(57)【要約】【課題】反射面の表面形状の計測を短時間でかつ高精度に行う。【解決手段】２次元面内で移動鏡ＭＸ，ＭＹの反射面にほぼ平行な軸方向にステージＷＳＴを移動している間に反射面の局部的な回転量とステージの回転量とを同時に測定し、ステージがほぼ等速で移動しているときに測定された反射面の局部的な回転量とこれに対応するステージの回転量のみを用いて、前記反射面の形状を算出する。これにより、ステージの加減速に起因する反射面の変形の影響を受けることなく、反射面の表面形状を精度良く、計測することが可能となる。また、ステージを所定間隔で位置決めして位置決めの都度、反射面の局部的な回転量とステージの回転量を計測する場合と異なり、同時測定の開始から終了までの間、ステージの位置決め及びその位置決めの前後での加減速時間が不要となるので、結果的に計測時間の短縮が可能となる。【選択図】  図１
2004241666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元面内を移動可能な移動体に設けられた少なくとも１つの反射面の表面形状を計測する計測方法であって、
前記２次元面内で前記反射面にほぼ平行な所定軸方向に前記移動体を移動している間に前記反射面の局部的な回転量と前記移動体の回転量とを同時に測定する工程と；
前記移動体がほぼ等速で移動しているときに測定された前記反射面の局部的な回転量とこれに対応する移動体の回転量のみを用いて、前記反射面の形状を算出する工程と；を含む計測方法。
【請求項２】
前記測定する工程は、
前記所定軸方向の一側から他側へ前記移動体を移動している間に前記反射面の局部的な回転量と前記移動体の回転量とを同時に測定する第１測定工程と；
前記所定軸方向の他側から一側へ前記移動体を移動している間に前記反射面の局部的な回転量と前記移動体の回転量とを同時に測定する第２測定工程と；を含み、
前記算出する工程では、前記第１測定工程の測定結果から得られる前記反射面の部分的な第１傾斜データと、該第１傾斜データに対応する前記第２測定工程の測定結果から得られる前記反射面の部分的な第２傾斜データとに基づいて前記反射面の形状を算出す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】
２次元面内を移動可能な移動体に設けられた少なくとも１つの反射面の形状を計測する計測方法であって
前記２次元面内で前記反射面にほぼ平行な所定軸方向の一側から他側へ前記移動体を移動している間に前記反射面の局部的な回転量と前記移動体の回転量とを同時に測定する第１測定工程と；
前記所定軸方向の他側から一側へ前記移動体を移動している間に前記反射面の局部的な回転量と前記移動体の回転量とを同時に測定する第２測定工程と；
前記第１測定工程の測定結果から得られる前記反射面の部分的な第１傾斜データと、該第１傾斜データに対応した前記第２測定工程の測定結果から得られる前記反射面の部分的な第２傾斜データとに基づいて前記反射面の形状を算出する工程と；を含む計測方法。
【請求項４】
前記反射面の局所的な回転量は、光波干渉計により測定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の計測方法。
【請求項５】
２次元面内を移動可能な移動体に設けられた少なくとも１つの反射面の形状を計測する計測方法であって、
前記２次元面内で前記反射面にほぼ平行な所定軸方向に前記移動体を移動する間に、前記反射面の一部の局部的な回転量と前記移動体の回転量とを同時に測定する工程を、複数回行って前記反射面の前記所定軸方向のほぼ全長にわたる前記局所的な回転量とこれに対応する前記移動体の回転量とのデータを収集する工程と；
前記収集する工程で収集されたデータに基づいて、前記反射面の形状を算出する工程と；を含む計測方法。
【請求項６】
前記収集する工程と、算出する工程とを繰り返し、前記算出する工程で前記反射面の形状が算出される度に、前記反射面の形状データを更新する工程を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の計測方法。
【請求項７】
前記収集する工程は、前記所定軸方向の一側から他側へ前記移動体を移動している間に、前記反射面の前記所定軸方向のほぼ全長にわたる前記局所的な回転量とこれに対応する前記移動体の回転量とのデータを収集する第１収集工程と、前記所定軸方向の他側から一側へ前記移動体を移動している間に、前記反射面の前記所定軸方向のほぼ全長にわたる前記局所的な回転量とこれに対応する前記移動体の回転量とのデータを収集する第２収集工程とを含み、
前記算出する工程では、前記第１収集工程で収集されたデータから得られる前記反射面の部分的な第１傾斜データと、該第１傾斜データに対応した前記第２収集工程で収集されたデータから得られる前記反射面の部分的な第２傾斜データとに基づいて前記反射面の形状を算出することを特徴とする請求項５又は６に記載の計測方法。
【請求項８】
前記反射面の局所的な回転量は、光波干渉計により測定されることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の計測方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の計測方法を用いて前記反射面の形状を計測する工程と；
前記計測された反射面の形状と、前記反射面を用いて前記移動体の位置を計測する位置計測装置の計測結果とに基づいて前記移動体を移動して、前記移動体上に載置された感光物体に対してパターンを転写する工程と；を含む露光方法。
【請求項１０】
前記計測する工程では、前記反射面の一部の局部的な回転量と前記移動体の回転量との同時測定を、複数回行って前記反射面の前記所定軸方向のほぼ全長にわたる前記局所的な回転量とこれに対応する前記移動体の回転量とのデータを得ることを特徴とする請求項９に記載の露光方法。
【請求項１１】
請求項５〜８のいずれか一項に記載の計測方法を用いて前記反射面の形状を計測する工程と；
前記計測された反射面の形状と、前記反射面を用いて前記移動体の位置を計測する位置計測装置の計測結果とに基づいて前記移動体を移動して、前記移動体上に載置された感光物体に対してパターンを転写する工程と；を含む露光方法。
【請求項１２】
請求項５〜８のいずれか一項に記載の計測方法により、前記反射面の形状を計測する工程と；
前記反射面の形状の変化が所定量を超えているか否かを判断する工程と；
前記反射面の形状の変化が所定量を超えている場合には、警告を発する工程と；
前記警告に応じたメンテナンスが実行されるまで待機する工程と；
前記メンテナンス終了後、前記移動体を移動し、該移動体上に載置された感光物体に対してパターンを転写する工程と；を含む露光方法。
【請求項１３】
前記計測する工程のうちの少なくとも一部は、前記移動体上に載置される感光物体の交換の際に行われることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１４】
前記計測する工程のうちの少なくとも一部は、所定枚数おきの感光物体の交換の度に行なわれることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一項に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計測方法及び露光方法に係り、更に詳しくは、２次元面内を移動可能な移動体に設けられた少なくとも１つの反射面の表面形状を計測する計測方法、及び該計測方法を用いた露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の感光物体（以下、「ウエハ」と総称する）上に転写するステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）などが主として用いられている。
【０００３】
この種の露光装置においては、ウエハを保持して２次元面内を移動可能なウエハステージの位置計測には、例えば波長６３３ｎｍで連続発振するＨｅ−Ｎｅの周波数安定化レーザを光源とした光波干渉計（レーザ干渉計）が用いられている。
【０００４】
レーザ干渉計は、その性質上、一次元の計測しかできないため、２次元の座標計測、例えばＸＹ座標の計測を行う場合にはレーザ干渉計を２つ用意する必要がある。そして、ウエハステージに設けられた互いに直交する２つの反射面それぞれに対して２つのレーザ干渉計から垂直に測長ビームを照射し、各反射面の測長ビームの方向の基準点からの距離の変化を計測することで、ウエハステージの２次元の座標位置が求められる。
【０００５】
通常、ウエハステージに固定されたＸ軸方向、Ｙ軸方向にそれぞれ延びる平面鏡（移動鏡とも呼ばれる）の反射面が上記の反射面として用いられる。これらの平面鏡は、ウエハステージの必要移動ストロークに対応して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に長さが必要であり、ウエハステージの位置計測に用いられるものであることから、極めて高い平面度が要求される。
【０００６】
しかるに、上記の平面鏡の反射面の平坦度を良好に確保するためには、精度の高い表面加工（鏡面加工）が必要不可欠であり、製作コストが非常に高くなっていた。また、仮に、平坦度の良好な平面鏡を製作しても、これをウエハステージに固定するときに歪みが発生したり、固定後の経時変化により歪みが発生したりすることがあった。さらに、露光装置に要求される露光精度が高くなるにつれ、従来問題とならなかった程度の反射面の表面形状の凹凸が無視できなくなり、近年の露光装置に要求される重ね合わせ精度、アライメント精度などを考慮した場合に、その要求精度を満足するレベルの平坦度を有する平面鏡を製作することは極めて困難となっていた。
【０００７】
そこで、平面鏡の反射面の形状を計測し、その計測結果を用いて平面鏡の反射面形状に起因するレーザ干渉計の計測誤差を補正しようとの観点から、出願人は、４軸干渉計によって移動鏡の局所的な傾きを測定し、それを積算して移動鏡の反射面の形状を求める方法を先に提案した（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３２９５８４６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、ウエハステージを一方向に所定間隔でステップ移動して移動位置（計測ポイント）毎に、反射面の表面形状を算出するためのデータを得るという計測方法を採用していたことから、各計測ポイントに対する移動のため、その前後のステップ移動時に加速時間及び減速時間をそれぞれとる必要があるが、これが計測時間を長くする結果を招き、必ずしも満足できるものでないことが、その後判明した。また、計測誤差を抑制するためには、各計測ポイントで位置決めが整定するまで待つ必要があることも判明した。このような理由により、移動鏡の表面形状の計測がスループットを低下させる要因となっていた。また、移動鏡の一端部近傍において、計測誤差が相当大きくなることも判明した。
【００１０】
さらに、上述の如く、その計測に長時間を要することから、通常の露光処理動作中には、移動鏡の形状計測を行うことができず、定期的に露光処理動作を停止して、その計測動作を実行する必要があった。この点においても、露光装置のスループットを低下させる要因となっていた。
【００１１】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、移動体に設けられた反射面の表面形状の計測能力を向上させることが可能な計測方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の第２の目的は、移動体の他の動作のスループットを低下させることなく、移動体に設けられた反射面の表面形状の計測を実行することが可能な計測方法を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の第３の目的は、最終製品であるデバイスの生産性を向上させることが可能な露光方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、２次元面内を移動可能な移動体（ＷＳＴ）に設けられた少なくとも１つの反射面の表面形状を計測する計測方法であって、前記２次元面内で前記反射面にほぼ平行な所定軸方向に前記移動体を移動している間に前記反射面の局部的な回転量と前記移動体の回転量とを同時に測定する工程と；前記移動体がほぼ等速で移動しているときに測定された前記反射面の局部的な回転量とこれに対応する移動体の回転量のみを用いて、前記反射面の形状を算出する工程と；を含む計測方法である。
【００１５】
これによれば、２次元面内で反射面にほぼ平行な所定軸方向に移動体を移動している間に前記反射面の局部的な回転量と移動体の回転量とを同時に測定し、移動体がほぼ等速で移動しているときに測定された反射面の局部的な回転量とこれに対応する移動体の回転量のみを用いて、前記反射面の形状を算出するので、移動体の加減速に起因する反射面の変形の影響を受けることなく、反射面の表面形状を精度良く、計測することが可能となる。また、移動体を所定間隔で位置決めして位置決めの都度、反射面の局部的な回転量と移動体の回転量を計測する、上記特許文献１に記載の方法と異なり、前記の同時測定の開始から終了までの間、移動体の位置決め及びその位置決めの前後での加減速時間が不要となるので、結果的に計測時間の短縮が可能となる。従って、本発明によると、移動体に設けられた反射面の表面形状の計測を短時間でかつ高精度に行うことが可能となり、反射面の表面形状の計測能力を時間的な面で向上させることができる。また、上記の加減速時間が不要なことから、前記反射面の局部的な回転量と移動体の回転量との同時測定を、前述の特許文献１に記載の発明などに比べて頻繁に行うことが可能となり、より細かなデータの収集が可能となり、この点において計測精度を向上させることも可能となる。
【００１６】
この場合において、前記測定する工程は、前記所定軸方向の一側から他側へ前記移動体を移動している間に前記反射面の局部的な回転量と前記移動体の回転量とを同時に測定する第１測定工程と；前記所定軸方向の他側から一側へ前記移動体を移動している間に前記反射面の局部的な回転量と前記移動体の回転量とを同時に測定する第２測定工程と；を含み、前記算出する工程では、前記第１測定工程の測定結果から得られる前記反射面の部分的な第１傾斜データと、該第１傾斜データに対応する前記第２測定工程の測定結果から得られる前記反射面の部分的な第２傾斜データとに基づいて（例えば、第１及び第２傾斜データの平均値などに基づいて）前記反射面の形状を算出することとすることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、２次元面内を移動可能な移動体（ＷＳＴ）に設けられた少なくとも１つの反射面の形状を計測する計測方法であって、前記２次元面内で前記反射面にほぼ平行な所定軸方向の一側から他側へ前記移動体を移動している間に前記反射面の局部的な回転量と前記移動体の回転量とを同時に測定する第１測定工程と；前記所定軸方向の他側から一側へ前記移動体を移動している間に前記反射面の局部的な回転量と前記移動体の回転量とを同時に測定する第２測定工程と；前記第１測定工程の測定結果から得られる前記反射面の部分的な第１傾斜データと、該第１傾斜データと対応する前記第２測定工程の測定結果から得られる前記反射面の部分的な第２傾斜データとに基づいて（例えば、第１及び第２傾斜データの平均値などに基づいて）前記反射面の形状を算出する工程と；を含む計測方法である。
【００１８】
これによれば、２次元面内で前記反射面にほぼ平行な所定軸方向の一側から他側へ移動体を移動している間に反射面の局部的な回転量と移動体の回転量とを同時に測定し（第１測定工程）、所定軸方向の他側から一側へ前記移動体を移動している間に前記反射面の局部的な回転量と前記移動体の回転量とを同時に測定する（第２測定工程）。そして、第１測定工程の測定結果から得られる反射面の部分的な第１傾斜データと、該第１傾斜データに対応する第２測定工程の測定結果から得られる反射面の部分的な第２傾斜データとに基づいて（例えば、第１及び第２傾斜データの平均値などに基づいて）反射面の形状を算出する。ここで、第１測定工程及び第２測定工程のいずれにおいても、反射面の局部的な回転量と移動体の回転量とから導き出される反射面の傾きを積算して反射面の表面形状を導き出す手法を採用することができるが、かかる手法を採用した場合、傾きの積算と同時に傾きに含まれる誤差（計測上の誤差、計算上の誤差を含む）も積算されるため、所定軸方向の一側から他側へ移動体を移動している間に得られた傾きデータのみを用いて積算を行う場合には、積算（演算回数）が多くなる反射面の計測終了点側の端部に近づけば近づくほど表面形状に含まれる誤差が大きくなる。
【００１９】
これに対し、本発明のように、第１測定工程の測定結果から得られる反射面の部分的な第１傾斜データと、該第１傾斜データと対応する第２測定工程の測定結果から得られる反射面の部分的な第２傾斜データとに基づいて反射面の形状を算出する場合には、上記の積算に伴う誤差が全体として平均化される結果として誤差の影響が緩和され、より高精度な反射面の表面形状の算出を行うことが可能となり、反射面の表面形状の計測能力を精度面で向上させることができる。
【００２０】
上記請求項１〜３に記載の各計測方法において、反射面の局部的な回転量は、種々の機構を用いて測定することができるが、請求項４に記載の計測方法の如く、前記反射面の局所的な回転量は、光波干渉計（ＸＩ，ＸθＩ，ＹＩ，ＹθＩ）により測定されることとすることができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、２次元面内を移動可能な移動体（ＷＳＴ）に設けられた少なくとも１つの反射面の形状を計測する計測方法であって、前記２次元面内で前記反射面にほぼ平行な所定軸方向に前記移動体を移動する間に、前記反射面の一部の局部的な回転量と前記移動体の回転量とを同時に測定する工程を、複数回行って前記反射面の前記所定軸方向のほぼ全長にわたる前記局所的な回転量とこれに対応する前記移動体の回転量とのデータを収集する工程と；前記収集する工程で収集されたデータに基づいて、前記反射面の形状を算出する工程と；を含む計測方法である。
【００２２】
これによれば、２次元面内で反射面にほぼ平行な所定軸方向に移動体を移動する間に、反射面の一部の局部的な回転量と移動体の回転量とを同時に測定し、これを複数回行うことで反射面の所定軸方向のほぼ全長にわたる局所的な回転量とこれに対応する移動体の回転量とのデータを収集する。そして、収集されたデータに基づいて、反射面の形状を算出する。このようにすることで、移動体を反射面に平行な所定軸方向に移動する間に、反射面の一部の局所的な回転量と移動体の回転量とを同時に測定するのを、連続的あるいは離散的に行うことによってデータが収集されるので、データの測定のための時間を他の動作と並行して、あるいは他の動作の合間に行うことができ、他の動作の進行を妨げることがない。従って、他の動作のスループットを低下させることがなく、移動体に設けられた反射面の表面形状の計測を実行することが可能となる。
【００２３】
この場合において、請求項６に記載の計測方法の如く、前記収集する工程と、算出する工程とを繰り返し、前記算出する工程で前記反射面の形状が算出される度に、前記反射面の形状データを更新する工程を更に含むこととすることができる。
【００２４】
上記請求項５及び６に記載の各計測方法において、請求項７に記載の計測方法の如く、前記収集する工程は、前記所定軸方向の一側から他側へ前記移動体を移動している間に、前記反射面の前記所定軸方向のほぼ全長にわたる前記局所的な回転量とこれに対応する前記移動体の回転量とのデータを収集する第１収集工程と、前記所定軸方向の他側から一側へ前記移動体を移動している間に、前記反射面の前記所定軸方向のほぼ全長にわたる前記局所的な回転量とこれに対応する前記移動体の回転量とのデータを収集する第２収集工程とを含み、前記算出する工程では、前記第１収集工程で収集されたデータから得られる前記反射面の部分的な第１傾斜データと、該第１傾斜データと対応する前記第２収集工程で収集されたデータから得られる前記反射面の部分的な第２傾斜データとに基づいて（例えば、第１及び第２傾斜データの平均値などに基づいて）前記反射面の形状を算出することとすることができる。
【００２５】
上記請求項５〜７に記載の各計測方法において、請求項８に記載の計測方法の如く、前記反射面の局所的な回転量は、光波干渉計（ＸＩ，ＸθＩ，ＹＩ，ＹθＩ）により測定されることとすることができる。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の計測方法を用いて前記反射面の形状を計測する工程と；前記計測された反射面の形状と、前記反射面を用いて前記移動体の位置を計測する位置計測装置（ＸＩ，ＸθＩ，ＹＩ，ＹθＩ）の計測結果とに基づいて前記移動体を移動して、前記移動体上に載置された感光物体（ＷＳＴ）に対してパターンを転写する工程と；を含む露光方法である。
【００２７】
これによれば、請求項１〜４のいずれか一項に記載の高精度な反射面の形状の計測が行われ、計測された反射面の形状と、反射面を用いて移動体の位置を計測する位置計測装置の計測結果とに基づいて、移動体を移動し、移動体上に載置された感光物体に対してパターンを転写する。従って、位置計測装置の計測結果を計測された反射面の表面形状に応じて補正等することにより、理想的な反射面を用いた場合と同様の精度が得られ、露光の際（パターンの転写の際）の移動体の高精度な位置制御が実現される。これにより、重ね合わせ精度の良好なパターンの転写を行うことが可能となり、最終製品であるデバイスの生産性を向上させることが可能となる。
【００２８】
この場合において、請求項１０に記載の露光方法の如く、前記計測する工程では、前記反射面の一部の局部的な回転量と前記移動体の回転量との同時測定を、複数回行って前記反射面の前記所定軸方向のほぼ全長にわたる前記局所的な回転量とこれに対応する前記移動体の回転量とのデータを得ることとすることができる。
【００２９】
請求項１１に記載の発明は、請求項５〜８のいずれか一項に記載の計測方法を用いて前記反射面の形状を計測する工程と；前記計測された反射面の形状と、前記反射面を用いて前記移動体の位置を計測する位置計測装置の計測結果とに基づいて前記移動体を移動して、前記移動体上に載置された感光物体に対してパターンを転写する工程と；を含む露光方法である。
【００３０】
これによれば、請求項５〜８のいずれか一項に記載の高精度な反射面の形状の計測が行われ、計測された反射面の形状と、反射面を用いて移動体の位置を計測する位置計測装置の計測結果とに基づいて、移動体を移動し、移動体上に載置された感光物体に対してパターンを転写する。従って、位置計測装置の計測結果を前記計測された反射面の表面形状に応じて補正等することにより、理想的な反射面を用いた場合と同様の精度が得られ、移動体の高精度な位置制御が実現される。これにより、重ね合わせ精度の高い高精度なパターンの転写を行うことが可能となる。また、この場合、前述の反射面の形状の計測を、移動体の他の動作、例えば露光処理工程における動作のスループットを低下させることなく実行することができる。従って、最終製品であるデバイスの生産性を向上させることが可能となる。
【００３１】
請求項１２に記載の発明は、請求項５〜８のいずれか一項に記載の計測方法により、前記反射面の形状を計測する工程と；前記反射面の形状の変化が所定量を超えているか否かを判断する工程と；前記反射面の形状の変化が所定量を超えている場合には、警告を発する工程と；前記警告に応じたメンテナンスが実行されるまで待機する工程と；前記メンテナンス終了後、前記移動体を移動し、該移動体上に載置された感光物体に対してパターンを転写する工程と；を含む露光方法である。
【００３２】
これによれば、請求項５〜８のいずれか一項に記載の計測方法により反射面の形状を計測するとともに、反射面の形状の変化が所定量を超えているか否かを判断する。そして、前記所定量を超えている場合には、警告を発しメンテナンスが実行されるまで待機する。その後、メンテナンスが終了した段階で、移動体を移動して、該移動体上に載置された感光物体に対してパターンを転写する。このため、パターンを精度良く感光物体上に転写することが可能となる。また、この場合、前述の反射面の形状の計測を、移動体の他の動作、例えば露光処理工程における動作のスループットを低下させることなく実行することができる。従って、露光装置のスループットを維持しつつ、高精度なパターンの転写ができるので、最終製品であるデバイスの生産性を向上することが可能である。
【００３３】
上記請求項９〜１３に記載の各露光方法において、前記計測する工程は、様々なタイミングで行うことができるが、請求項１４に記載の露光方法の如く、前記計測する工程のうちの一部（例えばデータの計測など）又は全部は、前記移動体上に載置される感光物体の交換の際に行われることとすることができる。
【００３４】
上記請求項９〜１４に記載の各露光方法において、請求項１５に記載の露光方法の如く、前記計測する工程のうちの少なくとも一部は、所定枚数おきの感光物体の交換の度に行なわれることとすることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図４（Ｂ）に基づいて説明する。
【００３６】
図１には、第１の実施形態に係る露光装置１００の概略構成が斜視図にて示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）である。この露光装置１００は、照明系１０、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、感光物体としてのウエハＷが搭載される移動体としてのウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。
【００３７】
前記照明系１０は、図１では、その一部のみしか図示されていないが、実際には、光源、及び照明光学系を含み、その内部に配置された視野絞り（マスキングブレード又はレチクルブラインドとも呼ばれる）で規定される矩形又は円弧状の照明領域ＩＡＲに照明光ＩＬを照射し、回路パターンが形成されたレチクルＲを均一な照度で照明する。照明系１０と同様の照明系は、例えば特開平６−３４９７０１号公報などに開示されている。ここで、照明光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、あるいはＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光などが用いられる。照明光ＩＬとして、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を用いることも可能である。
【００３８】
前記レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが、例えば真空吸着又は静電吸着などにより固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ及びボイスコイルモータ等を含む不図示のレチクルステージ駆動部によって、照明系１０の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微少駆動可能（Ｚ軸回りの回転（θｚ回転）を含む）であるとともに、所定の走査方向（ここではＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。
【００３９】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ面内の位置（θｚ回転を含む）は、該レチクルステージＲＳＴの＋Ｘ側，＋Ｙ側にそれぞれ形成された（あるいは固定された）反射面にレーザビームを照射するＸ軸レチクルレーザ干渉計４４Ｘ及びＹ軸レーザ干渉計４４Ｙによって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。以下においては、これらのレーザ干渉計を纏めて、レチクル干渉計ＲＩと呼ぶものとする。
【００４０】
レチクル干渉計ＲＩからのレチクルステージＲＳＴの位置情報は主制御装置５０に供給される。主制御装置５０は、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいて不図示のレチクルステージ駆動部を介してレチクルステージＲＳＴを駆動制御する。
【００４１】
前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向とされている。投影光学系ＰＬとしては、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／５又は１／４）を有する屈折光学系が使用されている。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲが照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（部分倒立像）が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域に共役な照明光ＩＬの照射領域（露光領域）に形成される。
【００４２】
投影光学系ＰＬの＋Ｘ側近傍には、アライメント検出系ＡＳが配設されている。このアライメント検出系ＡＳは、オフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）方式のマーク検出系である。このアライメント検出系ＡＳとしては、本実施形態では、画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系のアライメントセンサが用いられている。このアライメント検出系ＡＳは、光源（例えばハロゲンランプ）及び結像光学系、検出基準となる指標マークが形成された指標板、及び撮像素子（ＣＣＤ）等を含んで構成されている。そして、アライメント検出系ＡＳでは、光源からのブロードバンド（広帯域）光により検出対象であるマークを照明し、このマーク近傍からの反射光を結像光学系を介して指標からの光とともにＣＣＤで受光する。このとき、マークの像が指標の像とともにＣＣＤの撮像面に結像される。そして、ＣＣＤからの画像信号（撮像信号）に所定の信号処理を施すことにより、検出基準点である指標マークの中心を基準とするマークの位置を計測する。
【００４３】
なお、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したり、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）を干渉させて検出したり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。
【００４４】
前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの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不図示のウエハ駆動部によって、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、ウエハ駆動部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。なお、ウエハ駆動部はＺ軸方向及びＸＹ平面に対する傾斜方向に加えて、ウエハステージＷＳＴをＸＹ面内で微小駆動するアクチュエータを備えていても良い。
【００４５】
ウエハステージＷＳＴの上面には、不図示のウエハホルダを介してウエハＷが真空吸着等により保持されている。また、ウエハステージＷＳＴの上面には、アライメント検出系ＡＳのベースライン計測に用いられる基準マークその他の基準マークが形成された基準マーク板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とほぼ同一高さとされている。
【００４６】
更に、ウエハステージＷＳＴの−Ｘ側端部及び＋Ｙ側端部それぞれには、Ｙ軸方向に延びる反射面を有する移動鏡（平面鏡）ＭＸと、Ｘ軸方向に延びる反射面を有する移動鏡（平面鏡）ＭＹがそれぞれ固設されている。移動鏡ＭＸの反射面には、Ｘ軸方向の位置（距離変化）を検出する干渉計ＸＩからの測長軸ＢＸで示される測長ビームが垂直に投射され、移動鏡ＭＹの反射面にはＹ軸方向の位置を検出する干渉計ＹＩからの測長軸ＢＹで示される測長ビームが垂直に投射される。測長軸ＢＸはＸ軸と平行であり、測長軸ＢＹはＹ軸と平行であり、これら両者は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸで直交する（あるいは垂直に交差する）ようになっている。
【００４７】
更に、一方の移動鏡ＭＸの反射面には、Ｘ軸θ干渉計ＸθＩからＹ軸方向に所定間隔隔てたＸ軸方向に平行な２本のビームＢＸθ１、ＢＸθ２がそれぞれ垂直に投射され、Ｘ軸θ干渉計ＸθＩはそれらの反射光を受光してビームＢＸθ１、ＢＸθ２相互の光路差を計測する。更に、θ干渉計ＸθＩは、２本のビームＢＸθ１、ＢＸθ２のＹ軸方向の間隔で規定された範囲で移動鏡ＭＸの回転量を計測する。
【００４８】
他方の移動鏡ＭＹの反射面には、Ｙ軸θ干渉計ＹθＩからＸ軸方向に所定間隔隔てたＹ軸方向に平行な２本のビームＢＹθ１、ＢＹθ２が垂直に投射され、Ｙ軸θ干渉計ＹθＩはビームＢＹθ１、ＢＹθ２相互の光路差を計測する。更に、θ干渉計ＹθＩは、２本のビームＢＹθ１、ＢＹθ２のＸ軸方向の間隔で規定された範囲で移動鏡ＭＹの回転量を計測する。
【００４９】
図２（Ａ）には、前記干渉計ＸＩの構成の一例をＹ軸方向から見た図が示されている。干渉計ＸＩは、不図示の光源、該光源から射出されるレーザビーム１Ｘの光路上に配置された偏光ビームスプリッタ２Ｘ、該ビームスプリッタ２Ｘの＋Ｚ側にＸＹ面に対して４５°の傾斜角で斜設されたミラー６Ｘ、該ミラー６Ｘの＋Ｘ側に配置された１／４波長板（以下「λ／４板」と呼ぶ）３Ｂ、前記ビームスプリッタ２Ｘの＋Ｘ側に配置されたλ／４板３Ａ、ビームスプリッタ２Ｘの−Ｚ側に配置されたコーナーキューブ５Ｘ、及びビームスプリッタ２Ｘの−Ｘ側に配置されたレシーバ１０Ｘ等を備えている。
【００５０】
この干渉計ＸＩによると、不図示の光源から射出された周波数差を有するとともに、互いに直交した偏光成分（Ｐ偏光成分とＳ偏光成分）を含むＨｅ−Ｎｅレーザビーム１Ｘは、偏光ビームスプリッタ２Ｘに入射し、ここで偏光方向によって移動鏡ＭＸへ向かうビーム（すなわち、前述の測長軸ＢＸで示される測長ビーム）ＢＸと、ミラー６Ｘを介して投影光学系ＰＬの鏡筒８に固定された参照鏡（固定鏡）７Ｘへ向うビーム（以下、「参照ビーム」と呼ぶ）ＢＸｒとに分けられる。ビームスプリッタ２Ｘで反射された参照ビームＢＸｒ（Ｓ偏光）は、ミラー６Ｘで反射され、λ／４板３Ｂを通過して円偏光となって参照鏡７Ｘの下半分に投射される。この参照ビームＢＸｒ（円偏光）は、参照鏡７Ｘで反射され、元の光路を逆向きに戻る。このとき、参照鏡７Ｘで反射された反射ビームはλ／４板３Ｂを再度通過することによって入射光（送り光）と直交した偏光方向のＰ偏光に変換され、ミラー６Ｘで反射された後、偏光ビームスプリッタ２Ｘを透過してコーナーキューブ５Ｘに至る。この参照ビームＢＸｒ（Ｐ偏光）は、コーナーキューブ５Ｘの反射面で反射されて逆向きに折り返され、再びビームスプリッタ２Ｘを透過（通過）し、さらにミラー６Ｘ、λ／４板３Ｂを順次通過し、この際に円偏光に変換されて参照鏡７Ｘの上半分に達する。この参照鏡７Ｘで反射された参照ビームＢＸｒ（円偏光）は、λ／４板３Ｂを再度通過する際にＳ偏光に変換され、ミラー６Ｘ、偏光ビームスプリッタ２Ｘで順次反射され、レシーバ１０Ｘに入射する。
【００５１】
一方、ビームスプリッタ２Ｘを透過した測長ビームＢＸ（Ｐ偏光）は、λ／４板３Ａを通過して円偏光に変換された後、移動鏡ＭＸの下半分に投射される。この移動鏡ＭＸで反射された測長ビームＢＸ（円偏光）は、λ／４板３Ａを通過してＳ偏光に変換され、ビームスプリッタ２Ｘで下方に反射され、コーナーキュー５Ｘの反射面で反射されて逆向きに折り返され、再びビームスプリッタ２Ｘで反射されて、λ／４板３Ａを通過して円偏光に変換され、移動鏡ＭＸの上半分に投射される。この移動鏡ＭＸで反射された測長ビームＢＸ（円偏光）は、λ／４板３Ａを通過してＰ偏光に変換され、ビームスプリッタ２Ｘを通過して前述した参照ビームＢＸｒ（Ｓ偏光）と同軸に合成されてレシーバ１０Ｘに入射する。レシーバ１０Ｘは、移動鏡ＭＸからの反射ビーム（測長ビームＢＸ（Ｐ偏光））と、参照鏡７Ｘからの反射ビーム（参照ビームＢＸｒ（Ｓ偏光））とを、偏光方向を合わせて互いに干渉させ、それらの反射ビーム（光源から射出されたレーザビーム１Ｘに含まれる周波数差を有する互いに直交した偏光成分と実質的に同一のビーム）の周波数差を利用して、ヘテロダイン方式で２つの光路（測長ビームＢＸの光路と参照ビームＢＸｒの光路）の光路長の差（光路差）を検出する。このような光路差の検出が、移動鏡ＭＸのＸ軸方向の位置の変化に応じて行われることにより、結果的に測長ビームＢＸの光路と参照ビームＢＸｒの光路差の変化が検出されることになる。
【００５２】
図１に戻り、前記干渉計ＹＩについても、上述した干渉計ＸＩと同様、ビームスプリッタ、ミラー、レシーバ、λ／４板等を含んで構成されている。なお、干渉計ＹＩも、具体的には図２（Ａ）で説明した干渉計ＸＩと同様の構成となっているので、具体的な構成についてはその説明を省略するものとする。
【００５３】
前記θ干渉計ＸθＩは、図２（Ｂ）に示されるように、不図示の光源、該光源から射出されるレーザビーム１１Ｘの光路上に設けられた偏光ビームスプリッタ（以下、適宜「ビームスプリッタ」と略述する）１２Ｘ、該ビームスプリッタ１２Ｘの＋Ｘ側にＸＺ面に対して傾斜角４５°で斜設されたミラー１５Ｘ、該ミラーの＋Ｙ側にミラー１５Ｘと同様に斜設されたミラー１６Ｘ、該ミラー１６Ｘの＋Ｘ側に配置されたλ／４板１４Ｂ、前記偏光ビームスプリッタ１２Ｘの−Ｙ側に前記ミラー１５Ｘの向きとは直交する向きで配置されたミラー１３Ｘ、該ミラー１３Ｘの＋Ｘ側に配置されたλ／４板１４Ａ、及び偏光ビームスプリッタ１２Ｘの＋Ｙ側に配置されたレシーバ１７Ｘ等を備えている。
【００５４】
このθ干渉計ＸθＩによると、不図示の光源から射出された周波数差を有するとともに、互いに直交した偏光成分（Ｐ偏光成分とＳ偏光成分）を含むＨｅ−Ｎｅレーザビーム１１Ｘは、ビームスプリッタ１２Ｘで反射又は透過することにより２つに分岐され、ビームスプリッタ１２Ｘで反射したＳ偏光のビームはミラー１３Ｘで反射された後、λ／４板１４Ａを介して円偏光のビームＢＸθ１となって移動鏡ＭＸの１点に対して垂直に投射される。ビームスプリッタ１２Ｘを透過したＰ偏光のビームはミラー１５Ｘ、１６Ｘで順次反射された後、λ／４板１４Ｂを通過して円偏光のビームＢＸθ２となって移動鏡ＭＸの別の点に対して垂直に投射される。ここでビームＢＸθ１とビームＢＸθ２はＸ軸に対して平行であり、Ｙ軸方向の間隔は移動鏡ＭＸの反射面上でＳＸ（１０ｍｍ〜数十ｍｍ程度）に設定されている。
【００５５】
移動鏡ＭＸで反射されたビームＢＸθ１（円偏光）は、λ／４板１４Ａを再度通過してＰ偏光のビームとなった後、ミラー１３Ｘで反射され、さらにビームスプリッタ１２Ｘを透過してレシーバ１７Ｘに入射する。一方、移動鏡ＭＸで反射されたビームＢＸθ２（円偏光）は、λ／４板１４Ｂを再度通過してＳ偏光のビームとなった後、ミラー１６Ｘ、１５Ｘで順次反射され、ビームスプリッタ１２Ｘに至る。そして、このビーム（Ｓ偏光）は、偏光ビームスプリッタ１２Ｘで反射されて、前述のＰ偏光のビームと同軸に合成されてレシーバ１７Ｘに入射する。
【００５６】
レシーバ１７Ｘは、入射したビームＢＸθ１の反射ビーム（Ｐ偏光）と、ビームＢＸθ２の反射ビーム（Ｓ偏光）とを、偏光方向を合わせて互いに干渉させ、それらの反射ビーム（光源から射出されたレーザビーム１１Ｘに含まれる周波数差を有する互いに直交した偏光成分と実質的に同一のビーム）の周波数差を利用して、ヘテロダイン方式で２つの光路（ビームＢＸθ１の光路とビームＢＸθ２の光路）の光路長の差（光路差）を検出する。このような光路差の検出が、移動鏡ＭＸのθｚ方向の姿勢の変化に応じて行われることにより、結果的にビームＢＸθ１の光路とビームＢＸθ２の光路差の変化が検出されることになる。
【００５７】
なお、θ干渉計ＸθＩは上記説明では省略したが、実際には干渉計ＸＩ及び干渉計ＹＩと同様に参照鏡（固定鏡）を基準として、移動鏡ＭＸの２点での光路差を計測するようになっている。
【００５８】
図１に戻り、他方のθ干渉計ＹθＩについても、ビームスプリッタ、ミラー、λ／４板、レシーバ等を含んで構成されているが、上記θ干渉計ＸθＩと同様の構成であるので、その詳細な説明は省略するものとする。
【００５９】
なお、上記各干渉計の構成は一例であり、その他の構成を採用することも可能である。要は、２本のビームＢＸθ１、ＢＸθ２の光路差の変化量及び２本のビームＢＹθ１、ＢＹθ２の光路差の変化量が求められれば良い。例えば、θ干渉計ＸθＩ，ＹθＩの代わりに、干渉計ＸＩ又はＹＩと同一構成の一対の干渉計を、その測長軸が上記間隔だけ離れるように、移動鏡ＭＸ，ＭＹにそれぞれ対応して配置し、それらの計測値と上記間隔とから移動鏡ＭＸ，ＭＹの反射面の局所的な回転量とウエハステージＷＳＴの回転量（ヨーイング）とを求めるようにしても良い。この場合、Ｘ軸とＹ軸の各々で、その一対の干渉計のみを用いることとし、干渉計ＸＩ，ＹＩを設けなくても良い。なお、前述の参照鏡７Ｘなどは必ずしも投影光学系ＰＬに設けなくても良いし、ウエハステージＷＳＴのＸ軸回りの回転量（ピッチング量）やＹ軸回りの回転量（ローリング量）の計測に用いられる干渉計を追加しても良い。
【００６０】
上述した干渉計ＸＩ、ＹＩ、ＸθＩ、ＹθＩそれぞれのレシーバからの計測信号（検出信号）は、図１の主制御装置５０に送られる。
【００６１】
本実施形態の露光装置１００によると、通常のスキャニング・ステッパと同様に、レチクルアライメント及び前述したアライメント検出系ＡＳのベースライン計測、並びにＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式等のウエハアライメントなどの所定の準備作業の後、レチクル干渉計ＲＩ及びウエハ干渉計（ＸＩ，ＸθＩ、ＹＩ，ＹθＩ）の計測値に基づいて、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを移動しつつ、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれ、ウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルＲの回路パターンが転写される。
【００６２】
そして、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷに対する露光が終了した段階で、不図示のウエハ交換機構によりウエハステージＷＳＴ上で露光済みのウエハと次の露光対象であるウエハとの交換が行われる。このようにして、ウエハ交換→前述のウエハアライメントなど→ステップ・アンド・スキャン方式の露光が順次繰り返し行われることにより、多数枚のウエハに対する露光処理が行われる。
【００６３】
本実施形態の露光装置１００では、所定枚数、例えば１ロット（１ロットは例えば２５枚又は５０枚など）おきのウエハの交換の度に、すなわち１ロットの最終のウエハに対する露光が終了し、そのウエハと次のロットの先頭のウエハとの交換を行う際に、主制御装置５０によってウエハステージＷＳＴ上の移動鏡ＭＸ、ＭＹの反射面の表面形状の計測が行われるようになっている。
【００６４】
以下、この反射面の表面形状の計測方法について詳細に説明する。
【００６５】
図３には、ウエハステージＷＳＴ上のウエハに対する露光動作が終了したときの位置（露光終了位置）にあるウエハステージＷＳＴが符号ＷＳＴＥで示され、ウエハ交換が行われる位置（ウエハ交換位置）にあるウエハステージＷＳＴが符号ＷＳＴＬで示されている。以下では、説明の便宜上、露光終了位置を露光終了位置ＷＳＴＥと表記し、ウエハ交換位置をウエハ交換位置ＷＳＴＬと表記するものとする。
【００６６】
本実施形態の露光装置１００では、前ロットの最終のウエハを次ロットの先頭のウエハに交換する場合（以下、「ロット先頭のウエハ交換時」と呼ぶ）以外のウエハ交換時には、通常と同様に、ウエハステージＷＳＴの露光終了位置ＷＳＴＥからウエハ交換位置ＷＳＴＬまで移動、及びウエハ交換位置ＷＳＴＬから露光開始位置までの移動は、ウエハステージＷＳＴの移動距離がほぼ最短となるような経路に沿って行われる。
【００６７】
一方、ロット先頭のウエハ交換時には、ウエハステージＷＳＴは、まず、主制御装置５０により、図４（Ａ）に示されるように、露光終了位置ＷＳＴＥから符号ＷＳＴＭで示される中間位置（以下、中間位置ＷＳＴＭと表記する）に向けてＸ軸方向に沿って移動される。そして、この移動の間に、主制御装置５０により移動鏡ＭＹの反射面の表面形状を算出するためのデータが取得される。
【００６８】
すなわち、主制御装置５０は、干渉計ＸＩ、ＹＩの計測値をモニタしつつ、ウエハステージＷＳＴを、上述の如く、露光終了位置ＷＳＴＥから中間位置ＷＳＴＭまで−Ｘ方向に移動する。この移動は、移動開始後の加速、等速移動、移動終了直前の減速の順で行われる。この場合の加速域、減速域は僅かであり、殆どが等速域である。
【００６９】
上記のウエハステージＷＳＴの移動中、主制御装置５０は、干渉計ＸＩの計測値の所定回数おきのサンプリングのタイミングに同期して、干渉計ＹθＩ及びＸθＩの計測値をサンプリングし、次のようにして、移動鏡ＭＹの反射面の表面形状算出のための第１の凹凸量（第１傾斜データ）の算出を行う。
【００７０】
ここで、図５に基づき、移動鏡ＭＹの反射面の第１の凹凸量の算出方法について説明する。
【００７１】
なお、前述したように、θ干渉計は実際には固定鏡（前述の参照鏡）を基準にして移動鏡ＭＸ、ＭＹの反射面の回転量を計測しているが、ここでは説明を簡単にするために、θ干渉計ＹθＩは図５に示されるように仮想的に固定された基準線ＲＹを基準に移動鏡ＭＹの局部的な回転量を検出するものとして説明を行う。
【００７２】
図５において、基準線ＲＹと移動鏡ＭＹの距離をＹａ（干渉計ＹＩで計測している値）とし、その位置での移動鏡ＭＹの局部的な回転量（傾斜角、曲り角）をθＹ（ｘ）とする。θ干渉計ＹθＩは、基準線ＲＹ上でＸ軸方向にＳＹだけ離れた２点で、移動鏡ＭＹまでの距離Ｙθ１とＹθ２を計測し、両距離の差分Ｙθ（ｘ）を計測する。すなわち、次式（１）で示される差分Ｙθ（ｘ）を計測する。
【００７３】
Ｙθ（ｘ）＝Ｙθ２−Ｙθ１  ……（１）
【００７４】
ここで、主制御装置５０は、移動鏡ＭＹがＸ軸方向の基準点Ｏｘにあるとき、すなわち移動鏡ＭＹの反射面上の固定された点Ｏに、干渉計ＹＩの測長ビームが入射している時点から計測を開始しているものとする。なお、この時点は、ウエハステージＷＳＴが加速を終了した時点である。このとき、主制御装置５０は、干渉計ＹＩ及びθ干渉計ＸθＩの計測値をともに零リセットしているものとする。
【００７５】
図５の下半部には、このリセットの様子が視覚的に示されている。
【００７６】
この場合において、移動鏡の局部的な回転量（傾斜角）θＹ（ｘ）は多くとも１〜２秒程度の微小角であり、間隔ＳＹは１０ｍｍから数十ｍｍであるので、角度θＹ（ｘ）は次式（２）にて近似することが可能である。
【００７７】
θＹ（ｘ）＝Ｙθ（ｘ）／ＳＹ  ……（２）
【００７８】
一方、移動鏡ＭＹの位置Ｏｘにおける反射面のＹ座標値を基準（ΔＹ（ｘ）＝０）とする凹凸量ΔＹ（ｘ）は、基準点Ｏｘをｘ＝０として、次式（３）にて求めることができる。
【００７９】
【数１】
2004241666.tif 000003
【００８０】
但し、実際には、移動中には、ウエハステージＷＳＴにヨーイングが発生し得るため、ΔＹ（ｘ）は、移動鏡ＭＹの反射面の傾斜による凹凸の他に、ヨーイング量による誤差分を含んでいる。従って、そのヨーイング量による誤差分を上式（３）で求められる値から差し引く必要がある。
【００８１】
この場合、ウエハステージＷＳＴはＸ軸方向に一次元移動するだけなので、θ干渉計ＸθＩの２本のビームＢＸθ１、ＢＸθ２は移動鏡ＭＸの反射面上の実質的に同一の点にそれぞれ投射され続ける。この場合、θ干渉計ＸθＩの計測値は前述の如く基準点Ｏｘでリセットされているので、位置ｘでのθ干渉計ＸθＩの値は、基準点Ｏｘを基準としたウエハステージＷＳＴのヨーイング量Ｘθ（ｘ）となる。
【００８２】
そこで、反射面の凹凸量ΔＹ（ｘ）を算出するのに用いたθ干渉計ＹθＩの計測値θＹ（ｘ）に対応するθ干渉計ＸθＩによる計測値Ｘθ（ｘ）を用いて、次式（４）のような補正演算を行なうことにより、移動鏡ＭＹの反射面の真の凹凸量ＤＹ１（ｘ）を求める。
【００８３】
【数２】
2004241666.tif 000004
【００８４】
そこで、主制御装置５０では、上式（４）の演算を、データθＹ（ｘ）及びＸθ（ｘ）をサンプリングする毎に行い、各サンプリング点に対応する移動鏡ＭＹの反射面の第１の凹凸量ＤＹ１（ｘ）をメモリ内に格納する。
【００８５】
このとき、上式（４）の演算の対象となる、最終のサンプリングデータは、ｘ＝Ｌに対応するデータであるものとする。ｘ＝Ｌとなる時点は、ウエハステージＷＳＴが減速を開始した点に一致しているものとする。
【００８６】
次に、主制御装置５０は、図４（Ｂ）に示されるように、干渉計ＸＩ、ＹＩの計測値をモニタしつつ、ウエハステージＷＳＴを、中間位置ＷＳＴＭからウエハ交換位置ＷＳＴＬに向けて＋Ｙ方向に移動する。この移動も、移動開始後の加速、等速移動、移動終了直前の減速の順で行われる。この場合の加速域、減速域は僅かであり、殆どが等速域である。
【００８７】
上記のウエハステージＷＳＴの移動中、主制御装置５０は、干渉計ＹＩの計測値の所定回数おきのサンプリングのタイミングに同期して、干渉計ＹθＩ及びＸθＩの計測値を同時にサンプリングし、そのサンプリングの度に、前述と同様にして、移動鏡ＭＸの反射面の第１の凹凸量（第１傾斜データ）の算出を行う。
【００８８】
すなわち、主制御装置５０は、θ干渉計ＸθＩの計測値をＸθ（ｙ）、θ干渉計ＸθＩの２本のビームの間の間隔をＳＸ（図２（Ｂ）参照）として、反射面の局部的な回転量、すなわち傾斜角（曲り角）θＸ（ｙ）を次式（５）に従って算出するとともに、θ干渉計ＹθＩの計測値をＹθ（ｙ）として、次式（６）に基づいて、移動鏡ＭＸの反射面の第１の凹凸量ＤＸ１（ｙ）を求める。
【００８９】
θＸ（ｙ）＝Ｘθ（ｙ）／ＳＸ  ……（５）
【００９０】
【数３】
2004241666.tif 000005
【００９１】
以上のようにして、主制御装置５０は、各サンプリング点に対応する移動鏡ＭＸの反射面の第１の凹凸量ＤＸ１（ｙ）を求め、メモリ内に格納する。
【００９２】
このとき、上式（６）の演算の対象となる、最終のサンプリングデータは、ｙ＝Ｌ’に対応するデータであるものとする。ｙ＝Ｌ’となる時点は、ウエハステージＷＳＴが減速を開始した点に一致しているものとする。
【００９３】
その後、ウエハ交換位置ＷＳＴＬにおいて、不図示のウエハ交換機構により、ウエハステージＷＳＴ上の前ロットの最終ウエハと次ロットの先頭のウエハとの交換が行われる。
【００９４】
ウエハ交換の終了後、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴを、次ロットの先頭のウエハに対する露光開始位置まで移動するが、その際に、上述した露光終了位置ＷＳＴＥからウエハ交換位置ＷＳＴＬへの移動経路とは逆の経路を辿って、ウエハステージＷＳＴを、露光終了位置ＷＳＴＥに移動する。
【００９５】
すなわち、主制御装置５０は、まず、ウエハステージＷＳＴを、図４（Ｂ）とは反対の経路で、ウエハ交換位置ＷＳＴＬから中間位置ＷＳＴＭまで＋Ｙ方向に移動し、この移動中における等速移動の間に計測されたデータのみを用いて、前述と同様の手順で、移動鏡ＭＸの反射面の第２の傾斜データとしての第２の凹凸量ＤＸ２（ｙ）を算出し、メモリに記憶する。この場合、移動鏡ＭＸの反射面の第２の凹凸量ＤＸ２（ｙ）は、次式（７）に基づいて算出される。
【００９６】
【数４】
2004241666.tif 000006
【００９７】
次いで、主制御装置５０は、図４（Ａ）とは反対の経路で、ウエハステージＷＳＴを中間位置ＷＳＴＭから露光終了位置ＷＳＴＥまで＋Ｘ方向に移動し、この移動中における等速移動の間に計測されたデータのみを用いて、前述と同様の手順で、移動鏡ＭＹの反射面の第２の傾斜データとしての第２の凹凸量ＤＹ２（ｘ）を算出し、メモリに記憶する。この場合、移動鏡ＭＹの反射面の第２の凹凸量ＤＹ２（ｘ）は、次式（８）に基づいて算出される。
【００９８】
【数５】
2004241666.tif 000007
【００９９】
その後、主制御装置５０は、ウエハ交換前のウエハステージの移動の際に算出された移動鏡ＭＸ、ＭＹの第１の凹凸量のデータＤＸ１（ｙ），ＤＹ１（ｘ）と、これに対応する、ウエハ交換後の移動の際に算出された移動鏡ＭＸ、ＭＹの第２の凹凸量のデータＤＸ２（ｙ），ＤＹ２（ｘ）を用いて、次式（９）、（１０）に基づいて、移動鏡ＭＸ、ＭＹの真の反射面の表面形状（凹凸量）ＤＹ（ｘ）、ＤＸ（ｙ）を算出する。
【０１００】
ＤＸ（ｙ）＝（ＤＸ１（ｙ）＋ＤＸ２（ｙ））／２      ……（９）
ＤＹ（ｘ）＝（ＤＹ１（ｘ）＋ＤＹ２（ｘ））／２      ……（１０）
【０１０１】
上記のように移動鏡ＭＸ、ＭＹの反射面の第１の凹凸量（第１傾斜データ、すなわち往路データ）と第２の凹凸量（第２傾斜データ、すなわち復路データ）とを平均化することで、往路のみのデータを用いて反射面の表面形状（凹凸量）を求める従来例に比べて、計測精度を格段に向上させることができる。すなわち、上述の如く、反射面の部分的な曲がり量（傾斜角）を積算（積分）することにより凹凸量を求めるという手法を採用した場合、往路のみのデータを用いる場合には、前述の式（２）、式（５）の近似の際の誤差が積算される結果、反射面の端部近傍に近づくほど算出結果に大きな誤差が含まれるが、往路データと復路データとを平均することで、移動鏡のいずれの部分においても、その誤差を同程度の値にすることができ、その誤差の影響を緩和することができる。
【０１０２】
具体的には、一方向への移動中（等速移動中）に例えばＮ点で測定し、Ｎ個の局部的な回転量（傾き角）のデータを積算する場合、その積算値に含まれる誤差は、一般に正規分布に従い、積算値の真の値からの乖離量（誤差）の大きさは、その標準偏差で表すことができる。１つ１つのデータに含まれる誤差の分布の分散をσ２とすると、ｍ点目（１≦ｍ≦Ｎ）においては、積算値に含まれる誤差の分布の分散は、ｍσ２となるので、標準偏差は√ｍ・σとなる。すなわち、積算値には√ｍに比例する誤差が含まれることとなる。従って、Ｎ点目においては、√Ｎに比例する誤差が含まれることとなる。
【０１０３】
これに対し、本実施形態のように、ウエハステージＷＳＴを往復して得られた往路データ及び復路データを平均化することにより、移動鏡の真の表面形状を算出すれば、端からｍ点目（１≦ｍ≦Ｎ）の形状誤差は、（√ｍ＋√（Ｎ−ｍ＋１）／２）に比例するので、Ｎ点目（反射面の一方の端部の計測点）では、形状誤差は、（√Ｎ＋１）／２に比例する。従って、往路データのみを用いた場合（Ｎ点目の誤差の比例定数√Ｎ）と往復データを平均化した場合（比例定数（√Ｎ＋１）／２）との差は、（√Ｎ−１）／２となり、この値はＮが１より大きい整数の場合には常に正の値となるので、移動鏡の端部近傍における反射面の表面形状の計測誤差は、往路データのみを用いる場合に比べて明らかに小さくなり、その計測誤差が緩和されることとなる。
【０１０４】
本実施形態の露光装置１００では、主制御装置５０が、上述したような移動鏡ＭＸ、ＭＹの反射面の表面形状の計測を、ロット先頭のウエハの交換毎に行い、表面形状の計測結果を逐次更新する。
【０１０５】
そして、あるロットのウエハに対する露光処理動作中は、ウエハアライメント及び露光動作等のウエハステージＷＳＴの移動に際し、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の位置に応じて、Ｙ軸干渉計ＹＩの計測値を、そのロットの先頭で計測した（又は更新した）表面形状ＤＹ（ｘ）を用いて補正することとし、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置に応じて、Ｘ軸干渉計ＸＩの計測値を、そのロットの先頭で計測した（又は更新した）表面形状ＤＸ（ｙ）を用いて補正する。
【０１０６】
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００の主制御装置５０が実行する移動鏡（ＭＸ又はＭＹ）の反射面の表面形状の計測方法によると、ＸＹ２次元面内で移動鏡（ＭＸ又はＭＹ）の反射面にほぼ平行な所定軸（Ｙ軸又はＸ軸）方向にウエハステージＷＳＴを移動している間に、反射面の局部的な回転量（傾き）とウエハステージＷＳＴの回転量（ヨーイング）とが同時に測定される。そして、ウエハステージＷＳＴがほぼ等速で移動しているときに測定された移動鏡の反射面の局部的な回転量とこれに対応するウエハステージＷＳＴの回転量のみを用いて、反射面の形状が算出される。従って、ウエハステージＷＳＴの加減速に起因する反射面の変形の影響を受けることなく、反射面の表面形状を計測することが可能である。この場合、ウエハステージの加速時や減速時などでは、反射面の局部的な回転量とウエハステージＷＳＴの回転量（ヨーイング）との同時測定は、行っても行わなくても良い。要は、反射面の表面形状の算出に、ウエハステージＷＳＴがほぼ等速で移動するときに測定されたデータのみが用いられれば良い。
【０１０７】
また、反射面の局部的な回転量（傾き）とウエハステージＷＳＴの回転量（ヨーイング）との同時測定を開始した後、測定終了までの間、ウエハステージＷＳＴの位置決め動作（停止動作）が不要となるので、その位置決めの前後での加減速時間が不要となり、その分、計測時間の短縮が可能である。
【０１０８】
また、本実施形態の露光装置１００の主制御装置５０が実行する移動鏡（ＭＸ又はＭＹ）の反射面の表面形状の計測方法によると、ＸＹ２次元面内で移動鏡（ＭＸ又はＭＹ）の反射面にほぼ平行な所定軸（Ｙ軸又はＸ軸）方向の一側から他側へウエハステージＷＳＴを移動している間に移動鏡の反射面の局部的な回転量とウエハステージの回転量（ヨーイング）とが同時に測定され、所定軸方向の他側から一側へウエハステージＷＳＴを移動している間に移動鏡の反射面の局部的な回転量とウエハステージの回転量（ヨーイング）とが同時に測定される。そして、一側から他側へウエハステージＷＳＴを移動する際に測定される測定結果から得られる反射面の部分的な傾斜データである第１の凹凸量（往路データＤＸ１（ｙ）又はＤＹ１（ｘ））と、該傾斜データに対応する他側から一側へウエハステージＷＳＴを移動する際に測定される測定結果から得られる反射面の部分的な傾斜データである第１の凹凸量（復路データＤＸ２（ｙ）、ＤＹ２（ｘ））との平均値に基づいて反射面の形状が算出される。この結果、各凹凸量を算出する際に行われた前述の積算に伴う誤差が全体として平均化される結果として誤差の影響が緩和され、より高精度な反射面の表面形状の算出を行うことが可能となり、反射面の表面形状の計測能力を精度面で向上させることができる。
【０１０９】
また、本実施形態の露光装置１００によると、前述の如くして高精度な移動鏡ＭＸ、ＭＹの反射面の形状の計測が行われ、その計測された反射面の形状と、反射面を用いてウエハステージＷＳＴの位置を計測するレーザ干渉計ＸＩ、ＹＩの計測結果とに基づいて、ウエハステージＷＳＴの位置を制御しつつ、ウエハステージＷＳＴ上に載置されたウエハＷ上の各ショット領域に対してレチクルＲのパターンがステップ・アンド・スキャン方式で転写される。従って、理想的な（フラットな）反射面を用いた場合と同様の精度が得られ、ウエハステージＷＳＴの高精度な位置制御が実現される。これにより、重ね合わせ精度の良好なパターンの転写を行うことが可能となり、最終製品であるデバイスの生産性を向上させることが可能となる。
【０１１０】
この場合において、上記の反射面の表面形状の計測結果に基づく、レーザ干渉計ＸＩ、ＹＩの計測結果の補正は、露光時のみでなく、それに先立って行われるウエハアライメント時にも行われるので、ウエハアライメント精度の向上も可能である。
【０１１１】
また、本実施形態の露光装置１００では、主制御装置５０により、上記の移動鏡の表面形状の計測が、ロット先頭のウエハ交換の際に、ウエハステージの移動経路を通常と僅かに異ならせて行われるので、特にスループットを低下させることもないとともに、その表面形状の算出結果（計測結果）に基づいて表面形状が逐次更新されるので、長期にわたり、ウエハステージＷＳＴの位置制御性を精度良く保つことができる。
【０１１２】
なお、上記実施形態では、移動鏡ＭＸ、ＭＹの反射面の表面形状算出のための各データのサンプリングを、それぞれの往路、復路について、途中でウエハステージＷＳＴを停止させることなく、所定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、途中でウエハステージＷＳＴを停止させる動作が数回程度含まれていても良い。この場合、その停止位置を境界として複数区間に分け、区間毎にウエハステージＷＳＴの等速移動中に、反射面の局部的な回転量（傾き）とウエハステージＷＳＴの回転量（ヨーイング）との同時測定を所定のサンプリング間隔で行っても良い。かかる場合であっても、データのサンプリングをウエハステージＷＳＴの等速移動中に行うので、位置決めの整定を待ってデータの取り込みを行う場合に比べてその測定時間の短縮が可能である。
【０１１３】
また、上記実施形態では、反射面の局部的な回転量（傾き）とウエハステージＷＳＴの回転量（ヨーイング）との同時測定のみならず、その測定したデータを用いた前述の第１の凹凸量、第２の凹凸量の算出をも、ウエハステージＷＳＴの移動中に行うものとしたが、これに限らず、上記の同時測定のみをウエハステージＷＳＴの移動中に行い、その測定したデータ及びウエハステージＷＳＴの位置とを互いに関連づけてメモリ内に格納しておき、後で、往路、復路のそれぞれについて必要な演算を行っても良いし、あるいは、反射面の真の表面形状の算出に必要な往路復路のデータをメモリ内に蓄積した後、全ての演算を纏めて一度に行うようにしても良い。
【０１１４】
なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向およびＹ軸方向に関して往復移動しつつ、往路の計測データのうちのウエハステージＷＳＴが等速移動中にサンプリングされた測定データ及び復路の測定データのうちのウエハステージＷＳＴが等速移動中に測定された測定データを用いて反射面の表面形状（第１傾斜データ、第２傾斜データ）を算出し、それらのデータを平均化することで反射面の表面形状を算出するものとしたが、本発明がこれに限られるものではなく、例えば、ウエハステージの等速移動時以外（例えば加減速時）にサンプリングされたデータを用いても良い。かかる場合であっても、往路でサンプリングした測定データと復路でサンプリングした測定データを用いて、前述と同様にして反射面の表面形状を求めることにより、前述の平均化による誤差の影響の軽減は可能である。
【０１１５】
また、上記実施形態では、往路と復路とでウエハステージＷＳＴの同一座標点で前述のデータ（反射面の局部的な回転量とウエハステージＷＳＴの回転量のデータ）のサンプリングが行われることを前提としたが、これは説明の複雑化を避ける観点からこのようにしてものであり、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、往路と復路とで、異なる座標点で反射面の局部的な回転量とウエハステージＷＳＴの回転量のサンプリングを行うことも可能である。この場合には、往路データと復路データとの平均化演算に先立って、各サンプリングデータを用いて算出した往路データ（第１の凹凸量）と復路データ（第２の凹凸量）の一方をウエハステージＷＳＴのＸ座標、又はＹ座標を独立変数とする関数に近似し、その関数に他方のデータのサンプリングが行われた座標値を代入して、その点における凹凸量を求め、その値を用いて前述の平均化演算を行うようにしても良い。あるいは、サンプリング時の座標値が最も近い往路データ（第１の凹凸量）と復路データ（第２の凹凸量）とで平均化演算を行うようにしても良い。
【０１１６】
また、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴをＸ，Ｙの両軸方向に往復移動しつつ、移動鏡の反射面の表面形状を計測することとしたが、これに限らず、例えば、Ｘ軸方向（又はＹ軸方向）のみ往復移動して計測し、Ｙ軸方向（又はＸ軸方向）は一側から他側にのみ移動して計測することとしても良い。更に、移動鏡の反射面の表面形状の計測に要する時間を短縮するという観点からは、Ｘ、Ｙ軸のいずれに関しても一側から他側にのみ移動して計測することとしても良い。かかる場合であっても、ウエハステージＷＳＴのほほ等速移動時にサンプリングした前述の各データを用いて移動鏡反射面の表面形状を算出することにより、ウエハステージＷＳＴの加減速に起因する反射面の変形の影響を受けることなく、反射面の表面形状を精度良く、計測することが可能である。また、上記の加減速時間が不要なことから、前記反射面の局部的な回転量とウエハステージＷＳＴの回転量との同時測定を、前述の特許文献１に記載の発明などに比べて頻繁に行うことが可能となり、より細かなデータの収集が可能となり、この点において計測精度を向上させることも可能である。
【０１１７】
また、上記実施形態では、前ロットの最終ウエハの露光終了後、次ロットの先頭のウエハに交換する際に、移動鏡ＭＸ，ＭＹの反射面の表面形状の計測を行うこととしたが、これに限らず、ロットの途中のウエハ交換の際に、行っても良い。すなわち、ウエハ交換とは関係なく、ロット毎等の適宜な時に、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向、又はＹ軸方向に等速で駆動して、上記実施形態と同様に、移動鏡ＭＸ，ＭＹの反射面の表面形状を計測することとしても良い。
【０１１８】
なお、上記実施形態では、露光終了位置からＸ軸方向一側（−Ｘ側）への移動を開始したが、本発明がこれに限られるものではなく、露光終了位置から干渉計ＸθＩのビームが当たらなくなるぎりぎりの位置までＸ軸方向他側（＋Ｘ側）へ移動した後に、計測のためのＸ軸方向一側（−Ｘ側）へのウエハステージＷＳＴの移動を開始しても良い。
【０１１９】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について、図６に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の部分については、同一の符号を用いるとともにその説明を簡略にし、若しくは省略するものとする。この第２の実施形態の露光装置は、主制御装置５０によって実行される、ウエハステージＷＳＴ上の移動鏡ＭＸ，ＭＹの反射面の表面形状の計測方法及び計測のタイミングが前述した第１の実施形態の露光装置と異なるのみで、装置構成などは前述した第１の実施形態と同様である。従って、以下では重複説明を避ける観点から、相違点を中心として説明する。
【０１２０】
図６には、ウエハステージＷＳＴの平面図が示されている。この図６に示されるように、ウエハステージＷＳＴ上に載置されたウエハＷ上には前層までの露光によりＮ個のショット領域Ｓｉ（ｉ＝１〜Ｎ）がマトリクス状に形成されている。
【０１２１】
ウエハＷに対する第２層目以降の露光動作においては、ステップ・アンド・スキャン方式で露光が行われ、ショット領域Ｓ１〜ＳＮに対して、レチクルＲのパターンが重ね合わせて転写される。このステップ・アンド・スキャン方式での露光の際の投影光学系ＰＬの投影中心（光軸）のウエハＷに対する相対的な移動経路の一部が図６中のウエハ上に記載されている（図６の経路ＲＥ参照）。なお、実際には、投影光学系ＰＬが固定で、ウエハステージＷＳＴが移動するのであるが、図示の便宜上、及び説明を分かり易くする観点から、図６においては投影光学系ＰＬが移動するかのように図示されている。
【０１２２】
この経路ＲＥにおいては、走査開始位置（加速開始位置）ＰＡからウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向の加速が開始され、ショット領域Ｓ１に露光領域（前述の照明領域ＩＡＲに共役な照明光ＩＬのウエハ上の照射領域）の前端が掛かる直前にウエハステージＷＳＴ（及びレチクルステージＲＳＴ）が等速移動状態となる。そして、等速移動中に露光が行われた後、露光領域の全体（後端）がショット領域から外れた段階で露光が終了するとともにウエハステージＷＳＴの減速が開始され、所定位置ＰＢにて停止する。なお、走査露光の開始直後及び終了直前ではそれぞれ露光領域の一部がショット領域から外れるが、実際には前述のレチクルブラインドなどによってショット領域の外側に照明光が照射されるのを防止している。
【０１２３】
その後、ウエハステージＷＳＴは、−Ｘ方向へのステッピング動作を開始する。このステッピングにおいては、加速→等速→減速移動を行って、次のショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）ＰＣまで移動し、停止する。これ以降は、上記と同様に経路ＲＥに沿ってウエハステージＷＳＴが移動され、露光動作とステッピング動作が繰り返され、ウエハＷ上のショット領域Ｓ１〜ＳＮに対していわゆる完全交互スキャン方式でレチクルＲのパターンが転写される。
【０１２４】
ところで、本第２の実施形態の露光装置では、主制御装置５０は、露光動作及びステッピング動作におけるウエハステージＷＳＴの移動中に、上記第１の実施形態と同様の、移動鏡ＭＸ，ＭＹの表面形状を算出するためのデータ（移動鏡の局所的な回転量及びウエハステージＷＳＴの回転量（ヨーイング））のサンプリングを行う。
【０１２５】
すなわち、主制御装置５０は、走査露光中にウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を計測する干渉計ＹＩの計測値の所定回数おきのサンプリングのタイミングに同期して、移動鏡ＭＸの局所的な回転量を計測する干渉計ＸθＩ及びウエハステージＷＳＴの回転量（ヨーイング）を計測する干渉計ＹθＩの計測値を、サンプリングするとともに、それらの計測値を相互にかつ、干渉計ＹＩの計測値に対応付けてメモリに記憶する。
【０１２６】
また、主制御装置５０は、ステッピング動作中におけるウエハステージＷＳＴの等速移動中に、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の位置を計測する干渉計ＸＩの計測値の所定回数おきのサンプリングのタイミングに同期して、移動鏡ＭＹの局所的な回転量を計測する干渉計ＹθＩの計測値及びウエハステージの回転量（ヨーイング）を測定する干渉計ＸθＩの計測値を、サンプリングするとともに、それらの計測値を相互にかつ、干渉計ＸＩの計測値に対応付けてメモリに記憶する。
【０１２７】
このような各データサンプリングを露光動作及びステッピング動作の度に繰り返し行い、移動鏡ＭＸ，ＭＹのそれぞれについて、往路、復路のそれぞれで反射面の長手方向ほぼ全域にわたって、反射面の表面形状の算出に用いられるデータが収集できたときに、前述した式（４）、（６）、（７）、（８）にそれぞれ基づいて、反射面の表面形状をそれぞれ算出することとする。
【０１２８】
ここで、各計測点について計測されるデータの数に差異が生ずることとなるが、このような場合には、最新のデータを用いることとしても良いし、平均値を用いても良い。
【０１２９】
そして、主制御装置５０は、前述の式（４）、（８）の演算をともに実行できた時点の後に、式（１０）の演算を実行して、移動鏡ＭＹの反射面の表面形状を算出し、予めメモリ内に記憶されている表面形状データを更新する。また、前述の式（５）、（７）の演算をともに実行できた時点の後に、式（９）の演算を実行して、移動鏡ＭＸの反射面の表面形状を算出し、予めメモリ内に記憶されている表面形状データを更新する。
【０１３０】
その後、主制御装置５０は、次に更新が行われるまでの間、更新された反射面の表面形状に基づいて、ウエハステージＷＳＴの位置を管理する。
【０１３１】
以上詳細に説明したように、本第２の実施形態の露光装置によると、主制御装置５０は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光処理に際して通常行われる、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向への移動（ステッピング動作）及びＹ軸方向への移動（露光動作）中に、移動鏡ＭＸ，ＭＹの反射面の一部の局部的な回転量とウエハステージＷＳＴの回転量との同時測定を、複数回行って反射面のＸ軸方向（又はＹ軸方向）のほぼ全長にわたる局所的な回転量とこれに対応するウエハステージＷＳＴの回転量とのデータを収集する。そして、収集されたデータに基づいて、反射面の形状を算出するので、データ収集に要する時間を露光動作等とは別に設ける必要が無く、計測工程が露光工程の進行を妨げるのを抑制することができる。
【０１３２】
また、本第２の実施形態では、基本的には前述した第１の実施形態と同様の手法により、移動鏡ＭＸ、ＭＹの反射面の表面形状の計測が行われるので、反射面の形状を精度良く計測することができ、その計測された反射面の形状と、反射面を用いてウエハステージＷＳＴの位置を計測するレーザ干渉計ＸＩ、ＹＩの計測結果とに基づいて、ウエハステージＷＳＴを移動し、ウエハステージＷＳＴ上のウエハに対してパターンが転写される。従って、理想的な反射面を用いた場合と同様の精度が得られ、移動体の高精度な位置制御が実現される。これにより、スループットを低下させることなく、重ね合わせ精度の良好なパターンの転写を行うことが可能となる。従って、最終製品であるデバイスの生産性を向上させることが可能となる。
【０１３３】
また、本第２の実施形態では、露光処理シーケンスの途中であっても、移動鏡の反射面の表面形状の算出が行われる場合があり、このような場合には、表面形状が更新された直後から、干渉計の補正を該更新された表面形状に基づいて行うことができるので、ウエハ１枚を完全に無駄にすること等がなく、露光装置の歩留まりを向上することが可能である。
【０１３４】
なお、上記第２の実施形態では、露光動作中及びステッピング動作中にデータの収集を行うこととしたが、本発明がこれに限られるものではなく、ウエハ交換時のウエハステージの移動中や、アライメントの際のステージの移動中など様々なタイミングで行うことが可能である。
【０１３５】
なお、上記第２の実施形態では、ショット領域間のステッピングをＹ軸方向に沿った方向の移動により行うこととしたが、これに限らず、露光中心がウエハＷ上にＵ字状の軌跡を描くような移動によりステッピングを行うこととしても良い。この場合に、Ｕ字状にステッピングすることで、Ｘ軸側の移動鏡ＭＸの表面形状を頻繁に計測できない場合には、露光動作及びステッピング中には、Ｙ軸側の移動鏡ＭＹの表面形状のみを計測することとし、Ｘ軸側については別途計測時間をとるようにしても良い。または、ステッピング動作中（少なくとも加減速中）にはその表面形状の計測を行わなくても良い。
【０１３６】
また、上記第２の実施形態では、往路データと復路データが算出された段階で、それらの平均化をすることにより反射面の表面形状を算出し、主制御装置５０のメモリに記憶された表面形状を更新することとしたが、これに限らず、往路データのみ、復路データのみが算出された段階で表面形状を更新することとしても良い。また、例えば往路データのみが算出された場合には、メモリに記憶されている反射面の表面形状を算出する際に用いた復路データを用いて、平均化処理を行うこととしても良く、更に、復路データのみが算出された場合にも、同様の処理を行うこととすれば良い。
【０１３７】
なお、上記各実施形態では、移動鏡ＭＸ，ＭＹの反射面の表面形状に応じて、位置計測装置としての干渉計の計測値を補正するものとして説明したが、本発明がこれに限られるものではない。すなわち、例えば、上記各実施形態で説明した計測方法と同様の計測方法で移動鏡ＭＸ，ＭＹの反射面の表面形状を計測し、該計測結果と、所定の閾値とを比較して、表面形状の計測結果が前記閾値を超えていた場合に、主制御装置５０により、不図示の表示装置等を介して、ユーザ（オペレータ）にメンテナンスを促すような警告を発するようにしても良い。この場合、主制御装置５０は、警告を発した後、メンテナンスが終了するまでの間待機し、メンテナンス終了後、移動鏡ＭＸ，ＭＹの反射面の表面形状が修復された状態で、露光動作を再開する。
【０１３８】
さらに、上記各実施形態では、反射面の表面形状に応じて干渉計の計測値を補正するものとしたが、本発明がこれに限られるものではない。例えば、ウエハステージを移動すべき目標位置を反射面の表面形状に応じて補正するなどして、ウエハステージの移動を補正制御することとしても良い。この場合、移動鏡反射面の表面形状が真の平面でないことによる影響を受けることなく、干渉計ＸＩ、ＹＩの測長軸で規定されるＸＹ座標系と、実際のウエハステージの移動を規定する座標系とが略一致するようなウエハステージの移動制御が行なわれればよい。
【０１３９】
なお、上記各実施形態では、光波干渉計を用いて反射面の局所的な回転量を算出することとしたが、これに限らず、他の計測装置、すなわち例えばオートコリメータ方式を利用して、平行光束を移動鏡の反射面に投射し、その反射光束の反射方向の変化を光電検出する構成の計測装置を採用することとしても良い。
【０１４０】
また、ウエハステージＷＳＴ（移動体）の回転量についても、上記各実施形態のように、光波干渉計を用いて計測することとしても良いし、上記と同様にオートコリメータ方式を利用した計測装置など種々の構成の計測装置を採用することとしても良い。
【０１４１】
なお、上記各実施形態では、ウエハステージＷＳＴ上に移動鏡が設けられた場合について、説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、移動鏡の反射面に代えて、ウエハステージの端面を鏡面加工して、反射面を形成しても良い。この場合であっても、反射面の表面形状を完全に平坦に加工するのが難しい場合には、上記各実施形態で説明した反射面の表面形状の計測方法を採用することが精度及びスループット等の面から好ましい。
【０１４２】
また、上記各実施形態では、ウエハステージＷＳＴの移動鏡の反射面の表面形状の計測に本発明の計測方法を採用した場合について説明したが、レチクルステージの計測に、ウエハステージＷＳＴ側と同様の計測装置を用いる場合には、レチクルステージの移動鏡の反射面の計測に本発明の計測方法を採用することが可能である。
【０１４３】
なお、上記各実施形態では、ウエハステージＷＳＴの移動鏡の反射面の表面形状の計測において、往路データと復路データを用いた表面形状の計測方法を、（ｉ）等速移動中の測定データのみを用いる、（ｉｉ）反射面の一部のデータを測定する工程を、その計測区間の少なくとも一部を異ならせて繰り返し行うという２つの発明それぞれと組み合わせた計測方法について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、往路データと復路データを用いた表面形状の計測方法を単独で行う方法（すなわち、所定軸方向にステップ移動しつつ計測した往路データ、及びこれに対応する復路データを平均化する計測方法）を採用することとしても良い。
【０１４４】
なお、上記各実施形態では、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向、Ｙ軸方向の両方向に沿って移動している間に、測定することとしたが、ＸＹ２次元面内を直線的に移動している間であれば、いずれの方向に移動している間であっても、測定することは可能である。
【０１４５】
なお、上記各実施形態では、ウエハステージを１つのみ有するシングルステージタイプの露光装置に限らず、ウエハステージを２つ有するツインステージタイプの露光装置、更にはウエハステージを多数有するマルチステージタイプの露光装置に本発明の計測方法及び露光方法を適用することとしても良い。
【０１４６】
また、上記各実施形態では、ウエハステージが互いに直交する２つの反射面を備えているものとしたが、これに限らず、反射面を１つ又は３つ以上備えることとしても良い。例えば、ウエハステージに３つの反射面をコの字（Ｕの字）状に設けても良いし、あるいは所定方向に延設される反射面が複数に分割されていても良い。
【０１４７】
なお、上記各実施形態では、光源として、ＫｒＦエキシマレーザ光源（出力波長２４８ｎｍ）などの紫外光源、Ｆ２レーザ、ＡｒＦエキシマレーザ等の真空紫外域のパルスレーザ光源、あるいは水銀ランプなどを用いるものとしたが、これに限らず、Ａｒ２レーザ光源（出力波長１２６ｎｍ）などの他の真空紫外光源を用いても良い。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。さらに、照明光ＩＬとして紫外光などだけでなく、Ｘ線（ＥＵＶ光を含む）又は電子線やイオンビームなどの荷電粒子線などを用いても良い。
【０１４８】
なお、上記各実施形態では、投影光学系に対する負担をあまり重くすることなく、より大面積のパターンを高精度にウエハ上に転写可能であるという走査露光方式の利点に着目し、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないことは勿論である。すなわちステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置にも本発明は好適に適用でき、同様に、デフォーカスのない高精度な露光が可能となる。
【０１４９】
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、上記各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。
【０１５０】
なお、上記各実施形態では、本発明の計測方法が半導体製造用の露光装置で実行された場合について説明したが、これに限らず、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子、有機ＥＬ、マイクロマシン、ＤＮＡチップなどを製造するための露光装置などにも本発明は広く適用できる。
【０１５１】
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。
【０１５２】
なお、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号などに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体が満たされる液浸露光装置に本発明を適用しても良い。
【０１５３】
さらに、プロキシミティ方式の露光装置やミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用しても良く、要はその構成に関係なく感光物体を保持する移動体を備えていれば、いかなる露光装置についても本発明を適用することができる。
【０１５４】
さらに、上記各実施形態では、本発明の計測方法が露光装置にて実行される場合について説明したが、露光装置以外の検査装置、加工装置などの装置であっても、本発明の計測方法は、好適に適用できるものである。
【０１５５】
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、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、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。従って、その半導体デバイスを生産性良く製造することが可能となる。
【０１５６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜４に記載の各計測方法によると、移動体に設けられた反射面の表面形状の計測能力を向上させることができるという効果がある。
【０１５７】
また、請求項５〜８に記載の各計測方法によると、移動体の他の動作のスループットを低下させることなく、移動体に設けられた反射面の表面形状の計測を実行することができるという効果がある。
【０１５８】
また、請求項９〜１５に記載の各露光方法によると、最終製品であるデバイスの生産性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は、干渉計ＸＩの構成を具体的に示す図であり、図２（Ｂ）は、干渉計ＸθＩの構成を具体的に示す図である。
【図３】ロット先頭のウエハ交換に際して、移動鏡の反射面の表面形状を計測する方法を説明するための図（その１）である。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、ロット先頭のウエハ交換に際して、移動鏡の反射面の表面形状を計測する方法を説明するための図（その２）である。
【図５】移動鏡ＭＹの反射面の表面形状を計測する方法を説明するための図である。
【図６】第２の実施形態にかかる、ウエハステージに設けられた移動鏡の反射面の表面形状を計測する方法を説明するための図である。
【符号の説明】
Ｗ…ウエハ（感光物体）、ＷＳＴ…ウエハステージ（移動体）、ＸＩ，ＸθＩ，ＹＩ，ＹθＩ…干渉計（位置計測装置、光波干渉計）。
【図１】
2004241666.tif 000008
【図２】
2004241666.tif 000009
【図３】
2004241666.tif 000010
【図４】
2004241666.tif 000011
【図５】
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【図６】
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