JP5055649B2 - 投影光学装置、露光装置、デバイス製造方法、像面情報検出装置、および投影光学系の調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、投影光学装置、露光装置、デバイス製造方法、像面情報検出装置、および投影光学系の調整方法に関する。さらに詳細には、本発明は、複数の投影光学ユニットに対してマスクおよび感光性基板を相対移動させつつマスクのパターンを感光性基板に投影露光するマルチ走査型の露光装置に関するものである。

近年、テレビ等の表示装置として、液晶表示パネルが多用されている。液晶表示パネルは、プレート上に透明薄膜電極をフォトリソグラフィの手法でパターニングすることにより製造される。このフォトリソグラフィ工程においてマスクパターンをプレートに投影露光する装置として、マルチ走査型の露光装置が使用される。

マルチ走査型の露光装置では、複数の投影光学ユニットからなる投影光学系に対してマスクおよびプレート（感光性基板）を相対移動させつつ、マスクのパターンをプレート上に投影露光する（たとえば特許文献１を参照）。特許文献１に記載された従来のマルチ走査型の露光装置では、マスクパターンを等倍でプレート上に投影している。

特開２００１−３３７４６２号公報

最近では、液晶表示パネルの巨大化に伴い、マスクも巨大化する傾向がある。マスクは非常に高価であり、巨大化によりコストが増大する。そこで、マスクの巨大化を回避するために、拡大倍率を有する投影光学ユニットを用いる拡大系マルチ走査型の露光装置が考案されている。拡大系マルチ走査型の露光装置では、等倍の投影光学ユニットを用いる等倍系マルチ走査型の露光装置に比して、マスク側に配置された光学部材に照射される光エネルギー密度（単位面積当たりの光照射エネルギー）が大きくなり、露光に伴う光照射が投影光学ユニットの結像性能に及ぼす影響も大きくなる。

また、拡大系マルチ走査型の露光装置では、等倍系の場合と同様に、例えば製造誤差などにより投影光学ユニット毎に光学特性が厳密には異なり、温度などの環境変化も投影光学ユニット毎に異なる。換言すれば、マルチ走査型の露光装置では投影光学ユニット毎に結像性能の変化が異なる傾向があり、特に拡大系マルチ走査型の露光装置では光照射による投影光学ユニットの結像性能の変化が比較的大きくなり易い。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、拡大倍率を有する複数の投影光学ユニットの結像性能の変化に関する情報を個別に検出し、これらの投影光学ユニットを用いて良好な投影露光を行うことのできるマルチ走査型の露光装置を提供することを目的とする。また、本発明は、拡大倍率を有する複数の投影光学ユニットを用いて良好な投影露光を行うマルチ走査型の露光装置を用いて、大面積で良好なデバイスを製造することのできるデバイス製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、第１面に配置される第１物体の拡大像を第２面上に配置される第２物体上に形成する投影光学装置であって、
所定方向に沿って配列された複数の拡大倍率を有する投影光学ユニットと、
前記複数の投影光学ユニットのうちの少なくとも１つの投影光学ユニットを介して当該投影光学ユニットの投影視野の近傍に形成される前記第１物体の像に関する情報を検出する像面情報検出手段とを備え、
前記像面情報検出手段は、前記投影光学ユニットを経て前記第１面で反射された光に基づいて、前記第１物体の像の前記第２面内における変位に関する像シフト情報を検出する像シフト情報検出手段を有することを特徴とする投影光学装置を提供する。

本発明の第２形態では、第１形態の投影光学装置を備え、前記第１面に配置されるパターンを前記第２面に配置される基板へ投影露光することを特徴とする露光装置を提供する。

本発明の第３形態では、拡大倍率を有する投影光学系を介して第１面に配置されるパターンを第２面に配置される基板へ投影露光する露光装置において、
前記投影光学系の投影視野の近傍に形成される前記パターンの像に関する情報を検出する像面情報検出手段を備え、
前記像面情報検出手段は、前記投影光学系を経て前記第１面で反射された光に基づいて、前記パターンの像の前記第２面内における変位に関する像シフト情報を検出する像シフト情報検出手段を有することを特徴とする露光装置を提供する。

本発明の第４形態では、第２形態または第３形態の露光装置を用いて前記パターンを前記基板に露光する露光工程と、
前記露光工程を経た前記基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。

本発明の第５形態では、第１面に配置される第１物体の拡大像を第２面に配置される第２物体に形成する投影光学系を介して投影視野の近傍に形成される前記第１物体の像に関する情報を検出する像面情報検出装置であって、
前記投影光学系を経て前記第１面で反射された光に基づいて、前記第１物体の像の前記第２面内における変位に関する像シフト情報を検出する像シフト情報検出手段を有することを特徴とする像面情報検出装置を提供する。

本発明の第６形態では、第５形態の像面情報検出装置を用いて前記投影光学系を調整する調整方法であって、
前記第１物体の像の前記第２面内における変位を調整する像シフト調整工程を含むことを特徴とする調整方法を提供する。

本発明の拡大系マルチ走査型の露光装置では、投影光学ユニット毎に投影視野の近傍に形成されるマスクパターン像に関する情報、すなわちマスクパターン像のプレート上での変位に関する像シフト情報およびマスクパターン像のプレートＰ上でのデフォーカスに関するデフォーカス情報を検出する。その結果、これらの像面情報に基づいて像のシフトおよびデフォーカスを調整することにより、光照射などに起因して変化し易い投影光学ユニットの結像性能を良好に保つことができる。

すなわち、本発明の露光装置では、拡大倍率を有する複数の投影光学ユニットの結像性能の変化に関する情報を個別に検出し、これらの投影光学ユニットを用いて良好な投影露光を行うことができる。また、本発明により構成された露光装置を用いた良好な投影露光により、大面積で良好なデバイスとして、たとえば高精度な液晶表示素子などを製造することができる。

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。図１では、所定の回路パターンが形成されたマスクＭおよびレジストが塗布されたプレート（感光性基板）Ｐを露光に際して移動させる方向（走査方向）に沿ってＸ軸を、マスクＭの平面内でＸ軸と直交する方向（走査直交方向）に沿ってＹ軸を、プレートＰの法線方向に沿ってＺ軸を設定している。

本実施形態の露光装置は、マスクステージ（図１では不図示）ＭＳ上においてＸＹ平面に平行に支持されたマスクＭを照明するための照明系を備えている。照明系は、たとえば超高圧水銀ランプからなる光源１を備えている。光源１は、回転楕円面からなる反射面を有する楕円鏡２の第１焦点位置に位置決めされている。したがって、光源１から射出された照明光束は、反射鏡（平面鏡）３を介して、楕円鏡２の第２焦点位置に光源像を形成する。この第２焦点位置には、シャッター（不図示）が配置されている。

楕円鏡２の第２焦点位置に形成された光源像からの発散光束は、リレーレンズ系４を介して再び結像する。リレーレンズ系４の瞳面の近傍には、所望の波長域の光、例えばｉ線（３６５ｎｍ）の光のみを露光光として透過させる波長選択フィルター（不図示）が配置されている。なお、波長選択フィルターでは、たとえばｇ線（４３６ｎｍ）の光とｈ線（４０５ｎｍ）とｉ線の光とを同時に選択することもできるし、ｈ線の光とｉ線の光とを同時に選択することもできる。

リレーレンズ系４による光源像の形成位置の近傍には、ファイバボックス５の入射側ライトガイド面が位置決めされている。ファイバボックス５のライトガイドへ入射した光束は、その内部を伝播した後、１１本の出射側ライトガイドから出射する。このように、ファイバボックス５は、光源１の数（図１では１つ）と同じ数の入射端と、投影光学系を構成する投影光学ユニットの数（図１では１１個）と同じ数の射出端とを備えている。なお、本実施形態の拡大系マルチ走査型の露光装置においては、投影光学ユニットの数は１１個には限定されず、２個以上であれば良い。

ファイバボックス５の代表的な１つの出射側ライトガイドから射出された発散光束は、コリメートレンズ７ａによりほぼ平行な光束に変換された後、フライアイ・インテグレータ（オプティカルインテグレータ）６に入射する。フライアイ・インテグレータ６は、例えば多数の正レンズエレメントをその中心軸線が光軸ＡＸに沿って延びるように縦横に且つ稠密に配列することによって構成されている。したがって、フライアイ・インテグレータ６に入射した光束は、多数のレンズエレメントにより波面分割され、その後側焦点面（すなわち射出面の近傍）にレンズエレメントの数と同数の光源像からなる二次光源（実質的な面光源）を形成する。

二次光源からの光束は、フライアイ・インテグレータ６の後側焦点面の近傍に配置された開口絞り（不図示）により制限された後、コンデンサーレンズ系７ｂに入射する。なお、開口絞りは、対応する投影光学ユニットの瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、照明に寄与する二次光源の範囲を規定するための可変開口部を有する。開口絞りは、この可変開口部の開口径を変化させることにより、照明条件を決定するσ値（投影光学系を構成する各投影光学ユニットの瞳面の開口径に対するその瞳面上での二次光源像の口径の比）を所望の値に設定する。

コンデンサーレンズ系７ｂを介した光束は、所定の転写パターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。同様に、ファイバボックス５の他の出射側ライトガイドから射出された発散光束も、コリメートレンズ７ａ、フライアイ・インテグレータ６、開口絞り、およびコンデンサーレンズ系７ｂを介して、マスクＭを重畳的にそれぞれ照明する。すなわち、照明系は、マスクＭ上においてＹ方向に並んだ複数（図１では合計で１１個）の所定形状の領域を照明する。本実施形態では、後述するように、台形形状の照明領域（照野）が形成される。

なお、上述の例では、照明系において、１つの光源１からの照明光をファイバボックス５により１１個の照明光に等分割しているが、光源の数および投影光学ユニットの数に限定されることなく、様々な変形例が可能である。すなわち、必要に応じて２つ以上の光源を設け、これら２つ以上の光源からの照明光をランダム性の良好なライトガイドを介して所要数（投影光学ユニットの数）の照明光に等分割することもできる。この場合、ファイバボックス５は、光源の数と同数の入射端を有し、投影光学ユニットの数と同数の射出端を有することになる。

マスクＭ上の台形形状の各照明領域を通過した光は、各照明領域に対応するようにＹ方向に沿って配列された複数（図１では合計で１１個）の投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ１１からなる投影光学系に入射する。ここで、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ１１の構成は、互いに同じである。また、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ１１は、両側（マスクＭ側およびプレートＰ側）にほぼテレセントリックな光学系である。

図１では、図面の明瞭化のために、参照符号ＰＬ３，ＰＬ５，ＰＬ７，ＰＬ９，ＰＬ１１の図示を省略している。また、図１では、各投影光学ユニットとして反射屈折光学系を用いる例を示しているが、これに限定されることなく、等倍よりも大きい倍率すなわち拡大倍率を有する様々なタイプの光学系を用いることができる。すなわち、各投影光学ユニットとして、拡大倍率を有する１回結像型の光学系や、拡大倍率を有する２回結像型の光学系などを用いることができる。本実施形態では、図２を参照して後述するように、各投影光学ユニットの一例として、拡大倍率を有する１回結像型の反射屈折光学系を用いている。

複数の投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ１１から構成された投影光学系を介した光は、プレートステージ（図１では不図示）ＰＳ上においてＸＹ平面に平行に支持されたプレートＰ上にマスクパターン像を形成する。上述したように、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ１１は拡大系として構成されているので、感光性基板であるプレートＰ上において各照明領域に対応するようにＹ方向に並んだ複数の台形形状の静止露光領域には、マスクパターンの拡大像が形成される。

マスクステージＭＳには、このステージＭＳを走査方向であるＸ方向に沿って移動させるための長いストロークを有する走査駆動系（不図示）が設けられている。また、マスクステージＭＳを走査直交方向であるＹ方向に沿って微小量だけ移動させるとともにＺ軸廻りに微小量だけ回転させるための一対のアライメント駆動系（不図示）が設けられている。そして、マスクステージＭＳの位置座標が移動鏡を用いたレーザー干渉計（不図示）によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。

同様の駆動系が、プレートステージＰＳにも設けられている。すなわち、プレートステージＰＳを走査方向であるＸ方向に沿って移動させるための長いストロークを有する走査駆動系（不図示）、プレートステージＰＳを走査直交方向であるＹ方向に沿って微小量だけ移動させるとともにＺ軸廻りに微小量だけ回転させるための一対のアライメント駆動系（不図示）が設けられている。そして、プレートステージＰＳの位置座標が移動鏡を用いたレーザー干渉計ＰＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。

また、マスクＭとプレートＰとをＸＹ平面に沿って相対的に位置合わせするための手段として、一対のアライメント系（不図示）がマスクＭの上方に配置されている。アライメント系として、たとえばマスクＭ上に形成されたマスクアライメントマークとプレートＰ上に形成されたプレートアライメントマークとの相対位置を画像処理により求める方式のアライメント系を用いることができる。さらに、プレートステージＰＳには、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ１１の像面における照度を計測するための照度センサＩＳが設けられている。

本実施形態の拡大系マルチ走査型の露光装置では、マスクステージＭＳ側の走査駆動系およびプレートステージＰＳ側の走査駆動系の作用により、複数の投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ１１からなる投影光学系に対してマスクＭおよびプレートＰをＸ方向に沿ってそれぞれ移動させることによって、マスクＭ上のパターン領域の全体がプレートＰ上の露光領域の全体に転写（走査露光）される。

図２は、本実施形態における各投影光学ユニットの構成を概略的に示す図である。本実施形態の投影光学ユニット（典型的には投影光学ユニットＰＬ１など）では、図２に示すように、マスクステージＭＳ上においてＸＹ平面に平行に支持されたマスクＭを透過した光が、Ｚ方向に延びる光路に沿って、像シフト補正部材Ｈ１およびデフォーカス補正部材Ｈ２を介して、第１レンズ群Ｇ１に入射する。像シフト補正部材Ｈ１およびデフォーカス補正部材Ｈ２の構成については後述する。

第１レンズ群Ｇ１に入射した光は、Ｚ方向に延びる光路に沿って、第２レンズ群Ｇ２を介して凹面反射鏡ＣＭに入射し、凹面反射鏡ＣＭで反射された後に第２レンズ群Ｇ２を介して第１平面反射鏡ＰＭ１に入射する。第１平面反射鏡ＰＭ１でＸ方向に反射された光は、第２平面反射鏡ＰＭ２によりＺ方向に偏向された後、第３レンズ群Ｇ３を介して、プレートＰに達する。こうして、プレートステージＰＳ上においてＸＹ平面に平行に支持されたプレートＰ上には、マスクＭのパターンの拡大像であって、Ｙ方向に関して倒立した倒立像が形成される。以下、本実施形態の投影光学ユニットの投影倍率は２．５倍であるものとする。

像シフト補正部材Ｈ１は、例えば一対の平行平面板（図２では一方の平行平面板のみを示す）からなり、その基準状態では各光学平面がＸＹ平面に平行になるように設定されている。一対の平行平面板のうち、一方の平行平面板はＸ軸廻りに回転可能に構成され、他方の平行平面板はＹ軸廻りに回転可能に構成されている。したがって、一方の平行平面板のＸ軸廻りの回転により、投影光学ユニットを介してプレートＰ上に形成されるマスクパターン像の形成位置がＹ方向に移動（像シフト）する。

同様に、他方の平行平面板のＹ軸廻りの回転により、投影光学ユニットを介してプレートＰ上に形成されるマスクパターン像の形成位置がＸ方向に移動（像シフト）する。こうして、像シフト補正部材Ｈ１では、一方の平行平面板のＸ軸廻りの回転と他方の平行平面板のＹ軸廻りの回転との組み合わせにより、プレートＰ上に形成されるマスクパターン像の形成位置をＸＹ平面内において二次元的に移動させること、すなわちマスクパターン像のプレートＰ上における変位（すなわち像の所望形成位置からの位置ずれ）を補正（調整）することができる。

デフォーカス補正部材Ｈ２は、例えばＸＺ平面において互いに相補的なくさび状の断面形状を有する一対の偏角プリズムからなり、その基準状態では全体として平行平面板の形態になるように設定されている。そして、一対の偏角プリズムのうち、一方の偏角プリズムは、Ｘ方向に沿って往復移動可能に構成されている。したがって、一方の偏角プリズムをＸ方向に沿って往復移動させることにより、マスクＭと第１レンズ群Ｇ１との間の光路長が変化し、ひいては投影光学ユニットを介してプレートＰ上に形成されるマスクパターン像の形成位置がＺ方向に移動する。

こうして、デフォーカス補正部材Ｈ２では、一方の偏角プリズムのＸ方向移動により、投影光学ユニットの物像点間距離を調整すること、すなわちマスクパターン像のプレートＰ上でのデフォーカスを補正（調整）することができる。なお、像シフト補正部材Ｈ１のさらに詳細な構成および作用については、特許文献１などを参照することができる。また、デフォーカス補正部材Ｈ２のさらに詳細な構成および作用については、特開２００３−３０９０５３号公報などを参照することができる。

図３は、マスク上のパターン領域と台形形状の照明領域との位置関係を説明する図である。図３では、説明の理解を容易にするために、マスクＭ上には５つの投影光学ユニットに対応するようにＹ方向に沿って間隔を隔てた５つのパターン領域ＰＡａ〜ＰＡｅが形成され、各パターン領域ＰＡａ〜ＰＡｅには模式的に示すパターンＰＴａ〜ＰＴｅがそれぞれ形成されているものとする。この場合、照明系は、マスクＭ上においてＹ方向に並んだ５つの台形形状の照明領域（５つの投影光学ユニットの物体側の投影視野に対応する領域）ＩＬａ〜ＩＬｅを形成する。

ここで、各照明領域ＩＬａ〜ＩＬｅの底辺の長さが、各パターン領域ＰＡａ〜ＰＡｅの幅（Ｙ方向の寸法）に対応している。中央の３つのパターン領域ＰＡｂ〜ＰＡｄにおいて、照明領域ＩＬｂ〜ＩＬｄの上辺に対応してＸ方向に細長く延びる中央領域が重複露光されない領域に対応し、その両側のハッチングを施したＸ方向に細長く延びる領域（照明領域ＩＬｂ〜ＩＬｄの斜辺に対応する領域）が重複露光される領域に対応している。両端のパターン領域ＰＡａおよびＰＡｅでは、外側のハッチングを施した領域だけが重複露光される領域に対応し、その他の領域は重複露光されない領域に対応している。

図４は、プレート上のマスクパターン像と台形形状の静止露光領域との位置関係を説明する図である。プレートＰ上には、図４に示すように、マスクＭ上の５つの台形形状の照明領域ＩＬａ〜ＩＬｅに光学的に対応するように、Ｙ方向に並んだ５つの台形形状の静止露光領域（５つの投影光学ユニットの像側の投影視野に対応する領域）ＥＲａ〜ＥＲｅが形成される。また、プレートＰ上には、マスクＭ上の各パターンＰＴａ〜ＰＴｅのＹ方向に関して倒立した拡大パターン像ＰＩａ〜ＰＩｅが形成される。

ここで、パターン像ＰＩａの＋Ｙ方向側とパターン像ＰＩｂの−Ｙ方向側とが重複露光領域Ｌａｂで重複し、パターン像ＰＩｂの＋Ｙ方向側とパターン像ＰＩｃの−Ｙ方向側とが重複露光領域Ｌｂｃで重複し、パターン像ＰＩｃの＋Ｙ方向側とパターン像ＰＩｄの−Ｙ方向側とが重複露光領域Ｌｃｄで重複し、パターン像ＰＩｄの＋Ｙ方向側とパターン像ＰＩｅの−Ｙ方向側とが重複露光領域Ｌｄｅで重複している。

このように、図４において、重複露光領域Ｌａｂ〜Ｌｄｅを含んでＸ方向に細長く延びるハッチング領域、すなわち静止露光領域ＥＲａ〜ＥＲｅの斜辺に対応してＸ方向に細長く延びる領域は、Ｙ方向に隣り合う２つのマスクパターンの一部が重複して露光される重複露光領域である。これに対し、静止露光領域ＥＲａ〜ＥＲｅの上辺に対応してＸ方向に細長く延びる領域、および両端の静止露光領域ＥＲａおよびＥＲｅの外側の斜辺に対応してＸ方向に細長く延びる領域は、マスクパターンが重複して露光されない露光領域である。

等倍系マルチ走査型の露光装置では、２回結像により等倍正立像を形成する投影光学ユニットを採用することが多い。しかしながら、拡大系マルチ走査型の露光装置では、投影光学ユニットの大型化を避けるために、例えば図２に示すような１回結像型の投影光学ユニットを採用することが望ましい。この場合、投影光学ユニットの投影倍率を例えば２．５倍に設定したとしても、１回結像型の投影光学ユニットの構成は比較的複雑化する。

また、拡大系マルチ走査型の露光装置では、投影光学ユニットの投影倍率が２．５倍である場合、マスク側の照度はプレート側の照度の６．２５（＝２．５×２．５）倍になる。すなわち、プレート側の輝度が拡大系と等倍系とで同じである場合、拡大系マルチ走査型の露光装置では、等倍系に比して、マスク側に配置された光学部材に照射される光エネルギー密度（単位面積当たりの光照射エネルギー）が大きくなり、露光に伴う光照射が投影光学ユニットの結像性能に及ぼす影響も大きくなる。

また、拡大系マルチ走査型の露光装置では、等倍系と同様に、例えば製造誤差などにより投影光学ユニット毎に光学特性が厳密には異なり、温度などの環境変化も投影光学ユニット毎に異なる。換言すれば、マルチ走査型の露光装置では投影光学ユニット毎に結像性能の変化が異なり、特に拡大系マルチ走査型の露光装置では光照射による投影光学ユニットの結像性能の変化が大きくなり易い。

また、拡大系マルチ走査型の露光装置では、等倍系に比してマスク側の焦点深度が小さくなる。具体的に、投影光学ユニットの投影倍率が２．５倍である場合、マスク側の焦点深度が等倍系の１／６．２５（≒１／（２．５×２．５））倍に低減される。このため、拡大系マルチ走査型の露光装置では、マスクの位置や姿勢などがプレート上での結像に及ぼす影響も大きくなる。

そこで、本実施形態の露光装置は、投影光学ユニットを介して投影視野（静止露光領域）の近傍に形成されるマスクパターン像に関する情報を検出する像面情報検出装置を備えている。像面情報検出装置は、互いに同じ構成を有する複数の検出ユニットにより構成されている。本実施形態では、一例として、１つの投影光学ユニットに対して３つの検出ユニットをそれぞれ配置している。

図５は、本実施形態にかかる像面情報検出装置の各検出ユニットの構成を概略的に示す図である。本実施形態の検出ユニットは、図５に示すように、露光光と同じ波長の光、すなわちｉ線の光を供給する光源３１を備えている。光源３１から射出された光は、コリメートレンズ３２を介してほぼ平行光になり、スリット板３３を照明する。スリット板３３には、図６に示すように、Ｚ方向に対して例えば５度傾いた方向に長手方向を有する細長い矩形状（スリット状）の開口３３ａが設けられている。開口３３ａは、投影光学ユニットの結像面（ひいては所望位置に配置されたプレートＰの露光面）と光学的に共役な位置に配置されている。

スリット板３３の開口３３ａで回折された光は、リレーレンズ３４を介して、例えばプリズム型のビームスプリッター３５に入射する。ビームスプリッター３５で反射された光は、基準センサー４３に入射して開口３３ａのスリット像を形成する。ビームスプリッター３５を透過した光は、例えばプリズム型のビームスプリッター３６を透過した後に、参照符号３７で示す位置に開口３３ａのスリット像を形成する。開口３３ａのスリット像からの光は、図７に示すように投影光学ユニットの投影視野の近傍に配置されたミラー３８に入射する。

ミラー３８で反射された光は、投影光学ユニットを介して、マスクＭのパターン面またはその近傍に開口３３ａのスリット像を形成する。マスクＭのパターン面で反射された光は、投影光学ユニットを介して、ミラー３８に入射する。ミラー３８で反射された光は、像位置３７またはその近傍位置に開口３３ａのスリット像を形成した後に、ビームスプリッター３６に入射する。ビームスプリッター３６で反射された光は、レンズ４０を介して、像シフトセンサー４１に入射する。ビームスプリッター３６を透過した光は、ビームスプリッター３５で反射され、瞳半隠し遮光板４４およびレンズ３９を介して、焦点位置センサー４２に入射する。なお、瞳半隠し遮光板４４は投影光学ユニットの開口絞りと光学的に共役な瞳面に配置されて、光軸と交差する瞳面上の直線で分割される一方の領域を遮光する。

焦点位置センサー４２に入射する光束は、瞳半隠し遮光板４４によって回折次数の一方の側の光束が遮光されるため、回折次数の他方の側の光束だけである。すなわち、焦点位置センサー４２には、半分の開口による光束のみが入射する。開口３３ａのスリット像は、像位置３７において例えば５μｍ×２００μｍであり、図８を参照して後述するようにマスクＭのパターン面に投影したときにＹ方向（走査直交方向）に対して例えば５度傾斜している。この構成より、Ｘ方向およびＹ方向に沿って縦横に細長く延びる多数のライン部からなるマスクパターンの影響によるセンサー上の像形状の変化を低減することができる。

本実施形態では、スリット板３３の開口３３ａから像位置３７までの倍率は１／９倍であり、像位置３７から像シフトセンサー４１までの倍率は２０倍であり、像位置３７から焦点位置センサー４２までの倍率は９倍である。また、上述したように、投影光学ユニットの投影倍率、すなわちマスクＭからプレートＰまでの倍率は２．５倍である。図５に示す検出ユニットのうち、ミラー３８を除く部分は、ユニット本体３０を構成している。

リレーレンズ３４、ビームスプリッター３５，３６、およびミラー３８は、投影光学ユニットの結像面と光学的に共役な位置に配置された開口３３ａからの検出光を投影視野の近傍から投影光学ユニットへ導く導光系を構成している。導光系（３４，３５，３６，３８）、ミラー３８、ビームスプリッター３６、レンズ４０、および像シフトセンサー４１は、図１０を参照して後述するように、投影光学ユニットを経てマスクＭのパターン面で反射された光に基づいて、マスクＭのパターン像のプレートＰ上における変位（像の所望形成位置からの位置ずれ）に関する像シフト情報を検出する像シフト情報検出部を構成している。すなわち、ミラー３８、ビームスプリッター３６、レンズ４０、および像シフトセンサー４１は、投影光学ユニットの光路を往復した検出光に基づいて像シフト情報を検出する第１検出系を構成している。本実施形態では、投影光学ユニットの光路を往復した検出光に基づいて像シフト情報を検出しているため、マスクＭの変位に起因するパターン像変位のみならず、投影光学ユニット起因によるパターン像変位、すなわち実際の露光時に現れるパターン像変位の状態を検出することができる。

また、図９を参照して後述するように、導光系（３４，３５，３６，３８）、ミラー３８、ビームスプリッター３６，３５、瞳半隠し遮光板４４、レンズ３９、焦点位置センサー４２は、投影光学ユニットを経てマスクＭのパターン面で反射された光に基づいて、マスクＭのパターン像のプレートＰ上でのデフォーカスに関するデフォーカス情報を検出するデフォーカス情報検出部を構成している。すなわち、ミラー３８、ビームスプリッター３６，３５、瞳半隠し遮光板４４、レンズ３９、焦点位置センサー４２は、投影光学ユニットの光路を往復した検出光に基づいてデフォーカス情報を検出する第２検出系を構成している。このように、本実施形態では、投影光学ユニットの光路を往復した検出光に基づいてパターン像のデフォーカスに関する情報を検出しているため、マスクＭの変位に起因するパターン像のデフォーカスのみならず、投影光学ユニット起因によるパターン像のデフォーカス、すなわち実際の露光時に現れるパターン像のデフォーカス状態を検出することができる。

図７を参照すると、投影光学ユニット毎に設けられた３つの検出ユニットのミラー３８ａ〜３８ｃは、投影光学ユニットの投影視野、すなわち静止露光領域ＥＲの近傍に配置されている。さらに詳細には、第１検出ユニットのミラー３８ａおよび第２検出ユニットのミラー３８ｂは、図７（ｂ）に示すように投影光学ユニットの第３レンズ群Ｇ３の後群Ｇ３ｂとプレートＰとの間の光路中に配置され、且つ図７（ａ）に示すように静止露光領域ＥＲのうちの重複露光領域（台形の斜辺に対応してＸ方向に延びる領域）に対応する重複視野の近傍に配置されている。

第３検出ユニットのミラー３８ｃは、図７（ｂ）に示すように投影光学ユニットの第３レンズ群Ｇ３の後群Ｇ３ｂとプレートＰとの間の光路中に配置され、且つ図７（ａ）に示すように静止露光領域ＥＲのＹ方向に沿った中央付近であって第１検出ユニットのミラー３８ａおよび第２検出ユニットのミラー３８ｂとは反対側に配置されている。なお、投影光学ユニット毎に設けられる検出ユニット３０の数、ミラー３８の配置などについては様々な変形例が可能である。

３つの検出ユニットが図７に示すように配置されている場合、マスクＭのパターン面には、図８に示すように、開口３３ａの３つのスリット像３３ａａ，３３ａｂ，３３ａｃが形成される。さらに詳細には、３つのスリット像３３ａａ，３３ａｂ，３３ａｃは、マスクＭ上の台形形状の照明領域ＩＬの近傍に、Ｙ方向に対して５度傾斜して形成される。３つのスリット像３３ａａ，３３ａｂ，３３ａｃの照明領域ＩＬに対する形成位置（マスクＭ上の３つの検出点に対応する位置）は、静止露光領域ＥＲに対する３つのミラー３８ａ，３８ｂ，３８ｃの配置に光学的に対応している。

以下、図９を参照して、焦点位置センサー４２においてマスクパターン像のプレートＰ上でのデフォーカスに関するデフォーカス情報を検出する原理を説明する。図９では、説明の理解を容易にするために、ミラー３８、およびビームスプリッター３６，３５を省略して、マスクＭから焦点位置センサー４２までの光路を直線状に展開している。また、投影光学ユニットを単レンズＰＬａで表わしている。図９では、破線５１が、焦点位置センサー４２と光学的に共役な位置にマスクＭのパターン面（図中破線で示す）があるフォーカス状態における光路を示している。また、実線５２が、焦点位置センサー４２と光学的に共役な位置からマスクＭのパターン面（図中実線で示す）がＺ方向にΔＺだけ位置ずれしたデフォーカス状態における光路を示している。

なお、焦点位置センサー４２は、プレートＰ上にベストフォーカス状態でパターン像が形成されるときのマスクＭのパターン面と光学的に共役な位置に初期的に位置決めされている。したがって、マスクＭのパターン面が焦点位置センサー４２と光学的に共役な位置（ひいてはプレートＰ上の露光領域と光学的に共役な位置）から、ΔＺだけＺ方向に位置ずれ（デフォーカス）すると、焦点位置センサー４２に入射する光束の光量中心はΔＬだけ横方向に移動する。

焦点位置センサー４２における光束の光量中心の移動量ΔＬは、マスクＭから焦点位置センサー４２までの投影倍率２２．５（＝２．５×９）と、投影光学ユニットを介してマスクＭに入射する検出光束の開口数ＮＡ_Mとにより決まる。本実施形態では、一例として、次の式（１）により移動量ΔＬが表されるように設計している。
ΔＬ＝０．１７×ΔＺ×２２．５ （１）

焦点位置センサー４２における光束の光量中心の移動量ΔＬは、マスクＭのパターン像が投影光学ユニットを介してベストフォーカス状態で形成される位置とプレートＰの露光面とのＺ方向に沿った位置ずれ量すなわちデフォーカス量に関連している。したがって、焦点位置センサー４２において光束の光量中心の移動量ΔＬを検出することは、マスクＭのパターン像のプレートＰ上でのデフォーカスに関するデフォーカス情報を検出することに他ならない。

なお、上述の説明では、原理の理解を容易にするために、マスクＭのＺ方向に沿った位置ずれに起因して発生するデフォーカス情報を検出する例を示している。しかしながら、焦点位置センサー４２では、マスクＭの位置ずれに限定されることなく、光照射による投影光学ユニットの結像性能の変化など、何らかの理由により発生するプレートＰ上でのパターン像のデフォーカス情報を検出することができる。

焦点位置センサー４２として、スリット板３３の開口３３ａからの検出光が焦点位置センサー４２上に形成するスリット像の長手方向の寸法とほぼ同じ長さを有するライン状の単位素子からなるラインセンサーを使用することが好ましい。この構成により、スリット板３３の開口３３ａの長手方向寸法を大きく設計し、焦点位置センサー４２において十分な受光光量を確保して、Ｓ／Ｎの向上を図ることができる。

本実施形態では、投影光学ユニット毎に設けられた３つのデフォーカス情報検出部により、その投影視野を包囲する３つの位置において、プレートＰ上でのマスクパターン像のデフォーカス情報を随時検出する。そして、必要に応じて、デフォーカス補正部材Ｈ２の作用により各投影光学ユニットを適宜光学調整し、マスクＭのパターン像のプレートＰ上でのデフォーカスを調整する。デフォーカス情報検出部によるデフォーカス情報の検出は、マスクＭがマスクステージＭＳ上にあれば可能である。

したがって、例えばプレートＰの交換時などの非露光動作時間にデフォーカス情報の検出を行えば、スループットを低下させることなく、マスクＭのパターン像のプレートＰ上でのデフォーカスを調整することができる。なお、拡大系マルチ走査型の露光装置では、図３に示すように、重複露光の対象になるパターンがマスクＭ上でＹ方向に沿って比較的大きな間隔を隔てて形成されるため、この間隔を隔てた２つの領域の間でマスクＭの位置がＺ方向に異なることが考えられる。したがって、本実施形態のように、各投影光学ユニットについて、重複露光領域に対応する重複視野の近傍の２つの位置においてデフォーカス情報を検出し且つ像のデフォーカスを調整することは重要であり、これにより良好な重複露光を行うことができる。なお、本実施形態において、投影光学ユニット毎に設けられる複数のデフォーカス情報検出部の数は３つには限定されない。但し、複数のデフォーカス情報検出部の検出点が３点以上である場合には、マスクパターン像が形成される面を求めることが可能である。

次に、図１０を参照して、像シフトセンサー４１においてマスクパターン像のプレートＰ上での変位に関する像シフト情報を検出する原理を説明する。図１０では、説明の理解を容易にするために、ミラー３８、およびビームスプリッター３６を省略してマスクＭから像シフトセンサー４１までの光路を直線状に展開するとともに、レンズ４０と像シフトセンサー４１との間の光路中において基準センサー４３の実際の位置と光学的に共役な位置に基準センサー４３を仮想的に配置している。また、投影光学ユニットを構成する光学部材のうち、マスクＭに近いレンズ群（１つまたは複数のレンズ）だけを単レンズＰＬｂで表わし、他の光学部材の図示を省略している。

図１０において、例えばマスクＭに近いレンズ群ＰＬｂが図中破線で示す所定位置から図中実線で示す位置へシフトした場合を想定する。図中破線で示す光路５３はレンズ群ＰＬｂが所定位置にあるときの光路であり、図中実線で示す光路５４はレンズ群ＰＬｂがシフトした位置にあるときの光路である。像シフトセンサー４１は、投影光学ユニットの結像面と光学的に共役な位置（ひいては基準センサー４３の表示位置）からΔＺｓだけ後側に配置されている。

したがって、投影光学ユニットの結像面と光学的に共役な位置に配置された基準センサー４３に形成される開口３３ａの像位置はレンズ群ＰＬｂのシフトの影響を受けることはないが、像シフトセンサー４１に達する光束の光量重心を通る光線５５の入射角度θ（不図示）はレンズ群ＰＬｂのシフトの影響を受けて変化する。その結果、レンズ群ＰＬｂがシフトすると、像シフトセンサー４１に達する光束の光量中心はΔＸｓだけ横方向に移動する。光量重心光線５５の入射角度θは、像シフトセンサー４１で計測される横ずれ量ΔＸｓと、像シフトセンサー４１のデフォーカス量ΔＺｓとにより、以下の式（２）により近似される。
θ＝ΔＸｓ／ΔＺｓ （２）

像シフトセンサー４１において光束の光量中心の移動量ΔＸｓを検出することは、マスクＭのパターン像のプレートＰ上における変位（像の所望形成位置からの位置ずれ）に関する像シフト情報を検出することに他ならない。なお、上述の説明では、原理の理解を容易にするために、マスクＭに近いレンズ群ＰＬｂのシフトに起因して発生する像シフト情報を検出する例を示している。しかしながら、像シフトセンサー４１では、レンズ群ＰＬｂのシフトに限定されることなく、光照射による投影光学ユニットの結像性能の変化やマスクＭの姿勢の変化など、何らかの理由により発生するプレートＰ上でのパターン像の像シフト情報を検出することができる。

なお、スリット板３３の開口３３ａの位置が経時的に変動する恐れが無い場合、基準センサー４３の設置を省略することができる。実際には、スリット板３３の開口３３ａの位置が経時的に変動する場合を考慮し、像シフトセンサー４１の出力と基準センサー４３の出力との差分に基づいて、スリット板３３の位置変動の影響を実質的に受けることなく像シフト情報を検出することが好ましい。

本実施形態では、投影光学ユニット毎に設けられた３つの像シフト情報検出部により、その投影視野を包囲する３つの位置において、プレートＰ上でのマスクパターン像の像シフト情報を随時検出する。そして、必要に応じて、像シフト補正部材Ｈ１の作用により各投影光学ユニットを適宜光学調整し、マスクＭのパターン像のプレートＰ上でのシフトを調整する。具体的には、初期状態において像シフトセンサー４１の出力と基準センサー４３の出力との差分量を計測する。

そして、一定時間経過後に差分量が変動して規定値を超えた場合に、像シフトセンサー４１の出力と基準センサー４３の出力との差分量が初期状態の差分量とほぼ等しくなるように、像シフト補正部材Ｈ１の作用により各投影光学ユニットを光学調整する。像シフト情報検出部による像シフト情報の検出は、マスクＭがマスクステージＭＳ上にあれば可能である。したがって、例えばプレートＰの交換時などの非露光動作時間に像シフト情報の検出を行えば、スループットを低下させることなく、マスクＭのパターン像のプレートＰ上でのシフトを調整することができる。

なお、拡大系マルチ走査型の露光装置では、図３に示すように、重複露光の対象になるパターンがマスクＭ上でＹ方向に沿って比較的大きな間隔を隔てて形成されるため、この間隔を隔てた２つの領域の間でマスクＭの姿勢が異なることが考えられる。したがって、本実施形態のように、各投影光学ユニットについて、重複露光領域に対応する重複視野の近傍の２つの位置において像シフト情報を検出し且つ像のシフトを調整することは重要であり、これにより良好な重複露光を行うことができる。なお、本実施形態において投影光学ユニット毎に設けられる像シフト情報検出部の数は３つには限定されない。

以上のように、本実施形態では、投影光学ユニット毎に投影視野の近傍に形成されるマスクパターン像に関する情報、すなわちマスクパターン像のプレート上での変位に関する像シフト情報およびマスクパターン像のプレートＰ上でのデフォーカスに関するデフォーカス情報を検出している。したがって、これらの像面情報に基づいて像のシフトおよびデフォーカスを調整することにより、光照射などに起因して変化し易い投影光学ユニットの結像性能を良好に保つことができ、ひいては良好な重複露光を行うことができる。

なお、上述の実施形態では、投影光学ユニットの結像面と光学的に共役な位置に配置されたスリット板３３に、細長い矩形状（スリット状）の開口３３ａを設けている。しかしながら、スリット形状に限定されることなく、十字形状やＶ字形状など様々な形状の開口を用いることができる。たとえば十字形状の開口を用いることにより、プレート上の直交する二方向のフォーカス差を検出することが可能である。ただし、この場合、焦点位置センサーとして二次元センサーを用いる必要がある。

また、開口の具体的な構成についても、様々な形態が可能である。例えば、遮光性（減光性）部材に空けられた所定形状の孔や、光透過性基板上に形成された遮光性（減光性）部材により形成される光透過部や、所定形状の反射性部材により形成される反射部により、本実施形態の開口を実現することができる。

図１に示す本実施形態における各光学部材及び各ステージ等を前述したような機能を達成するように、電気的、機械的または光学的に連結することで、本実施形態にかかる露光装置を組み上げることができる。そして、照明系によってマスクを照明し（照明工程）、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ１１からなる投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に走査露光する（露光工程）ことにより、デバイス（半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、図１に示す本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路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半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図１１のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図１１のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットの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、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。

その後、更に上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、極めて微細な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。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。

また、本実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）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液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１２のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１２において、パターン形成工程４０１では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（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ー工程によって、感光性基板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、露光された基板は、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、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。

次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）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たり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。

セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１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ー形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）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、極めて微細な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。

なお、上述の実施形態では、拡大系マルチ走査型の露光装置に本発明を適用した例を示している。しかしながら、これに限定されることなく、第１面に配置される第１物体の拡大像を第２面上に配置される第２物体上に形成する投影光学装置や、拡大倍率を有する投影光学系を介して第１面に配置されるパターンを第２面に配置される基板へ一括的に投影露光する露光装置などにも同様に、本発明を適用することができる。また、本発明は、複数の投影光学ユニットを備える露光装置や投影光学装置への適用に限定されることなく、拡大倍率を有する１個の投影光学系を備える露光装置にも適用することができる。この場合には、マスク側の焦点深度が小さいことに起因するマスクの位置や姿勢などがプレート上での結像に及ぼす影響を低減させることができる。

本発明の実施形態にかかる露光装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。 本実施形態における各投影光学ユニットの構成を概略的に示す図である。 マスク上のパターン領域と台形形状の照明領域との位置関係を説明する図である。 プレート上のマスクパターン像と台形形状の静止露光領域との位置関係を説明する図である。 本実施形態にかかる像面情報検出装置の各検出ユニットの構成を概略的に示す図である。 図５のスリット板に開口が設けられている様子を示す図である。 投影光学ユニット毎に設けられた３つの検出ユニットの配置例について説明する図である。 マスクのパターン面において照明領域の近傍に３つの開口像が形成される様子を示す図である。 焦点位置センサーにおいてマスクパターン像のプレート上でのデフォーカスに関するデフォーカス情報を検出する原理を説明する図である。 像シフトセンサーにおいてマスクパターン像のプレート上での変位に関する像シフト情報を検出する原理を説明する図である。 マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。 マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。

符号の説明

１ 光源
２ 楕円鏡
３ 反射鏡
４ リレーレンズ系
５ ファイバボックス
６ フライアイ・インテグレータ
７ｂ コンデンサーレンズ系
３０ 検出ユニットの本体
３８ 検出ユニットのミラー
４１ 像シフトセンサー
４２ 焦点位置センサー
Ｍ マスク
ＭＳ マスクステージ
ＰＬ１〜ＰＬ１１ 投影光学ユニット
Ｐ プレート
ＰＳ プレートステージ

Claims (24)

1. 第１面に配置される第１物体の拡大像を第２面上に配置される第２物体上に形成する投影光学装置であって、
   所定方向に沿って配列された複数の拡大倍率を有する投影光学ユニットと、
   前記複数の投影光学ユニットのうちの少なくとも１つの投影光学ユニットの像に関する情報を検出する像面情報検出手段とを備え、
   前記像面情報検出手段は、前記投影光学ユニットと前記第２面との間の位置であって且つ前記投影光学ユニットから前記第２面上の前記拡大像が形成される領域に至る投影光の光路の外側の位置である検出光入射位置から、前記投影光学ユニットに検出光を入射させ、且つ前記投影光学ユニットを経て前記第１面で反射された後に前記投影光学ユニットを経た検出光に基づいて、前記第１物体の像の前記第２面内における変位に関する像シフト情報を検出する像シフト情報検出手段を有することを特徴とする投影光学装置。
   
2. 前記像シフト情報検出手段は、前記第２面と光学的に共役な位置に配置された開口からの検出光を前記検出光入射位置から前記投影光学ユニットへ導く導光系と、前記投影光学ユニットの光路を往復した前記検出光に基づいて前記像シフト情報を検出する検出系とを有することを特徴とする請求項１に記載の投影光学装置。
   
3. 前記像面情報検出手段は、前記投影光学ユニットを経て前記第１面で反射された光に基づいて、前記第１物体の像の前記第２面でのデフォーカスに関するデフォーカス情報を検出するデフォーカス情報検出手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の投影光学装置。
4. 前記デフォーカス情報検出手段は、前記投影光学ユニットの光路を往復した前記検出光に基づいて前記デフォーカス情報を検出する第２検出系を有することを特徴とする請求項３に記載の投影光学装置。
5. 前記デフォーカス情報検出手段は、前記第１面上の複数の検出点に対して前記投影光学ユニットを介して検出光を投射することを特徴とする請求項３または４に記載の投影光学装置。
6. 前記像面情報検出手段は、前記第１面上の複数の検出点に対して前記投影光学ユニットを介して検出光を投射することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の投影光学装置。
7. 前記複数の投影光学ユニットが形成する前記拡大像に関して前記基板を走査方向に沿って相対移動させつつ、前記第１物体の像を前記第２物体へ投影露光することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の投影光学装置。
8. 前記像面情報検出手段は、前記投影視野のうち、重複露光領域に対応する重複視野の近傍に形成される前記第１物体の像に関する情報を検出することを特徴とする請求項７に記載の投影光学装置。
9. 前記投影光学ユニットは、前記第１物体の像の前記第２面内における変位を補正する像シフト補正手段を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の投影光学装置。
10. 前記投影光学ユニットは、前記第１物体の像の前記第２面でのデフォーカスを補正するデフォーカス補正手段を有することを特徴とする請求項３乃至９のいずれか１項に記載の投影光学装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の投影光学装置を備え、前記第１面に配置されるパターンを前記第２面に配置される基板へ投影露光することを特徴とする露光装置。
12. 拡大倍率を有する投影光学系を介して第１面に配置されるパターンを第２面に配置される基板へ投影露光する露光装置において、
    前記投影光学系の像に関する情報を検出する像面情報検出手段を備え、
    前記像面情報検出手段は、前記投影光学系と前記第２面との間の位置であって且つ前記投影光学系から前記第２面上の拡大像が形成される領域に至る投影光の光路の外側の位置である検出光入射位置から、前記投影光学系に検出光を入射させ、且つ前記投影光学系を経て前記第１面で反射された後に前記投影光学系を経た検出光に基づいて、前記パターンの像の前記第２面内における変位に関する像シフト情報を検出する像シフト情報検出手段を有することを特徴とする露光装置。
    
13. 前記像シフト情報検出手段は、前記第２面と光学的に共役な位置に配置された開口からの検出光を前記検出光入射位置から前記投影光学系へ導く導光系と、前記投影光学系の光路を往復した前記検出光に基づいて前記像シフト情報を検出する検出系とを有することを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
    
14. 前記像面情報検出手段は、前記投影光学系を経て前記第１面で反射された光に基づいて、前記パターンの像の前記第２面でのデフォーカスに関するデフォーカス情報を検出するデフォーカス情報検出手段を有することを特徴とする請求項１２または１３に記載の露光装置。
15. 前記デフォーカス情報検出手段は、前記投影光学系の光路を往復した前記検出光に基づいて前記デフォーカス情報を検出する第２検出系を有することを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。
16. 前記投影光学系は、前記パターンの像の前記第２面内における変位を補正する像シフト補正手段を有することを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の露光装置。
17. 前記投影光学系は、前記パターンの像の前記第２面でのデフォーカスを補正するデフォーカス補正手段を有することを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の露光装置。
18. 請求項１１乃至１７のいずれか１項に記載の露光装置を用いて前記パターンを前記基板に露光する露光工程と、
    前記露光工程を経た前記基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
19. 第１面に配置される第１物体の拡大像を第２面に配置される第２物体に形成する投影光学系を介して投影視野の近傍に形成される前記第１物体の像に関する情報を検出する像面情報検出装置であって、
    前記投影光学系と前記第２面との間の位置であって且つ前記投影光学系から前記第２面上の前記拡大像が形成される領域に至る投影光の光路の外側の位置である検出光入射位置から、前記投影光学系に検出光を入射させ、且つ前記投影光学系を経て前記第１面で反射された後に前記投影光学系を経た検出光に基づいて、前記第１物体の像の前記第２面内における変位に関する像シフト情報を検出する像シフト情報検出手段を有することを特徴とする像面情報検出装置。
    
20. 前記像シフト情報検出手段は、前記第２面と光学的に共役な位置に配置された開口からの検出光を前記検出光入射位置から前記投影光学系へ導く導光系と、前記投影光学系の光路を往復した前記検出光に基づいて前記像シフト情報を検出する検出系とを有することを特徴とする請求項１９に記載の像面情報検出装置。
21. 前記投影光学系を経て前記第１面で反射された光に基づいて、前記第１物体の像の前記第２面でのデフォーカスに関するデフォーカス情報を検出するデフォーカス情報検出手段を有することを特徴とする請求項１９または２０に記載の像面情報検出装置。
22. 前記デフォーカス情報検出手段は、前記投影光学系の光路を往復した前記検出光に基づいて前記デフォーカス情報を検出する第２検出系を有することを特徴とする請求項２１に記載の像面情報検出装置。
23. 請求項１９乃至２２のいずれか１項に記載の像面情報検出装置を用いて前記投影光学系を調整する調整方法であって、
    前記第１物体の像の前記第２面内における変位を調整する像シフト調整工程を含むことを特徴とする調整方法。
24. 前記第１物体の像の前記第２面でのデフォーカスを調整するデフォーカス調整工程を含むことを特徴とする請求項２３に記載の調整方法。

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