JP2003203853A - 露光装置及び方法並びにマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感光性基板の感光特性又はパターンを感光性
基板に形成する上で必要とされる解像度に応じて、露光
パワー、ステージ速度、及び焦点深度等の露光における
諸条件を最適に設定することができる露光装置及び方法
を提供する。 【解決手段】 波長選択フィルタ６は、超高圧水銀ラン
プを備える光源１から射出される光の内のｉ線のみを含
む波長幅の光を透過させ、波長選択フィルタ７は、ｇ
線、ｈ線、及びｉ線を含む波長幅の光を透過させる。波
長選択フィルタ７を透過した光のパワーは波長選択フィ
ルタ６を透過した光のパワーの３倍程度である。プレー
トＰに塗布されるレジストの感度又は必要とされる解像
度に応じて、波長選択フィルタ６，７の何れかを光路に
配置する。また、波長選択フィルタ６，７の切り替えに
応じて、照明光学系ＩＬの光学特性及び投影光学ユニッ
トＰＬ１〜ＰＬ５各々の光学特性を調整することが好ま
しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子、液晶
表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイク
ロデバイスの製造工程において用いられる露光装置及び
方法並びに当該露光装置及び方法を用いたマイクロデバ
イスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロデバイスの一つである液晶表示
素子は、通常、ガラス基板（プレート）上に透明薄膜電
極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターニ
ングして、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッ
チング素子及び電極配線を形成して製造される。このフ
ォトリソグラフィの手法を用いた製造工程では、マスク
上に形成された原画となるパターンを、投影光学系を介
してフォトレジスト等の感光剤が塗布されたプレート上
に投影露光する投影露光装置が用いられている。従来
は、マスクとプレートとの相対的な位置合わせを行った
後で、マスクに形成されたパターンをプレート上に設定
された１つのショット領域に一括して転写し、転写後に
プレートをステップ移動させて他のショット領域の露光
を行う、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装
置（所謂、ステッパー）が多用されていた。

【０００３】近年、液晶表示素子の大面積化が要求され
ており、これに伴ってフォトリソグラフィ工程において
用いられる投影露光装置は露光領域の拡大が望まれてい
る。投影露光装置の露光領域を拡大するためには投影光
学系を大型化する必要があるが、残存収差が極力低減さ
れた大型の投影光学系を設計及び製造するにはコスト高
となってしまう。そこで、投影光学系の大型化を極力避
けるために、投影光学系の物体面側（マスク側）におけ
る投影光学系の有効径と同程度に長手方向の長さが設定
されたスリット状の照明光をマスクに照射し、マスクを
介したスリット状の光が投影光学系を介してプレートに
照射されている状態で、マスクとプレートとを投影光学
系に対して相対的に移動させて走査し、マスクに形成さ
れたパターンの一部を順次プレートに設定された１つの
ショットに転写し、転写後にプレートをステップ移動さ
せて他のショット領域に対する露光を同様にして行う、
所謂ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が
案出されている。

【０００４】また、近年では、更なる露光領域の拡大を
図るため、１つの大型の投影光学系を用いるのではな
く、小型の部分投影光学系を走査方向に直交する方向
（非走査方向）に所定間隔をもって複数配列した第１の
配列と、この部分投影光学系の配列の間に部分光学系が
配置されている第２の配列とを走査方向に配置した、所
謂マルチレンズ方式の投影光学系を備える投影露光装置
が案出されている（例えば、特開平７−５７９８６号公
報を参照されたい）。

【０００５】以上の投影露光装置を用いて液晶表示素子
を製造する際に必要となる解像度は、ＴＦＴを製造し得
る解像度であり、例えば３μｍ程度である、近年のプレ
ートの大型化により、プレートの撓み等によるプレート
表面の平坦性は悪化する傾向があり、ステージの構成を
変更してこの平坦性を改善するにも限界がある。従っ
て、投影露光装置は、プレート表面の平坦性が悪化して
も３μｍ程度の解像が得られるよう、投影光学系の焦点
深度が少しでも深くなるように設計される。

【０００６】液晶表示素子の製造においては、プレート
上にフォトレジストを塗布し、以上の投影露光装置の何
れかを用いてマスクに形成されたパターンをプレートに
転写し、フォトレジストの現像、エッチング、及びフォ
トレジストの剥離といった工程を繰り返すことにより、
ＴＦＴ等のスイッチング素子及び電極配線が形成された
素子基板が形成される。そして、この素子基板と別工程
で製造されたカラーフィルタを備える対向基板とを張り
合わせ、これらの間に液晶を挟持させることにより液晶
表示素子が製造される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の液晶
表示装置は上述したようにＴＦＴが形成される素子基板
とカラーフィルタを備える対向基板とを別々に形成して
張り合わせることにより製造されていたが、近年、液晶
表示素子の構造の変化に伴って、ＴＦＴを形成した基板
上にカラーフィルタを併せて形成した構造の液晶表示素
子が案出されている。かかる構造の液晶表示素子の製造
工程には、ＴＦＴが形成された基板上に、着色した顔料
が分散された樹脂レジストを塗布し、投影露光装置を用
いてこの樹脂レジストを露光して現像することによりカ
ラーフィルタを形成する工程が含まれる。

【０００８】ここで、ＴＦＴ等を形成する際に用いられ
るフォトレジストの感度は１５〜３０ｍＪ／ｃｍ²程度
であるのに対し、樹脂レジストの感度は５０〜１００ｍ
Ｊ／ｃｍ²程度であり、樹脂レジストの露光に必要とな
るエネルギーは通常のフォトレジストの数倍から数十倍
になることもある。この樹脂レジストを露光する際に必
要とされる解像度は、液晶表示素子の各画素間に配置さ
れる遮光層を形成できる程度の解像度で良いために、例
えば５μｍ程度あれば十分とされている。つまり、通常
のフォトレジストを用いてＴＦＴ等を形成する場合に
は、フォトレジストの感度が高いため露光エネルギーは
少なくても良いが、３μｍ程度の解像度が必要となる。
一方、樹脂レジストを用いてカラーフィルタを形成する
場合には、フォトレジストよりも多くの露光エネルギー
を必要とするが、解像度は５μｍ程度で良い。

【０００９】前述したステップ・アンド・スキャン方式
の投影露光装置及びマルチレンズ方式の投影光学系を備
える投影露光装置は、プレートを移動させつつ露光して
いるため、その露光エネルギーは露光パワーとプレート
の移動速度とによって決定される。プレートの移動速度
は使用するレジストの適正露光量によって決められるた
め、露光パワーが一定の場合であって、高感度のレジス
トを用いているときにはプレートを高速で移動させ、低
感度のレジストを用いているときには低速で移動させる
必要がある。但し、プレートを載置した状態で移動させ
るステージは大型化しているため、制御性能の観点から
露光中の最高速度は予め規定されている。また、余りに
低速で移動させるとスループットを低下させる要因にな
る。ここで、レジストの感度をＥ、露光パワーをＰ、露
光領域の走査方向の幅をｌ、ステージの速度をＳとする
と、以下の（１）式の関係が成り立つ。 Ｓ＝ｌ・Ｐ／Ｅ ……（１）

【００１０】いま、ステージの最高速度を３００ｍｍ／
ｓｅｃと仮定し、この速度でフォトレジスト及び樹脂レ
ジストを露光する場合を考える。尚、ここでは、フォト
レジストの感度を２０ｍＪ／ｃｍ²とし、樹脂レジスト
の感度を６０ｍＪ／ｃｍ²とする。また、以下では、露
光領域の走査方向の幅をｌ＝２０ｍｍとして説明を進め
る。

【００１１】まず、フォトレジストにあわせて露光パワ
ーを決定した場合について説明する。フォトレジストの
感度は２０ｍＪ／ｃｍ²であるため、上記（１）式から
露光パワーが３００ｍＷ／ｃｍ²でステージの最高速度
３００ｍｍ／ｓｅｃに達する。換言すると、ステージの
最高速度の制限があるために、露光パワーを３００ｍＷ
／ｃｍ²以上にすることはできない。露光パワーが３０
０ｍＷ／ｃｍ²であるときに、樹脂レジストを露光する
ためには、樹脂レジストの感度が６０ｍＪ／ｃｍ ²であ
るため、上記（１）式からステージの速度を１００ｍｍ
／ｓｅｃに設定する必要がある。つまり、フォトレジス
トにあわせて露光パワーを決定した場合には、樹脂レジ
ストの露光時におけるスループットが大幅に低下してし
まう。

【００１２】次に、樹脂レジストに合わせて露光パワー
を決定した場合について説明する。樹脂レジストの感度
は６０ｍＪ／ｃｍ²であるため、上記（１）式から露光
パワーが９００ｍＷ／ｃｍ²でステージの最高速度３０
０ｍｍ／ｓｅｃに達する。露光パワーが９００ｍＷ／ｃ
ｍ²であるときに、フォトレジストを露光するために
は、フォトレジストの感度が２０ｍＪ／ｃｍ²であるた
め、上記（１）式からステージの速度を９００ｍｍ／ｓ
ｅｃに設定する必要があるが、この値はステージの最高
速度を超えている。よって、樹脂レジストにあわせて露
光パワーを決定した場合には、フォトレジストを露光す
るときのステージの速度を最高速度３００ｍｍ／ｓｅｃ
に設定するために、照明光を３分の１程度の露光パワー
となるように減光しなければならず、露光パワーが無駄
になってしまう。

【００１３】以上のように、フォトレジストを露光する
ときには、３μｍ程度の解像度を確保するとともにステ
ージの最高速度に達しない様な露光パワーの設定が必要
となり、樹脂レジストを露光するときには、５μｍ程度
の解像度の確保とスループットを低下させないための高
露光パワーの設定が必要となる。また、何れのレジスト
を露光する場合も、プレートの大型化による平坦性の悪
化を考慮するために、できる限り深い焦点深度を確保す
る必要がある。

【００１４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、感光性基板の感光特性又はパターンを感光性基板
に形成する上で必要とされる解像度に応じて、露光パワ
ー、ステージ速度、及び焦点深度等の露光における諸条
件を最適に設定することができる露光装置及び方法並び
に当該装置又は方法を用いて微細なパターンを形成する
ことにより製造される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。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の観点による露光装置は、光源（１）
と、当該光源（１）からの光をマスク（Ｍ）に照明する
照明光学系（ＩＬ）とを備え、前記マスク（Ｍ）を介し
た光を感光性基板（Ｐ）上に照射することにより、前記
マスク（Ｍ）に形成されたパターン（ＤＰ）を前記感光
性基板（Ｐ）に転写する露光装置において、前記照明光
学系（ＩＬ）は、前記感光性基板（Ｐ）の感光特性に応
じて、前記マスク（Ｍ）に照射する光の波長幅を切り替
える波長幅切替手段（６、７）を備えることを特徴とし
ている（請求項１に対応）。本発明によれば、感光性基
板の感光特性に応じてマスクに照射する光の波長幅を切
り替えることによりその露光パワーを変え、露光する上
で必要となる露光パワーを感光性基板の感光特性に応じ
て得るようにしているため、種々の感光特性を有する感
光性基板を適切に露光することができる。尚、上記の感
光性基板の感光特性は、感光性材料を含んでいることが
好ましい。上記課題を解決するために、本発明の第２の
観点による露光装置は、光源（１）と、当該光源（１）
からの光をマスク（Ｍ）に照明する照明光学系（ＩＬ）
とを備え、前記マスク（Ｍ）を介した光を感光性基板
（Ｐ）上に照射することにより、前記マスク（Ｍ）に形
成されたパターン（ＤＰ）を前記感光性基板（Ｐ）に転
写する露光装置において、前記照明光学系（ＩＬ）は、
前記感光性基板（Ｐ）上に転写するパターン（ＤＰ）の
解像度に応じて、前記マスク（Ｍ）に照射する光の波長
幅を切り替える波長幅切替手段（６、７）を備えること
を特徴としている（請求項２に対応）。本発明によれ
ば、感光性基板に転写するパターンの解像度に応じてマ
スクに照射する光の波長幅を切り替えているため、高い
解像度が要求される微細なパターンを転写する場合及び
さほど高い解像度が要求されないパターンを転写する場
合の何れの場合にも必要とされる十分な解像度でパター
ンを転写することができる。また、マスクに照射する光
の波長幅を切り替えると、露光パワーが変化する。よっ
て、例えば、高い露光パワーが要求されない感光特性を
有する感光性基板に高い解像度でパターンを形成する必
要がある場合及び高い露光パワーが要求される感光特性
を有する感光性基板にさほど高くない解像度でパターン
を形成する場合の何れの場合でも良好に必要とされる解
像度のパターンを形成することができる。ここで、上記
第１の観点又は第２の観点による露光装置は、前記感光
性基板（Ｐ）に対する処理及びその処理順を示す処理情
報を記憶する記憶手段（２３）と、前記処理情報に基づ
いて、前記波長幅切替手段（６、７）を制御する制御手
段（２０）とを備えることが好適である（請求項３に対
応）。更に、前記記憶手段（２３）が、前記波長幅切替
手段（６、７）により切り替えられる波長幅毎に、前記
パターン（ＤＰ）を前記感光性基板（Ｐ）に転写する上
で適した前記照明光学系（ＩＬ）の光学特性を示す照明
光学特性情報を予め記憶しており、前記制御手段（２
０）は、前記波長幅切替手段（６、７）を制御して前記
マスク（Ｍ）に照射する光の波長幅を切り替える際に、
前記記憶手段（２３）に記憶されている前記照明光学特
性情報に基づいて、前記照明光学系（ＩＬ）の光学特性
を調整することが好ましい（請求項４に対応）。また更
に、前記照明光学系（ＩＬ）の光学特性を検出する照明
光学特性検出手段（２９）を備え、前記制御手段（２
０）が、前記波長幅切替手段（６、７）を制御して前記
マスク（Ｍ）に照射する光の波長幅を切り替える際に、
前記照明光学特性検出手段（２９）の検出結果を参照し
つつ、前記照明光学系（ＩＬ）の光学特性を調整するこ
とが好適である（請求項５に対応）。上記課題を解決す
るために、本発明の第３の観点による露光装置は、光源
（１）と、当該光源（１）からの光をマスク（Ｍ）に照
明する照明光学系（ＩＬ）とを備え、前記マスク（Ｍ）
を介した光を感光性基板（Ｐ）上に照射することによ
り、前記マスク（Ｍ）に形成されたパターン（ＤＰ）を
前記感光性基板（Ｐ）に転写する露光装置において、前
記照明光学系（ＩＬ）は、前記マスク（Ｍ）に照射する
光の波長幅を切り替える波長幅切替手段（６、７）と、
前記波長幅切替手段（６、７）により切り替えられる波
長幅毎に、前記パターン（ＤＰ）を前記感光性基板
（Ｐ）に転写する上で適した前記照明光学系（ＩＬ）の
光学特性を示す照明光学特性情報が記憶された記憶手段
（２３）と、前記波長幅切替手段（６、７）を制御して
前記マスク（Ｍ）に照射する光の波長幅を切り替える際
に、前記記憶手段（２３）に記憶されている前記照明光
学特性情報に基づいて、前記照明光学系（ＩＬ）の光学
特性を調整する制御手段（２０）とを備えることを特徴
としている（請求項６に対応）。この発明によれば、マ
スクに照射する光の波長幅毎にマスクのパターンを感光
性基板に転写する上で適した照明光学系の光学特性示す
照明光学特性情報を予め求めておき、マスクに照射する
光の波長幅を切り替えた際に照明光学特性情報に基づい
て照明光学系の光学特性を調整し、マスクに照射する光
の波長幅毎にマスクの照明条件を最適にすることができ
るため、マスクのパターンを忠実に感光性基板に転写す
ることができる。上記課題を解決するために、本発明の
第４の観点による露光装置は、光源（１）と、当該光源
（１）からの光をマスク（Ｍ）に照明する照明光学系
（ＩＬ）とを備え、前記マスク（Ｍ）を介した光を感光
性基板（Ｐ）上に照射することにより、前記マスク
（Ｍ）に形成されたパターン（ＤＰ）を前記感光性基板
（Ｐ）に転写する露光装置において、前記照明光学系
（ＩＬ）は、前記マスク（Ｍ）に照射する光の波長幅を
切り替える波長幅切替手段（６、７）と、前記照明光学
系（ＩＬ）の光学特性を検出する照明光学特性検出手段
（２９）と、前記波長幅切替手段（６、７）を制御して
前記マスク（Ｍ）に照射する光の波長幅を切り替える際
に、前記照明光学特性検出手段（２９）の検出結果に基
づいて前記照明光学系（ＩＬ）の光学特性を調整する制
御手段（２０）とを備えることを特徴としている（請求
項７に対応）。この発明によれば、マスクに照射する光
の波長幅を切り替えた際に照明光学系の光学特性を検出
し、この検出結果に基づいて照明光学系の光学特性を調
整しているため、実際に検出された光学特性に応じて照
明光学系の光学特性を最適に調整することでマスクのパ
ターンを忠実に感光性基板に転写することができる。こ
こで、上記第１の観点から第４の観点による露光装置に
おいて、前記照明光学系（ＩＬ）の光学特性が、前記照
明光学系（ＩＬ）のテレセントリシティ及び前記マスク
（Ｍ）に照明される光の照度むらの少なくとも１つを含
んでいる（請求項８に対応）。また、上記第１の観点か
ら第４の観点による露光装置において、前記照明光学系
（ＩＬ）は、前記マスク（Ｍ）上に複数の照明領域を形
成するための複数の照明光路を有し、前記制御手段（２
０）は、前記複数の照明光路毎に前記照明光学系（Ｉ
Ｌ）の光学特性を調整することが好適である（請求項９
に対応）。更に、上記第１の観点から第４の観点による
露光装置において、前記照明光学系（ＩＬ）が、前記マ
スク（Ｍ）に照射される光の強度を検出するセンサ（１
７ｂ）を備え、前記制御手段（２０）が、前記波長幅切
替手段（６、７）を制御して前記マスク（Ｍ）に照射す
る光の波長幅を切り替える際に、前記波長幅に応じて前
記センサの特性を調整することが好ましい（請求項１０
に対応）。上記課題を解決するために、本発明の第５の
観点による露光装置は、光源（１）と、当該光源（１）
からの光をマスク（Ｍ）に照明する照明光学系（ＩＬ）
とを備え、前記マスク（Ｍ）を介した光を感光性基板
（Ｐ）上に照射することにより、前記マスク（Ｍ）に形
成されたパターン（ＤＰ）を前記感光性基板（Ｐ）に転
写する露光装置において、前記照明光学系（ＩＬ）は、
前記マスク（Ｍ）に照射する光の波長幅を切り替える波
長幅切替手段（６、７）と、前記マスク（Ｍ）へ照射さ
れる光の強度を検出するセンサ（１７ｂ）と、前記波長
幅切替手段（６、７）を制御して前記マスク（Ｍ）に照
射する光の波長幅を切り替える際に、前記波長幅に応じ
て前記センサ（１７ｂ）の特性を調整する制御手段（２
０）とを備えることを特徴としている（請求項１１に対
応）。この発明によれば、マスクに照射する光の波長幅
を切り替える度に、マスクに照射される光の強度を検出
するセンサの特性を調整しているため、例えばセンサが
波長依存性を有していても、マスクに照射される光の波
長幅毎の強度を正確に検出することができる。また、上
記第１から第５の観点による露光装置において、前記照
明光学系（ＩＬ）は、前記マスク（Ｍ）上に複数の照明
領域を形成するための複数の照明光路を有し、前記セン
サ（１７ｂ）は、前記複数の照明光路毎の光の強度を検
出するための複数のセンサを有することが好適である
（請求項１２に対応）。ここで、上記第１の観点から第
５の観点による露光装置において、前記マスク（Ｍ）の
パターン（ＤＰ）を前記感光性基板（Ｐ）上に投影する
投影光学系（ＰＬ）と、前記マスク（Ｍ）を載置するマ
スクステージ（ＭＳ）と、前記感光性基板（Ｐ）を載置
する基板ステージ（ＰＳ）とを更に備え、前記マスクス
テージ（ＭＳ）と前記基板ステージ（ＰＳ）との少なく
とも一方は、前記投影光学系（ＰＬ）の光軸に沿った方
向に移動可能に構成されることが好適である（請求項１
３に対応）。更に、前記記憶手段（２３）が、前記波長
幅切替手段（６、７）により切り替えられる波長幅毎
に、前記パターン（ＤＰ）を前記感光性基板（Ｐ）に転
写する上で適した前記投影光学系（ＰＬ）の光学特性を
示す投影光学特性情報を予め記憶しており、前記制御手
段（２０）が、前記波長幅切替手段（６、７）を制御し
て前記マスク（Ｍ）に照射する光の波長幅を切り替える
際に、前記記憶手段（２３）に記憶されている前記投影
光学特性情報に基づいて、前記投影光学系（ＰＬ）の光
学特性、前記光軸方向に沿った前記マスク（Ｍ）の位
置、及び前記光軸方向に沿った前記感光性基板（Ｐ）の
位置の少なくとも１つを調整することが好ましい（請求
項１４に対応）。また更に、前記投影光学系（ＰＬ）の
光学特性を検出する投影光学特性検出手段（２４）を備
え、前記制御手段（２０）が、前記波長幅切替手段
（６、７）を制御して前記マスク（Ｍ）に照射する光の
波長幅を切り替える際に、前記投影光学特性検出手段
（２４）の検出結果を参照しつつ、前記投影光学系（Ｐ
Ｌ）の光学特性、前記光軸方向に沿った前記マスク
（Ｍ）の位置、及び前記光軸方向に沿った前記感光性基
板（Ｐ）の位置の少なくとも１つを調整することが好適
である（請求項１５に対応）。また、前記記憶手段（２
３）が、前記波長幅切替手段（６、７）により切り替え
られる波長幅毎に、前記投影光学系（ＰＬ）に対する照
射時間と前記投影光学系（ＰＬ）の光学特性の変動量と
の関係を示した変動情報を予め記憶しており、前記制御
手段（２０）が、前記マスク（Ｍ）に対する照射履歴と
前記変動情報とに基づいて、前記投影光学系（ＰＬ）の
光学特性、前記光軸方向に沿った前記マスク（Ｍ）の位
置、及び前記光軸方向に沿った前記感光性基板（Ｐ）の
位置の少なくとも１つを調整することが好ましい（請求
項１６に対応）。上記課題を解決するために、本発明の
第６の観点による露光装置は、光源（１）と、当該光源
（１）からの光をマスク（Ｍ）に照明する照明光学系
（ＩＬ）と、当該照明光学系（ＩＬ）からの光に基づい
て前記マスク（Ｍ）に形成されたパターン（ＤＰ）を前
記感光性基板（Ｐ）に投影する投影光学系（ＰＬ）とを
備える露光装置において、前記マスク（Ｍ）を載置する
マスクステージ（ＭＳ）と、前記感光性基板（Ｐ）を載
置する基板ステージ（ＰＳ）と、前記マスク（Ｍ）に照
射する光の波長幅を切り替える波長幅切替手段（６、
７）と、前記波長幅切替手段（６、７）により切り替え
られる波長幅毎に、前記パターン（ＤＰ）を前記感光性
基板（Ｐ）に転写する上で適した投影光学系（ＰＬ）の
光学特性を示す投影光学特性情報を記憶している記憶手
段（２３）と、前記波長幅切替手段（６、７）を制御す
る制御手段（２０）とを備え、前記マスクステージ（Ｍ
Ｓ）と前記基板ステージ（ＰＳ）との少なくとも一方
は、前記投影光学系（ＰＬ）の光軸に沿った方向に移動
可能に構成され、前記制御手段（２０）は、前記波長幅
切替手段（６、７）を制御して前記マスク（Ｍ）に照射
する光の波長幅を切り替える際に、前記記憶手段（２
３）に記憶されている投影光学特性情報に基づいて、前
記投影光学系（ＰＬ）の光学特性、前記光軸方向に沿っ
た前記マスク（Ｍ）の位置、及び前記光軸方向に沿った
前記感光性基板（Ｐ）の位置のうちの少なくとも１つを
調整することを特徴としている（請求項１７に対応）。
この発明によれば、マスクに照射する光の波長幅毎にマ
スクのパターンを感光性基板に転写する上で適した投影
光学系の光学特性示す投影光学特性情報を予め求めてお
き、マスクに照射する光の波長幅を切り替えた際に投影
光学特性情報に基づいて、投影光学系の光学特性、光軸
方向に沿った投影光学系の位置、光軸方向に沿ったマス
クの位置、及び光軸方向に沿った感光性基板の位置のう
ちの少なくとも１つを調整し、マスクに照射する光の波
長幅毎に感光性基板に転写されるパターンの投影条件を
最適にすることができるため、マスクのパターンを忠実
に感光性基板に転写することができる。上記課題を解決
するために、本発明の第７の観点による露光装置は、光
源（１）と、当該光源（１）からの光をマスク（Ｍ）に
照明する照明光学系（ＩＬ）と、当該照明光学系（Ｉ
Ｌ）からの光に基づいて前記マスク（Ｍ）に形成された
パターン（ＤＰ）を前記感光性基板（Ｐ）に投影する投
影光学系（ＰＬ）とを備える露光装置において、前記マ
スク（Ｍ）を載置するマスクステージ（ＭＳ）と、前記
感光性基板（Ｐ）を載置する基板ステージ（ＰＳ）と、
前記マスク（Ｍ）に照射する光の波長幅を切り替える波
長幅切替手段（６、７）と、前記投影光学系（ＰＬ）の
光学特性を検出する投影光学特性検出手段（２４）と、
前記波長幅切替手段（６、７）を制御する制御手段（２
０）とを備え、前記マスクステージ（ＭＳ）と前記基板
ステージ（ＰＳ）との少なくとも一方は、前記投影光学
系（ＰＬ）の光軸に沿った方向に移動可能に構成され、
前記制御手段（２０）は、前記波長幅切替手段（６、
７）を制御して前記マスク（Ｍ）に照射する光の波長幅
を切り替える際に、前記投影光学特性検出手段（２４）
の検出結果に基づいて、前記投影光学系（ＰＬ）の光学
特性、前記光軸方向に沿った前記マスク（Ｍ）の位置、
及び前記光軸方向に沿った前記感光性基板（Ｐ）の位置
のうちの少なくとも１つを調整することを特徴としてい
る（請求項１８に対応）。この発明によれば、マスクに
照射する光の波長幅を切り替えた際に投影光学系の光学
特性を検出し、この検出結果に基づいて投影光学系の光
学特性、光軸方向に沿った投影光学系の位置、光軸方向
に沿ったマスクの位置、及び光軸方向に沿った感光性基
板の位置のうちの少なくとも１つを調整しているため、
実際に検出された光学特性に応じて投影光学系の光学特
性を最適に調整することでマスクのパターンを忠実に感
光性基板に転写することができる。上記課題を解決する
ために、本発明の第８の観点による露光装置は、光源
（１）と、当該光源（１）からの光をマスク（Ｍ）に照
明する照明光学系（ＩＬ）と、当該照明光学系（ＩＬ）
からの光に基づいて前記マスク（Ｍ）に形成されたパタ
ーン（ＤＰ）を前記感光性基板（Ｐ）に投影する投影光
学系（ＰＬ）とを備える露光装置において、前記マスク
（Ｍ）を載置するマスクステージ（ＭＳ）と、前記感光
性基板（Ｐ）を載置する基板ステージ（ＰＳ）と、前記
マスク（Ｍ）に照射する光の波長幅を切り替える波長幅
切替手段（６、７）と、前記波長幅切替手段（６、７）
により切り替えられる波長幅毎に、前記投影光学系（Ｐ
Ｌ）に対する照射時間と前記投影光学系（ＰＬ）の光学
特性の変動量との関係を示した変動情報を記憶している
記憶手段（２３）と、前記波長幅切替手段（６、７）を
制御する制御手段（２０）とを備え、前記マスクステー
ジ（ＭＳ）と前記基板ステージ（ＰＳ）との少なくとも
一方は、前記投影光学系（ＰＬ）の光軸に沿った方向に
移動可能に構成され、前記制御手段（２０）は、前記波
長幅切替手段（６、７）を制御して前記マスク（Ｍ）に
照射する光の波長幅を切り替える際に、前記記憶手段
（２３）に記憶されている変動情報に基づいて、前記投
影光学系（ＰＬ）の光学特性、前記光軸方向に沿った前
記マスク（Ｍ）の位置、及び前記光軸方向に沿った前記
感光性基板（Ｐ）の位置のうちの少なくとも１つを調整
することを特徴としている（請求項１９に対応）。この
発明によれば、切り替えられる波長幅毎に投影光学系に
対する照射時間と投影光学系の光学特性の変動量との関
係を示す変動情報を予め求めておき、マスクに照射する
光の波長幅を切り替えた際に変動情報に基づいて、投影
光学系の光学特性、光軸方向に沿った投影光学系の位
置、光軸方向に沿ったマスクの位置、及び光軸方向に沿
った感光性基板の位置のうちの少なくとも１つを調整
し、マスクに照射する光の波長幅毎に感光性基板に転写
されるパターンの投影条件を最適にすることができるた
め、マスクのパターンを忠実に感光性基板に転写するこ
とができる。ここで、上記第１の観点から第８の観点に
よる露光装置において、前記投影光学系（ＰＬ）の光学
特性は、前記投影光学系（ＰＬ）の焦点位置、倍率、像
位置、像回転、像面湾曲収差、非点収差、及び歪曲収差
の少なくとも１つを含んでいる（請求項２０に対応）。
ここで、上記像位置とは、投影光学系の光軸方向の位置
と、光軸に直交する面内（物体面内、像面内）の位置と
の双方を含むものである。尚、上記の投影光学系の光軸
とは、投影光学系内に偏向部材が設けられており、この
偏向部材により投影光学系内の光軸が折り曲げられてい
るときには、その折り曲げられた光軸も含んでいる。ま
た、投影光学系の像回転とは、前記投影光学系の光軸を
軸とした回転及び光軸直交方向を軸とした回転の双方を
含むものである。また、上記第１から第８の観点による
露光装置において、前記投影光学系（ＰＬ）は、それぞ
れ前記マスク（Ｍ）の像を前記感光性基板（Ｐ）上に投
影する複数の投影光学系を備え、前記制御手段（２）
は、前記複数の投影光学系毎に前記投影光学系の光学特
性を調整することを特徴としている（請求項２１に対
応）。また、上記第１の観点から第８の観点による露光
装置において、前記波長幅切替手段（６、７）によって
切り替えられた波長幅を有する光を用いて、前記基板ス
テージ（ＰＳ）上に形成された基準部材（２８）の位置
及び前記感光性基板（Ｐ）上に形成されたマークを測定
し、各々の測定結果から前記基板ステージ（ＰＳ）上に
載置された感光性基板（Ｐ）の位置を求める位置計測装
置（２７ａ、２７ｂ）を備え、前記位置計測装置（２７
ａ、２７ｂ）は、前記制御手段（２０）が前記波長幅切
替手段（６、７）を制御して前記マスク（Ｍ）に照射す
る光の波長幅を切り替える度に、前記基準部材（２８）
の位置を計測して前記基板ステージ（ＰＳ）の基準位置
を求めることが好ましい（請求項２２に対応）。更に、
前記マスク（Ｍ）に形成されたパターン（ＤＰ）が投影
される位置を測定する第１測定装置（２４）と、前記投
影光学系（ＰＬ）の側方に設けられ、前記基板ステージ
（ＰＳ）上に載置された前記感光性基板（Ｐ）上に形成
されたマークを測定する第２測定装置（７０ａ〜７０
ｄ）と、前記第１測定装置（２４）の測定結果及び前記
第２測定装置（７０ａ〜７０ｄ）の測定結果に基づい
て、前記パターン（ＤＰ）が投影される位置に対する前
記感光性基板（Ｐ）の位置を求める位置算出手段（２
０）とを備え、第１測定装置（２４）は、前記制御手段
（２０）が前記波長幅切替手段（６、７）を制御して前
記マスク（Ｍ）に照射する光の波長幅を切り替える度
に、前記パターン（ＤＰ）が投影される位置を測定する
ことが好適である（請求項２３に対応）。上記課題を解
決するために、本発明の第９の観点による露光装置は、
光源（１）と、当該光源（１）からの光をマスク（Ｍ）
に照明する照明光学系（ＩＬ）と、当該照明光学系（Ｉ
Ｌ）からの光に基づいて前記マスク（Ｍ）に形成された
パターン（ＤＰ）を前記感光性基板（Ｐ）に投影する投
影光学系（ＰＬ）とを備える露光装置において、前記マ
スク（Ｍ）を載置するマスクステージ（ＭＳ）と、前記
感光性基板（Ｐ）を載置する基板ステージ（ＰＳ）と、
前記マスク（Ｍ）に照射する光の波長幅を切り替える波
長幅切替手段（６、７）と、前記波長幅切替手段（６、
７）を制御する制御手段（２０）と、前記波長幅切替手
段（６、７）によって切り替えられた波長幅を有する光
を用いて、前記基板ステージ（ＰＳ）上に形成された基
準部材（２８）の位置及び前記感光性基板（Ｐ）上に形
成されたマークを測定し、各々の計測結果から前記基板
ステージ（ＰＳ）上に載置された感光性基板（Ｐ）の位
置を求める位置計測装置（２７ａ、２７ｂ）とを備え、
前記位置計測装置（２７ａ、２７ｂ）は、前記制御手段
（２０）が前記波長幅切替手段（６、７）を制御して前
記マスク（Ｍ）に照射する光の波長幅を切り替える際
に、前記基準部材（２８）の位置を計測して前記基板ス
テージ（ＰＳ）の基準位置を求めることを特徴としてい
る（請求項２４に対応）。この発明によれば、マスクに
照射する光の波長幅を切り替えた際に、その光を用いて
基板ステージ上に載置された感光性基板の位置を計測す
る位置計測装置が、基板ステージに設けられた基板ステ
ージの基準位置を定める基準部材の位置を計測して基板
ステージの基準位置を求めているため、マスクに照射さ
れる光の波長幅が切り替わっても感光性基板の基板ステ
ージ上における位置を正確に計測することができる。上
記課題を解決するために、本発明の第１０の観点による
露光装置は、光源（１）と、当該光源（１）からの光を
マスク（Ｍ）に照明する照明光学系（ＩＬ）と、当該照
明光学系（ＩＬ）からの光に基づいて前記マスク（Ｍ）
に形成されたパターン（ＤＰ）を前記感光性基板（Ｐ）
に投影する投影光学系（ＰＬ）とを備える露光装置にお
いて、前記マスク（Ｍ）を載置するマスクステージ（Ｍ
Ｓ）と、前記感光性基板（Ｐ）を載置する基板ステージ
（ＰＳ）と、前記マスク（Ｍ）に照射する光の波長幅を
切り替える波長幅切替手段（６、７）と、前記波長幅切
替手段（６、７）を制御する制御手段（２０）と、前記
マスク（Ｍ）に形成されたパターン（ＤＰ）が投影され
る位置を測定する第１測定装置（２４）と、前記投影光
学系（ＰＬ）の側方に設けられ、前記基板ステージ（Ｐ
Ｓ）上に載置された前記感光性基板（Ｐ）上に形成され
たマークを測定する第２測定装置（７０ａ〜７０ｄ）
と、前記第１測定装置（２４）の測定結果及び前記第２
測定装置（７０ａ〜７０ｄ）の測定結果に基づいて、前
記パターン（ＤＰ）が投影される位置に対する前記感光
性基板（Ｐ）の位置を求める位置算出手段（２０）とを
備え、前記第１測定装置（２４）は、前記制御手段（２
０）が前記波長幅切替手段（６、７）を制御して前記マ
スク（Ｍ）に照射する光の波長幅を切り替える際に、前
記パターン（ＤＰ）が投影される位置を測定することを
特徴としている（請求項２５に対応）。この発明によれ
ば、マスクに照射する光の波長幅を切り替えた際に、マ
スクに形成されたパターンの投影される位置を第１測定
装置によって測定しているため、マスクに照射する光の
波長幅が変わっても、第１測定装置の測定結果と、投影
光学系の側方に設けられた第２測定装置による感光性基
板上のマークの測定結果とから、パターンの投影位置に
対する感光性基板の位置の正確な値を求めることができ
る。以上の本発明の第１の観点から第１０の観点による
露光装置に設けられる波長幅切替手段は、マスクに照射
する波長幅を離散的に可変するものばかりではなく、波
長幅を連続的に可変するものも含むものであるが、使用
する光源の制限等の諸原因により波長幅を離散的に可変
することが好ましい。以上の第１の観点から第１０の観
点による露光装置においては、前記光源が、異なる波長
においてピークが存在するスペクトルを有する光を射出
し、前記波長幅切替手段が、前記マスクに照射する光の
波長幅を切り替えることにより、前記マスクに照射する
光に含まれる前記スペクトルのピークを変えることが好
適である。ここで、前記波長幅切替手段が、前記光の波
長幅を切り替えることにより、前記マスクに照射する光
に含まれる前記スペクトルのピークの数を更に変えるこ
とが好ましく、更には、前記波長幅切替手段が、前記光
源からの光の波長の一部を選択して透過させる波長選択
フィルタを含むことが好適である。上記課題を解決する
ために、本発明の第１の観点による露光方法は、上記の
何れかに記載の露光装置を用いて前記マスク（Ｍ）を照
明する照明工程と、前記マスク（Ｍ）上に形成されたパ
ターン（ＤＰ）を前記感光性基板（Ｐ）上に転写する露
光工程とを含むことを特徴としている（請求項２６に対
応）。上記課題を解決するために、本発明の第２の観点
による露光方法は、光源（１）からの光をマスク（Ｍ）
に照明し、当該マスク（Ｍ）に形成されたパターン（Ｄ
Ｐ）を感光性基板（Ｐ）に転写する露光方法において、
前記感光性基板（Ｐ）の感光特性に応じて、前記マスク
（Ｍ）に照射する光の波長幅を切り替える切替ステップ
（Ｓ１１）を有することを特徴としている（請求項２７
に対応）。ここで、上記第２の観点による露光装置にお
いて、前記切替ステップ（Ｓ１１）は、更に前記感光性
基板（Ｐ）上に転写するパターン（ＤＰ）の解像度に応
じて、前記マスク（Ｍ）に照射する光の波長幅を切り替
えることが好ましい（請求項２８に対応）。また、前記
切替ステップ（Ｓ１１）の実行に伴い、前記波長幅の切
り替わりに起因して生ずる光学特性の変化を補正する補
正ステップ（Ｓ１３、Ｓ１５）を更に有することが好適
である（請求項２９に対応）。上記課題を解決するため
に、本発明のマイクロデバイスの製造方法は、上記の何
れかに記載の露光装置又は上記の何れかに記載の露光方
法を用いて前記マスク（Ｍ）に形成されたパターン（Ｄ
Ｐ）を前記感光性基板（Ｐ）に露光する露光工程（Ｓ４
４）と、露光された前記感光性基板（Ｐ）を現像する現
像工程（Ｓ４６と）を含むことを特徴としている（請求
項３０に対応）。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態による露光装置及び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。 〔第１実施形態〕図１は、本発明の第１実施形態による
露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。この第
１実施形態においては、複数の反射屈折型の投影光学ユ
ニットＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系ＰＬに対して
マスクＭと感光性基板としてのプレートＰとを相対的に
移動させつつマスクＭに形成された液晶表示素子のパタ
ーンＤＰの像をプレートＰ上に転写するステップ・アン
ド・スキャン方式の露光装置に適用した場合を例に挙げ
て説明する。尚、本実施形態ではプレートＰ上にフォト
レジスト（感度：２０ｍＪ／ｃｍ²）又は樹脂レジスト
（感度：６０ｍＪ／ｃｍ²）が塗布されるものとする。

【００１７】尚、以下の説明においては、各図中に示し
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軸がプレートＰに対して平行
となるよう設定され、Ｚ軸がプレートＰに対して直交す
る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。また、本実施形態ではマスクＭ
及びプレートＰを移動させる方向（走査方向）をＸ軸方
向に設定している。

【００１８】本実施形態の露光装置は、マスクステージ
（図１では不図示）上においてマスクホルダ（不図示）
を介してＸＹ平面に平行に支持されたマスクＭを均一に
照明するための照明光学系ＩＬを備えている。図２は、
照明光学系ＩＬの側面図であり、図１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１及び図２を
参照すると、照明光学系ＩＬは、例えば超高圧水銀ラン
プからなる光源１を備えている。光源１は楕円鏡２の第
１焦点位置に配置されているため、光源１から射出され
た照明光束は、ダイクロイックミラー３を介して、楕円
鏡２の第２焦点位置に光源像を形成する。

【００１９】尚、本実施形態では、光源１から射出され
た光が楕円鏡２の内面に形成された反射膜及びダイクロ
イックミラー３で反射されることにより、ｇ線（４３６
ｎｍ）の光、ｈ線（４０５ｎｍ）の光、及びｉ線（３６
５ｎｍ）の光を含む波長域の光による光源像が楕円鏡２
の第２焦点位置に形成される。つまり、露光する上で不
必要となるｇ線、ｈ線、及びｉ線を含む波長域以外の成
分は楕円鏡２及びダイクロイックミラー３で反射される
際に除去される。

【００２０】楕円鏡２の第２焦点位置にはシャッタ４が
配置されている。シャッタ４は、光軸ＡＸ１に対して斜
めに配置された開口板４ａ（図２参照）と開口板４ａに
形成された開口を遮蔽又は開放する遮蔽板４ｂ（図２参
照）とから構成される。シャッタ４を楕円鏡２の第２焦
点位置に配置するのは、光源１から射出された照明光束
が集束されているため遮蔽板４ｂの少ない移動量で開口
板４ａに形成された開口を遮蔽することができるととも
に、開口を通過する照明光束の光量を急激に可変させて
ることによりパルス状の照明光束を得るためである。

【００２１】楕円鏡２の第２焦点位置に形成された光源
像からの発散光束は、コリメートレンズ５によってほぼ
平行光束に変換されて波長選択フィルタ６に入射する。
波長選択フィルタ６は所望の波長域の光束のみを透過さ
せるものであり、光路（光軸ＡＸ１）に対して進退自在
に構成されている。また、波長選択フィルタ６と同様
に、光路に対して進退自在に構成された波長選択フィル
タ７が波長選択フィルタ６と共に設けられており、これ
らの波長選択フィルタ６，７の内の何れか一方が光路に
配置される。図２中の主制御系２０が駆動装置１８を制
御することによって波長選択フィルタ６，７の何れかを
光路中に配置する。

【００２２】本実施形態では、波長選択フィルタ６がｉ
線のみを含む波長域の光を透過させ、波長選択フィルタ
７がｇ線の光、ｈ線の光、及びｉ線（３６５ｎｍ）の光
を含む波長域の光を透過させるものとする。このよう
に、本実施形態では、光路に波長選択フィルタ６，７の
何れを配置するかによりマスクに照射する光の波長幅を
切り替えている。尚、波長選択フィルタ６，７は、本発
明にいう波長幅切替手段に相当する。

【００２３】ここで、波長選択フィルタ６，７を透過し
た光のスペクトルについて説明する。図３は、波長選択
フィルタ６，７を透過した光のスペクトルを説明するた
めの図である。図３に示したように、光源１からは波長
３００〜６００μｍ程度の広い波長域に亘って複数のピ
ーク（輝線）が含まれるスペクトルの光が射出される。
光源１から射出された光の内、露光を行う上で不要な波
長成分は前述したように楕円鏡２及びダイクロイックミ
ラー３で反射される際に除去される。露光に不要な成分
が除去された光が光路に配置された波長選択フィルタ６
に入射すると、図３に示したｉ線を含む波長幅Δλ１の
光が透過する。一方、波長選択フィルタ７が光路に配置
されている場合には、ｇ線、ｈ線、及びｉ線を含む波長
幅Δλ２の光が透過する。

【００２４】また、波長選択フィルタ６を透過した光の
パワーは、波長幅Δλ１内のスペクトルを積分したもの
であり、波長選択フィルタ７を透過した光のパワーは、
波長幅Δλ２内のスペクトルを積分したものである。こ
こで、図３に示したように、ｇ線、ｈ線、及びｉ線各々
のスペクトルはおよそ同様の分布を示しているため、波
長選択フィルタ６を透過した光のパワーと波長選択フィ
ルタ７を透過した光のパワーとの比は概ね１対３程度と
なる。

【００２５】ここで、前述したように、本実施形態では
プレートＰ上に感度が２０ｍＪ／ｃｍ²のフォトレジス
ト又は感度が６０ｍＪ／ｃｍ²の樹脂レジストが塗布さ
れる場合を想定しており、これらの感度の比は１対３で
ある。従って、プレートＰに感度の高いフォトレジスト
が塗布されているときには透過光のパワーが低い波長選
択フィルタ６を光路上に配置し、感度の低い樹脂レジス
トが塗布されているときには、透過光のパワーが高い波
長選択フィルタ７を光路上に配置するようにすれば、プ
レートＰが載置されるプレートステージＰＳの移動速度
を一定（最高速度：例えば３００ｍｍ／ｓｅｃ）として
露光することができる。このように、本実施形態では、
プレートＰに塗布されるレジストの感度（感光特性）に
応じて、光路に配置する波長選択フィルタを交換して透
過光の波長幅を切り替えることにより、プレートＰに照
射される光のパワーを変更している。

【００２６】図１に戻り、波長選択フィルタ６又は波長
選択フィルタ７を通過した光はリレーレンズ８を介して
再び結像する。この結像位置の近傍にはライトガイド９
の入射端９ａが配置されている。ライトガイド９は、例
えば多数のファイバ素線をランダムに束ねて構成された
ランダムライトガイドファイバであって、光源１の数
（図１では１つ）と同じ数の入射端９ａと、投影光学系
ＰＬを構成する投影光学ユニットの数（図１では５つ）
と同じ数の射出端９ｂ〜９ｆ（図２では射出端９ｂだけ
を示す）とを備えている。こうして、ライトガイド９の
入射端９ａへ入射した光は、その内部を伝播した後、５
つの射出端９ｂ〜９ｆから分割されて射出される。

【００２７】図２に示したように、ライトガイド９の入
射端９ａには、連続的に位置を可変することができるよ
うに構成されたブレード１０が配置されている。このブ
レード１０は、ライトガイド９の入射端９ａの一部を遮
光することによって、ライトガイド９の５つの射出端９
ｂ〜９ｆ各々から射出される光の強度を連続的に可変す
るためのものである。ブレード１０のライトガイド９の
入射端９ａに対する遮光量の制御は、図２中の主制御系
２０が駆動装置１９を制御することによって行われる。

【００２８】前述したように、本実施形態では、プレー
トＰ上に感度が２０ｍＪ／ｃｍ²のフォトレジスト又は
感度が６０ｍＪ／ｃｍ²の樹脂レジストが塗布される場
合を考えているが、ブレード１０によりライトガイド９
の射出端９ｂ〜９ｆ各々から射出される光の強度を調整
することにより、上記のレジストと異なる感度のレジス
ト（例えば、感度が５０ｍＪ／ｃｍ²のレジスト）が塗
布される場合にもレジストの感度に応じてレジストに照
射される光のパワーを適切なパワーに設定することがで
きる。これによって、プレートステージＰＳの移動速度
を最高速から低下させずに露光することができる。

【００２９】ライトガイド９の射出端９ｂとマスクＭと
の間には、コリメートレンズ１１ｂ、フライアイ・イン
テグレータ１２ｂ、開口絞り１３ｂ（図１では図示省
略）、ビームスプリッタ１４ｂ（図１では図示省略）、
及びコンデンサーレンズ系１５ｂが順に配置されてい
る。同様に、ライトガイド９の各射出端９ｃ〜９ｆとマ
スクＭとの間には、コリメートレンズ１１ｃ〜１１ｆ、
フライアイ・インテグレータ１２ｃ〜１２ｆ、開口絞り
１３ｃ〜１３ｆ、ビームスプリッタ１４ｃ〜１４ｆ、及
びコンデンサーレンズ系１５ｃ〜１５ｆがそれぞれ順に
配置されている。ここでは、説明の簡単化のために、ラ
イトガイド９の射出端９ｂ〜９ｆとマスクＭとの間に設
けられる光学部材の構成を、ライトガイド９の射出端９
ｂとマスクＭとの間に設けられたコリメートレンズ１１
ｂ、フライアイ・インテグレータ１２ｂ、開口絞り１３
ｂ、ビームスプリッタ１４ｂ、及びコンデンサーレンズ
系１５ｂを代表させて説明する。

【００３０】ライトガイド９の射出端９ｂから射出され
た発散光束は、コリメートレンズ１１ｂによりほぼ平行
な光束に変換された後、フライアイ・インテグレータ１
２ｂに入射する。フライアイ・インテグレータ１２ｂ
は、多数の正レンズエレメントをその中心軸線が光軸Ａ
Ｘ２に沿って延びるように縦横に且つ稠密に配列するこ
とによって構成されている。従って、フライアイ・イン
テグレータ１２ｂに入射した光束は、多数のレンズエレ
メントにより波面分割され、その後側焦点面（即ち、射
出面の近傍）にレンズエレメントの数と同数の光源像か
らなる二次光源を形成する。即ち、フライアイ・インテ
グレータ１２ｂの後側焦点面には、実質的な面光源が形
成される。

【００３１】フライアイ・インテグレータ１２ｂの後側
焦点面に形成された多数の二次光源からの光束は、フラ
イアイ・インテグレータ１２ｂの後側焦点面の近傍に配
置された開口絞り１３ｂにより制限された後、ビームス
プリッタ１４ｂを介して、コンデンサーレンズ系１５ｂ
に入射する。尚、開口絞り１３ｂは、対応する投影光学
ユニットＰＬ１の瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置
され、照明に寄与する二次光源の範囲を規定するための
可変開口部を有する。開口絞り１３ｂは、この可変開口
部の開口径を変化させることにより、照明条件を決定す
るσ値（投影光学系ＰＬを構成する各投影光学ユニット
ＰＬ１〜ＰＬ５の瞳面の開口径に対するその瞳面上での
二次光源像の口径の比）を所望の値に設定する。

【００３２】コンデンサーレンズ系１５ｂを介した光束
は、パターンＤＰが形成されたマスクＭを重畳的に照明
する。ライトガイド９の他の射出端９ｃ〜９ｆから射出
された発散光束も同様に、コリメートレンズ１１ｃ〜１
１ｆ、フライアイ・インテグレータ１２ｃ〜１２ｆ、開
口絞り１３ｃ〜１３ｆ、ビームスプリッタ１４ｃ〜１４
ｆ、及びコンデンサーレンズ系１５ｃ〜１５ｆを順に介
してマスクＭを重畳的にそれぞれ照明する。即ち、照明
光学系ＩＬは、マスクＭ上においてＹ軸方向に並んだ複
数（図１では合計で５つ）の台形状の領域を照明する。

【００３３】一方、照明光学系ＩＬに設けられる上記ビ
ームスプリッタ１４ｂを介した光は、集光レンズ１６ｂ
を介してエネルギーセンサとしての光電変換素子よりな
るインテグレータセンサ１７ｂで受光される。このイン
テグレータセンサ１７ｂの光電変換信号が、不図示のピ
ークホールド回路及びＡ／Ｄ変換器を介して主制御系２
０に供給される。インテグレータセンサ１７ｂの出力
と、プレートＰの表面（像面）上に照射される光の単位
面積当たりのエネルギー（露光量）との相関係数は予め
求められて主制御系２０内に記憶されている。

【００３４】主制御系２０は、プレートＰが載置される
プレートステージ及びマスクＭが載置されるマスクステ
ージＭＳを制御する不図示のステージコントローラから
のステージ系の動作情報に同期してシャッタ４の開閉動
作を制御するとともに、インテグレータセンサ１７ｂか
ら出力される光電変換信号に応じて駆動装置１９に対し
て制御信号を出力し、マスクＭに照明光学系ＩＬからの
照明光を照射するタイミング及び照明光の強度を制御す
る。尚、インテグレータセンサ１７ｂの感度は、光路に
波長選択フィルタ６が配置されているか又は波長選択フ
ィルタ７が配置されているかに応じて主制御系２０によ
り変更される。これは、センサ１７ｂの感度が波長依存
性を有しているためである。

【００３５】また、ライトガイド９の射出端９ｂには、
光軸ＡＸ２に対する射出端９ｂの角度を変更するための
駆動装置２１ｂが設けられている。この駆動装置２１ｂ
は、照明光学系ＩＬのテレセントリシティを調整するた
めに設けられる。ここで、照明光学系ＩＬのテレセント
リシティと照度分布との関係について説明する。図４
は、照明光学系ＩＬのテレセントリシティと照度分布と
の関係を示す図であって、（ａ）はフライアイ・インテ
グレータの入射面における照度分布を示す図であり、
（ｂ）はプレートＰに照射される光の照度分布を示す図
である。

【００３６】仮に、照明光学系ＩＬに含まれる各部材が
製造誤差なく製造され、且つ、照明光学系ＩＬが組立誤
差なく組み立てられた場合には、フライアイ・インテグ
レータ１２ｂに入射する光の照度分布は、図４（ａ）中
において符号ＰＦ１０を付して示した曲線で表したよう
に、光軸に対して回転対称な凸型の照度分布となる。こ
の照度分布を有する光が得られている場合には、マスク
Ｍ上の照明領域を照明する照明光の照度分布又はプレー
トＰの投影領域に投影される投影光の照度分布は、図４
（ｂ）中において符号ＰＦ２０を付して示したように、
むらの無い均一な照明分布となる。

【００３７】しかしながら、照明光学系ＩＬに含まれる
各部材の製造誤差や照明装置の組立誤差は僅かながら存
在するため、フライアイ・インテグレータ１２ｂに入射
する光の照度分布は、図４（ａ）中において符号ＰＦ１
１を付して示した曲線で表したように、光軸に対して回
転非対称な傾斜した照度むらが生ずる。この結果、マス
クＭ上の照明領域を照明する照明光の照度分布又はプレ
ートＰ上の投影領域に投影される投影光の照度分布も傾
斜した分布となってしまう。また、本実施形態では、波
長選択フィルタ６，７の何れが光路に配置されるかによ
り照明光学系ＩＬを通過する光の波長幅が変化する。こ
のため、例えば波長選択フィルタ６が光路上に配置され
ている場合には、図４（ｂ）中の照度分布ＰＦ２０が得
られていても、波長選択フィルタ６に替えて波長選択フ
ィルタ７を光路に配置することにより、プレートＰの投
影領域に投影される投影光の照度分布は傾斜した分布と
なってしまう。

【００３８】この傾斜した分布（照度むら）は、照明光
学系ＩＬのテレセントリシティの悪化によるものである
ため、テレセントリシティを改善するために、光軸ＡＸ
２に対する射出端９ｂの角度を変更するための駆動装置
２１ｂを備えている。図５は、ライトガイド９の射出端
９ｂの角度を変更して照明光学系のテレセントリシティ
を調整する様子を示す図である。いま、光路に配置され
ていた波長選択フィルタ６に替えて波長選択フィルタ７
を配置することにより、図５（ａ）に示すように、フラ
イアイ・インテグレータ１２に対して光がある入射角を
もって入射してしまう（入射角がほぼ０でなくなる）と
する。この入射角をほぼ０とするために、制御系２０が
駆動装置２１ｂに対して制御信号を出力して射出端９ｂ
の角度を調整させる。図５（ｂ）に示すように、駆動装
置２１ｂが射出端９ｂの端部を光軸ＡＸ２に直交する一
方向に押すことにより、光軸ＡＸ２に対して射出端９ｂ
を傾斜させて図４（ｂ）に符号ＰＦ２１を付して示す逆
の傾斜むら成分を発生させることにより、図４（ｂ）中
の照度むらの無い均一な照明分布ＰＦ２０を形成するこ
とができる。

【００３９】また、上述した照明光学系ＩＬに含まれる
各部材の製造誤差や照明装置の組立誤差は僅かながら存
在する場合、又は、波長選択フィルタ６，７を交換した
場合には、図６中において符号ＰＦ２２を付して示した
曲線で表したように、マスクＭ上の照明領域又はプレー
トＰ上の投影領域には、光軸に対して回転対称な照度む
らが生ずることがある。図６は、プレートＰ上に生ずる
照度むらの一例を示す図である。この照度むらを補正す
るために、コンデンサーレンズ系１５ｂを構成する少な
くとも１つの光学素子（レンズ等）を光軸ＡＸ２方向に
移動させる駆動装置２２ｂが設けられている。主制御系
２０が駆動装置２２ｂを介して、コンデンサーレンズ系
１５ｂに含まれる光学素子を光軸ＡＸ２方向に沿って移
動させて図６の照度分布ＰＦ２２と逆の回転対称な照度
むら成分を発生させることにより、図６中に示した照度
むらの無い均一な照明分布ＰＦ２０を形成することがで
きる。

【００４０】尚、照明光学系ＩＬに設けられる光学部材
の位置調整等による照明光学系ＩＬの照明光学特性（テ
レセントリシティ及び照度むら）を調整する方法の詳細
については、例えば特開２００１−３０５７４３号公
報、特開２００１−３１３２５０号公報、及び特開平１
０−１８９４２７号公報を参照されたい。また、照度む
らの調整については、マスク面（プレート面）近傍又は
マスク面（プレート面）と光学的に共役な面若しくはそ
の近傍に走査方向の開口の幅が走査方向と直交する方向
（非走査方向）において異なるような視野絞りを配置す
ることによって補正することも可能である。この補正方
法の詳細については、例えば特開平７−１４２３１３号
公報等を参照されたい。尚、かかる補正方法において、
視野絞りの開口の幅を異ならせるのではなく、透過特性
が非走査方向において照度むらを補正し得る分布を有す
る濃度分布フィルタを設ける構成であっても良い。

【００４１】主制御系２０にはハードディスク等の記憶
装置２３が接続されており、この記憶装置２３内に露光
データファイルが格納されている。露光データファイル
には、プレートＰの露光を行う上で必要となる処理及び
その処理順が記憶されており、この処理毎に、プレート
Ｐ上に塗布されているレジストに関する情報（例えば、
レジスト感度）、必要となる解像度、使用するマスク
Ｍ、使用する波長選択フィルタ、照明光学系ＩＬの補正
量（照明光学特性情報）、投影光学系ＰＬの補正量（投
影光学特性情報）、及び基板の平坦性に関する情報等
（所謂、レシピ）が含まれている。ここで、照明光学系
ＩＬの補正量とは、波長選択フィルタ６，７各々を光路
に配置したときに、マスクＭのパターンＤＰをプレート
Ｐに転写する上で照明光学系ＩＬの光学特性を適切（テ
レセントリシティが確保され、照度むらが生じていない
状態）にするための補正量である。

【００４２】上記の主制御系２０は、この記憶装置２３
に記憶されている露光データファイルに基づいて、駆動
装置１８，１９，２１ｂ，２２ｂを制御し、波長選択フ
ィルタを切り替え、ブレード１０の位置調整、ライトガ
イド９の射出端９ｂの角度調整、及びコンデンサーレン
ズ系１５ｂの光軸ＡＸ２方向の位置調整を行うことによ
り、照明光学系ＩＬの照明条件を調整する。尚、詳細は
後述するが、本実施形態において、主制御系２０は、記
憶装置２３に記憶されている照明光学系ＩＬの補正量と
併せて、プレートＰに照射される光の照度むら等の照明
光学系ＩＬの照明光学特性の検出結果を用いて照明光学
系ＩＬの光学特性を補正している。

【００４３】尚、以上説明した照明光学系ＩＬは、１つ
の光源１から射出された光をライトガイド９を介して５
つの照明光に等分割しているが、光源１の数及び投影光
学ユニットの数に限定されることなく、様々な変形例が
可能である。図７は、照明光学系ＩＬの変形例を示す斜
視図である。図７に示すように、２つ以上の光源を設
け、これら２つの光源からの照明光をランダム性の良好
なライトガイド９を介して５つの照明光に等分割するこ
とができる。かかる構成とすることで、１つの光源では
露光量が不足するような場合にも対応することができ
る。また、ライトガイド９による分割数は５つに限られ
ず、投影光学ユニットの数に応じて分割数を設定するこ
とができる。

【００４４】マスクＭ上の各照明領域からの光は、各照
明領域に対応するようにＹ軸方向に沿って配列された複
数（図１では合計で５つ）の投影光学ユニットＰＬ１〜
ＰＬ５からなる投影光学系ＰＬに入射する。次に、本発
明の投影光学系ＰＬの構成について説明する。図８は、
投影光学系ＰＬの一部をなす投影光学ユニットＰＬ１の
構成を示す側面図である。尚、投影光学ユニットＰＬ２
〜ＰＬ５の構成は投影光学ユニットＰＬ１とほぼ同様の
構成であるため、投影光学ユニットＰＬ１の構成を説明
し、投影光学ユニットＰＬ２〜ＰＬ３の説明を省略す
る。

【００４５】図８に示す投影光学ユニットＰＬ１は、マ
スクＭからの光に基づいてパターンＤＰの一次像を形成
する第１結像光学系３０ａと、この一次像からの光に基
づいてパターンＤＰの正立正像（二次像）をプレートＰ
上に形成する第２結像光学系３０ｂとを有する。尚、パ
ターンＤＰの一次像の形成位置の近傍には、マスクＭ上
における投影光学ユニットＰＬ１の視野領域（照明領
域）及びプレートＰ上における投影光学ユニットの投影
領域（露光領域）を規定する視野絞りＡＳが設けられて
いる。

【００４６】第１結像光学系３０ａは、マスクＭから−
Ｚ軸方向に沿って入射する光を−Ｘ軸方向に反射するよ
うにマスク面（ＸＹ平面）に対して４５°の角度で斜設
された第１反射面を有する第１直角プリズム３１ａを備
えている。また、第１結像光学系３０ａは、第１直角プ
リズム３１ａ側から順に、正の屈折力を有する第１屈折
光学系３２ａと、第１直角プリズム３１ａ側に凹面を向
けた第１凹面反射鏡３３ａとを備えている。第１屈折光
学系３２ａ及び第１凹面反射鏡３３ａはＸ軸方向に沿っ
て配置され、全体として第１反射屈折光学系３４ａを構
成している。第１反射屈折光学系３４ａから＋軸Ｘ方向
に沿って第１直角プリズム３１ａに入射した光は、マス
ク面（ＸＹ平面）に対して４５°の角度で斜設された第
２反射面によって−軸Ｚ方向に反射される。

【００４７】一方、第２結像光学系３０ｂは、第１直角
プリズム３１ａの第２反射面から−Ｚ軸方向に沿って入
射する光を−Ｘ軸方向に反射するようにプレート面（Ｘ
Ｙ平面）に対して４５°の角度で斜設された第１反射面
を有する第２直角プリズム３１ｂを備えている。また、
第２結像光学系３０ｂは、第２直角プリズム３１ｂ側か
ら順に、正の屈折力を有する第２屈折光学系３２ｂと、
第２直角プリズム３１ｂ側に凹面を向けた第２凹面反射
鏡３３ｂとを備えている。第２屈折光学系３２ｂ及び第
２凹面反射鏡３３ｂはＸ軸方向に沿って配置され、全体
として第２反射屈折光学系３４ｂを構成している。第２
反射屈折光学系３４ｂから＋Ｘ方向に沿って第２直角プ
リズム３１ｂに入射した光は、プレート面（ＸＹ平面
面）に対して４５°の角度で斜設された第２反射面によ
って−Ｚ軸方向に反射される。

【００４８】尚、本実施形態では、第１反射屈折光学系
３４ａと第１直角プリズム３１ａの第２反射面との間の
光路中にマスク側倍率補正光学系３５ａが付設され、第
２反射屈折光学系３４ｂと第２直角プリズム３１ｂの第
２反射面との間の光路中にプレート側倍率補正光学系３
５ｂが付設されている。また、マスクＭと第１直角プリ
ズム３１ａの第１反射面との光路中に、像シフターとし
ての第１平行平面板３６及び第２平行平面板３７が付設
されている。更に、第２直角プリズム３１ｂの第２反射
面とプレートＰとの間の光路中にフォーカス補正光学系
３８が付設されている。

【００４９】以下、マスク側倍率補正光学系３５ａ及び
プレート側倍率補正光学系３５ｂの構成及び作用につい
て説明する。図９は、図８のマスク側倍率補正光学系３
５ａ及びプレート側倍率補正光学系３５ｂの構成を概略
的に示す図である。尚、図８に示したように、第１反射
屈折光学系３４ａの光軸をＡＸ１１で表し、第２反射屈
折光学系３４ｂの光軸をＡＸ１２で表している。また、
視野絞りＡＳで規定されるマスクＭ上の照明領域の中心
から−Ｚ軸方向に進行し、視野絞りＡＳの中心を通り、
同じく視野絞りＡＳで規定されるプレートＰ上の露光領
域の中心に達する光線の経路を光軸ＡＸ１０で表してい
る。

【００５０】図８及び図９に示したように、マスク側倍
率補正光学系３５ａは、第１屈折光学系３２ａと第１直
角プリズム３１ａの第２反射面との光路中において、第
１屈折光学系３２ａから順に、第１屈折光学系３２ａ側
に平面を向けた平凸レンズ５１と、第１直角プリズム３
１ａの第２反射面側に平面を向けた平凹レンズ５２とか
ら構成されている。即ち、マスク側倍率補正光学系３５
ａの光軸は軸線ＡＸ１１と一致し、平凸レンズ５１の凸
面と平凹レンズ５２の凹面とはほぼ同じ大きさの曲率を
有し、間隔を隔てて対向している。

【００５１】また、プレート側倍率補正光学系３５ｂ
は、第２屈折光学系３２ｂと第２直角プリズム３１ｂの
第２反射面との光路中において、第２屈折光学系３２ｂ
から順に、第２屈折光学系３２ｂ側に平面を向けた平凹
レンズ５３と、第２直角プリズム３１ｂの第２反射面側
に平面を向けた平凸レンズ５４とから構成されている。
即ち、プレート側倍率補正光学系３５ｂの光軸は光軸Ａ
Ｘ１２と一致し、平凹レンズ５３の凹面と平凸レンズ５
４の凸面とはほぼ同じ大きさの曲率を有し、間隔を隔て
て対向している。

【００５２】更に詳細には、マスク側倍率補正光学系３
５ａとプレート側倍率補正光学系３５ｂとは、軸線ＡＸ
１１，ＡＸ１２に沿って向きを変えただけで、互いに同
様の構成を有する。そして、マスク側倍率補正光学系３
５ａを構成する平凸レンズ５１と平凹レンズ５２との間
隔及びプレート側倍率補正光学系３５ｂを構成する平凹
レンズ５３と平凸レンズ５４との間隔のうち、少なくと
もいずれか一方の間隔を微小量だけ変化させると、投影
光学ユニットＰＬ１の投影倍率が微小量だけ変化すると
ともに、その像面の合焦方向に沿った（光軸ＡＸ１０に
沿った）位置即ちフォーカス位置も微小量だけ変化す
る。尚、マスク側倍率補正光学系３５ａは第１駆動部３
９ａによって駆動され、プレート側倍率補正光学系３５
ｂは第２駆動部３９ｂによって駆動されるように構成さ
れている。

【００５３】次に、像シフターとしての第１平行平面板
３６及び第２平行平面板３７について説明する。第１平
行平面板３６は、基準状態においてその平行面が光軸Ａ
Ｘ１０に垂直に設定され、Ｘ軸廻りに微小量だけ回転可
能に構成されている。第１平行平面板３６をＸ軸廻りに
微小量だけ回転させると、プレートＰ上に形成される像
がＸＹ平面においてＹ方向に微動（像シフト）する。ま
た、第２平行平面板３７は、基準状態においてその平行
面が光軸ＡＸ１０に垂直に設定され、Ｙ軸廻りに微小量
だけ回転可能に構成されている。第２平行平面板３７を
Ｙ軸廻りに微小量だけ回転させると、プレートＰ上に形
成される像がＸＹ平面においてＸ方向に微動（像シフ
ト）する。尚、第１平行平面板３６は第３駆動部４０に
よって駆動され、第２平行平面板３７は第４駆動部４１
によって駆動されるように構成されている。

【００５４】次に、フォーカス補正光学系３８について
説明する。図１０は、図８のフォーカス補正光学系３８
の構成を概略的に示す図である。フォーカス補正光学系
３８は、第２直角プリズム３１ｂの第２反射面とプレー
トＰとの光路中において、光軸ＡＸ１０に沿って第２直
角プリズム３１ｂの第２反射面から順に、第２直角プリ
ズム３１ｂの第２反射面側に平面を向けた平凹レンズ５
５と、両凸レンズ５６と、プレートＰ側に平面を向けた
平凹レンズ５７とから構成されている。平凹レンズ５５
の凹面と、両凸レンズ５６の凸面と、平凹レンズ５７の
凹面とはほぼ同じ大きさの曲率を有し、互いに間隔を隔
てて対向している。

【００５５】フォーカス補正光学系３８を構成する平凹
レンズ５５と両凸レンズ５６との間隔、及び、両凸レン
ズ５６と平凹レンズ５７との間の間隔の内、少なくとも
何れか一方の間隔を微少量だけ変化させると、投影光学
ユニットＰＬ１の像面の合焦方向に沿った位置が微少量
だけ変化するとともに、その投影倍率も微少量だけ変化
する。このフォーカス補正光学系３８は、第５駆動部４
２によって駆動されるように構成されている。

【００５６】また、本実施形態では、第２直角プリズム
３１ｂが像ローテーターとして機能するように構成され
ている。即ち、第２直角プリズム３１ｂは、基準状態に
おいて第１反射面と第２反射面との交差線（稜線）がＹ
軸方向に沿って延びるように設定され、光軸ＡＸ１０廻
り（Ｚ軸廻り）に微小量だけ回転可能に構成されてい
る。第２直角プリズム３１ｂを光軸ＡＸ１０廻りに微小
量だけ回転させると、プレートＰ上に形成される像がＸ
Ｙ平面において光軸ＡＸ１０廻り（Ｚ軸廻り）に微小回
転（像回転）する。第２直角プリズム３１ｂは、第６駆
動部４３によって駆動されるように構成されている。
尚、第２直角プリズム３１ｂに代えて第１直角プリズム
３１ａが像ローテーターとして機能するように構成して
もよいし、第２直角プリズム３１ｂ及び第１直角プリズ
ム３１ａの双方が像ローテーターとして機能するように
構成してもよい。

【００５７】以下、各投影光学ユニットの基本的な構成
の説明を簡略化するために、まず第１平行平面板３６、
第２平行平面板３７、マスク側倍率補正光学系３５ａ、
プレート側倍率補正光学系３５ｂ、及びフォーカス補正
光学系３８が付設されていない状態について説明する。
前述したように、マスクＭ上に形成されたパターンＤＰ
は、照明光学系ＩＬからの照明光（露光光）により、ほ
ぼ均一の照度で照明される。マスクＭ上の各照明領域に
形成されたパターンＤＰから−Ｚ軸方向に沿って進行し
た光は、第１直角プリズム３１ａの第１反射面により９
０°だけ偏向された後、−Ｘ軸方向に沿って第１反射屈
折光学系３４ａに入射する。第１反射屈折光学系３４ａ
に入射した光は、第１屈折光学系３２ａを介して、第１
凹面反射鏡３３ａに達する。第１凹面反射鏡３３ａで反
射された光は、再び第１屈折光学系３２ａを介して、＋
Ｘ軸方向に沿って第１直角プリズム３１ａの第２反射面
に入射する。第１直角プリズム３１ａの第２反射面で９
０°だけ偏向されて−Ｚ軸方向に沿って進行した光は、
視野絞りＡＳの近傍にパターンＤＰの一次像を形成す
る。尚、一次像のＸ軸方向における横倍率は＋１倍であ
り、Ｙ軸方向おける横倍率は−１倍である。

【００５８】パターンＤＰの一次像から−Ｚ軸方向に沿
って進行した光は、第２直角プリズム３１ｂの第１反射
面により９０°だけ偏向された後、−Ｘ軸方向に沿って
第２反射屈折光学系３４ｂに入射する。第２反射屈折光
学系３４ｂに入射した光は、第２屈折光学系３２ｂを介
して、第２凹面反射鏡３３ｂに達する。第２凹面反射鏡
３３ｂで反射された光は、再び第２屈折光学系３２ｂを
介して、＋Ｘ軸方向に沿って第２直角プリズム３１ｂの
第２反射面に入射する。第２直角プリズム３１ｂの第２
反射面で９０°だけ偏向されて−Ｚ軸方向に沿って進行
した光は、プレートＰ上において対応する露光領域にパ
ターンＤＰの二次像を形成する。ここで、二次像のＸ軸
方向における横倍率及びＹ軸方向における横倍率はとも
に＋１倍である。即ち、各投影光学ユニットＰＬ１〜Ｐ
Ｌ５を介してプレートＰ上に形成されるパターンＤＰの
像は等倍の正立正像であり、各投影光学ユニットＰＬ１
〜ＰＬ５は等倍正立系を構成している。

【００５９】尚、上述の第１反射屈折光学系３４ａで
は、第１屈折光学系３２ａの後側焦点位置の近傍に第１
凹面反射鏡３３ａが配置されているため、マスクＭ側及
び視野絞りＡＳ側においてほぼテレセントリックとな
る。また、第２反射屈折光学系３４ｂにおいても、第２
屈折光学系３２ｂの後側焦点位置の近傍に第２凹面反射
鏡３３ｂが配置されているため、視野絞りＡＳ側及びプ
レートＰ側においてほぼテレセントリックとなる。その
結果、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５は、ほぼ両側
（マスクＭ側及びプレートＰ側）にテレセントリックな
光学系である。

【００６０】こうして、複数の投影光学ユニットＰＬ１
〜ＰＬ５から構成された投影光学系ＰＬを介した光は、
プレートステージ（図１では不図示）ＰＳ上において不
図示のプレートホルダを介してＸＹ平面に平行に支持さ
れたプレートＰ上にパターンＤＰの像を形成する。即
ち、上述したように、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ
５は等倍正立系として構成されているので、感光性基板
であるプレートＰ上において各照明領域に対応するよう
にＹ軸方向に並んだ複数の台形状の露光領域には、パタ
ーンＤＰの等倍正立像が形成される。

【００６１】本実施形態の露光装置では、前述したとお
り、波長選択フィルタ６，７を交換することにより、プ
レートＰに照射される光の波長幅を切り替えている。こ
のため、波長選択フィルタ６，７を交換すると、投影光
学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５を透過する光の波長幅が変化
するため、各投影光学ユニットの焦点位置、倍率、像位
置（ＸＹ平面内の位置及びＺ方向の位置）、及び像の回
転量が変化する。また、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ
５を通過する光の波長幅が変化することにより、投影光
学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の各種収差（例えば、像面湾
曲収差、非点収差、歪曲収差等）が変化する。

【００６２】以上の投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５を
通過する光の波長幅の変化による光学特性の変化を補正
するために、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々に
は、マスク側倍率補正光学系３５ａ及びプレート側倍率
補正光学系３５ｂ、像シフターとしての第１平行平面板
３６及び第２平行平面板３７、並びにフォーカス補正光
学系３８が付設され、第２直角プリズム３１ｂが像ロー
テーターとして機能するように構成されている。

【００６３】主制御系２０は、投影光学ユニットＰＬ１
〜ＰＬ５の光学特性の変化を補正するために、記憶装置
２３に記憶されている露光データファイルに含まれる投
影光学系ＰＬの補正量（投影光学特性情報）に基づいて
第１駆動部３９ａ〜第６駆動部４３を制御する。ここ
で、投影光学系ＰＬの補正量とは、波長選択フィルタ
６，７各々を光路に配置したときに、マスクＭのパター
ンＤＰをプレートＰに転写する上で、投影光学系ＰＬの
光学特性を適切（投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５によ
って形成されるパターンＤＰの像に像シフト等が生じて
おらず、像が設計値通りに配列され、且つ、投影光学ユ
ニットＰＬ１〜ＰＬ５の収差が極力軽減されている状
態）にするための補正量である。

【００６４】また、図８に示すように、各投影光学ユニ
ットＰＬ１〜ＰＬ５は、反射屈折光学系から構成されて
いるため、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５中を照明
光（露光光）が透過すると、屈折光学素子が露光光の一
部を吸収して発熱し、熱膨張又は屈折率の変化が引き起
こされて収差（球面収差、非点収差、歪曲収差、像面湾
曲収差等）が生ずる。更に、フォーカス位置の変化及び
倍率の変化も生ずる。本実施形態では、波長選択フィル
タ６，７を交換することにより、プレートＰに照射され
る光の波長幅を切り替えているため、波長選択フィルタ
６，７の何れが光路に配置されているかに応じて、投影
光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の透過率が変化し、更に生
ずる収差等の大きさもこれに応じて変化する。

【００６５】そこで、本実施形態では、投影光学ユニッ
トＰＬ１〜ＰＬ５に対する露光光の照射時間と収差等の
発生量（光学特性の変動量）との関係を示す変動情報を
照射する露光光の波長幅毎に予め求めて憶装置２３に記
憶しておき、プレートＰを露光する際に、波長選択フィ
ルタ６を用いて露光した時間及び波長選択フィルタ７を
用いて露光した時間を示す露光光の照射履歴と記憶装置
２３に記憶されている変動情報とを考慮して、前述した
第１駆動部３９ａ〜第６駆動部４３を駆動している。
尚、ここにいう変動情報は、上記のように露光光の照射
時間と収差の発生量との関係をマップ化した形式であっ
てもよく、特定の演算式（露光光の照射時間と収差の発
生量との関係を関数フィッティングしたもの）で表した
形式であってもよく、更には離散的な値及び補間式（露
光光の照射時間と収差の発生量との関係を離散的に表す
とともに、離散的に表された関係を補間する特定の補間
式（露光光の照射時間と収差の発生量との関係を関数フ
ィッティングしたもの））で表した形式であっても良
い。このとき、補間式は複数種類になっても良い。

【００６６】尚、以上のように、主制御系２０が投影光
学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々に設けられた第１駆動部
３９ａ〜第６駆動部４３を制御することにより、投影光
学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の光学特性を補正することが
できるが、この補正方法に併せて投影光学ユニットＰＬ
１〜ＰＬ５をＺ方向に移動可能に構成し、投影光学ユニ
ットＰＬ１〜ＰＬ５とマスクＭ及びプレートＰとのＺ方
向の相対位置を変えることにより、例えばフォーカス位
置を調整するようにしても良い。尚、詳細は後述する
が、本実施形態においては、主制御系２０が、記憶装置
２３に記憶されている投影光学系ＰＬの補正量と併せ
て、プレートＰに照射されるパターンＤＰの光学像の焦
点位置、倍率、像位置、及び像の回転量、並びに、各種
の収差等の投影光学系ＰＬの投影光学特性の検出結果を
用いて投影光学系ＰＬの光学特性を補正している。

【００６７】ここで、本実施形態ではプレートＰ上にフ
ォトレジスト又は樹脂レジストを塗布して露光している
が、フォトレジストを露光するときに３μｍの解像度が
必要となり、樹脂レジストを露光するときに５μｍの解
像度が必要となる。また、プレートＰの大型化により、
波長選択フィルタ６，７の何れが光路に配置されている
場合であっても、極力深い焦点深度を確保する必要があ
る。以下、波長幅を切り替えたときの解像度と焦点深度
との関係について説明する。

【００６８】一般的に、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ
５の残存収差が小さい場合には、その解像度Ｒ及び焦点
深度ＤＯＦは以下の（２）式及び（３）式でそれぞれ表
される。 Ｒ＝ｋ・λ／ＮＡ ……（２） ＤＯＦ＝λ／（ＮＡ）² ……（３） 上記（２），（３）式において、λは投影光学ユニット
ＰＬ１〜ＰＬ５各々を通過する光の中心波長であり、Ｎ
Ａは投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々の開口数であ
る。また、（２）式中の、ｋはレジストの感光特性等に
よって定まるプロセス定数である。このプロセス定数ｋ
は、一般的な液晶表示素子を製造する場合は０．７程度
である。

【００６９】いま、露光光としてｉ線（３６５ｎｍ）を
用いて３μｍＬ／Ｓの解像度を得る場合について考察す
る。尚、３μｍＬ／Ｓの解像度とは、３μｍ内に１つの
ラインと１つのスペースとが形成された周期的なパター
ン（Ｌ／Ｓパターン）を投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ
５を介して投影したときに、この周期的なパターンを解
像しうる解像度である。上記の解像度を得るためには、
投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々の開口数ＮＡは、
上記（１）式から０．０８５である必要がある。また、
投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々の開口数が０．０
８５であるときの投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の焦
点深度ＤＯＦは、上記（３）式から約５０．５μｍとな
る。

【００７０】一方、露光光としてｇ線（４３６ｎｍ）、
ｈ線（４０５ｎｍ）、及びｉ線（３６５ｎｍ）を用いた
場合には、露光光の中心波長λを４０２ｎｍとして、投
影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々の開口数ＮＡは、上
記（１）から０．０９４である必要がある。また、投影
光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々の開口数が０．０９４
であるときの投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の焦点深
度ＤＯＦは、上記（３）式から約４５．５μｍとなる。
以上から、必要とする解像度を定めて投影光学ユニット
ＰＬ１〜ＰＬ５の開口数を設定すると、その焦点深度
は、ｇ線、ｈ線、ｉ線を全て含む波長幅の露光光を用い
る場合に比べて、ｉ線のみを含む波長幅の露光光を用い
た方が１０％程度焦点深度が深くなる。

【００７１】次に、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の
開口数が０．０８５に設定されている状態において、ｉ
線のみを用いる場合、又はｇ線、ｈ線、ｉ線を用いる場
合について考察する。露光光としてｉ線のみを用いる場
合には、上述したとおり、３μｍＬ／Ｓの解像度が得ら
れ、ことのきの焦点深度は５０．５μｍである。一方、
露光光としてｇ線、ｈ線、ｉ線を用いる場合には、中心
波長を４０２ｎｍとすると、得られる解像度は３．３μ
ｍＬ／Ｓとなり、このときの焦点深度は、上記（３）式
から５５．６μｍとなる。以上から、投影光学ユニット
ＰＬ１〜ＰＬ５の開口数が一定の場合には、ｉ線のみを
含む波長幅の露光光を用いるときに比べて、ｇ線、ｈ
線、ｉ線を全て含む波長幅の露光光を用いた方が解像度
は１０％程度低下するが、焦点深度は１０％程度深くな
ることが分かる。

【００７２】本実施形態では、感度の低い樹脂レジスト
が塗布されたプレートＰを露光する場合には、ｇ線、ｈ
線、ｉ線を含む波長幅の露光光を用いて必要となる露光
パワーを得ているが、このときに必要となる解像度は５
μｍである。従って、必要とされる解像度が低下するこ
とに伴い、より深い焦点深度を確保することができる。
図１１は、露光光としてｇ線、ｈ線、ｉ線を含む波長幅
の露光光を用いたときの、ＭＴＦ（変調伝達関数：Modu
lation Transfer Function）を示す図である。尚、図１
１においては、横軸を投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５
のベストフォーカス位置からのずれ量に設定している。
また、図１１においては、投影光学ユニットＰＬ１〜Ｐ
Ｌ５の開口数を０．０８５とし、ｇ線、ｈ線、ｉ線を含
む波長幅の露光光の中心波長を４０２ｎｍとし、σ値を
１に設定している。

【００７３】図１１において、符号ＣＬ１を付した曲線
は３．３μｍＬ／Ｓパターンを転写するときのＭＴＦを
示す曲線であり、符号ＣＬ２を付した曲線は５μｍＬ／
Ｓパターンを転写するときのＭＴＦを示す曲線である。
３．３μｍＬ／Ｓパターンを転写するときには、前述し
た（２）式より５５．６μｍの焦点深度が得られ、図１
１ではこの焦点深度をＯＤＦ１で表している。図１１か
ら分かるように、焦点深度ＤＯＦ１内では、コントラス
トが０．４３以上となる。ここで、コントラストが０．
４３以上となる領域を焦点深度とすると、解像度が５μ
ｍＬ／Ｓのときの焦点深度は図１１中に示したＤＯＦ２
となり、この焦点深度ＤＯＦ２は９６μｍ程度あること
が図１１から読みとれる。

【００７４】つまり、５μｍＬ／Ｓパターンを転写する
場合には、３μｍＬ／Ｓパターンを転写する場合に比べ
て、焦点深度が４５μｍ程度深くなる。このため、５μ
ｍＬ／Ｓ程度の解像度が必要とされる工程（樹脂レジス
トが塗布されたプレートＰを露光する工程）では、使用
するマスクＭの平坦性を４５μｍ程度まで悪化させるこ
とができるため、マスクＭの製造コストを低下させるこ
とができるといったメリットも得られる。

【００７５】ここで、露光パワー、解像度、及び焦点深
度の関係についてまとめると、光路中に波長選択フィル
タ６を配置して露光光としてｉ線のみを含む波長幅の光
を用いた場合には、３μｍ程度の解像度及び５０．５μ
ｍ程度の焦点深度が得られ、光路中に波長選択フィルタ
７を配置して露光光としてｇ線、ｈ線、及びｉ線を含む
波長幅の光を用いた場合には、光路に波長選択フィルタ
６を配置したときに得られる露光パワーの３倍程度の露
光パワーが得られ、５μｍ程度の解像度及び９６μｍ程
度の焦点深度が得られる。

【００７６】図１に戻り、前述したマスクステージＭＳ
には、マスクステージＭＳを走査方向であるＸ軸方向に
沿って移動させるための長いストロークを有する走査駆
動系（不図示）が設けられている。また、マスクステー
ジＭＳを走査直交方向であるＹ軸方向に沿って微小量だ
け移動させるとともにＺ軸廻りに微小量だけ回転させる
ための一対のアライメント駆動系（不図示）が設けられ
ている。そして、マスクステージＭＳの位置座標が移動
鏡２５を用いたレーザ干渉計（不図示）によって計測さ
れ且つ位置制御されるように構成されている。更に、マ
スクステージＭＳは、Ｚ方向の位置が可変に構成されて
いる。

【００７７】同様の駆動系が、プレートステージＰＳに
も設けられている。即ち、プレートステージＰＳを走査
方向であるＸ軸方向に沿って移動させるための長いスト
ロークを有する走査駆動系（不図示）、プレートステー
ジＰＳを走査直交方向であるＹ軸方向に沿って微小量だ
け移動させるとともにＺ軸廻りに微小量だけ回転させる
ための一対のアライメント駆動系（不図示）が設けられ
ている。そして、プレートステージＰＳの位置座標が移
動鏡２６を用いたレーザ干渉計（不図示）によって計測
され且つ位置制御されるように構成されている。プレー
トステージＰＳもマスクステージＭＳと同様にＺ方向に
移動可能に構成されている。マスクステージＭＳ及びプ
レートステージＰＳのＺ方向の位置は、主制御系２０に
よって制御される。

【００７８】更に、マスクＭとプレートＰとをＸＹ平面
に沿って相対的に位置合わせするための手段として、一
対のアライメント系２７ａ，２７ｂがマスクＭの上方に
配置されている。アライメント系２７ａ，２７ｂとして
は、投影光学ユニットＰＬ１，ＰＬ５を介して計測され
た基準部材２８（プレートステージＰＳの基準位置を定
める部材）の位置と、プレートＰ上に形成されたプレー
トアライメントマークの位置との相対位置とによりプレ
ートＰの位置を求める方式のアライメント系（所謂、Ｔ
ＴＬ（Through The Lens）方式のアライメント系）、又
は、マスクＭ上に形成されたマスクアライメントマーク
とプレートＰ上に形成されたプレートアライメントマー
クとの相対位置を画像処理により求める方式のアライメ
ント系（所謂、ＴＴＭ（Through The Mask）方式のアラ
イメント系）を用いることができる。本実施形態では、
ＴＴＬ方式のアライメント系が設けられているとする。

【００７９】また、本実施形態の露光装置は、プレート
ステージＰＳ上に、投影光学系ＰＬを介してプレートＰ
上に照射される光の照度を測定するための照度測定部２
９が固定されている。尚、この照度測定部２９は、本発
明にいう照明光学特性検出手段に相当するものである。
図１２は、照度測定部２９の概略構成及び照度むらを測
定する方法を説明するための図である。照度測定部２９
は、図１２（ａ）に示すように、その上面に走査方向Ｓ
Ｄ（Ｘ方向）に細長いスリット状の受光部を持つＣＣＤ
型のラインセンサ２９ａが固定されている。このライン
センサ２９ａの検出信号は主制御系２０に供給されてい
る。また、照度測定部２９の上面には、ピンホール状の
受光部を有する光電センサよりなる通常の照度むらセン
サ（不図示）も設置されている。

【００８０】ここで、図１２を参照してラインセンサ２
９ａを用いてスリット状の露光領域ＥＡの非走査方向
（Ｙ方向）に対する照度むらを計測する方法について説
明する。尚、この照度むらの計測は、例えば定期的又は
照明光学系ＩＬ内の波長選択フィルタ６，７を交換する
毎に実行される。まず、図１２（ａ）は、プレートステ
ージＰＳを駆動して投影光学系ＰＬの露光領域ＥＡの非
走査方向の側面に照度測定部２９上のラインセンサ２９
ａを移動した状態を示しており、その露光領域ＥＡの走
査方向ＳＤ（Ｘ方向）の照度分布Ｆ（Ｘ）はほぼ台形状
である。図１２（ｃ）に示すように、その照度分布Ｆ
（Ｘ）の底辺の走査方向の幅をＤＬをすると、ラインセ
ンサ２９ａの受光部の走査方向の幅はＤＬよりも十分に
広く設定されている。

【００８１】その後、プレートステージＰＳを駆動し
て、図１２（ａ）に示すように、露光領域ＥＡを走査方
向に完全に覆う形で、ラインセンサ２９ａを非走査方向
（Ｙ方向）に所定間隔で順次一連の計測点に移動させ
て、ラインセンサ１９ａから出力される検出信号を順次
取り込み、図１２（ｂ）に示したような露光領域ＥＡの
非走査方向（Ｙ方向）への照度分布Ｅ（Ｙ）を算出す
る。この照度分布Ｅ（Ｙ）を非走査方向の位置Ｙの関数
として以下の（４）式のように表す。 Ｅ（Ｙ）＝ａ・（Ｙ−ｂ）²＋ｃ・Ｙ＋ｄ ……（４）

【００８２】上記（４）式において、２次係数ａは、位
置Ｙに関して凸（ａ＞０）、又は凹（ａ＜０）の照度む
らを、シフト係数ｂは照度むらの対称軸の光軸ＡＸから
のＹ方向へのシフト量を、１次係数ｃは所謂傾斜むら
を、係数ｄは位置Ｙによらない一定の照度（オフセッ
ト）をそれぞれ表している。これらの係数ａ〜ｄの値
は、例えば、実測データから最小自乗法によって求めら
れる。このように、２次係数ａによって光軸に対して回
転対称な照度むら成分が得られ、１次係数ｃによって傾
斜むら成分が得られる。

【００８３】更に、本実施形態では、図１に示すよう
に、プレートステージＰＳに取り付けられた投影光学特
性検出手段としての空間像計測装置２４が設けられてい
る。空間像計測装置２４は、投影光学系ＰＬの像面とほ
ぼ同じ高さ位置（Ｚ軸方向に沿った位置）に設けられた
指標板６０と、走査方向と直交する方向即ちＹ軸方向に
沿って間隔を隔てて配置された複数（本実施形態では後
述するように６つ）の検出ユニット６１とを備えてい
る。図１３は、空間像計測装置２４の概略構成を示す斜
視図である。図１３に示すように各検出ユニット６１
は、各投影光学ユニット６１を介して指標板６０の指標
面６０ａ上に形成された光学像の二次像を拡大して形成
するためのリレー光学系６２と、このリレー光学系６２
を介して形成された二次像を検出するためのＣＣＤのよ
うな二次元撮像素子６３とを備えている。

【００８４】従って、指標面６０ａ上に形成された指標
６０ｂの拡大像も、リレー光学系６２を介して、二次元
撮像素子６３の検出面上に形成される。尚、リレー光学
系６２には、二次元撮像素子６３の分光感度とプレート
Ｐ上に塗布されるレジストの分光感度とを整合させるた
めの感度補正用のフィルタ６４が挿設されている。複数
の検出ユニット６１の二次元撮像素子６３からの出力は
主制御系２０（図２参照）に供給される。

【００８５】次に、空間像計測装置２４を用いて、投影
光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の光学特性（プレートＰに
照射されるパターンＤＰの光学像の焦点位置、倍率、像
位置、及び像の回転量、並びに、各種の収差等）を検出
する方法について説明する。図１４は、空間像計測装置
２４を用いて投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の光学特
性を検出する方法を説明するための図である。投影光学
ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の光学特性を検出するにあた
り、マスクステージＭＳに形成されている基準パターン
を照明領域に移動させるとともに、投影光学系ＰＬの投
影領域の所定位置に空間像計測装置２４の検出ユニット
６１を配置する。尚、空間像計測装置２４は６つの検出
ユニット６１を有しているが、図１４ではこれらに符号
６１ａ〜６１ｆを付して各々を区別している。

【００８６】ここで、各検出ユニット６１ａ〜６１ｆと
投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５との位置関係について
説明する。図１４に示した通り、各検出ユニット６１ａ
〜６１ｆの間隔は、図中実線で示すように、６つの検出
ユニット６１ａ〜６１ｆとＹ軸方向に直線状に並んだ３
つの像Ｉｍ１，Ｉｍ３，Ｉｍ５（これらは、投影光学系
ＰＬ１，Ｐｌ３，ＰＬ５各々から投影される像である）
とをＸ軸方向に沿って整列させた状態において、検出ユ
ニット６１ａ及び検出ユニット６１ｂが投影光学ユニッ
トＰＬ１を介して形成される像Ｉｍ１の一対の三角形状
領域をそれぞれカバーし、検出ユニット６１ｃ及び検出
ユニット６１ｄが投影光学ユニットＰＬ３を介して形成
される像Ｉｍ３の一対の三角形状領域をそれぞれカバー
し、検出ユニット６１ｅ及び検出ユニット６１ｆが投影
光学ユニットＰＬ５を介して形成される像Ｉｍ５の一対
の三角形状領域をそれぞれカバーするように設定されて
いる。

【００８７】従って、６つの検出ユニット６１ａ〜６１
ｆと３つの像Ｉｍ１，Ｉｍ３，Ｉｍ５とを整列させた状
態から、プレートステージＰＳをＸ軸方向に沿って所定
距離だけ移動させると、図中破線で示すように、６つの
検出ユニット６１ａ〜６１ｆと２つの像Ｉｍ２及びＩｍ
４とを整列させることができる。この状態において、検
出ユニット６１ｂ及び検出ユニット６１ｃが投影光学ユ
ニットＰＬ２を介して形成される像Ｉｍ２の一対の三角
形状領域をそれぞれカバーし、検出ユニット６１ｄ及び
検出ユニット６１ｅが投影光学ユニットＰＬ４を介して
形成される像Ｉｍ４の一対の三角形状領域をそれぞれカ
バーする。このとき、検出ユニット６１ａ及び検出ユニ
ット６１ｆは、検出動作を行わないことになる。

【００８８】投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の光学特
性を計測するときには、まずプレートステージＰＳをＸ
方向に移動させて、検出ユニット６１ａ〜６１ｆのＸ方
向の位置と像Ｉｍ１，Ｉｍ３，Ｉｍ５が投影されるＸ方
向の位置とを合わせ込み、投影光学系ＰＬ１，ＰＬ３，
ＰＬ５を介して照射される基準パターンの像を検出ユニ
ット６１ａ〜６１ｆでそれぞれ計測する。次に、プレー
トステージＰＳをＸ方向に移動させて検出ユニット６１
ａ〜６１ｆのＸ方向の位置と像Ｉｍ２，Ｉｍ４のＸ方向
の位置とを合わせ込み、投影光学系ＰＬ２，ＰＬ４を介
して照射される基準パターンの像を検出ユニット６１ｂ
〜６１ｅでそれぞれ計測する。主制御系２０は、空間像
計測装置２４の計測結果に対して画像処理等の各種処理
を施し、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々から投
影される基準パターンの像Ｉｍ１〜Ｉｍ５の配列、大き
さ、位置、及び回転量、並びに各種の収差を求める。以
上により、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の光学特性
を検出することができる。

【００８９】以上、本発明の第１実施形態による露光装
置の構成について説明したが、次に露光時の動作につい
て説明する。図１５は、本発明の第１実施形態による露
光装置の動作の一例を示すフローチャートである。尚、
図１５に示したフローチャートは、複数枚のプレートに
対して行われる１つの露光工程（例えば、ＴＦＴを形成
する際に行われる露光工程、又は、カラーフィルタを形
成する際に行われる露光工程）を行う際の露光装置の動
作を示すものである。

【００９０】工程が開始すると、まず主制御系２０が記
憶装置２３に記憶されている露光データファイルを読み
込む（工程Ｓ１０）。この工程により、主制御系２０
は、図１５に示した工程で露光するプレートＰ上に塗布
されているレジストに関する情報（例えば、レジスト感
度）、必要となる解像度、使用するマスクＭ、使用する
波長選択フィルタ、照明光学系ＩＬの補正量、投影光学
系ＰＬの補正量、及び基板の平坦性に関する情報を得
る。

【００９１】次に、主制御系２０は、工程Ｓ１０で読み
出した露光データファイルの内容に応じて波長選択フィ
ルタの切り替えを行う（工程Ｓ１１：切替ステップ）。
例えば、露光データファイルに複ｍされるレジスト感度
が２０ｍＪ／ｃｍ²であって、必要となる解像度が３μ
ｍである場合には、波長選択フィルタ６を光路に配置
し、レジスト感度が６０ｍＪ／ｃｍ²であって、必要と
なる解像度が５μｍである場合には、波長選択フィルタ
６を光路に配置する。尚、ここでは、レジスト感度及び
必要となる解像度に応じて光路に配置する波長選択フィ
ルタを切り替えているが、レジスト感度のみに基づいて
波長選択フィルタを切り替えても良く、必要となる解像
度のみに基づいて切り替えても良い。

【００９２】以上の工程が終了すると、光源１から光を
射出させて、光源１からの光が照明光学系ＩＬ及び投影
光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々を介してプレートステ
ージＰＳ上に照射されている状態にし、照度測定部２９
を用いて図１２に示した方法でプレートステージＰＳに
照射される光を測定する（工程Ｓ１２）。この工程は、
光路に波長選択フィルタ６，７の何れが配置されている
かに応じて照明光学系ＩＬの照明光学特性（例えば、テ
レセントリシティ又は照度むら）が変化するため、その
照明光学特性の変化量を測定するために行われる。

【００９３】次に、主制御系２０は工程Ｓ１０で読み出
した照明光学系ＩＬの補正量及び工程Ｓ１２の測定結果
に応じて、照明光学系ＩＬの照明光学特性を調整する
（工程Ｓ１３：補正ステップ）。尚、ここで用いる照明
光学系ＩＬの補正量は、光路に配置されている波長選択
フィルタに対応したものである。具体的な調整方法は、
図２に示した駆動装置２１ｂを制御してライトガイド９
の射出端９ｂの光軸ＡＸ２に対する傾斜角を変化させる
ことにより光軸ＡＸ２に関して非対称な照度むらの傾斜
成分を補正する。尚、ライトガイド９の射出端９ｃ〜９
ｆについても同様の補正を行う。また、駆動装置２２ｂ
を制御するしてコンデンサーレンズ系１５ｂに含まれる
光学素子を光軸ＡＸ２方向に沿って移動させることによ
り、光軸ＡＸ２に関して対称な照度むら成分を補正す
る。尚、図示は省略しているが、ライトガイド９の射出
端９ｃ〜９ｆに対応しているコンデンサーレンズ系につ
いても同様の補正を行う。

【００９４】露光データファイルに含まれる照明光学系
ＩＬの補正量は、露光装置の製造時における補正量であ
り、主制御系２０は基本的にこの照明光学系ＩＬの補正
量に基づいて補正を行う。しかしながら、本実施形態で
は経年変化に伴う照明光学系ＩＬの光学特性の変化量も
考慮した補正を行うため、露光データファイルに含まれ
る照明光学系ＩＬの補正量とともに、照度測定部２９の
測定結果を参照しつつ照明光学系ＩＬの照明光学特性を
補正している。

【００９５】尚、露光データファイルに含まれる照明光
学系ＩＬのみに基づいて照明光学系ＩＬの照明光学特性
を補正しても良く、照度測定部２９の測定結果のみに基
づいて照明光学系ＩＬの照明光学特性を補正しても良
い。また、上記の照明光学系ＩＬの照明光学特性の調整
に併せて、光路に配置された波長選択フィルタに応じ
て、インテグレータセンサ１７ｂの感度を変更すること
が好ましい。尚、インテグレータセンサ１７ｂの感度を
変更する際に、照度測定部２９の感度も変更することが
好ましい。なぜならば、上記の工程Ｓ１３では、投影光
学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５を介してプレートステージＰ
Ｓ上に照射される投影光の照度の分布を測定しており、
照度の絶対値は必要ではなかったが、露光量を求める際
に照度の絶対値が必要になるからである。

【００９６】次に、マスクステージＭＳに形成されてい
る基準パターンを照明領域に移動させるとともに、空間
像計測装置２４に設けられている検出ユニット６１と投
影光学ユニットＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５の投影領域（像
Ｉｍ１，Ｉｍ３，Ｉｍ５が投影される領域）とをＸ軸方
向に整列させる。そして、露光光を基準パターンに照射
して基準パターンの像を検出ユニット６１各々で計測す
る。同様に、検出ユニット６１と投影光学ユニットＰＬ
２，ＰＬ４の投影領域（像Ｉｍ２，Ｉｍ４が投影される
領域）とをＸ軸方向に整列させて、基準パターンの像を
計測する。主制御系２０は、空間像計測装置２４の計測
結果に対して画像処理等の各種処理を施し、各投影光学
ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々から投影される基準パター
ンの像Ｉｍ１〜Ｉｍ５の配列、大きさ、位置、及び回転
量、並びに各種の収差を求める。以上により、投影光学
ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の光学特性を検出することがで
きる。

【００９７】投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の光学特
性が得られると、主制御系２０は工程Ｓ１０で読み出し
た投影光学系ＰＬの補正量及び工程Ｓ１４の測定結果に
応じて、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々の投影光
学特性等を調整する（工程Ｓ１５：補正ステップ）。
尚、ここで用いる投影光学系ＰＬの補正量は、光路に配
置されている波長選択フィルタに対応したものである。
具体的な調整方法は、第１駆動部３９ａ又は第２駆動部
３９ｂを介してマスク側倍率補正光学系３５ａ又はプレ
ート側倍率補正光学系３５ｂを駆動することにより、各
投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５における倍率変動を調
整（補正）する。必要に応じて、第３駆動部４０又は第
４駆動部５０を介して、像シフターとしての第１平行平
面板３６又は第２平行平面板３７を駆動することによ
り、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５における像位置
の変動を補正する。

【００９８】また、主制御系２０は、必要に応じて、第
５駆動部４２を介してフォーカス補正光学系３８を調整
することにより、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５に
おける像面側（プレートＰ側）の焦点位置を調整する。
更に、必要に応じて、第６駆動部４１を介して、像ロー
テーターとしての第２直角プリズム３１ｂを駆動するこ
とにより、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５における
像回転を補正する。また更に、主制御系２０は、必要に
応じて、各収差の補正に有効なレンズを光軸方向又は光
軸直交方向に沿って移動させたり、光軸に対して傾斜さ
せたりすることにより、回転対称収差や非回転対称収差
を補正する。また、主制御系２０は、必要に応じて、視
野絞りＡＳをＸＹ平面に沿って移動させたりＺ軸廻りに
回転させたりすることにより、視野絞り像の像位置の変
動及び像回転を補正する。

【００９９】また、前述したように、各投影光学ユニッ
トＰＬ１〜ＰＬ５では露光中の光照射によるレンズの熱
変形や偏向部材の熱変形などにより、フォーカス位置
や、倍率や、収差などが変動する可能性がある。この変
動量を補正するため、過去に波長選択フィルタ６を用い
て露光した時間及び波長選択フィルタ７を用いて露光し
た時間を示す露光光の照射履歴と記憶装置２３に記憶さ
れている変動情報とを考慮して、前述した第１駆動部３
９ａ〜第６駆動部４３を駆動することが好ましい。

【０１００】更に、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５
の光学特性を調整するのみならず、投影光学ユニットＰ
Ｌ１〜ＰＬ５各々のＺ方向の位置、マスクステージＭＳ
のＺ方向の位置、又はプレートステージＰＳのＺ方向の
位置を調整することにより、投影光学ユニットＰＬ１〜
ＰＬ５のベストフォーカス位置にマスクＭ及びプレート
Ｐが配置されるようにする。

【０１０１】以上の工程Ｓ１３における照明光学系ＩＬ
の照明光学特性の調整及び投影光学系ＰＬの投影光学特
性の調整が終了すると、アライメント系２７ａ，２７ｂ
を照明光学系ＩＬの照明領域内に配置し、各々のアライ
メント系２７ａ，２７ｂで基準部材２８の位置を計測す
る（工程Ｓ１６）。ここで、アライメント系２７ａ，２
７ｂは予め投影光学系ＰＬを介して計測した基準部材２
８の位置とプレートＰに形成されたプレートアライメン
トマークの位置との相対関係により、プレートステージ
ＰＳ上に載置されたプレートＰの位置を求めている。ア
ライメント系２７ａ，２７ｂで計測を行う際には、露光
光と同一波長幅を有する光、即ち光路に配置された波長
選択フィルタを通過した光を用いるため、光路に配置さ
れた波長選択フィルタを交換すると、基準部材２８の位
置を変えないにも拘わらず、異なる位置で検出されるこ
とがある。この不具合を解消するために、光路に配置さ
れた波長選択フィルタを切り替えた場合には、プレート
ステージＰＳの基準位置を定める基準部材２８の位置を
計測している。

【０１０２】以上の工程が終了すると、主制御系２０
は、露光データファイルに従って、マスクＭを搬入して
マスクステージＭＳ上に載置するとともに、プレートを
搬入してプレートステージＰＳ上に載置する（工程Ｓ１
７）。そして、アライメント系２７ａ，２７ｂを用いて
プレートＰＳの位置を計測した後、この計測結果に基づ
いてマスクＭとプレートＰとの相対的な位置合わせを行
う（工程Ｓ１８）。尚、プレートＰには複数のショット
領域が予め設定されているため、主制御系２０のマスク
Ｍのパターンを転写すべきショット領域が、露光領域の
近傍に配置されるように位置合わせする。そして、照明
光学系ＩＬから射出される露光光をマスクＭの一部に照
射し、マスクＭとプレートＰとをＸ方向に移動させつ
つ、マスクＭに形成されているパターンＤＰの一部を投
影光学系ＰＬを介してプレートＰのショット領域に順次
転写する（工程Ｓ１９：照明工程、露光工程）。

【０１０３】１つのショット領域の露光が終了すると、
主制御系２０は露光データファイルの内容に基づいて、
次に露光すべきショット領域が有るか否かを判断する
（工程Ｓ２０）。露光すべきショット領域が有ると判断
した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、マスク
ステージＭＳ上に載置されているマスクを交換し（工程
Ｓ２１）、工程Ｓ１８，Ｓ１９により他のショット領域
の露光を行う。一方、工程Ｓ２０において、露光すべき
ショット領域が無いと判断した場合（判断結果が「Ｎ
Ｏ」の場合）には、全てのプレートに対して露光が終了
したか否かが判断される（工程Ｓ２２）。全てのプレー
トに対して露光が終了していない場合（判断結果が「Ｎ
Ｏ」の場合には、マスクステージＭＳ上のマスクＭを交
換するとともに、露光を終えたプレートＰを搬出して新
たなプレートＰを搬入し（工程Ｓ２３）、工程Ｓ１８に
戻る。一方、全てのプレートに対して露光が終了した場
合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合には、一連の処理が終
了する。

【０１０４】〔第２実施形態〕図１６は、本発明の第２
実施形態による露光装置の全体の概略構成を示す斜視図
であり、図１に示した本発明の第１実施形態に露光装置
設けられれる部材と同一の部材には同一の符号を付し、
その説明を省略する。図１６に示した本発明の第２実施
形態による露光装置が、図１に示した本発明の第１実施
形態による露光装置と異なる点は、投影光学系ＰＬの側
方に設けられたオフ・アクシス方式のプレートアライメ
ントセンサ７０ａ〜７０ｄを備えた点である。このプレ
ートアライメントセンサ７０ａ〜７０ｄは、プレートＰ
に形成されたプレートアライメントマークの位置を測定
するものである。

【０１０５】第１実施形態では投影光学系ＰＬを介した
光を用いてアライメント系２７ａ，２７ｂにより基準部
材２８の位置とプレートＰに形成されたプレートアライ
メントマークの位置とを測定し、その相対位置からプレ
ートＰの位置を求めていた。本実施形態では、第１測定
装置としての空間像計測装置２４を用いてマスクＭに形
成されたパターンＤＰが投影される位置（投影中心）を
測定し、第２測定装置としてのプレートアライメントセ
ンサ７０ａ〜７０ｄによって測定されたプレートアライ
メントマークの位置を測定し、これらの測定結果からプ
レートＰの位置を求めている。尚、空間像計測装置２４
の測定結果及びプレートアライメントセンサ７０ａ〜７
０ｄの測定結果は位置算出手段としての主制御系２０に
供給され、各々の測定結果に基づいてプレートＰの位置
が求められる。また、４つのプレートアライメントセン
サ７０ａ〜７０ｄを設ける理由は、極力プレートステー
ジＰＳの移動量を少なくするためである。

【０１０６】図１７は、プレートアライメントセンサ７
０ａ〜７０ｄの光学系の構成を示す図である。尚、プレ
ートアライメントセンサ７０ａ〜７０ｄ各々の構成は同
一であるため、図１７においては、プレートアライメン
トセンサ７０ａの構成のみを代表して図示してある。図
１７において、８０は４００〜８００ｎｍ程度の波長帯
域幅を有する光を射出するハロゲンランプである。ハロ
ゲンランプ８０から射出された光は、コンデンサレンズ
８１によって平行光に変換された後、透過波長が可変に
構成されたダイクロイックフィルタ８２に入射する。

【０１０７】ダイクロイックフィルタ８２を透過した光
は、焦点の一方が光ファイバ８４の入射端８４ａの位置
にほぼ配置されるように設定された集光レンズ８３に入
射する。光ファイバ８４は、１つの入射端と４つの射出
端を備え、射出端各々はプレートアライメントセンサ７
０ａ〜７０ｄ各々の内部に導かれている。光ファイバ８
４の１つの射出端８４ｂから射出された光は検出光ＩＬ
１として用いられる。検出光ＩＬ１はコンデンサレンズ
８５を介して所定形状の指標マーク８７が形成された指
標板８６を照明する。

【０１０８】指標板８６を通過した検出光ＩＬ１はリレ
ーレンズ８８を介して送光と受光を分岐するハーフミラ
ー８９に入射する。ハーフミラー８９で反射された検出
光ＩＬ１は、対物レンズ９０を介して結像面ＦＣに結像
される。プレートＰに形成されたプレートアライメント
マークが結像面ＦＣに配置されている場合には、反射光
が対物レンズ９０、ハーフミラー８９、及び第２対物レ
ンズ９１を順に介してＣＣＤ等を備える撮像素子９２の
撮像面に結像し、撮像素子９２の検出結果は主制御系２
０に供給される。

【０１０９】以上の構成において、マスクステージＭに
載置されたマスクＭに形成された基準マークを照明領域
内に移動するとともに、空間像計測装置２４を投影領域
内に配置する。そして、マスクＭに形成された基準マー
クに露光光を照射して基準マークの像を空間像計測装置
２４で計測することにより、マスクＭに形成されたパタ
ーンＤＰの像が投影される位置（投影中心）が得られ
る。次に、空間像計測装置２４をプレートアライメント
センサ７０ａの直下に移動させて、プレートアライメン
トセンサ７０ａに設けられている指標マーク８７が照射
される位置を測定する。プレートアライメントセンサ７
０ｂ〜７０ｄについても、同様に指標マーク８７が照射
される位置を測定する。

【０１１０】以上の空間像計測装置２４の測定結果によ
り、投影中心に対するプレートアライメントセンサ７０
ａ〜７０ｄ各々の距離（所謂、ベースライン量）が得ら
れる。ベースライン量が得られた後で、プレートＰに形
成されたプレートアライメントマークをプレートアライ
メントセンサ７０ａ〜７０ｄの何れか１つで測定するこ
とにより、プレートＰの位置が得られる。

【０１１１】プレートアライメントセンサ７０ａ〜７０
ｄは、投影光学系ＰＬを介さずにプレートアライメント
マークを測定しているため、検出光ＩＬとしてハロゲン
ランプ８０から射出された波長域の広い光を用いること
ができる。しかしながら、マスクＭに形成された基準マ
ークの像を空間像計測装置２４で測定する場合には、波
長選択フィルタ６又は波長選択フィルタ７を介した光で
基準マークを照射し、投影光学系ＰＬで基準マークの像
を投影しているため、投影光学系ＰＬが色収差を有して
いると、光路に配置された波長選択フィルタに応じて投
影中心が変化することがある。

【０１１２】このため、本実施形態の露光装置は、光路
に配置される波長選択フィルタが切り替えられる度に、
マスクに形成された基準マークの像を空間像計測装置２
４で測定し、更に空間像計測装置２４でプレートアライ
メントセンサ７０ａ〜７０ｄにより照射される指標マー
ク８７の像の位置をそれぞれ測定して、ベースラインを
求めている。このようにすることで、波長選択フィルタ
６及び波長選択フィルタ７の何れが光路に配置されてい
ても、プレートＰの位置を高精度に求めることができ
る。

【０１１３】尚、以上説明した第２実施形態では、光路
の波長選択フィルタを切り替える度に空間像計測装置２
４を用いて、マスクに形成された基準マークの像及びプ
レートアライメントセンサ７０ａ〜７０から照射される
指標マーク８７の像を測定してベースラインを求めてい
た。しかしながら、光路上に波長選択フィルタ６，７各
々を配置したときの、基準パターンの位置ずれ量を予め
測定してその補正量を記憶しておき、位置測定時にはこ
の補正量を用いてベースライン量を補正するようにして
も良い。このようにすることで、光路の波長選択フィル
タを切り替える度の空間像計測装置２４による測定が不
要となるためスループットの低下を防止することができ
る。

【０１１４】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・スキャン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・リピート方式の
露光装置にも適用可能である。また、上記実施形態で
は、照明光学系ＩＬ内に光源１として超高圧水銀ランプ
を備え、波長選択フィルタ６で、必要となるｇ線（４３
６ｎｍ）の光、ｈ線（４０５ｎｍ）、及びｉ線（３６５
ｎｍ）の光を選択するようにしていた。しかしながら、
これに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、
ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ ₂レーザ（１
５７ｎｍ）を光源１として備え、これらのレーザから射
出されるレーザ光を用いる場合であっても本発明を適用
することが可能である。かかるレーザ光を用いる場合に
は、例えば狭帯化したレーザ光と狭帯化しないレーザ光
とを用い、波長選択フィルタにより透過させる波長幅を
切り替えるようにすることが好ましい。また更に、連続
スペクトルの光を射出する光源を用いるのであれば、マ
スクＭに照射する光の波長幅を連続的に変えるようにし
ても良い。

【０１１５】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Ｃ
ＣＤ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。

【０１１６】尚、上述の第１実施形態では、光路に配置
する波長選択フィルタを切り替える度にアライメント系
２７ａ，２７ｂで基準部材２８の位置を計測していた
が、露光光の波長とアライメント光の波長とが異なる場
合に、その波長差に起因して生ずるアライメント系２７
ａ，２７ｂの軸上色収差を補正するために、投影光学系
ＰＬの像高（物体高）毎の色収差量を予め求めて光軸方
向の結像位置のマップを作成しておき、このマップに応
じてアライメント系２７ａ，２７ｂの合焦位置を補正す
るようにしても良い。この技術については、例えば特開
平８−１６２４００号公報を参照されたい。また、露光
光の波長とアライメント光の波長との波長差に起因する
アライメント系２７ａ，２７ｂの結像位置の横ずれによ
り生じるアライメント誤差を補正するために、この横ず
れを予め求めておき、求めた横ずれ量に応じてアライメ
ント系２７ａ，２７ｂのオフセットを調整するようにし
ても良い。この技術については、例えば特開平８−２６
４４２７号公報を参照されたい。

【０１１７】尚、上述の実施形態では、空間像計測装置
２４が６つの検出ユニットをＹ方向に沿って並べた構成
であったが、その数及び配列については様々な変形例が
可能である。この点に関して、例えばＹ軸方向に沿って
間隔を隔てた一対の検出ユニットで像検出を行うことも
できるし、場合によっては単体の検出ユニットで像検出
を行うこともできる。

【０１１８】更に、上述の実施形態では、各投影光学ユ
ニットＰＬ１〜ＰＬ５が一対の結像光学系を有するマル
チ走査型投影露光装置について本発明を適用している
が、各投影光学ユニットが１つ又は３つ以上の結像光学
系を有する型式のマルチ走査型投影露光装置に対しても
本発明を適用することができる。また、上述の実施形態
では、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５が反射屈折型
の結像光学系を有するマルチ走査型投影露光装置につい
て本発明を適用しているが、これに限定されることな
く、例えば屈折型の結像光学系を有する型式のマルチ走
査型投影露光装置に対しても本発明を適用することがで
きる。

【０１１９】〔第３実施形態〕上述の実施形態では、フ
ォーカス補正光学系３８として複数のレンズを用いてい
るが、このフォーカス補正光学系として一対のクサビ状
光学素子を用いることも可能である。図１８は、第３実
施形態による露光装置における投影光学ユニットの構成
を概略的に示す図である。尚、第３実施形態は、上述の
第１実施形態による露光装置における投影光学ユニット
の構成が異なるだけであるので、第３実施形態による露
光装置の全体的な説明は省略する。

【０１２０】図１８に示す第３実施形態の投影光学ユニ
ットＰＬ１は、第１実施形態の投影光学ユニットと同様
に、マスクＭ上のパターンＤＰの一次像を形成する第１
結像光学系３０ａと、当該パターンＤＰの二次像をプレ
ートＰ上に形成する第２結像光学系３０ｂとを有してい
る。これら第１及び第２結像光学系３０ａ，３０ｂの構
成は上述の第１実施形態のものと同様であるので、ここ
では説明を省略する。

【０１２１】第３実施形態では、マスクＭと第１結像光
学系３０ａの第１直角プリズム３１ａの第１反射面との
間の光路中にフォーカス補正光学系５８が付設され、第
１結像光学系３０ａの第１直角プリズム３１ａの第２反
射面と視野絞りＡＳとの間の光路中に像シフターとして
の第１平行平面板３６及び第２平行平面板３７が付設さ
れている。更に、第２結像光学系３０ｂの第２直角プリ
ズム３１ｂの第２反射面とプレートＰとの間の光路中に
倍率補正光学系５９が付設されている。なお、像シフタ
ーとしての第１平行平面板３６及び第２平行平面板３７
の機能は第１実施形態のそれと同様であるためここでは
説明を省略する。

【０１２２】以下、フォーカス補正光学系５８の構成及
び作用について説明する。図１９は、図１８のフォーカ
ス補正光学系５８の構成を概略的に示す図である。図１
８及び図１９に示したように、フォーカス補正光学系５
８は、マスクＭと第１直角プリズム３１ａとの間の光路
中において、マスクＭ側から順に、光軸ＡＸ１０を含む
面内（ＸＺ平面内）においてクサビ断面形状を有してい
る第１クサビ型光学部材５８ａと、光軸ＡＸ１０を含む
面内（ＸＺ平面内）においてクサビ断面形状を有してい
る第２クサビ型光学部材５８ｂとを有しており、第１ク
サビ型光学部材５８ａのマスクＭ側の屈折面はその法線
が光軸ＡＸ１０と一致する平面であり、第２クサビ型光
学部材５８ｂの第１直角プリズム３１ａ側の屈折面はそ
の法線が光軸ＡＸ１０と一致している平面である。そし
て、第１クサビ型光学部材５８ａの第１直角プリズム３
１ａ側の屈折面と第２クサビ型光学部材５８ｂのマスク
Ｍ側の屈折面とは互いにほぼ平行な平面となっている。

【０１２３】そして、第１クサビ型光学部材５８ａ及び
第２クサビ型光学部材５８ｂの少なくとも何れか一方を
Ｘ方向に沿って相対的に移動させることによって、マス
クＭと第１直角プリズム３１ａとの間の光路長を変化さ
せることができ、これにより、投影光学ＰＬ１の光軸Ａ
Ｘ１０方向の結像位置を変更することが可能である。
尚、第１クサビ型光学部材５８ａ及び第２クサビ型光学
部材５８ｂの移動方向は、光軸ＡＸ１０を含む面内方向
（ＸＺ面内方向）であって第１クサビ型光学部材５８ａ
の第１直角プリズム３１ａ側の屈折面（第２クサビ型光
学部材５８ｂのマスクＭ側の屈折面）に沿った方向であ
っても良い。この場合、第１クサビ型光学部材５８ａ及
び第２クサビ型光学部材５８ｂの光軸方向の間隔を一定
としつつ光路長を変更することができる。尚、本実施形
態では、第１クサビ型光学部材５８ａ及び第２クサビ型
光学部材５８ｂの少なくとも何れか一方を光軸ＡＸ１０
（Ｚ軸）を軸として回転可能としている。

【０１２４】第１クサビ型光学部材５８ａ及び第２クサ
ビ型光学部材５８ｂの初期状態では、上述のように、第
１クサビ型光学部材５８ａの第１直角プリズム３１ａ側
の屈折面と第２クサビ型光学部材５８ｂのマスクＭ側の
屈折面とが互いに平行であり、且つ第１クサビ型光学部
材５８ａのマスクＭ側の屈折面と第２クサビ型光学部材
５８ｂの第１直角プリズム３１ａ側の屈折面とが互いに
平行である。即ち、第１クサビ型光学部材５８ａ及び第
２クサビ型光学部材５８ｂ全体として平行平面板となっ
ており、入射光束は実質的に偏向作用を受けない。

【０１２５】そして、第１クサビ型光学部材５８ａ及び
第２クサビ型光学部材５８ｂの少なくとも何れか一方を
光軸ＡＸ１０（Ｚ軸）を軸として回転させると、第１ク
サビ型光学部材５８ａ及び第２クサビ型光学部材５８ｂ
全体として所定の頂角を有するクサビ型の光学部材とな
るため、入射光束が偏向され、その結果、投影光学ユニ
ットＰＬ１の像面のＸＹ平面（プレートＰ面）に対する
全体的な傾斜（Ｘ軸を軸とする回転方向の傾斜及びＹ軸
を軸とする回転方向の傾斜）が変化する。

【０１２６】このとき、第１クサビ型光学部材５８ａ及
び第２クサビ型光学部材５８ｂの双方が光軸ＡＸ１０
（Ｚ軸）を軸として回転可能とすることが好ましい。こ
の構成により、投影光学ユニットＰＬ１の像面の傾斜方
向及び傾斜角の双方を任意に制御できる。このフォーカ
ス補正光学系５８は第７駆動部４４により制御される。
尚、第３実施形態における倍率補正光学系５９の構成及
び作用の詳細については、例えば特開平７−１８３２１
２号公報の図１１に開示されている倍率制御装置２０を
参照されたい。

【０１２７】図１８に戻って、第３実施形態の露光装置
における制御において、上述の第１実施形態と異なる点
は、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の光学特性にお
いて像面の傾斜をも考慮して制御した点である。具体的
には、図１５に示した露光動作のフローチャートにおけ
る測定ステップＳ１４及び補正ステップＳ１５のパラメ
ータとして像面の傾斜（クサビ型光学部材５８ａ、５８
ｂの回転角）がさらに加わるだけであるためここでは説
明を省略する。

【０１２８】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２０は、マイクロデ
バイスとしての半導体デバイスを製造する際の製造工程
の一部を示すフローチャートである。まず、図２０のス
テップＳ４０において、１ロットのウェハ上に金属膜が
蒸着される。次のステップＳ４２において、その１ロッ
トのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布され
る。その後、ステップＳ４４において、図１に示す露光
装置を用いて、マスクＭ上のパターンの像がその投影光
学系（投影光学ユニット）を介して、その１ロットのウ
ェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。

【０１２９】その後、ステップＳ４６において、その１
ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた
後、ステップＳ４８において、その１ロットのウェハ上
でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うこ
とによって、マスク上のパターンに対応する回路パター
ンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その
後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うこと
によって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述
の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路
パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得
ることができる。

【０１３０】また、図１に示す露光装置では、プレート
（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電
極パターン等）を形成することによって、マイクロデバ
イスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、
図２１のフローチャートを参照して、このときの手法の
一例につき説明する。図２１は、マイクロデバイスとし
ての液晶表示素子の製造する際の製造工程の一部を示す
フローチャートである。

【０１３１】図２１中のパターン形成工程Ｓ５０では、
本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光
性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露
光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この
光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数
の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露
光された基板は、現像工程、エッチング工程、レチクル
剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定
のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程Ｓ
５２へ移行する。

【０１３２】次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ５２で
は、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）
に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配
列されたり、又はＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィ
ルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィル
タを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ５２
の後に、セル組み立て工程Ｓ５４が実行される。セル組
み立て工程Ｓ５４では、パターン形成工程Ｓ５０にて得
られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ
形成工程Ｓ５２にて得られたカラーフィルタ等を用いて
液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。

【０１３３】セル組み立て工程Ｓ５４では、例えば、パ
ターン形成工程Ｓ５０にて得られた所定パターンを有す
る基板とカラーフィルタ形成工程Ｓ５２にて得られたカ
ラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液
晶セル）を製造する。その後、モジュール組立工程Ｓ５
６にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示
動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取
り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表
示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターン
を有する液晶表示素子をスループット良く得ることがで
きる。

【０１３４】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、感光性基板の感光特性に応じてマスクに照射する光
の波長幅を切り替えることによりその露光パワーを変
え、露光する上で必要となる露光パワーを感光性基板の
感光特性に応じて得るようにしているため、種々の感光
特性を有する感光性基板を適切に露光することができる
という効果がある。また、本発明によれば、感光性基板
に転写するパターンの解像度に応じてマスクに照射する
光の波長幅を切り替えているため、高い解像度が要求さ
れる微細なパターンを転写する場合及びさほど高い解像
度が要求されないパターンを転写する場合の何れの場合
にも必要とされる十分な解像度でパターンを転写するこ
とができる。また、マスクに照射する光の波長幅を切り
替えると、露光パワーが変化する。よって、例えば、高
い露光パワーが要求されない感光特性を有する感光性基
板に高い解像度でパターンを形成する必要がある場合及
び高い露光パワーが要求される感光特性を有する感光性
基板にさほど高くない解像度でパターンを形成する場合
の何れの場合でも良好に必要とされる解像度のパターン
を形成することができるという効果がある。更に、本発
明によれば、マスクに照射する光の波長幅毎にマスクの
パターンを感光性基板に転写する上で適した照明光学系
の光学特性示す照明光学特性情報を予め求めておき、マ
スクに照射する光の波長幅を切り替えた際に照明光学特
性情報に基づいて照明光学系の光学特性を調整し、マス
クに照射する光の波長幅毎にマスクの照明条件を最適に
することができるため、マスクのパターンを忠実に感光
性基板に転写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、マスクに照射する光の波長幅を切
り替えた際に照明光学系の光学特性を検出し、この検出
結果に基づいて照明光学系の光学特性を調整しているた
め、実際に検出された光学特性に応じて照明光学系の光
学特性を最適に調整することでマスクのパターンを忠実
に感光性基板に転写することができるという効果があ
る。また更に、本発明によれば、マスクに照射する光の
波長幅を切り替える度に、マスクに照射される光の強度
を検出するセンサの特性を調整しているため、例えばセ
ンサが波長依存性を有していても、マスクに照射される
光の波長幅毎の強度を正確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、マスクに照射す
る光の波長幅毎にマスクのパターンを感光性基板に転写
する上で適した投影光学系の光学特性示す投影光学特性
情報を予め求めておき、マスクに照射する光の波長幅を
切り替えた際に投影光学特性情報に基づいて、投影光学
系の光学特性、光軸方向に沿った投影光学系の位置、光
軸方向に沿ったマスクの位置、及び光軸方向に沿った感
光性基板の位置のうちの少なくとも１つを調整し、マス
クに照射する光の波長幅毎に感光性基板に転写されるパ
ターンの投影条件を最適にすることができるため、マス
クのパターンを忠実に感光性基板に転写することができ
るという効果がある。更に、本発明によれば、マスクに
照射する光の波長幅を切り替えた際に投影光学系の光学
特性を検出し、この検出結果に基づいて投影光学系の光
学特性、光軸方向に沿った投影光学系の位置、光軸方向
に沿ったマスクの位置、及び光軸方向に沿った感光性基
板の位置のうちの少なくとも１つを調整しているため、
実際に検出された光学特性に応じて投影光学系の光学特
性を最適に調整することでマスクのパターンを忠実に感
光性基板に転写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、切り替えられる波長幅毎に投影光
学系に対する照射時間と投影光学系の光学特性の変動量
との関係を示す変動情報を予め求めておき、マスクに照
射する光の波長幅を切り替えた際に変動情報に基づい
て、投影光学系の光学特性、光軸方向に沿った投影光学
系の位置、光軸方向に沿ったマスクの位置、及び光軸方
向に沿った感光性基板の位置のうちの少なくとも１つを
調整し、マスクに照射する光の波長幅毎に感光性基板に
転写されるパターンの投影条件を最適にすることができ
るため、マスクのパターンを忠実に感光性基板に転写す
ることができるという効果がある。また、本発明によれ
ば、マスクに照射する光の波長幅を切り替えた際に、そ
の光を用いて基板ステージ上に載置された感光性基板の
位置を計測する位置計測装置が、基板ステージに設けら
れた基板ステージの基準位置を定める基準部材の位置を
計測して基板ステージの基準位置を求めているため、マ
スクに照射される光の波長幅が切り替わっても感光性基
板の基板ステージ上における位置を正確に計測すること
ができるという効果がある。更に、本発明によれば、マ
スクに照射する光の波長幅を切り替えた際に、マスクに
形成されたパターンの投影される位置を第１測定装置に
よって測定しているため、マスクに照射する光の波長幅
が変わっても、第１測定装置の測定結果と、投影光学系
の側方に設けられた第２測定装置による感光性基板上の
マークの測定結果とから、パターンの投影位置に対する
感光性基板の位置の正確な値を求めることができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態による露光装置の全体
の概略構成を示す斜視図である。

【図２】 照明光学系ＩＬの側面図である。

【図３】 波長選択フィルタ６，７を透過した光のスペ
クトルを説明するための図である。

【図４】 照明光学系ＩＬのテレセントリシティと照度
分布との関係を示す図であって、（ａ）はフライアイ・
インテグレータの入射面における照度分布を示す図であ
り、（ｂ）はプレートＰに照射される光の照度分布を示
す図である。

【図５】 ライトガイド９の射出端９ｂの角度を変更し
て照明光学系のテレセントリシティを調整する様子を示
す図である。

【図６】 プレートＰ上に生ずる照度むらの一例を示す
図である。

【図７】 照明光学系ＩＬの変形例を示す斜視図であ
る。

【図８】 投影光学系ＰＬの一部をなす投影光学ユニッ
トＰＬ１の構成を示す側面図である。

【図９】 図８のマスク側倍率補正光学系３５ａ及びプ
レート側倍率補正光学系３５ｂの構成を概略的に示す図
である。

【図１０】 図８のフォーカス補正光学系３８の構成を
概略的に示す図である。

【図１１】 露光光としてｇ線、ｈ線、ｉ線を含む波長
幅の露光光を用いたときの、ＭＴＦを示す図である。

【図１２】 照度測定部２９の概略構成及び照度むらを
測定する方法を説明するための図である。

【図１３】 空間像計測装置２４の概略構成を示す斜視
図である。

【図１４】 空間像計測装置２４を用いて投影光学ユニ
ットＰＬ１〜ＰＬ５の光学特性を検出する方法を説明す
るための図である。

【図１５】 本発明の第１実施形態による露光装置の動
作の一例を示すフローチャートである。

【図１６】 本発明の第２実施形態による露光装置の全
体の概略構成を示す斜視図である。

【図１７】 プレートアライメントセンサ７０ａ〜７０
ｄの光学系の構成を示す図である。

【図１８】 第３実施形態の露光装置における投影光学
系ＰＬの一部をなす投影光学ユニットＰＬ１の構成を示
す側面図である。

【図１９】 図１８のフォーカス補正光学系５８の構成
を概略的に示す図である。

【図２０】 マイクロデバイスとしての半導体デバイス
を製造する際の製造工程の一部を示すフローチャートで
ある。

【図２１】 マイクロデバイスとしての液晶表示素子の
製造する際の製造工程の一部を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ 光源 ６，７ 波長選択フィルタ（波長幅切替手
段） １７ｂ インテグレータセンサ（センサ） ２０ 主制御系（制御手段、位置算出手
段） ２３ 記憶装置（記憶手段） ２４ 空間像計測装置（投影光学特性検出
手段、第１測定装置） ２７ａ，２７ｂ アライメント系（位置計測装置） ２８ 基準部材 ２９ 照度測定部（照明光学特性検出手
段） ７０ａ〜７０ｄ プレートアライメントセンサ（第２
測定装置） ＤＰ パターン ＩＬ 照明光学系 Ｍ マスク ＭＳ マスクステージ Ｐ プレート（感光性基板） ＰＬ 投影光学系 ＰＳ 基板ステージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１６Ｃ

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、当該光源からの光をマスクに照
   明する照明光学系とを備え、前記マスクを介した光を感
   光性基板上に照射することにより、前記マスクに形成さ
   れたパターンを前記感光性基板に転写する露光装置にお
   いて、 前記照明光学系は、前記感光性基板の感光特性に応じ
   て、前記マスクに照射する光の波長幅を切り替える波長
   幅切替手段を備えることを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 光源と、当該光源からの光をマスクに照
   明する照明光学系とを備え、前記マスクを介した光を感
   光性基板上に照射することにより、前記マスクに形成さ
   れたパターンを前記感光性基板に転写する露光装置にお
   いて、 前記照明光学系は、前記感光性基板上に転写するパター
   ンの解像度に応じて、前記マスクに照射する光の波長幅
   を切り替える波長幅切替手段を備えることを特徴とする
   露光装置。
3. 【請求項３】 前記感光性基板に対する処理及びその処
   理順を示す処理情報を記憶する記憶手段と、 前記処理情報に基づいて、前記波長幅切替手段を制御す
   る制御手段とを備えることを特徴とする請求項１又は請
   求項２記載の露光装置。
4. 【請求項４】 前記記憶手段は、前記波長幅切替手段に
   より切り替えられる波長幅毎に、前記パターンを前記感
   光性基板に転写する上で適した前記照明光学系の光学特
   性を示す照明光学特性情報を予め記憶しており、 前記制御手段は、前記波長幅切替手段を制御して前記マ
   スクに照射する光の波長幅を切り替える際に、前記記憶
   手段に記憶されている前記照明光学特性情報に基づい
   て、前記照明光学系の光学特性を調整することを特徴と
   する請求項３記載の露光装置。
5. 【請求項５】 前記照明光学系の光学特性を検出する照
   明光学特性検出手段を備え、 前記制御手段は、前記波長幅切替手段を制御して前記マ
   スクに照射する光の波長幅を切り替える際に、前記照明
   光学特性検出手段の検出結果を参照しつつ、前記照明光
   学系の光学特性を調整することを特徴とする請求項４記
   載の露光装置。
6. 【請求項６】 光源と、当該光源からの光をマスクに照
   明する照明光学系とを備え、前記マスクを介した光を感
   光性基板上に照射することにより、前記マスクに形成さ
   れたパターンを前記感光性基板に転写する露光装置にお
   いて、 前記照明光学系は、 前記マスクに照射する光の波長幅を切り替える波長幅切
   替手段と、 前記波長幅切替手段により切り替えられる波長幅毎に、
   前記パターンを前記感光性基板に転写する上で適した前
   記照明光学系の光学特性を示す照明光学特性情報が記憶
   された記憶手段と、 前記波長幅切替手段を制御して前記マスクに照射する光
   の波長幅を切り替える際に、前記記憶手段に記憶されて
   いる前記照明光学特性情報に基づいて、前記照明光学系
   の光学特性を調整する制御手段とを備えることを特徴と
   する露光装置。
7. 【請求項７】 光源と、当該光源からの光をマスクに照
   明する照明光学系とを備え、前記マスクを介した光を感
   光性基板上に照射することにより、前記マスクに形成さ
   れたパターンを前記感光性基板に転写する露光装置にお
   いて、 前記照明光学系は、 前記マスクに照射する光の波長幅を切り替える波長幅切
   替手段と、 前記照明光学系の光学特性を検出する照明光学特性検出
   手段と、 前記波長幅切替手段を制御して前記マスクに照射する光
   の波長幅を切り替える際に、前記照明光学特性検出手段
   の検出結果に基づいて前記照明光学系の光学特性を調整
   する制御手段とを備えることを特徴とする露光装置。
8. 【請求項８】 前記照明光学系の光学特性は、前記照明
   光学系のテレセントリシティ及び前記マスクに照明され
   る光の照度むらの少なくとも１つを含むことを特徴とす
   る請求項４から請求項７の何れか一項に記載の露光装
   置。
9. 【請求項９】 前記照明光学系は、前記マスク上に複数
   の照明領域を形成するための複数の照明光路を有し、 前記制御手段は、前記複数の照明光路毎に前記照明光学
   系の光学特性を調整することを特徴とする請求項４から
   請求項８の何れか一項に記載の露光装置。
10. 【請求項１０】 前記照明光学系は、前記マスクに照射
    される光の強度を検出するセンサを備え、 前記制御手段は、前記波長幅切替手段を制御して前記マ
    スクに照射する光の波長幅を切り替える際に、前記波長
    幅に応じて前記センサの特性を調整することを特徴とす
    る請求項３から請求項９の何れか一項に記載の露光装
    置。
11. 【請求項１１】 光源と、当該光源からの光をマスクに
    照明する照明光学系とを備え、前記マスクを介した光を
    感光性基板上に照射することにより、前記マスクに形成
    されたパターンを前記感光性基板に転写する露光装置に
    おいて、 前記照明光学系は、 前記マスクに照射する光の波長幅を切り替える波長幅切
    替手段と、 前記マスクへ照射される光の強度を検出するセンサと、 前記波長幅切替手段を制御して前記マスクに照射する光
    の波長幅を切り替える際に、前記波長幅に応じて前記セ
    ンサの特性を調整する制御手段とを備えることを特徴と
    する露光装置。
12. 【請求項１２】 前記照明光学系は、前記マスク上に複
    数の照明領域を形成するための複数の照明光路を有し、 前記センサは、前記複数の照明光路毎の光の強度を検出
    するための複数のセンサを有することを特徴とする請求
    項１０又は請求項１１に記載の露光装置。
13. 【請求項１３】 前記マスクのパターンを前記感光性基
    板上に投影する投影光学系と、 前記マスクを載置するマスクステージと、 前記感光性基板を載置する基板ステージとを更に備え、 前記マスクステージと前記基板ステージとの少なくとも
    一方は、前記投影光学系の光軸に沿った方向に移動可能
    に構成されることを特徴とする請求項３から請求項１２
    の何れか一項に記載の露光装置。
14. 【請求項１４】 前記記憶手段は、前記波長幅切替手段
    により切り替えられる波長幅毎に、前記パターンを前記
    感光性基板に転写する上で適した前記投影光学系の光学
    特性を示す投影光学特性情報を予め記憶しており、 前記制御手段は、前記波長幅切替手段を制御して前記マ
    スクに照射する光の波長幅を切り替える際に、前記記憶
    手段に記憶されている前記投影光学特性情報に基づい
    て、前記投影光学系の光学特性、前記光軸方向に沿った
    前記マスクの位置、及び前記光軸方向に沿った前記感光
    性基板の位置の少なくとも１つを調整することを特徴と
    する請求項１３記載の露光装置。
15. 【請求項１５】 前記投影光学系の光学特性を検出する
    投影光学特性検出手段を備え、 前記制御手段は、前記波長幅切替手段を制御して前記マ
    スクに照射する光の波長幅を切り替える際に、前記投影
    光学特性検出手段の検出結果を参照しつつ、前記投影光
    学系の光学特性、前記光軸方向に沿った前記マスクの位
    置、及び前記光軸方向に沿った前記感光性基板の位置の
    少なくとも１つを調整することを特徴とする請求項１４
    記載の露光装置。
16. 【請求項１６】 前記記憶手段は、前記波長幅切替手段
    により切り替えられる波長幅毎に、前記投影光学系に対
    する照射時間と前記投影光学系の光学特性の変動量との
    関係を示した変動情報を予め記憶しており、 前記制御手段は、前記マスクに対する照射履歴と前記変
    動情報とに基づいて、前記投影光学系の光学特性、前記
    光軸方向に沿った前記マスクの位置、及び前記光軸方向
    に沿った前記感光性基板の位置の少なくとも１つを調整
    することを特徴とする請求項１３から請求項１５の何れ
    か一項に記載の露光装置。
17. 【請求項１７】 光源と、当該光源からの光をマスクに
    照明する照明光学系と、当該照明光学系からの光に基づ
    いて前記マスクに形成されたパターンを前記感光性基板
    に投影する投影光学系とを備える露光装置において、 前記マスクを載置するマスクステージと、 前記感光性基板を載置する基板ステージと、 前記マスクに照射する光の波長幅を切り替える波長幅切
    替手段と、 前記波長幅切替手段により切り替えられる波長幅毎に、
    前記パターンを前記感光性基板に転写する上で適した投
    影光学系の光学特性を示す投影光学特性情報を記憶して
    いる記憶手段と、 前記波長幅切替手段を制御する制御手段と、 を備え、 前記マスクステージと前記基板ステージとの少なくとも
    一方は、前記投影光学系の光軸に沿った方向に移動可能
    に構成され、 前記制御手段は、前記波長幅切替手段を制御して前記マ
    スクに照射する光の波長幅を切り替える際に、前記記憶
    手段に記憶されている投影光学特性情報に基づいて、前
    記投影光学系の光学特性、前記光軸方向に沿った前記マ
    スクの位置、及び前記光軸方向に沿った前記感光性基板
    の位置のうちの少なくとも１つを調整することを特徴と
    する露光装置。
18. 【請求項１８】 光源と、当該光源からの光をマスクに
    照明する照明光学系と、当該照明光学系からの光に基づ
    いて前記マスクに形成されたパターンを前記感光性基板
    に投影する投影光学系とを備える露光装置において、 前記マスクを載置するマスクステージと、 前記感光性基板を載置する基板ステージと、 前記マスクに照射する光の波長幅を切り替える波長幅切
    替手段と、 前記投影光学系の光学特性を検出する投影光学特性検出
    手段と、前記波長幅切替手段を制御する制御手段と、 を備え、 前記マスクステージと前記基板ステージとの少なくとも
    一方は、前記投影光学系の光軸に沿った方向に移動可能
    に構成され、 前記制御手段は、前記波長幅切替手段を制御して前記マ
    スクに照射する光の波長幅を切り替える際に、前記投影
    光学特性検出手段の検出結果に基づいて、前記投影光学
    系の光学特性、前記光軸方向に沿った前記マスクの位
    置、及び前記光軸方向に沿った前記感光性基板の位置の
    うちの少なくとも１つを調整することを特徴とする露光
    装置。
19. 【請求項１９】 光源と、当該光源からの光をマスクに
    照明する照明光学系と、当該照明光学系からの光に基づ
    いて前記マスクに形成されたパターンを前記感光性基板
    に投影する投影光学系とを備える露光装置において、 前記マスクを載置するマスクステージと、 前記感光性基板を載置する基板ステージと、 前記マスクに照射する光の波長幅を切り替える波長幅切
    替手段と、前記波長幅切替手段により切り替えられる波
    長幅毎に、前記投影光学系に対す る照射時間と前記投影光学系の光学特性の変動量との関
    係を示した変動情報を記憶している記憶手段と、 前記波長幅切替手段を制御する制御手段と、を備え、 前記マスクステージと前記基板ステージとの少なくとも
    一方は、前記投影光学系の光軸に沿った方向に移動可能
    に構成され、 前記制御手段は、前記波長幅切替手段を制御して前記マ
    スクに照射する光の波長幅を切り替える際に、前記記憶
    手段に記憶されている変動情報に基づいて、前記投影光
    学系の光学特性、前記光軸方向に沿った前記マスクの位
    置、及び前記光軸方向に沿った前記感光性基板の位置の
    うちの少なくとも１つを調整することを特徴とする露光
    装置。
20. 【請求項２０】 前記投影光学系の光学特性は、前記投
    影光学系の焦点位置、倍率、像位置、像回転、像面湾曲
    収差、非点収差、及び歪曲収差の少なくとも１つを含む
    ことを特徴とする請求項１４から請求項１９の何れか一
    項に記載の露光装置。
21. 【請求項２１】 前記投影光学系は、それぞれ前記マス
    クの像を前記感光性基板上に投影する複数の投影光学系
    を備え、 前記制御手段は、前記複数の投影光学系毎に前記投影光
    学系の光学特性を調整することを特徴とする請求項１４
    から請求項２０の何れか一項に記載の露光装置。
22. 【請求項２２】 前記波長幅切替手段によって切り替え
    られた波長幅を有する光を用いて、前記基板ステージ上
    に形成された基準部材の位置及び前記感光性基板上に形
    成されたマークを測定し、各々の測定結果から前記基板
    ステージ上に載置された感光性基板の位置を求める位置
    計測装置を備え、 前記位置計測装置は、前記制御手段が前記波長幅切替手
    段を制御して前記マスクに照射する光の波長幅を切り替
    える度に、前記基準部材の位置を計測して前記基板ステ
    ージの基準位置を求めることを特徴とする請求項１３か
    ら請求項２１の何れか一項に記載の露光装置。
23. 【請求項２３】 前記マスクに形成されたパターンが投
    影される位置を測定する第１測定装置と、 前記投影光学系の側方に設けられ、前記基板ステージ上
    に載置された前記感光性基板上に形成されたマークを測
    定する第２測定装置と、 前記第１測定装置の測定結果及び前記第２測定装置の測
    定結果に基づいて、前記パターンが投影される位置に対
    する前記感光性基板の位置を求める位置算出手段とを備
    え、 第１測定装置は、前記制御手段が前記波長幅切替手段を
    制御して前記マスクに照射する光の波長幅を切り替える
    度に、前記パターンが投影される位置を測定することを
    特徴とする請求項１３から請求項２２の何れか一項に記
    載の露光装置。
24. 【請求項２４】 光源と、当該光源からの光をマスクに
    照明する照明光学系と、当該照明光学系からの光に基づ
    いて前記マスクに形成されたパターンを前記感光性基板
    に投影する投影光学系とを備える露光装置において、 前記マスクを載置するマスクステージと、 前記感光性基板を載置する基板ステージと、 前記マスクに照射する光の波長幅を切り替える波長幅切
    替手段と、 前記波長幅切替手段を制御する制御手段と、 前記波長幅切替手段によって切り替えられた波長幅を有
    する光を用いて、前記基板ステージ上に形成された基準
    部材の位置及び前記感光性基板上に形成されたマークを
    測定し、各々の計測結果から前記基板ステージ上に載置
    された感光性基板の位置を求める位置計測装置とを備
    え、 前記位置計測装置は、前記制御手段が前記波長幅切替手
    段を制御して前記マスクに照射する光の波長幅を切り替
    える際に、前記基準部材の位置を計測して前記基板ステ
    ージの基準位置を求めることを特徴とする露光装置。
25. 【請求項２５】 光源と、当該光源からの光をマスクに
    照明する照明光学系と、当該照明光学系からの光に基づ
    いて前記マスクに形成されたパターンを前記感光性基板
    に投影する投影光学系とを備える露光装置において、 前記マスクを載置するマスクステージと、 前記感光性基板を載置する基板ステージと、 前記マスクに照射する光の波長幅を切り替える波長幅切
    替手段と、 前記波長幅切替手段を制御する制御手段と、 前記マスクに形成されたパターンが投影される位置を測
    定する第１測定装置と、 前記投影光学系の側方に設けられ、前記基板ステージ上
    に載置された前記感光性基板上に形成されたマークを測
    定する第２測定装置と、 前記第１測定装置の測定結果及び前記第２測定装置の測
    定結果に基づいて、前記パターンが投影される位置に対
    する前記感光性基板の位置を求める位置算出手段とを備
    え、 前記第１測定装置は、前記制御手段が前記波長幅切替手
    段を制御して前記マスクに照射する光の波長幅を切り替
    える際に、前記パターンが投影される位置を測定するこ
    とを特徴とする露光装置。
26. 【請求項２６】 請求項１から請求項２５の何れか一項
    に記載の露光装置を用いて前記マスクを照明する照明工
    程と、 前記マスク上に形成されたパターンを前記感光性基板上
    に転写する露光工程とを含むことを特徴とする露光方
    法。
27. 【請求項２７】 光源からの光をマスクに照明し、当該
    マスクに形成されたパターンを感光性基板に転写する露
    光方法において、 前記感光性基板の感光特性に応じて、前記マスクに照射
    する光の波長幅を切り替える切替ステップを有すること
    を特徴とする露光方法。
28. 【請求項２８】 前記切替ステップは、更に前記感光性
    基板上に転写するパターンの解像度に応じて、前記マス
    クに照射する光の波長幅を切り替えることを特徴とする
    請求項２７記載の露光方法。
29. 【請求項２９】 前記切替ステップの実行に伴い、前記
    波長幅の切り替わりに起因して生ずる光学特性の変化を
    補正する補正ステップを更に有することを特徴とする請
    求項２７又は請求項２８記載の露光方法。
30. 【請求項３０】 請求項１から請求項２５の何れか一項
    に記載の露光装置又は請求項２６から請求項２９の何れ
    か一項に記載の露光方法を用いて前記マスクに形成され
    たパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、 露光された前記感光性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。