(57)【要約】  【課題】  ２つの反射鏡を固定する固定部材に熱変形等による歪みが加わった場合であっても、２つの反射鏡のなす角度を一定に維持することができる固定装置、ステージ装置、露光装置、及びデバイスの製造方法を提供する。  【解決手段】  ２つの長尺の反射鏡６１，６２を所定部材に固定する固定装置１００において、２つの反射鏡６１，６２を所定の位置関係で保持する構造体１０１と、構造体１０１に一体に形成されて所定部材に固定される第１固定部１０３，１０４及び第２固定部１０５を有し、第１固定部１０３，１０４は、弾性部１０８を介して構造体１０１に連結される。  【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの長尺の反射鏡を所定部材に固定する固定装置において、
前記少なくとも２つの反射鏡を所定の位置関係で保持する構造体と、
前記構造体に一体化されて前記所定部材に固定される第１固定部及び第２固定部を有し、
前記第１固定部は、弾性部を介して前記構造体に連結されることを特徴とする固定装置。
【請求項２】
前記２つの反射鏡は、略平行に配置されてペンタミラーを構成することを特徴とする請求項１に記載の固定装置。
【請求項３】
前記固定装置は、前記第１固定部を複数有し、前記所定部材に実質的に３点支持されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固定装置。
【請求項４】
前記第１固定部は、前記反射鏡の長手方向に沿って配置されることを特徴とる請求項３に記載の固定装置。
【請求項５】
前記弾性部は、弾性ヒンジからなることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の固定装置。
【請求項６】
前記弾性ヒンジは、前記反射鏡の反射面の中心位置と略同一高さに位置するよう形成されることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の固定装置。
【請求項７】
前記固定部は、前記構造体と一体形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の固定装置。
【請求項８】
所定平面内を移動可能な可動部と、前記可動部に支持され前記可動部に対して試料を保持して移動可能な試料台と、前記可動部に固定した反射鏡に測長光を照射して前記試料台の位置を計測する干渉計とを有するステージ装置において、
前記反射鏡を前記可動部に固定する固定装置として、請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の固定装置を用いることを特徴とするステージ装置。
【請求項９】
マスクを保持するマスクステージと、基板を保持する基板ステージとを有し、前記マスクに形成されたパターンを前記基板に露光する露光装置において、
前記マスクステージと前記基板ステージの少なくとも一方に、請求項８に記載のステージ装置を用いることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程において請求項９に記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子、映像素子、液晶表示素子又は薄膜磁気ヘッドなどの各種マイクロデバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）などの逐次移動型の投影露光装置が主流となっている。
露光装置では、感光性基板の焦点合わせの方法として、いわゆるオートフォーカスセンサを用いた方式が知られている。オートフォーカスセンサによる焦点合わせは、投光器から基板表面に斜めに光を照射し、この基板表面からの反射光を受光器で受光することで、基板表面の高さ（投影光学系の光軸方向の位置）を検出する。そして、その検出結果に基づいて、基板ステージに設けられた複数のアクチュエータによって、基板を保持する試料台の光軸方向の位置（Ｚ方向位置）を制御して、投影光学系の焦点に基板表面を合わせるものである。
しかし、オートフォーカスセンサは、基板表面を被検出面とするため、オートフォーカスセンサの計測点に基板が位置しない場合や、基板が基板ステージ上に搭載されていない場合には、試料台のＺ方向位置を検出することができない。このため、試料台のＺ方向の位置を検出するレーザ干渉計（Ｚ干渉計）を露光装置に設け、基板が搭載されていない場合等であっても、試料台のＺ方向の位置を正確に計測することができる技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−１６０５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、干渉計からの光を基板ステージ上でＺ方向に反射させる反射光学素子としては、ペンタミラーを用いることが考えられている。ペンタミラーは、２つの反射鏡からなり、２つの反射鏡（面）が４５°となるように配置することにより、入射した光を直交する方向に反射させるものである。したがって、２つの反射鏡のなす角度を常に一定に維持する必要がある。
しかしながら、２つの反射鏡を固定する固定部材と基板ステージとは、様々な事情により異なる材料が用いられるので、周辺の温度変化等に伴って熱変形して、２つの反射鏡のなす角度を変化させてしまう。すなわち、温度変化が発生すると、２つの反射鏡を固定する固定部材に熱変形による歪みが発生し、その歪みが２つの反射鏡の位置関係を変化させて、干渉計による位置計測に誤差が発生させてしまうという問題がある。特に、ペンタミラーを構成する２つの反射鏡は、ＸＹ方向に移動する基板ステージ上に配置されるので、基板ステージ装置の移動距離に応じた長さを必要とする。このため、熱変形に影響されやすいという特徴がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、２つの反射鏡を固定する固定部材に熱変形等による歪みが加わった場合であっても、２つの反射鏡のなす角度を一定に維持することができる固定装置、ステージ装置、露光装置、及びデバイスの製造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】
本発明に係る固定装置、ステージ装置、露光装置、及びデバイスの製造方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、少なくとも２つの長尺の反射鏡（６１，６２）を所定部材（４３）に固定する固定装置（１００）において、少なくとも２つの反射鏡を所定の位置関係で保持する構造体（１０１）と、構造体に一体化されて所定部材に固定される第１固定部（１０３，１０４）及び第２固定部（１０５）を有し、第１固定部は、弾性部（１０８）を介して構造体に連結されるようにした。
この発明によれば、２つの反射鏡を所定の位置関係で保持する構造体と所定部材に固定される第１固定部との間に弾性部が存在するので、所定部材が熱変形した場合であっても、その変形による力を弾性部で吸収することができるので、２つの反射鏡の位置関係が一定に保たれる。
【０００６】
また、２つの反射鏡（６１，６２）が、略平行に配置されてペンタミラー（６０）を構成するものでは、常に入射される光を入射方向と直交する方向に反射することができる。
また、固定装置（１００）が、第１固定部（１０３，１０４）を複数有し、所定部材（４３）に実質的に３点支持されるものでは、２つの反射鏡を所定の位置関係で安定して保持することができる。
また、第１固定部（１０３，１０４）が、反射鏡（６１，６２）の長手方向に沿って配置されるものでは、変形の影響が大きい長手方法に弾性部に連結された第１固定部が配置されるので、効果的に変形の影響を吸収、除去することができる。
また、弾性部（１０８）が、弾性ヒンジからなるものでは、簡単な構造により効果的に変形の影響を吸収、除去することができる。
また、弾性ヒンジ（１０８）が、反射鏡（６１，６２）の反射面（６１ａ，６２ａ）の中心位置と略同一高さに位置するよう形成されるものでは、固定部材に所定部材の熱変形等による力が加わった際に、反射鏡の反射面に捻り力が加わりづらくなるので、常に入射される光を入射方向と直交する方向に反射することができる。
また、固定部（１０３，１０４，１０５）が、構造体（１０１）と一体形成されているものでは、構造体と固定部とをネジ留め等で結合する必要がないので、組立を容易化できると共に組立誤差等に起因する歪みの発生を回避できる。
【０００７】
第２の発明は、所定平面内を移動可能な可動部（４３）と、可動部に支持され可動部に対して試料（Ｗ）を保持して移動可能な試料台（４２）と、可動部に固定した反射鏡（６１，６２）に測長光（５４，５５）を照射して試料台の位置を計測する干渉計（５３）とを有するステージ装置（４０）において、反射鏡を可動部に固定する固定装置として、第１の発明の固定装置を用いるようにした。
この発明によれば、試料台のＺ方向の位置を正確に計測することができる。
【０００８】
第３の発明は、マスク（Ｒ）を保持するマスクステージ（２０）と、基板（Ｗ）を保持する基板ステージ（４０）とを有し、マスクに形成されたパターン（ＰＡ）を基板に露光する露光装置（ＥＸ）において、マスクステージと基板ステージの少なくとも一方に、第２の発明のステージ装置を用いるようにした。
この発明によれば、基板のＺ方向の位置が正確に計測されるので、基板の表面を投影光学系の像面に正確に合わせ込むことができ、露光不良を低減することができる。
【０００９】
第４の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、リソグラフィ工程において第３の発明の露光装置（ＥＸ）を用いるようにした。
この発明によれば、露光不良が低減されてスループットが向上するので、効率よく高性能なデバイスを製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、２つの反射鏡を所定の位置関係で保持する構造体と所定部材に固定される第１固定部との間に存在する弾性部が、所定部材の熱変形等を吸収するので、２つの反射鏡の位置関係が一定に保たれる。これにより、２つの反射鏡を用いた位置計測を常に正確に行うことができる。
露光装置のステージ装置に用いた場合には、試料台のＺ方向の位置を正確に計測することができる。これにより、試料台に載置した基板のＺ方向の位置が正確に計測されるので、基板の表面を投影光学系の像面に正確に合わせ込むことができ、露光不良を低減することができる。
したがって、露光不良が低減されてスループットが向上するので、効率よく高性能なデバイスを製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の固定装置、ステージ装置、露光装置、及びデバイスの製造方法の実施形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の露光装置ＥＸの一実施形態を示す概略構成図である。
露光装置ＥＸは、レチクル（マスク）Ｒとウエハ（基板）Ｗとを一次元方向に同期移動しつつ、レチクルＲに形成されたパターンＰＡを投影光学系３０を介してウエハＷ上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。
そして、露光装置ＥＸは、露光光ＥＬによりレチクルＲを照明する照明光学系１０、レチクルＲを保持するレチクルステージ２０、レチクルＲから射出される露光光ＥＬをウエハＷ上に投射する投影光学系３０、ウエハＷを保持するウエハステージ４０、露光装置ＥＸを統括的に制御する制御装置８０等を備える。
なお、以下の説明において、投影光学系３０の光軸ＡＸと一致する方向をＺ方向、Ｚ方向に垂直な平面内でレチクルＲとウエハＷとの同期移動方向（走査方向）をＹ方向、Ｚ方向及びＹ方向に垂直な方向（非走査方向）をＸ方向とする。更に、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわり方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１２】
照明光学系１０は、レチクルステージ２０に支持されているレチクルＲを露光光ＥＬで照明するものであり、露光用光源、可変ＮＤフィルタ、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるレチクルＲ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等（いずれ不図示）を有している。
照明光学系１０から射出される露光光ＥＬとしては、水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の紫外光が用いられる。
そして、光源５から射出されたレーザビームは、照明光学系１０に入射され、レーザビームの断面形状がスリット状又は矩形状（多角形）に整形されるとともに照度分布がほぼ均一な照明光（露光光）ＥＬとなってレチクルＲ上に照射される。
【００１３】
レチクルステージ（マスクステージ）２０は、レチクルＲを支持しつつ、投影光学系３０の光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内の２次元移動及びθＺ方向の微小回転を行うものである。
レチクルステージ２０は、不図示のレチクルベース上のガイド面上にエアベアリングを介して非接触に載置される。そして、レチクルステージ２０は、そのガイド面上でリニアモータ等のレチクル駆動部２１によって、走査方向であるＹ方向に駆動可能であると共に、θＺ方向に微小回転可能である。
そして、レチクルステージ２０には、矩形開口が形成されており、開口周辺部に設けられたレチクル吸着機構によりレチクルＲが真空吸着等により保持される。
レチクルステージ２０のＸＹ方向の位置は、レチクルステージ２０上に固定された移動鏡２２と、移動鏡２２に対向するように配置されたレーザ干渉計２３とによって、例えば、０．１〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。
そして、レチクルステージ２０上のレチクルＲの２次元方向の位置及び回転角は、レーザ干渉計２３によりリアルタイムで計測され、その計測結果は制御装置８０に出力される。そして、制御装置８０がレーザ干渉計２３の計測結果に基づいてリニアモータ等を駆動することで、レチクルステージ２０に支持されているレチクルＲの位置決め等が行われる。
【００１４】
投影光学系３０は、フッ素ドープ石英、蛍石、フッ化リチウム等のフッ化物結晶からなるレンズや反射鏡などの複数の投影レンズ系を投影系ハウジング（鏡筒）で密閉したものであり、レチクルステージ２０の直下に設けられる。投影レンズ系は、レチクルＲを介して射出される露光光ＥＬを所定の投影倍率β（βは例えば１／４）で縮小して、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ上の特定領域（ショット領域）に結像させる。なお、投影光学系３０の投影レンズ系の各要素は、それぞれ保持部材（不図示）を介して投影系ハウジングに支持され、各保持部材は各要素の周縁部を保持するように例えば円環状に形成されている。
なお、露光光ＥＬとして、Ｆ２レーザ等の真空紫外線を用いるため、透過率の良好な光学硝材（光学素子）として、蛍石（ＣａＦ２の結晶）、フッ素や水素等をドープした石英ガラス、及びフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）等が用いられる。この場合、投影光学系３０において、屈折光学部材のみで構成して所望の結像特性（色収差特性等）を得るのは困難であることから、屈折光学部材と反射鏡とを組み合わせた反射屈折系を採用してもよい。
【００１５】
ウエハステージ（基板ステージ、ステージ装置）４０は、ウエハＷを支持しつつ、ＸＹ平面内の２次元移動及びθＺ方向の微小回転を行うものであって、ウエハＷを真空吸着又は静電吸着等により保持するウエハホルダ４１、ウエハＷのレベリング及びフォーカシングを行うためにウエハホルダ４１をＺ方向、θＸ方向及びθＹ方向の３自由度方向に微小駆動するＺテーブル４２、Ｚテーブル４２をＹ方向に連続移動するとともにＸ方向にステップ移動するＸＹテーブル４３、ＸＹテーブル４３をＸＹ平面内で移動可能に支持するウエハ定盤４４、Ｚテーブル４２及びＸＹテーブル４３とを一体として平行移動させるウエハ駆動部４６等を備える。
ウエハ定盤４４は、床面Ｆ上に３箇所又は４箇所の防振ユニット４８を介して略水平に支持される。各防振ユニット４８は、床面Ｆからウエハ定盤４４に伝達される微振動をそれぞれマイクロＧレベルで絶縁する。そして、ウエハ定盤４４の上面は、平面度が非常に高く加工されており、ＸＹテーブル４３の移動基準面であるガイド面４４ａとされる。これにより、ＸＹテーブル４３は、投影光学系３０の下方で、ウエハ駆動部４６によって駆動され、ガイド面４４ａに沿って、ＸＹ平面内で２次元移動する。
なお、ＸＹテーブル４３の底面には、複数のエアベアリング（エアパッド）４５が固定されており、これらのエアパッド４５によってＸＹテーブル４３がウエハ定盤４４上に、例えば数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持される。
【００１６】
ＸＹテーブル４３は、ウエハＷを保持するＺテーブル４２を３箇所のＺ駆動部４７を介して支持する（図２参照）。３箇所のＺ駆動部４７は、ボイスコイルモータ等を含んで構成され、それぞれＸＹテーブル４３上でＺテーブル４２を支持する共に、Ｚテーブル４２をＺ方向、θＸ方向及びθＹ方向の３自由度方向に微小駆動する。
【００１７】
Ｚテーブル４２の＋Ｘ方向の端部近傍には、Ｘ軸に直交する反射面を有する移動鏡５１Ｘが設けられ、外部には、移動鏡５１Ｘにレーザ光を照射するレーザ干渉計５２Ｘが配置される。同様に、Ｚテーブル４２の＋Ｙ方向の端部近傍にＹ軸に直交する反射面を有する移動鏡５１Ｙが設けられ、これに対応して、レーザ干渉計５２Ｙが設けられる（図２参照）。なお、レーザ干渉計５２Ｘ，５２Ｙは、それぞれ多軸干渉計であって、Ｚテーブル４２の回転量を検出可能である。
これにより、Ｚテーブル４２、ひいてはウエハＷの２次元方向の位置、及び回転角がレーザ干渉計５２Ｘ，５２Ｙにより、０．１〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。そして、その計測結果は制御装置８０に出力され、制御装置８０がレーザ干渉計５２Ｘ，５２Ｙの計測結果に基づいてウエハ駆動部４６を駆動することでウエハステージ４０に支持されているウエハＷの位置決めを行う。
【００１８】
制御装置８０は、露光装置ＥＸを統括的に制御するものであり、各種演算及び制御を行う演算部の他、各種情報を記録する記憶部や入出力部等を備える。
そして、例えば、レーザ干渉計２３，５２の検出結果に基づいてレチクルＲ及びウエハＷの位置を制御して、レチクルＲに形成されたパターンＰＡの像をウエハＷ上のショット領域に転写する露光動作を繰り返し行う。
【００１９】
また、露光装置ＥＸは、投影光学系３０の像面に対するウエハＷの表面の位置（フォーカス位置）を検出するフォーカス検出系７０を備えている。フォーカス検出系７０は、ウエハＷの表面に対して斜め方向より検出光を投射する投光部７１と、ウエハＷの表面で反射した検出光の反射光を受光する受光部７２とを備えている。そして、受光部７２の受光結果は、制御装置８０に出力される。制御装置８０は、フォーカス検出系７０の検出結果に基づいて、ＸＹテーブル４３上に配置されたＺ駆動部４７を駆動して、Ｚテーブル４２を移動させることで、ウエハＷの表面の位置を投影光学系３０の焦点深度内に収める。すなわち、ウエハＷのフォーカス位置及び傾斜角を制御して、ウエハＷの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系３０の像面に合わせ込む。
【００２０】
図２は、ウエハステージ４０の拡大図である。
ウエハステージ４０は、Ｚ位置検出系を備える。Ｚ位置検出系は、Ｚテーブル４２のＺ方向の位置（投影光学系３０との間隔）を直接計測する計測装置である。
Ｚ位置計測系のレーザ干渉計５３は、不図示のレーザ光源を備え、このレーザ光源は波長が安定化された互いに偏光軸方向が直交する一対のレーザビームを略Ｙ方向に沿って射出する。具体的には、レーザ干渉計５３のレーザ光源から、略Ｙ方向に沿って互いにＺ方向に僅かに離間した計測光５４と参照光５５とが射出される。なお、レーザ干渉計５３から射出される一対のレーザビームのうち、披計測対象としてのＺテーブル４２に対して照射される一方のレーザビームは計測光５４（Ｐ偏光成分、周波数成分Ｆ１）であり、後述する参照鏡６５に対して照射される他方のレーザビームは参照光５５（Ｓ偏光成分、周波数成分Ｆ２）である。
【００２１】
ＸＹテーブル４３には、２つの反射鏡６１，６２が設置される。２つの反射鏡６１，６２は、その反射面６１ａ，６２ａが４５°の角度をなすように配置されて、ペンタミラー６０を構成する。ペンタミラー６０とは、２つの反射面６１ａ，６２ａを有し、Ｙ方向から入射した光を２つの反射面６１ａ，６２ａで順次反射させて、Ｚ方向に射出し、又はこれと逆にＺ方向から入射した光を２つの反射面６１ａ，６２ａで順次反射させてＹ方向に射出するものである。ペンタミラー６０は、入射光に対する相対角度が多少ずれた場合であっても、入射光と射出光の角度（ここでは９０度）を一定に保つ機能を有する。
このような２つの反射鏡６１，６２でペンタミラー６０を実現することにより、ペンタプリズムを用いた場合に比べて、入射に伴う損失が少なく、また、軽量化を図りやすいという効果もある。
【００２２】
レーザ干渉計５３から射出された計測光５４は、ペンタミラー６０に入射して、第１反射面６１ａ、第２反射面６２ａで順次反射されて、直角上方向（＋Ｚ方向）に射出され、Ｚテーブル４２の下面に設けられた反射鏡６４に到達する。そして、反射鏡６４で−Ｚ方向に反射された計測光５４は、ペンタミラー６０に再び入射し、第２反射面６２ａ、第１反射面６１ａで順次反射されて、進行してきた光路を逆行して、レーザ干渉計５３に帰還する。
一方、レーザ干渉計５３から射出された計測光５４に対して＋Ｚ方向に僅かに離間してほぼＹ方向に沿って射出される参照光５５は、ペンタミラー６０に入射して、第１反射面６１ａ、第２反射面６２ａで順次反射されて、直角上方向（＋Ｚ方向）に射出され、投影光学系３０に設けられた参照鏡６５に到達する。そして、参照鏡６５で−Ｚ方向に反射された参照光５５は、ペンタミラー６０に再び入射し、第２反射面６２ａ、第１反射面６１ａで順次反射されて、進行してきた光路を逆行して、レーザ干渉計５３に帰還する。
【００２３】
ペンタミラー６０で反射されてレーザ干渉計５３に帰還した計測光５４及び参照光５５は、レーザ干渉計５３が備える不図示の光電変換装置に入射する。光電変換装置の内部では、偏光子によって両偏光成分を干渉させ、その干渉光が光電素子により検出され、周波数がＦ２−Ｆ１の電気信号に変換されて、不図示の位相検出手段に送られる。この位相検出手段は、レーザ光源から送られてきた基準信号と測定信号との間の絶対位相差を検出する位相計である。すなわち、光電変換装置にて光電変換された干渉光は、Ｆ２−Ｆ１のビート周波数に、参照鏡６５とペンタミラー６０との間隔の変動にともなって生じるドップラー効果分の周波数変化を加えた周波数を有する測定信号として光電変換装置から位相検出手段へ入力される。一方、レーザ光源からは、周波数Ｆ１の光と周波数Ｆ２の光を干渉して得られたＦ２−Ｆ１のビート周波数を有する信号が基準信号として位相検出手段に入力される。そして、位相検出手段において、基準信号と測定信号との位相差が検出され、その位相差の変化分を積算することで、参照鏡６５とペンタミラー６０との間隔の変化分に比例した信号が求められる。このように、参照鏡６５とペンタミラー６０との間隔が変動すると、絶対位相もこれに比例して変化するため、絶対位相差からこれらの間隔の変動分を測定することができる。
【００２４】
このように、計測光５４と参照光５５の光路を、ＸＹテーブル４３に設けられた２つの反射面６１ａ，６２ａを有するペンタミラー６０によって直角方向に折り曲げるようにしたので、ペンタミラー６０が固定されているＸＹテーブル４３がＸＹ平面内での移動等に伴い多少の傾斜が生じた場合であっても、ペンタミラー６０に入射する計測光５４及び参照光５５と射出する計測光５４及び参照光５５の角度は、常に一定に保たれる。したがって、ＸＹテーブル４３に傾きが生じた場合であっても、誤差なくＺテーブル４２の投影光学系３０に対する間隔を計測することができる。
【００２５】
なお、ペンタミラー６０の２つの反射鏡６１，６２及び反射鏡６４は、Ｘ方向に沿って延設されており、ＸＹテーブル４３がＸ方向の可動範囲内のどこにあっても計測光５４と参照光５５を反射できるようになっている。
【００２６】
図３は、ペンタミラー６０の斜視図である。図４は、ペンタミラー６０をＸＹテーブル４３に固定する固定部材１００の斜視図及び平面図である。
２つの反射鏡６１，６２は、セラミックス等の低熱膨張材で形成された固定部材１００に略平行に配置され、かつ反射鏡６１，６２の反射面６１ａ，６２ａのなす角度が４５°になるように固定される。これにより、２つの反射鏡６１，６２がペンタミラー６０を構成する。そして、ペンタミラー６０（反射鏡６１，６２）を載置した固定部材１００は、ＸＹテーブル４３に固定される。
固定部材１００は、２つの反射鏡６１，６２が固定されるフレーム部（構造体）１０１と、フレーム部１０１に一体に形成された固定部１０３，１０４，１０５とからなる。
フレーム部１０１は、長尺の２つの反射鏡６１，６２と略同一の長さをする部位１０１ａ，１０１ｂが複数の梁部１０１ｃにより連結されて構成される。部位１０１ａ，１０１ｂには、反射鏡６１，６２を固定するボルトが挿入される貫通穴が設けられる。
固定部１０３，１０４は、部位１０１ｂの両端部にそれぞれ形成される。固定部１０５は、部位１０１ａの略中央部に形成される。そして、固定部１０３，１０４，１０５には、それぞれ不図示のボルトが挿入される貫通穴が設けられる。貫通穴にボルトを挿入してＸＹテーブル４３に締結することにより、固定部１０３，１０４，１０５がＸＹテーブル４３に当接、固定される。すなわち、固定部材１００は、固定部１０３，１０４，１０５を介してＸＹテーブル４３に三点支持される。
【００２７】
図４に示すように、固定部１０３，１０４には、弾性ヒンジ１０８が形成される。弾性ヒンジ１０８は、ボルトを挿入する貫通穴が存在する部位とフレーム部１０１に連結する部位との略中間にＺ方向に向けたスリットとして形成される。
固定部１０３，１０４に弾性ヒンジ１０８を設けたのは、以下ような理由による。すなわち、ＸＹテーブル４３及び固定部材１００には、様々な設計要求から異なる材料が用いられている。例えば、固定部材１００には低熱膨張材であるセラミックス等が、ＸＹテーブル４３にはアルミナ等が用いられる。このため、固定部材１００及びＸＹテーブル４３が周囲温度の変化等により加熱或いは冷却されると、両者の熱膨張係数の違い等により、固定部材１００に微少な歪みが加わってしまう。つまり、ＸＹテーブル４３が熱変形すると、その影響により固定部材１００に引張或いは圧縮力がかかって、固定部材１００に固定された２つの反射鏡６１，６２が変形してしまう。これにより、レーザ干渉計５３の計測結果に誤差が発生する。なお、ＸＹテーブル４３の熱変形量は、数ナノメートル程度である。
このため、ＸＹテーブル４３に固定される固定部１０３，１０４に弾性ヒンジ１０８を設けることにより、ＸＹテーブル４３の熱変形した際に、その変形に応じて弾性ヒンジ１０８を変形させて、言い替えれば、ＸＹテーブル４３の熱変形の影響を弾性ヒンジ１０８で吸収することにより、２つの反射鏡６１，６２の変形を防止する。
【００２８】
このように、弾性ヒンジ１０８は、３つの固定部１０３，１０４，１０５のうち、固定部材１００の長手方向（Ｘ方向）の両端部に形成された固定部１０３，１０４に設けられ、ＸＹテーブル４３がＸ方向に伸縮した場合に、その変形の影響を吸収可能となっている。
なお、ＸＹテーブル４３の短手方向（Ｙ方向）の変形は、ペンタミラー６０の性能に殆ど影響を及ぼさない。すなわち、固定部材１００にＹ方向の力が加わっても、２つの反射鏡６１，６２の相対距離が変わるだけであって、反射面６１ａ，６２ａのなす角度は殆ど変化しない。このため、ペンタミラー６０の特性に影響を及ぼさないので、Ｙ方向の変形に対応する機構は設けていないが、勿論、弾性ヒンジ１０８と同様な機構を設けてもよい。
【００２９】
なお、弾性ヒンジ１０８は、ＸＹテーブル４３がＸ方向に変形した際に、その変形に応じて変形して、ＸＹテーブル４３の熱変形の影響を吸収するが、完全に影響を吸収できるものではなく、微少の引張力或いは圧縮力が固定部材１００にかかってしまう。
このため、固定部材１００に加わる力が反射面６１ａ，６２ａを歪めてしまわないようにする必要がある。特に、反射鏡６２は、固定部材１００に接する面積が大きいために、反射鏡６１に比べて歪みが発生しやすい。
そこで、固定部１０３，１０４に設けられる弾性ヒンジ１０８位置を反射面６２ａの中心位置と略同一となる（弾性ヒンジ１０８のスリットの先端位置が反射面６２ａの中心位置に合う）ように形成する。すなわち、弾性ヒンジ１０８の位置が反射面６２ａの中心位置と略同一であると、反射鏡６２の反射面６２ａには、引張力或いは圧縮力のみがかかるようになり、捻回力は殆ど加わらなくなる。そして、反射鏡６２が引張力或いは圧縮力により伸縮したとしても、反射鏡６２の反射面６２ａと反射鏡６２の反射面６１ａとのなす角度は殆ど変わらないので、レーザ干渉計５３の誤差の発生を抑えることが可能となる。
【００３０】
続いて、上述した露光装置ＥＸを用いてレチクルＲのパターンＰＡの像をウエハＷに露光する方法について説明する。
まず、レチクルＲがレチクルステージ２０にロードされるとともに、ウエハＷがウエハステージ４０にロードされる。
続いて、各種の露光条件が設定された後に、制御装置８０の管理の下で、アライメント等の準備作業が行われる。
次いで、制御装置８０は、アライメント結果に基づいてウエハＷ側のレーザ干渉計５２の計測値をモニタしつつ、ウエハＷのファーストショット（第１番目のショット領域）の露光のための加速開始位置（走査開始位置）にウエハステージ４０を移動させる。そして、レチクルステージ２０及びウエハステージ４０とのＹ方向の走査しつつ、露光光ＥＬを照射することにより、レチクルＲのパターンＰＡがウエハＷ上のファーストショット領域のレジスト層に縮小転写される。
そして、繰り返し、他のショット領域に対して上述したような走査露光が行われて、ウエハＷ上の全ての露光対象ショット領域にレチクルＲのパターンＰＡが順次転写される。また、このような処理を繰り返し行うことにより、複数のウエハＷの露光が行われる。
【００３１】
上述した露光処理では、ＸＹテーブル４３がＸ方向及びＹ方向に繰り返し移動する。また、Ｚテーブル４２も繰り返しＺ方向に移動する。この際、ウエハＷ（Ｚテーブル４２）のＺ方向の位置は、フォーカス検出系７０及びレーザ干渉計５３により検出される。特に、レーザ干渉計５３は、ウエハＷがウエハホルダ４１上に戴置されていない場合やウエハＷがフォーカス検出系７０の検出範囲から外れてしまった場合であっても、Ｚテーブル４２（ウエハＷ）のＺ方向の位置を検出可能となる。
また、露光処理を繰り返し行うことにより、ＸＹテーブル４３に熱変形が発生したとしても、その影響により、ＸＹテーブル４３上に設置したペンタミラー６０は殆ど変形しないようになっているので、レーザ干渉計５３によるＺテーブル４２のＺ方向の位置計測は、常に正確に行われる。
なお、ＸＹテーブル４３が、高加速度で移動するので、その影響でレーザ干渉計５３のペンタミラー６０に微少変形が発生するが、ペンタミラー６０の剛性、加速度の大きさ、方向、時間等の条件は既知であるため、その変形を予測して補正を加えられる。
このようにして、Ｚテーブル４２（ウエハＷ）のＺ方向の位置を常に正確に検出することができる。特に、熱変形によるペンタミラー６０の２つの反射鏡６１，６２の歪みは、予想が困難であるために補正が殆ど不可能であるが、この熱変形の影響を防止することができるので、確実にＺテーブル４２のＺ方向の位置計測を正確に行うことができる。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。
【００３３】
本実施形態においては、固定部材１００とＸＹテーブル４３との接続部付近に弾性ヒンジ１０８を設けた場合について説明したが、これに限らない。例えば、バネ機構等の弾性機構であってもよい。弾性ヒンジ１０８は、Ｘ方向にのみ変形するものであったが、ＸＹ方向に変形する弾性機構を設けてもよい。
なお、固定部１０３，１０４，１０５は、フレーム部１０１と一体に形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、各固定部を別部材として、それらをフレーム部１０１に結合して一体化する構成としてもよい。その場合には、固定部１０３，１０４，１０５とフレーム部１０１との結合には、ネジ留め等の既知の結合方法を用いることができる。
【００３４】
また、レーザ干渉計５３からの計測光５４と参照光５５とを僅かに離間させるようにしたが、同一の光路上に射出する場合であってもよい。この場合には、反射鏡６４に代えて偏光ビームスプリッタが用いられる。分離面にてＰ偏光成分を反射し、Ｓ偏光成分を透過する光学特性を有する偏光ビームスプリッタを用いることにより、計測光５４を反射しする一方で、参照光５５を透過して投影光学系３０に固定された参照鏡６５に到達させる。
また、分離面にてＰ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を反射する光学特性を有する偏光ビームスプリッタを反射鏡等を併用して用いることも可能である。
【００３５】
また、上述の実施形態においては、投影光学系とウエハとの間が気体（空気や窒素）で満たされている露光装置について説明しているが、液浸式の露光装置に本発明を適用することができる。
【００３６】
また、前述した実施形態ではステップ・アンド・リピート方式の露光装置を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置にも本発明を適用することができる。更に、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウエハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。更には、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。
【００３７】
レチクルステージ２０の移動により発生する反力は、投影光学系３０に伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（対応ＵＳＰ５，８７４，８２０）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
また、ウエハステージ４０の移動により発生する反力は、投影光学系３０に伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（対応ＵＳＰ５，５２８，１１８）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【００３８】
次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図５は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。
まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【００３９】
次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【００４０】
図６は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ２１（酸化ステップ）おいては、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においては、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においては、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においては、ウエハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【００４１】
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００４２】
また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハ等ヘ回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平１１−１９４４７９号、特開２０００−１２４５３号、特開２０００−２９２０２号等に開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】露光装置ＥＸを示す概略構成図である。
【図２】ウエハステージ４０の拡大図である。
【図３】ペンタミラー６０の斜視図である。
【図４】固定部材１００の斜視図及び平面図である。
【図５】マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【図６】図５におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
４０  ウエハステージ（ステージ装置、基板ステージ）
４２  Ｚテーブル（試料台）
４３  ＸＹテーブル（所定部材、可動部）
５３  レーザ干渉計（干渉計）
５４  計測光（測長光）
５５  参照光（測長光）
６０  ペンタミラー
６１，６２  反射鏡
６１ａ，６２ａ  反射面
１００  固定部材（固定装置）
１０１  フレーム部（構造体）
１０３，１０４  固定部（第１固定部）
１０５  固定部（第２固定部）
１０８  弾性ヒンジ（弾性部）
Ｗ  ウエハ（試料、基板）
Ｒ  レチクル（マスク）
ＰＡ  パターン
ＥＸ  露光装置
【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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