(57)【要約】      （修正有）【課題】投影光学系自体のもつ結像状態調整用のアクチュエータのストロークを小さくするとともに、アクチュエータのストロークを小さくした場合にも性能を維持できる投影光学系やこれを用いた露光装置を提供する。【解決手段】各ユニットＵ１，Ｕ２を光学定盤７３に取り付けて投影光学系４０を完成する。次に、投影光学系４０を計測装置２１０にセットし、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の相対位置や姿勢の調節等を行って結像特性の相対アライメント（粗調整）を行う。【選択図】  図１８
2005026528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板上のパターンの像を第２基板上に形成する投影光学系において、
前記第１基板上のパターンの中間像を形成する第１結像光学系と；
前記中間像の像を形成する第２結像光学系と；
前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系を支持し、且つ前記投影光学系の結像特性を調整するために前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうちの少なくとも一方の基準位置からの相対的な位置を一体的に調整可能としつつ、前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうちの少なくとも一方の基準位置からの相対的な傾きを一体的に調整可能とした支持手段と；
を備えることを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
前記第１及び第２結像光学系によりそれぞれ構成され、且つ前記支持手段によって支持される複数のモジュールを備え、
前記支持手段は、前記複数のモジュールのうち、調整対象となるモジュールを構成する前記第１結像光学系及び第２結像光学系のうちの少なくとも一方の前記基準位置からの相対的な位置を一体的に調整可能としつつ、前記調整対象となるモジュールを構成する前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうちの少なくとも一方の基準位置からの相対的な傾きを一体的に調整可能とすることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
【請求項３】
前記複数のモジュール間の相対的な結像情報に基づいて、前記支持手段に支持された前記複数のモジュールを構成する前記第１及び第２結像光学系の少なくとも一方の位置及び傾きが調整されることを特徴とする請求項２記載の投影光学系。
【請求項４】
前記支持手段は、前記複数のモジュールを支持する光学定盤と、前記複数のモジュールを構成する複数の前記第１結像光学系及び複数の前記第２結像光学系の前記光学定盤上での位置及び姿勢をそれぞれ微調整する複数の位置・姿勢調整部材とを備えることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の投影光学系。
【請求項５】
前記複数のモジュールを構成する前記複数の第１結像光学系は、前記光学定盤の一方の側に固定され、
前記複数のモジュールを構成する前記複数の第２結像光学系は、前記光学定盤の他方の側に、前記複数の第１結像光学系とは独立して固定されることを特徴とする請求項４記載の投影光学系。
【請求項６】
前記投影光学系は、前記第１基板上のパターンを前記第２基板上にほぼ等倍で投影することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項記載の投影光学系。
【請求項７】
前記第１結像光学系の投影倍率と前記第２結像光学系の投影倍率とは、ほぼ逆数となるように設定されていることを特徴とする請求項６記載の投影光学系。
【請求項８】
前記第１及び第２結像光学系の何れか一方を一体として基準位置からの相対的な位置及び傾きを調整可能とする前記支持手段とは別に、前記第１及び第２結像光学系による結像に関して、像位置、像回転、フォーカス、像面傾斜、及びディストーションのうち少なくとも１つ以上を調整する微調整機構をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の投影光学系。
【請求項９】
前記微調整機構は、前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうち少なくとも一方に組み込まれた所定の光学部材を位置及び姿勢に関して変位させることを特徴とする請求項８記載の投影光学系。
【請求項１０】
第１基板に形成されたパターンを第２基板上に投影露光する露光装置において、
前記第一の基板と前記第二の基板との間の光路中に配置された請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の投影光学系を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
前記投影光学系に対して前記第１及び第２基板を相対的に移動させることにより、前記第１基板上のパターンの像を前記第２基板上で走査させる走査手段をさらに備えることを特徴とする請求項１０記載の露光装置。
【請求項１２】
第１基板上のパターンの像を第２基板上に形成する投影光学系の調整方法において、
前記第１基板上のパターンの中間像を形成する第１結像光学系と、前記中間像の像を形成する第２結像光学系とを支持手段によって支持する支持工程と；
前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうちの少なくとも一方の基準位置からの相対的な位置を一体的に調整し、且つ前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうちの少なくとも一方の基準位置からの相対的な傾きとを一体的に調整して、前記投影光学系の結像特性を調整する修正工程と；
を備えることを特徴とする投影光学系の調整方法。
【請求項１３】
前記結像特性は、像位置、像回転、フォーカス、像面傾斜及びディストーションのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１２記載の調整方法。
【請求項１４】
前記投影光学系は、前記第１及び第２結像光学系によりそれぞれ構成される複数のモジュールを備えるものであって、
前記複数のモジュールの中から調整対象となるモジュールを特定するモジュール特定工程をさらに含み、
前記支持工程では、前記期支持手段によって前記複数のモジュールを支持させ、
前記修正工程では、前記複数のモジュールのうち、前記調整対象となるモジュールを構成する前記第１結像光学系及び第２結像光学系のうちの少なくとも一方の前記基準位置からの相対的な位置を一体的に調整しつつ、前記調整対象となるモジュールを構成する前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうち少なくとも一方の基準位置からの相対的な傾きを一体的に調整することを特徴とする請求項１２又は請求項１３記載の調整方法。
【請求項１５】
前記複数のモジュールの結像特性に関する結像情報を計測する計測工程をさらに含み、
前記修正工程では、前記結像情報に基づいて前記複数のモジュール中の前記第１及び第２結像光学系のうちの少なくとも一方の位置及び傾きを調整することを特徴とする請求項１４記載の調整方法。
【請求項１６】
前記計測工程は、アライメントマークを備えるマスクを前記第１基板の位置に配置する工程と、前記第２基板の位置における前記アライメントマークの結像状態を計測する工程とを含むことを特徴とする請求項１５に記載の調整方法。
【請求項１７】
前記支持工程において、前記複数のモジュールを光学定盤に一体的に支持し、前記修正工程において、当該光学定盤に支持された前記複数のモジュールの当該光学定盤上での位置を微調整することを特徴とする請求項１４乃至請求項１６の何れか一項に記載の投影光学系の調整方法。
【請求項１８】
前記支持工程は、前記複数のモジュールを構成する前記複数の第１結像光学系を前記光学定盤の一方の側に固定する工程と、前記複数のモジュールを構成する前記複数の第２結像光学系を前記光学定盤の他方の側に前記複数の第１結像光学系とは独立して固定する工程とを含むことを特徴とする請求項１７記載の調整方法。
【請求項１９】
前記第１基板上のパターンを前記第２基板上に転写する露光装置本体の所定位置に前記光学定盤をアライメントして固定する光学定盤固定工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２乃至請求項１８の何れか一項に記載の調整方法。
【請求項２０】
前記複数のモジュールごとに結像特性を測定して、各モジュールごとの結像状態を予備的に調整する事前調整工程を前記支持工程の前に行うことを特徴とする請求項１４乃至請求項１９に記載の調整方法。
【請求項２１】
前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうち少なくとも一方に組み込まれた所定の光学部材の位置及び姿勢に関して変位させ、前記第１及び第２結像光学系による結像に関して、像位置、像回転、フォーカス、像面傾斜及びディストーションのうち少なくとも１つ以上を調整する微調整工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１２乃至請求項２０の何れか一項記載の調整方法。
【請求項２２】
第１基板に形成されたパターンを第２基板上に投影露光する露光装置において、
請求項１２乃至請求項２１の何れか一項記載の調整法方により調整されて前記第１基板と前記第２基板との間の光路中に配置された投影光学系を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２３】
請求項１０、請求項１１又は請求項２２に記載の露光装置を用いた露光方法において、
前記支持手段により支持された前記第１及び第２結像光学系のうちの少なくとも一方を一体として基準位置からの相対的な位置及び傾きを調整することにより、前記投影光学系の結像特性を修正する工程と；
前記第１基板上のパターンを前記投影光学系を介して前記第２基板上に投影露光する工程と；
を備えることを特徴とする露光方法。
【請求項２４】
第１基板上のパターンを第２基板上に転写する露光装置の製造方法において、請求項１２乃至請求項２１の何れか一項に記載の調整方法で調整された投影光学系を準備する工程を備えることを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクの像を投影光学系にて基板上に転写するための投影光学系及びこれを組み込んだ露光装置等に関し、特に、大型のマスクと基板を走査しながら露光する走査型マルチ投影光学系及び露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体素子又は液晶表示素子等を製造する際に、マスク（レチクル、フォトマスク等）のパターンを投影光学系を介してフォトレジストが塗布されたプレート（ガラスプレート又は半導体ウエハ等）上に投影する投影露光装置が使用されている。従来はステップ・アンド・リピート方式でプレート上の各ショット領域にそれぞれレチクルのパターンを一括露光する投影露光装置（ステッパ）が多用されていた。これに対して近年の露光装置では、１つの大きな投影光学系の代わりに、小さな複数の部分投影光学系を非走査方向に所定間隔で複数列に配置し、各部分投影光学系でそれぞれマスクパターンをプレート上に露光する方式が提案されている（例えば特許文献１参照）。このタイプの投影光学系は、特許文献２や特許文献３に示されているように、反射プリズム、凹面鏡、各種レンズ等からなるレンズモジュールで構成され、このようなレンズモジュールによってマスク上のパターンを中間像を介してプレート上に正立正像等倍にて露光する光学系である。前者の特許文献２の場合、波長をＧ線とＨ線を用いるタイプ、後者の特許文献３の場合、Ｇ，Ｈ，Ｉ線での色消しタイプが記載されている。波長の多波長化、及び短波長化は、当然露光パワーを稼ぐためであると同時に、近年液晶のデバイスを作製する際のカラーフィルタ用の着色レジスト等によって短波長側の方が感度が大きくなるといった理由による。
【０００３】
この種の露光装置では、ベースに対して、マスクステージと投影光学系とが載置できるようにコラムが配置・固定されている。そして、このコラムに対して、複数のレンズモジュールをそれぞれ組み込んだ状態の一対の構造体（所謂ランチャー）が投影光学系として支えられる構造となっている。このように、複数のレンズモジュールを１つのランチャーの中に組み込む構造とした場合、レンズモジュール相互間の結像状態の調整が必要となるので、各レンズモジュールにてフォーカス補正部、像シフタ部、倍率補正部、像回転補正部等を設けて対応しているのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年では大型の液晶テレビに象徴されるように、マスクやプレートの大型化に伴い、基板自体が１ｍ角を越えるような基板が使用されるようになってきている。例えば上記特許文献３の実施例３に記載されている投影光学系を用いてこのような基板を交換する場合には、１つのフィールドが８０ｍｍとして、マスクの大きさを８００ｍｍとすると、１０個のレンズモジュールを並べることになる。この場合、従来のマスクサイズ４００ｍｍ、レンズモジュール数５と比較すると、複数のレンズモジュールを組み込んだランチャー等が従来の２倍の大きさになる。
【０００５】
このような環境下、従来構造のままでは、１つのランチャー自体が大きく重くなりすぎるため、大きな撓みが発生して転写される像情報に関しても大きくな位置ズレや寸法差が生じる可能性がある。
【０００６】
このようなランチャーを搭載した投影露光装置では、露光条件ごとに位置ズレが大きくなる可能性があり、当然各レンズモジュールに設けた像シフタ等のアクチュエータのストロークを大きくする必要が生じる。しかしながら、像シフタを構成する平行平面板をある程度以上大きく傾斜させた場合、例えばＧ、Ｈ、Ｉの各波長の位置ズレが無視できない程度に大きくなるため、投影像のコントラストの低下をもたらしてしまう。
【０００７】
また、ランチャー等を利用した組立て調整時においても、従来のような投影レンズの収差調整用の工具では不十分となり、８００ｍｍサイズに対応した工具や調整用装置が必要で、大幅な設備投資が必要になってしまう。これが、投影レンズが１０本構成であれば８００ｍｍ、１５本構成であれば、１２００ｍｍといった調整用装置等が必要になる。
【０００８】
なお、特許文献４に記載のようにレンズモジュールの位置ずれ等を調整可能なようにプリズムの位置等を調整できる機構を組み込むこともできるが、このような機構を用いた場合、他の収差に対する悪影響を考えながらの調整となり、熟練や直感を要する。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−５７９８６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１８７３３２号公報
【特許文献３】
特開平７−３９５５７号公報
【特許文献４】
特開２００１−３３７４６２号公報
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、投影光学系自体のもつ結像状態調整用のアクチュエータのストロークを小さくするとともに、アクチュエータのストロークを小さくした場合にも性能を維持できる投影光学系やこれを用いた露光装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、露光装置の大型化に対応した新規な調整方法によって、露光装置の生産における設備投資費用の増加を低減すること、延いては露光装置生産に対する初期投資額の抑制効果により、露光装置を安価に提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、複数のレンズモジュールの相対的な像調整と、１レンズモジュールの投影光学系の光学性能の調整とを切り離すことにより、投影光学系等の生産性の効率をあげることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、第１発明の投影光学系は、第１基板上のパターンの像を第２基板上に形成する投影光学系において、（ａ）前記第１基板上のパターンの中間像を形成する第１結像光学系と、（ｂ）前記中間像の像を形成する第２結像光学系と、（ｃ）前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系を支持し、且つ前記投影光学系の結像特性を調整するために前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうちの少なくとも一方の基準位置からの相対的な位置を一体的に調整可能としつつ、前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうちの少なくとも一方の基準位置からの相対的な傾きを一体的に調整可能とした支持手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
上記投影光学系では、前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系を支持する支持手段が、前記投影光学系の結像特性を調整するために、前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうちの少なくとも一方の基準位置からの相対的な位置や相対的な傾きを一体的に調整可能とするので、第１結像光学系や第２結像光学系をユニットとしてこれらを露光装置に組み込む際等において、これらを露光装置に適合させる簡易確実な調整が可能になる。なお、第１結像光学系や第２結像光学系をユニットとして光学部品のアライメントを予め行うことができるので、露光装置に組み込んだ後の投影光学系の結像特性も良好なものとすることができる。
【００１４】
第２発明は、第１発明の投影光学系において、前記第１及び第２結像光学系によりそれぞれ構成され、且つ前記支持手段によって支持される複数のモジュールを備え、前記支持手段は、前記複数のモジュールのうち、調整対象となるモジュールを構成する前記第１結像光学系及び第２結像光学系のうちの少なくとも一方の前記基準位置からの相対的な位置を一体的に調整可能としつつ、前記調整対象となるモジュールを構成する前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうちの少なくとも一方の基準位置からの相対的な傾きを一体的に調整可能とすることを特徴とする。この場合、投影光学系が複数のモジュールを備え、各モジュールが前記支持手段によって支持される前記第１及び第２結像光学系により構成されるので、これらモジュールを露光装置に組み込む際等において、これらモジュールを相互にアライメントすることができる。つまり、露光装置に投影光学系を組み込む際等においてモジュール単位で相互のアライメントが可能になるので、多数のモジュールからなる投影光学系であっても高い結像特性を維持することができる。
【００１５】
第３発明は、第２発明の投影光学系において、前記複数のモジュール間の相対的な結像情報に基づいて、前記支持手段に支持された前記複数のモジュールを構成する前記第１及び第２結像光学系の少なくとも一方の位置及び傾きが調整されることを特徴とする。この場合、モジュール自体の結像情報に基づいてモジュール相互のアライメントが行われるので、簡易かつ正確なアライメントが達成される。
【００１６】
第４発明は、第２，３発明の投影光学系において、前記支持手段が、前記複数のモジュールを支持する光学定盤と、前記複数のモジュールを構成する複数の前記第１結像光学系及び複数の前記第２結像光学系の前記光学定盤上での位置及び姿勢をそれぞれ微調整する複数の位置・姿勢調整部材とを備えることを特徴とする。この場合、安定した定盤上で各結像光学系の微調整を行う高精度のアライメントが可能になり、投影光学系の精度向上を図ることができる。
【００１７】
第５発明は、第４発明の投影光学系において、前記複数のモジュールを構成する前記複数の第１結像光学系が、前記光学定盤の一方の側に固定され、前記複数のモジュールを構成する前記複数の第２結像光学系が、前記光学定盤の他方の側に、前記複数の第１結像光学系とは独立して固定されることを特徴とする。この場合、第１及び第２結像光学系を高い密度で光学定盤に対して安定して固定することができる。
【００１８】
第６発明は、第１〜５発明の投影光学系において、前記投影光学系は、前記第１基板上のパターンを前記第２基板上にほぼ等倍で投影することを特徴とする。
【００１９】
第７発明は、第６発明の投影光学系において、前記第１結像光学系の投影倍率と前記第２結像光学系の投影倍率とは、ほぼ逆数となるように設定されていることを特徴とする。この場合、収差の大幅な悪化を招かず、且つコストを増大させることなく、投影光学系の作動距離を広げることができる。第１基板や第２基板（具体的にはマスクやプレート）が大型化すると、これら基板自体の撓み量が大きくなるが、作動距離が広がれば、かかる撓みの影響を考慮せずにそれらの交換動作が可能になり、その結果としてスループットの向上を図ることができる。なお、第１及び第２結像光学系を構成するレンズの枚数を増やしたり特殊なレンズ材料を用いても作動距離を広げることができるが、コスト上昇が避けられない。
【００２０】
第８発明は、第１〜７発明の投影光学系において、前記第１及び第２結像光学系の何れか一方を一体として基準位置からの相対的な位置及び傾きを調整可能とする前記支持手段とは別に、前記第１及び第２結像光学系による結像に関して、像位置、像回転、フォーカス、像面傾斜、及びディストーションのうち少なくとも１つ以上を調整する微調整機構をさらに備えることを特徴とする。この場合、微調整機構によって、複数のモジュールを相互にアライメントしつつ露光装置に組み込んだ後に、これらモジュール間の相対的で微小な結像誤差を追加的に修正できるので、さらに高精度の投影レンズを提供することができるとともに、露光条件の変更や経時変化にも間単に対処することができる。
【００２１】
第９発明は、第１〜７発明の投影光学系において、前記微調整機構が、前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうち少なくとも一方に組み込まれた所定の光学部材を位置及び姿勢に関して変位させることを特徴とする。
【００２２】
第１０発明は、第１基板に形成されたパターンを第２基板上に投影露光する露光装置において、前記第一の基板と前記第二の基板との間の光路中に配置された第１〜９発明の投影光学系を備えることを特徴とする。
【００２３】
上記露光装置では、第１結像光学系や第２結像光学系がユニットとして組み込まれ、その際、これらユニットを第１結像光学系や第２結像光学系の単位で調整しつつ組み込むことができるので、高精度の露光装置を特別な設備を必要としない簡易な工程で製造することができる。
【００２４】
第１１発明は、第１０発明の露光装置において、前記投影光学系に対して前記第１及び第２基板を相対的に移動させることにより、前記第１基板上のパターンの像を前記第２基板上で走査させる走査手段をさらに備えることを特徴とする。この場合、走査型の露光装置を提供することができ、液晶装置等の製造において大面積を一括して露光することができる。
【００２５】
第１２発明の投影光学系の調整方法は、第１基板上のパターンの像を第２基板上に形成する投影光学系の調整方法において、（ａ）前記第１基板上のパターンの中間像を形成する第１結像光学系と、前記中間像の像を形成する第２結像光学系とを支持手段によって支持する支持工程と、（ｂ）前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうちの少なくとも一方の基準位置からの相対的な位置を一体的に調整し、且つ前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうちの少なくとも一方の基準位置からの相対的な傾きとを一体的に調整して、前記投影光学系の結像特性を調整する修正工程とを備えることを特徴とする。
【００２６】
上記調整方法では、投影光学系を露光装置に組み込む際等の修正工程において、前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうちの少なくとも一方の基準位置からの相対的な位置や相対的な傾きを一体的に調整するので、第１結像光学系や第２結像光学系からなるユニットを簡易確実に調整しつつ露光装置に適合させることができる。よって、高精度の露光装置を特別な設備を必要としない簡易な工程で製造することができる。
【００２７】
第１３発明は、第１０発明の調整方法において、前記結像特性が、像位置、像回転、フォーカス、像面傾斜及びディストーションのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする。この場合、これらの結像特性を所望のレベルに調整した高精度の投影光学系を提供することができる。
【００２８】
第１４発明は、第１２、１３発明の調整方法において、前記投影光学系が、前記第１及び第２結像光学系によりそれぞれ構成される複数のモジュールを備えるものであって、前記複数のモジュールの中から調整対象となるモジュールを特定するモジュール特定工程をさらに含み、前記支持工程では、前記支持手段によって前記複数のモジュールを支持させ、前記修正工程では、前記複数のモジュールのうち、前記調整対象となるモジュールを構成する前記第１結像光学系及び第２結像光学系のうちの少なくとも一方の前記基準位置からの相対的な位置を一体的に調整しつつ、前記調整対象となるモジュールを構成する前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうち少なくとも一方の基準位置からの相対的な傾きを一体的に調整することを特徴とする。この場合、投影光学系が、前記支持手段によって支持される前記第１及び第２結像光学系により構成される複数のモジュールを備え、これらモジュールを露光装置に組み込んむ際等において、モジュールを順次特定しつつこれらモジュールを相互にアライメントすることができる。つまり、モジュール単位で相互のアライメントが可能になるので、多数のモジュールからなる投影光学系であっても高い結像特性を維持することができる。
【００２９】
第１５発明は、第１４発明の調整方法において、前記複数のモジュールの結像特性に関する結像情報を計測する計測工程をさらに含み、前記修正工程では、前記結像情報に基づいて前記複数のモジュール中の前記第１及び第２結像光学系のうちの少なくとも一方の位置及び傾きを調整することを特徴とする。
【００３０】
第１６発明は、第１５発明の調整方法において、前記計測工程が、アライメントマークを備えるマスクを前記第１基板の位置に配置する工程と、前記第２基板の位置における前記アライメントマークの結像状態を計測する工程とを含むことを特徴とする。この場合、アライメントマークを用いて投影光学系を通過する光を直接観測しつつ計測するので、複数のモジュール間のアライメントがより正確になる。
【００３１】
第１７発明は、第１４〜１６発明の調整方法において、前記支持工程において、前記複数のモジュールを光学定盤に一体的に支持し、前記修正工程において、当該光学定盤に支持された前記複数のモジュールの当該光学定盤上での位置を微調整することを特徴とする。この場合、安定した定盤上で各結像光学系の微調整を行う高精度のアライメントが可能になり、投影光学系の精度向上を図ることができる。
【００３２】
第１８発明は、第１７発明の調整方法において、前記支持工程が、前記複数のモジュールを構成する前記複数の第１結像光学系を前記光学定盤の一方の側に固定する工程と、前記複数のモジュールを構成する前記複数の第２結像光学系を前記光学定盤の他方の側に前記複数の第１結像光学系とは独立して固定する工程とを含むことを特徴とする。この場合、第１及び第２結像光学系を高い密度で光学定盤に対して安定して固定することができる。
【００３３】
第１９発明は、第１２〜１８発明の調整方法において、前記第１基板上のパターンを前記第２基板上に転写する露光装置本体の所定位置に前記光学定盤をアライメントして固定する光学定盤固定工程をさらに含むことを特徴とする。この場合、光学定盤を露光装置に固定するだけの作業で投影光学系を露光装置に組み込むことができ、その後に、光学定盤上で各結像光学系の微調整を行うことで、複数のモジュール間の整合性を高めることができる。
【００３４】
第２０発明は、第１４〜１９発明の調整方法において、前記複数のモジュールごとに結像特性を測定して、各モジュールごとの結像状態を予備的に調整する事前調整工程を前記支持工程の前に行うことを特徴とする。この場合、各モジュールの事前調整によって組立の高精度化を図ることができる。
【００３５】
第２１発明は、第１２〜２０発明の調整方法において、前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうち少なくとも一方に組み込まれた所定の光学部材の位置及び姿勢に関して変位させ、前記第１及び第２結像光学系による結像に関して、像位置、像回転、フォーカス、像面傾斜及びディストーションのうち少なくとも１つ以上を調整する微調整工程をさらに備えていることを特徴とする。この場合、複数のモジュールを相互にアライメントしつつ露光装置に組み込んだ後に、これらモジュール間の相対的で微小な結像誤差を追加的に修正できるので、さらに高精度の投影レンズを提供することができるとともに、露光条件の変更や経時変化にも間単に対処することができる。
【００３６】
第２２発明の露光装置は、第１基板に形成されたパターンを第２基板上に投影露光する露光装置において、第１２〜２１発明の調整法方により調整されて前記第１基板と前記第２基板との間の光路中に配置された投影光学系を備えることを特徴とする露光装置。
【００３７】
上記露光装置では、投影光学系を組み込む際等の修正工程において、前記第１結像光学系及び前記第２結像光学系のうちの少なくとも一方の基準位置からの相対的な位置や相対的な傾きを一体的に調整するので、第１結像光学系や第２結像光学系からなるユニットを簡易確実に調整しつつ適合させたものとなっている。よって、高精度の露光装置を特別な設備を必要としない簡易な工程で製造することができる。
【００３８】
第２３発明の露光方法は、第１０、第１１又は第２２発明の露光装置を用いた露光方法において、（ａ）前記支持手段により支持された前記第１及び第２結像光学系のうちの少なくとも一方を一体として基準位置からの相対的な位置及び傾きを調整することにより、前記投影光学系の結像特性を修正する工程と、（ｂ）前記第１基板上のパターンを前記投影光学系を介して前記第２基板上に投影露光する工程とを備えることを特徴とする。
【００３９】
上記露光方法では、第１結像光学系や第２結像光学系からなるユニットを簡易確実に調整しつつ適合させて組み込んだ高精度の露光装置を用いて露光を行うので、簡易な装置構成で高精度の露光を達成できる。
【００４０】
第２３発明の露光方法は、第１基板上のパターンを第２基板上に転写する露光装置の製造方法において、第１２〜２１発明の調整方法で調整された投影光学系を準備する工程を備える。
【００４１】
上記露光方法では、第１結像光学系や第２結像光学系からなるユニットを簡易確実に調整しつつ適合させて組み込んだ高精度の露光装置を用いるので、簡易な装置構成で高精度の露光が可能になる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態に係る投影光学系及び投影露光装置について詳細に説明する。
【００４３】
図１は、第１実施形態に係る投影露光装置の外観的構成を示す斜視図である。この投影露光装置１０は、照明装置２０と、マスクステージ３０と、投影光学系４０と、ステージ装置５０と、投影露光装置１０全体を統括的に制御する主制御装置８０とを備え、ステージ装置５０に載置したプレート（感光性基板）ＰＴ上に、マスクＭＡに形成したパターン像を投影することによって走査型の露光処理を行う。
【００４４】
照明装置２０において、超高圧水銀ランプ等の光源２１からの照明光は、楕円鏡２２を経て集光され、ミラーＭＲで反射された後、コレクタレンズ２３に入射する。コレクタレンズ２３を射出した照明光は、光路上から退避可能な露光波長選択用の波長選択フィルタ２９ａ及び減光フィルタ２９ｂを透過し、リレー光学系Ｌ１１を介してライトガイドファイバＦＳに入射する。ライトガイドファイバＦＳは、射出口を７分岐してあり、７つの射出口から射出した照明光は、７つの部分照明光学系２８にそれぞれ入射する。各部分照明光学系２８は、対応する射出口からの照明光をコリメートするコリメートレンズ２８ａと、各照明光を均一化するフライアイレンズ等のインテグレータ２８ｂと、インテグレータ２８ｂによって形成された２次光源からの照明光を重畳して投影するためのコンデンサーレンズ２８ｃとを備える。これにより、各部分照明光学系２８の下方に配置されたマスクＭＡ上でＹ方向に２列に並んだ７つの台形領域（照明視野ＩＡ）を均一に照明することができる。ここで、照明装置２０は、各照明視野ＩＡに対して１つの光源２２を持つ図示の方式に限らず、多数の光源をランダム性の良い光ファイバ等のライトガイドによって各照明視野ＩＡに分割・供給する方式であってもよく、光源２１としては、超高圧水銀ランプに限らず、紫外線放射タイプのＬＥＤやＬＤを用いることもできる。また、光源２１として、２４８ｎｍの露光光を供給するＫｒＦエキシマレーザや１９３ｎｍのの露光光を供給するＡｒＦエキシマレーザ、さらには１５７ｎｍの露光光を供給するＦ２レーザ等を使用することもできる。
【００４５】
マスクステージ３０は、マスクＭＡを保持するためのマスクホルダを有し、さらに、マスクホルダ上のマスクＭＡをＸＹ面内で微動させたりＺ軸方向に微動させたりする並進機構や、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のまわりに微小回転させるチルト機構を有する。前者の並進機構は、マスクＭＡをＸ軸方向に一定速度で移動させる走査機能も有している。マスクステージ３０の並進機構やチルト機構の動作は、マスク駆動装置３１によって制御されており、このマスク駆動装置３１は、主制御装置８０からの制御信号に基づいて適当なタイミングで動作する。なお、マスクステージ３０に支持されたマスクＭＡの交換は、不図示のマスクチェンジャによって行われる。
【００４６】
投影光学系４０は、マスクステージ３０上のマスクＭＡを挟んで部分照明光学系２８に対向するように配置されている。投影光学系４０は、７つのモジュールすなわち７つの部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７からなり、これらは、上記７つの部分照明光学系２８にそれぞれ対応して配置されている。マスクＭＡ上の各照明領域ＩＡからの光は、対応する部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７にそれぞれ入射する。これらのうち、奇数番の部分投影光学系ＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５，ＰＬ７は、走査方向と直交するＹ方向に所定間隔で一列に配置されており、偶数番の部分投影光学系ＰＬ２，ＰＬ４，ＰＬ６も、同様にＹ方向に所定間隔で一列に配置されている。各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７は、それぞれ等倍正立系の同一光学系であり、プレートＰＴ上にマスクＭＡのパターン像を個別に転写する。つまり、プレートＰＴ上において、各照明視野ＩＡに対応してＹ方向に２列に配列された各台形領域（露光視野ＥＡ）に、各照明視野ＩＡの等倍正立像が形成される。
【００４７】
ステージ装置５０は、プレートＰＴを保持してプレートＰＴとともに移動するステージ５１と、ステージ５１の位置及び姿勢を３次元的に調節するステージ駆動装置５２と、ステージ５１上に固定された干渉計測用の移動鏡５３ａ，５３ｂとを備える。ここで、ステージ駆動装置５２は、プレートＰＴを載置したステージ５１をＸ軸方向等に沿って大きくステップ移動させたり、一定速度で移動させたりすることができるとともに、ステージ５１をＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に沿って微動させたり、これらの軸のまわりに微小量だけ回転させたりすることができる。
【００４８】
ステージ５１の位置座標や移動速度は、これに設けた移動鏡５３ａ，５３ｂでの反射を利用して位置計測を行うことができるレーザ干渉計５４ａ，５４ｂによって監視される。つまり、移動鏡５３ａに対向する複数のレーザ干渉計５４ａの検出結果を適宜処理することによってＹ軸方向の位置やＺ軸まわりの回転を検出することができ、移動鏡５３ｂに対向する複数のレーザ干渉計５４ｂの検出結果を適宜処理することによってＸ軸方向の位置等を検出することができる。主制御装置８０は、これらレーザ干渉計５４ａ，５４ｂの計測結果に基づいてマスク駆動装置３１やステージ駆動装置５２を駆動することで、マスクＭＡとプレートＰＴとを精密に位置合わせした状態で両者を各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対して一定速度で移動させることができ、所謂走査露光が可能になる。なお、マスクステージ３０、マスク駆動装置３１、ステージ５１、ステージ駆動装置５２等は走査手段を構成する。
【００４９】
奇数番の部分投影光学系ＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５，ＰＬ７と、偶数番の部分投影光学系ＰＬ２，ＰＬ４，ＰＬ６との間には、プレートＰＴの位置合わせやベースライン量の計測を行うためのオフアクシス型のプレートアライメント装置と、マスクＭＡやプレートＰＴのフォーカス状態を計測・制御するためのオートフォーカス機構とを内蔵するセンサユニット６０が配置されている。センサユニット６０は、その検出信号を主制御装置８０に出力する。
【００５０】
また、プレートステージの周辺であって移動鏡５３ｂに隣接する位置には、マスクＭＡに設けた各照明視野ＩＡ相互の位置合わせやプレートＰＴに対するマスクＭＡの位置合わせを行うためのＴＴＬ型のＡＩＳアライメント装置６３が設けられている。ＡＩＳアライメント装置６３は、センサ駆動部６４に駆動されて動作し、センサ駆動部６４を介して主制御装置８０に検出信号を出力する。なお、ＡＩＳアライメント装置６３は、例えば８つのＡＩＳセンサ（後述）をＹ軸方向に露光視野ＥＡの間隔に対応する等間隔で配列した構造となっている。
【００５１】
さらに、ステージ５１の端部には、投影光学系４０を介してプレートＰＴ上に照射される露光光の照度やその空間分布を測定するための照度センサ６５が複数設けられている。これらの照度センサ６５は、センサ駆動部６６に駆動されて動作し、センサ駆動部６６を介して主制御装置８０に照度信号を出力する。
【００５２】
図２は、図１に示す投影露光装置１０の機械的な配置を説明する側面図である。下側のベース７１は、ステージ装置５０等を支持するための除振台となっており、外部からの震度を遮断するとともに、ステージ装置５０等から発生する振動の伝搬や局所的な増幅を防止できるようになっている。このベース７１上には、頑丈で枠体状の形状を有する第１のコラム部材７２と第２のコラム部材７２Ｂとがそれぞれ固定されている。
【００５３】
第１のコラム部材７２上には、光学定盤７３がアライメントされた状態で固定されている。この光学定盤７３は、投影光学系４０をアライメントして一体的に固定するための支持手段であり、上面７３ａに、投影光学系４０を構成する各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を２分割した一方の第１結像光学系である第１ユニットＵ１を複数固定し、その下面７３ｂに、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を２分割した他方の第２結像光学系である第２ユニットＵ２を固定している。
【００５４】
図３は、光学定盤７３に固定された第１及び第２ユニットＵ１，Ｕ２の配置を説明する概念図である。図からも明らかなように、奇数番の部分投影光学系ＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５，ＰＬ７の前段部分に対応する第１ユニットＵ１を、光学定盤７３の一方の半分７３ｄの上面７３ａに等間隔で固定し、同部分投影光学系ＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５，ＰＬ７の後段部分に対応する第２ユニットＵ２を、同半分７３ｄの下面７３ｂに各第１ユニットＵ１に対向させて等間隔で固定している。同様に、偶数の部分投影光学系ＰＬ２，ＰＬ４，ＰＬ６の前段部分に対応する第１ユニットＵ１を、光学定盤７３の他方の半分７３ｅの上面７３ａに等間隔で固定し、同部分投影光学系ＰＬ２，ＰＬ４，ＰＬ６の後段部分に対応する第２ユニットＵ２を、同半分７３ｅの下面７３ｂに各第１ユニットＵ１に対向させて等間隔で固定している。なお、光学定盤７３の中央には、センサユニット６０（図１参照）を組み込むべく、適当なサイズの開口７３ｆが形成されている。
【００５５】
図２に戻って、第２のコラム部材７２Ｂ上には、マスクステージ３０を安定した状態で支持する支持体７４が取り付けられている。この支持体７４は、マスクステージ３０を支持体７４とともにロード若しくはアンロードするため、第２のコラム部材７２Ｂとの間にスライドガイド７５を設けている。このスライドガイド７５は、エアボールリフタと位置決め機構とを備えており、支持体７４をＸ軸方向にスライドさせることができ、支持体７４すなわちマスクステージ３０を光学定盤７３上の適正な位置にアライメントして固定することができるようになっている。
【００５６】
なお、支持体７４上には、図示を省略する他の支持体を介して照明装置２０のうちの部分照明光学系２８やライトガイドファイバＦＳが支持されており、マスクステージ３０と一体的に部分照明光学系２８等を移動させることができるようになっている。つまり、マスクステージ３０を支持体７４とともにアンロードして光学定盤７３やステージ装置５０の上方から退避させることにより、内部の光学定盤７３が開放された状態となり、光学定盤７３の着脱が可能な状態となる。逆にマスクステージ３０を支持体７４とともにロードして光学定盤７３やステージ装置５０の上方の適所に固定することにより、投影露光装置１０が動作可能な状態となって、露光や事前のアライメントのための計測が可能になる。
【００５７】
図４は、光学定盤７３に対する第１ユニットＵ１のアライメント及び固定を説明する斜視図である。なお、説明の簡略ため光学定盤７３は、第１ユニットＵ１の固定に対応する領域のみを示すこととしている。
【００５８】
光学定盤７３上には、アライメント用のピン７７をはめ込んで固定するための３つのピン孔７３ｄが形成されている。各ピン孔７３ｄにピン７７をはめ込んだ状態で光学定盤７３上に第１ユニットＵ１を配置すると、第１ユニットＵ１の鏡筒の底面が点線で示す予定位置に配置される。この際、各ピン７７が第１ユニットＵ１の鏡筒に適宜設けた基準部材に当接することにより、第１ユニットＵ１が光学定盤７３上の予定位置に精密に予備アライメントされる。
【００５９】
光学定盤７３上には、ピン孔７３ｄのほかに３点座として取り付けネジ７３ｅも形成されている。第１ユニットＵ１を光学定盤７３上の予定位置に設置した状態で、第１ユニットＵ１の鏡筒に適宜設けた孔から締結具を挿入してこれを底部のネジ７３ｅに対して締め付けることにより、第１ユニットＵ１が固定される。第１ユニットＵ１の固定後は、各ピン孔７３ｄからピン７７を抜き取る。この際、ネジ７３ｅと第１ユニットＵ１の鏡筒底部の開口との間には一定の遊びを設けてあり、締結具を緩めることで、第１ユニットＵ１を光学定盤７３上で微小変位させることができる。つまり、第１ユニットＵ１は、例えばＹ方向の並進位置を微小量調節できるようになっており、また、Ｚ軸のまわりの回転姿勢を微小量調節できるようになっている。さらに、第１ユニットＵ１の鏡筒底面と光学定盤７３との間の適所（例えばネジ７３ｅ周辺）には、スペーサ（箔）を挟むことができ、スペーサの厚さを微調整することによって、Ｚ方向の並進位置を微小量調節できるようになっており、Ｘ軸やＹ軸のまわりの回転姿勢を微小量調節できるようになっている。この結果、第１ユニットＵ１を光学定盤７３上で、Ｙ方向やＺ方向等に微小変位させることができ、Ｚ軸、Ｙ軸及びＺ軸のまわりに微小回転させることができ、後述する第１ユニットＵ１の粗アライメントが可能になる。
【００６０】
なお、以上では、光学定盤７３の上面７３ａに第１ユニットＵ１を固定する場合について説明したが、光学定盤７３の下面７３ｂに第２ユニットＵ２を固定する方法も、図４に示すものと同様である。ただし、第２ユニットＵ２を簡易なリフターで持ち上げて第２ユニットＵ２が光学定盤７３に接した状態として下からネジで固定していく。こうして、第２ユニットＵ２を順次取り付けて投影光学系４０の組立を完了する。この際、第２ユニットＵ２についてネジ７３ｅを緩めて粗アライメントを行うことは容易でなく投影光学系４０の組立の作業性を低下させることから、第１ユニットＵ１についてのみネジ７３ｅを緩めて粗アライメントを行うこととしてアライメントの作業性を高めている。
【００６１】
図５及び図６は、複数の第１ユニットＵ１相互間の間隔調節を説明する図である。本実形態の場合、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を絶対的な基準で位置合わせするのではなく、例えば中央の部分投影光学系ＰＬ３，ＰＬ４等を基準として両側に徐々に粗アライメントの対象を拡大する。つまり、中央の部分投影光学系ＰＬ３，ＰＬ４等を基準として、両側の部分投影光学系ＰＬ１，ＰＬ５，ＰＬ２，ＰＬ６等を順次相対的に粗アライメントすることで、粗アライメントの終了対象を徐々に拡大して最終的に全体の相対的な粗アライメントを完了する。
【００６２】
このため、隣接する一対の第１ユニットＵ１の間には、一方の第１ユニットＵ１から延びる一対のネジ機構７８を位置・姿勢調節部材として設けている。これらのネジ機構７８は、鏡筒が延びるＸ方向に所定距離だけ離間した位置に取り付けられて、Ｙ方向の長さを微調整できるようになっている。つまり、ネジ機構７８は、予め一方の第１ユニットＵ１のネジ７３ｅ（図４参照）を緩めた状態としておき、両第１ユニットＵ１の隙間に長い差し棒１５を差し込んでこれを回転させることで突出量を調整できるようになっている。その一方で、両第１ユニットＵ１の上部には、両第１ユニットＵ１の間隔を計測するための一対の基準部材１６、１７が対向して取り付けられている。一方の基準部材１６（例えば可動側）には、その２箇所において、マイクロサンサやデジタルマイクロメータ等の間隔測定装置１８を取り付けることができるようになっており、基準部材１６、１７の間隔を高精度で計測することができ、測定値の差分から変位量を算出することができる。よって、基準部材１６に一対の間隔測定装置１８を取り付けた状態で両第１ユニットＵ１の間隔変化を監視しつつ、差し棒１５を利用して一対のネジ機構７８を回転させることにより、一方の第１ユニットＵ１のみを微動させて両第１ユニットＵ１の間隔を調節することができる。最後に、可動側の第１ユニットＵ１底部の位置・姿勢調節部材としての３つのネジ７３ｅを締め付ければ、可動側の第１ユニットＵ１について、固定側の第１ユニットＵ１を基準とするＸ方向とＺ軸まわりの相対的な粗アライメントを達成してすることができる。
【００６３】
図７は、以上のような調整によって組立後の部分投影光学系ＰＬ１の内部断面構造を説明する図である。なお、他の部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ７は、部分投影光学系ＰＬ１と同一構造を有するので説明を省略する。
【００６４】
図示の部分投影光学系ＰＬ１は、マスクＭＡの中間像を形成する第１結像部９１と、第１結像部９１によって形成された中間像の投射像をプレートＰＴ上に形成する第２結像部９２とを有し、結果的に、マスクＭＡ上の各照明視野ＩＡにおけるパターン像がプレートＰＴ上の露光視野ＥＡに等倍の正立正像として投影される。なお、第１結像部９１は図２に示す第１ユニットＵ１に組み込まれる光学系部分であり、第２結像部９２は図２に示す第２ユニットＵ２に組み込まれる光学系部分である。ここで、第１結像部９１による中間像の形成位置近傍には、マスクＭＡ上の各照明視野ＩＡ及びプレートＰＴ上の露光視野ＥＡを規定する視野絞り９３が設けられている。この視野絞り９３は、部分投影光学系ＰＬ１を支持する光学定盤７３に取り付けることができるが、第１ユニットＵ１と第２ユニットＵ２のいずれか一方に組み込むこともできる。
【００６５】
第１結像部９１は、マスクＭＡから−Ｚ軸方向に沿って入射する光を＋Ｘ軸方向に反射するようにパターン面（ＸＹ平面）に対して４５°の角度で斜設された第１反射面を有する直角プリズム９１ａを備えている。また、第１結像部９１は、直角プリズム９１ａ側から順に、２枚のレンズからなる凸レンズ群及び凸レンズを含む正の屈折力を有するレンズ群９１ｃと、２枚のレンズからなる凹レンズ群を含む負の屈折力を有するレンズ群９１ｄと、第１直角プリズム９１ａ側に凹面を向けた凹面反射鏡９１ｅとを備えている。これらのレンズ群９１ｃ、レンズ群９１ｄ、及び凹面反射鏡９１ｅは、＋Ｘ軸方向に沿って配置され、全体として反射屈折光学系９１ｇを構成している。反射屈折光学系９１ｇから−Ｘ軸方向に沿って直角プリズム９１ａに入射した光は、マスクＭＡのパターン面（ＹＸ平面）に対して４５°の角度で斜設された第２反射面によって−Ｚ軸方向に反射される。
【００６６】
一方、第２結像部９２は、直角プリズム９１ｂの第２反射面から−Ｚ軸方向に沿って入射する光を＋Ｘ軸方向に反射するようにパターン面（ＹＸ平面）に対して４５°の角度で斜設された第１反射面を有する直角プリズム９２ａを備えている。また、第２結像光学系部９２は、直角プリズム９２ａ側から順に、正の屈折力を有するレンズ群９２ｃと、負の屈折力を有するレンズ群９２ｄと、第１直角プリズム９２ａ側に凹面を向けた凹面反射鏡９２ｅとを備えている。これらのレンズ群９２ｃ、レンズ群９２ｄ、及び凹面反射鏡９２ｅは、＋Ｘ軸方向に沿って配置され、全体として反射屈折光学系９２ｇを構成している。反射屈折光学系９２ｇから−Ｘ軸方向に沿って直角プリズム９２ａに入射した光は、プレートＰＬの露光面（ＹＸ平面）に対して４５°の角度で斜設された第２反射面によって−Ｚ軸方向に反射される。
【００６７】
また、第１結像部９１において、マスクＭＡのパターン面と直角プリズム９１ａの第１反射面との間の光路中には、フォーカス補正用の一対の偏角プリズム９４，９５と、像シフタとしての一対の平行平面板９６，９７とが付設されている。さらに、第２結像部９２において、直角プリズム９２ａの第２反射面とプレートＰＴの露光面との間の光路中には、倍率補正光学系９８が付設されている。
【００６８】
フォーカス補正用の偏角プリズム９４，９５は、ＸＺ平面内においてそれぞれクサビ断面形状を有しており、両偏角プリズム９４，９５のうち一方の偏角プリズム９４は、像調整装置９９の一部である第１駆動部９９ａに駆動されて、Ｘ軸方向に沿って相対的に移動させることができる。この結果、偏角プリズム９５の移動によって、マスクＭＡのパターン面と直角プリズム９１ａの第１反射面との間の光路長を変化させることができるので、この第１結像部９１延いては第２結像部９２による光軸方向（Ｚ軸方向）の結像位置を変更することが可能である。
【００６９】
像シフタとしての平行平面板９６，９７は、ともに基準状態においてその平行面が光軸（Ｚ軸方向）に垂直に設定されているが、一方の平行平面板９６は、像調整装置９９の一部である第２駆動部９９ｃに駆動されて、Ｙ軸のまわりに微小量だけ適宜回転し、他方の平行平面板９７は、第３駆動部９９ｄに駆動されて、Ｘ軸のまわりに微小量だけ適宜回転する。このように、一方の平行平面板９６をＹ軸のまわりに微小量だけ回転させると、第１及び第２結像光学系９１，９２を経てプレートＰＴ上に結果的に形成される像がＹＸ平面においてＸ方向に微動（像シフト）し、他方の平行平面板９７をＸ軸のまわりに微小量だけ回転させると、プレートＰＴ上に結果的に形成される像がＹＸ平面においてＹ方向に微動（像シフト）する。
【００７０】
倍率補正光学系９８は、光軸方向（Ｚ軸方向）に沿って配列された凹凸凹の３つのレンズ要素からなり、各レンズ要素は、像調整装置９９の一部である第４駆動部９９ｅに駆動されて光軸方向に沿って相対的に移動させることができるようになっている。これにより、プレートＰＴ上に形成されるマスクＭＡの像の倍率をＹＸ面内で等方的に微調整することができる。
【００７１】
第２結像部９２側の直角プリズム９２ａは、像ローテータとして機能するように構成されている。すなわち、直角プリズム９２ａは、基準状態において第１反射面と第２反射面との交差線（稜線）がＹ軸方向に沿って延びるように設定され、光軸（Ｚ軸）のまわりに微小量だけ回転可能に構成されている。直角プリズム９２ａを像調整装置９９の一部である第５駆動部９９ｇによって駆動して、光軸（Ｚ軸）のまわりに微小量だけ回転させると、プレートＰＴ上に形成される像がＹＸ平面において光軸（Ｚ軸）のまわりに微小回転（像回転）する。
【００７２】
以上説明した▲１▼フォーカス補正用の偏角プリズム９４，９５と、▲２▼像シフタとしての平行平面板９６，９７と、▲３▼倍率補正光学系９８と、▲４▼像ローテータとしての直角プリズム９２ａとを、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７について適宜動作させるこことにより、マスクＭＡに設けた７つの照明視野ＩＡの間隔、サイズ、回転等を適宜調節してプレートＰＴ上に７つの露光視野ＥＡを精密アライメントして投影することができる。
【００７３】
なお、図１に示すステージ５１上に設けたＡＩＳアライメント装置６３のＢＶＵ越しの下方に配置された複数のＡＩＳセンサの検出出力と、ステージの移動距離（レーザ干渉計５４ａ，５４ｂの計測結果）とに基づいて、投影露光装置１０の組立後において露光視野ＥＡを適正に整列させることができ、走査露光後の転写パターンを連続的で滑らかなものとすることができる。また、ＡＩＳアライメント装置６３の各ＡＩＳセンサを利用した画像処理によるＸ軸及びＹ軸方向の位置と、光軸のＺ軸方向にステージを移動させつつ計測を行うことによって得たマスクパターンの光学像のコントラストとを計測し、各ポイントのベストフォーカスを計測している。
【００７４】
図８（ａ）は、図１に示すＡＩＳアライメント装置６３を構成する１つのＡＩＳセンサ６３（１）の構造を説明する図である。このＡＩＳセンサ６３（１）は、マスクステージ３０上のマスクＭＡに形成されている位置計測用の指標マークに対して露光光を照射して得られる像を受光して、マスクＭＡに形成されたパターンの投影像の中心（露光中心）を求めるものであり、ベースライン量を決定する際に用いられる。
【００７５】
ＡＩＳセンサ６３（１）において、基準マークＩＭ１が形成された指標板６３ａすなわちＢＶＵは、基準マークがプレートＰＴ上面と一致するように配置されている。基準マークＩＭ１が形成された指標板６３ａ自体或いはこれに投影された光学像は、リレーレンズ６３ｂ，６３ｃ及び感度補正用のフィルタ６３ｄを介して、二次元撮像素子６３ｅ上に拡大された二次像として投影される。二次元撮像素子６３ｅは、ＣＣＤ撮像素子等からなり、指標板６３ａ上の基準マークＩＭ１とマスクＭＡ上の指標マークとを重ねた画像を検出する。二次元撮像素子６３ｅは、その検出信号を主制御装置８０に送信し、主制御装置８０では、二次元撮像素子６３ｅからの検出信号に基づいて画像処理を行い、基準マークＩＭ１とマスクＭＡ上の指標マークとのずれ量を求める。
【００７６】
図８（ｂ）は、指標板６３ａに形成された基準マークＩＭ１と指標板６３ａに投影されるマスクＭＡ上の指標マークＩＭ２との一例を示す図である。このような基準マークＩＭ１は、例えば透明なガラス基板にクロムを蒸着することによって形成される。
【００７７】
図９は、図１に示すセンサユニット６０に内臓されたオフアクシス型のプレートアライメント装置の構造を説明する図である。このプレートアライメント装置６２は、ＡＩＳアライメント装置６３に形成された基準マークＩＭ１（図４参照）やプレートＰＴに形成されたマークの位置情報を計測するためのものであり、プレートＰＴをステージ５１上に載置する際の位置ズレ補正やプレートＰＴの変形を監視しつつ行う露光にとって不可欠である。
【００７８】
光源部に組み込まれたハロゲンランプ６２ａは、干渉性の少ないブロードな波長帯域４００〜８００ｎｍの光を射出する。ハロゲンランプ６２ａから射出された光は、コンデンサレンズ６２ｂによって平行光に変換された後、ダイクロイックフィルタ６２ｃに入射する。ダイクロイックフィルタ６２ｃはハロゲンランプ６２ａから射出される光の光路に進出・挿入自在に構成された複数のフィルタからなり、光路に挿入されるフィルタの組み合わせを変えることにより、入射する光のうち、所定の波長帯域の光のみを選択して透過させる。ダイクロイックフィルタ６２ｃを透過した光は、焦点の一方が光ファイバ６２ｅの入射端６２ｆの位置にほぼ配置されるように設定された集光レンズ６２ｄに入射する。光ファイバ６２ｅは、１つの入射端と例えば４つの射出端を備え、射出端の各々は、図示のアライメント装置本体Ａと図示を省略した他のプレートアライメント装置本体とに導かれている。光ファイバ６２ｅの１つの射出端６２ｇから射出された光は検出光ＩＬ１として用いられる。検出光ＩＬ１はコンデンサレンズ６２ｉを介して所定形状の基準マークが形成された指標板６２ｊを照明する。
【００７９】
指標板６２ｊを通過した検出光ＩＬ１は、リレーレンズ６２ｋを介して照明光と計測光とを分岐するハーフミラー６２ｍに入射する。ハーフミラー６２ｍで反射された検出光ＩＬ１は、対物レンズ６２ｎを介して結像面ＦＣに結像される。プレートＰＴに形成されたマーク等が結像面ＦＣに配置されている場合には、反射光が対物レンズ６２ｎ、ハーフミラー６２ｍ、及び第２対物レンズ６２ｑを順に介して逆行しビームスプリッタ６２ｒにおいて２方向に分岐され、分岐された一方の反射光がＣＣＤ等を備える低倍率の撮像素子６２ｓの撮像面に結像し、他方の反射光がＣＣＤ等を備える高倍率の撮像素子６２ｔの撮像面に結像する。両撮像素子６２ｓ，６２ｔはプレートアライメント装置６１の計測視野を異なる倍率で計測するためにそれぞれ設けられる。両撮像素子６２ｓ，６２ｔは、その検出信号を主制御装置８０に送信し、主制御装置８０では、両撮像素子６２ｓ，６２ｔからの検出信号に基づいて画像処理を行い、指標板６２ｊに形成された基準マークとプレートＰＴに形成されたマークとの中心位置のずれ量を求める。
【００８０】
図１０は、図１に示すセンサユニット６０に内臓されたオートフォーカス機構の構造を説明する図である。このオートフォーカス機構６１は、検査光を発生する光源６１ａと、検査光を集光する集光レンズ６１ｂと、斜入射用の一対のミラー６１ｃ，６１ｄと、反射光を集める集光レンズ６１ｅと、反射光の入射位置等を検出するセンサ６１ｆとからなる。詳細な説明は省略するが、オートフォーカス機構６１とプレートＰＴ表面との距離に応じてセンサ６１ｆにおける反射光の入射位置が変化するので、センサ６１ｆの位置情報出力に基づいて、合焦状態か否かや合焦状態からのズレ量等を検出することができる。これにより、投影光学系４０の光軸方向（Ｚ軸方向）に関し、プレートＰＴの上面をマスクステージ３０上に載置されたマスクＭＡと共役な位置に位置合わせをすることができる。なお、このオートフォーカス機構６１は、プレートアライメント装置６２のアライメント装置本体６２Ａとともにセンサユニット６０のケーシング６０ａ中に組み込まれている。
【００８１】
図１に戻って、マスクステージ３０にも、マスクアライメント装置が組み込まれており、マスクステージ３０上に保持されたマスクＭＡの位置情報を検出する。このようなマスクアライメント装置は、図９に示すプレートアライメント装置６２に類似するマスク観察系からなり、マスクＭＡ上のパターン領域外に描画された位置計測用の指標マークに検知光を照射し、その反射光を受光することにより、位置計測用の指標マークの位置を計測するものであって、その計測結果を主制御装置８０に出力する。
【００８２】
以下、第１実施形態の投影露光装置１０の動作について説明する。この投影露光装置１０では、予めマスクステージ３０上にマスクＭＡを配置してベースライン計測を行う。具体的には、まずマスクＭＡをマスクステージ３０上に載置してマスクＭＡのアライメントを行う。次に、オートフォーカス機構６１を利用してステージ５１のＺ軸方向の位置を調整する。次に、ＡＩＳアライメント装置６３を用いて、マスクＭＡの投影像の中心（露光中心）を求める。これにより、マスクＭＡの像位置とステージ５１つまりプレートアライメント装置６２との相対関係すなわちベースラインを計測することができる。その後、プレートアライメント装置６２を利用したアライメントを行って、ステージ５１上のプレートＰＴのＹ、Ｘ、Ｙ、直交度、及び倍率を計測する。後の露光工程では、以上のようにして決定されたベースラインやステージ５１の移動特性等の情報に基づいて、マスクＭＡとプレートＰＴとを投影光学系４０に対してＸ方向に同期移動させて、プレートＰＴ全面にマスクＭＡの像を徐々に転写する走査露光を行う。
【００８３】
以下、第１実施形態の投影露光装置１０の調整、特に投影光学系４０の組立について説明する。
【００８４】
図１１〜図１６は、投影光学系４０の調整の効果を具体的に説明する図である。これらの図では、詳細を省略しているが、光学定盤７３の上面７３ａ及び下面に７３ｂに第１及び第２ユニットＵ１，Ｕ２をそれぞれ固定した後に（図３参照）、上面７３ａ側の第１ユニットＵ１の位置や姿勢を微調整した場合の効果が説明されている。
【００８５】
図１１（ａ）は、第１及び第２ユニットＵ１，Ｕ２の平面図であり、図１１（ｂ）は、第１及び第２ユニットＵ１，Ｕ２の正面図である。この場合、上側の第１ユニットＵ１を−Ｘ方向にΔＸだけ微小変位させている。図からも明らかなように、第１ユニットＵ１の変位に拘わらず、−Ｚ方向に進む光線はそのまま直進した位置から射出するので、結像位置に変化は生じない。なおこの場合、投影光学系４０の視野絞り９３が光学定盤７３又は第２ユニットＵ２に固定されているものとする。
【００８６】
図１２（ａ）は、第１及び第２ユニットＵ１，Ｕ２の平面図であり、図１２（ａ）は、第１及び第２ユニットＵ１，Ｕ２の側面図である。この場合、上側の第１ユニットＵ１をＹ方向にΔＹだけ微小変位させている。図からも明らかなように、第１ユニットＵ１の変位により、−Ｚ方向に進む光線は第２ユニットＵ２からすればΔＹだけ光軸から外れた光線となり、結像位置がＹ方向に２ΔＹだけ変化する。よって、第１ユニットＵ１のＹ方向の位置を適宜調節することによって、Ｙ方向に関する結像位置のアライメントが可能になる。
【００８７】
図１３は、第１及び第２ユニットＵ１，Ｕ２の正面図である。この場合、上側の第１ユニットＵ１を−Ｚ方向にΔＺだけ微小変位させている。図からも明らかなように、第１ユニットＵ１の変位に拘わらず、等倍系であればフォーカス方向の結像位置はほとんど変化しない。ただし、第１ユニットＵ１等が完全にテレセントリックでなければ、投影像において所謂Ｃ字ディストーションについて変化が生じるものと考えられる。よって、第１ユニットＵ１をＺ方向に変位させることによって、画像処理系や干渉系によるディストーション計測ができることが前提となるが、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７相互間でディストーションの補正が可能となる。
【００８８】
図１４は、第１及び第２ユニットＵ１，Ｕ２の側面図である。この場合、上側の第１ユニットＵ１をＸ軸まわりにθＸだけ微小回転させている。図からも明らかなように、非走査方向であるＹ方向に関して角度２θＸの像面傾斜が生じる。さらに、非走査方向に関して結像位置のずれも生じると考えられる。よって、第１ユニットＵ１のＸ軸まわりの姿勢を適宜調節すること等によって、Ｙ方向の像面傾斜の補正等が可能なる。
【００８９】
図１５は、第１及び第２ユニットＵ１，Ｕ２の正面図である。この場合、上側の第１ユニットＵ１をＹ軸まわりにθＹだけ微小回転させている。図からも明らかなように、回転中心からマスクＭＡまでの距離をＬとすると、結像位置がＸ方向に２ＬθＹだけ変化する。よって、第１ユニットＵ１のＹ軸まわりの姿勢を適宜調節することによって、Ｙ方向すなわち走査方向に関する結像位置のアライメントが可能になる。
【００９０】
図１６（ａ）は、第１ユニットＵ１の平面図である。この場合、上側の第１ユニットＵ１をＺ軸まわりにθＺだけ微小回転させている。図１６（ｂ）にも示すように、結像位置である露光視野ＥＡが２θＺだけ変化する。この際、収差への影響はほとんど生じない。よって、第１ユニットＵ１のＺ軸まわりの姿勢を適宜調節することによって、露光視野ＥＡの回転位置のアライメントが可能になる。
【００９１】
以上をまとめるならば、第１ユニットＵ１の光学定盤７３上における位置や姿勢を微小変動させることにより、露光視野ＥＡを回転させたり、走査方向や非走査方向に変位させることができるので、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の結像位置等を相互に調節して投影光学系４０の結像状態を良好なものとすることができる。さらに、第１ユニットＵ１の微調整によって、ディストーションや像面の傾斜も補正することができる。以上のような、アライメントや補正は、図５、図６等に示す手法を用いて達成される。
【００９２】
図１７（ａ）は、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を単体で計測・調整するための計測装置１１０の斜視図である。この計測装置１１０は、投影露光装置１０と類似する構造を有するので、共通する部分については同一の符号を付して重複説明を省略する。この場合、図１７（ｂ）に示すように、図２等に示す光学定盤７３と同一厚みの治具１７３の上下に、試験対象の部分投影光学系ＰＬ１を構成する第１及び第２ユニットＵ１，Ｕ２を取り付ける。
【００９３】
照明装置２０は、単独の照明光学系２８を用いる点で、投影露光装置１０の場合と異っている。照明装置２０では、簡易的に露光波長と同一の波長を選択し、これをライトガイドファイバＦＳによりミキシングして、単独の照明光学系２８によって上側のテストマスクＴＭ１面を照明する。テストマスクＴＭ１には、高精度の位置が測定もしくは、保証されたレチクルを使用している。部分投影光学系ＰＬ１の視野を約８０〜１００ｍｍ程度とした場合、旧来の６インチレチクルを流用することができる。テストマスクＴＭ１の下方には、部分投影光学系ＰＬ１のロード及びアンロードができるように、エアーボール機構及び位置決め機構付きの支持部材（不図示）が配置されている。部分投影光学系ＰＬ１を透過した光は、ステージ装置５０に支持された撮像検査部１６３よって観測される。ステージ装置５０は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に沿って移動し、その際の移動量は、レーザー干渉計測によって監視されている。撮像検査部１６３は、図８に示すＡＩＳアライメント装置６３と多少類似するマスク観察系からなり、対物レンズ１６３ａとＣＣＤカメラ１６３ｂとによってテストマスクＴＭ１上のパターンを画像処理している。このような撮像検査部１６３を用いて、テストマスクＴＭ１上のパターンが投影されるＸ、Ｙ、及びＺ位置を計測することによって、部分投影光学系ＰＬ１のディストーション、像面収差、球面収差等を測定し、また、撮像検査部１６３で得た画像処理を利用してＬ／Ｓの線幅を計測することによりコマ収差を測定することもできる。計測に際して露光波長Ｇ線、Ｈ線、Ｉ線を用いる場合には、各輝線を選択するような波長選択用の干渉フィルタ２９ａを入れ替えることにより、色収差（縦、横収差）も計測することができる。
【００９４】
以上説明した図１７（ａ），（ｂ）を利用した計測装置１１０により、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７内部の光学部品の配置を適正化することができ、その収差を予め部分投影光学系ＰＬ１単位で修正しておくことができる。
【００９５】
図１８（ａ）は、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を光学定盤７３に組み付けた投影光学系４０を検査するための計測装置２１０の斜視図であり、７つの部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の相対的な位置を調整するために利用される。この計測装置２１０は、投影露光装置１０と同様の構造を有するので、共通する部分については同一の符号を付して重複説明を省略する。この場合、図１８（ｂ）に示すように、光学定盤７３の上下に、７つの部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を構成する第１及び第２ユニットＵ１，Ｕ２が、図４に示した方法によって仮止め（予備アライメント）されている。
【００９６】
光源２１として小型の水銀ランプを用い、光源２１からの照明光をライトガイドファイバＦＳによって導いて部分照明光学系２８に代えて設けた簡単な構造のコンデンサーレンズ２２８を介して投影光学系４０の上方にセットされる上側テストマスクＴＭ２を照明する。以上の場合の照明光学系２８は、部分的に上側テストマスクＴＭ２のマスク面を照明できるものであればよく、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７において、視野領域の両端とセンタの３箇所を照明できればよい。このように照明された上側テストマスクＴＭ２の像は、投影光学系４０を介して下方に配置され、上側テストマスクＴＭ２と同様の位置に配置された下側テストマスクＴＭ３上に結像する。このようにして得た上側テストマスクＴＭ２の像と、下側テストマスクＴＭ３の像とを重ね合わせることにより、下側テストマスクＴＭ３の下方に配置された複数の撮像検査部２６３によって画像処理を利用した位置ズレ検出が可能になる。ここで、各撮像検査部２６３は対物レンズ２６３ａとＣＣＤカメラ２６３ｂとを備える。各撮像検査部２６３は、予め照明される複数位置に配置してもよいし、カメラステージがあり、いずれか１つの部分投影光学系ＰＬ１内で撮像検査部２６３のみが移動できる構造をとっても構わない。また、照明装置２０として光ファイバを利用した例を説明したが、例えば、７〜１０個の部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対応する非走査方向の幅８００ｍｍを照明できるようなブラックライトタイプの蛍光管を使用してもよく、この場合には、２列の部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７において、奇数側及び偶数側に各１本ずつの蛍光管を使用すればよい。
【００９７】
実際の計測では、ＣＣＤカメラ２６３ｂからの信号をモニタに写し出し、目視にて相対的な位置を計測する。ＣＣＤカメラ２６３ｂを利用した位置ズレの計測に際しては、電気的処理を利用した画像処理系によって位置や位置ズレを求めても構わないが、計測装置２１０を利用した修正は、ある程度の精度範囲の調整で足る粗アライメントでよいため、画像処理系を使うまでもなく、位置合わせを行うことが可能である。このような粗アライメントに際しては、図５及び図６で説明したように、第１ユニットＵ１相互間の間隔等を調節する。つまり、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を相対的にアライメントすべく、例えば中央の部分投影光学系ＰＬ３，ＰＬ４等を基準として両側に徐々に粗アライメントの対象を拡大する。
【００９８】
具体的なアライメント方法に説明すると、まず各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の相対位置を計測装置２１０にて観察する。例えば、両端の部分投影光学系ＰＬ１，ＰＬ７の中央の位置を基準に上側テストマスクＴＭ２を回転する。この回転位置を基準に各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の位置をＣＣＤカメラ２６３ｂの出力につないたモニタ上に映し出し、計測する。計測された値をもとに、部分投影光学系ＰＬ４に対する、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ３，ＰＬ５〜ＰＬ７の像位置と像回転量、Ｘ、Ｙ、θＺを求める。この値に基づき、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ３，ＰＬ５〜ＰＬ７のΔθＹ、ΔＹ、ΔθＺを決定する。Ｙ方向に移動したり、Ｚ軸ｍわりのθＺ方向に回転させたりする場合には、部分投影光学系ＰＬ４を基準に各レンズを微小量だけＹ方向に移動させたり、鏡筒両端すなわち凹面鏡側やプリズム側の移動量を変えることにより調整を行う。この移動量をマイクロメータ等により読み取れば、所定量駆動できる。また、θＹ方向には、鏡筒自体を３点にて光学定盤７３に固定しているビス部７３分ｅに微小量の箔を挿入したり、あらかじめワシャー等により交換可能なようにしてあり、３点の高さを調整すればよい。調整する場合には、上側テストマスクＴＭ２を退避させて各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の第１ユニットＵ１を調整すればよく、再び位置調整を行う場合には上側テストマスクＴＭ２を部分投影光学系ＰＬ４に合わせてセットすればよい。こうして以上のような操作を繰り返して部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の配列を粗調整できる。またこの実施例では、像位置ｘ、ｙとθのみ調整としたが、ｙ方向の像面傾斜や、Ｃ字のディストーションも調整可能なため、計測装置２１０が投影露光装置１０のように微小量も測定可能であれば、傾斜やディストーションも高精度で調整可能になる。
【００９９】
図１９は、投影光学系４０の組立や調整の流れを説明するフローチャートである。まず、第１及び第２ユニットＵ１，Ｕ２を準備して、単体モジュールである部分投影光学系ＰＬ１を治具１７３を利用して組み立てる。そして、第１検査装置である図１７の計測装置１１０にセットする（ステップＳ１０）。
【０１００】
次に、計測装置１１０の撮像検査部１６３にて結像状態を観察しつつ、両ユニットＵ１，Ｕ２内部の光学部品の位置調節等を行って結像特性の調整を行う（ステップＳ１１）。このような結像状態の調整は、部分投影光学系ＰＬ１以外の部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ７に対応するユニットＵ１，Ｕ２についても順次行われ、全部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７について収差低減のたの最終調整が行われる。
【０１０１】
次に、ステップＳ１０、Ｓ１１を経て調整後の各ユニットＵ１，Ｕ２を光学定盤７３に取り付けて投影光学系４０を完成する（ステップＳ１２）。投影光学系４０の組み立てについては、図３及び図４にて詳細に説明したので（予備アライメント）、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１０２】
次に、ステップＳ１２で準備した投影光学系４０を第２検査装置である図１８の計測装置２１０にセットする（ステップＳ１３）。
【０１０３】
次に、計測装置２１０の撮像検査部２６３にて結像状態を観察しつつ、投影光学系４０を構成する各モジュールである各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の相対位置や姿勢の調節等を行って結像特性の相対アライメント（粗アライメント若しくは粗調整）を行う（ステップＳ１４）。このような相対アライメントは、図５及び図６に示す方法を用いることにより、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７対して順次実施される。
【０１０４】
次に、ステップＳ１４で相対アライメントが完了した投影光学系４０を図１等に示す投影露光装置１０に組み込む（ステップＳ１５）。この際、投影光学系４０の基板となっている光学定盤７３を利用して投影露光装置１０に対する投影光学系４０の位置決めを行う。予め光学定盤７３自体の回転基準（六面体等）を設けておき、この回転基準を用いて回転合わせを行って露光装置に搭載する。
【０１０５】
次に、投影光学系４０を構成する各モジュールである各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に設けた精密アライメント機構を用いて投影光学系４０の最終アライメントを行う（ステップＳ１５）。この際、ＡＩＳアライメント装置６３を用いて投影光学系４０の結像状態を監視しつつ、図７に示すフォーカス補正用の偏角プリズム９４，９５、像シフタとしての平行平面板９６，９７、倍率補正光学系９８、像ローテータとしての直角プリズム９２ａ等を像調整装置９９によって適宜動作させることにより、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の結像状態の精密な相対アライメントを行うことができ、収差のさらなる低減を図ることができる。
【０１０６】
〔第２実施形態〕
以下、上記第１実施形態の投影露光装置１０をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法について説明する。この場合、ウェハ上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る。
【０１０７】
図２０は、マイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。まず、図２０のステップＳ４０において、ウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ４２において、ウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布され、ウェハである感光性基板が準備される。その後、ステップＳ４４において、図１等に示す投影露光装置及び方法を用いることによって、マスク（レチクル）のパターン像が、走査によって移動するウェハ（図１のプレートＰＴに対応）上に投影光学系４０を介して投影される。これにより、所望の形状を有する露光パターンがウェハに精密に転写される。
【０１０８】
その後、ステップＳ４６において、ウェハ上のフォトレジスト層の現像が行われてレジストパターンが形成された後、ステップＳ４８において、ウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスクに形成された露光パターンに対応する回路パターンが形成されたウェハが準備される。その後、更にウェハを加工した基板上に上側のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細で精密な線幅、間隔等を有する回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【０１０９】
〔第３実施形態〕
以下、図１等に示す第１実施形態の投影露光装置を１０を用いて、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法を説明する。
【０１１０】
図２１は、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法を説明するためのフローチャートである。この場合、ガラス基板上に所定のパターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る。
【０１１１】
図２１のパターン形成工程（ステップＳ５０）では、図１等に示す投影露光装置を用いて、図２０で説明した半導体デバイスの場合と同様に、マスクＭＡのパターンをプレートＰＴ（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、プレートＰＴ上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、プレートＰＴは、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、所定のパターンが形成された基板として、次のカラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）へ移行する。
【０１１２】
次のカラーフィルタ形成工程Ｓ５２では、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列され、或いはＲ、Ｇ、Ｂの３本からなるストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）の後に、セル組み立て工程（ステップＳ５４）が実行される。このセル組み立て工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネルすなわち液晶セルを組み立てる。
【０１１３】
セル組み立て工程（ステップＳ５４）では、例えば、パターン形成工程（ステップＳ５０）にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネルを製造する。その後、モジュール組立工程（ステップＳ５６）にて、組み立てられた液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、精密な線幅、間隔等を有する回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【０１１４】
以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態の投影露光装置１０では、その組立に際して図１８に示すような計測装置２１０を用いて投影光学系４０を検査しつつ、図５及び図６に示すような手法で投影光学系４０を構成する各モジュールすなわち各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７相互のアライメントを行っているが、投影露光装置１０のメンテナンス時にも同様のアライメントが可能である。つまり、投影露光装置１０から光学定盤７３ごと取り出して、図１９のステップＳ１３，Ｓ１４と同様の処理を行えばよい。その後は、メンテナンス後の投影光学系４０を投影露光装置１０に再度セットすることによって、図１９のステップＳ１５，Ｓ１６と同様の処理を行えばよい。なお、投影露光装置１０に投影光学系４０を取り付けたままで図１９のステップＳ１４のような相対アライメント処理を行うこともできる。この場合、マスクステージ３０上のマスクＭＡをテストマスクに交換し、位置ずれ計測すなわち結像状態の観察等に際しては、ＡＩＳアライメント装置６３の画像出力を利用する。また、位置ずれ計測の合間には、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の第１ユニットＵ１の粗アライメントを適当な工具で実施すべく、マスクステージ３０を支持体７４とともに移動させてアンロードする。
【０１１５】
また、上記実施形態では、マスクＭＡとして固定されたマスクパターンを有するものを用いたが、透過パターンが経時的に変化する可変パターンをマスクとすることができる。
【０１１６】
また、上記実施形態では、露光装置が基本的に屈折系若しくは反射屈折光学系で構成される場合について説明したが、投影光学系４０等は、すべて等価若しくは類似の機能を有する反射光学系に置き換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る投影露光装置を説明する斜視図である。
【図２】図１に示す投影露光装置の機械的な配置を説明する側面図である。
【図３】光学定盤に固定された第１及び第２ユニットの配置を説明する図である。
【図４】光学定盤に対する第１ユニットのアライメント及び固定を説明する斜視図である。
【図５】複数の第１ユニット相互間の間隔調節を説明する図である。
【図６】複数の第１ユニット相互間の間隔調節を説明する図である。
【図７】部分投影光学系の断面構造を説明する図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、図１に示すアライメント系のうちＡＩＳアライメント装置の構造等を説明する図である。
【図９】図１に示すアライメント系のうちプレートアライメント装置の構造を説明する図である。
【図１０】オートフォーカス機構を説明する図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は第１ユニットの微小変位ΔＸの効果を説明する図である。
【図１２】第１ユニットの微小変位ΔＹの効果を説明する図である。
【図１３】第１ユニットの微小変位ΔＺの効果を説明する図である。
【図１４】第１ユニットの微小回転θＸの効果を説明する図である。
【図１５】第１ユニットの微小回転θＹの効果を説明する図である。
【図１６】第１ユニットの微小回転θＺの効果を説明する図である。
【図１７】（ａ）、（ｂ）は各部分投影光学系を単体で計測・調整するための計測装置の斜視図である。
【図１８】（ａ）、（ｂ）は投影光学系を計測・調整するための計測装置の斜視図である。
【図１９】投影光学系の組立や調整の流れを説明するフローチャートである。
【図２０】マイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２１】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０  投影露光装置、  ２０    照明装置、  ３０    マスクステージ、  ４０，１４０    投影光学系、  ５０    ステージ装置、  ６０    アライメント系、  ６２    プレートアライメント装置、  ６３    ＡＩＳアライメント装置、  ８０    主制御装置
【図１】
2005026528.tif 000003
【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】
2005026528.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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