JPH10326734A

JPH10326734A - 合焦位置検出方法及び該方法を使用する投影露光装置

Info

Publication number: JPH10326734A
Application number: JP9134980A
Authority: JP
Inventors: Takechika Nishi; 健爾西
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1997-05-26
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】露光光の照明条件が変更されても高精度に、
且つ高速に投影光学系の合焦位置を検出する。【解決手段】コンデンサレンズ１４から射出される露
光光ＩＬの一部を光路補正部材３８で偏向して得られる
照明光で、レチクルＲ上のレチクルマーク３１を照明す
ると共に、投影光学系ＰＬを介して基準マーク３２を照
明する。レチクルマーク３１からの反射光、及び投影光
学系ＰＬを介する基準マーク３２からの反射光を像面計
測系３５Ａで受光し、撮像素子４７，５０，５１の撮像
面付近にそれらのマーク像を形成する。撮像素子５０，
５１の撮像面はレチクルマーク３１との共役面の前後に
配置され、撮像素子５０，５１からの撮像信号より得ら
れる像のコントラストからレチクルマーク３１、及び基
準マーク３２の各デフォーカス量を検出し、この検出結
果より投影光学系ＰＬの合焦位置を検出する。

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、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等を製造するた
めのリソグラフィ工程でマスク上のパターンを感光性の
基板上に転写するために使用される投影光学系の合焦位
置（像面）を検出する場合に使用して好適な合焦位置検
出方法、及びこの方法を使用する投影露光装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等を製造するためのリソグラ
フィ工程において、マスクとしてのレチクルのパターン
を投影光学系を介してフォトレジストが塗布されたウエ
ハ（又はガラスプレート等）上の各ショット領域に転写
するために、ステッパーのような一括露光型の投影露光
装置、又はステップ・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が使用されている。この種の投
影露光装置では、開口数が大きく焦点深度の浅い投影光
学系が使用されるため、従来よりウエハの表面を投影光
学系の像面に対して焦点深度の範囲内に合わせ込む（合
焦させる）ためのオートフォーカス機構が備えられてい
る。このオートフォーカス機構は、フォトレジストに対
して非感光性の照明光を投影光学系の光軸に対して斜め
にウエハ表面に照射し、その反射光を受光することによ
って、ウエハ表面の像面からのデフォーカス量を検出す
る斜入射方式の焦点位置検出系（以下、「ＡＦセンサ」
と呼ぶ）と、このＡＦセンサの検出結果に基づいてウエ
ハのフォーカス位置（投影光学系の光軸方向の位置）を
制御するステージ系と、を有している。

【０００３】最近は、ウエハ表面の複数の計測点でのフ
ォーカス位置を検出する多点のＡＦセンサも使用されて
おり、この場合には単にウエハ上の露光対象領域の中心
のフォーカス位置を像面に合わせ込むのみならず、その
露光対象領域の平均的な面の傾斜角を像面に平行に合わ
せ込むレベリング制御も行われる。これらの場合、その
ＡＦセンサは投影光学系を介することなく予め計測され
ている投影光学系の像面（ベストフォーカス位置）に対
するウエハ表面のデフォーカス量を計測するセンサであ
り、例えば経時変化によってその像面が次第にドリフト
する恐れがある。そこで、例えば所定の時間が経過する
毎に、投影光学系の像面の位置を正確に計測することに
よって、ＡＦセンサの基準面としての像面のキャリブレ
ーションを行う必要がある。

【０００４】そのように像面の位置を計測するための従
来の像面計測系として、特開昭６２−５８６２４号公報
には、光ファイバを介して導かれた照明光で、レチクル
上の第１の合焦用マークを照明すると共に、レチクル上
の窓部、及び投影光学系を介してウエハステージ上の第
２の合焦用マークを照明し、それらの合焦用マークから
の反射光により結像されるそれらの合焦用マークの像を
撮像する計測系が開示されている。この計測系では、レ
チクル側の第１の合焦用マークの像のコントラストが例
えば最大となるように結像系の調整を行った後、ウエハ
ステージを上下させることによって第２の合焦用マーク
の像のコントラストが最大となるフォーカス位置を像面
の位置として求めていた。そして、予め大気圧変化や露
光光の照射量に対する像面の変動量を表す関係式を求め
ておき、そのように像面位置が求められた後は、その関
係式に基づいて像面の変動量を予測し、この予測された
変動量に基づいてＡＦセンサの像面位置の補正を行って
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の像面
計測系においては、投影露光装置の露光用の照明光学系
とは別に独立した光ファイバからの照明光でレチクル上
及びウエハステージ上の合焦用マークを照明して、それ
らの合焦用マークの像を撮像していた。これに関して最
近は、解像度をより高めるために、照明系のコヒーレン
スファクタ（σ値）を変更したり、照明系の開口絞りを
複数の偏心した小開口よりなる絞りにするいわゆる変形
照明等が使用されることがある。このように照明条件を
変更すると、投影光学系の像面の位置が微妙に変化する
恐れがあるが、従来の像面計測系では露光用の照明系と
は独立の照明系が使用されていたため、照明条件の変更
による像面位置の変化を計測できないという不都合があ
った。

【０００６】また、従来はウエハステージ側の合焦用マ
ークの像のコントラストが最大になる位置を検出するた
めにウエハステージを上下方向に駆動していたが、この
際に計測精度を向上するためにはその計測を複数回繰り
返すことが望ましいため、その計測だけで例えば数十秒
の時間を要していた。そのために従来は、例えばレチク
ル交換時にのみ像面位置のキャリブレーションを行い、
そのキャリブレーションの間は予め求めた関係式に基づ
いた予測制御を行っていたが、そのようにキャリブレー
ションの間隔が長いと、次第に焦点深度を超えるデフォ
ーカス量が生ずる恐れがあった。

【０００７】本発明は斯かる点に鑑み、投影光学系の合
焦位置、即ち像面の位置を短時間に検出できる合焦位置
検出方法を提供することを第１の目的とする。更に本発
明は、露光光の照明条件が変更されても高精度に投影光
学系の合焦位置を計測できると共に、その合焦位置を短
時間に計測できる合焦位置検出方法を提供することを第
２の目的とする。更に本発明は、そのような合焦位置検
出方法を使用できる投影露光装置を提供することを第３
の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の合焦
位置検出方法は、所定の露光光のもとでマスク（Ｒ）に
形成されたパターンの像を基板（Ｗ）上に投影するため
の投影光学系（ＰＬ）の合焦位置（像面の位置）を検出
する合焦位置検出方法において、投影光学系（ＰＬ）の
その基板側に配置された所定の基準マーク（３２）を照
明し、その基準マークからの反射光を投影光学系（Ｐ
Ｌ）を介してマスク（Ｒ）の共役面（５７Ｂ，５７Ｃ）
の前後２箇所で検出して、その共役面の前後の２箇所で
基準マーク（３２）の像のコントラストをそれぞれ求
め、このように求められたコントラストに基づいて投影
光学系（ＰＬ）の合焦位置を検出するものである。

【０００９】斯かる本発明によれば、例えば予めマスク
の交換時等に基準マーク（３２）のフォーカス位置（投
影光学系の光軸方向の位置）を変化させて、マスク
（Ｒ）に対する共役面（５７Ｂ，５７Ｃ）の前後２箇所
でそれぞれ検出される基準マーク（３２）の像のコント
ラストの変化の状態を記憶しておく。そして、例えば基
板の交換時等には静止状態で一度基準マーク（３２）の
像のコントラストを２箇所で検出し、検出されたコント
ラストを記憶されているコントラストの変化の状態と比
較することによって、高速、且つ高精度に基準マーク
（３２）のフォーカス位置、ひいては投影光学系（Ｐ
Ｌ）の合焦位置（像面の位置）に対するデフォーカス量
が検出できる。この後、そのデフォーカス量を相殺する
ように基板（Ｗ）のフォーカス位置を調整することによ
って、その基板表面が投影光学系（ＰＬ）の像面に合焦
される。

【００１０】また、本発明による第２の合焦位置検出方
法は、その第１の合焦位置検出方法において、基準マー
ク（３２）に対する照明を、その露光光を用いてその露
光光と実質的に同じ照明条件で、マスク（Ｒ）及び投影
光学系（ＰＬ）を介して行うものである。斯かる本発明
によれば、露光光と実質的に同じ照明条件で基準マーク
（３２）が照明されるため、露光光の照明条件を例えば
輪帯照明、変形照明、小σ値の照明等に切り換えた場合
でもそれぞれ高精度に投影光学系（ＰＬ）の合焦位置を
検出できる。

【００１１】また、これらの場合に、そのコントラスト
と投影光学系（ＰＬ）の合焦位置に対するデフォーカス
量との関係を記憶しておき、このように記憶された関係
とその検出されたコントラストとに基づいて投影光学系
（ＰＬ）の合焦位置を検出することが望ましい。即ち、
予め例えば斜入射方式の焦点位置検出系（ＡＦセンサ）
を用いて、基準マーク（３２）の合焦位置に対するデフ
ォーカス量を計測した状態で、そのデフォーカス量を次
第に変化させながらその共役面の前後の２箇所で基準マ
ーク（３２）の像のコントラストを検出して、そのデフ
ォーカス量とコントラストとの関係を記憶しておく。そ
して、例えばその焦点位置検出系のキャリブレーション
時には、静止状態で一度基準マーク（３２）の像のコン
トラストを検出し、検出結果を記憶されている関係と比
較することによって、高速且つ高精度にデフォーカス
量、即ち合焦位置までの誤差が検出できる。

【００１２】また、そのコントラストとその投影光学系
の合焦位置に対するデフォーカス量との関係は、その露
光光の照明条件毎に複数記憶することが望ましい。その
露光光の照明条件に応じてその関係を切り換えて使用す
ることによって、容易に各照明条件で合焦位置を正確に
検出できる。また、そのコントラストとその投影光学系
の合焦位置に対するデフォーカス量との関係は、その投
影光学系に対する露光光の照射量、及びその投影光学系
の周囲の大気圧の少なくとも一方に応じて複数記憶する
ことが望ましい。露光光の照射量や大気圧によって投影
光学系の像面の位置が次第に変化することがあるため、
それらに応じてその関係を切り換えて使用することによ
って、容易に合焦位置を正確に検出できる。

【００１３】また、本発明による第１の投影露光装置
は、所定の露光光のもとでマスク（Ｒ）に形成されたパ
ターンの像を投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）上
に投影する投影露光装置において、基板（Ｗ）を載置す
る基板ステージ（１６，１７）と、所定の基準マーク
（３２）が形成されその基板ステージ上に設けられた基
準部材（２０）と、この基準部材上の基準マーク（３
２）を照明する照明系（１〜３，１０Ａ〜１４，３８）
と、基準マーク（３２）からの反射光を投影光学系（Ｐ
Ｌ）を介してそのマスクの共役面（５７Ｃ）の前側で受
光する第１の光電検出器（５１）と、基準マーク（３
２）からの反射光を投影光学系（ＰＬ）を介してそのマ
スクの共役面（５７Ｂ）の後側で受光する第２の光電検
出器（５０）と、これら第１及び第２の光電検出器の検
出信号よりその共役面の前後の２箇所での基準マーク
（３２）の像のコントラストをそれぞれ求めることによ
って、投影光学系（ＰＬ）の合焦位置を検出する演算系
（５２）と、を備えたものである。

【００１４】斯かる本発明によれば、マスクの共役面の
前後の２箇所に配置された光電検出器（５０，５１）の
検出信号よりその２箇所での基準マーク（３２）の像の
コントラストが検出できるため、本発明の第１の合焦位
置検出方法が使用できる。また、本発明による第２の投
影露光装置は、その第１の投影露光装置において、その
露光光とは異なる波長域の照明光を投影光学系（ＰＬ）
を介することなく基板（Ｗ）の表面に照射すると共に、
基板（Ｗ）の表面からの反射光を受光することによって
基板（Ｗ）の表面を所定の基準面に合わせ込むための合
焦システム（２１Ａ，２１Ｂ，２２，６，１６）を更に
備え、この合焦システムのその所定の基準面として演算
系（５２）によって求められた投影光学系（ＰＬ）の合
焦位置を設定するものである。この場合、その合焦シス
テムは投影光学系を介することなく、基板（Ｗ）表面の
所定の基準面からのデフォーカス量を検出する焦点位置
検出系（ＡＦセンサ）を備えている。この焦点位置検出
系は、露光中であっても連続的に基板（Ｗ）の表面のデ
フォーカス量を計測できるが、投影光学系（ＰＬ）を介
さないために次第にオフセット（誤差）が生ずる恐れが
ある。そこで、例えば基板の交換時に、それらの第１及
び第２の光電検出器の検出信号より求められる基準マー
ク（３２）のコントラストより正確なデフォーカス量を
検出し、この結果よりその焦点位置検出系の所定の基準
面の位置を補正することによって、その焦点位置検出系
のキャリブレーションが高速、且つ高精度に行われる。

【００１５】また、上記の本発明の投影露光装置におい
て、マスク（Ｒ）に対してほぼ共役な面でその照明系に
よって照明された基準マーク（３２）の像とマスク
（Ｒ）に形成された所定のマーク（３１）の像とを検出
する第３の光電検出器（４７）を更に備えることが望ま
しい。この第３の光電検出器（４７）の検出信号より基
準マーク（３２）の像に対するマスク側のマーク（３
１）の位置ずれ量を検出することによって、そのマスク
のアライメントを行うことができる。

【００１６】この場合、投影光学系（ＰＬ）及びマスク
（Ｒ）を通過した基準マーク（３２）からの反射光とマ
スク（Ｒ）に形成されたマークからの反射光とを受光す
ると共に、第１、第２、及び第３の光電検出器（５１，
５０，４７）のそれぞれに導くための受光系（３５Ａ）
と、この受光系の合焦位置（マスクに形成されたマーク
の像面の位置）を変化させるためにこの受光系の少なく
とも一つのレンズ素子（４０）を光軸方向に駆動する駆
動系（４１，４２）と、を有し、第１及び第２の光電検
出器（５１，５０）からの検出信号より求められるマス
ク（Ｒ）に形成されたマーク（３１）の像のコントラス
トに基づいて駆動系（４１，４２）を制御することが望
ましい。この際に、例えば予めその駆動系の駆動量とマ
スク側のマーク（３１）の２箇所での像のコントラスト
との関係を求めておくことによって、その後は静止状態
で一度マスク側のマーク（３１）の像のコントラストを
検出し、この検出結果に応じてその駆動系を介してその
レンズ素子を移動させることによって、高速にマスク側
のマーク（３１）の像の合焦が行われる。

【００１７】また、第１及び第２の光電検出器（５１，
５０）の受光面を、その基板ステージを投影光学系（Ｐ
Ｌ）の光軸方向に移動したときに基準マーク（３２）の
像強度の変化量が極大又は極小となる位置にそれぞれ配
置するようにしてもよい。これによって、基準マーク
（３２）の像のデフォーカス量を最も高感度に検出でき
る。なお、第１及び第２の光電検出器（５１，５０）の
受光面を、その駆動系を駆動したときにマスク側のマー
ク（３１）の像強度の変化量が極大又は極小となる位置
にそれぞれ配置するようにしてもよい。これによって、
マスク側のマークの像のデフォーカス量を最も高感度に
検出できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
につき図面を参照して説明する。本発明は、ステッパー
のような一括露光型、又はステップ・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の何れにも適用
できるが、以下では本発明をステッパー型の投影露光装
置に適用した例につき説明する。

【００１９】図１は本例のステッパー型の投影露光装置
を示し、この図１において、露光光を発生する露光光
源、その露光光の断面形状を整形する整形光学系、及び
その露光光の照度（パルス光の場合にはパルスエネルギ
ー）を制御する光量制御系等よりなる光源系１から射出
された露光光ＩＬは、フライアイレンズ２に入射する。
露光光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２
４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎ
ｍ）等のエキシマレーザ光、ＹＡＧレーザの高調波、又
は水銀ランプのｉ線（波長３６５ｎｍ）等の輝線等が使
用できる。

【００２０】フライアイレンズ２の射出面には、照明系
の開口絞り板３が回転自在に配置され、開口絞り板３の
回転軸の周りには、通常照明用の円形の開口絞り３ａ、
複数の偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞り
（不図示）、内径が外径の１／２の輪帯状開口よりなる
１／２輪帯絞り（不図示）、内径が外径の２／３の輪帯
状開口よりなる２／３輪帯絞り３ｂ、及び小さいコヒー
レンスファクタ（σ値）用の小さい円形の開口絞り（不
図示）等が形成されている。そして、照明制御系５が駆
動モータ４を介して開口絞り板３を回転することによっ
て、フライアイレンズ２の射出面に所望の照明系開口絞
りを配置できるように構成されている。照明制御系５
は、光源系１内の露光光源に供給する電力の制御や、光
量制御系の減光率の制御等も行う。

【００２１】フライアイレンズ２の射出面の開口絞りを
通過した露光光ＩＬの一部は、反射率が０．５％程度の
ビームスプリッタ７にて反射された後、集光レンズ８を
介して光電検出器よりなるインテグレータセンサ９に入
射し、インテグレータセンサ９の検出信号が照明制御系
５に供給されている。インテグレータセンサ９の検出信
号とウエハの表面での露光光の照度との関係は予め計測
されていると共に、照明制御系５には、装置全体の動作
を統轄制御するコンピュータよりなる主制御系６より露
光光ＩＬの照度の目標値、ウエハの目標露光量、及びレ
チクル上の照明領域等が設定されている。また、露光光
ＩＬとして、超高圧水銀ランプのｉ線等が使用される場
合、超高圧水銀ランプにはアーク揺らぎによる照度変動
があり、露光光ＩＬとしてエキシマレーザ光が使用され
る場合には、エキシマレーザ光源内の励起用気体の分布
むら等に起因するパルスエネルギーのばらつきがある。
そこで、照明制御系５では、インテグレータセンサ９の
検出信号が照度の目標値に対応したレベルになるよう
に、光源系１内の露光光源に対する電力や光量制御系の
減光率の制御等を行う。更に、露光動作中に照明制御系
５では、インテグレータセンサ９の検出信号の積分値が
目標露光量に対応する値になるように光源系１からの露
光光ＩＬの照射時間を制御する。

【００２２】ビームスプリッタ７を透過した露光光ＩＬ
は、第１リレーレンズ１０Ａ、光路折り曲げ用のミラー
１１、可変視野絞り（レチクルブラインド）１２、第２
リレーレンズ１０Ｂ、及びコンデンサレンズ１４を経
て、レチクルＲのパターン面（下面）のパターン領域を
照明する。可変視野絞り１２の配置面とレチクルＲのパ
ターン面とは共役であり、照明制御系５が駆動装置１３
を介して可変視野絞り１２の開口形状を制御することに
よって、そのパターン面での照明領域が規定される。光
源系１、フライアイレンズ２、開口絞り板３、リレーレ
ンズ１０Ａ，１０Ｂ、ミラー１１、及びコンデンサレン
ズ１４より露光用の照明光学系が構成されている。露光
光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域内のパターンの
像は、投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率β（βは
例えば１／４，１／５等）でフォトレジストが塗布され
たウエハＷ上に投影される。投影光学系ＰＬの瞳面（レ
チクルＲのパターン面に対するフーリエ変換面）には、
開口絞りＡＳが配置されている。以下、投影光学系ＰＬ
の光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で
図１の紙面に平行にＸ軸を取り、図１の紙面に垂直にＹ
軸を取って説明する。

【００２３】この場合、レチクルＲはＸ方向、Ｙ方向、
回転方向に位置決めを行うレチクルステージ１５上に保
持されている。一方、ウエハＷはＺチルトステージ１６
上に真空吸着によって保持され、Ｚチルトステージ１６
は、ＸＹステージ１７上に固定され、ＸＹステージ１７
は不図示の定盤上に載置され、Ｚチルトステージ１６及
びＸＹステージ１７よりウエハステージが構成されてい
る。Ｚチルトステージ１６は、ウエハＷのフォーカス位
置（Ｚ方向の位置）及び傾斜角を補正してウエハＷの表
面を投影光学系ＰＬの像面に合焦させる機能を有し、Ｘ
Ｙステージ１７は、例えばリニアモータ方式でウエハＷ
のＸ方向、Ｙ方向へのステッピング、及び位置決めを行
う。Ｚチルトステージ１６の側面に形成されたミラー面
１６ａに外部のレーザ干渉計１８よりレーザビームが照
射され、ミラー面１６ａに直交するミラー面にも不図示
のレーザ干渉計からレーザビームが照射され、これらの
レーザ干渉計によってＺチルトステージ１６（ウエハ
Ｗ）のＸ座標、Ｙ座標が高精度に計測され、この計測結
果に基づいて主制御系６がウエハステージ駆動系１９を
介してＸＹステージ１７の動作を制御する。露光時に
は、ウエハＷ上の或るショット領域への露光が終了した
後、ウエハステージ内のＸＹステージ１７をステッピン
グさせて、次のショット領域を露光フィールドに移動し
て露光を行うという動作がステップ・アンド・リピート
方式で繰り返されて、ウエハＷ上の各ショット領域への
露光が行われる。

【００２４】このようにウエハＷ上の各ショット領域へ
の露光を行う際には、ウエハＷの表面を投影光学系ＰＬ
の像面に合わせ込む（合焦させる）必要がある。そのた
めに、投影光学系ＰＬの側面には投影光学系ＰＬの露光
フィールド内のウエハＷの表面（又は後述の基準マーク
部材２０の表面）の複数の計測点に、それぞれウエハＷ
上のフォトレジストに対して非感光性の検出光ＤＬのも
とでスリット像を投影する照射光学系２１Ａと、それら
の複数の計測点からの反射光を集光することによってそ
れらのスリット像を再結像する受光光学系２１Ｂとから
なる斜入射方式の多点のＡＦセンサ（以下、「ＡＦセン
サ２１Ａ，２１Ｂ」と呼ぶ）が配置されている。この場
合、受光光学系２１Ｂでは、それらのスリット像を例え
ば振動ミラーを介してそれぞれ光電検出器上に投影し、
これらの光電検出器からの検出信号をフォーカス信号処
理系２２に供給する。フォーカス信号処理系２２では、
受光光学系２１Ｂから供給される複数の検出信号をそれ
ぞれその振動ミラーの駆動信号で同期整流してフォーカ
ス信号を生成し、これらのフォーカス信号より対応する
計測点での投影光学系ＰＬの像面（合焦位置）からの各
デフォーカス量を求め、これらのデフォーカス量よりそ
れらの複数の計測点を近似する平面の中心でのデフォー
カス量Ｆ_M、及びその平面の２次元的な傾斜角θ_MX，θ
_MYを算出し、これらのデフォーカス量Ｆ_M、及び傾斜角
θ_MX，θ_MYを主制御系６に供給する。主制御系６では、
ウエハステージ駆動系１９を介してサーボ方式でＺチル
トステージ１６を駆動することによって、そのデフォー
カス量Ｆ_Mを目標値（ここでは０とする）に収束させる
と共に、それらの傾斜角θ_MX，θ_MYを予め計測してある
目標値θ_MX0，θ_MY0に収束させる。これによって、ウ
エハＷの表面が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の像面に合焦される。

【００２５】このように多点のＡＦセンサ２１Ａ，２１
Ｂを使用して各計測点でのデフォーカス量を高精度に計
測するに際して、大気圧変動や露光光ＩＬの照射エネル
ギー等による投影光学系ＰＬの像面の変動量は予め数式
化されているため、大気圧変動やインテグレータセンサ
９を介して計測される露光光の照射量等に応じて主制御
系６は、その像面の変動量（ここではフォーカス位置の
変動量ΔＩＦとする）を予測する。そして、主制御系６
ではそのように予測される像面のフォーカス位置の変動
量ΔＩＦに応じて、フォーカス信号処理系２２に対して
各計測点で計測されるデフォーカス量に対して−ΔＩＦ
だけのオフセットを付加させる。なお、フォーカス信号
処理系２２で計測値にオフセットを付加する代わりに、
照射光学系２１Ａから被検面に投影するスリット像の位
置を調整する等して、光学的に計測されるデフォーカス
量のオフセット調整を行ってもよい。このような予測制
御によって、像面の変動後もＡＦセンサ２１Ａ，２１Ｂ
の計測結果に基づいて高精度に合焦が行われる。

【００２６】但し、本例では照明系の開口絞り板３の回
転角を制御することによって、照明条件を通常の照明、
小さいコヒーレンスファクタ（小σ値）の照明、変形照
明、又は輪帯照明等に切り換えることができ、投影光学
系ＰＬの瞳面における光強度分布に変化させることがで
きる。これらの照明条件によっても投影光学系ＰＬの像
面位置が微妙に変化することがある。また、予めテスト
プリント等によって各照明条件毎に像面の位置は計測さ
れているが、経時変化や大気圧変化等との関係によっ
て、像面の変動量が予め計測されている値、又は予測値
から僅かにシフトする恐れもある。特に今後、より解像
度を高めるために、焦点深度が浅くなるような場合に
は、そのような像面の変動量にも追従して合焦を行うこ
とが望ましい。そこで、本例では、例えばウエハ若しく
はレチクルの交換時、照明条件を切り換えた場合、又は
定期的に以下で説明する像面計測系を用いて露光光ＩＬ
のもとでの投影光学系ＰＬの像面の位置を高精度に計測
して、ＡＦセンサ２１Ａ，２１Ｂの基準面のキャリブレ
ーションを行う。

【００２７】また、本例の像面計測系は、極めて短時間
にＡＦセンサ２１Ａ，２１Ｂの基準面のキャリブレーシ
ョンを行うことができるため、例えばウエハの交換毎に
そのキャリブレーションを行うことによって、上述の予
測制御を省略することも可能である。本例の像面計測系
は、レチクルアライメント顕微鏡を兼用しており、且つ
照明系として露光光ＩＬ用の照明光学系を用いている。
本例の像面計測用として、Ｚチルトステージ１６上のウ
エハＷの近傍にガラス基板よりなる基準マーク部材２０
が固定されている。基準マーク部材２０の表面はウエハ
Ｗの表面と同じ高さに設定され、その表面にクロム膜等
で像面計測、及びレチクルアライメント用の１対の基準
マーク３２，３４がＸ方向に所定間隔で形成されてい
る。また、これらの１対の基準マーク３２，３４の間隔
にレチクルＲからウエハＷへの投影倍率の逆数を乗じて
得られる間隔で、レチクルＲのパターン領域の外側に対
向するように１対のレチクルマーク３１，３３が形成さ
れている。

【００２８】そして、レチクルＲの一方のレチクルマー
ク３１の上方から＋Ｘ方向に向けて第１の像面計測系３
５Ａが配置され、他方のレチクルマーク３３の上方から
−Ｘ方向に向けて第２の像面計測系３５Ｂが配置されて
いる。像面計測系３５Ａ，３５Ｂは互いに同一構成であ
るが、第２の像面計測系３５Ｂは簡略化して表示してい
る。その第１の像面計測系３５Ａにおいて、レチクルＲ
のレチクルマーク３１の上方に第１可動鏡筒３６、及び
第２可動鏡筒３７がスライダ４１に沿ってＸ方向に移動
自在に配置されている。第１可動鏡筒３６内には、露光
用の照明光学系のコンデンサレンズ１４から射出される
露光光ＩＬの光路を外側に偏向させるための、断面が平
行四辺形状の光路補正部材３８及び第１対物レンズ３９
が固定され、第２可動鏡筒３７内には第２対物レンズ４
０が固定されている。そして、主制御系６の制御のもと
でレンズ駆動系４２が第１可動鏡筒３６をＸ方向に駆動
することで、第１可動鏡筒３６は露光光ＩＬの光路から
随時退避できると共に、第１可動鏡筒３６内の光路補正
部材３８が露光光ＩＬの光路上に配置されている状態
で、レンズ駆動系４２が第２可動鏡筒３７（第２対物レ
ンズ４０）をＸ方向に微動することによって、像面計測
系３５Ａの結像系の合焦を行うことができるように構成
されている。

【００２９】像面計測、又はレチクルアライメントを行
う際には、図１に示すように露光光ＩＬの光路上でレチ
クルマーク３１の上方に光路補正部材３８が位置するよ
うに、第１可動鏡筒３６の位置が設定される。この状態
で、ＸＹステージ１７を駆動することによって、図３
（ａ）に示すように、基準マーク部材２０上の基準マー
ク３２，３４の中心がほぼ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに
合致するように、基準マーク部材２０が投影光学系ＰＬ
の露光フィールド内に設定される。そして、図１におい
て、光源系１からの露光光ＩＬの照射が開始されて、コ
ンデンサレンズ１４を通過した露光光ＩＬの一部が光路
補正部材３８の入射面に入射し、光路補正部材３８での
屈折を利用して外側に偏向された露光光（これを「照明
光ＩＬ１」とする）は、光路補正部材３８のハーフミラ
ー面とされた射出面３８ａを透過してレチクルＲの第１
のレチクルマーク３１を囲む領域を照明する。

【００３０】レチクルＲのレチクルマーク３１の周囲を
透過した照明光ＩＬ１は、図３（ａ）に示すように、投
影光学系ＰＬを経て基準マーク部材２０上の第１の基準
マーク３２を照明する。基準マーク３２で反射された照
明光ＩＬ１は、投影光学系ＰＬを経てレチクルＲのレチ
クルマーク３１の近傍に集光される。露光光ＩＬ（即
ち、照明光ＩＬ１）のもとで基準マーク部材２０の表面
が投影光学系ＰＬの像面に合焦されているとき、即ち、
投影光学系ＰＬに関してレチクルＲのパターン面と基準
マーク部材２０の表面とが完全に共役であるときには、
照明光ＩＬ１によってレチクルＲのレチクルマーク３１
の近傍に基準マーク３２の像が最も高いコントラストで
形成される。そして、基準マーク部材２０の表面の像面
に対するデフォーカス量が大きくなるのに応じて、レチ
クルＲ上での基準マーク３２の像のコントラストが低下
する。

【００３１】図１に戻り、基準マーク３２で反射された
後、投影光学系ＰＬを介して戻された照明光ＩＬ１、及
びレチクルマーク３１で直接反射された照明光ＩＬ１
は、光路補正部材３８の射出面（ハーフミラー面）３８
ａで反射された後、第１対物レンズ３９及び第２対物レ
ンズ４０を経て一度両マークの像を形成する。その後、
照明光ＩＬ１は、光軸ＡＸ１に沿ってリレーレンズ４３
を経てハーフミラー４４に入射し、ハーフミラー４４を
透過した照明光は、リレーレンズ４５、及びミラー４６
を経て例えばＣＣＤ方式よりなるアライメント用のの２
次元の撮像素子４７の撮像面にレチクルマーク３１及び
基準マーク３２の像を形成する。

【００３２】一方、ハーフミラー４４で反射された照明
光は、リレーレンズ４８を経てハーフミラー４９に入射
し、ハーフミラー４９を透過した照明光が合焦用の第１
の２次元の撮像素子５０の撮像面にレチクルマーク３１
及び基準マーク３２の像を形成し、ハーフミラー４９で
反射された照明光が合焦用の第２の２次元の撮像素子５
１の撮像面にレチクルマーク３１及び基準マーク３２の
像を形成する。この際に、レンズ駆動系４２を介して第
２可動鏡筒３７、ひいては第２対物レンズ４０の位置を
調整することによって、照明光ＩＬ１のもとでレチクル
Ｒのパターン面に対して第１の撮像素子４７の撮像面が
共役面に設定される。この状態で第２の撮像素子５０の
撮像面はレチクルＲのパターン面との共役面に対して後
側（レチクルＲから遠避かる方向）にずれた位置に配置
され、第３の撮像素子５１の撮像面はその共役面に対し
て前側（レチクルＲに近付く方向）にずれた位置に配置
されている。

【００３３】撮像素子４７，５０，５１の各画素から読
み出された撮像信号はそれぞれ画像処理演算系５２に供
給されている。画像処理演算系５２には、ＡＦセンサ２
１Ａ，２１Ｂ及びフォーカス信号処理系２２によって検
出される各計測点でのデフォーカス量も、主制御系６を
介して随時供給される。画像処理演算系５２では、供給
された撮像信号を後述のように処理して、レンズ駆動系
４２を介して第２対物レンズ４０の位置を調整すると共
に、基準マーク３２の投影光学系ＰＬの像面からのＺ方
向へのデフォーカス量Ｆ₁₀、及び基準マーク３２の像に
対するレチクルマーク３１のＸ方向、Ｙ方向への位置ず
れ量ΔＸ１，ΔＹ１を求めて主制御系６に供給する。同
様に、第２の像面計測系３５Ｂ内の３個の撮像素子から
画像処理演算系５２に供給される撮像信号に基づいて、
画像処理演算系５２は、第２の基準マーク３４の投影光
学系ＰＬの像面からのＺ方向へのデフォーカス量Ｆ₂₀、
及び基準マーク３４の像に対する第２のレチクルマーク
３３のＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量ΔＸ２，ΔＹ２を
求めて主制御系６に供給する。

【００３４】主制御系６では、２つの基準マーク３２，
３４のデフォーカス量Ｆ₁₀，Ｆ₂₀に基づいて、例えば基
準マーク部材２０の表面の投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上
での像面からのデフォーカス量Ｆ₁₂を算出する。この際
に一例として、図３（ａ）に示すように、ＡＦセンサ２
１Ａ，２１Ｂを介して計測されるデフォーカス量に基づ
いてサーボ方式で基準マーク部材２０の表面が投影光学
系ＰＬのそれまでに計測されている像面に合焦されてい
る。この場合、像面計測系３５Ａ，３５Ｂを介して計測
されるデフォーカス量Ｆ₁₂は、ＡＦセンサ２１Ａ，２１
Ｂで設定されている像面の位置に対するオフセット（誤
差）となる。そこで、主制御系６は、フォーカス信号処
理系２２に対してそのデフォーカス量Ｆ₁₂を、各計測点
でのデフォーカス量のオフセットとして設定する。これ
以降、ＡＦセンサ２１Ａ，２１Ｂの計測値に基づいてオ
ートフォーカス方式、及びオートレベリング方式でＺチ
ルトステージ１６を駆動することによって、ウエハＷの
表面は投影光学系ＰＬの実際の像面に高精度に合焦され
ることになる。

【００３５】なお、例えば図３（ａ）において、基準マ
ーク部材２０上の２つの基準マーク３２，３４のデフォ
ーカス量Ｆ₁₀，Ｆ₂₀の差分から像面のＹ軸の周りの傾斜
角の誤差Δθ_YMが検出される。そこで、フォーカス信号
処理系２２では、傾斜角の目標値を初期値からその誤差
を引いた値（＝θ_MY0−Δθ_YM）とすることが望まし
い。これによって、より高精度にレベリングも行われ
る。更に、図１では像面計測系３５Ａ，３５ＢがＸ方向
に１対設けられているのみであるが、Ｙ方向にも１対の
像面計測系を配置して、基準マーク部材２０上にＹ方向
に所定間隔で１対の基準マークを形成しておき、これら
の基準マークのデフォーカス量の差分に基づいて、Ｘ軸
の周りの傾斜角の目標値の補正（キャリブレーション）
を行うようにしてもよい。

【００３６】更に主制御系６は、例えばレチクルＲの交
換時には、画像処理演算系５２から供給されるレチクル
マーク３１のＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量ΔＸ１，Δ
Ｙ１、及びレチクルマーク３３のＸ方向、Ｙ方向への位
置ずれ量ΔＸ２，ΔＹ２に基づいて、レチクルステージ
１５を駆動することによって、それらの位置ずれ量が全
体として（例えば自乗和が）最小で、且つ２つのレチク
ルマーク３１，３３で対称となるようにレチクルＲの位
置を調整する。これによって、基準マーク部材２０（ウ
エハステージ）に対するレチクルＲの位置合わせ、即ち
レチクルアライメントが行われる。

【００３７】次に、本例の一方の像面計測系３５Ａの構
成につき詳細に説明する。先ず、図２（ａ）は、図１の
像面計測系３５Ａ中の光路補正部材３８付近の構成を示
す拡大図であり、この図２（ａ）に示すように、光路補
正部材３８がレチクルＲのレチクルマーク３１上に設定
された状態では、光路補正部材３８を通過した照明光Ｉ
Ｌ１（露光光）の光路は、入射する露光光ＩＬに対して
＋Ｘ方向にδＸだけシフトしている。この場合、レチク
ルマーク３１は、通常の露光時の露光光ＩＬによる照明
領域２４に対して＋Ｘ方向の外側に形成されている。従
って、本例のように光路補正部材３８を使用することに
よって、露光光ＩＬの照明条件と全く同じ照明条件でレ
チクルマーク３１を照明できるのみならず、露光用の照
明光学系による照明領域２４をレチクルマーク３１を含
む領域まで拡大する必要がなく、露光用の照明光学系の
大型化が防止できる利点がある。

【００３８】また、図２（ｂ）は、図１のレチクルＲを
示す平面図であり、この図２（ｂ）に示すように、レチ
クルＲのパターン面（下面）には枠状の遮光帯２３に囲
まれてパターン領域ＰＡが設定され、パターン領域ＰＡ
内に回路パターンの原版パターンが形成されている。レ
チクルＲの中心が図１の投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ付近
にある状態では、投影光学系ＰＬの有効照明領域ＩＦは
遮光帯２３の内側のパターン領域ＰＡを覆うように設定
され、露光用の照明光学系による露光光ＩＬの照明領域
２４（図２（ａ）参照）の輪郭は遮光帯２３中に設定さ
れる。そして、遮光帯２３の＋Ｘ方向側に隣接してＹ方
向に伸びるラフアライメントマーク５３ＲＡが形成さ
れ、このラフアライメントマーク５３ＲＡを垂直に２等
分するようにＸ方向に伸びるラフアライメントマーク５
３ＲＢが形成され、ラフアライメントマーク５３ＲＡ，
５３ＲＢの交点を囲むようにファインアライメントマー
ク（以下、単に「アライメントマーク」と呼ぶ）ＲＭＲ
が形成されている。このアライメントマークＲＭＲの左
下側にレチクルＲの合焦用マーク５４Ｒが形成され、ア
ライメントマークＲＭＲ、及び合焦用マーク５４Ｒより
第１のレチクルマーク３１が構成されている。この第１
のレチクルマーク３１と対称に、遮光帯２３の−Ｘ方向
側に配置された第２のレチクルマーク３３は、アライメ
ントマークＲＭＬ及び合焦用マーク５４Ｌより構成さ
れ、アライメントマークＲＭＬの中心で交差するように
ラフアライメントマークも形成されている。

【００３９】図２（ｃ）は第１のレチクルマーク３１を
示す拡大図であり、この図２（ｃ）において、アライメ
ントマークＲＭＲは２重の枠状に反射膜を形成したパタ
ーンであり、合焦用マーク５４Ｒは、２種類の細長い反
射パターンをＸ方向に所定の規則で配列したＸ軸の合焦
用マーク５４ＲＸ、及びこの合焦用マーク５４ＲＸを９
０°回転したＹ軸の合焦用マーク５４ＲＹより構成され
ている。そして、図５（ｂ）に拡大して示すように、合
焦用マーク５４ＲＸは、投影光学系ＰＬの解像限界に近
い線幅の反射パターンをＸ方向にその線幅と同じ間隔で
配列したライン・アンド・スペースパターン５８Ｃと、
このパターン５８Ｃの両側に形成されたデフォーカスし
てもコントラスト低下がない反射性の太いパターン５８
Ａ，５８Ｂとから構成されている。第２のレチクルマー
ク３３も同じ構成である。

【００４０】次に、図３（ａ）は、既に説明したように
レチクルマーク３１，３３とほぼ共役な位置にそれぞれ
基準マーク部材２０の基準マーク３２，３４が設定され
た状態を示し、基準マーク３２，３４は投影光学系ＰＬ
の光軸ＡＸに関してほぼ対称な位置に形成されている。
図３（ｂ）は、図３（ａ）における基準マーク部材２０
の平面図を示し、この図３（ｂ）において、第１の基準
マーク３２は、アライメント用の枠状の基準マークＦＭ
Ｒ、及びその右上の合焦用マーク５５Ｒから構成され、
第２の基準マーク３４も同様にアライメント用の基準マ
ークＦＭＬ及び合焦用マーク５５Ｌから構成されてい
る。

【００４１】図３（ｃ）は一方の基準マーク３２を示す
拡大平面図であり、この図３（ｃ）に示すように、アラ
イメント用の基準マークＦＭＲは、Ｘ方向に所定間隔で
配置された３本の細長い反射パターン５６Ｘ１，５６Ｘ
２と、Ｙ方向に所定間隔で配置された３本の細長い反射
パターン５６Ｙ１，５６Ｙ２とから構成されている。反
射パターン５６Ｘ１，５６Ｘ２及び５６Ｙ１，５６Ｙ２
の間隔は、図２（ｃ）のレチクルマーク３１のアライメ
ントマークＲＭＲの像の幅より広く設定されている。ま
た、合焦用マーク５５Ｒは、Ｘ軸の合焦用マーク５５Ｒ
Ｘ、及びこの合焦用マーク５５ＲＸを９０°回転したＹ
軸の合焦用マーク５５ＲＹより構成され、Ｘ軸の合焦用
マーク５５ＲＸは、図２（ｃ）に示すレチクルＲのＸ軸
の合焦用マーク５４ＲＸの投影光学系ＰＬを介した投影
像と同じ形状であり、解像限界に近い線幅のライン・ア
ンド・スペースパターンと、その両側の太い反射パター
ンとから構成されている。そして、像面計測を行う場合
には、基準マーク部材２０からの反射光によって、図２
（ｃ）に示すように、レチクルＲの合焦用マーク５４Ｒ
Ｘの右側の位置Ａ１、及び合焦用マーク５４ＲＹの上側
の位置Ａ２にそれぞれ図３（ｃ）の基準マーク部材２０
の合焦用マーク５５ＲＸ及び５５ＲＹの像が投影され
る。

【００４２】次に、図４は図１の像面計測系３５Ａの結
像系を簡略化して示し、この図４において、図１の第１
対物レンズ３９、第２対物レンズ４０、及びリレーレン
ズ４３が１つの対物レンズ３９Ａで表されている。この
場合、照明光ＩＬ１（露光光）のもとで、対物レンズ３
９Ａ及びリレーレンズ４５に関してレチクルＲのパター
ン面（レチクルマーク３１の形成面）と共役な面を共役
面５７Ａとして、対物レンズ３９Ａ及びリレーレンズ４
８に関してレチクルＲのパターン面と共役な面を共役面
５７Ｂ，５７Ｃとすると、本例では対物レンズ３９Ａの
調整によって、共役面５７Ａが図１のアライメント用の
撮像素子４７の撮像面４７ａ上に設定され、撮像素子４
７の撮像信号を用いて基準マーク３２の像に対するレチ
クルマーク３１の位置ずれ量が検出される。この状態
で、共役面５７Ｂの後側に所定の間隔ｋ・Δ２（詳細後
述）の位置に図１の合焦用の第１の撮像素子５０の撮像
面５０ａが設定され、共役面５７Ｃの前側に所定の間隔
ｋ・Δ１の位置に合焦用の第２の撮像素子５１の撮像面
５１ａが設定され、撮像素子５０，５１の撮像信号に基
づいて基準マーク部材２０の表面の像面からのデフォー
カス量が検出される。

【００４３】本例では対物レンズ３９Ａ及びリレーレン
ズ４５よりなる結像系、及び対物レンズ３９Ａ及びリレ
ーレンズ４８よりなる結像系の開口数はそれぞれ投影光
学系ＰＬの開口数と同程度に設定されている。更に、対
物レンズ３９Ａ及びリレーレンズ４５よりなる結像系の
倍率（レチクルＲから撮像素子への倍率）は例えば２０
〜３０倍に設定され、対物レンズ３９Ａ及びリレーレン
ズ４５よりなる結像系の倍率に対して、対物レンズ３９
Ａ及びリレーレンズ４８よりなる結像系の倍率は１０倍
程度高く設定されている。

【００４４】この際に、基準マーク部材２０の表面（基
準マーク３２の形成面）が投影光学系ＰＬに関してレチ
クルＲのパターン面と共役であれば、共役面５７Ａ〜５
７Ｃはそれぞれ基準マーク部材２０の表面とも共役であ
り、撮像面５０ａ及び５１ａでの基準マーク３２の像の
コントラストは同程度に低下している。しかしながら、
点線で示すように、基準マーク部材２０の表面が投影光
学系ＰＬの光軸ＡＸに沿ってレチクルＲ側にＦだけデフ
ォーカスすると、基準マーク３２からの照明光ＩＬ１
は、共役面５７Ｂ，５７Ｃよりも後側に基準マーク３２
の像を形成するため、撮像面５０ａでの基準マーク３２
の像のコントラストは高くなり、撮像面５１ａでの基準
マーク３２の像のコントラストは低くなる。このよう
に、基準マーク２０のデフォーカス量Ｆによって撮像面
５０ａ及び５０ｂでの基準マーク３２の像のコントラス
トが異なることを利用して、本例では基準マーク部材２
０を光軸ＡＸ方向に移動することなく、直接にそのデフ
ォーカス量Ｆを検出する。

【００４５】次に、本例の像面計測系３５系によるデフ
ォーカス量の検出方法、及びレチクルマークの位置ずれ
量の検出方法の一例につき説明する。図５（ａ）は、図
１の像面計測系３５ＡによるレチクルＲのパターン面の
観察視野を示し、この図５（ａ）において、図２（ｃ）
に示すレチクルマーク３１中のアライメントマークＲＭ
Ｒを囲むように、図３（ｃ）に示す基準マーク３２中の
アライメント用の基準マークＦＭＲの像（これもＦＭＲ
で表す）が投影されている。これと共に、アライメント
マークＲＭＲの左下方のレチクルＲの合焦用マーク５４
Ｒの間に、図３（ｃ）に示す基準マーク３２の合焦用マ
ーク５５Ｒの像（これも５５Ｒで示す）が投影されてい
る。そして、図１のアライメント用の撮像素子４７の観
察視野は基準マーク像ＦＭＲを囲む領域に設定され、図
１の画像処理演算系５２では撮像素子４７から供給され
る撮像信号より、基準マーク像ＦＭＲ及びアライメント
マークＲＭＲをＸ方向に横切る矩形領域ＡＩＦＸ内の像
をＸ方向に読み出して得られる撮像信号ＳＡＸ（図５
（ａ１）参照）、及び基準マーク像ＦＭＲ及びアライメ
ントマークＲＭＲをＹ方向に横切る矩形領域ＡＩＦＹ内
の像をＹ方向に読み出して得られる撮像信号ＳＡＹ（図
５（ａ２）参照）を抽出する。

【００４６】また、図１の合焦用の撮像素子５０及び５
１の観察視野は、それぞれ図５（ａ）の合焦用マーク５
４Ｒ及び合焦用マーク像５５Ｒを囲む小さい矩形領域Ｂ
に設定されている。但し、本例では既に説明したよう
に、撮像素子５０，５１上には撮像素子４７上に比べて
約１０倍に拡大された像が投影されるため、撮像素子５
０，５１ではそれぞれ図５（ａ）内の矩形領域Ｂを拡大
した図５（ｂ）のような像が観察される。

【００４７】図５（ｂ）において、レチクルマーク３１
側のＸ軸の合焦用マーク５４ＲＸの＋Ｘ方向に隣接して
基準マーク３２側の合焦用マーク５５ＲＸの像（これも
「合焦用マーク５５ＲＸ」と呼ぶ）が形成され、レチク
ルマーク３１側のＹ軸の合焦用マーク５４ＲＹの＋Ｙ方
向に隣接して基準マーク３２側の合焦用マーク５５ＲＹ
の像（これも「合焦用マーク５５ＲＹ」と呼ぶ）が形成
されている。レチクルマーク側の合焦用マーク５４ＲＸ
及び５４ＲＹは、既に説明したように２本の太い反射パ
ターン５８Ａ，５８Ｂの間に投影光学系ＰＬの解像限界
に近いライン・アンド・スペースパターン５８Ｃが形成
されたマークであり、基準マーク側の合焦用マーク５５
ＲＸ及び５５ＲＹも、２本の太い明パターン５９Ａ，５
８Ｂの間に投影光学系ＰＬの解像限界に近いライン・ア
ンド・スペースパターン５９Ｃが配置されたマークであ
る。

【００４８】図１の画像処理演算系５２では合焦用の撮
像素子５０から供給される撮像信号より、Ｘ軸の合焦用
マーク５４ＲＸ及び５５ＲＸをＸ方向に横切る矩形領域
ＦＩＦＸ内の像をＸ方向に読み出して平均化して得られ
る撮像信号ＦＸ１（図５（ｂ１）参照）、並びにＹ軸の
合焦用マーク５４ＲＹ及び５５ＲＹをＹ方向に横切る矩
形領域ＦＩＦＹ内の像をＹ方向に読み出して平均化して
得られる撮像信号ＦＹ１（図５（ｂ２）参照）を抽出す
る。同様に画像処理演算系５２では、合焦用の撮像素子
５１から供給される撮像信号より、矩形領域ＦＩＦＸ内
の像の撮像信号ＦＸ２、及び矩形領域ＦＩＦＹ内の像の
撮像信号ＦＹ２を抽出する。このとき、図１のレチクル
Ｒのパターン面、及び基準マーク部材２０の表面の共役
面が撮像素子５０，５１の撮像面からデフォーカスした
場合、図５（ｂ１）に示すように、太い反射パターン５
８Ａ，５８Ｂの像５８ＡＰ，５８ＢＰ及び太い明パター
ン５９Ａ，５９Ｂの像５９ＡＰ，５９ＢＰに対応する撮
像信号のコントラストはほぼ一定で低下しないのに対し
て、ライン・アンド・スペースパターン５８Ｃ，５９Ｃ
の像５８ＣＰ，５９ＣＰに対応する撮像信号のコントラ
ストは低下することになる。

【００４９】本例ではそのコントラストを光量に影響さ
れることなく正確に評価するため、例えば、Ｘ軸の合焦
用マーク５４ＲＸ，又は５５ＲＸについては、ライン・
アンド・スペースパターン５８Ｃ，又は５９Ｃの像の撮
像信号の振幅（＝Ａとする）を、それぞれ太い反射パタ
ーンの像５８ＡＰ，５８ＢＰ、又は太い明パターンの像
５９ＡＰ，５９ＢＰに対応する撮像信号の高さ（＝Ｒ
Ｌ，ＲＲとする）の和で規格化した値をコトラストＣＸ
とみなす。即ち、次式が成立している。Ｙ軸の合焦用マ
ーク５４ＲＹ，５５ＲＹの像のコントラストＣＹについ
ても同様である。

【００５０】ＣＸ＝Ａ／（ＲＬ＋ＲＲ）（１）具体的に図１の画像処理演算系５２において、図５
（ｂ）の観察視野ＦＩＦＸ内の合焦用マーク５４ＲＸの
像について、一方の撮像素子５０の撮像信号ＦＸ１を用
いてコントラストを計算する具体例につき図６を参照し
て説明する。図６（ａ）〜（ｃ）は、図１において第２
対物レンズ４０を駆動して、レチクルＲのレチクルマー
ク３１の結像位置を次第に変化させた場合の、図５
（ｂ）の合焦用マーク５４ＲＸの像に対応する撮像信号
ＦＸ１を示し、図６（ａ）〜（ｃ）の横軸は撮像面での
位置をレチクルＲ上でのＸ座標に換算した値、それらの
縦軸はそのＸ座標での撮像信号ＦＸ１のレベルを表して
いる。先ず、レチクルマーク３１の結像位置が図４の撮
像素子５０の撮像面５０ａの手前にあるときには、図６
（ａ）に示すように、太い反射パターンの像５８ＡＰ，
５８ＢＰに対応する撮像信号の背景部に対する高さＲｌ
Ｌ，ＲｌＲ、及びライン・アンド・スペースパターンの
像５８ＣＰに対応する撮像信号の振幅Ａｌを（１）式に
代入することによって、レチクルマーク３１中の合焦用
マーク５４ＲＸの像のコントラストＣＸｌは、Ａｌ（Ｒ
ｌＬ＋ＲｌＲ）となる。

【００５１】次に、レチクルマーク３１の結像位置が撮
像面５０ａに近付くと、図６（ｂ）に示すように、太い
反射パターンの像５８ＡＰ，５８ＢＰに対応する撮像信
号の高さＲｍＬ，ＲｍＲはあまり変わらず、ライン・ア
ンド・スペースパターンの像５８ＣＰの振幅Ａｍは大き
くなるため、高さＲｍＬ，ＲｍＲ及び振幅Ａｍを（１）
式に代入して得られるコントラストＣＸｍは、ＣＸｌよ
り大きくなる。その後、レチクルマーク３１の結像位置
が撮像面５０ａを超えると、図６（ｃ）に示すように、
太い反射パターンの像５８ＡＰ，５８ＢＰに対応する撮
像信号の高さＲｎＬ，ＲｎＲはあまり変わらず、ライン
・アンド・スペースパターンの像５８ＣＰの振幅Ａｎは
小さくなるため、高さＲｎＬ，ＲｎＲ及び振幅Ａｎを
（１）式に代入して得られるコントラストＣＸｎは、Ｃ
Ｘｍより小さくなる。

【００５２】実際には結像系のサジタル面とメリジオナ
ル面との結像特性の相違の影響を軽減するために、第２
対物レンズ４０の各駆動位置において、同様の方法でＹ
軸の合焦用マーク５４ＲＹの像のコントラストＣＹｌ，
ＣＹｍ，ＣＹｎをも検出し、Ｘ軸及びＹ軸の合焦用マー
ク５４ＲＸ，５４ＲＹの像のコントラストの平均値Ｃ
ｌ，Ｃｍ，Ｃｎを各駆動位置でのレチクルマーク３１の
像のコントラストＣとする。

【００５３】図７（ａ）の曲線６０Ａは、図１の第２対
物レンズ４０を光軸に沿って駆動して、レチクルマーク
３１の像の結像位置（合焦位置）を変化させた場合の、
（１）式に基づいて算出されるレチクルマーク３１の像
のコントラストＣの変化を示し、この図７（ａ）におい
て、横軸は第２対物レンズ４０の駆動位置Ｔである。そ
の曲線６０Ａで示すように、コントラストＣは駆動位置
Ｔが所定値のときに最大値となるように山型に変化し、
図６（ａ）〜（ｃ）より得られるコントラストＣｌ〜Ｃ
ｎに対応する駆動位置Ｔはそれぞれ位置Ｆｌ〜Ｆｎであ
る。なお、図７（ａ）は、図３（ｃ）のレチクルマーク
３１の像のコントラストの変化を示しているが、図１の
Ｚチルトステージ１６を駆動して基準マーク部材２０の
表面のフォーカス位置（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向
の位置）を変化させた場合にも、基準マーク３２中の図
５（ｂ）に示すライン・アンド・スペースパターン５９
Ｃの像の振幅より得られるコントラストは、図７（ａ）
の曲線６０Ａと同様にそのフォーカス位置Ｚに関して山
型に変化する。この場合の図７（ａ）の横軸はそのフォ
ーカス位置Ｚである。このフォーカス位置Ｚとして、図
１のＡＦセンサ２１Ａ，２１Ｂを介して計測されるデフ
ォーカス量Ｆを使用しても、同様の曲線が得られる。

【００５４】次に、図７（ａ）の関係を実際に求めて、
撮像素子５０，５１等の位置を調整する場合の動作につ
き図１１のフローチャートを参照して説明する。この調
整は、例えば投影露光装置の組立調整時に実行される。
この場合、図４のレチクルマーク３１の像の撮像素子５
０，５１の撮像面５０ａ，５１ａの近傍での焦点深度を
±１０μｍ程度として、そのレチクルマーク３１の像の
位置を光軸に沿って０．５μｍ移動するための第２対物
レンズ４０の駆動量をａとする。また、図１において、
スライダ４１には第２可動鏡筒３７の位置を検出するエ
ンコーダが組み込まれており、初期状態ではこのエンコ
ーダで計測される第２可動鏡筒３７（第２対物レンズ４
０）の駆動位置Ｔが０（原点）のときに、図４において
レチクルマーク３１との共役面５７Ｂ，５７Ｃに合焦用
の撮像素子５０，５１の撮像面５０ａ，５１ａがほぼ合
致するように位置調整が行われている。

【００５５】このような状態で、図１１のステップ１０
１において、計測用のパラメータｎの初期値を−１０に
設定し、ステップ１０２において、図１の像面計測系３
５Ａの第２対物レンズ４０の駆動位置Ｔを原点に対して
ａ・ｎに設定する。最初のステップでは、撮像面５０
ａ，５０ｂに対してレチクルマーク３１の像はほぼ５μ
ｍ手前に形成される。そして、ステップ１０３におい
て、合焦用の撮像素子５０，５１の撮像信号をそれぞれ
画像処理演算系５２で処理して、（１）式に基づいてレ
チクルマーク３１のＸ軸の合焦用マーク５４ＲＸの像の
コントラストＣＸ、及びＹ軸の合焦用マーク５４ＲＹの
像のコントラストＣＹを算出する。その後、ステップ１
０４でパラメータｎに１を加算した後、ステップ１０５
でパラメータｎの値が１０を超えたかどうかを判定し、
ｎ≦１０であるときにはステップ１０２に戻って、第２
対物レンズ４０の駆動位置Ｔを前回の位置に対してａだ
けずらした後、ステップ１０３に移行して、撮像素子５
０，５１の撮像信号よりそれぞれレチクルマーク３１の
Ｘ軸の合焦用マーク５４ＲＸの像のコントラストＣＸ、
及びＹ軸の合焦用マーク５４ＲＹの像のコントラストＣ
Ｙを算出する。この動作を第２対物レンズ４０の駆動位
置が１０・ａとなるまで、即ち撮像面５０ａ，５０ｂに
対してレチクルマーク３１の像がほぼ５μｍ後側に形成
されるまで繰り返し、ステップ１０５でパラメータｎが
１０を超えたときに動作はステップ１０６に移る。

【００５６】そして、ステップ１０６において、第２対
物レンズ４０の各駆動位置Ｔ毎に、合焦用の第１の撮像
素子５０の検出信号に基づいてステップ１０３で算出さ
れたレチクルマーク３１の像のＸ軸及びＹ軸のコントラ
ストＣＸ，ＣＹの平均値、即ちコントラストＣを算出
し、駆動位置Ｔの関数としてコントラストＣを表す。こ
のように駆動位置Ｔの関数としてコントラストＣを表す
曲線を、図７（ａ）の曲線６０Ａであるとする。同様
に、第２対物レンズ４０の各駆動位置Ｔ毎に、合焦用の
第２の撮像素子５１の検出信号に基づいてステップ１０
３で算出されたＸ軸及びＹ軸のコントラストを平均化す
ることによって、レチクルマーク３１の像のコントラス
トＣを求める。そして、駆動位置Ｔの関数としてそのコ
ントラストＣを表す曲線を、図７（ａ）の曲線６０Ａと
重ねて曲線６０Ｂで示し、以降の説明では曲線６０Ａ，
６０Ｂとする。

【００５７】次に、ステップ１０７において、曲線６０
Ａ，６０Ｂを用いてレチクルマーク３１の像のコントラ
ストＣが最も高くなるときの第２対物レンズ４０の駆動
位置Ｔ（これも「ベストフォーカス位置」と呼ぶ）を決
定する。このために最も簡単な方法は、図７（ａ）のコ
ントラストＣを表す曲線６０Ａ，６０Ｂの最大点ＣＢで
の駆動位置Ｔを求めることである。ところが、この方法
では曲線６０Ａ，６０Ｂがベストフォーカス位置に関し
て左右対称でない場合に、計測誤差が生ずる恐れがあ
る。

【００５８】そこで、本例では、予めライン・アンド・
スペースパターン像を検出できる設計上での最低のコン
トラストをＣＬとして、このときにコントラストがＣＬ
以上となる第２対物レンズ４０の駆動範囲（これも「焦
点深度」と呼ぶ）の最小値ＤＯＦを定めておく。そし
て、図７（ｂ）に示すように、横軸に平行な直線６２と
曲線６０Ａ（又は６０Ｂ）との交点６２ａ，６２ｂを求
め、これらの交点６２ａ，６２ｂの間隔がその焦点深度
ＤＯＦとなるようにその直線６２のコントラストＣを定
める。この際に、直線６２のコントラストＣが設計上の
最小値ＣＬより小さくなる場合には、コントラストＣが
その最小値ＣＬ以上となるように像面計測系３５Ａの光
学系の調整を行う。その後、交点６２ａ，６２ｂの中点
での駆動位置Ｔを、レチクルマーク３１の像のコントラ
ストが実質的に最も高くなるときの第２対物レンズ４０
のベストフォーカス位置ＦＣＡとすればよい。同様に、
所定の焦点深度ＤＯＦを確保する条件で他方の曲線６０
Ｂより決定されるベストフォーカス位置をＦＣＢとす
る。なお、曲線６０Ａ，６０Ｂを駆動位置Ｚに関して２
次、又は３次以上の曲線で近似し、これらの曲線と直線
６２との交点よりベストフォーカス位置ＦＣＡ，ＦＣＢ
を決定してもよい。

【００５９】次に、図４における撮像面５０ａ，５１ａ
の共役面５７Ｂ，５７Ｃからのシフト量ｋ・Δ２，ｋ・
Δ１を決定するために、ステップ１０８に移行して、図
７（ａ）の曲線６０Ａ，６０Ｂの駆動位置Ｔに対する勾
配（傾斜角）が最大になる点を決定する。これは、駆動
位置Ｔの変化に対して最も高感度なデータを使用するこ
とによって、高精度にベストフォーカス位置に対する第
２対物レンズ４０のずれ量を決定するためである。この
ために、図１の画像処理演算系５２では曲線６０Ａ，６
０Ｂを駆動位置Ｔで微分する。なお、実際には例えばデ
ジタルデータの差分演算が実行される。

【００６０】図７（ｃ）の曲線６３Ａは、図７（ａ）の
曲線６０Ａを駆動位置Ｔで微分した結果を示し、図７
（ｃ）の縦軸は微分値ｄＣ／ｄＴである。この場合、曲
線６３Ａの勾配の絶対値が最大となる点では微分値ｄＣ
／ｄＺが極大、又は極小となるため、図７（ｃ）の曲線
６３Ａが極大値及び極小値を取るときの駆動位置Ｔの値
ＳＴＡ及びＳＢＡを求める。同様に、図７（ａ）の曲線
６０Ｂを微分して図７（ｃ）の曲線６３Ｂを求め、この
曲線６３Ｂが極大値を取る駆動位置ＳＴＢ、及び極小値
を取る駆動位置ＳＢＢを決定する。なお、図７（ｃ）に
は、ステップ１０７で焦点深度ＤＯＦに基づいて決定さ
れたベストフォーカス位置ＦＣＡ，ＦＣＢも表示されて
いる。

【００６１】次に、ステップ１０９に移行して、合焦用
の第１の撮像素子５０に対応する曲線６０Ａから求めら
れるベストフォーカス位置ＦＣＡと、微分値ｄＣ／ｄＴ
が極大値を取るときの駆動位置ＳＴＡとの差分をΔ２
（Δ２の符号は正）として、合焦用の第２の撮像素子５
１に対応する曲線６０Ｂから求められるベストフォーカ
ス位置ＦＣＢと、微分値ｄＣ／ｄＴが極小値を取るとき
の駆動位置ＳＢＢとの差分を−Δ１（Δ１の符号は正）
とする。即ち、次式が成立している。

【００６２】−Δ１＝ＦＣＢ−ＳＢＢ（２）＋Δ２＝ＦＣＡ−ＳＴＡ（３）更に、第２対物レンズ４０の駆動位置Ｔのシフト量ΔＴ
に対する、レチクルマーク３１の像の移動量ΔＰの比の
値をｋとする（ｋ＝ΔＰ／ΔＴ）。そして、上述のよう
に求めた差分Δ１，Δ２を用いて、図４に示すように一
方の撮像素子５０の撮像面５０ａを共役面５７Ｂ、即ち
第２対物レンズ４０がベストフォーカス位置ＦＣＡにあ
るときの像面に対してｋ・Δ２だけ後側に設定し、他方
の撮像素子５１の撮像面５１ａを共役面５７Ｃ、即ち第
２対物レンズ４０がベストフォーカス位置ＦＣＢにある
ときの像面に対してｋ・Δ１だけ前側に設定する。これ
は、初期状態に対して、撮像面５０ａ及び５１ａをそれ
ぞれｋ・Δ２及びｋ・Δ１だけずらすことを意味し、こ
れによって撮像素子５０，５１の位置調整が完了する。
この状態で、図１の第２対物レンズ４０の駆動位置Ｔを
０（原点）に設定し、且つアライメント用の撮像素子４
７の撮像面のレチクルマーク３１との共役面に設定す
る。このためには、撮像素子４７の撮像面を光軸に沿っ
て前後に移動しながらそれぞれレチクルマーク３１中の
合焦用マーク５４ＲＸ，５４ＲＹ（又はアライメントマ
ークＲＭＲ）の像のコントラストを検出し、コントラス
トが最も高くなる位置に撮像素子４７を固定すればよ
い。

【００６３】次に、このように位置が固定された撮像素
子４７，５０，５１を用いて、ＡＦセンサ２１Ａ，２１
Ｂのキャリブレーション時、又はレチクルＲのアライメ
ント時にデフォーカス量の検出、又はアライメントマー
クの位置ずれ量の検出を行うための動作の一例につき説
明する。そのためには予め例えばレチクルの交換毎に、
図１の第２対物レンズ４０の駆動位置Ｔを原点を含む所
定範囲で変化させ、各駆動位置Ｔで合焦用の撮像素子５
０，５１の撮像信号を処理することによって、再度レチ
クルマーク３１の像のコントラストＣを検出しておく。

【００６４】図８（ａ）の曲線６４Ｂは、図１の第２対
物レンズ４０の駆動位置Ｔの原点からのシフト量ΔＴに
対して、撮像素子５０の撮像信号から得られるコントラ
ストＣの変化を示し、同様に曲線６４Ａはそのシフト量
ΔＴに対して撮像素子５１の撮像信号から得られるコン
トラストＣを示している。曲線６４Ｂ及び６４Ａは、そ
れぞれ原点でピークとなる山型の曲線６４を−ΔＴ方向
にΔ１、＋ΔＴ方向にΔ２だけ移動した曲線である。そ
れらの曲線６４Ｂ，６４Ａより再び、ベストフォーカス
位置ＦＣＡ，ＦＣＢとそれらの曲線６４Ｂ，６４Ａの微
分値が極大又は極小となる位置ＳＴＡ，ＳＢＢとの差分
Δ２，−Δ１を決定し、第２対物レンズ４０のシフト量
ΔＴは、次の範囲で有効な量であるとする。

【００６５】 −Δ１（＝ＦＣＢ−ＳＢＢ）≦ΔＴ≦Δ２（＝ＦＣＡ−ＳＴＡ）（４）そして、曲線６４Ｂ及び６４Ａをそれぞれコントラスト
Ｃから（４）式を満たすシフト量ΔＴを決定するための
関数ΔＴ＝ｇ（Ｃ）、及びΔＴ＝ｆ（Ｃ）で近似し、こ
れらの関数ΔＴ＝ｇ（Ｃ）、及びΔＴ＝ｆ（Ｃ）を図１
の画像処理演算系５２の記憶部に記憶する。この場合、
曲線６４Ｂ，６４Ａはそれぞれシフト量ΔＴの全範囲で
はコントラストＣに関して２価関数で表されるが、シフ
ト量ΔＴが（４）式を満たす範囲内であれば１価関数で
表され、この１価関数がΔＴ＝ｇ（Ｃ）、及びΔＴ＝ｆ
（Ｃ）である。また、像面計測系３５Ａの結像系は２０
〜３０倍程度以上の拡大系であり、撮像素子４７，５
０，５１付近でのレチクルマーク３１の像の焦点深度は
レチクルＲのパターン面付近での焦点深度（より正確に
は焦点深度に対応するレチクルＲの移動量）よりかなり
大きいため、振動等による撮像素子４７，５０，５１の
位置ずれの影響はレチクルＲの位置ずれの影響よりはる
かに小さく無視できる程度である。また、撮像素子４
７，５０，５１は同一の支持部材に固定されており、相
互の位置ずれ量も無視できる程度である。従って、レチ
クルＲのパターン面のＺ方向への変動によるレチクルマ
ーク３１の像のデフォーカス量を撮像素子５０，５１の
撮像信号に基づいて検出し、この結果より第２対物レン
ズ４０の駆動位置Ｔを補正することによって、レチクル
マーク３１とアライメント用の撮像素子４７の撮像面と
を共役に維持することが可能である。

【００６６】そこで、図１の第２対物レンズ４０のシフ
ト量ΔＴを０にした状態で、図８（ａ）の曲線６４Ｂ及
び６４ＡのそれぞれのコントラストＣの値ＣＢＡ，ＣＢ
Ｂを読み取る。この際に、関数ｇ（Ｃ），ｆ（Ｃ）に対
して、ΔＴ＝ｇ（ＣＢＡ）＝０，ΔＴ＝ｆ（ＣＢＢ）＝
０の関係が成立している。その後、ＡＦセンサ２１
Ａ，２１Ｂのキャリブレーション、又はレチクルＲのア
ライメントを行う場合には、画像処理演算系５２は先ず
第２対物レンズ４０のシフト量ΔＴを０に設定した後、
合焦用の撮像素子５０及び５１の撮像信号を処理して、
それぞれレチクルマーク３１の像のコントラストＣの値
ＣＡ及びＣＢを求める。

【００６７】図８（ｂ）は、この場合のシフト量ΔＴと
検出されるレチクルマーク３１の像のコントラストＣと
の関係を示し、図８（ｂ）において、縦軸のコントラス
トＣ上に撮像素子５０，５１に対応するコントラストＣ
Ｂ，ＣＡが表示されている。次に、画像処理演算系５２
は、図８（ａ）で求めた関数ΔＴ＝ｇ（Ｃ）のコントラ
ストＣとしてＣＢを代入し、関数ΔＴ＝ｆ（Ｃ）のコン
トラストＣとしてＣＡを代入することによって、それぞ
れレチクルマーク３１の像のデフォーカス量に対応する
第２対物レンズ４０のシフト量ｇ（ＣＢ）及びｆ（Ｃ
Ａ）を求め、更に次式よりこれらのシフト量の平均値Δ
Ｔ₀を求める。

【００６８】 ΔＴ₀＝｛ｆ（ＣＡ）＋ｇ（ＣＢ）｝／２（５）これは、例えばレチクルＲのＺ方向への変位等によっ
て、図１の第２対物レンズ４０のシフト量ΔＴに換算し
てΔＴ₀に相当するレチクルマーク３１の像のデフォー
カス量が発生していることを意味する。そこで、その第
２対物レンズ４０を−ΔＴ₀だけシフトさせることによ
って、像面計測系３５Ａにおいてレチクルマーク３１の
像に対する合焦を行うことができる。即ち、アライメン
ト用の撮像素子４７の撮像面にレチクルマーク３１の像
を合焦させることができると共に、合焦用の撮像素子５
０及び５１の撮像面に対してそれぞれｋ・Δ２及びｋ・
Δ１だけ離れた位置にレチクルマーク３１の像を形成で
きる。

【００６９】次に、像面計測系３５Ａを用いて図１の基
準マーク部材２０上の基準マーク３２の投影光学系ＰＬ
の像面からのデフォーカス量を検出するための動作の一
例につき説明する。このためには、例えばレチクルの交
換時にそのデフォーカス量と基準マーク３２の像のコン
トラストとの関係を求めておく。即ち、例えばレチクル
の交換時に、ＡＦセンサ２１Ａ，２１Ｂを介して基準マ
ーク３２のデフォーカス量を計測しながら、図１の合焦
用の撮像素子５０，５１からの撮像信号に（１）式と同
様の計算式を適用して、図３（ｃ）の基準マーク３２の
Ｘ軸の合焦用マーク５５ＲＸ、及びＹ軸の合焦用マーク
５５ＲＹの像のコントラストの平均値（以下、「基準マ
ーク３２の像のコントラスト」と呼ぶ）Ｃを検出する。
そして、基準マーク部材２０のフォーカス位置Ｚ（デフ
ォーカス量）を変化させながら基準マーク３２の像のコ
ントラストＣを検出すると、フォーカス位置Ｚとコント
ラストＣとの関係は図７（ａ）の曲線６０Ａ，６０Ｂの
ように、ベストフォーカス位置で最大値となるように山
型に変化する。この場合の図７（ａ）の横軸はフォーカ
ス位置Ｚとなる。なお、このような特性を計測する際に
は、予め第２対物レンズ４０の駆動位置Ｔを調整して、
レチクルマーク３１の形成面との共役面と撮像素子５
０，５１の撮像面との関係が図４の状態となるようにし
ておく。即ち、像面計測系３５Ａに対してレチクルマー
ク３１の像を合焦させておく。

【００７０】図９（ａ）は、このようにして計測される
基準マーク３２の像のコントラストの変化を示し、この
図９（ａ）において、横軸は図１のＡＦセンサ２１Ａ，
２１Ｂを介して検出される基準マーク３２の形成面のデ
フォーカス量Ｆ（それまでに計測されている像面からの
ずれ量）であり、縦軸はそのデフォーカス量Ｆに対応す
るコントラストＣである。また、曲線６５Ｂ及び６５Ａ
はそれぞれ、合焦用の第１の撮像素子５０及び第２の撮
像素子５１の撮像信号より検出されるコントラストＣを
示す。この場合にも図７（ｂ），（ｃ）と同様にして、
画像処理演算系５２では曲線６５Ｂ及び６５Ａについて
それぞれ、所定の焦点深度ＤＯＦが得られるときのデフ
ォーカス量Ｆの範囲の中点をベストフォーカス位置Ｆ
Ａ，ＦＢとして、曲線６５Ｂ及び６５Ａの微分値ｄＣ／
ｄＦがそれぞれ極大及び極小となるときのデフォーカス
量ＳＡ及びＳＢを検出する。そして、次のようにデフォ
ーカス量ＦＡとＳＡとの差分をＦ２として、デフォーカ
ス量ＦＢとＳＢとの差分を−Ｆ１とする。

【００７１】Ｆ２＝ＦＡ−ＳＡ（６） −Ｆ１＝ＦＢ−ＳＢ（７）そして、ＡＦセンサ２１Ａ，２１Ｂで計測されるデフォ
ーカス量Ｆは、次の範囲で有効な量であるとする。 −Ｆ１≦Ｆ≦Ｆ２（８）更に、曲線６５Ｂ及び６５ＡをそれぞれコントラストＣ
から（８）式を満たすデフォーカス量Ｆを決定するため
の関数Ｆ＝ｉ（Ｃ）、及びＦ＝ｈ（Ｃ）で近似し、これ
らの関数Ｆ＝ｉ（Ｃ）、及びＦ＝ｈ（Ｃ）を画像処理演
算系５２の記憶部に記憶する。この場合にも、曲線６５
Ｂ，６５Ａはそれぞれデフォーカス量Ｆの全範囲ではコ
ントラストＣに関して２価関数で表されるが、デフォー
カス量Ｆが（８）式を満たす範囲内であれば１価関数で
表され、この１価関数がＦ＝ｉ（Ｃ）、及びＦ＝ｈ
（Ｃ）である。その後、例えば図１のＺチルトステージ
１６を駆動して、ＡＦセンサ２１Ａ，２１Ｂで検出され
る基準マーク３２付近でのデフォーカス量Ｆを０にした
状態で、図９（ａ）の曲線６５Ｂ及び６５Ａのそれぞれ
のコントラストＣの値ＣＢＡ，ＣＢＢを読み取る。この
際には、関数ｉ（Ｃ），ｈ（Ｃ）に対して、Ｆ＝ｉ（Ｃ
ＢＡ）＝０，Ｆ＝ｈ（ＣＢＢ）＝０の関係が成立して
いる。

【００７２】なお、本例では図４において、レチクルマ
ーク３１の像強度の変化率が最も高くなる位置に合焦用
の撮像素子５０，５１が配置されているが、上述の計測
結果を用いて、基準マーク３２の像強度の変化率が最も
高くなる位置にそれらの撮像素子５０，５１を配置する
ようにしてもよい。その後、例えばウエハの交換毎にＡ
Ｆセンサ２１Ａ，２１Ｂのキャリブレーションを行うた
めに基準マーク３２のデフォーカス量を検出する場合に
は、例えばＡＦセンサ２１Ａ，２１Ｂを介して検出され
る基準マーク３２付近でのデフォーカス量Ｆが０となる
ようにサーボ方式でＺチルトステージ１６を駆動した状
態で、像面計測系３５Ａでレチクルマーク３１及び基準
マーク３２を観察する。そして、画像処理演算系５２は
合焦用の撮像素子５０及び５１の撮像信号を処理して、
それぞれ基準マーク３２の像のコントラストＣの値ＣＡ
及びＣＢを求める。図９（ｂ）は、この場合のデフォー
カス量Ｆと検出される基準マーク３２の像のコントラス
トＣとの関係を示している。

【００７３】次に、画像処理演算系５２は、図９（ａ）
で求めた関数Ｆ＝ｉ（Ｃ）のコントラストＣとしてＣＢ
を代入し、関数Ｆ＝ｈ（Ｃ）のコントラストＣとしてＣ
Ａを代入することによって、それぞれ基準マーク３２の
像のデフォーカス量ｉ（ＣＢ）及びｈ（ＣＡ）を求め、
更に次式よりこれらのデフォーカス量の平均値Ｆ₀を求
める。

【００７４】Ｆ₀＝｛ｈ（ＣＡ）＋ｉ（ＣＢ）｝／２（９）これは、例えば短期的な経時変化等によって、投影光学
系ＰＬの像面にＦ₀のデフォーカス量が発生し、図９
（ｂ）においてデフォーカス量Ｆの原点が０から０^*に
シフトしたことを意味している。そこで、像面処理演算
系５２から主制御系６を介してフォーカス信号処理系２
２に（９）式のデフォーカス量Ｆ₀を供給し、デフォー
カス量Ｆの目標値をＦ₀に変更することによって、変動
後の像面に対する合焦を正確に行うことができる。な
お、実際には上述のように図１の２つの像面計測系３５
Ａ，３５Ｂを介して検出されるデフォーカス量の平均値
等に基づいてＡＦセンサ２１Ａ，２１Ｂのキャリブレー
ションが行われる。

【００７５】上述のように本例によれば、アライメント
用の撮像素子４７の他に、合焦用の第１及び第２の撮像
素子５０，５１を配置し、予め求めてあるデフォーカス
量とコントラストとの関係、及び静止状態で計測される
２つのコントラストよりデフォーカス量を計測できるた
め、例えばウエハの交換時等に基準マーク部材２０をＺ
方向に移動することなく高速に、且つ高精度にＡＦセン
サ２１Ａ，２１Ｂのキャリブレーション及び合焦を行う
ことができる。

【００７６】しかもこの場合には、レチクルマーク３１
の形成面に対して基準マーク３２の形成面が共役とな
り、レチクルマーク３１の形成面はアライメント用の撮
像素子４７の撮像面と共役であるため、基準マーク３２
の形成面も撮像素子４７の撮像面と共役となり、撮像素
子４７の撮像面にはレチクルマーク３１及び基準マーク
３２の像が共に高いコントラストで形成される。従っ
て、撮像素子４７の撮像信号より基準マーク３２（より
正確にはこの中の基準マークＦＭＲ）の像に対するレチ
クルマーク３１（より正確にはこの中のアライメントマ
ークＲＭＲ）のＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量を高精度
に検出できる。従って、レチクルＲのアライメントをも
高精度に行うことができる。

【００７７】なお、本例では、基準マーク３２の像のベ
ストフォーカス位置も所定の焦点深度ＤＯＦが得られる
フォーカス位置の中点として決定しているが、投影光学
系ＰＬの像面の焦点深度ＤＯＦは、最終的にはテストプ
リントによって所定のライン・アンド・スペースパター
ンの像をフォーカス位置を変えながら評価用のウエハ上
に露光し、露光後のウエハを現像して形成されるレジス
トパターンの線幅を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い
て計測することによって決定される。即ち、計測される
線幅の変化量が所定の許容値以上となるときのフォーカ
ス位置の範囲が実際の焦点深度ＤＯＦ^*となる。そこ
で、このように決定される焦点深度ＤＯＦ ^*を図９
（ａ）の曲線６５Ｂ，６５Ａからベストフォーカス位置
を決定する際の焦点深度ＤＯＦとして使用することによ
って、本例の方法で計測される投影光学系ＰＬの像面の
ベストフォーカス位置をテストプリントで決定されるベ
ストフォーカス位置にほぼ一致させることができる。

【００７８】また、本例では図１の開口絞り板３を回転
することによって露光光ＩＬの照明条件を種々に変更で
きるが、照明条件の変更によって投影光学系ＰＬの内部
での露光光ＩＬの光路も変化して、図９（ａ）のデフォ
ーカス量Ｆと基準マーク像のコントラストＣとの関係を
表す曲線６５Ｂ，６５Ａも微妙に変化する。そこで、図
９（ａ）の曲線６５Ｂ，６５Ａに対応する関数Ｆ＝ｉ
（Ｃ），Ｆ＝ｈ（Ｃ）を通常の照明条件で得られる関数
とすると、本例では他の照明条件（変形照明、輪帯照
明、小σ照明等）についても予めそれぞれデフォーカス
量ＦとコントラストＣとの関係を示す関数を求めて記憶
しておき、画像処理演算系５２では照明条件の切り換え
時には使用する関数も切り換えるようにしている。

【００７９】図１０（ａ）は他の照明条件での関数Ｆ＝
ｈ（Ｃ）に対応する関数Ｆ＝ｈ１（Ｃ）〜Ｆ＝ｈ３
（Ｃ）の一例を示している。このように照明条件毎に使
用する関数を切り換えることによって、各照明条件下で
それぞれ高精度にＡＦセンサ２１Ａ，２１Ｂのキャリブ
レーションを行うことができる。なお、照明条件を切り
換える毎にそれらの関数ｉ（Ｃ），ｈ（Ｃ）を新たに求
め直すようにしてよい。

【００８０】また、投影光学系ＰＬの像面の位置を含む
デフォーカス量ＦとコントラストＣとの関係を表す関数
ｈ（Ｃ），ｉ（Ｃ）は、露光光ＩＬの照射量や大気圧変
化等によっても変化することがある。そこで、各照明条
件において、それぞれ照射量や大気圧の変化量等に対す
る関数ｈ（Ｃ），ｉ（Ｃ）の変化量を計測して記憶して
おき、熱エネルギーの蓄積量や大気圧の変化量等に応じ
て関数ｈ（Ｃ），ｉ（Ｃ）を補正している。これは従来
の予測制御を発展させたものである。図１０（ｂ）は、
例えば大気圧の所定の変化量に応じて関数Ｆ＝ｈ（Ｃ）
が、関数Ｆ＝ｈ’（Ｃ）に変化する様子を示し、この図
１０（ｂ）において、関数ｈ（Ｃ）と関数ｈ’（Ｃ）と
の差分（変化量）をその大気圧の変化量に対応させて記
憶しておけばよい。このように熱エネルギーの蓄積量や
大気圧の変化量等に応じて関数ｈ（Ｃ），ｉ（Ｃ）を補
正して使用することによって、より正確にＡＦセンサ２
１Ａ，２１Ｂのキャリブレーションを行うことができ
る。

【００８１】また、本例では２個の像面計測系３５Ａ，
３５Ｂを用いて、投影光学系ＰＬの露光フィールド内の
２点でデフォーカス量を計測している。これに対して、
例えば像面計測系３５Ａの第１対物レンズ３９をレチク
ルＲの右半面上で自由に動けるようにし、第１対物レン
ズ３９とハーフミラー４４との間に物体面と像面との間
隔を変化できるリレーレンズ系を配置し、他方の像面計
測系３５ＢもレチクルＲの左半面上で自由に動けるよう
にすることによって、露光フィールド内の任意の計測点
でデフォーカス量を計測するようにしてもよい。これに
よって、投影光学系ＰＬの像面傾斜、像面湾曲も合わせ
て計測することが可能となる。

【００８２】また、本例では、図５（ｂ）に示すよう
に、Ｘ軸の合焦用マーク５４ＲＸ，５５ＲＸの像のコン
トラストと、Ｙ軸の合焦用マーク５４ＲＹ，５５ＲＹの
像のコントラストとの平均値を求めることによって、結
像系のサジタル方向の結像特性の影響及びメリジオナル
方向の結像特性の影響とを平均化しているため、結像系
の方向性に依らずに高精度にＡＦセンサ２１Ａ，２１Ｂ
のキャリブレーションを行うことができる。なお、この
ように２方向の合焦用マークを使用する代わりに、予め
レチクル側の合焦用マーク５４ＲＸ、及び基準マーク側
の合焦用マーク５５ＲＸをＸ軸に対して４５°で交差す
る計測方向に形成しておき、撮像素子５０，５１でもそ
の計測方向に対応する方向に画像データを読み出すこと
によって、結像系の方向性の影響を軽減するようにして
もよい。

【００８３】更に、図５（ｂ）において、合焦用マーク
５４ＲＸ，５５ＲＸにはコントラストの基準となる太い
反射パターン５８Ａ，５８Ｂ及び太い明パターン５９
Ａ，５９Ｂが設けられているため、例えば撮像素子５
０，５１の撮像信号に基づいてこれらの太いパターンの
像の位置計測を行うことによって、露光用の照明光学系
及び投影光学系ＰＬのテレセントリック性（主光線の傾
斜角）の計測を行うようにしてもよい。即ち、撮像素子
５０，５１は共役面の前後に位置ずれしているため、撮
像素子５０の撮像信号より計測される太いパターン像の
位置と、撮像素子５１の撮像信号より計測される太いパ
ターン像の位置とのずれ量から、露光用の照明光学系及
び投影光学系ＰＬのテレセントリック性の計測を行うこ
とができる。

【００８４】本例のようにレチクルＲ上から落射照明を
行う場合に、レチクルＲにテーパ（厚さの傾斜）がある
と、レチクルマーク３１からの反射光と基準マーク３２
からの反射光の主光線の傾斜角がずれるため、この傾斜
角のずれの影響を無くすためにはレチクルＲのパターン
面と撮像素子４７の撮像面とを共役にする必要がある。
ところが、上述のように合焦用の撮像素子５０，５１の
撮像信号より、露光用の照明光学系及び投影光学系ＰＬ
のテレセントリック性の計測を行うことができる場合に
は、その計測結果より基準マーク３２の像とレチクルマ
ーク３１との位置ずれ量を補正できる。従って、アライ
メント用の撮像素子４７に対してレチクルマーク３１及
び基準マーク３２の像を合焦する必要がなくなって、第
２対物レンズ４０を駆動する必要もなくなるため、アラ
イメントや合焦を高速に行うことができる。

【００８５】また、本発明はステップ・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にも適用でき
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。

【００８６】

【発明の効果】本発明の第１の合焦位置検出方法によれ
ば、投影光学系の合焦位置、即ち像面の位置を短時間に
検出できる利点がある。本発明の第２の合焦位置検出方
法によれば、露光光の照明条件が変更されても高精度に
投影光学系の合焦位置を計測できると共に、その合焦位
置を短時間に計測できる利点がある。

【００８７】これらの場合、基準マークの像のコントラ
ストと投影光学系の合焦位置に対するデフォーカス量と
の関係を記憶しておき、この記憶された関係と検出され
たコントラストとに基づいてその投影光学系の合焦位置
を検出する場合には、デフォーカス量の検出時には複雑
な演算処理を行うことなく迅速にそのデフォーカス量、
ひいては合焦位置を検出できる。

【００８８】また、そのコントラストとその投影光学系
の合焦位置に対するデフォーカス量との関係を、その露
光光の照明条件毎に複数記憶している場合には、照明条
件を切り換えた場合でも容易に、且つ高精度に合焦位置
を検出でき、そのコントラストとその投影光学系の合焦
位置に対するデフォーカス量との関係を、その投影光学
系に対する露光光の照射量、及びその投影光学系の周囲
の大気圧の少なくとも一方に応じて複数記憶している場
合には、露光光の照射量の蓄積や大気圧変化が生じても
容易に、且つ高精度に合焦位置を検出できる。

【００８９】次に、本発明の第１の投影露光装置によれ
ば、本発明の第１の合焦位置検出方法が使用できる。ま
た、本発明の第２の投影露光装置によれば、本発明の合
焦位置検出方法を適用することによって合焦システム中
の焦点位置検出系の基準面のキャリブレーションを高
速、且つ高精度に行うことができる。

【００９０】これらの場合、マスクに対してほぼ共役な
面で照明系によって照明された基準マークの像とそのマ
スクに形成された所定のマークの像とを検出する第３の
光電検出器を更に備えた場合には、この第３の光電検出
器の検出信号を処理することによってそのマスクの位置
ずれ量を検出できる。また、その投影光学系及びそのマ
スクを通過したその基準マークからの反射光とそのマス
クに形成されたマークからの反射光とを受光すると共
に、それら第１、第２、及び第３の光電検出器のそれぞ
れに導くための受光系と、この受光系の合焦位置を変化
させるためにその受光系の少なくとも一つのレンズ素子
を光軸方向に駆動する駆動系と、を有し、それら第１及
び第２の光電検出器からの検出信号より求められるその
マスクに形成されたマークの像のコントラストに基づい
てその駆動系を制御する場合には、その駆動系を介して
そのマスクに形成されたマークの像を高精度にそれらの
光電検出器に合焦させることができる。

【００９１】また、第１及び第２の光電検出器の受光面
は、基板ステージを投影光学系の光軸方向に移動したと
きに基準マークの像強度の変化量が極大又は極小となる
位置にそれぞれ配置される場合には、基準マークのデフ
ォーカス量を高感度に検出できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例で使用される投影露
光装置を示す一部を切り欠いた構成図である。

【図２】図１の光路補正部材３８、及びレチクルマーク
３１，３３等の説明図である。

【図３】（ａ）は図１の基準マーク３２，３４を投影光
学系ＰＬの露光フィールド内に設定した状態を示す説明
図、（ｂ）は図３（ａ）の基準マーク部材２０を示す平
面図、（ｃ）は図３（ｂ）の基準マーク３２を示す拡大
平面図である。

【図４】図１の投影光学系ＰＬ及び像面計測系３５Ａの
結像系を簡略化して示す光路図である。

【図５】図１の撮像素子４７，５０，５１の観察視野内
のレチクルマーク及び基準マークのマーク配置、並びに
それに対応して得られる撮像信号を示す図である。

【図６】図１の第２対物レンズ４０を駆動した場合に、
レチクルマーク３１中の合焦用マーク５４ＲＸの像のコ
ントラストが変化する様子を示す図である。

【図７】（ａ）は第２対物レンズ４０の駆動位置Ｔに対
するレチクルマーク３１の像のコントラストＣを表す曲
線を示す図、（ｂ）は図７（ａ）の曲線から焦点深度Ｄ
ＯＦに基づいてベストフォーカス位置を決定する場合の
説明図、（ｃ）は図７（ａ）の曲線を微分して得られる
曲線を示す図である。

【図８】（ａ）は第２対物レンズ４０のシフト量ΔＴに
対して２つの光電検出器５０，５１の撮像信号から得ら
れるレチクルマークの像のコントラストの変化を示す
図、（ｂ）は第２対物レンズ４０を静止した状態で得ら
れる２つのコントラストからデフォーカス量を求める場
合の説明図である。

【図９】（ａ）はＡＦセンサ２１Ａ，２１Ｂで検出され
るデフォーカス量Ｆに対して２つの光電検出器５０，５
１の撮像信号から得られる基準マークの像のコントラス
トの変化を示す図、（ｂ）は基準マークを静止した状態
で得られる２つのコントラストからデフォーカス量を求
める場合の説明図である。

【図１０】（ａ）は複数の照明条件に対応して得られる
デフォーカス量とコントラストとの関係を表す関数を示
す図、（ｂ）は大気圧を変化させた場合のデフォーカス
量とコントラストとの関係を表す関数の変化を示す図で
ある。

【図１１】レチクルマークの像の前後に合焦用の２つの
撮像素子の撮像面を位置決めするための動作の一例を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１光源系３開口絞り板５照明制御系６主制御系ＲレチクルＰＬ投影光学系Ｗウエハ１６Ｚチルトステージ１７ＸＹステージ２０基準マーク部材２１Ａ焦点位置検出系（ＡＦセンサ）の照射光学系２１Ｂ焦点位置検出系（ＡＦセンサ）の受光光学系２２フォーカス信号処理系３１，３３レチクルマーク３２，３４基準マーク３５Ａ，３５Ｂ像面計測系３６，３７可動鏡筒３８光路補正部材４０第２対物レンズ４１スライダ４７アライメント用の撮像素子５０，５１合焦用の撮像素子５２画像処理演算系５４ＲＸ，５４ＲＹレチクルマークの合焦用マーク５５ＲＸ，５５ＲＹ基準マークの合焦用マークＲＭＲ，ＲＭＬアライメントマーク（ファインアライ
メントマーク）ＦＭＲ，ＦＭＬ位置の基準マーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の露光光のもとでマスクに形成され
たパターンの像を基板上に投影するための投影光学系の
合焦位置を検出する合焦位置検出方法において、前記投影光学系の前記基板側に配置された所定の基準マ
ークを照明し、前記基準マークからの反射光を前記投影光学系を介して
前記マスクの共役面の前後２箇所で検出して、前記共役
面の前後の２箇所で前記基準マークの像のコントラスト
をそれぞれ求め、該求められたコントラストに基づいて前記投影光学系の
合焦位置を検出することを特徴とする合焦位置検出方
法。
【請求項２】前記基準マークの照明は、前記露光光を
用いて前記露光光と実質的に同じ照明条件で、前記マス
ク及び前記投影光学系を介して行われることを特徴とす
る請求項１記載の合焦位置検出方法。
【請求項３】前記コントラストと前記投影光学系の合
焦位置に対するデフォーカス量との関係を記憶してお
き、該記憶された関係と前記検出されたコントラストとに基
づいて前記投影光学系の合焦位置を検出することを特徴
とする請求項１、又は２記載の合焦位置検出方法。
【請求項４】前記コントラストと前記投影光学系の合
焦位置に対するデフォーカス量との関係は、前記露光光
の照明条件毎に複数記憶されていることを特徴とする請
求項３記載の合焦位置検出方法。
【請求項５】前記コントラストと前記投影光学系の合
焦位置に対するデフォーカス量との関係は、前記投影光
学系に対する露光光の照射量、及び前記投影光学系の周
囲の大気圧の少なくとも一方に応じて複数記憶されてい
ることを特徴とする請求項３記載の合焦位置検出方法。
【請求項６】所定の露光光のもとでマスクに形成され
たパターンの像を投影光学系を介して基板上に投影する
投影露光装置において、前記基板を載置する基板ステージと、所定の基準マークが形成され前記基板ステージ上に設け
られた基準部材と、該基準部材上の前記基準マークを照明する照明系と、前記基準マークからの反射光を前記投影光学系を介して
前記マスクの共役面の前側で受光する第１の光電検出器
と、前記基準マークからの反射光を前記投影光学系を介して
前記マスクの共役面の後側で受光する第２の光電検出器
と、前記第１及び第２の光電検出器の検出信号より前記共役
面の前後の２箇所での前記基準マークの像のコントラス
トをそれぞれ求めることによって、前記投影光学系の合
焦位置を検出する演算系と、を備えたことを特徴とする投影露光装置。
【請求項７】前記露光光とは異なる波長域の照明光を
前記投影光学系を介することなく前記基板の表面に照射
すると共に、前記基板の表面からの反射光を受光するこ
とによって前記基板の表面を所定の基準面に合わせ込む
ための合焦システムを更に備え、該合焦システムの前記所定の基準面として前記演算系に
よって求められた前記投影光学系の合焦位置を設定する
ことを特徴とする請求項６記載の投影露光装置。
【請求項８】前記マスクに対してほぼ共役な面で前記
照明系によって照明された前記基準マークの像と前記マ
スクに形成された所定のマークの像とを検出する第３の
光電検出器を更に備えたことを特徴とする請求項６、又
は７記載の投影露光装置。
【請求項９】前記投影光学系及び前記マスクを通過し
た前記基準マークからの反射光と前記マスクに形成され
たマークからの反射光とを受光すると共に、前記第１、
第２、及び第３の光電検出器のそれぞれに導くための受
光系と、該受光系の合焦位置を変化させるために前記受光系の少
なくとも一つのレンズ素子を光軸方向に駆動する駆動系
と、を有し、前記第１及び第２の光電検出器からの検出信号より求め
られる前記マスクに形成されたマークの像のコントラス
トに基づいて前記駆動系を制御することを特徴とする請
求項８記載の投影露光装置。
【請求項１０】前記第１及び第２の光電検出器の受光
面は、前記基板ステージを前記投影光学系の光軸方向に
移動したときに前記基準マークの像強度の変化量が極大
又は極小となる位置にそれぞれ配置されることを特徴と
する請求項６記載の投影露光装置。