(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ステージに載置した第１物体面上のパターンを照明手段からの露光光で照明し、該第１物体面上のパターンを投影光学系により第２ステージに載置した第２物体面上に投影露光する露光装置において、
該第１ステージに設けられた所定のマークを有する基準プレートと、
該第２ステージに設けられた反射面プレートと、
該投影光学系を介して該反射面プレートに投影された、該基準プレートのマークの像からの光を受光する受光手段と、
前記第１又は第２ステージの位置を前記投影光学系の光軸方向に種々異ならせた状態で得られる前記受光手段による受光結果に基づき、前記反射面プレート上での前記マークの像の合焦状態を測定する手段とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
第１ステージに載置した第１物体面上のパターンを照明手段からのスリット開口の露光光で照明し、該第１物体面上のパターンを投影光学系により第２ステージに載置した第２物体面上に該第１ステージと第２ステージをスリット開口の短手方向に該投影光学系の投影倍率に対応させた速度比で同期させて相対的に走査させながら投影露光する走査露光装置において、
該第１ステージに設けられた所定のマークを有する基準プレートと、
該第２ステージに設けられた反射面プレートと、
該投影光学系を介して該反射面プレートに投影された、該基準プレートのマークの像からの光を受光する受光手段と、
前記第１又は第２ステージの位置を前記投影光学系の光軸方向に種々異ならせた状態で得られる前記受光手段による受光結果に基づき、前記反射面プレート上での前記マークの像の合焦状態を測定する手段とを有することを特徴とする走査露光装置。
【請求項３】
前記基準プレートは前記第１ステージ上における第１物体面の走査方向に挟んだ少なくとも一方の領域に設けていることを特徴とする請求項２の走査露光装置。
【請求項４】
前記基準プレートは前記第１ステージ上における第１物体面の走査方向の面側に設けており、このうち前記投影光学系の光軸に近い方の基準プレートを利用して前記第２物体面の光軸方向の面位置を求めていることを特徴とする請求項２の走査露光装置。
【請求項５】
前記基準プレートには走査方向と直交方向に合焦状態検出用の複数のマークが設けられていることを特徴とする請求項２，３又は４の走査露光装置。
【請求項６】
前記反射面プレートは前記第２ステージ上における第２物体面の走査方向に挟んだ少なくとも一方の領域に設けていることを特徴とする請求項２から５の何れか１項記載の走査露光装置。
【請求項７】
前記反射面プレートは前記第２ステージ上における第２物体面の走査方向の面側に設けており、このうち前記投影光学系の光軸に近い方の反射面プレートを利用して前記反射面プレート上での前記マークの像の合焦状態を測定していることを特徴とする請求項２から６の何れか１項記載の走査露光装置。
【請求項８】
前記反射面プレートは走査方向に直交する方向の長さが前記第２ステージ上の第２物体面の径よりも大きいことを特徴とする請求項６又は７の走査露光装置。
【請求項９】
前記投影光学系を介さずにその光軸に対して斜方向から投光系よりパターンを前記第２物体面上に形成し、該第２物体面に形成したパターンの像を受光系で受光素子面上に再結像し、該受光素子面上に再結像したパターンの像の位置信号より該第２物体面の光軸方向の位置情報を求めるオフアクシス面位置検出系を設け、該オフアクシス面位置検出系は前記合焦状態を測定する手段で得られるデータを利用してキャリブレーションを行っていることを特徴とする請求項２から８の何れか１項記載の走査露光装置。
【請求項１０】
第１ステージに載置した第１物体上のパターンを照明手段からの露光光で照明し、該第１物体上のパターンを投影光学系により第２ステージ上に載置した第２物体面上に投影する露光装置において、
該第１又は第２ステージの一方に設けられた所定のマークを有する反射プレートと、
他方のステージに設けられた透過部と、
該マークからの光を該投影光学系と該透過部とを介して受光する受光手段と、
前記第１又は第２ステージの位置を前記投影光学系の光軸方向に種々異ならせた状態で得られる前記受光手段による受光結果に基づき、前記投影光学系を介した前記マークの像の合焦状態を測定する手段とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
第１ステージに載置した第１物体面上のパターンを照明手段からのスリット開口の露光光で照明し、該第１物体面上のパターンを投影光学系により第２ステージに載置した第２物体面上に該第１ステージと第２ステージをスリット開口の短手方向に該投影光学系の投影倍率に対応させた速度比で同期させて相対的に走査させながら投影露光する走査露光装置において、
該第１ステージ又は第２ステージの一方に設けられた所定のマークを有する反射プレートと、
他方のステージに設けられた透過部を有するプレートと
該マークからの光を該投影光学系と該透過部を有するプレートとを介して受光する受光手段と、
前記第１又は第２ステージの位置を前記投影光学系の光軸方向に種々異ならせた状態で得られる前記受光手段による受光結果に基づき、前記投影光学系を介した前記マークの像の合焦状態を測定する手段とを有することを特徴とする走査露光装置。
【請求項１２】
前記透過部を有するプレートは前記第１ステージ上における第１物体面の走査方向に挟んだ少なくとも一方の領域に設けていることを特徴とする請求項１１の走査露光装置。
【請求項１３】
前記透過部を有するプレートは前記第１ステージ上における第１物体面の走査方向の面側に設けており、このうち前記投影光学系の光軸に近い方の透過部を有するプレートを利用して前記マークの像の合焦状態を測定していることを特徴とする請求項１１の走査露光装置。
【請求項１４】
前記透過部を有するプレートには走査方向と直交方向に面位置検出用の複数のマークが設けられていることを特徴とする請求項１１，１２又は１３の走査露光装置。
【請求項１５】
前記反射プレートは前記第２ステージ上における第２物体面の走査方向に挟んだ少なくとも一方の領域に設けていることを特徴とする請求項１１から１４の何れか１項記載の走査露光装置。
【請求項１６】
前記反射プレートは前記第２ステージ上における第２物体面の走査方向の面側に設けており、このうち前記投影光学系の光軸に近い方の反射プレートを利用して前記マークの像の合焦状態を測定していることを特徴とする請求項１１から１５の何れか１項記載の走査露光装置。
【請求項１７】
前記反射プレートは走査方向に直交する方向の長さが前記第２ステージ上の第２物体面の径よりも大きいことを特徴とする請求項１５又は１６の走査露光装置。
【請求項１８】
前記投影光学系を介さずにその光軸に対して斜方向から投光系よりパターンを前記第２物体面上に形成し、該第２物体面に形成したパターンの像を受光系で受光素子面上に再結像し、該受光素子面上に再結像したパターンの像の位置信号より該第２物体面の光軸方向の位置情報を求めるオフアクシス面位置検出系を設け、該オフアクシス面位置検出系は前記合焦状態を測定する手段で得られるデータを利用してキャリブレーションを行っていることを特徴とする請求項１１から１７の何れか１項記載の走査露光装置。
【請求項１９】
前記透過部を有するプレートは、該プレートと前記受光手段との合焦状態を計測するためのマークを有することを特徴とする請求項１１から１８の何れか１項記載の走査露光装置。
【請求項２０】
請求項１から１９の何れか１項記載の露光装置を用いてデバイスを製造していることを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法に関し、特にレチクルマスク）面上に形成されているＩＣ，ＬＳＩ等の微細な電子回路パターンを投影レンズ（投影光学系）によりウエハ面上に投影し、露光するときに該ウエハ面の該投影レンズの光軸方向の面位置情報を検出し、該ウエハを投影光学系の最良結像面に位置させることにより高集積度のデバイスを製造する際に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より半導体素子製造用の縮小投影型の露光装置では、第１物体としてのレチクルの回路パターンを投影レンズ系により第２物体としてのウエハ上に投影し、露光している。このとき投影露光に先立って面位置検出装置を用いてウエハ面の光軸方向の位置を検出して、該ウエハ面を投影レンズの最良結像面に位置するようにしている。
【０００３】
面位置検出装置としては、従来より、投影レンズによってマスクパターンが転写される位置に設けた半導体ウエハ面に対して斜め方向から入射光を照射し、その半導体ウエハ表面から斜めに反射する反射光を検出して、その表面位置を検出する斜入射方式の面位置検出装置が多く用いられている。
【０００４】
一方、最近では露光装置として高解像力が得られ、且つ画面サイズを拡大できるステップアンドスキャン方式の走査型投影露光装置（露光装置）が種々と提案されている。この走査型露光装置では、レチクル面上のパターンをスリット状光束により照明し、該スリット状光束により照明されたパターンを投影系（投影光学系）を介し、スキャン動作によりウエハ上に露光転写している。
【０００５】
一般に投影露光装置では、高解像力化に伴って投影光学系の焦点深度が浅くなってくるためにウエハ面を投影光学系の光軸方向の適切なる位置に配置して露光することが投影解像力を向上させるための大きな要素となっている。
【０００６】
露光装置に用いられるウエハ面の面位置検出装置としては、前述の如くウエハ面に対して斜入射に構成されるオフアクシス（Ｏｆｆ  Ａｘｉｓ）の検出機構が一般的である。投影型の露光装置では露光に伴って投影光学系が熱を吸収したり、又周囲の環境変動、例えば気圧変動等で投影光学系の焦点位置が変化してくる。
【０００７】
そうすると前述の斜入射方式のＯＦＦアクシス（Ｏｆｆ  Ａｘｉｓ）面位置検出機構の計測原点との間に焦点面のズレが生じてくる。このため、多くの露光装置にはこのずれをキャリブレーションする機構を搭載している。
【０００８】
本出願人は例えば特公平６−５２７０６号公報でこのキャリブレーション機構として「自己共役法」を用いた露光装置を提案している。ここで「自己共役」とは、第１物体上（例えばレチクル）のパターン像を投影光学系を介して第２物体上（例えばウエハステージ）の反射面に集光させ、反射した光束を再度投影光学系を介して第１物体上のパターンを集光させる状態をいう。「自己共役法」とは、この状態でパターンを通過する反射光束の光量を検出するとき第２物体上の反射面が投影光学系の結像面に位置した場合に検出光量が最大になることを利用して、オフアクシスによる面位置検出機構とのキャリブレーションを行っている。
【０００９】
他のキャリブレイション機構としては、投影露光装置に搭載されているＴＴＬ方式の位置合わせ用の顕微鏡を用いて、第１物体であるレチクルの透過部分より投影光学系を通して（ＴＴＬ）、第２物体であるウェハーステージ上に形成されているマークの画像鮮鋭度を測定することにより、投影光学系の最良結像面を検出してオフアクシスによる面位置検出機構とのキヤリブレーションを行う例が知られている。
【００１０】
この方法では、レチクル上にウェハーステージ上のマークを観察するための透過部が必要となるため、この透過部をレチクル上の露光領域外に設けることが一般に行われている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
投影露光装置に用いられている「自己共役法」によるキャリブレイションは比較的簡易な構成により精度良く、キャリブレイションを行うことができるという特徴がある。
【００１２】
この他、「自己共役法」を用いて、レチクル面観察用の顕微鏡内に反射光の光量を検出する為の検出手段を設け、レチクル上の露光パターンそのものを用いてキャリブレイションを行う方法が知られている。しかしながらこの方法は顕微鏡の観察可能な範囲内に必ずしもキャリブレイションに適した露光パターンがあるとは限らないため、投影光学系の露光領域内の異なる複数点の最良結像位置を知り、これより投影光学系の結像面全面の情報を得ることができないという問題点があった。
【００１３】
またレチクル面観察用の顕微鏡を用いて、ウェハーステージ上に形成されているマークの画像鮮鋭度を測定する方法では、レチクル上にウェハーステージ上のマークを観察するための透過部が必要となる。しかしながら顕微鏡の観察可能な範囲内に必ずしもウェハーステージ上のマークを観察するための透過部があるとは限らないため、同様に結像面全面の情報を得ることができないという問題点があった。
【００１４】
これに対して、レチクル上の露光領域内に専用のパターン（もしくは透過部）を設けてやると、投影光学系の露光領域内の異なる複数点の最良結像位置を知り、投影光学系の結像面全面の情報を得ることが可能となるが、この方法は露光領域内に回路パターン以外のパターンを複数構成するため、回路パターンを設計する上での自由度が著しく損なわれてしまうという問題がある。
【００１５】
また、専用パターンを露光領域内に設けた場合は、回路パターンの露光時に露光領域から顕微鏡を退避させる必要があり、スループットが低下するという問題が生じてしまう。
【００１６】
又、専用パターンを設ける場合、露光に用いるレチクルの全てに専用パターンを設けなければキャリブレーションできないという使用上の不具合があった。
【００１７】
本発明は、第１物体面上のパターンを投影光学系を介して第２物体面上に投影露光する際に第１物体を載置する第１ステージと第２物体を載置する第２ステージに適切に設定した基準プレートと反射面プレートを分配配置することによってＴＴＬ方式で投影光学系の結像面、即ち第２物体面の面位置情報を得るとともにオフアクシスの斜入射方式の面位置検出系で得られる面位置情報を精度良くキャリブレーションし、第２物体面を投影光学系の最良結像面に精度良く位置させ、高集積度の半導体デバイスを容易に得ることができる露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法の提供を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の露光装置は、第１ステージに載置した第１物体面上のパターンを照明手段からの露光光で照明し、該第１物体面上のパターンを投影光学系により第２ステージに載置した第２物体面上に投影露光する露光装置において、該第１ステージに設けられた所定のマークを有する基準プレートと、該第２ステージに設けられた反射面プレートと、該投影光学系を介して該反射面プレートに投影された、該基準プレートのマークの像からの光を受光する受光手段と、前記第１又は第２ステージの位置を前記投影光学系の光軸方向に種々異ならせた状態で得られる前記受光手段による受光結果に基づき、前記反射面プレート上での前記マークの像の合焦状態を測定する手段とを有することを特徴としている。
【００１９】
請求項２の発明の走査露光装置は、第１ステージに載置した第１物体面上のパターンを照明手段からのスリット開口の露光光で照明し、該第１物体面上のパターンを投影光学系により第２ステージに載置した第２物体面上に該第１ステージと第２ステージをスリット開口の短手方向に該投影光学系の投影倍率に対応させた速度比で同期させて相対的に走査させながら投影露光する走査露光装置において、該第１ステージに設けられた所定のマークを有する基準プレートと、該第２ステージに設けられた反射面プレートと、該投影光学系を介して該反射面プレートに投影された、該基準プレートのマークの像からの光を受光する受光手段と、前記第１又は第２ステージの位置を前記投影光学系の光軸方向に種々異ならせた状態で得られる前記受光手段による受光結果に基づき、前記反射面プレート上での前記マークの像の合焦状態を測定する手段とを有することを特徴としている。
【００２０】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記基準プレートは前記第１ステージ上における第１物体面の走査方向に挟んだ少なくとも一方の領域に設けていることを特徴としている。
請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記基準プレートは前記第１ステージ上における第１物体面の走査方向の面側に設けており、このうち前記投影光学系の光軸に近い方の基準プレートを利用して前記第２物体面の光軸方向の面位置を求めていることを特徴としている。
請求項５の発明は、請求項２、３又は４の発明において、前記基準プレートには走査方向と直交方向に合焦状態検出用の複数のマークが設けられていることを特徴としている。
請求項６の発明は、請求項２から５のいずれか１項の発明において、前記反射面プレートは前記第２ステージ上における第２物体面の走査方向に挟んだ少なくとも一方の領域に設けていることを特徴としている。
請求項７の発明は、請求項２から６のいずれか１項の発明において、前記反射面プレートは前記第２ステージ上における第２物体面の走査方向の面側に設けており、このうち前記投影光学系の光軸に近い方の反射面プレートを利用して前記反射面プレート上での前記マークの像の合焦状態を測定していることを特徴としている。
請求項８の発明は、請求項６又は７の発明において、前記反射面プレートは走査方向に直交する方向の長さが前記第２ステージ上の第２物体面の径よりも大きいことを特徴としている。
請求項９の発明は、請求項２から８のいずれか１項の発明において、前記投影光学系を介さずにその光軸に対して斜方向から投光系よりパターンを前記第２物体面上に形成し、該第２物体面に形成したパターンの像を受光系で受光素子面上に再結像し、該受光素子面上に再結像したパターンの像の位置信号より該第２物体面の光軸方向の位置情報を求めるオフアクシス面位置検出系を設け、該オフアクシス面位置検出系は前記合焦状態を測定する手段で得られるデータを利用してキャリブレーションを行っていることを特徴としている。
【００２１】
請求項１０の発明の露光装置は、第１ステージに載置した第１物体上のパターンを照明手段からの露光光で照明し、該第１物体上のパターンを投影光学系により第２ステージ上に載置した第２物体面上に投影する露光装置において、該第１又は第２ステージの一方に設けられた所定のマークを有する反射プレートと、他方のステージに設けられた透過部と、
該マークからの光を該投影光学系と該透過部とを介して受光する受光手段と、前記第１又は第２ステージの位置を前記投影光学系の光軸方向に種々異ならせた状態で得られる前記受光手段による受光結果に基づき、前記投影光学系を介した前記マークの像の合焦状態を測定する手段とを有することを特徴としている。
【００２２】
請求項１１の発明の走査露光装置は、第１ステージに載置した第１物体面上のパターンを照明手段からのスリット開口の露光光で照明し、該第１物体面上のパターンを投影光学系により第２ステージに載置した第２物体面上に該第１ステージと第２ステージをスリット開口の短手方向に該投影光学系の投影倍率に対応させた速度比で同期させて相対的に走査させながら投影露光する走査露光装置において、該第１ステージ又は第２ステージの一方に設けられた所定のマークを有する反射プレートと、他方のステージに設けられた透過部を有するプレートと該マークからの光を該投影光学系と該透過部を有するプレートとを介して受光する受光手段と、前記第１又は第２ステージの位置を前記投影光学系の光軸方向に種々異ならせた状態で得られる前記受光手段による受光結果に基づき、前記投影光学系を介した前記マークの像の合焦状態を測定する手段とを有することを特徴としている。
【００２３】
請求項１２の発明は、請求項１１の発明において、前記透過部を有するプレートは前記第１ステージ上における第１物体面の走査方向に挟んだ少なくとも一方の領域に設けていることを特徴としている。
請求項１３の発明は、請求項１１の発明において、前記透過部を有するプレートは前記第１ステージ上における第１物体面の走査方向の面側に設けており、このうち前記投影光学系の光軸に近い方の透過部を有するプレートを利用して前記マークの像の合焦状態を測定していることを特徴としている。
請求項１４の発明は、請求項１１、１２又は１３の発明において、前記透過部を有するプレートには走査方向と直交方向に面位置検出用の複数のマークが設けられていることを特徴としている。
請求項１５の発明は、請求項１１から１４のいずれか１項の発明において、前記反射プレートは前記第２ステージ上における第２物体面の走査方向に挟んだ少なくとも一方の領域に設けていることを特徴としている。
請求項１６の発明は、請求項１１から１５のいずれか１項の発明において、前記反射プレートは前記第２ステージ上における第２物体面の走査方向の面側に設けており、このうち前記投影光学系の光軸に近い方の反射プレートを利用して前記マークの像の合焦状態を測定していることを特徴としている。
請求項１７の発明は、請求項１５又は１６の発明において、前記反射プレートは走査方向に直交する方向の長さが前記第２ステージ上の第２物体面の径よりも大きいことを特徴としている。
請求項１８の発明は、請求項１１から１７のいずれか１項の発明において、前記投影光学系を介さずにその光軸に対して斜方向から投光系よりパターンを前記第２物体面上に形成し、該第２物体面に形成したパターンの像を受光系で受光素子面上に再結像し、該受光素子面上に再結像したパターンの像の位置信号より該第２物体面の光軸方向の位置情報を求めるオフアクシス面位置検出系を設け、該オフアクシス面位置検出系は前記合焦状態を測定する手段で得られるデータを利用してキャリブレーションを行っていることを特徴としている。
請求項１９の発明は、請求項１１から１８のいずれか１項の発明において、前記透過部を有するプレートは、該プレートと前記受光手段との合焦状態を計測するためのマークを有することを特徴としている。
【００２４】
請求項２０の発明のデバイスの製造方法は、請求項１から１９の何れか１項記載の露光装置を用いてデバイスを製造していることを特徴としている。
【００４３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る面位置検出装置をデバイス製造用のステップアンドスキャン方式の投影露光装置に適用したときの実施形態１の要部概略図である。
【００４４】
図２は図１の一部分の拡大説明図である。本実施形態はパルスレーザーの光源から射出する露光光束を照明光学系（照明手段）を介してレチクル（第１物体）１をスリット状の光束６として照射し、レチクル１上に形成している回路パターンを投影レンズ（投影光学系）２によって感光体を塗布したウエハ（第２物体）３上に走査しながら縮小投影して焼き付ける走査型露光装置を示している。
【００４５】
尚、本実施形態では通常のステップアンドリピート方式の投影露光装置にも同様に適用可能である。
【００４６】
図１において回路パターンの形成されたレチクル１はレーザー干渉計８１と駆動制御手段１０００によってＸ方向に駆動制御されるレチクルステージ（第１ステージ）４に載置している。レチクルステージ４は、Ｚ方向の位置を投影光学系２に対して一定に保った状態でＸ方向に駆動している。
【００４７】
感光基板であるウエハ３はレーザー干渉計８１と駆動制御手段１０００によってＸＹ方向に駆動制御されるウエハステージ（第２ステージ）５に載置している。更にウエハステージ５はＺ方向の位置及び傾きが投影光学系２に対して駆動制御可能となっている。
【００４８】
このレチクル１とウエハ３は投影光学系２を介して光学的に共役な位置に置かれており、照明系（不図示）によりＹ方向に長いスリット状の露光光束６をレチクル１上に形成している。このレチクル１上の露光光束６は、投影光学系２の投影倍率に比した大きさのスリット状の露光光束６ａとしてウエハ３上に形成している。
【００４９】
走査型の縮小投影露光では、このスリット状の露光光束６及び露光光束６ａに対してレチクルステージ４とウエハステージ５の双方を投影光学系２の光学倍率に応じた速度比でＸ方向に動かし、スリット状の露光光束６及び露光光束６ａがレチクル１上のパターン転写領域２１とウエハ３上のパターン転写領域２２を走査することによって走査露光をしている。７はレチクル面１の観察用の顕微鏡である。
【００５０】
本実施形態の面位置検出装置は、ウエハ３面の光軸方向（Ｚ方向）の面位置情報をレチクルステージ４に設けたプレート１０，１１を利用して検出し、該検出結果に基づいて駆動制御手段（１０００）でウエハステージ５を駆動させて、これによりウエハ３を投影光学系２の最良結像面に位置合わせをするＴＴＬ面位置検出系を有している。
【００５１】
次に本実施形態における面位置検出装置の構成について説明する。１０，１１は図２に示すようなプレート（基準プレート）であり、その面上には各々マーク５０（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ），５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ）が形成されている。マーク５０，５１はレチクル１の回路パターンと光軸方向に対して同じ位置に設定している。プレート１０，１１は各々レチクルステージ４上に載置されている。
【００５２】
尚、本実施形態においてプレート１０，１１は必ずしも２つ必要でなく、一方のプレートのみであっても良い。マーク５０，５１は例えばガラス基板上にＣｒ蒸着で形成された一部透過性を持つラインアンドスペースより構成し、図２に示すようにプレート１０，１１上のＹ方向の異なる複数の位置５０ａ〜５０ｃ，５１ａ〜５１ｃに各々配置している。プレート１０，１１上の異なる位置に複数のマークを配置して投影光学系２のスリット状の長手方向（Ｙ方向）の像面変化を検出している。
【００５３】
又、図１に示すようにプレート１０，１１に設けた３つのマーク（５０ａ〜５０ｃ，５１ａ〜５１ｃ）の上方には各マーク毎にハーフミラー（１０１ａ〜１０１ｃ，１１１ａ〜１１１ｃ），集光レンズ（１０２ａ〜１０２ｃ，１１２ａ〜１１２ｃ）、そして受光素子（１０３ａ〜１０３ｃ，１１３ａ〜１１３ｃ）を設けている。ここで１つのハーフミラー１０１ａ、１つの集光レンズ１０２ａ、そして１つの受光素子１０３ａで１つの受光系１００ａを構成している。
【００５４】
６つの受光系１００ａ〜１００ｃ，１１０ａ〜１１０ｃは、レチクルステージ４上に構成されており、駆動制御手段１０００によりレチクルステージ４がＸ方向に駆動する場合には、レチクルステージ４と一体で駆動するものである（図１には、レチクルステージ４と一体で駆動する範囲を点線で示した。）。
【００５５】
一方ウエハステージ５上には、反射面プレート１２を載置している。この反射面プレート１２の表面は、ウエハ３の表面と略同じ高さに設定している。投影光学系２の光軸上におけるウエハ３の表面位置はオフアクシスの斜入射法を用いた面位置検出機構（オフアクシス面位置検出系）３３により検知している。面位置検出機構３３はＺ方向の位置及び傾きが検出可能となっている。
【００５６】
ここでオフアクシス面位置検出系としての面位置検出機構３３では例えば投光系よりパターン又はスポット光をウエハ面上に投影し、ウエハ面に形成したパターン又はスポット光を受光系によりセンサー面上に形成している。そしてセンサー面上におけるそれらの位置情報がウエハ面の光軸方向の位置と所定の関係となるので、このときのセンサー面上における位置情報を検出してウエハ面の光軸方向の面位置を検出している。
【００５７】
次に例えば環境変化に伴う投影光学系の焦点位置の変化と斜入射法による面位置検出機構３３で得られるウエハの面位置データの変化との間のズレをＴＴＬ面位置検出系のデータを利用して補正（キャリブレーション）する方法について説明する。
【００５８】
図６は本実施形態のキャリブレーションのフローチャートである。キャリブレーションはプレート１０のマーク５０、又はプレート１１のマーク５１のどちらを使っても良い。以下はプレート１０のマーク５０を用いた場合について説明する。
【００５９】
始めに駆動制御手段１０００によりレチクルステージ４とウエハステージ５を駆動させ、レチクルステージ４上のプレート１０及びウエハステージ５上の反射面プレート１２を投影光学系２の光軸上に位置させる。このときプレート１０上のマーク５０（５０ａ〜５０ｃ）はスリット状の露光光束６により照明される領域内に一致させている。
【００６０】
照明系（不図示）より、照明光をハーフミラー１０１（１０１ａ〜１０１ｃ）を介してプレート上のマーク５０を照明する。ここで照明光はレチクル１面上のパターンをウエハ３に露光する為の露光光と同一であっても、又異なった光であっても良い。
【００６１】
マーク５０を通過した光束は投影光学系２を経た後、反射面プレート１２上に集光し、反射される。反射面プレート１２で反射された光束は、再び投影光学系２を経てマーク５０に集光する。このとき、一部の光束はマーク５０を通過してハーフミラー１０１で反射された後、集光レンズ１０２を通り受光素子１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）に入光する。
【００６２】
この状態でウエハステージ５上の反射面プレート１２の傾きを一定に保ちながら、投影光学系２の焦点面と予想される位置を挟んで、駆動制御手段１０００によりＺ方向（光軸方向）にウエハステージ５を駆動させている。ウエハステージ５のＺ方向の駆動位置は、面位置検出機構３３によりモニターして焦点位置検出制御手段１１００により記憶している。この時、同時に受光素子１０３の光電変換出力もモニターして焦点位置検出制御手段１１００に記憶している。
【００６３】
又受光素子１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）からは、プレート１０上のマーク５０（５０ａ〜５０ｃ）に対応した出力が得られる。この受光素子１０３からの光電変換出力が最大値となるＺ方向の位置が、各々のマーク５０ａ〜５０ｃの最良結像位置となる。
【００６４】
焦点位置検出制御手段１１００により、このマーク５０ａ〜５０ｃからの各々の最良結像位置を決定し、スリット状の露光領域６ａの傾きを含めた最良結像位置の算出を行っている。
【００６５】
ここで求められた最良結像位置を用いて、面位置検出機構３３の面位置の原点を補正して焦点位置検出制御手段１１００に記憶させることにより、投影光学系２の像面位置と面位置検出機構３３の面位置のキャリブレーションを行っている（キャリブレーション終了後、照明系の露光光の照射を止めている。）。
【００６６】
焦点位置検出制御手段１１００は、このキャリブレーションされた面位置検出機構３３の面位置情報をパターン転写を行う際、ウエハ３の露光領域２２の表面位置を合わせ込むようにしている。そして以降は面位置検出機構３３によりウエハ３の面位置情報を検出し、この検出結果を用いてステップアンドスキャン方式で投影露光をしている。
【００６７】
最後に、キャリブレーションを行うタイミングであるが、ウエハ３へのパターン転写の一連動作中に行っても良いし、パターン転写の動作と独立に行うものでも良い。又、マーク５０及びマーク５１のどちらを用いてキャリブレーションを行っても構わないが、キャリブレーションを行おうとした時のレチクルステージ４の位置は常にＸ方向の駆動中心にあるとは限らないので、レチクルステージ４のＸ方向の移動が少なくてすむ方の、即ち投影光学系２の光軸に近い方のマークを用いてキャリブレーションを行えば、スループットを向上できるので、より望ましい（これは縮小投影である為、レチクルステージ４の移動量はウエハステージ５の移動量より倍率の分だけ大きいものとなり、移動時間もそれだけ必要となる為である。）。
【００６８】
次に本発明の実施形態２について説明する。図１の実施形態１ではプレート１０，１１上のマーク５０，５１（５０ａ〜５０ｃ，５１ａ〜５１ｃ）を介した光束を受光する為の６つの受光系を用いているが、本実施形態では図１０に示したように、プレート１０，１１に対して各々１つの受光系１００，１１０を設け、１つの受光系１００，１１０を受光系駆動制御手段１３００により各マーク（５０ａ〜５０ｃ、５１ａ〜５１ｃ）に対向して（図中矢印Ｙ方向）駆動させて、これによって各マーク（５０ａ〜５０ｃ、５１ａ〜５１ｃ）での最良結像位置を検出するようにしている。
【００６９】
この２つの受光系１００，１１０は、レチクルステージ４上に構成されており、駆動制御手段１０００によりレチクルステージ４がＸ方向に駆動する場合には、レチクルステージ４と一体で駆動するものである（図１０には、レチクルステージ４と一体で駆動する範囲を点線で示している。）。
【００７０】
本実施形態ではプレート１０，１１に対して各々１つの受光系を設け、１つの受光系を各マーク（５０ａ〜５０ｃ，５１ａ〜５１ｃ）に対向して駆動させて、これによって各マーク（５０ａ〜５０ｃ，５１ａ〜５１ｃ）での最良結像位置を検出するようにしている。
【００７１】
図７は本実施形態のキャリブレーションのフローチャートである。
【００７２】
次に本発明の実施形態３について説明する。図３は本発明の実施形態３の一部分の概略図である。本実施形態では実施形態１に比べてファイバー１０４から導光した照明光でプレート１０のマークを照明している点が異なっており、その他の構成は同じである。
【００７３】
図３においてファイバー１０４より照射された光束は、ハーフミラー１０５で反射され、集光レンズ１０２を経てミラー１０６で反射されて方向を変えられた後、プレート１０に設けたマーク５０を照射している。そして投影光学系２を介してウエハステージ５上の反射プレート１２に入射して、そこで反射された光はマーク５０を通過した後、ミラー１０６で反射されて方向を変えられ、集光レンズ１０２を経てハーフミラー１０５を通過し、受光素子１０３に入光している（プレート１１上のマーク５１側も同様の構成となっている。）。尚、照明する光の波長は露光光とほぼ同じ又は異なった波長の光であっても良い。
【００７４】
次に本発明の実施形態４について説明する。図４は本発明の実施形態４の一部分の説明図である。
【００７５】
本実施形態は図１に示す顕微鏡７内の光路の一部に図４に示すようにハーフミラー１０５，１０７、ファイバー１０４、集光レンズ１０２、受光素子１０３を設けることにより、キャリブレーションに使用している。この場合は、キャリブレーションを行う時に顕微鏡７がマーク５０又はマーク５１上まで駆動可能となるようにしている。本実施形態では図７に示すフローチャートに従って動作させている。
【００７６】
次に本発明の実施形態５について説明する。図１の実施形態１ではプレート１０，１１をレチクルステージ４に設けているが、本実施形態ではプレート１００をウエハステージ５に設けている点が異なっており、その他の基本構成は同じである。本実施形態の構成は図１に比べてプレート１０，１１と反射プレート１２の位置を入れ替えただけのものである。
【００７７】
本実施形態ではプレート１００の下部のウエハステージ５内に図３に示したキャリブレーション検出系（１０２〜１０６）を設けており、これによってウエハステージ５側から投影光学系２に光を照射している。
【００７８】
この場合は図１のプレート１０，１１に対応する位置に反射プレート１２０，１２１を配置しており、投影光学系２からの光を反射している。反射プレート１２０，１２１の反射面はレチクル１のパターン描画面と同じ高さに設定している。
【００７９】
次に本発明の実施形態６について説明する。図５は本発明の実施形態６の要部概略図である。
【００８０】
本実施形態ではウエハステージ５上にスリット状の露光領域６ａの長手方向と同じ方向に長い２つの反射プレート１２２，１２３を、ウエハ３をスキャン駆動するＸ方向に挟んで配置している。
【００８１】
この時、反射プレート１２２，１２３のＹ方向の長さはパターン転写の行われるウエハ３の直径よりも長くなるように構成している。ウエハへのパターン転写の一連動作中にキャリブレーションを行う場合にレチクルステージ４のみならず、ウエハステージ５もスキャン駆動するＸ方向だけに駆動するだけで良く、ウエハステージ５がＹ方向に移動しない分だけスループットが向上する。
【００８２】
又、マーク５０及びマーク５１のどちらを用いてキャリブレーションを行っても構わないが、キャリブレーションを行おうとした時のレチクルステージ４の位置は常にＸ方向の駆動中心にあるとは限らないので、レチクルステージ４のＸ方向の移動が少なくてすむ方のマークを用いてキャリブレーションを行うものとし、ウエハステージ５上の反射プレート１２２，１２３もＸ方向の移動が少なくてすむ方の反射プレート、即ち投影光学系の光軸に近い方の反射プレートを用いてキャリブレーションを行っている。
【００８３】
次に本発明の実施形態７について説明する。先の実施形態１，２，６においては、最良結像面の検出方法として「自己共役法」を用いていた。これに対して本実施形態では、ウェハステージ上のマークの画像鮮鋭度を測定することによって求める所謂「画像鮮鋭度法」を用いている点が実施形態１，２，６と異なっているだけであり、その他の基本構成は同じである。
【００８４】
本実施形態の基本構成は図１，５と同じであるが、図１，５の中の３つの構成要素、すなわち、受光系１００，１１０（１００ａ〜１００ｃ、１１０ａ〜１１０ｃ）、基準プレート１０，１１、反射面プレート１２（あるいは、１２０，１２１）をマークの画像鮮鋭度を測定することができる構成に変更している。次に変更点について説明する。
【００８５】
始めに、受光系１００，１１０（１００ａ〜１００ｃ、１１０ａ〜１１０ｃ）の変更点を説明する。受光系１００，１１０（１００ａ〜１００ｃ、１１０ａ〜１１０ｃ）の構成において、集光レンズ１０２，１１２（１０２ａ〜１０２ｃ、１１２ａ〜１１２ｃ）を介して、基準プレート１０、１１のマーク５０，５１（５０ａ〜５０ｃ，５１ａ〜５１ｃ）が存在する面と受光素子１０３，１１３（１０３ａ〜１０３ｃ、１１３ａ〜１１３ｃ）の受光面との関係を光学的に共役な配置とし、かつ受光素子１０３，１１３（１０３ａ〜１０３ｃ、１１３ａ〜１１３ｃ）をＣＣＤカメラ等の画像検出可能な受光素子としている。
【００８６】
次に、基準プレート１０，１１の変更点を説明する。レチクルステージ４上の基準プレート１０，１１は、ウェハステージ５上のマークの画像鮮鋭度を測定する為に、透過部を持つことが必要となる。図１１に示すように基準プレート１０，１１のＹ方向の異なる位置に、単なる透過部であるマーク５０，５１（５０ａ〜５０ｃ，５１ａ〜５１ｃ）を構成している（基準プレート全面が透過性持つものでもかまわないが、キャリブレイションを行うときに、投影光学系に与える検出光のエネルギー吸収による変化を押さえるために、図１１に示すよう必要最低限の透過部を形成することが望ましい。）。
【００８７】
図１１に示す基準プレート１０、１１上のマーク５０、５１（５０ａ〜５０ｃ，５１ａ〜５１ｃ）は、基準プレート１０，１１の厚さを適切に設定して投影光学系の上軸方向において、レチクル１の回路パターンの存在する面と、略同じ高さに設定している。
【００８８】
次に、反射面プレート１２（あるいは、１２０，１２１）の変更点を説明する。ウェハステージ５上に構成される反射面プレート１２（あるいは、１２０，１２１）上には、画像検出の為の新たなマークを形成している。
【００８９】
図１２は本実施形態におけるウェハステージ５上の反射面プレート１２に設けたマークの説明図である。図１２に示すように反射面プレート１２（あるいは、１２０，１２１）上のＹ方向の異なる位置にマーク１２００、あるいはマーク１２１０、（１２００ａ〜１２００ｃ，あるいは１２１０ａ〜１２１０ｃ）を形成している。
【００９０】
このマーク１２００、あるいはマーク１２１０は、例えばガラス基板上にＣｒ蒸着で形成されたパターンより構成されている。このパターンは、ポジパターン、あるいは、ネガパターンのどちらで形成されていてもかまわない。
【００９１】
図１２に示す反射面プレート１２（あるいは、１２０，１２１）上のマーク１２００（あるいは１２１０）の存在する面は、ウェハ３の表面と略同じ高さに設定している。
【００９２】
図１３は以上の３点の変更により、基準プレート１０（あるいは１１）及び反射面プレート、プレート１２（あるいは、１２０または１２１）を投影光学系２の露光領域に移動させ、投影光学系２をはさんでほぼ共役な位置に配置させた時の、基準プレート１０（あるいは１１）を上方から見た状態の説明図である。
【００９３】
図１３に示すように、基準プレート１０（あるいは１１）上の透過部であるマーク５０（５０ａ〜５０ｃ，あるいは５１（５１ａ〜５１ｃ））を通して、反射面プレート１２（あるいは、１２０または１２１）上のマーク１２００（１２００ａ〜１２００ｃ，あるいは１２１０（１２１０ａ〜１２１０ｃ））が重なった状態となっている。
【００９４】
受光系１００ａ〜１００ｃ（あるいは１１０ａ〜１１０ｃ）が、各マーク毎に構成されている場合には、図１３中の実線の領域１０１０ａ〜１０１０ｃ（あるいは１１１０ａ〜１１１０ｃ）が、各受光系１００ａ〜１００ｃ（あるいは１１０ａ〜１１０ｃ）で画像観察される領域となる。
【００９５】
図１３において、反射面プレート１２（あるいは、１２０または１２１）上のマーク１２００（１２００ａ〜１２００ｃ，あるいは１２１０（１２１０ａ〜１２１０ｃ））が図１２の状態に対して上下反転しているのは、投影光学系２を等して観察を行っているためである。
【００９６】
また、基準プレート１０（あるいは１１）に対して、受光系１００（あるいは１１０）が各々一つずつ構成されている場合には、一つの受光系を各領域１０１０ａ〜１０１０ｃ（あるいは１１１０ａ〜１１１０ｃ）に対向して駆動させて、これによって各領域１０１０ａ〜１０１０ｃ（あるいは１１１０ａ〜１１１０ｃ）の画像観察を行っている。
【００９７】
本実施形態のキャリブレーションのフローチャートは、図６，７と同じである。受光素子の出力として画像を記憶し、マーク毎に最良結像位置を画像鮮鋭度法により決定している。
【００９８】
以下に画像検出により最良結像位置を決定する方法について説明する。図１に示した受光系１００ａを用いて説明する。照明系（不図示）により、基準プレート上のマーク５０ａ（透過部）を照明する。透過部であるマーク５０ａ（図１１）を通過した光束は投影光学系２を経た後、反射面プレート上１２上のマーク１２００ａ（図１２）に集光し照明する。反射面プレート１２上のマーク１２００ａで反射した光束は、再び投影光学系２を経て透過部であるマーク５０ａに集光し、反射面プレート上１２上のマーク１２００ａの像を形成する（図１３の領域１２１０ａが観察されている状態）。
【００９９】
さらに透過部であるマーク５０ａを通過した光束はハーフミラー１０１ａで反射された後、集光レンズ１０２ａを通り画像検出可能な受光素子１０３ａに入光し、反射面プレート１２上のマーク１２００ａの像を再度形成する。
【０１００】
この状態で、投影光学系２のＺ方向（光軸方向）にウェハステージ５を駆動させて画像検出可能な受光素子１０３ａより得られる、反射面プレート１２上のマーク１２００ａの像の鮮鋭度が最も高くなるｚ方向の位置が、各々のマーク５０ａの最良結像位置となる。
【０１０１】
本実施形態は、上記説明したように最良結像位置の検出方法が異なる以外、実施形態１，２，６と基本的に同様であるためこれ以上の説明は省略する。
【０１０２】
次に本発明の実施形態８について説明する。先の実施形態３においては、最良結像面の検出方法として「自己共役法」を用いていた。これに対して本実施形態では「画像鮮鋭度法」を用いている点が実施形態３と異なっているだけであり、その他の構成は同じである。
【０１０３】
本実施形態の基本構成は実施形態３と同じであるが、実施形態３の中の３つの構成要素、すなわち、受光系１００，１１０、基準プレート１０，１１、反射面プレート１２（あるいは、１２０，１２１）を変更している。
【０１０４】
始めに、受光系１００，１１０の変更点について説明する。図３において、集光レンズ１０２を介して、基準プレート１０のマーク５０が存在する面と受光素子１０３の受光面との関係を光学的に共役な配置とし、かつ受光素子１０３をＣＣＤカメラ等の画像検出可能な受光素子としている。第２，３の変更点である基準プレート１０，１１、反射面プレート１２（あるいは、１２０，１２１）の変更は前述の実施例７と同様なので説明を省略する。この他の点は実施形態３と同じである。
【０１０５】
次に本発明の実施形態９について説明する。先の実施形態４においては、最良結像面の検出方法として「自己共役法」を用いていた。これに対して本実施形態では「画像鮮鋭度法」を用いている点が異なっているだけであり、その他の構成は同じである。
【０１０６】
本実施形態の基本構成は実施形態４と同じであるが、実施形態４の中の３つの構成要素、すなわち、受光系１００，１１０  、基準プレート１０，１１、反射面プレート１２（あるいは、１２０，１２１）を変更している。
【０１０７】
始めに、受光系１００，１１０の変更点について説明する。図４において、集光レンズ１０２を介して、基準プレート１０のマーク５０が存在する面と受光素子１０３の受光面との関係を光学的に共役な配置とし、かつ受光素子１０３をＣＣＤカメラ等の画像検出可能な受光素子としている。
【０１０８】
なお、顕微鏡内に既にレチクル上のパターン検出用の画像検出可素子が存在する場合には、そちらを用いてキャリブレイション検出を行ってもよい。
【０１０９】
第２，３の変更点である基準プレート１０，１１、反射面プレート１２（あるいは、１２０，１２１）の変更は前述の実施例７と同様なので説明を省略する。この他の点は実施形態４と同じである。
【０１１０】
次に本発明の実施形態１０について説明する。先の実施形態５においては、最良結像面の検出方法として「自己共役法」を用いていた。これに対して本実施形態では「画像鮮鋭度法」を用いている点が異なっているだけであり、その他の構成は同じである。本実施形態の基本構成は実施形態５と同じであるが、実施形態５の中の３つの構成要素、すなわち、受光系１００，１１０、基準プレート１０，１１、反射面プレート１２（あるいは、１２０，１２１）を変更している。変更内容は、前述の実施形態７、８と同様なので省略する。この他の点は実施形態５と同じである。
【０１１１】
次に本発明の実施形態１１について説明する。本実施形態は、キヤリブレイション検出に用いられる受光系の最良結像位置が、投影光学系の回路パターンの最良結像位置に対して、位置ずれを生じている場合のキヤリブレイション方法が先の実施形態と異なっている。
【０１１２】
実施形態７〜１０において、受光素子１０３（あるいは１１３）の受光面に対する光学的に共役位置は、集光レンズ１０２（あるいは１１２）と投影光学系２の中間の位置と、反射面プレート１２（あるいは、１２０，１２１）上のマーク１２００（あるいは１２１０）の存在する面の２カ所に存在する。
【０１１３】
実施形態７〜１０では、この受光素子１０３（あるいは１１３）の受光面の集光レンズ１０２（あるいは１１２）と投影光学系２の中間に存在する共役位置を、基準プレート１０（あるいは１１）のマーク５０（あるいは５１）が存在する面に一致させている。
【０１１４】
ここで、基準プレート１０（あるいは１１）のマーク５０（あるいは５１）が存在する面は、レチクル１の回路パターンが存在する面と略同じ位置になるように配置されているので、受光素子１０３により検出されるマーク１２００（あるいは１２１０）画像の最良結像位置は、投影光学系２  によるレチクル１の回路パターンを最良結像する位置に一致するものであった。
【０１１５】
これに対して本実施形態では、
１）基準プレート１０（あるいは１１）のマーク５０（あるいは５１）が存在する面が、レチクル１の回路パターンが存在する面がずれている場合、
あるいは、
２）受光素子１０３（あるいは１１３）の受光面に対する共役位置が、基準プレート１０（あるいは１１）のマーク５０（あるいは５１）が存在する面    とずれている場合、
を対象としている。
【０１１６】
上記１），または２）の場合、あるいは、１，２）が同時に生じている場合では、受光素子１０３により検出されるマーク１２００（あるいは１２１０）画像の最良結像位置は、投影光学系２によるレチクル１の回路パターンを最良結像する位置に対してずれ量が存在してしまう。
【０１１７】
このずれ量は、基準プレート１０（あるいは１１）、受光系１００（あるいは１１０）の相対位置関係が、これらの部材が構成されているレチクルステージ４に対して一定に保たれている限り、一定の量を示すためオフセットとして補正してやることが可能である。
【０１１８】
この場合のオフセット補正を行うフローチャートを図１７，１８に示す。始めに、基準プレート１０（あるいは１１）上の各マーク５０ａ  〜５０ｃ（あるいは５１ａ〜５１ｃ）画像の最良結像位置の計測結果と、これらの各マーク位置に対応した像高でレチクル１の回路パターンの焼き付けを行った結果との比較より、各マーク位置での前記ずれ量を予め測定しておく。
【０１１９】
この測定された各マーク位置での前記ずれ量を不図示の投影露光装置のコンソールより入力を行い、焦点位置検出制御手段１１００内の記憶手段にオフセットとして記憶させておく。このオフセットの設定は装置が出荷される場合に一度行っておけばよいものである（このオフセットに経時的な変化が生じる場合は、定期的にオフセットの再設定を行ってやればよい。）。
【０１２０】
この状態でキャリブレイションを実行させている。以下に図６，７に示したフローチャートからの変更点のみ説明する。焦点位置検出制御手段１１００内の記憶手段に記憶された各マーク位置での前記ずれ量は、各マーク毎に決定された最良結像位置にオフセットとして加算する。次にオフセット補正された各マーク毎の最良結像位置より、露光領域の最良結像位置を算出している。
【０１２１】
次に本発明の実施形態１２について説明する。本実施形態では、画像検出を行う受光系が経時変化を起こす場合に、この受光系の変化を補正しており、このときのキヤリブレイション方法について説明する。
【０１２２】
実施形態７〜１１においては、受光系１００，１１０（１００ａ〜１００ｃ、１１０ａ〜１１０ｃ）の結像状態は変化しないものとしてキャリブレイション検出を行っていた。
【０１２３】
しかし、受光系１００，１１０（１００ａ〜１００ｃ、１１０ａ〜１１０ｃ）は複数の要素より構成される為、長期的にはその結像状態が経時変化を生じる可能性がある。すると、投影光学系２の最良結像面位置をキャリブレイションする位置にも経時変化が生じてしまうことになる。
【０１２４】
この、受光系１００，１１０（１００ａ〜１００ｃ、１１０ａ〜１１０ｃ）の結像状態の経時変化による誤差をなくすためには、実施形態７〜１１において、受光系１００，１１０（１００ａ〜１００ｃ、１１０ａ〜１１０ｃ）の結像位置を特定位置に合焦させた後にキャリブレイションを実行する様にしている。
【０１２５】
本実施形態は実施形態７〜１１において、２つの構成要素、すなわち、受光系１００，１１０（１００ａ〜１００ｃ、１１０ａ〜１１０ｃ）、基準プレート１０，１１に下記の変更を行うものである。
【０１２６】
始めに、受光系１００，１１０（１００ａ〜１００ｃ、１１０ａ〜１１０ｃ）の変更点について説明する。図１４に示すように、受光系１００は光軸方向の結像位置を受光系駆動制御手段１３００により調節可能な構成となっている（簡単のため受光系１００のみ図示したが、他の受光系１００ａ〜１００ｃ，１１０（１１０ａ〜１１０ｃ）も同様の構成である。）。
【０１２７】
結像位置の調節方法は、光軸方向に画像検出素子よりなる受光素子１０３を動かし、後述する基準プレート上の合焦マークの画像を観察し、この画像の鮮鋭度より受光系１００の合焦位置を検出している。ここで結像位置を調節する方法としては、集光レンズ１０２を光軸方向に移動させたり、受光系１００全体を動かすことで調整するなど方法は問わない。
【０１２８】
次に、基準プレート１０，１１の変更点について説明する。図１５に基準プレート１０，１１上のマーク５０，５１および１５００，１５１０を示した。１０、１１はレチクルステージ４上に構成される基準プレートであり、マーク５０（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ）、５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ）は投影光学系２のキャリブレイションを行う場合に使用する透過部開口である。このマーク５０，５１の近傍に、受光系１００（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ），１１０（１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ）、１１０）の合焦検出用マーク１５００（１５００ａ，１５００ｂ，１５００ｃ），１５１０（１５１０ａ，１５１０ｂ，１５１０ｃ）を各々設けるものである。
【０１２９】
図１６に受光系１００ａを例に、画像観察領域３０００ａと画像検出領域２０００ａ，２１００ａについて説明する。画像観察領域３０００ａは、キャリブレイション用の透過部マーク５０ａと受光系合焦検出用マーク１５００ａを同時に観察するのに十分な大きさを有している。この画像画像観察領域３０００ａはさらに二つの画像検出領域２０００ａ，２１００ａに分かれている。
【０１３０】
画像観察領域とは、受光系１００ａの視野を意味しており、画像検出領域とはこの視野内の特定の領域で画像処理を実行する範囲を意味する。
【０１３１】
受光系１００ａは、画像検出領域２０００ａにおいて、投影光学系２のキャリブレイションを行う場合に、透過部開口であるマーク５０ａを通して観察される反射面プレート上のマーク１２００ａ（図１２）の画像処理を行うものである。
【０１３２】
また、受光系１００ａは、画像検出領域２１００ａにおいて、受光系１００ａの結像位置を調節する場合に、基準プレー１０，１１上のマーク１５００ａの画像処理を行うものである。
【０１３３】
図１９，２０，２１に本実施形態のフローチャートを示した。図１９は、実施例７で基準面プレート１０，１１の各マークに対応して、受光系が１００ａ〜１００ｃ，１１０ａ〜１１０ｃの計６つ個別に設けられている場合である。
【０１３４】
図２０は、実施例７で基準面プレート１０，１１に対して、受光系が１００，１１０の計２つ設けられている場合である。
【０１３５】
いずれの場合も、ウェハステージを光軸方向に移動させながら受光素子の出力をモニターする直前に、受光系の合焦動作を行うものとする。その他の点は、実施例７と同じなので説明を省略する。
【０１３６】
図２１は、図１９，２０に示した受光系の合焦動作の詳細なフローチャートである。図１９，２０のフローチャートで受光系の合焦動作を行う段階では、図１６に示すように受光系の画像観察領域には、基準プレートおよび反射面プレート上のマークが観察される。
【０１３７】
以下、図１６の受光系１００ａを例に説明する。始めに、受光系１００ａの検出領域を画像検出領域２１００に設定する。次に、受光系１００は光軸方向の位置を受光系駆動制御手段１３００により移動させながら、受光系１００は光軸方向の位置と、この位置に対応する画像検出領域２１００で観察される基準プレート上のマーク１５００ａの画像をメモリーに記憶する。
【０１３８】
上記の各位置毎に得られた画像に処理を行い、画像の鮮鋭度の最も高い受光系１００の結像位置を算出する。受光系１００は光軸方向の結像位置を、前述の最も画像鮮鋭度の高い位置に、駆動させ固定する。
【０１３９】
最後に、受光系１００ａの検出領域を画像検出領域２０００に設定する。この状態で、透過部開口であるマーク５０ａを通して観察される反射面プレート上のマーク１２００ａ（図１２）の画像が観察可能となる。
【０１４０】
尚、本発明におけるキャリブレションに用いる最良結像位置の検出方法は、投影光学系２を通して行う、いわゆるＴＴＬ検出可能な方法であれば、自己共役法、画像鮮鋭度法に限るものではなく、どのような方法でも適用可能である。
【０１４１】
次に上記説明した投影露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。
【０１４２】
図８は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造のフローチャートである。
【０１４３】
本実施例においてステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
【０１４４】
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記用意したマスクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。
【０１４５】
次のステップ５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。
【０１４６】
ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【０１４７】
図９は上記ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。まずステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。
【０１４８】
ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
【０１４９】
ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【０１５０】
尚本実施例の製造方法を用いれば高集積度のデバイスを容易に製造することができる。
【０１５１】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、第１物体面上のパターンを投影光学系を介して第２物体面上に投影露光する際に第１物体を載置する第１ステージと第２物体を載置する第２ステージに適切に設定した基準プレートと反射面プレートを分配配置することによってＴＴＬ方式で投影光学系の結像面、即ち第２物体面の面位置情報を得るとともにオフアクシスの斜入射方式の面位置検出系で得られる面位置情報を精度良くキャリブレーションし、第２物体面を投影光学系の最良結像面に精度良く位置させ、高集積度の半導体デバイスを容易に得ることができる露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の要部概略図
【図２】図１の一部分の拡大説明図
【図３】本発明の実施形態３の一部分の説明図
【図４】本発明の実施形態４の一部分の説明図
【図５】本発明の実施形態６の要部概略図
【図６】本発明の実施形態１の動作のフローチャート
【図７】本発明の実施形態２の動作のフローチャート
【図８】本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
【図９】本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
【図１０】本発明の実施形態６の要部概略図
【図１１】本発明の実施形態７の基準面プレートの説明図
【図１２】本発明の実施形態７の反射面プレートの説明図
【図１３】本発明の実施形態７の基準面プレートと反射面プレートの説明図
【図１４】本発明の実施形態１２の一部分の説明図
【図１５】本発明の実施形態１２の基準プレートの説明図
【図１６】本発明の実施形態１２の受光系の説明図
【図１７】本発明の実施形態１１のフローチャート
【図１８】本発明の実施形態１１のフローチャート
【図１９】本発明の実施形態１２のフローチャート
【図２０】本発明の実施形態１２のフローチャート
【図２１】本発明の実施形態１２のフローチャート
【符号の説明】
１    レチクル（第１物体）
２    投影光学系
３    ウエハ（第２物体）
４    第１ステージ（レチクルステージ）
５    第２ステージ（ウエハステージ）
６，６ａ    スリット状の露光光束
７    顕微鏡
１０，１１    基準プレート
１２    反射面プレート
３３    オフアクシス面位置検出系
１０００    駆動制御手段
１１００    焦点位置検出制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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