(57)【要約】 【課題】露光不良の発生を抑制できる露光装置を提供する。【解決手段】露光装置は、露光光によって基板上に投影像を形成する投影光学系と、基板の位置検出を行う検出装置と、検出装置の検出結果に基づいて投影像と基板との相対的な位置合わせを行う位置合わせ装置と、投影像の位置と位置検出における検出基準位置との少なくとも一方と露光光の照射量との関係に関する相関情報を記憶した記憶装置と、露光光の照射量を計測する計測装置と、計測装置の計測結果と相関情報とに基づいて、投影光学系、検出装置、及び位置合わせ装置の少なくとも１つの装置較正を行う較正装置とを備えている。【選択図】図１
2010097129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光によって基板上に投影像を形成する投影光学系と、
前記基板の位置検出を行う検出装置と、
前記検出装置の検出結果に基づいて前記投影像と前記基板との相対的な位置合わせを行う位置合わせ装置と、
前記投影像の位置と前記位置検出における検出基準位置との少なくとも一方と前記露光光の照射量との関係に関する相関情報を記憶した記憶装置と、
前記露光光の照射量を計測する計測装置と、
前記計測装置の計測結果と前記相関情報とに基づいて、前記投影光学系、前記検出装置、及び前記位置合わせ装置の少なくとも１つの装置較正を行う較正装置と、を備えた露光装置。
【請求項２】
前記位置検出は、前記基板の表面に沿った表面方向の位置の検出を含み、
前記相関情報は、前記投影像の位置と前記検出基準位置との前記表面方向に関する相対位置の変動量と前記露光光の照射量との関係に関する情報を含み、
前記較正装置は、前記装置較正を行って前記相対位置を補正する請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記較正装置は、前記投影光学系に配置され、前記投影像の位置を前記表面方向に調整可能な結像位置調整装置を含む請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記投影光学系が複数設けられ、
前記較正装置は、複数の前記投影光学系それぞれの前記投影像の位置を前記表面方向に相対的に補正する請求項２又は３記載の露光装置。
【請求項５】
前記検出装置が複数設けられ、
前記較正装置は、複数の前記検出装置それぞれの前記検出基準位置を前記表面方向に相対的に補正する請求項２〜４のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項６】
前記位置検出は、前記基板の表面に沿った表面方向の位置の検出を含み、
前記相関情報は、前記投影像の位置と前記検出基準位置との前記表面方向に関する相対位置の変動量と前記露光光の照射量との関係に関する情報を含み、
前記較正装置は、前記装置較正を行って前記表面方向に関する前記検出装置の検出結果を補正する請求項１記載の露光装置。
【請求項７】
前記位置検出は、前記基板の表面と交差する交差方向の位置の検出を含み、
前記相関情報は、前記投影像の像面の位置と前記検出基準位置との前記交差方向に関する相対位置の変動量と前記露光光の照射量との関係に関する情報を含み、
前記較正装置は、前記装置較正を行って前記相対位置を補正する請求項１記載の露光装置。
【請求項８】
前記較正装置は、前記投影光学系に配置され、前記像面の位置を前記交差方向に調整可能な像面位置調整装置を含む請求項７記載の露光装置。
【請求項９】
前記投影光学系が複数設けられ、
前記較正装置は、複数の前記投影光学系それぞれの前記像面の位置を前記交差方向に相対的に補正する請求項７又は８記載の露光装置。
【請求項１０】
前記検出装置が複数設けられ、
前記較正装置は、複数の前記検出装置それぞれの前記検出基準位置を前記交差方向に相対的に補正する請求項７〜９のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１１】
前記位置検出は、前記基板の表面と交差する交差方向の位置の検出を含み、
前記相関情報は、前記投影像の像面の位置と前記検出基準位置との前記交差方向に関する相対位置の変動量と前記露光光の照射量との関係に関する情報を含み、
前記較正装置は、前記装置較正を行って前記交差方向に関する前記検出装置の検出結果を補正する請求項１記載の露光装置。
【請求項１２】
前記位置検出は、前記基板の表面と交差する交差方向の位置の検出を含み、
前記相関情報は、前記投影像の像面の位置と前記検出基準位置との前記交差方向に関する相対位置の変動量と前記露光光の照射量との関係に関する情報を含み、
前記較正装置は、前記装置較正を行って前記交差方向に関する前記位置合わせの目標位置を補正する請求項１記載の露光装置。
【請求項１３】
前記較正装置は、前記基板を前記交差方向に移動可能な移動装置を含む請求項１２記載の露光装置。
【請求項１４】
前記投影光学系及び前記検出装置の両方を支持する定盤を備える請求項１〜１３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項記載の露光装置を用いて、感光剤が塗布された前記基板の露光をすることと、
前記基板の露光によって露光された前記感光剤を現像して露光パターン層を形成することと、
前記露光パターン層を介して前記基板を加工することと、を含むデバイス製造方法。
【請求項１６】
露光光によって基板上に投影像を形成することと、
前記基板の位置検出を行うことと、
前記位置検出の結果に基づいて前記投影像と前記基板との相対的な位置合せを行うことと、
前記投影像の位置と前記位置検出における検出基準位置との少なくとも一方と前記露光光の照射量との関係に関する相関情報を記憶することと、
前記露光光の照射量計測を行うことと、
前記照射量計測の結果と前記相関情報とに基づいて、前記投影像の位置、前記検出基準位置、前記位置検出の結果、前記位置合わせの目標位置、及び前記投影像の位置と前記検出基準位置との相対位置の少なくとも１つの補正を行うことと、を含む露光方法。
【請求項１７】
前記位置検出は、前記基板の表面に沿った表面方向の位置の検出を含み、
前記相関情報は、前記投影像の位置と前記検出基準位置との前記表面方向に関する相対位置の変動量と前記露光光の照射量との関係に関する情報を含み、
前記補正は、前記相対位置の補正と前記表面方向に関する前記位置検出の結果の補正との少なくとも一方を含む請求項１６記載の露光方法。
【請求項１８】
前記位置検出は、前記基板の表面と交差する交差方向の位置の検出を含み、
前記相関情報は、前記投影像の像面の位置と前記検出基準位置との前記交差方向に関する相対位置の変動量と前記露光光の照射量との関係に関する情報を含み、
前記補正は、前記相対位置の補正と、前記交差方向に関する前記位置検出の結果の補正と、前記交差方向に関する前記位置合わせの目標位置の補正との少なくとも１つを含む請求項１６記載の露光方法。
【請求項１９】
前記補正は、少なくとも前記基板の露光中に実行される請求項１６〜１８のいずれか一項記載の露光方法。
【請求項２０】
前記基板上に露光対象領域が複数配置され、
前記補正は、前記複数の露光対象領域のうち、第１の露光対象領域の露光が終了した後、第２の露光対象領域の露光が開始される前に実行される請求項１６〜１８のいずれか一項記載の露光方法。
【請求項２１】
請求項１６〜２０のいずれか一項記載の露光方法を用いて、感光剤が塗布された前記基板の露光をすることと、
前記基板の露光によって露光された前記感光剤を現像して露光パターン層を形成することと、
前記露光パターン層を介して前記基板を加工することと、を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばフラットパネルディスプレイ等の電子デバイスの製造工程において、下記特許文献に開示されているような、投影光学系からの露光光によって基板を露光する露光装置が使用される。
【特許文献１】特開２００４−１７７４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
露光装置において、例えば露光光の照射により、投影光学系によって形成される投影像の位置が変動したり、基板の位置を検出する検出装置の検出結果が変動したりして、露光不良が発生する可能性がある。例えば、露光光の照射による熱により、投影光学系を支持する支持部材や、検出装置を支持する支持部材が変形し、投影像に対して基板を目標位置に配置することが困難となる。その結果、基板に形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生したり、不良デバイスが発生する可能性がある。
【０００４】
本発明は、露光不良の発生を抑制できる露光装置及び露光方法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】
【０００５】
本発明の第１の態様に従えば、露光光によって基板上に投影像を形成する投影光学系と、前記基板の位置検出を行う検出装置と、前記検出装置の検出結果に基づいて前記投影像と前記基板との相対的な位置合わせを行う位置合わせ装置と、前記投影像の位置と前記位置検出における検出基準位置との少なくとも一方と前記露光光の照射量との関係に関する相関情報を記憶した記憶装置と、前記露光光の照射量を計測する計測装置と、前記計測装置の計測結果と前記相関情報とに基づいて、前記投影光学系、前記検出装置、及び前記位置合わせ装置の少なくとも１つの装置較正を行う較正装置と、を備えた露光装置が提供される。
【０００６】
本発明の第２の態様に従えば、露光光によって基板上に投影像を形成することと、前記基板の位置検出を行うことと、前記位置検出の結果に基づいて前記投影像と前記基板との相対的な位置合せを行うことと、前記投影像の位置と前記位置検出における検出基準位置との少なくとも一方と前記露光光の照射量との関係に関する相関情報を記憶することと、前記露光光の照射量計測を行うことと、前記照射量計測の結果と前記相関情報とに基づいて、前記投影像の位置、前記検出基準位置、前記位置検出の結果、前記位置合わせの目標位置、及び前記投影像の位置と前記検出基準位置との相対位置の少なくとも１つの補正を行うことと、を含む露光方法が提供される。
【０００７】
本発明の第３の態様に従えば、第１の態様の露光装置または第２の態様の露光方法を用いて、感光剤が塗布された前記基板の露光をすることと、前記基板の露光によって露光された前記感光剤を現像して露光パターン層を形成することと、前記露光パターン層を介して前記基板を加工することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、露光不良の発生を抑制でき、不良デバイスの発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、以下の説明において、後述の基板Ｐの表面に沿ったＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向を適宜、表面方向、と称し、基板Ｐの表面と交差するＺ軸、θＸ、及びθＺ方向を適宜、交差方向、と称する。
【００１０】
＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る露光装置ＥＸの一例を示す概略構成図、図２は、斜視図である。図１及び図２において、露光装置ＥＸは、マスクＭを保持して移動可能なマスクステージ１と、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ２と、マスクステージ１を移動する駆動システム３と、基板ステージ２を移動する駆動システム４と、マスクＭを露光光ＥＬで照明する照明システムＩＳと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する投影システムＰＳと、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置５と、制御装置５に接続され、露光処理に関する各種情報を記憶する記憶装置５Ｒとを備えている。
【００１１】
マスクＭは、基板Ｐに投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。基板Ｐは、例えばガラスプレート等の基材と、その基材上に形成された感光膜（塗布された感光剤）とを含む。基板Ｐは、大型のガラスプレートであって、一辺のサイズは、例えば５００ｍｍ以上である。
【００１２】
また、露光装置ＥＸは、マスクステージ１及び基板ステージ２の位置計測を行う干渉計システム６と、マスクＭの表面（下面、パターン形成面）の位置検出を行う第１検出システム７と、基板Ｐの表面（露光面、感光面）の位置検出を行う第２検出システム８と、基板Ｐ上のアライメントマークの位置検出を行うアライメントシステム９とを備えている。
【００１３】
また、露光装置ＥＸは、ボディ１３を備えている。ボディ１３は、例えばクリーンルーム内の支持面（例えば床面）ＦＬ上に防振台ＢＬを介して配置されたベースプレート１０と、ベースプレート１０上に配置された第１コラム１１と、第１コラム１１上に配置された第２コラム１２とを有する。ボディ１３は、投影システムＰＳ、マスクステージ１、基板ステージ２、第１検出システム７、第２検出システム８、及びアライメントシステム９のそれぞれを支持する。マスクステージ１は、第２コラム１２に対して移動可能に支持される。基板ステージ２は、ベースプレート１０に対して移動可能に支持される。
【００１４】
投影システムＰＳ、第１検出システム７、第２検出システム８、及びアライメントシステム９は、定盤１４を介して、第１コラム１１に支持される。定盤１４は、支持機構３９を介して、第１コラム１１に支持される。支持機構３９は、第１コラム１１に対して、定盤１４をキネマティックに支持する。なお、定盤１４をキネマティックに支持する支持機構に関する技術の一例が、例えば特開２００４−１７７４６８号公報に開示されている。
【００１５】
定盤１４は、支持部材７Ｓを介して、第１検出システム７を支持する。また、定盤１４は、支持部材８Ｓを介して、第２検出システム８を支持する。また、定盤１４は、支持部材９Ｓを介して、アライメントシステム９を支持する。
【００１６】
なお、第１検出システム７、第２検出システム８、及びアライメントシステム９の少なくとも一つが、投影システムＰＳの少なくとも一部（例えば投影システムＰＳの光学素子を保持する鏡筒）に支持されてもよい。
【００１７】
投影システムＰＳは、複数の投影光学系を有する。照明システムＩＳは、複数の投影光学系に対応する複数の照明モジュールを有する。露光装置ＥＸは、マスクＭと基板Ｐとを所定の走査方向に同期移動しながら、マスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する。すなわち、露光装置ＥＸは、所謂、マルチレンズ型スキャン露光装置である。
【００１８】
投影システムＰＳは、７つの投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を有し、照明システムＬＳは、７つの照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７を有する。なお、投影光学系及び照明モジュールの数は７つに限定されず、例えば投影システムＰＳが、投影光学系を１１個有し、照明システムＩＳが、照明モジュールを１１個有してもよい。
【００１９】
照明システムＩＳは、所定の７つの照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７を露光光ＥＬで照明する。照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７は、各照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７から射出される露光光ＥＬの照射領域に含まれている。照明システムＩＳから射出される露光光ＥＬとして、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）を用いる。
【００２０】
マスクステージ１は、マスクＭを保持した状態で、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対して移動可能である。マスクステージ１は、マスクＭを保持可能なマスク保持部１５を有する。マスク保持部１５は、マスクＭの下面（パターン形成面）とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、マスクＭを保持する。マスクステージ１は、駆動システム３の作動により、マスク保持部１５でマスクＭを保持した状態で、ガイド面１２Ｇ上を、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の３つの方向に移動可能である。
【００２１】
投影システムＰＳは、所定の７つの投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に配置される基板Ｐ上に、露光光ＥＬによって所定の投影倍率でマスクＭのパターンの投影像を形成する。投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７は、各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７から射出される露光光ＥＬの照射領域に相当する。
【００２２】
基板ステージ２は、基板Ｐを保持した状態で、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して移動可能である。基板ステージ２は、基板Ｐを保持可能な基板保持部１６を有する。基板保持部１６は、基板Ｐの表面（露光面）とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。基板ステージ２は、駆動システム４の作動により、基板保持部１６で基板Ｐを保持した状態で、ガイド面１０Ｇ上を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。
【００２３】
図３は、投影システムＰＳ、第１検出システム７、第２検出システム８、アライメントシステム９、及び基板ステージ２の構成を示す図である。
【００２４】
まず、第１投影光学系ＰＬ１について説明する。図３において、第１投影光学系ＰＬ１は、第１照明モジュールＩＬ１により露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐ上に正立等倍で形成する。第１投影光学系ＰＬ１は、像面調整部３３と、シフト調整部３４と、二組の反射屈折型光学系３１，３２と、視野絞り３５と、ローテーション調整部３６と、スケーリング調整部３７とを備えている。
【００２５】
照明領域ＩＲ１に照射され、マスクＭを透過した露光光ＥＬは、像面調整部３３に入射する。像面調整部３３は、第１投影光学系ＰＬ１の像面の位置をＺ軸、θＸ、及びθＹ方向に調整可能である。像面調整部３３は、第１光学部材３３Ａ及び第２光学部材３３Ｂと、第２光学部材３３Ｂに対して第１光学部材３３Ａを移動可能な駆動装置（不図示）とを備えている。第１光学部材３３Ａと第２光学部材３３Ｂとは、気体軸受により、所定のギャップを介して対向する。第１光学部材３３Ａ及び第２光学部材３３Ｂは、露光光ＥＬを透過可能なガラス板であり、それぞれくさび形状を有する。制御装置５は、駆動装置を作動して、第１光学部材３３Ａと第２光学部材３３Ｂとの位置関係を調整することにより、第１投影光学系ＰＬ１の像面の位置をＺ軸、θＸ、及びθＹ方向に調整することができる。像面調整部３３を通過した露光光ＥＬは、シフト調整部３４に入射する。
【００２６】
シフト調整部３４は、第１投影光学系ＰＬ１の投影像（マスクＭのパターンの像）の位置をＸ軸、及びＹ軸方向に調整可能である。シフト調整部３４は、第１光学部材３４Ａ及び第２光学部材３４Ｂと、第１光学部材３４ＡをθＸ方向に回転可能な第１駆動装置（不図示）と、第２光学部材３４ＢをθＹ方向に回転可能な第２駆動装置（不図示）とを備えている。第１光学部材３４Ａ及び第２光学部材３４Ｂは、露光光ＥＬを透過可能なガラス板であり、それぞれ平行平板である。制御装置５は、第１，第２駆動装置を作動して、第１光学部材３４Ａ及び第２光学部材３４ＢをそれぞれθＸ方向及びθＹ方向に回転することにより、第１投影光学系ＰＬ１の投影像の位置をＸ軸、及びＹ軸方向に調整することができる。
【００２７】
シフト調整部３４を透過した露光光ＥＬは、１組目の反射屈折型光学系３１に入射する。反射屈折型光学系３１は、直角プリズム３１Ａと、レンズ３１Ｂと、凹面鏡３１Ｃとを備えている。反射屈折型光学系３１は、マスクＭのパターンの中間像を形成する。反射屈折型光学系３１から射出された露光光ＥＬは、視野絞り３５に供給される。視野絞り３５は、反射屈折型光学系３１により形成されるパターンの中間像の位置に配置されている。視野絞り３５は、投影領域ＰＲ１及び照明領域ＩＲ１を規定する。本実施形態において、視野絞り３５は、基板Ｐ上における投影領域ＰＲ１及びマスクＭ上における照明領域ＩＲ１を台形状に規定する。視野絞り３５を通過した露光光ＥＬは、２組目の反射屈折型光学系３２に入射する。反射屈折型光学系３２は、反射屈折型光学系３１と同様に構成されている。反射屈折型光学系３２は、直角プリズム３２Ａと、レンズ３２Ｂと、凹面鏡３２Ｃとを備えている。
【００２８】
ローテーション調整部３６は、第１投影光学系ＰＬ１の投影像（マスクＭのパターンの像）の位置をθＺ方向に調整可能である。ローテーション調整部３６は、直角プリズム３１Ａ及び直角プリズム３２Ａと、直角プリズム３１ＡをθＺ方向に回転可能な第１駆動装置（不図示）と、直角プリズム３２ＡをθＺ方向に回転可能な第２駆動装置（不図示）とを備えている。制御装置５は、第１，第２駆動装置を用いて、直角プリズム３１Ａ及び直角プリズム３２Ａの少なくとも一方をθＺ方向に回転することにより、第１投影光学系ＰＬ１の投影像の位置をθＺ方向に調整することができる。
【００２９】
反射屈折型光学系３２から射出された露光光ＥＬは、スケーリング調整部３７に入射する。スケーリング調整部３７は、マスクＭのパターンの像の倍率（スケーリング）を調整可能である。スケーリング調整部３７は、例えば、凹レンズ、凸レンズ、及び凹レンズを含み、２つの凹レンズの間に位置する凸レンズをＺ軸方向に移動させることによって、マスクＭのパターンの像の倍率（スケーリング）を調整可能である。
【００３０】
上述の像面調整部３３、シフト調整部３４、ローテーション調整部３６、及びスケーリング調整部３７により、第１投影光学系ＰＬ１の結像特性（光学特性）を調整する結像特性調整装置３０が構成される。
【００３１】
以上、第１投影光学系ＰＬ１について説明した。第２〜第７投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ７は、第１投影光学系ＰＬ１と同等の構成を有する。第２〜第７投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ７についての説明は省略する。
【００３２】
露光装置ＥＸは、空間像を計測可能な空間像計測装置４０と、露光光ＥＬの照射量を計測する照射量計測装置４１と、マスクＭのパターン密度を計測するパターン密度計測装置４２とを備えている。空間像計測装置４０、照射量計測装置４１及びパターン密度計測装置４２のそれぞれは、少なくとも一部が基板ステージ２に配置されている。
【００３３】
空間像計測装置４０は、投影光学系ＰＬによる空間像を計測可能である。図２及び図３に示すように、空間像計測装置４０は、基板保持部１６に対して＋Ｘ側の基板ステージ２の上面に配置された基準部材４３と、基準部材４３の上面４４に設けられた透過部４５を透過した露光光ＥＬを受光可能な光センサを含む受光装置４６とを備えている。受光装置４６は、受光した光に応じた信号を制御装置５に出力する。
【００３４】
また、基準部材４３の上面４４に、アライメントシステム９で検出される基準マーク４９が配置されている。基準マーク４９と透過部４５とは、所定の位置関係で配置されている。
【００３５】
照射量計測装置４１は、投影光学系ＰＬより射出される露光光ＥＬの照射量を計測可能である。照射量計測装置４１は、照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７より射出され、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の物体面側から投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射された露光光ＥＬの照射量を、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の像面側で計測可能である。図２及び図３に示すように、照射量計測装置４１は、基板保持部１６に対して−Ｘ側の基板ステージ２の上面に配置された光学部材５０と、光学部材５０の上面５１に設けられた透過部５２を透過した露光光ＥＬを受光可能な受光装置５３とを備えている。受光装置５３は、受光した光に応じた信号を制御装置５に出力する。透過部５２は、例えば円形のピンホール状に形成される。
【００３６】
パターン密度計測装置４２は、マスクＭのパターン密度を投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を介して計測可能である。パターン密度は、マスクＭにおける単位面積当たりのパターンの割合である。本実施形態において、マスクＭは、デバイスパターンが形成されたレチクルである。マスクＭは、露光光ＥＬを透過可能な基材と、その基材上にパターン化されて形成された遮光膜とを有する。基材は、例えばガラスプレートである。遮光膜は、例えばクロム等の遮光材料で基材上に形成される。パターン密度計測装置４２は、マスクＭ及び投影光学系ＰＬを介して露光光ＥＬを受光して、マスクＭにおける単位面積当たりのパターンの割合を計測する。また、制御装置５は、パターン密度計測装置４２の計測結果に基づいて、露光光ＥＬに対するマスクＭの透過率を求めることができる。パターン密度計測装置４２は、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の物体面側からマスクＭを介して投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射された露光光ＥＬの照射量を、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の像面側で計測可能である。
【００３７】
図２及び図３に示すように、パターン密度計測装置４２は、光学部材５０に対して−Ｘ側の基板ステージ２の上面に配置された光学部材５６と、光学部材５６の上面５７に設けられた透過部５８を透過した露光光ＥＬを受光可能な受光装置５９とを備えている。受光装置５９は、光学部材５６の下方に配置されており、透過部５８を透過した光を受光可能である。受光装置５９は、受光した光に応じた信号を制御装置５に出力する。本実施形態において、透過部５８は、矩形状に形成されている。
【００３８】
次に、干渉計システム６、第１，第２検出システム７，８、及びアライメントシステム９について説明する。図１及び図２において、干渉計システム６は、マスクステージ１の位置計測を行うレーザ干渉計ユニット６Ａと、基板ステージ２の位置計測を行うレーザ干渉計ユニット６Ｂとを有する。レーザ干渉計ユニット６Ａは、マスクステージ１に配置された計測ミラー１Ｒを用いて、マスクステージ１の位置計測を実行可能である。レーザ干渉計ユニット６Ｂは、基板ステージ２に配置された計測ミラー２Ｒを用いて、基板ステージ２の位置計測を実行可能である。干渉計システム６は、レーザ干渉計ユニット６Ａ，６Ｂを用いて、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＸ方向に関するマスクステージ１及び基板ステージ２それぞれの位置計測を実行可能である。
【００３９】
第１検出システム７は、マスクＭの下面（パターン形成面）の位置検出を行う。第１検出システム７は、マスク保持部１５に保持されたマスクＭの下面と交差する交差方向（Ｚ軸、θＸ、及びθＺ方向）の位置検出を行う。第１検出システム７は、所謂、斜入射方式のフォーカス検出システムであり、図３に示すように、マスクステージ１に保持されたマスクＭの下面と対向配置される複数の検出器７Ａ〜７Ｄを有する。
【００４０】
第２検出システム８は、基板Ｐの表面（露光面）の位置検出を行う。第２検出システム８は、基板保持部１６に保持された基板Ｐの表面と交差する交差方向（Ｚ軸、θＸ、及びθＺ方向）の位置検出を行う。第２検出システム８は、第１検出システム７と同様に斜入射方式のフォーカス検出システムであり、図３に示すように、基板ステージ２に保持された基板Ｐの表面と対向配置される複数の検出器８Ａ〜８Ｅを有する。
【００４１】
図４は、検出器８Ａの一例を示す概略構成図である。図４に示すように、検出器８Ａは、検出領域ＰＺ１に検出光を照射する投光部６２と、検出領域ＰＺ１に配置された基板Ｐの表面からの検出光を受光可能な受光部６３とを有する。投光部６２は、検出光を射出する光源６４と、光源６４から射出した検出光が入射される送光レンズ系６５と、送光レンズ系６５を通過した光を、基板Ｐの表面に傾斜方向から導くミラー６６とを備えている。受光部６３は、基板Ｐの表面に照射され、その表面で反射した検出光を受光レンズ系６８に導くミラー６７と、受光レンズ系６８を通過した光を受光する撮像素子（ＣＣＤ）６９とを備えている。送光レンズ系６５は、検出光を例えばスリット状に整形してから基板Ｐに照射する。図４に示すように、検出領域ＰＺ１に配置された基板Ｐの表面のＺ軸方向に関する位置が変化した場合、その基板Ｐの表面のＺ軸方向に関する変位量ΔＺに応じて、撮像素子６９の受光面に対する検出光の入射位置がＸ軸方向に変位する。撮像素子６９の受光信号は、制御装置５に出力され、制御装置５は、撮像素子６９からの信号に基づいて、検出領域ＰＺ１に配置された基板Ｐの表面のＺ軸方向に関する位置を求めることができる。
【００４２】
検出器８Ａは、例えば基板Ｐの表面が、Ｚ軸方向の検出基準位置に相当する基準面Ｚｏに配置されている場合、所定状態（零レベル状態）の検出信号を出力し、基板Ｐが基準面ＺｏからＺ軸方向に変位した場合、その変位量ΔＺに対応する検出信号を出力する。制御装置５は、この検出器８Ａからの検出信号に基づいて、基板Ｐの基準面Ｚｏからの変位量ΔＺを求める。ここで、基準面Ｚｏは、例えば基板Ｐが検出領域ＰＺ１に配置された場合に、検出光が受光レンズ系６８と撮像素子６９との交点である撮像基準位置Ｘｏに入射する面とされる。なお、検出器８Ａから出力される信号は、基準面Ｚｏと、検出領域ＰＺ１における基板Ｐの表面のＺ軸方向に関する位置との差に比例して変化するように設定されている。
【００４３】
検出器７Ａ〜７Ｄ、及び検出器８Ｂ〜８Ｅのそれぞれの構成は、図４に示した検出器８Ａの構成と同等である。検出器７Ａ〜７Ｄは、検出領域ＭＺ１〜ＭＺ４に配置されたマスクＭの下面のＺ軸方向に関する位置を求めることができる。検出器７Ａ〜７Ｄは、マスクＭの下面が各々の基準面Ｚｏに配置されている状態において、所定状態（零レベル状態）の検出信号を出力する。同様に、検出器８Ｂ〜８Ｅは、検出領域ＰＺ１〜ＰＺ５に配置された基板Ｐの表面のＺ軸方向に関する位置を求めることができ、基板Ｐの表面が各々の基準面Ｚｏに配置されている状態において、所定状態（零レベル状態）の信号を出力する。
【００４４】
アライメントシステム９は、基板Ｐに設けられている複数のアライメントマークを検出し、このアライメントマークの検出結果に基づいて、基板Ｐの表面方向（Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向）に関する位置検出を行う。アライメントシステム９は、所謂、オフアクシス方式のアライメントシステムであり、図３に示すように、基板ステージ２に保持された基板Ｐの表面と対向配置される複数の検出器９Ａ〜９Ｆを有する。なお、アライメントシステム９は、基準マーク４９の表面方向に関する位置検出を行うこともできる。
【００４５】
図５は、検出器９Ａの一例を示す概略構成図である。図５に示すように、検出器９Ａは、アライメントマークｍ１の位置検出を行う。検出器９Ａは、検出領域ＡＬ１に検出光を照射する投光部７０と、検出領域ＡＬ１に配置された基板Ｐの表面からの検出光を受光可能な受光部７１とを有する。検出光は、基板Ｐの感光膜を感光させないブロードバンドな光である。投光部７０は、検出光を射出する光源７２と、光源７２から射出した検出光をリレーレンズ７４に導く光ファイバからなるライトガイド７３と、リレーレンズ７４からの検出光が入射する位置に配置されたハーフミラー７５と、ハーフミラー７５と検出対象である基板Ｐ上に設けられたアライメントマークｍ１との間に配置され、ハーフミラー７５を通過した検出光を基板Ｐに照射する対物レンズ７６と、基板Ｐ（アライメントマークｍ１）で反射した検出光がハーフミラー７５を介して導かれる偏向ミラー７７と、偏向ミラー７７からの検出光が入射する受光装置７８とを備えている。受光装置７８は、レンズ系７８Ａと、指標板７８Ｂと、撮像素子７８Ｃとを有する。受光装置７８は、アライメントマークｍ１で反射した検出光に基づいて、アライメントマークｍ１の表面方向の位置に対応する受光信号を制御装置５に出力する。制御装置５は、受光装置７８から出力された受光信号に基づいて画像処理を行い、基板Ｐ（アライメントマークｍ１）の表面方向の位置検出を行う。
【００４６】
検出器９Ａは、アライメントマークｍ１（または基準マーク４９）で反射した検出光によって撮像素子７８Ｃの受光面に結像されたマークの像と指標板７８Ｂに設けられた指標Ｃｍの像とを撮像素子７８Ｃを用いて撮像し、その受光信号を画像処理することでアライメントマークｍ１（または基準マーク４９）の位置検出を行う。その際、検出器９Ａは、指標Ｃｍに対応する基板Ｐ上の検出基準Ｃｏの位置を検出基準位置として、この検出基準Ｃｏからのアライメントマークｍ１（または基準マーク４９）の変位量を求める。ここで、検出基準Ｃｏは、対物レンズ７６及びレンズ系７８Ａによる指標Ｃｍの共役像に相当する。
【００４７】
検出器９Ｂ〜９Ｆのそれぞれの構成は、図５に示した検出器９Ａの構成と同等である。検出器９Ｂ〜９Ｆは、検出領域ＡＬ２〜ＡＬ６に配置されたアライメントマークｍ２〜ｍ６の位置検出を行うことができる。
【００４８】
図６は、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７と、検出領域ＭＺ１〜ＭＺ４と、マスクＭとの位置関係の一例を示す模式図であり、マスクＭの下面を含む平面内の位置関係を示している。図６に示すように、マスクＭの下面は、パターンが形成されたパターン領域ＭＡを有する。
【００４９】
本実施形態において、照明モジュールＩＬ１、ＩＬ３、ＩＬ５、ＩＬ７による照明領域ＩＲ１、ＩＲ３、ＩＲ５、ＩＲ７が、Ｙ軸方向にほぼ等間隔で配置され、照明モジュールＩＬ２、ＩＬ４、ＩＬ６による照明領域ＩＲ２、ＩＲ４、ＩＲ６が、Ｙ軸方向にほぼ等間隔で配置されている。照明領域ＩＲ１、ＩＲ３、ＩＲ５、ＩＲ７は、照明領域ＩＲ２、ＩＲ４、ＩＲ６に対して−Ｘ側に配置されている。また、Ｙ軸方向に関して、照明領域ＩＲ１、ＩＲ３、ＩＲ５、ＩＲ７の間に、照明領域ＩＲ２、ＩＲ４、ＩＲ６が配置される。
【００５０】
検出器７Ａ、７Ｃによる検出領域ＭＺ１、ＭＺ３は、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対して−Ｘ側に配置され、検出器７Ｂ、７Ｄによる検出領域ＭＺ２、ＭＺ４は、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対して＋Ｘ側に配置される。検出領域ＭＺ１、ＭＺ３は、Ｙ軸方向に沿って配置され、検出領域ＭＺ２、ＭＺ４は、Ｙ軸方向に沿って配置される。
【００５１】
制御装置５は、マスクステージ１をＸ軸方向に移動して、検出器７Ａ〜７Ｄの検出領域ＭＺ１〜ＭＺ４に、マスクＭの下面（パターン領域ＭＡ）に設定された複数の検出点を配置して、それら複数の検出点のＺ軸方向の位置を検出可能である。制御装置５は、第１検出システム７の検出結果に基づいて、パターン領域ＭＡのＺ軸、θＸ、及びθＹ方向に関する位置情報（マップデータ）を取得可能である。
【００５２】
図７は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７と、検出領域ＰＺ１〜ＰＺ５と、検出領域ＡＬ１〜ＡＬ６と、基板Ｐとの位置関係の一例を示す模式図であり、基板Ｐの表面を含む平面内の位置関係を示している。図７に示すように、基板Ｐの表面は、マスクＭのパターンの像が投影される複数の露光領域（露光対象領域）ＰＡ１〜ＰＡ６を有する。露光領域ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３が、Ｙ軸方向にほぼ等間隔で離れて配置され、露光領域ＰＡ４、ＰＡ５、ＰＡ６が、Ｙ軸方向にほぼ等間隔で離れて配置されている。
【００５３】
本実施形態において、投影光学系ＰＬ１、ＰＬ３、ＰＬ５、ＰＬ７による投影領域ＰＲ１、ＰＲ３、ＰＲ５、ＰＲ７が、Ｙ軸方向にほぼ等間隔で配置され、投影光学系ＰＬ２、ＰＬ４、ＰＬ６による投影領域ＰＲ２、ＰＲ４、ＰＲ６が、Ｙ軸方向にほぼ等間隔で配置されている。投影領域ＰＲ１、ＰＲ３、ＰＲ５、ＰＲ７の間隔と、投影領域ＰＲ２、ＰＲ４、ＰＲ６の間隔とは、ほぼ等しい。投影領域ＰＲ１、ＰＲ３、ＰＲ５、ＰＲ７は、投影領域ＰＲ２、ＰＲ４、ＰＲ６に対して−Ｘ側に配置されている。また、Ｙ軸方向に関して、投影領域ＰＲ１、ＰＲ３、ＰＲ５、ＰＲ７の間に、投影領域ＰＲ２、ＰＲ４、ＰＲ６が配置される。
【００５４】
検出器８Ａ、８Ｃ、８Ｅによる検出領域ＰＺ１、ＰＺ３、ＰＺ５は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して−Ｘ側に配置され、検出器８Ｂ、８Ｄによる検出領域ＰＺ２、ＰＺ４は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して＋Ｘ側に配置される。検出領域ＰＺ１、ＰＺ３、ＰＺ５は、Ｙ軸方向に沿って配置され、検出領域ＰＺ２、ＰＺ４は、Ｙ軸方向に沿って配置される。
【００５５】
制御装置５は、基板ステージ２をＸ軸方向に移動して検出器８Ａ〜８Ｅの検出領域ＰＺ１〜ＰＺ５に、基板Ｐの表面（露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６）に設定された複数の検出点を配置して、それら複数の検出点のＺ軸方向の位置を検出可能である。制御装置５は、第２検出システム８の検出結果に基づいて、露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６のＺ軸、θＸ、及びθＹ方向に関する位置情報（マップデータ）を取得可能である。
【００５６】
検出器９Ａ〜９Ｆによる検出領域ＡＬ１〜ＡＬ６は、検出領域ＰＺ１、ＰＺ３、ＰＺ５に対して−Ｘ側に配置されている。検出領域ＡＬ１〜ＡＬ６は、Ｙ軸方向に離れて配置される。
【００５７】
基板Ｐ上にはＹ軸方向に離れて６つのアライメントマークｍ１〜ｍ６が配置され、それらアライメントマークｍ１〜ｍ６のグループが、Ｘ軸方向に離れた４箇所に配置されている。アライメントマークｍ１，ｍ２は、露光領域ＰＡ１，ＰＡ４の各両端部に隣接して設けられ、アライメントマークｍ３，ｍ４は、露光領域ＰＡ２，ＰＡ５の各両端部に隣接して設けられ、アライメントマークｍ５，ｍ６は、露光領域ＰＡ３，ＰＡ６の各両端部に隣接して設けられている。
【００５８】
検出器９Ａ〜９Ｆは、アライメントマークｍ１〜ｍ６が検出領域ＡＬ１〜ＡＬ６に同時に配置されるように設けられている。アライメントシステム９は、検出器９Ａ〜９Ｆを用いて、６つのアライメントマークｍ１〜ｍ６を同時に検出可能である。
【００５９】
次に、パターン密度計測装置４２について説明する。図８は、パターン密度計測装置４２の光学部材５６（透過部５８）と、投影領域ＰＲ１、ＰＲ３との位置関係の一例を示す模式図であり、光学部材５６の上面５７を含む平面内の位置関係を示している。
【００６０】
本実施形態において、光学部材５６の上面５７のほぼ全ての領域が透過部５８である。ＸＹ平面内において、透過部５８は、矩形である。Ｘ軸方向に関する透過部５８のサイズは、投影領域ＰＲ１、ＰＲ３のサイズより大きく、Ｙ軸方向に関する透過部５８のサイズは、投影領域ＰＲ１、ＰＲ３のサイズより小さい。
【００６１】
図２に示すように、光学部材５６は、基板ステージ２上において、４つ配置されている。４つの光学部材５６は、Ｙ軸方向にほぼ等間隔で配置されている。光学部材５６の間隔は、投影領域ＰＲ１、ＰＲ３、ＰＲ５、ＰＲ７の間隔とほぼ等しい。
【００６２】
制御装置５は、基板ステージ２の位置を制御して、投影領域ＰＲ１、ＰＲ３、ＰＲ５、ＰＲ７のそれぞれに、光学部材５６（透過部５８）を同時に配置することができる。制御装置５は、投影領域ＰＲ１、ＰＲ３、ＰＲ５、ＰＲ７のそれぞれに、光学部材５６（透過部５８）を配置した状態で、露光光ＥＬを照射することによって、マスクＭ、及び第１，第３，第５，第７投影光学系ＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５，ＰＬ７のそれぞれを介して照射される露光光ＥＬを、同時に計測することができる。同様に、制御装置５は、基板ステージ２の位置を制御して、投影領域ＰＲ２、ＰＲ４、ＰＲ６のそれぞれに、光学部材５６（透過部５８）を同時に配置した状態で、露光光ＥＬを照射することによって、マスクＭ、及び第２，第４，第６投影光学系ＰＬ２，ＰＬ４，ＰＬ６のそれぞれを介して照射される露光光ＥＬを、同時に計測することができる。
【００６３】
制御装置５は、投影領域ＰＲ１、ＰＲ３、ＰＲ５、ＰＲ７（投影領域ＰＲ２，ＰＲ４，ＰＲ６）のそれぞれに、光学部材５６（透過部５８）を配置した状態で、基板ステージ２をＹ軸方向に移動しながら、投影領域ＰＲ１、ＰＲ３、ＰＲ５、ＰＲ７（投影領域ＰＲ２、ＰＲ４、ＰＲ６）に露光光ＥＬを照射することによって、投影領域ＰＲ１、ＰＲ３、ＰＲ５、ＰＲ７（投影領域ＰＲ２、ＰＲ４、ＰＲ６）内における露光光ＥＬの照射量分布、ひいてはパターン密度分布を求めることができる。
【００６４】
パターン密度を求める際、制御装置５は、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の物体面側にマスクＭが配置されていない状態で、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を介して、各投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に露光光ＥＬを照射して、パターン密度計測装置４２を用いて、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７における露光光ＥＬの照射量を計測する第１動作と、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の物体面側にマスクＭが配置された状態で、マスクＭ及び投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を介して、各投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に露光光ＥＬを照射して、パターン密度計測装置４２を用いて、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７における露光光ＥＬの照射量を計測する第２動作とを実行する。第１動作におけるパターン密度計測装置４２の計測結果（照射量）をＬ１、第２動作におけるパターン密度計測装置４２の計測結果（照射量）をＬ２、パターン密度をＤとしたとき、Ｄ＝１−（Ｌ２／Ｌ１）の関係が成立する。なお、Ｌ２／Ｌ１は、マスクＭの透過率に相当する。
【００６５】
制御装置５は、マスクＭのパターン領域ＭＡの全てに露光光ＥＬが照射されるように、マスクステージ１を移動しながら、露光光ＥＬを照射する。これにより、制御装置５は、パターン密度計測装置４２を用いて、マスクＭのパターン密度（密度分布）を計測することができる。
【００６６】
また、制御装置５は、第２動作を実行することによって、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の物体面側からマスクＭを介して投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射された露光光ＥＬの照射量を、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の像面側に配置されたパターン密度計測装置４２で計測可能である。
【００６７】
また、制御装置５は、アライメントシステム９を用いて、露光光ＥＬに対する基板Ｐの表面の反射率を求めることができる。基板Ｐの反射率を求める際、制御装置５は、検出器９Ａの検出領域ＡＬ１に基板ステージ２に設けられた基準部材８０の基準反射面８１を配置して、投光部７０より基準反射面８１に検出光を照射して、その基準反射面８１で反射した検出光の光量を、受光部７１の受光装置７８で計測する第３動作と、検出器９Ａの検出領域ＡＬ１に基板ステージ２（基板保持部１６）に保持された基板Ｐの表面を配置して、投光部７０より基板Ｐの表面に検出光を照射して、その基板Ｐの表面で反射した検出光の光量を、受光部７１の受光装置７８で計測する第４動作とを実行する。図２に示すように、基準部材８０は、基準部材４３に対して＋Ｘ側の基板ステージ２の上面に配置されている。基準部材８０の基準反射面８１は、検出領域ＡＬ１に配置可能である。第３動作における検出器９Ａの計測結果（基準反射面８１で反射した検出光の光量）をＬ３、第４動作における検出器９Ａの計測結果（基板Ｐの表面で反射した検出光の光量）をＬ４、基板Ｐの反射率をＲとしたとき、Ｒ＝Ｌ４／Ｌ３の関係が成立する。
【００６８】
これにより、制御装置５は、検出器９Ａの検出光に対する基板Ｐの表面の反射率を求めることができる。露光光ＥＬに対する基板Ｐの表面の反射率と、検出器９Ａの検出光に対する基板Ｐの表面の反射率とは、所定の既知の関係を有しているため、制御装置５は、検出器９Ａを用いて、露光光ＥＬに対する基板Ｐの表面の反射率を求めることができる。
【００６９】
また、制御装置５は、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の像面側より射出されて基板Ｐに照射され、その基板Ｐで反射して、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の像面側から投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射された露光光ＥＬの照射量を、検出器９Ａで計測可能である。
【００７０】
なおここでは、検出器９Ａを用いて、基板Ｐの表面の反射率を求める場合を例にして説明したが、もちろん、検出器９Ｂ〜９Ｆの少なくとも一つを用いて、基板Ｐの表面の反射率を求めることができる。
【００７１】
次に、上述のアライメントシステム９を用いる処理の一例について、図９のフローチャートを参照して説明する。本実施形態において、制御装置５は、アライメントシステム９を用いて基板Ｐの位置検出を行い、その検出結果に基づいて、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像と基板Ｐ（露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６）との相対的な位置合わせを行う。以下の説明において、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像と基板Ｐ（露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６）との相対的な位置合わせを行う処理を適宜、アライメント処理、と称する。
【００７２】
アライメントシステム９を用いてアライメント処理を行う際、表面方向（Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ軸）における投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の位置と検出器９Ａ〜９Ｆの各検出基準Ｃｏの位置との位置関係（相対位置）であるベースラインが計測される。
【００７３】
ベースラインの計測では、マスクＭ上のアライメントマーク（不図示）、アライメントシステム９、基準マーク４９、及び空間像計測装置４０が使用される。
【００７４】
制御装置５は、空間像計測装置４０を用いて、表面方向における投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の位置検出を行う（ステップＳＡ１）。制御装置５は、干渉計システム６でマスクステージ１及び基板ステージ２の位置を計測しつつ、マスクＭ上のアライメントマークに露光光ＥＬを照射して、アライメントマークの像を空間像計測装置４０で計測する。制御装置５は、この空間像計測装置４０の計測結果に基づいて、干渉計システム６で規定されるＸＹ座標系内における投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の位置を導出する。
【００７５】
制御装置５は、干渉計システム６で基板ステージ２の位置を計測しつつ、基板ステージ２の位置を制御して、基準マーク４９を検出器９Ａ〜９Ｆの検出領域ＡＬ１〜ＡＬ６に配置して、検出器９Ａ〜９Ｆを用いて、表面方向における基準マーク４９の位置検出を行う（ステップＳＡ２）。これにより、干渉計システム６で規定されるＸＹ座標系内における検出器９Ａ〜９Ｆの各検出基準Ｃｏに対する基準マーク４９の位置が導出される。
【００７６】
次に、制御装置５は、検出器９Ａ〜９Ｆの各検出基準Ｃｏと投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像との位置関係を導出する（ステップＳＡ３）。基準部材４３上の透過部４５と基準マーク４９とは所定の位置関係で形成されており、透過部４５と基準マーク４９との位置関係は既知である。制御装置５は、ステップＳＡ１で導出した投影像の位置と、ステップＳＡ２で導出した基準マーク４９の位置と、既知である透過部４５と基準マーク４９との位置関係とに基づいて、干渉計システム６によって規定されるＸＹ座標系内における検出器９Ａ〜９Ｆの各検出基準Ｃｏと投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像との位置関係（ベースライン）を導出することができる。
【００７７】
次に、制御装置５は、基板ステージ２を表面方向に移動し、検出器９Ａ〜９Ｆの検出領域ＡＬ１〜ＡＬ６に、基板Ｐ上のアライメントマークｍ１〜ｍ６を配置する。制御装置５は、干渉計システム６を用いて、表面方向における基板ステージ２の位置を計測しつつ、アライメントシステム９を用いて、基板Ｐ上の複数のアライメントマークｍ１〜ｍ６の位置検出を行う（ステップＳＡ４）。これにより、制御装置５は、干渉計システム６によって規定されるＸＹ座標系内におけるアライメントシステム９の各検出基準Ｃｏとアライメントマークｍ１〜ｍ６との位置関係を求めることができる。
【００７８】
次に、制御装置５は、ステップＳＡ４で検出した、基板Ｐ上の各アライメントマークｍ１〜ｍ６の位置に基づいて、アライメントシステム９の各検出基準Ｃｏに対する基板Ｐ上の複数の露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６のそれぞれの位置を演算処理によって求める（ステップＳＡ５）。これにより、制御装置５は、干渉計システム６で規定されるＸＹ座標系内における基板Ｐ上の複数の露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６それぞれの位置座標（配列座標）を決定することができる。
【００７９】
制御装置５は、ステップＳＡ５で求めた、基板Ｐ上の露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６の位置（各検出基準Ｃｏに対する露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６の配列情報）、及びステップＳＡ３で求めた、各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対するベースラインに基づいて、ＸＹ座標系内における投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像と基板Ｐ上の露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６との位置関係を導出する（ステップＳＡ６）。
【００８０】
制御装置５は、ステップＳＡ６で求めた位置関係に基づいて、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像と基板Ｐ（露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６）との相対的な位置合わせを行う処理（アライメント処理）を実行する（ステップＳＡ７）。
【００８１】
また、制御装置５は、所定のタイミングで、投影システムＰＳの投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７、アライメントシステム９の検出器９Ａ〜９Ｆ、及び第２検出システム８の検出器８Ａ〜８Ｃのキャリブレーション（較正）を行う。次に、本実施形態に係るキャリブレーションの動作の一例について説明する。
【００８２】
投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７のキャリブレーションは、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の位置の調整を含む。制御装置５は、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の結像特性調整装置３０を用いて、それら複数の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７それぞれの投影像の表面方向（Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向）における位置、及び交差方向（Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向）における位置を調整可能である。
【００８３】
例えば、制御装置５は、空間像計測装置４０を用いて計測された投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の表面方向の位置に基づいて、それら投影像が所定の位置関係で配置されるように、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７のそれぞれに設けられている結像特性調整装置３０を用いて、表面方向における投影像の位置を調整することができる。また、制御装置５は、空間像計測装置４０を用いて計測された投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の交差方向の位置に基づいて、それら投影像が所定の位置関係で配置されるように、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７のそれぞれに設けられている結像特性調整装置３０を用いて、交差方向における投影像の位置を調整することができる。
【００８４】
検出器９Ａ〜９Ｆのキャリブレーションは、検出器９Ａ〜９Ｆの検出基準Ｃｏの位置の調整を含む。検出基準Ｃｏの位置は、例えば検出器９Ａ〜９Ｆの位置を動かすことによって調整可能である。本実施形態において、検出器９Ａ〜９Ｆを支持する支持部材９Ｓに、検出器９Ａ〜９Ｆのそれぞれの位置を動かすことができる駆動装置（不図示）が設けられている。制御装置５は、駆動装置を用いて、それら複数の検出器９Ａ〜９Ｆそれぞれの検出基準Ｃｏの表面方向（Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向）における位置を調整可能である。
【００８５】
検出器８Ａ〜８Ｅのキャリブレーションは、零レベル状態の信号が出力されるように基準面Ｚｏの位置を調整する動作を含む。換言すれば、検出器８Ａ〜８Ｅのキャリブレーションは、撮像素子６９の受光面の検出基準Ｘｏに検出光が入射するように、その受光面に対する検出光の入射位置を調整する動作を含む。基準面Ｚｏの位置（すなわち、撮像素子６９の受光面に対する検出光の入射位置）は、検出器８Ａ〜８Ｅの例えばミラー６６，６７を動かすことによって調整可能である。本実施形態において、検出器８Ａ〜８Ｅのそれぞれに、ミラー６６，６７のそれぞれの位置を動かすことができる駆動装置（不図示）が設けられている。制御装置５は、駆動装置を用いて、それら複数の検出器８Ａ〜８Ｅそれぞれの基準面Ｚｏの交差方向（Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向）における位置を調整可能である。
【００８６】
以下、一例として、検出器８Ａのキャリブレーションについて説明する。検出器８Ａのキャリブレーションは、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の像面の位置と合致した基準部材４３の上面４４を検出器８Ａが検出したときに、検出器８Ａが零レベル状態の信号を出力するように、検出器８Ａの基準面Ｚｏの位置を調整する動作を含む。
【００８７】
制御装置５は、検出器８Ａのキャリブレーションを実行するために、投影光学系ＰＬ１と基準部材４３の上面４４とを対向させた状態で、駆動システム４を用いて基板ステージ２をＺ軸方向に動かしながら、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を介して基準部材４３に露光光ＥＬを照射する。基準部材４３に照射された露光光ＥＬは、基準部材４３の透過部４５を介して、空間像計測装置４０の受光装置４６に入射する。投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の像面と光学部材４３の上面４４とが合致したとき、空間像計測装置４０の受光装置４６（光センサ）で受光される露光光ＥＬのコントラストが最大となる。換言すれば、受光装置４６で受光する光のコントラストが最大となるＺ軸方向の上面４４の位置が、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の像面の位置となる。このように、制御装置５は、空間像計測装置４０を用いて、交差方向に関する投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の像面の位置検出を行うことができる。
【００８８】
制御装置５は、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の像面の位置と合致した基準部材４３の上面４４を検出器８Ａが検出したときに、零レベル状態の信号を出力するように、ミラー６６，６７を動かして、検出器８Ａの基準面Ｚｏの位置を調整する。これにより、基準面Ｚｏに配置されている基板Ｐの表面を検出器８Ａが検出したとき、撮像素子６９の受光面の検出基準Ｘｏに検出光が入射し、検出器８は、零レベル状態の信号を出力することができる。
【００８９】
次に、上述した露光装置ＥＸを用いて基板Ｐを露光する方法の一例について説明する。
【００９０】
本実施形態の露光方法は、図１０に示すように、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像と投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量との第１関係に関する第１相関情報、基板Ｐの表面に沿った表面方向（Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向）における基板Ｐの位置検出におけるアライメントシステム９の検出器９Ａ〜９Ｆそれぞれの検出基準Ｃｏと投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量との第２関係に関する第２相関情報、基板Ｐの表面と交差する交差方向（Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向）における基板Ｐの位置検出における第２検出システム８の検出器８Ａ〜８Ｅそれぞれの基準面Ｚｏ（検出基準Ｘｏ）と投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量との第３関係に関する第３相関情報、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬの投影像と検出器９Ａ〜９Ｆの検出基準Ｃｏとの表面方向における相対位置の変動量と投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量との第４関係に関する第４相関情報、及び投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の像面と検出器８Ａ〜８Ｅの基準面Ｚｏとの交差方向における相対位置の変動量と投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量との第５関係に関する第５相関情報の少なくとも一つを導出すること（ステップＳＢ１）と、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量を計測すること（ステップＳＢ２）と、ステップＳＢ２で計測した結果とステップＳＢ１で導出した第１相関情報、第２相関情報、第３相関情報、第４相関情報、及び第５相関情報の少なくとも一つとに基づいて、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７、検出器９Ａ〜９Ｆ、及び検出器８Ａ〜８Ｅの少なくとも１つをキャリブレーションして、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の位置、検出器９Ａ〜９Ｆの位置検出の結果、検出器８Ａ〜８Ｅの位置検出の結果、及び投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像と基板Ｐとの相対的な位置関係の少なくとも１つの変動量を補正するための補正量を求めること（ステップＳＢ３）と、基板Ｐを露光すること（ステップＳＢ４）と、を含む。
【００９１】
まず、ステップＳＢ１について説明する。図１１は、ステップＳＢ１のシーケンスの一例を示すフローチャートである。本実施形態においては、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に露光光ＥＬが照射されたときの、その露光光ＥＬの熱による事象変化の基本式（モデリング式）を用い、その基本式に含まれる未知のパラメータを導出するために、同定実験を行う工程（ステップＳＣ２〜ＳＣ９）と、同定実験の結果に基づいて、未知のパラメータを導出する工程（ステップＳＣ１０）と、基本式を用いて、第１〜第５相関情報を導出する工程（ステップＳＣ１１）とが実行される。
【００９２】
基本式について説明する。露光光ＥＬの照射により投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に蓄積されるエネルギーは、以下の（１）式で表すことができる。
【００９３】
【数１】
2010097129.tif 000003
【００９４】
但し、α：投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の応答関数、E（τ）：時間τに投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬのエネルギー、を表す。
【００９５】
ここで、応答関数αと投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬのエネルギーを以下の（２）式のように考える。
【００９６】
【数２】
2010097129.tif 000004
【００９７】
【数３】
2010097129.tif 000005
【００９８】
但し、Ｔ：投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の時定数、Ｅ：照射される露光光ＥＬのエネルギーの大きさ、Ｄ（ｔ）：シャッタステータス（０／１）を表す。
【００９９】
シャッタステータスは、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対する露光光ＥＬの照射の実行及び停止を切替えるシャッタ装置の動作に関する情報であって、シャッタステータスが「０」の場合、シャッタ装置により投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対する露光光ＥＬの照射が停止され、シャッタステータスが「１」の場合、シャッタ装置が露光光ＥＬの光路から退避して投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対する露光光ＥＬの照射が実行される。換言すれば、シャッタステータスは、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に露光光ＥＬが照射される時間に相当する。シャッタ装置は、照明システムＩＳに配置されている。
【０１００】
光学素子に照射される露光光ＥＬの全エネルギーをＥtotalとしたとき、その全エネルギーＥtotalは、以下の（４）式のように表すことができる。
【０１０１】
【数４】
2010097129.tif 000006
【０１０２】
露光装置ＥＸでは、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬのエネルギーの増加と減衰とが繰り返されるので、（４）式に基づいて、漸化式を用いて表現すると、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に蓄積された現在のエネルギーＥｋ＋１は、以下の（５）式のように表すことができる。
【０１０３】
【数５】
2010097129.tif 000007
但し、Δｔ：時間変化、Ｔ：時定数、Ｉ（ｔ）：投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対して照射される露光光ＥＬのエネルギー、を表す。
【０１０４】
（５）式において、第１項は、自然に下がろうとするエネルギーの減衰成分を表し、第２項は、露光光ＥＬが投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に与えるエネルギーの増加成分を表す。
【０１０５】
照射された露光光ＥＬの熱による投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の事象変化は、その露光光ＥＬのエネルギー（積算照射量）に比例して変動する。したがって、（５）式に比例した形で事象変化が現れることになる。なお、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の事象変化は、例えば投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の光学素子自体の熱伝導に起因する成分と、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の光学素子を保持する鏡筒等の構造物の熱伝導に起因する成分との合成により発生すると考えられる。
【０１０６】
次に、同定実験、パラメータの導出、及び第１，第２，第３相関情報を導出する工程（ステップＳＣ１〜ＳＣ１２）について、図１１のフローチャートを参照しながら説明する。
【０１０７】
ステップＳＢ１のシーケンスが開始され（ステップＳＣ１）、露光装置ＥＸの状態（投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の温度）が安定化した後（ステップＳＣ２）、初期計測が実行される（ステップＳＣ３）。初期計測では、露光装置ＥＸが安定している状態における、表面方向及び交差方向における投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７それぞれの像面の位置検出、表面方向における検出器９Ａ〜９Ｆそれぞれの検出基準Ｃｏの位置検出、及び交差方向における検出器８Ａ〜８Ｅの基準面Ｚｏの位置検出が実行される。
【０１０８】
次いで、マスクステージ１及び基板ステージ２を露光光ＥＬの光路から退避させた状態で、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対して露光光ＥＬが所定時間だけ照射される（ステップＳＣ４）。投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対して露光光ＥＬが所定時間だけ照射された後、計測が実行される（ステップＳＣ５）。計測では、露光光ＥＬが所定時間だけ照射された状態における、表面方向及び交差方向における投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７それぞれの像面の位置検出、表面方向における検出器９Ａ〜９Ｆそれぞれの検出基準Ｃｏの位置検出、及び交差方向における検出器８Ａ〜８Ｅの基準面Ｚｏの位置検出が実行される。
【０１０９】
本実施形態においては、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対して露光光ＥＬを所定時間だけ照射する動作（ステップＳＣ４）、及び計測する動作（ステップＳＣ５）が所定回数繰り返される（ステップＳＣ６）。露光光ＥＬの照射が繰り返されることによって（露光光ＥＬの積算照射量が増加することによって）、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の位置、検出器９Ａ〜９Ｆの検出基準Ｃｏの位置、及び検出器８Ａ〜８Ｅの基準面Ｚｏの位置が変動する。例えば、図１２に示す期間Ｔ１のように、露光光ＥＬの照射時間（ひいては積算照射量）に応じて、投影像の位置、検出基準Ｃｏの位置、及び基準面Ｚｏの位置の変動量が徐々に増す。期間Ｔ１は、ステップＳＣ４及びステップＳＣ５の動作が繰り返されている期間である。図１２において、横軸は、ステップＳＣ４が最初に開始されてからの経過時間、縦軸は、投影像（検出基準Ｃｏ、基準面Ｚｏ）の位置の変動量を示す。本実施形態においては、露光光ＥＬの照射により、投影像の位置、検出基準Ｃｏの位置、及び基準面Ｚｏの位置が変化しなくなるまで、ステップＳＣ４及びステップＳＣ５を繰り返す。
【０１１０】
ステップＳＣ４及びステップＳＣ５の動作を繰り返すことによって、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対する露光光ＥＬの照射量（積算照射量）と投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の位置の変動量との関係（第１相関情報）、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対する露光光ＥＬの照射量（積算照射量）と検出器９Ａ〜９Ｆの検出基準Ｃｏの位置の変動量との関係（第２相関情報）、及び投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対する露光光ＥＬの照射量（積算照射量）と検出器８Ａ〜８Ｅの基準面Ｚｏの位置の変動量との関係（第３相関情報）が求められる。また、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対する露光光ＥＬの照射量（積算照射量）と投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像と検出器９Ａ〜９Ｆの検出基準Ｃｏとの表面方向における相対位置の変動量との関係（第４相関情報）、及び投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対する露光光ＥＬの照射量（積算照射量）と投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の像面と検出器８Ａ〜８Ｅの基準面Ｚｏとの交差方向における相対位置の変動量との関係（第５相関情報）が求められる。
【０１１１】
ステップＳＣ４及びステップＳＣ５の動作を所定回数繰り返した後、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対する露光光ＥＬの照射を停止し（ステップＳＣ７）、露光光ＥＬの照射が停止された状態で、計測が実行される（ステップＳＣ８）。計測では、露光光ＥＬの照射が停止された状態における、表面方向及び交差方向における投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７それぞれの像面の位置検出、表面方向における検出器９Ａ〜９Ｆそれぞれの検出基準Ｃｏの位置検出、及び交差方向における検出器８Ａ〜８Ｅの基準面Ｚｏの位置検出が実行される。
【０１１２】
本実施形態においては、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対する露光光ＥＬの照射を停止した状態で、計測する動作（ステップＳＣ８）が所定回数繰り返される（ステップＳＣ９）。露光光ＥＬの照射が停止されたことによって、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の温度が徐々に低下するので、例えば図１２の期間Ｔ２で示すように、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の位置、検出器９Ａ〜９Ｆの検出基準Ｃｏの位置、及び検出器８Ａ〜８Ｅの基準面Ｚｏの位置が変動する。期間Ｔ２は、ステップＳＣ８の動作が繰り返されている期間である。本実施形態においては、投影像の位置、検出基準Ｃｏの位置、及び基準面Ｚｏの位置が変化しなくなるまで（温度が安定化するまで）、ステップＳＣ８を繰り返す。
【０１１３】
以上により、露光光ＥＬの照射量に応じた投影像、検出基準Ｃｏ、及び基準面Ｚｏの変動量に関する情報（実験データ）が取得される。制御装置５は、取得した実験データに対して、上述の基本式に基づく照射量と変動量との関係を示す曲線がフィットするように、基本式の未知のパラメータ（例えば時定数Ｔ）を変化させる。すなわち、実験データに対して基本式のカーブがフィットするパラメータを導出する、所謂、カーブフィッティング処理が実行される（ステップＳＣ１０）。
【０１１４】
以上により、第１〜第５相関情報が導出され（ステップＳＣ１１）、ステップＳＢ１全体の処理が終了する（ステップＳＣ１２）。第１〜第５相関情報は、記憶装置５Ｒに記憶される。
【０１１５】
なお、ここでは、基本式と実験データとに基づいて、上述の第１〜第５相関情報を求めることとしたが、基本式を用いずに、実験より得られたデータに基づいて、第１〜第５相関情報を求めることができる。また、シミュレーションによって第１〜第５相関情報を求めることができる。
【０１１６】
次に、ステップＳＢ２について説明する。ステップＳＢ２では、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量を計測する動作が実行される。ステップＳＢ２において、制御装置５は、基板Ｐの露光時とほぼ同一条件で投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に露光光ＥＬを照射して、その投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量を計測する。制御装置５は、例えば１つの基板Ｐを露光するときのほぼ同一条件で露光光ＥＬを照射して、その１つの基板Ｐを露光するために投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの積算照射量を計測する。
【０１１７】
基板Ｐの露光時における露光装置ＥＸの動作の少なくとも一部は、予め定められている露光に関する制御情報（露光制御情報）に基づいて実行される。露光制御情報は、露光装置ＥＸの動作を規定する制御命令群を含み、露光レシピとも呼ばれる。露光レシピは、記憶装置５Ｒに予め記憶されている。少なくとも基板Ｐの露光時における露光装置ＥＸの動作条件は、露光レシピによって予め決定されている。露光レシピは、基板Ｐの露光時におけるマスクステージ１及び基板ステージ２の移動条件、及び露光光ＥＬの照射条件を含む。マスクステージ１及び基板ステージ２の移動条件は、例えば移動方向、移動速度、加速度、及び露光光ＥＬに対する移動軌跡を含む。露光光ＥＬの照射条件は、照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７から射出される露光光ＥＬの照射量（照度）、及び照射時間を含む。照射時間は、上述のシャッタステータスを含む。ステップＳＢ２の計測時、制御装置５は、露光レシピに基づいて、露光装置ＥＸの動作を制御する。すなわち、ステップＳＢ２では、露光レシピに基づいて露光装置ＥＸを動かしながら、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの積算照射量が計測される。
【０１１８】
基板Ｐの露光時に投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の物体面側から照射される露光光ＥＬと、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の像面側から照射される露光光ＥＬとを含む。物体面側から照射される露光光ＥＬは、照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７から射出され、マスクステージ１に保持されたマスクＭを介して照射される露光光ＥＬを含む。像面側から照射される露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７より基板ステージ２に保持された基板Ｐに照射され、その基板Ｐで反射して投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬを含む。
【０１１９】
投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の物体面側から照射される露光光ＥＬの照射量の計測に、パターン密度計測装置４２が用いられる。制御装置５は、基板Ｐの露光時とほぼ同一条件でマスクＭを保持したマスクステージ１を移動しながら、照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７より露光光ＥＬを射出する。投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の像面側には、パターン密度計測装置４２の光学部材５６が配置され、照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７より射出された露光光ＥＬは、マスクＭ及び投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を介してパターン密度計測装置４２に計測される。
【０１２０】
また、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の像面側から照射される露光光ＥＬの照射量の計測に、アライメントシステム９が用いられる。上述のように、アライメントシステム９は、基板Ｐの反射率を検出可能である。制御装置５は、アライメントシステム９を用いて基板Ｐの反射率を検出し、その検出結果に基づいて、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７より基板Ｐに照射され、その基板Ｐで反射して投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量を導出することができる。
【０１２１】
なお、基板Ｐの表面と対向可能な投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の露光光ＥＬの射出面の近傍であって、露光光ＥＬの進行を妨げない位置に、基板Ｐで反射した露光光ＥＬの光量を検出可能な光センサを設け、この光センサの検出結果に基づいて、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の像面側から投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量を導出してもよい。
【０１２２】
次に、ステップＳＢ３について説明する。ステップＳＢ３では、第１〜第５相関情報の少なくとも１つと、パターン密度計測装置４２及びアライメントシステム９を用いて計測した投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量とに基づいて、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７、検出器９Ａ〜９Ｆ、及び検出器８Ａ〜８Ｅの少なくとも１つをキャリブレーションする動作が実行される。
【０１２３】
投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量に応じて、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の位置、検出器９Ａ〜９Ｆの検出基準Ｃｏの位置、及び検出器８Ａ〜８Ｅの基準面Ｚｏの位置が変動する可能性がある。図１３及び図１４は、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量に応じて、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像（投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７）の位置、及び検出器９Ａ〜９Ｆの検出基準Ｃｏ（検出領域ＡＬ１〜ＡＬ７）の位置が変動する様子を説明するための模式図である。
【０１２４】
図１３及び図１４に示すマスクＭは、第１パターン密度Ｄ１を有する第１エリアＡＲ１と、第１パターン密度Ｄ１と異なる第２パターン密度Ｄ２を有する第２エリアＡＲ２とを備える。図１３及び図１４において、第１エリアＡＲ１を通過した露光光ＥＬは、第１〜第３投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ３に照射される。第２エリアＡＲ２を通過した露光光ＥＬは、第３〜第７投影光学系ＰＬ３〜ＰＬ７に照射される。第１エリアＡＲ１のパターン密度（透過率）と、第２エリアＡＲ２のパターン密度（透過率）とは異なるので、第１，第２投影光学系ＰＬ１，ＰＬ２に照射される露光光ＥＬの照射量と、第３投影光学系ＰＬ３に照射される露光光ＥＬの照射量と、第４〜第７投影光学系ＰＬ４〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量とは異なる。投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７のそれぞれに照射される露光光ＥＬの熱の影響で、図１４の矢印に示すように、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７それぞれの投影像（投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７）、及び検出器９Ａ〜９Ｆそれぞれの検出基準Ｃｏ（検出領域ＡＬ１〜ＡＬ７）の位置が変動する。また、投影像及び検出基準Ｃｏの位置が変動することによって、ベースラインも変動する。図１３の模式図に示すように、検出器９Ａ〜９Ｆそれぞれの検出領域ＡＬ１〜ＡＬ７の変動は、露光光ＥＬの照射による熱によって、検出器９Ａ〜９Ｆを支持する定盤１４が変形することが原因の１つと考えられる。投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７それぞれの投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７の変動は、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７のそれぞれに照射される露光光ＥＬの照射量の差、及び定盤１４の変形が、原因の１つと考えられる。
【０１２５】
本実施形態においては、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像（投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７）の位置と投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量との第１関係に関する第１相関情報、検出器９Ａ〜９Ｆそれぞれの検出基準Ｃｏ（検出領域ＡＬ１〜ＡＬ６）の位置と投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量との第２関係に関する第２相関情報、及び投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像（投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７）の位置と検出器９Ａ〜９Ｆの検出基準Ｃｏ（検出領域ＡＬ１〜ＡＬ６）との表面方向における相対位置の変動量と投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量との第４関係に関する第４相関情報が記憶装置５Ｒに記憶されている。また、基板Ｐの露光時における投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７のそれぞれに照射される露光光ＥＬの照射量が計測されている。したがって、制御装置５は、露光光ＥＬの照射量の計測結果と、第１，第２，第４相関情報とに基づいて、定盤１４の変形等に起因する各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の変動量、各検出器９Ａ〜９Ｆの検出基準Ｃｏの変動量、及びベースラインの変動量をキャンセルするように、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７、及び検出器９Ａ〜９Ｆをキャリブレーションすることができる。また、制御装置５は、それら変動量をキャンセルするための補正量を求めることができる。
【０１２６】
制御装置５は、例えばベースラインの変動量をキャンセルするように、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７のそれぞれに設けられている結像特性調整装置３０を用いて、複数の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７それぞれの投影像の表面方向における相対位置を調整することができる。また、制御装置５は、ベースラインの変動量をキャンセルするように、支持部材９Ｓに設けられている駆動装置を用いて検出器９Ａ〜９Ｆの位置を動かして、複数の検出器９Ａ〜９Ｆそれぞれの検出基準Ｃｏの表面方向における相対位置を調整することができる。
【０１２７】
また、制御装置５は、例えばベースラインの変動量をキャンセルするように、複数の検出器９Ａ〜９Ｆそれぞれの検出結果を調整することができる。検出器９Ａ〜９Ｆそれぞれの検出結果を調整することによって、検出器９Ａ〜９Ｆの位置を動かすことなく、ベースラインの変動量をキャンセルすることができる。
【０１２８】
また、制御装置５は、上述の変動量をキャンセルするための補正量を導出し、記憶装置５Ｒに記憶する。例えば、制御装置５は、上述の変動量をキャンセルするための結像特性調整装置３０に関する補正量（駆動装置の駆動量）を導出する。また、制御装置５は、上述の変動量をキャンセルするための検出器９Ａ〜９Ｆに関する補正量（支持部材９Ｓに設けられている駆動装置の駆動量）を導出する。また、制御装置５は、上述の変動量をキャンセルするための検出器９Ａ〜９Ｆそれぞれの検出結果に関する補正量を導出する。
【０１２９】
図１５は、一例として、Ｙ軸方向に変動した第１投影光学系ＰＬ１の投影像の相対的な取り扱いの概念図である。図１６は、ベースライン間の変動の取り扱いの概念図である。ここでは、投影像の位置のＹ軸方向に関する変動、及びベースラインのＹ軸方向に関する変動を例に挙げている。なお、Ｘ軸方向に関する変動についても同様に考えることができる。
【０１３０】
図１５に示すように、ベースラインの変動量の平均値を基準として、投影像の変動量を相対的に求めることができる。また、図１６に示すように、個々のベースラインの変動量も同様に、ベースラインの変動量の平均値を基準にして求めることができる。投影像の位置は、結像特性調整装置３０を用いてキャリブレーションすることができ、ベースラインは、各検出器９Ａ〜９Ｆの検出結果を調整することでキャリブレーションできる。
【０１３１】
図１７は、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量に応じて、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の像面の位置、及び検出器８Ａ〜８Ｅの基準面Ｚｏの位置が変動する様子を説明するための模式図である。
【０１３２】
投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７それぞれの投影像の像面の変動は、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７のそれぞれに照射される露光光ＥＬの照射量の差、及び定盤１４の変形が、原因の１つと考えられる。検出器８Ａ〜８Ｅそれぞれの基準面Ｚｏの変動は、露光光ＥＬの照射による熱によって、検出器８Ａ〜８Ｅを支持する定盤１４が変形することが原因の１つと考えられる。
【０１３３】
本実施形態においては、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の（投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７）の位置と投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量との第１関係に関する第１相関情報、検出器８Ａ〜８Ｅそれぞれの基準面Ｚｏ（検出基準Ｘｏ）の位置と投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量との第３関係に関する第３相関情報、及び投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の像面の位置と検出器８Ａ〜８Ｅの基準面Ｚｏとの交差方向における相対位置の変動量と投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量との第５関係に関する第５相関情報が記憶装置５Ｒに記憶されている。また、基板Ｐの露光時における投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７のそれぞれに照射される露光光ＥＬの照射量が計測されている。したがって、制御装置５は、露光光ＥＬの照射量の計測結果と、第１，第３，第５相関情報とに基づいて、定盤１４の変形等に起因する各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の像面の変動量、及び各検出器８Ａ〜８Ｅの基準面Ｚｏの変動量、及び像面と基準面Ｚｏとの相対位置の変動量をキャンセルするように、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７、及び検出器８Ａ〜８Ｅをキャリブレーションすることができる。また、制御装置５は、それら変動量をキャンセルするための補正量を求めることができる。
【０１３４】
制御装置５は、例えば投影像の像面と基準面Ｚｏとの相対位置の変動量をキャンセルするように、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７のそれぞれに設けられている結像特性調整装置３０を用いて、複数の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７それぞれの投影像の像面の交差方向における相対位置を調整することができる。また、制御装置５は、投影像の像面と基準面Ｚｏとの相対位置の変動量をキャンセルするように、検出器８Ａ〜８Ｅのそれぞれに設けられているミラー６６，６７を動かして、複数の検出器８Ａ〜８Ｅそれぞれの基準面Ｚｏの交差方向における相対位置を調整することができる。
【０１３５】
また、制御装置５は、例えば投影像の像面と基準面Ｚｏとの相対位置の変動量をキャンセルするように、複数の検出器８Ａ〜８Ｅそれぞれの検出結果を調整することができる。検出器８Ａ〜８Ｅそれぞれの検出結果を調整することによって、検出器８Ａ〜８Ｅの位置を動かすことなく、投影像の像面と基準面Ｚｏとの相対位置の変動量をキャンセルすることができる。
【０１３６】
制御装置５は、上述の変動量をキャンセルするための補正量を導出し、記憶装置５Ｒに記憶する。例えば、制御装置５は、上述の変動量をキャンセルするための結像特性調整装置３０に関する補正量（駆動装置の駆動量）を導出する。また、制御装置５は、上述の変動量をキャンセルするための検出器８Ａ〜８Ｅに関する補正量（ミラー６６，６７の駆動量）を導出する。また、制御装置５は、上述の変動量をキャンセルするための検出器８Ａ〜８Ｅそれぞれの検出結果に関する補正量を導出する。
【０１３７】
次に、ステップＳＢ４について説明する。ステップＳＢ４では、基板ステージ２に保持された基板Ｐの位置検出が行われる。また、必要に応じて、ベースラインの計測が行われる。図９を用いて説明したように、制御装置５は、マスクＭ上のアライメントマーク（不図示）、アライメントシステム９、基準マーク４９、及び空間像計測装置４０等を用いて、ベースラインを計測する。また、制御装置５は、アライメントシステム９を用いて、基板Ｐ上のアライメントマークｍ１〜ｍ６を検出して、基板Ｐ上の複数の露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６の位置を検出する。また、制御装置５は、第２システム８を用いて、基板Ｐの複数の露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６の表面の位置を検出する。
【０１３８】
次に、基板Ｐの露光が実行される。基板Ｐ上に設けられた複数の露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６に対する露光処理は、露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６を投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して基板Ｐの表面（ＸＹ平面）に沿って走査方向に移動させるとともに、マスクＭのパターン領域ＭＡを照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対してマスクＭの下面（ＸＹ平面）に沿って走査方向に移動させながら実行される。本実施形態においては、基板Ｐの走査方向（同期移動方向）をＸ軸方向とし、マスクＭの走査方向（同期移動方向）もＸ軸方向とする。例えば基板Ｐの露光領域ＰＡ１を露光する場合、制御装置５は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して基板Ｐの露光領域ＰＲ１をＸ軸方向に移動するとともに、その基板ＰのＸ軸方向への移動と同期して、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対してマスクＭのパターン領域ＭＡをＸ軸方向に移動しながら、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に露光光ＥＬを照射して、マスクＭからの露光光ＥＬを投影光学系ＰＬを介して投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に照射する。これにより、基板Ｐの露光領域ＰＡ１は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に照射された露光光ＥＬで露光され、マスクＭのパターン領域ＭＡのパターンの像が基板Ｐの露光領域ＰＡ１に投影される。
【０１３９】
例えば露光領域ＰＡ１の露光が終了した後、次の露光領域（例えば露光領域ＰＡ２）を露光するために、制御装置５は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７が次の露光領域ＰＡ２の露光開始位置に配置されるように、基板ステージ２を制御して、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して基板ＰをＸＹ平面内の所定方向に移動する。また、制御装置５は、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７がパターン領域ＭＡの露光開始位置に配置されるように、マスクステージ１を制御して、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対してマスクＭを移動する。そして、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７が露光領域ＰＡ２の露光開始位置に配置され、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７がパターン領域ＭＡの露光開始位置に配置された後、制御装置５は、その露光領域ＰＡ２の露光を開始する。
【０１４０】
制御装置５は、マスクステージ１が保持するマスクＭと基板ステージ２が保持する基板ＰとをＸ軸方向に同期移動しながら基板Ｐに露光光ＥＬを照射する動作と、次の露光領域を露光するために、基板ＰをＸＹ平面内の所定方向（例えばＸ軸方向）にステッピング移動する動作を繰り返しながら、基板Ｐ上に設けられた複数の露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６を、マスクＭに設けられたパターン及び投影光学系ＰＬを介して順次露光する。
【０１４１】
本実施形態においては、制御装置５は、基板Ｐの露光中、ステップＳＢ３で求めた補正量に基づいて、露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６に対して、例えば投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像が目標位置に配置されるように、その投影像の位置（表面方向、交差方向の位置）を補正しつつ、基板Ｐの露光を実行することができる。例えば、制御装置５は、基板Ｐの露光中、露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６の表面に対して、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の像面が合致するように、その投影像の像面の交差方向の位置を結像特性調整装置３０で補正しつつ、基板Ｐの露光を実行することができる。
【０１４２】
また、制御装置５は、検出器８Ａ〜８Ｅを用いて基板Ｐの表面の位置検出を行いながら基板Ｐの露光を実行し、その基板Ｐの露光中、検出器８Ａ〜８Ｅの基準面Ｚｏの位置を補正しつつ、基板Ｐの表面の位置検出を行うことができる。また、制御装置５は、検出器８Ａ〜８Ｅの検出結果を補正し、その補正された検出結果に基づいて、基板Ｐの表面の位置を調整しつつ、基板Ｐの露光を行うことができる。
【０１４３】
これにより、基板Ｐの露光中において、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７のそれぞれに露光光ＥＬが照射され、例えば定盤１４が熱変形しても、その熱変形等に起因する投影像の変動量、及び検出器８Ａ〜８Ｅの変動量をキャンセルしつつ、基板Ｐを露光することができる。
【０１４４】
なおここでは、投影像の位置等の補正を基板Ｐの走査露光と並行して行うこととしたが、制御装置５は、例えば第１露光領域ＰＡ１の露光が開始される前に、ステップＳＢ３で導出した補正量に基づいて、補正を行うことができる。また、制御装置５は、例えば第１露光領域ＰＡ１の露光が終了した後、第２露光領域ＰＡ２の露光が開始される前に、ステップＳＢ３で導出した補正量に基づいて、補正を行うことができる。露光装置ＥＸは、例えばステッピング動作中に補正を行うことができる。
【０１４５】
このように、本実施形態においては、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量に応じた投影像の位置の変動量、基準面Ｚｏの変動量等を予測し、その予測した結果を用いて補正量を導出し、基板Ｐの露光中、投影像と露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６とが所期の位置関係となるように、導出した補正量に基づいて、投影像の位置等を調整しながら、基板Ｐを露光する。
【０１４６】
基板Ｐの露光が終了した後、その露光後の基板Ｐが基板ステージ２からアンロードされるとともに、次の露光前の基板Ｐが基板ステージ２にロードされる。制御装置５は、その基板Ｐ上のアライメントマークｍ１〜ｍ６をアライメントシステム９を用いて検出する。
【０１４７】
先の基板Ｐの露光において投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射された露光光ＥＬに起因してアライメントシステム９の検出器９Ａ〜９Ｆの検出基準Ｃｏが変動している可能性がある。制御装置５は、ステップＳＢ３で求めた補正量に基づいて、例えば検出基準Ｃｏの位置を補正しつつ、アライメントマークｍ１〜ｍ６を検出する。
【０１４８】
また、必要に応じて、ベースラインが計測される。先の基板Ｐの露光において投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射された露光光ＥＬに起因して、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の位置、及びアライメントシステム９の検出器９Ａ〜９Ｆの検出基準Ｃｏの位置が変動している可能性がある。制御装置５は、ステップＳＢ３で求めた補正量に基づいて、投影像と検出基準Ｃｏとの位置関係を補正して、ベースラインを求める。これにより、例えば定盤１４の変形等に起因するベースラインの変動量をキャンセルすることができる。
【０１４９】
そして、制御装置５は、基板Ｐの露光を開始する。以下、上述と同様の処理が繰り返される。
【０１５０】
本実施形態においては、投影像の像面と基準面Ｚｏとの交差方向における位置が合致するようにキャリブレーションが実行されることとしたが、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７それぞれの投影像の像面の交差方向における位置が合致し、検出器８Ａ〜８Ｅそれぞれの基準面Ｚｏの交差方向における位置が合致していれば、投影像の像面の交差方向における位置と、基準面Ｚｏの交差方向における位置とがずれていてもよい。その場合、制御装置５は、交差方向に関する投影像の像面に対する基板Ｐの表面の位置合わせの目標位置をキャリブレーションする。制御装置５は、検出器８Ａ〜８Ｅを用いて、基板ステージ２に保持された基板Ｐの表面の位置を検出し、その検出結果に基づいて、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像の像面と基板ステージ２に保持された基板Ｐの表面とが合致するように、投影像の像面と基板Ｐの表面との位置合わせをするとき交差方向に関する目標位置をキャリブレーションし、そのキャリブレーションされた目標位置に応じて、基板ステージ２の交差方向に関する移動量（駆動システム４の駆動量）を調整する。
【０１５１】
以上説明したように、本実施形態によれば、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量に応じて、投影像の位置、検出基準Ｃｏの位置、及び基準面Ｚｏ等の変動量を予測し、その予測した変動量に基づいて補正量を導出し、基板Ｐの露光時あるいはベースライン計測を含むアライメント処理時において、補正量を用いて投影像、検出基準Ｃｏ、基準面Ｚｏ、検出器８Ａ〜８Ｅの検出結果、検出器９Ａ〜９Ｆの検出結果、基板ステージ２の位置等を補正するようにしたので、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の投影像と基板Ｐの露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６とを所期の位置関係にした状態で露光することができる。したがって、基板Ｐを良好に露光することができる。
【０１５２】
図１８は、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対する露光光ＥＬの照射時間と、投影像の変動量との関係の一例を示す図である。図１８に示すように、露光光ＥＬの照射によって投影像が短時間で変化する。投影像の変動量を予測することによって、スループットの低下を抑制しつつ、投影像の位置を基板Ｐの表面とを合致させることができる。
【０１５３】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【０１５４】
図１９は、第２実施形態に係る、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量を計測する計測装置９０の一例を示す。上述の第１実施形態においては、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の像面側に配置されるパターン密度計測装置４２を用いて、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量を計測した。上述の第１実施形態と異なる第２実施形態の特徴的な部分は、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の物体面と像面との間に、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照射量を計測可能な計測装置９０が配置される点にある。なお、以下の説明においては、計測装置９０が投影光学系ＰＬ２に配置されている場合を例にして説明するが、投影光学系ＰＬ１、ＰＬ３〜ＰＬ７にも計測装置９０を配置することができる。
【０１５５】
投影光学系ＰＬ２は、直角プリズム３１Ａと、レンズ３１Ｂと、凹面鏡３１Ｃとを備えている。凹面鏡３１Ｃを介して露光光ＥＬの一部が凹面鏡３１Ｃの外側に射出される。本実施形態において、計測装置９０は、凹面鏡３１Ｃから射出された露光光ＥＬを計測する。
【０１５６】
凹面鏡３１Ｃには、投影光学系ＰＬ２の物体面側から照射された露光光ＥＬと、像面側から照射された露光光ＥＬとの両方が供給される。したがって、計測装置９０は、投影光学系ＰＬ２に照射される露光光ＥＬの照射量を良好に計測することができる。
【０１５７】
本実施形態においては、例えば基板Ｐの露光中においても、計測装置９０は、投影光学系ＰＬ２に照射される露光光ＥＬの照射量を計測でき、露光光ＥＬの照射量をモニタすることができる。
【０１５８】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【０１５９】
図２０は、第３実施形態に係る投影像の位置の変動量を予測する方法の一例を示す概念図である。露光装置ＥＸの稼動初期状態において、所定の間隔で投影像の位置検出を複数回実行する。最低でも２回以上の位置検出を行うことで、変動量を求めることができる。その求めた変動量から、次の位置検出までの予測補正を行うことができる。本実施形態によれば、変動量を簡易的に求めることができる。
【０１６０】
なお、上述の第１〜第３実施形態において、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７近傍の温度を検出する温度センサを設け、キャリブレーション（ステップＳＢ３）で求めた投影像の変動量と、温度センサの検出結果とに基づいて、補正量を導出してもよい。例えば、定盤１４に複数の温度センサを配置し、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７近傍の温度（温度分布）を考慮して、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７それぞれの投影像の位置の変動を補正するための補正量を求めることができる。同様に、アライメントシステム９近傍の温度を検出する温度センサを設け、アライメントシステム９近傍の温度（温度分布）を考慮して、検出器９Ａ〜９Ｆそれぞれの検出基準Ｃｏの位置の変動を補正するための補正量を求めることができる。また、第２検出システム８近傍の温度を検出する温度センサを設け、第２システム８近傍の温度（温度分布）を考慮して、検出器８Ａ〜８Ｅそれぞれの基準面Ｚｏの位置の変動を補正するための補正量を求めることができる。
【０１６１】
なお、上述の各実施形態において、制御装置５は、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７それぞれに対する露光光ＥＬの照射量に応じて、アライメントシステム９の検出器９Ａ〜９Ｆそれぞれの検出結果を補正するための補正量に重み係数を加味することができる。また、制御装置５は、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７それぞれに対する露光光ＥＬの照射量に応じて、第２検出システム８の検出器８Ａ〜８Ｅそれぞれの検出結果を補正するための補正量に重み係数を加味することができる。
【０１６２】
なお、上述の実施形態の基板Ｐとしては、ディスプレイデバイス用のガラス基板のみならず、半導体デバイス製造用の半導体ウエハ、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
【０１６３】
なお、露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを介した露光光ＥＬで基板Ｐを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。
【０１６４】
露光装置ＥＸの種類としては、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置に限られず、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【０１６５】
なお、上述の各実施形態においては、レーザ干渉計を含む干渉計システムを用いて各ステージの位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えば各ステージに設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。
【０１６６】
なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６７７８２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する可変成形マスク（電子マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれる）を用いてもよい。また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしても良い。
【０１６７】
上述の実施形態の露光装置ＥＸは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０１６８】
半導体デバイス、液晶表示デバイス、電子デバイス等のマイクロデバイスは、図２１に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、上述の実施形態に従って、感光剤が塗布された基板の露光をすること、及び基板の露光によって露光された感光剤を現像して露光パターン層を形成することを含む基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。なお、ステップ２０５では、露光パターン層を介して基板を加工することが含まれる。
【０１６９】
なお、上述の実施形態及び変形例の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【図面の簡単な説明】
【０１７０】
【図１】第１実施形態に係る露光装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係る露光装置の一例を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る投影システム及び基板ステージの一例を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る第２検出システムの一例を示す図である。
【図５】第１実施形態に係るアライメントシステムの一例を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る照明領域と、検出領域と、マスクとの位置関係の一例を示す模式図である。
【図７】第１実施形態に係る投影領域と、検出領域と、基板との位置関係の一例を示す模式図である。
【図８】第１実施形態に係るパターン密度計測装置の一例を説明するための図である。
【図９】第１実施形態に係る露光方法の一例を示すフローチャートである。
【図１０】第１実施形態に係る露光方法の一例を示すフローチャートである。
【図１１】第１実施形態に係る露光方法の一例を示すフローチャートである。
【図１２】第１実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するための図である。
【図１３】第１実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するための模式図である。
【図１４】第１実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するための模式図である。
【図１５】第１実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するための模式図である。
【図１６】第１実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するための模式図である。
【図１７】第１実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するための模式図である。
【図１８】第１実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するための模式図である。
【図１９】第２実施形態に係る露光装置の一例を示す概略構成図である。
【図２０】第３実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するための図である。
【図２１】マイクロデバイスの製造工程の一例を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１７１】
１…マスクステージ、２…基板ステージ、５…制御装置、５Ｒ…記憶装置、７…第１検出システム、８…第２検出システム、８Ａ〜８Ｆ…検出器、９…アライメントシステム、９Ａ〜９Ｆ…検出器、１３…ボディ、１４…定盤、３０…結像特性調整装置、４０…空間像計測装置、４１…照射量計測装置、４２…パターン密度計測装置、Ｃｏ…検出基準、ＥＬ…露光光、ＩＬ１〜ＩＬ７…照明モジュール、ＩＲ１〜ＩＲ７…照明領域、ＩＳ…照明システム、Ｍ…マスク、Ｐ…基板、ＰＬ１〜ＰＬ７…投影光学系、ＰＲ１〜ＰＲ７…投影領域、ＰＳ…投影システム
【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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【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】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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