偏心した複数の開口よりなる所謂変形照明用の開口
絞り、輪帯状の開口絞り、及び小さい円形開口よりなる
小さいσ値用の開口絞り等が形成され、切り換え装置６
を介して切り換え用レボルバ５を回転することによっ
て、所望の照明系開口絞り（σ絞り）をその第１照明系
４の射出面に配置できるようになっている。また、その
ように照明系開口絞りを切り換えた場合には、切り換え
装置６によって同期して、最も光量が大きくなるように
第１照明系４内の照明切り換え機構が切り換えられる。

【００２２】切り換え装置６の動作は、露光制御装置１
によって制御され、露光制御装置１の動作は、装置全体
の動作を統轄制御する主制御装置７によって制御されて
いる。切り換え用レボルバ５で設定された照明系開口絞
りを透過した照明光ＩＬは、透過率が大きく反射率の小
さいビームスプリッタ８に入射し、ビームスプリッタ８
で反射された照明光は、フォトダイオード等の光電検出
器よりなるインテグレータセンサ９で受光される。この
インテグレータセンサ９で照明光を光電変換して得られ
る検出信号が露光制御装置１に供給される。その検出信
号とウエハ上での露光量との関係は予め計測して記憶さ
れており、露光制御装置１では、その検出信号よりウエ
ハ上での積算露光量をモニタする。また、その検出信号
は、露光用の照明光ＩＬを使用する各種センサ系の出力
信号を規格化するのにも利用される。

【００２３】ビームスプリッタ８を透過した照明光ＩＬ
は、第２照明系１０を介して照明視野絞り系（レチクル
ブラインド系）１１を照明する。この照明視野絞り系１
１の配置面は、第１照明系４中のフライアイレンズの入
射面と共役であり、フライアイレンズの各レンズエレメ
ントの断面形状とほぼ相似の照明領域でその照明視野絞
り系１１が照明される。照明視野絞り系１１は、可動ブ
ラインドと固定ブラインドとに分かれており、固定ブラ
インドは固定された矩形の開口を有する視野絞りであ
り、可動ブラインドはレチクルの走査方向及び非走査方
向に可動な開閉自在の２対の可動ブレードである。固定
ブラインドでレチクル上の照明領域の形状の決定が行わ
れ、可動ブラインドで走査露光の開始時及び終了時にそ
の固定ブラインドの開口の覆いをそれぞれ徐々に開く動
作、及び閉める動作が行われる。これによって、ウエハ
上で本来の露光対象のショット領域以外の領域に照明光
が照射されるのが防止される。

【００２４】この照明視野絞り系１１中の可動ブライン
ドの動作は、駆動装置１２によって制御されており、ス
テージ制御装置１３によって後述のようにレチクルとウ
エハとの同期走査を行う際に、ステージ制御装置１３
は、駆動装置１２を介してその走査方向の可動ブライン
ドを同期して駆動する。照明視野絞り系１１を通過した
照明光ＩＬは、第３照明系１４を経てレチクルＲのパタ
ーン面（下面）の矩形の照明領域１５を均一な照度分布
で照明する。照明視野絞り系１１の固定ブラインドの配
置面は、レチクルＲのパターン面と共役であり、照明領
域１５の形状はその固定ブラインドの開口によって規定
されている。

【００２５】以下では、レチクルＲのパターン面に平行
な面内で図１の紙面に垂直にＸ軸を、図１の紙面に平行
にＹ軸を取り、レチクルＲのパターン面に垂直にＺ軸を
取って説明する。このとき、レチクルＲ上の照明領域１
５は、Ｘ方向に長い矩形領域であり、走査露光時には、
照明領域１５に対してレチクルＲが＋Ｙ方向、又は−Ｙ
方向に走査される。即ち、走査方向はＹ方向に設定され
ている。

【００２６】レチクルＲ上の照明領域１５内のパターン
は、両側（又はウエハ側に片側）テレセントリックな投
影光学系ＰＬを介して投影倍率β（βは例えば１／４，
１／５等）で縮小されて、フォトレジストが塗布された
ウエハＷ表面の露光領域１６に結像投影される。レチク
ルＲは、レチクルステージ１７上に保持され、レチクル
ステージ１７はレチクル支持台１８上のＹ方向に伸びた
ガイド上にエアベアリングを介して載置されている。レ
チクルステージ１７はリニアモータによってレチクル支
持台１８上をＹ方向に一定速度で走査できると共に、Ｘ
方向、Ｙ方向、及び回転方向（θ方向）にレチクルＲの
位置を調整できる調整機構を備えている。レチクルステ
ージ１７の端部に固定された移動鏡１９ｍ、及び不図示
のコラムに固定されたレーザ干渉計（Ｙ軸以外は図示せ
ず）１９によって、レチクルステージ１７（レチクル
Ｒ）のＸ方向、Ｙ方向の位置が常時０．００１μｍ程度
の分解能で計測されると共に、レチクルステージ１７の
回転角も計測され、計測値がステージ制御装置１３に供
給され、ステージ制御装置１３は供給された計測値に応
じてレチクル支持台１８上のリニアモータ等の動作を制
御する。

【００２７】一方、ウエハＷはウエハホルダ２０を介し
て試料台２１上に保持され、試料台２１はウエハステー
ジ２２上に載置され、ウエハステージ２２は、定盤２３
上のガイド上にエアベアリングを介して載置されてい
る。そして、ウエハステージ２２は、定盤２３上でリニ
アモータによってＹ方向に一定速度での走査、及びステ
ッピング移動ができると共に、Ｘ方向へのステッピング
移動ができるように構成されている。また、ウエハステ
ージ２２内には、試料台２１をＺ方向に所定範囲で移動
するＺステージ機構、及び試料台２１の傾斜角を調整す
るチルト機構（レベリング機構）が組み込まれている。

【００２８】試料台２１の側面部に固定された移動鏡２
４ｍ、及び不図示のコラムに固定されたレーザ干渉計
（Ｙ軸以外は図示せず）２４によって、試料台２１（ウ
エハＷ）のＸ方向、Ｙ方向の位置が常時０．００１μｍ
程度の分解能で計測されると共に、試料台２１の回転角
も計測される。その計測値はステージ制御装置１３に供
給され、ステージ制御装置１３は供給された計測値に応
じてウエハステージ２２の駆動用のリニアモータ等の動
作を制御する。

【００２９】走査露光時には、主制御装置７からステー
ジ制御装置１３に露光開始のコマンドが送出され、これ
に応じてステージ制御装置１３では、レチクルステージ
１７を介してレチクルＲをＹ方向に速度Ｖ_Rで走査する
のと同期して、ウエハステージ２２を介してウエハＷを
Ｙ方向に速度Ｖ_Wで走査する。レチクルＲからウエハＷ
への投影倍率βを用いて、ウエハＷの走査速度Ｖ_Wはβ
・Ｖ_Rに設定される。

【００３０】また、投影光学系ＰＬは定盤２３上に植設
されたコの字型のコラム２５の上板中に保持されてい
る。そして、投影光学系ＰＬのＸ方向の側面部に、ウエ
ハＷの表面の複数の計測点に斜めにスリット像等を投影
して、それら複数の計測点でのＺ方向の位置（フォーカ
ス位置）に対応する複数のフォーカス信号を出力する、
斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ（以下、
「ＡＦセンサ」という）２６が配置されている。多点の
ＡＦセンサ２６からの複数のフォーカス信号は、フォー
カス・チルト制御装置２７に供給され、フォーカス・チ
ルト制御装置２７では、それら複数のフォーカス信号よ
りウエハＷの表面のフォーカス位置及び傾斜角を求め、
求めた結果をステージ制御装置１３に供給する。

【００３１】ステージ制御装置１３では、供給されたフ
ォーカス位置及び傾斜角が、それぞれ予め求められてい
る投影光学系ＰＬの結像面のフォーカス位置及び傾斜角
に合致するように、ウエハステージ２２内のＺステージ
機構、及びチルト機構をサーボ方式で駆動する。これに
よって、走査露光中においても、ウエハＷの露光領域１
６内の表面はオートフォーカス方式、及びオートレベリ
ング方式で投影光学系ＰＬの結像面に合致するように制
御される。

【００３２】更に、投影光学系ＰＬの＋Ｙ方向の側面に
オフ・アクシス方式のアライメントセンサ２８が固定さ
れており、アライメント時にはアライメントセンサ２８
によってウエハＷの各ショット領域に付設されたアライ
メント用のウエハマークの位置検出が行われ、検出信号
がアライメント信号処理装置２９に供給されている。ア
ライメント信号処理装置２９にはレーザ干渉計２４の計
測値も供給され、アライメント信号処理装置２９では、
その検出信号及びレーザ干渉計２４の計測値より検出対
象のウエハマークのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での座標
を算出して、主制御装置７に供給する。ステージ座標系
（Ｘ，Ｙ）とは、レーザ干渉計２４によって計測される
試料台２１のＸ座標及びＹ座標に基づいて定められる座
標系を言う。主制御装置７では、供給されたウエハマー
クの座標より、ウエハＷ上の各ショット領域のステージ
座標系（Ｘ，Ｙ）での配列座標を求めてステージ制御装
置１３に供給し、ステージ制御装置１３では供給された
配列座標に基づいて各ショット領域に走査露光を行う際
のウエハステージ２２の位置を制御する。

【００３３】また、試料台２１上には基準マーク部材Ｆ
Ｍが固定され、基準マーク部材ＦＭの表面にはアライメ
ントセンサの位置基準となる種々の基準マーク、及びウ
エハＷの反射率の基準となる基準反射面等が形成されて
いる。そして、投影光学系ＰＬの上端部に、ウエハＷ側
から投影光学系ＰＬを介して反射される光束等を検出す
る反射光検出系３０が取り付けられ、反射光検出系３０
の検出信号が自己計測装置３１に供給されている。主制
御装置７の管理のもとで後述のように、自己計測装置３
１ではウエハＷの反射量（反射率）のモニタ、照度むら
の計測、及び空間像の計測等を行う。

【００３４】次に、図２を参照して図１内の本例の投影
光学系ＰＬの構成について詳細に説明する。図２は、投
影光学系ＰＬを示す断面図であり、この図２において、
投影光学系ＰＬは機構的には、第１対物部４１、光軸折
り返し部４３、光軸偏向部４６、及び第２対物部５２の
４つの部分より構成されている。そして、光軸折り返し
部４３内に凹面鏡４５が配置されている。

【００３５】本例のように照明光ＩＬとして広帯化され
たレーザ光を用いた場合、同じ電源電力でも光量を増や
すことができスループットを高められると共に、コヒー
レンシィが低下して干渉による悪影響が軽減されるとい
う利点がある。但し、本例のようにＫｒＦエキシマレー
ザ光又はＡｒＦエキシマレーザ光のような紫外域の照明
光を使用する場合、投影光学系ＰＬ内の屈折レンズとし
て使用できる硝材が石英や蛍石等に限られてしまい、屈
折光学系のみではその設計が困難である。そのため本例
では、凹面鏡のような色収差が発生しない反射光学系と
屈折光学系とを併用することで広帯色消しを行うことと
している。但し、反射光学系は一般には１対１（等倍）
の光学系であり、本例のように１／４倍、又は１／５倍
のような縮小投影を行う場合には、以下のようにその構
成には特殊な工夫が必要である。

【００３６】即ち、先ず、レチクルＲの直下に第１対物
部４１が配置され、第１対物部４１は鏡筒４２内にレチ
クルＲ側から順にレンズ枠を介してレンズＬ１，Ｌ２，
Ｌ３，Ｌ４を固定して構成されている。そして、鏡筒４
２の下に、光軸偏向部４６の鏡筒４７を介して、光軸折
り返し部４３の鏡筒４４が配置され、鏡筒４４内にレチ
クルＲ側から順にレンズ枠を介して、レンズＬ１１，Ｌ
１２，…，Ｌ２０，Ｌ２１、及び凹面鏡４５が固定され
ている。第１対物部４１と光軸折り返し部４３とは同軸
であり、その光軸を光軸ＡＸ１とする。光軸ＡＸ１はレ
チクルＲのパターン面に垂直である。

【００３７】このとき、鏡筒４２と鏡筒４４との間の光
軸偏向部４６の鏡筒４７内で、光軸ＡＸ１から＋Ｙ方向
に偏心した位置に、光軸ＡＸ１に対して＋Ｙ方向にほぼ
４５°で傾斜した反射面を有する小型ミラー４８が配置
されている。また、鏡筒４７内に小型ミラー４８から＋
Ｙ方向に順に、レンズＬ３１，Ｌ３２、補正光学系４
９、及びビームスプリッタ５０が配置されている。光軸
偏向部４６の光軸ＡＸ２は光軸ＡＸ１に直交しており、
ビームスプリッタ５０の反射面は小型ミラー４８の反射
面に直交するように光軸ＡＸ２にほぼ４５°で傾斜して
いる。ビームスプリッタ５０は、透過率が５％で反射率
が９５％程度の高反射率のビームスプリッタであり、ビ
ームスプリッタ５０を透過した光束の利用方法について
は後述する。そして、補正光学系４９は、光軸ＡＸ２に
沿った方向に微動できると共に、光軸ＡＸ２に垂直な平
面に対する傾斜角が微調整できるレンズ群等より構成さ
れ、補正光学系４９の位置及び傾斜角は結像特性補正装
置５１によって制御されている。結像特性補正装置５１
の動作は図１の主制御装置７によって制御されている。
この補正光学系４９の配置されている位置はレチクルＲ
のパターン面とほぼ共役な位置であり、主に倍率誤差等
のディストーションを補正することができる。

【００３８】また、光軸ＡＸ２をビームスプリッタ５０
で折り曲げた方向に、鏡筒４７に接触するように第２対
物部５２の鏡筒５３が配置され、ビームスプリッタ５０
側から順に鏡筒５３内にレンズ枠を介して、レンズＬ４
１，Ｌ４２，Ｌ４３，…，Ｌ５２が配置され、レンズ５
２の底面はウエハＷの表面に対向している。第２対物部
５２の光軸ＡＸ３は、第１対物部４１及び光軸折り返し
部４３の光軸ＡＸ１に平行であり、且つ光軸偏向部４６
の光軸ＡＸ２に直交している。

【００３９】この場合、照明光ＩＬによるレチクルＲ上
の矩形の照明領域１５は光軸ＡＸ１から−Ｙ方向に偏心
した位置に設定され、照明領域１５を通過した照明光
（以下、「結像光束」と呼ぶ）は、第１対物部４１内の
レンズＬ１，Ｌ２，…，Ｌ４を経て、光軸偏向部４６の
鏡筒４７の内部を通過して光軸折り返し部４３に入射す
る。光軸折り返し部４３に入射した結像光束は、レンズ
Ｌ１１，Ｌ１２，…，Ｌ２０，Ｌ２１を経て凹面鏡４５
に入射し、凹面鏡４５で反射集光された結像光束は、再
びレンズＬ２１，Ｌ２０，…，Ｌ１２，Ｌ１１を経て光
軸偏向部４６の鏡筒４７内の小型ミラー４８で＋Ｙ方向
に偏向される。

【００４０】その光軸偏向部４６において、小型ミラー
４８で反射された結像光束は、レンズＬ３１，Ｌ３２及
び補正光学系４９を介してビームスプリッタ５０に入射
する。この際に、鏡筒４７の内部でビームスプリッタ５
０の近傍に、レチクルＲ上の照明領域１５内のパターン
のほぼ等倍の像（中間像）が形成される。そこで、第１
対物部４１及び光軸折り返し部４３よりなる合成系を
「等倍光学系」と呼ぶ。ビームスプリッタ５０で−Ｚ方
向に偏向された結像光束は、第２対物部５２に向かい、
第２対物部５２において、その結像光束は、レンズＬ４
１，Ｌ４２，…，Ｌ５１，Ｌ５０を介してウエハＷ上の
露光領域１６に、レチクルＲ上の照明領域１５内のパタ
ーンの縮小像を形成する。そこで、第２対物部５２を
「縮小投影系」とも呼ぶ。

【００４１】以上のように、レチクルＲ上の照明領域１
５をほぼ−Ｚ方向に透過した結像光束は、本例の投影光
学系ＰＬ内で第１対物部４１、及び光軸折り返し部４３
によってほぼ＋Ｚ方向に折り返される。その結像光束
は、更に光軸偏向部４６によって順次ほぼ＋Ｙ方向、及
び−Ｚ方向に折り返される過程でその照明領域１５内の
パターンのほぼ等倍の中間像を形成した後、第２対物部
５２を介してウエハＷ上の露光領域１６にその照明領域
１５の縮小像を形成する。この構成によって、本例の投
影光学系ＰＬでは、全部のレンズＬ２〜Ｌ４，Ｌ１１〜
Ｌ２１，Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ４１〜Ｌ５２を軸対称にで
きると共に、それらのレンズの内のほぼ全部を石英より
形成し、その内の３〜４枚のレンズのみを蛍石より形成
するだけで、広帯化された照明光ＩＬの帯域幅である１
００ｐｍ程度の範囲内で色消しを高精度に行うことがで
きる。

【００４２】本例の投影光学系ＰＬは、光学的には、以
上のように第１対物部４１及び光軸折り返し部４３より
なる等倍光学系と、光軸偏向部４６と、第２対物部５２
よりなる縮小投影系との３つに分けられるが、機械的構
造としては、小型ミラー４８が第１対物部４１のレンズ
Ｌ４と光軸折り返し部４３のレンズＬ１１との間に入っ
ている。そのため、仮にレンズＬ４、小型ミラー４８及
びレンズＬ１１を同一の鏡筒に組み込むと、光軸偏向部
４６内の小型ミラー４８とビームスプリッタ５０とを調
整上別々の鏡筒に組み込む必要がある。しかしながら、
小型ミラー４８とビームスプリッタ５０とを異なる鏡筒
に組み込むと、それら２つの部材の反射面の直交度が変
動する恐れがある。それら２つの反射面の直交度が変動
すると、結像性能の劣化を招くため、本例では、等倍結
像系を、光軸偏向部４６の鏡筒４７を介して第１対物部
４１と光軸折り返し部４３とに分割して、小型ミラー４
８及びビームスプリッタ５０をその鏡筒４７内に固定し
ている。

【００４３】また、投影光学系ＰＬを組み立てる際に
は、予め第１対物部４１、光軸折り返し部４３、光軸偏
向部４６、及び第２対物部５２を別々に組立調整する。
その後、コラム２５の上板の貫通孔に光軸折り返し部４
３の鏡筒４４、及び第２対物部５２の鏡筒５３の下部を
挿通し、鏡筒４４のフランジ４４ａ及び鏡筒５３のフラ
ンジ５３ａとコラム２５の上板との間に座金を挟み、フ
ランジ４４ａ及び５３ａをその上板にねじで仮止めす
る。次いで、それら鏡筒４４及び５３の上端に光軸偏向
部４６の鏡筒４７を載せて、鏡筒４７のフランジ４７ａ
及び鏡筒５３の上端のフランジ５３ｂとの間に座金を挟
み、フランジ４７ａをフランジ５３ｂ上にねじで仮止め
する。

【００４４】そして、鏡筒４４内のレンズＬ１１の上方
から調整用のレーザビームを鏡筒４４の内部に照射し
て、そのレーザビームが鏡筒５３の最下端のレンズＬ５
２から射出されて通過する位置（ウエハＷの表面に相当
する面上での位置）をモニタし、このモニタされた位置
が目標位置になるように、フランジ４４ａ，５３ａ，４
７ａの底部の座金の厚さの調整や、鏡筒４２，５３，４
７の横移動等を行う。そして、そのレーザビームの位置
が目標位置に達した状態で、フランジ４４ａ，５３ａ，
４７ａをねじ止めすることによって、光軸折り返し部４
３、第２対物部５２、及び光軸偏向部４６を固定する。
最後に、鏡筒４７の−Ｙ方向の端部上方に第１対物部４
１の鏡筒４２を移動し、鏡筒４１の不図示のフランジと
鏡筒４７の対応する不図示のフランジとの間に座金を挟
んで、鏡筒４７上に鏡筒４２を載置する。そして、再び
例えば鏡筒４２のレンズＬ１の上方から調整用のレーザ
ビームを照射して、光軸調整を行った後、鏡筒４７上に
鏡筒４２をねじ止めすることによって、投影光学系ＰＬ
の投影露光装置への組み込みが終了する。

【００４５】更に、本例では、振動に対する結像特性の
安定性や投影光学系ＰＬのバランスを考慮して、投影光
学系ＰＬ内で結像光束の光路外に投影光学系ＰＬの全体
の重心５４の位置を設定している。即ち、図２におい
て、投影光学系ＰＬの重心５４は、光軸折り返し部４３
と第２対物部５２との中間付近で、且つ鏡筒４４のフラ
ンジ４４ａ及び鏡筒５３のフランジ５３ａより僅かに低
い位置（コラム２５の上板の内部）に設定されている。
このように、投影光学系ＰＬの重心５４を更にフランジ
４４ａ，５３ａの近傍に設定することによって、投影光
学系ＰＬはより振動に強く、且つ高剛性の構造となって
いる。

【００４６】また、上述のように本例の投影光学系ＰＬ
の光軸偏向部４６の内部で、且つビームスプリッタ５０
の近傍にレチクルＲのパターン面と共役な中間像面が存
在し、この中間像面の近傍に補正光学系４９が配置され
ている。この補正光学系４９としての例えばレンズ群を
光軸ＡＸ２方向に微動するか、又はそのレンズ群の光軸
ＡＸ２に垂直な面に対する傾斜角を調整することによっ
て、ウエハＷ上に投影されるレチクルＲの縮小像の投影
倍率、及びディストーション等の結像特性を補正でき
る。これに対して、従来はそのような結像特性補正機構
はレチクルＲのほぼ直下に設けられていた。本例によれ
ば、レチクルＲの直下には結像特性補正機構が無く、機
構上の制約が無いため、図１のレチクル支持台１８の剛
性を設計上高くできる利点がある。また、補正光学系４
９と同様な微動可能な光学系を光軸折り返し部４３又は
第２対物部５２に設けてやれば、投影像の収差（非点収
差ややコマ収差等）の補正及び像面湾曲の補正も可能と
なる。また、これらの組合せで高次の倍率誤差の補正も
可能である。

【００４７】次に、図３を参照して、図２のレチクルＲ
上の照明領域１５とウエハＷ上の露光領域１６との位置
関係につき説明する。図３（ａ）は、図２のレチクルＲ
上の照明領域１５を示し、この図３（ａ）において、図
２の投影光学系ＰＬの第１対物部４１の円形の有効照明
視野４１ａ内で、光軸ＡＸ１に対して僅かに−Ｙ方向に
外れた位置に、Ｘ方向に長い矩形の照明領域１５が設定
されている。照明領域１５の短辺方向（Ｙ方向）がレチ
クルＲの走査方向となっている。図２において、第１対
物部４１及び光軸折り返し部４３よりなる等倍光学系で
は、レチクルＲ上の照明領域１５を通過した結像光束
は、凹面鏡４５によって折り返されて小型ミラー４８ま
で導かれるため、照明領域１５は光軸ＡＸ１に対して偏
心させておく必要がある。

【００４８】一方、図３（ｂ）は図２のウエハＷ上の露
光領域１６（照明領域１５と共役な領域）を示し、この
図３（ｂ）において、図２の投影光学系ＰＬの第２対物
部５２（縮小投影系）の円形の有効露光フィールド５２
ａ内で、光軸ＡＸ３に対して僅かに＋Ｙ方向に外れた位
置に、Ｘ方向に長い矩形の露光領域１６が設定されてい
る。

【００４９】これに対して、図３（ｃ）は、図３（ａ）
と同じく円形の有効照明視野４１ａ内で、光軸ＡＸ１に
対して僅かに−Ｙ方向に外れた位置に設定された矩形の
照明領域１５を示している。また、図３（ｄ）は、図２
の第２対物部５２を変形させた第２対物部の有効露光フ
ィールド５２ａＡを示し、この有効露光フィールド５２
ａＡの光軸ＡＸ３Ａを中心として、Ｘ方向に長い矩形の
露光領域１６Ａ（図３（ｃ）の照明領域１５と共役な領
域）が設定されている。即ち、図３（ｄ）に示すよう
に、投影光学系ＰＬの最終段である第２対物部５２（縮
小投影系）の構成を変更することによって、ウエハＷ上
の露光領域１６Ａは有効露光フィールド５２ａＡの光軸
を中心とする領域に設定できる。図３（ｂ）と図３
（ｄ）とは、投影光学系ＰＬの収差を除去するための設
計の行い易さによって選択されるが、図３（ｂ）は設計
が容易であり、図３（ｄ）は第２対物部（縮小投影系）
のレンズ径を僅かに小さくできるという利点がある。

【００５０】次に、図４を参照して図１のオフ・アクシ
ス方式のアライメントセンサ２８の構成につき詳細に説
明する。図４は、図２の投影光学系ＰＬの外観を示し、
この図４に示すように、投影光学系ＰＬは、第１対物部
４１、光軸偏向部４６、光軸折り返し部４３、及び第２
対物部５２に分かれており、互いに振動や熱等の外乱に
対して歪まないような設計が必要となる。そのため、フ
ランジ４４ａ，５３ａが載置されるコラム２５の剛性、
とりわけコラム２５の内の光軸折り返し部４３と第２対
物部５２との間の部分２５ａに関しては、高い剛性が必
要となる。このような剛性を確保するためには、ウエハ
Ｗ上のアライメントマークとしてのウエハマークＷＭの
位置を検出するアライメントセンサ２８は、第２対物部
５２の側面部で、且つその高い剛性が必要な部分２５ａ
と反対側、即ち第２対物部５２の＋Ｙ方向の側面部に設
置する必要がある。また、コラム２５の内で、第２対物
部５２の＋Ｙ方向の側面部、及び＋Ｘ方向、−Ｘ方向の
側面部に対向する部分２５ｂは、その剛性の高い部分２
５ａに比べて１／２以下に薄くなっており、その薄い部
分２５ｂの底部にアライメントセンサ２８が配置されて
いる。この配置にすることで、走査露光時にレチクルＲ
及びウエハＷが矢印の方向（Ｙ方向）に走査されるとき
も、第１対物部４１、光軸偏向部４６、光軸折り返し部
４３、及び第２対物部５２は一体の投影光学系ＰＬとし
て支持され、投影光学系ＰＬは高い剛性が得られること
になる。

【００５１】図４のオフ・アクシス方式のアライメント
センサ２８において、アライメント時に、不図示のハロ
ゲンランプ等から射出されたウエハＷ上のフォトレジス
トに対する感光性の弱い、広帯域（白色）のアライメン
ト光ＡＬは、光ガイド６２を介してアライメントセンサ
２８の鏡筒６１内に導かれる。この鏡筒６１内で、アラ
イメント光ＡＬは、コンデンサレンズ６３を介してハー
フミラー６４を透過した後、第１対物レンズ６５、及び
プリズム型の偏向ミラー６６を経てウエハＷ上のウエハ
マークＷＭを含む所定範囲の観察視野を照明する。ウエ
ハマークＷＭからの反射光は、偏向ミラー６６、第１対
物レンズ６５を経てハーフミラー６４で反射された後、
第２対物レンズ６７によって指標板６８上にそのウエハ
マークＷＭの像を形成する。指標板６８上には、ウエハ
マークＷＭの位置検出の基準となる指標マークが形成さ
れている。

【００５２】指標板６８を透過した光束は、第１リレー
レンズ６９、偏向ミラー７０、及び第２リレーレンズ７
１を経て、２次元ＣＣＤよりなる撮像素子７２上にウエ
ハマークＷＭ及び指標マークの像を再形成する。ここ
で、ウエハマークＷＭは例えばＹ方向に所定ピッチで配
列された凹凸のＹ軸の格子状マークであり、撮像素子７
２の撮像信号は図１のアライメント信号処理系２９に供
給される。アライメント信号処理装置２９では、その撮
像信号に基づいて指標板６８上の指標マークに対するウ
エハマークＷＭのＹ方向への位置ずれ量を算出し、その
位置ずれ量に図１のレーザ干渉計２４で計測されるＹ座
標を加算することによって、ウエハマークＷＭのステー
ジ座標系（Ｘ，Ｙ）でのＹ座標を算出して、主制御装置
７に供給する。なお、そのウエハマークＷＭを９０°回
転した形状のＸ軸のウエハマークもウエハＷ上の当該シ
ョット領域に付設され、そのＸ軸のウエハマークのステ
ージ座標系（Ｘ，Ｙ）でのＸ座標もアライメントセンサ
２８によって検出される。このように、ウエハＷ上の所
定のショット領域に付設されたウエハマークの座標をア
ライメントセンサ２８を介して検出することによって、
ウエハＷのアライメントが行われる。

【００５３】また、アライメントセンサ２８による計測
を高精度に行うためには、アライメントセンサ２８の検
出中心（指標マークのウエハＷ上への投影像の中心）
と、投影光学系ＰＬの露光中心（露光領域１６の中心）
との間隔（ベースライン量）をできるだけ小さくするこ
とが望ましい。そのためには、アライメントセンサ２８
はできるだけ投影光学系ＰＬの第２対物部５２に近接し
て配置される。

【００５４】ところが、その第２対物部５２に近接して
配置する必要のある装置としては、オフ・アクシス方式
のアライメントセンサ２８の他に、ウエハＷの表面のフ
ォーカス位置及び傾斜角を検出するための図１の多点の
ＡＦセンサ２６もある。そこで、本例では、アライメン
トセンサ２８とＡＦセンサ２６との機械的な干渉を防止
するために、ＡＦセンサ２６をアライメントセンサ２８
と直交するように、第２対物部５２に対して±Ｘ方向の
側面部に配置する。

【００５５】図５は、ＡＦセンサ２６の配置状態を示
し、この図５は、図４の第２対物部５２の光軸ＡＸ３を
通りＹ軸に垂直な平面（ＸＺ平面）に沿った断面図であ
るが、説明の便宜上図５の上半面は図４のレチクル及び
第１対物部４１の左側面図を示してある。図５におい
て、ＡＦセンサ２６は、照射光学系２６ａと集光光学系
２６ｂとに分かれており、照射光学系２６ａ及び集光光
学系２６ｂはそれぞれ第２対物部５２の−Ｘ方向及び＋
Ｘ方向の側面部で、且つ図４に示すコラム２５の内の剛
性の高い厚い部分２５ａに比べて薄い部分２５ｂの底部
に配置されている。

【００５６】先ず、照射光学系２６ａにおいて、不図示
のハロゲンランプ等からのフォトレジストに対する感光
性が弱くほぼ白色の照明光は、光ガイド８１を介して第
２対物部５２の側面部に導かれ、その照明光は、ミラー
８２、及びコンデンサレンズ８３を経て、所定の配列で
複数のスリット状開口が形成されたマルチスリット板８
４を照明する。このマルチスリット板８４の各スリット
状開口を透過した照明光は、レンズ８５、振動ミラー８
６、及びレンズ８７を介して、ウエハＷ上に光軸ＡＸ３
に対して斜めにそれら複数のスリット状開口の共役像で
ある複数のスリット像（図５では代表的に１つのスリッ
ト像８８を示す）を投影する。なお、それらのスリット
像が投影される領域は、図１に示すウエハＷ上の矩形の
露光領域１６内、及びこの露光領域１６に対して走査方
向に手前側の先読み領域である。

【００５７】ウエハＷ上のそれら複数のスリット像から
の反射光は集光光学系２６ｂに入射する。集光光学系２
６ｂにおいて、その反射光は、レンズ８９、ミラー９０
及びレンズ９１を経て、マルチスリット板８４に対応し
て複数のスリット状開口が形成されたマルチスリット板
９２上に、それら複数のスリット像（８８等）を再結像
する。また、マルチスリット板９２の裏面には、マルチ
スリット板９２の各スリット状開口を通過した反射光を
それぞれ独立に受光するフォトダイオード等の光電変換
素子が配列された光電検出器９３が配置され、光電検出
器９３の各光電変換素子からの光電変換信号（以下、
「フォーカス信号」と呼ぶ）がフォーカス・チルト制御
装置２７に供給されている。

【００５８】この場合、振動ミラー８６の振動によっ
て、マルチスリット板９２上で再結像されるスリット像
は対応するスリット状開口上で短辺方向に振動し、且つ
ウエハＷの表面のフォーカス位置（Ｚ方向の位置）が変
化すると、そのスリット像の振動中心と対応するスリッ
ト状開口の中心とが横ずれする。そこで、各スリット状
開口を通過した反射光の光電変換信号であるフォーカス
信号を、フォーカス・チルト制御装置２７内で振動ミラ
ー８６の駆動信号で同期整流することによって、ウエハ
Ｗ上の各スリット像（８８等）の投影位置でのフォーカ
ス位置の変化量に対応する信号が得られる。また、予め
ウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの結像面に合致してい
るときにそれらのフォーカス信号の同期整流信号が０と
なるように、ＡＦセンサ２６のキャリブレーションが行
われている。従って、フォーカス・チルト制御装置２７
では、それらの同期整流信号から、ウエハＷ上の露光領
域１６、及びこれに対する先読み領域でのフォーカス位
置の平均値、及び傾斜角を求めることができる。これら
のフォーカス位置の平均値、及び傾斜角の情報は、ほぼ
リアルタイムで主制御装置７を介してステージ制御装置
１３に供給され、ステージ制御装置１３では、前述のよ
うに走査露光中にウエハＷ上の露光領域１６が投影光学
系ＰＬの結像面に合致するようにオートフォーカス及び
オートレベリングを行う。

【００５９】次に、図１では、実際には２次元的に配置
されているレーザ干渉計、及び移動鏡をそれぞれ１つの
レーザ干渉計２４、及び１つの移動鏡２４ｍで表してい
る。そこで、図６及び図７を参照して、本例のウエハ側
のレーザ干渉計及び移動鏡の具体的な配置の一例につき
説明する。図６は、図１のウエハＷが載置された試料台
２１の平面図であり、この図６において説明の便宜上、
図２の投影光学系ＰＬの第２対物部５２の外形及び図４
のアライメントセンサ２８の観察視野２８ａと、第１対
物部４１、光軸折り返し部４３の外形及びレチクルＲと
が正確な位置関係で示されている。また、図６では、第
２対物部５２の光軸ＡＸ３が試料台２１上の基準マーク
部材ＦＭ上にある状態が示されている。

【００６０】本例では、図２で示したように、投影光学
系ＰＬの第１対物部４１及び光軸折り返し部４３と、第
２対物部５２との間のコラム２５は剛性を高めるために
強固な構造になっており、それらの間にレーザ干渉計を
配置することは困難である。更に、仮にそれらの間にレ
ーザ干渉計を配置できたとしても、レーザ干渉計の光軸
に沿ってダウンフローによる空調を行う十分なスペース
が無く、レーザ干渉計が空気揺らぎの影響を受け易い構
造となってしまう。

【００６１】そこで、空気揺らぎの影響を避けるため
に、本例では図６に示すように、レーザ干渉計を投影光
学系ＰＬの第２対物部５２に関して光軸折り返し部４３
と反対側、即ち第２対物部５２に対して＋Ｙ方向、及び
−Ｘ方向に配置する。図６において、試料台２１の＋Ｙ
方向の側面部にＹ軸に垂直な反射面を有する移動鏡２４
ｍＹが固定され、試料台２１の−Ｘ方向の側面部に移動
鏡２４ｍＹの反射面に直交する（Ｘ軸に垂直な）反射面
を有する移動鏡２４ｍＸが固定されている。また、Ｙ軸
の移動鏡２４ｍＹに対向するようにＹ軸のレーザ干渉計
２４Ｙが配置され、レーザ干渉計２４ＹからＹ軸に平行
に３軸のレーザビームが移動鏡２４ｍＹに照射されてい
る。図６では、その３軸のレーザビームの内のＸ方向に
所定間隔で配列された２軸のレーザビームＬＢＹ１，Ｌ
ＢＹ２を示し、これら２軸のレーザビームＬＢＹ１，Ｌ
ＢＹ２は、第２対物部５２の光軸ＡＸ３及びアライメン
トセンサ２８の観察視野２８ａの中心を通りＹ軸に平行
な直線に関して対称な位置を通過している。

【００６２】また、図７（ａ）は図６の試料台２１を＋
Ｘ方向に見た側面図であり、この図７（ａ）に示すよう
に、２軸のレーザビームＬＢＹ１，ＬＢＹ２に対してＺ
方向に所定間隔で３軸目のレーザビームＬＢＹ３が、レ
ーザ干渉計２４ＹからＹ軸に平行に移動鏡２４ｍＹに照
射されている。図７（ｂ）に示すように、レーザビーム
ＬＢＹ３は、Ｘ方向において２軸のレーザビームＬＢＹ
１，ＬＢＹ２の中間位置を通過している。そして、レー
ザ干渉計２４Ｙでは３軸のレーザビームＬＢＹ１，ＬＢ
Ｙ２，ＬＢＹ３のそれぞれに対応するＹ座標Ｙ１，Ｙ
２，Ｙ３を０．００１μｍ程度の分解能で常時検出し
て、ステージ制御装置１３に出力している。ステージ制
御装置１３では、例えば２つのＹ座標Ｙ１，Ｙ２の平均
値、及び差分をそれぞれ試料台２１のＹ座標、及び回転
角（ヨーイング）として求める。なお、その回転角の計
測時には、移動鏡２４ｍＹの曲がりの補正も行われる。

【００６３】また、図６において、Ｘ軸の移動鏡２４ｍ
Ｘに対向するようにＸ軸のレーザ干渉計２４Ｘが配置さ
れ、レーザ干渉計２４ＸからＸ軸に平行に３軸のレーザ
ビームが移動鏡２４ｍＸに照射されている。図６では、
それらの内のＹ方向に所定間隔で配列された２軸のレー
ザビームＬＢＸ１，ＬＢＸ２を示し、これらのレーザビ
ームＬＢＸ１及びＬＢＸ２はそれぞれ、第２対物部５２
の光軸ＡＸ３を通りＸ軸に平行な光路、及びアライメン
トセンサ２８の観察視野２８ａの中心を通りＸ軸に平行
な光路を通過している。

【００６４】また、図７（ａ）及び（ｂ）と同様に、２
軸のレーザビームＬＢＸ１，ＬＢＸ２に対してＺ方向に
所定間隔で３軸目のレーザビームが、レーザ干渉計２４
ＸからＸ軸に平行に移動鏡２４ｍＸに照射されている。
レーザ干渉計２４Ｘでは２軸のレーザビームＬＢＸ１，
ＬＢＸ２のそれぞれに対応するＸ座標Ｘ１，Ｘ２、及び
残りの１軸に対応するＸ座標Ｘ３を０．００１μｍ程度
の分解能で常時検出して、ステージ制御装置１３に出力
している。ステージ制御装置１３では、ウエハＷへの露
光時には光軸ＡＸ３に対応するＸ座標Ｘ１を試料台２１
のＸ座標とし、アライメント時には観察視野２８ａの中
心に対応するＸ座標Ｘ２を試料台２１のＸ座標とする。
これによって、露光時、アライメント時のそれぞれにお
いて、計測対象位置と計測軸との位置ずれに起因する所
謂アッベ誤差が殆ど０となり、高精度に位置検出を行う
ことができる。なお、Ｙ軸の移動鏡２４ｍＹと同様に、
２つのＸ座標Ｘ１，Ｘ２に基づいて、移動鏡２４ｍＸの
曲がりの補正を行うこともできる。

【００６５】この結果、本例では、図６に示すように、
試料台２１に対して＋Ｙ方向及び−Ｘ方向にそれぞれレ
ーザ干渉計２４Ｙ及び２４Ｘが配置され、且つ試料台２
１に対して−Ｙ方向に沿って光軸折り返し部４３、第２
対物部５２等からなる投影光学系ＰＬが配置されてお
り、試料台２１に対して＋Ｘ方向側（レーザ干渉計２４
Ｘと対称な方向）の空間が利用可能となっている。そこ
で、本例では、その試料台２１に対して＋Ｘ方向側に、
試料台２１に対するウエハのロード及びアンロードを行
うためのウエハローダＷＬ等を含むウエハ搬送系を配置
する。

【００６６】この構成によって、レーザ干渉計２４Ｘ，
２４Ｙからのレーザビームの光路に対してダウンフロー
となる空調が可能となる。具体的に、例えばレーザビー
ムＬＢＹ１，ＬＢＹ２，ＬＢＸ１，ＬＢＸ２の上方から
投影露光装置が設置されている床面に対して、一様な温
度分布に温度調節された一様な速度分布の空気等を流
し、床面でその空気等を回収することによってダウンフ
ローの空調が行われる。これによって、レーザ干渉計２
４Ｘ，２４Ｙでは、レーザビームの光路における空気揺
らぎの影響が小さくなり、試料台２１の位置、及び回転
角等の計測精度が向上する利点がある。

【００６７】また、図７（ａ）において、試料台２１は
セラミックスより形成され、移動鏡２４ｍＹ（２４ｍＸ
も同様）も試料台２１と同じ材質のセラミックスより形
成されている。そして、移動鏡２４ｍＹは不図示の固定
用のねじを介して試料台２１の側面に固定されている。
ところが、ウエハＷは試料台２１上にウエハホルダ２０
を介して保持されているため、ウエハＷの位置とレーザ
干渉計２４ＹからのレーザビームＬＢＹ１，ＬＢＹ２の
光軸の位置とはＺ方向にずれている。そのため、試料台
２１にピッチング等が生ずると、所謂アッベ誤差によっ
てレーザ干渉計２４Ｙで計測されるＹ座標と、試料台２
１（より正確にはウエハＷ）の実際のＹ座標との間に位
置ずれ量ΔＹが生ずる。そこで、本例では、レーザビー
ムＬＢＹ１，ＬＢＹ２に対してＺ方向にずれた位置を通
過するレーザビームＬＢＹ３を使用して、レーザビーム
ＬＢＹ１，ＬＢＹ２により計測されるＹ座標の平均値
（Ｙ１＋Ｙ２）／２と、レーザビームＬＢＹ３により計
測されるＹ座標Ｙ３との差分より試料台２１のＸ軸の周
りでの傾斜角Δθを算出する。そして、その傾斜角Δθ
に基づいてレーザビームＬＢＹ１，ＬＢＹ２により計測
されるＹ座標の平均値を補正することによって、ウエハ
Ｗの高さとレーザビームＬＢＹ１，ＬＢＹ２の高さとが
異なることに起因するアッベ誤差を補正している。

【００６８】同様に、Ｘ軸のレーザ干渉計２４Ｘについ
ても、３軸目のレーザビームの計測値を用いることによ
って、レーザビームＬＢＸ１，ＬＢＸ２による計測値に
混入しているアッベ誤差を補正している。このように試
料台２１の側面に移動鏡２４ｍＹ，２４ｍＸを取り付け
る方法を採用することで、図６に示すように、移動鏡２
４ｍＹ，２４ｍＸ上の空間を例えばウエハホルダ２０の
端部を配置する等で有効利用できる。この結果、試料台
２１の全体を小さくし、且つ軽量化できるので、ウエハ
Ｗの走査時及び位置決め時の制御性が向上している。

【００６９】更に、セラミックスの複雑な加工は時間を
要し、製造コストが非常に高くなる。これに対して、本
例では、面精度を必要とする移動鏡２４ｍＹ，２４ｍＸ
と試料台２１とを同じ材質でありながら分けて製造した
後に結合することで、個々の部品の形状を単純化して、
全体として製造コストを低減させている。また、温度管
理が難しい場合、剛性は落ちるがゼロデューア等の膨張
係数の小さい材料をセラミックスの代わりに用いてもよ
い。

【００７０】次に、図２及び図８を参照して図１の反射
光検出系３０及び自己計測装置３１の動作につき説明す
る。先ず、図２において、レチクルＲ上の照明領域１５
を通過した照明光ＩＬは、第１対物部４１及び光軸折り
返し部４３よりなる等倍光学系、光軸偏向部４６、及び
第２対物部５２（縮小投影系）を介してウエハＷ側に照
射される。ここで、ウエハＷの代わりに基準マーク部材
ＦＭが設定されていると、基準マーク部材ＦＭからの反
射光は、図２において、第２対物部５２を経て光軸偏向
部４６内のビームスプリッタ５０に入射する。このビー
ムスプリッタ５０は、透過率が５％であるため、そのビ
ームスプリッタ５０を透過した反射光は、図１の反射光
検出系３０で検出される。なお、図２ではその反射光検
出系３０は省略されている。

【００７１】図８は、図２の光軸偏向部４６上に図１の
反射光検出系３０が配置された状態での、光軸ＡＸ３を
通りＸ軸に垂直な平面に沿った断面図を示し、この図８
において、反射光検出系３０は、第１及び第２の反射光
検出系３０ａ及び３０ｂより構成されている。また、投
影光学系ＰＬの第２対物部５２の有効露光フィールド内
に基準マーク部材ＦＭが設定され、基準マーク部材ＦＭ
上で高反射率の膜（金属膜等）内に、光透過性の開口に
よってスリットやピンホール等の基準パターンが形成さ
れている。図１のウエハステージ２２を駆動することに
よって、その有効露光フィールド内の所定の位置付近に
基準マーク部材ＦＭ上の所望の基準パターンを移動でき
るようになっている。

【００７２】このように所望の基準パターンがその所定
の位置付近に設定された後、図２のレチクルＲを透過し
た照明光が投影光学系ＰＬを介して基準マーク部材ＦＭ
上に照射され、基準マーク部材ＦＭ上で光軸ＡＸ３に関
してほぼ対称な領域から第２対物部５２に向けて反射光
ＣＬ及びＢＬが発生している。そして、一方の反射光Ｃ
Ｌは、第２対物部５２内のレンズＬ５２〜Ｌ４１を経て
光軸偏向部４６内のビームスプリッタ５０に入射し、ビ
ームスプリッタ５０上の位置Ｃ１を透過した反射光ＣＬ
は、鏡筒４７の開口を通過して第１の反射光検出系３０
ａに入射する。この反射光検出系３０ａにおいて、反射
光ＣＬは、偏向ミラー１０１Ａ、及び第１リレーレンズ
１０２Ａを経てハーフミラー１０３Ａに入射し、ハーフ
ミラー１０３Ａで反射された光束がフォトダイオード等
からなる瞳位置光電検出器１０４Ａの受光面に入射し、
瞳位置光電検出器１０４Ａの検出信号が自己計測装置３
１に供給される。

【００７３】本例では、反射光ＣＬのもとで、ビームス
プリッタ５０の近傍に基準パターンの中間像が形成さ
れ、その中間像の第１リレーレンズ１０２Ａによるフー
リエ変換パターンが瞳位置光電検出器１０４Ａの受光面
に形成される。即ち、瞳位置光電検出器１０４Ａの受光
面は、基準マーク部材ＦＭの表面に対してフーリエ変換
面（瞳面）となっている。このとき、図２のレチクルＲ
と基準マークＦＭとを相対移動することによって、瞳位
置光電検出器１０４Ａからの検出信号が変化することを
利用して、自己計測装置３１ではレチクルＲ上のパター
ンと基準マークＦＭ上の基準パターンとの位置関係の検
出を行う。

【００７４】一方、ハーフミラー１０３Ａを透過した光
束は、第２リレーレンズ１０５Ａを介して２次元ＣＣＤ
等からなる撮像素子１０６Ａの撮像面にその基準マーク
の像を形成する。即ち、撮像素子１０６Ａの撮像面は基
準マーク部材ＦＭの表面と共役であり、撮像素子１０６
Ａの撮像信号が自己計測装置３１に供給される。自己計
測装置３１では、レチクルＲと基準マーク部材ＦＭとが
静止した状態で、その撮像信号に基づいてレチクルＲ上
のパターンと基準パターンとの位置関係の検出を行う。
また、第１リレーレンズ１０２Ａ及び偏向ミラー１０１
Ａは共に、第２対物部５２の有効露光フィールドに対応
する領域（照明フィールド）内の任意の計測位置上に移
動できるように構成され、その任意の計測位置での瞳位
置光電検出器１０４Ａの検出信号、及び撮像素子１０６
Ａの撮像信号を取り込めるようになっている。

【００７５】更に、第１の反射光検出系３０ａと対称
に、光軸偏向部４６のビームスプリッタ５０の位置Ｃ２
の上方に偏向ミラー１０１Ｂ、第１リレーレンズ１０２
Ｂ、ハーフミラー１０３Ｂ、瞳位置光電検出器１０４
Ｂ、第２リレーレンズ１０５Ｂ、及び撮像素子１０６Ｂ
よりなる第２の反射光検出系３０ｂが配置されている。
この反射光検出系３０ｂでは、基準マーク部材ＦＭ上で
反射光ＣＬとほぼ対称に発生する反射光ＢＬを受光でき
るように構成されている。実際には、第２の反射光検出
系３０ｂの第１リレーレンズ１０２Ｂ及び偏向ミラー１
０１Ｂも、第１の反射光検出系３０ａとは独立に移動で
きるように構成され、第２対物部５２の有効露光フィー
ルドに対応する照明フィールド内の任意の２箇所での計
測が可能となっている。

【００７６】実際の計測を行う場合、仮にレチクルＲが
全透過型であれば、基準マーク部材ＦＭの基準パターン
（開口パターン）の周囲での反射光のみが、第２対物部
５２及びビームスプリッタ５０を介して反射光検出系３
０ａ，３０ｂ内で検出されるため、その基準パターン上
での光量分布を調べることができる。また、レチクルＲ
に所定のパターンが形成されている場合は、このパター
ンの基準パターン部材ＦＭ上への投影像と、その基準パ
ターンとの重ね合わせによって反射光検出系３０ａ，３
０ｂへ戻る光量が決定される。従って、ビームスプリッ
タ５０を透過した反射光を反射光検出系３０ａ，３０ｂ
で受光することによって、レチクルＲ上パターンと基準
マーク部材ＦＭ上の基準パターンとの位置関係を調べる
ことができる。

【００７７】そして、自己計測装置３１では、反射光検
出系３０ａ，３０ｂからの検出信号、及び撮像信号を処
理することによって、レチクルＲと基準マーク部材ＦＭ
とのアライメント、基準マーク部材ＦＭ上での投影光学
系ＰＬの結像特性のチェック、基準マーク部材ＦＭでの
反射量を基準としたウエハＷの反射率のモニター、及び
ウエハＷ上の露光領域１６内での照度むら検出等を行
う。これに対して、従来は例えば図１の試料台２１の内
部に照明系や受光系を配置して結像特性の計測等を行っ
ていたため、本例によれば、試料台２１上の内部及び上
面の構造を単純化できると共に、試料台２１の軽量化、
及び照明光の照射による熱発生の防止等を行うことがで
きる。更に、従来はウエハからの反射光をレチクルＲ上
で受光してウエハの反射率等を検出する検出系も使用さ
れていたが、本例によれば、レチクルＲ上の機構も単純
化される。

【００７８】更に、従来は結像特性等を計測するための
検出光と、露光用の照明光とが別であったため、検出光
の開口数（ひいてはコヒーレンスファクタであるσ値）
と露光用の照明光の開口数（σ値）との不一致によっ
て、計測される結像特性等が露光用の照明光のもとでの
結像特性と異なる恐れもあった。また、結像特性等を計
測するための受光系の開口数不足の問題等もあった。こ
れに対して、本例によれば、露光用の照明光ＩＬがその
まま検出光として使用されると共に、反射光検出系３０
ａ，３０ｂは余裕を以て配置でき開口数を大きくできる
ため、結像特性等を高精度に計測できる。

【００７９】なお、上述の実施の形態のオフ・アクシス
方式のアライメントセンサ２８は撮像方式（ＦＩＡ方
式）であるが、それ以外に、スリット状のレーザビーム
とドット列状のウエハマークとを相対走査するレーザ・
ステップ・アライメント（ＬＳＡ）方式や、回折格子状
のウエハマークに対して可干渉な２光束を照射して、そ
のウエハマークから同一方向に発生する１対の回折光よ
りなる干渉光の位相に基づいて位置検出を行う２光束干
渉方式（ＬＩＡ方式）等のアライメントセンサを使用し
てもよい。また、上述の実施の形態では、投影光学系Ｐ
Ｌ内の光学系を駆動して結像特性を補正しているが、そ
の代わりに、投影光学系ＰＬ内の所定のレンズ間の気体
の圧力の可変機構、又は温度可変機構を用いて結像特性
を補正してもよい。

【００８０】また、上述の実施の形態ではレチクルＲ上
の照明領域１５の形状は矩形であるが、その照明領域が
円弧状の場合でもよい。但し、本例のように照明領域１
５の形状が有効照明視野にほぼ内接する矩形である場合
には、レチクルＲのパターン領域も矩形であるため、レ
チクルＲの走査量を短くできる利点がある。このよう
に、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。

【００８１】

【発明の効果】本発明の走査型投影露光装置によれば、
投影光学系は、凹面鏡を有する第１光学系と、この第１
光学系によってマスク側に戻される光束を感光基板側に
偏向する第２光学系と、この第２光学系からの光束によ
ってその感光基板上にそのマスクの転写用パターンの一
部の像を形成する第３光学系と、を有するため、その投
影光学系として全て軸対称の屈折レンズと、反射光学部
材（凹面鏡等）とを組み合わせた反射屈折光学系を使用
できる。それらの屈折レンズは容易に高精度な加工を行
うことができると共に、反射光学部材を併用することに
よって比較的広い波長幅で色消しを行うことができ、良
好な結像特性が得られる。

【００８２】更に、露光用の光源として例えば出力の大
きい広帯化されたレーザ光源等を使用できるため、露光
用の光源の寿命が長くなり、且つスループットを高める
ことができる利点がある。また、良好な結像特性が得ら
れる範囲を容易にほぼ矩形の領域にできるため、マスク
の走査距離を短縮できる。

【００８３】また、それら第１及び第３光学系がそのマ
スク及び感光基板の走査方向に沿って配列され、その投
影光学系の重心がそれら第１及び第３光学系内を通過す
る結像光束の光路外に位置する場合には、その投影光学
系を安定に支持でき、結像特性が安定する。更に、その
投影光学系の剛性を高めると共に、振動特性を向上させ
ることができる。また、その感光基板上の位置合わせ用
マークの位置を検出するためのオフ・アクシス方式のア
ライメントセンサを更に備え、このアライメントセンサ
の光学系の光軸が、その第３光学系の光軸に実質的に平
行で、且つその第３光学系の光軸に対してその感光基板
の走査方向に所定間隔離れた位置にあるときには、上記
のような反射屈折光学系よりなる投影光学系を使用した
場合に、全体の構成がコンパクトにできる利点がある。

【００８４】更に、それら第１及び第３の光学系の２つ
の光軸は平行であり、その感光基板上に斜めに光束を照
射する照射光学系と、その感光基板で反射された光束を
受光して光電変換する受光光学系とを有し、この受光光
学系からの光電変換信号に基づいてその感光基板の表面
の変位を検出する表面位置検出系を、それら２つの光軸
を含む平面に直交する方向に配置したときには、その表
面位置検出系と他のセンサ等とを機械的な干渉の恐れな
くコンパクトに配置できる。

【００８５】また、その第２光学系が、その第１光学系
からの光束をその感光基板側に偏向すると共に、その感
光基板側からの光束の一部を透過する部分透過ミラーを
有し、その感光基板側からの光束の内でその部分透過ミ
ラーを透過した光束を受光する光電検出手段を設けたと
きには、マスク付近、又は感光基板側のステージ上等に
検出系を設けることなく投影光学系の結像特性等を計測
できる。従って、マスク側及び感光基板側のステージの
構造を簡略化及び軽量化でき、走査露光時の制御性を高
めることができる。

【００８６】このとき、その光電検出手段がその感光基
板からの反射光を光電変換する受光素子であるときに
は、その感光基板の反射率等をモニタできる。また、そ
の光電検出手段がその感光基板の近傍の基準マークの像
を撮像する撮像素子であるときには、投影光学系の結像
特性等をモニタできる。更に、その投影光学系が、その
マスクとその感光基板との間にそのマスクの転写用パタ
ーンの一部の中間像を形成する結像光学系であり、その
中間像の形成位置の近傍にその投影光学系の結像特性の
補正手段を設けたときには、補正手段の位置が中間像面
に近いためディストーション等を容易に補正できる利点
がある。また、マスクの直下等に結像特性の補正手段を
設ける必要が無くなるため、マスク側のステージの剛性
を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による走査型投影露光装置の実施の形態
の一例を示す概略構成図である。

【図２】図１中の投影光学系ＰＬの構成を示す縦断面図
である。

【図３】図２の投影光学系ＰＬの照明領域と露光領域と
の関係、及びその露光領域の変形例を示す説明図であ
る。

【図４】図１中のオフ・アクシス方式のアライメントセ
ンサ２８の構成を示す部分断面図である。

【図５】図１中の多点のＡＦセンサの構成を示す部分断
面図である。

【図６】図１のウエハ側のレーザ干渉計と投影光学系と
の関係を示す平面図である。

【図７】（ａ）は図６の試料台２１を＋Ｘ方向に見た側
面図、（ｂ）は移動鏡２４ｍＹに入射する３軸のレーザ
ビームを示す斜視図である。

【図８】図１中の基準パターン部材ＦＭからの反射光を
受光する反射光検出系３０の構成を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１露光制御装置２エキシマレーザ光源５照明系開口絞り用の切り換えレボルバ７主制御装置９インテグレータセンサ１１照明視野絞り系ＲレチクルＰＬ投影光学系Ｗウエハ１３ステージ制御装置１７レチクルステージ２１試料台ＦＭ基準マーク部材２２ウエハステージ２５コラム２６多点のＡＦセンサ（オートフォーカスセンサ）２７フォーカス・チルト制御装置２８アライメントセンサ２９アライメント信号処理装置３０反射光検出系３１自己計測装置４１第１対物部４２，４４，４７，５３鏡筒４３光軸折り返し部４６光軸偏向部４９補正光学系５１結像特性補正装置５２第２対物部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスク上の転写用パターンの一部を投影
光学系を介して感光基板上に投影した状態で、前記マス
ク及び前記感光基板を同期して前記投影光学系に対して
相対的に走査することによって、前記マスク上の転写用
パターンを逐次前記感光基板上に転写する走査型投影露
光装置において、前記投影光学系は、前記マスクのパターン形成面に実質
的に垂直な光軸に沿って配列された凹面鏡を有し、前記
マスクからの光束を反射集光して前記マスク側に戻す第
１光学系と、前記第１光学系により前記マスク側に戻される光束を前
記感光基板側に偏向する第２光学系と、前記感光基板の表面に実質的に垂直な光軸を有し前記第
２光学系からの光束より前記感光基板上に前記マスクの
転写用パターンの一部の像を形成する第３光学系と、を
有することを特徴とする走査型投影露光装置。
【請求項２】請求項１記載の走査型投影露光装置であ
って、前記第１及び第３光学系は前記マスク及び前記感光基板
の走査方向に沿って配列され、前記投影光学系の重心は
前記第１及び第３光学系内を通過する結像光束の光路外
に位置することを特徴とする走査型投影露光装置。
【請求項３】請求項１、又は２記載の走査型投影露光
装置であって、前記感光基板上の位置合わせ用マークの位置を検出する
ためのオフ・アクシス方式のアライメントセンサを更に
備え、該アライメントセンサの光学系の光軸は、前記第３光学
系の光軸に実質的に平行で、且つ前記第３光学系の光軸
に対して前記感光基板の走査方向に所定間隔離れた位置
にあることを特徴とする走査型投影露光装置。
【請求項４】請求項１、２、又は３記載の走査型投影
露光装置であって、前記第１及び第３光学系の２つの光軸は平行であり、前記感光基板上に斜めに光束を照射する照射光学系と、
前記感光基板で反射された光束を受光して光電変換する
受光光学系とを有し、該受光光学系からの光電変換信号
に基づいて前記感光基板の表面の変位を検出する表面位
置検出系を、前記２つの光軸を含む平面に直交する方向
に配置したことを特徴とする走査型投影露光装置。
【請求項５】請求項１〜４の何れか一項記載の走査型
投影露光装置であって、前記第２光学系は、前記第１光学系からの光束を前記感
光基板側に偏向すると共に、前記感光基板側からの光束
の一部を透過する部分透過ミラーを有し、前記感光基板側からの光束の内で前記部分透過ミラーを
透過した光束を受光する光電検出手段を設けたことを特
徴とする走査型投影露光装置。
【請求項６】請求項５記載の走査型投影露光装置であ
って、前記光電検出手段は前記感光基板からの反射光を光電変
換する受光素子であることを特徴とする走査型投影露光
装置。
【請求項７】請求項５記載の走査型投影露光装置であ
って、前記光電検出手段は前記感光基板の近傍の基準マークの
像を撮像する撮像素子であることを特徴とする走査型投
影露光装置。
【請求項８】請求項１〜７の何れか一項記載の走査型
投影露光装置であって、前記投影光学系は、前記マスクと前記感光基板との間に
前記マスクの転写用パターンの一部の中間像を形成する
結像光学系であり、前記中間像の形成位置の近傍に前記投影光学系の結像特
性の補正手段を設けたことを特徴とする走査型投影露光
装置。