JP2002141261A - 面位置検出装置及びその製造方法、露光装置及びその製造方法、並びにマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents
面位置検出装置及びその製造方法、露光装置及びその製造方法、並びにマイクロデバイスの製造方法Info
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- JP2002141261A JP2002141261A JP2000331526A JP2000331526A JP2002141261A JP 2002141261 A JP2002141261 A JP 2002141261A JP 2000331526 A JP2000331526 A JP 2000331526A JP 2000331526 A JP2000331526 A JP 2000331526A JP 2002141261 A JP2002141261 A JP 2002141261A
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板の表面状態に拘わらず、投影光学系の光
軸方向における基板の位置情報を良好に検出することが
できる面位置検出装置及びその製造方法を提供し、当該
面位置検出装置を備える露光装置及びその製造方法を提
供し、更に当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。 【解決手段】 プレートＰに検出光を照射する照射光学
系１８ａ，１９ａと、プレートＰからの光を所定の受光
位置に集光する検出光学系１８ｂ，１９ｃと、上記受光
位置に配置された光電検出器１８ｃ，１９ｄと、検出光
学系１８ｂ、１９ｃを介して光電検出器１８ｃ，１９ｄ
に至る被検面からの光に関する光量を光電検出器１８
ｃ，１９ｄの検出特性に基づいて調整する主制御系１５
とを備える。
軸方向における基板の位置情報を良好に検出することが
できる面位置検出装置及びその製造方法を提供し、当該
面位置検出装置を備える露光装置及びその製造方法を提
供し、更に当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。 【解決手段】 プレートＰに検出光を照射する照射光学
系１８ａ，１９ａと、プレートＰからの光を所定の受光
位置に集光する検出光学系１８ｂ，１９ｃと、上記受光
位置に配置された光電検出器１８ｃ，１９ｄと、検出光
学系１８ｂ、１９ｃを介して光電検出器１８ｃ，１９ｄ
に至る被検面からの光に関する光量を光電検出器１８
ｃ，１９ｄの検出特性に基づいて調整する主制御系１５
とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、面位置検出装置及
びその製造方法、露光装置及びその製造方法、並びにマ
イクロデバイスの製造方法に係り、特に半導体素子、撮
像素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等のマイク
ロデバイスをリソグラフィー工程で製造する際に、各種
のマイクロデバイスが形成される基板の表面に対して垂
直な方向の基板位置を検出する面位置検出装置及びその
製造方法、当該面位置検出装置を備える露光装置及びそ
の製造方法、並びに当該露光装置を用いてマイクロデバ
イスを製造するマイクロデバイスの製造方法に関する。
びその製造方法、露光装置及びその製造方法、並びにマ
イクロデバイスの製造方法に係り、特に半導体素子、撮
像素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等のマイク
ロデバイスをリソグラフィー工程で製造する際に、各種
のマイクロデバイスが形成される基板の表面に対して垂
直な方向の基板位置を検出する面位置検出装置及びその
製造方法、当該面位置検出装置を備える露光装置及びそ
の製造方法、並びに当該露光装置を用いてマイクロデバ
イスを製造するマイクロデバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、
又は薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造工程の
１つであるフォトリソグラフィ工程においては、マスク
やレチクル（以下、マスクと総称する）に形成されたパ
ターンの像を、フォレジスト等の感光剤が塗布されたウ
ェハやガラスプレート等（以下、これらを総称する場合
は、基板と称する）に転写する露光装置が用いられる。
例えば、液晶表示素子（ＬＣＤ）を製造する際には、所
謂ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（以下、
ステッパと称する）が用いられることが多い。このステ
ッパは、マスク上に形成されたＬＣＤのパターンを基板
としてのガラスプレート（以下、プレートと称する）の
所定の領域に露光した後、プレートが載置されているス
テージを一定距離だけステッピング移動させて、プレー
トの別の領域を露光し、かかる動作をプレートに設定さ
れた全ての領域に対して繰り返し行うことにより、プレ
ート全体に対してマスクに形成されたパターンの像を転
写する装置である。
又は薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造工程の
１つであるフォトリソグラフィ工程においては、マスク
やレチクル（以下、マスクと総称する）に形成されたパ
ターンの像を、フォレジスト等の感光剤が塗布されたウ
ェハやガラスプレート等（以下、これらを総称する場合
は、基板と称する）に転写する露光装置が用いられる。
例えば、液晶表示素子（ＬＣＤ）を製造する際には、所
謂ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（以下、
ステッパと称する）が用いられることが多い。このステ
ッパは、マスク上に形成されたＬＣＤのパターンを基板
としてのガラスプレート（以下、プレートと称する）の
所定の領域に露光した後、プレートが載置されているス
テージを一定距離だけステッピング移動させて、プレー
トの別の領域を露光し、かかる動作をプレートに設定さ
れた全ての領域に対して繰り返し行うことにより、プレ
ート全体に対してマスクに形成されたパターンの像を転
写する装置である。
【０００３】上述したステッパ等の露光装置によってパ
ターンが転写された基板に対して現像処理を行うと、基
板上には転写されたパターンに応じたレジストパターン
が形成される。その後、処理工程においてこのレジスト
パターンをマスクとして基板に対するエッチング処理、
配線形成処理等の各種処理を行い、マスクのパターンに
応じたパターンを基板上に形成する。パターンが形成さ
れた基板上面には、再度感光剤が塗布され、上記工程が
数回〜数十回程度繰り返し行われる。このように、フォ
トリソグラフィ工程においては、既に基板に形成されて
いるパターン対して次に形成されるパターンの像が重ね
合わされて転写される。よって、所期の機能を有するデ
バイスを製造するためには、レチクルと基板とを高精度
に位置合わせ（アライメント）しなければならない。近
年、高密度化や低消費電力化等のためにパターンが微細
化しており、これに伴って例えば最小線幅の数分の１〜
数十分の１程度の高いアライメント精度が要求されてい
る。
ターンが転写された基板に対して現像処理を行うと、基
板上には転写されたパターンに応じたレジストパターン
が形成される。その後、処理工程においてこのレジスト
パターンをマスクとして基板に対するエッチング処理、
配線形成処理等の各種処理を行い、マスクのパターンに
応じたパターンを基板上に形成する。パターンが形成さ
れた基板上面には、再度感光剤が塗布され、上記工程が
数回〜数十回程度繰り返し行われる。このように、フォ
トリソグラフィ工程においては、既に基板に形成されて
いるパターン対して次に形成されるパターンの像が重ね
合わされて転写される。よって、所期の機能を有するデ
バイスを製造するためには、レチクルと基板とを高精度
に位置合わせ（アライメント）しなければならない。近
年、高密度化や低消費電力化等のためにパターンが微細
化しており、これに伴って例えば最小線幅の数分の１〜
数十分の１程度の高いアライメント精度が要求されてい
る。
【０００４】また、パターンの微細化に伴い、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
転写する際に、基板の表面を投影光学系の結像位置に正
確に合わせ込む必要がある。このため、ステッパ等の露
光装置は投影光学系の光軸方向における基板の位置情報
を検出する面位置検出装置を備える。ステッパに備えら
れることが多い面位置検出装置は、基板表面のある一点
に対して検出光を斜め方向から入射させ、斜め方向に反
射した光束を検出して投影光学系の光軸方向における基
板表面の位置情報を検出する斜入射式の面位置検出装置
である。斜入射式の面位置検出装置は、基板の表面を被
検面として、その被検面に投射光束を斜めに投射してス
リット状の像を被検面に結像させ、その反射光を受光部
に設けられた光電検出器の検出面に再結像させることに
より、その反射光の検出面上での入射位置を検知するよ
うに構成されている。従って、被検面としての基板の表
面が投影光学系の光軸方向に変位すると、その変位に対
応して、検出面に入射する反射光像がその入射方向に対
して直交する方向に横ずれを起こすことになる。この横
ずれ量を検出することによって基板表面が投影光学系の
結像位置にあるか否かを判定することができる。
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
転写する際に、基板の表面を投影光学系の結像位置に正
確に合わせ込む必要がある。このため、ステッパ等の露
光装置は投影光学系の光軸方向における基板の位置情報
を検出する面位置検出装置を備える。ステッパに備えら
れることが多い面位置検出装置は、基板表面のある一点
に対して検出光を斜め方向から入射させ、斜め方向に反
射した光束を検出して投影光学系の光軸方向における基
板表面の位置情報を検出する斜入射式の面位置検出装置
である。斜入射式の面位置検出装置は、基板の表面を被
検面として、その被検面に投射光束を斜めに投射してス
リット状の像を被検面に結像させ、その反射光を受光部
に設けられた光電検出器の検出面に再結像させることに
より、その反射光の検出面上での入射位置を検知するよ
うに構成されている。従って、被検面としての基板の表
面が投影光学系の光軸方向に変位すると、その変位に対
応して、検出面に入射する反射光像がその入射方向に対
して直交する方向に横ずれを起こすことになる。この横
ずれ量を検出することによって基板表面が投影光学系の
結像位置にあるか否かを判定することができる。
【０００５】半導体素子の製造に用いられるステッパ
は、通常、比較的小さな露光領域が設定されているが、
上述した面位置検出装置の検出原理を応用して露光領域
のほぼ全面に複数のスリット像を投影し、その反射像を
検出することにより露光領域内の任意の位置における投
影光学系の光軸方向における位置情報を得る面位置検出
装置が案出されている。また、液晶表示素子の製造に用
いられるステッパは、半導体素子の製造に用いられるス
テッパにおいて設定される露光領域の２〜５倍程度の露
光領域が設定されている。液晶表示素子の製造に用いら
れる基板（プレート）は、半導体素子の製造に用いられ
る基板（ウェハ）に比較して大面積であるため、露光領
域内のほぼ全面に亘ってスリット像を投射する構成にす
ると、光学系が大型になりすぎて実際的ではない。その
上、液晶表示素子の製造において用いられる基板（プレ
ート）では基板の傾斜よりも基板表面のうねりが問題と
なるため、複数の検出点の変位位置を個々に求める上記
の方法はコスト的にも配置的にも問題がある。また、複
数の検出点を検出するために前述した斜入射式の面位置
検出装置を複数設け、各々の面位置検出装置から射出さ
れる検出光が露光領域内の異なる検出点を照射するよう
構成すれば実現可能と考えられるが、面位置検出装置が
複数設けられることになるためコスト面及び配置上の問
題がある。
は、通常、比較的小さな露光領域が設定されているが、
上述した面位置検出装置の検出原理を応用して露光領域
のほぼ全面に複数のスリット像を投影し、その反射像を
検出することにより露光領域内の任意の位置における投
影光学系の光軸方向における位置情報を得る面位置検出
装置が案出されている。また、液晶表示素子の製造に用
いられるステッパは、半導体素子の製造に用いられるス
テッパにおいて設定される露光領域の２〜５倍程度の露
光領域が設定されている。液晶表示素子の製造に用いら
れる基板（プレート）は、半導体素子の製造に用いられ
る基板（ウェハ）に比較して大面積であるため、露光領
域内のほぼ全面に亘ってスリット像を投射する構成にす
ると、光学系が大型になりすぎて実際的ではない。その
上、液晶表示素子の製造において用いられる基板（プレ
ート）では基板の傾斜よりも基板表面のうねりが問題と
なるため、複数の検出点の変位位置を個々に求める上記
の方法はコスト的にも配置的にも問題がある。また、複
数の検出点を検出するために前述した斜入射式の面位置
検出装置を複数設け、各々の面位置検出装置から射出さ
れる検出光が露光領域内の異なる検出点を照射するよう
構成すれば実現可能と考えられるが、面位置検出装置が
複数設けられることになるためコスト面及び配置上の問
題がある。
【０００６】これらの問題点を解決した複数の検出点を
検出する面位置検出装置が同出願人から案出されてい
る。この面位置検出装置を簡単に説明すると、矩形形状
に設定された露光領域内の対角線上に２つの検出点を設
定し、１つの照射光学系を用いてスリット像を検出点の
一方に対して斜め方向から投射し、その反射光を等倍の
リレーレンズを介して他方の検出点に斜め方向から投射
し、他方の検出点の反射光を検出光学系で検出するリレ
ー式の面位置検出装置である。かかる構成の面位置検出
装置では、スリット像が少なくとも２つの検出点に投射
されており、受光系で検出される横ずれ量は基板上に設
定された各検出点における投影光学系の結像位置からの
ずれ量が加算された量に相当するものとなる。従って、
検出されたずれ量を基板上に設定された検出点の数で除
算することにより、投影光学系の結像位置からの基板表
面のずれ量の平均値を求めることができる。以上説明し
た構成の面位置検出装置は、照射光学系及び検出光学系
をそれぞれ１つ設け、更にリレー光学系を備える構成で
あるので、装置構成を簡素化することができ、コスト面
及び配置上の問題が解消される。このリレー式の面位置
検出装置の詳細は、例えば特開平１０−３２６７４５号
公報及び特開平１１−８１９３号公報を参照されたい。
検出する面位置検出装置が同出願人から案出されてい
る。この面位置検出装置を簡単に説明すると、矩形形状
に設定された露光領域内の対角線上に２つの検出点を設
定し、１つの照射光学系を用いてスリット像を検出点の
一方に対して斜め方向から投射し、その反射光を等倍の
リレーレンズを介して他方の検出点に斜め方向から投射
し、他方の検出点の反射光を検出光学系で検出するリレ
ー式の面位置検出装置である。かかる構成の面位置検出
装置では、スリット像が少なくとも２つの検出点に投射
されており、受光系で検出される横ずれ量は基板上に設
定された各検出点における投影光学系の結像位置からの
ずれ量が加算された量に相当するものとなる。従って、
検出されたずれ量を基板上に設定された検出点の数で除
算することにより、投影光学系の結像位置からの基板表
面のずれ量の平均値を求めることができる。以上説明し
た構成の面位置検出装置は、照射光学系及び検出光学系
をそれぞれ１つ設け、更にリレー光学系を備える構成で
あるので、装置構成を簡素化することができ、コスト面
及び配置上の問題が解消される。このリレー式の面位置
検出装置の詳細は、例えば特開平１０−３２６７４５号
公報及び特開平１１−８１９３号公報を参照されたい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述した斜入射式の面
位置検出装置及びリレー式の面位置検出装置の何れの面
検出位置装置でも、被検面に対して７０度〜８５度程度
の入射角をもってスリット状の検出光を投射し、被検面
からの反射光を検出して基板の投影光学系の光軸方向に
おける位置情報を検出している。液晶表示素子の製造で
は、基板としてガラスのプレートが用いられ、製造工程
の１つであるリソグラフィー工程では、基板表面に対し
てエッチング処理や蒸着処理等の種々の処理が施される
ため、上記検出光に対する反射率は基板表面の状態に応
じて変化する。例えば、表面に処理が施されていない基
板（ガラスのプレート）の場合には、上記検出光の反射
率は２０％程度であり、基板上にアルミニウムが蒸着さ
れている場合には、上記検出光の反射率は９０％程度で
ある。従って、前述した斜入射式の面位置検出装置で
は、光電検出器の検出面に入射する光の光量は、基板の
表面状態に応じて４〜５倍程度の差がある。また、前述
したリレー式の面位置検出装置では、一方の検出点で反
射された光束を他の検出点へ斜め方向から入射させてい
るため、光電検出器の検出面に入射する光の光量の差
は、基板の表面状態に応じて２０倍程度と大になる。
位置検出装置及びリレー式の面位置検出装置の何れの面
検出位置装置でも、被検面に対して７０度〜８５度程度
の入射角をもってスリット状の検出光を投射し、被検面
からの反射光を検出して基板の投影光学系の光軸方向に
おける位置情報を検出している。液晶表示素子の製造で
は、基板としてガラスのプレートが用いられ、製造工程
の１つであるリソグラフィー工程では、基板表面に対し
てエッチング処理や蒸着処理等の種々の処理が施される
ため、上記検出光に対する反射率は基板表面の状態に応
じて変化する。例えば、表面に処理が施されていない基
板（ガラスのプレート）の場合には、上記検出光の反射
率は２０％程度であり、基板上にアルミニウムが蒸着さ
れている場合には、上記検出光の反射率は９０％程度で
ある。従って、前述した斜入射式の面位置検出装置で
は、光電検出器の検出面に入射する光の光量は、基板の
表面状態に応じて４〜５倍程度の差がある。また、前述
したリレー式の面位置検出装置では、一方の検出点で反
射された光束を他の検出点へ斜め方向から入射させてい
るため、光電検出器の検出面に入射する光の光量の差
は、基板の表面状態に応じて２０倍程度と大になる。
【０００８】ところで、近年、ＴＦＴ（Thin Film Tran
sistor）反射型液晶表示素子やＳＴＮ（Super Twisted
Nematic）反射型液晶表示素子等の液晶表示素子を製造
する場合には、視野角を広くするために拡散板が形成さ
れることが多い。この拡散板の表面には５μｍ〜１０μ
ｍ程度のドットパターンが露光処理により形成されてお
り、拡散板は、かかるドットパターンによって液晶表示
素子に入射した光を拡散させている。拡散板に形成され
たドットパターンのように、基板表面に微細な凹凸パタ
ーンが形成されている場合、面位置検出装置から射出さ
れた検出光が基板表面で散乱されるため、基板表面にお
ける検出光の反射率が低下する。例えば、ガラスのプレ
ート表面に凹凸パターンが形成されている場合の検出光
の反射率は１６％〜１７％程度に低下し、その分、光電
検出器の検出面に入射する光の光量が減少する。特に、
リレー式の面位置検出装置では、一方の検出点で反射さ
れた光束を他の検出点へ斜め方向から入射させているた
め、最終的に光電検出器の検出面に入射する光の光量は
極めて減少する。更に、３点以上の検出点が設定された
リレー式の面位置検出装置では、得られる光量が更に減
少することになる。
sistor）反射型液晶表示素子やＳＴＮ（Super Twisted
Nematic）反射型液晶表示素子等の液晶表示素子を製造
する場合には、視野角を広くするために拡散板が形成さ
れることが多い。この拡散板の表面には５μｍ〜１０μ
ｍ程度のドットパターンが露光処理により形成されてお
り、拡散板は、かかるドットパターンによって液晶表示
素子に入射した光を拡散させている。拡散板に形成され
たドットパターンのように、基板表面に微細な凹凸パタ
ーンが形成されている場合、面位置検出装置から射出さ
れた検出光が基板表面で散乱されるため、基板表面にお
ける検出光の反射率が低下する。例えば、ガラスのプレ
ート表面に凹凸パターンが形成されている場合の検出光
の反射率は１６％〜１７％程度に低下し、その分、光電
検出器の検出面に入射する光の光量が減少する。特に、
リレー式の面位置検出装置では、一方の検出点で反射さ
れた光束を他の検出点へ斜め方向から入射させているた
め、最終的に光電検出器の検出面に入射する光の光量は
極めて減少する。更に、３点以上の検出点が設定された
リレー式の面位置検出装置では、得られる光量が更に減
少することになる。
【０００９】従来、面位置検出装置は、基板表面にアル
ミニウムが蒸着されている場合に得られる反射光の光量
と、表面に処理が施されていない基板から得られる反射
光の光量との何れをも検出することができる検出感度を
有する光電検出器を備えている。しかしながら、基板表
面に上述した凹凸パターンが形成されていると、反射光
の光量が少なすぎるため、検出信号がノイズ成分に埋も
れてしまい、より広いダイナミックレンジを有する光電
検出素子を用いなければ検出できないという問題があ
る。基板表面にアルミニウムが蒸着されている場合に得
られる反射光と、表面に凹凸パターンが形成されている
場合に得られる反射光とを共に検出できる広いダイナミ
ックレンジを有する光電検出素子は高価であるため好ま
しくない。
ミニウムが蒸着されている場合に得られる反射光の光量
と、表面に処理が施されていない基板から得られる反射
光の光量との何れをも検出することができる検出感度を
有する光電検出器を備えている。しかしながら、基板表
面に上述した凹凸パターンが形成されていると、反射光
の光量が少なすぎるため、検出信号がノイズ成分に埋も
れてしまい、より広いダイナミックレンジを有する光電
検出素子を用いなければ検出できないという問題があ
る。基板表面にアルミニウムが蒸着されている場合に得
られる反射光と、表面に凹凸パターンが形成されている
場合に得られる反射光とを共に検出できる広いダイナミ
ックレンジを有する光電検出素子は高価であるため好ま
しくない。
【００１０】そこで、凹凸パターンが形成されていると
きに得られる反射光の光量を増加させれば、従来から用
いている光電検出器を用いても検出が可能と考えられ
る。反射光の光量を増加させるためには、基板表面に投
射するスリット像の輝度を高く設定したり、スリットの
形状を長く設定して検出光の光量そのものを増加させる
ことが考えられる。しかしながら、検出光の光量そのも
のを増加させると、表面にアルミニウムが蒸着された基
板等の高反射率の基板に対しては光電検出器の検出面に
入射する光の光量が増えすぎて光電検出器が飽和してい
まい、検出不能になるという問題がある。このように、
従来の面位置検出装置では、基板の表面状態に応じて投
影光学系の光軸方向における基板の位置情報を検出する
ことができたり、又はできなかったりという状況であっ
た
きに得られる反射光の光量を増加させれば、従来から用
いている光電検出器を用いても検出が可能と考えられ
る。反射光の光量を増加させるためには、基板表面に投
射するスリット像の輝度を高く設定したり、スリットの
形状を長く設定して検出光の光量そのものを増加させる
ことが考えられる。しかしながら、検出光の光量そのも
のを増加させると、表面にアルミニウムが蒸着された基
板等の高反射率の基板に対しては光電検出器の検出面に
入射する光の光量が増えすぎて光電検出器が飽和してい
まい、検出不能になるという問題がある。このように、
従来の面位置検出装置では、基板の表面状態に応じて投
影光学系の光軸方向における基板の位置情報を検出する
ことができたり、又はできなかったりという状況であっ
た
【００１１】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、基板の表面状態に拘わらず、投影光学系の光軸
方向における基板の位置情報を良好に検出することがで
きる面位置検出装置及びその製造方法を提供し、当該面
位置検出装置を備える露光装置及びその製造方法を提供
し、更に当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を目的とする。
であり、基板の表面状態に拘わらず、投影光学系の光軸
方向における基板の位置情報を良好に検出することがで
きる面位置検出装置及びその製造方法を提供し、当該面
位置検出装置を備える露光装置及びその製造方法を提供
し、更に当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を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の面位置検出装置は、被検面の位置を検出す
る面位置検出装置において、前記被検面に検出光（ＩＬ
１、ＩＬ２）を照射する照射光学系（１８ａ、１９ａ）
と、前記被検面からの光を所定の受光位置に集光する検
出光学系（１８ｂ、１９ｃ）と、前記受光位置に配置さ
れた光電検出器（１８ｃ、１９ｄ）と、前記検出光学系
（１８ｂ、１９ｃ）を介して前記光電検出器（１８ｃ、
１９ｄ）に至る被検面からの光に関する光量を前記光電
検出器（１８ｃ、１９ｄ）の検出特性に基づいて調整す
る光量調整手段（１５）とを具備することを特徴として
いる。この発明によれば、検出光学系を介して光電検出
器に至る被検面からの光に関する光量が光電検出器の検
出特性に基づいて調整されるため、被検面（例えば、基
板の表面）の状態に拘わらず、投影光学系の光軸方向に
おける被検面の位置情報を良好に検出することができ
る。また、本発明の位置検出装置は、前記光量調整手段
（１５）が、前記被検面の構造に応じて変化する前記光
電検出器（１８ｃ、１９ｄ）上での光量を前記光電検出
器（１８ｃ、１９ｄ）の検出特性に基づいて調整するこ
とを特徴としている。この発明によれば、例えば被検面
の構造に応じて反射率が大きく変化し、光電検出器上で
の光量が光電検出器で検出可能な範囲に対して過大であ
ったり、逆に過小である場合でも、被検面の構造に応じ
て変化する光電検出器上での光量が光電検出器の検出特
性に基づいて調整されるため、被検面の構造に拘わらず
投影光学系の光軸方向における被検面の位置情報を良好
に検出することができる。また、本発明の位置検出装置
は、前記光量調整手段（１５）が、前記照射光学系（１
８ａ、１９ａ）からの検出光（ＩＬ１、ＩＬ２）の光強
度を調整することを特徴としている。この発明によれ
ば、検出光学系を介して光電検出器に至る被検面からの
光に関する光量の調整が、照射光学系からの検出光の光
強度を調整することにより行われるため、装置構成を大
幅に変更しなくとも被検面の状態に拘わらず、投影光学
系の光軸方向における被検面の位置情報を良好に検出す
ることができる。また、本発明の位置検出装置は、前記
照射光学系（１８ａ、１９ａ）が、投射パターン（２８
ａ、４２ａ）を有する投射パターン部材（２８、４２）
と、前記投射パターン（２８ａ、４２ａ）を照明する照
明部（２０、２６、２７、４０、４１）と、前記投射パ
ターン（２８ａ、４２ａ）を前記被検面に投射する照射
側結像系（３０、３１、３２、４４、４５、４６）とを
有し、前記光量調整手段（１５）は、前記投射パターン
（２８ａ、４２ａ）の形状を可変とする形状可変部材
（２９、４３）を有することを特徴としている。この発
明によれば、検出光学系を介して光電検出器に至る被検
面からの光に関する光量の調整が、投射パターン部材に
形成された投射パターンの形状を変更して検出光の光量
を可変させることにより行われるため、装置構成を大幅
に変更せずに簡便な制御により、被検面の状態に拘わら
ず投影光学系の光軸方向における被検面の位置情報を良
好に検出することができる。また、本発明の位置検出装
置は、前記照射光学系（１８ａ、１９ａ）が、投射パタ
ーン（２８ａ、４２ａ）を有する投射パターン部材（２
８、４２）と、前記投射パターン（２８ａ、４２ａ）を
照明する照明部（２０、２６、２７、４０、４１）と、
前記投射パターン（２８ａ、４２ａ）を前記被検面に投
射する照射側結像系（３０、３１、３２、４４、４５、
４６）とを有し、前記光量調整手段（１５）は、前記投
射パターン（２８ａ、４２ａ）を照明する光の強度を可
変とする光強度可変部材（２４）を有することを特徴と
している。この発明によれば、検出光学系を介して光電
検出器に至る被検面からの光に関する光量の調整が、投
射パターン部材に形成された投射パターンを照明する光
の強度を可変させて検出光の光量を調整することにより
行われるため、装置構成を大幅に変更せずに簡便な制御
により、被検面の状態に拘わらず投影光学系の光軸方向
における被検面の位置情報を良好に検出することができ
る。また、本発明の面位置検出装置は、前記照射光学系
（１８ａ、１９ａ）により形成される前記被検面上の照
射領域からの光を前記被検面上での前記検出光学系（１
８ｂ、１９ｃ）の検出領域へ導く光ガイド光学系（１９
ｂ）を更に有することを特徴としている。この発明によ
れば、検出光が照射された照射領域からの光を検出光学
系の検出領域へ導くことにより、照射領域における被検
面の位置ずれ量と検出領域における被検面の位置ずれ量
との和を求めている。この面位置検出装置においては、
照射領域からの光が検出領域へ導かれるため、被検面に
凹凸パターンが形成されている場合には散乱又は回折に
よって検出光学系を介して光電検出器に至る被検面から
の光に関する光量が低下する。しかしながら、検出光学
系を介して光電検出器に至る被検面からの光に関する光
量が、光電検出器の検出特性に基づいて調整されるた
め、照射領域からの光を検出領域へ導く構成であっても
被検面の構造に拘わらず投影光学系の光軸方向における
被検面の位置情報を良好に検出することができる。ま
た、本発明の面位置検出装置は、前記検出光学系（１８
ｂ、１９ｃ）が、前記被検面からの光を所定の結像位置
に結像する検出側結像系（６４、６５）と、前記結像位
置に配置された検出パターン（６６ａ）を有する検出パ
ターン部材（６６）と、当該検出パターン部材（６６）
を介した光を前記光電検出器（１８ｃ、１９ｄ）へ導く
集光光学系（６７）とを有し、前記検出パターン部材
（６６）は、前記被検面と前記検出パターン（６６ａ）
とがシャインプルーフの条件を満たすように配置されて
いることを特徴としている。また、本発明の面位置検出
装置は、前記光電検出器（１８ｃ、１９ｄ）が、前記被
検面と前記光電検出器（１８ｃ、１９ｄ）の検出面とが
シャインプルーフの条件を満たすように配置されている
ことを特徴としている。これらの発明によれば、被検面
と検出パターン部材に形成された検出パターン又は光電
検出器の検出面とがシャインプルーフの条件を満たすよ
うに配置されており、被検面に結像した検出光の像が正
確に検出パターン又は検出面に形成されるため、散乱又
は回折により生ずる被検面からの光に関する光量の減少
を防止する上で好ましい。また、本発明の露光装置は、
マスク（Ｍ）を照明する照明光学系（１、２、３、４、
５、６、７、８、９、１０、１１）と、前記マスク
（Ｍ）のパターン像を基板（Ｐ）に投影する投影光学系
（ＰＬ）とを備えた露光装置であって、前記基板（Ｐ）
を保持する基板ステージ（ＰＳ）と、上記の面位置検出
装置（１８、１９）と、前記面位置検出装置（１８、１
９）からの検出結果に基づいて前記基板ステージ（Ｐ
Ｓ）の位置を調整する調整装置（１５）とを備えること
を特徴としている。この発明によれば、種々の工程を経
て被検面の状態が変化しても、被検面の状態に拘わらず
に投影光学系の光軸方向における被検面の位置情報を検
出することができる面位置検出装置を備えている。よっ
て、被検面の位置を検出することができずに一連の露光
処理が中断されるといった事態を防止できるため、製造
効率を向上させることができる。本発明のマイクロデバ
イスの製造方法は、上記の面位置検出装置（１８、１
９）を用いて基板（Ｐ）の位置を検出する位置検出工程
と、前記位置検出工程の検出結果に基づいて基板（Ｐ）
の位置を調整する基板調整工程と、露光用の光をマスク
（Ｍ）に照射し、投影光学系（ＰＬ）を介して前記マス
ク（Ｍ）のパターン像を前記基板（Ｐ）に転写する転写
工程と、前記転写工程にて転写された前記基板（Ｐ）を
現像する現像工程とを含むことを特徴としている。本発
明の面位置検出装置の製造方法は、被検面に検出光（Ｉ
Ｌ１、ＩＬ２）を照射する照射光学系（１８ａ、１９
ａ）と、前記被検面からの光を所定位置に集光する検出
光学系（１８ｂ、１９ｃ）と、前記所定位置に配置され
た光電検出器（１８ｃ、１９ｄ）とを備えた面位置検出
装置（１８、１９）の製造方法において、前記光電検出
器（１８ｃ、１９ｄ）の検出特性を得る第１工程と、前
記被検面の構造に応じて変化する前記光電検出器（１８
ｃ、１９ｄ）上での光量変化を得る第２工程と、前記第
１工程にて得られた前記検出特性に関する情報と前記第
２工程にて得られた前記光電検出器（１８ｃ、１９ｄ）
上での光量変化に関する情報とに基づいて、前記照射光
学系（１８ａ、１９ａ）の開口数及び前記検出光学系
（１８ｂ、１９ｃ）の開口数を設定する第３工程とを含
むことを特徴としている。この発明によれば、光電検出
器の検出特性と、被検面の構造に応じて変化する光電検
出器上での光量変化とに基づいて照射光学系の開口数及
び検出光学系の開口数が設定された面位置検出装置が製
造される。よって、被検面の構造が検出光を散乱又は回
折させて反射率を低下させる構造であったとしても、照
射光学系の開口数及び検出光学系の開口数が光電検出器
の検出特性と被検面の構造に応じて変化する光電検出器
上での光量変化とに基づいて設定されているため、被検
面の位置を検出することができる。また、本発明の面位
置検出装置は、前記第３工程が、前記被検面の構造に応
じて変化する前記光電検出器（１８ｃ、１９ｄ）上での
光量が前記光電検出器（１８ｃ、１９ｄ）の検出許容範
囲となるように、前記照射光学系（１８ａ、１９ａ）の
開口数と前記検出光学系（１８ｂ、１９ｃ）の開口数と
を異ならせしめることが好適である。また、本発明の面
位置検出装置は、前記被検面と前記光電検出器（１８
ｃ、１９ｄ）の検出面とがシャインプルーフの条件を満
たすように、前記光電検出器（１８ｃ、１９ｄ）を設定
する第４工程を更に含むか、又は前記検出光学系（１８
ｂ、１９ｃ）内部の検出パターン部材（６６）に形成さ
れた検出パターンと前記被検面とがシャインプルーフの
条件を満たすように、前記検出パターン部材（６６）を
設定する第４工程を更に含むことが好適である。本発明
の露光装置の製造方法は、マスク（Ｍ）を照明する照明
光学系（１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、
１１）を設置する工程と、前記マスク（Ｍ）のパターン
像を基板（Ｐ）に投影する投影光学系（ＰＬ）を設置す
る工程と、前記基板（Ｐ）を保持する基板ステージ（Ｐ
Ｓ）を設置する工程と、上記の方法により製造された面
位置検出装置（１８、１９）を設置する工程と、前記面
位置検出装置（１８、１９）からの検出結果に基づいて
基板ステージ（ＰＳ）の位置を調整する調整装置（１
５）を設置する工程とを含むことを特徴としている。ま
た、本発明のマイクロデバイスの製造方法は、上記の方
法により製造された面位置検出装置（１８、１９）を用
いて基板（Ｐ）の位置を検出する位置検出工程と、前記
位置検出工程の検出結果に基づいて前記基板（Ｐ）の位
置を調整する基板調整工程と、露光用の光をマスク
（Ｍ）に照明し、投影光学系（ＰＬ）を介して前記マス
ク（Ｍ）のパターン像を前記基板（Ｐ）に転写する転写
工程と、前記転写工程にて転写された前記基板（Ｐ）を
現像する現像工程とを含むことを特徴としている。
に、本発明の面位置検出装置は、被検面の位置を検出す
る面位置検出装置において、前記被検面に検出光（ＩＬ
１、ＩＬ２）を照射する照射光学系（１８ａ、１９ａ）
と、前記被検面からの光を所定の受光位置に集光する検
出光学系（１８ｂ、１９ｃ）と、前記受光位置に配置さ
れた光電検出器（１８ｃ、１９ｄ）と、前記検出光学系
（１８ｂ、１９ｃ）を介して前記光電検出器（１８ｃ、
１９ｄ）に至る被検面からの光に関する光量を前記光電
検出器（１８ｃ、１９ｄ）の検出特性に基づいて調整す
る光量調整手段（１５）とを具備することを特徴として
いる。この発明によれば、検出光学系を介して光電検出
器に至る被検面からの光に関する光量が光電検出器の検
出特性に基づいて調整されるため、被検面（例えば、基
板の表面）の状態に拘わらず、投影光学系の光軸方向に
おける被検面の位置情報を良好に検出することができ
る。また、本発明の位置検出装置は、前記光量調整手段
（１５）が、前記被検面の構造に応じて変化する前記光
電検出器（１８ｃ、１９ｄ）上での光量を前記光電検出
器（１８ｃ、１９ｄ）の検出特性に基づいて調整するこ
とを特徴としている。この発明によれば、例えば被検面
の構造に応じて反射率が大きく変化し、光電検出器上で
の光量が光電検出器で検出可能な範囲に対して過大であ
ったり、逆に過小である場合でも、被検面の構造に応じ
て変化する光電検出器上での光量が光電検出器の検出特
性に基づいて調整されるため、被検面の構造に拘わらず
投影光学系の光軸方向における被検面の位置情報を良好
に検出することができる。また、本発明の位置検出装置
は、前記光量調整手段（１５）が、前記照射光学系（１
８ａ、１９ａ）からの検出光（ＩＬ１、ＩＬ２）の光強
度を調整することを特徴としている。この発明によれ
ば、検出光学系を介して光電検出器に至る被検面からの
光に関する光量の調整が、照射光学系からの検出光の光
強度を調整することにより行われるため、装置構成を大
幅に変更しなくとも被検面の状態に拘わらず、投影光学
系の光軸方向における被検面の位置情報を良好に検出す
ることができる。また、本発明の位置検出装置は、前記
照射光学系（１８ａ、１９ａ）が、投射パターン（２８
ａ、４２ａ）を有する投射パターン部材（２８、４２）
と、前記投射パターン（２８ａ、４２ａ）を照明する照
明部（２０、２６、２７、４０、４１）と、前記投射パ
ターン（２８ａ、４２ａ）を前記被検面に投射する照射
側結像系（３０、３１、３２、４４、４５、４６）とを
有し、前記光量調整手段（１５）は、前記投射パターン
（２８ａ、４２ａ）の形状を可変とする形状可変部材
（２９、４３）を有することを特徴としている。この発
明によれば、検出光学系を介して光電検出器に至る被検
面からの光に関する光量の調整が、投射パターン部材に
形成された投射パターンの形状を変更して検出光の光量
を可変させることにより行われるため、装置構成を大幅
に変更せずに簡便な制御により、被検面の状態に拘わら
ず投影光学系の光軸方向における被検面の位置情報を良
好に検出することができる。また、本発明の位置検出装
置は、前記照射光学系（１８ａ、１９ａ）が、投射パタ
ーン（２８ａ、４２ａ）を有する投射パターン部材（２
８、４２）と、前記投射パターン（２８ａ、４２ａ）を
照明する照明部（２０、２６、２７、４０、４１）と、
前記投射パターン（２８ａ、４２ａ）を前記被検面に投
射する照射側結像系（３０、３１、３２、４４、４５、
４６）とを有し、前記光量調整手段（１５）は、前記投
射パターン（２８ａ、４２ａ）を照明する光の強度を可
変とする光強度可変部材（２４）を有することを特徴と
している。この発明によれば、検出光学系を介して光電
検出器に至る被検面からの光に関する光量の調整が、投
射パターン部材に形成された投射パターンを照明する光
の強度を可変させて検出光の光量を調整することにより
行われるため、装置構成を大幅に変更せずに簡便な制御
により、被検面の状態に拘わらず投影光学系の光軸方向
における被検面の位置情報を良好に検出することができ
る。また、本発明の面位置検出装置は、前記照射光学系
（１８ａ、１９ａ）により形成される前記被検面上の照
射領域からの光を前記被検面上での前記検出光学系（１
８ｂ、１９ｃ）の検出領域へ導く光ガイド光学系（１９
ｂ）を更に有することを特徴としている。この発明によ
れば、検出光が照射された照射領域からの光を検出光学
系の検出領域へ導くことにより、照射領域における被検
面の位置ずれ量と検出領域における被検面の位置ずれ量
との和を求めている。この面位置検出装置においては、
照射領域からの光が検出領域へ導かれるため、被検面に
凹凸パターンが形成されている場合には散乱又は回折に
よって検出光学系を介して光電検出器に至る被検面から
の光に関する光量が低下する。しかしながら、検出光学
系を介して光電検出器に至る被検面からの光に関する光
量が、光電検出器の検出特性に基づいて調整されるた
め、照射領域からの光を検出領域へ導く構成であっても
被検面の構造に拘わらず投影光学系の光軸方向における
被検面の位置情報を良好に検出することができる。ま
た、本発明の面位置検出装置は、前記検出光学系（１８
ｂ、１９ｃ）が、前記被検面からの光を所定の結像位置
に結像する検出側結像系（６４、６５）と、前記結像位
置に配置された検出パターン（６６ａ）を有する検出パ
ターン部材（６６）と、当該検出パターン部材（６６）
を介した光を前記光電検出器（１８ｃ、１９ｄ）へ導く
集光光学系（６７）とを有し、前記検出パターン部材
（６６）は、前記被検面と前記検出パターン（６６ａ）
とがシャインプルーフの条件を満たすように配置されて
いることを特徴としている。また、本発明の面位置検出
装置は、前記光電検出器（１８ｃ、１９ｄ）が、前記被
検面と前記光電検出器（１８ｃ、１９ｄ）の検出面とが
シャインプルーフの条件を満たすように配置されている
ことを特徴としている。これらの発明によれば、被検面
と検出パターン部材に形成された検出パターン又は光電
検出器の検出面とがシャインプルーフの条件を満たすよ
うに配置されており、被検面に結像した検出光の像が正
確に検出パターン又は検出面に形成されるため、散乱又
は回折により生ずる被検面からの光に関する光量の減少
を防止する上で好ましい。また、本発明の露光装置は、
マスク（Ｍ）を照明する照明光学系（１、２、３、４、
５、６、７、８、９、１０、１１）と、前記マスク
（Ｍ）のパターン像を基板（Ｐ）に投影する投影光学系
（ＰＬ）とを備えた露光装置であって、前記基板（Ｐ）
を保持する基板ステージ（ＰＳ）と、上記の面位置検出
装置（１８、１９）と、前記面位置検出装置（１８、１
９）からの検出結果に基づいて前記基板ステージ（Ｐ
Ｓ）の位置を調整する調整装置（１５）とを備えること
を特徴としている。この発明によれば、種々の工程を経
て被検面の状態が変化しても、被検面の状態に拘わらず
に投影光学系の光軸方向における被検面の位置情報を検
出することができる面位置検出装置を備えている。よっ
て、被検面の位置を検出することができずに一連の露光
処理が中断されるといった事態を防止できるため、製造
効率を向上させることができる。本発明のマイクロデバ
イスの製造方法は、上記の面位置検出装置（１８、１
９）を用いて基板（Ｐ）の位置を検出する位置検出工程
と、前記位置検出工程の検出結果に基づいて基板（Ｐ）
の位置を調整する基板調整工程と、露光用の光をマスク
（Ｍ）に照射し、投影光学系（ＰＬ）を介して前記マス
ク（Ｍ）のパターン像を前記基板（Ｐ）に転写する転写
工程と、前記転写工程にて転写された前記基板（Ｐ）を
現像する現像工程とを含むことを特徴としている。本発
明の面位置検出装置の製造方法は、被検面に検出光（Ｉ
Ｌ１、ＩＬ２）を照射する照射光学系（１８ａ、１９
ａ）と、前記被検面からの光を所定位置に集光する検出
光学系（１８ｂ、１９ｃ）と、前記所定位置に配置され
た光電検出器（１８ｃ、１９ｄ）とを備えた面位置検出
装置（１８、１９）の製造方法において、前記光電検出
器（１８ｃ、１９ｄ）の検出特性を得る第１工程と、前
記被検面の構造に応じて変化する前記光電検出器（１８
ｃ、１９ｄ）上での光量変化を得る第２工程と、前記第
１工程にて得られた前記検出特性に関する情報と前記第
２工程にて得られた前記光電検出器（１８ｃ、１９ｄ）
上での光量変化に関する情報とに基づいて、前記照射光
学系（１８ａ、１９ａ）の開口数及び前記検出光学系
（１８ｂ、１９ｃ）の開口数を設定する第３工程とを含
むことを特徴としている。この発明によれば、光電検出
器の検出特性と、被検面の構造に応じて変化する光電検
出器上での光量変化とに基づいて照射光学系の開口数及
び検出光学系の開口数が設定された面位置検出装置が製
造される。よって、被検面の構造が検出光を散乱又は回
折させて反射率を低下させる構造であったとしても、照
射光学系の開口数及び検出光学系の開口数が光電検出器
の検出特性と被検面の構造に応じて変化する光電検出器
上での光量変化とに基づいて設定されているため、被検
面の位置を検出することができる。また、本発明の面位
置検出装置は、前記第３工程が、前記被検面の構造に応
じて変化する前記光電検出器（１８ｃ、１９ｄ）上での
光量が前記光電検出器（１８ｃ、１９ｄ）の検出許容範
囲となるように、前記照射光学系（１８ａ、１９ａ）の
開口数と前記検出光学系（１８ｂ、１９ｃ）の開口数と
を異ならせしめることが好適である。また、本発明の面
位置検出装置は、前記被検面と前記光電検出器（１８
ｃ、１９ｄ）の検出面とがシャインプルーフの条件を満
たすように、前記光電検出器（１８ｃ、１９ｄ）を設定
する第４工程を更に含むか、又は前記検出光学系（１８
ｂ、１９ｃ）内部の検出パターン部材（６６）に形成さ
れた検出パターンと前記被検面とがシャインプルーフの
条件を満たすように、前記検出パターン部材（６６）を
設定する第４工程を更に含むことが好適である。本発明
の露光装置の製造方法は、マスク（Ｍ）を照明する照明
光学系（１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、
１１）を設置する工程と、前記マスク（Ｍ）のパターン
像を基板（Ｐ）に投影する投影光学系（ＰＬ）を設置す
る工程と、前記基板（Ｐ）を保持する基板ステージ（Ｐ
Ｓ）を設置する工程と、上記の方法により製造された面
位置検出装置（１８、１９）を設置する工程と、前記面
位置検出装置（１８、１９）からの検出結果に基づいて
基板ステージ（ＰＳ）の位置を調整する調整装置（１
５）を設置する工程とを含むことを特徴としている。ま
た、本発明のマイクロデバイスの製造方法は、上記の方
法により製造された面位置検出装置（１８、１９）を用
いて基板（Ｐ）の位置を検出する位置検出工程と、前記
位置検出工程の検出結果に基づいて前記基板（Ｐ）の位
置を調整する基板調整工程と、露光用の光をマスク
（Ｍ）に照明し、投影光学系（ＰＬ）を介して前記マス
ク（Ｍ）のパターン像を前記基板（Ｐ）に転写する転写
工程と、前記転写工程にて転写された前記基板（Ｐ）を
現像する現像工程とを含むことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態による面位置検出装置及びその製造方法、露光装
置及びその製造方法、並びにマイクロデバイスの製造方
法について詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態
による面位置検出装置を備える本発明の一実施形態によ
る露光装置の構成を示す側面図である。本実施形態にお
いては、マスクＭとして液晶表示素子のパターンが形成
されたものを用い、ステップ・アンド・リピート方式に
より、上記パターンの像をプレートＰに転写する場合を
例に挙げて説明する。尚、以下の説明においては、図１
中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直
交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明す
る。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がステージＰＳ
に対して平行となるよう設定され、Ｚ軸が基板ステージ
としてのステージＰＳに対して直交する方向（投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸに平行な方向）に設定されている。図
中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行
な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
施形態による面位置検出装置及びその製造方法、露光装
置及びその製造方法、並びにマイクロデバイスの製造方
法について詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態
による面位置検出装置を備える本発明の一実施形態によ
る露光装置の構成を示す側面図である。本実施形態にお
いては、マスクＭとして液晶表示素子のパターンが形成
されたものを用い、ステップ・アンド・リピート方式に
より、上記パターンの像をプレートＰに転写する場合を
例に挙げて説明する。尚、以下の説明においては、図１
中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直
交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明す
る。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がステージＰＳ
に対して平行となるよう設定され、Ｚ軸が基板ステージ
としてのステージＰＳに対して直交する方向（投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸに平行な方向）に設定されている。図
中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行
な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
【００１４】楕円鏡１の第１焦点位置には、例えばｇ線
（４３６ｎｍ）及びｉ線（３６５ｎｍ）の露光光を供給
する超高圧水銀ランプ等の光源２が配置されており、こ
の光源２からの露光光は、楕円鏡１により集光されてミ
ラー３で反射された後、楕円鏡１の第２焦点位置に収斂
される。そして、コレクタレンズ４に入射して平行光束
に変換される。尚、ミラー３とコレクタレンズ４との間
には光路に対して進退自在に減光フィルタ５が配置され
る。減光フィルタ５は、ミラー３で反射された露光光の
光量を抑制するものである。また、図示は省略している
が、ミラー３とコレクタレンズ４との間の光路に所定の
波長の露光光のみを通過させる波長選択フィルタを設け
ることが好ましい。
（４３６ｎｍ）及びｉ線（３６５ｎｍ）の露光光を供給
する超高圧水銀ランプ等の光源２が配置されており、こ
の光源２からの露光光は、楕円鏡１により集光されてミ
ラー３で反射された後、楕円鏡１の第２焦点位置に収斂
される。そして、コレクタレンズ４に入射して平行光束
に変換される。尚、ミラー３とコレクタレンズ４との間
には光路に対して進退自在に減光フィルタ５が配置され
る。減光フィルタ５は、ミラー３で反射された露光光の
光量を抑制するものである。また、図示は省略している
が、ミラー３とコレクタレンズ４との間の光路に所定の
波長の露光光のみを通過させる波長選択フィルタを設け
ることが好ましい。
【００１５】コレクタレンズ４を透過した露光光は、フ
ライアイ・インテグレータ６にて均一な照度分布の光束
にされる。フライアイ・インテグレータ６は、多数の正
レンズ要素からなるものであり、その射出側に正レンズ
要素の数の等しい数の光源像を形成して実質的な面光源
を形成している。尚、図１においては図示を省略してい
るが、フライアイ・インテグレータ６の射出面には、照
明条件を決定するσ値（後述する投影光学系ＰＬの瞳の
開口径に対する、その瞳面上での光源像の口径の比）を
設定するための絞り部材が配置されている。
ライアイ・インテグレータ６にて均一な照度分布の光束
にされる。フライアイ・インテグレータ６は、多数の正
レンズ要素からなるものであり、その射出側に正レンズ
要素の数の等しい数の光源像を形成して実質的な面光源
を形成している。尚、図１においては図示を省略してい
るが、フライアイ・インテグレータ６の射出面には、照
明条件を決定するσ値（後述する投影光学系ＰＬの瞳の
開口径に対する、その瞳面上での光源像の口径の比）を
設定するための絞り部材が配置されている。
【００１６】フライアイ・インテグレータ６により形成
された多数の光源像からの光束はレンズ７を介して、開
口Ｓの大きさを増減させて露光光の照射範囲を調整する
ブラインド８を照射する。ブラインド８の開口Ｓを通過
した露光光は、レンズ９を介した後、ミラー１０で反射
されてコンデンサレンズ１１に入射し、このコンデンサ
レンズ１１によってブラインド８の開口Ｓの像がマスク
ステージＭＳ上に載置されたマスクＭ上で結像し、マス
クＭの所望範囲が照明される。マスクステージＭＳ上に
載置されるマスクＭの交換は、不図示のマスクチェンジ
ャによって行われる。尚、楕円鏡１、光源２、ミラー
３、コレクタレンズ４、減光フィルタ５、フライアイ・
インテグレータ６、レンズ７、ブラインド８、レンズ
９、ミラー１０、及びコンデンサレンズ１１は照明光学
系をなす。
された多数の光源像からの光束はレンズ７を介して、開
口Ｓの大きさを増減させて露光光の照射範囲を調整する
ブラインド８を照射する。ブラインド８の開口Ｓを通過
した露光光は、レンズ９を介した後、ミラー１０で反射
されてコンデンサレンズ１１に入射し、このコンデンサ
レンズ１１によってブラインド８の開口Ｓの像がマスク
ステージＭＳ上に載置されたマスクＭ上で結像し、マス
クＭの所望範囲が照明される。マスクステージＭＳ上に
載置されるマスクＭの交換は、不図示のマスクチェンジ
ャによって行われる。尚、楕円鏡１、光源２、ミラー
３、コレクタレンズ４、減光フィルタ５、フライアイ・
インテグレータ６、レンズ７、ブラインド８、レンズ
９、ミラー１０、及びコンデンサレンズ１１は照明光学
系をなす。
【００１７】マスクＭを載置するマスクステージＭＳ
は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向に微動可能で、且
つその光軸ＡＸに垂直な面内で２次元移動及び微小回転
可能に構成される。マスクＭには透明なガラス基板表面
にクロム等によって液晶表示素子のデバイスパターンＤ
Ｐ及びマスクＭの位置計測用マークＭＭが形成されてい
る。通常、デバイスパターンＤＰ及び位置計測用マーク
ＭＭには描画誤差が存在し、更にマスクの位置によって
は、投影光学系ＰＬのディストーションの影響を考慮す
る必要があるため、位置計測用マークＭＭはデバイスパ
ターンＤＰの近傍に形成される。マスクステージＭＳの
上方には、マスクステージＭＳ上に載置されたマスクＭ
のＸＹ面内における位置情報を計測するマスクアライメ
ントセンサ１２ａ，１２ｂが設けられる。このマスクア
ライメントセンサ１２ａ，１２ｂは、マスクＭに形成さ
れた位置計測用マークＭＭに検知光を照射し、その反射
光を受光することにより、位置計測用のマークＭＭの位
置情報を計測するものであって、その計測結果を調整手
段又は調整装置の一部をなす主制御系１５に出力する。
主制御系１５は、マスクアライメントセンサ１２ａ，１
２ｂの計測結果に基づいて、マスクＭを保持するマスク
ステージＭＳを、図示しないリニアモータ等の駆動手段
をサーボ制御することにより、ＸＹ平面上の所望の位置
に移動させる。
は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向に微動可能で、且
つその光軸ＡＸに垂直な面内で２次元移動及び微小回転
可能に構成される。マスクＭには透明なガラス基板表面
にクロム等によって液晶表示素子のデバイスパターンＤ
Ｐ及びマスクＭの位置計測用マークＭＭが形成されてい
る。通常、デバイスパターンＤＰ及び位置計測用マーク
ＭＭには描画誤差が存在し、更にマスクの位置によって
は、投影光学系ＰＬのディストーションの影響を考慮す
る必要があるため、位置計測用マークＭＭはデバイスパ
ターンＤＰの近傍に形成される。マスクステージＭＳの
上方には、マスクステージＭＳ上に載置されたマスクＭ
のＸＹ面内における位置情報を計測するマスクアライメ
ントセンサ１２ａ，１２ｂが設けられる。このマスクア
ライメントセンサ１２ａ，１２ｂは、マスクＭに形成さ
れた位置計測用マークＭＭに検知光を照射し、その反射
光を受光することにより、位置計測用のマークＭＭの位
置情報を計測するものであって、その計測結果を調整手
段又は調整装置の一部をなす主制御系１５に出力する。
主制御系１５は、マスクアライメントセンサ１２ａ，１
２ｂの計測結果に基づいて、マスクＭを保持するマスク
ステージＭＳを、図示しないリニアモータ等の駆動手段
をサーボ制御することにより、ＸＹ平面上の所望の位置
に移動させる。
【００１８】照明光学系から射出された露光光がマスク
Ｍに照射されると、デバイスパターンＤＰの像は、投影
光学系ＰＬを介して基板ステージとしてのステージＰＳ
上に載置され、上面にフォトレジスト等の感光剤が塗布
された基板としてのプレートＰに転写される。投影光学
系ＰＬには、温度、気圧等の環境変化に対応して、結像
特性等の光学特性を一定に制御する不図示のレンズコン
トローラ部が設けられている。尚、図１においては、プ
レートＰを鎖線で示してあるが、これはプレートＰがス
テージＰＳ上に載置されたときの状態を示している。
Ｍに照射されると、デバイスパターンＤＰの像は、投影
光学系ＰＬを介して基板ステージとしてのステージＰＳ
上に載置され、上面にフォトレジスト等の感光剤が塗布
された基板としてのプレートＰに転写される。投影光学
系ＰＬには、温度、気圧等の環境変化に対応して、結像
特性等の光学特性を一定に制御する不図示のレンズコン
トローラ部が設けられている。尚、図１においては、プ
レートＰを鎖線で示してあるが、これはプレートＰがス
テージＰＳ上に載置されたときの状態を示している。
【００１９】ステージＰＳはＸＹ平面内においてプレー
トＰを移動させるＸＹステージ、Ｚ軸方向にプレートＰ
を移動させるＺステージ、プレートＰをＸＹ平面内で微
小回転させるステージ、及びＺ軸に対する角度を変化さ
せてＸＹ平面に対するプレートＰの傾きを調整するステ
ージ等から構成される。ステージＰＳの上面の一端には
ステージＰＳの移動可能範囲以上の長さを有する移動鏡
１３が取り付けられ、移動鏡の鏡面に対向した位置にレ
ーザ干渉計１４が配置されている。尚、図１では図示を
簡略化しているが、移動鏡１３はＸ軸に垂直な鏡面を有
する移動鏡及びＹ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡から構
成されている。また、レーザ干渉計１４は、Ｘ軸に沿っ
て移動鏡１３にレーザビームを照射する２個のＸ軸用の
レーザ干渉計及びＹ軸に沿って移動鏡１３にレーザビー
ムを照射するＹ軸用のレーザ干渉計より構成され、Ｘ軸
用の１個のレーザ干渉計及びＹ軸用の１個のレーザ干渉
計によりステージＰＳのＸ座標及びＹ座標が計測され
る。また、Ｘ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差に
より、ステージＰＳの回転角が計測される。
トＰを移動させるＸＹステージ、Ｚ軸方向にプレートＰ
を移動させるＺステージ、プレートＰをＸＹ平面内で微
小回転させるステージ、及びＺ軸に対する角度を変化さ
せてＸＹ平面に対するプレートＰの傾きを調整するステ
ージ等から構成される。ステージＰＳの上面の一端には
ステージＰＳの移動可能範囲以上の長さを有する移動鏡
１３が取り付けられ、移動鏡の鏡面に対向した位置にレ
ーザ干渉計１４が配置されている。尚、図１では図示を
簡略化しているが、移動鏡１３はＸ軸に垂直な鏡面を有
する移動鏡及びＹ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡から構
成されている。また、レーザ干渉計１４は、Ｘ軸に沿っ
て移動鏡１３にレーザビームを照射する２個のＸ軸用の
レーザ干渉計及びＹ軸に沿って移動鏡１３にレーザビー
ムを照射するＹ軸用のレーザ干渉計より構成され、Ｘ軸
用の１個のレーザ干渉計及びＹ軸用の１個のレーザ干渉
計によりステージＰＳのＸ座標及びＹ座標が計測され
る。また、Ｘ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差に
より、ステージＰＳの回転角が計測される。
【００２０】レーザ干渉計１４によって計測されたステ
ージＰＳのＸ座標、Ｙ座標、及び回転角の情報はステー
ジ位置情報として主制御系１５に供給される。主制御系
１５は供給されたステージ位置情報をモニターしつつス
テージ駆動系１６へ制御信号を出力し、ステージＰＳの
位置決め動作を制御する。尚、図１では図示を省略して
いるが、マスクＭを載置するマスクステージＭＳにもス
テージＰＳに対して設けられた移動鏡１３及びレーザ干
渉計１４と同様のものが設けられており、マスクステー
ジＭＳのＸＹＺ位置等の情報が主制御系１５に入力され
る。
ージＰＳのＸ座標、Ｙ座標、及び回転角の情報はステー
ジ位置情報として主制御系１５に供給される。主制御系
１５は供給されたステージ位置情報をモニターしつつス
テージ駆動系１６へ制御信号を出力し、ステージＰＳの
位置決め動作を制御する。尚、図１では図示を省略して
いるが、マスクＭを載置するマスクステージＭＳにもス
テージＰＳに対して設けられた移動鏡１３及びレーザ干
渉計１４と同様のものが設けられており、マスクステー
ジＭＳのＸＹＺ位置等の情報が主制御系１５に入力され
る。
【００２１】本実施形態ではステージＰＳの大型化を避
けるため及びステージＰＳの移動量を極力少なくしてス
ループットの向上を図るため、ステージＰＳ上のプレー
トＰが載置される位置に突没自在に構成した基準反射板
ＦＭ０〜ＦＭ２を設けている。この基準反射板ＦＭ０〜
ＦＭ２は、後述する面位置検出装置１８及び面位置検出
装置１９の零点を較正するためのものである。図２は、
ステージＰＳに設けられた基準反射板ＦＭ０〜ＦＭ２の
配置を示すステージＰＳの上面図である。尚、図２は、
ステージＰＳの中心位置が投影光学系ＰＬの露光領域の
中心位置に配置されている状態を示している。図２に符
号ＥＲを付して示した矩形形状の領域は、投影光学系Ｐ
Ｌの露光領域であり、一辺が百数十ミリメートル程度に
設定される。ステージＰＳがＸＹ平面内において移動す
ると基準反射板ＦＭ０〜ＦＭ２も移動するが、露光領域
ＥＲの位置は移動しない。
けるため及びステージＰＳの移動量を極力少なくしてス
ループットの向上を図るため、ステージＰＳ上のプレー
トＰが載置される位置に突没自在に構成した基準反射板
ＦＭ０〜ＦＭ２を設けている。この基準反射板ＦＭ０〜
ＦＭ２は、後述する面位置検出装置１８及び面位置検出
装置１９の零点を較正するためのものである。図２は、
ステージＰＳに設けられた基準反射板ＦＭ０〜ＦＭ２の
配置を示すステージＰＳの上面図である。尚、図２は、
ステージＰＳの中心位置が投影光学系ＰＬの露光領域の
中心位置に配置されている状態を示している。図２に符
号ＥＲを付して示した矩形形状の領域は、投影光学系Ｐ
Ｌの露光領域であり、一辺が百数十ミリメートル程度に
設定される。ステージＰＳがＸＹ平面内において移動す
ると基準反射板ＦＭ０〜ＦＭ２も移動するが、露光領域
ＥＲの位置は移動しない。
【００２２】図２に示したように基準反射板ＦＭ０〜Ｆ
Ｍ２は、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５度の角をなすＸ１軸
方向に配列され、上面形状が略円形形状のガラス板を有
する部材である。基準反射板ＦＭ１と基準反射板ＦＭ２
とは投影光学系ＰＬの露光領域ＥＲの対角線の長さ程度
の距離をもって離間されており、基準反射板ＦＭ０は基
準反射板ＦＭ１と基準反射板ＦＭ２との間に配置されて
いる。尚、図２において、符号Ａ１を付した矩形形状の
領域は、Ｘ１軸方向の頂点が基準反射板ＦＭ１，ＦＭ２
の中心位置に配置された面位置検出装置１９の検出領域
を示す。基準反射板ＦＭ０〜ＦＭ２はステージＰＳに対
して突出した状態にあるときに、その上面がステージＰ
ＳにプレートＰが載置されたときのプレートＰの表面位
置とほぼ同一となるよう設計されている。更に、基準反
射板ＦＭ０〜ＦＭ２は、プレートＰをステージＰＳ上に
載置したときの平坦度を悪化させないために、上面が５
ミリメートル程度の寸法に形成される。
Ｍ２は、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５度の角をなすＸ１軸
方向に配列され、上面形状が略円形形状のガラス板を有
する部材である。基準反射板ＦＭ１と基準反射板ＦＭ２
とは投影光学系ＰＬの露光領域ＥＲの対角線の長さ程度
の距離をもって離間されており、基準反射板ＦＭ０は基
準反射板ＦＭ１と基準反射板ＦＭ２との間に配置されて
いる。尚、図２において、符号Ａ１を付した矩形形状の
領域は、Ｘ１軸方向の頂点が基準反射板ＦＭ１，ＦＭ２
の中心位置に配置された面位置検出装置１９の検出領域
を示す。基準反射板ＦＭ０〜ＦＭ２はステージＰＳに対
して突出した状態にあるときに、その上面がステージＰ
ＳにプレートＰが載置されたときのプレートＰの表面位
置とほぼ同一となるよう設計されている。更に、基準反
射板ＦＭ０〜ＦＭ２は、プレートＰをステージＰＳ上に
載置したときの平坦度を悪化させないために、上面が５
ミリメートル程度の寸法に形成される。
【００２３】図１に戻り、投影光学系ＰＬの側方には、
ステージＰＳ上に載置されたプレートＰの位置情報を計
測するプレートアライメントセンサ１７ａ〜１７ｄが設
けられる。尚、図１においては図示の都合上プレートア
ライメントセンサ１７ａ，１７ｂのみを図示している。
このプレートアライメントセンサ１７ａ〜１７ｄは、計
測領域が投影光学系ＰＬの露光領域外に設定され、投影
光学系ＰＬを介することなく直接プレートＰに形成され
た位置計測用のマークの位置情報を計測する所謂オフ・
アクシス方式のアライメントセンサである。
ステージＰＳ上に載置されたプレートＰの位置情報を計
測するプレートアライメントセンサ１７ａ〜１７ｄが設
けられる。尚、図１においては図示の都合上プレートア
ライメントセンサ１７ａ，１７ｂのみを図示している。
このプレートアライメントセンサ１７ａ〜１７ｄは、計
測領域が投影光学系ＰＬの露光領域外に設定され、投影
光学系ＰＬを介することなく直接プレートＰに形成され
た位置計測用のマークの位置情報を計測する所謂オフ・
アクシス方式のアライメントセンサである。
【００２４】プレートアライメントセンサ１７ａ〜１７
ｄは、レーザ光をプレート上に形成されたドット列のマ
ークに照射し、回折・散乱された光を利用してそのマー
クの位置情報を計測する所謂ＬＳＡ（Laser Step Align
ment）方式のアライメントセンサ、及び、ハロゲンラン
プ等の波長帯域幅の広い光源を用いてマークを照明し、
その結果得られたマークの像を画像信号に変換した後、
画像処理してマークの位置情報を求める所謂ＦＩＡ（Fi
eld Image Alignment）方式のアライメントセンサ何れ
でも良いが、スループットを向上させるために、位置計
測時にステージＰＳを走査移動させる必要がないＦＩＡ
方式のアライメントセンサとすることが好ましい。ま
た、複数のプレートアライメントセンサ１７ａ〜１７ｄ
を設ける理由は、ステージＰＳの移動量を少なくしてス
ループットの向上を図るためである。
ｄは、レーザ光をプレート上に形成されたドット列のマ
ークに照射し、回折・散乱された光を利用してそのマー
クの位置情報を計測する所謂ＬＳＡ（Laser Step Align
ment）方式のアライメントセンサ、及び、ハロゲンラン
プ等の波長帯域幅の広い光源を用いてマークを照明し、
その結果得られたマークの像を画像信号に変換した後、
画像処理してマークの位置情報を求める所謂ＦＩＡ（Fi
eld Image Alignment）方式のアライメントセンサ何れ
でも良いが、スループットを向上させるために、位置計
測時にステージＰＳを走査移動させる必要がないＦＩＡ
方式のアライメントセンサとすることが好ましい。ま
た、複数のプレートアライメントセンサ１７ａ〜１７ｄ
を設ける理由は、ステージＰＳの移動量を少なくしてス
ループットの向上を図るためである。
【００２５】更に、本実施形態の露光装置は、プレート
ＰのＺ軸方向の位置情報を検出する本発明の実施形態に
よる面位置検出装置１８と面位置検出装置１９とを、投
影光学系ＰＬの側方に備える。面位置検出装置１８は、
露光領域ＥＲのほぼ中心位置におけるプレートＰのＺ軸
方向の位置情報を検出するのに対して、面位置検出装置
１９は、露光領域ＥＲの隅部に設定された２点における
プレートＰのＺ軸方向の位置情報を検出する（図２参
照）。尚、図１においては面位置検出装置１８が備える
照射光学系１８ａ、検出光学系１８ｂ、及び光電検出器
１８ｃ、並びに、面位置検出装置１９が備える照射光学
系１９ａ、光ガイド光学系１９ｂ、検出光学系１９ｃ、
及び光電検出器１９ｄを簡略化して図示している。
ＰのＺ軸方向の位置情報を検出する本発明の実施形態に
よる面位置検出装置１８と面位置検出装置１９とを、投
影光学系ＰＬの側方に備える。面位置検出装置１８は、
露光領域ＥＲのほぼ中心位置におけるプレートＰのＺ軸
方向の位置情報を検出するのに対して、面位置検出装置
１９は、露光領域ＥＲの隅部に設定された２点における
プレートＰのＺ軸方向の位置情報を検出する（図２参
照）。尚、図１においては面位置検出装置１８が備える
照射光学系１８ａ、検出光学系１８ｂ、及び光電検出器
１８ｃ、並びに、面位置検出装置１９が備える照射光学
系１９ａ、光ガイド光学系１９ｂ、検出光学系１９ｃ、
及び光電検出器１９ｄを簡略化して図示している。
【００２６】次に、面位置検出装置１８及び面位置検出
装置１９の構成について説明する。図３は、面位置検出
装置１８の構成を示す図である。尚、図３は図１に示し
たＸ軸及びＹ軸に対して４５度の角をなすＸ１軸方向に
面位置検出装置１８を見た矢視図である。図３におい
て、２０は光源部であり、ハロゲンランプ２１、コレク
タレンズ２２、波長選択フィルタ２３、減光フィルタ２
４、コンデンサレンズ２５、及びライトガイド２６の一
端２６ａを含んで構成される。ハロゲンランプ２１は、
プレートＰ上に塗布されたフォトレジスト等の感光剤を
感光しない５００〜８００ｎｍの広い波長域の光を射出
する。ハロゲンランプ２１はコレクタレンズ２２の焦点
位置に配置され、ハロゲンランプ２１から射出された光
束の内、コレクタレンズ２２に入射した光束は平行光束
に変換される。コレクタレンズ２２により平行光に変換
された光束は波長選択フィルタ２３を通過して検出光と
して必要となる波長域の光が選択される。波長選択フィ
ルタ２３は、赤外線吸収フィルタ、短波長カットフィル
タ、及び長波長カットフィルタを含んで構成される。
装置１９の構成について説明する。図３は、面位置検出
装置１８の構成を示す図である。尚、図３は図１に示し
たＸ軸及びＹ軸に対して４５度の角をなすＸ１軸方向に
面位置検出装置１８を見た矢視図である。図３におい
て、２０は光源部であり、ハロゲンランプ２１、コレク
タレンズ２２、波長選択フィルタ２３、減光フィルタ２
４、コンデンサレンズ２５、及びライトガイド２６の一
端２６ａを含んで構成される。ハロゲンランプ２１は、
プレートＰ上に塗布されたフォトレジスト等の感光剤を
感光しない５００〜８００ｎｍの広い波長域の光を射出
する。ハロゲンランプ２１はコレクタレンズ２２の焦点
位置に配置され、ハロゲンランプ２１から射出された光
束の内、コレクタレンズ２２に入射した光束は平行光束
に変換される。コレクタレンズ２２により平行光に変換
された光束は波長選択フィルタ２３を通過して検出光と
して必要となる波長域の光が選択される。波長選択フィ
ルタ２３は、赤外線吸収フィルタ、短波長カットフィル
タ、及び長波長カットフィルタを含んで構成される。
【００２７】波長選択フィルタ２３を通過した光束は減
光フィルタ２４に入射する。減光フィルタ２４は、後述
する送光スリット２８を照明する光の強度を可変するた
めのものである。減光フィルタ２４は、減光率が異なる
複数のフィルタを有し、これらフィルタが光路に対して
進退自在に配置される。減光率が異なる複数のフィルタ
の内、何れか１つのフィルタを択一的に光路に配置する
ことで送光スリット２８を照明する光の強度を可変して
も良く、光路に配置する減光フィルタの組み合わせを変
えることにより可変しても良い。減光フィルタ２４の減
光率は、光電検出器１８ｃの検出結果に応じて主制御系
１５によって制御される。コンデンサレンズ２５の結像
位置にはライトガイド２６の入射端２６ａが位置決めさ
れており、コンデンサレンズ２５によって集光された光
束が入射端２６ａからライトガイド２６内に入射する。
ライトガイド２６に入射した光束は、ライトガイド２６
内を伝播して射出端２６ｂから射出される
光フィルタ２４に入射する。減光フィルタ２４は、後述
する送光スリット２８を照明する光の強度を可変するた
めのものである。減光フィルタ２４は、減光率が異なる
複数のフィルタを有し、これらフィルタが光路に対して
進退自在に配置される。減光率が異なる複数のフィルタ
の内、何れか１つのフィルタを択一的に光路に配置する
ことで送光スリット２８を照明する光の強度を可変して
も良く、光路に配置する減光フィルタの組み合わせを変
えることにより可変しても良い。減光フィルタ２４の減
光率は、光電検出器１８ｃの検出結果に応じて主制御系
１５によって制御される。コンデンサレンズ２５の結像
位置にはライトガイド２６の入射端２６ａが位置決めさ
れており、コンデンサレンズ２５によって集光された光
束が入射端２６ａからライトガイド２６内に入射する。
ライトガイド２６に入射した光束は、ライトガイド２６
内を伝播して射出端２６ｂから射出される
【００２８】ライトガイド２６の射出端２６ｂから射出
された光束は、コンデンサレンズ２７を介して投射パタ
ーンとしての送光スリットが形成された送光スリット板
（投射パターン部材）２８を照明する。ここで、コンデ
ンサレンズ２７は、後述する開口絞り３１に光源（ライ
トガイド２６の射出端２６ｂ）の像を形成するよう設定
されているため、送光スリット板２８をケーラー照明す
る。図４は、送光スリット板２８の構成を示す図であ
る。送光スリット板２８は例えば透明ガラス基板にクロ
ム等の遮光用の金属を蒸着してなり、投射パターンとし
ての送光スリット２８ａが形成されている。送光スリッ
ト板２８に形成された送光スリット２８ａは、長手方向
がＸ１方向に設定されて光路中に配置される。送光スリ
ット板２８を照明する光は送光スリット２８ａの形状に
整形される。
された光束は、コンデンサレンズ２７を介して投射パタ
ーンとしての送光スリットが形成された送光スリット板
（投射パターン部材）２８を照明する。ここで、コンデ
ンサレンズ２７は、後述する開口絞り３１に光源（ライ
トガイド２６の射出端２６ｂ）の像を形成するよう設定
されているため、送光スリット板２８をケーラー照明す
る。図４は、送光スリット板２８の構成を示す図であ
る。送光スリット板２８は例えば透明ガラス基板にクロ
ム等の遮光用の金属を蒸着してなり、投射パターンとし
ての送光スリット２８ａが形成されている。送光スリッ
ト板２８に形成された送光スリット２８ａは、長手方向
がＸ１方向に設定されて光路中に配置される。送光スリ
ット板２８を照明する光は送光スリット２８ａの形状に
整形される。
【００２９】送光スリット板２８の近傍には、送光スリ
ット２８ａの形状を可変とする形状可変部材としての可
変絞り２９が設けられる。送光スリット板２８に形成さ
れた送光スリット２８ａの形状は固定である（可変する
ことはできない）が、可変絞り２９の開口部Ｓ１の径を
変化させることによって、実質的に送光スリット２８ａ
のＸ１軸方向の長さ（以下、スリット長という）を調整
することができる。可変絞り２９を用いてスリット長を
可変する理由はプレートＰに照射する検出光ＩＬ１の光
量を調整するためである。可変絞り２９の開口部Ｓ１の
径は、主制御系１５により制御される。
ット２８ａの形状を可変とする形状可変部材としての可
変絞り２９が設けられる。送光スリット板２８に形成さ
れた送光スリット２８ａの形状は固定である（可変する
ことはできない）が、可変絞り２９の開口部Ｓ１の径を
変化させることによって、実質的に送光スリット２８ａ
のＸ１軸方向の長さ（以下、スリット長という）を調整
することができる。可変絞り２９を用いてスリット長を
可変する理由はプレートＰに照射する検出光ＩＬ１の光
量を調整するためである。可変絞り２９の開口部Ｓ１の
径は、主制御系１５により制御される。
【００３０】尚、本実施形態では、説明の簡単のために
可変絞り２９の開口部Ｓ１の径を可変することにより送
光スリット２８ａの形状（スリット長）を実質的に可変
する場合を例に挙げて説明するが、スリット幅を可変す
るようにしても良い。この場合には、例えば可変絞り２
９に代えて送光スリット板２８に平行な面内において、
１辺がＸ１軸方向に設定された２枚の可動板を配置し、
これらのＸ１軸方向に対して直交する方向の間隔を可変
することによりスリット幅を可変する。更に、スリット
長及びスリット幅を共に可変させるようにしても良い。
また、本実施形態では、可変絞り２９や可動板を送光ス
リット板２８の近傍に配置した例を示すが、リレー光学
系を用いて光学的に送光スリット板２８と共役となる位
置に配置しても良い。
可変絞り２９の開口部Ｓ１の径を可変することにより送
光スリット２８ａの形状（スリット長）を実質的に可変
する場合を例に挙げて説明するが、スリット幅を可変す
るようにしても良い。この場合には、例えば可変絞り２
９に代えて送光スリット板２８に平行な面内において、
１辺がＸ１軸方向に設定された２枚の可動板を配置し、
これらのＸ１軸方向に対して直交する方向の間隔を可変
することによりスリット幅を可変する。更に、スリット
長及びスリット幅を共に可変させるようにしても良い。
また、本実施形態では、可変絞り２９や可動板を送光ス
リット板２８の近傍に配置した例を示すが、リレー光学
系を用いて光学的に送光スリット板２８と共役となる位
置に配置しても良い。
【００３１】送光スリット板２８及び可変絞り２９を順
に通過した光は、偏向ミラー３０によって偏向された
後、開口絞り３１及び対物レンズ３２を介し、検出光Ｉ
Ｌ１として基準面ＦＰ１に対して斜め方向から基準面Ｆ
Ｐ１内に設定された検出点ＳＰ０に入射する。ここで、
基準面ＦＰ１は、図２を用いて説明した基準反射板ＦＭ
０〜ＦＭ２の上面を含む面に設定されている。対物レン
ズ３２は、検出点ＳＰ０と送光スリット板２８とを光学
的に共役にしているため、プレートＰの表面位置が基準
面ＦＰ１と一致している場合には送光スリット２８ａの
像（可変絞り２９によってスリット長が可変されている
場合には、可変されたスリット長に応じた像。以下同
じ）がプレートＰの表面に結像する。
に通過した光は、偏向ミラー３０によって偏向された
後、開口絞り３１及び対物レンズ３２を介し、検出光Ｉ
Ｌ１として基準面ＦＰ１に対して斜め方向から基準面Ｆ
Ｐ１内に設定された検出点ＳＰ０に入射する。ここで、
基準面ＦＰ１は、図２を用いて説明した基準反射板ＦＭ
０〜ＦＭ２の上面を含む面に設定されている。対物レン
ズ３２は、検出点ＳＰ０と送光スリット板２８とを光学
的に共役にしているため、プレートＰの表面位置が基準
面ＦＰ１と一致している場合には送光スリット２８ａの
像（可変絞り２９によってスリット長が可変されている
場合には、可変されたスリット長に応じた像。以下同
じ）がプレートＰの表面に結像する。
【００３２】尚、以上説明した光源部２０、ライトガイ
ド２６、コンデンサレンズ２７、送光スリット板２８、
可変絞り２９、偏向ミラー３０、開口絞り３１、及び対
物レンズ３２は、図１に示した照射光学系１８ａをな
す。また、これらの内、光源部２０、ライトガイド２
６、及びコンデンサレンズ２７は本発明にいう照明部を
なし、偏向ミラー３０、開口絞り３１、及び対物レンズ
３２は本発明にいう照射側結像系をなす。照射光学系１
８ａは、スリット長を最大としたときにケラレがないよ
うに有効径が確保され、更にスリット長を最長とした場
合の収差も考慮して設計される。また、上記の開口絞り
３１は、照射光学系１８ａの開口数を調整するために設
けられ、更に照射光学系１８ａがプレートＰ側でテレセ
ントリック光学系を構成するよう、対物レンズ３２の前
側焦点位置に設けられている。
ド２６、コンデンサレンズ２７、送光スリット板２８、
可変絞り２９、偏向ミラー３０、開口絞り３１、及び対
物レンズ３２は、図１に示した照射光学系１８ａをな
す。また、これらの内、光源部２０、ライトガイド２
６、及びコンデンサレンズ２７は本発明にいう照明部を
なし、偏向ミラー３０、開口絞り３１、及び対物レンズ
３２は本発明にいう照射側結像系をなす。照射光学系１
８ａは、スリット長を最大としたときにケラレがないよ
うに有効径が確保され、更にスリット長を最長とした場
合の収差も考慮して設計される。また、上記の開口絞り
３１は、照射光学系１８ａの開口数を調整するために設
けられ、更に照射光学系１８ａがプレートＰ側でテレセ
ントリック光学系を構成するよう、対物レンズ３２の前
側焦点位置に設けられている。
【００３３】プレートＰによって反射された検出光ＩＬ
１は、対物レンズ３３、開口絞り３４、振動ミラー３
５、可変絞り３６、受光スリット板３７、及び集光レン
ズ３８を順に介して光電検出器１８ｃに至り、光電変換
される。検出パターン部材としての受光スリット板３７
に形成された検出パターンとしての受光スリットは、送
光スリット板２８に形成される送光スリット２８ａと同
様に長手方向がＸ１軸方向に設定される。また、可変絞
り３６は、受光スリット板３７に形成された受光スリッ
トのスリット長を可変するために設けられる。前述した
ように照射光学系１８ａは、主制御系１５によって開口
部Ｓ１の径が制御される可変絞り２９を用いて送光スリ
ット２８ａのスリット長を可変して検出光ＩＬ１の光量
を調整する構成であった。照射光学系１８ａに設けられ
た可変絞り２９と同様の可変絞り３６を受光スリット板
３７の近傍に設けることで、プレートＰからの反射光の
内、光電検出器１８ｃに入射する反射光の光量を調整す
ることができる。この可変絞り３６の径は可変絞り２９
と同様に主制御系１５によって制御される。
１は、対物レンズ３３、開口絞り３４、振動ミラー３
５、可変絞り３６、受光スリット板３７、及び集光レン
ズ３８を順に介して光電検出器１８ｃに至り、光電変換
される。検出パターン部材としての受光スリット板３７
に形成された検出パターンとしての受光スリットは、送
光スリット板２８に形成される送光スリット２８ａと同
様に長手方向がＸ１軸方向に設定される。また、可変絞
り３６は、受光スリット板３７に形成された受光スリッ
トのスリット長を可変するために設けられる。前述した
ように照射光学系１８ａは、主制御系１５によって開口
部Ｓ１の径が制御される可変絞り２９を用いて送光スリ
ット２８ａのスリット長を可変して検出光ＩＬ１の光量
を調整する構成であった。照射光学系１８ａに設けられ
た可変絞り２９と同様の可変絞り３６を受光スリット板
３７の近傍に設けることで、プレートＰからの反射光の
内、光電検出器１８ｃに入射する反射光の光量を調整す
ることができる。この可変絞り３６の径は可変絞り２９
と同様に主制御系１５によって制御される。
【００３４】このように、照射光学系１８ａ内に設けら
れた可変絞り２９を用いて送光スリット２８ａのスリッ
ト長を可変したり、受光スリット板３７に形成された受
光スリットのスリット長を可変する理由は、プレートＰ
の表面状態に応じて光電検出器１８ｃに入射する反射光
の光量の差が大きいときに、光電検出器１８ｃの検出特
定に基づいて光電検出器１８ｃに入射する反射光の光量
を調整するためである。尚、対物レンズ３３、開口絞り
３４、振動ミラー３５、可変絞り３６、受光スリット板
３７、集光レンズ３８は図１に示した検出光学系１８ｂ
をなす。また、これらの内、対物レンズ３３、開口絞り
３４、及び振動ミラー３５は本発明にいう検出側結像系
をなし、集光レンズ３８は本発明にいう集光光学系をな
す。上記の開口絞り３３は、検出光学系１８ｂの開口数
を調整するために設けられ、更に検出光学系１８ｂがプ
レートＰ側でテレセントリック光学系を構成するよう、
対物レンズ３３の後側焦点位置に設けられている。
れた可変絞り２９を用いて送光スリット２８ａのスリッ
ト長を可変したり、受光スリット板３７に形成された受
光スリットのスリット長を可変する理由は、プレートＰ
の表面状態に応じて光電検出器１８ｃに入射する反射光
の光量の差が大きいときに、光電検出器１８ｃの検出特
定に基づいて光電検出器１８ｃに入射する反射光の光量
を調整するためである。尚、対物レンズ３３、開口絞り
３４、振動ミラー３５、可変絞り３６、受光スリット板
３７、集光レンズ３８は図１に示した検出光学系１８ｂ
をなす。また、これらの内、対物レンズ３３、開口絞り
３４、及び振動ミラー３５は本発明にいう検出側結像系
をなし、集光レンズ３８は本発明にいう集光光学系をな
す。上記の開口絞り３３は、検出光学系１８ｂの開口数
を調整するために設けられ、更に検出光学系１８ｂがプ
レートＰ側でテレセントリック光学系を構成するよう、
対物レンズ３３の後側焦点位置に設けられている。
【００３５】ここで、以上の構成による面位置検出装置
１８の検出原理について説明する。検出動作を行ってい
る間、振動ミラー３５は図３中の符号ｄ１が付された方
向（Ｘ１軸の周り）に振動する。振動ミラー３５が振動
することによりプレートＰの表面で反射された送光スリ
ット２８ａの像は、受光スリット板３７に形成された受
光スリットに対して振動する。従って、光電検出器１８
ｃは、受光スリット板３７及び集光レンズ３８を通過し
た光を光電検出し、光電検出器１８ｃから出力される信
号に基づいて主制御系１５が所謂同期検波の手法によっ
てプレートＰの表面の位置を検出する。
１８の検出原理について説明する。検出動作を行ってい
る間、振動ミラー３５は図３中の符号ｄ１が付された方
向（Ｘ１軸の周り）に振動する。振動ミラー３５が振動
することによりプレートＰの表面で反射された送光スリ
ット２８ａの像は、受光スリット板３７に形成された受
光スリットに対して振動する。従って、光電検出器１８
ｃは、受光スリット板３７及び集光レンズ３８を通過し
た光を光電検出し、光電検出器１８ｃから出力される信
号に基づいて主制御系１５が所謂同期検波の手法によっ
てプレートＰの表面の位置を検出する。
【００３６】以上、面位置検出装置１８の構成及び検出
原理について簡単に説明したが、次に面位置検出装置１
９について説明する。図５は、面位置検出装置１９の構
成を示す斜視図である。面位置検出装置１９は、図３に
示した光源部２０と同様の光源部が別途設けられている
か、又は面位置検出装置１９と光源部２０を共用する構
成である。以下では、光源部２０と同様の光源部が別途
設けられている場合を例に挙げて説明する。図示せぬ光
源部からはライトガイド４０を介して光が供給されてい
る。
原理について簡単に説明したが、次に面位置検出装置１
９について説明する。図５は、面位置検出装置１９の構
成を示す斜視図である。面位置検出装置１９は、図３に
示した光源部２０と同様の光源部が別途設けられている
か、又は面位置検出装置１９と光源部２０を共用する構
成である。以下では、光源部２０と同様の光源部が別途
設けられている場合を例に挙げて説明する。図示せぬ光
源部からはライトガイド４０を介して光が供給されてい
る。
【００３７】ライトガイド４０の射出端４０ｂから射出
された光束は、コンデンサレンズ４１を介して投射パタ
ーンとしての送光スリットが形成された送光スリット板
（投射パターン部材）４２を照射する。ここで、コンデ
ンサレンズ４１は、後述する開口絞り４４に光源（ライ
トガイド４０の射出端４０ｂ）の像を形成するよう設定
されており、送光スリット板４２をケーラー照明する。
送光スリット板４２の近傍には、送光スリット４２ａの
形状を可変とする形状可変部材としての可変絞り４３が
設けられる。送光スリット板４２に形成された送光スリ
ット４２ａの形状は固定である（可変することはできな
い）が、可変絞り４３の開口部の径を変化させることに
よって、実質的に送光スリット４２ａのＸ１軸方向の長
さ（以下、スリット長という）を調整することができ
る。可変絞り４３を用いてスリット長を可変する理由は
プレートＰに照射する検出光ＩＬ２の光量を調整するた
めである。可変絞り４３の開口部の径は、主制御系１５
により制御される。尚、面位置検出装置１８の場合と同
様にスリット長ではなくスリット幅を可変する構成とし
ても良く、更にスリット長及びスリット幅を共に可変す
る構成としてもよい。また、可変絞り４３は、リレー光
学系を用いて光学的に送光スリット板４２と共役となる
位置に配置しても良い。
された光束は、コンデンサレンズ４１を介して投射パタ
ーンとしての送光スリットが形成された送光スリット板
（投射パターン部材）４２を照射する。ここで、コンデ
ンサレンズ４１は、後述する開口絞り４４に光源（ライ
トガイド４０の射出端４０ｂ）の像を形成するよう設定
されており、送光スリット板４２をケーラー照明する。
送光スリット板４２の近傍には、送光スリット４２ａの
形状を可変とする形状可変部材としての可変絞り４３が
設けられる。送光スリット板４２に形成された送光スリ
ット４２ａの形状は固定である（可変することはできな
い）が、可変絞り４３の開口部の径を変化させることに
よって、実質的に送光スリット４２ａのＸ１軸方向の長
さ（以下、スリット長という）を調整することができ
る。可変絞り４３を用いてスリット長を可変する理由は
プレートＰに照射する検出光ＩＬ２の光量を調整するた
めである。可変絞り４３の開口部の径は、主制御系１５
により制御される。尚、面位置検出装置１８の場合と同
様にスリット長ではなくスリット幅を可変する構成とし
ても良く、更にスリット長及びスリット幅を共に可変す
る構成としてもよい。また、可変絞り４３は、リレー光
学系を用いて光学的に送光スリット板４２と共役となる
位置に配置しても良い。
【００３８】送光スリット板４２及び可変絞り４３を順
に通過した光は、開口絞り４４及び対物レンズ４６を介
した後、検出光ＩＬ２として基準面ＦＰ１（図３参照）
に対して斜め方向から基準面ＦＰ１内に設定された検出
点ＳＰ１に入射する。対物レンズ４６は、検出点ＳＰ１
と送光スリット板４２とを光学的に共役にしているた
め、プレートＰの表面位置が基準面ＦＰ１と一致してい
る場合には送光スリット４２ａの像（可変絞り４３によ
ってスリット長が可変されている場合には、可変された
スリット長に応じた像。以下同じ）がプレートＰの表面
に結像する。
に通過した光は、開口絞り４４及び対物レンズ４６を介
した後、検出光ＩＬ２として基準面ＦＰ１（図３参照）
に対して斜め方向から基準面ＦＰ１内に設定された検出
点ＳＰ１に入射する。対物レンズ４６は、検出点ＳＰ１
と送光スリット板４２とを光学的に共役にしているた
め、プレートＰの表面位置が基準面ＦＰ１と一致してい
る場合には送光スリット４２ａの像（可変絞り４３によ
ってスリット長が可変されている場合には、可変された
スリット長に応じた像。以下同じ）がプレートＰの表面
に結像する。
【００３９】尚、以上説明した図示せぬ光源部、ライト
ガイド４０、コンデンサレンズ４１、送光スリット板４
２、可変絞り４３、開口絞り４４、偏向ミラー４５、及
び対物レンズ４６は、図１に示した照射光学系１９ａを
なす。また、これらの内、図示せぬ光源部、ライトガイ
ド４０、及びコンデンサレンズ４１は本発明にいう照明
部をなし、開口絞り４４、偏向ミラー４５、及び対物レ
ンズ４６は本発明にいう照射側結像系をなす。照射光学
系１９ａは、スリット長を最大としたときにケラレがな
いように有効径が確保され、更にスリット長を最大とし
た場合の収差も考慮して設計される。また、上記の開口
絞り４４は、照射光学系１９ａの開口数を調整するため
に設けられ、更に照射光学系１９ａがプレートＰ側でテ
レセントリック光学系を構成するよう、対物レンズ４６
の前側焦点位置に設けられている。
ガイド４０、コンデンサレンズ４１、送光スリット板４
２、可変絞り４３、開口絞り４４、偏向ミラー４５、及
び対物レンズ４６は、図１に示した照射光学系１９ａを
なす。また、これらの内、図示せぬ光源部、ライトガイ
ド４０、及びコンデンサレンズ４１は本発明にいう照明
部をなし、開口絞り４４、偏向ミラー４５、及び対物レ
ンズ４６は本発明にいう照射側結像系をなす。照射光学
系１９ａは、スリット長を最大としたときにケラレがな
いように有効径が確保され、更にスリット長を最大とし
た場合の収差も考慮して設計される。また、上記の開口
絞り４４は、照射光学系１９ａの開口数を調整するため
に設けられ、更に照射光学系１９ａがプレートＰ側でテ
レセントリック光学系を構成するよう、対物レンズ４６
の前側焦点位置に設けられている。
【００４０】検出点ＳＰ１で反射された光束の進行方向
には、リレーレンズ４７が配置され、その先にリレーレ
ンズ４７の光軸をＸ１軸に平行な方向に偏向するミラー
４８が配置されている。また、ミラー４８のＸ１軸方向
には光軸を更に検出点ＳＰ２に向けて偏向するミラー４
９が配置され、ミラー４９と検出点ＳＰ２との間には、
リレーレンズ５０が配置されている。尚、リレーレンズ
４７、ミラー４８、ミラー４９、及びリレーレンズ５０
は、面位置検出装置１９が備える光ガイド光学系１９ｂ
をなすものであり、検出点ＳＰ１と検出点ＳＰ２とを光
学的に共役としている。よって、前述したように検出点
ＳＰ１には送光スリット板４２のスリット像が投射され
ているので、送光スリット板４２に形成されたスリット
像とほぼ同様のスリット像が検出点ＳＰ２にも投射され
る。このように、光ガイド光学系１９ｂは、１つの検出
点ＳＰ１からの反射光をプレートＰの表面に対して斜め
方向から他の検出点ＳＰ２を照射させることにより検出
光ＩＬ２を経由する。尚、光ガイド光学系１９ｂは、両
側テレセントリックとなるように配置することが好まし
く、更に、ほぼ等倍であることが必要である。
には、リレーレンズ４７が配置され、その先にリレーレ
ンズ４７の光軸をＸ１軸に平行な方向に偏向するミラー
４８が配置されている。また、ミラー４８のＸ１軸方向
には光軸を更に検出点ＳＰ２に向けて偏向するミラー４
９が配置され、ミラー４９と検出点ＳＰ２との間には、
リレーレンズ５０が配置されている。尚、リレーレンズ
４７、ミラー４８、ミラー４９、及びリレーレンズ５０
は、面位置検出装置１９が備える光ガイド光学系１９ｂ
をなすものであり、検出点ＳＰ１と検出点ＳＰ２とを光
学的に共役としている。よって、前述したように検出点
ＳＰ１には送光スリット板４２のスリット像が投射され
ているので、送光スリット板４２に形成されたスリット
像とほぼ同様のスリット像が検出点ＳＰ２にも投射され
る。このように、光ガイド光学系１９ｂは、１つの検出
点ＳＰ１からの反射光をプレートＰの表面に対して斜め
方向から他の検出点ＳＰ２を照射させることにより検出
光ＩＬ２を経由する。尚、光ガイド光学系１９ｂは、両
側テレセントリックとなるように配置することが好まし
く、更に、ほぼ等倍であることが必要である。
【００４１】検出点ＳＰ２において反射された光束は、
対物レンズ５１、振動ミラー５２、及び開口絞り５３、
及び可変絞り５４を順に介して受光スリット板５５に至
る。その後、集光レンズ５６を介して光電検出器５７に
よって光電変換される。受光スリット板５５に形成され
た受光スリット５５ａは、送光スリット板４２に形成さ
れる送光スリット４２ａと同様に長手方向がＸ１方向に
設定される。尚、対物レンズ５１、振動ミラー５２、視
野絞り５３、可変絞り５４、受光スリット板５５、及び
集光レンズ５６は面位置検出装置１９の検出光学系１９
ｃ（図１参照）をなす。また、これらの内、対物レンズ
５１、振動ミラー５２、及び開口絞り５３は本発明にい
う検出側結像系をなし、集光レンズ５６は本発明にいう
集光光学系をなす。上記の開口絞り５３は、検出光学系
１９ｃの開口数を調整するために設けられ、更に検出光
学系１８ｃがプレートＰ側でテレセントリック光学系を
構成するよう、対物レンズ５１の後側焦点位置に設けら
れている。
対物レンズ５１、振動ミラー５２、及び開口絞り５３、
及び可変絞り５４を順に介して受光スリット板５５に至
る。その後、集光レンズ５６を介して光電検出器５７に
よって光電変換される。受光スリット板５５に形成され
た受光スリット５５ａは、送光スリット板４２に形成さ
れる送光スリット４２ａと同様に長手方向がＸ１方向に
設定される。尚、対物レンズ５１、振動ミラー５２、視
野絞り５３、可変絞り５４、受光スリット板５５、及び
集光レンズ５６は面位置検出装置１９の検出光学系１９
ｃ（図１参照）をなす。また、これらの内、対物レンズ
５１、振動ミラー５２、及び開口絞り５３は本発明にい
う検出側結像系をなし、集光レンズ５６は本発明にいう
集光光学系をなす。上記の開口絞り５３は、検出光学系
１９ｃの開口数を調整するために設けられ、更に検出光
学系１８ｃがプレートＰ側でテレセントリック光学系を
構成するよう、対物レンズ５１の後側焦点位置に設けら
れている。
【００４２】面位置検出装置１９の検出原理は、前述し
た面位置検出装置１８の検出原理と同様である。以上の
構成による面位置検出装置１９は、検出点ＳＰ１におけ
る基準面ＦＰ１（図３参照）からのＺ軸方の位置ずれと
検出点ＳＰ２における基準面ＦＰ１からのＺ軸方の位置
ずれとを加算した位置ずれを検出する。ここで、面位置
検出装置１９が検出点ＳＰ１及び検出点ＳＰ２における
基準面ＦＰ１からのＺ軸方の位置ずれを加算した位置ず
れを検出する原理について簡単に説明する。図５におい
て、送光スリット板４２から受光スリット５５までの検
出光ＩＬ２の進む方向を示すために主光線に矢印を付し
てある。また、Ｌ０は検出点ＳＰ１に投射される検出光
ＩＬ２の主光線を示し、Ｌ１は、検出領域Ａ１の面がプ
レートＰの表面と同一であり、検出点ＳＰ１及び検出点
ＳＰ２が共にプレートＰの表面に配置されているときの
主光線を示し、Ｌ２は検出領域Ａ１の面に対してプレー
トＰの表面がＺ軸方向に位置ずれして配置されていると
きの主光線を示している。
た面位置検出装置１８の検出原理と同様である。以上の
構成による面位置検出装置１９は、検出点ＳＰ１におけ
る基準面ＦＰ１（図３参照）からのＺ軸方の位置ずれと
検出点ＳＰ２における基準面ＦＰ１からのＺ軸方の位置
ずれとを加算した位置ずれを検出する。ここで、面位置
検出装置１９が検出点ＳＰ１及び検出点ＳＰ２における
基準面ＦＰ１からのＺ軸方の位置ずれを加算した位置ず
れを検出する原理について簡単に説明する。図５におい
て、送光スリット板４２から受光スリット５５までの検
出光ＩＬ２の進む方向を示すために主光線に矢印を付し
てある。また、Ｌ０は検出点ＳＰ１に投射される検出光
ＩＬ２の主光線を示し、Ｌ１は、検出領域Ａ１の面がプ
レートＰの表面と同一であり、検出点ＳＰ１及び検出点
ＳＰ２が共にプレートＰの表面に配置されているときの
主光線を示し、Ｌ２は検出領域Ａ１の面に対してプレー
トＰの表面がＺ軸方向に位置ずれして配置されていると
きの主光線を示している。
【００４３】いま、図５において、プレートＰの表面が
検出領域Ａ１の面に対してＺ軸方向にΔＺだけ下方向
（投影光学系ＰＬから離れる方向）に配置されている場
合を考える。プレートＰの表面が基準面ＦＰ１と同一に
配置されている状態で、プレートＰの表面で反射した場
合は、当然ながら受光スリット板５５上に形成される送
光スリット４２ａの像の位置は変化しない。しかしなが
らプレートＰが基準面ＦＰ１からΔＺだけ下方にずれて
いたとすれば、検出光ＩＬ２は検出点ＳＰ１で反射され
ず、検出点ＳＰ１からずれた位置Ｒ１で反射され、この
ときの主光線Ｌ２は図示した通り、主光線Ｌ１の位置か
ら−Ｚ軸方向へずれてリレーレンズ４７を介してミラー
４８へ入射する。
検出領域Ａ１の面に対してＺ軸方向にΔＺだけ下方向
（投影光学系ＰＬから離れる方向）に配置されている場
合を考える。プレートＰの表面が基準面ＦＰ１と同一に
配置されている状態で、プレートＰの表面で反射した場
合は、当然ながら受光スリット板５５上に形成される送
光スリット４２ａの像の位置は変化しない。しかしなが
らプレートＰが基準面ＦＰ１からΔＺだけ下方にずれて
いたとすれば、検出光ＩＬ２は検出点ＳＰ１で反射され
ず、検出点ＳＰ１からずれた位置Ｒ１で反射され、この
ときの主光線Ｌ２は図示した通り、主光線Ｌ１の位置か
ら−Ｚ軸方向へずれてリレーレンズ４７を介してミラー
４８へ入射する。
【００４４】主光線Ｌ２がミラー４８で反射されると、
リレーレンズ４７の瞳位置Ｐ１にて主光線Ｌ１と交差
し、主光線Ｌ１よりも＋Ｚ軸方向の位置においてミラー
４９で反射される。よって、主光線Ｌ２は主光線Ｌ１よ
りも＋Ｚ軸方向にずれてリレーレンズ５０へ入射する。
この主光線Ｌ２は、リレーレンズ５０を通過し、主光線
Ｌ１よりも＋Ｚ軸方向に位置したまま進むが検出点ＳＰ
２は通過しない。これは、検出光ＩＬ２が検出点ＳＰ１
で反射されず検出点ＳＰ１からずれた位置Ｒ１で反射さ
れたためである。また、リレーレンズ５０を通過したし
た主光線Ｌ２は、検出点ＳＰ２を通過しないのみなら
ず、プレートＰが基準面ＦＰ１からずれている分、更に
ずれた位置Ｒ２において反射される。従って、受光スリ
ット板５５に形成されるスリット像は、検出点ＳＰ１に
おけるプレートＰの基準面からのずれ量ΔＺと、検出点
ＳＰ２におけるプレートＰの基準面からのずれ量ΔＺと
の和に応じた分だけずれたものとなる。このようにし
て、面位置検出装置１９は検出点ＳＰ１及び検出点ＳＰ
２における基準面からのＺ軸方の位置ずれを加算した位
置ずれを検出する。
リレーレンズ４７の瞳位置Ｐ１にて主光線Ｌ１と交差
し、主光線Ｌ１よりも＋Ｚ軸方向の位置においてミラー
４９で反射される。よって、主光線Ｌ２は主光線Ｌ１よ
りも＋Ｚ軸方向にずれてリレーレンズ５０へ入射する。
この主光線Ｌ２は、リレーレンズ５０を通過し、主光線
Ｌ１よりも＋Ｚ軸方向に位置したまま進むが検出点ＳＰ
２は通過しない。これは、検出光ＩＬ２が検出点ＳＰ１
で反射されず検出点ＳＰ１からずれた位置Ｒ１で反射さ
れたためである。また、リレーレンズ５０を通過したし
た主光線Ｌ２は、検出点ＳＰ２を通過しないのみなら
ず、プレートＰが基準面ＦＰ１からずれている分、更に
ずれた位置Ｒ２において反射される。従って、受光スリ
ット板５５に形成されるスリット像は、検出点ＳＰ１に
おけるプレートＰの基準面からのずれ量ΔＺと、検出点
ＳＰ２におけるプレートＰの基準面からのずれ量ΔＺと
の和に応じた分だけずれたものとなる。このようにし
て、面位置検出装置１９は検出点ＳＰ１及び検出点ＳＰ
２における基準面からのＺ軸方の位置ずれを加算した位
置ずれを検出する。
【００４５】図６は、面位置検出装置１８及び面位置検
出装置１９の配置を示す上面図である。図６に示すよう
に面位置検出装置１８及び面位置検出装置１９は、Ｘ軸
方向及びＹ軸方向に対してほぼ４５度の角度をもって検
出光ＩＬ１，ＩＬ２をそれぞれ射出する。ここで、面位
置検出装置１８及び面位置検出装置１９がＸ軸方向及び
Ｙ軸方向に対してほぼ４５度の角度をもって検出光ＩＬ
１，ＩＬ２をそれぞれ射出するよう配置される理由につ
いて説明する。通常、プレートＰ上に形成されるパター
ンは互いに直角をなす縦横の直線を主な構成要素として
いるため、Ｘ軸方向に長手方向を有するパターンとＹ軸
方向に長手方向を有するパターンとがプレートＰ上に多
数形成されることになる。前述のように、面位置検出装
置１８及び面位置検出装置１９はスリット像を検出光Ｉ
Ｌ１，ＩＬ２としてプレートＰ上に投射する。ここで、
投射されるスリットの像の長手方向が、このような縦横
の直線方向と一致しないように投射することで、パター
ンによる明暗や、反射率の不均一さを平均化して表面位
置の検出精度を向上させている。尚、Ｘ軸となす角は４
５度であることが望ましいが、パターンの縦と横の線を
横断してスリットの像が結像されればよいので、９０度
以外の角度、例えば３０度や６０度であってもよい。
出装置１９の配置を示す上面図である。図６に示すよう
に面位置検出装置１８及び面位置検出装置１９は、Ｘ軸
方向及びＹ軸方向に対してほぼ４５度の角度をもって検
出光ＩＬ１，ＩＬ２をそれぞれ射出する。ここで、面位
置検出装置１８及び面位置検出装置１９がＸ軸方向及び
Ｙ軸方向に対してほぼ４５度の角度をもって検出光ＩＬ
１，ＩＬ２をそれぞれ射出するよう配置される理由につ
いて説明する。通常、プレートＰ上に形成されるパター
ンは互いに直角をなす縦横の直線を主な構成要素として
いるため、Ｘ軸方向に長手方向を有するパターンとＹ軸
方向に長手方向を有するパターンとがプレートＰ上に多
数形成されることになる。前述のように、面位置検出装
置１８及び面位置検出装置１９はスリット像を検出光Ｉ
Ｌ１，ＩＬ２としてプレートＰ上に投射する。ここで、
投射されるスリットの像の長手方向が、このような縦横
の直線方向と一致しないように投射することで、パター
ンによる明暗や、反射率の不均一さを平均化して表面位
置の検出精度を向上させている。尚、Ｘ軸となす角は４
５度であることが望ましいが、パターンの縦と横の線を
横断してスリットの像が結像されればよいので、９０度
以外の角度、例えば３０度や６０度であってもよい。
【００４６】以上、本発明の実施形態による面位置検出
装置の構成及び露光装置の全体構成について説明した
が、次に本発明の一実施形態による露光装置の動作の概
略について説明する。本発明の一実施形態による露光装
置は、表面状態の異なるプレートＰを用いて、本発明の
実施形態による面位置検出装置１８が備える光電検出器
１８ｃに入射する光の光量及び面位置検出装置１９が備
える光電検出器１９ｄに入射する光の光量を、光電検出
器１８ｃの検出特性及び光電検出器１９ｄの検出特性各
々に応じて調整している。つまり、プレートＰの表面状
態に応じて光電検出器１８ｃ及び光電検出器１９ｄに入
射する光の光量が、光電検出器１８ｃ及び光電検出器１
９ｄを飽和させてしまう光量である場合には、例えば検
出光ＩＬ１，ＩＬ２のスリット像の長さを短く調整し、
逆に光量不足の場合には検出光ＩＬ１，ＩＬ２のスリッ
ト像の長さを長く短く調整している。この調整値は、プ
ロセス毎に記憶される。
装置の構成及び露光装置の全体構成について説明した
が、次に本発明の一実施形態による露光装置の動作の概
略について説明する。本発明の一実施形態による露光装
置は、表面状態の異なるプレートＰを用いて、本発明の
実施形態による面位置検出装置１８が備える光電検出器
１８ｃに入射する光の光量及び面位置検出装置１９が備
える光電検出器１９ｄに入射する光の光量を、光電検出
器１８ｃの検出特性及び光電検出器１９ｄの検出特性各
々に応じて調整している。つまり、プレートＰの表面状
態に応じて光電検出器１８ｃ及び光電検出器１９ｄに入
射する光の光量が、光電検出器１８ｃ及び光電検出器１
９ｄを飽和させてしまう光量である場合には、例えば検
出光ＩＬ１，ＩＬ２のスリット像の長さを短く調整し、
逆に光量不足の場合には検出光ＩＬ１，ＩＬ２のスリッ
ト像の長さを長く短く調整している。この調整値は、プ
ロセス毎に記憶される。
【００４７】露光処理を行う前には、予め基準反射板Ｆ
Ｍ０〜ＦＭ２をステージＰＳの上面に突出させて面位置
検出装置１８及び面位置検出装置１９の零点を較正して
おく。尚、スリット幅等を可変とする毎に零点較正を行
っておくことが好ましい。この零点較正はロット毎やプ
ロセス毎に行っても良い。この較正は例えば１ロット分
のプレートＰを処理する毎に行われる。露光処理を行う
場合には、デバイスパターンＤＰ及び位置計測用のマー
クＭＭが形成されたマスクＭをマスクステージＭＳ上に
載置する。そして、マスクアライメントセンサ１２ａ，
１２ｂを用いてマスクＭに形成された位置計測用のマー
クＭＭの位置情報を計測して、マスクステージＭＳ上の
マスクＭの位置を調整する。また、図示せぬ計測装置を
用いてマスクＭに形成されたパターンの投影像の中心
（露光中心）及びプレートアライメントセンサ１７ａ〜
１７ｄ各々の計測中心を求める。そして、得られた露光
中心とプレートアライメントセンサ１７ａ〜１７ｄの計
測中心とからベースライン量を求める。
Ｍ０〜ＦＭ２をステージＰＳの上面に突出させて面位置
検出装置１８及び面位置検出装置１９の零点を較正して
おく。尚、スリット幅等を可変とする毎に零点較正を行
っておくことが好ましい。この零点較正はロット毎やプ
ロセス毎に行っても良い。この較正は例えば１ロット分
のプレートＰを処理する毎に行われる。露光処理を行う
場合には、デバイスパターンＤＰ及び位置計測用のマー
クＭＭが形成されたマスクＭをマスクステージＭＳ上に
載置する。そして、マスクアライメントセンサ１２ａ，
１２ｂを用いてマスクＭに形成された位置計測用のマー
クＭＭの位置情報を計測して、マスクステージＭＳ上の
マスクＭの位置を調整する。また、図示せぬ計測装置を
用いてマスクＭに形成されたパターンの投影像の中心
（露光中心）及びプレートアライメントセンサ１７ａ〜
１７ｄ各々の計測中心を求める。そして、得られた露光
中心とプレートアライメントセンサ１７ａ〜１７ｄの計
測中心とからベースライン量を求める。
【００４８】次に、基準反射板ＦＭ０〜ＦＭ２をステー
ジＰＳ内に没入させた後に、プレートＰをステージＰＳ
上に載置し、プレートＰに形成されたマーク（図示省
略）のＸＹ面内における位置情報をプレートアライメン
トセンサ１７ａ〜１７ｄで計測し、更にプレートＰのＺ
軸方向の位置情報を位置検出装置１８及び面状態検出装
置１９で検出する。主制御系１５はプレートアライメン
トセンサ１７ａ〜１７ｄの計測結果及び前述したベース
ライン量に基づいて、プレートＰの所定領域と露光領域
ＥＲとの位置合わせを行う。また、面位置検出装置１８
及び面位置検出装置１９を用いて投影光学系ＰＬの光軸
方向におけるプレートＰの表面位置情報を検出する。こ
のとき、主制御系１５は、予め記憶している調整値に基
づいて、プロセス毎にプレートＰの表面状態に応じて減
光フィルタ２４の減光率を制御して、検出光ＩＬ１，Ｉ
Ｌ２の光量を調整したり、スリット長を可変させること
により検出光ＩＬ１，ＩＬ２の光量を調整した上で検出
を行う。その後、主制御系１５は面位置検出装置１８及
び面位置検出装置１９の検出結果に基づいて、プレート
Ｐの表面を投影光学系ＰＬの結像位置に合わせ込む。
ジＰＳ内に没入させた後に、プレートＰをステージＰＳ
上に載置し、プレートＰに形成されたマーク（図示省
略）のＸＹ面内における位置情報をプレートアライメン
トセンサ１７ａ〜１７ｄで計測し、更にプレートＰのＺ
軸方向の位置情報を位置検出装置１８及び面状態検出装
置１９で検出する。主制御系１５はプレートアライメン
トセンサ１７ａ〜１７ｄの計測結果及び前述したベース
ライン量に基づいて、プレートＰの所定領域と露光領域
ＥＲとの位置合わせを行う。また、面位置検出装置１８
及び面位置検出装置１９を用いて投影光学系ＰＬの光軸
方向におけるプレートＰの表面位置情報を検出する。こ
のとき、主制御系１５は、予め記憶している調整値に基
づいて、プロセス毎にプレートＰの表面状態に応じて減
光フィルタ２４の減光率を制御して、検出光ＩＬ１，Ｉ
Ｌ２の光量を調整したり、スリット長を可変させること
により検出光ＩＬ１，ＩＬ２の光量を調整した上で検出
を行う。その後、主制御系１５は面位置検出装置１８及
び面位置検出装置１９の検出結果に基づいて、プレート
Ｐの表面を投影光学系ＰＬの結像位置に合わせ込む。
【００４９】そして、露光光をマスクＭに照射し、投影
光学系ＰＬを介してデバイスパターンＤＰの像をプレー
トＰの所定領域に転写する。プレートＰのある領域に対
して転写が終了するとマスクステージＭＳ上のマスクＭ
が交換され、新たにマスクステージＭＳ上に載置された
マスクＭに形成された位置計測用のマークＭＭをマスク
アライメントセンサ１２ａ，１２ｂで計測してマスクＭ
の位置調整が行われる。また主制御系１５はステージＰ
ＳをＸＹ面内において移動してプレートＰの他の領域を
露光領域ＥＲに位置合わせして、新たなマスクＭの像を
転写する。かかる動作が繰り返されてプレートＰ全面が
露光される。
光学系ＰＬを介してデバイスパターンＤＰの像をプレー
トＰの所定領域に転写する。プレートＰのある領域に対
して転写が終了するとマスクステージＭＳ上のマスクＭ
が交換され、新たにマスクステージＭＳ上に載置された
マスクＭに形成された位置計測用のマークＭＭをマスク
アライメントセンサ１２ａ，１２ｂで計測してマスクＭ
の位置調整が行われる。また主制御系１５はステージＰ
ＳをＸＹ面内において移動してプレートＰの他の領域を
露光領域ＥＲに位置合わせして、新たなマスクＭの像を
転写する。かかる動作が繰り返されてプレートＰ全面が
露光される。
【００５０】以上、露光装置の動作の概略について説明
したが、上述した本実施形態の面位置検出装置１８で
は、主制御系１５が減光フィルタ２４の減光率を制御し
て、面位置検出装置１８に設けられた送光スリット板２
８を照明する光の強度を調整することにより、検出光Ｉ
Ｌ１の光量を調整している。面位置検出装置１９におい
ても同様に、送光スリット板４２を照明する光の強度を
調整することにより、検出光ＩＬ２の光量を調整してい
る。その結果、光電検出器１８ｃ，１９ｄに入射する光
の光量が調整される。また、面位置検出装置１８及び面
位置検出装置１９は、主制御系１５が可変絞り２９又は
可変絞り４３の開口の径を制御してスリット長を調整す
ることにより、検出光ＩＬ１，ＩＬ２の光量を調整して
いる。その結果、光電検出器１８ｃ，１９ｄに入射する
光の光量が調整される。更に、主制御系１５が可変絞り
３６，５４の開口の径を制御することにより光電検出器
１８ｃ，１９ｄに入射する反射光の光量を調整してい
る。
したが、上述した本実施形態の面位置検出装置１８で
は、主制御系１５が減光フィルタ２４の減光率を制御し
て、面位置検出装置１８に設けられた送光スリット板２
８を照明する光の強度を調整することにより、検出光Ｉ
Ｌ１の光量を調整している。面位置検出装置１９におい
ても同様に、送光スリット板４２を照明する光の強度を
調整することにより、検出光ＩＬ２の光量を調整してい
る。その結果、光電検出器１８ｃ，１９ｄに入射する光
の光量が調整される。また、面位置検出装置１８及び面
位置検出装置１９は、主制御系１５が可変絞り２９又は
可変絞り４３の開口の径を制御してスリット長を調整す
ることにより、検出光ＩＬ１，ＩＬ２の光量を調整して
いる。その結果、光電検出器１８ｃ，１９ｄに入射する
光の光量が調整される。更に、主制御系１５が可変絞り
３６，５４の開口の径を制御することにより光電検出器
１８ｃ，１９ｄに入射する反射光の光量を調整してい
る。
【００５１】スリット長を可変して照明光ＩＬ１，ＩＬ
２の光量を制御する場合において、例えば、面位置検出
装置１９を用いて検出光ＩＬ２に対する表面の反射率が
１５％程度の拡散板等の面位置を検出する場合には、処
理が施されていないプレートＰの表面（検出光ＩＬ１，
ＩＬ２に対する反射率が２０％程度）を検出する場合の
スリット長に対して４０％程度スリット長を長く設定す
る。このように、プレートＰの表面状態に応じて、光電
検出器１９ｄの検出面に入射する反射光の光量を光電検
出器１９ｄの検出特性に応じて調整する。逆に、プレー
トＰの表面にアルミニウムが蒸着され、検出光ＩＬ２に
対する反射率が高い場合にはスリット長を短くすること
により光電検出器１９ｄの検出面に入射する反射光の光
量を調整しても良い。かかる調整は、送光スリット板２
８，４２を照射する光量を可変して検出光ＩＬ１，ＩＬ
２の光量を調整する場合や、可変絞り３６，５４の開口
の径を可変して光電検出器１８ｃ，１９ｄに入射する反
射光の光量を制御する場合も同様に行われる。
２の光量を制御する場合において、例えば、面位置検出
装置１９を用いて検出光ＩＬ２に対する表面の反射率が
１５％程度の拡散板等の面位置を検出する場合には、処
理が施されていないプレートＰの表面（検出光ＩＬ１，
ＩＬ２に対する反射率が２０％程度）を検出する場合の
スリット長に対して４０％程度スリット長を長く設定す
る。このように、プレートＰの表面状態に応じて、光電
検出器１９ｄの検出面に入射する反射光の光量を光電検
出器１９ｄの検出特性に応じて調整する。逆に、プレー
トＰの表面にアルミニウムが蒸着され、検出光ＩＬ２に
対する反射率が高い場合にはスリット長を短くすること
により光電検出器１９ｄの検出面に入射する反射光の光
量を調整しても良い。かかる調整は、送光スリット板２
８，４２を照射する光量を可変して検出光ＩＬ１，ＩＬ
２の光量を調整する場合や、可変絞り３６，５４の開口
の径を可変して光電検出器１８ｃ，１９ｄに入射する反
射光の光量を制御する場合も同様に行われる。
【００５２】以上の制御は、検出するプレートＰの表面
状態に応じて動的に行われる。つまり、各プロセス毎に
検出対象のプレートＰの表面状態の変化によって得られ
る光量の変化分を予め計測して、プレートＰの投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸ方向の位置情報を検出するために必要
なスリット長等の増加分又は減少分を求めておく。そし
て、プロセスが開始される直前に、プロセス毎にスリッ
ト長等を可変することにより、光電検出器１８ｃ，１９
ｄに入射する反射光の光量を調整する。このような制御
を行うことにより、プレートＰの表面状態に拘わらず、
投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向に対するプレートＰの位
置情報を良好に検出することができる。
状態に応じて動的に行われる。つまり、各プロセス毎に
検出対象のプレートＰの表面状態の変化によって得られ
る光量の変化分を予め計測して、プレートＰの投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸ方向の位置情報を検出するために必要
なスリット長等の増加分又は減少分を求めておく。そし
て、プロセスが開始される直前に、プロセス毎にスリッ
ト長等を可変することにより、光電検出器１８ｃ，１９
ｄに入射する反射光の光量を調整する。このような制御
を行うことにより、プレートＰの表面状態に拘わらず、
投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向に対するプレートＰの位
置情報を良好に検出することができる。
【００５３】ところで、プレートＰ上に微細な凹凸パタ
ーンが形成されている場合には、検出光ＩＬ１，ＩＬ２
がプレートＰの表面で散乱又は回折されるため、光電検
出器１８ｃ，１９ｄの検出面に入射する反射光の光量が
減少する。図７は、プレート表面で斜め方向から入射す
る光束が反射及び散乱される様子を示す図である。図７
において、符号ＩＦを付した線はプレートＰの表面に対
して斜め方向からθ1の入射角をもって入射する光束を
示している。また、ＲＦはθ2（＝θ1）の反射角をもっ
て反射される正反射光、ＳＦ1はθ21の散乱角で散乱さ
れる散乱光、及びＳＦ2はθ22の散乱角で散乱される散
乱光を示している。このように、プレートＰの表面に微
細な凹凸パターンが形成されていると、入射する線状の
光束ＩＦは、例えば（θ21−θ22）の広がり角をもって
反射されて正反射光ＲＦの光量が低下するため、１８
ｃ，１９ｄの検出面に入射する反射光の光量が減少す
る。
ーンが形成されている場合には、検出光ＩＬ１，ＩＬ２
がプレートＰの表面で散乱又は回折されるため、光電検
出器１８ｃ，１９ｄの検出面に入射する反射光の光量が
減少する。図７は、プレート表面で斜め方向から入射す
る光束が反射及び散乱される様子を示す図である。図７
において、符号ＩＦを付した線はプレートＰの表面に対
して斜め方向からθ1の入射角をもって入射する光束を
示している。また、ＲＦはθ2（＝θ1）の反射角をもっ
て反射される正反射光、ＳＦ1はθ21の散乱角で散乱さ
れる散乱光、及びＳＦ2はθ22の散乱角で散乱される散
乱光を示している。このように、プレートＰの表面に微
細な凹凸パターンが形成されていると、入射する線状の
光束ＩＦは、例えば（θ21−θ22）の広がり角をもって
反射されて正反射光ＲＦの光量が低下するため、１８
ｃ，１９ｄの検出面に入射する反射光の光量が減少す
る。
【００５４】よって、面位置検出装置１８の照射光学系
１８ａ及び検出光学系１８ｂの開口数、又は面位置検出
装置１９の照射光学系１９ａ及び検出光学系１９ｃの開
口数を工夫することで、プレートＰの表面状態によって
得られる光量の差を少なく設定することが好ましい。例
えば、図７に示した散乱光、又は回折光を検出光学系１
８ｂ，１９ｃで多く取り込むことにより、光電検出器１
８ｃ，１９ｄの検出面に入射する光量を増加させて、プ
レートＰの表面が高反射率を示すときに得られる光量と
の差を少なく設定すれば、プレートＰの表面状態に拘わ
らず光電検出器１８ｃ，１９ｄで検出が可能となる。仮
に、開口数を工夫してもプレートＰの表面状態によって
検出できたり、検出できない場合があるときは、前述し
たスリット長や照明光ＩＬ１，ＩＬ２の光量を調整すれ
ばよい。
１８ａ及び検出光学系１８ｂの開口数、又は面位置検出
装置１９の照射光学系１９ａ及び検出光学系１９ｃの開
口数を工夫することで、プレートＰの表面状態によって
得られる光量の差を少なく設定することが好ましい。例
えば、図７に示した散乱光、又は回折光を検出光学系１
８ｂ，１９ｃで多く取り込むことにより、光電検出器１
８ｃ，１９ｄの検出面に入射する光量を増加させて、プ
レートＰの表面が高反射率を示すときに得られる光量と
の差を少なく設定すれば、プレートＰの表面状態に拘わ
らず光電検出器１８ｃ，１９ｄで検出が可能となる。仮
に、開口数を工夫してもプレートＰの表面状態によって
検出できたり、検出できない場合があるときは、前述し
たスリット長や照明光ＩＬ１，ＩＬ２の光量を調整すれ
ばよい。
【００５５】以下、面位置検出装置１８が備える照射光
学系１８ａ及び検出光学系１８ｂの開口数、又は面位置
検出装置１９が備える照射光学系１９ａ及び検出光学系
１９ｃの開口数の設定方法について説明する。尚、照射
光学系１８ａの開口数は開口絞り３１によって規定さ
れ、検出光学系１８ｂの開口数は開口絞り３４によって
規定される。また、照射光学系１９ａの開口数は開口絞
り４４によって規定され、検出光学系１９ｃの開口数は
開口絞り５３によって規定される。
学系１８ａ及び検出光学系１８ｂの開口数、又は面位置
検出装置１９が備える照射光学系１９ａ及び検出光学系
１９ｃの開口数の設定方法について説明する。尚、照射
光学系１８ａの開口数は開口絞り３１によって規定さ
れ、検出光学系１８ｂの開口数は開口絞り３４によって
規定される。また、照射光学系１９ａの開口数は開口絞
り４４によって規定され、検出光学系１９ｃの開口数は
開口絞り５３によって規定される。
【００５６】いま、プレートＰの表面に形成される微細
な凹凸パターンを図８に示す周期構造とみなして考察す
る。図８は、プレートＰの表面に形成される微細な凹凸
パターンを周期的な構造を有するパターンとみなしたと
きの構造を示す図である。尚、説明の簡単化のために、
プレートＰの表面内、つまりＸ軸方向及びＹ軸方向の両
方に図８に示した周期構造が二次元的に形成されている
とする。また、図８に示したように、プレートＰの表面
には、周期Λの矩形パターンが形成されているとする。
換言すると、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の寸法がΛ／２の直
方体のパターンがΛのピッチをもってＸ軸方向及びＹ軸
方向それぞれに配列されているものとする。また、以下
の説明では、説明の簡単化のため、面位置検出装置１８
の照射光学系１８ａ及び検出光学系１８ｂの開口数を設
定する場合を例に挙げて説明する。尚、面位置検出装置
１９照射光学系１９ａ及び検出光学系１９ｃの開口数の
開口数を設定する場合も同様に行われる。
な凹凸パターンを図８に示す周期構造とみなして考察す
る。図８は、プレートＰの表面に形成される微細な凹凸
パターンを周期的な構造を有するパターンとみなしたと
きの構造を示す図である。尚、説明の簡単化のために、
プレートＰの表面内、つまりＸ軸方向及びＹ軸方向の両
方に図８に示した周期構造が二次元的に形成されている
とする。また、図８に示したように、プレートＰの表面
には、周期Λの矩形パターンが形成されているとする。
換言すると、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の寸法がΛ／２の直
方体のパターンがΛのピッチをもってＸ軸方向及びＹ軸
方向それぞれに配列されているものとする。また、以下
の説明では、説明の簡単化のため、面位置検出装置１８
の照射光学系１８ａ及び検出光学系１８ｂの開口数を設
定する場合を例に挙げて説明する。尚、面位置検出装置
１９照射光学系１９ａ及び検出光学系１９ｃの開口数の
開口数を設定する場合も同様に行われる。
【００５７】まず、理解を容易にするため、照射光学系
１８ａの開口数を考慮しない場合を考える。いま、図７
と同様に、線状の光束が図８に示したパターンが形成さ
れたプレートＰの表面に斜め方向から入射する場合を考
える。入射する光束の波長（検出光ＩＬ１の波長）をλ
とすると、一次回折光の回折角φ1は以下の〔１〕式で
表される。 ｓｉｎφ1＝λ／Λ ……〔１〕 また、その強度Ｉ1は、０次回折光の強度をＩ0とする
と、 Ｉ1＝４×Ｉ0／π2 ≒０．４×Ｉ0 ……〔２〕 である。
１８ａの開口数を考慮しない場合を考える。いま、図７
と同様に、線状の光束が図８に示したパターンが形成さ
れたプレートＰの表面に斜め方向から入射する場合を考
える。入射する光束の波長（検出光ＩＬ１の波長）をλ
とすると、一次回折光の回折角φ1は以下の〔１〕式で
表される。 ｓｉｎφ1＝λ／Λ ……〔１〕 また、その強度Ｉ1は、０次回折光の強度をＩ0とする
と、 Ｉ1＝４×Ｉ0／π2 ≒０．４×Ｉ0 ……〔２〕 である。
【００５８】図９は、線状の光束が図８に示したパター
ンが形成されたプレートＰの表面に入射したときに得ら
れる検出光学系１８ｂの瞳面上での光強度分布を示す図
である。図９の横軸にはｓｉｎφをとり（φ：回折光の
回折角）、縦軸には光強度をとっている。図９におい
て、符号Ｃ０、Ｃ１、及びＣ２を付して示した尖塔状の
分布は、線状の光束を図８に示したパターンが形成され
たプレートＰの表面に斜め方向から入射させたときに得
られる０次回折光、＋１次回折光、及び−１次回折光の
分布をぞれぞれ示している。上記〔１〕式に示したよう
に、＋１次回折光はｓｉｎφ1＝λ／Λを満たす回折角
で回折され、−１次回折光はｓｉｎφ2＝−λ／Λを満
たす回折角で回折される。尚、図９においては、０次回
折光の回折角を０度に設定している。ここでφ2は、−
１次回折光の回折角である。また、＋１次回折光の光強
度及び−１次回折光の光強度は、上記〔２〕式を満た
し、０次回折光の光強度のほぼ０．４倍の光強度となっ
ていることが分かる。尚、図９において、符号Ｃ１００
を付した曲線は、１辺がΛ／２の矩形形状の開口に線状
の光束を入射させたときに得られる回折光の分布を示
す。開口が１つのみの場合には、図９に示したようにｓ
ｉｎｃ関数に従う連続した回折光が得られる。図８に示
した周期的なパターンの場合には、回折条件が満足され
ない方向に回折された光は互いに弱め合うため、回折条
件を満足する方向に回折された光のみが得られる。この
ために、図９中符号Ｃ０、Ｃ１、及びＣ２を付した尖塔
形状の分布となる。
ンが形成されたプレートＰの表面に入射したときに得ら
れる検出光学系１８ｂの瞳面上での光強度分布を示す図
である。図９の横軸にはｓｉｎφをとり（φ：回折光の
回折角）、縦軸には光強度をとっている。図９におい
て、符号Ｃ０、Ｃ１、及びＣ２を付して示した尖塔状の
分布は、線状の光束を図８に示したパターンが形成され
たプレートＰの表面に斜め方向から入射させたときに得
られる０次回折光、＋１次回折光、及び−１次回折光の
分布をぞれぞれ示している。上記〔１〕式に示したよう
に、＋１次回折光はｓｉｎφ1＝λ／Λを満たす回折角
で回折され、−１次回折光はｓｉｎφ2＝−λ／Λを満
たす回折角で回折される。尚、図９においては、０次回
折光の回折角を０度に設定している。ここでφ2は、−
１次回折光の回折角である。また、＋１次回折光の光強
度及び−１次回折光の光強度は、上記〔２〕式を満た
し、０次回折光の光強度のほぼ０．４倍の光強度となっ
ていることが分かる。尚、図９において、符号Ｃ１００
を付した曲線は、１辺がΛ／２の矩形形状の開口に線状
の光束を入射させたときに得られる回折光の分布を示
す。開口が１つのみの場合には、図９に示したようにｓ
ｉｎｃ関数に従う連続した回折光が得られる。図８に示
した周期的なパターンの場合には、回折条件が満足され
ない方向に回折された光は互いに弱め合うため、回折条
件を満足する方向に回折された光のみが得られる。この
ために、図９中符号Ｃ０、Ｃ１、及びＣ２を付した尖塔
形状の分布となる。
【００５９】次に、照射光学系１８ａの開口数を考慮し
た検出光学系１８ｂの瞳面上での光強度分布について考
察する。以下では照射光学系１８ａの開口数をａ、検出
光学系１８ｂの開口数をｂとする。図１０は、照射光学
系１８ａの開口数を変化させたときに検出光学系１８ｂ
の瞳面上での光強度分布が変化する様子を示す図であ
り、（ａ）は、照射光学系１８ａの開口数ａがａ≦λ／
（２・Λ）に設定された場合、（ｂ）は、照射光学系１
８ａの開口数ａがλ／（２・Λ）≦ａ≦λ／Λに設定さ
れた場合、（ｃ）は、照射光学系１８ａの開口数ａがλ
／Λ≦ａに設定された場合の検出光学系１８ｂの瞳面上
での光強度分布を示す図である。図１０（ａ）〜図１０
（ｃ）に示した図の横軸は、図９と同様にｓｉｎφをと
り、縦軸はプレートＰの表面に微細な凹凸パターンが形
成されている場合に得られる０次回折光の光強度を１と
したときの相対強度をとっている。尚、図１０において
は、検出光学系１８ｂの開口数を無限大に設定してい
る。
た検出光学系１８ｂの瞳面上での光強度分布について考
察する。以下では照射光学系１８ａの開口数をａ、検出
光学系１８ｂの開口数をｂとする。図１０は、照射光学
系１８ａの開口数を変化させたときに検出光学系１８ｂ
の瞳面上での光強度分布が変化する様子を示す図であ
り、（ａ）は、照射光学系１８ａの開口数ａがａ≦λ／
（２・Λ）に設定された場合、（ｂ）は、照射光学系１
８ａの開口数ａがλ／（２・Λ）≦ａ≦λ／Λに設定さ
れた場合、（ｃ）は、照射光学系１８ａの開口数ａがλ
／Λ≦ａに設定された場合の検出光学系１８ｂの瞳面上
での光強度分布を示す図である。図１０（ａ）〜図１０
（ｃ）に示した図の横軸は、図９と同様にｓｉｎφをと
り、縦軸はプレートＰの表面に微細な凹凸パターンが形
成されている場合に得られる０次回折光の光強度を１と
したときの相対強度をとっている。尚、図１０において
は、検出光学系１８ｂの開口数を無限大に設定してい
る。
【００６０】図１０（ａ）に示すように、照射光学系１
８ａの開口数を増大させると、０次回折光Ｃ０１はｓｉ
ｎφ＝０を中心として幅が広がった分布となり、同様に
＋１次回折光Ｃ１１はｓｉｎφ＝λ／Λを中心として幅
が広った分布となり、−１次回折光Ｃ２１はｓｉｎφ＝
−λ／Λを中心として幅が広がった分布となる。照射光
学系１８ａの開口数を考慮すると、検出光ＩＬ１は照射
光学系１８ａの開口数の分だけ、検出光ＩＬ１の入射角
に幅があるため、その分検出光学系１８ｂに入射する反
射光の反射角も幅が生じ、その結果として、０次回折光
Ｃ０１、＋１次回折光Ｃ１１、及び−１次回折光Ｃ２１
は、図１０（ａ）に示した幅をもった分布となる。
８ａの開口数を増大させると、０次回折光Ｃ０１はｓｉ
ｎφ＝０を中心として幅が広がった分布となり、同様に
＋１次回折光Ｃ１１はｓｉｎφ＝λ／Λを中心として幅
が広った分布となり、−１次回折光Ｃ２１はｓｉｎφ＝
−λ／Λを中心として幅が広がった分布となる。照射光
学系１８ａの開口数を考慮すると、検出光ＩＬ１は照射
光学系１８ａの開口数の分だけ、検出光ＩＬ１の入射角
に幅があるため、その分検出光学系１８ｂに入射する反
射光の反射角も幅が生じ、その結果として、０次回折光
Ｃ０１、＋１次回折光Ｃ１１、及び−１次回折光Ｃ２１
は、図１０（ａ）に示した幅をもった分布となる。
【００６１】通常、従来の面位置検出装置は、照射光学
系の開口数と検出光学系の開口数とは同一に設定されて
いるため０次回折光Ｃ０１のみを受光することになる。
尚、図１０（ａ）において符号Ｃ５０を付して実線で示
した分布は、プレートＰの表面に凹凸パターンが形成さ
れていないときに得られる反射光の分布である。尚、図
１０（ｂ）及び図１０（ｃ）においても、プレートＰの
表面に凹凸パターンが形成されていないときに得られる
反射光の分布を実線で示す。図１０（ａ）に示したよう
に、プレートＰの表面に凹凸パターンが形成されていな
いときに得られる反射光は、凹凸パターンが形成されて
いる場合に比べて強度が約１．２５倍高く、＋１次回折
光及び−１次回折光の何れも生じていない。これに対
し、プレートＰの表面に微細な凹凸パターンが形成され
ていると、０次回折光Ｃ０１の光強度は、凹凸パターン
が形成されていないときの反射光よりも低く、更に１次
回折光Ｃ１１及び−１次回折光Ｃ２１が発生する。尚、
１次回折光Ｃ１１及び−１次回折光Ｃ２１の光強度は、
０次回折光Ｃ０１の光強度の０．４倍の光強度である。
系の開口数と検出光学系の開口数とは同一に設定されて
いるため０次回折光Ｃ０１のみを受光することになる。
尚、図１０（ａ）において符号Ｃ５０を付して実線で示
した分布は、プレートＰの表面に凹凸パターンが形成さ
れていないときに得られる反射光の分布である。尚、図
１０（ｂ）及び図１０（ｃ）においても、プレートＰの
表面に凹凸パターンが形成されていないときに得られる
反射光の分布を実線で示す。図１０（ａ）に示したよう
に、プレートＰの表面に凹凸パターンが形成されていな
いときに得られる反射光は、凹凸パターンが形成されて
いる場合に比べて強度が約１．２５倍高く、＋１次回折
光及び−１次回折光の何れも生じていない。これに対
し、プレートＰの表面に微細な凹凸パターンが形成され
ていると、０次回折光Ｃ０１の光強度は、凹凸パターン
が形成されていないときの反射光よりも低く、更に１次
回折光Ｃ１１及び−１次回折光Ｃ２１が発生する。尚、
１次回折光Ｃ１１及び−１次回折光Ｃ２１の光強度は、
０次回折光Ｃ０１の光強度の０．４倍の光強度である。
【００６２】次に、図１０（ｂ）に示すように、照射光
学系１８ａの開口数ａがλ／（２・Λ）≦ａ≦λ／Λに
設定された場合には、０次回折光、＋１次回折光、及び
−１次回折光の幅が更に広がり、０次回折光と＋１次回
折光及び−１次回折光とが一部重複する。この重複部分
では、０次回折光の回折角と＋１次回折光又は−１次回
折光の回折角とが同一になる。かかる重複があると、そ
の分その回折角をもって回折される光の光強度が高くな
る。図１０（ｂ）においては、符号Ｊ１を付した斜線部
が、０次回折光と＋１次回折光との重複により光強度が
高まった部分であり、符号Ｊ２を付した斜線部が、０次
回折光と−１次回折光との重複によって光強度が高まっ
た部分である。尚、符号Ｊ１，Ｊ２を付した重複部分に
より、−ａ≦ｓｉｎφ≦（−（λ／Λ）＋ａ）の範囲及
び（（λ／Λ）−ａ）≦ｓｉｎφ≦ａの範囲の光強度
は、図１０（ａ）に示した０次回折光Ｃ０１の光強度の
１．４倍になる。
学系１８ａの開口数ａがλ／（２・Λ）≦ａ≦λ／Λに
設定された場合には、０次回折光、＋１次回折光、及び
−１次回折光の幅が更に広がり、０次回折光と＋１次回
折光及び−１次回折光とが一部重複する。この重複部分
では、０次回折光の回折角と＋１次回折光又は−１次回
折光の回折角とが同一になる。かかる重複があると、そ
の分その回折角をもって回折される光の光強度が高くな
る。図１０（ｂ）においては、符号Ｊ１を付した斜線部
が、０次回折光と＋１次回折光との重複により光強度が
高まった部分であり、符号Ｊ２を付した斜線部が、０次
回折光と−１次回折光との重複によって光強度が高まっ
た部分である。尚、符号Ｊ１，Ｊ２を付した重複部分に
より、−ａ≦ｓｉｎφ≦（−（λ／Λ）＋ａ）の範囲及
び（（λ／Λ）−ａ）≦ｓｉｎφ≦ａの範囲の光強度
は、図１０（ａ）に示した０次回折光Ｃ０１の光強度の
１．４倍になる。
【００６３】更に、図１０（ｃ）に示すように、照射光
学系１８ａの開口数ａがλ／Λ≦ａに設定されると、０
次回折光と＋１次回折光及び−１次回折光との重複部分
が増大し、更に＋１次回折光と−１次回折光とが一部重
複する。図１０（ｃ）において、符号Ｊ４を付した斜線
部が、０次回折光と＋１次回折光及び−１次回折光との
重複により光強度が高まった部分であり、符号Ｊ３を付
した斜線部が、＋１次回折光と−１次回折光との重複に
より光強度が高まった部分である。符号Ｊ３を付した重
複部分により、−ａ≦ｓｉｎφ≦（（λ／Λ）−ａ）の
範囲及び（−（λ／Λ）＋ａ）≦ｓｉｎφ≦ａの範囲の
光強度は、図１０（ａ）に示した０次回折光Ｃ０１の光
強度の１．４倍となり、（（λ／Λ）−ａ）≦ｓｉｎφ
≦（−（λ／Λ）＋ａ）の範囲の光強度は１．８倍にな
る。このように、照射光学系１８ａの開口数を高く設定
することにより、結果として０次回折光の光強度を高く
できる。
学系１８ａの開口数ａがλ／Λ≦ａに設定されると、０
次回折光と＋１次回折光及び−１次回折光との重複部分
が増大し、更に＋１次回折光と−１次回折光とが一部重
複する。図１０（ｃ）において、符号Ｊ４を付した斜線
部が、０次回折光と＋１次回折光及び−１次回折光との
重複により光強度が高まった部分であり、符号Ｊ３を付
した斜線部が、＋１次回折光と−１次回折光との重複に
より光強度が高まった部分である。符号Ｊ３を付した重
複部分により、−ａ≦ｓｉｎφ≦（（λ／Λ）−ａ）の
範囲及び（−（λ／Λ）＋ａ）≦ｓｉｎφ≦ａの範囲の
光強度は、図１０（ａ）に示した０次回折光Ｃ０１の光
強度の１．４倍となり、（（λ／Λ）−ａ）≦ｓｉｎφ
≦（−（λ／Λ）＋ａ）の範囲の光強度は１．８倍にな
る。このように、照射光学系１８ａの開口数を高く設定
することにより、結果として０次回折光の光強度を高く
できる。
【００６４】前述したように、従来の面位置検出装置
は、通常照射光学系の開口数と検出光学系の開口数とは
同一に設定されており、更に照射光学系の開口数は、図
１０（ａ）に示した０次回折光と＋１次回折光及び−１
次回折光とが重複しないように設定されているため、０
次回折光のみを受光する構成であった。表面に何ら処理
が施されていないプレートＰの反射率は２０％程度であ
り、拡散板等の微細な凹凸パターンが形成された面での
反射率は１６％〜１７％程度である。よって、かかる反
射率の差に起因する光電検出器１８ｃの検出面に入射す
る光の光量の差を少なくするためには、表面に何ら処理
が施されていないプレートＰでは発生しない＋１次回折
光及び−１次回折光を検出光学系１８ｂ内に取り込む必
要がある。プレートＰの表面に微細な凹凸パターンが形
成されているときに検出光学系１８ｂに入射する０次回
折光の光量をＷ0とし、＋１次回折光及び−１次回折光
の内、検出光学系１８ｂに入射する光量をＷ1とする。
は、通常照射光学系の開口数と検出光学系の開口数とは
同一に設定されており、更に照射光学系の開口数は、図
１０（ａ）に示した０次回折光と＋１次回折光及び−１
次回折光とが重複しないように設定されているため、０
次回折光のみを受光する構成であった。表面に何ら処理
が施されていないプレートＰの反射率は２０％程度であ
り、拡散板等の微細な凹凸パターンが形成された面での
反射率は１６％〜１７％程度である。よって、かかる反
射率の差に起因する光電検出器１８ｃの検出面に入射す
る光の光量の差を少なくするためには、表面に何ら処理
が施されていないプレートＰでは発生しない＋１次回折
光及び−１次回折光を検出光学系１８ｂ内に取り込む必
要がある。プレートＰの表面に微細な凹凸パターンが形
成されているときに検出光学系１８ｂに入射する０次回
折光の光量をＷ0とし、＋１次回折光及び−１次回折光
の内、検出光学系１８ｂに入射する光量をＷ1とする。
【００６５】このとき、 Ｗ1＝０．１６×Ｗ0 ……〔３〕 となるように設定することで、プレートＰの表面に微細
な凹凸パターンが形成されているときに光電検出器１８
ｃの検出面に入射する光の光量を、プレートＰの表面が
何らの処理も施されてないときに光電検出器１８ｃの検
出面に入射する光の光量に対して０．９倍程度にするこ
とができ、光量の差を小さくすることができる。次に、
検出光学系１８ａに入射する＋１次回折光及び−１次回
折光の光量Ｗ1を規定する上記〔３〕式を満足する照射
光学系１８ａの開口数と検出光学系１８ｂの開口数との
関係について説明する。尚、以下の説明では、０次回折
光の光強度を１として説明する。
な凹凸パターンが形成されているときに光電検出器１８
ｃの検出面に入射する光の光量を、プレートＰの表面が
何らの処理も施されてないときに光電検出器１８ｃの検
出面に入射する光の光量に対して０．９倍程度にするこ
とができ、光量の差を小さくすることができる。次に、
検出光学系１８ａに入射する＋１次回折光及び−１次回
折光の光量Ｗ1を規定する上記〔３〕式を満足する照射
光学系１８ａの開口数と検出光学系１８ｂの開口数との
関係について説明する。尚、以下の説明では、０次回折
光の光強度を１として説明する。
【００６６】［照射光学系１８ａの開口数が検出光学系
１８ｂの開口数以下の場合］照射光学系１８ａの開口数
が検出光学系１８ｂの開口数以下の場合には、検出光学
系１８ｂに入射する０次回折光の光量Ｗ0は、例えば図
１０（ａ）に示した０次回折光Ｃ０１の面積で求めら
れ、以下の〔４〕式で表される。 Ｗ0＝２×ａ ……〔４〕 ここで、照射光学系１８ａの開口絞り３４及び検出光学
系１８ｂの開口絞り３４は共に光軸に対して対称に設け
られ、検出光学系１８ｂに入射する＋１次回折光の光量
と−１次回折光の光量とは同一であるので、説明の簡単
化のために＋１次回折光のみを考える。いま、検出光学
系１８ｂに入射する＋１次回折光の光量をＷ1+とする
と、上記〔３〕式の関係を満足させるためには、＋１次
回折光の光量Ｗ1+が以下の〔５〕式を満たす必要があ
る。 Ｗ1+≧Ｗ0×０．１６／２ ……〔５〕 また、図１０及び前述した〔２〕式から開口数がｂの検
出光学系１８ｂに０次光とともに入射する＋１次回折光
の光量Ｗ1+は、 Ｗ1+＝｛ｂ−（λ／Λ−ａ）｝×０，４ ……〔６〕 となる。従って、上記〔４〕〜〔６〕式から、照射光学
系１８ａの開口数ａと検出光学系１８ｂの開口数ｂとの
関係は、以下の〔７〕式となる。 ｂ≧λ／Λ−０．６×ａ ……〔７〕
１８ｂの開口数以下の場合］照射光学系１８ａの開口数
が検出光学系１８ｂの開口数以下の場合には、検出光学
系１８ｂに入射する０次回折光の光量Ｗ0は、例えば図
１０（ａ）に示した０次回折光Ｃ０１の面積で求めら
れ、以下の〔４〕式で表される。 Ｗ0＝２×ａ ……〔４〕 ここで、照射光学系１８ａの開口絞り３４及び検出光学
系１８ｂの開口絞り３４は共に光軸に対して対称に設け
られ、検出光学系１８ｂに入射する＋１次回折光の光量
と−１次回折光の光量とは同一であるので、説明の簡単
化のために＋１次回折光のみを考える。いま、検出光学
系１８ｂに入射する＋１次回折光の光量をＷ1+とする
と、上記〔３〕式の関係を満足させるためには、＋１次
回折光の光量Ｗ1+が以下の〔５〕式を満たす必要があ
る。 Ｗ1+≧Ｗ0×０．１６／２ ……〔５〕 また、図１０及び前述した〔２〕式から開口数がｂの検
出光学系１８ｂに０次光とともに入射する＋１次回折光
の光量Ｗ1+は、 Ｗ1+＝｛ｂ−（λ／Λ−ａ）｝×０，４ ……〔６〕 となる。従って、上記〔４〕〜〔６〕式から、照射光学
系１８ａの開口数ａと検出光学系１８ｂの開口数ｂとの
関係は、以下の〔７〕式となる。 ｂ≧λ／Λ−０．６×ａ ……〔７〕
【００６７】上記〔７〕式から照射光学系１８ａの開口
数ａと検出光学系１８ｂの開口数ｂとが等しくなるの
は、 ａ＝λ／（１．６×Λ） ……〔８〕 の場合である。以上から、照射光学系１８ａの開口数が
検出光学系１８ｂの開口数以下の場合に上記〔３〕式を
満足する照射光学系１８ａの開口数ａと検出光学系１８
ｂの開口数ｂとの関係は、 ａ≦λ／（１．６×Λ） 且つ ｂ≧λ／Λ−０．６×ａ ……
数ａと検出光学系１８ｂの開口数ｂとが等しくなるの
は、 ａ＝λ／（１．６×Λ） ……〔８〕 の場合である。以上から、照射光学系１８ａの開口数が
検出光学系１８ｂの開口数以下の場合に上記〔３〕式を
満足する照射光学系１８ａの開口数ａと検出光学系１８
ｂの開口数ｂとの関係は、 ａ≦λ／（１．６×Λ） 且つ ｂ≧λ／Λ−０．６×ａ ……
〔９〕 である。よって、かかる関係を満たすように照射光学系
１８ａの開口絞り３１及び検出光学系１８ｂの開口絞り
３４を設定すればよい。
１８ａの開口絞り３１及び検出光学系１８ｂの開口絞り
３４を設定すればよい。
【００６８】［照射光学系１８ａの開口数が検出光学系
１８ｂの開口数よりも大の場合］照射光学系１８ａの開
口数が検出光学系１８ｂの開口数よりも大である場合に
は、検出光学系１８ｂに入射する０次回折光の光量Ｗ0
は、検出光学系１８ｂの開口数ｂで光束が制限されるた
め、以下の
１８ｂの開口数よりも大の場合］照射光学系１８ａの開
口数が検出光学系１８ｂの開口数よりも大である場合に
は、検出光学系１８ｂに入射する０次回折光の光量Ｗ0
は、検出光学系１８ｂの開口数ｂで光束が制限されるた
め、以下の
〔９〕式で表される。 Ｗ0＝２×ｂ ……〔１０〕 よって、従って、上記〔５〕、〔６〕、及び〔１０〕式
から、照射光学系１８ａの開口数が検出光学系１８ｂの
開口数よりも大である場合に上記〔３〕式を満足する照
射光学系１８ａの開口数ａと検出光学系１８ｂの開口数
ｂとの関係は、 ａ＞λ／（１．６×Λ） 且つ ｂ≧５／３×（λ／Λ−ａ） ……〔１１〕 である。尚、かかる関係式において、ａ≧λ／Λの場合
に検出光学系１８ｂの開口数ｂが０以下となるが、この
ときは検出光学系１８ｂの開口数ｂは光電検出器１８ｃ
のダイナミックレンジの下限以上になるよう決定され
る。
から、照射光学系１８ａの開口数が検出光学系１８ｂの
開口数よりも大である場合に上記〔３〕式を満足する照
射光学系１８ａの開口数ａと検出光学系１８ｂの開口数
ｂとの関係は、 ａ＞λ／（１．６×Λ） 且つ ｂ≧５／３×（λ／Λ−ａ） ……〔１１〕 である。尚、かかる関係式において、ａ≧λ／Λの場合
に検出光学系１８ｂの開口数ｂが０以下となるが、この
ときは検出光学系１８ｂの開口数ｂは光電検出器１８ｃ
のダイナミックレンジの下限以上になるよう決定され
る。
【００６９】次に、照射光学系１８ａの開口数と検出光
学系１８ｂの開口数との具体的な数値例を挙げる。い
ま、プレートＰ上に形成されるパターンの外形寸法が１
０μｍであり、検出光ＩＬ１の中心波長が７００ｎｍで
あるとする。このとき、〔８〕式の右辺は、λ／（１．
６×Λ）＝０．０４３７５となる。 ［照射光学系１８ａの開口数を０．０３５に設定した場
合］この場合には、照射光学系１８ａの開口数が〔８〕
式の右辺の値よりも小さいため、
学系１８ｂの開口数との具体的な数値例を挙げる。い
ま、プレートＰ上に形成されるパターンの外形寸法が１
０μｍであり、検出光ＩＬ１の中心波長が７００ｎｍで
あるとする。このとき、〔８〕式の右辺は、λ／（１．
６×Λ）＝０．０４３７５となる。 ［照射光学系１８ａの開口数を０．０３５に設定した場
合］この場合には、照射光学系１８ａの開口数が〔８〕
式の右辺の値よりも小さいため、
〔９〕式の関係式を用
いて検出光学系１８ｂの開口数が設定される。
いて検出光学系１８ｂの開口数が設定される。
〔９〕式
の関係式から、照射光学系１８ａの開口数が０．０３５
に設定されている場合には、検出光学系１８ｂの開口数
を０．０４９以上に設定する必要がある。例えば、余裕
を考慮して、照射光学系１８ａの開口数及び検出光学系
１８ｂの開口数は以下の通り設定される。 照射光学系の開口数：０．０３５ 検出光学系の開口数：０．０５ ［照射光学系１８ａの開口数を０．０４５に設定した場
合］この場合には、照射光学系１８ａの開口数が〔８〕
式の右辺の値よりも大きいため、〔１１〕式の関係式を
用いて検出光学系１８ｂの開口数が設定される。〔１
１〕式の関係式から、照射光学系１８ａの開口数が０．
０４５に設定されている場合には、検出光学系１８ｂの
開口数を０．０４１７以上に設定する必要がある。例え
ば、余裕を考慮して、照射光学系１８ａの開口数及び検
出光学系１８ｂの開口数は以下の通り設定される。 照射光学系の開口数：０．０４５ 検出光学系の開口数：０．０４５
の関係式から、照射光学系１８ａの開口数が０．０３５
に設定されている場合には、検出光学系１８ｂの開口数
を０．０４９以上に設定する必要がある。例えば、余裕
を考慮して、照射光学系１８ａの開口数及び検出光学系
１８ｂの開口数は以下の通り設定される。 照射光学系の開口数：０．０３５ 検出光学系の開口数：０．０５ ［照射光学系１８ａの開口数を０．０４５に設定した場
合］この場合には、照射光学系１８ａの開口数が〔８〕
式の右辺の値よりも大きいため、〔１１〕式の関係式を
用いて検出光学系１８ｂの開口数が設定される。〔１
１〕式の関係式から、照射光学系１８ａの開口数が０．
０４５に設定されている場合には、検出光学系１８ｂの
開口数を０．０４１７以上に設定する必要がある。例え
ば、余裕を考慮して、照射光学系１８ａの開口数及び検
出光学系１８ｂの開口数は以下の通り設定される。 照射光学系の開口数：０．０４５ 検出光学系の開口数：０．０４５
【００７０】以上、照射光学系１８ａの開口数と検出光
学系１８ｂの開口数との関係について説明したが、プレ
ートＰ上に形成される実際のパターンは周期的なパター
ンではないことが多い、このときは、パターンが不規則
に形成されるため、検出光学系１８ｂの瞳面に形成され
る回折光の分布は、図９において符号Ｃ１００を付した
曲線に近くなる。この場合でも、照射光学系１８ａの開
口数と検出光学系１８ｂの開口数とが上記関係を満たせ
ば、プレートＰの表面に微細な凹凸パターンが形成され
ているときに光電検出器１８ｃの検出面に入射する光の
光量を、プレートＰの表面が何らの処理も施されてない
ときに光電検出器１８ｃの検出面に入射する光の光量に
対して０．９倍程度にすることができ、光量の差を小さ
くすることができる。以上、面位置検出装置１８を例に
挙げて、面位置検出装置１８が備える照射光学系１８ａ
の開口数と検出光学系１８ｂの開口数との設定方法につ
いて説明したが、面位置検出装置１９についても同様に
上記
学系１８ｂの開口数との関係について説明したが、プレ
ートＰ上に形成される実際のパターンは周期的なパター
ンではないことが多い、このときは、パターンが不規則
に形成されるため、検出光学系１８ｂの瞳面に形成され
る回折光の分布は、図９において符号Ｃ１００を付した
曲線に近くなる。この場合でも、照射光学系１８ａの開
口数と検出光学系１８ｂの開口数とが上記関係を満たせ
ば、プレートＰの表面に微細な凹凸パターンが形成され
ているときに光電検出器１８ｃの検出面に入射する光の
光量を、プレートＰの表面が何らの処理も施されてない
ときに光電検出器１８ｃの検出面に入射する光の光量に
対して０．９倍程度にすることができ、光量の差を小さ
くすることができる。以上、面位置検出装置１８を例に
挙げて、面位置検出装置１８が備える照射光学系１８ａ
の開口数と検出光学系１８ｂの開口数との設定方法につ
いて説明したが、面位置検出装置１９についても同様に
上記
〔９〕式又は〔１１〕式を満足するように照射光学
系１９ａの開口数と検出光学系１９ｃの開口数とを設定
することが好適である。
系１９ａの開口数と検出光学系１９ｃの開口数とを設定
することが好適である。
【００７１】ところで、上記
〔９〕式又は〔１１〕式を
一見すると、照射光学系１８ａの開口数と検出光学系１
８ｂの開口数（照射光学系１９ａの開口数と検出光学系
１９ｃの開口数）は、検出光ＩＬ１，ＩＬ２の波長及び
プレートＰ上に形成される微細パターンの周期Λのみに
よって決定されている。しかしながら、
一見すると、照射光学系１８ａの開口数と検出光学系１
８ｂの開口数（照射光学系１９ａの開口数と検出光学系
１９ｃの開口数）は、検出光ＩＬ１，ＩＬ２の波長及び
プレートＰ上に形成される微細パターンの周期Λのみに
よって決定されている。しかしながら、
〔９〕式又は
〔１１〕式はプレートＰの表面に微細な凹凸パターンが
形成されているときに光電検出器１８ｃの検出面に入射
する光の光量を、プレートＰの表面が何らの処理も施さ
れてないときに光電検出器１８ｃの検出面に入射する光
の光量に対して０．９倍程度にするための照射光学系１
８ａの開口数と検出光学系１８ｂの開口数との関係式で
ある。これは、０．９倍程度の光量減であれば、従来の
光電検出器の検出特性でも検出可能であるとの考えの下
で設定された値である。従って、結局のところ、照射光
学系１８ａの開口数と検出光学系１８ｂの開口数とは光
電検出器１８ｃの検出特性によって設定されていること
となる。
〔１１〕式はプレートＰの表面に微細な凹凸パターンが
形成されているときに光電検出器１８ｃの検出面に入射
する光の光量を、プレートＰの表面が何らの処理も施さ
れてないときに光電検出器１８ｃの検出面に入射する光
の光量に対して０．９倍程度にするための照射光学系１
８ａの開口数と検出光学系１８ｂの開口数との関係式で
ある。これは、０．９倍程度の光量減であれば、従来の
光電検出器の検出特性でも検出可能であるとの考えの下
で設定された値である。従って、結局のところ、照射光
学系１８ａの開口数と検出光学系１８ｂの開口数とは光
電検出器１８ｃの検出特性によって設定されていること
となる。
【００７２】面位置検出装置１８の照射光学系１８ａの
開口数及び検出光学系１８ｂの開口数を、開口絞り３１
及び開口絞り３４の径をそれぞれ可変させることで調整
することができる場合、又は面位置検出装置１９の照射
光学系１９ａの開口数と検出光学系１９ｃの開口数を、
開口絞り４４及び開口絞り５３の径をそれぞれ可変させ
ることで調整することができる場合には、表面状態の異
なる複数種類のプレートＰを用いてその検出結果に基づ
いて上記の開口数を適宜調整すれば良い。通常、開口数
は、面検出装置の製造時に一度設定されると、後で微調
整されることは少ない。従って、開口数は面位置検出装
置１８及び面位置検出装置１９の開口数は製造時に設定
されることになる。以下、面位置検出装置１８及び面位
置検出装置１９の製造方法について開口数を設定する方
法を中心に簡単に説明する。
開口数及び検出光学系１８ｂの開口数を、開口絞り３１
及び開口絞り３４の径をそれぞれ可変させることで調整
することができる場合、又は面位置検出装置１９の照射
光学系１９ａの開口数と検出光学系１９ｃの開口数を、
開口絞り４４及び開口絞り５３の径をそれぞれ可変させ
ることで調整することができる場合には、表面状態の異
なる複数種類のプレートＰを用いてその検出結果に基づ
いて上記の開口数を適宜調整すれば良い。通常、開口数
は、面検出装置の製造時に一度設定されると、後で微調
整されることは少ない。従って、開口数は面位置検出装
置１８及び面位置検出装置１９の開口数は製造時に設定
されることになる。以下、面位置検出装置１８及び面位
置検出装置１９の製造方法について開口数を設定する方
法を中心に簡単に説明する。
【００７３】面位置検出装置１８及び面位置検出装置１
９を製造する場合には、まず光電検出器１８ｃ及び光電
検出器１９ｄの検出特性が求められる。ここでいう、検
出特性とは、光電検出器１８ｃのダイナミックレンジ及
び光電検出器１９ｄのダイナミックレンジをいう。次
に、表面状態の異なる複数のプレートＰに対して検出光
ＩＬ１，ＩＬ２を順次照射して光電検出器１８ｃ及び光
電検出器１９ｄで得られる光量変化を求める。そして、
光電検出器１８ｃのダイナミックレンジ又は光電検出器
１９ｄのダイナミックレンジ、及び異なる表面状態の複
数のプレートＰに検出光ＩＬ１，ＩＬ２を照射して得ら
れた光量変化に基づいて、前述した
９を製造する場合には、まず光電検出器１８ｃ及び光電
検出器１９ｄの検出特性が求められる。ここでいう、検
出特性とは、光電検出器１８ｃのダイナミックレンジ及
び光電検出器１９ｄのダイナミックレンジをいう。次
に、表面状態の異なる複数のプレートＰに対して検出光
ＩＬ１，ＩＬ２を順次照射して光電検出器１８ｃ及び光
電検出器１９ｄで得られる光量変化を求める。そして、
光電検出器１８ｃのダイナミックレンジ又は光電検出器
１９ｄのダイナミックレンジ、及び異なる表面状態の複
数のプレートＰに検出光ＩＬ１，ＩＬ２を照射して得ら
れた光量変化に基づいて、前述した
〔９〕式又は〔１
１〕式を用いて光電検出器１８ｃ，１９ｄの検出面にお
ける光量が光電検出器１８ｃ，１９ｄの検出許容範囲と
なる照射光学系１８ａ，１９ａの開口数及び照射光学系
１８ｂ，１９ｃの開口数を求め、開口絞りを調整して照
射光学系１８ａの開口数と検出光学系１８ｂの開口数と
を異ならしめて設定する。
１〕式を用いて光電検出器１８ｃ，１９ｄの検出面にお
ける光量が光電検出器１８ｃ，１９ｄの検出許容範囲と
なる照射光学系１８ａ，１９ａの開口数及び照射光学系
１８ｂ，１９ｃの開口数を求め、開口絞りを調整して照
射光学系１８ａの開口数と検出光学系１８ｂの開口数と
を異ならしめて設定する。
【００７４】また、本実施形態の露光装置は、プレート
Ｐを精度よく高速に位置制御することができ、スループ
ットを向上しつつ高い精度で露光が可能となるように、
楕円鏡１、光源２、ミラー３、コレクタレンズ４、減光
フィルタ５、フライアイ・インテグレータ６、レンズ
７、ブラインド８、レンズ９、ミラー１０、及びコンデ
ンサレンズ１１からなる照明光学系を設置し、マスクス
テージＭＳ及びマスクアライメントセンサ１２ａ，１２
ｂからなるマスクアライメント系を設置し、投影光学系
ＰＬを設置し、ステージＰＳ、移動鏡１３、レーザ干渉
計１４、ステージ駆動系１６、及びプレートアライメン
トセンサ１７ａ〜１７ｄからなるプレートアライメント
系を設置し、上述した方法で製造された面位置検出装置
１８，１９を設置して図１に示された各要素が電気的、
機械的、又は光学的に連結して組み上げられた後、総合
調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造さ
れる。尚、露光装置の製造は、温度及びクリーン度等が
管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
Ｐを精度よく高速に位置制御することができ、スループ
ットを向上しつつ高い精度で露光が可能となるように、
楕円鏡１、光源２、ミラー３、コレクタレンズ４、減光
フィルタ５、フライアイ・インテグレータ６、レンズ
７、ブラインド８、レンズ９、ミラー１０、及びコンデ
ンサレンズ１１からなる照明光学系を設置し、マスクス
テージＭＳ及びマスクアライメントセンサ１２ａ，１２
ｂからなるマスクアライメント系を設置し、投影光学系
ＰＬを設置し、ステージＰＳ、移動鏡１３、レーザ干渉
計１４、ステージ駆動系１６、及びプレートアライメン
トセンサ１７ａ〜１７ｄからなるプレートアライメント
系を設置し、上述した方法で製造された面位置検出装置
１８，１９を設置して図１に示された各要素が電気的、
機械的、又は光学的に連結して組み上げられた後、総合
調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造さ
れる。尚、露光装置の製造は、温度及びクリーン度等が
管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００７５】以上、本発明の実施形態による面位置検出
装置及び露光装置について説明したが、上述した面位置
検出装置１８，１９は検出光ＩＬ１，ＩＬ２をスリット
像としてプレートＰ上に結像させている。よって、スリ
ット像は、その幅方向に亘って結像されるため、その分
照射面積が増加する。照射面積が大きいと、その分散乱
される割合が増加するため、光電検出器１８ｃ，１９ｄ
に入射する光の光量が減少する。従って、何ら処理が施
されていないプレートＰに検出光ＩＬ１，ＩＬ２を照射
したときに光電検出器１８ｃ，１９ｄに入射する光の光
量と、表面に微細な凹凸パターンが形成されているプレ
ートＰに検出光ＩＬ１，ＩＬ２を照射したときに光電検
出器１８ｃ，１９ｄに入射する光の光量との差を少なく
するためには、プレートＰ上に照射される検出光ＩＬ
１，ＩＬ２の照射面積を減少させることが好ましい。そ
のためには、送光スリット板２８，４２とプレートＰの
表面とがシャインプルーフの条件を満たし、プレートＰ
の表面と受光スリット板３７，５５又は光電検出器１８
ｃ，１９ｄの検出面とがシャインプルーフの条件を満た
すよう構成することが好ましい。
装置及び露光装置について説明したが、上述した面位置
検出装置１８，１９は検出光ＩＬ１，ＩＬ２をスリット
像としてプレートＰ上に結像させている。よって、スリ
ット像は、その幅方向に亘って結像されるため、その分
照射面積が増加する。照射面積が大きいと、その分散乱
される割合が増加するため、光電検出器１８ｃ，１９ｄ
に入射する光の光量が減少する。従って、何ら処理が施
されていないプレートＰに検出光ＩＬ１，ＩＬ２を照射
したときに光電検出器１８ｃ，１９ｄに入射する光の光
量と、表面に微細な凹凸パターンが形成されているプレ
ートＰに検出光ＩＬ１，ＩＬ２を照射したときに光電検
出器１８ｃ，１９ｄに入射する光の光量との差を少なく
するためには、プレートＰ上に照射される検出光ＩＬ
１，ＩＬ２の照射面積を減少させることが好ましい。そ
のためには、送光スリット板２８，４２とプレートＰの
表面とがシャインプルーフの条件を満たし、プレートＰ
の表面と受光スリット板３７，５５又は光電検出器１８
ｃ，１９ｄの検出面とがシャインプルーフの条件を満た
すよう構成することが好ましい。
【００７６】図１１は、図３に示した面位置検出装置１
８についてシャインプルーフの条件を満たすよう構成し
た例を示す図であり、図３に示した部材と同一の部材に
は同一の符号を付してある。図１１において、ライトガ
イド２６には図３に示した光源部２０から光が導かれて
いる。ライトガイド２６の射出端２６ｂから射出された
光束は、コンデンサレンズ６０を介して投射パターンと
しての送光スリットが形成された送光スリット板（投射
パターン部材）６１を照明する。ここで、コンデンサレ
ンズ６０は送光スリット板６１をケーラー照明する。送
光スリット板６１のパターン形成面６１ａには図４に示
した送光スリットと同様の長手方向がＸ１軸方向に設定
された送光スリットが形成されており、送光スリット板
６１は光軸に対して斜め方向に設置される。送光スリッ
ト板６１を通過した光は、開口絞り６２及び対物レンズ
６３を介し、検出光ＩＬ１として基準面ＦＰ１に対して
斜め方向から基準面ＦＰ１内に設定された検出点ＳＰ０
に入射する。ここで、基準面ＦＰ１とプレートＰの表面
とが同一に設定されている場合には、送光スリット板６
１に形成されたパターン形成面６１ａと被検面としての
プレートＰの表面とは対物レンズ６３に関してシャイン
プルーフの条件を満たすように設定される。
８についてシャインプルーフの条件を満たすよう構成し
た例を示す図であり、図３に示した部材と同一の部材に
は同一の符号を付してある。図１１において、ライトガ
イド２６には図３に示した光源部２０から光が導かれて
いる。ライトガイド２６の射出端２６ｂから射出された
光束は、コンデンサレンズ６０を介して投射パターンと
しての送光スリットが形成された送光スリット板（投射
パターン部材）６１を照明する。ここで、コンデンサレ
ンズ６０は送光スリット板６１をケーラー照明する。送
光スリット板６１のパターン形成面６１ａには図４に示
した送光スリットと同様の長手方向がＸ１軸方向に設定
された送光スリットが形成されており、送光スリット板
６１は光軸に対して斜め方向に設置される。送光スリッ
ト板６１を通過した光は、開口絞り６２及び対物レンズ
６３を介し、検出光ＩＬ１として基準面ＦＰ１に対して
斜め方向から基準面ＦＰ１内に設定された検出点ＳＰ０
に入射する。ここで、基準面ＦＰ１とプレートＰの表面
とが同一に設定されている場合には、送光スリット板６
１に形成されたパターン形成面６１ａと被検面としての
プレートＰの表面とは対物レンズ６３に関してシャイン
プルーフの条件を満たすように設定される。
【００７７】ここで、シャインプルーフの条件について
説明する。図１２は、シャインプルーフの条件について
の説明図である。いま、図１２に示した、非平行に配置
されたＡ面とＢ面とを考える。Ａ面上のパターンをＢ面
上に結像する光学系に関して、それらＡ面とＢ面とがシ
ャインプルーフの条件を満たすとは、この光学系のメリ
ジオナル断面内において、そのＡ面の延長線とその光学
系の物側主平面との交点をＨ、そのＢ面の延長線とその
光学系の像側主平面との交点をＨ′とした場合、交点Ｈ
から光軸までの距離Ｌと交点Ｈ′から光軸までの距離
Ｌ′とが等しいことを意味する。シャインプルーフの条
件が満たされているときには、所謂アオリの結像関係が
成立し、そのＡ面上の任意の点から射出された光は、そ
れぞれＢ面上の対応する１点に収束する。従って、その
Ａ面上の全面の点の像がそのＢ面上に形成される。
説明する。図１２は、シャインプルーフの条件について
の説明図である。いま、図１２に示した、非平行に配置
されたＡ面とＢ面とを考える。Ａ面上のパターンをＢ面
上に結像する光学系に関して、それらＡ面とＢ面とがシ
ャインプルーフの条件を満たすとは、この光学系のメリ
ジオナル断面内において、そのＡ面の延長線とその光学
系の物側主平面との交点をＨ、そのＢ面の延長線とその
光学系の像側主平面との交点をＨ′とした場合、交点Ｈ
から光軸までの距離Ｌと交点Ｈ′から光軸までの距離
Ｌ′とが等しいことを意味する。シャインプルーフの条
件が満たされているときには、所謂アオリの結像関係が
成立し、そのＡ面上の任意の点から射出された光は、そ
れぞれＢ面上の対応する１点に収束する。従って、その
Ａ面上の全面の点の像がそのＢ面上に形成される。
【００７８】尚、以上説明した図示しない光源部、ライ
トガイド２６、コンデンサレンズ６０、送光スリット板
６１、開口絞り６２、及び対物レンズ６３は、図１に示
した照射光学系１８ａをなす。また、これらの内、図示
しない光源部、ライトガイド２６、及びコンデンサレン
ズ６０は本発明にいう照明部をなし、開口絞り６２及び
対物レンズ６３は本発明にいう照射側結像系をなす。
トガイド２６、コンデンサレンズ６０、送光スリット板
６１、開口絞り６２、及び対物レンズ６３は、図１に示
した照射光学系１８ａをなす。また、これらの内、図示
しない光源部、ライトガイド２６、及びコンデンサレン
ズ６０は本発明にいう照明部をなし、開口絞り６２及び
対物レンズ６３は本発明にいう照射側結像系をなす。
【００７９】プレートＰによって反射された検出光ＩＬ
１は、対物レンズ６４、開口絞り６５、受光スリット板
６６、及び集光レンズ６７を順に介して光電検出器１８
ｃに至り光電変換される。受光スリット板６６は光軸に
対して斜めに設置され、その一面にはパターン形成面６
６ａが形成されている。このパターン形成面６６ａに
は、送光スリット板６１のパターン形成面６１ａに形成
された送光スリットと同様の形状であって、長手方向が
Ｘ１軸方向に設定された受光スリットが形成されてい
る。ここで、被検面としてのプレートＰの表面とパター
ン形成面６６ａとは対物レンズ６４に関してシャインプ
ルーフの条件を満たすよう設定される。尚、対物レンズ
６４、開口絞り６５、受光スリット板６６、集光レンズ
６７は図１に示した検出光学系１８ｂをなす。また、こ
れらの内、対物レンズ６４及び開口絞り６５は本発明に
いう検出側結像系をなし、集光レンズ６７は本発明にい
う集光光学系をなす。以上のように構成することで、プ
レートＰの表面に照射される検出光ＩＬ１，ＩＬ２の照
射面積を減少させることができるため、散乱の影響を低
減することができる。
１は、対物レンズ６４、開口絞り６５、受光スリット板
６６、及び集光レンズ６７を順に介して光電検出器１８
ｃに至り光電変換される。受光スリット板６６は光軸に
対して斜めに設置され、その一面にはパターン形成面６
６ａが形成されている。このパターン形成面６６ａに
は、送光スリット板６１のパターン形成面６１ａに形成
された送光スリットと同様の形状であって、長手方向が
Ｘ１軸方向に設定された受光スリットが形成されてい
る。ここで、被検面としてのプレートＰの表面とパター
ン形成面６６ａとは対物レンズ６４に関してシャインプ
ルーフの条件を満たすよう設定される。尚、対物レンズ
６４、開口絞り６５、受光スリット板６６、集光レンズ
６７は図１に示した検出光学系１８ｂをなす。また、こ
れらの内、対物レンズ６４及び開口絞り６５は本発明に
いう検出側結像系をなし、集光レンズ６７は本発明にい
う集光光学系をなす。以上のように構成することで、プ
レートＰの表面に照射される検出光ＩＬ１，ＩＬ２の照
射面積を減少させることができるため、散乱の影響を低
減することができる。
【００８０】図１１に示した例では被検面としてのプレ
ートＰの表面と受光スリット板６６のパターン形成面６
６とが対物レンズ６４に関してシャインプルーフの条件
を満たすよう設定された場合を例に挙げて説明したが、
プレートＰの表面と光電検出部１８ｃの検出面とがシャ
インプルーフの条件を満たすように設定しても良い。ま
た、図１１に示した例においても、前述したスリットの
形状（スリット長やスリット幅）を変更する可変絞り等
の部材を設けても良い。更に、照射光学系の開口数や検
出光学系の開口数を、前述した
ートＰの表面と受光スリット板６６のパターン形成面６
６とが対物レンズ６４に関してシャインプルーフの条件
を満たすよう設定された場合を例に挙げて説明したが、
プレートＰの表面と光電検出部１８ｃの検出面とがシャ
インプルーフの条件を満たすように設定しても良い。ま
た、図１１に示した例においても、前述したスリットの
形状（スリット長やスリット幅）を変更する可変絞り等
の部材を設けても良い。更に、照射光学系の開口数や検
出光学系の開口数を、前述した
〔９〕式又は〔１１〕式
を満足するように設定しても良い。
を満足するように設定しても良い。
【００８１】また、図１１に示した例では、面位置検出
装置１８に関してシャインプルーフの条件を満たすよう
構成した場合を説明したが、面位置検出装置１９につい
ても同様に構成することができる。更に、拡散基板等の
微細な凹凸パターンが形成された基板では、照射される
スリット像を物点とみなすことができるため、送光スリ
ット板６１のパターン形成面６１ａに形成される送光ス
リットの形状は必要な形状に設定するとともに送光スリ
ット板６１を光軸に対して垂直に配置してもよい。かか
る配置の場合には、送光スリット板６１に形成されたパ
ターン形成面６１ａとプレートＰの表面とがシャインプ
ルーフの条件を満たさないが、プレートＰの表面と受光
スリット６６のパターン形成面６６ａ又は光電検出器１
８ｃの検出面とがシャインプルーフの条件を満たしてい
れば良い。
装置１８に関してシャインプルーフの条件を満たすよう
構成した場合を説明したが、面位置検出装置１９につい
ても同様に構成することができる。更に、拡散基板等の
微細な凹凸パターンが形成された基板では、照射される
スリット像を物点とみなすことができるため、送光スリ
ット板６１のパターン形成面６１ａに形成される送光ス
リットの形状は必要な形状に設定するとともに送光スリ
ット板６１を光軸に対して垂直に配置してもよい。かか
る配置の場合には、送光スリット板６１に形成されたパ
ターン形成面６１ａとプレートＰの表面とがシャインプ
ルーフの条件を満たさないが、プレートＰの表面と受光
スリット６６のパターン形成面６６ａ又は光電検出器１
８ｃの検出面とがシャインプルーフの条件を満たしてい
れば良い。
【００８２】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範
囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態
ではステップ・アンド・リピート方式の露光装置を例に
挙げて説明したが、ステップ・アンド・スキャン方式の
露光装置にも適用可能である。また、本実施形態の露光
装置の照明光学系の光源は、超高圧水銀ランプから射出
されるｇ線（４３６ｎｍ）及びｉ線（３６５ｎｍ）等を
用いていたが、これに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ
（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎ
ｍ）、Ｆ2レーザ（１５７ｎｍ）から射出されるレーザ
光、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができ
る。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱
電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ6）、タ
ンタル（Ｔａ）を用いることができる。また、前述した
実施形態においては、液晶表示素子を製造する場合を例
に挙げて説明したが、もちろん、液晶表示素子の製造に
用いられる露光装置だけではなく、半導体素子等を含む
ディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンを半
導体基板上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造
に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ
転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用
いられる露光装置等にも本発明を適用することができ
る。
たが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範
囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態
ではステップ・アンド・リピート方式の露光装置を例に
挙げて説明したが、ステップ・アンド・スキャン方式の
露光装置にも適用可能である。また、本実施形態の露光
装置の照明光学系の光源は、超高圧水銀ランプから射出
されるｇ線（４３６ｎｍ）及びｉ線（３６５ｎｍ）等を
用いていたが、これに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ
（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎ
ｍ）、Ｆ2レーザ（１５７ｎｍ）から射出されるレーザ
光、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができ
る。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱
電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ6）、タ
ンタル（Ｔａ）を用いることができる。また、前述した
実施形態においては、液晶表示素子を製造する場合を例
に挙げて説明したが、もちろん、液晶表示素子の製造に
用いられる露光装置だけではなく、半導体素子等を含む
ディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンを半
導体基板上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造
に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ
転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用
いられる露光装置等にも本発明を適用することができ
る。
【００８３】また、上記実施形態では、図３に示した面
位置検出装置１８及び図５に示した面位置検出装置１９
の何れも振動ミラー３５又は振動ミラー５２を用いて所
謂同期検波の手法によってプレートＰの表面の位置を検
出していた。しかしながら、本発明は同期検波方式の手
法を用いて投影光学系ＰＬのＺ軸方向の位置情報を検出
する面位置検出装置のみに適用される訳ではなく、振動
ミラー３５及び振動ミラー５２を用いずにプレートＰの
位置を検出する面位置検出装置にも用いることができ
る。また、上述した実施形態では、面位置検出装置１９
として２点に検出光を順次投射し、２点の検出点のずれ
量の和を用いる装置を例として挙げたが、検出点の数は
２点に制限されることはなく、３点であってもよい。検
出点が３点に設定された面位置検出装置は、例えば特開
平１０−３２６０４５号公報及び特開平１１１１−８１
９３号公報に詳細が開示されている。また、基準反射板
ＦＭ０〜ＦＭ２をステージＰＳの上面に対して突没自在
とする構成は、例えば特開平１０−２０８９９１号公報
に開示されている。更に、上述した位置検出装置１８，
１９の製造方法においては、被検面と受光スリット板３
７，５５に形成された受光スリット５５ａ又は光電検出
器１８ｃ，１９ｄの検出面とがシャインプルーフの条件
を満たすように配置する工程を設けることが好ましい。
位置検出装置１８及び図５に示した面位置検出装置１９
の何れも振動ミラー３５又は振動ミラー５２を用いて所
謂同期検波の手法によってプレートＰの表面の位置を検
出していた。しかしながら、本発明は同期検波方式の手
法を用いて投影光学系ＰＬのＺ軸方向の位置情報を検出
する面位置検出装置のみに適用される訳ではなく、振動
ミラー３５及び振動ミラー５２を用いずにプレートＰの
位置を検出する面位置検出装置にも用いることができ
る。また、上述した実施形態では、面位置検出装置１９
として２点に検出光を順次投射し、２点の検出点のずれ
量の和を用いる装置を例として挙げたが、検出点の数は
２点に制限されることはなく、３点であってもよい。検
出点が３点に設定された面位置検出装置は、例えば特開
平１０−３２６０４５号公報及び特開平１１１１−８１
９３号公報に詳細が開示されている。また、基準反射板
ＦＭ０〜ＦＭ２をステージＰＳの上面に対して突没自在
とする構成は、例えば特開平１０−２０８９９１号公報
に開示されている。更に、上述した位置検出装置１８，
１９の製造方法においては、被検面と受光スリット板３
７，５５に形成された受光スリット５５ａ又は光電検出
器１８ｃ，１９ｄの検出面とがシャインプルーフの条件
を満たすように配置する工程を設けることが好ましい。
【００８４】次に本発明の一実施形態による露光装置を
リソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方
法の実施形態について説明する。図１３は、マイクロデ
バイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、
ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例
のフローチャートを示す図である。図１３に示すよう
に、まず、ステップＳ５０（設計ステップ）において、
マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デ
バイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するため
のパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ５１（マ
スク製作ステップ）において、設計した回路パターンを
形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステッ
プＳ５２（ウェハ製造ステップ）において、シリコン等
の材料を用いてウェハを製造する。
リソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方
法の実施形態について説明する。図１３は、マイクロデ
バイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、
ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例
のフローチャートを示す図である。図１３に示すよう
に、まず、ステップＳ５０（設計ステップ）において、
マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デ
バイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するため
のパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ５１（マ
スク製作ステップ）において、設計した回路パターンを
形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステッ
プＳ５２（ウェハ製造ステップ）において、シリコン等
の材料を用いてウェハを製造する。
【００８５】次に、ステップＳ５３（ウェハ処理ステッ
プ）において、ステップＳ５０〜ステップＳ５２で用意
したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソ
グラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成
する。次いで、ステップＳ５４（デバイス組立ステッ
プ）において、ステップＳ５３で処理されたウェハを用
いてデバイス組立を行う。このステップＳ５４には、ダ
イシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング
工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
最後に、ステップＳ５５（検査ステップ）において、ス
テップＳ５４で作製されたマイクロデバイスの動作確認
テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を
経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷され
る。
プ）において、ステップＳ５０〜ステップＳ５２で用意
したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソ
グラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成
する。次いで、ステップＳ５４（デバイス組立ステッ
プ）において、ステップＳ５３で処理されたウェハを用
いてデバイス組立を行う。このステップＳ５４には、ダ
イシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング
工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
最後に、ステップＳ５５（検査ステップ）において、ス
テップＳ５４で作製されたマイクロデバイスの動作確認
テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を
経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷され
る。
【００８６】図１４は、半導体デバイスの場合におけ
る、図１３のステップＳ５３の詳細なフローの一例を示
す図である。図１４において、ステップＳ６１（酸化ス
テップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステッ
プＳ６２（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップＳ６３（電極形成ステップ）
においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ス
テップＳ６４（イオン打込みステップ）においてはウェ
ハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ６１〜ステッ
プＳ６４のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工
程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて
選択されて実行される。
る、図１３のステップＳ５３の詳細なフローの一例を示
す図である。図１４において、ステップＳ６１（酸化ス
テップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステッ
プＳ６２（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップＳ６３（電極形成ステップ）
においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ス
テップＳ６４（イオン打込みステップ）においてはウェ
ハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ６１〜ステッ
プＳ６４のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工
程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて
選択されて実行される。
【００８７】ウェハプロセスの各段階において、上述の
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ
６５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光
剤を塗布する。引き続き、ステップＳ６６（露光ステッ
プ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露
光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンを
ウェハに転写する。次に、ステップＳ６７（現像ステッ
プ）においては露光されたウェハを現像し、ステップＳ
６８（エッチングステップ）において、レジストが残存
している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより
取り去る。そして、ステップＳ６９（レジスト除去ステ
ップ）において、エッチングが済んで不要となったレジ
ストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを
繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パタ
ーンが形成される。
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ
６５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光
剤を塗布する。引き続き、ステップＳ６６（露光ステッ
プ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露
光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンを
ウェハに転写する。次に、ステップＳ６７（現像ステッ
プ）においては露光されたウェハを現像し、ステップＳ
６８（エッチングステップ）において、レジストが残存
している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより
取り去る。そして、ステップＳ６９（レジスト除去ステ
ップ）において、エッチングが済んで不要となったレジ
ストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを
繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パタ
ーンが形成される。
【００８８】以上説明した本実施形態のマイクロデバイ
ス製造方法を用いれば、露光工程（ステップＳ６６）に
おいて上記の露光装置及び上で説明した露光方法が用い
られ、真空紫外域の照明光により解像力の向上が可能と
なり、しかも露光量制御を高精度に行うことができるの
で、結果的に最小線幅が０．１μｍ程度の高集積度のデ
バイスを歩留まり良く生産することができる。
ス製造方法を用いれば、露光工程（ステップＳ６６）に
おいて上記の露光装置及び上で説明した露光方法が用い
られ、真空紫外域の照明光により解像力の向上が可能と
なり、しかも露光量制御を高精度に行うことができるの
で、結果的に最小線幅が０．１μｍ程度の高集積度のデ
バイスを歩留まり良く生産することができる。
【００８９】また、半導体素子等のマイクロデバイスだ
けではなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装
置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマ
スクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板
やシリコンウェハ等ヘ回路パターンを転写する露光装置
にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）や
ＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では、一般的
に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石
英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フ
ッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プ
ロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等で
は、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマス
ク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハ等
が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９
／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／
６６３７０号、特開平11−194479号、特開2000−12453
号、特開2000−29202号等に開示されている。
けではなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装
置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマ
スクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板
やシリコンウェハ等ヘ回路パターンを転写する露光装置
にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）や
ＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では、一般的
に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石
英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フ
ッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プ
ロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等で
は、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマス
ク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハ等
が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９
／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／
６６３７０号、特開平11−194479号、特開2000−12453
号、特開2000−29202号等に開示されている。
【００９０】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、検出光学系を介して光電検出器に至る被検面からの
光に関する光量が光電検出器の検出特性に基づいて調整
されるため、被検面（例えば、基板の表面）の状態に拘
わらず、投影光学系の光軸方向における被検面の位置情
報を良好に検出することができるという効果がある。ま
た、本発明によれば、例えば被検面の構造に応じて反射
率が大きく変化し、光電検出器上での光量が光電検出器
で検出可能な範囲に対して過大であったり、逆に過小で
ある場合でも、被検面の構造に応じて変化する光電検出
器上での光量が光電検出器の検出特性に基づいて調整さ
れるため、被検面の構造に拘わらず投影光学系の光軸方
向における被検面の位置情報を良好に検出することがで
きるという効果がある。また、本発明によれば、検出光
学系を介して光電検出器に至る被検面からの光に関する
光量の調整が、照射光学系からの検出光の光強度を調整
することにより、又は、投射パターン部材に形成された
投射パターンの形状を変更して検出光の光量を可変させ
ることにより行われるため、装置構成を大幅に変更しな
くとも被検面の状態に拘わらず、投影光学系の光軸方向
における被検面の位置情報を良好に検出することができ
るという効果がある。また、本発明によれば、検出光学
系を介して光電検出器に至る被検面からの光に関する光
量の調整が、投射パターン部材に形成された投射パター
ンを照明する光の強度を可変させて検出光の光量を調整
することにより行われるため、装置構成を大幅に変更せ
ずに簡便な制御により、被検面の状態に拘わらず投影光
学系の光軸方向における被検面の位置情報を良好に検出
することができるという効果がある。また、本発明によ
れば、検出光が照射された照射領域からの光を検出光学
系の検出領域へ導くことにより、照射領域における被検
面の位置ずれ量と検出領域における被検面の位置ずれ量
との和を求めている。この面位置検出装置においては、
照射領域からの光が検出領域へ導かれるため、被検面に
凹凸パターンが形成されている場合には散乱又は回折に
よって検出光学系を介して光電検出器に至る被検面から
の光に関する光量が低下する。しかしながら、検出光学
系を介して光電検出器に至る被検面からの光に関する光
量が、光電検出器の検出特性に基づいて調整されるた
め、照射領域からの光を検出領域へ導く構成であっても
被検面の構造に拘わらず投影光学系の光軸方向における
被検面の位置情報を良好に検出することができるという
効果がある。また、本発明によれば、被検面と検出パタ
ーン部材に形成された検出パターン又は光電検出器の検
出面とがシャインプルーフの条件を満たすように配置さ
れており、被検面に結像した検出光の像が正確に検出パ
ターン又は検出面に形成されるため、散乱又は回折によ
り生ずる被検面からの光に関する光量の減少を防止する
上で好ましいという効果がある。また、本発明によれ
ば、種々の工程を経て被検面の状態が変化しても、被検
面の状態に拘わらずに投影光学系の光軸方向における被
検面の位置情報を検出することができる面位置検出装置
を備えている。よって、被検面の位置を検出することが
できずに一連の露光処理が中断されるといった事態を防
止できるため、製造効率を向上させることができるとい
う効果がある。また、本発明によれば、光電検出器の検
出特性と、被検面の構造に応じて変化する光電検出器上
での光量変化とに基づいて照射光学系の開口数及び検出
光学系の開口数が設定された面位置検出装置が製造され
る。よって、被検面の構造が検出光を散乱又は回折させ
て反射率を低下させる構造であったとしても、照射光学
系の開口数及び検出光学系の開口数が光電検出器の検出
特性と被検面の構造に応じて変化する光電検出器上での
光量変化とに基づいて設定されているため、被検面の位
置を検出することができるという効果がある。
ば、検出光学系を介して光電検出器に至る被検面からの
光に関する光量が光電検出器の検出特性に基づいて調整
されるため、被検面（例えば、基板の表面）の状態に拘
わらず、投影光学系の光軸方向における被検面の位置情
報を良好に検出することができるという効果がある。ま
た、本発明によれば、例えば被検面の構造に応じて反射
率が大きく変化し、光電検出器上での光量が光電検出器
で検出可能な範囲に対して過大であったり、逆に過小で
ある場合でも、被検面の構造に応じて変化する光電検出
器上での光量が光電検出器の検出特性に基づいて調整さ
れるため、被検面の構造に拘わらず投影光学系の光軸方
向における被検面の位置情報を良好に検出することがで
きるという効果がある。また、本発明によれば、検出光
学系を介して光電検出器に至る被検面からの光に関する
光量の調整が、照射光学系からの検出光の光強度を調整
することにより、又は、投射パターン部材に形成された
投射パターンの形状を変更して検出光の光量を可変させ
ることにより行われるため、装置構成を大幅に変更しな
くとも被検面の状態に拘わらず、投影光学系の光軸方向
における被検面の位置情報を良好に検出することができ
るという効果がある。また、本発明によれば、検出光学
系を介して光電検出器に至る被検面からの光に関する光
量の調整が、投射パターン部材に形成された投射パター
ンを照明する光の強度を可変させて検出光の光量を調整
することにより行われるため、装置構成を大幅に変更せ
ずに簡便な制御により、被検面の状態に拘わらず投影光
学系の光軸方向における被検面の位置情報を良好に検出
することができるという効果がある。また、本発明によ
れば、検出光が照射された照射領域からの光を検出光学
系の検出領域へ導くことにより、照射領域における被検
面の位置ずれ量と検出領域における被検面の位置ずれ量
との和を求めている。この面位置検出装置においては、
照射領域からの光が検出領域へ導かれるため、被検面に
凹凸パターンが形成されている場合には散乱又は回折に
よって検出光学系を介して光電検出器に至る被検面から
の光に関する光量が低下する。しかしながら、検出光学
系を介して光電検出器に至る被検面からの光に関する光
量が、光電検出器の検出特性に基づいて調整されるた
め、照射領域からの光を検出領域へ導く構成であっても
被検面の構造に拘わらず投影光学系の光軸方向における
被検面の位置情報を良好に検出することができるという
効果がある。また、本発明によれば、被検面と検出パタ
ーン部材に形成された検出パターン又は光電検出器の検
出面とがシャインプルーフの条件を満たすように配置さ
れており、被検面に結像した検出光の像が正確に検出パ
ターン又は検出面に形成されるため、散乱又は回折によ
り生ずる被検面からの光に関する光量の減少を防止する
上で好ましいという効果がある。また、本発明によれ
ば、種々の工程を経て被検面の状態が変化しても、被検
面の状態に拘わらずに投影光学系の光軸方向における被
検面の位置情報を検出することができる面位置検出装置
を備えている。よって、被検面の位置を検出することが
できずに一連の露光処理が中断されるといった事態を防
止できるため、製造効率を向上させることができるとい
う効果がある。また、本発明によれば、光電検出器の検
出特性と、被検面の構造に応じて変化する光電検出器上
での光量変化とに基づいて照射光学系の開口数及び検出
光学系の開口数が設定された面位置検出装置が製造され
る。よって、被検面の構造が検出光を散乱又は回折させ
て反射率を低下させる構造であったとしても、照射光学
系の開口数及び検出光学系の開口数が光電検出器の検出
特性と被検面の構造に応じて変化する光電検出器上での
光量変化とに基づいて設定されているため、被検面の位
置を検出することができるという効果がある。
【図１】 本発明の実施形態による面位置検出装置を備
える本発明の一実施形態による露光装置の構成を示す側
面図である。
える本発明の一実施形態による露光装置の構成を示す側
面図である。
【図２】 ステージＰＳに設けられた基準反射板ＦＭ０
〜ＦＭ２の配置を示すステージＰＳの上面図である。
〜ＦＭ２の配置を示すステージＰＳの上面図である。
【図３】 面位置検出装置１８の構成を示す図である。
【図４】 送光スリット板２８の構成を示す図である。
【図５】 面位置検出装置１９の構成を示す斜視図であ
る。
る。
【図６】 面位置検出装置１８及び面位置検出装置１９
の配置を示す上面図である。
の配置を示す上面図である。
【図７】 プレート表面で斜め方向から入射する光束が
反射及び散乱される様子を示す図である。
反射及び散乱される様子を示す図である。
【図８】 プレートＰの表面に形成される微細な凹凸パ
ターンを周期的な構造を有するパターンとみなしたとき
の構造を示す図である。
ターンを周期的な構造を有するパターンとみなしたとき
の構造を示す図である。
【図９】 線状の光束が図８に示したパターンが形成さ
れたプレートＰの表面に入射したときに得られる検出光
学系１８ｂの瞳面上での光強度分布を示す図である。
れたプレートＰの表面に入射したときに得られる検出光
学系１８ｂの瞳面上での光強度分布を示す図である。
【図１０】 照射光学系１８ａの開口数を変化させたと
きに検出光学系１８ｂの瞳面上での光強度分布が変化す
る様子を示す図である。
きに検出光学系１８ｂの瞳面上での光強度分布が変化す
る様子を示す図である。
【図１１】 図３に示した面位置検出装置１８について
シャインプルーフの条件を満たすよう構成した例を示す
図である。
シャインプルーフの条件を満たすよう構成した例を示す
図である。
【図１２】 シャインプルーフの条件についての説明図
である。
である。
【図１３】 マイクロデバイスの製造工程例を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図１４】 半導体デバイスの場合における、図１３の
ステップＳ５３の詳細なフローの一例を示す図である。
ステップＳ５３の詳細なフローの一例を示す図である。
１ 楕円鏡 ２ 光源 ３ ミラー ４ コレクタレンズ ５ 減光フィルタ ６ フライアイ・インテグレータ ７ レンズ ８ ブラインド ９ レンズ １０ ミラー １１ コンデンサレンズ １５ 主制御系（光量調整手段、調整装
置） １８ａ，１９ａ 照射光学系 １８ｂ，１９ｃ 検出光学系 １８ｃ，１９ｄ 光電検出器 １９ｂ 光ガイド光学系 ２０ 光源部（照明部） ２４ 減光フィルタ（光強度可変部材） ２６，４０ ライトガイド（照明部） ２７，４１ コンデンサレンズ（照明部） ２８，４２ 送光スリット板（投射パターン部
材） ２８ａ，４２ａ 送光スリット（投射パターン） ２９，４３ 可変絞り（形状可変部材） ３０，４５ 偏光ミラー（照射側結像系） ３１，４４ 開口絞り（照射側結像系） ３２ 対物レンズ（照射側結像系） ３３，４６ 対物レンズ（照射側結像系） ６４ 対物レンズ（検出側結像系） ６５ 開口絞り（検出側結像系） ６６ 受光スリット板（検出パターン部
材） ６６ａ 受光スリット（検出パターン） ６７ 集光光学系 ＩＬ１，ＩＬ２ 検出光 Ｍ マスク Ｐ プレート（基板） ＰＬ 投影光学系 ＰＳ ステージ（基板ステージ）
置） １８ａ，１９ａ 照射光学系 １８ｂ，１９ｃ 検出光学系 １８ｃ，１９ｄ 光電検出器 １９ｂ 光ガイド光学系 ２０ 光源部（照明部） ２４ 減光フィルタ（光強度可変部材） ２６，４０ ライトガイド（照明部） ２７，４１ コンデンサレンズ（照明部） ２８，４２ 送光スリット板（投射パターン部
材） ２８ａ，４２ａ 送光スリット（投射パターン） ２９，４３ 可変絞り（形状可変部材） ３０，４５ 偏光ミラー（照射側結像系） ３１，４４ 開口絞り（照射側結像系） ３２ 対物レンズ（照射側結像系） ３３，４６ 対物レンズ（照射側結像系） ６４ 対物レンズ（検出側結像系） ６５ 開口絞り（検出側結像系） ６６ 受光スリット板（検出パターン部
材） ６６ａ 受光スリット（検出パターン） ６７ 集光光学系 ＩＬ１，ＩＬ２ 検出光 Ｍ マスク Ｐ プレート（基板） ＰＬ 投影光学系 ＰＳ ステージ（基板ステージ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA04 AA20 AA39 BB27 CC17 CC25 EE00 FF44 FF48 FF51 GG02 GG13 HH05 HH07 HH12 HH13 HH14 JJ01 JJ05 JJ08 JJ09 LL01 LL04 LL10 LL12 LL13 LL22 LL26 LL28 LL30 LL59 NN01 NN11 NN17 NN20 PP12 PP13 QQ00 QQ23 UU07 2H051 AA10 BB35 CB07 CB11 5F046 CC05 CC11 DA05 DB05
Claims (16)
- 【請求項１】 被検面の位置を検出する面位置検出装置
において、 前記被検面に検出光を照射する照射光学系と、 前記被検面からの光を所定の受光位置に集光する検出光
学系と、 前記受光位置に配置された光電検出器と、 前記検出光学系を介して前記光電検出器に至る被検面か
らの光に関する光量を前記光電検出器の検出特性に基づ
いて調整する光量調整手段とを具備することを特徴とす
る面位置検出装置。 - 【請求項２】 前記光量調整手段は、前記被検面の構造
に応じて変化する前記光電検出器上での光量を前記光電
検出器の検出特性に基づいて調整することを特徴とする
請求項１記載の面位置検出装置。 - 【請求項３】 前記光量調整手段は、前記照射光学系か
らの検出光の光強度を調整することを特徴とする請求項
１又は請求項２記載の面位置検出装置。 - 【請求項４】 前記照射光学系は、投射パターンを有す
る投射パターン部材と、前記投射パターンを照明する照
明部と、前記投射パターンを前記被検面に投射する照射
側結像系とを有し、 前記光量調整手段は、前記投射パターンの形状を可変と
する形状可変部材を有することを特徴とする請求項１か
ら請求項３の何れか一項に記載の面位置検出装置。 - 【請求項５】 前記照射光学系は、投射パターンを有す
る投射パターン部材と、前記投射パターンを照明する照
明部と、前記投射パターンを前記被検面に投射する照射
側結像系とを有し、 前記光量調整手段は、前記投射パターンを照明する光の
強度を可変とする光強度可変部材を有することを特徴と
する請求項１から請求項３の何れか一項に記載の面位置
検出装置。 - 【請求項６】 前記照射光学系により形成される前記被
検面上の照射領域からの光を前記被検面上での前記検出
光学系の検出領域へ導く光ガイド光学系を更に有するこ
とを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記
載の面位置検出装置。 - 【請求項７】 前記検出光学系は、前記被検面からの光
を所定の結像位置に結像する検出側結像系と、前記結像
位置に配置された検出パターンを有する検出パターン部
材と、当該検出パターン部材を介した光を前記光電検出
器へ導く集光光学系とを有し、 前記検出パターン部材は、前記被検面と前記検出パター
ンとがシャインプルーフの条件を満たすように配置され
ていることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか
一項に記載の面位置検出装置。 - 【請求項８】 前記光電検出器は、前記被検面と前記光
電検出器の検出面とがシャインプルーフの条件を満たす
ように配置されていることを特徴とする請求項１から請
求項６の何れか一項に記載の面位置検出装置。 - 【請求項９】 マスクを照明する照明光学系と、前記マ
スクのパターン像を基板に投影する投影光学系とを備え
た露光装置であって、 前記基板を保持する基板ステージと、 請求項１から請求項８の何れか一項に記載の面位置検出
装置と、 前記面位置検出装置からの検出結果に基づいて前記基板
ステージの位置を調整する調整装置とを備えることを特
徴とする露光装置。 - 【請求項１０】 請求項１から請求項８の何れか一項に
記載の面位置検出装置を用いて基板の位置を検出する位
置検出工程と、 前記位置検出工程の検出結果に基づいて基板の位置を調
整する基板調整工程と、 露光用の光をマスクに照射し、投影光学系を介して前記
マスクのパターン像を前記基板に転写する転写工程と、 前記転写工程にて転写された前記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。 - 【請求項１１】 被検面に検出光を照射する照射光学系
と、前記被検面からの光を所定位置に集光する検出光学
系と、前記所定位置に配置された光電検出器とを備えた
面位置検出装置の製造方法において、 前記光電検出器の検出特性を得る第１工程と、 前記被検面の構造に応じて変化する前記光電検出器上で
の光量変化を得る第２工程と、 前記第１工程にて得られた前記検出特性に関する情報と
前記第２工程にて得られた前記光電検出器上での光量変
化に関する情報とに基づいて、前記照射光学系の開口数
及び前記検出光学系の開口数を設定する第３工程とを含
むことを特徴とする面位置検出装置の製造方法。 - 【請求項１２】 前記第３工程は、前記被検面の構造に
応じて変化する前記光電検出器上での光量が前記光電検
出器の検出許容範囲となるように、前記照射光学系の開
口数と前記検出光学系の開口数とを異ならせしめること
を特徴とする請求項１１記載の面位置検出装置の製造方
法。 - 【請求項１３】 前記被検面と前記光電検出器の検出面
とがシャインプルーフの条件を満たすように、前記光電
検出器を設定する第４工程を更に含むことを特徴とする
請求項１１又は請求項１２記載の面位置検出装置の製造
方法。 - 【請求項１４】 前記検出光学系内部の検出パターン部
材に形成された検出パターンと前記被検面とがシャイン
プルーフの条件を満たすように、前記検出パターン部材
を設定する第４工程を更に含むことを特徴とする請求項
１１又は請求項１２記載の面位置検出装置の製造方法。 - 【請求項１５】 マスクを照明する照明光学系を設置す
る工程と、 前記マスクのパターン像を基板に投影する投影光学系を
設置する工程と、 前記基板を保持する基板ステージを設置する工程と、 請求項１１から請求項１４の何れか一項に記載の方法に
より製造された面位置検出装置を設置する工程と、 前記面位置検出装置からの検出結果に基づいて基板ステ
ージの位置を調整する調整装置を設置する工程とを含む
ことを特徴とする露光装置の製造方法。 - 【請求項１６】 請求項１１から請求項１４の何れか一
項に記載の方法により製造された面位置検出装置を用い
て基板の位置を検出する位置検出工程と、 前記位置検出工程の検出結果に基づいて前記基板の位置
を調整する基板調整工程と、 露光用の光をマスクに照明し、投影光学系を介して前記
マスクのパターン像を前記基板に転写する転写工程と、 前記転写工程にて転写された前記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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000331526A JP2002141261A (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | 面位置検出装置及びその製造方法、露光装置及びその製造方法、並びにマイクロデバイスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000331526A JP2002141261A (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | 面位置検出装置及びその製造方法、露光装置及びその製造方法、並びにマイクロデバイスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002141261A true JP2002141261A (ja) | 2002-05-17 |
Family
ID=18807856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000331526A Withdrawn JP2002141261A (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | 面位置検出装置及びその製造方法、露光装置及びその製造方法、並びにマイクロデバイスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002141261A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008175583A (ja) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Yamatake Corp | 形状観察装置及び形状観察方法 |
| JP2009236654A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Nikon Corp | 変位検出装置、露光装置、およびデバイス製造方法 |
| WO2012067246A1 (ja) * | 2010-11-19 | 2012-05-24 | Ｎｓｋテクノロジー株式会社 | 近接露光装置及び近接露光方法 |
| JP2020104156A (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 株式会社キーエンス | レーザ加工装置 |
-
2000
- 2000-10-30 JP JP2000331526A patent/JP2002141261A/ja not_active Withdrawn
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| JP2020104156A (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 株式会社キーエンス | レーザ加工装置 |
| JP7115973B2 (ja) | 2018-12-28 | 2022-08-09 | 株式会社キーエンス | レーザ加工装置 |
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