(57)【要約】【課題】状態の劣化を抑制でき、露光装置の基準部材として良好に機能する基準部材を提供する。【解決手段】基準部材は、露光装置の基準平面として用いられる第１基準面を有する第１基準部材である。第１基準面の平面度は、２００ｎｍＰ−Ｖ以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置の基準平面として用いられる第１基準面を有する第１基準部材であって、
前記第１基準面の平面度は、２００ｎｍＰ−Ｖ以下である基準部材。
【請求項２】
前記第１基準部材のヤング率は、３００ＧＰａ以上である請求項１記載の基準部材。
【請求項３】
露光装置の基準平面として用いられる第１基準面を有する第１基準部材であって、
前記第１基準部材のヤング率は、３００ＧＰａ以上である基準部材。
【請求項４】
前記第１基準部材は、セラミックスを含む請求項１〜３のいずれか一項記載の基準部材。
【請求項５】
マスクのパターンからの露光光で基板を露光する露光装置であって、
前記マスクの表面の複数の計測点にそれぞれ検出光を照射して、前記複数の計測点それぞれでの前記表面の高さ方向の位置を検出する検出装置と、
基準平面として用いられる第１基準面を有する第１基準部材として請求項１〜４のいずれか一項記載の基準部材と、を備える露光装置。
【請求項６】
前記パターンの像の状態を計測するための基準マークが形成された第２基準面を有する第２基準部材を備え、
前記第１基準部材のヤング率は、前記第２基準部材のヤング率よりも大きい請求項５項記載の露光装置。
【請求項７】
マスクのパターンからの露光光で基板を露光する露光装置であって、
前記マスクの表面の複数の計測点にそれぞれ検出光を照射して、前記複数の計測点それぞれでの前記表面の高さ方向の位置を検出する検出装置と、
基準平面として用いられる第１基準面を有する第１基準部材と、
前記パターンの像の状態を計測するための基準マークが形成された第２基準面を有する第２基準部材と、を備え、
前記第１基準部材のヤング率は、前記第２基準部材のヤング率よりも大きい露光装置。
【請求項８】
前記第２基準部材は、ガラスを含む請求項６又は７記載の露光装置。
【請求項９】
前記パターンの像が投影される位置に移動可能であり、前記基準マークの空間像を検出する空間像検出センサを備えた請求項６〜８のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１０】
前記検出装置は、前記複数の計測点それぞれでの前記第２基準面の高さ方向の位置を検出可能であり、
前記第２基準面を検出した前記検出装置の検出結果に基づいて、前記基準マークの像の位置情報を導出する処理装置を備えた請求項６〜９のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１１】
像を投影する投影光学系と、
前記投影光学系により投影された前記基準マークの像を検出する空間像検出センサと、
複数の計測点での前記第２基準面の高さ方向の位置を検出した前記検出装置の検出結果と、前記空間像検出センサの検出結果とに基づいて、前記投影光学系の光学特性を導出する処理装置と、を備えた請求項６〜８のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１２】
マスクを保持する保持部を有する保持部材と、
前記保持部材に設けられ、前記第１基準部材を前記保持部材の所定位置で支持する支持機構と、を備えた請求項５〜１１のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１３】
前記保持部材に保持された前記マスクの表面と、前記第１基準部材の第１基準面とは、実質的に同一平面内に配置されている請求項１２記載の露光装置。
【請求項１４】
前記検出装置をキャリブレーションするために、前記第１基準面の複数の位置に前記検出光が照射される請求項５〜１３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１５】
請求項５〜１４のいずれか一項記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
前記露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【請求項１６】
マスクのパターンからの露光光で基板を露光する露光方法であって、
前記マスクの表面の複数の計測点それぞれでの前記表面の高さ方向の位置を検出可能な検出装置で、複数の計測点それぞれでの第１基準部材の第１基準面の高さ方向の位置を検出することと、
前記検出結果に基づいて、前記検出装置をキャリブレーションすることと、
前記検出装置で、複数の計測点それぞれでの前記パターンの像の状態を計測するための基準マークが形成された第２基準部材の第２基準面の高さ方向の位置を検出することと、
前記第２基準面を検出した前記検出装置の検出結果に基づいて、前記基準マークの像の位置情報を導出することと、
前記導出した基準マークの像の位置情報に基づいて、前記パターンの像の状態を調整し、該パターンの像で基板を露光することと、を含む露光方法。
【請求項１７】
前記基準マークの空間像を検出することをさらに含み、
前記複数の計測点それぞれでの前記第２基準面の高さ方向の位置を検出した検出結果と、前記空間像の検出結果とに基づいて、前記パターンの像の状態を調整する請求項１６記載の露光方法。
【請求項１８】
請求項１６又は１７記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
前記露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置に用いられる基準部材、露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ工程においては、マスクのパターンの像を感光性の基板に投影する露光装置が用いられる。例えばマスクのパターン形成面が撓んでいると、パターンの像を基板に良好に投影できなくなる可能性がある。そのため、マスクのパターン形成面の面位置情報を取得し、その取得した情報を用いて、マスクのパターンの像を基板に良好に投影するための処理を実行することが有効である。下記特許文献には、マスクのパターン形成面の面位置情報を取得可能な検出装置を備えた露光装置に関する技術の一例が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３５６２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば基準面を有する基準部材を用いて検出装置のキャリブレーションを実行する場合、基準面が歪む等、基準部材の状態が劣化すると、検出装置を良好にキャリブレーションできなくなる可能性がある。その結果、検出装置の性能が劣化する可能性がある。また、検出装置の検出結果を用いてマスクのパターンの像を基板に投影する場合、検出装置の性能が劣化すると、パターンの像を基板に良好に投影できなくなる等、露光装置の性能が劣化する可能性がある。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、状態の劣化を抑制でき、露光装置の基準部材として良好に機能する基準部材を提供することを目的とする。また本発明は、露光性能の劣化を抑制できる露光装置、露光方法、及びその露光装置、露光方法を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、本発明を例示する各態様として実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
【０００６】
本発明を例示する第１の態様に従えば、露光装置（ＥＸ）の基準平面として用いられる第１基準面（１１）を有する第１基準部材（１０）であって、第１基準面（１１）の平面度は、２００ｎｍＰ−Ｖ以下である基準部材が提供される。
【０００７】
本発明を例示する第１の態様によれば、状態の劣化を抑制でき、露光装置の基準部材として良好に機能できる。
【０００８】
本発明を例示する第２の態様に従えば、露光装置（ＥＸ）の基準平面として用いられる第１基準面（１１）を有する第１基準部材（１０）であって、第１基準部材（１０）のヤング率は、３００ＧＰａ以上である基準部材が提供される。
【０００９】
本発明を例示する第２の態様によれば、状態の劣化を抑制でき、露光装置の基準部材として良好に機能できる。
【００１０】
本発明を例示する第３の態様に従えば、マスク（Ｍ）のパターンからの露光光（ＥＬ）で基板（Ｐ）を露光する露光装置であって、マスク（Ｍ）の表面の複数の計測点（ＳＰ１〜ＳＰ５）にそれぞれ検出光を照射して、複数の計測点（ＳＰ１〜ＳＰ５）それぞれでの表面の高さ方向の位置を検出する検出装置（７）と、基準平面として用いられる第１基準面（１１）を有する第１基準部材（１０）として上記態様の基準部材と、を備える露光装置（ＥＸ）が提供される。
【００１１】
本発明を例示する第３の態様によれば、露光性能の劣化を抑制できる。
【００１２】
本発明を例示する第４の態様に従えば、マスク（Ｍ）のパターンからの露光光（ＥＬ）で基板（Ｐ）を露光する露光装置であって、マスク（Ｍ）の表面の複数の計測点（ＳＰ１〜ＳＰ５）にそれぞれ検出光を照射して、複数の計測点（ＳＰ１〜ＳＰ５）それぞれでの表面の高さ方向の位置を検出する検出装置（７）と、基準平面として用いられる第１基準面（１１）を有する第１基準部材（１０）と、パターンの像の状態を計測するための基準マーク（ＦＭ）が形成された第２基準面（２１）を有する第２基準部材（２０）と、を備え、第１基準部材（１０）のヤング率は、第２基準部材（２０）のヤング率よりも大きい露光装置（ＥＸ）が提供される。
【００１３】
本発明を例示する第４の態様によれば、露光性能の劣化を抑制できる。
【００１４】
本発明を例示する第５の態様に従えば、上記態様の露光装置（ＥＸ）を用いて基板（Ｐ）を露光することと、露光された基板（Ｐ）を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【００１５】
本発明を例示する第５の態様によれば、露光性能の劣化が抑制された露光装置を用いてデバイスを製造できる。
【００１６】
本発明を例示する第６の態様に従えば、マスク（Ｍ）のパターンからの露光光（ＥＬ）で基板（Ｐ）を露光する露光方法であって、マスク（Ｍ）の表面の複数の計測点（ＳＰ１〜ＳＰ５）それぞれでの表面の高さ方向の位置を検出可能な検出装置（７）で、複数の計測点（ＳＰ１〜ＳＰ５）それぞれでの第１基準部材（１０）の第１基準面（１１）の高さ方向の位置を検出すること（Ｓ１）と、検出結果に基づいて、検出装置（７）をキャリブレーションすること（Ｓ２）と、検出装置（７）で、複数の計測点（ＳＰ１〜ＳＰ５）それぞれでのパターンの像の状態を計測するための基準マーク（ＦＭ）が形成された第２基準部材（２０）の第２基準面（２１）の高さ方向の位置を検出すること（Ｓ３）と、第２基準面（２１）を検出した検出装置（７）の検出結果に基づいて、基準マーク（ＦＭ）の像の位置情報を導出すること（Ｓ４）と、導出した基準マーク（ＦＭ）の像の位置情報に基づいて、パターンの像の状態を調整し（Ｓ７）、該パターンの像で基板（Ｐ）を露光すること（Ｓ８）と、を含む露光方法が提供される。
【００１７】
本発明を例示する第６の態様によれば、露光性能の劣化を抑制できる。
【００１８】
本発明を例示する第７の態様に従えば、上記態様の露光方法を用いて基板（Ｐ）を露光することと、露光された基板（Ｐ）を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【００１９】
本発明を例示する第７の態様によれば、露光性能の劣化が抑制された露光方法を用いてデバイスを製造できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、状態の劣化を抑制でき、露光装置の基準部材として良好に機能できる。また本発明によれば、露光性能の劣化を抑制でき、マスクのパターンの像を基板に良好に投影できる。また本発明によれば、所望の性能を有するデバイスを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら例示的に説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸを示す概略構成図である。図１において、露光装置ＥＸは、パターンが形成されたマスクＭを保持しながら移動可能なマスクステージ１と、デバイスを形成するための基板Ｐを保持しながら移動可能な基板ステージ２と、マスクステージ１を移動する第１駆動システム１Ｄと、基板ステージ２を移動する第２駆動システム２Ｄと、露光光ＥＬを発生する光源装置５と、光源装置５から射出される露光光ＥＬでマスクステージ１に保持されているマスクＭを照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、マスクステージ１及び基板ステージ２の位置情報を計測する干渉計システム６と、マスクステージ１に保持されているマスクＭの表面の面位置情報を検出する第１検出システム７と、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの表面（露光面）の面位置情報を検出する第２検出システム８と、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置４とを備えている。
【００２３】
本実施形態の露光装置ＥＸは、極端紫外光で基板Ｐを露光するＥＵＶ露光装置である。極端紫外光は、例えば波長５〜５０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域の電磁波である。以下の説明において、極端紫外光を適宜、ＥＵＶ光、と称する。一例として、本実施形態では、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を露光光ＥＬとして用いる。
【００２４】
基板Ｐは、半導体ウエハ等の基材上に感光材（レジスト）等の膜（感光膜）が形成されたものを含む。マスクＭは、基板Ｐ上に投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。本実施形態においては、マスクＭは、ＥＵＶ光を反射可能な多層膜を有する反射型マスクである。反射型マスクの多層膜は、例えばＭｏ／Ｓｉ多層膜を含む。露光装置ＥＸは、多層膜が形成されたマスクＭの表面（パターン形成面、反射面）を露光光（ＥＵＶ光）ＥＬで照明し、そのマスクＭで反射した露光光ＥＬで基板Ｐを露光する。
【００２５】
また、本実施形態の露光装置ＥＸは、少なくとも露光光ＥＬが通過する所定空間を形成し、その所定空間を真空状態（例えば、１．３×１０−３Ｐａ以下）にする真空システムを有するチャンバ装置ＶＣを備えている。
【００２６】
また、本実施形態の露光装置ＥＸは、例えば米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書等に開示されているような、投影光学系ＰＬの空間像を検出する空間像検出センサ３を備えている。本実施形態においては、空間像検出センサ３の少なくとも一部は、基板ステージ２に設けられている。
【００２７】
また、本実施形態の露光装置ＥＸは、露光装置ＥＸの基準平面として用いられる第１基準面１１を有する第１基準部材１０と、マスクＭのパターンの像の状態を計測するための基準マークＦＭが形成された第２基準面２１を有する第２基準部材２０とを備えている。第１基準部材１０及び第２基準部材２０のそれぞれは、マスクステージ１に設けられている。
【００２８】
本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭと基板Ｐとを所定の走査方向に同期移動しつつ、マスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する走査型露光装置、所謂、スキャニングステッパである。本実施形態においては、基板Ｐの走査方向（同期移動方向）をＹ軸方向とし、マスクＭの走査方向（同期移動方向）もＹ軸方向とする。露光装置ＥＸは、基板Ｐを投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲに対してＹ軸方向に移動するとともに、その基板ＰのＹ軸方向への移動と同期して、照明光学系ＩＬの照明領域ＩＲに対してマスクＭをＹ軸方向に移動しつつ、マスクＭを露光光ＥＬで照明し、そのマスクＭからの露光光ＥＬを基板Ｐに照射して、その基板Ｐを露光する。
【００２９】
本実施形態の光源装置５は、レーザ励起型プラズマ光源装置であって、ハウジング５１と、レーザ光を射出するレーザ装置５２と、キセノンガス等のターゲット材料をハウジング内５１に供給する供給部材５３とを含む。レーザ装置５２は、赤外領域及び可視領域の波長のレーザ光を発生する。レーザ装置５２は、例えば半導体レーザ励起によるＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等を含む。
【００３０】
また、光源装置５は、レーザ装置５２から射出されたレーザ光を集光する集光光学系５４を備えている。集光光学系５４は、レーザ装置５２から射出されたレーザ光を、ハウジング５１内の位置５５に集光する。供給部材５３は、位置５５にターゲット材料を供給する供給口を有する。集光光学系５４で集光されたレーザ光は、供給部材５３から供給されるターゲット材料に照射される。レーザ光が照射されたターゲット材料は、レーザ光のエネルギーによって高温になり、プラズマ状態に励起され、低ポテンシャル状態へ遷移する際に、ＥＵＶ光を含む光を発生する。供給部材５３の先端で発生したＥＵＶ光は、集光ミラー（コンデンサ）５６で反射し、集光される。集光ミラー５６は、ＥＵＶ光を反射可能な多層膜を備えた多層膜反射鏡を含む。集光ミラー５６を介したＥＵＶ光（露光光）ＥＬは、ハウジング５１の外側に配置されている照明光学系ＩＬの光学素子４１に入射する。光学素子４１は、コリメータミラーを含む。なお、光源装置５は、放電型プラズマ光源装置でもよい。
【００３１】
照明光学系ＩＬは、光源装置５からの露光光ＥＬでマスクＭを照明する。照明光学系ＩＬは、複数の光学素子４１、４２、４３、４４、４５を含み、マスクＭ上の所定の照明領域ＩＲを均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。光学素子４１〜４５のそれぞれは、ＥＵＶ光を反射可能な多層膜を備えた多層膜反射鏡を含む。光学素子４１〜４５の多層膜は、例えばＭｏ／Ｓｉ多層膜を含む。照明光学系ＩＬは、マスクＭの表面に対して傾斜する方向から、露光光ＥＬを照射する。照明光学系ＩＬにより照明され、マスクＭの表面で反射した露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬの物体面側から投影光学系ＰＬに入射する。
【００３２】
マスクステージ１は、マスクＭを保持するマスク保持部ＭＨを有する。マスク保持部ＭＨは、静電チャック機構を含み、マスクＭの裏面を保持する。マスクステージ１は、マスクＭを保持しながら、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能な６自由度ステージである。本実施形態においては、マスクステージ１のマスク保持部ＭＨは、マスクＭの表面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、マスクＭを保持する。
【００３３】
マスクステージ１（マスクＭ）の位置情報は、干渉計システム６のレーザ干渉計６１によって計測される。本実施形態のレーザ干渉計６１は、Ｘ軸を計測軸とするＸ干渉計６１Ｘと、Ｙ軸を計測軸とするＹ干渉計６１Ｙと、Ｚ軸を計測軸とするＺ干渉計６１Ｚとを含む。Ｘ干渉計６１Ｘ、Ｙ干渉計６１Ｙ、及びＺ干渉計６１Ｚを含むレーザ干渉計６１は、マスクステージ１に設けられた計測ミラー１Ｘ、１Ｙ、１Ｚを用いて、マスクステージ１のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に関する位置情報を計測する。
【００３４】
計測ミラー１Ｘは、ＹＺ平面とほぼ平行な反射面を有する。Ｘ干渉計６１Ｘは、計測ミラー１Ｘの反射面にレーザ光を照射し、その反射面で反射したレーザ光の受光結果に基づいて、マスクステージ１のＸ軸方向の位置を計測する。計測ミラー１Ｙは、ＸＺ平面とほぼ平行な反射面を有する。Ｙ干渉計６１Ｙは、計測ミラー１Ｙの反射面にレーザ光を照射し、その反射面で反射したレーザ光の受光結果に基づいて、マスクステージ１のＹ軸方向の位置を計測する。計測ミラー１Ｚは、ＸＺ平面（及び／又はＹＺ平面）に対して４５度傾く反射面を有する。Ｚ干渉計６１Ｚは、計測ミラー１Ｚの反射面にレーザ光を照射し、所定位置に配置された反射ミラー６３を介して再び計測ミラー１Ｚの反射面に照射され、その反射面で反射したレーザ光の受光結果に基づいて、マスクステージ１のＺ軸方向の位置を計測する。また、例えばＸ干渉計６１Ｘが、計測ミラー１Ｘの反射面のうちＹ軸方向に関する複数の位置にレーザ光を照射することにより、マスクステージ１のθＺ方向に関する位置を計測することができ、Ｚ軸方向に関する複数の位置にレーザ光を照射することにより、マスクステージ１のθＹ方向に関する位置を計測することができる。また、例えばＹ干渉計６１Ｙが、計測ミラー１Ｙの反射面のうちＺ軸方向に関する複数の位置にレーザ光を照射することにより、マスクステージ１のθＸ方向に関する位置を計測することができる。また、例えばＺ干渉計６１Ｚが、計測ミラー１Ｚの反射面のうちＸ軸方向（又はＹ軸方向）に関する複数の位置にレーザ光を照射することにより、マスクステージ１のθＹ方向（又はθＸ方向）に関する位置を計測することができる。
【００３５】
また、マスクステージ１に保持されているマスクＭの表面の面位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹに関する位置情報）は、第１検出システム７によって検出される。制御装置４は、レーザ干渉計６１の計測結果及び第１検出システム７の検出結果に基づいて、第１駆動システム１Ｄを駆動し、マスクステージ１に保持されているマスクＭの位置を制御する。
【００３６】
本実施形態の第１検出システム７は、所謂、斜入射方式の多点フォーカス・レベリング検出システムである。第１検出システム７は、マスクＭの表面に検出光を照射して、そのマスクＭの表面の高さ方向（Ｚ軸方向）の位置を検出可能なセンサユニット７Ｓを備える。センサユニット７Ｓは、マスクＭの表面に対して傾斜した方向から検出光を照射する照射器７１と、マスクＭの表面で反射した検出光を受光可能な受光器７２とを備えている。本実施形態においては、第１検出システム７は、センサユニット７Ｓを複数備える。すなわち、本実施形態においては、第１検出システム７は、複数の照射器７１と、複数の照射器７１のそれぞれに対応するように設けられた複数の受光器７２とを有する。
【００３７】
投影光学系ＰＬは、複数の光学素子４６、４７、４８、４９を含み、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率で基板Ｐに投影する。光学素子４６〜４９のそれぞれは、ＥＵＶ光を反射可能な多層膜を備えた多層膜反射鏡を含む。光学素子４６〜４９の多層膜は、例えばＭｏ／Ｓｉ多層膜を含む。投影光学系ＰＬの物体面側から投影光学系ＰＬに入射した露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬの像面側に射出され、基板Ｐに入射する。露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像は、投影光学系ＰＬを介して、感光膜が形成された基板Ｐに投影される。
【００３８】
なお、投影光学系ＰＬは図示するように専用の真空チャンバＣＨによって各光学素子４６〜４９を囲むように構成しても良いが、専用の真空チャンバを用いなくてもよい。また、各光学素子４６〜４９は不図示の鏡筒に固定されている。
【００３９】
基板ステージ２は、基板Ｐを保持する基板保持部ＰＨを有する。基板保持部ＰＨは、静電チャック機構を含み、基板Ｐの裏面を保持する。基板ステージ２は、基板Ｐを保持しながら、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能な６自由度ステージである。本実施形態においては、基板ステージ２の基板保持部ＰＨは、基板Ｐの表面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。
【００４０】
基板ステージ２（基板Ｐ）の位置情報は、干渉計システム６のレーザ干渉計６２によって計測される。本実施形態のレーザ干渉計６２は、Ｘ軸を計測軸とするＸ干渉計６２Ｘと、Ｙ軸を計測軸とするＹ干渉計６２Ｙと、Ｚ軸を計測軸とするＺ干渉計６２Ｚとを含む。Ｘ干渉計６２Ｘ、Ｙ干渉計６２Ｙ、及びＺ干渉計６２Ｚを含むレーザ干渉計６２は、基板ステージ２に設けられた計測ミラー２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを用いて、基板ステージ２のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に関する位置情報を計測する。
【００４１】
計測ミラー２Ｘは、ＹＺ平面とほぼ平行な反射面を有する。Ｘ干渉計６２Ｘは、計測ミラー２Ｘの反射面にレーザ光を照射し、その反射面で反射したレーザ光の受光結果に基づいて、基板ステージ２のＸ軸方向の位置を計測する。計測ミラー２Ｙは、ＸＺ平面とほぼ平行な反射面を有する。Ｙ干渉計６２Ｙは、計測ミラー２Ｙの反射面にレーザ光を照射し、その反射面で反射したレーザ光の受光結果に基づいて、基板ステージ２のＹ軸方向の位置を計測する。計測ミラー２Ｚは、ＸＺ平面（及び／又はＹＺ平面）に対して４５度傾く反射面を有する。Ｚ干渉計６２Ｚは、計測ミラー２Ｚの反射面にレーザ光を照射し、所定位置に配置された反射ミラー６４を介して再び計測ミラー２Ｚの反射面に照射され、その反射面で反射したレーザ光の受光結果に基づいて、基板ステージ２のＺ軸方向の位置を計測する。また、例えばＸ干渉計６２Ｘが、計測ミラー２Ｘの反射面のうちＹ軸方向に関する複数の位置にレーザ光を照射することにより、基板ステージ２のθＺ方向に関する位置を計測することができ、Ｚ軸方向に関する複数の位置にレーザ光を照射することにより、基板ステージ２のθＹ方向に関する位置を計測することができる。また、例えばＹ干渉計６２Ｙが、計測ミラー２Ｙの反射面のうちＺ軸方向に関する複数の位置にレーザ光を照射することにより、基板ステージ２のθＸ方向に関する位置を計測することができる。また、例えばＺ干渉計６２Ｚが、計測ミラー２Ｚの反射面のうちＸ軸方向（又はＹ軸方向）に関する複数の位置にレーザ光を照射することにより、基板ステージ２のθＹ方向（又はθＸ方向）に関する位置を計測することができる。
【００４２】
また、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの表面の面位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹに関する位置情報）は、第２検出システム８によって検出される。制御装置４は、レーザ干渉計６２の計測結果及び第２検出システム８の検出結果に基づいて、第２駆動システム２Ｄを駆動し、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの位置を制御する。
【００４３】
本実施形態の第２検出システム８は、所謂、斜入射方式の多点フォーカス・レベリング検出システムである。第２検出システム８は、基板Ｐの表面の複数の位置のそれぞれに対して傾斜した方向から検出光を照射する照射器８１と、基板Ｐの表面で反射した検出光を受光可能な受光器８２とを備えている。第２検出システム８は、受光器７２の受光結果に基づいて、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの表面の面位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹに関する位置情報）を検出する。
【００４４】
露光光ＥＬを用いてマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影するために、図１に示すように、マスクＭがマスクステージ１のマスク保持部ＭＨに保持され、基板Ｐが基板ステージ２の基板保持部ＰＨに保持される。光源装置５より露光光（ＥＵＶ光）ＥＬが射出されると、照明光学系ＩＬは、光源装置５からの露光光ＥＬを、多層膜反射鏡からなる複数の光学素子４１〜４５のそれぞれで反射して、マスクＭへ導く。マスクＭは、照明光学系ＩＬからの露光光ＥＬで照明される。マスクＭの表面に照射され、その表面で反射した露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬは、マスクＭからの露光光ＥＬを、多層膜反射鏡からなる複数の光学素子４６〜４９のそれぞれで反射して、基板Ｐへ導く。感光性の基板Ｐは、投影光学系ＰＬを介したマスクＭからの露光光ＥＬで露光される。これにより、マスクＭのパターンの像が投影光学系ＰＬを介して基板Ｐに投影される。
【００４５】
空間像検出センサ３は、投影光学系ＰＬの空間像を検出するものであって、投影光学系ＰＬから射出される光束を受光可能なスリット状の開口３１を有する遮光膜を含む計測部材（スリット板）３２と、計測部材３２からの光を受光する受光器３３とを備えている。本実施形態においては、空間像検出センサ３の計測部材３２は、基板ステージ２に配置されており、投影光学系ＰＬから射出される光束を受光可能な位置、換言すれば、投影光学系ＰＬによる像が投影される位置に移動可能である。
【００４６】
受光器３３は、計測部材３２からの光が入射する受光光学系、及び受光光学系を介した光に応じた電気信号を出力する光電変換素子を含む光センサを有する。光センサ（光電変換素子）は、フォトマル、フォトダイオード、及びＭＣＰ等で形成可能である。
【００４７】
遮光膜が形成される計測部材３２の表面は、実質的に平面である。計測部材３２の表面（上面）は、ＸＹ平面とほぼ平行な平面であり、基板ステージ２の基板保持部ＰＨに保持される基板Ｐの表面とほぼ同じ高さになるように配置される。
【００４８】
投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンの像、及び基準マークＦＭの像を、投影光学系ＰＬの像面側に投影可能である。後述するように、本実施形態においては、空間像検出センサ３は、投影光学系ＰＬにより投影された基準マークＦＭの像を検出する。
【００４９】
図２は、マスクステージ１の近傍を示す側面図、図３は、マスクステージ１を下方（−Ｚ側）から見た平面図である。図２及び図３において、マスクステージ１は、マスクＭを保持するマスク保持部ＭＨと、第１基準部材１０を支持する支持機構１０Ｈと、第２基準部材２０を保持する保持部２０Ｈとを備えている。
【００５０】
支持機構１０Ｈは、マスクステージ１に設けられており、第１基準部材１０をマスクステージ１の所定位置で支持する。支持機構１０Ｈは、マスク保持部ＭＨと異なる位置に配置されている。
【００５１】
保持部２０Ｈは、マスクステージ１に設けられており、第２基準部材２０をマスクステージ１の所定位置で保持する。保持部２０Ｈは、マスク保持部ＭＨと異なる位置に配置されている。
【００５２】
本実施形態においては、支持機構１０Ｈ（第１基準部材１０）と、保持部２０Ｈ（第２基準部材２０）と、マスク保持部ＭＨ（マスクＭ）とは、Ｙ軸方向（走査方向）に沿って配置されている。本実施形態においては、支持機構１０Ｈ（第１基準部材１０）は、マスク保持部ＭＨ（マスクＭ）に対して、−Ｙ側に配置されている。また、本実施形態においては、保持部２０Ｈ（第２基準部材２０）は、Ｙ軸方向に関して、マスク保持部ＭＨ（マスクＭ）と支持機構１０Ｈ（第１基準部材１０）との間に配置されている。
【００５３】
第１基準部材１０は、第１基準面１１を有する。第１基準面１１は平面であり、露光装置ＥＸの基準平面として用いられる。本実施形態においては、第１基準部材１０の第１基準面１１は、−Ｚ側を向き、ＸＹ平面とほぼ平行に配置される。換言すれば、支持機構１０Ｈは、第１基準面１１が−Ｚ側を向き、且つＸＹ平面と平行となるように、第１基準部材１０を支持する。
【００５４】
第２基準部材２０は、第２基準面２１を有する。第２基準面２１は平面である。第２基準面２１には、マスクＭのパターンの像の状態を計測するための基準マークＦＭが形成されている。本実施形態においては、第２基準部材２０の第２基準面２１は、−Ｚ側を向き、ＸＹ平面とほぼ平行に配置される。換言すれば、保持部２０Ｈは、第２基準面２１が−Ｚ側を向き、且つＸＹ平面とがほぼ平行となるように、第２基準部材２０を保持する。
【００５５】
また、本実施形態においては、マスクＭの表面（反射面、パターン形成面）は、−Ｚ側を向き、ＸＹ平面とほぼ平行に配置される。換言すれば、マスク保持部ＭＨは、マスクＭの表面が−Ｚ側を向き、且つＸＹ平面とがほぼ平行となるように、マスクＭを保持する。
【００５６】
本実施形態においては、マスク保持部ＭＨに保持されたマスクＭの表面と、支持機構１０Ｈに支持された第１基準部材１０の第１基準面１１とは、実質的に同一平面内（ＸＹ平面内）に配置されている。すなわち、本実施形態においては、マスクＭの表面と第１基準部材１０の第１基準面１１とはほぼ面一である。
【００５７】
また、本実施形態においては、マスク保持部ＭＨに保持されたマスクＭの表面と、保持部２０Ｈに保持された第２基準部材２０の第２基準面２１とは、実質的に同一平面内（ＸＹ平面内）に配置されている。すなわち、本実施形態においては、マスクＭの表面と第２基準部材２０の第２基準面２１とはほぼ面一である。
【００５８】
すなわち、本実施形態においては、マスクＭの表面と、第１基準部材１０の第１基準面１１と、第２基準部材２０の第２基準面２１とは、ほぼ面一である。
【００５９】
第１基準面１１は、高い平面度を有する。本実施形態においては、第１基準面１１の平面度は、Ｐ−Ｖ値で、２００ｎｍ以下である。ここで、Ｐ−Ｖ値とは測定範囲内での最も高い点（peak）と最も低い点（valley）との差である。
【００６０】
また、第１基準部材１０は、高い剛性を有する。本実施形態の第１基準部材１０のヤング率は、３００ＧＰａ以上である。
【００６１】
第１基準部材１０は、高い剛性を有するセラミックスを含む。本実施形態においては、第１基準部材１０は、炭化珪素（ＳｉＣ）で形成されている。ＳｉＣのヤング率は、約４００ＧＰａ程度であり、高い剛性を有する。
【００６２】
第２基準部材２０は、ガラスを含む。第２基準部材２０は、例えば超低膨張ガラス含む。第２基準部材２０の基材として、例えばコーニング社製ＵＬＥ、ショット社製Ｚｅｒｏｄｕｒ（登録商標）等を用いることができる。また、第２基準部材２０が、低膨張セラミックスを含むものであってもよい。第２基準部材２０の基材として、例えば新日鐵社製ネクセラ等を用いることができる。
【００６３】
本実施形態においては、第１基準部材１０のヤング率は、第２基準部材２０のヤング率よりも大きい。上述のように、例えば第１基準部材１０がＳｉＣで形成されている場合には、その第１基準部材１０のヤング率は約４００ＧＰａ程度であり、第２基準部材２０がＺＰＦで形成されている場合には、その第２基準部材２０のヤング率は約１５０ＧＰａ程度である。また、第２基準部材２０がガラス（超低膨張ガラスを含む）で形成されている場合には、その第２基準部材２０のヤング率は約９０ＧＰａ程度である。
【００６４】
また、本実施形態においては、マスクステージ１は、低膨張セラミックスで形成されている。
【００６５】
上述のように、第１検出システム７は、照射器７１及び受光器７２を含むセンサユニット７Ｓを備える。センサユニット７Ｓは、マスクＭの表面に検出光を照射して、そのマスクＭの表面の高さ方向（Ｚ軸方向）の位置を検出可能である。センサユニット７Ｓは、複数設けられている。第１検出システム７は、複数のセンサユニット７Ｓを用いて、マスクＭの表面の複数の位置（ＸＹ方向における位置）にそれぞれ検出光を照射し、各位置で反射した検出光をそれぞれで受光することによって、複数の位置それぞれでのマスクＭの表面の高さ方向（Ｚ軸方向）の位置を検出可能である。
【００６６】
また、第１検出システム７１は、マスクＭの表面の複数の位置それぞれでの高さ方向（Ｚ軸方向）の位置情報に基づいて、マスクＭの表面のＺ軸方向の位置を検出可能であるとともに、マスクＭの表面のθＸ、θＹ方向の位置情報を検出可能である。このように、第１検出システム７は、マスクＭの表面の複数の位置それぞれでの高さ方向の位置情報に基づいて、マスクＭの表面の面位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向の位置情報）を検出することができる。
【００６７】
また、マスクステージ１において、第１基準部材１０と第２基準部材２０とマスクＭとは、Ｙ軸方向に沿って配置されており、検出光に対してマスクステージ１がＹ軸方向に移動することによって、第１基準部材１０、第２基準部材２０、及びマスクＭのそれぞれは、第１検出システム７の検出光が照射される検出領域に移動可能（配置可能）である。
【００６８】
例えば、第１検出システム７の検出領域に第１基準部材１０の第１基準面１１が配置されることによって、第１検出システム７は、複数のセンサユニット７Ｓを用いて、第１基準面１１の複数の位置（ＸＹ方向における位置）にそれぞれ検出光を照射し、各位置で反射した検出光をそれぞれで受光することによって、複数の位置それぞれでの第１基準面１１の表面の高さ方向（Ｚ軸方向）の位置を検出可能である。また、第１検出システム７は、第１基準面１１の複数の位置それぞれでの高さ方向の位置情報に基づいて、第１基準面１１の面位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向の位置情報）を検出することができる。
【００６９】
また、第１検出システム７の検出領域に第２基準部材２０の第２基準面２１が配置されることによって、第１検出システム７は、複数のセンサユニット７Ｓを用いて、第２基準面２１の複数の位置（ＸＹ方向における位置）にそれぞれ検出光を照射し、各位置で反射した検出光をそれぞれで受光することによって、複数の位置それぞれでの第２基準面２１の表面の高さ方向（Ｚ軸方向）の位置を検出可能である。また、第１検出システム７は、第２基準面２１の複数の位置それぞれでの高さ方向の位置情報に基づいて、第２基準面２１の面位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向の位置情報）を検出することができる。
【００７０】
以下の説明においては、第１検出システム７の検出領域に配置されることによって、第１検出システム７により面位置情報が検出される面を適宜、被検面、と称する。本実施形態においては、被検面は、第１基準面１１、第２基準面２１、及びマスクＭの表面の少なくとも１つを含む。
【００７１】
また、以下の説明においては、第１検出システム７の複数の検出光が照射される被検面の複数の位置（ＸＹ方向における位置）を適宜、計測点、と称する。計測点は、照射器７１から射出される検出光と被検面との相対的な位置関係に応じて、被検面の所定位置に設定される。第１検出システム７は、複数の照射器７１により、被検面の複数の計測点にそれぞれ検出光を照射し、それら複数の計測点のそれぞれに照射された検出光の反射光を受光器７２で受光する。第１検出システム７は、複数の受光器７２それぞれの受光結果に基づいて、複数の計測点それぞれでの被検面の高さ方向（Ｚ軸方向）の位置を検出する。また、第１検出システム７は、被検面の複数の計測点それぞれでの高さ方向の位置情報に基づいて、被検面の面位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向の位置情報）を検出する。
【００７２】
本実施形態においては、第１検出システム７は、センサユニット７Ｓを５つ有し、５つの検出光を照射する。したがって、第１検出システム７は、５つの計測点（センシングスポット）ＳＰ１〜ＳＰ５のそれぞれにおける被検面のＺ軸方向の位置を検出可能である。図３には、第１基準面１１に５つの計測点ＳＰ１〜ＳＰ５が配置されている状態が示されており、第１検出システム７は、５つの計測点ＳＰ１〜ＳＰ５のそれぞれにおける第１基準面１１のＺ軸方向の位置を検出可能である。同様に、第２基準面２１に５つの計測点ＳＰ１〜ＳＰ５が配置されることによって、第１検出システム７は、５つの計測点ＳＰ１〜ＳＰ５のそれぞれにおける第２基準面２１のＺ軸方向の位置を検出可能であり、マスクＭの表面に５つの計測点ＳＰ１〜ＳＰ５が配置されることによって、第１検出システム７は、５つの計測点ＳＰ１〜ＳＰ５のそれぞれにおけるマスクＭの表面のＺ軸方向の位置を検出可能である。
【００７３】
また、図３に示すように、本実施形態においては、５つの計測点ＳＰ１〜ＳＰ５は、照明光学系ＩＬの照明領域ＩＲの内側に配置される。本実施形態においては、照明領域ＩＲは、ＸＹ平面内において、Ｘ軸方向に長い円弧状である。第３の計測点ＳＰ３は、照明領域ＩＲのほぼ中央に配置される。第１の計測点ＳＰ１は、照明領域ＩＲの＋Ｘ側の端に配置される。第５の計測点ＳＰ５は、照明領域ＩＲの−Ｘ側の端に配置される。第２の計測点ＳＰ２は、第１の計測点ＳＰ１と第３の計測点ＳＰ３との間に配置される。第４の計測点ＳＰ４は、第３の計測点ＳＰ３と第５の計測点ＳＰ５との間に配置される。
【００７４】
図３に示すように、第１検出システム７は、複数の検出光を、第１基準面１１に同時に照射可能である。換言すれば、第１検出システム７は、５つの計測点ＳＰ１〜ＳＰ５を、第１基準面１１に同時に配置可能である。ＸＹ平面内における第１基準面１１の形状は、Ｘ軸方向に長い矩形（長方形）であり、その第１基準面１１上に、複数の計測点ＳＰ１〜ＳＰ５を配置可能である。同様に、第１検出システム７は、５つの計測点ＳＰ１〜ＳＰ５を、第２基準面２１に同時に配置可能である。また、第１検出システム７は、５つの計測点ＳＰ１〜ＳＰ５を、マスクＭの表面に同時に配置可能である。
【００７５】
また、マスクステージ１において、第１基準部材１０と第２基準部材２０とマスクＭとは、Ｙ軸方向に沿って配置されており、照明領域ＩＲに対してマスクステージ１がＹ軸方向に移動することによって、第１基準部材１０、第２基準部材２０、及びマスクＭのそれぞれは、照明光学系ＩＬの照明領域ＩＲに移動可能（配置可能）である。
【００７６】
第１基準面１１は、第１検出システム７の検出光を反射可能な材料の膜で形成されている。本実施形態においては、第１検出システム７の検出光は、波長４００ｎｍ〜６００ｎｍ程度の可視光であり、第１基準面１１は、その検出光を反射可能な金属膜で形成されている。本実施形態においては、第１基準面１１は、アルミニウム（Ａｌ）の膜で形成されている。なお、第１基準面１１が、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）のいずれか一つの成分を含む膜で形成されていてもよい。また、第１基準面１１を形成する膜は、単層の膜であってもよいし、複数の膜を積層した複数層の膜であってもよい。例えばＳｉＣ等、第１基準部材１０の基材に対して、スパッタリング法に基づいて、第１基準面１１を形成する膜を形成することができる。
【００７７】
第２基準部材２０の第２基準面２１には、マスクＭのパターンの像の状態を計測するための基準マークＦＭが形成されている。ＸＹ平面内における第２基準面２１の形状は、Ｘ軸方向に長い矩形（長方形）であり、その第２基準面２１上に、複数の基準マークＦＭが形成されている。基準マークＦＭのそれぞれは、照明領域ＩＲの内側に同時に配置されるように、第２基準面２１において所定の位置関係で配置されている。本実施形態においては、基準マークＦＭは、円弧状の照明領域ＩＲの長手方向に沿って配置されている。
【００７８】
また、第２基準面２１の少なくとも一部は、露光光（ＥＵＶ光）ＥＬを反射可能な多層膜で形成されている。第２基準部材２０の多層膜は、例えばＭｏ／Ｓｉ多層膜を含む。基準マークは、多層膜をパターニングすることによって形成されている。本実施形態においては、第２基準面２１のうち、基準マークＦＭ以外の部分が、ＥＵＶ光ＥＬを吸収可能な吸収膜で形成され、基準マークＦＭがパターニングされた多層膜で形成されている。なお吸収膜は、例えばタンタル（Ｔａ）又は窒化タンタル（ＴａＮ）で形成可能である。
【００７９】
第２基準面２１の基準マークＦＭに露光光ＥＬが照射されると、その露光光ＥＬは基準マークＦＭで反射する。基準マークＦＭで反射した露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬは、基準マークＦＭからの露光光ＥＬに基づいて、基準マークＦＭの像を形成する。後述するように、基準マークＦＭの像は、空間像検出センサ３によって検出される。
【００８０】
図４は、支持機構１０Ｈの一例を説明する図であって、図４（Ａ）は、側面図、図４（Ｂ）は、下方（−Ｚ側）から見た平面図である。
【００８１】
図４に示すように、第１基準部材１０は、第１基準面１１に対して外側に配置されたフランジ面１２を有するフランジ部１３を有する。支持機構１０Ｈは、第１基準部材１０をマスクステージ１の所定位置に固定する固定部材１５と、マスクステージ１と第１基準部材１０との間に配置されるスペーサ部材１４とを備えている。固定部材１５は、雄ねじ部材を含む。マスクステージ１には、雄ねじ部材１５に対応する雌ねじ溝が形成されている。また、第１基準部材１０のフランジ部１３には、雄ねじ部材１５を配置可能な孔が形成されている。支持機構１０Ｈは、第１基準部材１０のフランジ部１３の３つの位置を固定部材１５で固定する。
【００８２】
マスクステージ１の下面と、その下面と対向する第１基準部材１０の対向面との間に配置されるスペーサ部材１４によって、第１基準面１１のＺ軸、θＸ、及びθＹ方向の位置が調整される。例えば、マスクステージ１の下面と、第１基準部材１０の対向面との間に配置されるスペーサ部材１４の厚み、数、位置等を調整することによって、第１基準面１１のＺ軸、θＸ、及びθＹ方向の位置を調整することができる。
【００８３】
上述したように、本実施形態においては、支持機構１０Ｈは、第１基準面１１とＸＹ平面とが平行となるように、第１基準部材１０を支持する。また、第１基準部材１０の第１基準面１１の平面度は、第１基準部材１０が支持機構１０Ｈで支持された状態（マスクステージ１に取り付けられた状態）においても、２００ｎｍＰ−Ｖ以下である。
【００８４】
本実施形態においては、例えば３次元計測機等、第１基準面１１の平面度を含む表面状態を計測可能な計測機を用いて、第１基準面１１の表面状態を計測しつつ、第１基準部材１０を支持機構１０Ｈで支持する処理（マスクステージ１に取り付ける処理）が実行される。本実施形態においては、第１基準部材１０をマスクステージ１に取り付けた後においても、第１基準面１１の平面度が２００ｎｍＰ−Ｖ以下となるように、第１基準面１１の表面状態を計測機で計測しつつ、第１基準部材１０をマスクステージ１に取り付ける処理が実行される。これにより、第１基準部材１０を支持機構１０Ｈで支持した状態（マスクステージ１に取り付けた状態）において、第１基準部材１０の第１基準面１１の平面度を２００ｎｍＰ−Ｖ以下にすることができ、第１基準面１１をＸＹ平面と平行にすることができる。
【００８５】
次に、本実施形態に係る露光装置ＥＸを用いて基板Ｐを露光する方法について、図５のフローチャート図、及び図６〜図８の模式図を参照しながら説明する。以下の説明においては、主に第１検出システム７を用いた処理を中心に説明する。
【００８６】
まず、制御装置４は、図６に示すように、第１検出システム７より第１基準面１１に検出光を照射して、第１基準面１１の面位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向に関する位置情報）を検出する（ステップＳ１）。第１検出システム７は、複数の計測点ＳＰ１〜ＳＰ５それぞれでの第１基準面１１のＺ軸方向の位置を検出する。複数の照射器７１のそれぞれより射出され、各計測点ＳＰ１〜ＳＰ５に照射された検出光は、第１基準面１１で反射して、複数の受光器７２のそれぞれに受光される。
【００８７】
上述のように、第１基準面１１は、支持機構１０ＨによってＸＹ平面と平行となるように支持されており、第１基準面１１の平面度は、２００ｎｍＰ−Ｖ以下となるように調整されている。本実施形態における第１基準面１１は、露光装置ＥＸの理想的な基準平面として機能できる。本実施形態においては、第１基準面１１は、投影光学系ＰＬの物体面と合致するように配置される。
【００８８】
したがって、第１検出システム７の各センサユニット７Ｓが正常状態である場合には、各センサユニット７Ｓは、所定状態（零レベル状態）の検出信号を出力する。一方、例えばセンサユニット７Ｓの零点ドリフト等に起因して、各センサユニット７Ｓが異常状態である場合には、各センサユニット７Ｓは、所定状態（零レベル状態）の検出信号を出力しない。
【００８９】
本実施形態においては、各センサユニット７Ｓによって複数の計測点ＳＰ１〜ＳＰ５それぞれでの第１基準面１１の高さ方向の位置を検出した検出結果に基づいて、各センサユニット７Ｓが第１基準面１１を検出しているときに、各センサユニット７Ｓから所定状態（零レベル状態）の検出信号が出力されるように、各センサユニット７Ｓの状態が調整（キャリブレーション）される（ステップＳ２）。
【００９０】
例えば、各センサユニット７Ｓが、特許第３３０３３２９号公報等に記載されているような平行平面板を備えている場合には、第１基準面１１の位置を各センサユニット７Ｓで検出したときの検出信号が所定状態（零レベル状態）となるように、平行平面板の位置が調整される。これにより、露光装置ＥＸの基準平面として用いられる第１基準面１１の位置を各センサユニット７Ｓで検出したとき、各センサユニット７Ｓは、所定状態（零レベル状態）の検出信号を出力することができる。
【００９１】
本実施形態においては、各センサユニット７Ｓのキャリブレーションを、高い平面度を有する第１基準面１１を用いて行うので、各センサユニット７Ｓを良好にキャリブレーションでき、各センサユニット７Ｓの検出精度の劣化を抑制できる。また、第１基準部材１０は高い剛性を有するので、第１基準面１１の変形（歪み）等が抑制されている。
【００９２】
また、本実施形態においては、第１検出システム７で第１基準面１１の位置を検出しているときのマスクステージ１の位置が、Ｘ干渉計６１Ｘ、Ｙ干渉計６１Ｙ、及びＺ干渉計６１Ｚを含むレーザ干渉計６１によって計測される。そのレーザ干渉計６１の計測結果は、制御装置４に記憶される。
【００９３】
次に、制御装置４は、第１検出システム７より第２基準面２１に検出光を照射して、第２基準面２１の面位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向に関する位置情報）を検出する（ステップＳ３）。第１検出システム７は、複数の計測点ＳＰ１〜ＳＰ５それぞれでの第２基準面２１のＺ軸方向の位置を検出する。複数の照射器７１のそれぞれより射出され、各計測点ＳＰ１〜ＳＰ５に照射された検出光は、第２基準面２１で反射して、複数の受光器７２のそれぞれに受光される。
【００９４】
次に、制御装置４は、第２基準面２１を検出した第１検出システム７の検出結果に基づいて、基準マークＦＭの像のＸＹ方向に関する位置情報を算出する（ステップＳ４）。
【００９５】
図７に示すように、本実施形態においては、反射型の表面（第２基準部材２０の第２基準面２１、マスクＭの表面を含む）に、傾斜する方向から露光光ＥＬが照射される。反射型の表面のＺ軸方向の位置が変動すると、投影光学系ＰＬの像面側に投影される像（基準マークＦＭの像、マスクＭのパターンの像を含む）の状態が変化する。以下の説明においては、像の状態の変化が、ＸＹ方向における像の位置の変化（変位、シフト）である場合を例にして説明する。
【００９６】
例えば、図７に示すように、Ｚ軸方向に関する位置ｚ１に配置されている第２基準面２１に露光光ＥＬを照射した場合において、基準マークＦＭの像がＸＹ平面内における計測部材３２上の位置ｙ１に投影されるものとする。その第２基準面２１がＺ軸方向にΔＺ変位して位置ｚ２に配置された場合、基準マークＦＭの像は、計測部材３２上において位置ｙ１からＹ軸方向にΔＹ１変位して位置ｙ２に投影される。すなわち、第２基準面２１のＺ軸方向に関する変位量と、投影光学系ＰＬの像面側における基準マークＦＭの像のＸＹ方向に関する変位量とは対応関係にある。換言すれば、Ｚ軸方向に関する第２基準面２１の変位量に応じて、ＸＹ方向に関する基準マークＦＭの像の位置が変化する。
【００９７】
Ｚ軸方向に関する反射型の表面の位置に応じた、ＸＹ方向に関する像の位置は、例えば反射型の表面に対する露光光ＥＬの入射角、投影光学系ＰＬの投影倍率等に基づいて、算出することができる。
【００９８】
第１検出システム７は、第２基準面２１に検出光を照射し、その第２基準面２１を介した検出光の受光結果に基づいて、第１基準面１１（理想的な基準平面）に対する第２基準面２１の面位置情報、ひいては、第１基準面１１に対する各基準マークＦＭのＺ軸方向に関する位置を検出することができる。制御装置４は、第２基準面２１を検出した第１検出システム７の検出結果に基づいて、投影光学系ＰＬによって形成される基準マークＦＭの像のＸＹ方向に関する位置情報を算出することができる。
【００９９】
また、制御装置４は、空間像検出センサ３を用いて、投影光学系ＰＬによって形成される基準マークＦＭの像のＸＹ方向に関する位置情報を検出する（ステップＳ５）。
【０１００】
図８は、空間像検出センサ３を用いて基準マークＦＭの像を検出している状態を示す図である。図８に示すように、制御装置４は、照明光学系ＩＬからの露光光ＥＬが照射可能な位置に第２基準面２１を配置するとともに、第２基準面２１で反射し、投影光学系ＰＬを介した露光光ＥＬが照射可能な位置に計測部材３２の上面を配置する。また、制御装置４は、レーザ干渉計６２を用いて、計測部材３２が配置されている基板ステージ２のＸＹ方向に関する位置情報を計測する。制御装置４は、レーザ干渉計６２を用いて、基板ステージ２（計測部材３２）のＸＹ方向に関する位置情報をモニタしつつ、基準マークＦＭが形成されている第２基準面２１を露光光ＥＬで照明する。基準マークＦＭの像は、投影光学系ＰＬを介して、投影光学系ＰＬの像面側に配置されている計測部材３２の上面に投影される。
【０１０１】
制御装置４は、投影光学系ＰＬによる基準マークＦＭの像が計測部材３２の開口３１を介して受光装置３３で計測されるように、レーザ干渉計６２を用いて基板ステージ２の位置情報をモニタしつつ、基板ステージ２をＸＹ方向に移動する。これにより、制御装置４は、空間像検出センサ３による基準マークＦＭの像の検出結果と、レーザ干渉計６２の計測結果とに基づいて、投影光学系ＰＬによって形成される基準マークＦＭの像のＸＹ方向に関する位置情報を計測することができる。
【０１０２】
次に、制御装置４は、ステップＳ４で求めた、基準マークＦＭの像の位置情報の算出結果と、ステップＳ５で求めた、基準マークＦＭの像の位置情報の計測結果とに基づいて、投影光学系ＰＬの光学特性を導出する（ステップＳ６）。
【０１０３】
例えば投影光学系ＰＬに収差が無い場合、ステップＳ４で求めた、基準マークＦＭの像の位置情報の算出結果と、ステップＳ５で求めた、基準マークＦＭの像の位置情報の計測結果とは合致する。すなわち、図７において、投影光学系ＰＬに収差が無い場合、位置ｚ１に配置されている第２基準面２１の基準マークＦＭの像の実際の位置（空間像検出センサ３で検出される基準マークＦＭの像の位置）は、ステップＳ４で求めた位置ｙ１となり、位置ｚ２に配置されている第２基準面２１の基準マークＦＭの像の実際の位置（空間像検出センサ３で検出される基準マークＦＭの像の位置）は、ステップＳ４で求めた位置ｙ２となる。
【０１０４】
一方、投影光学系ＰＬに収差がある場合、ステップＳ４で求めた、基準マークＦＭの像の位置情報の算出結果と、ステップＳ５で求めた、基準マークＦＭの像の位置情報の計測結果とは合致しない。例えば、位置ｚ２に配置されている第２基準面２１の基準マークＦＭの像の実際の位置（空間像検出センサ３で検出される基準マークＦＭの像の位置）は、位置ｙ２からＹ軸方向にΔＹ２変位した位置ｙ３となる。
【０１０５】
すなわち、図７において、変位量ΔＹ１は、第２基準面２１のＺ軸方向に関する位置に応じた値であり、変位量ΔＹ２は、投影光学系ＰＬの光学特性（収差）に応じた値である。このように、制御装置７は、ステップＳ４の算出結果と、ステップＳ５の計測結果とに基づいて、投影光学系ＰＬの光学特性（収差）を求めることができる。
【０１０６】
制御装置４は、ステップＳ６で導出した投影光学系ＰＬの光学特性に基づいて、マスクＭのパターンの像の状態を調整する（ステップＳ７）。例えば投影光学系ＰＬの複数の光学素子４６〜４９の少なくとも１つの光学素子を動かすことによって、投影光学系ＰＬの光学特性（収差）が補正され、投影光学系ＰＬによって形成される像（基準マークＦＭの像、マスクＭのパターンの像を含む）の状態が調整される。投影光学系ＰＬの光学特性を補正するための補正量は、変位量ΔＹ２に応じた値となる。
【０１０７】
そして、制御装置４は、マスクＭの表面を露光光ＥＬで照明し、マスクＭのパターンの像で基板Ｐを露光する動作を開始する（ステップＳ８）。本実施形態においては、基板Ｐの露光動作（マスクＭを露光光ＥＬで照明する動作）と、第１検出システム７によるマスクＭの表面の面位置情報の検出動作とが並行して行われる。制御装置４は、第１検出システム７でマスクＭの表面の面位置情報を検出しつつ、マスクＭのパターンの像で基板Ｐを露光する。制御装置４は、投影光学系ＰＬの物体面とマスクＭの表面とが合致するように、第１検出システム７の検出結果に基づいて、マスクステージ１の位置（Ｚ軸、θＸ、θＹ方向の位置）を制御しつつ、基板Ｐを露光する。第１検出システム７はキャリブレーションされているので、マスクＭの表面の面位置情報を高精度で検出できる。
【０１０８】
なおここでは、第２基準面２１における基準マークＦＭのＸＹ方向に関する位置（干渉計システム６によって規定される座標系における位置）を設計値上、既知とし、ステップＳ４においては、既知である基準マークＦＭの位置情報（ＸＹ方向に関する位置情報）に基づいて、ΔＹ１を算出している。第２基準面２１において基準マークＦＭの位置が設計値上の位置からずれている可能性がある場合には、所定のマーク計測機を用いて、基準マークＦＭのＸＹ方向に関する位置を計測し、その計測結果に基づいて、投影光学系ＰＬの光学特性を補正するための補正量を導出することができる。
【０１０９】
なお、ここでは簡単のため、第２基準面２１のＺ軸方向に関する変位量に応じて、基準マークＦＭの像のＸＹ方向に関する位置が変化する場合を例にして説明したが、第２基準面２１のＺ軸方向の位置（面形状）に応じて、投影光学系ＰＬによって形成される基準マークＦＭの像の大きさ（倍率）が変化したり、像がＸＹ方向に関して歪んだりする可能性がある。その場合にも、制御装置４は、第２基準面２１を検出した第１検出システム７の検出結果に基づいて、基準マークＦＭの像の倍率、歪み等を算出することができる。また、制御装置４は、その算出結果と、空間像検出センサ３による基準マークＦＭの像の検出結果とに基づいて、投影光学系ＰＬの光学特性（収差）を導出することができる。また、制御装置４は、導出した投影光学系ＰＬの光学特性（収差）に応じた補正量を導出することができる。
【０１１０】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１基準部材１０の第１基準面１１は高い平面度を有するので、その第１基準面１１を用いて、各センサユニット７Ｓのキャリブレーションを良好に実行できる。また、第１基準部材１０は高い剛性を有し、第１基準面１１の変形（歪み）等が抑制されるので、第１基準面１１の高い平面度を維持できる。また、第１基準部材１０は高い剛性を有するので、支持機構１０Ｈを用いて第１基準部材１０をマスクステージ１に取り付けた際にも、第１基準面１１の変形を抑制できる。
【０１１１】
また、第２基準部材２０は、超低膨張ガラス、低膨張セラミックス等、低膨張材料で形成されているので、基準マークＦＭの変位（ＸＹ方向の変位）を抑制することができる。
【０１１２】
すなわち、第１基準面１１の変形（歪み）を抑制するために、第１基準面１１を形成する材料は高い剛性を有することが望ましく、基準マークＦＭの変位を抑制するために、第２基準面２１を形成する材料は低膨張性を有することが望ましい。本実施形態においては、露光装置ＥＸの基準平面（第１検出システム７をキャリブレーションするための平面）として用いられる第１基準面１１を形成する部材と、基準マークＦＭが形成される部材とを別の部材としたので、第１基準面１１の変形を抑制できるとともに、基準マークＦＭの変位を抑制できる。したがって、それら第１基準面１１及び基準マークＦＭ等を用いた各種処理を高い精度で実行できる。したがって、露光装置ＥＸの性能の劣化を抑制でき、基板Ｐを良好に露光できる。
【０１１３】
また、本実施形態においては、第１基準面１１と第２基準面２１とマスクＭの表面とが同一平面内に配置されているので、第１基準面１１と第２基準面２１とマスクＭの表面とのそれぞれを、第１検出システム７の検出範囲に収めることができる。したがって、第１検出システム７は、第１基準面１１、第２基準面２１、及びマスクＭの表面のそれぞれを良好に検出できる。
【０１１４】
なお、本実施形態において、例えばマスクＭの厚み誤差、あるいはマスク保持部ＭＨによるマスクＭの保持状態等に応じて、第１基準面１１とマスクＭの表面とのＺ軸方向に関する位置がずれ、マスクＭの表面が第１検出システム７の検出範囲から外れる可能性がある。その場合、制御装置４は、第１検出システム７で第１基準面１１の位置を検出しているときのマスクステージ１のＺ軸方向に関する位置をレーザ干渉計６１（Ｚ干渉計６１Ｚ）によって計測し、その計測結果を記憶する。そして、マスクＭを露光するとき等、第１検出システム７でマスクＭの表面の面位置情報を検出するときにおいて、制御装置４は、Ｚ干渉計６１Ｚでマスクステージ１のＺ軸方向の位置をモニタしつつ、第１駆動システム１Ｄを用いて、マスクステージ１のＺ軸方向の位置を調整する。第１基準面１１とマスクＭの表面とのＺ軸方向に関する位置のずれ量がある程度分かっている場合、上述の手順によって、マスクＭの表面を第１検出システム７の検出範囲に収めることができる。
【０１１５】
なお、上述の実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスク又はレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
【０１１６】
露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。
【０１１７】
さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板Ｐ上に転写した後、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
【０１１８】
また、例えば米国特許第６，６１１，３１６号に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。
【０１１９】
また、本発明は、米国特許６，３４１，００７号、米国特許６，４００，４４１号、米国特許６，５４９，２６９号、米国特許６，５９０,６３４号、米国特許６，２０８，４０７号、米国特許６，２６２，７９６号などに開示されているような２つ（複数）の基板ステージを備えたツインステージ型（マルチステージ型）の露光装置にも適用できる。
【０１２０】
更に、例えば特開平１１−１３５４００号公報（対応国際公開第１９９９／２３６９２号パンフレット）、米国特許第６，８９７，９６３号等に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。
【０１２１】
露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【０１２２】
以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。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。
【０１２３】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図９に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態に従って、マスクのパターンの像で基板に露光し、露光した基板を現像する基板処理（露光処理）を含む基板処理ステップ２０４、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【０１２４】
なお、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置等に関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【０１２５】
なお、上述のように本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述した全ての構成要素を適宜組み合わせて用いる事が可能であり、また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本実施形態に係る露光装置の一例を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係るマスクステージの一例を示す側面図である。
【図３】本実施形態に係るマスクステージを−Ｚ側から見た平面図である。
【図４】本実施形態に係る支持機構を説明するための図であって、図４（Ａ）は側面図、図４（Ｂ）は、−Ｚ側から見た図である。
【図５】本実施形態に係る露光方法の一例を説明するためのフローチャート図である。
【図６】本実施形態に係る露光方法の一例を説明するための模式図である。
【図７】本実施形態に係る露光方法の一例を説明するための模式図である。
【図８】本実施形態に係る露光方法の一例を説明するための模式図である。
【図９】マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１…マスクステージ、３…空間像検出センサ、４…制御装置、７…第１検出システム、１０…第１基準部材、１０Ｈ…支持機構、１１…第１基準面、２０…第２基準部材、２０Ｈ…保持部、１２…第２基準面、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、Ｍ…マスク、ＭＨ…マスク保持部、ＰＬ…投影光学系、ＳＰ１〜ＳＰ５…計測点
【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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