【事件の表示】
　特許第３２１１２４６号「投影露光装置及び素子製造方法」の請求項３ないし５、９ないし１１に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３２１１２４６号の請求項３に係る特許を取り消す。
　同請求項４、５、９ないし１１に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続きの経緯
　　本件特許第３２１１２４６号に係る発明は、平成２年９月２９日に特許出願され、平成１３年７月１９日にその特許の設定登録がされ、その後、異議申立人株式会社ニコンより特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１４年７月３０日に訂正請求がなされ、その後、再度の取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１４年１１月１１日に意見書が提出されたものである。
１．１　異議申立ての概要
　異議申立人株式会社ニコンは、甲第１号証（特開昭５９−９４０３２号公報）、甲第２号証（実願昭５６−１８６３５０号（実開昭５８−９１７４６号公報）のマイクロフィルム）及び甲第３号証（特開昭６２−４２４２２号公報）を提出し、本件請求項３に係る発明は、甲第１号証に記載された発明であるから、特許法第２９条第１項第３号に該当し特許を受けることができないものであり、また、本件請求項３〜５及び９〜１１に係る発明は、甲第１〜３号証に記載された発明に基いて容易に発明できたものであるから、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができないものであるので、本件請求項３〜５及び９〜１１に係る特許を取り消すべき旨主張している。
１．１．１　異議申立人株式会社ニコンが提出した甲第１号証の内容
　甲第１号証の第１頁左欄第１７行から右欄第９行には、「本発明は、結像光学系の光学的な特性を測定する装置に関し、特に集積回路のマスクパターンを半導体基板上に投影露光する装置の投影光学系に適した測定装置に関するものである。
　大規模集積回路（ＬＳＩ）パターンの微細化は年々進行しているが、微細化に対する要求を満たし、かつ生産性の高い、回路パターン焼付け装置として縮小投影型露光装置が普及してきている。従来より用いられてきたこれらの装置においては、シリコンウェハ等（以下ウェハと称する）に焼付けされるべき…パターンが投影レンズによって縮小投影され、１回の露光で焼付けされる」と記載されている。
　また甲第１号証の第２頁左下欄第１行から右下欄第７行には、「第１図は本発明の実施例が適用される投影型露光装置の概略図である。露光用の照明光源１からの照明光は第１のコンデンサーレンズ２によって一度収束された後、第２のコンデンサーレンズ３に達する。その光路中、光が収束される位置には照明光を遮断、通過するためのシャッター４が設けられている。そして、第２のコンデンサーレンズ３を通った光束は、マスクとしてのテスト・レチクル５（以下単にレチクル５とする）を照明する。レチクル５の下面には予め定められた複数の位置に、光透過性のマークＭ１１〜Ｍ１６が描かれている。このレチクル５のマークＭ１１〜Ｍ１６を透過した光束ｌ１は、光学的な特性を測定すべき結像光学系としての投影レンズ６に入射する。この投影レンズ６はレチクル５側、すなわち物体側が非テレセントリックで、像側がテレセントリックな光学系である。光束ｌ１は投影レンズ６によって集束されて、光束ｌ２となって射出する。尚、レチクル５の下面と投影レンズ６の主平面６ａとの間隔はＬとする。そして、光束ｌ２は２次元移動可能なステージ７に設けられた微小開口８上に結像される。さらに微小開口８を通った光はステージ７に設けられた光電検出器９によって光電変換される。また、ステージ７は普段は半導体ウヱハ１０を載置して２次元移動するものであり、ウェハ１０は、ステージ７と一体に２次元移動するウェハホルダ１１上に載置される。」と記載されている。
　また甲第１号証の第６頁右下欄第６行から第１６行には「そこで、本発明の他の実施例として、光電検出器９を用いて投影されたマーク像のコントラストから焦点検出する場合について説明する。この場合には、ウェハの上下動機構Ｚ−ＡＣＴ３８により同時に微小開口８と光電検出器９が上下されることを利用し、投影レンズ６の焦点深さの長さを数等分するような距離だけ微小開口８を上下方向に移動しては、ステージ７を走査して像の強度分布を計測する動作を繰り返す。そして、像の強度分布における立上り又は立下りの幅が最小になる焦点状態を求めるようにする。」と記載されている。
　また甲第１号証の第７頁左下欄第１０行から第１７行には「また、第２図に示したレチクル５の複数の十字マークを用いて、投影レンズ６の有効露光領域内における種々の位置で、合焦位置を調べることによって、露光領域中の結像面の微小な凹凸分布や、焦点深度分布等がただちに測定できる。従って、その測定データによって、投影レンズ６のステージ７の移動平面（ｘｙ座標系）に対する光軸の倒れを確認することもできる。」と記載されている。
　さらに甲第１号証の第３頁右上欄第１行から右下欄第１行には「さて、第２図は第１図に示したレチクル５の平面図である。レチクル５はガラス基板の下面に図中斜線部のようにクロム層又は低反射クロム層を全体に蒸着することにより構成されている。そして、そのクロム層には光が通るようなマークＭとしての十字マークが６×６の正方のマトリックス状に形成されている。これら十字マークの中心位置は、レチクル５上の座標系０−ＸＹにおいて約０．１μｍ以下の誤差で予め他の測定機器によって測定されているものとする。また十字マークの各中心位置は、座標軸Ｘ、Ｙに対して夫々線対称となり、かつレチクル５の中心である原点０に対して点対称となるように定められている。尚、これら十字マークを識別するために、レチクル５の最上列のマークをＭ１１、Ｍ１２、…Ｍ１６とし、その下の列のマークをＭ２１、Ｍ２２、…Ｍ２６とするように順次定める。従ってレチクル５上の十字マークは一般にＭｉｊ（ただしｉ，ｊは１〜６）で特定するものとし、その十字マークの中心位置はＭｉｊに対応してＰｉｊ（ただしｉ，ｊは１〜６）とする。
　また第３図はステージ７に設けられた微小開口８を形成する遮光部材の平面図と、そのＡ−Ａ矢視断面図である。微小開口８は、ガラス板２０上にクロム層２１を厚さ０．１μｍ程度に蒸着し、その一部に２つのスリット開口８ａ，８ｂを形成したものである。このクロム層２１の厚さは投影レンズ６の焦点深度（数μｍ）より十分薄い。さてスリット開口８ａと８ｂの延長方向は互いに直交するように定められ、かつ、各々ステージ７の移動方向ｘｙと一致するように定められている。尚、ｙ軸方向に沿って細長く延びたスリット開口８ａは投影された十字マークＭｉｊの投影像のｘ方向の位置を検出するのに使用され、ｘ軸方向に沿って細長く延びたスリット開口８ｂは、十字マークＭｉｊの投影像のｙ方向の位置を検出するのに使用される。」と記載されている。
１．１．２　異議申立人株式会社ニコンが提出した甲第２号証の内容
　甲第２号証の第３頁第１７行から第５頁第２行には、「第１図は通常の縮小投影露光装置に本考案を適用した具体例を示す。図において、レテイクル載置台１６上に、既知であるマーク群を有するレテイクル１を設置し、該レテイクル１と縮小投影レンズ３との間に特定の基準マークの投影光１０のみを縮小投影レンズ３に導くための遮光板２を設置している。被露光物を保持する載置台８において、上記の基準アークの縮小投影像と位置比較するための遮光材より成る評価用パターン１４と、これを支持する光透過可能な光学材料４とにより構成される評価用マスクを該載置台８上に設置し、かつ、上述の評価用パターン像と基準マーク縮小投影像を拡大するためのレンズ５と像検出のためのテレビカメラ６とを載物台上に設置している。縮小投影用光源（図示せず）を点燈し、光９によってレテイクル１を露光照明すると、テレビカメラ６には、第２図に示すごとく、レテイクル１上の基準マーク像１２と評価用パターン像１３が拡大投影され、出力映像信号１５が、処理回路に転送される。処理回路において、該検出像より、各像の中心位置が測定される。…」と記載されている。
　また甲第２号証の第５頁第３行から第６頁第２行には、「上述のように、特定の基準マークの縮小投影像の中心位置測定後、レテイクル１は移動せず、遮光板２を移動し、別の基準マークを縮小投影レンズに導くように遮光板２を設定する。これに伴ない、載物台８を支持しているＸＹ移動台により、上記の基準マークの縮小投影像の中心位置が検出できるように、載物台８上の評価用パターン１４を移動する。これにより、上述の説明と同様に、基準マークの縮小投影像の中心位置が測定できる。第３図は、上述の測定方式を説明するための概略図である。上述の説明と第３図とにより、本考案の測定方式を要約すると、本考案は、各基準マークの中心位置が既知であるレテイクル１と縮小投影レンズ３とを固定し、遮光板２により基準マークを１つづつ選択し、縮小投影レンズ３に導くとともに、載物台８を移動させ、基準マークの縮小投影像の中心位置を評価用パターン１４と、拡大光学系、像検出系および載物台８位置測定用レーザ干渉測長器により算出し、縮小投影像の２次元分布を測定するものである。」と記載されている。
　また甲第２号証の第６頁第１８行から第７頁第９行には「なお、遮光板の形状や移動方法は４枚の遮光板により部分的に窓を形成するものあるいは一部穴開けを施した板状のものを移動する方法などが考えられる。また、基準マークや評価用パターンは、上記説明以外の形状も考えられるが、基準マークの中心位置あるいは端面が測定可能なものであれば、本考案の範囲を逸脱しない。また、本考案の具体例ではレテイクルと縮小投影レンズとの間に遮光板を設けたが、レテイクルの基準マークと反対側に遮光板を設定すること、あるいは遮光板を設けずして像歪を測定しても本考案と何ら変りはない。」と記載されている。
１．１．３　異議申立人株式会社ニコンが提出した甲第３号証の内容
　甲第３号証の第３頁左上欄第９行から右下欄第５行には、「第１図は本発明の実施例による縮小投影型露光装置の概略的な構成を示す図である。光源としての水銀ランプ１からの光は楕円鏡２で集光され、ダイクロイックミラー３で反射された後、４枚の羽根を有するロータリーシャッターに至る。シャッター４を通過した光束はフライアイ・レンズ等を含むオプチカル・インテグレータ５に入射し、多数の２次光源像を形成する。オプチカル・インテグレータ５から射出した光は、ダイクロイックミラ−６で反射され、メイン・コンデンサレンズ７に入射する。コンデンサレンズ７の下方には４枚の独立可動のブレードを有する照明視野絞りとしてのレチクルブラインド８が設けられている。コンデンサレンズ７からの光は、マスクとしてのレチクル１２を均一な光強度で一様に照明する。コンデンサレンズ７とレチクルブラインド８との間には、レチクル１２を装置本体に対して位置合わせするための検出光学系としてのレチクルアライメント顕微鏡（以下Ｒ−Ｍｉｃと呼ぶ）９が設けられている。第１図ではＲ−Ｍｉｃ９しか示していないが、実際にはレチクル１２のｘ方向とそれに直交するｙ方向との２次元的な位置ずれを、レチクル１２の十字状マークを検出して求めるための顕微鏡Ｒｘｙ−Ｍｉｃ９ａと、十字状マークとは異なる位置に設けられた線状のマークを検出して、レチクル１２の回転方向の位置ずれを求めるための顕微鏡Ｒθ−Ｍｉｃ９ｂとの２本が用意されている。さて、レチクル１２に描かれた回路パターン等の像は、縮小投影レンズ２１によって所定の結像面内に形成される。結像面内に位置するウェハ１６はｘ、ｙ方向に２次元移動するステージ１７上に保持され、ステージ１７はモータ１９によって駆動される。そしてステージ１７の座標位置は、レーザ干渉計１８によって常に計測されている。このステージ１７上には各種アライメント顕微鏡間のベースラインを計測するときに使われる基準マークＦＭを備えたマーク板１５が固定されている。マーク板１５はガラス基板の表面にクロム等の光反射性の層を形成し、その層の一部分をエッチングして基準マークＦＭを設けたものである。このマーク板１５の表面はベースライン測定時には、投影レンズ２１の結像面と一致するように高さ方向の調整が行なわれる。さらに本実施例の装置には、レチクル１２上に設けられたダイ・バイ・ダイ・アライメント用のマークと、ウェハ１６上に設けられたダイ・バイ・ダイ・アライメント用のマークの投影レンズ２１による逆投影像（拡大像）とを重ね合わせて観察するためのステップ・アライメント顕微鏡（以下Ｓ−Ｍｉｃと呼ぶ）１１が、レチクル１２の直上の露光光路内に進退可能に配置されている。Ｓ−Ｍｉｃｌｌは第１図では１つしか示していないが、レチクル１２上の異なる２ケ所に設けられたｘ方向用のステップ・マークとｙ方向用のステップ・マークの夫々を別々に検出するように、顕微鏡Ｓｘ−Ｍｉｃｌｌａと顕微鏡Ｓｙ−Ｍｉｃｌｌｂとの２本が設けられている。」と記載されている。
　また甲第３号証の第７頁左下第６行から右下欄第２行には「次に本発明の第２の実施例を第８図を用いて説明する。本実施例ではレチクルアライメント顕微鏡を使用する際の照明光の減光手段として、レチクルブラインド８を用いる。ブラインド８は第８図に示すように４枚の矩形状のブレード８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄから成り、ブレード８ａ、８ｂはｙ方向に直線移動可能であり、ブレード８ｃ、８ｄはｘ方向に直線移動可能である。第８図に示すように、レチクルアライメント顕微鏡Ｒｘｙ−Ｍｉｃ９ａ、Ｒθ−Ｍｉｃ９ｂを使用する際は、Ｒθ−Ｍｉｃ９ｂ側に位置するブレード８ａはほぼ全開にされ、Ｒθ−Ｍｉｃ９ｂの反対側に位置するブレード８ｂはＲｘｙ−Ｍｉｃ９ａの視野を遮断しない位置まで繰り出され、Ｒｘｙ−Ｍｉｃ９ａ側に位置するブレード８ｄはほぼ全開にされ、そしてＲｘｙ−Ｍｉｃ９ａの反対側に位置するブレード８ｃはＲθ−Ｍｉｃ９ｂの視野を遮断しない位置まで繰り出される。」と記載されている。
　また甲第３号証の第２頁左下第１８行から右上欄第５行には、「この種の投影レンズは、露光用の照明光が入射することによって、その光の一部を熱として吸収し、焦点位置や結像倍率などの結像特性が変化する。このためベースライン測定時又はレチクルアライメント時に、投影レンズに露光用の照明光を多量に入射させた状態では、計測したベースライン測定値の精度又はレチクルアライメント精度が悪化してしまうといった欠点があった。」と記載されている。
　また甲第３号証の第２頁右下第１８行から第３頁左上欄第７行には、「投影光学系を介して結像面に位置する物体のアライメント用のパターンを光学的に検出する検出光学系（本発明の実施例におけるレチクル・アライメント顕微鏡）とを備えた装置において、その検出光学系の検出動作（パターンの観察、又は光電検出）に影響を与えない程度に投影光学系に入射する照明光の量を低下（光強度の一様な低下、又は入射面積の低下）させる減光手段（シャッター、又は照明視野絞り）を設けることを技術的要点としている。」と記載されている。
２．訂正の適否について
　　本件訂正請求は、本件特許第３２１１２４６号の明細書（以下、「特許明細書」という。）を、本件訂正請求書に添付した訂正明細書のとおりに、訂正しようとするものである。
２．１　訂正事項
訂正事項ａ
　特許明細書の請求項４における「前記任意の測定用パターンからの光を前記投影光学系を介して前記可動ステージの検出手段に入射させる照明手段と、前記各測定用パターンに関する前記各検出手段の受光素子の出力に基づいて、」を、「該測定用パターンからの光を前記投影光学系を介して前記可動ステージの検出手段に入射させる照明手段と、前記各測定用パターンに関する前記検出手段の受光素子の出力に基づいて、」と訂正する。
訂正事項ｂ
　特許明細書の請求項５における「請求項１〜４の投影露光装置。」を、「請求項１、２又は４の投影露光装置」と訂正する。
訂正事項ｃ
　特許明細書の請求項１０における「ピント位置検出用のラインアンドスペースパターンと有する」を、「ピント位置検出用のラインアンドスペースパターンとを有する」と訂正する。
訂正事項ｄ
　特許明細書の請求項１１における「請求項１から１０のいずれか１項記載の」を、「請求項１、２、４〜１０のいずれか１項記載の」と訂正する。
訂正事項ｅ
　特許明細書における平成１３年４月２３日付け手続補正書第４頁第２３行の「ラインアンドスペースパターンと有する」を、「ラインアンドスペースパターンを有する」と訂正する。
訂正事項ｆ
　特許明細書第２４頁第１９行目、第２５頁第７行〜第８行目及び第２５頁第１３行目における「入／４板」を「λ／４板」と訂正する。
訂正事項ｇ
　特許明細書における平成１３年４月２３日付け手続補正書の第３頁第２０行目〜第２３行目の「前記任意の測定用パターンからの光を前記投影光学系を介して前記可動ステージの検出手段に入射させる照明手段と、前記各測定用パターンに関する前記各検出手段の受光素子の出力に基づいて、」を、「該測定用パターンからの光を前記投影光学系を介して前記可動ステージの検出手段に入射させる照明手段と、前記各測定用パターンに関する前記検出手段の受光素子の出力に基づいて、」と訂正する。
２．２　訂正請求後の請求項４、５、１０及び１１
請求項４
「被露光基板を保持する可動ステージと、照明系により照明されたレチクルのパターンを前記基板上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置において、
　前記レチクルまたは像面湾曲測定用のレチクルの複数の測定用パターンを露光波長と同じ波長の光で順次照明することで、各測定用パターン毎に、該測定用パターンからの光を前記投影光学系を介して前記可動ステージの検出手段に入射させる照明手段と、
　前記各測定用パターンに関する前記検出手段の受光素子の出力に基づいて、前記投影光学系の有効画面内の前記各測定用パターンに対応する位置での前記投影光学系の像面位置を検出することを特徴とする投影露光装置。」
請求項５
「前記照明系と前記照明手段とは前記レチクル上の照明領域を変え得る照明領域可変機構を備える光学系を兼用しており、該照明領域可変機構を用いて前記複数の測定用パターンのそれぞれの位置を照明することを特徴とする請求項１、２又は４の投影露光装置。」
請求項１０
「前記複数の測定用パターンはそれぞれ、サジタル方向のピント位置検出用のラインアンドスペースパターンとメリジオナル方向のピント位置検出用のラインアンドスペースパターンとを有することを特徴とする請求項９の投影露光装置。」
請求項１１
「請求項１、２、４〜１０のいずれか１項記載の投影露光装置を用いてレチクルの回路パターンでウエハを露光し、その後、該ウエハを現像処理する工程を有することを特徴とする素子製造方法。」
２．３　訂正の適否
２．３．１　訂正事項ａ
　上記訂正事項ａについては、特許明細書の請求項１の「前記任意の計測用パターン」及び「前記各検出手段」を、それぞれ、「該測定用パターン」及び「前記検出手段」と訂正するものであり、明りょうでない記載の釈明に当たる。
　また、上記訂正事項ａは、特許明細書又は図面に記載された事項の範囲内の訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張または変更するものではない。
２．３．２　訂正事項ｂ
　上記訂正事項ｂについては、特許明細書の請求項５の「請求項１〜４」を、「請求項１、２又は４」と訂正するものであるから、特許請求の範囲の減縮に相当する。
　また、上記訂正事項ｂは、実質上特許請求の範囲を拡張または変更するものではない。
２．３．３　訂正事項ｃ
　訂正事項ｃは、特許明細書の請求項１０における「ピント位置検出用のラインアンドスペースパターンと有する」を、「ピント位置検出用のラインアンドスペースパターンとを有する」と訂正するものであり、明らかな誤記の訂正に当たる。
　また、上記訂正事項ｃは、特許明細書又は図面に記載された事項の範囲内の訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張または変更するものではない。
２．３．４　訂正事項ｄ
　上記訂正事項ｄについては、特許明細書の請求項１１の「請求項１から１０のいずれか１項記載の」を、「請求項１、２、４〜１０のいずれか１項記載の」と訂正するものであるから、特許請求の範囲の減縮に相当する。
　また、上記訂正事項ｄは、実質上特許請求の範囲を拡張または変更するものではない。
２．３．５　訂正事項ｅ及びｇ
　訂正事項ｅ及びｇは、上記訂正事項ｃ及びａの特許請求の範囲の訂正による明細書の発明の詳細な説明と特許請求の範囲との不一致を解消するものである。
　従って、訂正事項ｅ及びｇについては、明りょうでない記載の釈明に相当する。
　また、上記訂正事項ｅ及びｇは、特許明細書又は図面に記載された事項の範囲内の訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張または変更するものではない。
２．３．６　訂正事項ｆ
　訂正事項ｆは、特許明細書の「入／４板」を、「λ／４板」と訂正するものであり、明らかな誤記の訂正に当たる。
　また、上記訂正事項ｆは、特許明細書又は図面に記載された事項の範囲内の訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張または変更するものではない。
２．４　訂正の適否の判断
　上記訂正事項ａ〜ｇは、上記２．３．１〜２．３．６のとおりであるから、平成６年法律第１１６号附則第６条第１項の規定によりなお従前の例によるとされる、改正前の特許法第１２６条第１項ただし書、同条第２項の規定に適合する。
　従って、当該請求を認める。
３．特許異議申立てについての判断
３．１　異議申立に係る、本件請求項３〜５及び９〜１１に係る発明
請求項３
「被露光基板を保持する可動ステージと、照明系により照明されたレチクルのパターンを前記基板上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置において、
　前記レチクルまたは像面湾曲測定用のレチクルの複数の測定用パターンのうちの任意の測定用パターンを露光波長と同じ波長の光で照明することで、前記任意の測定用パターンからの光を前記投影光学系を介して前記可動ステージの検出手段に入射させる照明手段と、
　前記検出手段の受光素子の出力に基づいて、前記投影光学系の有効画面内の前記任意の測定用パターン位置に対応する位置での前記投影光学系の像面位置を検出することを特徴とする投影露光装置。」
請求項４
「被露光基板を保持する可動ステージと、照明系により照明されたレチクルのパターンを前記基板上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置において、
　前記レチクルまたは像面湾曲測定用のレチクルの複数の測定用パターンを露光波長と同じ波長の光で順次照明することで、各測定用パターン毎に、該測定用パターンからの光を前記投影光学系を介して前記可動ステージの検出手段に入射させる照明手段と、
　前記各測定用パターンに関する前記検出手段の受光素子の出力に基づいて、前記投影光学系の有効画面内の前記各測定用パターンに対応する位置での前記投影光学系の像面位置を検出することを特徴とする投影露光装置。」
請求項５
「前記照明系と前記照明手段とは前記レチクル上の照明領域を変え得る照明領域可変機構を備える光学系を兼用しており、該照明領域可変機構を用いて前記複数の測定用パターンのそれぞれの位置を照明することを特徴とする請求項１、２又は４の投影露光装置。」
請求項９
「前記投影光学系の有効画面内の複数位置での前記投影光学系の像面位置から前記投影光学系の像面湾曲を検出することを特徴とする請求項２又は４の投影露光装置。」
請求項１０
「前記複数の測定用パターンはそれぞれ、サジタル方向のピント位置検出用のラインアンドスペースパターンとメリジオナル方向のピント位置検出用のラインアンドスペースパターンとを有することを特徴とする請求項９の投影露光装置。」
請求項１１
「請求項１、２、４〜１０のいずれか１項記載の投影露光装置を用いてレチクルの回路パターンでウエハを露光し、その後、該ウエハを現像処理する工程を有することを特徴とする素子製造方法。」
３．２　取消理由通知の概容
３．２．１　平成１４年８月２８日付け取消理由通知の概容
「（１）．本件特許第３２１１２４６号の請求項３〜５、９〜１１に係る発明は、その請求項３〜５、９〜１１に記載されたとおりのものである。
（２）．第２９条第２項違反について
（２）．１　請求項３に係る発明は、下記甲第１号証記載の発明に基いて当業者が容易に発明できたものである。
　よって、本件請求項３に係る特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものである。
（２）．２
　請求項４、５、９〜１１に係る発明は、下記甲第１及び３号証記載の発明に基いて当業者が容易に発明できたものである。
　よって、本件請求項４、５、９〜１１に係る特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものである。
　　　　　　　　　記
　甲第１号証：特開昭５９−９４０３２号公報
　甲第３号証：特開昭６２−４２４２２号公報
　備考
　甲第３号証の第２頁左下欄１８行〜第２頁右下欄１行には、「この種の投影レンズは、露光用の照明光が入射することによって、その光の一部を熱として吸収し、焦点位置…などの決像特性が変化する。」と記載され、そのために、甲第３号証の請求項記載の構成をとるものと認められる。
　従って、「レチクルの複数の測定用パターンを露光波長と同じ波長の光で順次照明する」（請求項４）ことは当業者が容易になし得たことである。
　また、「複数の測定用パターンはそれぞれ、サジタル方向のピント位置検出用のラインアンドスペースパターンとメリジオナル方向のピント位置検出用のラインアンドスペースパターンと有すること」（請求項１０）ことについては、サジタル方向とメリジオナル方向のピント位置が異なることは周知（例えば特開平１−１２００１９号公報及び特開昭５４−１２３８７６号公報等参照）であり、ピント位置検出にラインアンドスペースを用いることも周知であるから、当業者が容易になし得たことである。
　さらに、他の請求項についても特段の意義は認められない。」
３．２．２　平成１４年５月２２日付け取消理由通知の概容
「（１）．本件特許第３２１１２４６号の請求項３〜５、９〜１１に係る発明は、その請求項３〜５、９〜１１に記載されたとおりのものである。
（２）．第２９条第１項第３号該当性について
　請求項３に係る発明は、異議申立人株式会社ニコンが提出した異議申立書記載の理由により、下記甲第１号証記載の発明と同一である。
　よって、本件請求項３に係る特許は、特許法第２９条第１項第３号に該当する発明に対してなされたものである。
（３）．第２９条第２項違反について
（３）．１　請求項３に係る発明は、異議申立人株式会社ニコンが提出した異議申立書記載の理由により、下記甲第１号証記載の発明に基いて当業者が容易に発明できたものである。
　よって、本件請求項３に係る特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものである。
（３）．２
　請求項４、５、９〜１１に係る発明は、異議申立人株式会社ニコンが提出した異議申立書記載の理由により、下記甲第１〜３号証記載の発明に基いて当業者が容易に発明できたものである。
　よって、本件請求項４、５、９〜１１に係る特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものである。
　　　　　　　　　記
　甲第１号証：特開昭５９−９４０３２号公報
　甲第２号証：実願昭５６−１８６３５０号（実開昭５８−９１７４６号公報）のマイクロフィルム
　甲第３号証：特開昭６２−４２４２２号公報」
３．３　甲第１号証〜甲第３号証の内容
　１．１．１〜１．１．３に記載のとおり。
３．４　本件請求項３〜５及び９〜１１に係る発明と取消理由に引用した引用例との対比
３．４．１　本件請求項３に係る発明と取消理由に引用した引用例との対比
　本件請求項３に係る発明と甲第１号証記載の発明とを対比すると、甲第１号証記載の「半導体ウエハ」、「２次元移動ステージ」、「光電検出器」、「マークＭ」及び「合焦位置」は、本件請求項３に係る発明の、「被露光基板」、「可動ステージ」、「レチクル可動ステージの検出手段」、「測定用パターン」及び「像面位置」に相当し、甲第１号証記載の発明においても露光光でレチクルを照明するから、両者は、構成において実質的に一致する。
３．４．２　本件請求項４に係る発明と取消理由に引用した引用例との対比
　本件請求項４に係る発明は、「レチクルまたは像面湾曲測定用のレチクルの複数の測定用パターンを露光波長と同じ波長の光で順次照明することで、各測定用パターン毎に、該測定用パターンからの光を前記投影光学系を介して前記可動ステージの検出手段に入射させる照明手段と、
　前記各測定用パターンに関する前記検出手段の受光素子の出力に基づいて、前記投影光学系の有効画面内の前記各測定用パターンに対応する位置での前記投影光学系の像面位置を検出する」（以下、「本件請求項４に係る発明の特徴的構成」という。）構成を有し、当該本件請求項４に係る発明の特徴的構成により、「特に請求項４の発明は、像面位置検出時に（Ａ１１）レチクルまたは像面湾曲測定用のレチクルの複数の測定用パターンを露光波長と同じ波長の光で順次照明すること、を特徴としており、これによって、（ａｌｌ）像面湾曲検出時における投影光学系の露光光吸収によるピント位置変化に伴う検出誤差を、各パターンを同時照明する場合に比べて小さくでき、投影光学系の像面湾曲を高精度に検出することができる、という効果を得ている。
（２−１−３）一般に、投影光学系を構成する光学部材が露光光を吸収すると光学部材の温度が上がり、投影光学系の焦点距離が変化して投影光学系のピント位置即ち像面位置が変化してくるので、投影光学系の有効画面内の複数箇所の像面位置を測定する時には投影光学系に入射させる光はなるべく少ない方が良い。
そこで請求項４の発明では複数の測定用パターンを全て同時に照明しないで、各測定用パターンを順次照明することとしている。
　これによって前述した効果（ａｌｌ）を得ている。」（平成１４年１１月１１日付け意見書第３頁第６行〜第２０行）という効果（以下、「本件請求項４に係る発明の特徴的効果」という。）を有する。
  甲第１号証記載の発明は、レチクルのマークを順次照明する構成ではない。
　甲第２号証記載の発明は、レチクルのマークを遮光板を介して縮小投影する旨記載されているが、「本考案の具体例ではレテイクルと縮小投影レンズとの間に遮光板を設けたが、…遮光板を設けずして像歪みを測定しても本考案と何ら変りはない」（第７頁第４行〜第９行）と記載されていることから、遮光板を介して縮小投影することは、上記本件請求項４に係る発明の特徴的効果を示唆しない。
　また、甲第２号証記載の発明は、像面位置の検出をするものではない。
　甲第３号証記載の発明は、レチクル１２の光入射側に設けたレチクルブラインド８を用いてレチクル１２を照明する範囲を可変とし、同時に照明した２つのマークＲＭを２つのレチクルアライメント顕微鏡９ａ，９ｂで、検出し、２つのマークＲＭを全て同時に照明しており、２つのマークを順次照明していない。
　また、甲第３号証記載の発明は、２つのマークＲＭを２つのレチクルアライメント顕微鏡９ａ，９ｂにより検出する際に、単にアライメントに必要ない領域をレチクルブラインド８で覆っているにすぎず、２つのマークＲＭを順次照明することにより投影光学系の露光光吸収によるピント位置変化に伴う検出誤差を同時照明する場合に比べて小さくして検出誤差を小さくする点を示唆しない。
　そうすると、レチクルのパターンを順次照明しない甲第１号証及び甲第３号証記載の発明に対して、像面位置を検出するものではなく、かつ、レチクル遮光板を用いる目的が、本件請求項４に係る発明の特徴的効果を意図しない甲第３号証記載の発明を組み合わせることに何ら動機付けがなく、むしろ甲第２号証には、「本考案の具体例ではレテイクルと縮小投影レンズとの間に遮光板を設けたが、…遮光板を設けずして像歪みを測定しても本考案と何ら変りはない」（第７頁第４行〜第９行）との記載を考慮すると、甲第２号証記載の発明を、甲第１号証及び甲第３号証記載の発明に適用することには阻害理由があるとしなければならない。
　従って、本件請求項４に係る発明は、甲第１〜３号証記載の発明から容易に発明できたものとすることができない。
３．４．３　本件請求項５、９〜１１に係る発明と取消理由に引用した引用例との対比
　本件請求項４に係る発明を引用する本件請求項５、９〜１１に係る発明は、本件請求項４に係る発明と同様に、甲第１〜３号証記載の発明から容易に発明できたものとすることができない。
　異議申立てのない本件請求項１又は２に係る発明を引用する本件請求項５、９〜１１に係る発明は、甲第１〜３号証記載の発明から容易に発明できたものとすることができない。
４．むすび
　以上のとおりであるから、本件請求項３に係る発明は、特許法第２９条第１項第３号に該当し特許を受けることができない。
　したがって、本件請求項３に係る発明についての特許は拒絶の査定をしなければならない特許出願に対してされたものと認める。
　また、本件請求項４、５及び９〜１１に係る発明に係る特許については、特許異議の申立ての理由によって取り消すことができない。
　また、他に本件請求項４、５及び９〜１１に係る発明についての特許は取消理由を発見しない。
　したがって、本件請求項４、５及び９〜１１に係る発明についての特許は拒絶の査定をしなければならない特許出願に対してされたものと認めない。　
　よって、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第１４条の規定に基づく、特許法等の一部を改正する法律の施行に伴う経過措置を定める政令（平成７年政令第２０５号）第４条第１及び２項の規定により、上記のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１５年２月６日（２００３．２．６）
【訂正の要旨】
　▲１▼訂正事項ａ
　特許請求の範囲の請求項４における
　「前記任意の測定用パターンからの光を前記投影光学系を介して前記可動ステージの検出手段に入射させる照明手段と、前記各測定用パターンに関する前記各検出手段の受光素子の出力に基づいて、」を明りょうでない記載の釈明を目的として「該測定用パターンからの光を前記投影光学系を介して前記可動ステージの検出手段に入射させる照明手段と、前記各測定用パターンに関する前記検出手段の受光素子の出力に基づいて、」と訂正する。
　▲２▼訂正事項ｂ
　特許請求の範囲の請求項５における
　「請求項１〜４の投影露光装置。」を特許請求の範囲の減縮を目的として「請求項１、２又は４の投影露光装置」と訂正する。
　▲３▼訂正事項ｃ
　特許請求の範囲の請求項１０における「ピント位置検出用のラインアンドスペースパターンと有する」を「ピント位置検出用のラインアンドスペースパターンとを有する」と訂正する。
　▲４▼訂正事項ｄ
　特許請求の範囲の請求項１１における「請求項１から１０のいずれか１項記載の」を特許請求の範囲の減縮を目的として、「請求項１、２、４から１０のいずれか１項記載の」と訂正する。
　▲５▼訂正事項ｅ
　特許請求の範囲の記載との整合を図るため、明りょうでない記載の釈明を目的として平成１３年４月２３日付の手続補正書の第４頁第２３行目（特許公報第４頁左欄第１８行目）の「ラインアンドスペースパターンと有する」を「ラインアンドスペースパターンを有する」と訂正する。
　▲６▼訂正事項ｆ
　誤記の訂正を目的として、明細書第２４頁第１９行目、第２５頁第７行から第８行目にかけて、第２５頁第１３行目（特許公報第７頁左欄第１８、第２６、第３０行目）における「入／４板２９」を「λ／４板２９」と訂正する。
　▲７▼訂正事項ｇ
　特許請求の範囲の記載との整合を図るため、明りょうでない記載の釈明を目的として、平成１３年４月２３日付の手続補正書の第３頁第２０行目〜第２３行目（特許公報第３頁右欄第２８行目〜第３２行目）にかけての
　「前記任意の測定用パターンからの光を前記投影光学系を介して前記可動ステージの検出手段に入射させる照明手段と、前記各測定用パターンに関する前記各検出手段の受光素子の出力に基づいて、」を「該測定用パターンからの光を前記投影光学系を介して前記可動ステージの検出手段に入射させる照明手段と、前記各測定用パターンに関する前記検出手段の受光素子の出力に基づいて、」と訂正する。
（５４）【発明の名称】
投影露光装置及び素子製造方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　被露光基板を保持する可動ステージと、照明系により照明されたレチクルのパターンを前記基板上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置において、
　前記レクチルまたは像面湾曲測定用のレチクルの複数の測定用パターンのうちの任意の測定用パターンを露光波長と同じ波長の光で照明することで、前記任意の測定用パターンからの光を前記投影光学系を介して前記可動ステージの反射面に入射させ、該反射面で反射した光を前記投影光学系を介して前記レチクルに入射させる照明手段と、
　前記投影光学系と前記レチクルを通過した前記反射面で反射した光を受光素子上に入射させる検出光学系と
を有し、
　前記受光素子の出力に基づいて、前記投影光学系の有効画面内の前記任意の測定用パターンに対応する位置における前記投影光学系の像面位置を検出することを特徴とする投影露光装置。
　【請求項２】　被露光基板を保持する可動ステージと、照明系により照明されたレチクルのパターンを前記基板上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置において、
　前記レチクルまたは像面湾曲測定用のレチクルの複数の測定用パターンを露光波長と同じ波長の光で順次照明することで、各測定用パターン毎に、前記測定用パターンからの光を前記投影光学系を介して前記可動ステージの反射面に入射させ、該反射面で反射した光を前記投影光学系を介して前記レチクルに入射させる照明手段と、
　前記投影光学系と前記レチクルを通過した前記反射面で反射した光を受光素子上に入射させる検出光学系と
を有し、
　前記各測定用パターンに関する前記受光素子の出力に基づいて、前記投影光学系の有効画面内の各測定用パターンに対応する位置での前記投影光学系の像面位置を検出することを特徴とする投影露光装置。
　【請求項３】　被露光基板を保持する可動ステージと、照明系により照明されたレチクルのパターンを前記基板上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置において、
　前記レチクルまたは像面湾曲測定用のレチクルの複数の測定用パターンのうちの任意の測定用パターンを露光波長と同じ波長の光で照明することで、前記任意の測定用パターンからの光を前記投影光学系を介して前記可動ステージの検出手段に入射させる照明手段と、
　前記検出手段の受光素子の出力に基づいて、前記投影光学系の有効画面内の前記任意の測定用パターン位置に対応する位置での前記投影光学系の像面位置を検出することを特徴とする投影露光装置。
　【請求項４】　被露光基板を保持する可動ステージと、照明系により照明されたレチクルのパターンを前記基板上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置において、
　前記レチクルまたは像面湾曲測定用のレチクルの複数の測定用パターンを露光波長と同じ波長の光で順次照明することで、各測定用パターン毎に、
該
　前記各測定用パターンに関する前記
検出手段
　【請求項５】　前記照明系と前記照明手段とは前記レチクル上の照明領域を変え得る照明領域可変機構を備える光学系を兼用しており、該照明領域可変機構を用いて前記複数の測定用パターンのそれぞれの位置を照明することを特徴とする請求項
１、２又は４
　【請求項６】　前記照明手段は対物レンズと折り曲げミラーを含む光学系を有し、該対物レンズと折り曲げミラーとは前記レチクルのパターン面に沿って前記複数の測定用パターンのそれぞれの位置まで移動可能であることを特徴とする請求項１〜４の投影露光装置。
　【請求項７】　前記照明手段と検出光学系は対物レンズと折り曲げミラーを含む光学系を兼用しており、該対物レンズと折り曲げミラーとは前記レチクルのパターン面に沿って前記複数の測定用パターンのそれぞれの位置まで移動可能であることを特徴とする請求項１、２の投影露光装置。
　【請求項８】　前記反射面又は前記検出手段の前記投影光学系の光軸方向の位置を測定する測定手段を有し、該測定手段と前記可動ステージを用いて前記反射面または前記検出手段を前記投影光学系の光軸方向の複数位置に設定し、該複数位置での前記受光素子の出力の大きさやコントラストに基づいて前記像面位置を検出することを特徴とする請求項１又は２の投影露光装置。
　【請求項９】　前記投影光学系の有効画面内の複数位置での前記投影光学系の像面位置から前記投影光学系の像面湾曲を検出することを特徴とする請求項２又は４の投影露光装置。
　【請求項１０】　前記複数の測定用パターンはそれぞれ、サジタル方向のピント位置検出用のラインアンドスペースパターンとメリジオナル方向のピント位置検出用のラインアンドスペースパターン
とを
　【請求項１１】　請求項
１、２、４〜１０
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
　本発明は半導体素子製造用の投影露光装置及び素子製造方法に関し、特にレチクル面上に形成されている電子回路パターンを投影光学系によりウエハ面上に縮小投影する際の該投影光学系の有効画面内における像面位置（以下「ピント位置」とも言う。）即ち像面湾曲を測定する像面湾曲測定機構を有した、所謂ステッパーと称される投影露光装置及び素子製造方法に関するものである。
（従来の技術）
　近年、半導体素子製造用の投影露光装置には電子回路パターンの微細化、例えばサブミクロンからハーフミクロン程度の微細化及び高集積化の要求に伴い投影光学系に対しては従来以上に高い解像力を有したものが要求されている。この為例えば投影光学系においては高Ｎ．Ａ化そして露光波長に対しては短波長化が図られている。
　一般に投影光学系の高解像力化を図ろうとすると焦点深度が浅くなってくる。この為多くの投影露光装置では投影光学系の合焦精度の向上を図ると共に投影光学系の像面湾曲の平坦性をよくすることにより高解像力化に対応している。特に投影光学系の像面湾曲の平坦性は画面全体の高解像力化を図る為の投影露光装置に対する各種の課題のうちで最も重要なものとなっている。この為投影露光装置には投影光学系の像面湾曲を高精度に測定することができる機構を有することが要望されている。
　従来の像面湾曲の測定方法としては、例えばレチクル面上の１ショット内の少なくとも５か所に縦パターンと横パターンの少なくとも２種類以上のランドアンドスペース状の測定パターンを設け、該測定パターンを投影光学系によりウエハ面上に、該ウエサの光軸方向の位置を種々に変えながら投影露光し、その後ウエハを現像する。そして現像後の該ウエハ面上に形成された測定パターン像の解像性能を光学顕微鏡又は電子顕微鏡等を用いて読み取り有効画面内の各点での最良像面位置をウエハの光軸方向の位置を変数として検出し、像面湾曲を求めていた。
（発明が解決しようとする問題点）
前述したように従来、像面湾曲を測定するにはウエハの露光、現像そして測定といった一連の作業を経て行う必要があった。この為多くの時間がかかるという問題点があった。
　又、測定結果の信頼性を向上させる為には多数回の測定を行う必要があり、更に多くの測定時間を要する等の問題点があった。
　この他、従来の測定方法は測定結果に例えばウエハの平面度の影響が入ってくる為に測定誤差が多くなり、又半導体素子製造の為の各種のプロセスにおける変動によって測定誤差が多く発生してくるという問題点があった。
　本発明は従来のような露光、現像そして測定といった一連の手順を用いずに投影光学系の有効画面内の複数の位置での像面位置をウエハの平面度の影響がなく、又半導体素子製造の為の各種のプロセスの影響も受けずに高精度に測定することができる像面湾曲測定機構を有した半導体素子製造用に好適な投影露光装置及び素子製造方法の提供を目的とする。
（問題点を解決するための手段）
　本発明の投影露光装置は、
（１−１）被露光基板を保持する可動ステージと、照明系により照明されたレチクルのパターンを前記基板上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置において、
　前記レクチルまたは像面湾曲測定用のレチクルの複数の測定用パターンのうちの任意の測定用パターンを露光波長と同じ波長の光で照明することで、前記任意の測定用パターンからの光を前記投影光学系を介して前記可動ステージの反射面に入射させ、該反射面で反射した光を前記投影光学系を介して前記レチクルに入射させる照明手段と、
　前記投影光学系と前記レチクルを通過した前記反射面で反射した光を受光素子上に入射させる検出光学系とを有し、
　前記受光素子の出力に基づいて、前記投影光学系の有効画面内の前記任意の測定用パターンに対応する位置における前記投影光学系の像面位置を検出することを特徴としている。
（１−２）被露光基板を保持する可動ステージと、照明系により照明されたレチクルのパターンを前記基板上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置において、
　前記レチクルまたは像面湾曲測定用のレチクルの複数の測定用パターンを露光波長と同じ波長の光で順次照明することで、各測定用パターン毎に、前記測定用パターンからの光を前記投影光学系を介して前記可動ステージの反射面に入射させ、該反射面で反射した光を前記投影光学系を介して前記レチクルに入射させる照明手段と、
　前記投影光学系と前記レチクルを通過した前記反射面で反射した光を受光素子上に入射させる検出光学系とを有し、
　前記各測定用パターンに関する前記受光素子の出力に基づいて、前記投影光学系の有効画面内の各測定用パターンに対応する位置での前記投影光学系の像面位置を検出することを特徴としている。
（１−３）被露光基板を保持する可動ステージと、照明系により照明されたレチクルのパターンを前記基板上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置において、
　前記レチクルまたは像面湾曲測定用のレチクルの複数の測定用パターンのうちの任意の測定用パターンを露光波長と同じ波長の光で照明することで、前記任意の測定用パターンからの光を前記投影光学系を介して前記可動ステージの検出手段に入射させる照明手段と、
　前記検出手段の受光素子の出力に基づいて、前記投影光学系の有効画面内の前記任意の測定用パターン位置に対応する位置での前記投影光学系の像面位置を検出することを特徴としている。
（１−４）被露光基板を保持する可動ステージと、照明系により照明されたレチクルのパターンを前記基板上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置において、
　前記レチクルまたは像面湾曲測定用のレチクルの複数の測定用パターンを露光波長と同じ波長の光で順次照明することで、各測定用パターン毎に、
該
　前記各測定用パターンに関する
前記検出手段
　この他構成（１−１）〜（１−４）のいずれか１項において、
（１−５）前記照明系と前記照明手段とは前記レチクル上の照明領域を変え得る照明領域可変機構を備える光学系を兼用しており、該照明領域可変機構を用いて前記複数の測定用パターンのそれぞれの位置を照明することを特徴としている。
（１−６）前記照明手段は対物レンズと折り曲げミラーを含む光学系を有し、該対物レンズと折り曲げミラーとは前記レチクルのパターン面に沿って前記複数の測定用パターンのそれぞれの位置まで移動可能であることを特徴としている。
　この他構成（１−１）又は（１−２）において、
（１−７）前記照明手段と検出光学系は対物レンズと折り曲げミラーを含む光学系を兼用しており、該対物レンズと折り曲げミラーとは前記レチクルのパターン面に沿って前記複数の測定用パターンのそれぞれの位置まで移動可能であることを特徴としている。
（１−８）前記反射面又は前記検出手段の前記投影光学系の光軸方向の位置を測定する測定手段を有し、該測定手段と前記可動ステージを用いて前記反射面または前記検出手段を前記投影光学系の光軸方向の複数位置に設定し、該複数位置での前記受光素子の出力の大きさやコントラストに基づいて前記像面位置を検出することを特徴としている。
　この他構成（１−２）又は（１−４）において、
（１−９）前記投影光学系の有効画面内の複数位置での前記投影光学系の像面位置から前記投影光学系の像面湾曲を検出することを特徴としている。
　この他構成（１−９）において、
（１−１０）前記複数の測定用パターンはそれぞれ、サジタル方向のピント位置検出用のラインアンドスペースパターンとメリジオナル方向のピント位置検出用のラインアンドスペースパターン
とを
　本発明の素子製造方法は、
（２−１）構成（１−１）〜（１−１０）のいずれか１項の投影露光装置を用いて、レチクルの回路パターンでウエハを露光し、その後、該ウエハを現像処理する工程を有することを特徴としている。
（実施例）
　第１図は本発明の第１実施例の要部概略図である。
　同図において７は第１物体としてのレチクルでその面上には電子回路パターンが形成されており、レチクルステージ７０に保持されている。８は投影光学系であり、レチクル７面上のパターンをＸＹＺステージ１０上に載置した第２物体としてのウエハ９面上に縮小投影（投影倍率１／５）している。
　又、本発明の投影露光装置は、投影光学系の非点収差を検出する手段を有していることを特徴としている。
　又、本発明の投影露光装置は、投影光学系の像面湾曲を検出する手段を有していることを特徴としている。
　本実施例では、このように投影露光装置を用いてレクチル面上のパターンを投影光学系でウエハ面上に投影露光し、その後ウエハを現像処理工程を介して半導体素子を製造している。
　１７は基準平面ミラーであり、ウエハ９の隣接するＸＹＺステージ１０面上に設けられており、その反射面はウエハ１０の上面と略一致している。反射面はＣｒやＡｌ等の金属膜より形成されている。ＸＹＺステージ１０は投影光学系８の光軸方向（Ｚ方向）及びこの方向に直交する面内に移動可能となっており、更に光軸のまわりに回転可能となっている。１０１は照明系であり、レチクル７面上の回路パターンの転写が行なわれる画面領域内を照明している。
　次に照明系１０１の各要素について説明する。１は露光用の光源で、水銀ランプより成り、その発光部１ａは楕円ミラー２の第１焦点近傍に位置している。光源１から放射した光束は楕円ミラー２で反射し、第２焦点近傍に集光している。３はオプティカルインテグレータであり、その光入射面３ａは楕円ミラー２の第２焦点近傍に配置され、その光出射面３ｂは２次光源面を形成している。５５はフィルターであり、露光波長の光束を選択的に通過させオプティカルインテグレータ３の光入射面３ａに入射させている。５６はシャッタであり、露光量を制御する為のものである。
　２次光源面３ｂより出射した光束はハーフミラー１５、コンデンサーレンズ４を通過し、マーク選択手段を構成する照明領域可変機構１４の存在する面を照射している。照明領域可変機構１４は複数枚、例えば４枚の互いに相向い合う２組の遮光板を有し、この４枚の遮光板が各々独立に光軸と直交する面内に駆動制御可能となっており、これにより開口径及び開口位置が可変の絞りを構成している。該照明領域可変機構１４は絞り開口径と絞り開口位置を制御してこの面を照明している光束のうち任意の大きさの領域のみを通過させるようにして絞り開口面と共役位置に配置されているレチクル７面上の照明位置及び照明領域を制御している。
　即ち、第１図に示すようにこの照明領域可変機構１４の絞り開口部を通った露光光は結像レンズ５ａを通った後、ミラー６によって光軸が９０°折り曲げられる方向に反射されフィールドレンズ５ｂを通った後、レチクル７面上に入射する。このとき結像レンズ５ａ、フィールドレンズ５ｂを介して照明領域可変機構１４の存在する面（絞り開口面）とレチクル７の回路パターンが形成されている面とは光学的に略共役になるように配置されている。
　本実施例では照明領域可変機構１４により絞り開口の大きさと位置を制御し、レチクル７の回路パターンの露光範囲を決定している。
　又、本実施例においては照明領域可変機構１４は投影光学系８の像面湾曲を測定するために有効画面内の各測定点に対応するレチクル７上の任意の点の回りの限られた範囲のみを照明するように４枚の遮光板を駆動させている。
　１５はビームスプリッターであり、２次光源面５ｂからの露光光のうち９０〜９５％程度を透過させる性能を持っている。ビームスプリッター１５で反射されたオプチィカルインテグレータ３の２次光源面５ｂからの露光光は露光波長のみを透過し光電検出に余分な光が入射するのをカットするフィルター５１を介して光源１の発光量のゆらぎ等をモニターする光検出器５０に入射している。
　同図において１１，１２は公知のオフアクシスのオートフォーカス検出系を形成している投光光学系と検出光学系である。投光光学系１１より発っせられた非露光光である光束は投影光学系８の光軸と交わる基準平面ミラー１７の反射面上の点（あるいはウエハ９の上面）に集光し反射される。この基準平面ミラー１７の反射面で反射された光束は検出光学系１２に入射する。
　検出光学系１２内には位置検出用受光素子（不図示）が配されており、該位置検出用受光素子と基準平面ミラー１７の反射面上の光束の反射点は共役となる様配置されている。基準平面ミラー１７の投影光学系８の光軸方向の位置ズレは検出光学系１２内の位置検出様受光素子上での入射光束の位置ズレとして計測される。
　この検出光学系１２により計測された基準平面ミラー１７の反射面の所定の基準面よりの光軸方向の位置ズレはオートフォーカス制御系１９に伝達される。オートフォーカス制御系１９は基準平面ミラー１７が固設されたＸＹＺステージ１０を駆動する処の駆動系２０に指令を与える。
　又、後述するようにＴＴＬで投影光学系８のフォーカス位置を検知する時、オートフォーカス制御系１９は基準平面ミラー１７を所定の基準位置の近傍で投影光学系８の光軸方向（Ｚ方向）に上下駆動を行う。また、露光の際のウエハ９の位置制御（第１図の基準平面ミラー１７の位置にウエハ９が配置される）もオートフォーカス制御系１９により行われる。
　次に本実施例における投影光学系８の像面湾曲を測定するための結像位置（ピント位置）の検出方法について説明する。
　第２図，第３図において２１はレチクル７上に形成されたパターン部で遮光性をもっている。２２はパターン部２１に挟まれた透光部（透過部）である。ここで、投影光学系８のピント位置（像面位置）の検出を行う時は、ＸＹＺステージ１０は投影光学系８の光軸方向に移動する。基準平面ミラー１７は投影光学系８の光軸上に位置しており、レチクル７は照明系１０１により照明されている。
　第２図は基準平面ミラー１７の反射面が投影光学系８のピント面にある場合を示している。同図においてレチクル７上の透過部２２を通った露光光は投影光学系８を介して基準平面ミラー１７の反射面上に集光し反射される。反射された露光光は往路と同一の光路をたどり投影光学系８を介しレチクル７に集光し、レチクル７上のパターン部２１間の透過部２２を通過する。この時、露光光はレチクル７上のパターン部２１にケラレることなく全部の光束がパターン部２１の透過部２２を通過する。
　第３図は基準平面ミラー１７の反射面が投影光学系８のピント面よりズレた位置にある場合を示している。
　同図においてレチクル７上のパターン部の透過部２２を通った露光光は投影光学系８を介し基準平面ミラー１７の反射面上に達するが、基準平面ミラー１７の反射面は投影光学系８のピント面にないので露光光は広がった光束として基準平面ミラー１７の反射面で反射される。
　即ち、反射された露光光は往路と異なる光路をたどり投影光学系８を通りレチクル７上に集光することなく基準平面ミラー１７の反射面の投影光学系８のピント面からのズレ量に対応した広がりをもった光束となってレチクル７上に達する。この時、露光光はレチクル７上のパターン部２１によって一部の光束がケラレを生じ残りの光束が透過部２２を通過する。即ちピント面に合致した時とそうでない時にはレチクル７を通しての透過光量に差が生じる。
　次に第２図，第３図において説明した基準平面ミラー１７の反射面で反射された露光光の光束がレチクル７又は透過部２２を透過した後の光路を第１図を用いて説明する。
　レクチル７を透過した露光光はフィールドレンズ５Ｂを通りミラー６で９０°折り曲げられて反射されて結像レンズ５ａによって照明領域可変機構１４の絞り開口部に集光される。そして絞り開口部を通過した光束はコンデンサーレンズ４を通過しビームスプリッター１５によって入射光束のうち５〜１０％程度の一部の光束が反射されて受光手段としての受光素子１６に入射する。
　本実施例ではこのときの投影光学系８の有効画面内の複数点における結像位置（ピント位置）をＸＹＺステージ１０を駆動させると共に照明領域可変機構１４により、絞り開口部の位置を調整し、前述した方法で順次測定する。これにより像面湾曲を求めている。即ち照明領域可変機構１４により測定点に対応する位置に開口絞りを移動させる。このとき照明領域可変機構１４の絞り開口部はレチクル７面と共役であるため基準平面ミラー１７の反射面で反射された光束はレチクル７の透過部２２を通り必ず照明領域可変機構１４の絞り開口部を通過する。
　受光素子１６はオプティカルインテグレータ３の射出面３ｂと光学的に等しい位置に配置されているためピント位置の測定点によらず照明照明領域可変機構１４の絞り開口部を通過した光束は必ず受光素子１６上に入射される。従って本実施例では測定点によって受光素子１６を移動させる必要もなく又複数の受光素子を設ける必要もない。
　次にこの受光素子１６からの信号出力を用いて投影光学系８の像面湾曲を測定する方法を説明する。
　まず照明領域可変機構１４の絞り開口径と絞り開口位置を調整してピント位置を測定する複数点のうち第１の点（第１の点近傍）のみを照明する。駆動系２０により基準平面ミラー１７の載ったＸＹＺステージ１０を投影光学系８の光軸方向に、オフアクシスのオートフォーカス検出系で予め設定される計測の零点を中心に駆動させる。この時、各位置でのオートフォーカス検出系の検出光学系１２が計測する基準平面ミラー１７の光軸方向の位置信号（オートフォーカス計測値ｚ）と、基準平面ミラー１７の反射面で反射された露光光を受光素子１６で受光し、電気信号に変換することにより焦点面（像面）検出系１８から得られる出力の関係は第４図に示す様になる。この時、焦点面検出系１８の信号は光源１のゆらぎからの測定誤差の影響を除く為、例えば焦点面検出系１８の信号を基準光量検出系５２からの信号で規格化している。
　基準平面ミラー１７の反射面が投影光学系８の有効画面内の像面湾曲の第１の測定点のベストピント位置にきた場合に焦点面検出系１８からの出力はピーク値を示す、この時のオートフォーカス計測値Ｚ１をもってして投影光学系８の第１の測定点のピント位置（像面位置）とする。
　このピント位置Ｚ１の検出は焦点面検出系１８の出力のピークをもって決定してもよいが、その他にも色々な手法が考えられる。例えばより検出精度の敏感度を上げるために、第４図に示すようにピーク出力に対してある割合のスライスレベル２２０を設定し、このスライスレベル２２０の出力を示す時のオートフォーカス計測値Ｚ１Ａ，Ｚ１Ｂを知ることにより、ピント位置をＺ１＝（Ｚ１Ａ＋Ｚ１Ｂ）／２として決定しても良いし、又ピーク位置を微分法を使って求める等の手法も適用可能である。
　オフアクシスのオートフォーカス検出系の測定範囲は通常投影光学系８の軸上近くである、従って像面湾曲の測定点が軸上でない場合には受光素子１６で測定する像面湾曲の測定点とオフアクシスのオートフォーカス検出系の測定点が一致しない。この場合には基準平面ミラー１７の反射面の平面度をあらかじめ測定しておいてオフアクシスのオートフォーカス検出系の測定点と像面湾曲の測定点の投影光学系８の光軸方向における位置誤差を求める。この位置誤差を像面湾曲を測定する点に対応する基準平面ミラー１７の反射面上で求めこの位置補佐を補正値として記憶しておく。このときピント位置の計測値をＺ１、補正値をΔＺ１とすると真のピント位置はＺ１＋ΔＺ１として決定することができる。
　又、現在の投影露光装置では透光光学系１１と検出光学系１２によって投影光学系８の有効画面内の複数点の位置を計測しウエハー９の傾きを検出するチルト検出系（不図示）も開発されている。従ってこれを用いれば基準平面ミラー１７の反射面の光軸に垂直な平面に対する傾き量を検出できるので、この傾き量によってより精度良く補正値ΔＺ１を求めることができるため、より精度の高い像面湾曲の測定ができる。
　このようにして第１の測定点でのピント位置の測定が終了した後、第２の測定点のピント位置を計測するため照明領域可変機構１４の遮光板を駆動させ第２の測定点のみを照明する。この後第１の測定点で行った同じ方向によって第２の測定点のピント位置Ｚ２を決定する。
　以下、順次第３の測定点からｎ番目の測定点のピント位置を計測しそれぞれのピント位置をＺ３〜Ｚｎとして投影光学系８の像面湾曲を検出している。通常像面の平坦性を現わす有効画面内の像面幅というものはピント位置Ｚ１〜Ｚｎの中で最大値と最少値をそれぞれＺｍａｘとＺｍｉｎとすると像面幅はΔＺ＝Ｚｍａｘ−Ｚｍｉｎと決定される。
　第５図は像面湾曲を測定するために用いるレチクル７面上の説明図である。同図では通常の回路パターンの入ったレチクル７に測定点に測定パターン２１を入れているが像面湾曲の測定用の専用のレチクルを使用しても良い。
　第５図は投影光学系８の焼付範囲内（有効画面内）に全体として等間隔に９点の測定点に測定パターン２１ａ〜２１ｉを配置している。このように焼付範囲内の全体に等間隔で測定パターンを配置することが精度上望ましい。
　第６図はレチクル７面上に配置された１つの測定パターンの平面図である。同図では縦線のラインアンドスペースパターン２２ａと横線のラインアンドスペースパターン２２ｂを近接して配置して構成している。投影光学系８をはじめレンズ一般として縦線と横線、即ちサジタル方向とメリディオナル方向のピント位置は非点収差等の影響により必ずしも一致しない。
　従ってピント位置を測定する場合、縦線パターンと横線パターンの両方について計測する必要性が生じる。又縦線パターンと横線パターンの間隔は照明領域可変機構１４によって十分照明範囲が分離できる距離にはなす必要があるが、この縦と横のパターン（２２ａと２２ｂ）の間隔は一般に第５図の測定点の間隔に比べて充分小さい距離である。又ラインアンドスペースパターン２２ａ，２２ｂの線幅は投影光学系の限界解像力から実用解像力程度の線幅が望ましい。
　本実施例ではこのような測定パターン２１を用いて投影光学系８の非点収差を測定し、ウエハ面を最適な位置（高さ）に設定している。
　第７図は本発明の第２実施例の要部概略図である。本実施例では第１図の第１実施例に比べて照明領域可変機構１４をレチクル７面近傍に配置し、それに伴って結像レンズ５ａを削除して構成した点が異なり、その他の構成は第１実施例と同じである。
　即ち、第７図において露光用の光源である水銀ランプ１から楕円ミラー２、オプティカルインテグレータ３、フィルター５５、ハーフミラー１５そしてコンデンサーレンズ４ａに至る構成は第１図の第１実施例と同じである。オプティカルインテグレータ３の２次光源面３ｂから射出した光束はフィルター５５とコンデンサーレンズ４ａを通過しミラー６によって９０°光軸が折り曲げられるように反射されコンデンサーレンズ４ｂを通過しレチクル７に入射する。照明領域可変機構１４は第１実施例と同様の構成をしておりレチクル７の極近傍に配置されている。そして複数の遮光板を光軸と垂直方向に駆動させてレチクル７面上の照明位置と照明範囲を自由に変えている。
　レチクル７を透過し基準平面ミラー１７の反射面で反射された光束は第１図で説明したと同様な経路で受光素子１６に入射する。本実施例においても第１実施例と同様に受光素子１６は２次光源面と光学的に等しい位置にあるため、像面湾曲の測定点によらず各測定点からの光束は必ず受光素子１６に全光束が入射する。
　尚、本実施例においてミラー６を露光光に対する透過率が５〜１０％であるようなハーフミラーにして構成しレチクル７を透過し基準平面ミラー１７の反射面によって反射され、再びレチクル７の測定パターンの透過部２２を通過した光束の一部を該ハーフミラーで５〜１０％の割合で透過させて不図示の付加光学系を用いて２次光源面と共役となる面を形成しここに受光素子１６を配置するように構成しても前述と同様の効果が得られる。
　第８図は本発明の第３実施例の要部概略図である。
　本実施例は第１図の第１実施例に比べて像面湾曲測定機構８１の一部を構成する照明光学系（２７，２８）と受光手段（２６，１６）を光源１、楕円ミラー２、フィルター５５、オプティカルインテグレータ３等を有する露光用の照明系（不図示）とは別に構成し、又照明領域可変機構を一部の光学部材を可動にして構成した点が異っており、その他の構成は同じである。
　本実施例において光源（不図示）から発せられた像面位置検出用の照明光は導光用のファイバー２７によって導かれその出射面２ｂから出射する。この照明光の波長は露光光の波長で略同一である。ファイバー２７の出射面２７ｂより発した光はレンズ２８によってほぼ平行光束に集光され偏向ビームスプリッター２５でＳ偏光成分の光だけ反射して
λ／４板２９
　レチクル７の測定パターンの透過部を通過した光束は投影光学系８を介して基準平面ミラー１７の反射面で反射し再び投影光学系８とレチクル７の測定パターンの透過部を通過する。この光束は折り曲げミラー２３によって９０°折り曲げられ対物レンズ２４によってほぼ平行光にされ
λ／４板２９
　尚、
λ／４板２９
　又、導光用のファイバー２７の出射面２７ｂから射出した光束の内Ｐ偏光の光は偏光ビームスプリッター２５を透過し受光素子５０に入射する。この受光素子５０によって光源から出射する光量変動をモニターしている。第１の測定点のピント位置の計測が行なわれた後、レチクル７面上のピント位置検出用の測定パターンの配置してある第２〜第ｎ番目の測定点におけるピント位置を計測するために移動機構（不図示）によって同図に示してある矢印８３方向にマーク選択手段の一部を構成するミラー２３と対物レンズ２４とから成る光学ユニット８２又は紙面と垂直な方向に同図に示す像面位置検出手段８１全体を移動させている。そしてレチクル７面上の測定パターンの配置している各点でピント位置を測定し、これらの測定結果を用いて投影光学系８の像面湾曲を求めている。
　本実施例では対物レンズ２４と集光レンズ２６の間の光束が平行になるように配置してあるため、対物レンズ２４と集光レンズ２６の間隔が変化しても受光素子１６に光束を集光することができる為光学ユニット８２のみを同図の矢印８３方向に移動させている。又紙面と垂直な方向に移動させる場合には像面位置検出手段８１全体を移動させている。
　尚、本実施例では像面位置検出手段８１をレチクル面上方に１つ設けた場合を示したが、像面位置検出手段８１を例えば装置の左右に各々設けても良く、又任意の位置に３つ以上設けても良く、これによれば像面湾曲測定の際の移動部材の移動範囲を少なくすることができる。
　第９図は本発明の第４実施例の一部分の要部概略図である。
　本実施例では像面位置検出手段を独立に設けずにレチクルとウエハの位置を合せ（アライメント）の為のアライメントマーク検出手段の一部の要素と共用させて構成し、装置全体の小型化を図っている。
　本実施例の像面位置検出手段は第８図に示す像面位置検出手段８１と同様の構成より成っている。同図では像面位置検出手段を構成する各要素のうち第８図で示す要素と同一要素には同符番を付している。
　レチクルとウエハとのアライメントは例えばレチクル面上とウエハ面上に各々設けたアライメントマークをアライメントマーク検出手段で検出することにより合致状態を検出している。
　第９図において３４，３５は切り換えミラーであり、ピント位置検出時とアライメントマーク検出時とで光路中に挿入されたり退避できるように構成されている。３１はファイバーであり、アライメントマーク照明用の光源より導びかれた光を出射面３１ｂより発する。この光束はレンズ３０を通り切り換えミラー３４によって折り曲げられハーフミラー３５、対物レンズ２４そしてミラー２３を通りレチクル７上のアライメントマーク（不図示）を照明する。この照明光は投影光学系８を介しウエハ上のアライメントマーク（不図示）も同時に照明する。
　レチクル及びウエハー面上のアライメントマークからの光がミラー２３、対物レンズ２４を介してハーフミラー２５を通過し切り換えミラー３５によってレンズ３２を通りＣＣＤ３３上に結像される。このＣＣＤ３３上に結像したアライメントマーク像の位置をアライメント検出系で検知することによりレチクルとウエハとの位置合わせを行っている。
　一方、像面位置検出時には切換えミラー３４，３５を光路中から退避させる。このときの像面位置検出方法は第８図で示した第３実施例と同様である。
　これまでの実施例は主にレチクル上のピント位置検出用の測定パターンを通過し、ステージ上の基準面で反射し、再びレチクル上のパターンを透過した光量を計測して、各測定点のピント位置を検出していたが以下これ以外の構成による本発明の実施例について説明する。
　第１０図は本発明の第５実施例の要部概略図である。本実施例は第１〜４の実施例と比べてＸＹＺステージ上に反射基準面の代りに測定用パターン６０と受光素子１６を配置する構造になっている。測定用パターン６０はレチクル７上の測定パターンを投影レンズ８の倍率分だけ縮小した相似形なパターンである。
　ＸＹＺステージ１０を投影レンズ８の光軸上に沿って移動させると合焦した面で測定パターン用パターンのパターン透過部を透過する光量が最大となる。これは第２図〜第４図を用いて説明したのと同じ原理である。
　ピント位置の測定点はＸＹＺステージ１０を水平方向に移動させてレチクル７上の測定パターンとＸＹＺステージ１０上の測定用パターン６０の位置合せを行なう座標はレチクル７上のパターン位置があらかじめわかっており不図示のレーザ干渉計によってＸＹＺステージ１０を所定の位置に送り位置合せが行なわれる。
　次にＺ方向にＸＹＺステージ１０を移動させ光量変化を測定しピント計測を行なう。測定後、次の測定点（像高）に対応する位置にＸＹＺステージ１０を順次移動させ画面内の像面湾曲を計測する。
　第１１図は本発明の第６の実施例の要部概略図である。
　本実施例ではファイバー６２が測定用パターン６１の下方に配置され不図示の光源から焼付波長と同じ波長の光がファイバー６２に導びかれ測定用パターン６１を照明する。測定用パターン６１のパターン透過部を通過した光束は投影レンズ８によって拡大されレチクル７の面に集光される。この光束のうちレチクル７上の測定パターンを透過した光はレンズ２６によって集光され受光素子１６に入射し電気信号となる。ＸＹＺステージ１０を光軸上に移動させ合焦した状態が光量最大となる。測定用パターン６１は第５実施例と同様レチクル７上のパターンを投影レンズ８の倍率分だけ縮小したものである。像面湾曲の測定を行なう為ＸＹＺステージ１０をＸＹ面内のレチクル７の各測定点に対応する位置に移動させ順次ピント位置計測を行なう。受光系の構成は第１１図においては不図示の移動機構によって測定点に対応する位置に移動させる。
　又、受光計を第１図、第７図の様に照明系内のオプティカルインテグレータの射出面と光学的に等価な位置に受光素子を配置する様にしても良い。この場合には測定位置ごとに受光素子を移動させる必要はない。
　これまでの実施例はパターンを通過する光量を計測してピント位置を求めていたが、投影レンズを介してレチクル面又はＸＹＺステージ上の基準面上のパターンのコントラストを計測する方法もある。
　第１２図はコントラスト計測をＸＹＺステージ上のコントラスト検出系で行なう場合の検出系の実施例の一部分を示したものである。全体の構成は１０図と同じであり検出部のみ異なる。基準面６２はＸＹＺステージ上に設置されている。基準面６２は中心に計測用のピンホールが置かれレチクル上のパターンを投影レンズを介してこのピンホール内に結像させる。対物レンズ６３は基準面をＣＣＤ６４上に結像させる役目を持っている。この検出系全体をＸＹＺステージで投影レンズ光軸に沿ってＺ方向に移動させることで基準面６２上に形成されるレチクルの計測パターンのコントラストを検出しピント位置を計測する。この時、第４図に示す検出系の出力はＣＣＤ６４上で検出される空中像のコントラストの値である。ＸＹＺステージをＸＹ平面内で順次測定点に対応する位置に基準面６２のピンホールを移動させコントラスト計測を行なうことによってピント面を求める。
　本実施例はＸＹＺステージ上の基準面でレチクルの計測パターンの空中像コントラストを検出したが同様な手段としてＸＹＺステージ上の基準面上に計測用パターンを設置して、第９図に示す系（２３，２４，２５，２７，２８，３２，３３）のようなレチクル面を観察するアライメント系（コントラスト検出系）でステージ上の基準面のパターンが投影レンズを介してレチクル面上に形成される空中像のコントラストをＸＹＺステージを光軸上に移動させながら検出することによってもピント位置測定は達成される。
（発明の効果）
本発明によれば投影光学系の有効画面内の複数点の像面湾曲量を従来のように露光、現像そして測定といった一連の手順を経ることなく、又ウエハの平面度の影響や半導体素子製造の為の各種のプロセスの影響を受けずに高精度でしかも短時間で測定することができる像面湾曲測定機構を有した投影露光装置を達成することができる。
　又、本発明によれば投影光学系の相異なる像高位置の各々に関するピント位置を検出する検出手段を設けることにより、投影光学系の像面の湾曲や凹凸が検出でき、ウエハ面を最適位置（高さ）に設定することができる半導体素子製造に好適な投影露光装置及び素子製造方法を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
　第１図は本発明の第１実施例の要部概略図、第２，第３図は各々第１図の一部分の説明図、第４図は本発明においてピント位置検出の際の受光手段からの出力信号の説明図、第５図は第１図の一部分の説明図、第６図は第５図の一部分の拡大説明図、第７，第８，第９，第１０，第１１，第１２図は各々本発明の第２，第３，第４，第５，第６，第７実施例の要部概略図である。
　図中、１は光源、２は楕円ミラー、３はオプティカルインテグレータ、４，４ａ，４ｂはコンデンサーレンズ、５は結像レンズ、５ｂはフィールドレンズ、６はミラー、７はレチクル、８は投影光学系、９はウエハ、１０はＸＹＺステージ、１１は投光光学系、１２は検出光学系、１４はマーク選択手段、１７は基準マーク、１０１は照明系、である。