(57)【要約】【課題】投影光学系からの光のフォーカス状態や投影光学系を介して基板の位置ずれの計測を行うのに有利な技術を提供する。【解決手段】マスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写する露光装置おいて、前記投影光学系からの光のフォーカス状態又は前記投影光学系を介して前記基板の位置ずれの計測を行う計測方法であって、前記計測の目標精度を設定する第１工程と、前記投影光学系の状態に基づいて、前記計測を１回行うときの当該計測の精度を求める第２工程と、前記第２工程で求めた前記計測の精度に基づいて、前記目標精度を満たすために必要となる前記計測の回数を決定し、該決定された回数の前記計測を行う第３工程と、を有することを特徴とする計測方法を提供する。【選択図】図４
2015201550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写する露光装置おいて、前記投影光学系からの光のフォーカス状態又は前記投影光学系を介して前記基板の位置ずれの計測を行う計測方法であって、
前記計測の目標精度を設定する第１工程と、
前記投影光学系の状態に基づいて、前記計測を１回行うときの当該計測の精度を求める第２工程と、
前記第２工程で求めた前記計測の精度に基づいて、前記目標精度を満たすために必要となる前記計測の回数を決定し、該決定された回数の前記計測を行う第３工程と、
を有することを特徴とする計測方法。
【請求項２】
前記第２工程では、前記投影光学系の状態と前記計測の精度との関係を表す情報を用いて、前記計測を行うときの当該計測の精度を求めることを特徴とする請求項１に記載の計測方法。
【請求項３】
前記第２工程は、前記投影光学系の状態を取得する工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の計測方法。
【請求項４】
前記第３工程では、前記目標精度をＡＴ１、前記第２工程で求めた精度をＡ１とすると、前記計測の回数Ｎ１を、Ｎ１＝（Ａ１／ＡＴ１）２に従って決定することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の計測方法。
【請求項５】
前記投影光学系の状態は、前記投影光学系内の温度、湿度及び圧力の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の計測方法。
【請求項６】
前記基板の位置ずれは、前記マスクと前記基板との間の位置ずれ、又は、基準位置からの前記基板の位置ずれを含むことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の計測方法。
【請求項７】
該決定された回数の前記計測を行って得られた計測結果を前記回数で平均化した値を求めることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の計測方法。
【請求項８】
マスクのパターンを基板に転写する露光装置であって、
前記投影光学系からの光のフォーカス状態を計測する計測部と、
前記投影光学系の状態を取得する取得部と、
前記取得部で取得した前記投影光学系の状態に基づいて、前記計測部による前記フォーカス状態の１回の計測の精度を求め、前記計測の精度が目標精度を満たすために必要となる前記計測部による前記フォーカス状態の計測の回数を決定し、該決定された回数の前記計測を行うように前記計測部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
マスクのパターンを基板に転写する露光装置であって、
前記投影光学系を介して前記基板の位置ずれを計測する計測部と、
前記投影光学系の状態を取得する取得部と、
前記取得部で取得した前記投影光学系の状態に基づいて、前記計測部による前記基板の位置ずれの１回の計測の精度を求め、前記計測の精度が目標精度を満たすために必要となる前記計測部による前記基板の位置ずれの計測の回数を決定し、該決定された回数の前記計測を行うように前記計測部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
前記目標精度をユーザの入力に応じて設定する設定部を更に有することを特徴とする請求項８又は９に記載の露光装置。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
露光した前記基板を現像する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測方法、露光装置及び物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デバイス（半導体デバイス、磁気記憶媒体、液晶表示素子など）をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、マスクのパターンを基板に転写する露光装置が使用されている。マスクのパターンを基板に正確に転写し、且つ、生産性（スループット）を向上させるためには、フォーカス合わせ（フォーカスキャリブレーション）及びマスクと基板との位置合わせ（アライメント）を高速、且つ、高精度に行うことが要求される。
【０００３】
特許文献１には、マスクと基板とのアライメントを高速、且つ、高精度に行うための技術が開示されている。特許文献１では、アライメントの目標精度を設定し、かかる目標精度に応じてマスクと基板との位置ずれを計測する回数（計測回数）を決定している。これにより、目標精度が低い場合には、計測回数を少なくして短時間で計測を行い、目標精度が高い場合には、計測回数を多くして高精度な計測を行うことができる。
【０００４】
また、フォーカスキャリブレーションやアライメントの方式の１つとして、投影光学系を介して、マスクと基板との相対位置（基板の位置ずれ）の計測や投影光学系からの光のフォーカス状態の計測を行うＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｌｅｎｓ）方式がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−９９２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＴＴＬ方式によるフォーカスキャリブレーション及びアライメントでは、投影光学系を介して計測を行うため、露光光の熱で投影光学系内の温度などの変動に応じて、その計測精度が変化してしまう。特許文献１に開示された技術では、目標精度と計測回数が一意に設定されているため、計測精度が変化した場合に対応することができない。例えば、実際の計測精度が想定した計測精度よりも低下している場合には、計測を決定された回数行っても目標精度を達成することができない。一方、実際の計測精度が想定した計測精度よりも高い場合には、必要以上の回数の計測を行うことになるため、生産性が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、投影光学系からの光のフォーカス状態や投影光学系を介して基板の位置ずれの計測を行うのに有利な技術を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての計測方法は、マスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写する露光装置おいて、前記投影光学系からの光のフォーカス状態又は前記投影光学系を介して前記基板の位置ずれの計測を行う計測方法であって、前記計測の目標精度を設定する第１工程と、前記投影光学系の状態に基づいて、前記計測を１回行うときの当該計測の精度を求める第２工程と、前記第２工程で求めた前記計測の精度に基づいて、前記目標精度を満たすために必要となる前記計測の回数を決定し、該決定された回数の前記計測を行う第３工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、例えば、投影光学系からの光のフォーカス状態や投影光学系を介して基板の位置ずれの計測を行うのに有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。
【図２】計測用パターンの構成の一例を示す図である。
【図３】センサで検出される光量と基板ステージのＺ軸方向の位置との関係の一例を示す図である。
【図４】図１に示す露光装置における動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１に示す露光装置の投影光学系内の各位置での温度変化の一例を示す図である。
【図６】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。
【図７】図６に示す露光装置における動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】時刻とマスクと基板との位置ずれの計測精度との関係の一例を示す図である。
【図９】マスクに設けられているアライメントマークの構成の一例を示す図である。
【図１０】基板に設けられているアライメントマークの構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態における露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式でマスクのパターンを基板に転写するリソグラフィ装置である。但し、露光装置１００は、ステップ・アンド・リピート方式やその他の露光方式を適用することも可能である。露光装置１００は、図１に示すように、照明光学系１と、マスクステージ３と、投影光学系４と、基板ステージ６と、制御部７と、レーザ干渉計８と、基準マーク９と、センサ１０と、レーザ干渉計１１と、取得部１２と、設定部１４とを有する。
【００１４】
照明光学系１は、光源（不図示）からの光でマスク２を照明する。照明光学系１は、例えば、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含み、マスク２の上の照明領域を、均一な照度分布の光で照明する。
【００１５】
マスクステージ３は、実デバイスパターン（回路パターン）が描画されたマスク２を保持して移動する。マスクステージ３は、投影光学系４の光軸に垂直な平面内、即ち、ＸＹ平面内で２次元移動可能に、且つ、θＺ方向に回転可能に構成される。マスクステージ３は、リニアモータなどの駆動装置（不図示）によって１軸駆動又は６軸駆動される。
【００１６】
マスクステージ３にはミラーが配置され、かかるミラーに対向する位置にはレーザ干渉計８が配置されている。マスクステージ３の２次元方向の位置及び回転角はレーザ干渉計８によってリアルタイムで計測され、かかる計測結果は制御部７に出力される。制御部７は、レーザ干渉計８の計測結果に基づいて駆動装置を制御し、マスクステージ３に保持されたマスク２を位置決めする。
【００１７】
投影光学系４は、複数の光学素子（レンズやミラーなど）を含み、マスク２のパターンの像を所定の投影倍率で基板５に投影する。マスク２（のパターン）と基板５とは、投影光学系４を介して、共役な位置関係となっている。
【００１８】
基板ステージ６は、基板５を保持して移動する。基板ステージ６は、例えば、チャックを介して基板５を保持するＺステージと、Ｚステージを支持するＸＹステージと、ＸＹステージを支持するベースとを含む。基板ステージ６は、リニアモータなどの駆動装置によって駆動される。また、基板ステージ６には、基準マーク９（が設けられた基準プレート）や基準マーク９を通過（透過）した光の光量を検出するセンサ１０が配置されている。
【００１９】
基板ステージ６にはミラーが配置され、かかるミラーに対向する位置にはレーザ干渉計１１が配置されている。基板ステージ６のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθＺ方向の位置はレーザ干渉計１１によってリアルタイムで計測され、かかる計測結果は制御部７に出力される。また、基板ステージ６のＺ軸方向の位置、θＸ方向及びθＹ方向の位置もレーザ干渉計（不図示）によってリアルタイムに計測され、かかる計測結果は制御部７に出力される。制御部７は、レーザ干渉計の計測結果に基づいて駆動装置を制御し、基板ステージ６に保持された基板５を位置決めする。
【００２０】
取得部１２は、投影光学系４の状態、具体的には、投影光学系内の温度、湿度及び圧力の少なくとも１つを含む。取得部１２は、本実施形態では、投影光学系４の所定の位置に配置され、投影光学系内の温度を測定する４つの温度センサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄで構成される。温度センサ１２Ａ乃至１２Ｄのそれぞれで測定された投影光学系内の各位置の温度（温度情報）は、制御部７に出力される。また、本実施形態では、投影光学系内に４つの温度センサ１２Ａ乃至１２Ｄを配置しているが、温度センサ１２Ａ乃至１２ｓの配置数は４つに限定されるものではない。
【００２１】
設定部１４は、ユーザからの指示や情報を入力するための入力デバイスを含み、ユーザの入力に応じて、露光装置１００の動作に必要となる各種情報を設定する。設定部１４は、本実施形態では、フォーカスキャリブレーションに必要となる投影光学系４からの光のフォーカス状態の計測やマスク２と基板５とのアライメントに必要となる基板５の位置ずれの計測の目標精度を設定する。なお、基板５の位置ずれは、マスク２と基板５との間の位置ずれや基準位置からの基板５の位置ずれなどを含む。
【００２２】
制御部７は、ＣＰＵやメモリなどを含み、露光装置１００の全体（動作）を制御する。制御部７は、本実施形態では、露光装置１００における露光に関する処理を制御するだけではなく、フォーカスキャリブレーションやアライメントに関する処理も制御する。例えば、制御部７は、取得部１２で取得した投影光学系４の状態に基づいて、フォーカスキャリブレーションに必要となる投影光学系４からの光のフォーカス状態やアライメントに必要となる基板５の位置ずれの１回の計測の精度を求める。そして、制御部７は、投影光学系４からの光のフォーカス状態や基板５の位置ずれの計測の精度が設定部１４で設定された目標精度を満たすために必要となる計測の回数を決定する。
【００２３】
露光において、照明光学系１から射出された光（露光光）は、マスクステージ３に保持されたマスク２を通過し、投影光学系４に入射する。投影光学系４に入射した光は、基板５に到達する。これにより、マスク２のパターンは、投影光学系４を介して、基板５に転写される。
【００２４】
ここで、露光装置１００におけるフォーカスキャリブレーションの一例を説明する。まず、マスク２（又はマスクステージ３）に設けられている計測用パターンが照明光学系１で照明されるように、マスクステージ３を移動させる。図２は、マスク２に設けられる計測用パターンＭＰの構成の一例を示す図である。計測用パターンＭＰは、パターン部ＭＰａと、周辺部ＭＰｂとを含む。パターン部ＭＰａは、所定の線幅及びピッチで形成され、照明光学系１からの光を透過させる。周辺部ＭＰｂは、パターン部ＭＰａの周囲に形成され、照明光学系１からの光を遮光する。
【００２５】
次いで、基板ステージ６に設けられた基準マーク９が露光位置に位置するように、基板ステージ６を移動させる。基準マーク９は、マスク２に設けられた計測用パターンＭＰに対応する透過パターンを含むマークである。基準マーク９の下には、基準マーク９を通過した光の光量を検出するセンサ１０が配置されている。
【００２６】
次に、基板ステージ６をＺ軸方向に微少移動させて、センサ１０で検出される光量が最大となる位置（座標位置）Ｚ０を求める。図３は、センサ１０で検出される光量と基板ステージ６のＺ軸方向の位置との関係の一例を示す図である。センサ１０で検出される光量が最大となる位置Ｚ０は、マスク２に設けられた計測用パターンＭＰと基準マーク９とが光学的に共役な関係となる位置である。従って、センサ１０で検出される光量が最大となる位置Ｚ０を求めることによって、投影光学系４からの光のフォーカス位置を求めることができる。このように、計測用パターンＭＰ、基準マーク９及びセンサ１０は、投影光学系４からの光のフォーカス（焦点）位置、即ち、フォーカス状態を計測する計測部として機能する。
【００２７】
次いで、このようにして求めたフォーカス位置に基づいて、基板ステージ６をフォーカス位置のずれ分だけＺ軸方向に移動させることで、投影光学系４からの光のフォーカス位置に基板５を位置決めすることができる。
【００２８】
図４を参照して、露光装置１００におけるフォーカスキャリブレーション（フォーカス位置のずれの補正）を含む動作について説明する。かかる動作は、上述したように、制御部７が露光装置１００の各部を統括的に制御することで行われる。
【００２９】
Ｓ４０２では、設定部１４において、ユーザの入力に応じて、フォーカスキャリブレーションに必要となる投影光学系４からの光のフォーカス位置、即ち、フォーカス状態の計測の目標精度を設定する。
【００３０】
Ｓ４０４では、マスク２を露光装置１００の外部から露光装置１００に搬入し、かかるマスク２をマスクステージ３に保持させる。Ｓ４０６では、基板５を露光装置１００の外部から露光装置１００に搬入し、かかる基板５を基板ステージ６に保持させる。
【００３１】
Ｓ４０８では、制御部７において、フォーカスキャリブレーションを行うかどうかを判定する。ここでの判定基準は、例えば、一定時間間隔であってもよいし、基板ごとであってもよいし、露光時間（積算露光量）であってもよい。このような判定基準は、予め決められており、設定部１４などを介して露光装置１００に設定されている。フォーカスキャリブレーションを行わない場合には、Ｓ４２２に移行し、フォーカスキャリブレーションを行う場合には、Ｓ４１０に移行する。
【００３２】
Ｓ４１０では、制御部７において、投影光学系４からの光のフォーカス状態の１回の計測の精度（即ち、１回あたりの計測精度）を求める。具体的には、制御部７は、温度センサ１２Ａ乃至１２Ｄのそれぞれで測定された温度情報を取得する。図５は、露光装置１００の投影光学系４の各位置での温度変化の一例を示す図である。図５では、横軸に時刻を採用し、縦軸に投影光学系内に配置された温度センサ１２Ａ乃至１２Ｄのそれぞれで測定された温度を採用し、時刻の開始点が露光開始時刻である。そして、制御部７は、温度センサ１２Ａ乃至１２Ｄから取得した温度情報に基づいて、投影光学系４からの光のフォーカス状態の１回あたりの計測精度を求める。例えば、温度センサ１２Ａ乃至１２Ｄのそれぞれで測定された温度をＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤとすると、投影光学系４からの光のフォーカス状態の１回あたりの計測精度Ａ１は、以下の式（１）で求められる。
【００３３】
Ａ１＝Ｋ１×Ｒ（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）      ・・・（１）
式（１）において、Ｒ（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）は、温度ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ及びＴＤのうち最大の温度と最小の温度との差（温度差）である。Ｋ１は、比例定数であって、シミュレーションや実際の実験データから予め求められており、設定部１４などを介して露光装置１００に設定されている。
【００３４】
但し、計測精度Ａ１を求めるための式（１）は一例であって、計測精度Ａ１は、温度ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ及びＴＤの関数で表現されている他の関数から求めてもよい。このように、計測精度Ａ１は、投影光学系４の状態（本実施形態では、投影光学系内の温度）と計測精度との関係を表す情報を用いて求められる。
【００３５】
Ｓ４１２では、制御部７において、Ｓ４１０で求めた計測精度に基づいて、投影光学系４からの光のフォーカス状態の計測の精度がＳ４０２で設定された目標精度を満たすために必要となる計測の回数（計測回数）を決定する。例えば、Ｓ４０２で設定した目標精度をＡＴ１とし、Ｓ４１０で求めた計測精度をＡ１とすると、投影光学系４からの光のフォーカス状態の計測回数Ｎ１は、以下の式（２）で決定される。但し、計測回数Ｎ１は、整数である必要があるため、計測回数Ｎ１が整数にならない場合には、切り上げて整数にする。
【００３６】
Ｎ１＝（Ａ１／ＡＴ１）２      ・・・（２）
Ｓ４１４では、フォーカスキャリブレーションが可能な位置、即ち、投影光学系４からの光のフォーカス状態の計測が可能な位置に、マスクステージ３及び基板ステージ６を移動させる。具体的には、上述したように、マスク２に設けられている計測用パターンＭＰが照明光学系１で照明されるように、マスクステージ３を移動させ、基板ステージ６に設けられた基準マーク９が露光位置に位置するように、基板ステージ６を移動させる。
【００３７】
Ｓ４１６では、計測用パターンＭＰ、基準マーク９及びセンサ１０を用いて、投影光学系４からの光のフォーカス状態を計測する。具体的には、上述したように、基板ステージ６をＺ軸方向に微少移動させながらセンサ１０で検出される光量が最大となる位置Ｚ０を求め、かかる位置Ｚ０を投影光学系４からの光のフォーカス位置とする。
【００３８】
Ｓ４１８では、Ｓ４１６における投影光学系４からの光のフォーカス状態の計測がＳ４１２で決定した計測回数に到達したかどうかを判定する。投影光学系４からの光のフォーカス状態の計測がＳ４１２で決定した計測回数に到達していない場合には、Ｓ４１６に移行して、投影光学系４からの光のフォーカス状態の計測を継続する。投影光学系４からの光のフォーカス状態の計測がＳ４１２で決定した計測回数に到達している場合には、Ｓ４２０に移行する。
【００３９】
Ｓ４２０では、フォーカスキャリブレーション、即ち、フォーカス位置のずれを補正する。具体的には、制御部７において、Ｓ４１２で決定した計測回数分、Ｓ４１６で求めたフォーカス位置を平均化して平均フォーカス位置を求める。このようにして求められた平均フォーカス位置は、平均化効果によって、Ｓ４０２で設定された目標精度を満たしている。そして、平均フォーカス位置に基づいて、基板ステージ６をフォーカス位置のずれ分だけＺ軸方向に移動させる。
【００４０】
Ｓ４２２では、基板５を露光する。上述したように、照明光学系１からの光によってマスク２が照明され、マスク２のパターンが投影光学系４を介して基板５に転写される。Ｓ４２４では、露光した基板５を露光装置１００の外部に搬出する。
【００４１】
Ｓ４２６では、制御部７において、全ての基板５を露光したかどうかを判定する。全ての基板５を露光している場合には、動作を終了する。一方、全ての基板５を露光していない（即ち、未露光の基板５がある）場合には、Ｓ４０６に移行して、次の基板５を露光装置１００の外部から露光装置１００に搬入し、かかる基板５を基板ステージ６に保持させる。
【００４２】
このように、本実施形態では、投影光学系４の状態に基づいて投影光学系４からの光のフォーカス状態の計測を１回行うときの精度を求め、かかる精度に基づいて投影光学系４からの光のフォーカス状態の計測の回数を決定している。従って、露光装置１００は、投影光学系４の状態が変動してフォーカス状態の計測の精度が変化した場合でも、必要以上の回数の計測を行うことなく、設定された目標精度（即ち、高速、且つ、高精度なフォーカスキャリブレーション）を達成することができる。これにより、露光装置１００は、生産性を低下させることなく、基板５を高精度に露光することができる。
【００４３】
＜第２の実施形態＞
図６は、本発明の第２の実施形態における露光装置１００Ａの構成を示す概略図である。露光装置１００Ａは、第１の実施形態における露光装置１００と同様な構成を有するが、投影光学系４からの光のフォーカス状態を計測する計測部（計測用パターンＭＰ、基準マーク９及びセンサ１０）ではなく、アライメント計測系１５Ａ及び１５Ｂを有する。アライメント計測系１５Ａ及び１５Ｂは、後述するように、投影光学系４を介して（即ち、ＴＴＬ方式で）基板５の位置ずれを計測する。また、照明光学系１には、照度センサ１Ａが配置されている。
【００４４】
図７を参照して、露光装置１００Ａにおけるマスク２と基板５とのアライメント（マスク２と基板５との位置ずれの補正）を含む動作について説明する。かかる動作は、制御部７が露光装置１００Ａの各部を統括的に制御することで行われる。
【００４５】
Ｓ７０２では、設定部１４において、ユーザの入力に応じて、アライメントに必要となる基板５の位置ずれ、即ち、マスク２と基板５との位置ずれの計測の目標精度を設定する。
【００４６】
Ｓ７０４では、マスク２を露光装置１００Ａの外部から露光装置１００Ａに搬入し、かかるマスク２をマスクステージ３に保持させる。Ｓ７０６では、基板５を露光装置１００Ａの外部から露光装置１００Ａに搬入し、かかる基板５を基板ステージ６に保持させる。
【００４７】
Ｓ７０８では、制御部７において、アライメントを行うかどうかを判定する。ここでの判定基準は、予め決められており、設定部１４などを介して露光装置１００Ａに設定されている。アライメントを行わない場合には、Ｓ７２４に移行し、アライメントを行う場合には、Ｓ７１０に移行する。
【００４８】
Ｓ７１０では、制御部７において、マスク２と基板５との位置ずれの１回の計測の精度を求める。例えば、制御部７は、ある時刻ｔでのマスク２と基板５との位置ずれの計測精度Ａ２（ｔ）を、以下の式（３）に従って求める。
【００４９】
Ａ２（ｔ）＝Ａ２（ｔ−Δｔ）×ｅｘｐ（−Δｔ／Ｋ２）＋ＩＣ×ｅｘｐ（１−Δｔ／Ｋ２）×Ｄ      ・・・（３）
式（３）において、Δｔは、計測精度を求める周期、Ｋ２は、計測精度の変化の時定数、ＩＣは、計測精度の変化の飽和値である。時定数Ｋ２及び飽和値ＩＣは、シミュレーションや実際の実験データから予め求められており、設定部１４などを介して露光装置１００Ａに設定されている。また、式（３）において、Ｄは、時刻ｔにおける投影光学系４の状態、具体的には、照明光学系１からの光が投影光学系４に入射しているか否かを示すパラメータであって、「０」又は「１」の値をとる。パラメータＤについては、照明光学系１に配置された照度センサ１Ａが光（露光光）を検出している場合には、照明光学系１からの光が投影光学系４に入射していると判断する。また、照度センサ１Ａが光を検出していない場合には、照明光学系１からの光が投影光学系４に入射していないと判断する。図８は、式（３）を用いて求められるマスク２と基板５との位置ずれの計測精度Ａ２（ｔ）の一例を示す図である。図８では、縦軸に計測精度Ａ２（ｔ）を採用し、横軸に時刻を採用している。但し、計測精度Ａ２（ｔ）を求めるための式（３）は一例であって、計測精度Ａ２（ｔ）は、時刻ｔの関数で表現されている他の関数から求めてもよい。
【００５０】
Ｓ７１２では、制御部７において、Ｓ７１０で求めた計測精度に基づいて、マスク２と基板５との位置ずれの計測の精度がＳ７０２で設定された目標精度を満たすために必要となる計測の回数（計測回数）を決定する。例えば、Ｓ７０２で設定した目標精度をＡＴ２とし、Ｓ７１０で求めた計測精度をＡ２とすると、マスク２と基板５との位置ずれの計測回数Ｎ２は、以下の式（４）で決定される。但し、計測回数Ｎ２は、整数である必要があるため、計測回数Ｎ２が整数にならない場合には、切り上げて整数にする。
【００５１】
Ｎ２＝（Ａ２／ＡＴ２）２      ・・・（４）
Ｓ７１４では、アライメント計測系１５Ａ及び１５Ｂによってマスク２と基板５との位置ずれの計測が可能な位置に、マスクステージ３及び基板ステージ６を移動させる。具体的には、マスク２に設けられているアライメントマークをアライメント計測系１５Ａ及び１５Ｂで計測可能にするために、マスクステージ３を移動させる。図９は、マスク２に設けられているアライメントマークＡＭＭの構成の一例を示す図である。アライメントマークＡＭＭは、パターン部ＡＭＭａと、周辺部ＡＭＭｂとを含む。パターン部ＡＭＭａは、所定の線幅で形成され、照明光学系１からの光を遮光する。周辺部ＡＭＭｂは、パターン部ＡＭＭａの周囲に形成され、照明光学系１からの光を透過する。また、基板５に設けられているアライメントマークをアライメント計測系１５Ａ及び１５Ｂで計測可能にするために、基板ステージ６を移動させる。図１０は、基板５に設けられているアライメントマークＡＭＳの構成の一例を示す図である。アライメントマークＡＭＳは、パターン部ＡＭＳａと、周辺部ＡＭＳｂとを含む。パターン部ＡＭＳａは、所定の線幅で、照明光学系１からの光を反射しないように形成されている。周辺部ＡＭＳｂは、パターン部ＡＭＳａの周囲に、照明光学系１からの光を反射するように形成されている。
【００５２】
Ｓ７１６では、アライメント計測系１５Ａ及び１５ＢでアライメントマークＡＭＭとアライメントマークＡＭＳとの相対的な位置（Ｘ，Ｙ）を検出して、マスク２と基板５との位置ずれを計測する。
【００５３】
Ｓ７１８では、Ｓ７１６におけるマスク２と基板５との位置ずれの計測がＳ７１２で決定した計測回数に到達したかどうかを判定する。マスク２と基板５との位置ずれの計測がＳ７１２で決定した計測回数に到達していない場合には、Ｓ７１６に移行して、マスク２と基板５との位置ずれの計測を継続する。マスク２と基板５との位置ずれの計測がＳ７１２で決定した計測回数に到達している場合には、Ｓ７２０に移行する。
【００５４】
Ｓ７２０では、制御部７において、アライメント計測系１５Ａ及び１５Ｂで全てのアライメントマークＡＭＭ及びＡＭＳを検出したかどうかを判定する。全てのアライメントマークＡＭＭ及びＡＭＳを検出していない（未検出のアライメントマークＡＭＭ及びＡＭＳがある）場合には、次のアライメントマークＡＭＭ及びＡＭＳを検出するために、Ｓ７１４に移行する。一方、全てのアライメントマークＡＭＭ及びＡＭＳを検出している場合には、Ｓ７２２に移行する。
【００５５】
Ｓ７２２では、マスク２と基板５とのアライメント、即ち、マスク２と基板５との位置ずれを補正する。具体的には、制御部７において、Ｓ７１２で決定した計測回数分、Ｓ７１６で求めたマスク２と基板５との位置ずれを平均化して平均位置ずれを求める。このようにして求められた平均位置ずれは、平均化効果によって、Ｓ７０２で設定された目標精度を満たしている。そして、平均位置ずれに基づいて、マスクステージ３や基板ステージ６を移動させて、マスク２と基板５とのアライメント（位置合わせ）を行う。
【００５６】
Ｓ７２４では、基板５を露光する。本実施形態では、基板５の１つのショット領域ごとに露光を行う。従って、照明光学系１からの光によってマスク２が照明され、マスク２のパターンが投影光学系４を介して基板５の１つのショット領域に転写される。
【００５７】
Ｓ７２６では、制御部７において、基板５の全てのショット領域を露光したかどうかを判定する。全てのショット領域を露光していない（即ち、未露光のショット領域がある）場合には、次のショット領域を露光するために、Ｓ７２４に移行する。一方、全てのショット領域を露光している場合には、Ｓ７２８に移行して、全てのショット領域を露光した基板５を露光装置１００Ａの外部に搬出する。
【００５８】
Ｓ７３０では、制御部７において、全ての基板５を露光したかどうかを判定する。全ての基板５を露光している場合には、動作を終了する。一方、全ての基板５を露光していない（即ち、未露光の基板５がある）場合には、Ｓ７０６に移行して、次の基板５を露光装置１００Ａの外部から露光装置１００Ａに搬入し、かかる基板５を基板ステージ６に保持させる。
【００５９】
このように、本実施形態では、投影光学系４の状態に基づいてマスク２と基板５との位置ずれの計測を１回行うときの精度を求め、かかる精度に基づいてマスク２と基板５との位置ずれの計測の回数を決定している。
従って、露光装置１００Ａは、投影光学系４の状態が変動してマスク２と基板５との位置ずれの計測の精度が変化した場合でも、必要以上の回数の計測を行うことなく、設定された目標精度（即ち、高速、且つ、高精度なアライメント）を達成することができる。これにより、露光装置１００Ａは、生産性を低下させることなく、基板５を高精度に露光することができる。
【００６０】
＜第３の実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、デバイス（半導体デバイス、磁気記憶媒体、液晶表示素子など）などの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、露光装置１００又は１００Ａを用いて、感光剤が塗布された基板を露光する工程と、露光された基板を現像する工程を含む。また、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージングなど）を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明は、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせた形態にも適用することができる。つまり、投影光学系からの光のフォーカス状態を計測する計測部と、投影光学系を介して基板の位置ずれを計測する計測部とを両方有して、両計測を行ってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１００、１００Ａ：露光装置    ７：制御部    １２：取得部    １４：設定部    １５Ａ、１５Ｂ：アライメント計測系
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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