(57)【要約】【課題】ステージの一つの姿勢を変化させた場合に、計測装置の計測誤差に起因して計測されるステージの他の姿勢の変化の影響を受けることなくステージを制御することができるステージ制御方法等を提供する。【解決手段】ウェハステージ３７上には、レーザ光ＷＸ１，ＷＸ２等が照射される移動鏡３９Ｘ、及びレーザ光ＷＹ１，ＷＹ２等が照射される移動鏡３９Ｙが設けられている。移動鏡３９Ｙ上におけるレーザ光ＷＹ１，ＷＹ２のＺ方向の照射位置が相違していると、ウェハステージ３７をＸ軸の回りに回転させたときにレーザ光ＷＹ１，ＷＹ２の光路長の差が生じ、あたかもウェハステージ３７がＺ軸の回りで回転しているように計測される。本発明は、この計測誤差を予め求めておきウェハステージ３７をＸ軸の回りに回転させたときに、計測誤差によりウェハステージ３７が誤ってＺ軸の回りに回転しないようウェハステージ３７を制御する。【選択図】  図３
2005044867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも姿勢が制御可能に構成されたステージを、当該ステージの姿勢を計測する計測装置の計測結果に応じて制御するステージ制御方法において、
前記ステージの一つの姿勢を変化させたときの、当該一つの姿勢の変化と、前記計測装置で計測される前記ステージの他の姿勢の変化との関係を求める測定工程と、
前記測定工程で求められた前記関係に基づいて、前記ステージの前記一つの姿勢を変化させたときに前記ステージを制御する姿勢制御工程と
を含むことを特徴とするステージ制御方法。
【請求項２】
前記ステージの前記一つの姿勢は、所定の二次元平面内に対する傾斜であり、前記他の姿勢は前記二次元平面内における回転であることを特徴とする請求項１記載のステージ制御方法。
【請求項３】
少なくとも姿勢が制御可能に構成されたステージの姿勢を計測する計測装置と、当該計測装置の計測結果を参照しつつ前記ステージの姿勢を制御する制御装置とを備えるステージ制御装置において、
前記制御装置は、前記ステージの一つの姿勢を変化させたときに生じる前記計測装置の前記ステージの他の姿勢の計測誤差を補正するように前記ステージを制御することを特徴とするステージ制御装置。
【請求項４】
前記ステージの前記一つの姿勢は、所定の二次元平面内に対する傾斜であり、前記他の姿勢は前記二次元平面内における回転であることを特徴とする請求項３記載のステージ制御装置。
【請求項５】
マスクと基板とを同期して移動すると共に、前記基板を保持する基板ステージの所定二次元平面内における回転量を干渉計で計測しながら、前記マスクに形成されたパターンを基板上に転写する露光方法において、
前記基板ステージを所定の二次元平面に対して傾斜させたときに生じる、前記干渉計の計測誤差を求める測定工程と、
前記測定工程で求められた計測誤差に基づいて前記基板ステージの回転を制御しながら、前記二次元平面に対して前記基板ステージを傾斜させた状態で、前記マスクのパターンを前記基板上に転写する露光工程と
を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項６】
前記測定工程は、傾斜した状態にある前記基板ステージ上に保持された前記基板に所定パターンを転写し、転写されたパターンの形状変化に基づいて前記干渉計の計測誤差を求めることを特徴とする請求項５記載の露光方法。
【請求項７】
前記測定工程は、前記基板ステージの傾斜量を変えつつ前記基板ステージに設けられた基準部材の前記二次元平面内における位置情報の変化を計測して前記干渉計の計測誤差を求めることを特徴とする請求項５記載の露光方法。
【請求項８】
マスクを保持するマスクステージと基板を保持する基板ステージとを備え、前記マスクに形成されたパターンを前記基板上に転写する露光装置において、
前記ステージとして前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方を制御する請求項４記載のステージ制御装置を備えることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスク、ウェハ等の移動対象物を載置した状態で移動可能に構成されたステージの動作を制御するステージ制御方法及び装置並びに当該方法を用いる露光方法及び当該装置を備える露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスは、従来からプレーナ技術を応用して形成されており、プレーナ技術にはフォトリソグラフィ技術が必要不可欠である。これらのデバイスをフォトリソグラフィ技術を用いて製造する際に、マスク又はレチクル（以下、これらを総称する場合にはマスクという）のパターン像を投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布されたウェハ又はガラス基板等の基板上に露光する露光装置が使用されている。従来は、ステップ・アンド・リピート方式の所謂ステッパといわれる露光装置が主流であったが、最近では半導体素子や液晶表示素子の大面積化に伴い、より大面積のパターンを基板上に投影露光することができる露光装置が用いられる機会も増えている。
【０００３】
そこで、マスクと基板とを投影光学系に対して同期して走査することにより、投影光学系の有効露光フィールドより広い範囲のショット領域への露光が可能な所謂ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が開発されている。かかる方式の露光装置は、光源から射出された照明光を照明光学系内部に設けられたブラインドによりスリット状に整形し、露光光としてマスク上に照射する。以下、露光光がマスクに照明される領域を「照明フィールド」という。露光光をマスクに照射することで得られるパターン像は投影光学系を介して基板上に投影される。このパターン像の投影領域は、投影光学系に関して上記照明フィールドと光学的に共役な関係にあり、この領域を「露光フィールド」という。
【０００４】
このようなステップ・アンド・スキャン方式の露光装置において、基板表面に設定された複数の区画領域（ショット領域）の各々に対して露光処理を行う場合には、基板とマスクとの位置関係を同期させつつ、露光すべきエネルギー量に見合った速度で、ほぼ定速で移動させる必要がある。このため、基板が搭載されたステージ（ＸＹステージ）とマスクを載置したステージとを助走させ、この助走中にステージ間の同期をとり、その後に基板上の露光対象となっているショット領域が露光フィールドに差し掛かった時点で、露光光を露光フィールドに照射して露光が行われるという手順が踏まれる。
【０００５】
また、一般的に露光装置は、微細なパターンを形成するうえで必要な解像度を得るため、開口数（Ｎ．Ａ．）が大きく焦点深度の浅い投影光学系が使用される。よって、微細なパターンを高い解像度で転写するためには、基板の表面と投影光学系の像面とを露光フィールドにおいて合わせ込む必要がある。このため、露光装置は、投影光学系の光軸方向の基板表面の位置と傾きとを検出するフォーカス／レベリング検出系と、検出された高さ及び傾きに基づいて基板表面の位置を含めた基板の姿勢を調整する調整機構から構成される合焦機構を備えている。この合焦動作とその位置への基板表面の移動が行われ、その後、移動する基板表面を追従する形で合焦動作が行われる。この合焦動作は、通常、投影光学系の光軸方向の合焦動作であるフォーカス動作と、投影光学系の光軸に垂直な面に対する基板の傾斜方向の合焦動作であるいわゆるレベリング動作とを同時に行って露光フィールドに対する基板表面の差が最小になるように制御する。
【０００６】
マスクに形成されたパターンを基板上に転写する際には、上述したようにフォーカス動作とレベリング動作を行って基板表面と像面とを露光フィールドにおいて合わせ込ませながら行うことが多い。しかしながら、上述した通り、焦点深度の浅い投影光学系が用いられるため、例えばスルーホール等の基板表面方向の凹凸形状が大きなパターンを形成する場合等のように、フォトレジストの厚みが厚く設定されるときには基板上へのパターン転写に不具合が生ずることがある。そこで、投影光学系の露光フィールドに対して基板の表面を傾けた状態でマスクと基板とを走査してマスクのパターンを基板上に転写することで、投影光学系の見かけ上の焦点深度を拡大させる技術が案出されている。この技術の詳細については、例えば以下の特許文献１を参照されたい。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−２７７６１２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した露光装置はＸＹ平面内におけるマスクステージ及び基板ステージの位置情報を計測するためのレーザ干渉計を備えており、このレーザ干渉計の計測結果を用いてマスクステージと基板ステージとの同期をとっている。このレーザ干渉計は、マスクステージ及び基板ステージのＸＹ平面内における位置情報のみならず、これらのステージの姿勢（ＸＹ平面内における回転及びＸＹ平面に対する傾斜）を計測するためにもレーザ干渉計を用いている。
【０００９】
例えば、基板ステージに設けられたレーザ干渉計を例に挙げると、基板ステージに設けられた長手形状の移動鏡に対して長手方向の異なる位置に複数のレーザ光を照射して各々の照射点の位置情報を求め、この位置情報の平均から基板ステージの位置情報を求め、各々の位置情報の差からＸＹ平面内における回転量を求めている。露光装置は、これらレーザ干渉計の計測結果を用いて基板ステージのＸＹ平面内における位置制御を行い、基板ステージの姿勢を制御している。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示されているように投影光学系の露光フィールドに対して基板の表面を傾けた状態にしてマスクと基板とを走査すると、レチクルのパターンが変形した状態で基板上に転写されるという問題が起こることがある。例えば、正方形形状のパターンを転写すると、パターンが斜変形した状態で平行四辺形或いはひし形に転写されてしまう。この原因は、投影光学系の露光フィールドに対して基板の表面が傾くように基板ステージを傾斜させると、移動鏡に対するレーザ光の複数の照射点のＺ方向の誤差により、実際はＸＹ平面内における基板ステージの回転量が零であるにも拘わらず、各々の照射点における位置情報が異なって計測されてしまい、その結果として基板ステージがＸＹ平面内において回転していると誤って計測されてしまうからである。このような計測誤差が生ずると、露光装置はＸＹ平面内における回転量を補正するように基板ステージの姿勢を制御した上でパターンの転写を行うためパターンが変形して転写されてしまう
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ステージの一つの姿勢を変化させた場合に、計測装置の計測誤差に起因して計測されるステージの他の姿勢の変化の影響を受けることなくステージを制御することができるステージ制御方法及び装置、並びに当該方法を用い又は当該装置を備えることで形状の変化を招かずにマスクに形成されたパターンを精確に基板上に転写することができる露光方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のステージ制御方法は、少なくとも姿勢が制御可能に構成されたステージ（３７）を、当該ステージの姿勢を計測する計測装置（４０）の計測結果に応じて制御するステージ制御方法において、前記ステージの一つの姿勢（Ｘ軸回りの回転）を変化させたときの、当該一つの姿勢の変化と、前記計測装置で計測される前記ステージの他の姿勢（Ｚ軸回りの回転）の変化との関係を求める測定工程（Ｓ１０〜Ｓ１７）と、前記測定工程で求められた前記関係に基づいて、前記ステージの前記一つの姿勢を変化させたときに前記ステージを制御する姿勢制御工程とを含むことを特徴としている。
また、本発明のステージ制御装置は、少なくとも姿勢が制御可能に構成されたステージ（３７）の姿勢を計測する計測装置（４０）と、当該計測装置の計測結果を参照しつつ前記ステージの姿勢を制御する制御装置（２４、４１）とを備えるステージ制御装置において、前記制御装置は、前記ステージの一つの姿勢を変化させたときに生じる前記計測装置の前記ステージの他の姿勢の計測誤差を補正するように前記ステージを制御することを特徴としている。
これらの発明によれば、予めステージの一つの姿勢の変化と計測装置で計測されるステージ他の姿勢の変化との関係を求めておき、この関係に基づいてステージの一つの姿勢を変化させたときにステージの姿勢を制御するようにしているため、計測装置の計測誤差に起因して計測されるステージの他の姿勢の変化の影響を受けることなくステージを制御することができる。
ここで、前記ステージの前記一つの姿勢は、所定の二次元平面内に対する傾斜であり、前記他の姿勢は前記二次元平面内における回転である。
上記課題を解決するために、本発明の露光方法は、マスク（Ｒ）と基板（Ｗ）とを同期して移動すると共に、前記基板を保持する基板ステージ（３７）の所定二次元平面（ＸＹ平面）内における回転量を干渉計（４０）で計測しながら、前記マスクに形成されたパターンを基板上に転写する露光方法において、前記基板ステージを所定の二次元平面に対して傾斜させたときに生じる、前記干渉計の計測誤差を求める測定工程（Ｓ１０〜Ｓ１７）と、前記測定工程で求められた計測誤差に基づいて前記基板ステージの回転を制御しながら、前記二次元平面に対して前記基板ステージを傾斜させた状態で、前記マスクのパターンを前記基板上に転写する露光工程（Ｓ３６）とを含むことを特徴としている。
また、本発明の露光装置は、マスク（Ｒ）を保持するマスクステージ（３１）と基板（Ｗ）を保持する基板ステージ（３７）とを備え、前記マスクに形成されたパターンを前記基板上に転写する露光装置（ＥＸ）において、前記ステージとして前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方を制御する上記のステージ制御装置を備えることを特徴としている。
これらの発明によれば、ステージの一つの姿勢を変化させたときに、計測装置の計測誤差に起因して計測されるステージの他の姿勢の変化の影響を受けることなくステージを制御することができるため、ステージの一つの姿勢を変化させた状態でマスクに形成されたパターンを基板上に転写する場合であっても、変形することなく忠実にパターンを基板上に転写することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態によるステージ制御方法及び装置並びに露光方法及び装置について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態によるステージ装置を備える本発明の一実施形態による露光装置ＥＸの全体構成の概略を示す図である。図１に示す露光装置ＥＸは、図１中の投影光学系ＰＬに対してマスクとしてのレチクルＲと基板としてのウェハＷとを相対的に移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンをウェハＷに逐次転写して半導体素子を製造するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。
【００１４】
尚、以下の説明においては、図中に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。図１に示すＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウェハＷに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウェハＷに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態ではレチクルＲ及びウェハＷを同期移動させる方向（同期移動方向ＳＤ）をＹ方向に設定している。
【００１５】
図１において、１は断面が略長方形状の平行光束である露光光ＩＬを射出する露光光源であり、例えばＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）である。露光光源１からの波長１９３ｎｍの紫外パルスよりなる露光光ＩＬは、ビームマッチングユニット（ＢＭＵ）２を通り、光アッテネータとしての可変減光器３に入射する。露光光源１の発光の開始及び停止、並びに出力（発振周波数、パルスエネルギー、パルス数）は、ウェハＷ上のフォトレジストに対する露光光の強度（照度）を制御するための露光制御ユニット２３が制御する。また、露光制御ユニット２３は、可変減光器３における減光率を段階的、又は連続的に調整する。
【００１６】
可変減光器３を通った露光光ＩＬは、レンズ系４ａ，４ｂよりなるビーム成形系５を経て第１段のオプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ、又はホモジナイザ）としての第１フライアイレンズ６に入射する。この第１フライアイレンズ６から射出された露光光ＩＬは、第１レンズ系７ａ、光路折り曲げ用のミラー８、及び第２レンズ系７ｂを介して第２段のオプティカル・インテグレータとしての第２フライアイレンズ９に入射する。
【００１７】
第２フライアイレンズ９の射出面、即ちレチクルＲのパターン面に対する光学的なフーリエ変換面（照明系の瞳面、投影光学系ＰＬの瞳面と光学的に共役な面）には開口絞り板１０が、駆動モータ１０ｅによって回転自在に配置されている。図２は、開口絞り板１０の一例を示す正面図である。図２に示すように、開口絞り板１０は回転軸Ｏの周りで回転自在に構成された円板からなり、通常照明用の円形の開口絞り１０ａ、輪帯照明用の開口絞り１０ｂ、複数（例えば４極）の偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞り１０ｃ、及び小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の小円形の開口絞り１０ｄが周方向に沿って形成されている。尚、図２中に示した破線の大きな円は通常照明用の円形の開口絞り１０ａの大きさを表しており、開口絞り１０ｂ〜１０ｄとの大きさの比較のため図示している。
【００１８】
開口絞り板１０の回転軸Ｏは駆動モータ１０ｅの回転軸に接続されており、駆動モータ１０ｅを駆動して開口絞り板１０を回転軸Ｏの周りで回転させることにより、第２フライアイレンズ９の射出面に配置する開口絞りを切り替えることができる。第２フライアイレンズ９の射出面に配置される開口絞りに応じて、その射出面における露光光ＩＬの強度分布が変更される。駆動モータ１０ｅの駆動は露光装置ＥＸの全体の動作を統括制御する主制御系２４が制御する。
【００１９】
尚、変形照明（輪帯照明、４極照明等）を行うときに、露光光ＩＬの利用効率を高めて高い照度（パルスエネルギー）を得るには、露光光ＩＬが第２フライアイレンズ９に入射する段階で、露光光ＩＬの断面形状をほぼ輪帯形状に整形しておくことが望ましい。このためには、第１フライアイレンズ６を例えば多数の位相型の回折格子の集合体よりなる回折光学格子（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ：ＤＯＥ）で置き換えればよい。また、照明条件切り換え系は上記の構成に限られるものではなく、開口絞り板１０に組み合わせて又は単独で円錐プリズム（アキシコン）及び／又はズーム光学系と、回折光学素子とを用いるようにしても良い。尚、第２段のオプティカル・インテグレータとして内面反射型インテグレータ（ロッドインテグレータ等）を用いる場合には、例えばＤＯＥ、円錐プリズム、又は多面体プリズム等を用いて、照明系の光軸ＩＡＸに関して露光光ＩＬを傾けて内面反射型インテグレータに入射させるとともに、照明条件に応じてその入射面での露光光ＩＬの入射角度範囲を変更することが望ましい。
【００２０】
図１において、第２フライアイレンズ９から射出されて開口絞り板１０に形成された開口絞り１０ａ〜１０ｄの何れかを通過した露光光ＩＬは、透過率が高く反射率が低いビームスプリッタ１１に入射する。ビームスプリッタ１１で反射された露光光は、集光用のレンズ２１を介して光電検出器よりなるインテグレータセンサ２２に入射する。インテグレータセンサ２２の検出信号は露光制御ユニット２３に供始されている。インテグレータセンサ２２の検出信号とウェハＷ上での露光光ＩＬの照度との関係は予め高精度に計測されて、露光制御ユニット２３内のメモリに記憶されている。露光制御ユニット２３は、インテグレータセンサ２２の検出信号より間接的にウェハＷに対する露光光ＩＬの照度（平均値）、及びその積分値をモニタできるように構成されている。
【００２１】
ビームスプリッタ１１を透過した露光光ＩＬは、光軸ＩＡＸに沿ってレンズ系１２，１３を順次経て、固定ブラインド（固定照明視野絞り）１４及び可動ブラインド（可動照明視野絞り）１５に入射する。固定ブラインド１４は、後述する投影光学系ＰＬの円形視野内の中央で同期移動方向ＳＤと直交した方向に直線スリット状、又は矩形状（以下、まとめて「スリット状」という）に伸びるように配置された開口部を有する。
【００２２】
可動ブラインド１５は、光軸ＩＡＸに直交する面内において移動可能に構成されており、ウェハＷ上の各ショット領域への走査露光の開始時及び終了時に不要な露光を防止するために、又は照明視野領域の同期移動方向ＳＤの幅を可変とするために使用される。また、可動ブラインド１５は、同期移動方向ＳＤと直交した方向に関してレチクルＲのバターン領域のサイズを可変するために使用される。可動ブラインド１５の開口率の情報は露光制御ユニット２３にも供給され、インテグレータセンサ２２の検出信号から求められる値にその開口率を乗じた値が、ウェハＷ上の実際の照度となる。
【００２３】
尚、固定ブラインド１４は、レチクルＲのパターンが形成されている面（以下、レチクル面という）に対する共役面から光軸ＩＡＸ方向に所定量だけデフォーカスした面に配置されている。このように、固定ブラインド１４をデフォーカスさせて配置するのは、ウェハＷ上の任意の点での露光量（ＤＯＳＥ量）のばらつきを防止するため、ウェハＷ上に照射される露光光ＩＬの同期移動方向ＳＤにおける照度分布を台形形状とするためである。
【００２４】
露光時に固定ブラインド１４を通過した露光光ＩＬは、光路折り曲げ用のミラー１７、結像用のレンズ系１８、コンデンサレンズ１９、及び主コンデンサレンズ系２０を順次介して、マスクとしてのレチクルＲのパターン面（下面）の照明フィールド（照明視野領域）ＩＡを照明する。
【００２５】
尚、以上説明した露光光源１、ビームマッチングユニット２、可変減光器３、レンズ系４ａ，４ｂよりなるビーム成形系５、第１フライアイレンズ６、第１レンズ系７ａ、光路折り曲げ用のミラー８、第２レンズ系７ｂ、第２フライアイレンズ９、開口絞り板１０、ビームスプリッタ１１、レンズ系１２，１３、固定ブラインド１４、可動ブラインド１５、光路折り曲げ用のミラー１７、結像用のレンズ系１８、コンデンサレンズ１９、及び主コンデンサレンズ系２０は、照明光学系ＩＳを構成している。
【００２６】
露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明フィールドＩＡ内の回路パターンの像が両側テレセントリックな投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率β（βは例えば１／４又は１／５等）で、投影光学系ＰＬの結像面に配置された基板としてのウェハＷ上のスリット状の露光フィールドＥＡに転写される。尚、投影光学系ＰＬは片側テレセントリックであっても良い。本実施形態の投影光学系ＰＬは、ジオプトリック系（屈折系）であるが、カタジオプトリック系（反射屈折系）や反射系も使用できることはいうまでもない。また、本実施形態では露光光ＩＬが真空紫外光であるため、通常の空気中の酸素、二酸化炭素、水蒸気等によって大きく吸収されてしまう。これを避けるために、図１に示した露光光源１からウェハＷまでの露光光ＩＬの光路には、真空紫外光に対しても高透過率の高純度のパージガス（ヘリウム、ネオン等の希ガス、又は窒素ガス等の所謂不活性ガス）が供給されている。更に、投影光学系ＰＬを構成する屈折部材の硝材としては、例えば合成石英又は蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ２）が用いられる。
【００２７】
図１において、レチクルＲは、マスクステージとしてのレチクルステージ３１上に吸着保持され、レチクルステージ３１は、レチクルベース３２上でＹ方向に等速移動できると共に、Ｘ方向、Ｙ方向、回転方向に傾斜できるように載置されている。レチクルステージ３１の一端には移動鏡３３が取り付けられており、移動鏡３３の鏡面に対面してレーザ干渉計３４が設けられている。尚、図１では図示を簡略化しているが、移動鏡３３はＸ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡及びＹ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡から構成されている。
【００２８】
また、レーザ干渉計３４は、Ｙ軸に沿って移動鏡３３にレーザ光を照射する２個のＹ軸用の計測軸及びＸ軸に沿って移動鏡３３にレーザ光を照射するＸ軸用の計測軸を有し、Ｙ軸用の１個の計測軸及びＸ軸用の１個の計測軸によりレチクルステージ３１のＸ座標及びＹ座標が計測される。また、Ｙ軸用の２個の計測軸の計測値の差により、レチクルステージ３１の回転角が計測される。レーザ干渉計３４によって検出されたレチクルステージ３１のＸ座標、Ｙ座標、及び回転角の情報は主制御系２４に供給される。主制御系２４は供給されたステージ位置情報をモニターしつつ駆動制御ユニット３５へ制御信号を出力し、レチクルステージ３１の位置決め動作を制御する。
【００２９】
一方、ウェハＷは、ウェハホルダ３６を介して基板ステージとしてのウェハステージ３７上に吸着保持され、ウェハステージ３７は、ウェハベース３８上で投影光学系ＰＬの像面と平行なＸＹ平面に沿って２次元移動する。即ち、ウェハステージ３７は、ウェハベース３８上でＹ方向に一定速度で移動すると共に、Ｘ方向、Ｙ方向にステップ移動する。更に、ウェハステージ３７には、ウェハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）、並びにＸ軸及びＹ軸の回りの傾斜角を制御するＺレベリング機構も組み込まれている。このウェハステージ３７は、本発明の一実施形態によるステージ装置が備えるステージに相当する。
【００３０】
ウェハステージ３７の一端には移動鏡３９が取り付けられており、移動鏡３９の鏡面に対面してレーザ干渉計４０が設けられている。ここで、ウェハステージ３７に対して設けられるレーザ干渉計４０について説明する。図３は、ウェハステージ３７の概略構成及びレーザ干渉計４０から射出されるレーザ光の照射位置を示す上面図である。図３に示す通り、ウェハステージ３７上に設けられる移動鏡３９はＸ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡３９Ｘ及びＹ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡３９Ｙから構成されている。
【００３１】
レーザ干渉計４０は、Ｙ軸に沿って移動鏡３９Ｙにレーザ光を照射する３個のＹ軸用の計測軸と、Ｘ軸に沿って移動鏡３９Ｘにレーザ光を照射する５個のＸ軸用の計測軸（図示省略）とを有している。Ｙ軸用の３個の計測軸の内の２個の計測軸は、各々が移動鏡３９Ｙに入射するレーザ光ＷＹ１，ＷＹ２の光路の間に、露光フィールドＥＡの中心を通ってＹ軸に平行な直線が位置するように配置され、ウェハステージ３７のＹ方向の位置情報及びＺ軸回りの回転θＺを計測するために用いられる。
【００３２】
Ｙ軸用の残り１個の計測軸は、移動鏡３９Ｙに対するレーザ光ＷＹＰの照射位置が、移動鏡３９Ｙに対するレーザ光ＷＹ２の照射位置よりも＋Ｘ方向になるよう配置され、ウェハステージ３７のＸ軸回りの回転θＸを計測するために用いられる。尚、図示は省略しているが、レーザ光ＷＹ１，ＷＹ２は、それぞれＸＹ平面に対して平行な面内においてＹ軸に沿って平行に２つの異なる光路が設けられており、レーザ光ＷＸＰはＹＺ平面に対して平行な面内においてＹ軸に沿って平行に２つの光路が設けられている。つまり、レーザ光ＷＹ１，ＷＹ２，ＸＹＰは、移動鏡３９Ｙに対してそれぞれ２回照射される。
【００３３】
Ｘ軸用の５個の計測軸の内の３個の計測軸は、常時ウェハステージ３７の位置情報及び姿勢を計測するために用いられ、他の２個の計測軸は後述するウェハ・アライメントセンサ４４を用いてウェハＷに形成されたマークの位置情報を計測するときに、ウェハステージ３７の位置情報及び姿勢を計測するために用いられる。
【００３４】
前者の３個の計測軸の内の２個の計測軸は、各々から移動鏡３９Ｘに入射するレーザ光ＷＸ１，ＷＸ２の光路の間に、露光フィールドＥＡの中心を通ってＸ軸に平行な直線が位置するように配置され、ウェハステージ３７のＸ方向の位置情報を常時計測するために用いられる。残り１個の計測軸は、移動鏡３９Ｘに対するレーザ光ＷＸＰの照射位置が、移動鏡３９Ｘに対するレーザ光ＷＸ２の照射位置よりも−Ｙ方向となるよう配置され、ウェハステージ３７のＹ軸回りの回転θＹを計測するために用いられる。
【００３５】
また、後者の２個の計測軸の内の１つの計測軸は、レーザ光ＷＦ１の光路の先にウェハ・アライメントセンサ４４の計測視野中心が位置するように配置され、ウェハ・アライメントセンサ４４を用いてウェハＷに形成されたマークの位置情報を計測する際のウェハステージ３７のＸ方向の位置情報を高精度に計測するために用いられる。残りの１個の計測軸は、移動鏡３９Ｘに対するレーザ光ＷＦＰの照射位置が、移動鏡３９Ｘに対するレーザ光ＷＦ１の照射位置よりも−Ｙ方向となるよう配置され、ウェハ・アライメントセンサ４４を用いてウェハＷに形成されたマークの位置情報を計測する際のウェハステージ３７のＹ軸回りの回転θＹを高精度に計測するために用いられる。
【００３６】
尚、図示は省略しているが、Ｘ軸用の５個のレーザ光の内、レーザ光ＷＸ１，ＷＸ２，ＷＦ１は、それぞれＸＹ平面に対して平行な面内においてＸ軸に沿って平行に２つの異なる光路が設けられており、レーザ光ＷＸＰ，ＷＦＰはＺＸ平面に対して平行な面内においてＸ軸に沿って平行に２つの光路が設けられている。つまり、レーザ光ＷＸ１，ＷＸ２，ＷＸＰ，ＷＦ１，ＸＹＰは、移動鏡３９Ｘに対してそれぞれ２回照射される。
【００３７】
かかる構成のレーザ干渉計４０によってウェハステージ３７のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角がリアルタイムに計測されている。レーザ干渉計４０の計測結果及び主制御系２４からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット４１がウェハステージ３７の走査速度、及び位置の制御を行う。尚、上述した主制御系２４及び駆動制御ユニット４１は、本発明にいう制御装置に相当するものである。
【００３８】
また、本実施形態の露光装置は、ウェハステージ３７上に、投影光学系ＰＬを介してウェハＷ上に照射される露光光ＩＬの照度ムラを測定するための照度センサ４２が固定されている。この照度センサ４２の検出信号は露光制御ユニット２３に供給されている。尚、この照度ムラの測定は、例えば定期的に実行される。その際に、図１の開口絞り板１０を駆動して照明条件を通常照明、輪帯照明、変形照明、小σ値照明等に切り換えて各照明条件毎にその照度ムラの計測が実行される。そして、露光装置の稼働時間の経過に伴う照度ムラの状態が照明方式毎にテーブルとして主制御系２４内の記憶部に記憶される。
【００３９】
更に、ウェハステージ３７上の一端には、ウェハステージ３７の基準位置を定める基準部材４５が設けられている。この基準部材４５は、ウェハステージ３７の座標系に対するレチクルＲの相対的な位置及びベースラインを計測するために用いられる。ここで、ベースラインとは、例えばレチクルＲに形成されたパターンの投影光学系ＰＬによる投影像の中心位置と後述するウェハ・アライメントセンサ４４の計測視野中心との距離をいう。この基準部材４５には基準マークとして、例えば光透過性の５組のＬ字状パターンから成るスリットパターンと、光反射性のクロムで形成された２組の基準パターン（デューティ比は１：１）とが設けられている。また、詳細は後述するが、本実施形態ではウェハステージ３７をＸ軸の回りに回転させたときに、レーザ干渉計４０の計測誤差により計測されるウェハステージ３７のＺ軸回りの回転量を計測するためにも基準部材４５が用いられる。
【００４０】
また、本実施形態においては、投影光学系ＰＬの結像面に向けてピンホール又はスリット状の像を形成するための結像光束を、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して斜め方向から供給する照射光学系４３ａと、その結像光束のウェハＷ表面での反射光束を受光する受光光学系４３ｂとからなる斜入射方式の焦点位置検出系４３が設けられている。この焦点位置検出系４３により、ウェハＷ表面の結像面に対するＺ方向の位置を検出してウェハＷと投影光学系ＰＬとの合焦状態を検出することができるようになっている。
【００４１】
更に、本実施形態の露光装置は、オフ・アクシス方式のウェハ・アライメントセンサ４４を投影光学系ＰＬの側方に備える。このウェハ・アライメントセンサ４４は、ＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式のアライメントセンサである。ウェハ・アライメントセンサ４４は、例えばハロゲンランプから射出される広帯域波長の光束を検知ビームとしてウェハＷ上に照射し、ウェハＷから得られる反射光をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子で撮像し、得られた画像信号を画像処理することでウェハＷに形成されたマークのＸ方向及びＹ方向における位置情報を計測する。ウェハ・アライメントセンサ４４の計測結果は主制御系２４に供給される。
【００４２】
また更に、本実施形態の露光装置は、レチクルステージ３１の上方に配置されたレチクル・アライメントセンサ４６を備える。このレチクル・アライメントセンサ４６は、レチクルＲの外周付近に形成された位置検出用のレチクルマークと投影光学系ＰＬを介してウェハステージ３７上に形成された基準部材４５とを同時に観察し、レチクルＲとウェハステージ３７との相対的な位置関係を直接的に計測（観察）する。また、本実施形態ではウェハステージ３７をＸ軸の回りに回転させたとき生ずる基準部材４５の位置変化をレチクル・アライメントセンサ４６で観察し、レーザ干渉計４０の計測誤差により計測されるウェハステージ３７のＺ軸回りの回転量を計測している。
【００４３】
レチクル・アライメントセンサ４６の計測結果は主制御系２４へ出力され、画像処理、演算処理、フィルタリング処理等の処理が施されてレチクルＲとウェハステージ３７の相対的な位置ずれ量が求められる。そして、この位置ずれ量に応じて主制御系２４が駆動制御ユニット３５を駆動してレチクルステージ３１を微動させることで、レチクルＲに形成されたパターン形成領域の中心点が光軸ＡＸと一致するように位置決めされる。このレチクル・アライメントセンサ４６は、ＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式のアライメントセンサの一種であるＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式のアライメントセンサである。
【００４４】
主制御系２４は、レチクルステージ３１及びウェハステージ３７のそれぞれの移動位置、移動速度、移動加速度、位置オフセット等の各種情報を駆動制御ユニット３５，４１に送る。これに応じて、レチクルステージ３１を介して露光光ＩＬの照明フィールドＩＡに対してレチクルＲが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度Ｖｒで走査されるのに同期して、ウェハステージ３７を介してレチクルＲのパターン像の露光フィールドＥＡに対してウェハＷが−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度β・Ｖｒ（βはレチクルＲからウェハＷへの投影倍率）で走査される。この際の走査露光の開始時及び終了時に不要な部分への露光を防止するために、主制御系２４によって可動ブラインド１５の開閉動作が制御される。レチクルＲとウェハＷとの移動方向が逆であるのは、本実施形態の投影光学系ＰＬが反転投影を行うためである。また、主制御系２４は、露光フィールドＥＡに対してウェハＷを傾けた状態でスキャン露光を行う場合には、駆動制御ユニット４１に対してウェハステージ３７の傾斜量を示す情報を出力する。
【００４５】
また、主制御系２４は、ウェハＷ上の各ショット領域のフォトレジストを適正露光量で走査露光するための各種露光条件を内部に設けられた記憶部に記憶されている露光データファイルより読み出して、露光制御ユニット２３とも連携して最適な露光シーケンスを実行する。即ち、ウェハＷ上の１つのショット領域への走査露光開始の指令が主制御系２４から露光制御ユニット２３に発せられると、露光制御ユニット２３は露光光源１の発光を開始すると共に、インテグレータセンサ２２を介してウェハＷに対する露光光ＩＬの照度（単位時間当たりのパルスエネルギーの和）の積分値を算出する。その積分値は走査露光開始時に０にリセットされている。そして、露光制御ユニット２３では、その照度の積分値を逐次算出し、この結果に応じて、走査露光後のウェハＷ上のフォトレジストの各点で適正露光量が得られるように、露光光源１の出力（発振周波数、パルスエネルギー、パルス数）及び可変減光器３の減光率を制御する。そして、当該ショット領域への走査露光の終了時に、露光光源１の発光が停止される。
【００４６】
更に、主制御系２４は、露光データファイルから露光処理を行うウェハＷ上に設定されたショット領域に関する情報を読み出し、各ショット領域の同期移動方向ＳＤにおける大きさに応じてレチクルステージ３１及びウェハステージ３７の移動速度及び露光量（単位時間にウェハＷ上に照射される露光光ＩＬのパルス数及び露光光ＩＬの強度）の設定を行う。主制御系２４が設定した移動速度を示す情報は駆動制御ユニット３５，４１に出力され、露光量を示す情報は露光制御ユニット２３に出力される。尚、これらの情報は、主制御系２４から駆動制御ユニット３５，４１及び露光制御ユニット２３へウェハＷの各ショット領域を露光する度に出力される。
【００４７】
ここで、露光フィールドＥＡに対してウェハＷを傾けた状態でスキャン露光を行う場合を考える。かかる露光を行う場合には、主制御系２４は駆動制御ユニット４１に制御信号を出力して、ウェハステージ３７の助走を開始する前に予めウェハステージ３７をＸ軸回りに傾斜させておく。図４は、移動鏡３９Ｙに照射されるレーザ光ＸＹ１，ＷＹ２を示す図である。図４（ａ）に示す通り、レーザ光ＷＹ１，ＷＹ２にはそれぞれ２本の光路が設けられており、移動鏡３９Ｙの上端部から−Ｘ方向に所定の距離だけ離間した位置に照射されている。４（ａ）に示す通り、移動鏡３９Ｙに対するレーザ光ＷＹ１，ＷＹ２のＺ方向の照射位置は同一になるよう設計されている。
【００４８】
しかしながら、露光装置ＥＸの組み立て誤差、レーザ干渉計４０の光軸調整誤差、又はウェハステージ３７で生ずる振動が原因で、移動鏡３９Ｙに対するレーザ光ＷＹ１，ＷＹ２のＺ方向の照射位置が図４（ｂ）に示す通り異なってしまうことがある。この状態でウェハステージ３７をＸ軸回りに回転させてウェハステージ３７を傾けると（本発明にいうステージの一つの姿勢を変化させると）、例え移動鏡３９Ｙの鏡面がＸ軸に平行であっても、図４（ｃ）に示す通り、レーザ光ＷＹ１の光路長とレーザ光ＷＹ２の光路長とが異なってしまう。レーザ干渉計４０はレーザ光ＷＹ１の光路長とレーザ光ＷＹ２の光路長との差からウェハステージ３７のＺ軸回りの回転θＺを計測しているため、実際にはウェハステージ３７のＺ軸回りの回転θＺが零（移動鏡３９Ｙの鏡面がＸ軸に平行な状態）であっても、あたかもウェハステージ３７にＺ軸回りの回転θＺがあると誤って計測してしまう（本発明にいうステージの他の姿勢の変化が計測されてしまう）。
【００４９】
レーザ干渉計４０の計測結果は主制御系２４に出力され、主制御系２４はこの計測結果に基づいてＺ軸回りの回転θＺを零にするための制御信号を駆動制御ユニット４１に出力して、ウェハステージ３７をＺ軸の回りに−θＺだけ回転させる。かかる制御を行うことで、ウェハステージ３７はＺ軸回りの不必要な回転が生じた状態となり、この状態でレチクルＲに形成されたパターンを転写すると、ウェハＷ上にパターンが変形して転写されてしまう。
【００５０】
いま、図４（ｂ）に示す通り、移動鏡３９Ｙ上におけるレーザ光ＷＹ１，ＷＹ２の照射位置のＺ方向の間隔をＧとし、Ｚ方向のずれ量をｄとすると、ウェハステージ３７をＸ軸回りにθＸだけ回転させたときにレーザ干渉計４０で誤って計測されるウェハステージ３７のＺ軸回りの回転θＺは以下の（１）式で表される。
θＺ＝（ｄ／Ｇ）×θＸ  ……（１）
【００５１】
上記（１）式から、移動鏡３９Ｙ上におけるレーザ光ＷＹ１，ＷＹ２の照射位置のＺ方向の間隔ＧとＺ方向のずれ量ｄとが分かれば、ウェハステージ３７をＸ軸回りに回転させたときに誤ってレーザ干渉計４０で計測される量を求めることができる。移動鏡３９Ｙ上におけるレーザ光ＷＹ１，ＷＹ２の照射位置のＺ方向の間隔Ｇは比較的に精確に位置合わせされているため、実質的には移動鏡３９Ｙ上におけるレーザ光ＷＹ１，ＷＹ２の照射位置のＺ方向のずれ量ｄを計測することができればレーザ干渉計４０で誤って計測される量を求めることができる。
【００５２】
しかしながら、上記の移動鏡３９Ｙ上におけるレーザ光ＷＹ１，ＷＹ２の照射位置のＺ方向のずれ量ｄを直接的に正確に求めることは困難であるため、本実施形態では以下の手順によりＺ方向のずれ量ｄを求め、最終的にレーザ干渉計４０の計測誤差を求めている。図５は、レーザ干渉計４０の計測誤差を求める手順を示すフローチャートである。まず、所定のパターン（例えば、矩形形状のパターン）が形成されたレチクルＲをレチクルステージ３１上に載置するとともに、ウェハＷをウェハステージ３７上に載置する。レチクルＲ及びウェハＷの準備が完了すると、ウェハステージ３７のＸ軸回りの回転θＸを零に（ウェハステージ３７をＸＹ平面に対して平行に）設定する（ステップＳ１１）。
【００５３】
次に、レチクルステージ３１及びウェハステージ３７を同期移動方向ＳＤへ移動させて、これらが同期移動している状態で露光光ＩＬをレチクルＲ上に照射し、レチクルＲに形成された所定のパターンをウェハＷ上に転写する（ステップＳ１２）。以上の処理が終了すると、ウェハステージ３７をＸ軸回りに所定量（例えば、１００〜１５０μｒａｄ程度）回転させて（ステップＳ１３）、レチクルＲに形成された所定のパターンをウェハＷ上に転写する（ステップＳ１４）。
【００５４】
以上の処理が終了すると、ステップＳ１２の処理によりウェハＷ上に形成されたパターンの形状と、ステップＳ１４の処理によりウェハＷ上に形成されたパターンの形状とを計測する（ステップＳ１５）。図６は、レーザ干渉計４０の計測誤差を測定するときにウェハＷ上に転写されるパターンの一例を示す図である。レチクルＲに形成された所定のパターンが矩形形状である場合において、ウェハステージ３７のＸ軸回りの回転θＸが零であるときには、図６（ａ）に示す通り、レチクルＲに形成された矩形形状のパターンに対してほぼ相似関係にあるパターンがウェハＷ上に形成される。これに対し、ウェハステージ３７をＸ軸回りに所定量回転させると、図６（ｂ）に示す通り、レチクルＲに形成された矩形形状のパターンを斜変形したパターンがウェハＷ上に形成される。ステップＳ１５においては、これらのパターンの形状をそれぞれ計測する。
【００５５】
ウェハＷ上に形成されたパターン形状の計測が終了すると、ウェハステージ３７をＸ軸回りに回転させない状態で露光処理を行って形成されたパターンの形状に対して、ウェハステージ３７をＸ軸回りに所定量だけ回転させて露光処理を行って形成されたパターンの形状の変化量を算出する（ステップＳ１６）。ここでは、例えば各々のパターン形状から各々のパターンのＺ軸回りの回転量（ローテーション）とパターンの直交度とをそれぞれ求め、各々の差を求める処理が行われる。ローテーションの変化量及び直交度の変化量がパターンの形状の変化量を表す量となる。
【００５６】
以上の処理により、ウェハステージ３７をＸ軸回りに所定量だけ回転させたときに生ずるウェハステージ３７のＺ軸回りの回転量が求められる。ウェハステージ３７のＸ軸回りの回転量をθＸ、Ｚ軸回りの回転量をθＺとして上記（１）式に代入することで、レーザ干渉計４０の計測誤差が生ずる原因である移動鏡３９Ｙ上におけるレーザ光ＷＹ１，ＷＹ２の照射位置のＺ方向のずれ量ｄを求めることができる。但し、ここでは移動鏡３９Ｙ上におけるレーザ光ＷＹ１，ＷＹ２の照射位置のＺ方向の間隔Ｇは高精度に計測されているとしている。以上説明した処理によって求めたずれ量ｄは主制御系２４に記憶させておく。
【００５７】
尚、ウェハステージ３７をＸ軸の回りに回転させたときのウェハＷに形成されるパターンの形状変化は、Ｘ軸回りの回転θＸに依存し、また露光装置毎（号機毎）に異なる。このため、露光装置毎（号機毎）に図５に示した処理を行って、移動鏡３９Ｙ上におけるレーザ光ＷＹ１，ＷＹ２の照射位置のＺ方向のずれ量ｄを求める必要がある。また、転写するパターンに応じてウェハステージ３７のＸ軸回りの回転量が変わる場合には、少なくとも露光時に設定するＸ軸回りの回転θＸ毎に図５に示す処理を行ってずれ量ｄを求める必要がある。また、パターン形状の変化量を求める場合には、テスト用のレチクルとウェハを用いると良い。
【００５８】
露光フィールド（像面）に対してウェハＷが傾いた状態でレチクルＲに形成されたパターンをウェハＷ上に転写する場合に、ウェハステージ３７をＸ軸回りにθＸ回転させるとレーザ干渉計４０でウェハステージ３７のＺ軸回りの回転が計測される。ここで、主制御系２４が予め記憶しているずれ量ｄとウェハステージ３７のＸ軸回りの回転θＸとを上記（１）式に代入して、ウェハステージ３７をＸ軸回りにθＸだけ回転させたときにレーザ干渉計４０で生ずる計測誤差（回転θＺ）を求める。そして、主制御系２４がレーザ干渉計４０で計測されたＺ軸回りの回転の回転方向とは反対方向にウェハステージ３７を計測誤差（回転θＺ）だけ回転させる（姿勢制御工程）ことで、レーザ干渉計４０の計測誤差に起因して生ずるウェハステージ３７のＺ軸回りの回転を補正することができる。かかる制御を行ってレチクルＲとウェハＷとを同期移動方向ＳＤへ移動させつつレチクルＲのパターンをウェハＷ上に転写すれば、パターンの変形が生じずに忠実にパターンをウェハＷ上に転写することができる（露光工程）。
【００５９】
尚、レーザ干渉計４０の計測誤差に起因して生ずるウェハステージ３７のＺ軸回りの回転は、ウェハステージ３７をＸ軸回りに回転させてウェハステージ３７をＸＹ平面に対して傾斜させたときにのみ生ずる。このため、ウェハステージ３７のＸ軸回りの回転が零であるときに、移動鏡３９Ｙ上におけるレーザ光ＷＹ１，ＷＹ２の照射位置の変化が生じたときには、実際にウェハステージ３７がＺ軸回りに回転していることになる。
【００６０】
以上、レチクルＲに形成された所定のパターンをウェハＷ上に転写し、パターン転写により形成されたパターンの形状変化に基づいて移動鏡３９Ｙ上におけるレーザ光ＷＹ１，ＷＹ２の照射位置のＺ方向のずれ量ｄを求める方法について説明した。ずれ量ｄの求め方はこの方法以外に、レチクル・アライメントセンサ４６で基準部材４５を観察する方法を用いることができる。
【００６１】
この方法では、まずレチクルＲをレチクルステージ３１上から除いた上で、ウェハステージ３７を移動させて基準部材４５をレチクル・アライメントセンサ４６の計測視野内に配置する。この状態で、ウェハステージ３７のＸ軸回りの回転θＸを変化させたときの基準部材４５のＸＹ平面内における位置変化をレチクル・アライメントセンサ４６で計測する。基準部材４５の位置変化はウェハステージ３７のＺ軸回りの回転を反映させたものであるため、ウェハステージ３７のＸ軸回りの回転θＸの変化量と基準部材４５の位置変化との関係からずれ量ｄを求めることができる。
【００６２】
尚、特開平１１−１８３１３０号に開示されているように、干渉計のＸ軸用の計測軸に計測不能な状態が生じる場合、その計測軸を復帰させる度毎にウェハステージ３７のＸ軸回りの傾斜が異なっていると、復帰した計測軸の計測値にばらつき（誤差）が生じる可能性があるので、Ｘ軸用の計測軸を計測可能な状態に復帰させる場合のウェハステージ３７のＸ軸回りの姿勢（傾斜）は同一にしておくと良い。
【００６３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、本発明の一実施形態によるステージ装置が備えるステージをウェハステージ３７として適用した場合を例に挙げて説明したが、レチクルステージ３１として適用しても良い。また、上記実施形態では露光装置ＥＸがＴＴＲ方式のレチクル・アライメントセンサ４６を備える場合を例に挙げて説明したが、レチクルステージ３１と投影光学系ＰＬとの間に設けられ、投影光学系ＰＬを介してウェハステージ３７に形成された基準部材４５を観察するＴＴＬ方式のレチクル・アライメントセンサを備える露光装置にも本発明を適用することができる。
【００６４】
また、上記実施形態では露光光源１として、ＡｒＦエキシマレーザ光源の場合を例に挙げて説明したが、これ以外に露光光源１としては、例えばｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を射出する超高圧水銀ランプ、又はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２エキシマレーザ（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高周波発生装置、若しくは半導体レーザの高周波発生装置を用いることができる。
【００６５】
更に、光源として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（又はエルビウムとイットリビウムの両方）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。例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。
【００６６】
特に、発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
【００６７】
また、上記実施形態では上記照明光学系内に設けられるレンズ系４ａ，４ｂよりなるビーム成形系５、第１フライアイレンズ６、第１レンズ系７ａ、第２レンズ系７ｂ、第２フライアイレンズ９、レンズ系１２，１３、結像用のレンズ系１８、コンデンサレンズ１９、及び主コンデンサレンズ系２０の硝材、及び、投影光学系ＰＬを構成する屈折部材の硝材としては蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ２）を用いる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、これらは、露光光ＩＬの波長に応じて蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）、ＬｉＣＡＦ（コルキライト：ＬｉＣａＡｌＦ６）、ＬｉＳＡＦ（ＬｉＳｒＡｌＦ６）、ＬｉＭｇＡｌＦ６、ＬｉＢｅＡｌＦ６、ＫＭｇＦ３、ＫＣａＦ３、ＫＳｒＦ３等のフッ化物結晶又はこれらの混晶、又フッ素や水素等の物質をドープした石英硝子等の真空紫外光を透過する光学材料から選択される。尚、所定の物質をドープした石英硝子は、露光光の波長が１５０ｎｍ程度より短くなると透過率が低下するため、波長が１５０ｎｍ程度以下の真空紫外光を露光光ＩＬとして用いる場合には、光学素子の光学材料としては、蛍石（フッ化カルシウム）、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、ＬｉＣＡＦ（コルキライト）、ＬｉＳＡＦ（ＬｉＳｒＡｌＦ６）、ＬｉＭｇＡｌＦ６、ＬｉＢｅＡｌＦ６、ＫＭｇＦ３、ＫＣａＦ３、ＫＳｒＦ３等のフッ化物結晶又はこれらの混晶が使用される。
【００６８】
また、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。更には、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ェ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、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハなどが用いられる。
【００６９】
次に、本発明の一実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図７は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。図７に示すように、まず、ステップＳ２０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ２１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ２２（ウェハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
【００７０】
次に、ステップＳ２３（ウェハ処理ステップ）において、ステップＳ２０〜ステップＳ２２で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ２４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ２３で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ２４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ２５（検査ステップ）において、ステップＳ２４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【００７１】
図８は、半導体デバイスの場合における、図７のステップＳ２３の詳細なフローの一例を示す図である。図８において、ステップＳ３１（酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステップＳ３２（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ３３（電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ３４（イオン打込みステップ）においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ３１〜ステップＳ３４のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【００７２】
ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ３５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ３６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップＳ３７（現像ステップ）においては露光されたウェハを現像し、ステップＳ３８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ３９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００７３】
以上説明した本実施形態のマイクロデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップＳ３６）において、ウェハＷ上におけるショット領域の同期移動方向ＳＤの大きさに応じてレチクルステージ３１及びウェハステージ３７の移動速度が設定されて露光処理が行われており、露光処理に要する時間を短縮することができるため、結果的に最小線幅が０．１μｍ程度の高集積度のデバイスを歩留まり良く且つ高スループットで生産することができる。
【００７４】
また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、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等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウェハ等ヘ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（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等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、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平１１−１９４４７９号、特開２０００−１２４５３号、特開２０００−２９２０２号等に開示されている。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、予めステージの一つの姿勢の変化と計測装置で計測されるステージ他の姿勢の変化との関係を求めておき、この関係に基づいてステージの一つの姿勢を変化させたときにステージの姿勢を制御するようにしているため、計測装置の計測誤差に起因して計測されるステージの他の姿勢の変化の影響を受けることなくステージを制御することができるという効果がある。
また、本発明によれば、ステージの一つの姿勢を変化させたときに、計測装置の計測誤差に起因して計測されるステージの他の姿勢の変化の影響を受けることなくステージを制御することができるため、ステージの一つの姿勢を変化させた状態でマスクに形成されたパターンを基板上に転写する場合であっても、変形することなく忠実にパターンを基板上に転写す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】本発明の一実施形態によるステージ装置を備える本発明の一実施形態による露光装置ＥＸの全体構成の概略を示す図である。
【図２】開口絞り板１０の一例を示す正面図である。
【図３】ウェハステージ３７の概略構成及びレーザ干渉計４０から射出されるレーザ光の照射位置を示す上面図である。
【図４】移動鏡３９Ｙに照射されるレーザ光ＸＹ１，ＷＹ２を示す図である。
【図５】レーザ干渉計４０の計測誤差を求める手順を示すフローチャートである。
【図６】レーザ干渉計４０の計測誤差を測定するときにウェハＷ上に転写されるパターンの一例を示す図である。
【図７】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である。
【図８】半導体デバイスの場合における、図７のステップＳ２３の詳細なフローの一例を示す図である。
【符号の説明】
２４    主制御系（制御装置）
３１    レチクルステージ（マスクステージ）
３７    ウェハステージ
４０    レーザ干渉計
４１    駆動制御ユニット（制御装置）
Ｒ      レチクル（マスク）
Ｗ      ウェハ（基板）
ＥＸ    露光装置
【図１】
2005044867.tif 000003
【図２】
2005044867.tif 000004
【図３】
2005044867.tif 000005
【図４】
2005044867.tif 000006
【図５】
2005044867.tif 000007
【図６】
2005044867.tif 000008
【図７】
2005044867.tif 000009
【図８】
2005044867.tif 000010