(57)【要約】【課題】裏面側の位置検出光学系を移動させることなく、投影光学系の露光パターンの投影する位置と、位置検出光学系の検出位置との相対的な位置ズレ量を検出し、この位置ズレ量を用いて露光を高精度に行うことが可能な露光装置を提供する。【解決手段】露光装置１は、基板７を載置するステージ９と、基板７の表面側に配置され、基板７上にパターンを投影する投影光学系４と、投影光学系４によるパターンの投影位置を検出するための表面位置検出光学系８０と、表面検出照明光学系７０と、基板７の裏面側の位置合わせマークの位置を検出するための裏面位置検出光学系６と、ステージ９に備えられた指標板１０と、投影光学系４によるパターンの投影位置及び裏面位置検出光学系６による裏面側の検出位置の相対的な位置ズレ量を算出する制御部１１とを有する。【選択図】図１
2011082468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置するホルダを有するステージと、
所望のパターンを生成するパターン生成部と、
前記パターンを前記基板上に投影する投影光学系と、
前記パターンが投影される前記基板の表面側に配置され、前記投影光学系により投影された前記パターンを検出する表面位置検出光学系と、
前記基板の裏面側に配置され、前記基板の前記裏面に形成された位置合わせマークを検出する裏面位置検出光学系と、
前記ステージに備えられ、前記表面位置検出光学系及び前記裏面位置検出光学系のいずれからも観察可能な座標補正用位置合わせマークが形成された指標板と、
前記ホルダの位置を検出する位置測定部と、
前記パターン生成部で生成された前記パターンを前記投影光学系で投影し、投影された前記パターンと前記座標補正用位置合わせマークとが略一致したことを前記表面位置検出光学系で検出したときの前記ホルダの前記位置を前記位置測定部から読み出し、前記裏面位置検出光学系で前記指標板の前記座標補正用位置合わせマークを検出したときの前記ホルダの前記位置を前記位置測定部から読み出して、前記位置から前記表面位置検出光学系及び前記裏面位置検出光学系の相対的なズレ量を座標補正値として算出する制御部と、を有する露光装置。
【請求項２】
前記ステージを光軸方向に移動させるステージ駆動部を有し、
前記制御部は、
前記表面位置検出光学系、及び、前記裏面位置検出光学系により前記指標板の前記座標補正用位置合わせマークを検出する際に、各光学系の焦点位置が前記座標補正用位置合わせマークに略一致するように、前記ステージ駆動部により前記ステージを光軸方向に移動させるよう構成された請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記投影光学系は投影倍率が切り替え可能に構成され、
前記投影光学系の投影倍率の切り替えを検出する投影倍率切替検出部をさらに有し、
前記制御部は、前記投影倍率切替検出部により前記投影倍率が切り替えられたことを検出したことを記憶しておき、裏面位置検出を行う際に前回裏面位置検出を行った時から前記投影倍率の切り替えが行われている場合には、前記表面位置検出光学系及び前記裏面位置検出光学系により前記指標板の前記座標補正用位置合わせマークを検出して前記ホルダの位置を前記位置測定部から読み出して前記座標補正値を算出するよう構成された請求項１または２に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上にフォトレジストを塗布し、露光、現像、及び、エッチング工程を経て電気回路素子を製造する際に、サイリスタなど一部の電気回路素子では、その構造上、基板の両面に対して上記工程を行って素子を作成する必要があった。この両面への加工を高精度に行うため、基板の裏面に設けられた位置合わせマークを検出して、位置合わせを行う露光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、最近では、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子なども半導体プロセスを使って作成されるようになったため、このような裏面からの加工の需要が増えてきている。この場合、より高精度な加工技術が求められているが、投影光学系がパターンを投影する位置と、位置検出光学系が位置合わせマークを検出する位置との相対関係を決める必要があり、そのための提案がなされている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に記載の発明は、レチクル（またはフォトマスク）を用いた露光方法であり、露光前に行う基板の位置合わせのために、まず投影光学系から基板を退避させた状態で、投影光学系によりレチクルに設けたレチクルアライメントマークを投影し、この投影位置を裏面側の位置検出光学系により検出するようにしている。その際に、位置検出光学系のレンズを移動させて、基板の厚さの影響を除去していた。また、レチクルの代わりにＤＭＤ（Digital  Mirror  Device）などの空間光変調素子を用い、更に、投影倍率を可変とした技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−２５４４２３号公報
【特許文献２】特公平６−５０７１４号公報
【特許文献３】特許第４１９５９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらの従来技術では、位置検出光学系のレンズを移動させることにより光軸がズレたり、移動方向が投影光学系の光軸に完全には一致していなかったりすることがあり、その結果、位置検出光学系が検出する位置にズレが生じてしまうと言う課題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、裏面側の位置検出光学系を移動させることなく、投影光学系が露光パターンの像を投影する位置と、裏面側の位置検出光学系による位置合わせマークの検出位置との相対的な位置ズレ量を検出し、高精度な露光が可能な露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る露光装置は、基板を載置するホルダを有するステージと、所望のパターンを生成するパターン生成部と、パターンを基板上に投影する投影光学系と、パターンが投影される基板の表面側に配置され、投影光学系により投影されたパターンを検出する表面位置検出光学系と、基板の裏面側に配置され、基板の裏面に形成された位置合わせマークを検出する裏面位置検出光学系と、ステージに備えられ、表面位置検出光学系及び裏面位置検出光学系のいずれからも観察可能な座標補正用位置合わせマークが形成された指標板と、ホルダの位置を検出する位置測定部と、パターン生成部で生成されたパターンを投影光学系で投影し、投影されたパターンと座標補正用位置合わせマークとが略一致したことを表面位置検出光学系で検出したときのホルダの位置を位置測定部から読み出し、裏面位置検出光学系で指標板の座標補正用位置合わせマークを検出したときのホルダの位置を位置測定部から読み出して、これらの位置から表面位置検出光学系及び裏面位置検出光学系の相対的なズレ量を座標補正値として算出する制御部と、を有する。
【０００７】
このような露光装置は、ステージを光軸方向に移動させるステージ駆動部を有し、制御部は、表面位置検出光学系、及び、裏面位置検出光学系により指標板の座標補正用位置合わせマークを検出する際に、各光学系の焦点位置が座標補正用位置合わせマークに略一致するように、ステージ駆動部によりステージを光軸方向に移動させるよう構成することが好ましい。
【０００８】
また、このような露光装置において投影光学系は投影倍率が切り替え可能に構成され、投影光学系の投影倍率の切り替えを検出する投影倍率切替検出部をさらに有し、制御部は、投影倍率切替検出部により投影倍率が切り替えられたことを検出したことを記憶しておき、裏面位置検出を行う際に前回裏面位置検出を行った時から投影倍率の切り替えが行われている場合には、表面位置検出光学系及び裏面位置検出光学系により指標板の座標補正用位置合わせマークを検出してホルダの位置を位置測定部から読み出して座標補正値を算出するよう構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る露光装置を以上のように構成すると、投影倍率を切り替えた場合でも、基板の裏面側の位置検出光学系を移動させることなく、投影光学系が露光パターンの像を投影する位置と、裏面側の位置検出光学系による位置合わせマークの検出位置との相対関的な位置ズレ量を検出し、露光装置による露光を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る露光装置の構成を示す概略図である。
【図２】中央に十字の抜きパターンを形成した指標板を示す概略図である。
【図３】表面位置検出光学系の二次元撮像素子で検出された指標板のパターン像と十字線状の黒パターン像とを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書中では、基板を介して、この基板の露光側の面方向を「表面側」と呼び、露光側とは反対側の面方向を「裏面側」と呼ぶ。まず、図１を用いて本実施形態に係る露光装置１の構成について説明する。この露光装置１は、ＤＭＤ素子からの像（露光パターン）を基板７上に投影するマスクレス露光装置であって、図１に示すように、照明光を照射する照明光学系２と、この照明光学系２からの照明光を空間的に変調し複数の像（露光パターン）を生成するパターン生成部としてのＤＭＤ素子３と、このＤＭＤ素子３からの露光パターンを基板７上に投影する投影光学系４と、この投影光学系４に組み込まれ、ＤＭＤ素子３からの露光パターンの像が基板７の表面に合焦するよう調整するためのオートフォーカス検出光学系５と、表面側における露光パターンの投影位置や指標板の位置や基板上の位置合わせマークを検出するための表面位置検出光学系８０と、この投影位置の検出時に、基板７上に塗布されたフォトレジストを感光させない波長で照明する表面検出照明光学系７０と、基板７の裏面側の位置合わせマークの位置を検出するための裏面位置検出光学系６と、基板７を載置するためのホルダ８を備えたステージ９と、ステージ９に備えられた指標板１０と、オートフォーカス検出光学系５、表面位置検出光学系８０、並びに、裏面位置検出光学系６からの検出結果によりＤＭＤ素子３及びステージ９の作動を制御する制御部１１と、投影光学系４とは投影倍率の異なる第２の投影光学系４０と、を有して構成されている。
【００１２】
ＤＭＤ素子３は、反射角を変更可能な図示しない複数のマイクロミラーを有して構成されている。ＤＭＤ素子３の各マイクロミラーは、制御部１１により駆動され、その反射面の反射角を変化させることで、反射光を投影光学系４に導くか導かないかを任意に選択することができ、多様な形状の露光パターンを生成することができる。
【００１３】
照明光学系２は、水銀灯、ＬＥＤなどからなる基板７上に塗布されたフォトレジストを感光させる波長を発する露光光源２１と、この露光光源２１からの照明光を集光してＤＭＤ素子３に照射するコンデンサレンズ２２とから構成されている。また、投影光学系４は、ＤＭＤ素子３にて生成された露光パターン（露光光）を略平行光に変換する第２対物レンズ４１と、この略平行光を基板７上に投影する第１対物レンズ４２とから構成されている。なお、ここでいう略平行の意味はＤＭＤ素子３上の１点から発した光が略平行になるという意味であり、ＤＭＤ素子３上の他の１点から発した光もまた略平行になるが、両者の光の角度は異なる。
【００１４】
また、本実施形態の露光装置１は、不図示の切り替え機構により投影光学系４と第２の投影光学系４０との切り替えを可能としている。このように投影光学系４を第２の投影光学系４０に切り替えることにより、ＤＭＤ素子３と基板７間の投影倍率を変更することができる。なお、この露光装置１は、投影光学系４と投影光学径４０とが切り替えられたことを、投影倍率切替検出部１４で検出可能に構成されている。
【００１５】
表面検出照明光学系７０は、表面位置検出用の光（以下「表面位置検出光」と呼ぶ）を出射する表面位置検出用光源７１（ＬＥＤ、或いは、ハロゲンランプ、ファイバー光源などで構成される）と、表面位置検出用光源７１からの表面位置検出光を集光する集光レンズ７２と、開口絞り７３と、視野絞り７４と、表面位置検出光を略並行光に変換しリレーする第１リレーレンズ７５及び第２リレーレンズ７６と、投影光学系４の光路上に配置され表面位置検出光を基板７方向に反射するハーフミラー７７とから構成され、基板７上のフォトレジストを感光させない波長の表面位置検出光で基板７を照明する。
【００１６】
表面位置検出光学系８０は、投影光学系４の光路上に配置され表面位置検出光の照射により基板７から反射された反射光を反射するハーフミラー８３と、このハーフミラー８３で反射された反射光を結像させる結像レンズ８２と、この像を検出する二次元撮像素子８１とから構成され、第１対物レンズ４２と結像レンズ８２とが協働して基板７の表面と二次元撮像素子８１とを共役に結んで、基板７又は指標板１０の表面観察を行うように構成されている。この二次元撮像素子８１では、基板７の表面像が光電変換され、画像処理により位置合わせマークが認識される。
【００１７】
オートフォーカス検出光学系５は、基板７上に塗布されたフォトレジストを感光させない波長のフォーカス検出用の光（以下、「フォーカス検出光」と呼ぶ）を出射する点光源５１と、この点光源５１からのフォーカス検出光を略平行光に変換するコリメータレンズ５２と、このコリメータレンズ５２を透過したフォーカス検出光のうち、その瞳の半分を遮る遮光絞り５３と、この略平行なフォーカス検出光を透過し基板７で反射された反射光をさらに反射するハーフミラー５４と、投影光学系４の光路上に配置され、フォーカス検出光とその反射光とを反射し、露光光を透過するダイクロイックミラー５５と、ダイクロイックミラー５５及びハーフミラー５４で反射された反射光を結像する結像レンズ５６と、この像を受光するリニアセンサ５７とから構成されている。
【００１８】
基板７を載置するホルダ８には、上下方向（投影光学系４及び裏面位置検出光学系６の光軸と略平行な方向。以下、この上下方向を「Ｚ軸」とする）に貫通する貫通孔８ａ及び貫通孔８ｂが形成されている。貫通孔８ａは、基板７の裏面に形成された位置合わせマークを観察するための開口である。基板７の裏面には、例えば、十字マークなどの位置合わせマークが複数形成されており、これらの位置合わせマークを、各位置合わせマークに対応して形成された複数の貫通孔８ａを介して裏面位置検出光学系６が検出する。また、貫通孔８ｂには指標板１０が取り付けられている。この指標板１０は、後述するように、表面位置検出光学系８０を用いて検出した投影光学系４の露光パターン投影位置と、裏面位置検出光学系６による位置合わせマークの検出位置との相対的な位置ズレ量を検出するために設けられている。なお、貫通孔８ｂ（指標板１０）は、ホルダ８上に載置された基板７がこの貫通孔８ｂを塞がない位置に形成されている。また、ステージ９は、制御部１１によって制御されるステージ駆動部１３により、水平方向及び鉛直方向（上下方向）に移動可能となっている。なお、ステージ９には干渉計又はリニアエンコーダからなる位置測定部１２が取り付けられ、制御部１１によってホルダ８の位置（座標）がモニタリングされている。以下、水平方向において、図１の紙面左右方向をＸ軸とし、これに交差する方向（紙面垂直方向）をＹ軸とする。
【００１９】
裏面位置検出光学系６は、ホルダ８を挟んで投影光学系４と対向する裏面側、すなわち、ホルダ８の下方に配置されている。この裏面位置検出光学系６は、裏面位置検出用の光（以下「裏面位置検出光」と呼ぶ）を出射する裏面位置検出用光源６１と、この裏面位置検出用光源６１からの裏面位置検出光を集光するコンデンサレンズ６２と、このコンデンサレンズ６２で集光した裏面位置検出光を基板７方向に反射するハーフミラー６３と、このハーフミラー６３で反射された裏面位置検出光を集光して基板７の裏面を照明する対物レンズ６４と、基板７の裏面で反射して再び対物レンズ６４で集光され、ハーフミラー６３を透過した反射光を結像させる結像レンズ６５と、この像を検出する撮像素子６６と、視野絞り６７と、から構成されている。
【００２０】
以上のような構成の露光装置１において、照明光学系２の露光光源２１から出射した照明光（露光光）は、コンデンサレンズ２２を介してＤＭＤ素子３に照射される。このとき、制御部１１では、この制御部１１に内蔵された図示しないパターンジェネレータの信号に対応して、ＤＭＤ素子３の画素に相当するすべてのマイクロミラーの反射角を制御する。この制御により、ＤＭＤ素子３の各マイクロミラーでは照明光を投影光学系４に導くか否かを選択することができ、所望の露光パターンを生成することができる。このＤＭＤ素子３により生成された露光パターンは、投影光学系４により基板７上に投影される。このとき、投影光学系４に組み込まれたオートフォーカス検出光学系５からのフォーカス信号に基づいて、制御部１１の制御によりステージ駆動部１３を介してステージ９を上下させて、ＤＭＤ素子３からの露光パターンが基板７の表面に合焦するよう投影される。そして、この露光パターンの投影により、基板７に対して露光が行われる。
【００２１】
ここで、オートフォーカス検出光学系５の動作を説明する。まず、点光源５１から射出したフォーカス検出光がコリメータレンズ５２で略平行光に変換される。この略平行なフォーカス検出光は、上述のように、遮光絞り５３により瞳の略半分が遮られて絞られた後、ハーフミラー５４を透過して、ダイクロイックミラー５５に入射し、このダイクロイックミラー５５で基板７の方向に反射され、投影光学系４の第１対物レンズ４２を介して基板７上に照射される。そして、この基板７で反射された反射光は、投影光学系４の第１対物レンズ４２により再び集光された後、ダイクロイックミラー５５で反射されてオートフォーカス検出光学系５に導かれる。反射光は、さらにハーフミラー５４で反射され、結像レンズ５６によりリニアセンサ５７上に結像する。このように、このオートフォーカス検出光学系５は、いわゆる瞳半隠しフォーカス検出光学系になっている。そして、このリニアセンサ５７で得られた像を基に、投影光学系４の合焦位置に対する基板７の上下方向のズレが検出され、その信号に基づいて制御部１１によりステージ駆動部１３を介してステージ９を光軸方向（上下方向）に移動させることにより、ＤＭＤ素子３からの露光パターンを基板７の表面に合焦させる。
【００２２】
一方、裏面位置検出光学系６において、裏面位置検出用光源６１から出射した位置検出光は視野絞り６７を照明し、コンデンサレンズ６２、ハーフミラー６３，対物レンズ６４によりホルダ８に設けられた貫通孔８ａを介して基板７の裏面を照明する。このとき視野絞り６７と基板７の裏面が略共役になるよう構成されている。この基板７の裏面には、前述の通り位置合わせマークが複数形成されている。基板７の裏面で反射した位置検出光は、再び対物レンズ６４で集光されて略平行光になり、ハーフミラー６３を透過した後、結像レンズ６５により撮像素子６６上に結像する。この撮像素子６６では、基板７の裏面像が光電変換され、画像処理により位置合わせマークが認識される。
【００２３】
裏面位置検出光学系６では、予め、制御部１１により位置合わせの基準点となる指標板１０のステージ座標を記憶している（例えば、この制御部１１に設けられているＨＤＤやフラッシュメモリ等の記憶部に記憶される）。この基準点と、撮像素子６６で認識された複数の位置合わせマークの各中心とが順次一致するように、制御部１１の制御によりステージ駆動部１３を介してステージ９を移動させる。そして、制御部１１は、その際のステージ９の座標を位置測定部１２から読み込むことにより、基板７のステージ９における座標上での水平面内の位置及び水平面内の回転量が算出される。このように算出された基板７の位置及び回転量に基づいて、ステージ９を移動させて所定の露光位置に基板７を移動させ、露光処理を行う。なお、この裏面位置検出光学系６による処理は、例えば、基板７をホルダ８にセットした後に、露光処理を行う前に実行される。
【００２４】
ところで、上述のように基板７を正確な露光位置に配置した場合でも、投影光学系４による露光パターンの投影位置と、裏面位置検出光学系６による位置合わせマークの検出位置との相対的な位置関係にズレが生じている場合、その位置ズレ量を正確に計測して座標補正を行わないと、高精度な加工ができなくなる。そこで、指標板１０を用いて、この位置ズレ量を計測する機構と方法を以下に述べる。
【００２５】
まず、指標板１０は、例えば、図２のように、透明ガラスの表面にＣｒ蒸着し（図２の１００部分）、座標補正用位置合わせマークとして中央に十字の抜きパターン１０１を形成したものを用いる。そして、制御部１１は、投影光学系４の投影位置に指標板１０が位置するようにステージ駆動部１３を介してステージ９をＸ，Ｙ軸方向に移動させ、さらに、投影光学系４及び表面位置検出光学系８０の焦点が指標板１０に一致するようステージ９の高さ（Ｚ軸）を調整する。なお、当然ではあるが、投影光学系４と表面位置検出光学系８０との焦点面は同一面になるよう予め光学調整がなされている。したがって、表面位置検出光学系８０によって指標板１０上に形成されたパターン１０１が観測できる。
【００２６】
次に、ＤＭＤ素子３によってこのＤＭＤ素子３のほぼ中央に細長い十字線状の黒パターン（露光パターン）を生成し、指標板１０に投影する。このとき、表面位置検出光学系８０で指標板１０を観察すると、図３に示すように、二次元撮像素子８１で検出された像１０′は、Ｃｒ蒸着部分（図２の１００）は光が反射して明るく見え（図３の１００′部分）、Ｃｒが蒸着されていない十字抜きのパターン（図２の１０１）の像１０１′及びＤＭＤ素子３が生成した十字線状の黒パターンの像１０２は黒く見えることになる。ここで、十字抜きのパターンの像１０１′と黒パターンの像１０２との中央が一致するようにステージ９をステージ駆動部１３を介してＸ，Ｙ軸方向に移動させる。制御部１１は、このときのステージ座標を位置測定部１２から読み出し、メモリ等の記憶部に記憶し座標Ａとする。
【００２７】
さらに、制御部１１は、裏面位置検出光学系６の観察位置に指標板１０が位置するようにステージ駆動部１３を介してステージ９をＸ，Ｙ軸方向に移動させ、裏面位置検出光学系６を使って指標板１０を観察する。このとき、裏面位置検出光学系６の焦点面は、表面位置検出光学系８０の焦点面に対して基板７の厚み分だけズレた状態にあるため、指標板１０上のパターン１０１に焦点が合っていない。そこで、ステージ９の高さ（Ｚ軸）をステージ駆動部１３を介して移動させ、指標板１０上のパターン１０１がはっきりと観察できるようにする。このとき、裏面位置検出光学系６はパターン１０１を指標板１０の厚みのガラスを通して観察することにより光路長が変化しているため、このときのステージ９のＺ軸方向の移動量は基板７の厚みとは一致しない。また、指標板１０の厚みが大きいと、或いは、裏面位置検出光学系６のＮＡが大きいと、球面収差が発生してしまいパターン１０１がはっきり観察できなくなるため、本実施形態では、ＮＡを０．３以下、厚みを１ｍｍ以下としている。なお、ステージ９のＸＹＺ軸の直交度は十分に確保されており、Ｚ軸を移動したときのＸ，Ｙ軸方向の動きは無視できる程度に小さい。
【００２８】
次に、裏面位置検出光学系６で指標板１０のパターン１０１の像を観察すると、表面位置検出光学系８０と裏面位置検出光学系６との光軸は厳密には一致していないため、パターン１０１の像の中心は撮像素子６６の中央からズレている。そこで、このパターン１０１の像の中心が撮像素子６６の中央に正確に位置するよう、ステージ駆動部１３を介してステージ９をＸ，Ｙ軸方向に移動させる。制御部１１は、このときのステージ座標を位置測定部１２から読み出し、記憶部に記憶し座標Ｂとする。
【００２９】
この表面位置検出光学系８０で検出した投影光学系４の投影位置の座標Ａと裏面位置検出光学系６による指標板１０のパターン像の検出位置の座標Ｂとの差を座標補正値Δとする。このようにして、制御部１１は、座標Ａと座標Ｂとを比較することにより、裏面位置検出光学系６で検出した位置座標に対して、投影光学系４による表面側への露光パターンの投影位置座標がどれだけズレるかを表す座標補正値Δを算出して記憶しておくことができる。そのため、実際の露光時には、この座標補正値Δを用いて、裏面位置検出光学系６で基板７の裏面側の位置合わせマークを観察しながら、投影光学系４にて基板７の表面側の正確な位置に所望の露光パターンを投影し露光することが可能となる。
【００３０】
なお、本実施例ではＤＭＤ素子３により発生した黒パターンの像１０２を指標板１０上の十字抜きのパターンの像１０１′に重ねて投影し中心を合わせているが、これに限るわけではなく、例えば十字パターン像（黒パターンの像）１０２を指標板１０のマークのない位置あるいは別に設けられた反射板に投影して、二次元撮像素子上でのパターンの中心座標を記憶しておき、次に十字パターン像１０２を消して、指標上の十字抜きのパターンの像１０１′の中心が記憶した中心座標に一致するように合わせ、そのときのステージ座標をＡとしても良い。またパターンも十字線に限るものではない。つまり、投影パターンと指標上のパターンの中心が一致するときのステージ座標を記憶すれば良いのであって、パターンの観察の同時性やパターンの形状を限定するものではない。
【００３１】
次に、投影倍率の切り替えと、その際の位置ズレ量の検出方法について説明する。本実施形態では、前述したように、投影光学系４と投影倍率が異なる第２の投影光学系４０を有しており、不図示の切り替え機構により投影光学系４，４０を切り替え、投影倍率を変えられるよう構成されている。このように投影光学系４，４０が切り替わった際には座標補正値Δが変化するおそれがあるため、制御部１１は、投影倍率切替検出部１４で投影光学径４，４０が切り替えられたことを検出したときに、各投影倍率で独立に座標補正値Δを算出して記憶するように構成されることが好ましい。
【００３２】
また、この倍率切り替え機構にはメカ機構の誤差が避けられず、投影倍率を切り替えると、基板７上に投影される露光パターンの位置にズレが生じてしまうことがある。そのため、切り替え機構が作動するたびに前述の座標Ａはランダムに変化するおそれがある。また、切り替え機構が作動しなくても、外的振動や温度変化のために座標Ａ，Ｂとも変化してしまうおそれもある。したがって、投影光学系４，４０により基板７の表面を正確に露光するためには、制御部１１は、表面位置検出光学系８０及び裏面位置検出光学系６を用いて座標補正値Δを定期的にあるいは投影倍率が切り替えられた際に算出することが好ましく、少なくとも裏面位置検出を行う際に、前回裏面位置検出を行ったときから投影倍率切替検出部１４により倍率が切り替えられたことを検出した際には再度算出することが好ましい。
【００３３】
なお、本実施形態においては、倍率切り替え機構として、第１対物レンズ４２と第２対物レンズ４１とのセットからなる投影光学系４を、第１対物レンズ４４と第２対物レンズ４３とのセットからなる第２の投影光学系４０に切り替える構成としているが、これに限定されることはなく、必ずしも投影光学系４，４０全体を切り替える必要はない。例えば、第１対物レンズ４２のみを焦点距離が異なる対物レンズ（例えば、第１対物レンズ４４）に切り替える構成としてもよいし、第２対物レンズ４１のみを焦点距離が異なる対物レンズ（例えば、第２対物レンズ４３）に切り替える構成としてもよい。また、投影光学系４，４０をズームレンズとしても構わない。ただし、収差の補正の容易性という観点からは、本実施形態のように投影光学系４，４０全体を切り替える方式が好ましい。
【００３４】
また、以上の説明では、倍率切り替え機構、及び、位置ズレ検出機構を、ＤＭＤ素子３を用いたいわゆるマスクレス露光装置１に適用した例を説明したが、レチクルを用いた露光装置に適用することもできる。この場合、レチクルアライメントマークを裏面位置検出光学系６で検出することにより、露光パターンの投影される位置の座標を、ステージ９の座標として読み込むことができ、前述の位置合わせ処理と同様な手順で、表面位置検出光学系８０で検出した座標Ａと裏面位置検出光学系６で検出した座標Ｂとから座標補正値Δを検出し、この座標補正値Δを用いて、露光処理をすることが可能である。更に、これらの機構は、三次元実装の位置調整（アライメント）に応用することも可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  露光装置    ３  ＤＭＤ素子（パターン生成部）    ４  投影光学系
６  裏面位置検出光学系    ７  基板    ８  ホルダ    ９  ステージ
１０  指標板    １１  制御部    １２  位置測定部    １３  ステージ駆動部
１４  投影倍率切替検出部    ７０  表面位置検出光学系
【図１】
2011082468.tif 000003
【図２】
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【図３】
2011082468.tif 000005