JPH11274070A

JPH11274070A - 投影露光方法および装置

Info

Publication number: JPH11274070A
Application number: JP10117922A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Suzuki; 広介鈴木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 1999-10-08

Abstract

(57)【要約】【課題】走査露光中にレチクルとウェハの同期精度に悪
影響を与えず、且つ投影光学系のレンズ群の駆動による
光学的あるいは機械的な問題を生じずに焦点位置合わせ
動作が行える投影露光方法および装置を提供することを
目的とする。【解決手段】非露光時はＺステージ１９だけを光軸ＡＸ
方向に移動させて、ウェハ１８と投影光学系１４の結像
面との焦点位置合わせを行い、投影光学系１４の結像性
能補正部１６での焦点位置補正は行わない。露光が始ま
ると、Ｚステージ１９を固定して結像性能補正部１６だ
けで焦点位置合わせ動作を行う。次に露光が終了したら
結像性能補正部１６で補正していた焦点位置の位置情報
をＺステージ１９側に受け渡し、受け渡された焦点位置
情報に基づいてＺステージ１９を所定量Ｚ方向に移動さ
せると共に、結像性能補正部１６内の各レンズ群をリセ
ット位置まで戻すようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、液晶
表示装置、あるいは薄膜磁気ヘッド等を製造する際のフ
ォトリソグラフィ工程で使用される投影露光方法および
装置に関し、特に、レチクルとウェハとを同期して走査
しながらレチクルのパターン像を逐次ウェハ上に露光す
るいわゆるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光
動作に用いて好適な投影露光方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置あるいは液晶表示装置等の製
造工程におけるフォトリソグラフィ工程では、レチクル
あるいはマスク（以下、レチクルという）に形成された
回路パターンを投影光学系を介して半導体ウェハやガラ
スプレート（以下、ウェハという）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
は種々の方式のものがあるが、例えば半導体装置の製造
の場合、レチクルの回路パターン全体を一度に投影し得
るイメージフィールドを持つ投影光学系を介してウェハ
をステップ・アンド・リピート方式で露光する投影露光
装置と、レチクルを１次元に走査しつつ、ウェハをそれ
と同期した速度で１次元に走査させる、いわゆるステッ
プ・アンド・スキャン方式の投影露光装置とがある。

【０００３】ところで、これらの投影露光装置には高い
露光精度が要求されており、このため、投影光学系の結
像面に正確にウェハの露光面が一致するように焦点（フ
ォーカス）位置合わせ動作が行われるようになってい
る。焦点位置合わせ動作に関しては従来種々の方法が提
案されている。例えば特公平８−２１５３１号公報に開
示されている方法は、ウェハの表面の位置を焦点位置検
出系により検出してウェハを投影光学系の光軸方向に移
動させることにより、投影光学系の焦点位置の変動によ
る結像位置の変動やウェハ表面の凹凸の状態（平面度）
による位置ずれを補正して、投影光学系の結像面とウェ
ハの表面とを一致させるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の焦点位置合わせ動作は、レチクルとウェハと
を静止させて露光するステップ・アンド・リピート方式
の投影露光装置を前提にしたものが大部分であり、ステ
ップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（以下、走
査型投影露光装置という）のように、露光動作の際にウ
ェハが所定方向に移動（走査）する場合に生じ得る問題
点については考慮されていない。

【０００５】例えば、ウェハを載置したウェハステージ
を投影光学系の光軸に直交する方向に移動させて走査露
光を行っている最中に、従来と同様の焦点位置合わせ動
作によりウェハステージを投影光学系の光軸方向に移動
させようとすると、焦点位置合わせに用いる駆動系から
の振動が外乱としてウェハステージの走査方向に伝達さ
れてしまうので、高精度に速度制御してレチクルステー
ジと同期走査すべきウェハステージの制御が極めて困難
になるという問題が生じる（第１の問題点）。特に、近
年の投影露光パターンの微細化に伴い、露光中の焦点位
置合わせ動作は露光精度を向上するために必須であり重
要な課題となってきている。

【０００６】ところで、ウェハを投影光学系の光軸方向
に移動させる代わりに、投影光学系内の複数のレンズ群
のうちの一部のレンズ群を光軸方向に移動させることに
より焦点位置合わせを行う方法も知られている。ところ
がこの方法により焦点位置の調整を行うと焦点以外の他
の結像性能までも変化してしまうため、焦点位置の調整
量が大きい場合には高精度の結像性能を維持させること
が困難になるという光学的な理由に基づく問題点を有し
ている（第２の問題点）。また、焦点位置合わせにおい
て投影光学系内のレンズ群を移動させる場合と、ウェハ
ステージを投影光学系の光軸方向に移動させる場合とを
比較すると、投影光学系のレンズ群の移動による焦点位
置合わせでは投影光学系内でのレンズ群の移動ストロー
クを大きく見込んでおかなければならず、投影光学系を
設計する上での機械的な制約を考慮しなければならない
という問題点がある（第３の問題点）。

【０００７】本発明の目的は、走査露光中にレチクルと
ウェハの同期精度に悪影響を与えず、且つ投影光学系の
レンズ群の駆動による光学的あるいは機械的な問題を生
じずに焦点位置合わせ動作が行える投影露光方法および
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、パターンが
形成されたレチクルと感光基板とを同期して移動させ、
パターンの像を投影光学系を介して感光基板に露光する
投影露光方法において、投影光学系の結像面に対する感
光基板表面のずれ量を計測する焦点検出ステップと、ず
れ量に基づいて、投影光学系の結像特性を変化させて、
投影光学系の結像面を感光基板表面に一致させる第１の
焦点位置合わせステップと、ずれ量に基づいて、感光基
板を投影光学系の光軸方向に移動させて、投影光学系の
結像面に感光基板表面を一致させる第２の焦点位置合わ
せステップと、パターンの像を感光基板に露光する露光
時と、パターンの像を感光基板に露光しない非露光時と
に基づいて、第１の焦点位置合わせステップと、第２の
焦点位置合わせステップとを切り替える切り替えステッ
プとを有することを特徴とする投影露光方法によって達
成される。

【０００９】上記投影露光方法において、切り替えステ
ップは、露光時には、第１の焦点位置合わせステップに
切り替え、非露光時には、第２の焦点位置合わせステッ
プに切り替えることを特徴とする。また、第１の焦点位
置合わせステップは、投影光学系内の複数のレンズ群の
うち、少なくとも１つのレンズ群を投影光学系の光軸方
向に移動させて、レチクルと感光基板との共役関係を維
持させることを特徴とする。また、露光時から非露光時
に移行する際、光軸方向に移動させた複数のレンズ群の
うち、少なくとも１つのレンズ群を所定のリセット位置
まで復帰させ、復帰に伴う結像面の変動量だけ感光基板
を光軸方向に移動させることを特徴とする。

【００１０】また、上記目的は、レチクルに形成された
パターンの像を感光基板に投影する複数のレンズ群を有
する投影光学系を備え、レチクルと感光基板とを同期し
て走査させてパターンの像を投影光学系を介して感光基
板に転写する投影露光装置において、投影光学系の結像
面に対する感光基板表面のずれ量を計測する焦点検出系
と、ずれ量に基づいて、投影光学系の結像特性を変化さ
せて、投影光学系の結像面を感光基板表面に一致させる
第１の焦点位置合わせ機構と、ずれ量に基づいて、感光
基板を投影光学系の光軸方向に移動させて、投影光学系
の結像面に感光基板表面を一致させる第２の焦点位置合
わせ機構と、パターンの像を感光基板に露光する露光時
と、パターンの像を感光基板に露光しない非露光時とに
基づいて、第１の焦点位置合わせ機構と、第２の焦点位
置合わせ機構とを切り替える切り替え手段とを備えてい
ることを特徴とする投影露光装置によって達成される。
上記投影露光装置において、第２の焦点位置合わせ機構
は、ずれ量に基づいて、投影光学系の結像面に感光基板
表面を一致させるように感光基板を投影光学系の光軸方
向に移動させる基板ステージを有することを特徴とす
る。

【００１１】本発明によれば、露光時においては投影光
学系内のレンズ群を光軸方向に移動させるだけで焦点位
置合わせを行い、ウェハステージは投影光学系の光軸方
向に移動させないようにするので、レチクルとウェハを
投影光学系に対して同期走査させる際の同期精度に悪影
響を与える振動等の外乱が生じないようにして上記第１
の問題点を解決している。

【００１２】また、投影光学系内のレンズ群のうち、例
えば６箇所のレンズ群を独立に移動することができる構
成にすれば、焦点位置合わせのためにレンズ群移動を行
っても焦点位置以外の結像性能を変化させないようにで
きるので第２の問題点を解決することができる。

【００１３】また、本発明によれば、同期精度が必要な
露光時には投影光学系内のレンズ群を光軸方向に移動さ
せて焦点位置合わせを行い、非露光時にはウェハステー
ジを光軸方向に移動させて焦点位置合わせを行うように
しているので、投影光学系内でのレンズ群の移動ストロ
ークを抑制することができ、上記第３の問題点を解決す
ることができる。

【００１４】このように本発明の構成によれば、レチク
ルとウェハの同期走査が必要なウェハの露光中は投影光
学系内のレンズ群の移動だけで焦点位置合わせを行い、
レチクルステージとウェハステージを投影光学系の光軸
方向に移動させないので、各ステージに対して余計な振
動等の外乱要素を与えずに同期走査することができ、高
精度な走査速度制御を行うことができるようになる。

【００１５】また、例えば投影光学系内の６群のレンズ
群の組合せを用いて補正するようにすれば、焦点位置、
像面湾曲、倍率、ディストーション、コマ収差、球面収
差の６個の結像性能を同時に補正することができ、結像
性能変化を高精度で補正することができるようになる。
さらに同期走査が必要ない場合にはステージを投影光学
系の光軸方向に移動させて焦点位置合わせを行うことが
できるので、投影光学系のレンズ群の移動ストロークを
低減させることができるようになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態による投影
露光方法および装置を図１乃至図５を用いて説明する。
まず、本実施の形態による投影露光装置の概略の構成を
図１を用いて説明する。本実施の形態は、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、本実施の形態における投影露光装
置を示し、この図１において、ＫｒＦエキシマレーザや
ＡｒＦエキシマレーザなどによる光源１からの照明光Ｉ
Ｌは図示しないインプットレンズを介して第１フライア
イレンズ２に入射する。第１フライアイレンズによる複
数の光源像からの照明光ＩＬは、そのレーザ光のスペッ
クルを低減させる振動ミラー３で折り曲げられて第２フ
ライアイレンズ４に入射する。

【００１７】第２フライアイレンズの光射出面には多数
の２次光源像が形成される。第２フライアイレンズ４の
射出面の近傍には、図示を省略したが複数種類の照明系
開口絞りが配置されている。第２フライアイレンズ４か
ら射出された後、所定の照明系開口絞りを通過した照明
光ＩＬは、透過率が例えば９８％程度のビームスプリッ
タ５に入射する。ビームスプリッタ５を透過した照明光
ＩＬは、図示しないリレーレンズ等からなる光学系を経
てブラインド（照明視野絞り）８に至る。ブラインド８
の配置面は、第２フライアイレンズ４の射出面のフーリ
エ変換面近傍である。すなわち、ブラインド８の配置面
は、後述のレチクル１１のパターン形成面とほぼ共役で
ある。

【００１８】ブラインド８は、例えば４個のナイフエッ
ジにより矩形の開口を囲んだ機械的な視野絞りであり、
その矩形の開口によりレチクル１１上でのスリット状の
照明領域の形状が規定される。ブラインド８により制限
された照明光ＩＬは、折り曲げミラー９、コンデンサー
レンズ１０を介してレチクル１１上のスリット状の照明
頒域を均一な照度分布で照明する。

【００１９】レチクル１１上の照明領域内のパターン
は、投影光学系１４を介して投影倍率β（βは例えば１
／４、または１／５等）でウェハ１８上のスリット状の
露光フィールドにその像が投影される。ここで、投影光
学系１４の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面
内で走査露光時のレチクル１１およびウェハ１８の走査
方向に平行にＸ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内でＸ軸に
垂直な方向（非走査方向）にＹ軸を取る。本実施の形態
では、、投影光学系１４は、両側テレセントリックであ
り、投影光学系１４の瞳面には可変開口絞り１５が設け
られており、これによって、投影光学系１４の開口数Ｎ
Ａを変更できるようになっている。

【００２０】また、本実施の形態では、レチクル１１
は、Ｘ方向に摺動自在なレチクルステージ１２上に保持
され、ウェハ１８は、ウェハ１８をＸ方向に走査すると
共にＹ方向に位置決めするＸＹステージ２０上に設けら
れたＺステージ１９に保持されている。Ｚステージ１９
はウェハ１８をＺ方向に移動させて位置決めできるよう
になっている。

【００２１】レチクルステージ１２とＸＹステージ２０
とでステージ駆動機構が構成され、このステージ駆動機
構の動作が主制御装置２４により制御されている。走査
露光時には主制御装置２４は、レチクルステージ１２を
駆動してレチクル１１の照明領域に対して＋Ｘ方向（ま
たは−Ｘ方向）に所定速度ＶＲでレチクル１１を走査す
るのと同期して、ＸＹステージ２０を駆動してウェハ１
８上の所定のショット領域を露光フィールドに対して−
Ｘ方向（または＋Ｘ方向）に速度ＶＷ（＝β・ＶＲ）で
走査する。これにより、そのショット領域上にレチクル
１１のパターンが遂次転写露光される。

【００２２】ＸＹステージ２０上のウェハ１８の近傍
に、ウェハ１８の露光面と同じ高さの受光面を有する光
電検出器からなる照射量センサ２１が設置されている。
照射量センサ２１は、その受光面に設けられた透過部か
ら照明光ＩＬを受光して露光フィールド内での照射量を
検出するものであり、測定の際はＸＹステージ２０を駆
動して、照射量センサ２１を露光フィールドの中心部に
移動させる。

【００２３】照射量センサ２１から出力される検出信号
は主制御装置２４に供給されており、主制御装置２４は
その検出信号に基づき図示しない露光量制御系を介して
光源１からの照明光の光量を制御する。

【００２４】また、透過率が９８％程度のビームスプリ
ッタ５で反射された光は、集光レンズ等を介して光電検
出器よりなるインテグレータセンサ６の受光面に集光さ
れている。インテグレータセンサ６の受光面は、一例と
してレチクル１１のパターン形成面、およびウェハ１８
の露光面とほぼ共役であり、インテグレータセンサ６の
検出信号（光電変換信号）は、不図示の露光量制御系を
介して光源１の電源系や主制御装置２４に供給されてい
る。

【００２５】不図示の露光量制御系にはインテグレータ
センサ６の出力信号からウェハ１８上での照射量（単位
時間当たりの露光量）を求めるための変換係数等が格納
されている。インテグレータセンサ６の受光面はレチク
ル１１のパターン面とほぼ共役な位置に配置されている
ので、図示しない照明系開口絞りの形状を変えて照明条
件を変更した場合でも、インテグレータセンサ６の検出
信号に誤差が生じないようになっている。なお、インテ
グレータセンサ６の受光面を、投影光学系１４における
レチクル１１のパターンのフーリエ変換面（瞳面）と実
質的に共役な観察面に配置して、この観察面を通過する
全光束を受光できるようにしても構わない。

【００２６】さらに本実施の形態では、透過率が９８％
程度のビームスプリッタ５に関してインテグレータセン
サ６と反対側に、光電検出器よりなるウェハ反射率セン
サ７が設置され、ウェハ反射率センサ７の受光面はウェ
ハ１８の表面とほぼ共役になっている。この場合、レチ
クル１１を透過して投影光学系１４を介してウェハ１８
上に照射される照明光ＩＬのうちで、ウェハ１８での反
射光が、投影光学糸１４、レチクル１１等を介してウェ
ハ反射率センサ７で受光され、この検出信号（光電変換
信号）が主制御装置２４に供給される。

【００２７】主制御装置２４では、レチクル１１側に照
射される照明光ＩＬの単位時間当たりの光エネルギ、お
よびウェハ反射率センサ７の検出信号から算出されるウ
ェハ１８での反射光の単位時間当たりの光エネルギに基
づいて、投影光学系１４を通過する照明光ＩＬの単位時
間当たりの光エネルギを求める。さらに、このように求
められた光エネルギに露光時間を乗じて得られる熱エネ
ルギに基づいて、主制御装置２４は投影光学系１４の熱
膨張量を予測し、この予測された熱膨張量による投影光
学系１４の各結像特性の変化量を求める。そして、後程
詳述するが、主制御装置２４は、結像性能制御部１７を
介して、投影光学系１４に設けられた結像性能補正部１
６を制御して投影光学系１４の結像特性を元の状態に補
正する。また、このために、投影光学系１４の鏡筒付近
に大気圧センサ２３が設けられている。

【００２８】また、本実施の形態においては、投影光学
系１４の結像面に向けてピンホール、あるいはスリット
状の像を形成するための結像光束を、投影光学系１４の
光軸ＡＸに対して斜め方向から供給する照射光学系２２
ａと、その結像光束のウェハ１８表面での反射光束を受
光する受光光学系２２ｂとからなる斜入射方式の焦点位
置検出系２２が設けられている。この焦点位置検出系２
２により、ウェハ１８表面の結像面に対するＺ方向の位
置を検出してウェハ１８と投影光学系１４との合焦状態
を検出することができるようになっている。

【００２９】一方、レチクル１１裏面側には、スリット
状の像を形成するための結像光束を、投影光学系１４の
光軸ＡＸに対して斜め方向から供給する照射光学系１３
ａと、その結像光束のレチクル１１裏面での反射光束を
受光する受光光学系１３ｂとからなる斜入射方式の焦点
位置検出系１３が設けられている。この焦点位置検出系
１３により、レチクル１１裏面の結像面に対するＺ方向
の位置を検出してウェハ１８とレチクル１１との共役関
係の状態を検出することができるようになっている。

【００３０】次に、本実施の形態による結像性能補正部
１６の概略の構成および動作を図２および図３を用いて
説明する。図２は、投影光学系１４内の結像性能補正部
１６の断面を示し、結像性能補正部１６の６箇所のレン
ズ群２５〜３０を示している。

【００３１】レチクル１１に近い方から順に第１乃至第
６のレンズ群２５〜３０とし、それらはそれぞれ支持部
材に固定されている。また、第１のレンズ群２５は、支
持部材を介して伸縮可能な複数の駆動素子３１に接続さ
れ、同様にして第２乃至第６のレンズ群も支持部材を介
して駆動素子３２〜３６に接続されている。駆動素子３
１〜３６としては、例えば圧電素子や磁歪素子が用いら
れ、駆動素子３１〜３６に与える電圧または磁界に応じ
た駆動素子３１〜３６の変位を予め求めておく。ここで
は図示していないが、駆動素子３１〜３６のヒステリシ
ス性を考慮し、容量型変位センサ、差動トランス等の位
置検出器、あるいはリニアエンコーダ、干渉計等を駆動
素子３１〜３６に設け、駆動素子３１〜３６に与える電
圧または磁界に対応した駆動素子３１〜３６の位置をモ
ニタして高精度な駆動を可能としている。

【００３２】これらの駆動素子３１〜３６は結像性能制
御部１７に接続されており、主制御装置２４から結像性
能制御部１７に送出された指令に基づいて、所定の電圧
あるいは磁界が印加されるようになっている。また、主
制御装置２４には、２つの大気圧センサ２３が接続され
ており、１つは、結像性能補正部１６内に設けられたレ
ンズ内大気圧センサ２３ａであり、他の１つは投影光学
系１４の鏡筒側壁部近傍に設けられたレンズ外大気圧セ
ンサ２３ｂである。これらの大気圧センサ２３からの大
気圧情報は、主制御装置２４に入力されるようになって
いる。

【００３３】図３は、第１のレンズ群２５の領域を投影
光学系１４の光軸ＡＸに対して垂直な面で切った断面を
示している。図３に示すように、駆動素子３１ａ、３１
ｂ、３１ｃは、支持部材上でそれぞれ１２０°ずつ回転
した位置に配置されている。これら駆動素子３１ａ、３
１ｂ、３１ｃは、それぞれ結像特性制御部１７により独
立して制御されることができるようになっている。結像
性能補正部１６内の他のレンズ群２６〜３０の複数（本
例では３個）の駆動素子３１〜３６も同様に独立制御可
能になっている。これにより、各レンズ群２５〜３０の
周辺３点を、それぞれ投影光学系１４の光軸ＡＸ方向に
それぞれの駆動素子の駆動量に応じて移動させることが
できる。その結果、各々のレンズ群を光軸ＡＸ方向に移
動させ、あるいは光軸ＡＸに垂直な面に対して傾斜させ
ることが可能となる。

【００３４】この図２および図３に示した６箇所のレン
ズ群２５〜３０を駆動することにより各結像性能を補正
することができる。結像性能制御部１７の指示により各
レンズ群２５〜３０は独立の目標値に位置決めされる。
各レンズ群２５〜３０を移動あるいは傾斜させることに
より種々の結像性能を変化させることができるので、各
レンズ群２５〜３０の移動および傾斜を組み合わせるこ
とにより、種々の結像性能が所定の値となるように補正
することができる。なお、本実施の形態ではレンズ群の
移動や傾斜により結像性能を補正するようにしている
が、例えば投影光学系内部のレンズ群間の一部空間を密
封して、当該空間内の圧力を変更することにより結像性
能を補正するようにしてもよく、また、これらを組み合
わせて補正するようにしてももちろんよい。

【００３５】次に、本実施の形態による投影露光方法と
しての焦点位置合わせ方法について説明する。まず、レ
チクル１１とウェハ１８を共役状態に合わせるため、Ｚ
ステージ１９のＺ方向の基準位置を以下に示すようにし
て求める。まず、所定のマークが描かれたレチクル１１
をレチクルステージ１２の所定の場所に搭載して、Ｚス
テージ１９をステップ送りしながらレチクル１１の所定
のマークを感光剤が塗布されたウェハ１８上に焼き付け
て現像する。このウェハ１８を光学顕微鏡で観察して焼
き付けたマーク形状が最も良好なＺ方向の位置を基準位
置とし、そのときのレチクル１１側の斜入射方式の焦点
位置検出系１３、ウェハ１８側の斜入射方式の焦点位置
検出系２２の出力を焦点基準位置として主制御装置２４
の図示しない記憶装置に記憶しておく。これ以降の焦点
位置の変動についての補正はこの焦点基準位置に基づい
て行われる。

【００３６】次に、本実施の形態におけるＺステージ１
９を用いた焦点位置の補正方法について説明する。既に
説明したように、本実施の形態においては、レチクル１
１とウェハ１８はそれぞれレチクル１１側の斜入射焦点
位置検出系１３およびウェハ１８側の斜入射焦点位置検
出系２２により、レチクル１１およびウェハ１８の投影
光学系１４の光軸ＡＸ方向の変位をそれぞれ検出できる
ようになっている。これら斜入射焦点位置検出系１３、
２２を用いて、例えば前掲の特公平８−２１５３１号公
報に記載されている焦点位置検出方法を用いて焦点位置
合わせを行う。なお、特公平８−２１５３１号公報には
ウェハ１８側の焦点位置合わせについて記載している
が、同様の焦点位置合わせをレチクル１１側の斜入射焦
点位置検出系１３にも容易に適用することができる。

【００３７】さて、主制御装置２４は、Ｚステージ１９
の焦点基準位置からのＺ方向の位置検出信号を焦点位置
検出系２２から受け取って、Ｚステージ１９の焦点基準
位置からの位置ずれ量（焦点位置変位量）を求め、位置
ずれ量がゼロになるようにＺステージ１９をＺ軸（Ａ
Ｘ）方向に移動させることにより、ウェハ１８と投影光
学系１４の結像面との位置ずれの調整を行う。ここで、
焦点基準位置から検出されたレチクル１１、ウェハ１８
側の変位量をそれぞれＲｚ、Ｗｚ、投影倍率をＭＬとす
ると、焦点位置変位量ΔＦは、

【００３８】 ΔＦ＝Ｒｚ×ＭＬ²−Ｗｚ・・・式（１）

【００３９】と表される。式（１）の左辺ΔＦが０（ゼ
ロ）となるようにＺステージ１９をＺ軸方向に移動させ
ることで、レチクル１１とウェハ１８の共役関係が保た
れる。具体例を挙げると、レチクルステージ１２の走査
移動中にレチクル１１がＺ軸方向に１０μｍずれたとす
ると、投影光学系１４の投影倍率が０．２５倍であると
すればウェハ１８上では焦点位置変位量ΔＦ＝０．６２
５μｍとなる。このとき、ウェハステージ１９を移動さ
せてウェハ１８をＺ軸方向に０．６２５μｍ変位させ
る、つまり式（１）でウェハ１８側の変位量Ｗｚ＝０．
６２５μｍとなるようにすれば焦点位置変位量ΔＦを０
にすることができる。

【００４０】また、大気圧変化や照明光吸収などの要因
で投影光学系１４自体による焦点位置の変動が生じた場
合についても、式（１）を拡張することにより対応する
ことができる。投影光学系１４自体に基づく焦点位置変
化量をＦＬとして、

【００４１】 ΔＦ＝ＦＬ＋Ｒｚ×ＭＬ²−Ｗｚ・・・式（２）

【００４２】とすることで、投影光学系１４自体による
焦点位置変化にも対応できるようになる。

【００４３】次に、本実施の形態による投影光学系１４
自体の結像性能変化を算出する方法について説明する。
投影光学系１４自体の結像性能が変化してしまう原因は
大きく分けて２つある。第１は投影光学系１４周囲の環
境の変動、すなわち大気圧、温度、湿度の変化に基づく
結像性能の変化である。第２はウェハ１８の露光時に投
影光学系１４自体が照明光ＩＬを吸収して投影光学系１
４を構成するレンズの形状や屈折率が変化してしまうこ
とによる結像性能の変化である。

【００４４】ここで、環境変化による結像性能の変動の
原因として大気圧の変化を例にとって説明する。通常、
投影露光装置は、温度および湿度を厳しく管理されたチ
ャンバ内に設置されているので投影光学系１４の温度お
よび湿度の変化による結像性能の変化は無視できる場合
が多い。もちろん、投影光学系１４自体に温度および湿
度依存性が大きい場合には、後述する大気圧変化に基づ
く結像性能の変化の計算式と同様にしてそれらに基づく
結像性能の変化を求めることができる。

【００４５】まず、投影光学系１４の内部および外部の
大気圧の変化について説明する。図２に示したように投
影光学系１４内部および投影光学系１４の鏡筒外部に大
気圧センサ２３ａ、２３ｂが配置されている。このよう
に、投影光学系１４の内部と外部で別々に大気圧センサ
２３を設けるのは、投影光学系１４内部には、投影光学
系１４外部の空気とは別の気体が充填される場合がある
からである。投影光学系１４内部には、所定の目的に沿
って数種類の気体のいずれかが選択的に充填される。例
えば、ＡｒＦレーザ等の短波長の光を光源１として用い
ると、その照明光により光路中の酸素が光化学反応を起
こして人体に悪影響を及ぼす可能性のあるオゾンを発生
させたり、投影光学系１４内の各投影レンズの表面コー
トの材質によってはレンズに曇りを生じてしまったりす
る。これを避けるために投影光学系１４内部を窒素で充
填あるいはフローすることがある。また、大気圧変化に
よる結像性能変化を抑えるために、ヘリウムを充填ある
いはフローすることがある。へリウムは空気に比べて屈
折率が小さいので、大気圧が変化した場合の結像性能変
化が小さいという利点を有する。以上のように投影光学
系１４の内部と外部で別の雰囲気を構成するようにする
と、それらの気圧も投影光学系１４の内部および外部で
同じにならない場合があるので、別々に大気圧センサ２
３を配置するようにしている。このような構成のもと
で、大気圧変化に基づく投影光学系１４の焦点位置変化
は以下のように表される。

【００４６】Ｆ_PRESS＝Ｋ_FPlN×ΔＰ_lN＋Ｋ_FPOUT×ΔＰ_OUT ・・・式（３）

【００４７】ただし、Ｆ_PRESS ：大気圧変化による焦点位置変化Ｋ_FPlN ：内部気圧変化による焦点位置変化率Ｋ_FPOUT ：外部気圧変化による焦点位置変化率 ΔＰ_lN ：内部気圧変化 ΔＰ_OUT ：外部気圧変化

【００４８】上記式（３）において、投影光学系１４内
部および外部の気圧変化による焦点位置変化率Ｋ_FPlN、
Ｋ_FPOUTは光学計算により求めるか、実際に気圧を変化
させて実測してもよい。同様にして、大気圧変化に基づ
く他の結像性能変化を表すと以下の式（４）のようにな
る。

【００４９】

【数１】

【００５０】なお、上記式（４）において、焦点位置変
化Ｆ_PRESSは式内に再掲している。ここで、式内の各変
数は、

【００５１】Ｆ_PRESS ：大気圧変化による焦点位置変化ＣＵ_PRESS ：大気圧変化による像面湾曲変化Ｍ_PRESS ：大気圧変化による倍率変化Ｄ_PRESS ：大気圧変化によるディストーション変
化ＣＯ_PRESS：大気圧変化によるコマ収差変化ＳＡ_PRESS：大気圧変化による球面収差変化

【００５２】であり、大気圧変化による各変化率は上述
の焦点位置変化Ｆ_PRESSで説明したのと同様に、光学計
算により求めるか、実際に気圧を変化させて実測するこ
とにより求められる。上述の式（３）、（４）では、投
影光学系１４内部と外部とで別個の大気圧センサから得
られた２つの係数を用いて結像性能変化を算出するよう
にしているが、投影光学系１４内外で気圧が連動すると
考えて精度上問題ない場合には、式（３）、（４）の右
辺は第１項、第２項のどちらか一方だけを用いるように
することももちろん可能である。

【００５３】次に、投影光学系１４における照明光吸収
による結像性能変化について説明する。始めに、照射量
Ｑの測定について説明する。まず、露光に使用するレチ
クル１１をレチクルステージ１２に搭載する。次に、ウ
ェハ１８の露光と同一の状態にブラインド８や照明条件
（ＮＡや不図示の照明系絞り）を設定してから、照射量
センサ２１が投影光学系１４の真下にくるようにＸＹス
テージ２０を移動させる。次に光源１のレーザを発振さ
せてレチクルステージ１２とＸＹステージ２０を実際の
露光と同じ条件で走査させて照射量センサ２１の出力を
走査位置に応じて測定した照射量Ｑ₀を記憶する。すな
わち、照射量Ｑ₀はレチクル１１の走査位置に応じた関
数となっている。また、照射量センサ２１での測定時
に、同時にインテグレータセンサ６の出力Ｉ₀もレチク
ル１１の走査位置に応じて測定して記憶しておく。実際
の露光時にはレチクル１１の走査位置に応じて記憶して
おいた照射量Ｑ₀とインテグレータセンサ６の出力Ｉ₀、
および実際の露光中のインテグレータセンサ６の出力Ｉ
₁から、当該露光中の照射量Ｑ₁が、

【００５４】Ｑ₁＝Ｑ₀×Ｉ₁／Ｉ₀ ・・・式（５）

【００５５】として求められる。この式（５）は投影光
学系１４内での照明光吸収の計算に使用される。この式
（５）は、式中にインテグレータセンサ６の出力比が用
いられているので、例えば光源１のパワーが変動したよ
うな場合でも実際に照射されている露光光の照射量を少
ない誤差で求めることができる。また式（５）は、レチ
クル１１の走査位置に応じた関数となっているので、例
えばレチクルパターンが面内で片寄っているような場合
にも正確に照射量を求めることができる。

【００５６】なお、照射量センサ２１による照射量の測
定時に実際の露光条件で測定するようにしたが、例えば
照射量センサ２１の特性により、実際の露光光の強さで
は信号が飽和してしまうような場合には、図１における
照明系内に不図示の減光（ＮＤ）フィルタを選択的に挿
入して、照明光量が照射量センサ２１の計測レンジ内に
入るように減光してもよい。この場合、実際の露光時に
は、ＮＤ透過率に応じた減光の割合を反映させて照射量
を計算する。

【００５７】次に、ウェハ反射率Ｒ_Wの測定について説
明する。レチクル１１、ブラインド８、および照明条件
を実際の露光の状態に設定した上で、まずＸＹステージ
２０に設置された反射率Ｒ_Hの反射板（不図示）を投影
光学系１４直下に移動させる。この状態でレチクルステ
ージ１２を実露光と同様に照明して反射率センサ７の出
力Ｖ_Hをレチクル１１の走査位置に応じて記憶する。同
時にインテグレータセンサ６の出力Ｉ_H0もレチクル１１
の走査位置に応じて記憶する。次に、前述の反射板とは
反射率が異なる反射板（不図示、反射率Ｒ_L）を投影光
学系１４直下に移動して同様にして反射率センサ７の出
力Ｖ_L、インテグレータセンサ６の出力Ｉ_LOを測定して
記憶しておく。実露光時には反射率センサ７の出力Ｖ₁
とインテグレータセンサ６の出力Ｉ₁からウェハ反射率
Ｒ_Wは、

【００５８】

【数２】

【００５９】として求められる。式（６）に示すよう
に、露光中にリアルタイムでインテグレータセンサ６お
よび反射率センサ７の出力をモニタしているので、照射
量の測定の場合と同様に光源１の出力に変動があっても
ウェハ反射率を正確に求めることができる。以上のよう
にして求められた照射量Ｑ₁、ウェハ反射率Ｒ_Wから以下
のモデル関数を使用して投影光学系１４の照明光吸収に
よる結像性能変化が計算される。

【００６０】

【数３】

【００６１】ただし、Ｆ_HEAT ：照明光吸収による焦点位置変化 Δｔ：照明光吸収による焦点位置変化計算間隔Ｔ_FK ：照明光吸収による焦点位置変化時定数Ｆ_HEATK：照明光吸収による時刻Δｔ前の焦点位置変
化の時定数ＴＦＫ成分Ｃ_FHK：照明光吸収に対する焦点位置変化率の時定
数ＴＦＫ成分 αＦ：ウェハ反射率依存性

【００６２】この式（７）に示すモデル関数は、照射量
を入力、焦点位置変化を出力と見たときに、１次遅れ系
３個（ｋ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）の和の形として表したものであ
る。このモデル関数は、式（７）に限られず、投影光学
系１４の照明光吸収量と必要とされる精度から変更して
もよい。例えば、照明光吸収量が比較的小さければ、１
次遅れ系２個の和としてもよいし、１次遅れ系１個とし
てもよい。また、投影光学系１４が照明光を吸収してか
ら結像性能変化として現れるまでに熱伝導により時間が
かかるようならば、ムダ時間系のモデル関数を採用して
もよい。また、ウェハ反射率依存性は通常１であるが、
投影光学系１４においてウェハ１８に近い側に吸収率の
大きいガラス材料を使用した場合には反射率に大きく影
響することがあるので、この場合にはαＦに１より大き
い値を設定する。逆に投影光学系１４のウェハ１８に近
い側に吸収率が小さいガラスを採用した場合にはαＦに
１より小さい値を設定する。なお、照明光吸収による焦
点位置変化時定数、照明光吸収に対する焦点位置変化
率、およびウェハ反射率依存性は、いずれも実験により
実測するか、あるいは、高精度な熱解析シミュレーショ
ンにより計算で求めることができる。

【００６３】以上説明した投影光学系１４の照明光吸収
による焦点位置の変動を示す式（７）と同様にして、投
影光学系１４の照明光吸収による焦点位置以外の他の結
像性能の変動を示す式を得ることができる。なお、焦点
位置の変動を示すモデル式では式（７）のように１次遅
れ系３個の和として表したが、例えば像面湾曲のモデル
式では１次遅れ系１個で十分な場合も考えられる。ま
た、モデル式による演算時間を短縮させるために、各結
像性能毎に照明光吸収のモデル関数を変更してもよい。
以上説明したような、投影光学系１４の照明光吸収によ
る焦点位置変化のモデル式（７）と同様にして、以下に
示す全６種類の結像特性の変動を示すモデル式を予め求
めておく。

【００６４】Ｆ_HEAT ：照明光吸収による焦点位置
変化ＣＵ_HEAT ：照明光吸収による４像面湾曲変化Ｍ_HEAT ：照明光吸収による倍率変化Ｄ_HEAT ：照明光吸収によるディストーション変化ＣＯ_HEAT ：照明光吸収によるコマ収差変化ＳＡ_HEAT ：照明光吸収による球面収差変化

【００６５】次に、本実施の形態による投影光学系１４
内の結像性能補正部１６による結像特性の補正について
説明する。まず、投影光学系１４内の結像性能補正部１
６の各レンズ群のＺ軸方向への移動量と結像性能変化量
の関係を実験により予め求めておく。以下の式（８）の
係数Ｃ₁₁〜Ｃ₆₆により、６個のレンズ群を各々移動した
際の各結像性能の変化が表される。

【００６６】

【数４】

【００６７】ここで、Ｇ₁〜Ｇ₆は６個のレンズ群の移動
量を表している。なお、実験により各係数Ｃ₁₁〜Ｃ₆₆を
求めているが、高精度な光学シミュレーションにより計
算で係数を求めてもよい。以上、投影光学系１４におけ
る大気圧変化と照明光吸収とによる結像性能変化につい
て説明した。

【００６８】次に、Ｚステージ１９を光軸ＡＸ方向に移
動させてウェハ１８表面を投影光学系の結像面に一致さ
せる方法を用いずに、投影光学系１４の結像性能補正部
１６内の６箇所のレンズ群２５〜３０だけを使用してこ
れらの結像性能変化を補正する第１補正モードについて
以下に説明する。まず、各結像性能変化は、

【００６９】

【数５】

【００７０】と表され、各レンズ群２５〜３０を所定量
移動させることにより各結像性能変化がキャンセルされ
る。式（９）の右辺第３項として、レチクル１１および
ウェハ１８に用いる斜入射焦点位置検出系１３、２２の
検出値が入っているが、これは、レチクル１１やウェハ
１８の平面度不良などにより焦点基準位置からＺ軸方向
に変位したような場合でも、結像性能補正部１６内のレ
ンズ群２５〜３０の移動で補正することを意味してい
る。すなわち、第１補正モードではＺステージ１９は全
く移動させずに、ウェハ１８の表面に投影光学系１４の
結像面を一致させることができるようになる。従って、
レチクル１１とウェハ１８の同期走査が必要なウェハ１
８の露光中は投影光学系１４内のレンズ群２５〜３０の
移動だけで焦点位置合わせを行い、レチクルステージ１
２とウェハステージ２０を投影光学系１４の光軸ＡＸ方
向に移動させないので、各ステージ１２，２０に対して
余計な振動等の外乱要素を与えずに同期走査することが
でき、高精度な走査速度制御を行うことができるように
なる。なお、第１補正モードにおける各レンズ群２５〜
３０の移動量は、以下の式（１０）から求めることがで
きる。

【００７１】

【数６】

【００７２】次に、Ｚステージ１９を光軸ＡＸ方向に移
動させてウェハ１８表面を投影光学系の結像面に一致さ
せる方法を使用してこれらの結像性能変化を補正する第
２補正モードについて以下に説明する。まず、各結像性
能変化は、

【００７３】

【数７】

【００７４】と表される。式（１１）において、焦点位
置Ｆを除いた残り５個の結像性能は、５箇所の例えばレ
ンズ群２６〜３０をＺ軸方向に移動させることにより補
正する。以下の式（１２）よりレンズ群２６〜３０の移
動量が求められる。

【００７５】

【数８】

【００７６】式（１２）に基づいて５個のレンズ群２６
〜３０を移動させると、焦点位置が変動する。従って、
この焦点位置変動量をＦＧとすると、

【００７７】

【数９】

【００７８】となる。結局、投影光学系１４の焦点位置
変化は、大気圧変化、照明光吸収変化、レンズ群移動変
化を合せて、

【００７９】ＦＬ＝Ｆ＋ＦＧ・・・式（１４）

【００８０】となる。投影光学系１４の焦点位置変化Ｆ
Ｌを上述のＺステージ１９による焦点位置補正の式
（２）に代入して補正を実行する。なお、ここでの説明
では結像性能補正部１６内のレンズ群２５を移動させな
いようにしたが、代わりに他のレンズ群２６〜３０のい
ずれかを移動させないようにしてもよい。例えば、大気
圧変化や照明光吸収は計算で予想できるので、予め、１
個のレンズ群を固定して他の５個のレンズ群で補正した
場合に各レンズ群の移動量を小さくできる組合せを求め
ておいて選択するようにしてもよい。

【００８１】次に、本実施の形態による焦点位置の補正
動作の流れについて図４および図５を用いて説明する。
図４および図５は共に、投影光学系１４の結像性能補正
部１６による焦点位置の補正と、Ｚステージ１９の光軸
ＡＸ方向への移動による焦点位置の補正とを示してい
る。図４および図５の縦軸は、Ｚステージ１９の焦点位
置補正量と結像性能補正部１６による焦点位置補正量を
表している。また、横軸は時間を表しており、非露光状
態、露光状態、非露光状態の順に状態が変化する場合を
例示している。

【００８２】まず、図４において、非露光時は第２補正
モードで焦点位置を補正する。このとき、投影光学系１
４では焦点位置補正はしていない。次に、露光が始まる
と、第１補正モードに移行する。Ｚステージ１９は固定
して投影光学系１４側で焦点位置を補正する。次に露光
が終了したら投影光学系１４で補正していた焦点位置の
位置情報をＺステージ１９側に受け渡し、受け渡された
焦点位置情報に基づいてＺステージ１９を所定量Ｚ方向
に移動させると共に、投影光学系１４の結像性能補正部
１６内の各レンズ群をリセット位置まで戻すようにす
る。

【００８３】これにより、投影光学系１４側で補正する
焦点位置補正量は常に露光中の変化分だけにすることが
できる。この手順では、結像性能補正部１６からＺステ
ージ１９側に焦点位置情報の受け渡し動作が発生するの
で、Ｚステージ１９の光軸ＡＸ方向の移動と、リセット
位置に移動するレンズ群の移動が完全に一致していない
と、瞬間的に焦点位置ずれが発生してしまう可能性があ
る。これはＺステージ１９の移動応答性、あるいは結像
性能補正部１６内のレンズ群の移動応答性を実験的に求
めておいて、それらの応答性を考慮して、焦点位置情報
の受け渡し動作時における他の動作に所定の待ち時間を
設定することにより回避することができる。

【００８４】次に、図５を用いて焦点位置の補正動作の
他の例を説明する。まず初めは、図４に示した手順と同
様に最初の非露光時は第２補正モードで焦点位置を補正
している。次に露光が始まるとやはり図４と同様に第１
補正モードに移行する。次に露光が終了すると第２補正
モードに移行するが、その際図４に示した手順と異な
り、結像性能補正部１６側で補正した焦点位置の補正情
報はＺステージ１９に受け渡されない。こうすること
で、図４に示した手順で発生し得る焦点位置受け渡し誤
差をなくすことができ、連続的に焦点が合っている状態
を継続させることができる。つまり、露光終了直後に例
えばウェハアライメントやレチクルアライメントなどを
実行する際に待ち時間がなくなるので、スループットを
低下させない焦点位置合わせを行うことができるように
なる。

【００８５】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、図４
および図５に示したように露光中と非露光中で焦点位置
合わせ動作を切り替えるようにしたが、本発明はこれに
限られず、例えば、ウェハ１枚の最初の露光領域の露光
から最後の露光領域の露光までは第１補正モードで焦点
位置合わせを行うようにし、ウェハを交換してから交換
したウェハのアライメントを行う動作においては、第２
補正モードを用いるようにしてももちろんよい。

【００８６】さらに、図４で示した焦点位置の補正動作
を動作Ａ、図５で示した焦点位置の補正動作を動作Ｂと
して、１枚のウェハ内では動作Ｂで焦点位置の補正を行
いウェハ交換時のようなある程度時間がある場合には動
作Ａを用いて、焦点位置情報の受け渡しが行われるよう
にしてもよい。さらに、投影露光装置が連続稼動してい
る間は動作Ｂを用い、ロットの合間などで装置を使用し
ていない時に動作Ａを用いるようにしてもよい。あるい
は、通常は動作Ｂを用いるが、投影光学系１４による焦
点位置補正量が所定の閾値を超えたら動作Ａに移行して
Ｚステージ１９に焦点位置補正情報を受け渡すようにし
てもよい。

【００８７】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、レチクル
とウェハの同期走査が必要なときには、投影光学系内の
所定のレンズ群を駆動して行う焦点位置補正動作を用
い、レチクルとウェハの同期走査が必要ないときにはＺ
ステージを投影光学系の光軸方向に移動させる焦点位置
補正動作を用いるようにして、同期走査時にはＺステー
ジを移動させずに済むようにしたので、ＸＹステージの
走査移動制御に与える外乱の要素を減らすことができ高
精度な同期走査制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による投影露光装置の概
略の構成を示す図である。

【図２】本発明の一実施の形態による投影露光装置にお
ける結像性能補正部１６の、投影光学系１４の光軸ＡＸ
に沿って切断した断面の概略を示す図である。

【図３】本発明の一実施の形態による投影露光装置にお
ける結像性能補正部１６の、投影光学系１４の光軸ＡＸ
に垂直な面で切断した断面の概略を示す図である。

【図４】本発明の一実施の形態による投影露光方法にお
ける焦点位置合わせ動作の一例を説明する図である。

【図５】本発明の一実施の形態による投影露光方法にお
ける焦点位置合わせ動作の他の例を説明する図である。

【符号の説明】

１光源２第１フライアイレンズ３振動ミラー４第２フライアイレンズ５ビームスプリッタ６インテグレータセンサ７反射率センサ８ブラインド９折り曲げミラー１０コンデンサレンズ１１レチクル１２レチクルステージ１３レチクル斜入射ＡＦ１４投影光学系１５可変開口絞り１６結像性能補正部１７結像性能制御部１８ウェハ１９Ｚステージ２０ＸＹステージ２１照射量センサ２２ウェハ斜入射ＡＦ２３大気圧センサ２３ａレンズ内大気圧センサ２３ｂレンズ外大気圧センサ２４主制御装置２５〜３０レンズ群３１〜３６圧電素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パターンが形成されたレチクルと感光基板
とを同期して移動させ、前記パターンの像を投影光学系
を介して前記感光基板に露光する投影露光方法におい
て、前記投影光学系の結像面に対する前記感光基板表面のず
れ量を計測する焦点検出ステップと、前記ずれ量に基づいて、前記投影光学系の結像特性を変
化させて、前記投影光学系の結像面を前記感光基板表面
に一致させる第１の焦点位置合わせステップと、前記ずれ量に基づいて、前記感光基板を前記投影光学系
の光軸方向に移動させて、前記投影光学系の結像面に前
記感光基板表面を一致させる第２の焦点位置合わせステ
ップと、前記パターンの像を前記感光基板に露光する露光時と、
前記パターンの像を前記感光基板に露光しない非露光時
とに基づいて、前記第１の焦点位置合わせステップと、
前記第２の焦点位置合わせステップとを切り替える切り
替えステップとを有することを特徴とする投影露光方
法。
【請求項２】請求項１記載の投影露光方法において、前記切り替えステップは、前記露光時には、前記第１の
焦点位置合わせステップに切り替え、前記非露光時に
は、前記第２の焦点位置合わせステップに切り替えるこ
とを特徴とする投影露光方法。
【請求項３】請求項１または２に記載の投影露光方法に
おいて、前記第１の焦点位置合わせステップは、前記投影光学系
内の複数のレンズ群のうち、少なくとも１つのレンズ群
を前記投影光学系の光軸方向に移動させて、前記レチク
ルと前記感光基板との共役関係を維持させることを特徴
とする投影露光方法。
【請求項４】請求項３記載の投影露光方法において、前記露光時から前記非露光時に移行する際、前記光軸方
向に移動させた前記複数のレンズ群のうち、少なくとも
１つのレンズ群を所定のリセット位置まで復帰させ、復
帰に伴う前記結像面の変動量だけ前記感光基板を前記光
軸方向に移動させることを特徴とする投影露光方法。
【請求項５】レチクルに形成されたパターンの像を感光
基板に投影する複数のレンズ群を有する投影光学系を備
え、前記レチクルと前記感光基板とを同期して走査させ
て前記パターンの像を前記投影光学系を介して前記感光
基板に転写する投影露光装置において、前記投影光学系の結像面に対する前記感光基板表面のず
れ量を計測する焦点検出系と、前記ずれ量に基づいて、前記投影光学系の結像特性を変
化させて、前記投影光学系の結像面を前記感光基板表面
に一致させる第１の焦点位置合わせ機構と、前記ずれ量に基づいて、前記感光基板を前記投影光学系
の光軸方向に移動させて、前記投影光学系の結像面に前
記感光基板表面を一致させる第２の焦点位置合わせ機構
と、前記パターンの像を前記感光基板に露光する露光時と、
前記パターンの像を前記感光基板に露光しない非露光時
とに基づいて、前記第１の焦点位置合わせ機構と、前記
第２の焦点位置合わせ機構とを切り替える切り替え手段
とを備えていることを特徴とする投影露光装置。
【請求項６】請求項５記載の投影露光装置において、前記第２の焦点位置合わせ機構は、前記ずれ量に基づい
て、前記投影光学系の結像面に前記感光基板表面を一致
させるように前記感光基板を前記投影光学系の光軸方向
に移動させる基板ステージを有することを特徴とする投
影露光装置。