(57)【要約】【課題】  高精度な合焦位置キャリブレーションを実現すると共に、優れたスループットの向上を達成することができる露光装置を提供すること。【解決手段】  マスク１面上にマスク側合焦用マーク８を備え、プレートステージ５上に光電センサ１０と光電センサ１０上にプレート側合焦用マーク９とを備え、露光光７でマスク側合焦用マーク８を照明し、マスク側合焦用マーク８を通過した光束を、投影光学系３とプレート側合焦用マーク９を介して光電センサ１０に入射させ、プレートステージ５を投影光学系３の光軸方向と直交する平面上に振ったときに得られる光電センサ１０の信号とプレートステージ５の位置信号に基づいて投影光学系３の合焦位置の変化を検出することを特徴とする。【選択図】  図１
2012190945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光学系からの露光光で照明したマスクステージに支持したマスク面上の回路パターンを投影光学系によりプレートステージに載置したプレート面上に投影する露光装置において、
前記マスク面上にマスク側合焦用マークを備え、前記プレートステージ上に光電センサと前記光電センサ上にプレート側合焦用マークとを備え、
前記露光光で前記マスク側合焦用マークを照明し、前記マスク面上の合焦用マークを通過した光束を、前記投影光学系と前記プレート面上の合焦用マークを介して光電センサに入射させ、
前記プレートステージを前記投影光学系の光軸方向と直交する平面上に振ったときに得られる前記光電センサからの光の強度信号と前記プレートステージの位置信号に基づいて前記投影光学系の合焦位置の変化を検出する露光装置。
【請求項２】
前記露光光で前記マスク側合焦用マークを照明し、前記マスク面上の合焦用マークを通過した光束を、前記投影光学系と前記プレート面上の合焦用マークを介して前記光電センサに入射させ、
前記プレートステージを前記投影光学系の光軸方向に振ったときに得られる前記光電センサからの光の強度信号と前記プレートステージの位置信号に基づいて、前記投影光学系の合焦位置を検出する際、前記プレートステージの投影光学系の光軸方向の駆動幅を前記合焦位置の変化の検出結果に基づいて制御することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記照明光学系の照明条件を検出する照明光量検出系を備え、前記露光光で前記マスク側合焦用マークを照明し、前記マスク面上の合焦用マークを通過した光束を、前記投影光学系と前記プレート面上の合焦用マークを介して光電センサに入射させ、
前記照明光学系の照明条件と前記プレートステージを前記投影光学系の光軸方向と直交する平面上に振ったときに得られる前記光電センサからの光の強度信号と前記プレートステージの位置信号と前記照明系の照明条件信号に基づいて前記投影光学系の合焦位置の変化を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光装置であって、露光装置。
【請求項４】
デバイスを製造するデバイス製造方法であって、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の露光装置によって基板に露光する工程を有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置の焦位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶テレビ等の高精細化のため、パターンの微細化の要求により投影露光装置において高い解像力を有した結像が必要とされてきている。
【０００３】
露光装置においては、プレート面を合焦位置（投影光学系の像面）に合わせるための有効な高精度の自動合焦位置合わせ方法が重要なテーマとなっている。
【０００４】
この種の投影露光装置では、投影光学系の周囲温度変化、大気圧変化、投影光学系に照射される光による温度上昇、あるいは投影光学系を含む装置の発熱による温度上昇、などにより合焦位置が移動し、これを補正しなければならない。
【０００５】
これを補正するための手段として、投影光学系を介した光束を利用したＴＴＬオートフォーカスが知られている。
【０００６】
ＴＴＬオートフォーカスは、マスクの回路パターン以外の部分にスリット状のマスク側合焦用マークを形成し、マスクをマスクステージに装着した状態で照明手段からの露光光と同一の波長を有する光をマスク側合焦用マークに照射する。
【０００７】
そしてマスク側合焦用マークのスリットを通過した光を投影光学系を介してプレートステージ上に向け、プレートステージに載置したプレート側合焦用マークのスリットを介して光電センサで受光する。
【０００８】
そしてマスクステージ側合焦用マークのスリットを通過した光を投影光学系を介して結像する位置とプレートステージ側合焦用マークのスリット位置が合うように、プレートステージを投影光学系の光軸方向と直交する平面上を合焦用マークのスリットと直交する方向に駆動させる。この時の光電センサからの光の強度信号の重心を示す位置を検出することにより、結像位置とプレートステージ側合焦マークが合った位置にプレートステージを駆動する。
【０００９】
そしてプレートステージを投影光学系の光軸方向に上下動させることでプレート側合焦用マーク及び光電センサの位置を変化させ、この時の光電センサからの光の強度出力の重心を示す位置を検出することによりこの位置を投影光学系の合焦位置としている。
【００１０】
投影光学系の合焦位置を検出する際、プレートステージを投影光学系の光軸方向に駆動する範囲（ＴＴＬオートフォーカス検出範囲）は予め一定の範囲に定めている。
【００１１】
このとき例えば温度変化等による投影光学系のピント位置の変化が大きく検出範囲を超えてしまうと検出不能となってくる。このため、従来は多少広めの検出範囲を定めて、この検出範囲内でプレートステージを上下動させている。
【００１２】
しかし、投影光学系の合焦位置の変化が小さい場合にはＴＴＬオートフォーカスの検出を無駄な領域で行うことになり、スループットを低下させるという問題点があった。
【００１３】
そこで、特許文献１ではプレートステージを投影光学系の光軸方向に上下動させる検出範囲をあまり広くせず適切な大きさの検出範囲とし、演算手段で温度変化等の環境変化に伴う像面変動を予め設定した関数に基づき演算し、その演算結果による合焦位置を仮の合焦位置とし、仮の合焦位置を基準にプレートステージを検出範囲で上下動させることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平５−１８２８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら演算により得られる合焦位置は、演算に使用するデータ（露光光の照射量や照射時間、マスク透過率、温度、湿度、気圧等）の計測誤差や補正係数の誤差等によって、実際にTTLオートフォーカス計測により検出される合焦位置とでは、差が生じることになる。そのため、演算に使用するデータ計測誤差及び補正係数の誤差分を考慮した計測範囲でTTLオートフォーカス計測を行う必要があり、合焦位置の演算が正しかった場合に余分な時間がかかることやリトライ計測が生じるとことがありうる。
【００１６】
このような従来技術の問題点を鑑み、本発明の目的は、TTLオートフォーカス前に演算によって求めた合焦位置とTTLオートフォーカスにより検出される合焦位置との誤差を求め、最適なTTLオートフォーカスの計測範囲を求めることでスループットの良い露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
その目的を達成するために、本発明に係る露光装置は、
マスク１面上にマスク側合焦用マーク８を備え、プレートステージ５上に光電センサ１０と光電センサ１０上にプレート側合焦用マーク９とを備え、
露光光７でマスク側合焦用マーク８を照明し、マスク側合焦用マーク８を通過した光束を、投影光学系３とプレート側合焦用マーク９とを介して光電センサ１０に入射させ、プレートステージ５を投影光学系３の光軸方向と直交する平面上に振ったときに得られる光電センサ１０の信号に基づいて投影光学系３の合焦位置の変化を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
合焦位置の計測にかかる時間が短い露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の構成を示した図である。
【図２】合焦用マークを示した図である。
【図３】TTLオートフォーカス説明図である。
【図４】TTLオートフォーカス時の計測信号の図である。
【図５】スリット位置合わせ時の計測信号の図である。
【図６】準備段階のフローチャートである。
【図７】デバイス製造段階のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
〔第1実施形態〕
まず本発明の第１実施形態の露光装置の構成を図１と図２とを用いて説明する。
【００２２】
マスク１は、マスクステージ２に保持されている。マスク１上の回路パターンを転写する時、マスク１は照明光学系６によって回路パターンを照明されマスク１上の回路パターンが投影光学系３によって、プレートステージ５に保持されているプレート４上のフォトレジストに結像し露光処理が行われる。
【００２３】
マスク１面上には回路パターンとは別に、マスク側合焦用マーク８があり、遮光部８ａとスリット８ｂを有している。また、プレート４に隣接する位置に、プレート４の上面と高さが略一致しているプレート側合焦用マーク９が配置されている。プレート側合焦用マーク９は、遮光部９ａとスリット９ｂを有しており、プレート側合焦用マーク９の下には光電センサ１０が設けられている。光電センサ１０に入射した光の強度信号は、信号線を介して自動合焦制御系２２に入力される。ここで、マスク側合焦マーク８のスリット８ａとプレート側合焦用マーク９のスリット９ａの配置については、図２に示すように、Ｘ方向に長いスリットを通過した光とＹ方向に長いスリットを通過した光とが同時に重なり合わないように配置し、Ｘ方向スリットとＹ方向スリットとの合焦位置の差を求めることで投影光学系３の非点収差を計測できるようにする。
【００２４】
また、プレートステージ５は投影光学系３の光軸方向（Z方向）及び光軸に直交する平面（XY面）で移動可能であり、X軸Y軸Z軸まわりに回転させることもできる。
【００２５】
１１は投光光学系、１２は検出光学系であり、これらはプレート側合焦マーク９面（あるいはプレート４の上面）の投影光学系３の光軸方向（Ｚ方向）の位置を検出するプレート面位置検出手段を構成している。
【００２６】
投光光学系１１からは複数個の光束を投光している。この投光光学系１１より投光される各光束は非露光光から成り、プレート４上のフォトレジストを感光させない光より成っている。そしてこの複数個の光束はプレート側合焦用マーク９面に各々集光されて反射する。反射された光束は検出光学系１２内に入射する、図示は略したが検出光学系１２内には各反射光束に対応させて位置検出用のラインセンサが配置されており、各位置検出用のラインセンサの受光面とプレート側合焦用マーク９面での各光束の反射点が略共役になるように構成されている。
【００２７】
検出光学系１２内のラインセンサー上での入射光束の位置ずれ信号は、面位置検出系２１により、プレート側合焦用マーク９面のＺ方向の位置ずれとして算出され、自動合焦制御系２２に入力される。
【００２８】
自動合焦制御系２２はプレート側合焦用マーク９が積置されたプレートステージ５を駆動するための駆動手段としてステージ制御系２３に信号線を介して指令信号を与える。ステージ制御系２３はプレートステージ５を駆動し、駆動時のプレートステージ５の位置をモニタし、モニタ結果を信号線を介して自動合焦制御系２２に入力される。
【００２９】
また、自動合焦制御系２２は、後述するスリット位置合わせをした際の光電センサ１０からの光の強度と、プレートステージ５の位置信号と、合焦位置変化の判断に使用する閾値のデータとを複数保存可能なメモリを備える。
【００３０】
次にTTLオートフォーカスついて説明する。
【００３１】
まずプレート側合焦用マーク９がマスク側合焦用マーク８の合焦位置にある場合について、図３-(a)を用いて説明する。マスク側合焦用マーク８を通った露光光７は投影光学系３を介してプレート側合焦用マーク９に集光し、全部の光束がプレート側合焦用マークを透過して、光電センサ１０による光の強度信号が最大になる。
【００３２】
次に、プレート側合焦用マーク９がマスク側合焦用マーク８の合焦位置と投影光学系の光軸方向（Z方向）にずれた位置にある場合について、図３-(b)を用いて説明する。この時、プレート側合焦用マーク９は合焦位置にないので、露光光７は投影光学系３を介して広がった光束として、プレート側合焦用マーク９に照射される。この時、露光光の一部はプレート側合焦用マーク９の遮光部９ａにけられ、全部の光束がスリット９ｂを通過できない。
【００３３】
つまり、TTLオートフォーカスは、プレート側合焦用マーク９が、投影光学系３を介したマスク側合焦用マーク８の合焦位置（光が強い）とデフォーカスした位置（光が弱い）との光電センサ１０の光の強度信号に差があることを利用してプレート側合焦用マーク９の合焦位置を検出している。
【００３４】
さらにＴＴＬオートフォーカス方法の手順と合焦位置の算出方法について説明する。まずマスク側合焦用マーク８に露光光７があたるようにマスクステージ２を移動し、マスク側合焦用マーク８の結像位置とプレート側合焦用マーク９が合うようにプレートステージを移動する。次に投影光学系３の光軸方向（Ｚ方向）にプレートステージ５を振る。この時、ステージ制御系２３は、プレートステージ５の投影光学系３の光軸方向（Ｚ方向）の位置をモニタし、自動合焦制御系２２に信号出力する。また、光電センサ１０は光の強度信号を自動合焦制御系２２に信号出力する。図４は自動合焦制御系２２に入力された信号であり、自動合焦制御系２２は図４の信号から以下（イ）乃至（ニ）の方法を適用して合焦位置Ｚ０を算出可能である。
【００３５】
（イ）光の強度が最大となるプレートステージのＺ位置を合焦位置Z０とする。
【００３６】
（ロ）光の最大強度に対してある割合のスライスレベル30を設定し、このスライスレベル30の出力を示すプレートステージのＺ１,Ｚ２位置から、Ｚ０＝（Ｚ１＋Ｚ２）／２として、合焦位置Z0を算出する。
【００３７】
（ハ）光の強度及びプレートステージのＺ位置に対して重心計算を行い、重心位置を合焦位置Z0とする。
【００３８】
（ニ）光の強度及びプレートステージのＺ位置に対して２次関数近似（ｙ＝A・X・X+ B・X+ C）を行い、Z0＝−B/2Aとして合焦位置Z０を計算する。また、ある割合のスライスレベル30を設定し、スライスレベル30以上の光の強度を示すプレートステージの位置から２次近似するのが望ましい。
【００３９】
続いてＴＴＬオートフォーカスに必要な、スリット位置合わせについて説明する。
【００４０】
まず、プレート側合焦用マーク９がマスク側合焦用マーク８の合焦位置と投影光学系の光軸方向と直交する方向にずれた位置にある場合について、図３-(c)を用いて説明する。
【００４１】
この時、プレート側合焦用マーク９は結像位置にないので、マスク側合焦用マーク８を通った露光光７は投影光学系３を介してプレート側合焦用マーク９とずれた位置に集光し、露光光の一部はプレート側合焦用マーク９の遮光部９ａにけられ、全部の光束がスリット９ｂを通過できない。つまり、この位置でＴＴＬオートフォーカスを行っても、プレート側合焦用マークに光がけられて計測できない。特に合焦位置では、光がスリット９ａとずれた位置に集光しているため、合焦位置で光が弱り、デフォーカス位置で光が強くなってしまう可能性があり、ＴＴＬオートフォーカス前にはスリット位置合わせが必要である。
【００４２】
スリット位置合わせは、プレート側合焦用マーク９が、投影光学系３を介したマスク側合焦用マーク８の合焦位置（光が強い）と位置がずれた時（光が弱い）との光電センサ１０の光の強度信号に差があることを利用して行っている。また、スリット位置合わせはデフォーカス位置（光が広がった位置）であっても、ＴＴＬオートフォーカスのように、スリット位置が合っていると合っていないときで光の強度が逆転することはないので、ＴＴＬオートフォーカス前に計測できる。
【００４３】
さらにスリット位置合わせの手順と最適位置の算出方法について説明する。まず、マスク側合焦用マーク８に露光光７があたるようにマスクステージ２を移動し、マスク側合焦用マーク８の結像位置とプレート側合焦用マーク９が略合うようにプレートステージ５を移動する。次に投影光学系３の光軸と直交する方向（ＸＹ方向）にプレートステージ５を駆動する。この時、ステージ制御系２３は、プレートステージ５のＸ位置またはＹ位置をモニタし、自動合焦制御系２２に信号出力する。また、光電センサ１０は光の強度信号を自動合焦制御系２２に信号出力する。また、この時スリットに対して直交する方向にプレートステージ５を駆動する。例えば、Ｙ方向に長いスリットで計測する時には、プレートステージ５をＸ方向に駆動してスリット位置計測を行う。また、必ずしもスリットと直交する方向にプレートステージ５を駆動する必要はなく、例えば４５°に傾けた斜め方向スリットの場合、プレートステージ５をX軸Y軸同時に斜め方向にスリットと直交させて駆動せずに、X軸方向またはY軸方向に駆動して計測してもよい。
【００４４】
自動合焦制御系２２は、プレートステージ５のＸまたはＹ位置信号と光の強度信号とから以下の方法を適用して最適位置を算出可能である。算出方法は前述のＴＴＬオートフォーカスと同じ算出方法（イ）乃至（ニ）と同様の算出方法を適用可能である。
【００４５】
次にプレート４を合焦位置に合わせるキャリブレーション方法について説明する。まず、ＴＴＬオートフォーカスでプレート側合焦用マーク９を合焦位置に移動する。次にプレート面位置検出系２１でプレート側合焦用マーク９の位置を計測し、その計測位置を合焦位置とする。そして、プレート４の上面を面検出系２１の計測位置に移動し、プレート面位置検出系でプレート４の上面の位置を計測し、合焦位置との差をプレートステージをZ方向に移動することで、プレート４の上面を投影光学系の合焦位置に移動することができる。
【００４６】
次にスリット位置合わせ時の信号から投影光学系３の合焦位置の変化を検出する方法について説明する。
【００４７】
準備段階として、プレート側合焦用マーク９を投影光学系３の合焦位置及び合焦位置からデフォーカスさせた位置でスリット位置合わせ計測した際に得られる光電センサ１０からの光の強度信号及びステージ制御系２３からの信号を複数取得し、自動合焦制御系２２に保存する。
【００４８】
図５の(a)乃至(c)は、プレートステージを投影光学系の光軸方向に振った時の光電センサからの光の強度を縦軸に、プレートステージのX軸またはY軸の位置を横軸に取った時のグラフである。
【００４９】
図５の(a)の信号はプレート側合焦マークの位置が合焦位置で計測したグラフで、図5の(b)(c)の信号は合焦位置からずれた位置で計測したグラフある。（b）は（a）よりも投影光学系の光軸方向（Ｚ方向）で装置上（照明側）にあり、（c）は（a）よりも投影光学系の光軸方向（Ｚ方向）で装置下（露光光が進む方向）にあり、どちらも合焦位置(a)で取得した位置よりも同じだけ離れている。この時、（b)と(c)のグラフは略一致するため、投影光学系の合焦位置が装置上方向（照明側）にずれたか、装置下方向（露光光の進む方向）にずれたかを判断せず、同じに扱う。但し、投影光学系に収差がある場合、(b)と(c)とで信号に差が発生する。投影光学系の収差がデバイスの製造に影響ない程度のあり、（b）と(c)とで合焦位置の信号が異なる場合は、合焦位置での信号との差が大きい信号を後述する閾値算出に用いる。
【００５０】
合焦位置で計測した図５（a）の信号は、マスク側合焦用マーク８を通った露光光７は投影光学系３を介してプレート側合焦用マーク９に集光し、全部の光束がプレート側合焦用マーク９を透過して、光電センサ１０による光の強度信号が最大になり、光軸と直交する方向（ＸＹ方向）にずれるとプレート側合焦用マークに光がけられるため、光電センサ１０による信号が低くなる。
【００５１】
合焦位置からずれた位置で計測した図５（b）(c)の信号は、マスク側合焦用マーク８を通った露光光７は投影光学系３を介して広がった光束として、プレート側合焦用マーク９に照射される。この時、露光光の一部はプレート側合焦用マーク９にけられ、全部の光束がスリット９aを通過できず、最大の光量は(a)に比べて低くなり、また、光軸と直交方向(XY方向)にずれても、露光光７が広がっているため、露光光の一部はプレート側合焦用マーク９を通過し、最小の光量は(a)に比べて高くなる。つまり、合焦時と合焦からずれた時とでスリット位置合わせ計測時の信号に差があるので、これを利用して合焦位置の変化を検出する。
【００５２】
合焦位置の変化の検出方法は、例えば次に示す方法が適用可能である。
【００５３】
（ホ）光の強度の最大値と最小値の差が、自動合焦制御系２２に記録されている合焦位置で計測した値よりも閾値以上に小さくなった場合、合焦位置からずれたと検出する。
【００５４】
（ヘ）光の強度の最大値が、自動合焦制御系２２に記録されている合焦位置で計測した値よりも閾値以上に小さくなった場合、合焦位置からずれたと検出する。
【００５５】
（ト）光の強度の最小値が、自動合焦制御系２２に記録されている合焦位置で計測した値よりも閾値以上に大きくなった場合、合焦位置からずれたと検出する。
【００５６】
（ホ）乃至（ト）の各検出方法における閾値は、それぞれプレートステージを投影光学系の光軸方向に振って合焦位置を計測する際の計測幅やデフォーカス許容値によって任意に定める。
【００５７】
そして、デバイス製造時にスリット位置合わせ計測で得られた信号が、合焦位置で計測した時の信号よりも閾値以上に変化していた場合、閾値を計測した合焦位置からのずれ以上に合焦位置が変化したと検出することができる。つまり、スリット位置合わせ位置計測時の信号から、合焦位置の変化を検出することが可能である。
【００５８】
続いて、本実施例における具体的な過程をについて、準備段階フローチャートを図６に示し、デバイス製造段階のフローチャートを図７に示し説明する。本実施例におけるスリット位置合わせ計測時の信号を用いたスループットの向上は、スリット位置計測時の信号によって検出した合焦位置の変化が５[um]より少ない場合は合焦位置計測をスキップすることと、合焦位置の変化が20[um]より少ない場合は合焦位置計測の範囲を狭めることで合焦位置にかかる時間を短縮することとを行う。
【００５９】
まず、準備段階として、合焦位置と合焦位置から投影光学系の光軸方向（Ｚ方向）に±５[um]ずらした位置、及び±２０[um]ずらした位置におけるスリット位置合わせ計測の信号取得を行い、閾値の決定を行う。図６のフローチャートにおいてまず、マスク側合焦用マーク８に露光光７があたるようにマスクステージ２を移動し、マスク側合焦用マーク８の合焦位置とプレート側合焦用マーク９が略合うようにプレートステージ５を移動し、スリット位置合わせ計測を行う（S１０１）。そして、スリット位置合わせ計測の結果をもとに、プレートステージ５を駆動し、マスク側合焦用マーク８の合焦位置とプレート側合焦用マーク９の合焦位置が投影光学系の光軸と直交する平面（ＸＹ面）内でスリット位置合わせを終える（S１０２）。
【００６０】
続いて、ＴＴＬオートフォーカス計測を移動し（Ｓ１０３）、ＴＴＬオートフォーカス検出結果をもとにプレートステージ５をZ軸方向に駆動し、マスク側合焦用マーク８の合焦用位置とプレート側合焦用マーク９とを合わせる（S１０４）。
【００６１】
続いてスリット位置合わせ計測を行い、この時の光電センサの光の強度信号と、プレートステージ５の位置信号を合焦制御系２２に記憶する（Ｓ１０５）。
【００６２】
次に合焦位置から投影光学系３の光軸方向（Ｚ方向）に＋５[um],−５[um],+20[um],−20[um]ずらした位置に移動し（Ｓ１０６）、スリット位置計測を行い光電センサ１０の光の強度信号と、プレートステージ５の位置信号を合焦制御系２２に記憶する（Ｓ１０７）。合焦位置で取得した信号と合焦位置から５[um]ずれた位置で取得した信号との差を閾値Ｔ１とし、合焦位置で取得した信号と合焦位置から２０[um]ずれた位置で取得した信号との差を閾値Ｔ２として保存する（Ｓ１０８）。ここで、＋５[um]と−５[um]との信号は略同じで、＋２０[um]と−２０[um]との信号は略同じであるが、投影光学系３に収差がある場合、信号に差が発生する。デバイスの製造に影響ない程度の収差があり、デフォーカス方向で合焦位置の信号が異なる場合は、差が大きい方を閾値として使えば良い。つまり、＋２０[um]よりも−２０[um]の方が合焦位置で取得した信号よりも大きい場合は−２０[um]の時の信号の差を閾値Ｔ２として使う。
【００６３】
続いて、デバイス製造段階のフローを図７を用いて説明する。
【００６４】
ΔF１を初期値に設定する（Ｓ２０１）。ΔＦ１はプレート４に露光処理する際のプレートステージ５のＺ方向位置であり、初期値は略合焦位置で仮の位置で良いが、前に露光処理した際のΔＦ１がある場合、その値を引き継ぐのが望ましい。
【００６５】
続いてプレート４を供給し、プレートステージ５上に保持する（Ｓ２０２）。
【００６６】
次に、プレートステージ５をＺ方向にΔＦ１の位置に駆動し（Ｓ２０３）、スリット位置合わせ計測を行う（Ｓ２０４）。そして、スリット位置合わせ計測（Ｓ２０４）の時の信号と、準備段階で自動合焦処理系２２に記憶した合焦位置でのスリット位置合わせ計測（Ｓ１０５）の時の信号を比較し（Ｓ２０５）、信号の差が閾値Ｔ１未満の場合は、現在のＺ位置が合焦位置から±５［um］以内にあるので、ＴＴＬオートフォーカス計測をスキップしプレート側合焦用マーク9の面位置検出（Ｓ２１１）に移る。Ｓ２０４の信号の差が閾値Ｔ２未満の場合は、合焦位置が±20[um]以内の範囲でずれたので、合焦位置計測時の計測範囲を±２０[um]に設定し（Ｓ２０７）、信号の差が閾値Ｔ２より大きい場合は合焦位置が±20[um]以上ずれたので合焦位置計測時の計測範囲を±100[um]に設定し（Ｓ２０６）、スリット位置合わせ計測（Ｓ２０４）の検出結果からプレート側合焦用マーク９を最適位置に移動し（Ｓ２０８）、ＴＴＬオートフォーカスを行う（Ｓ２０９）。また、ＴＴＬオートフォーカス（Ｓ２０９）の検出結果から、プレートステージ５をＺ方向に駆動することでプレート側合焦用マーク９を合焦位置に移動し、ΔＦ１の値をプレートステージ５のＺ方向の位置で更新する（Ｓ２１０）。
【００６７】
そして、プレート側合焦用マーク９をプレート面位置検出手段で計測し、計測された位置を合焦位置とする（Ｓ２１１）。続いて、プレート４をプレート面位置検出手段で計測できるようにプレートステージ５を駆動する。そこでプレート４の上面をプレート面位置検出手段で計測し、プレート４の上面が合焦位置に来るようにプレートステージ５をＺ方向に駆動する（Ｓ２１２）。
【００６８】
以上で、プレート４の上面が合焦位置にあるので、露光処理を行う（Ｓ２１３）。
【００６９】
続いて、露光処理時に露光処理による合焦位置の変化量ΔF２を計算し、計算された合焦位置をΔＦ１を更新する（Ｓ２１４）。ここで合焦位置の変化量ΔＦ２はΔＦ２＝Ｋ・τ・Ｅ・t0／tの計算式でおこない、ΔF１の値にΔF２を加算する（ΔF１＝ΔF１＋ΔF２）。ここでＫは投影光学系３の合焦位置変化係数、τはマスク１の透過率、Ｅは照明系６からの単位時間辺りの照射光量、t0は照明系６からの露光光７の照射時間、tは露光間隔時間の合計である。
【００７０】
続いて露光処理が終了したプレート４を回収し（Ｓ２１５）、未処理プレートがあれば、S２０２に戻り次のプレートを受け取り処理を続け、処理するプレートが無ければ終了する。
【００７１】
本実施例では以上のようにして投影光学系３の合焦位置にプレート４の上面が位置するようにして、マスク１面上の回路パターンを投影光学系３によりプレート４の上面のレジストに投影露光し、液晶表示デバイスや半導体デバイスを製造している。
【００７２】
尚、本発明に係るＴＴＬオートフォーカス方式は、特開平１−２８６４１８にあるように、マスク面上のスリットを透過した光を投影光学系を通してプレート面上でミラーを用いて反射させ、再度マスク面上のスリットを通して光の強度を検出する方式でも適用可能である。
【００７３】
以上説明したように、本実施例によれば、スリット位置合わせの信号を用いて合焦位置の変化を検出することで、TTLオートフォーカスの最適な計測範囲を決めることができ、スループットを向上させることができる。
【００７４】
〔第２実施形態〕
続いて、本実施形態の露光装置において、照明系６の照明が製造するデバイスによって変わる場合について説明する。本実施形態のTTLオートフォーカスは光の強度によっておこなうため、露光光量などの照明条件が変更になると、光電センサ１０が受光する光の強度が変わる。そのため、準備段階で使用する照明条件と、デバイスを製造するときの照明条件とが異なる場合は、準備段階で求めた閾値を使用することはできない。このように、デバイス毎に照明条件を持つ場合は、その照明条件毎に閾値を算出し、自動合焦制御系２２に照明条件をキーとして閾値と合焦位置におけるスリット位置計測時の信号を記憶すれば良い。
【００７５】
本実施形態では、照明光量検出系２０を備え、照明光量検出系２０は不図示であるが照明系６内に備えた光量センサによって、照明系６からの露光光７の光の強度を計測し自動合焦制御系２２に出力する。
【００７６】
そして準備段階では、照明系６からの光の強度の信号をキーとして閾値と合焦位置におけるスリット位置合わせ計測時の信号を自動合焦制御系２２に記憶し、そして、デバイス製造時には、照明光量検出系２０からの光の強度の信号をキーとして、閾値と合焦位置におけるスリット位置計測時の信号とを用いてスリット位置計測から合焦位置の変化を検出する。
【００７７】
以上説明したように、本実施例によれば、照明光学系６からの露光光７がデバイス毎に異なる場合も、スリット位置合わせの信号を用いて合焦位置の変化を検出することで、TTLオートフォーカスの最適な計測範囲を決めることができ、スループットを向上させることができる。
【００７８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１    マスク ２    マスクステージ
３    投影光学系 ４    プレート
５    プレートステージ ６    照明光学系
７    露光光 ８    マスク側合焦用マーク
９    プレート側合焦用マーク １０  光電センサ
１１  投光光学系 １２  受光光学系
２０  照明光量検出系 ２１  面位置検出系
２２  自動合焦制御系 ２３  ステージ制御系
【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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