(57)【要約】【課題】スキャン速度や、スキャン方向のショットサイズに応じた高精度なフォーカス補正を実現する。【解決手段】  複数の異なる同期移動速度条件の下で、レチクルステージ上の計測用レチクルに形成されたパターン領域内のパターン（フォーカステストマークを構成する内側マーク，外側マーク）を投影光学系を介して、異なるウエハ上にそれぞれ転写する。そして、それらのウエハを現像後、重ね合わせ計測装置を用いて、各ウエハ上のフォーカステストマークのレジスト像の位置情報（内側マークの像と外側マークの像との位置ずれ量）を計測する（ステップ１２８〜１３２）。次いで、計測した全てのフォーカステストマークのレジスト像の位置情報に基づいて、走査露光時のデフォーカス量の速度比例位置項、速度比例時間項、時間項及び位置項を、それぞれ算出する（ステップ１３４）。【選択図】図６
2006165216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクが載置されたマスクステージと物体が載置された物体ステージとを、所定の走査方向に関して同期移動して前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して前記物体上に転写する走査型露光装置における、デフォーカス状態の評価方法であって、
複数の異なる同期移動速度条件の下で、前記マスクステージ上の所定のパターン領域内のパターンを前記投影光学系を介して物体上に、それぞれ転写する工程と；
前記転写工程における転写結果に基づいて、走査露光時のデフォーカス量の、前記物体ステージの速度に比例する、前記パターン領域内の位置に依存する第１の成分及び基準時からの時間に依存する第２の成分と、前記物体ステージの速度に依存しない、前記パターン領域内の位置に依存する第３の成分及び前記基準時からの時間に依存する第４の成分を、それぞれ算出する工程と；を含む評価方法。
【請求項２】
前記転写する工程では、前記同期移動速度条件毎に、前記パターン領域の少なくとも一部をそれぞれ転写して、前記走査方向のサイズが異なる複数の転写像を物体上にそれぞれ形成することを特徴とする請求項１に記載の評価方法。
【請求項３】
前記転写する工程では、前記各同期移動速度条件について、前記物体ステージを前記走査方向の一側から他側へ移動する第１同期移動方向と、この反対の第２同期移動方向との２方向で、前記転写が行われ、
前記算出する工程では、前記第１同期移動方向と前記第２同期移動方向とのそれぞれについて前記デフォーカス量の各成分を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の評価方法。
【請求項４】
前記算出する工程では、前記デフォーカス量の各成分を前記パターン領域を前記走査方向に直交する方向に関して二分割した分割領域毎に個別に算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の評価方法。
【請求項５】
前記パターン領域は、デフォーカス量に応じて、その像が前記投影光学系の光軸に直交する面内で位置ずれする位相シフトパターンから成る複数のパターンを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の評価方法。
【請求項６】
前記転写する工程では、各同期移動速度条件の下で、前記マスクステージ上の前記パターン領域内のパターンを前記投影光学系を介して物体上の複数の領域に、それぞれ転写し、
前記物体上の前記複数の領域における前記パターンの転写結果に基づいて得られる各領域内の複数の評価点におけるデフォーカス量の計測値から、走査露光時のデフォーカス量の前記第１、第２、第３及び第４の成分を差し引くことで、前記物体ステージ上で前記物体を保持する保持部材上の位置に依存するデフォーカス量の成分を算出する工程を更に含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の評価方法。
【請求項７】
マスクが載置されたマスクステージと物体が載置された物体ステージとを、所定の走査方向に関して同期移動して前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して前記物体上に転写する走査露光方法であって、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の評価方法により、走査露光時のデフォーカス量の各成分を算出する工程と；
前記各成分を補正情報として、前記投影光学系の光軸方向に関する前記投影光学系の像面と前記物体との位置関係を補正しつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記投影光学系を介して前記物体上に転写する工程と；を含む走査露光方法。
【請求項８】
マスクが載置されたマスクステージと物体が載置された物体ステージとを、所定の走査方向に同期移動して前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して前記物体上に転写する走査露光方法であって、
前記物体ステージ上で前記物体を保持する保持部材上の位置に依存するデフォーカス量の成分を補正情報として、前記投影光学系の光軸方向に関する前記投影光学系の像面と前記物体との位置関係を補正しつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記投影光学系を介して前記物体上に転写する工程を含む走査露光方法。
【請求項９】
前記マスクステージ上のパターン領域内のパターンを前記投影光学系を介して物体上の複数の領域にそれぞれ転写し、前記物体上の前記複数の領域における前記パターンの転写結果に基づいて得られる各領域内の複数の評価点におけるデフォーカス量の計測値から、走査露光時のデフォーカス量の前記パターン領域内の位置に依存する成分及び前記基準時からの時間に依存する成分を差し引くことで、前記保持部材上の位置に依存するデフォーカス量の成分を求める工程を更に含む請求項８に記載の走査露光方法。
【請求項１０】
前記パターン領域は、前記マスクステージに保持された第１マスクに形成され、
前記第１マスクとは異なる第２マスクを用いて計測を行う場合、
前記第１マスクのデフォーカス量を基準とする前記第２マスクに固有のデフォーカス量の成分を計測する工程を更に含み、
前記保持部材上の位置に依存するデフォーカス量の成分を求める工程では、前記各領域内の複数の評価点におけるデフォーカス量の計測値から、走査露光時のデフォーカス量の前記パターン領域内の位置に依存する成分及び前記基準時からの時間に依存する成分、並びに前記第２マスクに固有のデフォーカス量の成分を差し引くことを特徴とする請求項９に記載の走査露光方法。
【請求項１１】
マスクが載置されたマスクステージと物体が載置された物体ステージとを、所定の走査方向に関して同期移動して前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して前記物体上に転写する走査型露光装置であって、
走査露光時のデフォーカス量の、前記物体ステージの速度に比例する、前記マスクステージ上の所定のパターン領域内の位置に依存する第１の成分及び基準時からの時間に依存する第２の成分と、前記物体ステージの速度に依存しない前記パターン領域内の位置に依存する第３の成分及び基準時からの時間に依存する第４の成分とを補正するための補正情報が記憶された記憶装置と；
前記記憶装置に記憶された前記補正情報を用いて前記投影光学系の光軸方向に関する前記投影光学系の像面と前記物体との位置関係を補正しつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記投影光学系を介して前記物体上に転写する処理装置と；を備える走査型露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、評価方法、走査露光方法及び走査型露光装置に係り、更に詳しくは、走査型露光装置におけるデフォーカス状態の評価方法、マスクステージと物体ステージとを所定の走査方向に同期移動してマスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に転写する走査露光方法及び走査型露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを、投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の物体（以下、「ウエハ」と総称する）上に転写する露光装置、例えばステップ・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、このステッパに改良を加えたステップ・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（スキャナとも呼ばれる））等の逐次移動型の投影露光装置（以下、「走査型露光装置」と略述する）が主として用いられている。
【０００３】
走査型露光装置では、パターンが形成されたレチクルを照明光で照明しつつ、そのレチクルを保持するレチクルステージとウエハを保持するウエハステージとを同期移動させながら露光を行う、いわゆる走査露光が行われる。従って、走査型露光装置では、走査露光中の両ステージの振動その他の動特性に起因してパターンの投影光学系による像が形成されるダイナミックな像面、すなわち走査露光中のデフォーカス量を正確に分析評価することが、高精度な露光を実現するためには重要である。これは投影露光装置に要求される解像度の向上に伴う、露光光の波長の短波長化及び投影光学系の開口数（ＮＡ）の増大化（大ＮＡ化）により、焦点深度がますます狭小になっており、露光の際に許容されるフォーカスマージンが非常に小さくなっているなどの理由からである。
【０００４】
従来は、実際に基準となるスキャン速度で走査露光を行い、レチクルに形成されたフォーカス計測用のパターンをウエハ上に転写し、その転写像の計測結果に基づきデフォーカス量（及びその分布）を算出し、デフォーカスの全ての要因はパターンの転写領域（ショット領域）内の位置（レチクル上のパターン領域内の位置に対応）に依存するものであるとの仮定のもと、その算出結果からショット領域内の位置に応じたデフォーカス量の補正値を求めていた。そして、その求めた補正値を考慮して走査露光中のフォーカス補正を行っていた。このようなショット領域内の位置に応じた補正値のみを考慮しても、従来は十分なフォーカス補正が可能であった。
【０００５】
しかしながら、その後の露光装置の露光精度の向上に伴い、上記のショット領域内の位置に応じた補正値のみを考慮した補正では、例えばスキャン速度や、スキャン方向のショットサイズが変化した場合などに、無視できないレベルのフォーカスの過補正または補正不足の状態が生じるようになってきた。
【０００６】
また、レチクルの撓みに応じてレチクルパターンの投影光学系による結像面（スタティックな像面）、ひいては前述のダイナミックな像面が変化し、これがデフォーカスの要因となる。しかるに、このレチクルの撓みに起因するデフォーカス量は、従来、殆ど問題となっていなかったが、最近では、要求される露光精度の向上に伴って無視できなくなってきた。
【０００７】
また、ウエハをウエハステージ上で保持するウエハホルダの表面の平坦度（ホルダフラットネス）に起因して、ウエハ表面に凹凸が生じ、これがデフォーカスの要因となる。すなわち、ウエハ上の各ショット領域のウエハホルダ上の位置に応じてデフォーカス量が異なることになる。しかるに、ステージ座標系（すなわちウエハステージの位置を計測する干渉計の測長軸で規定される静止座標系）上におけるウエハホルダの位置、すなわちそのウエハホルダ上に保持されたウエハに対する照明光の照射領域の位置は、走査露光中には、ほぼ走査方向に関してのみ変化する点に鑑み、現状では、そのウエハホルダ上の位置に依存するデフォーカス量の補正値としては、走査方向の位置の変化に応じたオフセットのみが考慮されている。しかし、将来における露光装置の高精度化に伴い、これでは不十分になるものと予想される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者等は、前述したスキャン速度や、スキャン方向のショットサイズが変化した場合などに、無視できないレベルのフォーカスの過補正または補正不足の状態が生じる要因を突き止めようとの観点から、種々の走査露光条件下で実験を繰り返し行った。その実験結果を分析した結果、走査露光時のデフォーカス量には、前述のショット領域内の位置（レチクル上のパターン領域内の位置に対応）に応じた成分（以下、「位置に依存する成分」と呼ぶ）の他に、基準時（例えば両ステージの移動開始時、あるいは露光開始時など）からの時間に依存する成分が少なくとも含まれていることが判明した。さらに、最近になって、走査露光時のデフォーカス量には、走査速度に比例する、位置に依存する成分及び時間に依存する成分、並びに走査速度に依存しない、位置に依存する成分及び時間に依存する成分の４成分が、少なくとも含まれていることが判明した。本発明は、発明者等の得たかかる新規知見に基づいてなされたもので、以下のような構成を採用する。
【０００９】
本発明は、第１の観点からすると、マスク（Ｒ）が載置されたマスクステージ（ＲＳＴ）と物体（Ｗ）が載置された物体ステージ（ＷＳＴ）とを、所定の走査方向に関して同期移動して前記マスクに形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して前記物体上に転写する走査型露光装置（１００）における、デフォーカス状態の評価方法であって、複数の異なる同期移動速度条件の下で、前記マスクステージ上のパターン領域（ＰＡ）内のパターンを前記投影光学系を介して物体上に、それぞれ転写する工程と；前記転写する工程における転写結果に基づいて、走査露光時のデフォーカス量の、前記物体ステージの速度に比例する、前記パターン領域内の位置に依存する第１の成分及び基準時からの時間に依存する第２の成分と、前記物体ステージの速度に依存しない、前記パターン領域内の位置に依存する第３の成分及び前記基準時からの時間に依存する第４の成分を、それぞれ算出する工程と；を含む評価方法である。
【００１０】
これによれば、複数の異なる同期移動速度条件の下で、マスクステージ上のパターン領域内のパターンを投影光学系を介して、物体上にそれぞれ転写し、該転写結果に基づいて、走査露光時のデフォーカス量の、物体ステージの速度に比例するパターン領域内の位置に依存する第１の成分と、前記速度に比例する基準時からの時間に依存する第２の成分と、前記速度に依存しないパターン領域内の位置に依存する第３の成分と、前記速度に依存しない基準時からの時間に依存する第４の成分と、をそれぞれ算出する。従って、走査露光時のデフォーカス量の細やかな評価が可能となり、その評価結果に基づいて、走査露光時のデフォーカス量の補正情報を定めることで、スキャン速度や、スキャン方向のショットサイズに応じた高精度なフォーカス補正が可能となる。
【００１１】
本発明は、第２の観点からすると、マスク（Ｒ）が載置されたマスクステージ（ＲＳＴ）と物体（Ｗ）が載置された物体ステージ（ＷＳＴ）とを、所定の走査方向に同期移動して前記マスクに形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して前記物体上に転写する走査露光方法であって、本発明の評価方法により、走査露光時のデフォーカス量の各成分を算出する工程と；前記各成分を補正情報として、前記投影光学系の光軸方向に関する前記投影光学系の像面と前記物体との位置関係を補正しつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記投影光学系を介して前記物体上に転写する工程と；を含む走査露光方法である。
【００１２】
これによれば、本発明の評価方法により、走査露光時のデフォーカス量の各成分を計測することによりデフォーカス情報を算出し、各成分を補正情報として、投影光学系の光軸方向に関する投影光学系の像面と物体との位置関係を補正しつつ、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して物体に転写するので、高精度なパターン転写を実現することができる。
【００１３】
本発明は、第３の観点からすると、マスク（Ｒ）が載置されたマスクステージ（ＲＳＴ）と物体（Ｗ）が載置された物体ステージ（ＷＳＴ）とを、所定の走査方向に同期移動して前記マスクに形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して前記物体上に転写する走査露光方法であって、前記物体ステージ上で前記物体を保持する保持部材（２５）上の位置に依存するデフォーカス量の成分を補正情報として、前記投影光学系の光軸方向に関する前記投影光学系の像面と前記物体との位置関係を補正しつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記投影光学系を介して前記物体上に転写する工程を含む走査露光方法である。
【００１４】
これによれば、物体ステージ上で前記物体を保持する保持部材上の位置に依存するデフォーカス量の成分を補正情報として、投影光学系の光軸方向に関する投影光学系の像面と物体との位置関係を補正しつつ、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して物体上に転写する。このため、保持部材の平面度に応じて物体表面に現れる凹凸に起因するデフォーカスを補正した状態で、物体上にパターンを精度良く転写することが可能になる。
【００１５】
本発明は、第４の観点からすると、マスク（Ｒ）が載置されたマスクステージ（ＲＳＴ）と物体（Ｗ）が載置された物体ステージ（ＷＳＴ）とを、所定の走査方向に関して同期移動して前記マスクに形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して前記物体上に転写する走査型露光装置であって、走査露光時のデフォーカス量の、前記物体ステージの速度に比例する、前記マスクステージ上の所定のパターン領域内の位置に依存する第１の成分及び基準時からの時間に依存する第２の成分と、前記物体ステージの速度に依存しない、前記パターン領域内の位置に依存する第３の成分及び基準時からの時間に依存する第４の成分とを補正するための補正情報が記憶された記憶装置（８０）と；前記記憶装置に記憶された前記補正情報を用いて前記投影光学系の光軸方向に関する前記投影光学系の像面と前記物体との位置関係を補正しつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記投影光学系を介して前記物体上に転写する処理装置（２０）と；を備える走査型露光装置である。
【００１６】
これによれば、記憶装置に、走査露光時のデフォーカス量の、物体ステージの速度に比例する、パターン領域内の位置に依存する第１の成分及び基準時からの時間に依存する第２の成分と、物体ステージの速度に依存しない、パターン領域内の位置に依存する第３の成分及び基準時からの時間に依存する第４の成分とを補正するための補正情報が記憶されている。そして、処理装置により、記憶装置に記憶された前記補正情報を用いて投影光学系の光軸方向に関する投影光学系の像面と物体の位置関係を補正しつつ、マスクに形成されたパターンが投影光学系を介して物体上に転写される。これにより、スキャン速度や、スキャン方向のショットサイズに応じた高精度なフォーカス補正が可能となり、物体へのパターンの転写を高精度に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。
【００１８】
図１には、本発明の評価方法及び走査露光方法の実施に好適な一実施形態に係る走査型露光装置１００の構成が概略的に示されている。走査型露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、すなわちスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる）である。この走査型露光装置１００には、不図示ではあるが、コータ・デベロッパ（以下、「Ｃ／Ｄ」という）がインラインにて接続されている。さらに、走査型露光装置１００には、該Ｃ／Ｄを介して重ね合わせ計測装置（不図示）がインラインにて接続されている。
【００１９】
前記Ｃ／Ｄは、ウエハに対するレジストの塗布を行うコータ（レジスト塗布）部、露光後のウエハを現像するデベロッパ（現像）部及び塗布・現像制御装置を含んで構成されている。前記重ね合わせ計測装置は、その制御部としてマイクロコンピュータを備え、該マイクロコンピュータが所定のプログラムに従って処理を行うことで、例えば、連続的に処理される多数ロット（１ロットは例えば２５枚）のウエハについて、各ロットの先頭の数枚のウエハ、あるいはパイロットウエハ（テストウエハ）などについて重ね合わせ誤差測定を実行する。本実施形態では、この重ね合わせ計測装置が、後述するフォーカステストマークのレジスト像の計測にも用いられる。
【００２０】
前記走査型露光装置１００は、照明系ＩＯＰ、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、物体としてのウエハＷが載置されるウエハステージＷＳＴ、オフアクシス方式のアライメント検出系ＡＳ及びこれらの制御系を備えている。
【００２１】
前記照明系ＩＯＰは、例えば特開２００１−３１３２５０号公報（対応米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号）などに開示されるように、光源、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）あるいは回折光学素子など）等を含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド等（いずれも不図示）を含んで構成されている。
【００２２】
前記光源としては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ（出力波長１９３ｎｍ）が用いられている。この光源は、主制御装置２０からの制御情報に基づいて、内部のコントローラにより、レーザ光の出力のオン・オフ、レーザ光の１パルスあたりのエネルギ、発振周波数（繰り返し周波数）、中心波長及びスペクトル半値幅などが制御されるようになっている。
【００２３】
照明系ＩＯＰでは、レチクルブラインドで規定されレチクルＲ上でＸ軸方向（図１における紙面直交方向）に細長く伸びる長方形のスリット状の照明領域ＩＡＲ部分を波長１９３ｎｍの照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。
【００２４】
前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、ここでは、リニアモータ等から成る不図示のレチクルステージ駆動部によって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直なＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここでは、図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。
【００２５】
レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報（又は速度情報）は、主制御装置２０に送られ、主制御装置２０ではその位置情報（又は速度情報）に基づいてレチクルステージ駆動部（図示省略）を介してレチクルステージＲＳＴを駆動する。なお、移動鏡１５に代えて、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１５の反射面に相当）を形成しても良い。
【００２６】
前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向とされている。投影光学系ＰＬは、例えば、両側テレセントリックな縮小系であり、共通のＺ軸方向の光軸ＡＸを有する不図示の複数のレンズエレメントから構成されている。また、この投影光学系ＰＬの投影倍率βは、例えば１／４、１／５、１／６などとなっている。このため、上述のようにして、照明光（露光光）ＩＬによりレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、そのレチクルＲに形成されたパターンが投影光学系ＰＬによって投影倍率βで縮小された像（部分縮小像）が、表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な照明光ＩＬの照射領域（露光領域）ＩＡに形成される。
【００２７】
前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの図１における下方に配置され、不図示のベース上をリニアモータ（又は平面モータ等）のモータによってＸＹ２次元面内（θｚ方向の回転を含む）に駆動可能なＸＹステージ７０と、該ＸＹステージ７０上に不図示の３つのＺ位置駆動部（アクチュエータと該アクチュエータの駆動量を検出するエンコーダとから成る）を介して搭載されたウエハテーブルＷＴＢとを含んで構成されている。このウエハテーブルＷＴＢの上面にウエハホルダ２５が載置されている。このウエハホルダ２５上にウエハＷが例えば真空吸着等によって固定されている。ウエハテーブルＷＴＢは、ＸＹステージ７０上で３つのＺ位置駆動部を介してＺ軸方向及びレベリング方向（Ｘ軸回りの回転方向であるθｘ方向、Ｙ軸回りの回転方向であるθｙ方向）に駆動されるようになっている。
【００２８】
このように、ウエハステージＷＳＴは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向の３自由度方向に可動なＸＹステージ７０と、Ｚ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向に可動なウエハテーブルＷＴＢとを備え、それぞれが別の駆動部（モータ、３つのＺ位置駆動部）によって駆動されるが、図１では、これらモータ、３つのＺ位置駆動部が代表してウエハステージ駆動部２４として示されている。
【００２９】
ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸＹ面内での位置は、ウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）１８によって、移動鏡１７を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。なお、実際には、移動鏡はＸ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡と、Ｙ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡とが設けられ、これに対応してウエハ干渉計もＸ軸方向位置計測用のＸウエハ干渉計とＹ軸方向位置計測用のＹウエハ干渉計とが設けられているが、図１ではこれらが代表して移動鏡１７、ウエハ干渉計１８として図示されている。なお、例えば、ウエハテーブルＷＴＢの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１７の反射面に相当）を形成しても良い。また、Ｘウエハ干渉計及びＹウエハ干渉計は測長軸を複数有する多軸干渉計であり、ウエハテーブルＷＴＢのＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（θｚ回転）、ピッチング（θｘ回転）、ローリング（θｙ回転））も計測可能となっている。以下の説明では、ウエハ干渉計１８によって、ウエハテーブルＷＴＢのＸ、Ｙ、θｚ、θｙ、θｘの５自由度方向の位置が計測されるものとする。
【００３０】
さらに、本実施形態の走査型露光装置１００では、例えば、特開平６−２８３４０３号公報（対応米国特許第５，４４８，３３２号）などに開示される、ウエハＷ表面の露光領域ＩＡ内部及びその近傍の領域のＺ軸方向（光軸ＡＸ方向）の位置を検出するための斜入射方式の焦点位置検出系の一つである、多点焦点位置検出系（２１，２２）が設けられている。
【００３１】
前記ウエハ干渉計１８の計測値は主制御装置２０に供給される。主制御装置２０ではウエハ干渉計１８の計測値に基づいてウエハステージ駆動部２４を介してＸＹステージ７０（ウエハステージＷＳＴ）を駆動する。また、前記多点焦点位置検出系（２１，２２）にからの検出値は、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０では、走査露光時などに多点焦点位置検出系（２１，２２）の検出値に基づいてウエハステージ駆動部２４を介してウエハテーブルＷＴＢを駆動することで、ウエハＷ表面の露光領域ＩＡに対応する部分を、投影光学系ＰＬの像面に極力一致させる、フォーカス・レベリング動作を行う。
【００３２】
前記ウエハステージＷＳＴ上には、レチクルアライメント用の複数対の第１基準マーク、アライメント検出系ＡＳのベースライン計測用の基準マーク等が形成された基準マーク板（図示省略）が、その表面がほぼウエハＷの表面と同一高さとなるように固定されている。
【００３３】
また、ウエハステージＷＳＴ上には、投影光学系ＰＬの結像特性の計測に用いられる空間像計測器９０が設けられている。この空間像計測器９０は、ウエハテーブルＷＴＢの一端部上面に設けられた上部が開口した突設部分に設けられ、該突設部分の開口を塞ぐ状態で上方から固定されたスリット板９０ａ、該スリット板９０ａの下方のウエハテーブルＷＴＢ内部に配置された光学系及び該光学系を介した光を、ウエハステージＷＳＴの外部又は内部で受光する例えばフォト・マルチプライヤ・チューブなどの光電変換素子から成る光センサ（不図示）等を含んで構成されている。スリット板９０ａは、合成石英、あるいは蛍石などから成り、その上面にはその一部にスリット状の開口パターン（以下、「スリット」と呼ぶ）が形成された遮光膜（又は反射膜）が形成されている。主制御装置２０は、計測用のパターンの投影光学系ＰＬを介した投影像（空間像）に対してスリット板９０ａのスリットを走査（スキャン）し、その走査中にスリットを透過した照明光ＩＬを受光した光センサからの光電変換信号に基づいて、投影像（空間像）の光強度を検出する。本実施形態の走査型露光装置１００では、後述する使用レチクルに固有のデフォーカス量の成分を求める際に、その使用レチクルや基準レチクルに形成された計測用のパターンの空間像の計測に空間像計測器９０が用いられる。
【００３４】
前記アライメント検出系ＡＳは、投影光学系ＰＬの側面に配置されている。本実施形態では、このアライメント検出系ＡＳとして、ウエハＷ上に形成されたストリートラインや位置検出用マーク（ファインアライメントマーク）を検出する結像式アライメントセンサが用いられている。このアライメント検出系ＡＳと同様のアライメントセンサの詳細な構成は、例えば、特開平９−２１９３５４号公報（対応米国特許第５，８５９，７０７号）などに開示されている。アライメント検出系ＡＳによる検出結果は、主制御装置２０に供給される。
【００３５】
本実施形態の走査型露光装置１００では、この他、図示は省略されているが、レチクルＲの上方に、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上の一対のレチクルマークと対応する基準マーク板上の一対の第１基準マークとを同時に観察するための露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から成る一対のレチクルアライメント系が設けられている。これらのレチクルアライメント系としては、例えば特開平７−１７６４６８号公報（対応する米国特許第５，６４６，４１３号）などに開示されるものと同様の構成のものが用いられる。
【００３６】
前記制御系は、ワークステーションあるいはマイクロコンピュータなどからなり装置全体を統括制御する主制御装置２０によって主として構成されている。この主制御装置２０には、後述するようにして取得された、走査露光時のデフォーカス量の補正情報が記憶された記憶装置８０が接続されている。
【００３７】
次に、本実施形態の走査型露光装置１００において、上記の走査露光時のデフォーカス量の補正情報の取得に用いられる計測用レチクルＲＴについて、図２等に基づいて説明する。
【００３８】
図２には、計測用レチクルＲＴを下面側から見た図が示されている。この図２に示されるように、計測用レチクルＲＴには遮光帯ＳＢで区画されたパターン領域ＰＡが形成され、該パターン領域ＰＡの内部には、Bar in Barマークから成る複数、ここでは１８個のフォーカステストマークＦＴＰ1,1、ＦＴＰ1,2、ＦＴＰ2,1、……ＦＴＰ9,2が、９行２列のマトリクス状の配置で形成されている。この場合、例えば、計測用レチクルＲＴのパターン領域ＰＡの中心（ここではレチクルセンタに一致するものとする）を投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上に位置決めした状態では、前述の照明領域（図２中に二点鎖線で示される領域）ＩＡＲとほぼ同じ領域内に、上記９行２列のマトリクスのうちの中央の３行２列分のフォーカステストマークＦＴＰ4,1、ＦＴＰ4,2、ＦＴＰ5,1、……ＦＴＰ6,2が含まれるようになっている。
【００３９】
各フォーカステストマークＦＴＰi,j（ｉ＝１，２，……，９、ｊ＝１，２）は、フォーカステストマークＦＴＰ1,1について代表的に示されるように、内側マークＭＭＡと外側マークＭＭＢとを有する。
【００４０】
前記内側マークＭＭＡは、フォーカステストマークＦＴＰi,jを取り出して拡大して示す図３（Ａ）から分かるように、Ｙ軸方向に所定距離離れて平行に配置されたＸ軸方向を長手方向とする一対のラインパターン、すなわち第１計測マーク要素ＭＡ１及び第３計測マーク要素ＭＡ３と、Ｘ軸方向に所定距離離れて平行に配置されたＹ軸方向を長手方向とする一対のラインパターン、すなわち第２計測マーク要素ＭＡ２及び第４計測マーク要素ＭＡ４との４本のラインパターンを含み、全体として４つのコーナー部分が欠落したほぼ正方形の矩形マーク（Ｂｏｘマーク）のような形状を有している。
【００４１】
前記外側マークＭＭＢは、全体として４つのコーナー部分が欠落したほぼ正方形の矩形マーク（Ｂｏｘマーク）のような形状を有し、内側マークＭＭＡとほぼ相似で一回り大きなマークである。外側マークＭＭＢは、Ｘ軸方向を長手方向とする一対の基準マーク要素である第１基準マーク要素ＭＢ１及び第３基準マーク要素ＭＢ３と、Ｙ軸方向を長手方向とする一対の基準マーク要素である第２基準マーク要素ＭＢ２及び第４基準マーク要素ＭＢ４とを備えている。この外側マークＭＭＢと内側マークＭＭＡの中心とはほぼ一致するような位置関係とされている。
【００４２】
内側マークＭＭＡ及び外側マークＭＭＢの近傍には、図３（Ａ）に示されるように、通過する光の位相を９０°ずらす位相シフト部ＰＳ１〜ＰＳ４がそれぞれ形成されている。位相シフト部ＰＳ１〜ＰＳ４のそれぞれは、計測用レチクルＲＴの位相シフト部（ＰＳ１〜ＰＳ４）近傍を断面して示す図３（Ｂ）からわかるように、その表面が他の部分よりも一段掘り下げられた状態に加工・形成されている。
【００４３】
前記４つの位相シフト部のうち、位相シフト部ＰＳ１は、図３（Ａ）に示されるように、平面視（下方から見て）概略直角二等辺三角形状の形状を有し、その直角を挟む２辺が、前述の第１計測マーク要素ＭＡ１、第２計測マーク要素ＭＡ２に接している。
【００４４】
また、位相シフト部ＰＳ２は、長方形状の形状を有し、その長手方向の一辺がその両端部の一部を除き、前述の第１基準マーク要素ＭＢ１に接している。また、位相シフト部ＰＳ３は、長方形状の形状を有し、その長手方向の一辺が、その両端部の一部を除き、前述の第２基準マーク要素ＭＢ２に接している。
【００４５】
さらに、残りの位相シフト部ＰＳ４は、概略Ｌ字状の形状を有し、前述の第３計測マーク要素ＭＡ３、第３基準マーク要素ＭＢ３、第４計測マーク要素ＭＡ４及び第４基準マーク要素ＭＢ４それぞれに接している。
【００４６】
このようにして構成されたフォーカステストマークＦＴＰi,jでは、相互に対応する計測マーク要素と基準マーク要素（すなわち第１計測マーク要素ＭＡ１と第１基準マーク要素ＭＢ１、第２計測マーク要素ＭＡ２と第２基準マーク要素ＭＢ２、第３計測マーク要素ＭＡ３と第３基準マーク要素ＭＢ３、第４計測マーク要素ＭＡ４と第４基準マーク要素ＭＢ４）では、位相シフト部が互いに反対側に設けられている。例えば、第１計測マーク要素ＭＡ１では、その＋Ｙ側に位相シフト部ＰＳ１が設けられ、第１基準マーク要素ＭＢ１では、その−Ｙ側に位相シフト部ＰＳ２が設けられている。
【００４７】
従って、本実施形態では、計測用レチクルＲＴを用いて、フォーカス状態で露光を行った場合には、照明条件によらず、図４（Ａ）に示されるような、フォーカステストマークＦＴＰi,jの各マーク要素の縮小像ＭＡ１’〜ＭＡ４’、ＭＢ１’〜ＭＢ４’が、投影光学系ＰＬの像面側のＸＹ面（例えばウエハ面）上に形成されるのに対し、計測用レチクルＲＴを用いて、デフォーカス状態で露光を行った場合には、図４（Ｂ）に示されるように、フォーカステストマークＦＴＰ１１の各計測マーク要素の像（ＭＡ１’〜ＭＡ４’）と対応する各基準マーク要素の像（ＭＢ１’〜ＭＢ４’）とが図中の矢印で示されるように、図４（Ａ）の状態からほぼ同一距離だけ相互に離れる方向に位置ずれして投影光学系ＰＬの像面側のＸＹ面（例えばウエハ面）上に形成される。
【００４８】
図２に戻り、計測用レチクルＲＴのパターン領域ＰＡの中心を通るＸ軸上のパターン領域ＰＡの両外側には、レチクルアライメントマークＲＭ１、ＲＭ２が形成されている。レチクルアライメントマークＲＭ１を中心としてＹ軸方向の一側と他側に同一距離だけ離れて、レチクルアライメントマークＲＭ３、ＲＭ５がそれぞれ形成されている。また、レチクルアライメントマークＲＭ２を中心としてＹ軸方向の一側と他側に同一距離だけ離れて、レチクルアライメントマークＲＭ４、ＲＭ６がそれぞれ形成されている。レチクルアライメントマークＲＭ３とＲＭ４、ＲＭ５とＲＭ６はレチクルセンタを通るＹ軸に関して対称の配置となっている。この計測用レチクルＲＴは、レチクルステージＲＳＴ上にロードされた状態では、パターン面（図２における紙面手前側の面）が、投影光学系ＰＬに対向する側の面となる。
【００４９】
次に、本実施形態の走査型露光装置１００によって実行される、デフォーカス状態の評価方法及び走査露光時のデフォーカス量の補正情報の取得方法について、主制御装置２０内部のＣＰＵの処理アルゴリズムを示す図５、６のフローチャートに沿って説明する。ここでは、Ｎ種類のスキャン速度（走査速度）、以下では一例として３種類のスキャン速度（走査速度）、すなわち第１の速度（走査型露光装置１００で設定可能な最高速度）、第３の速度（走査型露光装置１００で設定可能な最低速度）、及び第２の速度（両者の中間速度）について、非走査方向の長さが同一で走査方向の長さが異なるＭ種類、例えば３種類のショットサイズ、すなわち第１、第２、第３のサイズのパターンの転写領域（ショット領域）をウエハ上に形成する場合について説明する。ここで、第１のサイズとは、前述の計測用レチクルＲＴのパターン領域ＰＡ全体に対応するショットサイズである。第２のサイズとは、前述の計測用レチクルＲＴの９行２列のフォーカステストマークのうち、７行２列のフォーカステストマーク、例えば第１行目と第９行目とを除いたフォーカステストマークＦＴＰ2,1、ＦＴＰ2,2、……ＦＴＰ8,1、ＦＴＰ8,2を含むパターン領域ＰＡの一部の領域に対応するショットサイズであるものとする。また、第３のサイズとは、前述の計測用レチクルＲＴの９行２列のフォーカステストマークのうち、５行２列のフォーカステストマーク、例えば第１、２行目と第８、９行目とを除いたフォーカステストマークＦＴＰ3,1、ＦＴＰ3,2、……ＦＴＰ7,1、ＦＴＰ7,2を含むパターン領域ＰＡの一部の領域に対応するショットサイズであるものとする。
【００５０】
また、この場合、各ウエハ上には、Ｋ個（偶数個、例えば３６個）のショット領域を形成するものとする（図７参照）。
【００５１】
前提として、レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルが載置されておらず、ウエハステージＷＳＴ上にはウエハが載置されていないものとする。
【００５２】
まず、図５のステップ１０２において、不図示のレチクル搬送系を用いてレチクルステージＲＳＴ上に前述した計測用レチクルＲＴをロードする。
【００５３】
次のステップ１０４では、レチクルアライメントなどの準備作業を行う。具体的には、計測用レチクルＲＴ上の前述のレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２とこれに対応する基準マーク板上の一対の第１基準マークとを前述の一対のレチクルアライメント系で同時に検出することで、レチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２のそれぞれと対応する第１基準マークとの位置関係を検出し、次いで、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとをＹ軸方向に沿って相互に逆向きにそれぞれ所定距離移動させ、レチクルアライメントマークＲＭ３，ＲＭ４のそれぞれと対応する第１基準マークとの位置関係を検出する。そして、この検出結果に基づいて、レチクル干渉計１６の測長軸で規定されるレチクルステージ座標系とウエハ干渉計１８の測長軸で規定されるウエハステージ座標系との関係を求める。すなわち、このようにしてレチクルアライメントを行う。また、その他の必要な準備作業をも行う。以後のレチクルステージＲＳＴの駆動は、レチクルアライメントの結果を考慮して行われることとなる。
【００５４】
次のステップ１０６では、スキャン速度（ここでは、ウエハステージＷＳＴの走査速度）を示す第１カウンタのカウント値ｎを１に初期化するとともに、ウエハ上に形成すべきショットサイズを示す第２カウンタのカウント値ｍを１に初期化する（ｎ←１、ｍ←１）。これにより、スキャン速度の目標値として第１の速度（最高速度）が設定され、目標ショットサイズとして第１のサイズが設定されることとなる。
【００５５】
次のステップ１０８では、不図示のウエハ搬送系を介して、ウエハステージＷＳＴ上の露光済みのウエハ又は計測用ウエハと新たな計測用ウエハとを交換するとともに、露光済みのウエハ（ここでは計測用ウエハ）の現像をＣ／Ｄに指示する。これにより、その露光済みのウエハの現像が、Ｃ／Ｄによって開始される。
【００５６】
但し、この場合のように、ウエハステージＷＳＴ上に何も載置されていない場合には、単に計測用ウエハをロードする。ここで、計測用ウエハとしては、表面が平坦に加工されその表面にレジストが塗布されたスーパーフラットウエハ又は平坦度の良好なベア・シリコンなどが用いられる。
【００５７】
次のステップ１１０では、通常のスキャニング・ステッパの第１層目の露光と同様にステップ・アンド・スキャン方式の露光を行い、ウエハステージＷＳＴ上の計測用ウエハ上に計測用レチクルＲＴのパターン領域ＰＡ内のパターンが転写されたＫ個のショット領域を形成する。ここで、このステップ１１０では、露光時の目標走査速度を第ｎの速度（ここでは、ｎ＝１）、かつショットサイズを第ｍのサイズ（ここでは、ｍ＝１）として、いわゆる完全交互スキャンによるパターン転写を行い計測用ウエハ上にＫ個のショット領域を形成する。この場合、図７中の矢印Ａで示されるようにウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）に対して露光領域ＩＡが＋Ｙ方向に走査されるマイナススキャンと、図７中の矢印Ｂで示されるようにウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）に対して露光領域ＩＡが−Ｙ方向に走査されるプラススキャンとが繰り返し行われる。なお、実際には、露光領域ＩＡが固定で、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）が矢印Ａ，Ｂと逆向きに移動するのであるが、図７では説明の便宜上から露光領域ＩＡが移動するように表現している。
【００５８】
図５に戻り、次のステップ１１２では、第１カウンタのカウント値ｎを１インクリメント（ｎ←ｎ＋１）した後、ステップ１１４に進んで、ｎ＝Ｎ＋１（ここでは、ｎ＝３＋１＝４）であるか否かを判断する。この場合、ｎ＝２であるので、ここでの判断は否定され、ステップ１０８に戻り、以降、ステップ１１４での判断が肯定されるまで、ステップ１０８→１１０→１１２→１１４のループの処理を繰り返す。これにより、露光時の目標走査速度を第２、第３の速度かつショットサイズを第１のサイズとする完全交互スキャンによる露光が実行され、順次異なるウエハ上にＫ個のショット領域がそれぞれ形成され、それぞれの露光済みのウエハ（計測用ウエハ）の現像が開始される。
【００５９】
そして、第Ｎ（ここではＮ＝３）の速度を目標走査速度とする、計測用ウエハに対する露光が終了すると、ステップ１１２でカウント値ｎが１インクリメントされ、その結果としてｎ＝Ｎ＋１となるので、ステップ１１４における判断が肯定され、ステップ１１６に移行する。
【００６０】
ステップ１１６では、第１カウンタのカウント値ｎを１に初期化するとともに、第２カウンタのカウント値ｍを１インクリメントする（ｎ←１、ｍ←ｍ＋１）。
【００６１】
次のステップ１１８では、ｍ＝Ｍ＋１（ここでは、ｍ＝３＋１＝４）であるか否かを判断する。この場合、ｍ＝２であるから、ここでの判断は否定され、ステップ１０８に戻り、以降、ステップステップ１１４での判断が肯定されるまで、ステップ１０８→１１０→１１２→１１４のループの処理を繰り返す。これにより、露光時の目標走査速度を第１、第２、第３の速度かつショットサイズを第２のサイズとする完全交互スキャンによる露光が実行され、順次異なるウエハ上にＫ個のショット領域がそれぞれ形成され、それぞれの露光済みのウエハ（計測用ウエハ）の現像が行われる。
【００６２】
そして、第Ｎ（ここではＮ＝３）の速度を目標走査速度とする、計測用ウエハに対する露光が終了すると、ステップ１１２でカウント値ｎが１インクリメントされ、その結果としてｎ＝Ｎ＋１となるので、ステップ１１４における判断が肯定され、ステップ１１６に移行する。
【００６３】
ステップ１１６では、第１カウンタのカウント値ｎを１に初期化するとともに、第２カウンタのカウント値ｍを１インクリメントする（ｎ←１、ｍ←ｍ＋１）。
【００６４】
次のステップ１１８では、ｍ＝Ｍ＋１（ここでは、ｍ＝３＋１＝４）であるか否かを判断するが、この場合ｍ＝３であるから、ここでの判断は否定され、ステップ１０８に戻り、以降、ステップ１１４での判断が肯定されるまで、ステップ１０８→１１０→１１２→１１４のループの処理を繰り返す。これにより、露光時の目標走査速度を第１、第２、第３の速度かつショットサイズを第３のサイズとする完全交互スキャンによる露光が実行され、順次異なるウエハ上にＫ個のショット領域がそれぞれ形成され、それぞれの露光済みのウエハ（計測用ウエハ）の現像が行われる。
【００６５】
そして、第Ｎ（ここではＮ＝３）の速度を目標走査速度とする、計測用ウエハに対する露光が終了すると、ステップ１１２でカウント値ｎが１インクリメントされ、その結果としてｎ＝Ｎ＋１となるので、ステップ１１４における判断が肯定され、ステップ１１６に移行する。
【００６６】
ステップ１１６では、第１カウンタのカウント値ｎを１に初期化するとともに、第２カウンタのカウント値ｍを１インクリメントする（ｎ←１、ｍ←ｍ＋１）。
【００６７】
次のステップ１１８では、ｍ＝Ｍ＋１（ここでは、ｍ＝３＋１＝４）であるか否かを判断するが、この場合ｍ＝４になっているので、ここでの判断が肯定され、次のステップ１２０に移行して、ウエハ搬送系を介して露光済みの計測用ウエハをウエハステージＷＳＴ上からアンロードするとともに、露光済みのウエハ（計測用ウエハ）の現像をＣ／Ｄに指示する。これにより、その露光済みのウエハの現像が、Ｃ／Ｄによって開始される。
【００６８】
次のステップ１２４では、全て（Ｎ×Ｍ枚、ここでは３×３＝９枚）のウエハの現像が終了するのを待ち、現像が終了した旨の通知をＣ／Ｄから受けて全てのウエハの現像が終了したことを確認すると、ステップ１２６に進んで重ね合わせ計測装置への計測用ウエハの搬送をＣ／Ｄ内の搬送系に指示する。
【００６９】
次のステップ１２８では、全て（Ｎ×Ｍ枚、ここでは３×３＝９枚）のウエハ上のフォーカステストマークのレジスト像の位置情報の計測を、重ね合わせ計測装置に指示する。
【００７０】
これにより、重ね合わせ計測装置により各ウエハ上に形成された、異なる走査露光条件毎の、フォーカステストマークのレジスト像の位置情報の計測が開始される。本実施形態では、フォーカステストマークのレジスト像の位置情報として、各ウエハ（ウエハ番号をｐ（ｐ＝１、２、……、９＝（Ｎ×Ｍ））上に形成された各ショット領域（ショット番号ｑ＝１、２、……、Ｋ）の各フォーカステストマークＦＴＰi,jの像の外側マークＭＭＢの像ＭＭＢ’の中心位置と内側マークＭＭＡの像ＭＭＡ’の中心位置とのＸ軸方向、Ｙ軸方向に関する位置ずれ量（p（Δｘi,j）q，p（Δｙi,j）q）が、重ね合わせ計測装置で計測され、この位置情報が計測データとなる。ここで、ｍの値に応じて、転写されるフォーカステストマークの数が異なるので、より正確には、ｉ＝ｉm（ｍ＝１，２，３）、すなわちｉ1＝１〜９、ｉ2＝２〜８、又はｉ3＝３〜７である。
【００７１】
次のステップ１３０、１３２で、上記の全て（Ｎ×Ｍ枚、ここでは３×３＝９枚）のウエハ上のフォーカステストマークのレジスト像の位置情報の計測が終了するまで、重ね合わせ計測装置からのその計測データの取り込み（すなわち、記憶装置８０内への保存）を繰り返し行う。
【００７２】
そして、全ての計測データの取り込みが完了すると、ステップ１３２における判断が肯定され、ステップ１３４に進み、走査露光時のデフォーカス量の補正情報を算出、記憶するサブルーチンの処理を行う。ここで、ステップ１３２における判断が肯定された時点では、位置ずれ量（p（Δｘi,j）q，p（Δｙi,j）q）（ｐ＝１〜９、ｉ＝ｉm（ｍ＝１，２，３）、ｊ＝１，２、ｑ＝１，２，……，３６（＝Ｋ））が、記憶装置８０内に保存されている。
【００７３】
ステップ１３４、すなわち走査露光時のデフォーカス量の補正情報を算出、記憶するサブルーチンでは、まず、図８のステップ１４０において、全ての位置ずれ量（p（Δｘi,j）q，p（Δｙi,j）q）を、所定の換算式を用いてデフォーカス量p（ｄｚi,j）q（ｐ＝１〜９、ｉ＝ｉm（ｍ＝１，２，３）、ｊ＝１，２、ｑ＝１，２，……，３６）に換算する。なお、以下では、ｉ＝ｉm（ｍ＝１，２，３）を、説明の簡略化のため、ｉと記述する。
【００７４】
次のステップ１４２では、ウエハ番号を示す第３カウンタのカウント値ｐを１に初期化する（ｐ←１）。
【００７５】
次のステップ１４４では、そのｐ枚目（ここでは１枚目）のウエハについてプラススキャンにより露光がされたＫ／２個、ここでは１８個のパターン転写領域における各評価点（パターン領域ＰＡ内の各フォーカステストマークＦＴＰi,jの位置に対応）のデフォーカス量の平均値p（ｄｚi,j）+、ここでは1（ｄｚi,j）+を算出し、内部メモリに記憶する。
【００７６】
次のステップ１４６では、そのｐ枚目（ここでは１枚目）のウエハについてマイナススキャンにより露光がされたＫ／２個、ここでは１８個のパターン転写領域における各評価点（パターン領域ＰＡ内の各フォーカステストマークＦＴＰi,jの位置に対応）のデフォーカス量の平均値p（ｄｚi,j）-、ここでは1（ｄｚi,j）-を算出し、内部メモリに記憶する。
【００７７】
次のステップ１４８では、第３カウンタのカウント値ｐがＮ×Ｍ（＝９）であるか否かを判断する。この場合、ｐ＝１であるから、ここでの判断は否定され、ステップ１５０に移行して第３カウンタのカウント値ｐを１インクリメントした後（ｐ←ｐ＋１）、ステップ１４４に戻り、以降ステップ１４８における判断が肯定されるまで、ステップ１４４→１４６→１４８→１５０のループの処理を繰り返す。これにより、第２枚目から第９枚目のウエハについて、デフォーカス量の平均値2（ｄｚi,j）+，3（ｄｚi,j）+，……，9（ｄｚi,j）+、デフォーカス量の平均値2（ｄｚi,j）-，3（ｄｚi,j）-，……，9（ｄｚi,j）-が算出され、記憶される。
【００７８】
上記ステップ１４８の判断が肯定されると、ステップ１５２に移行し、プラススキャン時のパターン領域ＰＡを走査方向に直交するＸ軸方向に関して二分割した−Ｘ側の分割領域（以下、「左側分割領域」と呼ぶ）についてのデフォーカス量の補正式を求める。すなわち、各ウエハについて得られたp（ｄｚi,1）+を、次式（１）の左辺のｄｙｎＺ（ｔ，ｙ，ｖ）に代入して、６３個の式を作成する。ここで、６３個は、９枚のウエハについて得られたp（ｄｚi,1）+の総数である。
【００７９】
【数１】
2006165216.tif 000003
ここで、ｖには、それぞれのウエハの露光時のウエハステージのスキャン速度が代入され、ｙにはパターン領域ＰＡの中心を原点とする２次元座標系内のフォーカステストマークのＹ座標を、ウエハ上に換算したショット座標系（ｘ、ｙ）におけるｙ位置が代入され、ｔには、そのショット領域の露光開始端からの距離にｙ位置を変換した値をスキャン速度ｖで除して得られる、露光開始時刻を基準時（０）とする時間が代入される。
【００８０】
そして、上述のようにして作成した６３個の式を用いて最小二乗法により、ａ0，ａ1，ａ2，ａ3，ａ4，ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｂ4，ｃ0，ｃ1，ｃ2，ｃ3，ｃ4，ｄ1，ｄ2，ｄ3，ｄ4の１８個のパラメータを決定する。すなわち、このようにして、プラススキャン時の左側分割領域のデフォーカス量を補正するための補正量（この補正量には、ウエハホルダ上の位置に依存する成分などは含まれていない）の算出式が得られる。
【００８１】
ここで、上式（１）において、右辺第１項が、走査露光時のデフォーカス量のウエハステージＷＳＴの速度に比例するパターン領域ＰＡ内の位置に依存する第１の成分、すなわち速度比例位置項であり、右辺第２項が、走査露光時のデフォーカス量のウエハステージＷＳＴの速度に比例する基準時からの時間に依存する第２の成分、すなわち、速度比例時間項である。また、上式（１）において、右辺第３項が、走査露光時のデフォーカス量のウエハステージＷＳＴの速度に依存しないパターン領域ＰＡ内の位置に依存する第３の成分、すなわち位置項であり、右辺第４項が、走査露光時のデフォーカス量のウエハステージＷＳＴの速度に依存しない基準時からの時間に依存する第４の成分、すなわち時間項である。
【００８２】
次のステップ１５４では、上記ステップ１５２と同様の手順で、プラススキャン時のパターン領域ＰＡを走査方向に直交するＸ軸方向に関して二分割した＋Ｘ側の分割領域（以下、右側分割領域と呼ぶ）のデフォーカス量の補正式を求める。すなわち、各ウエハについて得られたp（ｄｚi,2）+を、式（１）の左辺のｄｙｎＺ（ｔ，ｙ，ｖ）に代入して、６３個の式を作成し、最小二乗法により、式（１）中の１８個のパラメータａ0，ａ1，ａ2，ａ3，ａ4，ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｂ4，ｃ0，ｃ1，ｃ2，ｃ3，ｃ4，ｄ1，ｄ2，ｄ3，ｄ4を決定する。
【００８３】
次のステップ１５６では、上記ステップ１５２と同様の手順で、マイナススキャン時の左側分割領域のデフォーカス量の補正式を求める。すなわち、各ウエハについて得られたp（ｄｚi,1）-を、式（１）の左辺のｄｙｎＺ（ｔ，ｙ，ｖ）に代入して、６３個の式を作成し、最小二乗法により、式（１）中の１８個のパラメータａ0，ａ1，ａ2，ａ3，ａ4，ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｂ4，ｃ0，ｃ1，ｃ2，ｃ3，ｃ4，ｄ1，ｄ2，ｄ3，ｄ4を決定する。
【００８４】
次のステップ１５８では、上記ステップ１５２と同様の手順で、マイナススキャン時の右側分割領域のデフォーカス量の補正式を求める。すなわち、各ウエハについて得られたp（ｄｚi,1）-を、式（１）の左辺のｄｙｎＺ（ｔ，ｙ，ｖ）に代入して、６３個の式を作成し、最小二乗法により、式（１）中の１８個のパラメータａ0，ａ1，ａ2，ａ3，ａ4，ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｂ4，ｃ0，ｃ1，ｃ2，ｃ3，ｃ4，ｄ1，ｄ2，ｄ3，ｄ4を決定する。
【００８５】
次のステップ１６０では、上記ステップ１５２、１５４、１５６、１５８でそれぞれ決定した各１８個のパラメータを、前述の式（１）に代入した、プラススキャン時の左側分割領域のデフォーカス量を補正するための補正量の算出式、プラススキャン時の右側分割領域のデフォーカス量を補正するための補正量の算出式、マイナススキャン時の左側分割領域のデフォーカス量を補正するための補正量の算出式、マイナススキャン時の左側分割領域のデフォーカス量を補正するための補正量の算出式を、それぞれ作成し、記憶装置８０に格納した後、このサブルーチンの処理を終了して、図６に示されるメインルーチンのステップ１３６にリターンする。
【００８６】
このステップ１３６では、ホルダ上の位置に依存するデフォーカス量の成分を算出するサブルーチンの処理を行う。
【００８７】
このホルダ上の位置に依存するデフォーカス量の成分を算出するサブルーチンの処理に際しては、図９に示されるようなホルダ座標系（Ｘ，Ｙ）と、ショット座標系（ｘ，ｙ）とを考える。ここで、ホルダ座標系（Ｘ，Ｙ）とは、ウエハホルダ２５の中心を原点とする座標系であり、ここでは、投影光学系ＰＬの光軸上にウエハホルダ２５の中心を一致させたときのステージ座標系（ウエハステージＷＳＴの位置を管理するウエハ干渉計１８の測長軸によって規定される座標系）と一致するものとする。また、ショット座標系は、ウエハ上に形成されるパターンの転写領域（ショット領域）の中心を原点とする座標系である。図９は、ショット座標系の原点（０，０）が、ホルダ座標系上では（ｕ，ｗ）に相当することを示している。すなわち、次の式（２）、式（３）が成立する。
【００８８】
Ｘ＝ｕ＋ｘ……（２）
Ｙ＝ｗ＋ｙ……（３）
また、このときショット座標系上の点（ｘ，ｙ）、すなわちホルダ座標系上の点（Ｘ−ｕ、Ｙ−ｗ）は、以下の範囲に存在する。
【００８９】
−（ショット領域のＸ幅）／２＜Ｘ−ｕ＜（ショット領域のＸ幅）／２
−（ショット領域のＹ幅）／２＜Ｙ−ｗ＜（ショット領域のＹ幅）／２
ホルダ座標系上の点（Ｘ，Ｙ）で計測されたデフォーカス量をＺtotal（Ｘ，Ｙ）とすると、ホルダ上の位置に依存するデフォーカス量の成分ｈｌｄＺ（Ｘ，Ｙ）は、次式（４）のように表せる。
【００９０】
【数２】
2006165216.tif 000004
【００９１】
そこで、このホルダ上の位置に依存するデフォーカス量の成分を算出するサブルーチンでは、まず、図１０のステップ１７２において、基準速度、例えば第３の速度（走査型露光装置１００で設定可能な最低速度）で、ショットサイズを第１のサイズとして計測用レチクルＲＴのパターンの転写が行われた第３枚目の計測用ウエハ上の各パターン転写領域における各評価点（パターン領域ＰＡ内の各フォーカステストマークＦＴＰi,jの位置に対応）のデフォーカス量3（ｄｚi,j）qを記憶装置８０からそれぞれ読み出し、内部メモリに記憶する。
【００９２】
次のステップ１７４では、その読み出した各デフォーカス量3（ｄｚi,j）qに対応するｄｙｎＺ（ｔ，ｙ，ｖ）を、各デフォーカス量3（ｄｚi,j）qに対応するフォーカステストマークＦＴＰi,jの転写条件に応じたデフォーカス量の補正値の算出式（上記ステップ１６０で算出された４つのデフォーカス量の補正値の算出式のうち、フォーカステストマークＦＴＰi,jの転写条件に応じた算出式）をそれぞれ用いて、算出し、内部メモリに記憶する。
【００９３】
次のステップ１７６では、上式（４）のＺtotal（Ｘ，Ｙ）に上記ステップ１７２で得られたデフォーカス量3（ｄｚi,j）qを代入するとともに、上式（４）のｄｙｎＺ（ｔ，Ｘ−ｕ，Ｙ−ｗ，ｖ）に、上記ステップ１７４で算出されたｄｙｎＺ（ｔ，ｙ，ｖ）をそれぞれ代入して、ホルダ上の位置に依存する成分ｈｌｄＺ（Ｘ，Ｙ）を求めて、内部メモリに記憶する。これにより、第３枚目の計測用ウエハ上の３６個のパターン転写領域それぞれ内の９×２＝１８箇所の評価点である６４８点それぞれのｈｌｄＺ（Ｘ，Ｙ）のデータが内部メモリに記憶されることとなる。
【００９４】
次のステップ１７８では、その得られた６４８点のｈｌｄＺ（Ｘ，Ｙ）のデータに基づいて、例えば最小二乗法などを用いて関数フィッティングすることで、ホルダ上の位置に依存するデフォーカス量の成分を算出するためのＸ，Ｙの関数（Ｚ＝ｆ（Ｘ，Ｙ）とする）を求め、その関数Ｚ＝ｆ（Ｘ，Ｙ）を記憶装置８０に記憶した後、メインルーチンに戻り、本ルーチンの一連の処理を終了する。
【００９５】
本実施形態の走査型露光装置１００では、露光の際に、主制御装置２０によってオートフォーカス動作を行いつつ、走査露光方式でレチクルＲに形成されたパターンが投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の複数のショット領域にそれぞれ転写される。以下、これについて説明する。
【００９６】
前提として、照明条件などの露光条件の設定、レチクルアライメント、アライメント検出系ＡＳのベースライン計測等の準備作業は既に完了し、さらにプロセスのウエハがウエハステージＷＳＴにロードされているものとする。ここでは、そのウエハは２層目以降の露光が行われるウエハであり、そのウエハに対するウエハアライメント（ＥＧＡなど）がすでに完了しているものとする。
【００９７】
まず、主制御装置２０は、ウエハＷ上の第１番目のショット領域（ファーストショット）の露光のための加速開始位置にウエハＷが位置するようにウエハステージＷＳＴを移動させるとともに、ウエハＷ上の第１番目のショット領域に対する露光を行うための加速開始位置にレチクルステージＲＳＴを移動させる。このウエハステージＷＳＴ、レチクルステージＲＳＴの移動は、ウエハアライメントの結果及びベースラインの計測結果に基づき、かつプロセスプログラムファイルと呼ばれる露光条件の設定ファイルで指定されたスキャン方向、ショットサイズ（スキャン長）、スキャン速度などの情報を考慮して行われる。
【００９８】
主制御装置２０は、その後レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの相対走査を開始し、これと同期して照明系ＩＯＰ内の可動レチクルブラインドを制御する。また、両ステージＷＳＴ，ＲＳＴがそれぞれの目標走査速度（スキャン速度）に達するのに先立って、主制御装置２０は光源の発光を開始する。そして、両ステージＷＳＴ，ＲＳＴが目標走査速度での等速同期状態となり、露光開始位置に達すると、照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。これにより、レチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上のファーストショットに逐次転写されるが、その転写中、主制御装置２０は、記憶装置８０に格納されている、そのときのスキャン方向に応じた、左側分割領域、右側分割領域それぞれのデフォーカス量を補正するための補正量の算出式を用いて、所定の間隔（Δｔ）で補正量ｄｙｎＺ（ｔ，ｙ，ｖ）、すなわちｄｙｎＺ（ｔ，Ｘ−ｕ，Ｙ−ｗ，ｖ）をそれぞれ算出するとともに、前述の関数Ｚ＝ｆ（Ｘ，Ｙ）を用いて、その補正量ｄｙｎＺ（ｔ，Ｘ−ｕ，Ｙ−ｗ，ｖ）に対応するホルダ上の位置に依存するデフォーカス量の成分ｆ（Ｘ，Ｙ）を算出し、両者の和であるデフォーカス量の補正値を算出する。そして、この算出結果に基づいて、レベリングの補正量及びデフォーカス量の補正量を求め、これらの補正量を、多点焦点位置検出系（２１，２２）の検出結果に基づく目標値に加算して、ウエハステージＷＳＴの投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）に関する投影光学系ＰＬの像面とウエハＷとの位置関係を補正する。
【００９９】
そして、ファーストショットに対する走査露光動作が終了すると、主制御装置２０は、ウエハＷ上の第２番目のショット領域（セカンドショット）の露光のための加速開始位置にウエハＷが位置するようにウエハステージＷＳＴを移動させる。このとき、完全交互スキャン方式が採用されているので、レチクルステージＲＳＴは、前ショット領域に対する走査露光のための一連の動作が終了した時点で次ショット領域に対する露光を行うための加速開始位置に移動している。
【０１００】
主制御装置２０は、その後レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの相対走査を開始し、前述と同様の走査露光を行い、レチクルＲのパターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上のセカンドショットに逐次転写し、その転写中、所定の間隔（Δｔ）で上記と同様にしてレベリングの補正量及びデフォーカス量の補正量を求め、これらの補正量を、多点焦点位置検出系（２１，２２）の検出結果に基づく目標値に加算して、ウエハステージＷＳＴの投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）に関する投影光学系ＰＬの像面とウエハＷとの位置関係を補正する。
【０１０１】
以後、上記と同様のウエハステージＷＳＴの移動（ショット間ステップ動作）及び走査露光が繰り返し行われ、ウエハＷ上の第３ショット領域以降のショット領域に対して、レチクルＲのパターンがそれぞれ転写される。
【０１０２】
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、記憶装置８０に記憶された補正情報を用いて投影光学系ＰＬの光軸方向に関する投影光学系ＰＬの像面とウエハとの位置関係を補正しつつ、レチクルＲに形成されたパターンを投影光学系ＰＬを介してウエハ上に転写する処理装置が、主制御装置２０によって構成されている。
【０１０３】
以上詳細に説明したように、本実施形態の走査型露光装置１００で実行される評価方法によると、複数の異なる同期移動速度条件の下で、レチクルステージＲＳＴ上の計測用レチクルＲＴに形成されたパターン領域ＰＡ内のパターン（フォーカステストマークＦＴＰi,jを構成する内側マークＭＭＡ，外側マークＭＭＢ）を投影光学系ＰＬを介して、異なる計測用ウエハ上にそれぞれ転写する（図５のステップ１０８〜１１８のループ参照）。そして、それらの計測用ウエハを現像後、重ね合わせ計測装置を用いて、各計測ウエハ上の前記パターンの位置情報を計測し、その位置情報に基づいて、走査露光時のデフォーカス量の第１〜第４の成分、すなわち速度比例位置項、速度比例時間項、時間項及び位置項を算出するための算出式（すなわちそれら４つの成分を補正するための補正量の算出式）を、それぞれ算出する（図６サブルーチン１３４（ステップ１４０〜１６０））。従って、走査露光時のデフォーカス量の細やかな評価が可能となり、その評価結果に基づいて、走査露光時のデフォーカス量の補正情報を定めることで、スキャン速度や、ショット領域のスキャン方向のサイズに応じた高精度なフォーカス補正が可能となる。
【０１０４】
また、本実施形態の走査型露光装置１００によると、記憶装置８０に、走査露光時のデフォーカス量の第１〜第４の成分、すなわち速度比例位置項、速度比例時間項、位置項及び時間項を補正するための補正量の算出式、及びホルダ上の位置に依存するデフォーカス量の成分を算出するためのＸ，Ｙの関数（Ｚ＝ｆ（Ｘ，Ｙ））が、補正情報として記憶されている。そして、主制御装置２０により、記憶装置８０に記憶された上記算出式、関数をそれぞれ用いてデフォーカス量の各成分を算出し、その算出された各成分を補正情報として用いて投影光学系ＰＬの光軸方向に関する投影光学系ＰＬの像面とウエハＷの位置関係を補正しつつ、すなわち前述のデフォーカス量の補正を行いつつ、レチクルＲに形成されたパターンが投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の複数のショット領域にそれぞれ転写される。これにより、スキャン速度や、スキャン方向のショットサイズに応じた高精度なフォーカス補正が可能となり、ウエハＷ上の各ショット領域へのレチクルパターンの転写を高精度に行うことが可能となる。
【０１０５】
また、本実施形態の走査型露光装置１００によると、上記のデフォーカス量の補正に際し、ウエハホルダ２５上の位置に依存するデフォーカス量の成分も補正情報として用いられるので、ウエハホルダ２５の平面度に応じてウエハ表面に現れる凹凸に起因するデフォーカスを補正した状態で、ウエハ上にパターンを精度良く転写することが可能になる。
【０１０６】
なお、上記実施形態では、複数の異なる同期移動速度条件の下で、レチクルステージＲＳＴ上の計測用レチクルＲＴに形成されたパターン領域ＰＡ内のパターンを投影光学系ＰＬを介して、異なる計測用ウエハ上のＫ個のショット領域にそれぞれ転写し、その際に完全交互スキャンを採用し、Ｋ／２個のショット領域にプラススキャンにより露光を行い、Ｋ／２個のショット領域にマイナススキャンにより露光が行われるものとした。そして、各フォーカステストマークＦＴＰi,jの位置に対応する各評価点のデフォーカス量を、プラススキャンが行われたＫ／２個のショット領域についての平均値、マイナススキャンが行われたＫ／２個のショット領域についての平均値を採用する場合について説明した。しかしながら、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、上記実施形態と同様に複数の異なる同期移動速度条件の下で、レチクルステージＲＳＴ上の計測用レチクルＲＴに形成されたパターン領域ＰＡ内のパターンを投影光学系ＰＬを介して、異なる計測用ウエハ上のＫ個のショット領域にそれぞれ転写する場合であっても、計測用ウエハを上記実施形態の２倍の枚数用意し、その半数の計測用ウエハにはＫ個のショット領域の全てをプラススキャンで形成し、残りの半数の計測用ウエハにはＫ個のショット領域の全てをマイナススキャンで形成するようにしても良い。この場合、各フォーカステストマークＦＴＰi,jの位置に対応する各評価点のデフォーカス量を、同一の計測用ウエハのＫ個のショット領域の平均値を採用すれば良い。
【０１０７】
あるいは、計測用ウエハは、１枚のみ用意し、その計測用ウエハに、複数の異なる同期移動速度条件の下で、レチクルステージＲＳＴ上の計測用レチクルＲＴに形成されたパターン領域ＰＡ内のパターンを投影光学系ＰＬを介してそれぞれ転写しても良い。要は、各同期移動速度条件について、少なくとも１ショットの露光を行ってウエハ上に計測用レチクルＲＴに形成されたパターン領域ＰＡ内のパターンの転写像が形成された領域を形成すれば良い。各同期移動速度条件についてパターンの転写領域が各１つしかウエハ上に形成されない場合には、それぞれの転写領域のレジスト像の計測結果から得られる値を各評価点のデフォーカス量とすれば良い。
【０１０８】
また、上記実施形態では、計測用レチクルＲＴのパターン領域ＰＡ内にフォーカステストマークが９行２列配置された場合について説明したが、フォーカステストマークの数、配置、はこれに限られない。例えば、５行２列や９行３列でフォーカステストマークを形成しても良いし、あるいは１０行以上の配列でフォーカステストマークを形成しても良い。なお、３列の場合には、各列毎に上述した式（１）のパラメータ（ａ0〜ｄ4）を求めることとすれば良い。
【０１０９】
なお、上記実施形態では、計測用レチクルＲＴに位相シフトパターンから成るフォーカステストマークを形成し、このフォーカステストマークを構成する計測マークと基準マークとのウエハ上への転写像同士の位置関係からそのフォーカステストマークに対応する評価点のデフォーカス量を算出する場合について説明したが、本発明は、これに限定されるのではない。投影光学系ＰＬによりウエハ上に転写した祭に、デフォーカス量に応じてその転写像の位置又はサイズが変化するマークであれば如何なるマークを計測用マークとして用いても良く、この計測用マークを計測用レチクル上に形成しても良いし、あるいはレチクルステージＲＳＴ上に設けられたマーク板上に形成しても良い。また、計測用マークの転写像の寸法値（サイズ）を計測する手法として、パターンの電気的な抵抗値から寸法値を求める電気的寸法計測手法（Electrical line width measurement）を用いても良い。この場合には、勿論、この電気的寸法計測手法に適した計測用マークをレチクル上に形成し、計測用基板として、シリコン基板上に絶縁層としてシリコン酸化膜を形成し、そのシリコン酸化膜上に導電性膜が形成されたものを用いる必要がある。この他、デフォーカス量の基準となるベストフォーカス位置の評価方法として、例えば投影光学系の光軸方向に関するウエハの位置（及びウエハに照射されるエネルギ量）とを段階的に変化させつつ計測用マークをウエハ上の複数の領域に隣接して順次転写し、そのウエハの現像後に計測マークの像が残存する領域と消失する領域との境界に対応する、ウエハの位置を、ベストフォーカス位置とする方法を採用しても良い。
【０１１０】
また、上記実施形態では、４次式を用いて、デフォーカス量を近似するものとしたが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。
【０１１１】
また、上記実施形態では、前述のデフォーカス状態の評価方法及び走査露光時のデフォーカス量の補正情報の取得方法を実行して、走査露光時のデフォーカス量の補正情報を記憶装置８０に記憶し、プロセスのウエハの露光の際にその記憶装置８０内の情報を用いてデフォーカス量を補正するものとしたが、これに限らず、前述のデフォーカス状態の評価方法及び走査露光時のデフォーカス量の補正情報の取得方法を実行した後に、レチクル交換及びベースライン計測、ウエハアライメント及び露光の処理を一連の処理として行うこととしても勿論良い。そして、その露光の際に、取得した補正情報を用いてウエハステージＷＳＴの投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）に関する投影光学系ＰＬの像面とウエハＷとの位置関係を補正しつつ、レチクルＲに形成されたパターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷに転写することとしても良い。かかる場合にも、上記実施形態と同様にスキャン速度や、スキャン方向のショットサイズに応じた高精度なフォーカス補正が可能となり、ウエハＷ上の各ショット領域へのレチクルパターンの転写を高精度に行うことが可能となる。
【０１１２】
また、上記実施形態において、ウエハ上に形成すべきショット領域のＸ軸方向のサイズが、前述の計測用レチクルの計測用パターンのウエハ上への転写によって形成されるショット領域と異なる場合には、デフォーカス量が該Ｘ軸方向のサイズの変化に比例するものとして、走査露光時のデフォーカス量の補正量の算出式を決定することとすれば良い。例えば、計測時のショット領域のＸ軸方向のサイズ（Ｘ軸方向に関する幅）が２６０００μｍであったときに、実際の露光時のショット領域のＸ軸方向のサイズをＸsizeμｍとすると、その露光時のデフォーカス量ｄｙｎＺsize（ｔ，ｙ，ｖ）は、ショット領域の左側分割領域又は右側分割領域について、次式（５）で表すことができる。
【０１１３】
【数３】
2006165216.tif 000005
【０１１４】
従って、例えば、Ｘsize＝２００００μｍの場合、±１００００μｍの部分で下記の式（６）、式（７）でデフォーカス量ｄｙｎＺ’Right、ｄｙｎＺ’Leftを算出すれば良い。
【０１１５】
【数４】
2006165216.tif 000006
【０１１６】
なお、上記実施形態では、ｄｙｎＺ（ｔ，ｙ，ｖ）、すなわちｄｙｎＺ（ｔ，Ｘ−ｕ，Ｙ−ｗ，ｖ）及びｈｌｄＺ（Ｘ，Ｙ）を求めるに際し、いずれも同一の計測用レチクルＲＴのパターン領域のパターンの転写結果を用いるものとしたが、一旦、上述のｈｌｄＺ（Ｘ，Ｙ）等に基づいて各部の調整を行った後に、何らかの原因により、計測用レチクルＲＴとは異なる計測用レチクルを使用してウエハホルダ２５上の位置に依存するデフォーカス量の成分を計測したい場合が起こり得る。
【０１１７】
このような場合には、ウエハホルダ上の位置に依存するデフォーカス量の成分の算出に際して、前述の計測用レチクルＲＴ（基準レチクル）と使用したい計測用レチクル（以下、「使用レチクル」と呼ぶ）との形状等の差に起因する、使用レチクルに固有のデフォーカス量の成分（ｒｔｃｌＺ（ｘ，ｙ）とする）を考慮する必要がある。
【０１１８】
そこで、使用レチクルに固有のデフォーカス量の成分ｒｔｃｌＺ（ｘ，ｙ）を、次のようにして求める。
【０１１９】
まず、使用レチクルをレチクルステージＲＳＴ上にロードし、前述のレチクルアライメントを行い、使用レチクルのパターン領域のＹ軸方向の一側の端が前述の照明領域ＩＡＲのＹ軸方向の一側の端にほぼ一致するようにレチクルステージＲＳＴを位置決めする。そして、使用レチクルのパターン領域の照明領域ＩＡＲ内部分を照明し、その際にレチクルブラインドでその照明領域ＩＡＲ内に位置する１つのマーク近傍領域のみに照明領域を制限する。そして、投影光学系ＰＬによって形成されたその１つのマークの空間像（投影像）を前述の空間像計測器９０を用いて所定の手順で検出することで、そのマークの像の最良結像点の位置を求める。なお、空間像計測器９０を用いたマークの像の最良結像点の位置の検出方法は、例えば特開２００２−１９８３０３号公報（対応米国特許出願公開第２００１／００４１３７７号明細書）などに、投影光学系のベストフォーカス位置の検出方法として開示されているので、詳細説明は省略する。
【０１２０】
照明領域ＩＡＲ内に位置する複数のマークについて、上記の空間像計測器９０を用いたマークの像の最良結像点の位置の検出を実行した後、レチクルステージＲＳＴをＹ軸方向の一側に所定距離（照明領域ＩＡＲのＹ軸方向のサイズに対応する距離）だけ移動する。
【０１２１】
そして、上記と同様にして照明領域ＩＡＲ内に位置する複数のマークのそれぞれについて、空間像計測器９０を用いて、マークの像の最良結像点の位置の検出を順次行い、以降同様の計測を行って、使用レチクルのパターン領域内の全てのマークについて、マークの像の最良結像点の位置を検出する。
【０１２２】
そして、このようにして得られたパターン領域内の各マークの位置に対応するパターン転写領域（ショット領域）内の複数の評価点における最良結像点の位置のデータＺ1（ｘ，ｙ）に基づいて、例えば最小二乗法などを用いて関数フィッティングすることで、使用レチクルのパターン領域に対応するショット内の任意の位置（ｘ，ｙ）における最良結像面の位置を示す関数Ｚ＝ｇ（ｘ、ｙ）を算出する。
【０１２３】
また、計測用レチクルＲＴをレチクルステージＲＳＴ上にロードし、前述のレチクルアライメントを行い、以降、上述した使用レチクルについて説明したのと同様の手順で同様の計測を行い、計測用レチクルＲＴのパターン領域に対応するショット領域内の任意の位置（ｘ，ｙ）における最良結像面の位置を示す関数Ｚ＝ｈ（ｘ、ｙ）を算出する。
【０１２４】
そして、次式（８）に基づいて、計測用レチクルＲＴを基準とする使用レチクルに固有のデフォーカス量の成分ｒｔｃｌＺ（ｘ，ｙ）を算出する。
ｒｔｃｌＺ（ｘ，ｙ）＝ｇ（ｘ、ｙ）−ｈ（ｘ、ｙ）      ……（８）
前述した式（２）、式（３）の関係から、ｒｔｃｌＺ（ｘ，ｙ）＝ｒｔｃｌＺ（Ｘ−ｕ，Ｙ−ｗ）であることを考慮して、次式（９）に基づいて、ホルダ上の位置に依存する成分を表す関数ｈｌｄＺ（Ｘ，Ｙ）を求める。
【０１２５】
【数５】
2006165216.tif 000007
このようにして求められた上式（９）を、前述の式（４）の代わりに用いて、同様の処理を行うことで、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２６】
なお、上記では使用レチクルに固有のデフォーカス量の成分ｒｔｃｌＺ（ｘ，ｙ）を求めるに際し、空間像計測器９０を用いた空間像計測の手法を採用するものとしたが、これに限らず、使用レチクル及び計測用レチクルＲＴをそれぞれ用いて露光を行い、それらの転写結果に基づいて、前述の横ずれ量をデフォーカス量に変換する演算、あるいは転写像の線幅の変化に基づいてデフォーカス量を算出する演算などを行っても良い。
【０１２７】
なお、上記実施形態では、第１〜第３の速度のそれぞれで、第１〜第３のサイズのパターン転写を行い、それぞれの転写像の計測結果に基づいて、デフォーカス状態の計測を行う場合について説明したが、この場合には、そのパターンの転写を含む計測全体に多大の時間が必要であるとともに、作業が煩雑である。そこで、より簡易に、すなわちショットサイズを変更せずにデフォーカス状態の計測を行うこととしても良い。
【０１２８】
すなわち、走査速度を３種類（最低速度、中速度、最高速度）とし、３枚のウエハに対して計測マークを焼き付ける。そして、それぞれの速度で得られたデフォーカス量を、その走査速度に限定したショット領域内の位置に依存する成分として持ち、計測されていない走査速度におけるショット領域内のデフォーカス量については線形補間する。
【０１２９】
具体的には、例えば、ショット領域内の右側列を例にとる。この場合、補正値はショット領域内のスキャン方向の位置ｙのみの関数ｄｙｎＺRight（ｙ，ｖ）となる。例えば、計測したスキャン速度を１５０ｍｍ／ｓ、２５０ｍｍ／ｓ、４００ｍｍ／ｓとすると、速度１７５ｍｍ／ｓの場合のデフォーカス量ｄｙｎＺright（ｙ，１７５）は、次式（１０）により算出することとすることができる。
【０１３０】
【数６】
2006165216.tif 000008
【０１３１】
なお、上記実施形態の露光装置では、光源としてＡｒＦエキシマレーザ（出力波長１９３ｎｍ）に限らず、Ｆ2レーザ（出力波長１５７ｎｍ）等の真空紫外域のパルス光を出力する光源や、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）などの近紫外域のパルス光を出力する光源などを用いても良い。
【０１３２】
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。
【０１３３】
また、露光装置の露光対象である物体は、上記の実施形態のように半導体製造用のウエハに限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイや有機ＥＬなどのディスプレイ装置の製造用の角型のガラスプレートや、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤなど）、マスク又はレチクルなどを製造するための基板であっても良い。
【０１３４】
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、近年、７０ｎｍ以下のパターンを露光するために、ＳＯＲやプラズマレーザを光源として、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を発生させるとともに、その露光波長（例えば１３．５ｎｍ）の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置の開発が行われている。かかる装置にも、本発明のデフォーカス状態の評価方法及び走査露光方法を好適に適用できる。さらに、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号パンプレットなどに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体（例えば純水など）が満たされる液浸型露光装置なども、本発明の本発明のデフォーカス状態の評価方法及び走査露光方法を適用することができる。
【０１３５】
なお、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、上記実施形態の露光装置を用いて本発明の露光方法を行い、マスクに形成されたパターンを感光物体上に転写するリソグラフィステップ、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、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の走査型露光装置を用いて本発明の走査露光方法が実行されるので、高集積度のデバイスを歩留り良く製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
以上説明したように、本発明の評価方法は、投影光学系のデフォーカス状態を評価するのに適している。また、本発明の走査露光方法及び走査型露光装置は、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して物体上に転写するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】一実施形態に係る露光装置を示す概略図である。
【図２】一実施形態に係る計測用レチクルを下方から見た平面図である。
【図３】図３（Ａ）は、フォーカステストマークを拡大して示す図であり、図３（Ｂ）は、フォーカステストマークの位相シフト部近傍を拡大して示す断面図である。
【図４】図４（Ａ）は、フォーカス状態でフォーカステストマークを露光した場合に得られる像を示す図であり、図４（Ｂ）は、デフォーカス状態でフォーカステストマークを露光した場合に得られる像を示す図である。
【図５】図１の走査型露光装置によって実行される、デフォーカス状態の評価方法及び走査露光に伴うデフォーカス量の補正情報の取得に関する、主制御装置２０内部のＣＰＵの処理アルゴリズムを示すフローチャート（その１）である。
【図６】図１の走査型露光装置によって実行される、デフォーカス状態の評価方法及び走査露光に伴うデフォーカス量の補正情報の取得に関する、主制御装置２０内部のＣＰＵの処理アルゴリズムを示すフローチャート（その２）である。
【図７】ウエハ上のショット領域の配置の一例を示す図である。
【図８】ステップ１３４のサブルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図９】ホルダ座標系（Ｘ，Ｙ）と、ショット座標系（ｘ，ｙ）との関係を説明するための図である。
【図１０】ステップ１３６のサブルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３８】
２０…制御装置（処理装置）、８０…記憶装置、１００…走査型露光装置、Ｒ…レチクル（マスク）、ＲＳＴ…レチクルステージ（マスクステージ）、Ｗ…ウエハ（物体）、ＷＳＴ…ウエハステージ（物体ステージ）、ＰＬ…投影光学系。
【図１】
2006165216.tif 000009
【図２】
2006165216.tif 000010
【図３】
2006165216.tif 000011
【図４】
2006165216.tif 000012
【図５】
2006165216.tif 000013
【図６】
2006165216.tif 000014
【図７】
2006165216.tif 000015
【図８】
2006165216.tif 000016
【図９】
2006165216.tif 000017
【図１０】
2006165216.tif 000018