(57)【要約】【課題】ベースラインを精度を維持しつつ高スループットなベースライン管理を可能にする。【解決手段】パターンが形成されたレチクルに対して照射される照明光の照射に関する情報と、所定のモデル式とに基づいて、割り込み処理によりマーク検出系のベースラインの変動量を推定する。そして、複数枚のウエハに対する露光処理を連続的に行う場合に、所定枚数のおきにウエハの露光開始に先立って基準となるベースラインを計測しておく（ステップ１２４）。そして、そのベースライン計測間隔では、実際にベースラインを計測することなく、ウエハの上の各ショット領域の露光開始直前毎に、推定されたベースラインの変動量と基準となるベースラインとに基づいて、ベースライン推定値を精度良く算出する（ステップ１４９）。【選択図】図５
2006041015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系によるパターンの投影基準位置と前記パターンの投影像が形成される物体上のマークを検出するマーク検出系の検出基準との距離であるベースラインを管理するベースライン管理方法であって、
前記パターンが形成されたマスクに対して照射される照明光の照射に関する情報と、所定のモデル式とに基づいて、前記ベースラインの変動情報を推定する工程を含むベースライン管理方法。
【請求項２】
設定された計測間隔で前記ベースラインを計測する工程と；
前記ベースラインの計測が行われる度に、前記モデル式を更新する工程と；を更に含む請求項１に記載のベースライン管理方法。
【請求項３】
前記ベースラインの計測が行われる度に、その計測の結果として得られるベースラインの変動情報の実測値と推定された前記ベースラインの変動情報の値とに基づいて、前記計測間隔を変更する工程を、更に含む請求項１に記載のベースライン管理方法。
【請求項４】
前記計測間隔を変更する工程では、前記ベースラインの変動情報の実測値と、推定された前記ベースラインの変動情報の値と、直前の前記計測間隔とに基づいて、所定数の物体当たりの推定誤差情報を算出し、該算出結果と予め設定した推定誤差許容値の情報とに基づいて前記計測間隔を変更することを特徴とする請求項３に記載のベースライン管理方法。
【請求項５】
前記モデル式は、前記マスクが交換される毎に、交換後のマスクに応じて変更されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のベースライン管理方法。
【請求項６】
投影光学系によりパターンの像が投影される物体上のマークを検出するマーク検出系を有する露光装置で実行される露光方法であって、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のベースライン管理方法を用いて前記マーク検出系のベースラインを管理する工程と；
管理された前記ベースラインに基づいて、前記投影光学系に対する前記物体の位置を制御し、所定の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；
を含む露光方法。
【請求項７】
所定のパターンを投影光学系を介して物体上に転写する露光装置であって、
物体上のマークを検出するマーク検出系と；
前記パターンが形成されたマスクに対して照射される照明光の照射に関する情報と、所定のモデル式とに基づいて、前記投影光学系によるパターンの投影基準位置と前記マーク検出系の検出基準との距離であるベースラインの変動情報を推定する推定装置と；
前記推定装置により推定されたベースラインの変動情報と既知の基準ベースラインとに基づいてベースラインを算出する算出装置と；を備える露光装置。
【請求項８】
前記投影光学系の像面の近傍に配置され、第１基準マーク及び第２基準マークを含む複数の基準マークが形成された基準マーク部材と；
前記マスクに形成されたマークとこれに対応する前記基準マーク部材上の前記第１基準マークの前記投影光学系を介した像とを同時に検出可能なマスク側マーク検出系と；
設定された計測間隔で、前記マスク側マーク検出系を用いて、前記基準マーク部材上の第１基準マークの前記投影光学系による投影像と前記マスクとの位置関係を検出するとともに、前記マーク検出系を用いて、前記基準マーク部材上の第２基準マークと前記マーク検出系の検出基準との位置関係を計測し、これらの位置関係に基づいてベースラインの計測を行うベースライン計測装置と；
前記ベースライン計測装置による前記ベースラインの計測が行われる度に、前記モデル式を更新する更新装置と；をさらに備える請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記ベースライン計測装置による前記ベースラインの計測が行われる度に、その計測の結果として得られるベースラインの変動情報の実測値と推定されたベースラインの変動情報の値とに基づいて、前記計測間隔を変更する間隔変更装置を更に備える請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記間隔変更装置は、前記ベースラインの変動情報の実測値と、推定された前記ベースラインの変動情報の値と、直前の計測間隔とに基づいて、所定数の物体当たりの推定誤差の情報を算出し、該算出結果と予め設定した推定誤差許容値の情報とに基づいて前記計測間隔を変更することを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記推定装置は、前記マスクが交換される毎に、交換後のマスクに応じたモデル式に基づいて、前記ベースラインの変動情報の推定を行うことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１２】
所定のパターンを投影光学系を介して物体上に転写する露光装置であって、
物体上のマークを検出するマーク検出系と；
設定された計測間隔で、前記投影光学系によるパターンの投影基準位置と前記マーク検出系の検出基準との距離であるベースラインを計測するベースライン計測装置と；
前記ベースライン計測装置により計測されたベースラインの計測値と所定の演算により推定されたベースラインの推定値との差である推定誤差量と、その許容値との大小関係に基づいて、ベースライン計測の間隔を可変とする計測間隔変更装置と；を備える露光装置。
【請求項１３】
所定のパターンを投影光学系を介して物体上に転写する露光装置であって、
物体上のマークを検出するマーク検出系と；
前記パターンの転写条件が変更される毎に、変更後の転写条件の下における照明光の照射に関する情報と、前記変更後の転写条件に応じたモデル式とに基づいて、前記投影光学系によるパターンの投影基準位置と前記マーク検出系の検出基準との距離であるベースラインの変動情報を推定する推定装置と；を備える露光装置。
【請求項１４】
物体上のマークを検出するマーク検出系を備えた露光装置を制御するコンピュータに所定の処理を行わせるプログラムであって、
前記パターンが形成されたマスクに対して照射される照明光の照射に関する情報と、所定のモデル式とに基づいて、前記投影光学系によるパターンの投影基準位置と前記マーク検出系の検出基準との距離であるベースラインの変動情報を推定する手順と;
推定された前記ベースラインの変動情報と既知の基準ベースラインとに基づいてベースラインを算出する手順と；
を、前記コンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１５】
設定された計測間隔で前記ベースラインを計測する手順と；
前記ベースラインの計測が行われる度に、前記モデル式を更新する手順と；を前記コンピュータに更に実行させる請求項１４に記載のプログラム。
【請求項１６】
前記ベースラインの計測が行われる度に、その計測の結果として得られるベースラインの変動情報の実測値と推定された前記ベースラインの変動情報の値とに基づいて、前記計測間隔を変更する手順を、前記コンピュータに更に実行させる請求項１５に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベースライン管理方法及び露光方法、露光装置、並びにプログラムに係り、更に詳しくは、投影光学系によるパターンの投影基準位置とマーク検出系の検出基準との距離であるベースラインを管理するベースライン管理方法、該ベースライン管理方法を利用した露光方法、前記ベースライン管理方法の実施に好適な露光装置、並びにマーク検出系を備えた露光装置を制御するコンピュータに所定の処理を行わせるプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体素子、液晶表示素子、プラズマディスプレイ素子、あるいは薄膜磁気ヘッド等のデバイス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）のパターンを投影光学系を介してウエハ又はガラスプレート等の感光物体（以下「ウエハ」と総称する）上に転写する、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、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが主として使用されている。
【０００３】
近年におけるデバイスの高集積化及びパターンの微細化に対応するため、投影露光装置には結像性能に対する要求は勿論、重ね合わせ精度（ウエハ上にパターンを形成し、次工程でさらにパターンを形成したときの相対的な位置精度）に対する要求も厳しくなってきた。この一方、投影露光装置は、デバイスの大量生産に用いられるものであることから、高スループットであることも必然的に要請される。
【０００４】
重ね合わせ精度、スループットを決定する要因は多岐に渡るが、例えば重ね合わせ精度を決定する重要な項目の１つとして、レチクル上に形成（又は描画）されたパターンの投影基準位置（例えば投影中心位置）とウエハアライメント系の検出基準（例えば検出中心）との距離を意味するベースラインの変動が挙げられる。ベースラインの変動の原因は、露光装置内部の温度変動等多岐にわたるが、その原因の１つとして露光光照射に伴うレチクルの熱膨張が挙げられる。
【０００５】
すなわち、露光光照射によりレチクルの熱膨張が発生すると、ウエハ上に投影されるレチクル上のパターンの像の倍率（ステッパではショットの倍率に一致）が変化する。このとき、露光光の照射によりパターンの投影基準位置（例えばレチクル中心（通常パターン領域の中心に一致））を中心に均等にレチクルが熱膨張するのであれば、その熱膨張に起因してベースラインの変動は生じない。レチクルの熱膨張による像の倍率変化は投影光学系の結像性能を調整する結像性能調整機構（例えば、投影光学系を構成する特定のレンズの位置、姿勢を変更する機構、あるいは特定のレンズ間の気密室内の気体の圧力を変更する機構など）を用いるのみで補正することができる。
【０００６】
しかしながら、レチクルとこれを吸着支持するレチクル支持機構との間の摩擦力は、レチクル中心に関して均等にはなってはいない場合が殆どである。レチクル支持機構として、例えばバキュームチャックがそれぞれ設けられた３つ支持部（プラテンとも呼ばれる）を有するものが知られている。このレチクル支持機構では、レチクル中心に関して一側に長さの長いプラテンが１つ、他側に長さの短いプラテンが２つ配置される。
【０００７】
この場合、レチクルとの間の摩擦力が最も高いプラテンを中心としてレチクルが熱膨張し、結果的にレチクルのパターンの投影基準位置（例えば投影中心位置）が、レチクルの熱膨張の進行に伴ってレチクルステージ上の保持機構に対してずれていくこととなり、この結果、ベースラインが変動していくこととなる。
【０００８】
上述のような露光光照射に伴うレチクルの熱膨張が原因で発生するベースラインの変動に対処するため、従来は、ロット処理の途中で、ベースラインの変動が露光精度に影響してくるレベルになる前に定期的（例えばウエハ数枚（例えば３枚）の露光終了毎）にベースラインチェック（キャリブレーションのためのベースライン計測）を実施していた（例えば特許文献１参照）。このため、上記の定期的なベースラインチェックが、装置のスループットを低下させる一因となっていた。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−９７０３２号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述のような事情の下でなされたもので、第１の観点からすると、投影光学系（ＰＬ）によるパターンの投影基準位置と前記パターンの投影像が形成される物体（Ｗ）上のマークを検出するマーク検出系（ＡＬＧ）の検出基準との距離であるベースラインを管理するベースライン管理方法であって、前記パターンが形成されたマスク（Ｒ）に対して照射される照明光の照射に関する情報と、所定のモデル式とに基づいて、前記ベースラインの変動情報を推定する工程を含むベースライン管理方法である。
【００１１】
これによれば、パターンが形成されたマスクに対して照射される照明光の照射に関する情報と、所定のモデル式とに基づいて、前記ベースラインの変動情報を推定することから、例えば、複数枚の物体に対する露光（パターンの転写）処理を連続的に行う場合などにおいても、予め（第１枚目の物体に対する露光開始に先立って）ベースラインを計測しておけば、照明光の照射に関する情報を得るだけで、実際にベースラインを計測することなく、推定されたベースラインの変動情報と予め計測したベースラインとに基づいて、ベースラインを精度良く算出することが可能となり、これによりベースラインを精度を維持しつつ管理することが可能となる。従って、実際のベースライン計測の頻度を下げることが可能になる。
【００１２】
本発明は、第２の観点からすると、投影光学系（ＰＬ）によりパターンの像が投影される物体（Ｗ）上のマークを検出するマーク検出系（ＡＬＧ）を有する露光装置で実行される露光方法であって、本発明のベースライン管理方法を用いて前記マーク検出系のベースラインを管理する工程と；前記管理された前記ベースラインに基づいて、前記投影光学系に対する前記物体の位置を制御し、所定の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；を含む露光方法である。
【００１３】
これによれば、本発明のベースライン管理方法を用いてマーク検出系のベースラインを管理するので、マーク検出系のベースラインの計測頻度を低減させつつ、ベースラインが精度を維持して管理される。そして、この管理されたベースラインに基づいて、投影光学系に対する物体の位置を高精度に制御し、所定のパターンを投影光学系を介して物体上に転写するので、物体上にパターンが投影光学系を介して精度良く転写される。従って、露光精度を維持しつつ露光処理に関するスループットを向上させることが可能になる。
【００１４】
本発明は、第３の観点からすると、所定のパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して物体（Ｗ）上に転写する露光装置であって、物体上のマークを検出するマーク検出系（ＡＬＧ）と；前記パターンが形成されたマスク（Ｒ）に対して照射される照明光（ＩＬ）の照射に関する情報と、所定のモデル式とに基づいて、前記投影光学系によるパターンの投影基準位置と前記マーク検出系の検出基準との距離であるベースラインの変動情報を推定する推定装置（５０）と；前記推定装置により推定されたベースラインの変動情報と既知の基準ベースラインとに基づいてベースラインを算出する算出装置（５０）と；を備える第１の露光装置である。
【００１５】
ここで、基準ベースラインは、上記のベースラインの推定演算の開始時点におけるベースラインの初期値を意味する。本明細書では、かかる意味で基準ベースラインなる用語を用いる。
【００１６】
これによれば、推定装置により、パターンが形成されたマスクに対して照射される照明光の照射に関する情報と、所定のモデル式とに基づいて、投影光学系によるパターンの投影基準位置とマーク検出系の検出基準との距離であるベースラインの変動情報が推定され、算出装置により、その推定されたベースラインの変動情報と既知の基準ベースラインとに基づいてベースラインが算出される。このため、例えば、複数枚の物体に対する露光（パターンの転写）処理を連続的に行う場合などにおいても、実際にベースラインを計測することなく、ベースラインを精度を維持しつつ管理することが可能となる。従って、実際のベースライン計測の頻度を下げることが可能になる。そして、精度を維持しつつ管理されたベースラインに基づいて、投影光学系に対する物体の位置を高精度に制御して所定のパターンを投影光学系を介して物体上に転写することで、物体上にパターンが投影光学系を介して精度良く転写される。従って、露光精度を維持しつつ露光処理に関するスループットを向上させることが可能になる。
【００１７】
本発明は、第４の観点からすると、所定のパターンを投影光学系を介して物体上に転写する露光装置であって、物体上のマークを検出するマーク検出系と；設定された計測間隔で、前記投影光学系によるパターンの投影基準位置と前記マーク検出系の検出基準との距離であるベースラインを計測するベースライン計測装置と；前記ベースライン計測装置により計測されたベースラインの計測値と所定の演算により推定されたベースラインの推定値との差である推定誤差量と、その許容値との大小関係に基づいて、ベースライン計測の間隔を変更する計測間隔変更装置と；を備える第２の露光装置である。
【００１８】
これによれば、計測間隔変更装置により、ベースライン計測装置により計測されたベースラインの計測値と所定の演算により推定されたベースラインの推定値との差である推定誤差量と、その許容値との大小関係に基づいて、ベースライン計測の間隔が変更される。この場合、計測間隔変更装置では、推定誤差量が許容値より大きくベースライン変動量が大きいときには、ベースライン計測（チェック）の計測間隔を短くしてベースラインの精度を確保する。この一方、計測間隔変更装置では、推定誤差量が許容値より小さく、ベースライン変動が飽和してきてベースライン計測の必要が無くなったときには、ベースライン計測の計測間隔を長くしてベースライン計測の頻度を低減させ、スループットの向上を図ることができる。
【００１９】
本発明は、第５の観点からすると、所定のパターンを投影光学系を介して物体上に転写する露光装置であって、物体上のマークを検出するマーク検出系と；前記パターンの転写条件が変更される毎に、変更後の転写条件の下における照明光の照射に関する情報と、前記変更後の転写条件に応じたモデル式とに基づいて、前記投影光学系によるパターンの投影基準位置と前記マーク検出系の検出基準との距離であるベースラインの変動情報を推定する推定装置と；を備える第３の露光装置である。
【００２０】
ここで、「パターンの転写条件」とは、パターンを照明する照明条件、パターンそのもの又はパターンが形成されたマスクに関する条件、パターンの投影条件などの全ての露光条件を含む。
【００２１】
これによれば、推定装置により、パターンの転写条件が変更される毎に、変更後の転写条件の下における照明光の照射に関する情報と、前記変更後の転写条件に応じたモデル式とに基づいて、投影光学系によるパターンの投影基準位置と前記マーク検出系の検出基準との距離であるベースラインの変動情報が推定される。このため、パターンの転写条件の変更がなされても、それによってベースライン変動情報の推定精度が低下することがなく、転写条件の如何によらず、常にマーク検出系のベースラインの精度を維持することができる。そして、このベースラインに基づいて、投影光学系に対する物体の位置を高精度に制御し、所定のパターンを投影光学系を介して物体上に転写することで、転写条件の変更の有無を問わず、物体上に投影光学系を介してパターンを精度良く転写することが可能となる。
【００２２】
本発明は、第６の観点からすると、物体上のマークを検出するマーク検出系を備えた露光装置を制御するコンピュータに所定の処理を行わせるプログラムであって、前記パターンが形成されたマスクに対して照射される照明光の照射に関する情報と、所定のモデル式とに基づいて、前記投影光学系によるパターンの投影基準位置と前記マーク検出系の検出基準との距離であるベースラインの変動情報を推定する手順と；推定された前記ベースラインの変動情報と既知の基準ベースラインとに基づいてベースラインを算出する手順と；を、前記コンピュータに実行させるプログラムである。
【００２３】
これによれば、このプログラムがインストールされたコンピュータにより、パターンが形成されたマスクに対して照射される照明光の照射に関する情報と、所定のモデル式とに基づいて投影光学系によるパターンの投影基準位置と前記マーク検出系の検出基準との距離であるベースラインの変動情報が推定され、その推定されたベースラインの変動情報と既知の基準ベースラインとに基づいてベースラインが算出される。このため、例えば、複数枚の物体に対する露光（パターンの転写）処理を連続的に行う場合などにおいても、実際にベースラインを計測することなく、ベースラインを精度を維持しつつ管理することが可能となる。従って、実際のベースライン計測の頻度を下げることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００２５】
図１には、第１の実施形態に係る露光装置１０の構成が概略的に示されている。この露光装置１０は、露光光源にパルス光源としてのエキシマレーザを用いたステップ・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ナである。
【００２６】
露光装置１０は、光源１６及び照明光学系１２を含む照明系、該照明系からの露光用照明光ＩＬにより照明されるマスクとしてのレチクルＲを保持して所定の走査方向（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）に移動するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲのパターンを物体としてのウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持して水平面（ＸＹ平面内）を移動するウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。
【００２７】
光源１６としては、一例として波長１９３ｎｍの真空紫外域のパルス光を発するＡｒＦエキシマレーザが用いられている。
【００２８】
前記照明光学系１２は、所定の位置関係で配置された、ビーム整形光学系１８、エネルギ粗調器２０、回折光学ユニット１７、オプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ、又はホモジナイザ）２２、照明系開口絞り板２４、ビームスプリッタ２６、第１リレーレンズ２８Ａ、第２リレーレンズ２８Ｂ、固定レチクルブラインド３０Ａ、可動レチクルブラインド３０Ｂ、光路折り曲げ用のミラーＭ及びコンデンサレンズ３２等を含んで構成されている。なお、オプティカル・インテグレータ２２としては、フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ、又は回折光学素子などが用いられるが、図１ではフライアイレンズを用いているので、以下では「フライアイレンズ」とも呼ぶ。
【００２９】
前記ビーム整形光学系１８は、光源１６で発光され、不図示の送光光学系を介して入射したレーザビームＬＢの断面形状を、該レーザビームＬＢの光路後方に設けられたフライアイレンズ２２に効率良く入射するように整形するもので、例えばシリンダレンズやビームエキスパンダ（いずれも図示省略）等で構成される。
【００３０】
前記エネルギ粗調器２０は、ビーム整形光学系１８後方のレーザビームＬＢの光路上に配置され、ここでは回転板（レボルバ）３４の周囲に透過率（＝１−減光率）の異なる複数個（例えば６個）のＮＤフィルタ（図１ではそのうちの２個のＮＤフィルタが示されている）を配置し、その回転板３４を駆動モータ３８で回転することにより、入射するレーザビームＬＢに対する透過率を１００％から複数段階で切り換えることができるようになっている。駆動モータ３８は、主制御装置５０によって制御される。
【００３１】
前記回折光学ユニット１７は、複数、例えば２つの回折光学素子１７ａ，１７ｂと該回折光学素子１７ａ，１７ｂを所定の位置関係で保持するホルダ１７ｃとを備えている。ホルダ１７ｃは、主制御装置５０により、不図示の駆動機構を介して回転又はスライド駆動されるようになっており、これにより、例えばウエハＷに転写すべきレチクルＲのパターン、すなわちレチクルＲの照明条件に応じて、回折光学素子１７ａ，１７ｂのいずれかがレーザ光ＬＢの光路上に選択的に設定されるようになっている。
【００３２】
前記一方の回折光学素子１７ａは、照明光学系１２の瞳面（すなわち、本実施形態ではフライアイレンズ２２の射出側焦点面、又は第２リレーレンズ２８Ｂの後側焦点面など）上の所定領域（例えば、照明光学系１２の光軸を中心とする円形領域又は輪帯領域、あるいはその光軸から偏心した複数の領域など）に回折光が分布するように、入射したレーザ光ＬＢを回折するものである。この回折光学素子１７ａから発生する回折光（露光用照明光ＩＬ）は、不図示のレンズ系を介して光路後方に配置されたフライアイレンズ２２の入射面に、ほぼ平行な光束となって入射する。また、他方の回折光学素子１７ｂは、照明光学系１２の瞳面上で、一方の回折光学素子１７ａから発生される回折光が分布する領域と形状、大きさ、及び位置の少なくとも１つが異なる領域に回折光が分布するように、入射したレーザ光ＬＢを回折するものである。なお、回折光学素子１７ａ、１７ｂはそれぞれ回折パターン（回折格子など）が形成され、その少なくとも一方が位相シフト型の回折パターンでも良い。また、回折光学ユニット１７は３つ以上の回折光学素子を備えていても良い。
【００３３】
前記フライアイレンズ２２は、前記回折光学ユニット１７後方のレーザビームＬＢの光路上に配置され、レチクルＲを均一な照度分布で照明するためにその射出側焦点面（本実施形態では照明光学系１２の瞳面とほぼ一致）に多数の点光源から成る面光源、すなわち２次光源を形成する。この２次光源から射出されるレーザ光、すなわち前述の露光用照明光ＩＬを以下においては、「照明光ＩＬ」と呼ぶものとする。
【００３４】
フライアイレンズ２２の射出側焦点面に、円板状部材から成る照明系開口絞り板２４が配置されている。この照明系開口絞り板２４には、等角度間隔で、例えば通常の円形開口より成る開口絞り（通常絞り）、小さな円形開口より成りコヒーレンスファクタであるσ値を小さくするための開口絞り（小σ絞り）、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り、及び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置して成る変形開口絞り（図１ではこのうちの２種類の開口絞りのみが図示されている）等が配置されている。この照明系開口絞り板２４は、主制御装置５０により制御されるモータ等の駆動装置４０により回転されるようになっており、これによりいずれかの開口絞りが照明光ＩＬの光路上に選択的に設定される。
【００３５】
なお、照明光学系１２の光路内に配置される回折光学素子１７ａ、１７ｂの一方とフライアイレンズ２２との間に設けられる不図示のレンズ系の少なくとも一部をズームレンズ（アフォーカル系）として、回折光学ユニット１７と組み合わせて用いることで、照明光学系１２の瞳面上での照明光ＩＬの光量分布（２次光源の大きさや形状）、すなわちレチクルＲの照明条件の変更時における光量損失を抑える（照明光の利用効率を向上させる）ようにしても良い。さらに、それぞれ円錐面を持つ一対のプリズム（又はＶ型あるいは四角錐型のプリズム）を不図示のレンズ系に組み込み、一対のプリズムの少なくとも一方を照明光学系１２の光軸に沿って移動してその間隔を可変とすることで、同様に照明条件の変更時における光量損失を抑えるようにしても良い。また、前述の回折光学ユニット１７のみ、あるいは前述したズームレンズと一対のプリズムとの少なくとも一方が組み込まれる不図示のレンズ系と回折光学ユニット１７とを組み合わせた成形光学系によって、前述の照明条件を任意に設定可能であれば、フライアイレンズ２２の射出側焦点面に開口絞り板２４を必ずしも設けなくても良い。さらに、本実施形態ではオプティカル・インテグレータ２２としてフライアイレンズを用いるものとしているので、不図示のレンズ系によってフライアイレンズにほぼ平行な光束を入射させているが、内面反射型インテグレータ（ロッド・インテグレータ）を用いる場合には、不図示のレンズ系によって照明光ＩＬ（回折光）を集光して内面反射型インテグレータに入射させることになる。このとき、不図示のレンズ系による照明光ＩＬの集光点は、内面反射型インテグレータの入射面からずらしておくと良い。また、照明条件の変更時には回折光学ユニット１７（又は前述の整形光学系）によって内面反射型インテグレータの入射面上での照明光ＩＬの入射角度範囲が変化することになる。
【００３６】
前記照明系開口絞り板２４後方の照明光ＩＬの光路上に、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリッタ２６が配置され、更にこの後方の光路上に、固定レチクルブラインド（固定視野絞り）３０Ａ及び可動レチクルブラインド（可動視野絞り）３０Ｂを介在させて第１リレーレンズ２８Ａ及び第２リレーレンズ２８Ｂから成るリレー光学系が配置されている。
【００３７】
固定レチクルブラインド３０Ａは、レチクルＲのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、レチクルＲ上の照明領域４２Ｒを規定する矩形開口が形成されている。また、この固定レチクルブラインド３０Ａの近傍に走査方向に対応する方向の位置及び幅が可変の開口部を有する可動レチクルブラインド３０Ｂが配置され、走査露光の開始時及び終了時にその可動レチクルブラインド３０Ｂを介して照明領域４２Ｒを更に制限することによって、不要な部分の露光が防止されるようになっている。
【００３８】
リレー光学系を構成する第２リレーレンズ２８Ｂ後方の照明光ＩＬの光路上には、当該第２リレーレンズ２８Ｂを通過した照明光ＩＬをレチクルＲに向けて反射する折り曲げミラーＭが配置され、このミラーＭ後方の照明光ＩＬの光路上にコンデンサレンズ３２が配置されている。
【００３９】
一方、ビームスプリッタ２６の一方の面（表面）で反射された照明光ＩＬは、集光レンズ４４を介して光電変換素子より成るインテグレータセンサ４６で受光され、インテグレータセンサ４６の光電変換信号が、不図示のホールド回路（例えばピークホールド回路など）及びＡ／Ｄ変換器を介して出力ＤＳ（digit/pulse）として主制御装置５０に供給される。インテグレータセンサ４６としては、例えば遠紫外域や真空紫外域で感度があり、且つパルスレーザ光源１６のパルス発光を検出するために高い応答周波数を有するＰＩＮ型のフォトダイオード等が使用できる。
【００４０】
インテグレータセンサ４６の出力ＤＳと、後述する照射量モニタによって計測される投影光学系ＰＬの像面上の照明光の照射領域４２Ｗ（前述の照明領域４２Ｒと共役な領域）における照明光ＩＬの単位面積当たりのパルスエネルギ（露光量）［ｍＪ／ｃｍ2］との相関係数αは予め求められており、その相関係数αは主制御装置５０に接続されたメモリ５１内に格納されている。
【００４１】
また、ビームスプリッタ２６の他方の面（裏面）側で、照明光学系１２の瞳面と共役な位置に光電変換素子よりなる反射量モニタ４７が配置されている。本実施形態では、ウエハＷで反射された照明光ＩＬ（反射光）は、投影光学系ＰＬからコンデンサレンズ３２、ミラーＭ、リレー光学系を介してビームスプリッタ２６に戻り、ビームスプリッタ２６で反射された光が反射量モニタ４７で受光され、反射量モニタ４７の検出信号が主制御装置５０に供給されるようになっている。
【００４２】
従って、露光中には、インテグレータセンサ４６の出力信号よりレチクルＲ、投影光学系ＰＬ等に入射する光量（第１光量とする）がモニタされ、反射量モニタ４７の検出信号よりウエハＷで反射されて投影光学系ＰＬ、レチクルＲ等を再び通過する光量（第２光量とする）がモニタできるため、その第１光量と第２光量とを加算することによって、投影光学系ＰＬ、レチクルＲを通過する全体の光量がより正確にモニタできるようになっている。
【００４３】
前記レチクルＲの上方には、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上の一対のレチクルアライメントマークとこれらに対応する後述するウエハステージＷＳＴ上の基準マーク板上に形成された一対の基準マーク（以下、「第１基準マーク」と呼ぶ）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マスク側マーク検出系としてのレチクルアライメント検出系ＲＡ（図１では、紙面奥側のレチクルアライメント検出系は不図示）がＸ軸方向に所定距離隔てて設けられている。これらのレチクルアライメント検出系ＲＡ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ている。
【００４４】
前記レチクルステージＲＳＴ上には、３つの支持部（プラテンとも呼ばれる）を有する不図示のレチクル支持機構が設けられ、該レチクル支持機構にレチクルＲが載置され、前記各プラテンにそれぞれ設けられたバキュームチャックによって吸着されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ方式のレチクルステージ駆動部４８によって、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動（Ｚ軸回りの回転（θｚ回転）を含む）が可能であるとともに、走査方向（ここでは図１の紙面左右方向であるＹ軸方向とする）に所定ストローク範囲で走査されるようになっている。この走査中のレチクルステージＲＳＴの位置は、レチクルステージＲＳＴの鏡面加工された側面（反射面）を介して外部のレチクルレーザ干渉計５４Ｒによって計測され、このレチクルレーザ干渉計５４Ｒの計測値が主制御装置５０に供給されるようになっている。なお、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工するのに代えて、レチクルステージＲＳＴの端部に平面鏡（移動鏡）を設けることとしても良い。
【００４５】
また、レチクルステージＲＳＴのレチクルＲより＋Ｙ側の位置に、Ｘ軸方向に細長い計測用開口２９が形成されている（図２参照）。本実施形態では、後述するように計測用開口２９を照明領域４２Ｒに移動することによって、レチクルの透過率計測が行われる。
【００４６】
前記投影光学系ＰＬとしては、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を有する複数枚のレンズエレメントから成る屈折系が用いられている。また、この投影光学系ＰＬの投影倍率は、β（βは例えば１／４，１／５，１／６等）である。このため、前記の如くして、照明光ＩＬによりレチクルＲ上の照明領域４２Ｒ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で縮小された像が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上のスリット状の露光領域（照明領域４２Ｒに共役な領域）４２Ｗに形成される。
【００４７】
前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの図１における下方で不図示のベースの上方に配置され、リニアモータ等を含むウエハステージ駆動部５６によって、ＸＹ面内（θｚ回転を含む）で自在に駆動される。また、ウエハステージＷＳＴは、ウエハステージ駆動部５６を構成するアクチュエータによって、Ｚ軸方向、及びＸＹ面に対する傾斜方向（Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向））へ微小駆動される。
【００４８】
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置、及び回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））は、その一部に形成された、あるいは設けられた反射面を介して、ウエハレーザ干渉計５４Ｗによって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。このウエハレーザ干渉計５４Ｗは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の測長軸をそれぞれ複数有する複数の多軸干渉計を含んで構成することができ、そのうちの１つは４５°傾いてウエハステージＷＳＴに設置される反射面を介して、投影光学系ＰＬが載置される架台（不図示）に設置される反射面にレーザビームを照射し、投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）に関する相対位置情報を検出するようにしても良い。
【００４９】
ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は主制御装置５０に供給される。主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴの上記位置情報（又は速度情報）に基づき、ウエハステージ駆動部５６を介してウエハステージＷＳＴを制御する。
【００５０】
また、ウエハステージＷＳＴ上には、露光領域４２Ｗよりも広い受光面、本実施形態では、ウエハＷ上の１つのショット領域よりわずかに大きな受光面を有する照射量モニタ５８が、その受光面がウエハＷの表面とほぼ同一面に位置する状態で設けられている。この照射量モニタ５８により、投影光学系ＰＬを通過した照明光ＩＬが投影光学系ＰＬの像面又はその近傍の面上で受光される。照射量モニタ５８としては、照明光ＩＬと同じ波長域（例えば波長３００ｎｍ〜１００ｎｍ程度）で感度があり、且つ照明光ＩＬを検出するために高い応答周波数を有するフォトダイオード、又はフォト・マルチプライア・チューブ等の光電変換素子が使用できる。照射量モニタ５８の検出信号（光電変換信号）が不図示のホールド回路（例えばピークホールド回路など）、及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を介して主制御装置５０に供給されている。
【００５１】
また、ウエハステージＷＳＴ上には、例えば特開平７−１７６４６８号公報（対応する米国特許第５，６４６，４１３号）などに開示されるように、その表面に複数の基準マークが形成された基準マーク部材としての基準マーク板ＦＭが固定されている。この基準マーク板ＦＭはその表面がウエハＷとほぼ同一高さとなるように設定されている。上記の複数の基準マークには、少なくとも一対のレチクルアライメント用の第１基準マーク及び後述するアライメント系により検出される第２基準マーク（いずれも不図示）が含まれる。
【００５２】
さらに、本実施形態の露光装置１０では、投影光学系ＰＬの側面の近傍に、マーク検出系としてのオフアクシス・アライメント系（以下、「アライメント系」と略述する）ＡＬＧが設けられている。このアライメント系ＡＬＧとしては、例えばウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標（アライメント系ＡＬＧ内に設けられた指標板上の指標パターン）の像とを撮像素子（ＣＣＤ等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系のセンサが用いられている。アライメント系ＡＬＧからの撮像信号は、主制御装置５０に供給されるようになっている。
【００５３】
なお、アライメント系ＡＬＧとしては、ＦＩＡ系に限らず、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出する、あるいはその対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数の回折光、あるいは同方向に回折する回折光）を干渉させて検出するアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。
【００５４】
制御系は、図１中、主制御装置５０によって主に構成される。主制御装置５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はミニコンピュータ）を含んで構成され、露光動作が的確に行われるように、例えばレチクルＲとウエハＷの同期走査、ウエハＷのステッピング、露光タイミング等を統括して制御する。
【００５５】
具体的には、主制御装置５０は、例えば走査露光時には、レチクルＲがレチクルステージＲＳＴを介して＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度Ｖ／β（βはレチクルＲからウエハＷに対する投影倍率）で走査されるのに同期して、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷが露光領域４２Ｗに対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度Ｖで走査されるように、レーザ干渉計５４Ｒ、５４Ｗの計測値に基づいてレチクルステージ駆動部４８、ウエハステージ駆動部５６をそれぞれ介してレチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴの位置及び速度をそれぞれ制御する。また、ステッピングの際には、主制御装置５０ではレーザ干渉計５４Ｗの計測値に基づいてウエハステージ駆動部５６を介してウエハステージＷＳＴの位置を制御する。
【００５６】
また、主制御装置５０は、ステージ系（レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴ）の動作情報に同期して、制御情報ＴＳをパルスレーザ光源１６に供給することによって、前述の如く、光源１６の発光タイミング、及び発光パワー等を制御する。また、主制御装置５０は、エネルギ粗調器２０のＮＤフィルタを切り換えることによって透過率を制御し、回折光学ユニット１７、照明系開口絞り板２４の駆動装置４０をそれぞれ制御する。さらに、主制御装置５０は、ステージ系の動作情報に同期して可動レチクルブラインド３０Ｂの開閉動作を制御する。
【００５７】
このように本実施形態では、主制御装置５０が、露光コントローラ及びステージコントローラの役目をも有している。これらのコントローラを主制御装置５０とは別に設けても良いことは勿論である。
【００５８】
主制御装置５０には、例えばメモリ５１、ハードディスク５３、キーボード，マウス等のポインティングデバイス等を含んで構成される入力装置及びＣＲＴディスプレイ（又は液晶ディスプレイ）等の表示装置などを含む入出力装置５５、及びＣＤ（compact disc），ＤＶＤ（digital versatile disc），ＭＯ（magneto-optical disc）あるいはＦＤ（flexible disc）等の情報記録媒体のドライブ装置５７が、外付けで接続されている。
【００５９】
前記メモリ５１内には、照明条件毎に求められた後述するベースライン変動の時定数τ及びベースラインの変動率Ｃ、その他のデータが記憶されている。
【００６０】
前記ドライブ装置５７にセットされた情報記録媒体（以下の説明では便宜上ＣＤ−ＲＯＭとする）に、後述する図４〜図６のフローチャートで示される処理アルゴリズムに対応するプログラムが格納されている。
【００６１】
ところで、後述するベースラインの変動量の算出に際しては、前述の可動レチクルブラインド３０Ｂによって規定される開口率ＡＲが必要となるが、その開口率ＡＲは、図３（Ａ）に示されるように、１つのショット領域への露光（照明光ＩＬの照射）が行われる時点ｔ０〜ｔ１の間に、０と１（１００％）との間で台形状に変化する。この場合、可動レチクルブラインド３０Ｂは、レチクルステージＲＳＴが走査方向（Ｙ軸方向）で位置Ｙ０と位置Ｙ１との間にあるときに開閉されるものとすると、可動レチクルブラインド３０Ｂの開口率ＡＲは走査方向の位置Ｙの関数ＡＲ（Ｙ）ともみなすことができる。
【００６２】
次に、本実施形態の露光装置１０で行われる１ロット（１ロットは例えば５０枚とする）のウエハに対する露光処理工程の一連の動作について、図４〜図６のフローチャートに沿って説明する。この図４〜図６のフローチャートで示される処理アルゴリズムに対応するプログラムは、ドライブ装置５７にセットされたＣＤ−ＲＯＭからハードディスク５３にインストールされ、さらにメインメモリにロードされているものとする。
【００６３】
また、前提として、露光対象のウエハＷで使用されるフォトレジストに応じて目標露光量（積算露光エネルギの目標値）が所定の設定露光量Ｓ０に設定されて、不図示のホストコンピュータの露光データファイルに格納されているものとする。また、露光対象のウエハＷ上には、既に少なくとも１層の露光が行われ、複数（例えば、Ｍ個）の矩形のショット領域（レチクルパターンの転写領域）がマトリックス状の配置で形成されているものとする。
【００６４】
そして、主制御装置５０内部のＣＰＵにより、上記プログラムに従って以下の処理が実行される。
【００６５】
まず、図４のステップ１０２において、不図示の表示画面上に目標露光量（設定露光量）の設定画面を表示して設定露光量が入力されるのを待つ。オペレータは、この設定画面を見て、入出力装置５５を構成する不図示のキーボード等の入力装置を操作し、ホストコンピュータの露光データファイルからウエハに対する目標露光量Ｓ０のデータを読み出し、主制御装置５０に入力する。
【００６６】
このようにして、目標露光量Ｓ０が入力されると、ステップ１０４に進んで、その設定露光量をメモリ５１に記憶した後ステップ１０６に進み、光源１６の出力（パルスエネルギ）Ｅを可変範囲の中央値Ｅ0（中立値）に設定する。また、これと同時に、エネルギ粗調器２０の透過率を１００％とし、さらに可動レチクルブラインド３０Ｂの開口率ＡＲを１（１００％）に設定する。このとき、ウエハステージＷＳＴ上には、露光対象のウエハは載置されていないものとする。
【００６７】
次のステップ１０８では、後述するタイマー割り込みのタイミングをΔｔに設定する。ここで、Δｔは、実際の露光時間に比べて十分小さい時間であり、例えば数ｍｓ程度である。
【００６８】
次のステップ１１０では、例えば特開２００１−１７８９８２号公報などに開示されるのと同様の手順で、光源１６に例えば数十パルス程度のテスト発光を行わせるとともに、エネルギ粗調器２０の透過率（ＮＤフィルタ）の設定、露光パルス数の設定、設定露光量Ｓ０に対する光源１６の１パルス当たりのエネルギ（像面上での計測値に換算した値）の設定値の算出、設定を実行する。
【００６９】
次のステップ１１２では、不図示の表示画面上にレチクルＲ上の照明領域４２Ｒ（又はウエハＷ上の露光領域４２Ｗ）の大きさ、及び露光対象のウエハ上の各ショット領域の設定画面を表示した後、その照明領域４２Ｒ（又は露光領域４２Ｗ）の大きさやショット領域の大きさが設定されるのを待つ。そして、その設定画面に対して、オペレータが、キーボード等を介して照明領域４２Ｒ（又は露光領域４２Ｗ）及びショット領域の大きさを規定する情報を入力すると、ステップ１１２における判断が肯定され、ステップ１１４に進んでその入力された情報を用いて照明領域４２Ｒ（又は露光領域４２Ｗ）及びショット領域の大きさを設定し、その設定結果をメモリ５１内に記憶した後、ステップ１１６に移行する。
【００７０】
ここで、上記の露光領域４２Ｗの大きさを規定する情報として、例えば、その走査方向（Ｙ軸方向）の幅Ｗｓ（図３（Ｂ）参照）及びその非走査方向（Ｘ軸方向）の幅が入力される。また、ショット領域の大きさを規定する情報として、例えばショット領域のＸ軸方向の幅及びＹ軸方向の幅が入力される。
【００７１】
この場合、固定レチクルブラインド３０Ａの開口の大きさはその露光領域４２Ｗに対して設定される。
【００７２】
次のステップ１１６では、以下のａ．〜ｃ．の手順で、レチクルＲの透過率計測を行う。
【００７３】
ａ．  ウエハステージＷＳＴを駆動して露光領域４２Ｗの全体を照射量モニタ５８の受光領域内に収める。このとき照明領域４２Ｒに対してレチクルステージＲＳＴの計測用開口２９を配置する（図２参照）。あるいは、レチクルステージＲＳＴ上にレチクルが載置されていない状態にしても良い。
【００７４】
ｂ．  次に光源１６にテスト発光を行わせると共に、各パルス光毎にインテグレータセンサ４６の出力ＤＳ（digit／pulse）と、レチクルを介することなく投影光学系ＰＬを通過した照明光ＩＬを受光した照射量モニタ５８の出力（検出信号）ＰRFとインテグレータセンサ４６の出力（検出信号）ＤＳとを取り込み、それらの比の値としてレチクルが無い場合の基準透過率Ｆｓｔｄ（＝ＰRF／ＤＳ）（図３（Ｂ）参照）を求めて、メモリ５１に記憶する。
【００７５】
勿論、予め上記の基準透過率Ｆｓｔｄを計測して、メモリ５１に記憶しておいても良い。
【００７６】
また、基準透過率Ｆｓｔｄは照明条件（通常照明、輪帯照明、変形照明、小σ照明等）毎に計測する、あるいは予め計測しておき、照明条件毎の制御パラメータ（定数）としてメモリ５１に記憶しておいても良い。
【００７７】
上記の基準透過率Ｆｓｔｄに、図３（Ａ）の可動レチクルブラインド３０Ｂの開口率ＡＲ（Ｙ）を乗じて得られる透過率が、図３（Ｂ）の折れ線で表される基本透過率Ｆ＝Ｆｓｔｄ（Ｙ）である。この基本透過率Ｆ＝Ｆｓｔｄ（Ｙ）は、最大値（平坦部の値）がＦｓｔｄで走査方向の位置Ｙ（Ｙ０≦Ｙ≦Ｙ１）に関して台形状に変化している。また、露光領域４２Ｗの走査方向の幅（スリット幅）がＷｓであるため、その透過率は位置Ｙ０及びＹ１に対して幅Ｗｓの範囲で増加又は減少している。
【００７８】
ｃ．  次に、レチクルＲをレチクルステージＲＳＴ上にロードして、一対のレチクルアライメント系ＲＡと基準マーク板ＦＭ上の一対の第１基準マークとを用いて、レチクルアライメントを行った後、可動レチクルブラインド３０Ｂを露光時と同様に制御（開閉）し、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同期してＹ軸方向に駆動し、レチクルＲを照明領域４２Ｒに対して＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に走査すると同時に照射量モニタ５８を露光領域４２Ｗに対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に走査し、照射量モニタ５８の出力信号（検出信号）（ＰRPとする）とインテグレータセンサ４６の出力信号（検出信号）ＤＳとを所定のサンプリングレートで取り込み、それらの出力信号の比の値（＝ＰRP／ＤＳ）を、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置（レチクル座標系）の関数Ｆ＝Ｆｍｅｓ（Ｙ）としてメモリ５１に記憶する。なお、照射量モニタ５８の面積が小さい場合には、露光領域４２Ｗの全体が照射量モニタ５８の受光領域内に収まる位置にウエハステージＷＳＴを静止した状態で上記の出力信号（検出信号）ＰRPの取り込みを行っても良い。
【００７９】
上記の関数Ｆ＝Ｆｍｅｓ（Ｙ）は、図３（Ｂ）に示されるように、走査範囲（Ｙ０≦Ｙ≦Ｙ１）において、関数Ｆ＝Ｆｓｔｄ（Ｙ）よりも小さい値で、デバイスパターンの粗密の分布に対応して不規則に変化している。
【００８０】
これにより、レチクルＲの透過率の計測作業が終了する。
【００８１】
図４に戻り、次のステップ１１８では、次式（１）により照射パワー係数ηを位置Ｙの関数η（Ｙ）として算出し、その算出された照射パワー係数（関数）η（Ｙ）を、メモリ５１の基本データ格納領域に格納する。
【００８２】
η（Ｙ）＝Ｆｍｅｓ（Ｙ）／Ｆｓｔｄ（Ｙ）          …（１）
【００８３】
次のステップ１２０において、タイマー割り込みを許可する。これ以後、サンプリング時間Δｔの間隔で割り込み処理（ベースライン変動量の推定（予測）のトラッキング）が開始される。
【００８４】
すなわち、この割り込み処理では、次式（２）に基づいて、アライメント系ＡＬＧのベースラインの変動量δＴ（ｔ）を算出する。ここで、ベースラインの変動量とは、前述したように照明光（露光光）ＩＬの照射によるレチクルＲの熱膨張が主たる原因で発生するベースラインの変動量を意味する。
【００８５】
【数１】
2006041015.tif 000003
上式（２）のトラッキングを開始するときには、δＴ（ｔ）の初期値として例えば０が代入される。
【００８６】
ここで、上式（２）の第１項は緩和項、第２項は照射項であり、各変数の意味は以下の通りである。
τ：ベースライン変動の時定数であり、露光プロセス（レチクルパターンの種類、この種類の混合比、固定レチクルブラインド３０Ａの設定、照明条件、及び露光時のパルスエネルギ密度（フルエンス））毎に予め求めてメモリ５１内にパラメータとして記憶されている定数である。
Ｃ：ベースラインの変動率［％／Ｗ］であり、露光プロセス毎に予め求めてメモリ５１内にパラメータとして記憶されている定数である。
【００８７】
更に、上式（２）中の関数（以下、「照射パワー」という）Ｗ（ｔ）は次式（３）で表すことができる。
【００８８】
【数２】
2006041015.tif 000004
【００８９】
式（３）中の照射パワー係数η（Ｙ）は、走査方向の位置Ｙの関数であるが、位置Ｙは、ベースライン推定（予測）のトラッキング開始後の時点ｔの所定の関数で表すことができる。すなわち、走査露光中にレチクルステージＲＳＴのＹ座標をΔｔ毎に読み取り、式（１）よりη（Ｙ）を計算し、これを式（３）に代入して照射パワーＷ（ｔ）を求めることができる。式（３）中のＩ（ｔ’）は、時点ｔ’におけるインテグレータセンサ４６の出力である。
【００９０】
図６には、サンプリング時間Δｔの間隔で行われる、上述の割り込み処理ルーチンのフローチャートが示されている。
【００９１】
この割り込み処理ルーチンでは、まず、ステップ２０２において、その時点でメモリ５１内のベースライン変動量保存領域に格納されている、ベースライン変動量δＴ（ｔ−Δｔ）を読み込み、ＲＡＭ内の一時格納領域に格納した後、ステップ２０４に進む。なお、ベースライン変動量の初期値としては、０がメモリ５１内のベースライン変動量保存領域に格納されている。
【００９２】
ステップ２０４では、上式（３）の演算を行って、照射パワーＷ（ｔ）を求める。
【００９３】
次のステップ２０６では、その時点でＲＡＭ内の一時格納領域に格納されているδＴ（ｔ−Δｔ）と、上記ステップ２０４で算出された照射パワーＷ（ｔ）とを用いて、前述の式（２）により、ベースラインＴの変動量δＴ（ｔ）を算出し、該計算結果を、メモリ５１内のベースライン変動量保存領域に格納し、ベースライン変動量δＴ（ｔ）を更新する。この更新されたベースライン変動量δＴ（ｔ）が、次回の処理で、δＴ（ｔ−Δｔ）として用いられることとなる。
【００９４】
その後、本割り込み処理ルーチンの処理を終了する。
【００９５】
メインルーチンに戻り、図４のステップ１２０で前述の如くタイマー割り込みを許可した後、図５のステップ１２２に移行し、ロット内のウエハ番号を示す不図示の第１カウンタのカウント値ｎを１に初期化すると同時に、別の第２カウンタのカウント値ｉを０に初期化する。
【００９６】
次のステップ１２４では、第２カウンタのカウント値ｉが０であるか否かを判断する。この場合、上記ステップ１２２で第２カウンタのカウント値ｉが０に初期化されているので、ここでの判断は肯定され、ステップ１２６に移行する。
【００９７】
ステップ１２６では、一対のレチクルアライメント系ＲＡによる基準マーク板ＦＭ上の一対の第１基準マークの投影光学系ＰＬによる像と、前記一対の第１基準マークに対応するレチクルＲ上の一対のレチクルアライメントマークとを同時に検出するとともに、これと並行してアライメント系ＡＬＧによる基準マーク板ＦＭ上の第２基準マークの検出を行うことで、ウエハアライメント系ＡＬＧのベースラインの計測を行う。この場合、一対のレチクルアライメント系ＲＡで検出される一対の第１基準マークの像それぞれと対応するレチクルアライメントマークとの間の位置関係（第１の位置関係）の情報と、アライメント系ＡＬＧで検出される該アライメント系ＡＬＧの検出中心と第２基準マークとの間の位置関係（第２の位置関係）の情報と、一対の第１基準マークと第２基準マークとの位置関係（一対の第１基準マークの中心位置と第２基準マークの位置との間隔が、ベースラインの設計値となる）とに基づいて、レチクルパターンの投影基準位置（ここでは投影中心位置）とアライメント系ＡＬＧの検出基準（ここでは検出中心）との距離、すなわちウエハアライメント系ＡＬＧのベースライン（ＭＢＳjとする）が求められ、その求められたベースラインＭＢＳj（この場合、ＭＢＳj＝ＭＢＳ1）が、メモリ５１内の今回のベースライン格納領域に格納される。
【００９８】
次のステップ１２８では、前述の第１カウンタのカウント値ｎ＝１が成立するか否かを判断することで露光対象のウエハＷがロット先頭のウエハであるか否かを判断する。この場合、ステップ１２２においてカウント値ｎが１に初期化されているので、ここでの判断は肯定され、ステップ１４２に移行する。
【００９９】
このステップ１４２では、前述の式（２）の演算により推定されるベースライン変動量を初期化する。すなわち、前述の式（２）のδＴ（ｔ−Δｔ）を０に初期化する。この初期化と同時に、前述のベースラインＭＢＳj（＝ＭＢＳ1）を、メモリ５１内の今回のベースライン格納領域から、前回のベースライン格納領域に移動して、その領域に上書きする。これにより、次回の処理の際に、この前回のベースライン格納領域内のベースラインが、前回のベースラインの計測値ＭＢＳj-1として用いられる。
【０１００】
次にステップ１４６において、不図示のウエハローダに指示を与えて、ウエハステージＷＳＴ上でウエハ交換（ウエハステージＷＳＴ上にウエハが無い場合は、ウエハをロード）を行った後、例えばＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式によるウエハアライメントを行う。
【０１０１】
次のステップ１４８では、ショット領域の番号を示す第３カウンタのカウント値ｍを１に初期化した後、ステップ１４９に進み、その時点でメモリ５１内のベースライン変動量保存領域に格納されているベースラインの変動量（式（２）の演算により推定されたベースラインの変動量）と、メモリ５１内の前回のベースライン格納領域に格納されている前回のベースライン計測値ＭＢＳj-1（基準ベースライン）との和であるベースライン推定値（ＣＢＳmとする）を算出する。
【０１０２】
次のステップ１５０では、第ｍ番目（ここでは第１番目）のショット領域に対する露光のための走査（加速）開始位置へウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）を移動する。この移動は、ウエハアライメントの結果得られたショット領域の第ｍ番目（ここでは第１番目）のショット領域の位置情報と、上記ステップ１４９で算出されたベースライン推定値（ＣＢＳmとに基づいて上記走査開始位置を算出し、その算出された走査開始位置を目標位置として行われる。
【０１０３】
次のステップ１５２では、第ｍ番目（ここでは、第１番目）のショット領域の走査露光条件に関する各制御パラメータを設定する。すなわち、それまでに設定された設定露光量Ｓ０、ウエハ上の１点当たりの露光パルス数Ｎ、及び露光領域４２Ｗの走査方向（Ｙ軸方向）の幅（スリット幅）Ｗｓ、並びに相関係数αなどを用いて、光源１６の繰り返し周波数ｆ、光源１６での目標パルスエネルギの設定値Ｅｔ、ウエハの走査速度Ｖを決定する。
【０１０４】
この際に、第ｍ番目のショット領域を露光中の目標パルスエネルギＥｔは、設定露光量Ｓ０、計算上の１点当たりの露光パルス数Ｎ、及び相関係数αを用いて次式（４）で表される。
【０１０５】
Ｅｔ＝（Ｓ０／Ｎ）／α            …（４）
【０１０６】
また、この際、走査速度Ｖは、通常最大走査速度Ｖmaxに設定されるが、次式（５）で算出される繰り返し周波数ｆが、設定可能な最大繰り返し周波数ｆmaxを超える場合には、繰り返し周波数ｆを最大繰り返し周波数ｆmaxに設定するとともに、これに応じた値に走査速度Ｖを設定する。
【０１０７】
ｆ＝Ｉｎｔ（Ｖmax×Ｎ／Ｗｓ）              …（５）
ここで、関数Ｉｎｔ（Ａ）は、実数Ａを超えない最大の整数を表す。
【０１０８】
露光中の最初は目標パルスエネルギＥｔと、光源１６中の不図示のエネルギモニタによる実際の計測値Ｅｔ’とをパルス毎に比較し、その差分に基づいて光源１６内の不図示のレーザ共振器から発振されるレーザ光のパルスエネルギＥをフィードバック制御することとなる。
【０１０９】
その後、ステップ１５４において、以下のような第ｍ番目（ここでは第１番目）のショット領域に対する走査露光を行う。
【０１１０】
主制御装置５０は、まず、レチクルＲとウエハＷ、すなわちレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのＹ軸方向の相対走査を開始する。また、レチクルステージＲＳＴに同期して可動レチクルブラインド３０Ｂを走査する。さらに、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴがそれぞれの目標走査速度に達した後、ウエハＷ上の露光対象のショット領域の端部が露光領域４２Ｗにさしかかる手前の発光開始点に到達してから、光源１６にパルス発光を開始させる。但し、このとき、前述のように可動レチクルブラインド３０ＢがレチクルステージＲＳＴと同期して制御されているため、ウエハＷ上の露光対象のショット領域の端部が露光領域４２Ｗに達するまでは、レチクルＲ上のガラス部分が、照明光ＩＬにより照明されることは無く、そのショット領域の端部が露光領域４２Ｗに達してから、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。その走査露光中は、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動速度Ｖ／βとウエハテージＷＳＴのＹ軸方向の移動速度Ｖとが、投影光学系ＰＬの投影倍率β（１／４倍、１／５倍あるいは１／６倍）に応じた速度比に維持されるように同期制御を行う。
【０１１１】
そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が紫外パルス光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ上の第ｍ番目のショット領域の走査露光が終了する。主制御装置５０は、走査露光の終了後、レチクルＲとウエハＷ、すなわちレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを減速する。また、レチクルステージＲＳＴに同期して可動レチクルブラインド３０Ｂの所定のブレードを走査する。これにより、露光終了直後光源１６のパルス発光が停止されるまでの間に照明光ＩＬがレチクルＲのガラス部分に照射されてウエハＷの不要な露光が行われることがないようになっている。
【０１１２】
上記の走査露光中、主制御装置５０は、光源１６から順次発光される照明光ＩＬに対して、任意の連続する最小露光パルス数（Ｎmin）と同じ個数のパルス当たりの積算エネルギが、一定値Ｅｔ・Ｎminになるように光源１６をフィードバック制御している。すなわち、主制御装置５０は、各パルス発光毎に、インテグレータセンサ４６を介して各照明光ＩＬのパルスエネルギを計測し、例えば特開２００１−２６７２３９号公報などに開示されるようにして、任意の連続する最小露光パルス数（Ｎmin）と同じ個数のパルス当たりの積算エネルギが、一定値Ｅｔ・Ｎminになるように光源１６をフィードバック制御している。
【０１１３】
このようにして、第ｍ番目（ここでは第１番目）のショット領域に対する走査露光が終了すると、ステップ１５６に移行して、第３カウンタのカウント値ｍを参照して、ｍ＝Ｍ（Ｍは、ショット領域の総数）が成立するか否かを判断することで、ウエハＷ上の全てのショット領域に対する露光が終了したか否かを判断する。そして、この判断が否定された場合には、ステップ１５８に移行して、前述の第３カウンタのカウント値ｍを１インクリメント（ｍ←ｍ＋１）した後、ステップ１４９に戻り、以降、上記ステップ１５０→１５２→１５４→１５６→１５８→１４９のループの処理を、ステップ１５６における判断が否定されるまで繰り返す。これにより、ウエハＷ上の第２番目〜第Ｍ番目のショット領域について、前述の走査露光が行われる。このようにして、ステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われ、ウエハＷ上の全て（Ｍ個）のショット領域に、レチクルＲのパターンがそれぞれ転写される。
【０１１４】
一方、ウエハＷ上の全てのショット領域に対する露光が終了すると、ステップ１５６における判断が肯定され、ステップ１６０に移行して、第１カウンタのカウント値ｎを参照して同一ロット内で未露光のウエハが有るかどうかを判断する。この場合、ｎ＝１であるから未露光のウエハがあるので、ここでの判断は肯定され、ステップ１６２に移行して、第１カウンタのカウント値ｎを１インクリメントした後（ｎ←ｎ＋１）、ステップ１２４に戻る。
【０１１５】
ステップ１２４では、第２カウンタのカウント値ｉを参照して前述の判断を行うが、第２カウンタのカウント値ｉは０のままなので、ここでの判断は肯定され、ステップ１２６に移行する。
【０１１６】
ステップ１２６では、前述と同様にして、ウエハアライメント系ＡＬＧのベースラインＭＢＳj（この場合、ＭＢＳj＝ＭＢＳ2）を求め、その求めたベースラインＭＢＳjをメモリ５１内の今回のベースライン格納領域に格納する。
【０１１７】
次のステップ１２８では、前述の第１カウンタのカウント値ｎを参照して前述の判断を行うが、このときカウント値ｎ＝２であるから、ここでの判断は否定され、ステップ１３０に進んで、前述のようにして、ベースライン推定値（ＣＢＳjとする）を算出する。
【０１１８】
次のステップ１３２では、メモリ５１内の今回のベースライン格納領域に格納されている今回のベースライン計測値ＭＢＳjと前回のベースライン格納領域に格納されている前回のベースライン計測値ＭＢＳj-1との比ＭＢＳj／ＭＢＳj-1を算出する。
【０１１９】
次のステップ１３４では、前回のベースライン計測時点から今回のベースライン計測時点までの、推定値と計測値（実測値）との推定誤差量（予測誤差量）Ｅj-1,jを次式（６）に基づいて算出し、ＲＡＭに記憶する。
【０１２０】
【数３】
2006041015.tif 000005
ここで、ＣＢＳj-1は、前回のベースライン推定値を意味するが、本実施形態では、前回のベースライン計測後に、前述のステップ１４２において、ベースライン変動量が初期化されている結果、前回のベースライン推定値ＣＢＳj-1＝前回のベースライン計測値ＭＢＳj-1の関係が成立している。
【０１２１】
次のステップ１３６では、推定誤差量Ｅj-1,jが予め定めた推定誤差許容量（閾値）ＭＧより大きいか否かを判断し、この判断が肯定された場合には、ステップ１４２に移行する。
【０１２２】
一方、ステップ１３６における判断が否定された場合、すなわち推定誤差量Ｅj-1,jが閾値ＭＧ以下の場合には、ステップ１３８に移行して、次回ベースライン計測間隔ＭＩを次式（７）に基づいて算出する。
【０１２３】
ＭＩ＝Ｉｎｔ｛ＭＧ/（Ｅj-1,j/Ｗj-1,j）｝    ……（７）
ここで、関数Ｉｎｔ｛ａ｝は、実数ａを越えない最大の整数を表す。また、Ｗj-1,jは、前回のベースライン計測時点から今回のベースライン計測時点までのウエハ露光枚数（例えば初回と第２回目との間では１枚）を表す。従って、（Ｅj-1,j/Ｗj-1,j）は、前回のベースライン計測時点から今回のベースライン計測時点までのウエハ１枚当たりの推測誤差量を表す。上記の説明からわかるように、ここで、次回ベースライン計測間隔ＭＩは、今回のベースライン計測時点から次回のベースライン計測時点までのウエハ露光予定枚数を意味する。従って、このステップ１３８で算出されたＭＩが、次回のステップ１３８の処理を行う際に、Ｗj-1,jとして用いられることになる。
【０１２４】
次のステップ１４０では、第２カウンタのカウント値ｉにＭＩを設定した後、ステップ１４２に移行する。
【０１２５】
ステップ１４２において、ベースライン変動量を初期化すると同時に、ステップ１２６で計測したベースラインＭＢＳjを、メモリ５１内の今回のベースライン格納領域から、前回のベースライン格納領域に移動して、その領域に上書きした後、ステップ１４６に移行する。
【０１２６】
次にステップ１４６でウエハ交換を行った後、ステップ１４８で第３カウンタのカウント値ｍを１に初期化した後、ステップ１４９〜ステップ１５８のループの処理を、ステップ１５６における判断が肯定されるまで繰り返す。これにより、ロット内の第ｎ枚目（ここでは、第２枚目）のウエハ上のＭ個のショット領域にステップ・アンド・スキャン方式で露光が行われる。
【０１２７】
そして、ステップ１５６における判断が肯定されると、ステップ１６０に進んで、ロット内に未露光のウエハがあるか否かを判断する。この場合、ｎ＝２であるから、ここでの判断は肯定され、ステップ１６２でカウント値ｎを１インクリメントした後、ステップ１２４に戻る。
【０１２８】
ステップ１２４では、第２カウンタのカウント値ｉを参照してカウント値ｉが０であるか否かの判断を行う。このとき、前回のステップ１３６における判断が肯定されていた場合には、ｉ＝０の状態が維持されているので、このステップ１２４における判断は肯定され、前述のステップ１２６〜１３６→１４２の処理の後、ステップ１４６に移行する。
【０１２９】
一方、前回のステップ１３６における判断が否定されていた場合には、前回のステップ１３８においてｉ＝ＭＩに設定されているので、ステップ１２４における判断は否定され、ステップ１４４でカウント値ｉを１デクリメント（ｉ←ｉ−１）した後、ステップ１４６に移行する。
【０１３０】
ステップ１４６で、ウエハ交換を行い、ステップ１４８でカウント値ｍを初期化した後、ステップ１５６における判断が肯定されるまで、ステップ１４９〜１５８のループの処理を繰り返すことで、第ｎ枚目（ここでは、第３枚目）のウエハに対して露光を行う。
【０１３１】
そして、ステップ１５６における判断が肯定されると、ステップ１６０に進んで、ロット内に未露光のウエハがあるか否かを判断する。この場合、ｎ＝３であるから、ここでの判断は肯定され、ステップ１６２でカウント値ｎを１インクリメントした後、ステップ１２４に戻り、以降ステップ１６０における判断が否定されるまで、ステップ１２４以下の処理を、繰り返す。これにより、ロット内の第４枚目以降のウエハに対して前述のような処理が、繰り返し行われる。
【０１３２】
そして、ロット内の最後のウエハ（第５０枚目のウエハ）に対する露光が終了すると、ステップ１６０における判断が否定され、本ルーチンの一連の処理を終了する。
【０１３３】
その後、次のロットの処理が行われる際に、前述と同様の処理が行われるが、この際には、レチクルが交換されるとともに、そのレチクルに応じた照明条件等の設定下で処理が行われる。従って、主制御装置５０は、前述の式（２）のモデル式を、交換後のレチクル、すなわちその照明条件に応じて変更する。より具体的には、メモリ５１に記憶されている照明条件毎に求められたベースライン変動の時定数τ及びベースラインの変動率Ｃのうち、交換後のレチクル、すなわちその照明条件に対応する時定数τ、変動率Ｃに変更する。
【０１３４】
勿論、主制御装置５０は、レチクル交換が行われる毎に、上記処理を実行する。
【０１３５】
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、主制御装置５０、より具体的にはＣＰＵとソフトウェアプログラムとによって、推定装置、算出装置、ベースライン計測装置、更新装置、及び間隔変更装置が実現されている。すなわち、ＣＰＵが行う、図６のステップ２０２、２０４、２０６の処理によって推定装置が実現され、ＣＰＵが行う図５のステップ１４９（又はステップ１３０）の処理によって算出装置が実現されている。また、ＣＰＵが行うステップ１２６の処理によってベースライン計測装置が実現され、ＣＰＵが行うステップ１４２の処理によって更新装置が実現されている。さらに、ＣＰＵが行うステップ１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０の処理によって間隔変更装置が実現されている。
【０１３６】
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１０によると、主制御装置５０（ＣＰＵ）が、前述のプログラムに従って処理を行い、レチクルＲに対して照射される照明光ＩＬの照射に関する情報（前述の式（３）で算出される照射パワーＷ（ｔ）がこの情報に相当）と、所定のモデル式（前述の式（２））とに基づいてアライメント系ＡＬＧのベースラインの変動量δＴ（ｔ）を推定する（ステップステップ２０２、２０４、２０６）。このため、例えば、複数枚（又は１ロット）のウエハに対する露光（パターンの転写）処理を連続的に行う場合などにおいても、露光開始に先立って（又はロット先頭で）ベースライン（基準ベースライン）を計測しておけば、上記の照明光ＩＬの照射に関する情報を得るだけで、実際にベースラインを計測することなく、推定されたベースラインの変動量と基準ベースラインとに基づいて、ベースラインを精度良く算出することが可能となり、これによりベースラインを精度を維持しつつ管理することが可能となる。従って、実際のベースライン計測の頻度を下げることが可能になる。このように、本実施形態によると、ベースラインの精度を維持しつつ、その計測頻度を低下させることが可能なベースライン管理方法が実現される。
【０１３７】
また、主制御装置５０は、ベースライン計測を、所定間隔で行う場合にも、ベースライン計測とベースライン計測との間の期間では、前述のベースラインの変動量δＴ（ｔ）の推定を行い、その推定結果に基づいて、ウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）を移動するウエハステージＷＳＴの移動制御（フィードフォワード型の推定（予測）制御）を行うので、ベースライン計測とベースライン計測との間の期間において、高精度なベースライン管理並びにこのベースライン管理結果を利用したウエハステージＷＳＴの高精度な位置制御が可能となる。
【０１３８】
また、本実施形態の露光装置１０によると、主制御装置５０（ＣＰＵ）が、前述のプログラムに従って処理を行い、上記のようにして管理されたベースラインに基づいて、投影光学系ＰＬに対するウエハの位置を高精度に制御し、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上の複数のショット領域にそれぞれ転写する。これにより、ウエハＷ上複数のショット領域それぞれにパターンが投影光学系ＰＬを介して精度良く転写される。従って、露光精度を維持しつつ露光処理に関するスループットを向上させることが可能な露光方法が実現される。
【０１３９】
また、本実施形態の露光装置１０によると、主制御装置５０（ＣＰＵ）が、前述のプログラムに従って処理を行い、ベースラインの変動量の実測値と推定されたベースラインの変動量と直前の計測間隔（ウエハ枚数）とに基づいてウエハ１枚当たりの推定誤差量Ｅj-1,jを算出し（ステップ１３０、１３２、１３４）、該算出結果と予め設定した推定誤差許容量ＭＧとに基づいて前記計測間隔を変更する(ステップ１３６、１３８、１４０)。従って、ベースライン変動量が大きく、ベースラインの推定値誤差も大きくなる蓋然性が高いときには、ベースライン計測（チェック）の計測間隔を短くしてベースラインの計測（ベースラインのキャリブレーション）を頻繁に行ってベースラインの精度を確保し、ベースライン変動が飽和してきてベースライン計測の必要が無くなった場合には、ベースライン計測の計測間隔を長くしてベースライン計測の頻度を低減させ、スループットの向上を図ることができる。
【０１４０】
なお、上記実施形態では、ウエハ１枚当たりの推定誤差量を算出するに当たり、ベースラインの変動情報の実測値として今回のベースラインの計測値と前回のベースラインの計測値との比（ＭＢＳj／ＭＢＳj-1）を用い、推定されたベースラインの変動情報の値として今回のベースラインの推定値と前回のベースラインの推定値との比（ＣＢＳj／ＣＢＳj-1）を用いる場合について説明したが、これに限らず、ベースラインの変動情報の実測値として今回のベースラインの計測値と前回のベースラインの計測値との差を用いるとともに、推定されたベースラインの変動情報の値として今回のベースラインの推定値と前回のベースラインの推定値との差を用いても良い。
【０１４１】
また、上記実施形態では、ウエハ１枚当たりの推定誤差量を算出するものとしたが、これに限らず、予め定めた複数枚数、例えば２枚、３枚のウエハ当たりの推定誤差量を算出することとしても勿論良い。
【０１４２】
また、上記実施形態では、ウエハ上の各ショット領域の露光のためのウエハステージの移動目標位置の算出の直前毎にベースラインの推定値を算出するものとしたが、これに限らず、同一ウエハについては、その露光開始直前に１度だけベースラインの推定値を算出して、これを用いてウエハ上の各ショット領域の露光のためのウエハステージの移動目標位置の算出を行っても良い。勿論、予め定めた複数枚（例えば２枚、３枚）のウエハについて、同一のベースラインの推定値を用いるようにしても良い。
【０１４３】
また、上記実施形態では、同一のロット内の全てのウエハについて、前述のベースライン変動量の推定を同一のサンプリング間隔で行う場合について説明したが、これに限らず、レチクルの熱膨張によるベースラインの変動量の大小を考慮して、上記ベースライン変動量の推定のサンプリング間隔を異ならせても良い。
【０１４４】
なお、上記実施形態では、アライメント系ＡＬＧのベースライン変動の推定演算によるベースライン変動量及びベースラインの推定と、前述の推定誤差の大小に基づくベースライン計測間隔の変更とを、ともに行うものとしたが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。
【０１４５】
すなわち、アライメント系ＡＬＧのベースライン変動の推定演算によるベースライン変動量及びベースラインの推定のみを行っても良いし、前述の推定誤差の大小に基づくベースライン計測間隔の変更のみを行っても良い。前者の場合、推定されたベースライン変動量及びベースラインに従って、ベースラインを実際に計測することなく、ベースラインを補正することができるので、ベースライン変動量及びベースラインの推定を行わない場合に比べて、スループットを維持しつつ、精度の高いベースラインの管理、ひいてはこの管理されたベースラインを用いたウエハの位置制御が可能となる。また、後者の場合、ベースライン変動量が大きいときには、ベースライン計測（チェック）の計測間隔を短くしてベースラインの精度を確保し、ベースライン変動が飽和してきてベースライン計測の必要が無くなったときには、ベースライン計測の計測間隔を長くしてベースライン計測の頻度を低減させ、スループットの向上を図ることができる。
【０１４６】
ところで、近年における集積回路の高集積化に伴い、デバイスルール（実用最小線幅）がますます微細化し、投影露光装置には、スループットの向上とともに、重要な条件として、限界解像度、焦点深度、線幅制御精度等の向上が要請されるようになってきた。
【０１４７】
上記の限界解像度を向上させる方法として、あるレチクルのパターンをウエハ上の複数のショット領域に転写した後、そのウエハを現像することなく、レチクル及び照明条件の少なくとも一方（通常は、レチクル及び照明条件の両者）を変更して、その変更後の条件下でレチクルのパターンを前記ウエハ上の複数のショット領域に重ねて転写する二重露光法が見直されつつある。かかる二重露光法は解像度向上、焦点深度向上の２つの効果が期待される。二重露光等の多重露光は、主として解像力を向上する目的で行われるため、解像力の向上に寄与する条件、例えば照明条件等を第１回目の露光時と第２回目の露光時とで変更する提案は、過去においてもいくつかなされている（例えば、特開平４−２７３２４５号公報等参照）。
【０１４８】
次に、上述の二重露光時のベースライン変動の計算方法について簡単に説明する。二重露光時には、パターンの転写条件として、転写条件Ａと転写条件Ｂとが交互に切り換えられ、その切り換えの度に、変動率Ｃ、及び時定数τをその切り換え後のパターンの転写条件に応じた最適値に切り換えて露光が行われる。ここで、転写条件の切り換えとは、例えば、露光に用いられるレチクル及び照明条件の少なくとも一方を切り換えることを意味する。従って、二重露光時には、常に次に述べる第１の状態と第２の状態とが交互に繰り返される。
【０１４９】
〔第１の状態〕
ｎ枚目のウエハに対して、転写条件Ａの下で露光が行われる（転写条件Ａはヒート状態にある）、すなわち転写条件Ａが使用状態にあるとともに、転写条件Ｂはクール状態にある（使用されていない）状態である。すなわち、nA_HeatかつnB_Coolである。
〔第２の状態〕
ｎ枚目のウエハに対して、転写条件Ｂの下で露光が行われる（転写条件Ｂはヒート状態にある）、すなわち転写条件Ｂが使用状態にあるとともに、転写条件Ａはクール状態にある（使用されていない）状態である。すなわち、nB_HeatかつnA_Coolである。
【０１５０】
但し、２枚目以降のウエハに対する露光の際の、各転写条件のヒート時のベースライン変動量の推定（予測）計算は、（ｎ−１）枚目のウエハに対する露光終了時（前の露光状態）のクール時のベースライン変動量を初期値として再計算を始めることが必要である。すなわち、ｎ枚目のウエハに対する転写条件Ａのヒート状態でのベースライン変動量の推定項（予測項）δＴnA_Heat(t)は、次式（８）のように表される。
【０１５１】
【数４】
2006041015.tif 000006
ここで、上式（８）の第１項は緩和項、第２項は照射項であり、ＣA、ＷAの意味は以下の通りである。
ＣA：転写条件Ａの下でのベースラインの変動率［％／Ｗ］であり、予め求めてメモリ５１内にパラメータとして記憶されている定数である。
ＷA（ｔ）：転写条件Ａの下での照射パワーであり、前述した式（３）と同様の関数である。
【０１５２】
また、上式（８）において、τは前述と同様に、露光プロセス毎のベースライン変動の時定数である。
【０１５３】
なお、転写条件Ｂについても、上記と同様の計算を行う必要があることは言うまでもない。
【０１５４】
次に、３つ以上の転写条件の切り換え時、例えば通常の照明条件切り換え時のベースライン変動の予測計算方法についても簡単に説明する。この場合、基本的に上述の二重露光時と同様な方法を用いることができる。
【０１５５】
すなわち、照明条件の変更時に対する前の履歴がどうであったかについては、前述したように直前の照明条件についてのみしか考えない。その理由は、ベースライン短期変動の時定数は数百秒という比較的短いオーダーであるのに対し、通常の使用状況下における転写条件の切り換え（例えば、レチクル交換、照明条件の切り換えなど）の間隔は二重露光時の転写条件の切り換えの間隔よりは長く、転写条件を上記のベースライン短期変動の時定数と同じオーダーで頻繁に切り換えることがないであろうと予想されるからである。
【０１５６】
例えば、３つの異なる転写条件を順次切り換えて露光を行う場合にベースライン変動量の予測は、概略次のようになる。
【０１５７】
すなわち、第１番目の転写条件下での露光の際と、第２番目の転写条件下での露光の際とについては、上述した二重露光時と全く同様にして、ベースライン変動量の予測を行えば良い。
【０１５８】
そして、更に転写条件を変更し、第３番目の転写条件下で露光を行う場合には、１つ目転写条件のクール時最後の予測計算値をイニシャル値として予測計算を行う。ベースラインの変動率Ｃ、ベースライン変動の時定数τについては、当然転写条件毎に設定されている最適値あるいはそれぞれの転写条件に最適化された実効的な変動率Ｃ、実効的な時定数τを用いる。
【０１５９】
すなわち、一般的に記述すると、ｎ番目の転写条件下で露光を行う場合、すなわちｎ番目の転写条件のヒート状態でのベースライン変動量の推定項（予測項）項δＴn_Heat（ｔ）は、次式（９）のように表現される。
【０１６０】
【数５】
2006041015.tif 000007
変動率Ｃ、時定数τは、照明条件毎に設定された値を使用し、予測計算のベースライン変動量を初期値として、２つ前の転写条件における推定値（予測値）（直前の転写条件を使用している時は、クール状態として計算がされている）となる。
【０１６１】
なお、ここでは説明の複雑化を避ける等のためにヒート項（ｎ番目の転写条件のヒート状態でのベースライン変動量の推定項（予測項）についてのみ説明した。
【０１６２】
なお、上記実施形態では、本発明がスキャナに適用された場合について説明したが、これに限らず、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパ）などの静止露光型の露光装置にも本発明は適用が可能である。
【０１６３】
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。
【０１６４】
なお、上記実施形態では、照明光ＩＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光を用いる場合について説明したが、これに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）は勿論、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（例えばｇ線、ｉ線など）や、波長が１７０ｎｍ以下の光、例えばＦ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ2レーザ光（波長１４６ｎｍ）等の他の真空紫外光を用いても良い。
【０１６５】
また、例えば、真空紫外光として上記各光源から出力されるレーザ光に限らず、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）の両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
【０１６６】
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。この装置においては、円弧照明を用いてマスクとウエハを同期走査してスキャン露光する構成が考えられるので、かかる装置も本発明のベースライン管理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、あるいはステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置、又はプロキシミティ方式の露光装置なども、本発明を好適に適用できる。さらに、照明光ＩＬとして紫外光などだけでなく、電子線やイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置、Ｘ線露光装置などにも本発明を好適に適用できる。
【０１６７】
なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及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】
なお、本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、有機ＥＬ、ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、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、螢石、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。
【０１６９】
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、前述した調整方法によりパターンの転写特性が調整される上記実施形態の露光装置で、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、パターンの転写特性が調整される上記実施形態の露光装置が用いられるので、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】
【０１７０】
本発明のベースライン管理方法は、露光装置のマーク検出系のベースラインの管理に適している。また、本発明の露光方法及び露光装置は、物体上にパターンを転写するのに適している。また、本発明のプログラムは、露光装置を制御するコンピュータにベースライン管理を行わせるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１のレチクルステージを示す平面図である。
【図３】図３（Ａ）は、図１中の可動レチクルブラインドの開口率の変化の一例を示す図、図３（Ｂ）は、基本透過率Ｆ＝Ｆｓｔｄ（Ｙ）と関数Ｆ＝Ｆｍｅｓ（Ｙ）とを示す図である。
【図４】一実施形態の露光装置で行われる露光処理アルゴリズムに対応するプログラムを示すフローチャート（その１）である。
【図５】一実施形態の露光装置で行われる露光処理アルゴリズムに対応するプログラムを示すフローチャート（その２）である。
【図６】割り込み処理ルーチンの処理アルゴリズムに対応するプログラムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１７２】
１０…露光装置、５０…主制御装置（推定装置、算出装置、ベースライン計測装置、更新装置、間隔変更装置）、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ（物体）、ＡＬＧ…アライメント系（マーク検出系）、Ｒ…レチクル（マスク）、ＩＬ…照明光、ＦＭ…基準マーク板（基準マーク部材）、ＲＡ…レチクルアライメント検出系（マスク側マーク検出系）。
【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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