JP6227347B2 - 露光装置、および、光学装置 - Google Patents

Description

この発明は、空間変調された光を基板に照射して基板を露光する技術に関する。

基板上に塗布された感光材料に回路などのパターンを形成するにあたって、光源から出射された光に、パターンを表現したＣＡＤデータに応じた空間変調を施し、当該空間変調された光で基板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にパターンを露光する露光装置（所謂、描画装置）が、近年注目されている。光に空間変調を施す空間光変調器として、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）等が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１２−９３７０１号公報

空間光変調器は、光源から出射された光を変調面（例えば、ＧＬＶの場合は、リボンの配列面）で受光して、当該受光した光に、空間変調を施す。

ところで、露光装置は、例えば、起動直後や長期間の不使用状態後は、熱的に安定しておらず、熱的に不安定な状態では、各部材の昇温に伴う熱変形等が原因となって、光源から出射される光が揺らぎやすい。また、露光装置が熱的に安定した後であっても、光源のドリフト特性等によって、光源から出射される光が揺らぐことがある。光源から出射される光が揺らぐと、空間光変調器の変調面において、定められた位置からずれた位置に光が入射してしまう。変調面に入射する光の位置ずれは、基板上の光の照射位置のずれとなって現れてしまう。このように、変調面に入射する光の状態に異常があると、適切な露光処理が担保されない虞がある。

従来の技術では、変調面における光の状態を把握する術がなかった。このため、例えば、変調面において、定められた位置からずれた位置に光が入射していたとしても、これを早い段階で検知することができず、歩留まりの低下につながっていた。

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、空間光変調器の変調面における光の状態を、正確に把握できる技術を提供することを目的とする。

第１の態様は、空間変調された光を基板に照射して前記基板を露光する露光装置であって、基板を保持する保持部と、空間変調された光を形成する光学装置と、を備え、前記光学装置が、光を出射する光源部と、前記光源部から出射された光の一部を、観察対象面を介して受光して、前記観察対象面の撮像データを取得する観察部と、前記光源部から出射された光の残りを、変調面で受光して、当該受光した光にパターンデータに応じた空間変調を施す空間光変調器と、前記観察部が取得した前記撮像データに基づいて、前記観察対象面における光の状態を特定し、当該特定された光の状態を、前記変調面における光の状態と推定する、状態推定部と、を備え、前記光源部から前記観察対象面までの光学距離と、前記光源部から前記変調面までの光学距離とが、等しい。

第２の態様は、第１の態様に係る露光装置であって、前記状態推定部が、前記観察部が取得した前記撮像データに基づいて、前記観察対象面における光の入射位置を特定し、当該特定された光の入射位置を、前記変調面における光の入射位置と推定する。

第３の態様は、第２の態様に係る露光装置であって、前記状態推定部が推定した前記変調面における光の入射位置に基づいて、前記光源部から出射された光が進行する光路と前記変調面との相対的な位置関係を調整する補正部、を備える。

第４の態様は、第３の態様に係る露光装置であって、前記光学装置が、前記光源部から出射された光を前記変調面に光を収束させる第１レンズ、を備え、前記補正部が、前記第１レンズを変位させることによって、前記相対的な位置関係を変更する。

第５の態様は、第４の態様に係る露光装置であって、前記光学装置が、前記光源部から出射された光を前記観察対象面に光を収束させる第２レンズ、を備え、前記光源部から前記第１レンズまでの光学距離が、前記光源部から前記第２レンズまでの光学距離と、等しい。

第６の態様は、空間変調を施された光を形成する光学装置であって、光を出射する光源部と、前記光源部から出射された光の一部を、観察対象面を介して受光して、前記観察対象面の撮像データを取得する観察部と、前記光源部から出射された光の残りを、変調面で受光して、当該受光した光にパターンデータに応じた空間変調を施す空間光変調器と、前記観察部が取得した前記撮像データに基づいて、前記観察対象面における光の状態を特定し、当該特定された光の状態を、前記変調面における光の状態と推定する、状態推定部と、を備え、前記光源部から前記観察対象面までの光学距離と、前記光源部から前記変調面までの光学距離とが、等しい。

第１、第６の態様によると、光源部から出射された光の、観察対象面での撮像データを取得できる。ここで、光源部から観察対象面までの光学距離が、光源部から変調面までの光学距離と等しいので、観察対象面における光の状態（特に、光学距離に依存する光の状態）が、変調面における光の状態と等しいと推定できる。したがって、観察部が取得した撮像データから、空間光変調器の変調面における光の状態を、正確に把握できる。

しかも、観察部が取得した撮像データに基づいて、変調面における光の状態を推定する状態推定部を備える。したがって、例えば、変調面における光の状態に異常がある場合に、これを速やかに検知できる。

第２の態様によると、状態推定部が、観察部が取得した撮像データに基づいて、変調面における光の入射位置を推定する。したがって、例えば、変調面における光の入射位置が理想位置からずれている場合に、これを速やかに検知できる。

第３の態様によると、補正部が、状態推定部が推定した変調面における光の入射位置に基づいて、光源部から出射された光が進行する光路と変調面との相対的な位置関係を調整する。この構成によると、例えば、推定された入射位置が理想位置からずれている場合に、当該相対的な位置関係を変更することによって、変調面における光の実際の入射位置を理想位置に近づけることができる。これによって、露光位置精度の低下を抑制できる。

第４の態様によると、第１レンズを変位させることによって、光源部から出射された光が進行する光路と変調面との相対的な位置関係を変更する。この構成によると、簡易な構成で、変調面における光の実際の入射位置を変更できる。

第５の態様によると、観察対象面に光を収束させる第２レンズと光源部との間の光学距離が、変調面に光を収束させる第１レンズと光源部との間の光学距離と、等しい。この構成によると、光源部から出射されて観察対象面に入射する光の履歴と、光源部から出射されて変調面に入射する光の履歴とが等しくなる。したがって、観察部が取得した撮像データから、空間光変調器の変調面における光の状態を、特に正確に推定できる。

露光装置の側面図である。 露光装置の上面図である。 露光ヘッド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。 露光ユニットの一部構成を模式的に示す図である。 レンズ変位機構を模式的に示す図である。 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。

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。なお、図１、図２においては、説明の便宜上、カバーパネル１２の一部が図示省略されている。

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データ等に応じて空間変調した光（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、露光装置１で処理対象とされる基板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、等である。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１１で構成される骨格の天井面、床面、および、周囲面にカバーパネル１２が取り付けられた構成を備えている。本体フレーム１１とカバーパネル１２とが、露光装置１の筐体を形成する。露光装置１の筐体の内部空間（すなわち、カバーパネル１２で囲われる空間）は、受け渡し領域１３と処理領域１４とに区分されている。処理領域１４には、基台１５が配置されている。また、基台１５上には、門型の支持フレーム１６が立設される。

露光装置１は、搬送装置２、プリアライメント部３、ステージ４、ステージ駆動機構５、ステージ位置計測部６、マーク撮像ユニット７、露光ユニット８、および、制御部９を備える。これら各構成要素は、露光装置１の筐体内部（すなわち、受け渡し領域１３、および、処理領域１４）、あるいは、筐体外部（すなわち、本体フレーム１１の外側の空間）、に配置される。以下において、これらの各構成要素について、具体的に説明する。

＜搬送装置２＞
搬送装置２は、基板Ｗを搬送する。搬送装置２は、受け渡し領域１３に配置され、処理領域１４に対する基板Ｗの搬出入を行う。搬送装置２は、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２１，２１と、ハンド２１，２１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２２と、を備える。

露光装置１の筐体外部であって、受け渡し領域１３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１７が配置されており、搬送装置２は、カセット載置部１７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１４に搬入するとともに、処理領域１４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１７に対するカセットＣの受け渡しは、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３＞
プリアライメント部３は、基板Ｗが後述するステージ４に載置されるのに先だって、当該基板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。プリアライメント部３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、を含んで構成することができる。この場合、プリアライメント部３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。

＜ステージ４＞
ステージ４は、筐体内部に基板Ｗを保持する保持部である。ステージ４は、処理領域１４に配置された基台１５上に、配置される。ステージ４は、具体的には、例えば、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。ステージ４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４上に載置された基板Ｗをステージ４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５＞
ステージ駆動機構５は、ステージ４を基台１５に対して移動させる。ステージ駆動機構５は、処理領域１４に配置された基台１５上に、配置される。

ステージ駆動機構５は、具体的には、ステージ４を回転方向（Ｚ軸周りの回転方向（θ軸方向））に回転させる回転機構５１と、回転機構５１を介してステージ４を支持する支持プレート５２と、支持プレート５２を副走査方向（Ｘ軸方向）に移動させる副走査機構５３とを備える。ステージ駆動機構５は、さらに、副走査機構５３を介して支持プレート５２を支持するベースプレート５４と、ベースプレート５４を主走査方向（Ｙ軸方向）に移動させる主走査機構５５とを備える。

回転機構５１は、ステージ４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４を回転させる。回転機構５１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５１１と、回転軸部５１１の下端に設けられ、回転軸部５１１を回転させる回転駆動部（例えば、回転モータ）５１２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５１２が回転軸部５１１を回転させることにより、ステージ４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５３は、支持プレート５２の下面に取り付けられた移動子とベースプレート５４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５３１とを有している。また、ベースプレート５４には、副走査方向に延びる一対のガイド部材５３２が敷設されており、各ガイド部材５３２と支持プレート５２との間には、ガイド部材５３２に摺動しながら当該ガイド部材５３２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５２は、当該ボールベアリングを介して一対のガイド部材５３２上に支持される。この構成においてリニアモータ５３１を動作させると、支持プレート５２はガイド部材５３２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５５は、ベースプレート５４の下面に取り付けられた移動子と基台１５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５５１を有している。また、基台１５には、主走査方向に延びる一対のガイド部材５５２が敷設されており、各ガイド部材５５２とベースプレート５４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５４は、エアベアリングによってガイド部材５５２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５５１を動作させると、ベースプレート５４はガイド部材５５２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６＞
ステージ位置計測部６は、ステージ４の位置を計測する。ステージ位置計測部６は、具体的には、例えば、ステージ４外からステージ４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４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。

＜マーク撮像ユニット７＞
マーク撮像ユニット７は、ステージ４に保持された基板Ｗの上面を撮像する光学機器である。マーク撮像ユニット７は、支持フレーム１６に支持される。マーク撮像ユニット７は、具体的には、例えば、鏡筒と、フォーカシングレンズと、ＣＣＤイメージセンサと、駆動部と、を備える。鏡筒は、露光装置１の筐体外部に配置された照明ユニット（すなわち、撮像用の照明光（ただし、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が選択されている）を供給する照明ユニット）７００と、ファイバケーブル等を介して接続されている。ＣＣＤイメージセンサは、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。また、駆動部は、モータ等により構成され、フォーカシングレンズを駆動してその高さ位置を変更する。駆動部が、フォーカシングレンズの高さ位置を調整することによって、オートフォーカスが行われる。

このような構成を備えるマーク撮像ユニット７においては、照明ユニット７００から出射される光が鏡筒に導入され、フォーカシングレンズを介して、ステージ４上の基板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。この撮像データは、制御部９に送られて、基板Ｗのアライメント（位置合わせ）に供される。

＜露光ユニット８＞
露光ユニット８は、描画光を形成する光学装置である。なお、この露光装置１は、露光ユニット８を２個備える。もっとも、露光ユニット８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。露光装置１が複数の露光ユニット８を備える場合、各露光ユニット８は、いずれも同じ構成を備える。

露光ユニット８は、光源部８１と、露光ヘッド８０と、を備える。露光ヘッド８０は、変調ユニット８２と、投影光学系８３と、を備える。これら各部８１，８２，８３は、支持フレーム１６に支持される。具体的には、例えば、光源部８１は、支持フレーム１６の天板上に載置される収容ボックスに収容される。また、変調ユニット８２および投影光学系８３は、支持フレーム１８の＋Ｙ側に固定された収容ボックスに、収容される。なお、露光ユニット８は、監視部６０と、補正部７０と、をさらに備えるが、これら各部６０，７０については、後に説明する。

露光ユニット８が備える各要素８１，８２，８３について、図１、図２に加え、図３を参照しながら説明する。図３は、露光ヘッド８０を模式的に示す図である。

ａ．光源部８１
光源部８１は、露光ヘッド８０に向けて光を出射する。光源部８１は、具体的には、例えば、レーザ駆動部８１１と、レーザ駆動部８１１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レーザ発振器８１２と、を備える。また、光源部８１は、レーザ発振器８１２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）とする照明光学系８１３を備える。

光源部８１は、さらに、照明光学系８１３から出射されたラインビームを、空間光変調器８２１の変調面８２０（後述する）に収束させる描画用フォーカスレンズ８１４（第１レンズ）を備える。描画用フォーカスレンズ８１４は、例えば、シリンドリカルレンズにより構成され、そのシリンドリカル面（円筒面）を、入射光の上流側に向けるようにして配置される（図５参照）。また、描画用フォーカスレンズ８１４は、その中心線に、照明光学系８１３から出射されたラインビームが入射するような高さ位置に配置されている（以下、このような高さ位置を、描画用フォーカスレンズ８１４の「基準位置」ともいう）。ただし、後に明らかになるように、描画用フォーカスレンズ８１４には、その高さ位置（Ｚ方向に沿う位置）を変更する機構（レンズ変位機構７１）が設けられており、描画用フォーカスレンズ８１４は、基準位置よりも高い（あるいは、低い）位置に配置される場合がある。

このような構成を備える光源部８１においては、レーザ駆動部８１１の駆動を受けてレーザ発振器８１２からレーザ光が出射され、当該レーザ光が、照明光学系８１３においてラインビームとされる。照明光学系８１３から出射されたラインビームは、描画用フォーカスレンズ８１４に入射し、そのシリンドリカル面から出射して、変調ユニット８２の変調面８２０に収束する（図５参照）。つまり、変調面８２０は、ラインビームの集光面となっている。

ｂ．変調ユニット８２
変調ユニット８２は、ここに入射した光に、パターンデータＤに応じた空間変調を施す。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Ｄ」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って、生成される。パターンデータＤ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、後述する制御部９の記憶装置９４に格納される（図４参照）。

変調ユニット８２は、空間光変調器８２１を備える。空間光変調器８２１は、例えば電気的な制御によって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装置である。

空間光変調器８２１は、例えば、変調素子である固定リボンと可動リボンとが、その上面を同一面（以下「変調面」ともいう）８２０に沿わせるようにして、一次元に配設された、回折格子型の空間光変調器（例えば、ＧＬＶ）を含んで構成される。回折格子型の空間光変調器８２１では、所定数個の固定リボンおよび所定数個の可動リボンが１個の変調単位を形成しており、この変調単位が、Ｘ軸方向に沿って一次元に複数個並んだ構成となっている。各変調単位は、その動作が電圧のオン／オフで制御されるものであり、電圧状態の切り換えによって、パターンの描画に寄与する必要光を出射する状態（例えば、変調単位の表面が平面となって、０次光を出射する状態）と、パターンの描画に寄与しない不要光を出射する状態（例えば、変調単位の表面に定められた深さの平行な溝が周期的に並んで１本以上形成された状態となって、０次以外の次数の回折光を出射する状態）とで切り換えられる。空間光変調器８２１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含んで構成され、各変調単位の電圧が、独立して切り換え可能とされる。

変調ユニット８２においては、制御部９の制御下で、空間光変調器８２１の各変調単位の状態がパターンデータＤに応じて切り換えられつつ、照明光学系８１３から出射された光（ラインビーム）が、ミラー８２２を介して、空間光変調器８２１の変調面８２０に、定められた角度で、入射する。ただし、ラインビームは、その線状の光束断面の長幅方向を、空間光変調器８２１の複数の変調単位の配列方向（Ｘ軸方向）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。したがって、空間光変調器８２１から出射される光は、副走査方向に沿って複数画素分の空間変調された光（ただし、１個の変調単位にて空間変調された光が、１画素分の光となる）を含む、断面が帯状の描画光となっている。このように、空間光変調器８２１は、光源部８１から出射された光を、変調面８２０で受光して、当該受光した光にパターンデータＤに応じた空間変調を施す。

ｃ．投影光学系８３
投影光学系８３は、空間光変調器８２１から出射される描画光のうち、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８２１から出射される描画光には、必要光と不要光とが含まれるところ、必要光はＺ軸に沿って−Ｚ方向に進行し、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。投影光学系８３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８３１を備え、この遮断板８３１で不要光を遮断する。投影光学系８３には、この遮断板８３１の他に、ゴースト光を遮断する遮断板８３２、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８３３，８３４、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８３５、フォーカシングレンズ８３５を駆動してその高さ位置を変更することによってオートフォーカスを行う駆動部（例えば、モータ）（図示省略）、等がさらに含まれる。

露光装置１においては、後に説明するように、上記の構成を備える各露光ユニット８が、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。各露光ユニット８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（図８参照）。

＜制御部９＞
制御部９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９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（例えば、後述する状態推定部６４、変更制御部７２等）が実現される。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９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９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．監視部６０＞
上述したとおり、露光ユニット８においては、光源部８１から出射された光（ラインビーム）が、描画用フォーカスレンズ８１４を介して、空間光変調器８２１の変調面８２０に入射する。ここで、露光ユニット８は、変調面８２０における光の状態を監視する監視部６０を備える。

監視部６０について、図５を参照しながら具体的に説明する。図５には、露光ユニット８が備える構成の一部が模式的に示されている。監視部６０は、分岐部６１と、観察用フォーカスレンズ（第２レンズ）６２と、観察部６３と、状態推定部６４と、を備える。

＜分岐部６１＞
分岐部６１は、これを通過する光の大部分（例えば、９９％）を透過させつつ、残り（例えば、残りの１％）を、当該透過光の進行方向とは別の方向に分岐させる光学部品であり、例えばビームスプリッタにより構成される。分岐部６１は、光源部８１から出射されて変調ユニット８２へ向かう光Ｌの光路上であって、描画用フォーカスレンズ８１４よりも手前（すなわち、光源部８１側）に、配置される。つまり、分岐部６１は、描画用フォーカスレンズ８１４よりも手前の位置で、光源部８１から出射される光Ｌの一部を、変調ユニット８２に向かう方向とは別の方向に、分岐させる。

以下において、分岐部６１を透過して変調ユニット８２に向かう光を「描画用光Ｌ１」ともいう。また、分岐部６１で、変調ユニット８２に向かう方向とは別の方向に分岐された光を「観察用光Ｌ２」ともいう。描画用光Ｌ１は、描画用フォーカスレンズ８１４およびミラー８２２を介して、空間光変調器８２１に導かれる。一方、観察用光Ｌ２は、ミラー６００および観察用フォーカスレンズ６２を介して、観察部６３に導かれる。

＜観察用フォーカスレンズ６２＞
観察用フォーカスレンズ６２は、光源部８１から出射された光Ｌの一部（具体的には、分岐部６１で分岐された観察用光Ｌ２）を、観察部６３の観察対象面６３０（後述する）に収束させる。

観察用フォーカスレンズ６２は、分岐部６１を中心として、描画用フォーカスレンズ８１４（ただし、基準位置にある描画用フォーカスレンズ８１４）と対称に配置される。すなわち、観察用フォーカスレンズ６２は、分岐部６１から観察用フォーカスレンズ６２までの光学距離が、分岐部６１から基準位置にある描画用フォーカスレンズ８１４までの光学距離と、等しくなるような位置に配置される。つまり、光源部８１から観察用フォーカスレンズ６２までの光学距離と、光源部８１から基準位置にある描画用フォーカスレンズ８１４までの光学距離とは、等しい。また、観察用フォーカスレンズ６２は、描画用フォーカスレンズ８１４と焦点距離が等しいシリンドリカルレンズ（より好ましくは、さらに、レンズ厚さ、曲率半径、材質等の少なくとも１つも、描画用フォーカスレンズ８１４と等しいシリンドリカルレンズ）により構成されており、そのシリンドリカル面を、入射光の上流側に向けるようにして配置される。また、観察用フォーカスレンズ６２は、その中心線に、観察用光Ｌ２が入射するような高さ位置に配置される。

上述したとおり、観察用フォーカスレンズ６２の焦点距離と、描画用フォーカスレンズ８１４の焦点距離とは、等しい。したがって、描画用フォーカスレンズ８１４が基準位置に配置されている状態において、観察用フォーカスレンズ６２とこれが観察用光Ｌ２を収束させる観察対象面６３０との間の光学距離と、描画用フォーカスレンズ８１４とこれが描画用光Ｌ１を収束させる変調面８２０との間の光学距離とは、等しい。上述したとおり、光源部８１から観察用フォーカスレンズ６２までの光学距離と、光源部８１から描画用フォーカスレンズ８１４までの光学距離とは等しいので、光源部８１から観察対象面６３０までの光学距離と、光源部８１から変調面８２０までの光学距離とは、等しい。

＜観察部６３＞
観察部６３は、光源部８１から出射された光Ｌの一部（具体的には、分岐部６１で分岐された観察用光Ｌ２）を、観察対象面６３０を介して受光して、観察対象面６３０の撮像データを取得する。つまり、観察部６３は、観察対象面６３０に入射する観察用光Ｌ２を、撮像する。

観察部６３は、具体的には、例えば、光学顕微鏡（光学観察顕微鏡）６３１と、撮像素子６３２と、を備える（所謂、カメラ付きの光学顕微鏡）。光学顕微鏡６３１は、観察対象面６３０の観察像を形成する光学装置であり、対物レンズ６３１１と、鏡筒６３１２と、を備える。ただし、対物レンズ６３１１の焦点位置は、観察対象面６３０と一致している。撮像素子６３２は、例えば、光を電気信号に変換するＣＣＤやＣＭＯＳ等の光電変換素子から構成され、光学顕微鏡６３１から取得した観察対象面６３０の観察像の画像情報を、電気信号に変換して、観察対象面６３０の撮像データを取得する。この撮像データは、制御部９（具体的には、制御部９にて実現される状態推定部６４）に出力される。

＜状態推定部６４＞
状態推定部６４は、観察部６３が取得した撮像データ（すなわち、観察対象面６３０の撮像データ）に基づいて、変調面８２０における光の状態（ここでは、例えば、光の入射位置）を推定する。状態推定部６４は、具体的には、観察部６３が取得した撮像データを画像解析して、観察対象面６３０における光（すなわち、観察用光Ｌ２）の入射位置を特定し、当該特定された入射位置を、変調面８２０における光（すなわち、描画用光Ｌ１）の入射位置と推定する。状態推定部６４によって推定された変調面８２０における描画用光Ｌ１の入射位置を、以下「推定入射位置」ともいう。

もっとも、状態推定部６４が推定する「光の状態」は、光の入射位置に限られるものではなく、例えば、光の強度分布（例えば、光の長幅方向に沿う強度分布）等であってもよい。この場合、状態推定部６４は、観察部６３が取得した撮像データを画像解析して、観察対象面６３０における観察用光Ｌ２の長幅方向に沿う強度分布を特定し、当該特定された強度分布を、変調面８２０における描画用光Ｌ１の長幅方向に沿う強度分布と推定する。

描画用フォーカスレンズ８１４が基準位置に配置されている場合、観察対象面６３０に入射する観察用光Ｌ２と、変調面８２０に入射する描画用光Ｌ１とは、同じ履歴を経ている。すなわち、分岐部６１にて分岐された描画用光Ｌ１と観察用光Ｌ２とは、同じ光学距離を進んで、描画用フォーカスレンズ８１４、あるいは、観察用フォーカスレンズ６２に入射し、さらに同じ光学距離を進んで、変調面８２０、あるいは、観察対象面６３０に収束される。したがって、変調面８２０における光の実際の状態は、観察対象面６３０における光の状態と、精度よく一致している。すなわち、状態推定部６４が推定した光の状態（特に、光学距離に依存して変化する光の状態）は、変調面８２０における光の実際の状態と精度よく一致した信頼のできる情報であるといえる。

例えば、光源部８１から出射される光が揺らいでいる場合、その揺らぎ量は、光学距離に依存して変化するところ、ここでは、光源部８１から観察対象面６３０までの光学距離と、光源部８１から変調面８２０までの光学距離とが、等しいので、変調面８２０における光の実際の入射位置は、観察対象面６３０における光の入射位置と、精度よく一致している。すなわち、状態推定部６４が取得した推定入射位置は、変調面８２０における光の実際の入射位置と精度よく一致した信頼のできる情報であるといえる。

＜３．補正部７０＞
露光ユニット８は、状態推定部６４が取得した推定入射位置に基づいて、光源部８１から出射された光が進行する光路（具体的には、光源部８１から出射され、分岐部６１を透過した描画用光Ｌ１の光路）と変調面８２０との相対的な位置関係を調整する補正部７０を、備える。

補正部７０について、引き続き図５を参照しながら具体的に説明する。補正部７０は、描画用フォーカスレンズ８１４を変位させることによって、描画用光Ｌ１の光路と変調面８２０との相対的な位置関係を変更する。補正部７０は、レンズ変位機構７１と、変更制御部７２と、を備える。

＜レンズ変位機構７１＞
レンズ変位機構７１は、描画用フォーカスレンズ８１４をＺ軸に沿って（すなわち、描画用光Ｌ１の光軸と直交する面内（ＸＺ面内）において、副走査方向（Ｘ方向）と直交する方向に沿って）変位させて、描画用フォーカスレンズ８１４のＺ方向に沿う位置（高さ位置）を変更する駆動機構である。

レンズ変位機構７１について、図６を参照しながら具体的に説明する。図６は、レンズ変位機構７１を模式的に示す図である。

レンズ変位機構７１は、基台７１０等に固定された門型のフレーム７１１と、フレーム７１１に支持されたフローティングホルダ７１２と、を備える。フローティングホルダ７１２は、描画用フォーカスレンズ８１４の外縁を保持する。

フレーム７１１の一方の側壁の内壁面には、固定規制ピン７１３が凸設されており、その先端がフローティングホルダ７１２の一方の側方枠に当接する。一方、フレーム７１１の他方の側壁の内壁面とフローティングホルダ７１２の他方の側方枠との間には、バネ７１４が縮短状態で配設される。したがって、フローティングホルダ７１２は、バネ７１４の付勢力を受けて、固定規制ピン７１３に押しつけられており、これによって、フローティングホルダ７１２の横方向（Ｘ軸方向）の位置（ひいては、描画用フォーカスレンズ８１４の位置）が規制される。

一方、フレーム７１１の天板には、これを上下に貫通する貫通孔７１１１が、Ｘ方向に間隔をあけて例えば２個形成されており、各貫通孔に、可動規制ピン７１５が上下移動可能な状態で挿通される。各可動規制ピン７１５は、フレーム７１１の天板の厚みよりも十分に長く、可動規制ピン７１５の下端は、フローティングホルダ７１２の上方枠に当接する。一方、基台７１０とフローティングホルダ７１２の下方枠との間には、可動規制ピン７１５と対向する各位置に、縮短状態のバネ７１６が配設される。したがって、フローティングホルダ７１２は、このバネ７１６の付勢力を受けて、可動規制ピン７１５に押しつけられており、これによって、フローティングホルダ７１２の上下方向（Ｚ軸方向）の位置（ひいては、描画用フォーカスレンズ８１４の位置）が規制される。

ここで、各可動規制ピン７１５の上端には、可動規制ピン７１５の高さ位置（Ｚ方向に沿う位置）を変更する駆動部７１７が配設される。駆動部７１７は、具体的には、例えば、ステッピングモータあるいはサーボモータ等で駆動される直動式のアクチュエータを含んで構成することができる。駆動部７１７が可動規制ピン７１５を上下に移動させると、これに伴って、フローティングホルダ７１２（ひいては、描画用フォーカスレンズ８１４）が、上下に変位する。ただし、駆動部７１７は、制御部９（具体的には、制御部９にて実現される変更制御部７２）と電気的に接続されており、変更制御部７２の制御下で動作する。つまり、描画用フォーカスレンズ８１４の高さ位置は、変更制御部７２によって制御される。

描画用フォーカスレンズ８１４がＺ軸に沿って変位されると、描画用光Ｌ１の光路と変調面８２０との相対的な位置関係が変更され、変調面８２０における描画用光Ｌ１の入射位置が変更される。例えば、図示されるような描画用光Ｌ１の光路が形成されている場合、描画用フォーカスレンズ８１４が基準位置から上方に変位されると、変調面８２０における描画用光Ｌ１の実際の入射位置は、描画用フォーカスレンズ８１４の変位量に応じた量だけ、推定入射位置よりも＋Ｙ側の位置となる。また、描画用フォーカスレンズ８１４が基準位置から下方に変位されると、変調面８２０における描画用光Ｌ１の実際の入射位置は、描画用フォーカスレンズ８１４の変位量に応じた量だけ、推定入射位置よりも−Ｙ側の位置となる。

＜変更制御部７２＞
変更制御部７２は、状態推定部６４が取得した推定入射位置に基づいて、変調面８２０における描画用光Ｌ１の実際の入射位置が、理想位置（例えば、変調面８２０の中心線）に近づくような（好ましくは、理想位置と一致するような）、描画用フォーカスレンズ８１４の変位方向と変位量とを、特定する。そして、変更制御部７２は、レンズ変位機構７１を制御して、当該特定された変位方向に、当該特定された変位量だけ、描画用フォーカスレンズ８１４を変位させる。

例えば、図示されるような描画用光Ｌ１の光路が形成されている場合において、推定入射位置が理想位置よりも−Ｙ側である場合、変更制御部７２は、レンズ変位機構７１を制御して、描画用フォーカスレンズ８１４を基準位置から上方に変位させる。これによって、変調面８２０における描画用光Ｌ１の実際の入射位置が、推定入射位置よりも＋Ｙ側の位置となる。すなわち、描画用光Ｌ１の実際の入射位置の、理想位置からのずれ幅が、小さくなる。逆に、推定入射位置が理想位置よりも＋Ｙ側である場合、変更制御部７２は、レンズ変位機構７１を制御して、描画用フォーカスレンズ８１４を基準位置から下方に変位させる。これによって、変調面８２０における描画用光Ｌ１の実際の入射位置が、推定入射位置よりも−Ｙ側の位置となる。すなわち、描画用光Ｌ１の実際の入射位置の、理想位置からのずれ幅が、小さくなる。

なお、変更制御部７２が、描画用フォーカスレンズ８１４の変位量を算出する態様は、どのようなものであってもよい。例えば、変更制御部７２は、推定入射位置と理想位置とのずれ量を、そのまま、描画用フォーカスレンズ８１４の変位量としてもよい。また例えば、変更制御部７２は、推定入射位置と理想位置とのずれ量の半分に相当する距離を、描画用フォーカスレンズ８１４の変位量としてもよい。また例えば、変更制御部７２は、状態推定部６４が取得した現時刻の推定入射位置と過去の推定入射位置とに基づいて、現時刻から所定時間（例えば、描画用フォーカスレンズ８１４の移動に要する時間）だけ先の時刻の推定入射位置を予測し、当該予測された推定入射位置と理想位置とのずれ量を、描画用フォーカスレンズ８１４の変位量としてもよい。また、変更制御部７２は、推定入射位置と理想位置とのずれ量が所定の許容範囲以下の場合は、変位量をゼロとしてもよい。

＜４．監視部６０および補正部７０が行う処理の流れ＞
監視部６０および補正部７０が行う処理の流れについて、引き続き、図５を参照しながら説明する。

光源部８１からの光の出射が開始されると、監視部６０が、変調面８２０における光の状態の監視を開始する。具体的には、分岐部６１が、光源部８１から出射された光Ｌの一部を分岐させ、観察用フォーカスレンズ６２が、当該分岐された光（観察用光Ｌ２）を、観察対象面６３０に収束させる。その一方で、観察部６３が、観察対象面６３０の撮像データを、連続的に（あるいは、定められた周期で間欠的に）、取得する。撮像データが取得されると、状態推定部６４が、当該撮像データを画像解析して、観察対象面６３０における観察用光Ｌ２の入射位置を特定し、当該特定された入射位置を、変調面８２０における描画用光Ｌ１の推定入射位置として取得する。このようにして、変調面８２０における描画用光Ｌ１の推定入射位置が、即時に取得されていく。

一方、監視部６０が、変調面８２０における光の状態を監視するのと並行して、補正部７０が、監視部６０が取得した推定入射位置に基づいて、描画用光Ｌ１の光路と変調面８２０との相対的な位置関係を調整する。具体的には、変更制御部７２が、状態推定部６４が取得した推定入射位置に基づいて、変調面８２０における描画用光Ｌ１の実際の入射位置が理想位置に近づくような描画用フォーカスレンズ８１４の変位方向および変位量を特定する。そして、レンズ変位機構７１が、当該特定された方向に、当該特定された変位量だけ、描画用フォーカスレンズ８１４を変位させる。これによって、描画用光Ｌ１が、常に、変調面８２０内における、理想位置（少なくとも、理想位置から大きく外れない位置）に、入射するように担保される。

補正部７０による補正がない場合、光源部８１から出射される光が揺らぐと、変調面８２０において、理想位置からずれた位置に光が入射し、このずれが、基板Ｗ上の描画光の照射位置のずれとなって現れる。例えば、図示されるような描画用光Ｌ１の光路が形成されている場合、光源部８１から出射される光のＺ軸方向の揺らぎは、変調面８２０において、複数の変調単位の配列方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）のずれとなって現れ、変調面８２０におけるこのずれが、基板Ｗにおける描画光の照射位置のＹ方向のずれとなって現れてしまう（図３の仮想線参照）。補正部７０による補正が行われる場合、光源部８１から出射される光が揺らいだとしても、変調面８２０における描画用光Ｌ１の入射位置は、理想位置から大きく外れない。したがって、描画光は、常に、基板Ｗにおける所期の位置に照射される。すなわち、露光位置精度の低下が抑制される。

＜５．露光装置１の動作＞
露光装置１において実行される基板Ｗに対する一連の処理の流れについて、図７を参照しながら説明する。図７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９の制御下で行われる。

露光装置１においては、まず、搬送装置２が、カセット載置部１７に載置されたカセットＣから未処理の基板Ｗを１枚取り出して、処理領域１４のステージ４上に移載する（ステップＳ１）。なお、このとき、必要に応じて、搬送装置２は、プリアライメント部３を経由して、基板Ｗをステージ４上に移載してもよい。すなわち、搬送装置２は、必要に応じて、カセットＣから取り出した未処理の基板Ｗを、一旦、プリアライメント部３に搬入し、プリアライメント処理後の基板Ｗをプリアライメント部３から搬出して、ステージ４上に移載してもよい。

ステージ４上に基板Ｗが載置され、ステージ４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５が、ステージ４をマーク撮像ユニット７の下方位置まで移動させる。ステージ４がマーク撮像ユニット７の下方に配置されると、続いて、ステージ４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（アライメント処理）が行われる（ステップＳ２）。具体的には、まず、マーク撮像ユニット７が、基板Ｗの上面を撮像する。続いて、制御部９が、マーク撮像ユニット７が取得した撮像データを画像解析して、ここから基板Ｗ上のアライメントマークを検出する。アライメントマークが検出されると、制御部９は、その検出位置に基づいて、ステージ４上の基板Ｗが、所定の位置からどれだけ位置ずれしているかを算出する。基板Ｗの位置ずれ量が算出されると、ステージ駆動機構５が当該算出されたずれ量だけステージ４を移動させて、当該基板Ｗが所定の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Ｓ３）。描画処理は、各露光ヘッド８０を、基板Ｗに対して相対的に移動させつつ、各露光ヘッド８０から、基板Ｗの上面に向けて空間変調された光（描画光）を照射させることによって行われる。

描画処理について、図８を参照しながら具体的に説明する。図８は、描画処理を説明するための図である。

描画処理においては、ステージ駆動機構５が、マーク撮像ユニット７の下方位置に配置されているステージ４を、まずは、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を各露光ヘッド８０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、各露光ヘッド８０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、各露光ヘッド８０から描画光の照射が開始される。すなわち、制御部９は、パターンデータＤ（具体的には、記憶装置９４に格納されたパターンデータＤ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るべきデータを記述した部分）を読み出して、当該読み出されたパターンデータＤに応じて変調ユニット８２を制御して、各露光ヘッド８０から、当該パターンデータＤに応じて空間変調された描画光を、基板Ｗに向けて出射させる。

各露光ヘッド８０が、基板Ｗに向けて断続的に描画光を出射しながら、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光の幅に相当する領域）に、パターン群が描画されることになる。ここでは、２個の露光ヘッド８０，８０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５は、ステージ４を副走査軸（Ｘ軸）に沿って所定方向（例えば、−Ｘ方向）に、描画光の幅に相当する距離だけ移動させることによって、基板Ｗを各露光ヘッド８０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、各露光ヘッド８０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５は、ステージ４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を各露光ヘッド８０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、各露光ヘッド８０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、各露光ヘッド８０から描画光の照射が開始される。この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。

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。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。

ただし、上述したとおり、光源部８１から光が出射されている間、監視部６０が、変調面８２０における光の状態を監視しており、これと並行して、補正部７０が、監視部６０が取得した推定入射位置に基づいて、描画用光Ｌ１の光路と変調面８２０との相対的な位置関係を調整している。これによって、光源部８１から出射される光が揺らいだとしても、露光位置精度が低下しにくいように担保されている。

再び図７を参照する。描画処理が終了すると、搬送装置２が処理済みの基板Ｗをステージ４から受け取ってカセットＣに収容する（ステップＳ４）。これによって、当該基板Ｗに対する一連の処理が終了する。処理済みの基板ＷをカセットＣに収容した後、搬送装置２は、新たな未処理の基板ＷをカセットＣから取り出し、今度は、当該基板Ｗに対して上述した一連の処理が施されることになる。

＜６．効果＞
上記の実施の形態によると、光源部８１から出射された光の、観察対象面６３０での撮像データを取得できる。ここで、光源部８１から観察対象面６３０までの光学距離が、光源部８１から変調面８２０までの光学距離と等しいので、観察対象面６３０における光の状態（特に、光学距離に依存する光の状態）が、変調面８２０における光の状態と等しいと推定できる。したがって、観察部６３が取得した撮像データから、空間光変調器８２１の変調面８２０における光の状態を、正確に把握できる。

また、上記の実施の形態によると、観察部６３が取得した撮像データに基づいて、変調面８２０における光の状態を推定する状態推定部６４を備える。したがって、例えば、変調面８２０における光の状態に異常がある場合に、これを速やかに検知できる。特に、上記の実施の形態によると、状態推定部６４が、観察部６３が取得した撮像データに基づいて、変調面８２０における光の入射位置を推定する。したがって、例えば、変調面８２０における光の入射位置が理想位置からずれている場合に、これを速やかに検知できる。

また、上記の実施の形態によると、補正部７０が、状態推定部６４が推定した変調面８２０における光の入射位置に基づいて、光源部８１から出射された光が進行する光路（描画用光Ｌ１の光路）と変調面８２０との相対的な位置関係を調整する。この構成によると、例えば、推定入射位置が理想位置からずれている場合に、当該相対的な位置関係を変更することによって、変調面８２０における光の実際の入射位置を理想位置に近づけることができる。これによって、露光位置精度の低下を抑制できる。また、この構成によると、露光装置１の起動直後、長期間の不使用状態後等のように、露光装置１が熱的に安定していない状態（すなわち、光源部８１から出射される光が揺らぎやすい状態）であっても、露光位置精度の低下が生じにくいので、露光装置１の暖機運転を行う必要がない。したがって、露光装置１のスループット低下を抑制できる。

また、上記の実施の形態によると、描画用フォーカスレンズ８１４を変位させることによって、光源部８１から出射された光が進行する光路と変調面８２０との相対的な位置関係を変更する。この構成によると、簡易な構成で、変調面８２０における光の実際の入射位置を変更できる。

また、上記の実施の形態によると、観察対象面６３０に光を収束させる観察用フォーカスレンズ６２と光源部８１との間の光学距離が、変調面８２０に光を収束させる描画用フォーカスレンズ８１４と光源部８１との間の光学距離と、等しい。この構成によると、光源部８１から出射されて観察対象面６３０に入射する光の履歴と、光源部８１から出射されて変調面８２０に入射する光の履歴とが等しくなる。したがって、観察部６３が取得した撮像データから、空間光変調器８２１の変調面８２０における光の状態を、特に正確に推定できる。

＜７．変形例＞
上記の実施の形態では、補正部７０は、描画用フォーカスレンズ８１４を変位させることによって、描画用光Ｌ１の光路と変調面８２０との相対的な位置関係を変更していたが、補正部７０は、別の態様で、この相対的な位置関係を変更してもよい。例えば、補正部７０は、空間光変調器８２１を、複数の変調単位の配列方向（Ｘ方向）と直交する方向に移動させることによって、この相対的な位置関係を変更してもよい。

また、上記の実施の形態において、補正部７０は必ずしも必要ではない。例えば補正部７０に替えて、状態推定部６４が取得した推定入射位置が所定の許容範囲を超えた場合に、その旨をオペレータに報知する報知部を、設けてもよい。

また、上記の実施の形態では、状態推定部６４が取得した推定入射位置が、変調面８２０における描画用光Ｌ１の入射位置の補正に用いられていたが、状態推定部６４が取得した推定入射位置は、これ以外の各種の制御等に用いられてもよい。例えば、露光ヘッド８０に不具合が発生した場合に、不具合の原因となった箇所を特定するにあたって、状態推定部６４が取得した推定入射位置が用いられてもよい。具体的には、例えば、露光ヘッド８０に不具合が発生して描画光が基板Ｗにおける所期の位置からずれた位置に照射されている状況で、推定入射位置が理想位置からずれていない場合に、不具合箇所は、空間光変調器８２１かこれよりも描画用光Ｌ１の光路の下流側にあると判断することができる。

また、上記の実施の形態では、空間光変調器８２１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８２１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、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
２ 搬送装置
３ プリアライメント部
４ ステージ
５ ステージ駆動機構
６ ステージ位置計測部
７ マーク撮像ユニット
８ 露光ユニット
８１ 光源部
８１４ 描画用フォーカスレンズ
８２ 変調ユニット
８２１ 空間光変調器
８２０ 変調面
８３ 投影光学系
９ 制御部
６０ 監視部
６１ 分岐部
６２ 観察用フォーカスレンズ
６３ 観察部
６３０ 観察対象面
６４ 状態推定部
７０ 補正部
７１ レンズ変位機構
７２ 変更制御部
Ｗ 基板

Claims (6)

1. 空間変調された光を基板に照射して前記基板を露光する露光装置であって、
   基板を保持する保持部と、
   空間変調された光を形成する光学装置と、
   を備え、
   前記光学装置が、
   光を出射する光源部と、
   前記光源部から出射された光の一部を、観察対象面を介して受光して、前記観察対象面の撮像データを取得する観察部と、
   前記光源部から出射された光の残りを、変調面で受光して、当該受光した光にパターンデータに応じた空間変調を施す空間光変調器と、
   前記観察部が取得した前記撮像データに基づいて、前記観察対象面における光の状態を特定し、当該特定された光の状態を、前記変調面における光の状態と推定する、状態推定部と、
   を備え、
   前記光源部から前記観察対象面までの光学距離と、前記光源部から前記変調面までの光学距離とが、等しい、
   露光装置。
2. 請求項１に記載の露光装置であって、
   前記状態推定部が、
   前記観察部が取得した前記撮像データに基づいて、前記観察対象面における光の入射位置を特定し、当該特定された光の入射位置を、前記変調面における光の入射位置と推定する、
   露光装置。
3. 請求項２に記載の露光装置であって、
   前記状態推定部が推定した前記変調面における光の入射位置に基づいて、前記光源部から出射された光が進行する光路と前記変調面との相対的な位置関係を調整する補正部、
   を備える、露光装置。
4. 請求項３に記載の露光装置であって、
   前記光学装置が、
   前記光源部から出射された光を前記変調面に光を収束させる第１レンズ、
   を備え、
   前記補正部が、
   前記第１レンズを変位させることによって、前記相対的な位置関係を変更する、
   露光装置。
5. 請求項４に記載の露光装置であって、
   前記光学装置が、
   前記光源部から出射された光を前記観察対象面に光を収束させる第２レンズ、
   を備え、
   前記光源部から前記第１レンズまでの光学距離が、前記光源部から前記第２レンズまでの光学距離と、等しい、
   露光装置。
6. 空間変調を施された光を形成する光学装置であって、
   光を出射する光源部と、
   前記光源部から出射された光の一部を、観察対象面を介して受光して、前記観察対象面の撮像データを取得する観察部と、
   前記光源部から出射された光の残りを、変調面で受光して、当該受光した光にパターンデータに応じた空間変調を施す空間光変調器と、
   前記観察部が取得した前記撮像データに基づいて、前記観察対象面における光の状態を特定し、当該特定された光の状態を、前記変調面における光の状態と推定する、状態推定部と、
   を備え、
   前記光源部から前記観察対象面までの光学距離と、前記光源部から前記変調面までの光学距離とが、等しい、
   光学装置。

Images