(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク上のパターンを所定形状の照明領域で照明する照明光学系と、前記マスク上のパターンを感光基板上に投影する投影光学系と、前記マスクと前記感光基板とを一体で保持する保持手段と、前記投影光学系を固定する固定部とを有し、前記保持手段を前記投影光学系に対して所定方向に移動させることによって前記マスク上のパターンを前記投影光学系を介して前記感光基板上に投影露光する投影露光装置において、
前記固定部に対して固定され、少なくとも前記保持手段の前記移動のストローク分の長さをもって当該移動の方向に延設された長尺ミラーと；前記長尺ミラーに対する前記マスク及び前記感光基板の位置に基づいて、前記移動の方向と直交する方向における前記マスクと前記感光基板との相対的な位置ずれ量を計測する計測手段とを備えたことを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】
前記計測手段は、前記長尺ミラーに対する前記マスク及び前記感光基板の位置に基づいて、前記保持手段の前記移動の方向を軸とする回転方向のずれ量を更に計測することを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項３】
前記マスクを前記保持手段に対して保持するマスクステージと、前記感光基板を前記保持手段に対して保持する基板ステージとを更に備えるとともに、
前記計測手段は、計測用の光を射出する手段と；前記マスクステージと前記基板ステージにそれぞれ固定され、前記計測用の光の少なくとも一部を前記長尺ミラーに導くた分岐光学系とを有し、前記長尺ミラーで反射された前記計測用の光を用いて前記マスクと前記感光基板との相対的な位置ずれを計測することを特徴とする請求項１又は２に記載の投影露光装置。
【請求項４】
前記分岐光学系は、前記計測用の光の一部を前記長尺ミラーに導く偏光ビームスプリッタと、当該偏光ビームスプリッタを透過した前記計測用の光を反射する基準ミラーとを備え、
前記計測手段は、前記長尺ミラーからの反射光と前記基準ミラーからの反射光の干渉状態に基づいて前記マスクと前記感光基板との相対的な位置ずれを計測することを特徴とする請求項３に記載の投影露光装置。
【請求項５】
前記分岐光学系は、前記計測用の光を反射して前記長尺ミラーに導く台形ミラーと；前記固定部に対して固定され、前記台形ミラー及び前記長尺ミラーで反射した光が入射する基準ミラーとを備え、
前記計測手段は、前記基準ミラーから前記台形ミラーを介して、前記マスク側と前記感光基板側とから戻る２つの光の干渉状態に基づいて前記マスクと前記感光基板との相対的な位置ずれを計測することを特徴とする請求項３に記載の投影露光装置。
【請求項６】
前記分岐光学系は、前記計測用の光を反射して前記長尺ミラーに導くとともに、当該長尺ミラーからの反射光を反射するペンタプリズムであり、
前記計測手段は、前記ペンタプリズムで反射して、前記マスク側と前記感光基板側とから戻る２つの光の干渉状態に基づいて前記マスクと前記感光基板との相対的な位置ずれを計測することを特徴とする請求項３に記載の投影露光装置。
【請求項７】
マスク上のパターンを所定形状の照明領域で照明する照明光学系と、前記マスク上のパターンを感光基板上に投影する投影光学系と、前記マスクと前記感光基板とを保持する保持手段と、前記投影光学系を固定する固定部とを有し、前記保持手段を前記投影光学系に対して所定方向に移動させることによって前記マスク上のパターンを前記投影光学系を介して前記感光基板上に投影露光する投影露光装置において、
前記固定部に対して固定され、少なくとも前記保持手段の前記移動のストローク分の長さをもって当該移動の方向に延設された長尺ミラーと；計測用の光を射出する手段と前記計測用の光の少なくとも一部を前記長尺ミラーに導く分岐光学系とを備え、前記長尺ミラーに対する前記マスク及び前記感光基板の位置に基づいて、前記移動の方向と直交する方向における前記マスクと前記感光基板との相対的な位置ずれ量を計測する計測手段とを備えたことを特徴とする投影露光装置。
【請求項８】
前記分岐光学系は、前記計測用の光を反射して前記長尺ミラーに導くとともに、当該長尺ミラーからの反射光を反射するペンタプリズムであり、
前記計測手段は、前記ペンタプリズムで反射して、前記マスク側と前記感光基板側とから戻る２つの光の干渉状態に基づいて前記マスクと前記感光基板との相対的な位置ずれを計測することを特徴とする請求項７に記載の投影露光装置。
【請求項９】
前記保持手段は、前記マスクを保持するマスクステージと前記感光基板を保持する基板ステージとを含むことを特徴とする請求項７または８記載の投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクと感光基板とを投影光学系に対して所定方向に移動させることによってマスク上のパターンを感光基板上に投影露光する投影露光装置に関し、特に、マスクと感光基板との相対的な位置ずれ量を計測する技術に関する。
【０００２】
【従来技術】
図７は、従来の投影露光装置の構成を示す。この投影露光装置は、マスク１１０のパターンを投影光学系１１２を介してガラスプレート（感光基板）１１４上に等倍で投影するものである。図７において、マスク１１０とガラスプレート１１４とが移動（走査）する方向をＸ軸とし、マスク１１０の平面内でＸ軸と直交する方向をＹ軸とし、マスク１１０の法線方向（投影光学系１２の光軸方向）をＺ軸とする。投影光学系１１２は、コの字型の架台１１６の中央に固定されている。架台１１６の端部には、超高圧水銀ランプ等よりなる光源およびフライアイレンズ等からなる照明光学系１１８が固定されており、照明光学系１１８から射出された光によってマスク１１０の所定形状領域を均一な照度で照明するようになっている。
【０００３】
マスク１１０及びガラスプレート１１４は、ＸＹ平面とほぼ平行になるように、マスクステージ１２０及びプレートステージ１２２上にそれぞれ保持されている。また、マスクステージ１２０及びプレートステージ１２２は、共通のキャリッジ１２４によって一体的に保持されている。マスクステージ１２０の下方には、２つのＹ方向微動アクチュエータ１２６，１２８が、キャリッジ１２４に固定された状態で配置されており、これら２つのＹ方向微動アクチュエータ１２６，１２８によってマスクステージ１２０のＹ軸方向の位置を調整できるようになっている。マスクステージ１２０の投影光学系１１２側の端部には、Ｘ方向微動アクチュエータ１３０がキャリッジ１２４に固定された状態で配置されており、このＸ方向微動アクチュエータ１３０によってマスクステージ１２０のＸ軸方向の位置を調整できるようになっている。
【０００４】
一方、プレートステージ１２２は、走査露光中におけるプレート１１４の露光領域が投影光学系１１２を介したマスク１１０のパターン結像面とほぼ一致するように、Ｚ軸方向に適宜移動可能であるとともに、Ｘ軸周りおよびＹ軸周りにチルト（傾斜）可能に構成されている。すなわち、プレートステージ１２２をＺ軸方向に移動させることによって、結像状態を調整し、更に、ガラスプレート１１４のレベリングを行う（Ｘ軸周り及びＹ軸周りにチルトさせる）。このような調整動作により、ガラスプレート１１４の厚みムラや、傾き、うねり等を補正することができる。
【０００５】
キャリッジ１２４は、ガイド部材１３２ａ，１３２ｂに沿ってＸ軸方向にスライド可能に構成されている。そして、照明系１１８から射出される照明光に対して、キャリッジ１２４をＸ軸方向に移動することによって、マスク１１０とガラスプレート１１４とが投影光学系１１２（照明光）に対して同期して走査され、その走査に従ってマスク１１０上に形成されたパターンが徐々にガラスプレート１１４上に転写される。そして、一度の走査により、マスク１１０に形成されたパターン領域の全体がガラスプレート１１４上に投影露光（転写）される。
【０００６】
次に、上記のような投影露光装置における、マスク１１０とガラスプレート１１４の位置合わせ機構について説明する。マスクステージ１２０及びプレートステージ１２４の底部には、Ｙ方向微動アクチュエータ１２６，１２８にそれぞれ対応する位置に、移動鏡１３６ａ，１３６ｂ，１３８ａ，１３８ｂが固定されている。移動鏡１３６ａ，１３６ｂは、キャリッジ１２４に固定された差動タイプのレーザ干渉計１４０から射出されるレーザ光を反射するように構成されている。すなわち、レーザ干渉計１４０から射出されたレーザ光は、分岐光学系１４４によって２つの光束に分割され、それぞれの光が移動鏡１３６ａ，１３６ｂに導かれる。移動鏡１３６ａ，１３６ｂで反射したレーザ光は、分岐光学系１４４を介してレーザ干渉計１４０に入射する。そして、干渉計１４０では、移動鏡１３６ａ，１３６ｂからの２つの反射光を合成し、これら２つの光の干渉状態に基づいて、Ｙ方向微動アクチュエータ１２６が設置された位置における、マスク１１０とガラスプレート１１４との非走査方向（Ｙ軸方向）の相対位置ずれを検出する。
【０００７】
一方、移動鏡１３８ａ，１３８ｂは、キャリッジ１２４に固定された差動タイプのレーザ干渉計１４２から射出されるレーザ光を反射するように構成されている。すなわち、レーザ干渉計１４２から射出されたレーザ光を、分岐光学系１４６によって２つの光束に分割し、それぞれの光を移動鏡１３８ａ，１３８ｂに導く。移動鏡１３８ａ，１３８ｂで反射したレーザ光は、分岐光学系１４６を介してレーザ干渉計１４２に入射する。そして、干渉計１４２では、移動鏡１３８ａ，１３８ｂからの２つの反射光を合成し、これら２つの光の干渉状態に基づいて、Ｙ方向微動アクチュエータ１２８が設置された位置における、マスク１１０とガラスプレート１１４との非走査方向（Ｙ軸方向）の相対位置ずれを検出する。
【０００８】
このように、レーザ干渉計１４０及びレーザ干渉計１４２によって、Ｘ軸方向に一定の間隔を持った２点（１２６，１２８）におけるマスク１１０とガラスプレート１１４とのＹ軸方向の相対位置ずれを検出することができる。また、レーザ干渉計１４０とレーザ干渉計１４２との検出結果の差により、マスク１１０とガラスプレート１１４との法線周り（Ｚ軸周りの回転方向）の相対位置ずれを検出することができる。マスク１１０とガラスプレート１１４とのＹ軸方向又は法線周りの位置ずれ量が検出されると、Ｙ方向微動アクチュエータ１２６，１２８を駆動して、そのずれ量を補正する。なお、レーザ干渉計１４０及び１４２は、キャリッジ１２４に固設された光源からの光束を利用しているので、検出されたＹ軸方向の相対位置ずれは、キャリッジ１２４の姿勢変化の影響を含まないことになる。すなわち、キャリッジ１２４がＸ軸周りに変位した場合には、レーザ干渉計１４０，１４２の光源及び分岐光学系１４４，１４６もキャリッジ１２４と共に変位するため、この様な状況でのマスク１１０とガラスプレート１１４のＹ軸方向のずれ量は検出されない。
【０００９】
マスクステージ１２０とプレートステージ１２２のＸ軸方向の端部には、Ｘ方向微動アクチュエータ１３０の対応する位置に、反射鏡１４８と反射鏡１５０がそれぞれ設置されている。これらの反射鏡１４８，１５０は、それぞれレーザ干渉計１５２，１５４からのレーザ光を反射するように配置構成されている。レーザ干渉計１５２は、測長タイプの干渉計であり、光源から射出されたレーザ光束を、マスクステージ１２０に固定された反射鏡１４８と、架台１１６に固設された固定鏡（不図示）とに導いている。そして、反射鏡１４８からの反射光を固定鏡からの反射光と干渉（合成）させて受光し、これら２つの光の干渉状態に基づいて、マスク１１０のＸ軸方向の位置を検出するようになっている。
【００１０】
一方、レーザ干渉計１５４も測長タイプの干渉計であり、架台１１６や投影光学系１１４のような固定系に固設された光源から射出されたレーザ光束を、プレートステージ１２２に固定された反射鏡１５０と上述した固定鏡（不図示）とに導いている。そして、反射鏡１５０からの反射光を固定鏡からの反射光と干渉させて受光し、これら２つの光の干渉状態に基づいて、ガラスプレート１１４のＸ軸方向の位置を検出するようになっている。
【００１１】
また、レーザ干渉計１５２とレーザ干渉計１５４との検出結果の差により、マスク１１０とガラスプレート１１４とのＸ軸方向の相対位置ずれを検出することができる。すなわち、レーザ干渉計１５２によって計測されるマスク１１０のＸ軸方向の位置と、レーザ干渉計１５４によって計測されるガラスプレート１１４のＸ軸方向の位置の相対的な差を求める。ここで、レーザ干渉計１５２および１５４はともに固定系に固設された光源を利用しているので、キャリッジ１２４のピッチング方向（Ｙ軸周りの回転方向）の姿勢変化、すなわちキャリッジ１２４のピッチング量を含めたマスク１１０とガラスプレート１１４との走査方向（Ｘ軸方向）の相対位置ずれを検出することができる。なお、プレートステージ１２２側に配置されたレーザ干渉計１５４の出力は、走査制御するためのキャリッジ駆動制御用コントローラ（図示せず）にフィードバックされ、走査露光中にガラスプレート１１４の全領域において露光量が均一になるように、投影光学系１１２に対するキャリッジ１２４の速度制御を行う。
【００１２】
キャリッジ１２４の上面には、Ｘ軸方向に延びた長尺状の反射鏡１５６が固定設置されており、レーザ干渉計１５８から射出されるレーザ光を反射するようになっている。レーザ干渉計１５８は、キャリッジ１２４のローリング方向（Ｘ軸周りの回転方向）の姿勢変化を検出する差動タイプの干渉計である。この干渉計システムにおいては、架台１１６に固設された光源から射出されたレーザ光束を２つの光束に分割し、各レーザ光束を反射鏡１５６上のＺ軸方向に離れた２点に導いている。そして、反射鏡１５６で反射したレーザ光束を合成しその干渉光を受光することによって、キャリッジ１２４全体のＸ軸周りの回転量、すなわちローリング量が検出される。この装置においては、干渉計１５８によって検出されたローリング量に基づいて、投影光学系１１２を基準としたマスク１１０とガラスプレート１１４とのＹ軸方向の相対的なずれ量を演算によって求める。そして、Ｙ方向微動アクチュエータ１２６，１２８を適宜駆動することによってそのずれ量を補正する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の投影露光装置においては、マスク１１０とガラスプレート１１４のＹ軸方向の位置ずれを計測するレーザ干渉計１４０，１４２、及びその分岐光学系１４４，１４６が、キャリッジ１２４上に固設されている。このため、ガイド部材１３２ａ，１３２ｂの真直度に誤差等により、キャリッジ１２４が変形していると、分岐光学系１４４と分岐光学系１４６との間に相対変位を生じてしまう。その結果、レーザ干渉計１４０と１４２によって計測された値、すなわち、マスク１１０とガラスプレート１１４とのＹ軸方向の相対位置ずれ量に誤差が含まれることになる。
【００１４】
また、レーザ干渉計１４０と１４２をキャリッジ１２４上に設置しているため、キャリッジ１２４の駆動力を大きくする必要がある。更に、キャリッジ１２４上に長尺状の反射鏡１５６が固設されているため、キャリッジ１２４の重量が増し、キャリッジの駆動力を更に大きくしなければならない。その結果、駆動系が大型化すると共に、キャリッジ１２４の走査精度（等速制御）の向上を図ること困難となる。
【００１５】
本発明は上記のような状況に鑑みて成されたものであり、マスクと感光基板の非走査方向の相対的な位置ずれを正確に検出できる投影露光装置を提供することを目的とする。また、小型軽量で、安定した動作精度を有する投影露光装置を提供することを他の目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明においては、マスク（１０）上のパターンを所定形状の照明領域で照明する照明光学系（１８）と、マスク（１０）上のパターンを感光基板（１４）上に投影する投影光学系（１２）と、マスク（１０）と感光基板（１４）とを一体で保持する保持手段（２４）と、投影光学系（１２）を固定する固定部（１６）とを有し、保持手段（２４）を投影光学系（１２）に対して所定方向（Ｘ軸方向）に移動させることによってマスク（１０）上のパターンを投影光学系（１２）を介して感光基板（１４）上に投影露光する投影露光装置において、固定部（１６）に対して固定され、少なくとも保持手段（２４）の移動のストローク分の長さをもって当該移動の方向に延設された長尺ミラー（６２，６６）と；この長尺ミラー（６２，６６）に対するマスク（１０）及び感光基板（１４）の位置に基づいて、移動の方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）におけるマスク（１０）と感光基板（１４）との相対的な位置ずれ量（△Ｙ）を計測する計測手段（４８，５０，６４，６８）とを備えている。上記のような発明において、計測手段（４８，５０，６４，６８）は、長尺ミラー（６２，６６）に対するマスク（１０）及び感光基板（１４）の位置に基づいて、保持手段（２４）の移動の方向（Ｘ軸方向）を軸とする回転方向のずれ量（△Ｘθ）を更に計測することができる。
【００１７】
上記のような本発明において、例えば、マスク（１０）を保持手段（２４）に対して保持するマスクステージ（２０）と、感光基板（１４）を保持手段（２４）に対して保持する基板ステージ（２２）とを更に備える。また、計測手段（４８，５０，６４，６８）は、計測用の光を射出する手段（４８，５０）と；マスクステージ（２０）と基板ステージ（２２）にそれぞれ固定され、計測用の光の少なくとも一部を長尺ミラー（６２，６６）に導くた分岐光学系（６４，６８）とを有する。そして、長尺ミラー（６２，６６）で反射された計測用の光を用いてマスク（１０）と感光基板（１４）との相対的な位置ずれ（△Ｙ）を計測する。
【００１８】
上記のような分岐光学系（６４，６８）としては、計測用の光の一部を長尺ミラー（６２，６６）に導く偏光ビームスプリッタ（６４，６８）と、当該偏光ビームスプリッタ（６４，６８）を透過した計測用の光を反射する基準ミラー（６５）とを用いて構成することができる。そして、計測手段（４８，５０）は、長尺ミラー（６２，６６）からの反射光と基準ミラー（６５）からの反射光の干渉状態に基づいてマスク（１０）と感光基板（１４）との相対的な位置ずれ（△Ｙ）を計測する。
【００１９】
また、上記の分岐光学系の他の態様としては、計測用の光を反射して長尺ミラー（６２、６６）に導く台形ミラー（７０）と；固定部（１６）に対して固定され、台形ミラー（７０）及び長尺ミラー（６２，６６）で反射した光が入射する基準ミラー（７２）とを用いて構成することができる。そして、計測手段（６９）は、基準ミラー（７２）から台形ミラー（７０）を介して、マスク（１０）側と感光基板（１４）側とから戻る２つの光の干渉状態に基づいてマスク（１０）と感光基板（１４）との相対的な位置ずれ（△Ｙ）を計測する。
【００２０】
また、上記の分岐光学系の更に他の態様としては、計測用の光を反射して長尺ミラー（６２，６６）に導くとともに、当該長尺ミラー（６２，６６）からの反射光を反射するペンタプリズム（８２）を用いて構成することができる。そして、計測手段（８１）は、ペンタプリズム（８２）で反射して、マスク（１０）側と感光基板側（１４）とから戻る２つの光の干渉状態に基づいてマスク（１０）と感光基板（１４）との相対的な位置ずれ（△Ｙ）を計測する。
【００２１】
【作用】
上記のような本発明においては、計測用の光を長尺ミラー（６２，６６）に対して投射し、これら長尺ミラー（６２，６６）からの反射光に基づいて、移動の方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）におけるマスク（１０）と感光基板（１４）との相対的な位置ずれ量（△Ｙ）を計測している。ここで、長尺ミラー（６２，６６）は、マスク（１０）や感光基板（１４）の保持手段で（２４）でなく、固定部（１６）に対して固定されているため、従来のように長尺ミラー（６２，６６）や分岐光学系を保持手段（２４）上に設置する必要がないため、保持手段（２４）を軽量化することができる。また、マスク（１０）と感光基板（１４）の相対的な位置を調整するアクチュエータ等の駆動系の小型化が実現できると共に、走査露光時の定速性も高まり、安定した露光ができる。
【００２２】
また、保持手段（２４）の移動の方向（Ｘ軸方向）を軸とする回転方向のずれ量（△Ｘθ）を計測することができる。すなわち、保持手段（２４）の姿勢変化や保持手段（２４）内の局所的な変形に起因する相対位置ずれを含んだマスク（１０）と感光基板（１４）との相対的な位置ずれを検出することができる。このため、保持手段（２４）の案内面の真直度不良等により保持手段（２４）自体が変形した場合であっても、投影光学系（１２）を基準とし、マスク（１０）と感光基板（１４）との位置を正確に検出、且つ補正することができる。その結果、保持手段（２４）の機械系の案内精度（運動性能）のみならず、保持手段（２４）自体の変形に依存することなく、投影光学系（１２）に対するマスク（１０）と感光基板（１４）との位置関係を一定に保ち、安定した高い露光精度（転写精度）を確保することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に示した実施例に基づいて説明する。本実施例は、走査型の投影露光装置に本発明を適用したものである。
【００２４】
【実施例】
図１は、実施例にかかる投影露光装置の構成を示す。この投影露光装置は、マスク１０のパターンを投影光学系１２を介してガラスプレート（感光基板）１４上に等倍で投影するものである。図１において、マスク１０とガラスプレート１４とが走査される方向をＸ軸とし、マスク１０の平面内でＸ軸と直行する方向をＹ軸とし、マスク１０の法線方向（投影光学系１２の光軸方向）をＺ軸とする。投影光学系１２は、コの字型の架台１６の中央に固定されている。架台１６の端部には、超高圧水銀ランプ等よりなる光源およびフライアイレンズ等からなる照明光学系１８が固定されており、この照明光学系１８から射出された照明光によってマスク１０の所定形状領域を均一な照度で照明するようになっている。
【００２５】
マスク１０及びガラスプレート１４は、ＸＹ平面とほぼ平行になるように、マスクステージ２０及びプレートステージ２２上にそれぞれ保持されている。また、マスクステージ２０及びプレートステージ２２は、共通のキャリッジ２４によって一体的に保持されている。マスクステージ２０の下方には、２つのＹ方向微動アクチュエータ２６，２８が、キャリッジ２４に固定された状態で配置されており、これら２つのＹ方向微動アクチュエータ２６，２８によってマスクステージ２０のＹ軸方向の位置を調整できるようになっている。マスクステージ２０の投影光学系１２側の端部には、Ｘ方向微動アクチュエータ３０がキャリッジ２４に固定された状態で配置されており、このＸ方向微動アクチュエータ３０によってマスクステージ２０のＸ軸方向の位置を調整できるようになっている。
【００２６】
一方、プレートステージ２２は、走査露光中におけるプレート１４の露光領域が投影光学系１２を介したマスク１０のパターン結像面とほぼ一致するように、Ｚ軸方向に適宜移動可能であるとともに、Ｘ軸周りおよびＹ軸周りにチルト（傾斜）可能に構成されている。すなわち、プレートステージ２２をＺ軸方向に移動させることによって、結像状態を調整し、更に、ガラスプレート１４のレベリングを行う（Ｘ軸周り及びＹ軸周りにチルトさせる）。このような調整動作により、ガラスプレート１４の厚みムラや、傾き、うねり等を補正することができる。
【００２７】
キャリッジ２４は、駆動系３６によって、ガイド部材３２ａ，３２ｂに沿ってＸ軸方向にスライド可能に構成されている。そして、照明光学系１８から射出される照明光に対して、キャリッジ２４をＸ軸方向に移動することによって、マスク１０とガラスプレート１４とが投影光学系１２（照明光）に対して同期して走査され、その走査に従ってマスク１０上に形成されたパターンが徐々にガラスプレート１４上に転写される。そして、一度の走査により、マスク１０に形成されたパターン領域の全体がガラスプレート１４上に投影露光（転写）される。
【００２８】
次に、上記のような投影露光装置における、マスク１０とガラスプレート１４の位置合わせ機構について、図１に加えて図２及び図３を参照して説明する。マスク１０とガラスプレート１４の位置は、架台１６に固定された６つのレーザ干渉計（４０，４２，４４，４６，４８，５０）を用いて計測される。
【００２９】
レーザ干渉計４０，４２は、マスクステージ２０の投影光学系１２側の側部に設置された反射鏡５４，５６に対して計測用のレーザ光を射出する。反射鏡５４，５６は、Ｙ軸方向に所定の間隔をもって配置され、各々の反射面がＹＺ平面に平行になるように配置されている。レーザ干渉計４０，４２は、反射鏡５４，５６からの反射光に基づいてマスク１０のＸ軸方向の位置を計測する。また、レーザ干渉計４０，４２の計測値からマスク１０のＺ軸周りの変位量を計測できるようになっている。すなわち、レーザ干渉計４０によって計測される反射鏡５４の位置（マスク１０の位置）と、レーザ干渉計４２によって計測される反射鏡５６の位置（マスク１０の位置）との相対的な変位量に基づいて、マスク１０のＺ軸周りの変位量を求めることができる。
【００３０】
レーザ干渉計４４，４６は、プレートステージ２２の投影光学系１２側の側部に設置された反射鏡５８，６０に対して計測用のレーザ光を射出する。反射鏡５８，６０は、Ｙ軸方向に所定の隔をもって配置され、各々の反射面がＹＺ平面に平行になるように配置されている。レーザ干渉計４４，４６は、反射鏡５８，６０からの反射光に基づいてガラスプレート１４のＸ軸方向の位置を計測する。また、レーザ干渉計４４，４６の計測値からガラスプレート１４のＺ軸周りの変位量を計測できるようになっている。すなわち、レーザ干渉計４４によって計測される反射鏡５８の位置（ガラスプレート１４の位置）と、レーザ干渉計４６によって計測される反射鏡６０の位置（ガラスプレート１４の位置）との相対的な変位に基づいて、ガラスプレート１４のＺ軸周りの変位量を求めることができる。
【００３１】
レーザ干渉計４８は、マスク１０のＹ軸方向の位置を計測するものであり、マスクステージ２０に固定された分岐光学系６４を介して、一端が架台１６の天井部に固定された長尺状の反射鏡６２に対し計測用のレーザ光を照射する。反射鏡６２は、少なくともキャリッジ２４の移動ストローク分の長さを有し、一端が架台１６に固定された状態で他端がマスクステージ２０側に延びている。また、反射鏡６２の反射面（底面）は、Ｙ軸に垂直（ＸＺ平面に平行）になるように配置されている。分岐光学系６４は、レーザ干渉計４８から射出されるレーザ光を反射鏡６２の反射面に対して垂直に導くように構成されている。レーザ干渉計４８においては、反射鏡６２からの反射光を受光し、反射鏡６２に対するマスク１０のＹ軸方向の位置を計測する。すなわち、投影光学系１２を含む固定側（架台１６）を基準としたマスク１０のＹ軸方向の変位を計測する。
【００３２】
レーザ干渉計５０は、ガラスプレート１４のＹ軸方向の位置を計測するものであり、プレートステージ２２に固定された分岐光学系６８を介して、一端が架台１６の天井部に固定された長尺状の反射鏡６６に対し計測用のレーザ光を照射する。反射鏡６６は、上述した反射鏡６２と同様に、少なくともキャリッジ２４の移動ストローク分の長さを有し、一端が架台１６に固定された状態で他端がプレートステージ２２側に延びている。また、反射鏡６６の反射面はＹ軸に垂直（ＸＺ平面に平行）な方向を向いている。分岐光学系６８は、レーザ干渉計５０から射出されたレーザ光を反射鏡６６の反射面（底面）に対して垂直に導くように構成されている。レーザ干渉計５０においては、反射鏡６６からの反射光を受光し、反射鏡６６に対するガラスプレート１４のＹ軸方向の位置を計測する。すなわち、投影光学系１２を含む固定側（架台１６）を基準としたガラスプレート１４のＹ軸方向の変位を計測する。
【００３３】
レーザ干渉計４８及び５０から出力されるレーザ光を反射ミラー６２，６６に導く分岐光学系６４，６８としては、例えば、偏光ビームスプリッタ（６４）を使用することができる。図３は、マスク１０とガラスプレート１４とのＹ軸方向のずれを計測する本発明の第１実施例にかかる干渉計システムの構成を示す。マスクステージ２０に設置された偏光ビームスプリッタ６４の後方には、基準ミラー６５が設置されており、偏光ビームスプリッタ６４を透過した光を反射するようになっている。本実施例においては、レーザ干渉計４８から射出された光の一部は、偏光ビームスプリッタ６４において反射ミラー６２側に導かれ、その他の光は偏光ビームスプリッタ６４を透過して基準ミラー６５に入射する。
【００３４】
レーザ干渉計４８においては、反射ミラー６２で反射した光と、基準ミラー６５で反射した光の光路長の差から、反射ミラー６２に対するマスク１０のＹ軸方向の位置を計測する。すなわち、反射ミラー６２に対してマスク１０がＹ軸方向に変位すると、偏光ビームスプリッタ６４から反射ミラー６２までの光路長が変化し、反射ミラー６２から戻る光と基準ミラー６５から戻る光との間に相対的な光路長の差が生じる。従って、レーザ干渉計４８に受光される光の干渉状態に基づいてマスク１０のＹ軸方向の位置を計測することができる。なお、プレートステージ２２に設置された分岐光学系６８も上記分岐光学系（６４，６５）と同じ構成であり、ここでは重複した説明を省略する。
【００３５】
本実施例においては、上記のような６つのレーザ干渉計（４０，４２，４４，４６，４８，５０）の計測値に基づいて、マスク１０とガラスプレート１４のＸ軸方向、Ｙ軸方向，Ｘ軸周りの回転方向（Ｘθ方向）、Ｙ軸周りの回転方向（Ｙθ方向）及びＺ軸周りの回転方向（Ｚθ方向）の相対的なずれ量△ｘ，△ｙ，△ｘθ，△ｙθ，△ｚθをそれぞれ検出することができる。詳述すると、マスク１０側においては、レーザ干渉計４０の計測値ＭＸ１とレーザ干渉計４２の計測値ＭＸ２とに基づいて、例えば、これらの平均値をとって、マスク１０のＸ軸方向の位置ＭＸを求める。また、レーザ干渉計４０の計測値ＭＸ１と、レーザ干渉計４２の計測値ＭＸ２との差からマスク１０のＺθ方向の変位量ＭＺθが求まる。更に、レーザ干渉計４８の計測値からマスク１０のＹ軸方向の位置ＭＹが求まる。
【００３６】
一方、ガラスプレート１４側において、レーザ干渉計４４の計測値ＰＸ１と、レーザ干渉計４６の計測値ＰＸ２とに基づいて、例えば、これらの平均値をとって、ガラスプレート１４のＸ軸方向の位置ＰＸが求まる。また、レーザ干渉計４４の計測値ＰＸ１と、レーザ干渉計４６の計測値ＰＸ２との差からガラスプレート１４のＺθ方向の変位量ＰＺθが求まる。更に、レーザ干渉計５０の計測値からガラスプレート１４のＹ軸方向の位置ＰＹが求まる。
【００３７】
そして、上記のように求められたマスク１０のＸ軸方向の位置ＭＸと、ガラスプレート１４のＸ軸方向の位置ＰＸとの差から、キャリッジ２４のピッチング（Ｙ軸周りの回転）を含むマスク１０とガラスプレート１４のＸ軸方向の相対的なずれ量△Ｘが求まる。また、マスク１０のＹ軸方向の位置ＭＹと、ガラスプレート１４のＹ軸方向の位置ＰＹとの差から、キャリッジ２４のローリング（Ｘ軸周りの回転）を含むマスク１０とガラスプレート１４のＹ軸方向のずれ量△Ｙが求まる。更に、マスク１０のＺθ方向の位置ＭＺθとガラスプレート１４のＺθ方向の位置ＰＺθとから、マスク１０とガラスプレート１４とのＺ軸周りの相対的なずれ量△Ｚθが求まる。
【００３８】
次に、上記実施例の全体的な動作について説明する。まず、マスク１０とガラスプレート１４の双方に形成されたマークを図示しない顕微鏡で観察し、マスク１０とガラスプレート１４との初期アライメントを行う。そして、この状態で、各レーザ干渉計（４０，４２，４４，４６，４８，５０）の計測値を０に設定する、所謂キャリブレーションを行う。次に、駆動系３６によってキャリッジ２４をＸ軸方向に駆動して走査露光を開始する。走査露光中は、各レーザ干渉計（４０，４２，４４，４６，４８，５０）により、上記のような手順により、マスク１０とガラスプレート１４との相対的な位置ずれ量△Ｘ，△Ｙ，△Ｚθを求める。次に、これらの位置ずれ量△Ｘ，△Ｙ，△Ｚθに基づき、マスクステージ２０上に設けた微動アクチュエータ２６，２８，３０の駆動量（調整量）を演算によって求める。そして、これらの微動アクチュエータ２６，２８，３０によって、マスク１０とガラスプレート１４とのＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸周りの回転方向の位置調整をフィードバック制御によって行う。
【００３９】
上記のような本実施例においては、反射ミラー６２，６６が、架台１６に対して固定されているため、キャリッジ２４の姿勢変化やキャリッジ２４内の局所的な変形に起因する相対位置ずれを含んだマスク１０とガラスプレート１４との相対的な位置ずれを検出することができる。このため、キャリッジ２４のガイド部材３２ａ、３２ｂの真直度不良等によりキャリッジ２４自体が変形した場合であっても、投影光学系１２を基準とし、マスク１０とガラスプレート１４との位置を正確に検出、且つ補正することができる。その結果、キャリッジ２４の機械系の案内精度（運動性能）のみならず、キャリッジ２４自体の変形に依存することなく、投影光学系１２に対するマスク１０とガラスプレート１４との位置関係を一定に保ち、安定した高い露光精度（転写精度）を確保することができる。
【００４０】
また、従来のように反射ミラー６２，６６や分岐光学系６４，６８をキャリッジ２４上に設置する必要がなく、キャリッジ２４を軽量化することができる。これにより、駆動系３６の小型化が実現できると共に、走査露光時の定速性も高まり、安定した露光ができる。
【００４１】
図４〜図６は、マスク１０とガラスプレート１４とのＹ軸方向の相対的な位置ずれ△Ｙを計測する干渉計システムの他の実施例（第２〜第４実施例）を示す。なお、上記第１実施例（図１，図２及び図３）の構成要素と同一又は対応する構成要素については同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００４２】
図４に示す干渉計システムは、レーザ干渉計６９と、マスクステージ２０に設置された台形ミラー７０と、架台１６等を含む固定部に設置された基準ミラー７２とを備えている。なお、図示しないが、プレート１４側にも同様の台形ミラーと基準ミラーとが設けられている。レーザ干渉計６９は、一本のレーザ光を２本に分割し、それぞれの光束をマスク１０側とガラスプレート１４側に導くようになっている。マスク１０側において、レーザ干渉計６９から射出された一方の光束は、台形ミラー７０で反射して反射ミラー６２に導かれる。そして、反射ミラー６２で反射した光は、再び台形ミラー７０で反射して基準ミラー７２に入射する。このような動作は、ガラスプレート１４側でも同じである。レーザ干渉計６９では、マスク１０側とガラスプレート１４側からそれぞれ戻った光束を合成し、両光束の干渉状態を観察し、マスク１０とガラスプレート１４のＹ軸方向の相対的な位置ずれ量△Ｙを計測する。
【００４３】
図５は、マスク１０とガラスプレート１４のＹ軸方向の相対的な位置ずれを計測する本発明の第３実施例にかかる干渉計システムのうち、マスク１０側の構成を示す。本実施例の干渉計システムは、レーザ干渉計４８と、レーザ干渉計４８から射出された光を分岐する偏光ビームスプリッタ７４と、偏光ビームスプリッタ７４を透過した光の波長を変えるλ／４板７６と、マスクステージ２０に設置された基準ミラー７８と、偏光ビームスプリッタ７４の下方に配置されたコーナーキューブ８０とを備えている。本実施例は、２本の光線束を利用する所謂２光線干渉計であり、偏光ビームスプリッタ７４の反射面から基準ミラー７８の反射面までの距離と、偏光ビームスプリッタ７４の反射面から反射ミラー６２までの距離が等しくなるように配置されている。
【００４４】
本実施例においては、反射ミラー６２に対してマスクステージ２０がＹ軸方向に変位すると、反射ミラー６２から戻る反射光の光路長が変化する。そして、反射ミラー６２から戻る光と、一定（固定）の光路長を有する基準ミラー７８から戻る反射光との間に光路長差が生じ、レーザ干渉計４８では戻った光の干渉状態からマスク１０のＹ軸方向の位置を検出するようになっている。なお、必ずしも２本の光線束を用いたシステムとする必要はなく、１本の光束を用いて計測を行うこともできる。また、プレートステージ２２側の構成についても同様であるため、重複した説明を省略する。
【００４５】
図６は、マスク１０とガラスプレート１４のＹ軸方向の相対的な位置ずれを計測する本発明の第４実施例にかかる干渉計システムを示す。本実施例の干渉計システムは、レーザ干渉計８１と、マスクステージ２０に設置されたペンタプリズム８２とを備えている。なお、図示しないが、プレート１４側にも同様のペンタプリズムが設けられている。レーザ干渉計８１は、一本のレーザ光を２本に分割し、それぞれの光束をマスク１０側とガラスプレート１４側のペンタプリズム（８２）に導くようになっている。マスク１０側において、レーザ干渉計８１から射出された一方の光束は、ペンタプリズム８２で反射して反射ミラー６２に導かれる。そして、反射ミラー６２で反射した光は、再びペンタプリズム８２で反射してレーザ干渉計８１に戻る。レーザ干渉計８１では、マスク１０側とガラスプレート１４側からそれぞれ戻った光束を合成し、両光束の干渉状態を観察し、マスク１０とガラスプレート１４のＹ軸方向の相対的な位置ずれ量△Ｙを計測する。
【００４６】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれの実施例に何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された発明の思想の範囲内で、種々の設計変更が可能である。上記実施例においては、長尺状の反射鏡６２，６６を架台１６に固定しているが、投影光学系１２を含む固定側の他の箇所に設置しても良く、例えば、投影光学系１２に設置することも可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、固定部（１６）に設置された長尺ミラー（６２，６６）に対して計測用の光を投射し、これら長尺ミラー（６２，６６）からの反射光に基づいて、移動の方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）におけるマスク（１０）と感光基板（１４）との相対的な位置ずれ量（△Ｙ）を計測しているため、保持手段（２４）の機械系の案内精度（運動性能）のみならず、保持手段（２４）自体の変形に依存することなく、投影光学系（１２）に対するマスク（１０）と感光基板（１４）との位置関係を一定に保ち、安定した高い露光精度（転写精度）を確保することができる。また、保持手段（２４）を駆動する駆動系の小型化が実現できると共に、走査露光時の定速性も高まり、安定した露光ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例にかかる等倍正立像タイプの投影露光装置を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す投影露光装置の側面を概略的に示す側面図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施例にかかる干渉計システムの概略構成（配置）を示す正面図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施例にかかる干渉計システムの概略構成（配置）を示す正面図である。
【図５】図５は、本発明の第３実施例にかかる干渉計システムの概略構成（配置）を示す正面図である。
【図６】図６は、本発明の第４実施例にかかる干渉計システムの概略構成（配置）を示す正面図である。
【図７】図７は、従来の投影露光装置の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０・・・マスク
１２・・・投影光学系
１４・・・ガラスプレート
１６・・・架台
１８・・・照明系
２０・・・マスクステージ
２２・・・プレートステージ
２４・・・キャリッジ
４０，４２，４４，４６，４８，５０，６９，８１・・・レーザ干渉計
６２，６６・・・反射鏡
６４，６８・・・分岐光学系
７０・・・台形ミラー
７２・・・基準ミラー
７４・・・偏光ビームスプリッタ
８２・・・ペンタプリズム
【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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