JP6178585B2 - 位置検出装置、露光装置、および、光量調整方法 - Google Patents

Description

この発明は位置の検出に用いる光源の出射光量を調整する技術に関する。

対象面の位置（例えば、対象面の基準点に対する相対位置）を検出する方法の１つに、対象面に対して光を照射し、その反射光を検出するという手法がある。具体的には、例えば図１９に模式的に示されるように、位置検出用の光源９０１から対象面９００に向けて、所定の入射角θで光（例えば、レーザ光）を入射させ、その反射光を、例えばラインセンサによって構成される受光部９０２で受光させる。いま、対象面９００が基準位置ｈにある場合には、受光部９０２における反射光の受光位置が基準位置ｃとなることがわかっており、当該基準位置ｃの座標値が予め記憶されている。ここで、対象面９００の位置が、基準位置ｈからずれた位置ｈ’にある場合、受光部９０２における反射光の受光位置は基準位置ｃからずれた位置ｃ’に移動する。この受光位置ｃ’の基準位置ｃからのずれ量から、対象面９００の基準位置ｈからのずれ量（ひいては、対象面９００の位置）を特定することができる。

この手法は例えば、オートフォーカスに利用されている。例えば、感光材料が塗布された基板に光を照射することによって、当該感光材料にパターンを露光する露光装置（例えば、特許文献１参照）においては、例えば上記の手法で基板の上面の位置を検出し、検出結果に応じてフォーカシングレンズの位置を調整して、光を基板の上面に結像させている。

特開２００３−７６０７号公報

ところで、対象面の位置を高精度に特定するためには、受光部において反射光の受光位置を高精度に特定する必要がある。ところが、位置検出用の光源の出射光量が対象面の反射率に対して大きすぎる（あるいは、小さすぎる）と、受光部における反射光の受光光量が許容範囲を超えて大きく（あるいは、小さく）なり、その結果、受光位置の特定精度が悪くなってしまう。つまり、対象面の位置を高精度に特定するためには、位置検出用の光源の出射光量が、対象面の反射率に対して適切なものとなるように調整されている必要がある。

例えば、上述した露光装置において、シリコン基板を露光した後に、引き続いて銅基板を露光する場合、露光対象物の反射率が大幅に増加するため、位置検出用の光源の出射光量を大幅に低下させる必要がある。このような場合に、例えば、位置検出用の光源の出射光量を、初期値から定められた一定の間隔で段階的に減少させながら、トライアルエラーを繰り返して、適切な出射光量を探しあてていたのでは、出射光量の調整に大変な時間がかかってしまう。

この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、位置の検出に用いる光源の出射光量の調整に要する時間を短縮できる技術を提供することを目的とする。

第１の態様は、位置検出装置であって、対象面に向けて光を出射する光源と、前記対象面での反射光をラインセンサで受光して、前記ラインセンサの複数の画素に対応する受光光量の分布を表す光量分布データを取得する受光部と、前記光量分布データに基づいて、前記対象面の位置を検出する位置検出部と、前記光源の出射光量を調整する出射光量調整部と、を備え、前記出射光量調整部が、前記受光部に、前記対象面内に規定されたサンプル取得位置での反射光の光量分布データを、サンプル光量分布データとして取得させるサンプルデータ取得部と、前記サンプル光量分布データに基づいて、前記光源の出射光量の修正値を算出する修正値算出部と、を備え、前記修正値算出部が、前記サンプル光量分布データに、受光光量が感度限界以上の光量過多画素がある場合に、当該サンプル光量分布データに含まれる前記光量過多画素の個数を加味して、前記光源の出射光量の下げ幅を決定し、前記サンプル光量分布データに、受光光量がカットレベル以上の有効画素がない場合に、前記カットレベルの光量値を加味して、前記光源の出射光量の上げ幅を決定する。

第２の態様は、第１の態様に係る位置検出装置であって、前記修正値算出部が、前記サンプル光量分布データに、受光光量がカットレベル以上の有効画素があり、かつ、前記光量過多画素がない場合に、当該サンプル光量分布データの最大値を加味して、前記光源の出射光量の変更幅を決定する。

第３の態様は、第１または第２の態様に係る位置検出装置であって、前記サンプルデータ取得部が、前記受光部に、前記対象面内の複数の位置に規定されたサンプル取得位置の各々における反射光の光量分布データを、前記サンプル光量分布データとして取得させ、前記出射光量調整部が、前記サンプル光量分布データに基づいて前記修正値が算出された場合に、次のサンプル光量分布データが取得されるのに先立って、前記光源の出射光量を当該修正値に変更する出射光量変更部と、前記サンプル取得位置の各々における前記サンプル光量分布データを取得した際の前記光源の出射光量に基づいて、前記光源の出射光量の最適値を算出する最適値算出部と、をさらに備える。

第４の態様は、第１から第３のいずれかの態様に係る位置検出装置であって、前記対象面が基板の上面であり、前記基板の主面内において、その端縁から一定の幅の領域を端縁領域とし、前記端縁領域を除いた領域を中央領域として、前記サンプル取得位置が、前記中央領域内に規定される。

第５の態様は、基板の上面を対象面とし、光学ヘッドから、前記光学ヘッドに対して相対的に移動する前記対象面に対して光を照射して、前記対象面にパターンを露光する露光装置であって、請求項１から４のいずれかに記載の位置検出装置と、前記位置検出装置が検出した前記対象面の位置に基づいて、前記光学ヘッドの光学系の前記対象面に対する位置を調整する位置調整部と、を備える。

第６の態様は、第５の態様に係る露光装置であって、前記サンプル光量分布データの取得が、前記光学ヘッドから前記対象面に対して光を照射する前に行われる。

第７の態様は、対象面に対して光源から光を照射し、その反射光を検出することによって前記対象面の位置を検出するにあたって、前記光源の出射光量を調整する光量調整方法であって、ａ）前記光源に、前記対象面内に規定されたサンプル取得位置に向けて光を出射させるとともに、前記サンプル取得位置での反射光をラインセンサで受光させて、前記ラインセンサの複数の画素に対応する受光光量の分布を表す光量分布データを取得する工程と、ｂ）前記サンプル取得位置での反射光の光量分布データをサンプル光量分布データとし、前記サンプル光量分布データに基づいて、前記光源の出射光量の修正値を算出する工程と、を備え、前記ｂ）工程において、前記サンプル光量分布データに、受光光量が感度限界以上の光量過多画素がある場合に、当該サンプル光量分布データに含まれる前記光量過多画素の個数を加味して、前記光源の出射光量の下げ幅を決定し、前記サンプル光量分布データに、受光光量がカットレベル以上の有効画素がない場合に、前記カットレベルの光量値を加味して、前記光源の出射光量の上げ幅を決定する。

第８の態様は、第７の態様に係る光量調整方法であって、前記ｂ）工程において、前記サンプル光量分布データに、受光光量がカットレベル以上の有効画素があり、かつ、前記光量過多画素がない場合に、当該サンプル光量分布データの最大値を加味して、前記光源の出射光量の変更幅を決定する。

第９の態様は、第７または第８の態様に係る光量調整方法であって、ｃ）前記ａ）工程を複数回繰り返して、前記対象面内の複数の位置に規定されたサンプル取得位置の各々における反射光の光量分布データを、前記サンプル光量分布データとして取得する繰り返し工程と、ｄ）前記ａ）工程で取得された前記サンプル光量分布データに基づいて前記ｂ）工程で前記修正値が算出された場合に、次のサンプル光量分布データが取得されるのに先立って、前記光源の出射光量を当該修正値に変更する工程と、ｅ）前記サンプル取得位置の各々における前記サンプル光量分布データを取得した際の前記光源の出射光量に基づいて、前記光源の出射光量の最適値を算出する工程と、をさらに備える。

第１０の態様は、第７から第９のいずれかの態様に係る光量調整方法であって、前記対象面が基板の上面であり、前記基板の主面内において、その端縁から一定の幅の領域を端縁領域とし、前記端縁領域を除いた領域を中央領域として、前記サンプル取得位置が、前記中央領域内に規定される。

第１から第１０の態様によると、サンプル光量分布データに光量過多画素がある場合に、サンプル光量分布データに含まれる光量過多画素の個数を加味して、光源の出射光量の下げ幅を決定する。この構成によると、適切な下げ幅を直ちに得ることができる。したがって、光源の出射光量の調整に要する時間を短縮できる。

また、第１から第１０の態様によると、サンプル光量分布データに有効画素がない場合に、カットレベルの光量値を加味して、光源の出射光量の上げ幅を決定する。この構成によると、適切な上げ幅を直ちに得ることができる。したがって、光源の出射光量の調整に要する時間を短縮できる。

特に、第２、第８の態様によると、サンプル光量分布データに、有効画素があり、かつ、光量過多画素がない場合に、サンプル光量分布データの最大値を加味して、光源の出射光量の変更幅を決定する。この構成によると、適切な変更幅を直ちに得ることができる。したがって、光源の出射光量の調整に要する時間を短縮できる。

特に、第３、第９の態様では、サンプル光量分布データが取得されるのに先立って、光源の出射光量が、先のサンプル光量分布データに基づいて算出された修正値に変更される。そして、サンプル取得位置の各々におけるサンプル光量分布データが取得された際の光源の出射光量に基づいて、光源の出射光量の最適値が算出される。この構成によると、対象面内の複数の位置で反射率のバラツキがある場合でも、当該バラツキを加味した適切な出射光量を取得することができる。

特に、第４、第１０の態様によると、サンプル取得位置が、基板の主面内における中央領域内に規定される。中央領域は、端縁領域に比べて表面状態が安定しているので、適切なサンプル光量分布データを取得することが可能となり、ひいては、適切な出射光量を得ることができる。

露光装置の側面図である。 露光装置の上面図である。 ヘッド部の構成例を模式的に示す図である。 制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。 位置検出ユニットの構成例を模式的に示す図である。 位置検出ユニットの機能構成を示すブロック図である。 光量分布データの一例を模式的に示す図である。 第１類型の光量分布データの一例を模式的に示す図である。 第２類型の光量分布データの一例を模式的に示す図である。 第３類型の光量分布データの一例を模式的に示す図である。 第３類型の光量分布データの一例を模式的に示す図である。 サンプル取得位置の配置を説明するための図である。 光源の出射光量を調整する処理の流れを示す図である。 図１３のステップＳ１０３の処理の流れを示す図である。 光源の出射光量を調整する処理を説明するための図である。 光源の出射光量を調整する処理を説明するための図である。 露光装置において実行される処理の流れを示す図である。 描画処理を説明するための図である。 対象面の位置を検出する手法の原理を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。以下の説明において参照される各図には、各部材の位置関係や動作方向を明確化するために、共通のＸＹＺ直交座標系およびθ軸が適宜付されている。また、図面においては、理解容易のため、各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。

＜１．露光装置１の全体構成＞
露光装置１の構成について、図１、図２を参照しながら説明する。図１は、露光装置１の構成を模式的に示す側面図である。図２は、露光装置１の構成を模式的に示す平面図である。

露光装置１は、レジスト等の感光材料の層が形成された基板Ｗの上面に、ＣＡＤデータ等に応じて変調した光（描画光）を照射して、パターン（例えば、回路パターン）を露光（描画）する装置である（所謂、描画装置）。なお、基板Ｗは、例えば、半導体基板、プリント基板、液晶表示装置等に具備されるカラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置等に具備されるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、磁気ディスク用基板、光ディスク用基板、太陽電池用パネル、等のいずれであってもよい。図示の例では、基板Ｗとして、円形の半導体基板が例示されている。

露光装置１は、本体フレーム１０１で構成される骨格の天井面および周囲面にカバーパネル（図示省略）が取り付けられることによって形成される本体内部と、本体フレーム１０１の外側である本体外部とに、各種の構成要素を配置した構成となっている。

露光装置１の本体内部は、処理領域１０２と受渡し領域１０３とに区分されている。処理領域１０２には、主として、基板Ｗを保持するステージ１０、ステージ１０を移動させるステージ駆動機構２０、ステージ１０の位置を計測するステージ位置計測部３０、基板Ｗの上面に光を照射する２個の光学ユニット４０，４０、各光学ユニット４０と対応付けて設けられたオートフォーカスユニット５０、および、基板Ｗ上のアライメントマークを撮像するアライメントマーク撮像部６０が配置される。一方、受渡し領域１０３には、処理領域１０２に対する基板Ｗの搬出入を行う搬送装置７０とプリアライメント部８０とが配置される。また、露光装置１は、露光装置１が備える各部と電気的に接続されて、これら各部の動作を制御する制御部９０を備える。以下において、露光装置１が備える各部の構成について説明する。

＜ステージ１０＞
ステージ１０は、平板状の外形を有し、その上面に基板Ｗを水平姿勢に載置して保持する保持部である。ステージ１０の上面には、複数の吸引孔（図示省略）が形成されており、この吸引孔に負圧（吸引圧）を形成することによって、ステージ１０上に載置された基板Ｗをステージ１０の上面に固定保持することができるようになっている。

＜ステージ駆動機構２０＞
ステージ駆動機構２０は、ステージ１０を基台１０５に対して移動させる機構であり、ステージ１０を主走査方向（Ｙ軸方向）、副走査方向（Ｘ軸方向）、および回転方向（Ｚ軸周りの回転方向（θ軸方向））に移動させる。ステージ駆動機構２０は、具体的には、ステージ１０を回転させる回転機構２１と、回転機構２１を介してステージ１０を支持する支持プレート２２と、支持プレート２２を副走査方向に移動させる副走査機構２３とを備える。ステージ駆動機構２０は、さらに、副走査機構２３を介して支持プレート２２を支持するベースプレート２４と、ベースプレート２４を主走査方向に移動させる主走査機構２５とを備える。

回転機構２１は、ステージ１０の上面（基板Ｗの載置面）の中心を通り、当該載置面に垂直な回転軸Ａを中心としてステージ１０を回転させる。回転機構２１は、例えば、上端が載置面の裏面側に固着され、鉛直軸に沿って延在する回転軸部２１１と、回転軸部２１１の下端に設けられ、回転軸部２１１を回転させる回転駆動部（例えば、回転モータ）２１２とを含む構成とすることができる。この構成においては、回転駆動部２１２が回転軸部２１１を回転させることにより、ステージ１０が水平面内で回転軸Ａを中心として回転することになる。

副走査機構２３は、支持プレート２２の下面に取り付けられた移動子とベースプレート２４の上面に敷設された固定子とにより構成されたリニアモータ２３１とを有している。また、ベースプレート２４には、副走査方向に延びる一対のガイド部材２３２が敷設されており、各ガイド部材２３２と支持プレート２２との間には、ガイド部材２３２に摺動しながら当該ガイド部材２３２に沿って移動可能なボールベアリングが設置されている。つまり、支持プレート２２は、当該ボールベアリングを介して一対のガイド部材２３２上に支持される。この構成においてリニアモータ２３１を動作させると、支持プレート２２はガイド部材２３２に案内された状態で副走査方向に沿って滑らかに移動する。

主走査機構２５は、ベースプレート２４の下面に取り付けられた移動子と露光装置１の基台１０５上に敷設された固定子とにより構成されたリニアモータ２５１を有している。また、基台１０５には、主走査方向に延びる一対のガイド部材２５２が敷設されており、各ガイド部材２５２とベースプレート２４との間には例えばエアベアリングが設置されている。エアベアリングにはユーティリティ設備から常時エアが供給されており、ベースプレート２４は、エアベアリングによってガイド部材２５２上に非接触で浮上支持される。この構成においてリニアモータ２５１を動作させると、ベースプレート２４はガイド部材２５２に案内された状態で主走査方向に沿って摩擦なしで滑らかに移動する。

＜ステージ位置計測部３０＞
ステージ位置計測部３０は、ステージ１０の位置を計測する機構である。ステージ位置計測部３０は、具体的には、例えば、ステージ１０外からステージ１０に向けてレーザ光を出射するとともにその反射光を受光し、当該反射光と出射光との干渉からステージ１０の位置（具体的には、主走査方向に沿うＹ位置、および、回転方向に沿うθ位置）を計測する、干渉式のレーザ測長器により構成される。

＜光学ユニット４０＞
光学ユニット４０は、ステージ１０上に保持された基板Ｗの上面に描画光を照射して基板Ｗにパターンを描画するための機構である。上述したとおり、露光装置１は２個の光学ユニット４０，４０を備える。例えば、一方の光学ユニット４０が基板Ｗの＋Ｘ側半分の露光を担当し、他方の光学ユニット４０が基板Ｗの−Ｘ側半分の露光を担当する。これら２個の光学ユニット４０，４０は、ステージ１０およびステージ駆動機構２０を跨ぐようにして基台１０５上に架設された支持フレーム１０７に、副走査方向（Ｘ軸方向）に沿って、間隔をあけて固設される。なお、２個の光学ユニット４０，４０の間隔は必ずしも一定に固定されている必要はなく、光学ユニット４０，４０の一方あるいは両方の位置を変更可能とする機構を設けて、両者の間隔を調整可能としてもよい。もっとも、光学ユニット４０の搭載個数は、必ずしも２個である必要はなく、１個であってもよいし、３個以上であってもよい。

２個の光学ユニット４０，４０はいずれも同じ構成を備える。すなわち、各光学ユニット４０は、天板を形成するボックスの内部に配置された光源部４０１と、支持フレーム１０７の＋Ｙ側に取り付けられた付設ボックスの内部に収容されたヘッド部４０２とを備える。光源部４０１は、レーザ駆動部４１と、レーザ発振器４２と、照明光学系４３とを主として備える。ヘッド部４０２は、空間光変調ユニット４４と、投影光学系４５とを主として備える。

レーザ発振器４２は、レーザ駆動部４１からの駆動を受けて、出力ミラー（図示省略）からレーザ光を出射する。照明光学系４３は、レーザ発振器４２から出射された光（スポットビーム）を、強度分布が均一な線状の光（すなわち、光束断面が帯状の光であるラインビーム）とする。レーザ発振器４２から出射され、照明光学系４３にてラインビームとされた光は、ヘッド部４０２に入射する。

ヘッド部４０２に入射した光は、ここで、パターンデータＰＤに応じた空間変調を施された上で、基板Ｗに照射される。ただし、光を空間変調させるとは、光の空間分布（振幅、位相、および偏光等）を変化させることを意味する。また、「パターンデータＰＤ」とは、光を照射すべき基板Ｗ上の位置情報が画素単位で記録されたデータであり、例えば、ＣＡＤ（Computer Aided Design）を用いて生成されたパターンの設計データをラスタライズすることにより生成される。パターンデータＰＤは、例えばネットワーク等を介して接続された外部端末装置から受信することによって、あるいは、記録媒体から読み取ることによって取得されて、制御部９０の記憶装置９４に格納される（図４参照）。

ヘッド部４０２に入射した光は、より具体的には、図３に示されるように、ミラー４６を介して、定められた角度で空間光変調ユニット４４に入射する。空間光変調ユニット４４は空間光変調器４４１を備え、この空間光変調器４４１が、電気的な制御によって入射光を空間変調させて、パターンの描画に寄与させる必要光と、パターンの描画に寄与させない不要光とを、互いに異なる方向に反射させる。空間光変調器４４１は、例えば、変調素子である固定リボンと可動リボンとが一次元に配設された回折格子型の空間変調器（例えば、ＧＬＶ（Grating Light Valve：グレーチング・ライト・バルブ)（「ＧＬＶ」は登録商標））などを利用して構成される。回折格子型の空間変調器は、格子の深さを変更することができる回折格子であり、例えば、半導体装置製造技術を用いて製造される。

空間光変調器４４１の構成例についてより具体的に説明する。空間光変調器４４１は、複数の変調単位を一次元に並べた構成となっている。各変調単位は、その動作が、例えば、電圧の印加の有無で制御されるものであり、空間光変調器４４１は、複数の変調単位のそれぞれに対して独立に電圧を印加可能なドライバ回路ユニットを備えている。これによって、各変調単位の電圧が、独立して切り換え可能となっている。

変調単位が第１の電圧状態（例えば、電圧が印加されていない状態）とされると、変調単位の表面は例えば平面となる。表面が平面となっている変調単位に光が入射すると、その入射光は回折せずに正反射する。これにより、正反射光（０次回折光）が発生する。この正反射光は、パターンの描画に寄与させるべき必要光として、後述する投影光学系４５を介して、基板Ｗの表面に導かれる。一方、変調単位が第２の電圧状態（例えば、電圧が印加されている状態）とされると、変調単位の表面には定められた深さの平行な溝が周期的に並んで１本以上形成される。この状態で変調単位に光が入射すると、正反射光（０次回折光）は打ち消しあって消滅し、他の次数の回折光（±１次回折光、±２次回折光、および、さらに高次の回折光）が発生する。この０次以外の次数の回折光は、パターンの描画に寄与させるべきでない不要光として、後述する投影光学系４５において遮断され、基板Ｗに到達しない。

投影光学系４５は、空間光変調器４４１から入射する光のうち、不要光を遮断するとともに必要光を基板Ｗの表面に導いて、必要光を基板Ｗの表面に結像させる。すなわち、空間光変調器４４１から出射される必要光は、Ｚ軸に沿って−Ｚ方向に進行し、空間光変調器４４１から出射される不要光はＺ軸から±Ｘ方向に僅かに傾斜した軸に沿って−Ｚ方向に進行するところ、投影光学系４５は、例えば、必要光のみを通過させるように真ん中に貫通孔が形成された遮断板４５１を備え、この遮断板４５１で不要光を遮断する。投影光学系４５は、この遮断板４５１の他に、ゴースト光を遮断する遮断板４５２、必要光の幅を広げる（あるいは狭める）ズーム部を構成する複数のレンズ４５３，４５４、必要光を定められた倍率として基板Ｗ上に結像させるフォーカシングレンズ４５５、等をさらに含む構成とする。

光学ユニット４０に描画動作を実行させる場合、制御部９０は、レーザ駆動部４１を駆動してレーザ発振器４２から光を出射させる。出射された光は照明光学系４３にてラインビームとされ、ミラー４６を介して空間光変調ユニット４４の空間光変調器４４１に入射する。ただし、空間光変調器４４１は複数の変調素要素の反射面の法線が、ミラー４６を介して入射する入射光の光軸に対して傾斜するような姿勢で配置されている。

上述したとおり、空間光変調器４４１においては複数の変調単位が副走査方向（Ｘ軸方向）に沿って並んで配置されており、入射光はその線状の光束断面の長幅方向を変調単位の配列方向に沿わせるようにして、一列に配列された複数の変調単位に入射する。制御部９０は、パターンデータＰＤに基づいてドライバ回路ユニットに指示を与え、ドライバ回路ユニットが指示された変調単位に対して電圧を印加する。これによって、各変調単位にて個々に空間変調された光を含む、断面が帯状の描画光が形成され、基板Ｗに向けて出射されることになる。１個の変調単位にて空間変調された光は、１画素分の描画光となり、空間光変調器４４１から出射される描画光は、副走査方向に沿う複数画素分の描画光となっている。

空間光変調器４４１から出射された描画光は、投影光学系４５に入射する。そして、投影光学系４５において、入射光のうちの不要光が遮断板４５１にて遮断され、必要光のみがフォーカシングレンズ４５５に入射する。フォーカシングレンズ４５５は、後述するオートフォーカスユニット５０によって、適切な位置（すなわち、必要光を基板Ｗ上の描画予定位置に結像させる位置）に配置されており、フォーカシングレンズ４５５を通過して基板Ｗの表面に導かれた必要光は、定められた倍率とされて基板Ｗの表面に結像される。

後に明らかになるように、各光学ユニット４０は、主走査方向（Ｙ軸方向）に沿って基板Ｗに対して相対的に移動されながら、副走査方向に沿う複数画素分の描画光を断続的に照射し続ける（図１８参照）。各光学ユニット４０からの描画光の照射を伴う主走査が、副走査を挟みつつ、繰り返して行われることによって、基板Ｗの主面内における描画対象領域の全体に、パターン群が描画されることになる。

＜オートフォーカスユニット５０＞
オートフォーカスユニット５０は、各光学ユニット４０と対応付けて設けられる。オートフォーカスユニット５０は、対応する光学ユニット４０の投影光学系４５のフォーカシングレンズ４５５の高さ（すなわち、フォーカシングレンズ４５５の、基板Ｗの上面（具体的には、感光材料の塗布膜の上面）からの離間距離）を調整して、フォーカシングレンズ４５５を通過して基板Ｗの表面に導かれる光を、基板Ｗの表面に適切に結像させる。

オートフォーカスユニット５０は、基板Ｗの主面内の各位置の高さ位置を検出する位置検出ユニット５１を備える。位置検出ユニット５１の構成については、後に詳述する。

オートフォーカスユニット５０は、さらに、位置検出ユニット５１が検出した基板Ｗの主面内の高さ位置（具体的には、基板Ｗの主面内における描画光の照射予定位置の高さ位置）に応じて、フォーカシングレンズ４５５の高さを調整する駆動部５２を備える。駆動部５２として、具体的には、例えば、回転モータと、Ｚ軸方向に平行に配置されるボールネジと、フォーカシングレンズ４５５の支持台に固定されるナット部とを有する直動機構を採用することができる。この場合、駆動部５２は、回転モータを駆動することによって、フォーカシングレンズ４５５をＺ軸方向に沿って直線的に昇降移動させることができる。

＜アライメントマーク撮像部６０＞
アライメントマーク撮像部６０は、支持フレーム１０７に固設され、ステージ１０に保持された基板Ｗの上面に形成されたアライメントマークを撮像する。アライメントマーク撮像部６０が撮像した撮像データは、基板Ｗが適切な位置にくるように精密に位置合わせする処理（アライメント処理）に供される。

アライメントマーク撮像部６０は、具体的には、例えば、鏡筒と、フォーカシングレンズと、エリアイメージセンサ（二次元イメージセンサ）等により構成されるＣＣＤイメージセンサとを備える。また、アライメントマーク撮像部６０は、撮像に用いられる照明光を供給する照明ユニット６０１とファイバなどを介して接続される。ただし、この照明光としては、基板Ｗ上のレジストなどを感光させない波長の光源が採用される。照明ユニット６０１から出射される光はファイバを介して鏡筒に導かれ、フォーカシングレンズを介して基板Ｗの上面に導かれる。そして、その反射光が、ＣＣＤイメージセンサで受光される。これによって、基板Ｗの上面の撮像データが取得されることになる。

＜搬送装置７０＞
搬送装置７０は、基板Ｗを搬送する装置であり、具体的には、例えば、基板Ｗを支持するための２本のハンド７１，７１と、ハンド７１，７１を独立に移動（進退移動および昇降移動）させるハンド駆動機構７２とを備える。露光装置１の本体外部であって、受渡し領域１０３に隣接する位置には、カセットＣを載置するためのカセット載置部１０４が配置されており、搬送装置７０は、カセット載置部１０４に載置されたカセットＣに収容された未処理の基板Ｗを取り出して処理領域１０２に搬入するとともに、処理領域１０２から処理済みの基板Ｗを搬出してカセットＣに収容する。なお、カセット載置部１０４に対するカセットＣの受渡しは外部搬送装置（図示省略）によって行われる。

＜プリアライメント部８０＞
プリアライメント部８０は、基板Ｗの回転位置を粗く補正する処理（プリアライメント処理）を行う装置である。プリアライメント部８０は、例えば、回転可能に構成された載置台と、載置台に載置された基板Ｗの外周縁の一部に形成された切り欠き部（例えば、ノッチ、オリエンテーションフラット等）の位置を検出するセンサと、載置台を回転させる回転機構とから構成することができる。この場合、プリアライメント部８０におけるプリアライメント処理は、まず、載置台に載置された基板Ｗの切り欠き部の位置をセンサで検出し、続いて、回転機構が、当該切り欠き部の位置が定められた位置となるように載置台を回転させることによって行われる。

＜制御部９０＞
制御部９０は、露光装置１が備える各部と電気的に接続されており、各種の演算処理を実行しつつ露光装置１の各部の動作を制御する。

制御部９０は、例えば、図４に示されるように、ＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、記憶装置９４等がバスライン９５を介して相互接続された一般的なコンピュータを含んで構成される。ＲＯＭ９２は基本プログラム等を格納しており、ＲＡＭ９３はＣＰＵ９１が所定の処理を行う際の作業領域として供される。記憶装置９４は、フラッシュメモリ、あるいは、ハードディスク装置等の不揮発性の記憶装置によって構成されている。記憶装置９４にはプログラムＰが格納されており、このプログラムＰに記述された手順に従って、主制御部としてのＣＰＵ９１が演算処理を行うことにより、各種機能が実現されるように構成されている。プログラムＰは、通常、予め記憶装置９４等のメモリに格納されて使用されるものであるが、ＣＤ−ＲＯＭあるいはＤＶＤ−ＲＯＭ、外部のフラッシュメモリ等の記録媒体に記録された形態（プログラムプロダクト）で提供され（あるいは、ネットワークを介した外部サーバからのダウンロードなどにより提供され）、追加的または交換的に記憶装置９４等のメモリに格納されるものであってもよい。なお、制御部９０において実現される一部あるいは全部の機能は、専用の論理回路等でハードウェア的に実現されてもよい。

また、制御部９０では、入力部９６、表示部９７、通信部９８もバスライン９５に接続されている。入力部９６は、例えば、キーボードおよびマウスによって構成される入力デバイスであり、オペレータからの各種の操作（コマンドや各種データの入力といった操作）を受け付ける。なお、入力部９６は、各種スイッチ、タッチパネル等により構成されてもよい。表示部９７は、液晶表示装置、ランプ等により構成される表示装置であり、ＣＰＵ９１による制御の下、各種の情報を表示する。通信部９８は、ネットワークを介して外部装置との間でコマンドやデータなどの送受信を行うデータ通信機能を有する。

＜２．位置検出ユニット５１＞
次に、オートフォーカスユニット５０が備える位置検出ユニット５１について、図５、図６を参照しながら説明する。図５は、光源５１０および受光部５２０の構成を模式的に示す図である。図６は、位置検出ユニット５１の機能構成を示すブロック図である。

位置検出ユニット５１は、光源５１０と受光部５２０とを備える。また、位置検出ユニット５１は、受光部５２０からの検出情報に基づいて基板Ｗの上面の位置を検出する位置検出部５３０と、光源５１０の出射光量を調整する出射光量調整部５４０とを備える。位置検出部５３０および出射光量調整部５４０は、例えば、制御部９０において、プログラムＰに記述された手順に従ってＣＰＵ９１が演算処理を行うことにより実現される。

＜２−１．光源５１０および受光部５２０＞
光源５１０は、例えばレーザ光を出射するレーザ光源により構成される。また、受光部５２０は、直線状に配列された複数の画素を備えるラインセンサ（例えば、ＣＭＯＳラインセンサ、あるいは、ＣＣＤラインセンサ）５２１を含んで構成される。図示の例では、ラインセンサ５２１の複数の画素は、鉛直方向に沿って配列される。光源５１０および受光部５２０は、制御部９０と接続されており、制御部９０からの指示に応じて動作する。制御部９０は、光源５１０からの光の出射タイミング、光の出射時間、および、出射光量を制御し、また、受光部５２０が取得した情報を受信する。

光源５１０は、高さ位置の検出対象となる対象面（ここでは、基板Ｗの上側の主面）に向けて光を出射する。光源５１０から出射された光は、具体的には、例えば、照明光学系５１１１、および、ミラー５１１２を介して、基板Ｗの上面まで導かれる。照明光学系５１１１、および、ミラー５１１２は、光源５１０から出射された光を基板Ｗの上面の法線方向に対して所定の角度だけ傾斜した軸に沿って基板Ｗの上面に入射させる。基板Ｗの上面に入射し、そこで反射された反射光は、ミラー５１１３、リレー光学系５１１４、および、ミラー５１１５を介して、受光部５２０まで導かれる。受光部５２０においては、ラインセンサ５２１の各画素が、基板Ｗの上面での反射光を受光し、ラインセンサ５２１の出力信号に基づいて、ラインセンサ５２１の複数の画素に対応する受光光量（具体的には、例えば画素の蓄積電荷量（電圧））の分布を表すデータ（以下「光量分布データ」ともいう）が取得される。

＜２−２．位置検出部５３０＞
位置検出部５３０は、受光部５２０にて取得された反射光の光量分布データに基づいて、当該反射光が反射された反射面の高さ位置を検出する。

ここで、光量分布データは、具体的には、図７に模式的に例示されるように、ラインセンサ５２１の各画素の位置情報（画素位置）と、各画素が受光した光の光量情報（具体的には、例えば蓄積電荷量）（受光光量）とを含むデータである。ただし、位置検出部５３０は、ある画素の受光光量が、定められたカットレベルＬ１より小さい場合、当該画素の光量情報は、信頼できる情報ではないとして無視する。カットレベルＬ１より小さい光量情報を無視することによって、ノイズの影響を排除して、高さ位置の検出精度を向上させることができる。受光光量がカットレベルＬ１以上の画素を、以下「有効画素Ｅ」ともいう。

光量分布データには、受光光量が急激に増加し減少するピークが存在する。このピークは、理想的には、ガウス曲線のような形状となる。位置検出部５３０は、受光部５２０から光量分布データを取得すると、光量分布データの重心位置を算出し、当該重心位置に対応する画素の位置Ｘを特定する。そして、この画素の位置Ｘを、反射光の受光位置とみなす。続いて、位置検出部５３０は、重心位置に対応する画素の位置Ｘが、予め定められた基準とされる画素の位置からどれだけずれているかを算出する。このずれ量は、反射面の高さ位置が、基準とされる高さ位置からどれだけずれているかを示す値となっており、位置検出部５３０は、当該ずれ量に基づいて反射面の高さ位置を特定する。

ただし、受光部５２０で受光される反射光が強すぎると、ラインセンサ５２１の少なくとも１個の画素において、その受光光量が感度限界Ｌ２以上となる（すなわち、画素の蓄積電荷量（電圧）が、飽和電荷量以上となる）場合がある（受光光量が感度限界Ｌ２以上の画素を、以下「光量過多画素Ｇ」ともいう）。この場合、図８に示されるような光量分布データが得られることになる。光量分布データに光量過多画素Ｇが含まれると、当該光量分布データに基づいて位置検出部５３０が特定した反射面の高さ位置が、実際の高さ位置からずれた値となる可能性が高くなる。すなわち、位置検出部５３０における反射面の高さ位置の特定精度が低下する。

逆に、受光部５２０で受光される反射光が弱すぎると、ラインセンサ５２１の全ての画素において、その受光光量がカットレベルＬ１より小さくなる場合がある。この場合、図９に示されるように、光量分布データに有効画素Ｅが現れない。光量分布データに有効画素Ｅがない場合、位置検出部５３０は、反射面の高さ位置を特定することができない。

また、有効画素Ｅがあり、かつ、光量過多画素Ｇがない光量分布データが得られたとしても、図１０、図１１に示されるように、光量分布データのピークの高さ（すなわち、光量分布データの最大値であり、以下「最大光量Ｙ」ともいう）が、理想とされる最大光量Ｙの値（以下「理想最大光量Ｙｏ」ともいう）から大きく外れてしまうと、位置検出部５３０における反射面の高さ位置の特定精度が低下する。つまり、位置検出部５３０にて反射面の高さ位置を正確に特定するためには、受光部５２０で取得される光量分布データの最大光量Ｙが、許容される誤差の範囲内で、理想最大光量Ｙｏと一致していることが好ましい。

＜２−３．出射光量調整部５４０＞
上述したとおり、位置検出部５３０にて反射面の高さ位置を正確に特定するためには、受光部５２０で取得される光量分布データの最大光量Ｙが、定められた許容範囲内にあることが好ましい。ここで、受光部５２０にて受光される反射光の光量は、光源５１０の出射光量と、反射面（具体的には、基板Ｗの上面）の反射率との関係から決まってくる。つまり、位置検出部５３０にて反射面の高さ位置を正確に特定するためには、光源５１０の出射光量が、基板Ｗの反射率に対して適切なものとなるように調整されている必要がある。

そこで、位置検出ユニット５１は、基板Ｗの反射率に対して光源５１０の出射光量が適切なものとなるように（すなわち、受光部５２０で取得される光量分布データにおいて、その最大光量Ｙが許容範囲内に収まるように）光源５１０の出射光量を調整する出射光量調整部５４０を備える。以下において、出射光量調整部５４０について具体的に説明する。

＜i．出射光量調整部５４０の構成＞
出射光量調整部５４０は、サンプルデータ取得部５４１と、修正値算出部５４２と、出射光量変更部５４３と、最適値算出部５４４とを備える。これら各部は、例えば、制御部９０において、プログラムＰに記述された手順に従ってＣＰＵ９１が演算処理を行うことにより実現される。

＜サンプルデータ取得部５４１＞
サンプルデータ取得部５４１は、位置検出ユニット５１に、基板Ｗの上面内に規定された複数のサンプル取得位置Ｐ（１），Ｐ（２），・・，Ｐ（Ｎ）の各々での反射光の光量分布データ（以下「サンプル光量分布データ」ともいう）Ｆ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・，Ｎ）を取得させる。

サンプルデータ取得部５４１は、具体的には、例えば、次の態様で、位置検出ユニット５１にサンプル光量分布データＦ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・，Ｎ）を取得させる。まず、サンプルデータ取得部５４１は、ステージ駆動機構２０にステージ１０を主走査方向（Ｙ軸方向）に沿って移動させて、ステージ１０上の基板Ｗを、位置検出ユニット５１に対して相対的に移動させる（プリスキャン）。これによって、位置検出ユニット５１は、図１２に示されるように、主走査方向に沿うラインＬに沿って、基板Ｗを横断することになる。

基板Ｗの上面には、ラインＬに沿って、複数のサンプル取得位置Ｐ（１），Ｐ（２），・・，Ｐ（Ｎ）が間隔をあけて（例えば、等間隔で）規定される。ただし、ここでは、基板Ｗの主面内において、その端縁から一定の幅ｄの領域を「端縁領域Ｗｅ」とし、端縁領域Ｗｅを除いた領域を「中央領域Ｗｃ」として、複数のサンプル取得位置Ｐ（１），Ｐ（２），・・，Ｐ（Ｎ）は、この中央領域Ｗｃ内に規定される。

一方で、サンプルデータ取得部５４１は、ステージ位置計測部３０からの計測値を取得することによって、位置検出ユニット５１と基板Ｗとの相対的な位置関係を常に検出しており、位置検出ユニット５１の下方にサンプル取得位置Ｐ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・，Ｎ）が到達すると、位置検出ユニット５１の光源５１０から、サンプル取得位置Ｐ（ｉ）に向けて光を出射させるとともに、その反射光を受光部５２０に受光させる。これによって、当該サンプル取得位置Ｐ（ｉ）での反射光のサンプル光量分布データＦ（ｉ）が取得される。位置検出ユニット５１がラインＬに沿って基板Ｗを一度横断すると、複数のサンプル取得位置Ｐ（１），Ｐ（２），・・，Ｐ（Ｎ）各々での反射光のサンプル光量分布データＦ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・，Ｎ）が取得されることになる。

なお、位置検出ユニット５１がサンプル取得位置Ｐ（ｉ）の真上に到達した際に、サンプルデータ取得部５４１は、光源５１０から当該サンプル取得位置Ｐ（ｉ）に向けて断続的に複数回（例えば、１０回）の光を出射させてもよい。この場合、受光部５２０にて当該サンプル取得位置Ｐ（ｉ）での反射光の光量分布データが複数個取得されることになる。ステージ１０は、光源５１０から光が出射されている間も移動を続けているので、光源５１０から出射された各光は、厳密には、基板Ｗの上面の僅かに異なる位置（すなわち、サンプル取得位置Ｐ（ｉ）からそれぞれ僅かにずれた位置）に入射することになるが、この位置のずれは処理上無視できるほど小さく、各光は、同じサンプル取得位置Ｐ（ｉ）に入射しているとみなすことができる。サンプルデータ取得部５４１は、１つのサンプル取得位置Ｐ（ｉ）での反射光の複数の光量分布データを取得した場合、当該複数の光量分布データの各々を平均した光量分布データを、当該サンプル取得位置Ｐ（ｉ）での反射光のサンプル光量分布データＦ（ｉ）として取得する。具体的には、サンプルデータ取得部５４１は、例えば、当該複数の光量分布データの各々の最大光量Ｙを平均した値を、サンプル光量分布データＦ（ｉ）の最大光量Ｙとして取得する。また、当該複数の光量分布データの各々の光量過多画素Ｇの個数を平均した値を、サンプル光量分布データＦ（ｉ）の光量過多画素Ｇの個数として取得する。

＜修正値算出部５４２＞
修正値算出部５４２は、サンプル光量分布データＦ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・，Ｎ）に基づいて、当該サンプル光量分布データＦ（ｉ）の最大光量Ｙを理想最大光量Ｙｏに近づけることができるような光源５１０の出射光量の値を算出し、当該値を光源５１０の出射光量の修正値（修正出射光量）Ｒ（ｉ＋１）として取得する。

修正値算出部５４２は、具体的には、まず、サンプル光量分布データＦ（ｉ）が以下に説明する３つの類型のいずれに該当するかを判定し、サンプル光量分布データＦ（ｉ）の類型に応じた式を用いて、修正出射光量Ｒ（ｉ＋１）を算出する。

（ａ）第１類型
第１類型は、光量過多画素Ｇが含まれる光量分布データ（すなわち、１個以上の画素において、その受光光量が感度限界Ｌ２以上となっている光量分布データ）である。例えば図８に示される光量分布データは、第１類型となる。

サンプル光量分布データＦ（ｉ）が第１類型に該当する場合、修正値算出部５４２は、次の（式１）を用いて、修正出射光量Ｒ（ｉ＋１）を算出する。ただし、（式１）中、「Ｒ（ｉ）」は、サンプル光量分布データＦ（ｉ）を取得した際の光源５１０の出射光量である。また、（式１）中、「ａ」は、理想最大光量Ｙｏの値であり、「ｃ」は、感度限界Ｌ２の光量値である（図８参照）。また、（式１）中、「ｎ」は、サンプル光量分布データＦ（ｉ）に含まれる光量過多画素Ｇの個数である。また、（式１）中、「ｋ」は、所定の係数であり、光源５１０の種類などに応じて予め規定される値である。

つまり、サンプル光量分布データＦ（ｉ）が第１類型に該当する場合、出射光量Ｒ（ｉ）の下げ幅ΔＲ（ΔＲ＝Ｒ（ｉ）−Ｒ（ｉ＋１））は、次の（式２）で表される。

このように、修正値算出部５４２は、サンプル光量分布データＦ（ｉ）が第１類型に該当する場合、当該サンプル光量分布データＦ（ｉ）に含まれる光量過多画素Ｇの個数（「ｎ」）を加味して、出射光量の下げ幅ΔＲを決定する。より具体的には、光量過多画素Ｇの個数（「ｎ」）が大きいほど、下げ幅ΔＲを大きくする。

（ｂ）第２類型
第２類型は、有効画素Ｅがない光量分布データ（すなわち、全ての画素の受光光量がカットレベルＬ１より小さい光量分布データ）である。例えば図９に示される光量分布データは、第２類型となる。

サンプル光量分布データＦ（ｉ）が第２類型に該当する場合、修正値算出部５４２は、次の（式３）を用いて、修正出射光量Ｒ（ｉ＋１）を算出する。ただし、（式１）と同様（式３）においても、「Ｒ（ｉ）」は、サンプル光量分布データＦ（ｉ）を取得した際の光源５１０の出射光量であり、「ａ」は、理想最大光量Ｙｏの値である。また、（式３）中、「ｄ」は、カットレベルＬ１の光量値である（図９参照）。

つまり、サンプル光量分布データＦ（ｉ）が第２類型に該当する場合、出射光量Ｒ（ｉ）の上げ幅ΔＲ（ΔＲ＝Ｒ（ｉ＋１）−Ｒ（ｉ））は、次の（式４）で表される。

このように、修正値算出部５４２は、サンプル光量分布データＦ（ｉ）が第２類型に該当する場合、カットレベルＬ１の光量値（「ｄ」）を加味して、出射光量の上げ幅ΔＲを決定する。より具体的には、カットレベルＬ１の光量値（「ｄ」）が小さいほど、上げ幅ΔＲを大きくする。

（ｃ）第３類型
第３類型は、第１類型にも第２類型にも該当しない光量分布データ（すなわち、有効画素Ｅがあり、かつ、光量過多画素Ｇがない光量分布データ）である。例えば、図１０、図１１に示される光量分布データは、第３類型となる。

サンプル光量分布データＦ（ｉ）が第３類型に該当する場合、修正値算出部５４２は、次の（式５）を用いて、修正出射光量Ｒ（ｉ＋１）を算出する。ただし、（式１）と同様（式５）においても、「Ｒ（ｉ）」は、サンプル光量分布データＦ（ｉ）を取得した際の光源５１０の出射光量であり、「ａ」は、理想最大光量Ｙｏの値である。また、（式５）中、「ｅ」は、サンプル光量分布データＦ（ｉ）の最大光量Ｙの値である（図１０、図１参照）。

つまり、サンプル光量分布データＦ（ｉ）が第３類型に該当する場合、出射光量Ｒ（ｉ）の変更幅ΔＲ（ただし、ΔＲ＝｜Ｒ（ｉ＋１）−Ｒ（ｉ）｜）は、次の（式６）で表される。

このように、修正値算出部５４２は、サンプル光量分布データＦ（ｉ）が第３類型に該当する場合、サンプル光量分布データＦ（ｉ）の最大光量Ｙの値（「ｅ」）を加味して、出射光量の変更幅ΔＲを決定する。より具体的には、最大光量Ｙの値（「ｅ」）が理想最大光量Ｙｏの値（「ａ」）に近くなるほど、変更幅ΔＲを小さくする。

＜出射光量変更部５４３＞
出射光量変更部５４３は、ｉ番目（ｉ＝１，２，・・）のサンプル光量分布データＦ（ｉ）に基づいて修正出射光量Ｒ（ｉ＋１）が算出された場合に、次の（ｉ＋１）番目のサンプル光量分布データＦ（ｉ＋１）が取得されるのに先立って、光源５１０の出射光量を当該修正出射光量Ｒ（ｉ＋１）に変更する。したがって、（ｉ＋１）番目のサンプル光量分布データＦ（ｉ＋１）は、変更後の新たな出射光量の下で取得されることになる（図１５参照）。ただし、１番目のサンプル光量分布データＦ（１）は、定められた初期出射光量Ｒ（１）の下で取得される。

＜最適値算出部５４４＞
最適値算出部５４４は、複数のサンプル光量分布データＦ（１），Ｆ（２），・・，Ｆ（Ｎ）の各々を取得した際の光源５１０の出射光量（すなわち、初期出射光量Ｒ（１）、および、一群の修正出射光量Ｒ（２），Ｒ（３），・・，Ｒ（Ｎ））に基づいて、光源５１０の出射光量の最適値（最適出射光量）Ｒoを算出する。

最適値算出部５４４は、具体的には、例えば、次の態様で最適出射光量Ｒｏを算出する。すなわち、最適値算出部５４４は、まず、初期出射光量Ｒ（１）、および、一群の修正出射光量Ｒ（２），・・，Ｒ（Ｎ）のうち、最大光量Ｙの理想最大光量Ｙｏからのずれ量が、所定の許容値ｍ（図１５参照）よりも小さくなる光量分布データを与えたものを、有効出射光量Ｒｅとして抽出する。ただし、許容値ｍは、例えば、光量分布データの重心計算が可能な範囲とすることができる。そして、最適値算出部５４４は、抽出された１以上の有効出射光量Ｒｅの中から最大の値と最小の値をさらに抽出し、抽出された２つの値の平均を、最適出射光量Ｒｏとして取得する（図１６参照）。もっとも、抽出された１以上の有効出射光量Ｒｅから最適出射光量Ｒｏを算出する態様はこれに限られるものではなく、例えば、１以上の有効出射光量Ｒｅの平均を、最適出射光量Ｒｏとして取得してもよい。

＜ii．光源５１０の出射光量を調整する処理の流れ＞
光源５１０の出射光量を調整する処理の流れについて、図１２〜図１６を参照しながら説明する。図１３は、当該処理の流れを示す図である。図１４は、図１３のステップＳ１０３の処理の流れを示す図である。図１５、図１６は、当該処理を説明するための図である。

まず、サンプルデータ取得部５４１が、プリスキャンを開始させる（ステップＳ１０１）。具体的には、サンプルデータ取得部５４１は、ステージ駆動機構２０にステージ１０を主走査方向（Ｙ軸方向）に沿って移動開始させる。

位置検出ユニット５１の下方に１個目のサンプル取得位置Ｐ（１）が到達すると、サンプルデータ取得部５４１は、光源５１０から、サンプル取得位置Ｐ（１）に向けて光を出射させるとともに、その反射光を受光部５２０に受光させる。これによって、当該サンプル取得位置Ｐ（１）での反射光のサンプル光量分布データＦ（１）が取得される（ステップＳ１０２）。ただし、図１５に示されるように、このときの光源５１０の出射光量は、定められた初期出射光量Ｒ（１）となっている。

サンプル光量分布データＦ（１）が取得されると、修正値算出部５４２が、当該サンプル光量分布データＦ（１）がどの類型に該当するかを判定し、サンプル光量分布データＦ（１）の類型に応じた式を用いて、修正出射光量Ｒ（２）を算出する（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０３の処理について図１４を参照しながら具体的に説明する。まず、修正値算出部５４２は、対象となるサンプル光量分布データＦ（ｉ）に光量過多画素Ｇがあるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。

サンプル光量分布データＦ（ｉ）に光量過多画素Ｇがある場合（ステップＳ２０１でＹＥＳ）、修正値算出部５４２は、当該サンプル光量分布データＦ（ｉ）が第１類型であると判定する。この場合、修正値算出部５４２は、当該サンプル光量分布データＦ（ｉ）における光量過多画素Ｇの個数を計数し（ステップＳ２０２）、続いて、上記の（式１）を用いて修正出射光量Ｒ（ｉ＋１）を算出する（ステップＳ２０３）。

一方、サンプル光量分布データＦ（ｉ）に光量過多画素Ｇがない場合（ステップＳ２０１でＮＯ）、修正値算出部５４２は、サンプル光量分布データＦ（ｉ）に、有効画素Ｅがあるか否かを判断する（ステップＳ２０４）。

サンプル光量分布データＦ（ｉ）に有効画素Ｅがない場合（ステップＳ２０４でＮＯ）、修正値算出部５４２は、当該サンプル光量分布データＦ（ｉ）が、第２類型であると判定する。この場合、修正値算出部５４２は、上記の（式３）を用いて修正出射光量Ｒ（ｉ＋１）を算出する（ステップＳ２０５）。

一方、サンプル光量分布データＦ（ｉ）に有効画素Ｅがある場合（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、修正値算出部５４２は、当該サンプル光量分布データＦ（ｉ）が、第３類型であると判定する。この場合、修正値算出部５４２は、当該サンプル光量分布データＦ（ｉ）の最大光量Ｙを特定し（ステップＳ２０６）、続いて、上記の（式５）を用いて修正出射光量Ｒ（ｉ＋１）を算出する（ステップＳ２０７）。

再び図１３を参照する。サンプル光量分布データＦ（１）に基づく修正出射光量Ｒ（２）が算出されると、続いて、出射光量変更部５４３が、光源５１０の出射光量を、初期出射光量Ｒ（１）から当該算出された修正出射光量Ｒ（２）に変更する（ステップＳ１０４）。ただし、プリスキャンにおけるステージ１０の移動速度等が調整されることによって、この変更は、位置検出ユニット５１が次のサンプル取得位置Ｐ（２）に到達するまでに完了するようになっている。

位置検出ユニット５１の下方に２個目のサンプル取得位置Ｐ（２）が到達すると、サンプルデータ取得部５４１が、位置検出ユニット５１に当該サンプル取得位置Ｐ（２）での反射光のサンプル光量分布データＦ（２）を取得させる（ステップＳ１０２）。ただし、このときの光源５１０の出射光量は、修正出射光量Ｒ（２）（すなわち、サンプル光量分布データＦ（１）に基づいて算出された修正出射光量Ｒ（２））となっている。サンプル光量分布データＦ（２）が取得されると、修正値算出部５４２が、当該サンプル光量分布データＦ（２）に基づいて修正出射光量Ｒ（３）を算出し（ステップＳ１０３）、出射光量変更部５４３が、光源５１０の出射光量を、修正出射光量Ｒ（２）から、当該新たに算出された修正出射光量Ｒ（３）に変更する（ステップＳ１０４）。

以降、位置検出ユニット５１の下方にサンプル取得位置Ｐ（ｉ）（ｉ＝３，・・，Ｎ）が到達する度に、ステップＳ１０２〜ステップＳ１０４の処理が繰り返される。つまり、位置検出ユニット５１の下方にｉ個目（ｉ＝３，・・，Ｎ）のサンプル取得位置Ｐ（ｉ）が到達すると、サンプルデータ取得部５４１が、位置検出ユニット５１に当該サンプル取得位置Ｐ（ｉ）での反射光のサンプル光量分布データＦ（ｉ）を取得させる（ステップＳ１０２）。ただし、このときの光源５１０の出射光量は、修正出射光量Ｒ（ｉ）（すなわち、１つ前に取得されたサンプル光量分布データＦ（ｉ−１）に基づいて算出された修正出射光量Ｒ（ｉ））となっている。サンプル光量分布データＦ（ｉ）が取得されると、修正値算出部５４２が、当該サンプル光量分布データＦ（ｉ）に基づいて修正出射光量Ｒ（ｉ＋１）を算出し（ステップＳ１０３）、出射光量変更部５４３が、光源５１０の出射光量を、修正出射光量Ｒ（ｉ）から、当該新たに算出された修正出射光量Ｒ（ｉ＋１）に変更する（ステップＳ１０４）。

最後のサンプル取得位置Ｐ（Ｎ）での反射光のサンプル光量分布データＦ（Ｎ）が取得されると（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、最適値算出部５４４が、最適出射光量Ｒｏを算出する（ステップＳ１０６）。最適値算出部５４４は、具体的には、例えば、図１５、図１６に示されるように、Ｎ個のサンプル光量分布データＦ（１），Ｆ（２），・・，Ｆ（Ｎ）のそれぞれを取得した際の光源５１０の出射光量（すなわち、初期出射光量Ｒ（１）、および、一群の修正出射光量Ｒ（２），・・，Ｒ（Ｎ））のうち、理想に近い光量分布データ（すなわち、最大光量Ｙと理想最大光量Ｙｏとのずれが所定の許容値ｍよりも小さくなる光量分布データ）を与えたものを、有効出射光量Ｒｅとして抽出する。そして、例えば、抽出された１以上の有効出射光量Ｒｅの中から最大の値と最小の値をさらに抽出し、抽出された２つの値の平均を、最適出射光量Ｒｏとして取得する。

最適出射光量Ｒｏが算出されると、制御部９０が、光源５１０の出射光量を、当該算出された最適出射光量Ｒｏに設定する（ステップＳ１０７）。以上で、光源５１０の出射光量を調整する処理が終了する。

上記の一連の処理が行われることによって、光源５１０の出射光量は、基板Ｗの反射率に対して適切なものとなっている（すなわち、受光部５２０で取得される光量分布データの最大光量Ｙが、理想最大光量Ｙｏと許容される誤差範囲以内で一致するようになっている）。したがって、当該基板Ｗを描画処理する際に、位置検出ユニット５１は、基板Ｗの高さ位置を高精度に検出することができる。ひいては、オートフォーカスユニット５０において、適切なオートフォーカスを行うことができる。

＜３．露光装置１において実行される処理の流れ＞
露光装置１において実行される処理の流れについて、図１７を参照しながら説明する。図１７は、当該処理の流れを示す図である。以下に説明する一連の動作は、制御部９０の制御下で行われる。

露光装置１における処理は、ロット単位で行われる。まず、搬送装置７０が、処理対象となるロットの１番目の基板Ｗを、カセット載置部１０４に載置されたカセットＣから取り出して露光装置１に搬入する（ステップＳ１）。露光装置１に搬入された基板Ｗは、プリアライメント部８０にてプリアライメント処理を施された後に、搬送装置７０によって、ステージ１０上に移載される。

ステージ１０上に基板Ｗが載置され、ステージ１０が当該基板Ｗを吸着保持すると、続いて、ステージ駆動機構２０が、ステージ１０を受け渡し位置からアライメントマーク撮像部６０の下方位置まで移動させる。ここで、ステージ１０が受け渡し位置からアライメントマーク撮像部６０の下方位置まで移動される際に、複数のサンプル光量分布データＦ（１），Ｆ（２），・・，Ｆ（Ｎ）が取得されるとともに、光源５１０の出射光量を調整する処理が行われる（ステップＳ２）。つまり、ここでは、基板Ｗを保持したステージ１０が受け渡し位置からアライメントマーク撮像部６０の下方位置まで移動される動作が、プリスキャンを兼ねている。ステップＳ２の処理の具体的な流れは、上述したとおりである（図１３参照）。

ステージ１０がアライメントマーク撮像部６０の下方に配置されると、続いて、ステージ１０上の基板Ｗが適正な位置にくるように精密に位置合わせする処理（ファインアライメント）が行われる（ステップＳ３）。具体的には、まず、アライメントマーク撮像部６０が、基板Ｗ上のアライメントマークを撮像して、当該撮像データを取得する。続いて、制御部９０が、アライメントマーク撮像部６０により取得された撮像データを画像解析してアライメントマークの位置を検出し、その検出位置に基づいて基板Ｗの適正位置からのずれ量を算出する。ずれ量が算出されると、ステージ駆動機構２０が当該算出されたずれ量だけステージ１０を移動させて、基板Ｗが適切な位置にくるように位置合わせする。

基板Ｗが位置合わせされると、続いて、パターンの描画処理が行われる（ステップＳ４）。描画処理について、図１８を参照しながら具体的に説明する。図１８は、描画処理を説明するための図である。

描画処理は、ステージ駆動機構２０がステージ１０に載置された基板Ｗを光学ユニット４０，４０に対して相対的に移動させつつ、光学ユニット４０，４０のそれぞれから基板Ｗの上面に空間変調された光（描画光）を照射させることによって行われる。

具体的には、ステージ駆動機構２０は、まず、アライメントマーク撮像部６０の下方位置に配置されているステージ１０を主走査軸（Ｙ軸）に沿って往路方向（ここでは、例えば、＋Ｙ方向であるとする）に移動させることによって、基板Ｗを光学ユニット４０，４０に対して主走査軸に沿って相対的に移動させる（往路主走査）。これを基板Ｗからみると、各光学ユニット４０は基板Ｗ上を主走査軸に沿って−Ｙ方向に横断することになる（矢印ＡＲ１１）。その一方で、主走査が開始されると、各光学ユニット４０から描画光の照射が開始される。具体的には、制御部９０は、記憶装置９４に格納されたパターンデータＰＤのうち、当該主走査で描画対象となるストライプ領域に描画すべきデータを記述した部分を読み出して、空間光変調ユニット４４に、当該読み出されたパターンデータＰＤに応じて空間変調された描画光を形成させる。これによって、基板Ｗ上を主走査軸に沿って相対的に移動する光学ユニット４０から、描画光が基板Ｗに向けて断続的に照射され続ける。

ただし、上述したとおり、光学ユニット４０から基板Ｗに向けて描画光が照射される間、制御部９０は、オートフォーカスユニット５０にオートフォーカスを行わせる。位置検出ユニット５１の光源５１０の出射光量は、ステップＳ２の処理において、基板Ｗの反射率に対して適切なものとなるように調整されているので、位置検出ユニット５１は高精度に基板Ｗの高さ位置を特定することができる。その結果、高精度なオートフォーカスが行われ、基板Ｗの上面に精度よくパターンが描画される。

光学ユニット４０が主走査軸に沿って基板Ｗを１回横断すると、１本のストライプ領域（主走査軸に沿って延在し、副走査軸に沿う幅が描画幅に相当する領域）に、パターン群が描画されることになる。ここでは、２個の光学ユニット４０が同時に基板Ｗを横断するので、一回の往路主走査により２本のストライプ領域のそれぞれにパターン群が描画されることになる。

描画光の照射を伴う往路主走査が終了すると、ステージ駆動機構２０は、ステージ１０を副走査軸（Ｘ軸）に沿って所定方向（例えば、−Ｘ方向）に、描画幅に相当する距離だけ移動させることによって、基板Ｗを光学ユニット４０，４０に対して副査軸に沿って相対的に移動させる（副走査）。これを基板Ｗからみると、各光学ユニット４０は副走査軸に沿って＋Ｘ方向に、ストライプ領域の幅分だけ移動することになる（矢印ＡＲ１２）。

副走査が終了すると、描画光の照射を伴う復路主走査が実行される。すなわち、ステージ駆動機構２０は、ステージ１０を主走査軸（Ｙ軸）に沿って復路方向（ここでは、−Ｙ方向）に移動させることによって、基板Ｗを光学ユニット４０，４０に対して主走査軸に沿って相対的に移動させる（復路主走査）。これを基板Ｗからみると、各光学ユニット４０は、基板Ｗ上を、主走査軸に沿って＋Ｙ方向に移動して横断することになる（矢印ＡＲ１３）。その一方で、復路主走査が開始されると、制御部９０は、各光学ユニット４０から描画光の照射を開始させる。当該復路主走査によって、先の往路主走査で描画されたストライプ領域の隣のストライプ領域に、パターン群が描画されることになる。

描画光の照射を伴う復路主走査が終了すると、副走査が行われた上で、再び、描画光の照射を伴う往路主走査が行われる。当該往路主走査によって、先の復路主走査で描画されたストライプ領域の隣のストライプ領域に、パターン群が描画されることになる。以後も同様に、副走査を挟みつつ、描画光の照射を伴う主走査が繰り返して行われ、描画対象領域の全域にパターンが描画されると、描画処理が終了する。

再び図１７を参照する。描画処理が終了すると、搬送装置７０が処理済みの基板Ｗを搬出する（ステップＳ５）。処理済みの基板ＷがカセットＣに収容されると、搬送装置７０は、続いて、２番目の基板ＷをカセットＶから取り出して露光装置１に搬入する（ステップＳ７）。露光装置１に搬入された基板Ｗは、プリアライメント部８０にてプリアライメント処理を施された後に、搬送装置７０によってステージ１０上に移載され、続いて、ステップＳ３〜ステップＳ５の処理が行われる。なお、同一ロットを構成する一群の基板Ｗは同じ種類の基板Ｗである（すなわち、反射率の大きな相違はない）ので、２枚目以降の基板Ｗに対しては、位置検出ユニット５１の光源５１０の出射光量を調整する処理（ステップＳ２）は省略できる。もっとも、２枚目以降の各基板Ｗに対しても、当該処理（ステップＳ２）を行ってもよい。

ロットを構成する全ての基板Ｗに対する描画処理が完了すると（ステップＳ６でＹＥＳ）、一連の処理が終了する。

＜４．効果＞
上記の実施の形態によると、サンプル光量分布データＦ（ｉ）に光量過多画素Ｇが含まれる場合に、当該サンプル光量分布データＦ（ｉ）に含まれる光量過多画素Ｇの個数（「ｎ」）を加味して光源５１０の出射光量の下げ幅ΔＲを決定する。サンプル光量分布データＦ（ｉ）に光量過多画素Ｇが含まれる場合、受光部５２０が受光した反射光の最大光量が測定不能であるため、例えばこの最大光量から下げ幅を特定することができないところ、ここでは、光量過多画素Ｇの個数を加味して当該下げ幅ΔＲを決定することによって、最大光量が不明であっても、適切な下げ幅ΔＲを直ちに得ることができる。したがって、光源５１０の出射光量の調整に要する時間を短縮できる。例えば、露光装置１において、シリコン基板Ｗを処理した後に、引き続いて、銅基板Ｗを処理する場合、反射率が大幅に増加するため、光源５１０の出射光量を大きく下げる必要があるところ、このような場合にも適切な下げ幅ΔＲを直ちに得て短時間で光源５１０の出射光量を調整できる。

また、上記の実施の形態によると、サンプル光量分布データＦ（ｉ）に、有効画素Ｅがない場合に、カットレベルＬ１の光量値（「ｄ」）を加味して光源５１０の出射光量の上げ幅ΔＲを決定する。サンプル光量分布データＦ（ｉ）に、有効画素Ｅがない場合、受光部５２０が受光した反射光の最大光量が不明であるため、例えばこの最大光量から上げ幅を特定することができないところ、ここでは、カットレベルＬ１の値を加味して当該上げ幅ΔＲを決定することによって、最大光量が不明であっても、適切な上げ幅ΔＲを直ちに得ることができる。したがって、光源５１０の出射光量の調整に要する時間を短縮できる。例えば、露光装置１において、銅基板Ｗを処理した後に、引き続いて、シリコン基板Ｗを処理する場合、反射率が大幅に減少するため、光源５１０の出射光量を大きく上げる必要があるところ、このような場合にも適切な上げ幅ΔＲを直ちに得て短時間で光源５１０の出射光量を調整できる。

また、上記の実施の形態によると、サンプル光量分布データＦ（ｉ）に、有効画素Ｅがあり、かつ、光量過多画素Ｇがない場合に、サンプル光量分布データＦ（ｉ）の最大光量Ｙの値を加味して、光源５１０の出射光量の変更幅ΔＲを決定する。この構成によると、適切な変更幅ΔＲを直ちに得ることができる。したがって、光源５１０の出射光量の調整に要する時間を短縮できる。

また、上記の実施の形態では、サンプル光量分布データＦ（ｉ）が取得されるのに先立って、光源５１０の出射光量を、先のサンプル光量分布データＦ（ｉ−１）に基づいて算出された修正出射光量Ｒ（ｉ）に変更する。そして、複数のサンプル光量分布データＦ（１），Ｆ（２），・・，Ｆ（Ｎ）の各々を取得した際の光源５１０の出射光量に基づいて、最適出射光量Ｒｏを算出する。この構成によると、基板Ｗの主面内の各位置で反射率のバラツキがある場合でも、当該バラツキを加味した適切な出射光量を取得することができる。

また、上記の実施の形態によると、全てのサンプル取得位置Ｐ（１），Ｐ（２），・・，Ｐ（Ｎ）が、基板Ｗの主面内における中央領域Ｗｃ内に規定される。中央領域Ｗｃは、端縁領域Ｗｅに比べて表面状態が安定しているので、適切なサンプル光量分布データＦ（ｉ）を取得することが可能となり、ひいては、適切な出射光量を得ることができる。

また、仮に、基板Ｗのエッジ付近に１以上のサンプル取得位置が規定されているとすると、光源５１０からこのサンプル取得位置に向けて出射された光が、ステージ駆動機構２０の駆動誤差などのために、ステージ１０上の基板Ｗの主面内から外れた位置に照射されてしまう可能性もゼロではない。この場合、受光部５２０では反射光が受光されない。このような状況は、第３類型のサンプル光量分布データＦ（ｉ）が得られている状況と区別がつきにくい。したがって、光源５１０から出射された光が基板Ｗを外れている状態が、第３類型のサンプル光量分布データＦ（ｉ）が得られている状態と誤認定されて、出射光量が大きく増加されてしまう可能性がある。この場合、以降の調整処理に時間がかかってしまう可能性が高い。上記の実施の形態によると、全てのサンプル取得位置Ｐ（１），Ｐ（２），・・，Ｐ（Ｎ）が、中央領域Ｗｃ内に配置されているので、このような事態が発生しにくく、調整処理に無駄な時間がかかることがない。

＜５．変形例＞
上記の実施の形態において、光量過多画素Ｇの個数（「ｎ」）が比較的大きい場合等に、（式２）にて規定される下げ幅ΔＲが非常に大きくなる場合がある。この場合、例えば、次のサンプル取得位置Ｐ（ｉ＋１）が、反射率が比較的小さい領域にある場合などに、当該サンプル取得位置Ｐ（ｉ＋１）で取得されるサンプル光量分布データＦ（ｉ＋１）に有効画素Ｅが現れない（第３類型となってしまう）、といった事態が発生する可能性がある。このような事態の発生を未然に回避するべく、下げ幅ΔＲの上限値を設ける構成としてもよい。すなわち、（式１）にて算出された値が、元の出射光量Ｒ（ｉ）の例えば半分より小さくなる場合に、（式１）にて算出された値に換えて、元の出射光量Ｒ（ｉ）の半分の値を、修正出射光量Ｒ（ｉ＋１）として採用する構成としてもよい。この場合、元の出射光量Ｒ（ｉ）の半分に相当する値が、下げ幅ΔＲの上限値とされることになる。もっとも、下げ幅ΔＲの上限値は、必ずしもこれに限るものではなく、任意の値を下げ幅ΔＲの上限値とすることができる。

また、上記の実施の形態において、プリスキャンと並行して、オートフォーカスユニット５０にオートフォーカス動作を行わせてもよい。この場合、位置検出部５３０は、各サンプル光量分布データＦ（ｉ）に基づいて、サンプル取得位置Ｐ（ｉ）の高さ位置を特定し、駆動部５２が、当該特定された高さ位置に基づいて、フォーカシングレンズ４５５の高さを調整することになる。この構成によると、プリスキャンが完了した時点で、フォーカシングレンズ４５５の高さ位置が、適切な位置から大きく外れない位置となっている可能性が高い。したがって、描画処理の開始時点でフォーカシングレンズ４５５を大きく移動させる必要がなく、当該開始時点から、適切なオートフォーカスを行うことができる。

また、上記の実施の形態においては、基板Ｗを保持したステージ１０が受け渡し位置からアライメントマーク撮像部６０の下方位置まで移動される際に、複数のサンプル光量分布データＦ（１），Ｆ（２），・・，Ｆ（Ｎ）が取得されるとともに、光源５１０の出射光量を調整する処理が行われるとした（図１７のステップＳ２）。しかしながら、当該処理を行うタイミングは、必ずしもこれに限らない。例えば、ファインアライメント（ステップＳ３）を省略して、描画処理（ステップＳ４）が行われる場合には、基板Ｗを保持したステージ１０が受け渡し位置から描画開始位置まで移動される際に、複数のサンプル光量分布データＦ（１），Ｆ（２），・・，Ｆ（Ｎ）を取得するとともに、光源５１０の出射光量を調整する処理を行えばよい。この場合、基板Ｗを保持したステージ１０が受け渡し位置から描画開始位置まで移動される動作が、プリスキャンを兼ねることになる。

また、上記の実施の形態においては、各光学ユニット４０に対応付けてオートフォーカスユニット５０を設ける構成を例示したが、これと同様の構成のオートフォーカスユニットを、さらに、アライメントマーク撮像部６０と対応付けて設けてもよい。すなわち、アライメントマーク撮像部６０のフォーカシングレンズの高さを調整して、フォーカシングレンズを通過して基板Ｗの表面に導かれる光を基板Ｗの表面に適切に結像させる、オートフォーカスユニットを設けてもよい。アライメントマーク撮像部６０と対応付けられたオートフォーカスユニットにおいて、位置検出ユニットの光源の出射光量を調整する場合、基板Ｗ上のアライメントマークの形成位置をサンプル取得位置として採用することが好ましい。また、当該光源の出射光量を調整する処理は、アライメントマーク撮像部６０がアライメントマークを撮像するのと並行して行ってもよい。

上記の実施の形態においては、複数のサンプル光量分布データに基づいて、光源５１０の出射光量を調整していたが、サンプル光量分布データは必ずしも複数取得する必要はなく、１つのサンプル光量分布データのみに基づいて、光源５１０の出射光量を調整してもよい。

また、上記の実施形態では、空間光変調器４４１として回折格子型の空間光変調器が用いられていたが、空間光変調器４４１の構成はこれに限らない。例えば、ミラーのような変調単位が一次元、あるいは、二次元に配列されている空間光変調器などが利用されてもよい。具体的には、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device：デジタル・マイクロミラー・デバイス）を利用してもよい。

また、上記の実施の形態においては、光学ユニット４０は、変調した描画光によって基板Ｗ上の感光材料を走査することにより、当該感光材料に直接パターンを露光していたが、光学ユニット４０は、光源とフォトマスクを用いて基板Ｗ上の感光材料を面状に露光するものであってもよい。

また、上記の実施の形態においては、処理対象となる基板Ｗは、半導体基板であるとしたが、その他の各種の基板（例えば、プリント基板、液晶表示装置に具備されるカラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板等）が処理対象とされてもよい。

１ 露光装置
１０ ステージ
２０ ステージ駆動機構
３０ ステージ位置計測部
４０ 光学ユニット
５０ オートフォーカスユニット
６０ アライメントマーク撮像部
７０ 搬送装置
８０ プリアライメント部
９０ 制御部
５１ 位置検出ユニット
５２ 駆動部
５１０ 光源
５２０ 受光部
５３０ 位置検出部
５４０ 出射光量調整部
５４１ サンプルデータ取得部
５４２ 修正値算出部
５４３ 出射光量変更部
５４４ 最適値算出部
Ｐ（１），Ｐ（２），・・，Ｐ（Ｎ） サンプル取得位置
Ｆ（１），Ｆ（２），・・，Ｆ（Ｎ） サンプル光量分布データ
Ｗ 基板
Ｗｃ 中央領域

Claims (10)

1. 対象面に向けて光を出射する光源と、
   前記対象面での反射光をラインセンサで受光して、前記ラインセンサの複数の画素に対応する受光光量の分布を表す光量分布データを取得する受光部と、
   前記光量分布データに基づいて、前記対象面の位置を検出する位置検出部と、
   前記光源の出射光量を調整する出射光量調整部と、
   を備え、
   前記出射光量調整部が、
   前記受光部に、前記対象面内に規定されたサンプル取得位置での反射光の光量分布データを、サンプル光量分布データとして取得させるサンプルデータ取得部と、
   前記サンプル光量分布データに基づいて、前記光源の出射光量の修正値を算出する修正値算出部と、
   を備え、
   前記修正値算出部が、
   前記サンプル光量分布データに、受光光量が感度限界以上の光量過多画素がある場合に、当該サンプル光量分布データに含まれる前記光量過多画素の個数を加味して、前記光源の出射光量の下げ幅を決定し、
   前記サンプル光量分布データに、受光光量がカットレベル以上の有効画素がない場合に、前記カットレベルの光量値を加味して、前記光源の出射光量の上げ幅を決定する、
   位置検出装置。
2. 請求項１に記載の位置検出装置であって、
   前記修正値算出部が、
   前記サンプル光量分布データに、受光光量がカットレベル以上の有効画素があり、かつ、前記光量過多画素がない場合に、当該サンプル光量分布データの最大値を加味して、前記光源の出射光量の変更幅を決定する、
   位置検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の位置検出装置であって、
   前記サンプルデータ取得部が、
   前記受光部に、前記対象面内の複数の位置に規定されたサンプル取得位置の各々における反射光の光量分布データを、前記サンプル光量分布データとして取得させ、
   前記出射光量調整部が、
   前記サンプル光量分布データに基づいて前記修正値が算出された場合に、次のサンプル光量分布データが取得されるのに先立って、前記光源の出射光量を当該修正値に変更する出射光量変更部と、
   前記サンプル取得位置の各々における前記サンプル光量分布データを取得した際の前記光源の出射光量に基づいて、前記光源の出射光量の最適値を算出する最適値算出部と、
   をさらに備える、位置検出装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の位置検出装置であって、
   前記対象面が基板の上面であり、
   前記基板の主面内において、その端縁から一定の幅の領域を端縁領域とし、前記端縁領域を除いた領域を中央領域として、
   前記サンプル取得位置が、前記中央領域内に規定される、
   位置検出装置。
5. 基板の上面を対象面とし、光学ヘッドから、前記光学ヘッドに対して相対的に移動する前記対象面に対して光を照射して、前記対象面にパターンを露光する露光装置であって、
   請求項１から４のいずれかに記載の位置検出装置と、
   前記位置検出装置が検出した前記対象面の位置に基づいて、前記光学ヘッドの光学系の前記対象面に対する位置を調整する位置調整部と、
   を備える、露光装置。
6. 請求項５に記載の露光装置であって、
   前記サンプル光量分布データの取得が、前記光学ヘッドから前記対象面に対して光を照射する前に行われる、
   露光装置。
7. 対象面に対して光源から光を照射し、その反射光を検出することによって前記対象面の位置を検出するにあたって、前記光源の出射光量を調整する光量調整方法であって、
   ａ）前記光源に、前記対象面内に規定されたサンプル取得位置に向けて光を出射させるとともに、前記サンプル取得位置での反射光をラインセンサで受光させて、前記ラインセンサの複数の画素に対応する受光光量の分布を表す光量分布データを取得する工程と、
   ｂ）前記サンプル取得位置での反射光の光量分布データをサンプル光量分布データとし、前記サンプル光量分布データに基づいて、前記光源の出射光量の修正値を算出する工程と、
   を備え、
   前記ｂ）工程において、
   前記サンプル光量分布データに、受光光量が感度限界以上の光量過多画素がある場合に、当該サンプル光量分布データに含まれる前記光量過多画素の個数を加味して、前記光源の出射光量の下げ幅を決定し、
   前記サンプル光量分布データに、受光光量がカットレベル以上の有効画素がない場合に、前記カットレベルの光量値を加味して、前記光源の出射光量の上げ幅を決定する、
   光量調整方法。
8. 請求項７に記載の光量調整方法であって、
   前記ｂ）工程において、
   前記サンプル光量分布データに、受光光量がカットレベル以上の有効画素があり、かつ、前記光量過多画素がない場合に、当該サンプル光量分布データの最大値を加味して、前記光源の出射光量の変更幅を決定する、
   光量調整方法。
9. 請求項７または請求項８に記載の光量調整方法であって、
   ｃ）前記ａ）工程を複数回繰り返して、前記対象面内の複数の位置に規定されたサンプル取得位置の各々における反射光の光量分布データを、前記サンプル光量分布データとして取得する繰り返し工程と、
   ｄ）前記ａ）工程で取得された前記サンプル光量分布データに基づいて前記ｂ）工程で前記修正値が算出された場合に、次のサンプル光量分布データが取得されるのに先立って、前記光源の出射光量を当該修正値に変更する工程と、
   ｅ）前記サンプル取得位置の各々における前記サンプル光量分布データを取得した際の前記光源の出射光量に基づいて、前記光源の出射光量の最適値を算出する工程と、
   をさらに備える、光量調整方法。
10. 請求項７から９のいずれかに記載の光量調整方法であって、
    前記対象面が基板の上面であり、
    前記基板の主面内において、その端縁から一定の幅の領域を端縁領域とし、前記端縁領域を除いた領域を中央領域として、
    前記サンプル取得位置が、前記中央領域内に規定される、
    光量調整方法。