(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部と、
ＸＹＺ座標系のＸＹ平面に沿って移動可能なテーブルと、
前記ＸＹＺ座標系のＹ軸方向に沿った第１の計測光路を有するように前記ベース部に支持され、前記第１の計測光路を通過し、前記テーブルの第１の端面で反射され、前記第１の計測光路を戻ってくる計測光を検出して前記Ｙ軸方向に沿った前記第１の端面の位置を計測する第１のＹ軸干渉計と、
前記Ｙ軸方向に沿った第２の計測光路を有するように前記ベース部に支持され、前記第２の計測光路を通過し、前記Ｙ軸方向に関して前記第１の端面の裏側の面である前記テーブルの第２の端面で反射され、前記第２の計測光路を戻ってくる計測光を検出して前記Ｙ軸方向に沿った前記第２の端面の位置を計測する第２のＹ軸干渉計と、
前記第１のＹ軸干渉計及び前記第２のＹ軸干渉計から前記ＸＹＺ座標系のＸ軸方向に離間して、且つ、前記Ｙ軸方向に沿った第３の計測光路を有するように前記ベース部に支持され、前記第３の計測光路を往復した計測光を検出して前記第１のＹ軸干渉計と前記第２のＹ軸干渉計との間の前記Ｙ軸方向に沿った距離を得ることが可能な距離を計測する第３のＹ軸干渉計と、
前記第１のＹ軸干渉計の計測値、前記第２のＹ軸干渉計の計測値及び前記第３のＹ軸干渉計の計測値に基づいて前記テーブルの変形量を求め、前記テーブルの変形量に基づいて前記テーブルの目標位置を補正した補正目標位置を求め、前記第１のＹ軸干渉計の計測値と前記第２のＹ軸干渉計の計測値から求まる前記テーブルの位置が前記補正目標位置に位置するように前記テーブルを位置決めする制御部と、
を有し、
前記第３のＹ軸干渉計は、
前記第２のＹ軸干渉計と前記ＸＹＺ座標のＹ軸及びＺ軸の座標が同じになるように前記ベース部に支持され、前記第３の計測光路を通過する計測光を反射するＹ軸反射鏡と、
前記第１のＹ軸干渉計と前記ＸＹＺ座標のＹ軸及びＺ軸の座標が同じになるように前記ベース部に支持され、前記Ｙ軸反射鏡で反射され、前記第３の計測光路を戻ってくる計測光を検出する検出部と、
を含むことを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記テーブルの変形量から前記テーブルの単位長さ当たりの変形量を表す変形率を求め、前記変形率に基づいて前記補正目標位置を求めることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記第１のＹ軸干渉計の計測値をＹ１、前記第２のＹ軸干渉計の計測値をＹ２、前記第３のＹ軸干渉計の計測値をＹ３とすると、
前記制御部は、前記テーブルの前記第１の端面と前記第２の端面との間の距離Ｌｓの変形量ΔＬｓを−Ｙ１−Ｙ２＋Ｙ３で求め、前記テーブルの単位長さ当たりの変形量を表す変形率εをΔＬｓ／Ｌｓで求め、前記テーブルの目標位置（Ｘｅ、Ｙｅ）を補正した前記補正目標位置（Ｘｅ’、Ｙｅ’）を（Ｘｅ＋εＸｅ、Ｙｅ＋εＹｅ）で求めることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記第１のＹ軸干渉計及び前記第２のＹ軸干渉計から前記ＸＹＺ座標系のＸ軸方向に離間して、且つ、前記Ｙ軸方向に沿った第４の計測光路を有するように前記ベース部に支持され、前記第４の計測光路を往復した計測光を検出して前記第１のＹ軸干渉計と前記第２のＹ軸干渉計との間の前記Ｙ軸方向に沿った距離を得ることが可能な距離を計測する第４のＹ軸干渉計を更に有し、
前記制御部は、前記第１のＹ軸干渉計の計測値、前記第２のＹ軸干渉計の計測値、及び、前記第３のＹ軸干渉計の計測値と前記第４のＹ軸干渉計の計測値とを用いた補間処理によって求まる前記第１のＹ軸干渉計と前記第２のＹ軸干渉計との間の前記Ｙ軸方向に沿った距離に基づいて前記テーブルの変形量を求めることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のステージ装置と、
前記ステージ装置に保持された基板を露光する光学系と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
露光された前記基板を現像するステップとを有す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、ステージ装置、露光装置及びデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスなどを製造するためのフォトリソグラフィ工程では、露光装置が使用されている。露光装置には、レチクル（マスク）のパターンを投影光学系によってウエハ（基板）に投影してパターンを転写する投影露光装置と、レチクルを用いることなく、ウエハにパターンを直接描画する電子ビーム露光装置とが含まれる。
【０００３】
このような露光装置では、半導体デバイスの微細化に伴い、ウエハ上に多層に転写されるパターンの重ね合わせ精度を向上させる必要があり、パターンの転写位置精度を数ナノメートル以下にすることが要求されている。そこで、露光装置は、露光工程の前にアライメント工程を備え、その一例として、グローバルアライメントがある。グローバルアライメントとは、ウエハ上の代表的な幾つかのショット領域に形成されたアライメントマークを計測して統計処理することで、ウエハ上の各ショット領域の露光目標位置を求めるものである。
【０００４】
一方、露光装置においては、振動、外力及び温度変化などによって、ウエハを保持するテーブルやテーブルの位置を計測するための干渉計を支持するベース部に変形が生じる。例えば、テーブルを駆動する駆動部の発熱などがテーブルに伝わることによって、或いは、露光熱（例えば、電子ビームのエネルギー）に起因してウエハに温度変化が生じることによってテーブルやウエハに熱変形が生じる。また、ベース部は、テーブルの駆動時に発生する振動やステージ装置が設置される床における外乱振動が伝わることによって振動する。かかる振動は、ベース部の全体的な振動である剛体振動と弾性振動とを含み、弾性振動によって、ベース部には、凹凸形状の曲げ変形が生じる。更には、テーブルを駆動する駆動部の発熱などがベース部に伝わることによって、ベース部には、熱変形も生じる。アライメントアライメントを行っている間にベース部に変形が生じると、テーブルの位置を計測するための干渉計の位置が変動するため、その計測値には誤差が生じ、求められる露光目標位置に誤差が生じることになる。また、アライメント工程の後にテーブルやベース部に変形が生じると、グローバルアライメントで求めた露光目標位置にウエハ（を保持するテーブル）を位置決めしても、転写されるパターンには、位置ずれや倍率ずれ（大きさのずれ）などの転写誤差が生じてしまう。
【０００５】
テーブルやベース部の変形に対して露光目標位置を補正する技術は、従来から幾つか提案されている（特許文献１及び２参照）。特許文献１には、テーブルを挟んで２つの干渉計を配置し、２つの干渉計の計測値（即ち、一方向におけるテーブルの両端面の位置）からテーブルの変形量を求め、かかる変形量に基づいて露光目標位置を補正する技術が開示されている。また、特許文献２には、干渉計を支持するベース部に配置された歪ゲージの出力値（ベース部の変形量）と干渉計の計測誤差との関係を表す補正式を予め求め、露光工程時における歪ゲージの出力値と補正式とを用いて露光目標位置を補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３１７６００号公報
【特許文献２】特開平１１−００８１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術では、２つの干渉計を支持するベース部に変形（例えば、熱変形）が生じた場合、２つの干渉計の計測値から求められるテーブルの変形量にベース部の変形量が含まれてしまうため、露光目標位置を高精度に補正することができない。これは、２つの干渉計の計測値のそれぞれが、テーブルの位置、テーブルの変形量及びベース部の変形量（即ち、２つの干渉計の間の距離の変動）の３つの成分を含んでいるためである。
【０００８】
例えば、ベース部の線膨張係数を鋳鉄相当の１２×１０−６［１／℃］、２つの干渉計の間の距離を１［ｍ］とし、ベース部に０．００１［℃］の温度変化が生じたとすると、２つの干渉計の間の距離は、１２［ｎｍ］も変動することになる。このとき、２つの干渉計の計測値から求められるテーブルの変形量には、ベース部の変形量に相当する１２［ｎｍ］が誤差として含まれてしまうため、数ナノメートル以下の精度で露光目標位置を補正することが困難となる。ここで、２つの干渉計の間の距離を１［ｍ］とした理由は、直径３００［ｍｍ］のウエハを露光する露光装置（のステージ装置）を考えた場合、妥当な数値であるからである。具体的には、ウエハを保持するテーブルの１辺の長さは５００〜６００［ｍｍ］程度、テーブルの可動範囲は±２００〜±２５０［ｍｍ］程度であるため、２つの干渉計の間には、１［ｍ］程度の距離が必要となる。また、ベース部は、体積が大きいため、熱容量も大きく、温度変化が比較的生じにくいが、周囲の環境や温調精度によって、０．００１［℃］程度の微小な温度変化は生じてしまう。
【０００９】
一方、特許文献２の技術では、歪ゲージの出力値と干渉計の計測誤差（即ち、干渉計の位置変動）とが必ずしも一義的に対応しない場合がある。これは、ベース部には、主に熱変形に起因する伸縮変形と、主に振動（Ｚ軸方向）に起因する凹凸形状の曲げ変形との２種類の変形が生じるためである。
【００１０】
図８（ａ）は、ベース部に伸縮変形が生じた場合の干渉計の位置変動を示す図であり、図８（ｂ）は、ベース部に曲げ変形が生じた場合の干渉計の位置変動を示す図である。なお、図８（ａ）及び図８（ｂ）において、点線はベース部に変形が生じる前の状態を示し、実線はベース部に変形が生じた後の状態を示している。図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照するに、例えば、ベース部における干渉計の近傍に歪みゲージを配置しても、伸縮変形が生じた場合と曲げ変形が生じた場合とでは、歪ゲージの出力値を干渉計の位置変動に変換するための係数が異なることがわかる。従って、特許文献２の技術では、露光目標位置を高精度に補正することができないことがある。
【００１１】
なお、ベース部に複数の歪ゲージを配置して、複数の歪ゲージの出力値から伸縮変形と曲げ変形とを切り分けることも考えられる。但し、この場合には、複数の歪ゲージを配置することで構成が複雑になることや、ベース部に生じる変形の種類（伸縮変形及び曲げ変形）ごとに補正式を求めなければならない（即ち、時間がかかる）ことなどの問題が生じてしまう。更に、補正式を求める際には、伸縮変形と曲げ変形とを独立してベース部に生じさせなければならないが、これは現実的には困難であるため、変形の種類ごとの補正式を正確に求めることは難しい。例えば、伸縮変形に対する補正式を求めたい場合に、ベース部に曲げ変形を生じさせる振動を完全に遮断することは困難である。同様に、曲げ変形に対する補正式を求めたい場合に、ベース部に伸縮変形を生じさせる熱変形（温度変化）を完全にゼロにすることは困難である。従って、予め求めた補正式で露光目標位置を補正しても、ある程度の誤差が含まれてしまう。また、アライメント工程においては、複数の歪ゲージの出力値から伸縮変形と曲げ変形とを切り分ける処理や、適切な補正式を選択する処理などが必要となり、装置のスループットを低下させる可能性がある。
【００１２】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、テーブルの位置決め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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのステージ装置は、ベース部と、ＸＹＺ座標系のＸＹ平面に沿って移動可能なテーブルと、前記ＸＹＺ座標系のＹ軸方向に沿った第１の計測光路を有するように前記ベース部に支持され、前記第１の計測光路を通過し、前記テーブルの第１の端面で反射され、前記第１の計測光路を戻ってくる計測光を検出して前記Ｙ軸方向に沿った前記第１の端面の位置を計測する第１のＹ軸干渉計と、前記Ｙ軸方向に沿った第２の計測光路を有するように前記ベース部に支持され、前記第２の計測光路を通過し、前記Ｙ軸方向に関して前記第１の端面の裏側の面である前記テーブルの第２の端面で反射され、前記第２の計測光路を戻ってくる計測光を検出して前記Ｙ軸方向に沿った前記第２の端面の位置を計測する第２のＹ軸干渉計と、前記第１のＹ軸干渉計及び前記第２のＹ軸干渉計から前記ＸＹＺ座標系のＸ軸方向に離間して、且つ、前記Ｙ軸方向に沿った第３の計測光路を有するように前記ベース部に支持され、前記第３の計測光路を往復した計測光を検出して前記第１のＹ軸干渉計と前記第２のＹ軸干渉計との間の前記Ｙ軸方向に沿った距離を得ることが可能な距離を計測する第３のＹ軸干渉計と、前記第１のＹ軸干渉計の計測値、前記第２のＹ軸干渉計の計測値及び前記第３のＹ軸干渉計の計測値に基づいて前記テーブルの変形量を求め、前記テーブルの変形量に基づいて前記テーブルの目標位置を補正した補正目標位置を求め、前記第１のＹ軸干渉計の計測値と前記第２のＹ軸干渉計の計測値から求まる前記テーブルの位置が前記補正目標位置に位置するように前記テーブルを位置決めする制御部と、を有し、前記第３のＹ軸干渉計は、前記第２のＹ軸干渉計と前記ＸＹＺ座標のＹ軸及びＺ軸の座標が同じになるように前記ベース部に支持され、前記第３の計測光路を通過する計測光を反射するＹ軸反射鏡と、前記第１のＹ軸干渉計と前記ＸＹＺ座標のＹ軸及びＺ軸の座標が同じになるように前記ベース部に支持され、前記Ｙ軸反射鏡で反射され、前記第３の計測光路を戻ってくる計測光を検出する検出部と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
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】
【００１５】
本発明によれば、例えば、テーブルの位置決め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】
【００１６】
【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】図１に示す露光装置のステージ装置の構成をＺ軸の＋方向から示す概略斜視図である。
【図３】図２に示すステージ装置をＺ軸−方向から示す概略平面図である。
【図４】図２に示すステージ装置のテーブルとテーブルに保持された基板とを示す概略平面図である。
【図５】図１に示す露光装置に適用可能なステージ装置の構成をＺ軸−方向から示す概略平面図である。
【図６】ベース部がＹ軸方向に非等方的に変形した場合のステージ装置をＺ軸−方向から示す概略平面図である。
【図７】ベース部がＸ軸方向に非等方的に変形した場合のステージ装置をＺ軸−方向から示す概略平面図である。
【図８】ベース部に伸縮変形が生じた場合の干渉計の位置変動とベース部に曲げ変形が生じた場合の干渉計の位置変動とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略図である。図２は、露光装置１のステージ装置２０の構成をＺ軸＋方向から示す概略斜視図である。露光装置１は、電子ビーム（荷電粒子線）を用いて基板（ウエハなど）の上にパターンを形成（描画）する電子ビーム露光装置である。
【００１９】
露光装置１は、電子ビームを基板の上に投射する（即ち、基板を露光する）電子光学系（カラム）１０と、基板を保持して駆動するステージ装置２０と、制御部３０とを有する。制御部３０は、ＣＰＵやメモリなどを含み、露光装置１の全体（動作）を制御する。制御部３０は、例えば、露光工程の前のアライメント工程において、グローバルアライメントを行ってテーブルの目標位置を求め、かかる目標位置にテーブルを位置決めする。この際、制御部３０は、後述するように、テーブルの変形量を求め、テーブルの変形量に基づいてテーブルの目標位置を補正した補正目標位置を求め、テーブルの位置が補正目標位置に位置するようにテーブルを位置決めする。
【００２０】
ステージ装置２０は、図１に示すように、ベース部２０２と、ＸＹＺ座標系のＸＹ平面に沿って移動可能なテーブル２０４と、テーブル２０４を駆動する駆動部２０６とを含む。ベース部２０２は、その中央付近で電子光学系１０を支持し、支柱２０８を介して、テーブル２０４の位置を計測するための干渉計（第１のＹ軸干渉計２２２、第２のＹ軸干渉計２２４、第１のＸ軸干渉計２２６、第３のＹ軸干渉計２２８）を支持する。また、ベース部２０２は、ベース脚２１０及び除振装置２１２を介して、土台２１４に支持される。テーブル２０４は、基板の全面を露光可能なように、ＸＹ平面内で大きな移動可能範囲を有する。駆動部２０６は、基板を保持するテーブル２０４を、並進３軸及び回転３軸の６自由度で駆動可能なように構成される。
【００２１】
また、ステージ装置２０は、図２に示すように、第１のＹ軸干渉計２２２と、第２のＹ軸干渉計２２４と、第１のＸ軸干渉計２２６と、第３のＹ軸干渉計２２８とを含む。第１のＹ軸干渉計２２２、第２のＹ軸干渉計２２４、第１のＸ軸干渉計２２６及び第３のＹ軸干渉計２２８は、別々の支柱２０８を介して、テーブル２０４の移動可能範囲外においてベース部２０２に支持される。また、テーブル２０４の第１の端面２０４ａ、第２の端面２０４ｂ及び第３の端面２０４ｃのそれぞれには、例えば、アルミ蒸着などが施された反射面が形成されている。従って、第１のＹ軸干渉計２２２、第２のＹ軸干渉計２２４及び第１のＸ軸干渉計２２６のそれぞれからの計測光は、テーブル２０４の第１の端面２０４ａ、第２の端面２０４ｂ及び第３の端面２０４ｃのそれぞれで反射される。
【００２２】
第１のＹ軸干渉計２２２は、Ｙ軸＋方向に計測光を射出する光源と、かかる計測光を検出する検出部とを含み、Ｙ軸方向に沿った計測光路（第１の計測光路）ＭＯ１を有するようにベース部２０２に支持される。第１のＹ軸干渉計２２２は、計測光路ＭＯ１を通過し、テーブル２０４の第１の端面２０４ａで反射され、計測光路ＭＯ１を戻ってくる計測光を検出して、Ｙ軸方向に沿った第１の端面２０４ａの位置を計測する。
【００２３】
第２のＹ軸干渉計２２４は、Ｙ軸−方向に計測光を射出する光源と、かかる計測光を検出する検出部とを含み、Ｙ軸方向に沿った計測光路（第２の計測光路）ＭＯ２を有するようにベース部２０２に支持される。第２のＹ軸干渉計２２４は、計測光路ＭＯ２を通過し、テーブル２０４の第２の端面２０４ｂで反射され、計測光路ＭＯ２を戻ってくる計測光を検出して、Ｙ軸方向に沿った第２の端面２０４ｂの位置を計測する。なお、第２の端面２０４ｂは、第１の端面２０４ａの裏側の面である。
【００２４】
第１のＸ軸干渉計２２６は、Ｘ軸＋方向に計測光を射出する光源と、かかる計測光を検出する検出部とを含み、Ｘ軸方向に沿った計測光路ＭＯ３を有するようにベース部２０２に支持される。第１のＸ軸干渉計２２６は、計測光路ＯＭ３を通過し、テーブル２０４の第３の端面２０４ｃで反射され、計測光路ＭＯ３を戻ってくる計測光を検出して、Ｘ軸方向に沿った第３の端面２０４ｃの位置を計測する。
【００２５】
第３のＹ軸干渉計２２８は、Ｙ軸＋方向に計測光を射出する光源と、かかる計測光を反射するＹ軸反射鏡２２８ａと、Ｙ軸反射鏡２２８ａで反射された計測光を検出する検出部２２８ｂとを含む。第３のＹ軸干渉計２２８は、第１のＹ軸干渉計２２２及び第２のＹ軸干渉計２２４からＸ軸方向に離間して、且つ、Ｙ軸方向に沿った計測光路（第３の計測光路）ＭＯ４を有するようにベース部２０２に支持される。第３のＹ軸干渉計２２８は、計測光路ＭＯ４を往復した計測光を検出して、第１のＹ軸干渉計２２２と第２のＹ軸干渉計２２４との間のＹ軸方向に沿った距離を得ることが可能な距離を計測する。
【００２６】
本実施形態では、Ｙ軸反射鏡２２８ａは、第２のＹ軸干渉計２２４に対して、Ｙ軸の座標及びＺ軸の座標が同じであり、Ｘ軸の座標のみが異なるように、ベース部２０２に支持される。また、検出部２２８ｂは、第１のＹ軸干渉計２２２に対して、Ｙ軸の座標及びＺ軸の座標が同じであり、Ｘ軸の座標のみが異なるように、ベース部２０２に支持される。従って、第３のＹ軸干渉計２２８は、Ｙ軸反射鏡２２８ａと検出部２２８ｂとの間の距離、即ち、本実施形態では、第１のＹ軸干渉計２２２と第２のＹ軸干渉計２２４との間のＹ軸方向に沿った距離に相当する距離を計測する。また、Ｙ軸反射鏡２２８ａ及び検出部２２８ｂは、計測光路ＭＯ４がテーブル２０４の移動可能範囲と干渉しないような配置関係にする。
【００２７】
このような構成によって、ベース部２０２に伸縮変形と曲げ変形の２種類の変形が生じても、第３のＹ軸干渉計２２８の計測値は、第１のＹ軸干渉計２２２と第２のＹ軸干渉計２２４との間のＹ軸方向に沿った距離（の変動）とほぼ等価となる。
【００２８】
例えば、図２において、ベース部２０２に曲げ変形が生じた場合を考える。この場合、Ｘ軸周りの曲げ成分に起因する、第１のＹ軸干渉計２２２と第２のＹ軸干渉計２２４との間の距離の変動と、Ｙ軸反射鏡２２８ａと検出部２２８ｂとの間の距離の変動とは、ほぼ等価となる。これは、第１のＹ軸干渉計２２２の位置と検出部２２８ｂの位置でのＸ軸周りの曲げ角度及び曲げスパン（支柱２０８の長さ）が等しくなるように、第１のＹ軸干渉計２２２及び検出部２２８ｂがＺ軸の座標について等しく配置されているからである。なお、第２のＹ軸干渉計２２４とＹ軸反射鏡２２８ａとの関係も同様である。また、Ｙ軸周りの曲げ成分に対して、第１のＹ軸干渉計２２２、第２のＹ軸干渉計２２４及び第３のＹ軸干渉計２２８（Ｙ軸反射鏡２２８ａ、検出部２２８ｂ）はＸ軸方向に変動するが、Ｙ軸方向には変動しないため、干渉計の計測値には影響がない。
【００２９】
一方、ベース部２０２に伸縮変形が生じた場合を考える。この場合、第１のＹ軸干渉計２２２と第２のＹ軸干渉計２２４との間の距離の変動と、Ｙ軸反射鏡２２８ａと検出部２２８ｂとの間の距離の変動とは、ほぼ等価となる。これは、第１のＹ軸干渉計２２２及び検出部２２８ｂがＹ軸の座標について等しく配置されているからである。なお、第２のＹ軸干渉計２２４とＹ軸反射鏡２２８ａとの関係も同様である。
【００３０】
なお、干渉計の座標を等しくするとは、厳密には、干渉計から射出される計測光の位置（射出座標）を等しくすることを意味する。但し、実際には、干渉計の座標を完全に等しくすることは不可能であるため、所望の精度でテーブルの位置を計測可能なように、干渉計を位置決めすればよい。例えば、干渉計がＹ軸の設計座標に対して１［ｍｍ］の誤差を有して配置され、ベース部の線膨張係数を１２×１０−６［１／℃］、２つの干渉計の間の距離を１［ｍ］とし、ベース部に０．００１［℃］の温度変化が生じた場合を考える。この場合、ベース部の変形に起因する干渉計の計測誤差は、０．０１［ｎｍ］のオーダーとなる。かかる計測誤差は、目標とする露光位置の補正のオーダーが数ナノメートルであれば、十分に許容できる誤差であるため、干渉計は１［ｍｍ］程度の精度で位置決めすればよい。
【００３１】
以下、図３を参照して、制御部３０によるテーブル２０４の位置決めについて説明する。なお、ここでは、第１のＹ軸干渉計２２２の計測値、第２のＹ軸干渉計２２４の計測値及び第３のＹ軸干渉計２２８の計測値のそれぞれをＹ１、Ｙ２及びＹ３、第１のＸ軸干渉計２２６の計測値をＸ１とする。
【００３２】
図３は、図２に示すステージ装置２０をＺ軸−方向から示す概略平面図である。図３（ａ）は、ベース部２０２及びテーブル２０４に変形が生じてない状態（基準状態）を示し、図３（ｂ）は、ベース部２０２及びテーブル２０４に変形が生じている状態を示している。
【００３３】
まず、テーブル２０４の変形量を求める。テーブル２０４の第１の端面２０４ａと第２の端面２０４ｂとの間のＹ軸方向に沿った距離をＬｓとする。また、第１のＹ軸干渉計２２２と第２のＹ軸干渉計２２４との間のＹ軸方向に沿った距離をＬｂ、Ｙ軸反射鏡２２８ａと検出部２２８ｂとの間のＹ軸方向に沿った距離をＬとする。更に、ベース部２０２に変形が生じた場合の距離Ｌｓ、Ｌｂ及びＬのそれぞれの変化、即ち、変形量をΔＬｓ、ΔＬｂ及びΔＬとする。
【００３４】
第１のＹ軸干渉計２２２、第２のＹ軸干渉計２２４、第３のＹ軸干渉計２２８及び第１のＸ軸干渉計２２６のそれぞれの計測値は、図３（ａ）に示す状態でゼロにリセットされるものとする。また、第１のＹ軸干渉計２２２の計測値は、第１の端面２０４ａのＹ軸の座標を示すもの（基準）とする。この場合、第１のＹ軸干渉計２２２の計測値Ｙ１、第２のＹ軸干渉計２２４の計測値Ｙ２及び第３のＹ軸干渉計２２８の計測値Ｙ３のそれぞれには相関があり、計測値Ｙ１、Ｙ２及びＹ３は、以下の式で表される。
Ｙ１＝Ｙ
Ｙ２＝−Ｙ＋ΔＬｂ−ΔＬｓ
Ｙ３＝ΔＬ
【００３５】
ΔＬとΔＬｂは、上述したように、ほぼ等価であるため、テーブル２０４の変形量ΔＬｓは、以下の式で表され、各Ｙ軸干渉計の計測値Ｙ１、Ｙ２及びＹ３の単純な四則演算で求められる。
ΔＬｓ＝−Ｙ１−Ｙ２＋Ｙ３
【００３６】
また、テーブル２０４の単位長さ当たりの変形量を表す変形率εは、テーブル２０４の基準長に相当する距離Ｌｓとテーブル２０４の変形量ΔＬｓとを用いて、以下の式で求められる。
ε＝ΔＬｓ／Ｌｓ
【００３７】
次に、テーブル２０４の変形率εに基づいてテーブル２０４の目標位置を補正した補正目標位置を求める。図４は、テーブル２０４とテーブル２０４に保持された基板ＳＢとを示す概略平面図である。図４では、テーブル２０４及び基板ＳＢに変形が生じていない状態（基準状態）を点線で示し、テーブル２０４及び基板ＳＢに変形が生じている状態を実線で示している。ここでは、テーブル２０４の左下隅部をテーブル２０４及び基板ＳＢの位置を表すＸＹ座標の原点とする。
【００３８】
図４に示すように、アライメント工程（グローバルアライメント）で求めた基板ＳＢの上の任意のショット領域の目標露光位置、即ち、テーブル２０４の目標位置（Ｘｅ、Ｙｅ）は、テーブル２０４の変形によって（Ｘｅ’、Ｙｅ’）に変動する。従って、テーブル２０４を位置決めする際には、テーブル２０４の目標位置（Ｘｅ、Ｙｅ）を補正した補正目標位置（Ｘｅ’、Ｙｅ’）を求める必要がある。ここで、テーブル２０４の変形と基板ＳＢの変形とが同じであると仮定すると、補正目標位置（Ｘｅ’、Ｙｅ’）は、テーブル２０４の変形率εを用いて、以下の式で求められる。
（Ｘｅ’、Ｙｅ’）＝（Ｘｅ＋εＸｅ、Ｙｅ＋εＹｅ）
【００３９】
そして、第１のＹ軸干渉計２２２の計測値Ｙ１、第２のＹ軸干渉計２２４の計測値Ｙ２から求まるテーブル２０４の位置が補正目標位置（Ｘｅ’、Ｙｅ’）に位置するようにテーブル２０４を位置決めする。これにより、位置ずれや倍率ずれなどの転写誤差を低減し、基板ＳＢの上の所定のショット領域（即ち、補正目標位置（Ｘｅ’、Ｙｅ’））にパターンを高精度に形成することができる。
【００４０】
また、図３に斜線部で示すショット領域（の面積）もテーブル２０４の変形率εに応じて変動するため、所定の倍率（大きさ）のパターンを基板ＳＴに転写できない場合がある。このような場合には、テーブル２０４の変形率εに基づいて、所定の倍率のパターンとなるように、電子光学系１０の倍率補正機構を用いて、基板ＳＴに転写されるパターンの倍率誤差を補正すればよい。かかる補正は、露光工程中に行えるため、露光工程を停止又は遅延させることなく、即ち、露光装置のスループット（生産性）を低下させることなく、パターンの転写精度を向上させることができる。
【００４１】
なお、テーブル２０４の変形量と基板ＳＴの変形量とが同じではない場合には、実際に基板ＳＴに転写されたパターンを検出して、テーブル２０４の変形率εと基板ＳＴの変形量とが対応するように、テーブル２０４の変形率εを補正してもよい。テーブル２０４の変形率εを一度補正すれば、単純な四則演算を追加するだけでテーブル２０４及び基板ＳＴの変形を補正することができるため、露光工程の処理時間にはほとんど影響しない。
【００４２】
また、これまでは、テーブル２０４がＸ軸方向及びＹ軸方向に等方的に変形することを前提として説明した。但し、テーブル２０４がＸ軸方向及びＹ軸方向に非等方的に変形する場合には、図５に示すように、ステージ装置２０を構成すればよい。図５は、露光装置１に適用可能なステージ装置２０の構成をＺ軸−方向から示す概略平面図である。図５に示すステージ装置２０は、第１のＹ軸干渉計２２２、第２のＹ軸干渉計２２４、第１のＸ軸干渉計２２６及び第３のＹ軸干渉計２２８に加えて、第２のＸ軸干渉計２３０と、第３のＸ軸干渉計２３２とを有する。
【００４３】
第２のＸ軸干渉計２３０は、Ｘ軸−方向に計測光を射出する光源と、かかる計測光を検出する検出部とを含み、Ｘ軸方向に沿った計測光路を有するようにベース部２０２に支持される。第２のＸ軸干渉計２３０は、計測光路を通過し、テーブル２０４の第４の端面２０４ｄで反射され、計測光路を戻ってくる計測光を検出して、Ｘ軸方向に沿った第４の端面２０４ｄの位置を計測する。
【００４４】
第３のＸ軸干渉計２３２は、Ｘ軸＋方向に計測光を射出する光源と、かかる計測光を反射するＸ軸反射鏡２３２ａと、Ｘ軸反射鏡２３２ａで反射された計測光を検出する検出部２３２ｂとを含む。第３のＸ軸干渉計２３２は、Ｘ軸方向に沿った計測光路を有するようにベース部２０２に支持される。第３のＸ軸干渉計２３２は、計測光路を往復した計測光を検出して、第１のＸ軸干渉計２２６と第２のＸ軸干渉計２３０との間のＸ軸方向に沿った距離を得ることが可能な距離を計測する。
【００４５】
本実施形態では、Ｘ軸反射鏡２３２ａは、第２のＸ軸干渉計２３０に対して、Ｘ軸の座標及びＺ軸の座標が同じであり、Ｙ軸の座標のみが異なるように、ベース部２０２に支持される。また、検出部２３２ｂは、第１のＸ軸干渉計２２６に対して、Ｘ軸の座標及びＺ軸の座標が同じであり、Ｙ軸の座標のみが異なるように、ベース部２０２に支持される。従って、第３のＸ軸干渉計２３２は、Ｘ軸反射鏡２３２ａと検出部２３２ｂとの間の距離、即ち、本実施形態では、第１のＸ軸干渉計２２６と第２のＸ軸干渉計２３０との間のＸ軸方向に沿った距離に相当する距離を計測する。なお、Ｘ軸反射鏡２３２ａ及び検出部２３２ｂは、計測光路がテーブル２０４の移動可能範囲と干渉しないような配置関係にする。
【００４６】
以下、図５を参照して、制御部３０によるテーブル２０４の位置決めについて説明する。なお、ここでは、第２のＸ軸干渉計２３０の計測値及び第３のＸ軸干渉計２３２の計測値のそれぞれをＸ２及びＸ３とする。また、テーブル２０４のＸ軸方向の変形量をΔＬｓ＿Ｘ、テーブル２０４のＹ軸方向の変形量をΔＬｓ＿Ｙとする。
【００４７】
ベース部２０２の変形に起因する第１のＸ軸干渉計２２６と第２のＸ軸干渉計２３０との間の距離の変動と、Ｘ軸反射鏡２３２ａと検出部２３２ｂとの間の距離の変動とは、ほぼ等価になる。従って、テーブル２０４のＸ軸方向の変形量ΔＬｓ＿Ｘ及びテーブル２０４のＹ軸方向の変形量ΔＬｓ＿Ｙは、各干渉計の計測値Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｘ１、Ｘ２及びＸ３を用いて、以下の式で求められる。
ΔＬｓ＿Ｘ＝−Ｘ１−Ｘ２＋Ｘ３
ΔＬｓ＿Ｙ＝−Ｙ１−Ｙ２＋Ｙ３
【００４８】
また、テーブル２０４のＸ軸方向の単位長さ当たりの変形量を表す変形率εＸ及びテーブル２０４のＹ軸方向の単位長さ当たりの変形量を表す変形率εＹは、以下の式で求められる。但し、テーブル２０４のＸ軸方向の基準長に相当する距離をＬｓ＿Ｘ、テーブル２０４のＹ軸方向の基準長に相当する距離をＬｓ＿Ｙ、それらの変化、即ち、変形量をΔＬｓ＿Ｘ及びΔＬｓ＿Ｙとする。
εＸ＝ΔＬｓ＿Ｘ／Ｌｓ＿Ｘ
εＹ＝ΔＬｓ＿Ｙ／Ｌｓ＿Ｙ
【００４９】
次に、テーブル２０４の変形量εＸ及びεＹに基づいてテーブル２０４の目標位置を補正した補正目標位置を求める。上述したように、基板の上の任意のショット領域の目標露光位置、即ち、テーブル２０４の目標位置（Ｘｅ、Ｙｅ）は、テーブル２０４の変形によって（Ｘｅ’、Ｙｅ’）に変動する。従って、テーブル２０４を位置決めする際には、テーブル２０４の目標位置（Ｘｅ、Ｙｅ）を補正した補正目標位置（Ｘｅ’、Ｙｅ’）を求める必要がある。補正目標位置（Ｘｅ’、Ｙｅ’）は、テーブル２０４の変形率εＸ及びεＹを用いて、以下の式で求められる。
（Ｘｅ’、Ｙｅ’）＝（Ｘｅ＋εＸＸｅ、Ｙｅ＋εＹＹｅ）
【００５０】
そして、各干渉計の計測値Ｙ１、Ｙ２、Ｘ１及びＸ２から求まるテーブル２０４の位置が補正目標位置（Ｘｅ’、Ｙｅ’）に位置するようにテーブル２０４を位置決めする。これにより、位置ずれや倍率ずれなどの転写誤差を低減し、基板ＳＢの上の所定のショット領域（即ち、補正目標位置（Ｘｅ’、Ｙｅ’））にパターンを高精度に形成することができる。また、テーブル２０４の変形率εＸ及びεＹに基づいて、所定の倍率のパターンとなるように、電子光学系１０の倍率補正機構を用いて、基板ＳＴに転写されるパターンの倍率誤差を補正することも可能である。
【００５１】
また、ベース部２０２がＸ軸方向及びＹ軸方向に非等方的に変形（伸縮変形）する場合も考えられる。ベース部２０２の伸縮変形は主に熱変形に起因するが、ベース部２０２の近傍に複数の熱源や複数の温調箇所を設けた場合には、ベース部２０２において温度分布が発生し、ベース部２０２がＸ軸方向及びＹ軸方向に非等方的に変形する可能性がある。
【００５２】
例えば、ベース部２０２がＹ軸方向及びＺ軸方向に非等方的に変形した場合には、図６に示すように、図３に示すステージ装置２０の構成で対応することができる。図６は、ベース部２０２がＹ軸方向に非等方的に変形した場合のステージ装置２０をＺ軸−方向から示す概略平面図である。図６を参照するに、ベース部２０２のＹ軸方向の位置によってベース部２０２の変形率が異なるが、第３のＹ軸干渉計２２８の計測値は、第１のＹ軸干渉計２２２と第２のＹ軸干渉計２２４との間の距離の変動とほぼ等価である。これは、Ｙ軸反射鏡２２８ａは、第２のＹ軸干渉計２２４に対して、Ｙ軸の座標が同じであり、検出部２２８ｂは、第１のＹ軸干渉計２２２に対して、Ｙ軸の座標が同じであるからである。なお、ベース部２０２にＺ軸方向に非等方的な変形が生じた場合には、ベース部２０２に凹凸形状の曲げ変形が生じていることを意味する。従って、上述した曲げ変形に対する説明と同様に、第３のＹ軸干渉計２２８の計測値は、第１のＹ軸干渉計２２２と第２のＹ軸干渉計２２４との間の距離の変動とほぼ等価である。
【００５３】
一方、ベース部２０２がＸ軸方向に非等方的に変形した場合には、図７に示すように、ベース部２０２のＸ軸方向の位置によってベース部２０２の変形率が異なる。この場合、第３のＹ軸干渉計２２８の計測値が、第１のＹ軸干渉計２２２と第２のＹ軸干渉計２２４との間の距離の変動と異なる可能性がある。そこで、図７に示すように、第３のＹ軸干渉計２２８のＸ座標と異なる位置に、且つ、Ｙ軸方向に沿った計測光路（第４の計測光路）を有するように、第４のＹ軸干渉計２４２を配置すればよい。第４のＹ軸干渉計２４２は、Ｙ軸＋方向に計測光を射出する光源と、かかる計測光を反射するＹ軸反射鏡２４２ａと、Ｙ軸反射鏡２４２ａで反射された計測光を検出する検出部２４２ｂとを含む。Ｙ軸反射鏡２４２ａは、第２のＹ軸干渉計２２４に対して、Ｙ軸の座標及びＺ軸の座標が同じであり、Ｘ軸の座標のみが異なるように、ベース部２０２に支持される。また、検出部２４２ｂは、第１のＹ軸干渉計２２２に対して、Ｙ軸の座標及びＺ軸の座標が同じであり、Ｘ軸の座標のみが異なるように、ベース部２０２に支持される。これにより、第１のＹ軸干渉計２２２の計測値、第２のＹ軸干渉計２２４の計測値、及び、第３のＹ軸干渉計２２８の計測値と第４のＹ軸干渉計２４２の計測値との補間処理によって求まる値に基づいてテーブル２０４の変形量を求めることが可能となる。換言すれば、ベース部２０２が非等方的に変形した場合にも、第１のＹ軸干渉計２２２と第２のＹ軸干渉計２２４との間の距離の変動を、第３のＹ軸干渉計２２８の計測値と第４のＹ軸干渉計２４２の計測値とを補間処理することによって求めることができる。
【００５４】
このように、露光装置１は、ステージ装置２０のテーブル２０４の位置合わせを高精度に行うことができるため、基板の上にパターンを高精度に形成することができる。従って、露光装置１は、高いスループットで経済性よく高品位なデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）を提供することができる。ここで、デバイスは、露光装置１を用いてフォトレジスト（感光剤）が塗布された基板（ウエハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、露光された基板を現像する工程と、その他の周知の工程と、を経ることにより製造される。
【００５５】
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、電子ビーム露光装置に限定されるものではなく、レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系を備える投影露光装置にも適用することができる。また、本発明は、基板を保持して駆動するステージ装置に限定されるものではなく、例えば、レチクルを保持して駆動するステージ装置にも適用することができる。
【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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