(57)【要約】【課題】走査露光中のフォーカスずれや同期ずれを低減する。【解決手段】ショット領域ＳＡ1、ＳＡ2、ＳＡ3、…の走査露光を行うときと同様の両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの同期移動動作（ダミー走査露光）を行い、走査露光中のフォーカス偏差ΔＺを取得する。そして、それぞれの露光開始位置ｐ１、ｐ２、ｐ３、・・・におけるフォーカス偏差ΔＺの移動平均Ｅｒｒｚの値を算出する。そして、露光開始位置ｐ１を除く、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５における移動平均Ｅｒｒｚから、露光開始位置ｐ１における移動平均値Ｅｒｒｚを差し引く。この減算結果が、それぞれの位置ｐ２、ｐ３、…、における位置項と、位置ｐ１における位置項との差分となる。したがって、この差分から位置項と時間項とを分離抽出することができる。【選択図】図９
2005260085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の位置情報を補正するための補正情報を算出する補正情報算出方法であって、
所定加減速条件下での前記移動体の複数回の移動に基づいて、所定区間内での前記移動体の位置誤差に関する情報を、前記所定区間内の位置に依存する成分と移動開始からの時間に依存する成分とに分離する工程を含む補正情報算出方法。
【請求項２】
前記複数回の移動におけるそれぞれの前記移動体が移動する区間には、同一の区間が含まれることを特徴とする請求項１に記載の補正情報算出方法。
【請求項３】
前記工程は、
前記所定加減速条件下で、前記移動体を所定の第１区間だけ移動させ、その移動開始からの所定時点に対応する位置での前記移動体の位置誤差に関する第１情報を検出する第１工程と；
前記所定加減速条件下で、前記所定時点に対応する位置が前記移動体の移動方向にそれぞれ異なる複数の第２区間で前記移動体を移動させ、各移動開始からの前記所定時点に対応する位置での前記移動体の位置誤差に関する第２情報を検出する第２工程と；
前記第１情報と前記各第２情報との差分に基づいて、前記所定区間内の位置に依存する前記移動体の位置誤差に関する情報を抽出する第３工程と；を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の補正情報算出方法。
【請求項４】
前記第１区間及び前記複数の第２区間では、
前記所定時点に対応する位置が、前記移動体の移動方向に所定ピッチの整数倍だけそれぞれ異なることを特徴とする請求項３に記載の補正情報算出方法。
【請求項５】
前記工程は、
前記所定加減速条件下での前記第１区間における前記移動体の位置誤差に関する情報から、前記第３工程で抽出された前記所定区間内の位置に依存する前記移動体の位置誤差に関する情報をキャンセルすることにより、移動開始からの時間に依存する前記移動体の位置誤差に関する情報を抽出する第４工程をさらに含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の補正情報算出方法。
【請求項６】
前記移動体に対する位置指令とその実測位置情報との偏差に基づいて、前記移動体の位置誤差に関する情報を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の補正情報算出方法。
【請求項７】
前記移動体を移動させつつ、マスク上に形成された所定のパターンを、前記移動体上に保持された感光物体に転写し、
前記所定のパターンの転写位置の基準位置からの位置ずれに基づいて、前記移動体の位置誤差に関する情報を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の補正情報算出方法。
【請求項８】
前記所定のパターンは、その転写位置が、その転写に用いられる光学系と前記感光物体との相対位置に応じて、前記感光物体の面内方向に位置ずれするパターンであることを特徴とする請求項７に記載の補正情報算出方法。
【請求項９】
照明光に対しマスク及び物体を所定方向へ同期移動させつつ、前記マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して前記物体上の区画領域に転写する走査露光を行う露光方法であって、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の補正情報算出方法を用いて、所定区間内における前記投影光学系の光軸に直交する２次元平面内における前記マスク及び前記物体との相対位置の位置誤差に関する情報を検出する検出工程と；
前記区画領域に対する走査露光を行うに際し、前記検出結果に基づいて前記マスク及び前記物体の相対位置の位置制御を行う制御工程と；を含む露光方法。
【請求項１０】
照明光に対しマスク及び物体を所定方向へ同期移動させつつ、前記マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して前記物体上の区画領域に転写する走査露光を行う露光方法であって、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の補正情報算出方法を用いて、所定区間内における前記投影光学系の光軸方向に関する前記投影光学系と前記物体との相対位置の位置誤差に関する情報を検出する検出工程と；
前記区画領域に対する走査露光を行うに際し、前記検出結果に基づいて前記投影光学系と前記物体との相対位置の位置制御を行う制御工程と；を含む露光方法。
【請求項１１】
前記制御工程では、
前記検出工程において検出された前記所定区間内の位置に依存する前記相対位置の位置誤差に関する情報から得られる、前記区画領域内の位置に対応する第１補正量と、移動開始からの時間に依存する前記相対位置の位置誤差に関する情報から得られる、その時間に対応する第２補正量とに基づいて、前記相対位置の位置制御に用いられる位置情報の補正量を算出することを特徴とする請求項９又は１０に記載の露光方法。
【請求項１２】
前記制御工程では、
前記マスクと前記物体との同期走査速度に応じて、前記相対位置の位置制御に用いられる位置情報の補正量を増減させることを特徴とする請求項１１に記載の露光方法。
【請求項１３】
照明光に対するマスク及び物体の所定方向への同期移動により、前記マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して前記物体上の区画領域に転写する走査露光を行う露光装置であって、
所定加減速条件下での前記マスク及び前記物体の複数回の同期移動に基づいて得られる前記投影光学系の光軸に直交する２次元平面内の前記マスク及び前記物体の相対位置の位置誤差に関する情報から分離された、所定区間内の位置に依存する前記２次元平面内の前記マスク及び前記物体の相対位置の位置誤差に関する情報と、移動開始からの時間に依存する前記相対位置の位置誤差に関する情報とを格納する記憶装置と；
前記区画領域に対する走査露光を行うに際し、前記記憶装置に格納された情報に基づいて前記マスク及び前記物体の相対位置の位置制御を行う制御装置と；を備える露光装置。
【請求項１４】
照明光に対するマスク及び物体の所定方向への同期移動により、前記マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して前記物体上の区画領域に転写する走査露光を行う露光装置であって、
所定加減速条件下での前記マスク及び前記物体の複数回の同期移動に基づいて得られる前記投影光学系の光軸方向に関する前記投影光学系及び前記物体の相対位置の位置誤差に関する情報から分離された、所定区間内の位置に依存する前記投影光学系及び前記物体の相対位置の位置誤差に関する情報と、移動開始からの時間に依存する前記相対位置の位置誤差に関する情報とを格納する記憶装置と；
前記区画領域に対する走査露光を行うに際し、前記記憶装置に格納された情報に基づいて前記投影光学系と前記物体との相対位置の位置制御を行う制御装置と；を備える露光装置。
【請求項１５】
前記相対位置の位置誤差に関する情報を、前記所定区間内の位置に依存する成分と移動開始からの時間に依存する成分とに分離抽出する抽出装置をさらに備えることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記抽出装置は、
前記分離抽出に先立って、
前記同期移動中の位置指令とその実測位置情報との偏差に基づいて、前記相対位置の位置誤差に関する情報を検出することを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記複数回の前記物体及び前記マスクの同期移動における前記所定時点に対応する位置は、所定ピッチの整数倍だけそれぞれ異なることを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記抽出装置は、
前記所定区間内における前記所定加減速条件下での前記相対位置の位置誤差に関する情報から、前記所定区間内の位置に依存する前記相対位置の位置誤差に関する情報をキャンセルすることにより、移動開始からの時間に依存する前記相対位置の位置誤差に関する情報を抽出することを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記制御装置は、
前記抽出装置によって抽出された、前記所定区間内の位置に依存する前記相対位置の位置誤差に関する情報から得られる、前記区間領域内の位置に対応する第１補正量と、前記移動開始からの時間に依存する前記相対位置の位置誤差に関する情報から得られる、その時間に対応する第２補正量とに基づいて、前記相対位置の位置制御に用いられる位置情報の補正量を算出し、その補正量に基づいて前記相対位置の位置制御を行うことを特徴とする請求項１８に記載の露光装置。
【請求項２０】
前記制御装置は、
前記同期移動の速度に応じて、前記相対位置の位置制御に用いられる位置情報の補正量を増減させることを特徴とする請求項１９に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補正情報算出方法、露光方法及び露光装置に係り、さらに詳しくは、移動体の位置情報を補正するための補正情報を算出する補正情報算出方法、該補正情報算出方法を用いた露光方法及び照明光に対するマスク及び物体の所定方向への同期移動により、前記マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して前記物体上の区画領域に転写する走査露光を行う露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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基板（以下、「ウエハ」と総称する）上に転写する露光装置、例えばステップ・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（スキャナーとも呼ばれる））等の逐次移動型の投影露光装置（以下、「走査型露光装置」と略述する）が主として用いられている。
【０００３】
そのうち、走査型露光装置では、レチクルを保持するレチクルステージとウエハを保持するウエハステージを所定方向に等速同期移動させ、照明光に対し走査させた状態で露光を行う、いわゆる走査露光が行われる。かかる走査型露光装置では、同期移動中の両ステージの同期ずれや、ウエハ上の露光領域がその表面上を移動していくことによって生じるウエハ表面高さの変動等によるフォーカスずれを低減することが露光精度の観点から重要となる。
【０００４】
このような同期ずれ及びフォーカスずれ（以下、「同期ずれ等」と略述する）を低減するため、様々な制御技術が適用されている。走査露光中の両ステージの同期ずれ等を予め測定しておき、その測定結果に基づいて両ステージに対する位置情報（例えば、位置指令）を補正する技術はその一例である。
【０００５】
しかしながら、上記技術を適用した場合でも、ショット領域のサイズ（いわゆるショットサイズ）が変わると、走査露光中の両ステージの同期ずれ等の発生傾向が変わり、予め測定した同期ずれ等に基づいて移動指令を補正しても、同期ずれ等の計測時のショットサイズとプロセスでのショットサイズとが異なる場合には、同期ずれ等を有効に低減することができなくなる現象が発生することがある。
【０００６】
この現象が発生するのは、両ステージの移動が開始されてからの時間に依存する成分と、そのショットの中心を原点とするショット内座標系における位置（以下、「ショット内位置」と略述する）に依存する成分とが、同期ずれ等に含まれていることが原因であることが知られている。すなわち、ショットサイズが異なれば、両ステージの移動を開始してからの同じ時間に対応するショット内位置がずれるため、ショットサイズによって移動開始後の同じ時間における同期ずれ等の大きさが異なってくるのである。
【０００７】
同期ずれ等の測定結果から、移動開始からの時間に依存する成分と、ショット内位置に依存する成分とを分離する方法としては、きわめて低速なスキャン速度で、基準となるショットサイズに対する走査露光を行ったときに測定された同期ずれ等の測定結果を、ショット内位置に依存する成分とみなすことにより、ショット内位置に依存する成分を抽出する方法が従来より採用されている。しかしながら、上記方法では、時間に依存する成分を完全に０とした状態でショット内位置に依存する成分を抽出できているとは必ずしもいえない。また、低速のスキャン速度での測定では、その測定結果のＳ／Ｎ比が小さくなってしまい、実際の走査露光で行われている高速なスキャン速度に対応する同期ずれ等を精度良く測定できているとは必ずしもいえなかった。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記事情の下になされた本発明は、第１の観点からすると、移動体（ＷＳＴ等）の位置情報を補正するための補正情報を算出する補正情報算出方法であって、所定加減速条件下での前記移動体の複数回の移動に基づいて、所定区間内での前記移動体の位置誤差に関する情報を、前記所定区間内の位置に依存する成分と移動開始からの時間に依存する成分とに分離する工程を含む補正情報算出方法である。
【０００９】
これによれば、所定加減速条件下での移動体の複数回の移動に基づいて、所定区間内での移動体の位置誤差に関する情報を、所定区間内の位置に依存する成分とその移動開始からの時間に依存する成分とに分離するので、低速な走査速度で得られた移動体の位置誤差に関する情報を用いて所定区間内の位置に依存する成分とその移動開始からの時間に依存する成分とを分離する必要がなくなる。
【００１０】
本発明は、第２の観点からすると、照明光（ＩＬ）に対しマスク（Ｒ）及び物体（Ｗ）を所定方向へ同期移動させつつ、前記マスクに形成されたパターンを、投影光学系（ＰＬ）を介して前記物体上の区画領域（ＳＡ等）に転写する走査露光を行う露光方法であって、本発明の補正情報算出方法を用いて、所定区間内における前記投影光学系の光軸に直交する２次元平面内における前記マスク及び前記物体との相対位置の位置誤差に関する情報を検出する検出工程と；前記区画領域に対する走査露光を行うに際し、前記検出結果に基づいて前記マスク及び前記物体の相対位置の位置制御を行う制御工程と；を含む第１の露光方法である。かかる場合には、本発明の補正情報算出方法を用いて、所定区間内における投影光学系の光軸に直交する２次元平面内におけるマスク及び物体との相対位置の位置誤差に関する情報を精度良く検出することができるため、制御工程において、所定区間とはサイズが異なる区画領域に対する走査露光の際にも、マスク及び物体の相対位置を精度良く制御することができる。
【００１１】
本発明は、第３の観点からすると、照明光（ＩＬ）に対しマスク（Ｒ）及び物体（Ｗ）を所定方向へ同期移動させつつ、前記マスクに形成されたパターンを、投影光学系（ＰＬ）を介して前記物体上の区画領域（ＳＡ等）に転写する走査露光を行う露光方法であって、本発明の補正情報算出方法を用いて、所定区間内における前記投影光学系の光軸方向に関する前記投影光学系と前記物体との相対位置の位置誤差に関する情報を検出する検出工程と；前記区画領域に対する走査露光を行うに際し、前記検出結果に基づいて前記投影光学系と前記物体との相対位置の位置制御を行う制御工程と；を含む第２の露光方法である。かかる場合には、本発明の補正情報算出方法を用いて、所定区間内における投影光学系の光軸方向に関する投影光学系と物体との相対位置の位置誤差に関する情報を精度良く検出することができるため、制御工程において、所定区間とはサイズが異なる区画領域に対する走査露光の際にも、マスク及び物体の相対位置を精度良く制御することができる。
【００１２】
本発明は、第４の観点からすると、照明光（ＩＬ）に対するマスク（Ｒ）及び物体（Ｗ）の所定方向への同期移動により、前記マスクに形成されたパターンを、投影光学系（ＰＬ）を介して前記物体上の区画領域（ＳＡ等）に転写する走査露光を行う露光装置（１００）であって、所定加減速条件下での前記マスク及び前記物体の複数回の同期移動に基づいて得られる前記投影光学系の光軸に直交する２次元平面内の前記マスク及び前記物体の相対位置の位置誤差に関する情報から分離された、所定区間内の位置に依存する前記２次元平面内の前記マスク及び前記物体の相対位置の位置誤差に関する情報と、移動開始からの時間に依存する前記相対位置の位置誤差に関する情報とを格納する記憶装置と；前記区画領域に対する走査露光を行うに際し、前記記憶装置に格納された情報に基づいて前記マスク及び前記物体の相対位置の位置制御を行う制御装置と；を備える第１の露光装置である。
【００１３】
これによれば、所定加減速条件下でのマスク及び物体の複数回の移動に基づいて、所定区間内のマスク及び物体の相対位置の位置誤差に関する情報を、所定区間内の位置に依存する成分とその移動開始からの時間に依存する成分とに精度良く分離された情報を格納する記憶装置を備えているので、その記憶装置に格納された情報に基づけば、所定区間とはサイズが異なる区画領域に対する走査露光の際にも、マスク及び物体の相対位置を精度良く制御することができる。
【００１４】
本発明は、第５の観点からすると、照明光（ＩＬ）に対するマスク（Ｒ）及び物体（Ｗ）の所定方向への同期移動により、前記マスクに形成されたパターンを、投影光学系（ＰＬ）を介して前記物体上の区画領域（ＳＡ等）に転写する走査露光を行う露光装置（１００）であって、所定加減速条件下での前記マスク及び前記物体の複数回の同期移動に基づいて得られる前記投影光学系の光軸方向に関する前記投影光学系及び前記物体の相対位置の位置誤差に関する情報から分離された、所定区間内の位置に依存する前記投影光学系及び前記物体の相対位置の位置誤差に関する情報と、移動開始からの時間に依存する前記相対位置の位置誤差に関する情報とを格納する記憶装置と；前記区画領域に対する走査露光を行うに際し、前記記憶装置に格納された情報に基づいて前記投影光学系と前記物体との相対位置の位置制御を行う制御装置と；を備える第２の露光装置である。
【００１５】
これによれば、所定加減速条件下でのマスク及び物体の複数回の移動に基づいて、所定区間内の投影光学系及び物体の相対位置の位置誤差に関する情報を、所定区間内の位置に依存する成分とその移動開始からの時間に依存する成分とに精度良く分離された情報を格納する記憶装置を備えているので、その記憶装置に格納された情報に基づけば、所定区間とはサイズが異なる区画領域に対する走査露光の際にも、投影光学系及び物体の相対位置を精度良く制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１１に基づいて説明する。
【００１７】
図１には、本発明の補正情報算出方法及び露光方法が適用される一実施形態に係る露光装置１００の概略的な構成が示されている。この露光装置１００は、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。
【００１８】
この露光装置１００は、照明系１０、マスクとしてのレチクルＲが搭載されるレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、物体（感光物体）としてのウエハＷが搭載されるウエハステージＷＳＴ及びこれらの制御系（主制御装置２０及びステージ制御装置１９を含む）等を備えている。
【００１９】
露光装置１００は、投影光学系ＰＬを中心に構成されている。そこで、以下では、その投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向をＺ軸方向（図１における紙面内上下方向）とし、Ｚ軸方向に直交する平面内でレチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）とウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）とが相対走査される走査方向をＹ軸方向（図１における紙面内左右方向）とし、該Ｙ軸に直交する非走査方向をＸ軸方向（図１における紙面直交方向）として、説明を行う。
【００２０】
前記照明系１０は、光源と、コリメータレンズ、オプティカル・インテグレータを含む照度均一化光学系、リレーレンズ系、レチクルブラインド及びコンデンサレンズ等を含む照明光学系とから構成されている。オプティカル・インテグレータとしては、フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）、あるいは回折光学素子を用いることができる。
【００２１】
前記光源としては、ここでは、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を出力するＡｒＦエキシマレーザが用いられているものとする。なお、光源として、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）を出力するＫｒＦエキシマレーザなどの遠紫外光源や、Ｆ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）を出力するＦ2レーザその他の真空紫外域の紫外パルス光を出力する真空紫外光源を用いても良い。
【００２２】
照明系１０によると、光源で発生した露光光としての照明光（以下、「照明光ＩＬ」と呼ぶ）により、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上でＸ軸方向に細長く延びる矩形の照明領域（レチクルブラインドで規定されたスリット状の照明領域）ＩＡＲが均一な照度分布で照明される。この照明領域ＩＡＲの中心は、後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸにほぼ一致している。なお、本実施形態の照明系１０と同様な構成は、例えば特開平６−３４９７０１号公報（対応米国特許第５，５３４，９７０号公報）などに開示されている。
【００２３】
前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲの位置制御のため、不図示のレチクルベース上をリニアモータ、ボイスコイルモータ等を駆動源とするレチクルステージ駆動部（不図示）により、照明光学系の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直な平面内で２次元的に（Ｘ軸方向及びこれに直交するＹ軸方向及びＸＹ平面に直交するＺ軸回りの回転方向に）微少駆動可能に構成されている。また、このレチクルステージＲＳＴは、走査方向（Ｙ軸方向とする）に指定された走査速度で移動可能となっており、レチクルＲの全面が少なくとも照明光ＩＬを横切ることができるだけの移動ストロークを有している。
【００２４】
レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６からのレーザビームを反射する移動鏡１５が固定されており、レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置はレチクル干渉計１６によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクルステージＲＳＴ上には走査方向（Ｙ軸方向）に直交する反射面を有する移動鏡と非走査方向（Ｘ軸方向）に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、レチクル干渉計１６は走査方向に２軸、非走査方向には１軸設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡１５、レチクル干渉計１６として示されている。なお、Ｘ軸を測長軸とするＸ軸干渉計の出力、Ｙ軸の測長軸とする２つのＹ軸干渉計の出力をまとめて（ＲX，ＲL，ＲR）とする。ステージ制御装置１９では、主制御装置２０からの指示に応じてレチクルステージＲＳＴの位置情報（ＲX，ＲL，ＲR）に基づいてレチクルステージ駆動部（不図示）を介してレチクルステージＲＳＴを駆動する。
【００２５】
なお、レチクルステージＲＳＴは、ウエハステージＷＳＴに対して同期移動するレチクル粗動ステージと、そのレチクル粗動ステージ上を微動可能なレチクル微動ステージとから構成され、そのレチクル微動ステージにレチクルＲが吸着保持されるような構成となっていても良い。
【００２６】
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（−Ｚ側）に配置されている。この投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックな縮小光学系であり、光軸ＡＸに沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されている。この投影光学系ＰＬの投影倍率は、１／Ｍ（例えば１／４、１／５あるいは１／６）であるものとする。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲの照明領域ＩＡＲ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を介してレチクルＲの照明領域ＩＡＲ内の回路パターンの縮小像（部分倒立像）が、照明領域ＩＡＲと共役な、ウエハＷ（表面にフォトレジストが塗布されている）上の照明光ＩＬの照射領域（露光領域）ＩＡに形成される。
【００２７】
図１における投影光学系ＰＬの下方に配置されたウエハステージＷＳＴ上には、ウエハホルダ２５が載置され、このウエハホルダ２５によってウエハＷが真空吸着によって保持されている。ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等のアクチュエータを含むウエハステージ駆動部２１により、ウエハベース（不図示）上をＸＹ平面内方向（Ｚ軸回りの回転方向θｚを含む）及びＺ軸方向に移動可能であり、ＸＹ平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））にも微小駆動可能となっている。すなわち、ウエハステージＷＳＴは、走査方向（Ｙ軸方向）の移動のみならず、ウエハＷ上の複数のショット領域をそれぞれ露光領域ＩＡに対して相対移動して走査露光を行うことができるように、走査方向に直交する非走査方向（Ｘ軸方向）にも移動可能に構成されており、これにより、ウエハＷ上の各ショット領域を走査（スキャン）露光する動作と、次ショットの露光のための加速開始位置まで移動（ステップ）する動作とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作が可能となる。
【００２８】
なお、ウエハステージＷＳＴのＺ軸方向、θｘ方向、θｙ方向の駆動、すなわち後述するフォーカス・レベリング制御を行うための駆動は、ウエハステージ駆動部２１のうち、ボイスコイルモータ等の３つのアクチュエータの協調動作によって行われる。
【００２９】
ウエハステージＷＳＴには、レーザ光を反射するＸ軸方向及びＹ軸方向に面した移動鏡等から成る反射面が形成されており、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｚ軸回りの回転（θｚ回転）を含む）は、その反射面にレーザ光を照射するウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」と略述する）３１によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ここで、実際には、ウエハステージＷＳＴ上には走査方向（Ｙ軸方向）に直交する反射面を有する移動鏡と非走査方向（Ｘ軸方向）に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、ウエハ干渉計３１は走査方向に所定間隔を置いて２軸、非走査方向には所定間隔を置いて２軸設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡２７、ウエハ干渉計３１として示されている。なお、Ｘ軸に測長軸を有するウエハ干渉計３１の出力をそれぞれ（ＷＸB，ＷＸM）とし、Ｙ軸に測長軸を有するウエハ干渉計３１の出力をそれぞれ（ＷＹL，ＷＹR）とする。これらウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は、ステージ制御装置１９及びこれを介して主制御装置２０に送られ、ステージ制御装置１９では主制御装置２０からの指示に応じて前記位置情報（又は速度情報）に基づいてウエハステージ駆動部２１を介してウエハステージＷＳＴを制御する。
【００３０】
さらに、露光装置１００は、図１に示されるように、投影光学系ＰＬの光軸に対して所定角度傾斜した方向からウエハＷ表面に多数の結像光束を照射する照射系６０ａと、それらの結像光束のウエハＷ表面からの反射光を個別に受光する多数のセンサ（フォーカスセンサ）を有する受光系６０ｂとから成る多点焦点位置検出系（以下、「多点ＡＦ系」と呼ぶ）を備えている。本実施形態の多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）としては、例えば、特開平６−２８３４０３号公報（対応米国特許第５，４４８，３３２号）などに開示されているものと同様の構成のものが用いられる。
【００３１】
この場合、照射系６０ａ内には、例えば照明光源、一例として５行９列のマトリクス状配列で４５個のスリット状の開口パターンが形成されたパターン板及び照射光学系等が設けられている。また、受光系６０ｂ内には、一例として５行９列のマトリクス状の配列で合計４５個のスリットが形成された受光用スリット板、該スリット板の各スリットに対向して５行９列のマトリクス状配列で配置された４５個のフォトダイオード等の受光素子から成るセンサとしてのフォーカスセンサ、回転方向振動板及び受光光学系等が設けられている。
【００３２】
この多点ＡＦ系（６０ａ、６０ｂ）の各部の作用について簡単に説明すると、照射系６０ａ内の照明光源からの照明光によりパターン板が照明されると、パターン板の各開口パターンを透過した結像光束が照射光学系を介してウエハＷ表面に照射され、上記照明領域ＩＡＲと共役なウエハＷ表面の露光領域ＩＡ内及びその近傍に５行９列のマトリクス状配列で５×９、合計４５個のＸ軸、Ｙ軸に対して４５度傾斜したスリット状の開口パターンの像（スリット像）Ｓ11〜Ｓ59が形成される（図２参照）。スリット像Ｓ11〜Ｓ59それぞれの結像光束のウエハ表面からの反射光が受光光学系を介して受光用スリット板の各スリット上にそれぞれ再結像され、それらのスリット像の光束がフォーカスセンサによって個別に受光される。この場合、それらのスリット像の光束は、回転方向振動板により振動されているので、受光用スリット板上では再結像された各像（以下、適宜「反射スリット像」と呼ぶ）の位置が各スリットの長手方向と交差する方向に振動される。各フォーカスセンサの検出信号が図１の信号処理装置９３により前記回転振動周波数の信号で同期検波される。そして、この信号処理装置９３により、同期検波して得られた４５点の焦点ずれ信号のうち、所定数ｎが選択されて、焦点ずれ信号（デフォーカス信号）、例えばＳカーブ信号が主制御装置２０に供給されるようになっている。
【００３３】
このＳカーブ信号は、受光用スリット板のスリット中心とウエハＷからの反射スリット像の振動中心とが一致したときに零レベルとなり、ウエハＷがその状態から上方に変位しているときは正のレベル、ウエハＷが下方に変位しているときは負のレベルになる信号である。従って、Ｓカーブ信号にオフセットが加えられていない状態では、主制御装置２０によって、Ｓカーブ信号が零レベルになるウエハＷの高さ位置（投影光学系の光軸ＡＸの方向に関する位置）が合焦点としてそれぞれ検出されることとなる。
【００３４】
なお、以下では、図２に示されるスリット像Ｓ11〜Ｓ59が形成され、結像面からのＺ位置が検出されるウエハＷ上の場所を、特に、計測点Ｓ11〜Ｓ59と呼ぶこととする。図２に示されるように、計測点Ｓ11〜Ｓ59のうち、計測点Ｓ21〜Ｓ49が露光領域ＩＡ（Ｙ軸方向の幅をｗとしている）内となるように設定されている。このようにすれば、露光領域ＩＡに対応するウエハＷの表面のＺ位置を検出することができるようになる。
【００３５】
また、図２において破線で示される領域は、先読み領域３５Ａ、３５Ｂである。先読み領域３５Ａ内には、計測点Ｓ11〜Ｓ19が含まれており、先読み領域３５Ｂ内には、計測点Ｓ51〜Ｓ59が含まれている。この２つの先読み領域３５Ａ、３５Ｂの中心と、露光領域ＩＡの中心とのＹ軸方向に関する間隔はｄとなっている。
【００３６】
この多点ＡＦ系（６０ａ、６０ｂ）は、走査露光中の露光領域ＩＡに対応するウエハＷの表面を、投影光学系ＰＬの結像面に合わせる制御系のために用いられるものであり、その制御系の遅れを考慮して、ウエハＷの表面のＺ位置を検出する必要がある。露光領域ＩＡはウエハステージＷＳＴの進行方向と反対方向にウエハＷの表面上を相対移動するため、多点ＡＦ系（６０ａ、６０ｂ）は、その移動に合わせて、その移動先のウエハＷの表面高さを先読み領域の計測点において予め先読みしておき、その先読み結果に基づいて制御系の遅れを補償する。
【００３７】
なお、ウエハステージＷＳＴが＋Ｙ方向に走査される場合を「プラススキャン」と呼び、ウエハステージＷＳＴが−Ｙ方向に走査される場合を「マイナススキャン」と呼ぶものとする。信号処理装置９３では、プラススキャンを行う場合には、露光領域ＩＡが、ウエハＷ上を−Ｙ方向に移動するため、先読み領域３５Ｂ内の計測点のうち数点が選択され、マイナススキャンを行う場合には、露光領域ＩＡがウエハＷ上を＋Ｙ方向に移動するため、先読み領域３５Ａ内の計測点のうち数点が選択されるようになる。
【００３８】
制御系を構成する主制御装置２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、メインメモリ、ハードディスクから成る記憶装置、キーボード、マウス等のポインティングデバイスや、ＣＲＴ又は液晶パネル等のディスプレイ等を備えた、いわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含んで構成され、上述した機能に代表されるように、装置全体を統括して制御する。
【００３９】
ステージ制御装置１９は、主制御装置２０の指示の下、上述したようなウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴの位置制御を行う。以下に、ステージ制御装置１９の構成について詳細に説明する。
【００４０】
図３には、ウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置制御を行うステージ制御装置１９の機能ブロック図が示されている。この図３は、ステージ制御装置１９を構成するマイクロプロセッサにより実行される、種々の制御プログラム（ソフトウェア）によって実現される機能をブロック化して示したものである。なお、図３に示される各構成要素を対応する個々のハードウェアにて構成しても良いことは勿論である。
【００４１】
このステージ制御装置１９は、ウエハステージＷＳＴの目標位置情報である位置指令を生成する位置指令生成部５１と、ウエハステージＷＳＴを駆動するウエハステージ駆動部２１に対する指令値（操作量）を算出して出力し、ウエハステージ駆動部２１を介してウエハステージＷＳＴを制御するウエハステージ制御部５３と、ウエハ干渉計３１から得られるウエハステージＷＳＴの位置情報に基づいて、レチクルステージＲＳＴの同期位置を演算する同期位置演算部５４と、同期位置演算部５４の演算結果である同期位置に基づいてレチクルステージ駆動部（不図示）への指令値（操作量）を算出し、レチクルステージ駆動部を介してレチクルステージＲＳＴを制御するレチクルステージ制御部５６とを主として備えている。
【００４２】
これを更に詳述すると、前記位置指令生成部５１は、主制御装置２０から送られる走査露光の条件、例えばスキャン速度や、スキャン長などの情報に基づいて、走査露光時のウエハステージＷＳＴに対する位置指令（ＷＸB’，ＷＸM’，ＷＹL’，ＷＹR’）を、サンプリング時間Δｔが経過する毎に生成して出力する。この位置指令の各要素は、ウエハ干渉計３１の４つの計測値（ＷＸB，ＷＸM，ＷＹL，ＷＹR）にそれぞれ対応するものである。
【００４３】
この位置指令（ＷＸB’，ＷＸM’，ＷＹL’，ＷＹR’）は、減算部５２に入力されている。そして、この減算部５２には、ウエハ干渉計３１から入力されたウエハステージＷＳＴの位置の計測値（現在位置）（ＷＸB，ＷＸM，ＷＹL，ＷＹR）もサンプリング時間Δｔが経過する毎に入力されている。減算部５２は、ウエハステージＷＳＴに対する位置指令（ＷＸB’，ＷＸM’，ＷＹL’，ＷＹR’）と現在位置（ＷＸB，ＷＸM，ＷＹL，ＷＹR）との偏差（ΔＷＸB，ΔＷＸM，ΔＷＹL，ΔＷＹR）をサンプリング時間Δｔが経過する毎に計算して、出力する。
【００４４】
この減算部５２から出力された、ウエハステージＷＳＴに対する位置指令と現在位置との偏差（ΔＷＸB，ΔＷＸM，ΔＷＹL，ΔＷＹR）は、前記ウエハステージ制御部５３に入力される。このウエハステージ制御部５３は、例えば、上記入力に基づいて（比例＋積分）制御動作を行うＰＩコントローラ等によって構成されている。このコントローラの動作により、ウエハステージ駆動部２１に対する駆動指令（操作量）が生成され、その駆動指令は、ステージ制御装置１９のインタフェースを介して、ウエハステージ駆動部２１に出力される。この駆動指令に基づいて、ウエハステージ駆動部２１が、ウエハステージＷＳＴをＸＹ平面内で駆動制御する。
【００４５】
前記同期位置演算部５４は、ウエハ干渉計３１から得られるウエハステージＷＳＴの現在位置（ＷＸB，ＷＸM，ＷＹL，ＷＹR）に基づいて、所定の行列式を演算し、その現在位置に対応するレチクルステージＲＳＴの同期位置（ＲX’，ＲL’，ＲR’）を、サンプリング周期Δｔ経過毎に演算し、出力する。
【００４６】
同期位置演算部５４から出力された同期位置（ＲX’，ＲL’，ＲR’）は、レチクルステージＲＳＴの目標位置指令として減算部５５に入力される。
【００４７】
減算部５５には、レチクル干渉計１６から得られるレチクルステージＲＳＴの現在位置（ＲX，ＲL，ＲR）もサンプリング時間Δｔ経過毎に入力されている。減算部５５は、上記目標位置指令と、この現在位置との偏差（ΔＲX，ΔＲL，ΔＲR）を、サンプリング時間Δｔ経過毎に出力する。なお、この偏差（ΔＲX，ΔＲL，ΔＲR）が、ウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴとの同期誤差となる。この偏差（ΔＲX，ΔＲL，ΔＲR）は、レチクルステージ制御部５６に入力されるとともに、主制御装置２０にも送られている。
【００４８】
減算部５５により算出された、レチクルステージＲＳＴの目標値（ＲX’，ＲL’，ＲR’）と、現在位置（ＲX，ＲL，ＲR）との偏差（ΔＲX，ΔＲL，ΔＲR）を入力する前記レチクルステージ制御部５６は、例えば（比例＋積分）制御動作を行うＰＩコントローラ等（いずれも図示せず）によって構成されている。このコントローラの動作により、不図示のレチクルステージ駆動部に対する駆動指令が生成され、その駆動指令がステージ制御装置１９のインタフェースを介して、レチクルステージ駆動部に出力される。この駆動指令に基づいて、レチクルステージ駆動部が、レチクルステージＲＳＴを駆動する。
【００４９】
すなわち、ステージ制御装置１９では、レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置を制御するための位置フィードバック制御系と、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を制御するため位置フィードバック制御系とが構築されている。同期走査中においては、ウエハステージＷＳＴの位置フィードバック制御系が主で、レチクルステージＲＳＴの位置フィードバック制御系が従の関係となっており、レチクルステージＲＳＴが、ウエハステージＷＳＴに追従するように制御される。しかしながら、両ステージの関係は、これには限られない。また、レチクルステージＲＳＴの制御系のフィードバック制御量に基づいて、ウエハステージＷＳＴの制御系に対する位置指令が作成されるようになっていても良い。したがって、これらの制御系の構成によって両ステージＷＳＴ，ＲＳＴの同期誤差を示すものとして主制御装置２０により観測される観測対象を適宜変更する必要がある。なお、図３に示されるブロックは、あくまでウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴの同期移動中の各ブロックの機能的構成を図示したものであり、ウエハステージＷＳＴのステップ移動中などでは、ウエハステージＷＳＴやレチクルステージＲＳＴなどが独立して動作するなど、その制御系の構成が若干異なったものとなる。
【００５０】
また、ウエハステージ制御部５３及びレチクルステージ制御部５６では、上記位置制御に加えて、速度制御を行うようにしても良い。また、レチクルステージＲＳＴが、レチクル粗動ステージと、レチクル微動ステージとから構成されている場合には、ウエハステージＷＳＴに対するレチクル粗動ステージの遅れを、レチクル微動ステージの微動により調整するような制御系の構成とすることができる。すなわち、レチクル粗動ステージに対する位置指令は、ウエハステージＷＳＴに対する位置指令に投影倍率の逆数（Ｍ）を考慮したものとし、図３における同期位置演算部５４によって算出される同期位置（ＲX’，ＲL’，ＲR’）をレチクル微動ステージに対する位置指令とする。すなわち、ウエハステージＷＳＴに対して、レチクル粗動ステージをある程度まで追従させておき、完全な同期位置（ＲX’，ＲL’，ＲR’）に、レチクル微動ステージを追従させるようにすれば良い。
【００５１】
さらに、ステージ制御装置１９は、ウエハステージＷＳＴのフォーカス・レベリング制御も行う。図４には、フォーカス・レベリング制御系の構成が、ステージ制御装置１９を中心に示されている。図４に示されるように、ステージ制御装置１９は、目標値生成部６１と、最小二乗近似演算部６２と、位置ループコントローラ６３〜６５と、補正情報記憶部６６と、ＦＦ制御部６７と、座標変換及び速度制御部６８と、ＸＹ座標変換部６９とを備えている。
【００５２】
前記目標値生成部６１は、主制御装置２０の指示に基づいて、ウエハステージＷＳＴに対する目標値、すなわちＺ座標の目標値Ｚｒ、Ｘ軸回りの傾斜角の目標値θｘｒ及びＹ軸回りの傾斜角の目標値θｙｒをサンプリング時間Δｔ経過毎に作成して出力する。通常、これらの目標値はすべて０として設定されている。
【００５３】
前記補正情報記憶部６６は、本実施形態での補正情報算出方法によって算出される補正情報を格納する記憶装置を有する。本実施形態では、この補正情報を、露光対象のショット領域の中心を原点とするショット内位置ｐと、ウエハステージＷＳＴの移動開始（加速開始）時点からの時間ｔを独立変数とする関数（補正関数）とする。この補正情報記憶部６６は、ウエハ干渉計３１の計測値をウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置に変換するＸＹ座標変換部６９から出力されたウエハステージＷＳＴのＹ位置を入力しており、このＹ位置（及びショットマップ情報、ウエハアライメントによるショット中心位置の情報）から現在のショット内位置ｐを算出する。補正情報記憶部６６は、この現在のショット内位置ｐと、ウエハステージＷＳＴの加速開始からの時間ｔを上記補正関数に代入することにより得られた補正量ｄｚを、サンプリング時間Δｔ経過毎に出力する。なお、この補正情報記憶部６６の具体的処理については後述する。加算部７１では、目標値生成部６１から出力されたＺ座標の目標値Ｚｒと、補正情報記憶部６６から出力された補正量ｄｚとを加算して出力する。
【００５４】
一方、受光器９０で検出され、信号処理装置９３で処理（選択）された各計測点のフォーカス信号の値は、最小二乗近似演算部６２及びＦＦ制御部６７に送られている。最小二乗近似演算部６２は、図２に示される計測点Ｓ11〜Ｓ59のうち、信号処理装置９３によって選択されたｎ個の計測点にそれぞれ対応するｎ個のフォーカス信号に基づいて、最小二乗近似によりその露光領域ＩＡに近似される平面を決定し、決定された平面の中心でのＺ座標ｚ、Ｘ軸回りの傾斜角θｘ及びＹ軸回りの傾斜角θｙをサンプリング時間Δｔ経過毎に求める。
【００５５】
そして、最小二乗近似演算部６２は、計測点Ｓ11〜Ｓ59のうちの信号処理装置９３で選択されたｎ個の計測点のＸＹ座標、例えば、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを原点としたＸ軸方向及びＹ軸方向の座標（ｘi，ｙi）（ｉ＝１〜ｎ；例えばｎ＝９）と、座標（ｘi，ｙi）の計測点で計測されたフォーカス位置（Ｚ座標）ｚiとを用いた所定の演算式を計算して、ウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の偏差ΔＺ、Ｘ軸回りの傾斜角の偏差Δθｘ及びＹ軸回りの傾斜角の偏差Δθｙをサンプリング時間Δｔ経過毎に求める。
【００５６】
Ｚ偏差ΔＺ、傾斜角偏差Δθｘ及び傾斜角偏差Δθｙは、それぞれ位置ループコントローラ６３、６４、６５に送られる。位置ループコントローラ６３、６４、６５では、比例制御などが行われ、Ｘ軸回りの角速度指令Ｖθｘ、Ｙ軸回りの角速度指令Ｖθｙ及びＺ軸方向の速度指令ｖｚがサンプリング時間Δｔ経過毎にそれぞれ出力される。このうち、Ｖθｘ、Ｖθｙは、座標変換及び速度制御部６８に入力される。
【００５７】
一方、ＦＦ制御部６７には、ＸＹ座標変換部６９よりウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の速度ＶＹが送られている。ＦＦ制御部６７は、露光領域ＩＡと、先読み領域内（先読み領域３５Ａ、３５Ｂのいずれか）のうちのｎ個の計測点でのフォーカス信号に基づいて、図５（Ａ）に示される露光領域ＩＡに近似される平面の中央のＺ座標ｚ、先読み領域でのＺ座標ｚp及びその平面のスキャン方向の傾斜角θを求める。この場合の傾斜角θは、ウエハステージＷＳＴの走り面を基準として偏差として求められる。
【００５８】
そして、ＦＦ制御部６７は、次式を計算して、予測傾斜速度ｖｚ’を求める。
【００５９】
【数１】
2005260085.tif 000003
ここで、図２に示されるように、ｄは、先読み領域３５Ａ（又は３５Ｂ）の中心と、露光領域ＩＡの中心の走査方向（Ｙ軸方向）の距離であり、τは、露光領域ＩＡの中心がその先読み領域の中心に到達するまでの時間であり、ＶWは、ウエハステージＷＳＴのスキャン速度である。
【００６０】
次に、ＦＦ制御部６７は、予測段差速度ｖｚ”を求める。図５（Ｂ）に示されるようなウエハ表面上の段差δｚは、露光領域ＩＡに近似される平面の中央のＺ座標ｚと、先読み領域でのＺ座標ｚpと、その平面のスキャン方向の傾斜角θと、先読み領域３５Ａ（又は３５Ｂ）の中心と、露光領域ＩＡの中心の走査方向（Ｙ軸方向）の距離ｄとからδｚ＝ｚp−ｚ−ｄ・θとなるので、予測段差速度ｖｚ”は、次式より求められる。
【００６１】
【数２】
2005260085.tif 000004
そして、ＦＦ制御部６７は、予測傾斜速度ｖｚ’と予測段差速度ｖｚ”との和を補正量Ｖｃとして算出し、サンプリング時間Δｔ経過する毎に、加算部７０に出力する。加算部７０は、速度偏差ｖｚと補正量Ｖｃとを加算して出力する。この出力が、Ｚ軸方向の速度指令Ｖｚとして座標変換及び速度制御部６８に入力される。
【００６２】
座標変換及び速度制御演算部６８には、前述のＸＹ座標変換部６９から、ウエハステージ駆動部２１のうち、ウエハステージＷＳＴのＺ、θｘ、θｙのフォーカス・レベリング制御を行うための３つのアクチュエータのそれぞれのＸＹ座標である（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２）、（Ｘ３、Ｙ３）が供給されている。これらのＸＹ座標は、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向及びＹ軸方向の移動に伴って変動する値である。そして、座標変換及び速度制御部６８は、速度指令Ｖθｘ、Ｖθｙ、Ｖｚを、上記３つのアクチュエータのＸＹ座標による所定の演算式を用いて、上記３つのアクチュエータに対する速度指令ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ３に変換する。
【００６３】
座標変換及び速度制御部６８は、それらの速度指令ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ３を、上記の３つのアクチュエータに対する速度指令として例えば比例制御方式の速度制御を行う。すなわち、座標変換及び速度制御部６８には、ウエハステージ駆動部２１を構成する各アクチュエータに付設されたエンコーダからそのアクチュエータの駆動量（基準位置からＺ軸方向の変位）としてのＺ位置がそれぞれ送られており、それらの変位の微分値（すなわちＺ軸方向の速度）と、前述の速度指令（ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ３）との偏差に基づいて速度制御が行われ、各アクチュエータに対する操作量がサンプリング時間Δｔが経過する毎に、ウエハステージ駆動部２１に出力される。
【００６４】
図６には、図４に示されるフォーカス・レベリング制御系のうち、Ｚ軸方向の制御系だけを抽出して示す制御ブロック図が示されている。各部はサンプリング時間Δｔで動作するディジタル制御系であるとする。加算部７１では、目標値生成部６１から出力された目標値Ｚｒと後述する補正情報記憶部６６から出力された補正量ｄｚとが加算されて、最終的なＺ軸方向に関する位置指令が出力される。そして、減算部７２（これは、図４の最小二乗近似演算部６２に含まれている）によって、加算部７１から出力された位置指令と、多点ＡＦ系（６０ａ、６０ｂ）により計測されたウエハステージＷＳＴのＺ位置Ｚとの偏差ΔＺが算出され、この偏差ΔＺが減算部７２から位置ループコントローラ６５（伝達関数Ｇｐ（ｓ）：ＰＩコントローラ）に対し供給されるとともに、主制御装置２０にも送られる。
【００６５】
また、位置ループコントローラ６５で比例積分制御を行うことにより得られる速度指令ｖｚが加算部７０に供給され、加算部７０では、速度指令ｖｚと前述の補正量（予測傾斜速度ｖｚ’と予測段差速度ｖｚ”との和）Ｖｃとが加算され、最終的な速度指令Ｖｚが出力される。
【００６６】
そして、減算部７５（これは、座標変換及び速度制御部６８に含まれる）において、速度指令Ｖｚと、エンコーダにより計測されたアクチュエータ（ウエハステージ駆動部）２１（伝達関数Ａｃ（ｓ））のＺ軸方向の変位の微分器７７による１回微分値との差である速度偏差が、例えば比例制御方式の速度ループコントローラ７６（伝達関数Ｇｓ（ｓ））に入力され、速度ループコントローラ７６は、この速度偏差に基づいて算出した操作量をウエハステージ駆動部２１（上記３つのアクチュエータ）に供給する。そして、ウエハステージ駆動部２１の３つのアクチュエータの駆動によりウエハステージＷＳＴ（伝達関数Ｗ（ｓ））が駆動され、多点ＡＦ系（６０ａ、６０ｂ）によりウエハＷの平面のＺ位置が計測され減算部７２に送られている。
【００６７】
すなわち、この制御系では、位置及び速度制御により、Ｚ軸方向の偏差ΔＺ、すなわちフォーカスずれを０に近づけるようなフィードバック制御が行われる。なお、この図６では、座標変換及び速度制御部６８及び最小二乗近似演算部６２の座標変換等の処理ブロックの図示を省略している。
【００６８】
また、この制御系では、Ｚ軸方向に関しては、予測傾斜速度ｖｚ’及び予測段差速度ｖｚ”によるフィードフォワード（ＦＦ）制御が行われているので、走査露光を行う際に、ウエハＷの表面がウエハステージＷＳＴの走り面に対して凹凸を有している場合でも、Ｚ軸方向の偏差ΔＺを低減することができるようになる。
【００６９】
主制御装置２０は、走査露光中の偏差ΔＺに基づいてフォーカスずれを観測し、そのフォーカスずれをキャンセルするような補正関数を算出し、その補正関数に関する情報を補正情報記憶部６６に格納する。補正情報記憶部６６は、格納する情報に基づく補正関数にウエハステージＷＳＴの加速開始位置からの時間ｔと、現在のショット内位置ｐとを代入して今回の補正量ｄｚを、加算部７１に出力する。
【００７０】
露光装置１００では、主制御装置２０の指示の下、これまで説明したような構成を有するステージ制御装置１９の制御により、走査露光中のステージの制御が実施される。すなわち、照明領域ＩＡＲでレチクルＲが照明され、露光領域ＩＡでウエハＷが照明される間、ステージ制御装置１９の制御により、レチクルステージＲＳＴがＹ軸方向に速度ＶRで（後述するＶW×Ｍ）で走査されるとともに、ウエハステージＷＳＴがＹ軸方向に速度ＶWで走査されることにより、ウエハＷ上にショット領域が形成される。さらに、このショット領域が形成されている間、ステージ制御装置１９は、多点ＡＦ系（６０ａ、６０ｂ）の検出信号に基づいて、レチクルＲのパターン面とウエハＷの表面とが投影光学系ＰＬに関して共役となるように、かつ、投影光学系ＰＬの結像面とウエハＷの表面とが一致する（ウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの最良結像面の焦点深度の範囲内に入る）ように、ウエハステージ駆動部２１を構成する上記３つのアクチュエータを介して、ウエハステージＷＳＴをＺ軸方向及び傾斜方向に制御して、面位置の調整（合わせ面の設定）を行う。
【００７１】
なお、スキャン速度ＶWとしては、例えば４０ｍｍ／ｓｅｃなど、様々な速度を設定可能である、
【００７２】
ステージ制御装置１９によって行われるショット領域ＳＡの走査露光の際のウエハステージＷＳＴの基本的な走査手順について、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を参照しつつ、さらに詳細に説明する。
【００７３】
図７（Ａ）では、投影光学系ＰＬの有効フィールドＰＬ’に内接する、ウエハＷ上の露光領域ＩＡと区画領域としてのショット領域ＳＡとの関係が平面図にて示され、図７（Ｂ）には、ウエハステージＷＳＴのステージ移動時間とステージ速度Ｖｙとの関係が示されている。なお、実際には、ショット領域ＳＡが露光領域ＩＡに対して矢印Ｙの反対方向に移動することで露光が行なわれるが、図７（Ａ）では、図７（Ｂ）のステージ移動時間とステージ速度Ｖｙの関係とを対応付けるため、露光領域ＩＡがショット領域ＳＡに対し移動するように示されている。
【００７４】
まず、基本的（一般的な）走査手順としては、ショット領域ＳＡの端部から所定量離れた位置（加速開始位置）に露光領域ＩＡの中心Ｐが位置付けられ、ウエハステージＷＳＴの加速が開始される（この位置を加速開始位置という）。このとき、同時にレチクルステージＲＳＴは、ウエハステージＷＳＴと反対向きに、かつウエハステージＷＳＴの加速度の投影倍率の逆数倍（Ｍ倍）の加速度で加速が開始される。そして、ウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴが所定の速度（それぞれＶW及びＶR）に近づいた時点で、レチクルＲとウエハＷの同期制御が開始される。この両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの加速開始時点から同期制御の開始時点までの時間Ｔ1を、加速時間と呼ぶ（図７（Ｂ）参照）。同期制御開始後、ウエハＷとレチクルＲとの変位誤差が所定の関係になるまでレチクルステージＲＳＴによるウエハステージＷＳＴに対する追従制御が行われ、露光が開始される。この同期制御開始後、露光開始までの時間Ｔ2を、整定時間と呼ぶ（図７（Ｂ）参照）。上記の加速開始から露光開始までの時間（Ｔ1＋Ｔ2）はプリスキャン時間と呼ばれる。
【００７５】
また、スキャン速度ＶWにより、露光が行われる露光時間Ｔ3は、ショット領域長をＬs、露光領域ＩＡの走査方向の幅をｗとした場合、Ｔ3＝（ＬS＋ｗ）／ＶWとなり、移動距離はＬS＋ｗとなる。
【００７６】
この露光時間Ｔ3の終了時点でショット領域ＳＡに対するレチクルパターンの転写は終了するが、スループット向上のため、ステップ・アンド・スキャン方式では、通常レチクルＲを交互スキャン（往復スキャン）させることで、順次、次のショット領域に対する露光を行うので、前記プリスキャンでの移動距離と同じ距離だけ、露光終了時点から更にレチクルＲを移動して、レチクルＲを次ショット領域露光のための走査開始位置まで戻すことが必要である。このとき、ウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）はレチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）に対応して走査方向に移動されることとなる。このための時間が、等速度オーバースキャン時間（後整定時間）Ｔ4、減速オーバースキャン時間Ｔ5であり、総じて（Ｔ4＋Ｔ5）がオーバースキャン時間である（図７（Ｂ）参照）。なお、一般では、Ｔ1＝Ｔ5、Ｔ2＝Ｔ4に設定するのが最も一般的な制御法となる。
【００７７】
本実施形態では、上述した加減速制御により、走査露光を行うので、露光領域ＩＡに対応するウエハＷの表面のＺ位置が変化するため、Ｚ方向の偏差ΔＺが生じるようになる。この偏差ΔＺが低減するようになれば、走査露光中のフォーカスずれが低減し、パターンの転写精度が向上する。本実施形態では、上述したような走査露光（実際に照明光ＩＬを照射しないダミー露光）を複数回試行して、各走査露光（ダミー露光）中の偏差ΔＺの移動平均値Ｅｒｒｚを測定し、その測定結果から、ウエハステージＷＳＴの位置情報を補正するための補正情報としての補正関数を作成する。そして、プロセスのウエハに対し、走査露光によりパターンを転写する際には、その補正関数に基づいて、ウエハステージＷＳＴを制御する。
【００７８】
走査露光中に発生する偏差ΔＺは、ウエハステージＷＳＴの移動開始からの時間ｔに依存する成分と、ショット内位置ｐに依存する成分とを含んでいると考えられる。そこで、例えば偏差ΔＺの移動平均値Ｅｒｒｚの変動を、ステージの移動開始からの時間ｔとショット内位置ｐを独立変数とする関数Ｅｒｒｚ（ｔ，ｐ）とみなし、その関数に含まれる成分として、時間ｔに依存する成分をＴｅｒｒ（ｔ）とし、ショット内位置ｐに依存する成分Ｐｅｒｒ（ｐ）とすると、Ｅｒｒｚ（ｔ，ｐ）を、次式で表すことができる。
【００７９】
【数３】
2005260085.tif 000005
なお、以下では、このＴｅｒｒ（ｔ）を時間項と称し、Ｐｅｒｒ（ｐ）を位置項と称するものとする。
【００８０】
このように、偏差ΔＺが、時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）及び位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）を成分として含む場合には、露光対象となるショット領域のショット長に応じた補正を行う必要がある。すなわち、偏差ΔＺを低減するための補正を行う際には、時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）の独立変数ｔ（ステージ移動開始からの時間）と、位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）の独立変数ｐ（ショット内位置ｐ）との対応関係を、露光対象であるショット領域のショット長にあわせて調整したうえで、全体の補正量を算出する必要がある。
【００８１】
このような補正を行うためには、まず、上記偏差ΔＺの測定結果、例えば上記Ｅｒｒｚ（ｔ，ｐ）から、時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）及び位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）を分離抽出する必要がある。そして、分離された時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）及び位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）に基づいて、プロセスでのショット領域のショット長などに応じて、それぞれの独立変数である時間ｔと位置ｐとの対応関係を規定したうえで、ウエハステージＷＳＴに対する位置指令への補正量ｄｚを作成する。
【００８２】
次に、時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）及び位置項Ｐｅｒｒ（ｔ）の分離抽出の原理について説明する。図８では、スキャン長ＬSのショット領域Ａと、スキャン長（ＬS−ｄｙ）のショット領域Ｂとが、そのショット領域の終点（すなわち露光終了位置）のＹ座標が一致するように図示されている。この場合、両ショット領域Ａ、Ｂの露光開始位置ｐ１、ｐ２はｄｙだけ異なるようになる。
【００８３】
まず、両ショット領域Ａ、Ｂの走査露光を、スキャン速度、加速度（減速度）、ジャークを同一として、すなわち加減速条件（例えば図７（Ｂ）と同一の速度波形となる加減速条件）を同一として行った場合の、偏差ΔＺを測定し、その移動平均の関数Ｅｒｒｚ（ｔ，ｐ）をそれぞれ求めたとする。そして、ショット領域Ａの走査露光の際の露光開始位置ｐ１におけるＥｒｒｚ（ｔ，ｐ）の値と、ショット領域Ｂの走査露光の際の露光開始位置ｐ２におけるＥｒｒｚ（ｔ，ｐ）の値とを比較する。サンプリング時間をΔｔとし、上記ショット領域ＡについてのＥｒｒｚ（ｔ，ｐ）をＥｒｒＡとし、ショット領域ＢについてのＥｒｒｚ（ｔ，ｐ）をＥｒｒＢとすると、これらは、それぞれ次式のように表される。
【００８４】
【数４】
2005260085.tif 000006
ここで、ｍ＝１、２、３、…Ｍ、ｎ＝１、２、３、…Ｎとし、Ｍ、Ｎを各ショット領域の走査露光におけるトータルのサンプリング数とする。
【００８５】
ところで、ショット領域Ａとショット領域Ｂとをそれぞれ走査露光する際には、露光を開始する露光開始位置が異なるため、ステージの加速開始位置もそれぞれ異なる。図８では、ショット領域Ａ、Ｂの露光の際のＹ軸方向に関する加速開始位置が、それぞれｅ１、ｅ２として示されている。ショット領域Ａ、Ｂでの走査露光における加減速条件は、同一なので図７（Ｂ）に示されるような加速時間Ｔ1における加速パターンは同じであり、整定時間Ｔ2も同じであるため、図８に示されるｅ１とｐ１との距離と、ｅ２とｐ２との距離は等しくなる（ともにＬａ）。前述したように、時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）は、ウエハステージＷＳＴの加速開始（移動開始）からの時間に依存する成分であるため、上記式（４）、式（５）に示される、露光開始位置ｐ１、ｐ２における時間項の値は等しくなると考えられる。すなわち、この露光開始位置ｐ１、ｐ２に対応するｍ、ｎをそれぞれｍ１、ｎ１とすると、Ｔｅｒｒ（Δｔ（ｍ１−１））と、Ｔｅｒｒ（Δ（ｎ１−１））とは等しくなる。
【００８６】
したがって、ｍ＝ｍ１、ｎ＝ｎ１、そして式（４）ではｐ＝ｐ１、式（５）ではｐ＝ｐ２を代入して、上記式（５）から、上記式（４）を引くと、次式で示されるように、ショット内位置ｐ１から、ショット内位置ｐ２に変化したときの位置項の変化量を得ることができる。
【００８７】
【数５】
2005260085.tif 000007
このように、露光開始位置が異なる２つのショット領域Ａ、Ｂを、それぞれ走査露光するように両ステージＷＳＴ、ＲＳＴを同期移動させ、その際の露光開始位置における偏差ΔＺの移動平均ＥｒｒＡと移動平均ＥｒｒＢとの差をとれば、ショット内位置ｐ１での位置項Ｐｅｒｒ（ｐ１）とショット内位置ｐ２での位置項Ｐｅｒｒ（ｐ２）との差を抽出することができる。
【００８８】
本実施形態では、上記原理に基づいて、フォーカス誤差ΔＺに対応する補正関数のショット内位置ｐに依存する位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）を、図９に示されるように算出する。すなわち、所定区間としてのショット長ＬSのショット領域ＳＡを設定し、Ｙ軸方向に関する露光終了位置が、ショット領域ＳＡよりもβだけずれており、ショット長が、所定のピッチｄｙだけそれぞれ異なるショット領域ＳＡ1、ＳＡ2、ＳＡ3…を設定する（図９ではショット領域ＳＡ11まで示されている）。なお、このショット長ＬSは、任意の長さで良いが、露光に用いられる最大のショット長とするのが望ましい。なお、このショット領域ＳＡ1が第１区間に対応し、ショット領域ＳＡ2〜ＳＡ11が第２区間に対応する。また、ｄｙは小さければ小さいほど、算出される補正関数の信頼性は増すが、ショット領域の数が増え、測定時間が増大する。したがって、補正関数の算出のために与えられた許容時間と、補正関数の必要精度との兼ね合いから、ピッチｄｙの大きさが決定されるのが望ましい。
【００８９】
本実施形態では、このショット領域ＳＡ1、ＳＡ2、ＳＡ3、…の走査露光を行うときと同様の両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの同期移動動作（すなわち照明光ＩＬを照射しないダミー走査露光動作とする）を行い、走査露光中の偏差ΔＺを取得する。そして、それぞれの露光開始位置ｐ１、ｐ２、ｐ３、…における偏差ΔＺの移動平均Ｅｒｒｚの値を算出する。なお、図９において、位置ｐ１１まで示されているが、このサンプル位置の数は、ショット長ＬSとピッチｄｙとに応じて適宜変更される。
【００９０】
そして、露光開始位置ｐ１を除く、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５における移動平均Ｅｒｒｚから、露光開始位置ｐ１における移動平均値Ｅｒｒｚ（ｐ１）を差し引く。図９に示されるグラフには、その減算結果が、露光開始位置ｐ２、ｐ３、…に対応付けて示されている。この減算結果が、それぞれの位置ｐ２、ｐ３、…、における位置項Ｐｅｒｒと、位置ｐ１における位置項Ｐｅｒｒとの差分となり、仮に、位置ｐ１における位置項の値を０とおけば、それらの差分結果は、各位置ｐ２、ｐ３、…における位置項の値そのものとなる。なお、このグラフでは、上記各位置ｐ２、ｐ３、…を、ショット領域ＳＡのショット内座標系に対応させている。このショット内座標系の原点はショット領域ＳＡの中心となる。なお、図９では位置ｐ６がショット内座標系の原点となる。
【００９１】
ここでは、位置ｐ２、ｐ３、ｐ４、…での位置項が抽出されただけであるが、十分な細かいピッチｄｙで抽出された位置項を、補間（例えば直線補間やＳＩＮＣ補間等）又は最小二乗法などを用いて関数フィッティングすることにより、長さＬSの区間（所定区間）における連続的な関数としての位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）も算出することができる。
【００９２】
なお、本実施形態では、それぞれ位置ｐ１、ｐ２、ｐ３、…を露光開始位置としたが、これには限らず、位置ｐ１、ｐ２、ｐ３、…は、任意の位置で良い。例えば、ステージが移動を開始した位置（加速開始位置）から所定距離の位置とすれば良い。各ショット領域の走査露光における加減速条件は、全く同一であるので、加速開始から同一サンプリング番目（ｋCサンプリング目）の時点に対応する位置とすることができる。
【００９３】
次に、本実施形態の補正情報算出方法について図１０に示される、主制御装置２０の処理を示すフローチャートに沿って説明する。この補正情報算出方法では、上記位置項の算出原理にしたがって、走査露光中のフォーカスずれを低減するためウエハステージＷＳＴに対する位置指令の補正情報を算出する。すなわち、プロセスのウエハに対する走査露光を行う前に、走査露光時に行われる両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの同期移動（ダミー走査露光）を複数回試行し、その同期移動中の投影光学系ＰＬの結像面に対する、ウエハＷの表面の位置ずれ量（偏差ΔＺの移動平均Ｅｒｒｚ）を測定する。
【００９４】
なお、前提として、ウエハステージＷＳＴは、前述のＦＦ制御などにより、そのステージ座標系内のＸＹ位置が偏差ΔＺに影響を与えることがないか、又は、そのＸＹ位置によって生ずる偏差ΔＺへの影響が何らかの制御方法により十分に低減されているものとし、フォーカスずれには、走査露光中のステージの移動開始からの時間ｔに依存する成分Ｔｅｒｒ（ｔ）と、ショット内位置ｐに依存する成分Ｐｅｒｒ（ｐ）とだけが現れるようになっているものとする。また、このダミー走査露光では、補正情報記憶部６６から出力される補正量ｄｚは常に０であるものとする。
【００９５】
図１０に示されるように、まず、ステップ２０２において、測定用のウエハＷTが不図示のウエハローダによりウエハステージＷＳＴ上にロードされる。なお、ウエハＷTとしては、スーパーフラットウエハが用いられるのが望ましい。このスーパーフラットウエハは、ウエハホルダ２５の平坦度を計測するときに用いられるウエハであり、平面度が良く凹凸のない基準ウエハである。スーパーフラットウエハを用いることにより、測定結果である偏差ΔＺに対してウエハの表面の凹凸の影響が及ばないようにすることができる。
【００９６】
次のステップ２０４では、カウンタｊの値（以下「カウンタ値ｊ」と略述する）及びカウンタｋの値（以下「カウンタ値ｋ」と略述する）を１に初期化するとともに、スキャン速度（ここではＶWとする）、加速度、減速度、ジャーク等の加減速条件と、ショット領域ＳＡjのショットサイズ（ここではＳＡ1のショット長Ｌs＋β）等の基準スキャン条件をステージ制御装置１９に設定する。
【００９７】
次のステップ２０５では、補正情報をステージ制御装置１９の補正情報記憶部６６にセットする。ここでは、補正情報としてまだ何も算出されていないので補正情報記憶部６６には補正情報（すなわち位置項、時間項）として０が設定される。
【００９８】
次のステップ２０６では、ステージ制御装置１９に対し、ウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴを、ショット領域ＳＡjの走査開始位置（加速開始位置）に移動するように指示する。これにより、ステージ制御装置１９の制御の下、ウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴが、ショット領域ＳＡj（ここではＳＡ1）の走査開始位置に移動される。ここで、走査開始位置は、ウエハＷTの平坦度が良好な位置がショット領域となるような位置とするのが望ましい。そして、ステップ２０８において、走査開始を、ステージ制御装置１９に指示する。これにより、ステージ制御装置１９が、設定された加減速条件の下でのウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴを相対走査する。
【００９９】
次のステップ２１０では、露光（ダミー露光）が開始されるまで待つ。すなわち、両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの走査を開始してから加速時間Ｔ1及び整定時間Ｔ2が経過するまで待つ。
【０１００】
そして、両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの走査開始から時間（Ｔ1＋Ｔ2）が経過し、両ステージＷＳＴ、ＲＳＴが露光開始位置に到達すると、ステップ２１２に進んで、ステージ制御装置１９から送られてくる偏差ΔＺが更新されるのを待つ。上記偏差ΔＺは、露光時間Ｔ3の間はサンプリング時間Δｔ毎に更新されているので、露光（ダミー露光）開始時点からサンプリング時間Δｔが経過すると、ステップ２１２における判断が肯定され、ステップ２１４に進んで、その更新後の偏差ΔＺを取得した後、ステップ２１６に進む。ステップ２１６では、次式で示される偏差ΔＺの移動平均（ＭＥＡＮ）値Ｅｒｒｚ（ｋΔｔ）を算出し、カウンタ値ｋを１だけインクリメントする。
【０１０１】
【数６】
2005260085.tif 000008
なお、ここで、ｋは、現在のサンプリング数であり、ｍは、移動平均演算の窓に対応するサンプリング数である。上記式（７）は、今回の偏差ΔＺを含む過去ｍ回の偏差ΔＺを、今回の移動平均Ｅｒｒｚ（ｋΔｔ）として算出する式である。このように過去にさかのぼった偏差ΔＺの移動平均としたのは、偏差ΔＺを取得する毎にその回の移動平均値を算出することにより、手順を簡略化するための措置である。この場合、なお、上記式（７）で、ｉ＜０の場合には、ΔＺ（ｉΔｔ）＝０であるものとする。なお、移動平均の対象としては、今回の偏差ΔＺを基準とする前後ｍ回の移動平均を求めるようにしても良いし、今回の偏差ΔＺを１回目とし、その後の以降ｍ回目までの偏差ΔＺの移動平均を求めるようにしても良いが、この場合には、次回以降の偏差ΔＺを求める必要があるので、すべての移動平均の対象となる偏差ΔＺが取得されるまでの移動平均の算出を遅らせる必要がある。なお、このｍを決定する移動平均演算の窓の幅としては、走査露光での転写像の平均化の観点から、例えば露光領域ＩＡの幅、すなわちスリット長ｗが採用される。
【０１０２】
なお、この相対走査中において、ステージ制御装置１９では、補正情報記憶部６６（図６）からは、ステップ２０５においてセットされた補正情報（位置項及び時間項）に基づいて、補正量ｄｚが目標指令Ｚｒに出力されているが、ここでは、セットされた補正情報が位置項、時間項ともに０なので、補正量ｄｚとして０が出力されている。
【０１０３】
次のステップ２１８では、露光（ダミー露光）が終了したか否か、すなわち両ステージＷＳＴ、ＲＳＴが上記の露光開始位置に達してから露光時間Ｔ3が経過したか否かを判断する。この判断は、例えばステージ制御装置１９から送られてくる露光完了信号の有無で行っても良いし、不図示のタイマーの計時結果（カウント値）に基づいて行っても良い。この場合、露光（ダミー露光）が開始されたばかりなので、判断が否定され、ステップ２１２に戻る。以降、ステップ２１８で判断が肯定されるまで、ステップ２１２の判断、ステップ２１４→ステップ２１６→ステップ２１８のループ処理（判断を含む）を繰り返し行う（第１工程）。なお、ステップ２１２→ステップ２１４→ステップ２１６→ステップ２１８のループ処理（判断を含む）の所要時間は、偏差ΔＺの更新時間、すなわちサンプリング時間Δｔより短くなるように設定されている。
【０１０４】
露光（ダミー露光）が終了し、ステップ２１８の判断が肯定されると、ステップ２１９に進んで、両ステージＷＳＴ，ＲＳＴの減速が終了するのを待つ。そして、上記の露光終了後、時間（Ｔ4＋Ｔ5）が経過すると、ステップ２２０に進む。ステップ２２０では、ｊが２以上であるか否かを判断する。ここではｊ＝１なので判断は否定され、ステップ２２４に進むものとする。
【０１０５】
ステップ２２４では、全てのショット領域ＳＡj（図９では、ショット領域ＳＡ1〜ＳＡ11）に対する走査露光（ダミー露光）が完了したか否かが判断される。ここでは、まだショット領域ＳＡ1に対するダミー露光が行われただけなので、判断は否定され、ステップ２２６に進む。
【０１０６】
ステップ２２６では、カウンタ値ｊを１だけインクリメントし、カウンタ値ｋを１に初期化するとともに、次のショット領域ＳＡjに対するショット長（現在のショット長よりもｄｙだけ短いショット長）をステージ制御装置１９に設定して、ステップ２０６に戻る。
【０１０７】
ステップ２０６では、ステージ制御装置１９に対し、ウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴを、ショット領域ＳＡj（ここではショット領域ＳＡ2）の走査開始位置（加速開始位置）に移動するように指示する。このときの走査開始位置は、ショット領域ＳＡj-1（ここではＳＡ1）の走査露光時の走査開始位置から、Ｙ軸方向（ショット領域が短くなる方向）に所定ピッチｄｙだけずれた位置とする。すなわち、本実施形態では、前回のショット領域ＳＡj-1の走査露光でのウエハステージＷＳＴの移動区間と、今回のショット領域ＳＡjの走査露光でのウエハステージＷＳＴの移動区間とを重ねあわせるようにする。結果的にショット領域ＳＡ1、ＳＡ2、ＳＡ3…における走査露光では、ウエハステージＷＳＴの移動区間の中に、同一の区間が必ず含まれるようになる。このようにすれば、各ショット領域の走査露光における、ウエハステージＷＳＴの動特性の影響や、露光領域ＩＡが通過するウエハＷの表面の凹凸の影響をダミー露光でのすべてのショット領域で均一化することができ、偏差ΔＺの測定に有利となる。
【０１０８】
そして、再びステップ２０８→ステップ２１０→ステップ２１２→ステップ２１４→ステップ２１６→ステップ２１８（判断）の処理が行われ、ショット領域ＳＡj（ここではＳＡ2）の走査露光中の偏差ΔＺの移動平均値Ｅｒｒｚ（ｋΔｔ）がそれぞれ、主制御装置２０内の不図示の記憶装置に記憶される。
【０１０９】
そして、ステップ２１８における判断が肯定されると、ステップ２１９で減速が終了するのを待ち、減速が終了したと判断されると、ステップ２２０に進む。そして、ここではｊ＝２なので、ステップ２２０における判断も肯定され、ステップ２２２に進む。
【０１１０】
ステップ２２２では、次式により、ショット領域ＳＡjでの走査露光における加速開始からｋCサンプリング目に対応する位置（例えば露光開始位置）ｐｊ（ここではｐ２）における偏差ΔＺの移動平均値（これをＥｒｒｚＳｊ（ｋCΔｔ）とする）から、ショット領域ＳＡ1での走査露光での加速開始からｋCサンプリング目に対応する位置ｐ１における偏差ΔＺの移動平均値（これをＥｒｒｚＳ１（ｋCΔｔ）とする）を差し引く。
【０１１１】
【数７】
2005260085.tif 000009
ここで、ｊ＝２なので、ＥｒｒＳｊ（ｋCΔｔ）は、ＥｒｒＳ２（ｋCΔｔ）となる。算出されたＰｅｒｒ（ｐｊ）は、位置ｐｊにおける位置項として、主制御装置２０内の不図示の記憶装置に格納される。なお、ここでは、Ｐｅｒｒ（ｐ１）＝０と仮定しているが、これには限らず、Ｐｅｒｒ（ｐ１）の値をオフセットとしてパラメータ設定できるようにして、上記式（８）の演算結果に、そのオフセットを加算した値をＰｅｒｒ（ｐｊ）とするようにしても良い。
【０１１２】
ステップ２２４では、全てのショット領域ＳＡj（図９では、ショット領域ＳＡ1〜ＳＡ11）に対する走査露光が完了したか否かが判断される。ここでは、まだショット領域ＳＡ2に対するダミー露光が行われただけなので、判断は否定され、ステップ２２６に進む。
【０１１３】
ステップ２２６では、カウンタ値ｊを１だけインクリメントし、カウンタ値ｋを１に初期化するとともに、次のショット領域ＳＡj（ここではＳＡ3）に対するショット長（所定ピッチｄｙだけ短いショット長）をステージ制御装置１９にセットして、ステップ２０６に戻る。
【０１１４】
以降、ステップ２２４で判断が肯定されるまで、ステップ２０６→ステップ２０８→ステップ２１０→ステップ２１２→ステップ２１４→ステップ２１６→ステップ２１８（判断）のループ処理(第２工程)と、ステップ２２０→ステップ２２２の処理（第３工程）が繰り返し実行され、ショット領域ＳＡjのｋCサンプリング目の位置ｐｊでの偏差ΔＺの移動平均ＥｒｒＳｊ（ｋCΔｔ）と、ショット領域ＳＡ1のＫCサンプリング目の位置ｐ１での偏差ΔＺの移動平均ＥｒｒＳ１（ｋCΔｔ）との差分Ｐｅｒｒ（ｐｊ）が算出され、主制御装置２０内の不図示の記憶装置に格納される。
【０１１５】
ステップ２２４での判断が肯定されると、ステップ２２８に進む。ステップ２２８では、Ｐｅｒｒ（ｐｊ）の値を例えば１次補間により連結して、位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）を作成する。そして、例えば、ショット領域ＳＡjの走査露光の際に、算出された偏差ΔＺの移動平均Ｅｒｒｚ（ｋΔｔ）の値から、図１０のステップ２２２で算出された位置項Ｐｅｒｒ（ｐｊ）を減算した値を、時間項Ｔｅｒｒ（ｋΔｔ）として算出し、位置ｐｊに対応する時間Δｔの時間項Ｔｅｒｒ（ｋΔｔ）同士を、例えば１次補間により連結して、時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）を作成する（第４工程）。
【０１１６】
次のステップ２２９では、上記ステップ２２８において算出された位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）と時間項Ｔｅｒｒ（ｋΔｔ）との和が、許容値以内であるか否かが判断される。例えば、露光時間全体における、位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）と時間項Ｔｅｒｒ（ｋΔｔ）との和の絶対値の平均値、分散などが、許容値を下回っているか否かを判断する。この判断が肯定されればステップ２３０に進み、否定されればステップ２０５に戻る。ここでは、位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）と時間項Ｔｅｒｒ（ｋΔｔ）との和が許容値を超えており、判断が否定されステップ２０５に戻るものとする。なお、ステップ２２９では、位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）と時間項Ｔｅｒｒ（ｋΔｔ）との和が、許容値以内であるか否かを判断するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）と時間項Ｔｅｒｒ（ｋΔｔ）それぞれに対して許容値を設定しておき、どちらか一方でも許容値を超えていたらステップ２０５に戻るように設定しても良い。
【０１１７】
ステップ２０５では補正情報をセットする。主制御装置２０は、上記ステップ２２８で算出された位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）及び時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）を、補正情報記憶部６６に記憶された位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）と時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）とに加算する。ここでは、補正情報記憶部６６に記憶されている位置項及び時間項はともに０であるため、その０に上記ステップ２２８で算出された位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）及び時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）がそれぞれ加算され、補正情報記憶部６６に格納される。
【０１１８】
以降、ステップ２０６〜ステップ２２６において、ショット長が所定ピッチだけ異なる複数のショットに対するダミー露光が行われる。このダミー露光中において、ステージ制御装置１９の補正情報記憶部６６は、格納された位置項及び時間項（上記ステップ２２８で算出された位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）及び時間項Ｔｅｒｒ（ｔ））との和を補正量ｄｚとして出力する。そして、このダミー露光終了後、ステップ２２８において、再び位置項及び時間項が算出され、ステップ２２９において、その位置項と時間項との和が許容値を下回っているか否かを判断する。ここで依然として位置項と時間項との和が許容値以上である場合にはステップ２０５に戻り、ステップ２２８で新たに算出された位置項及び時間項が、補正情報記憶部６６に格納されている位置項及び時間項に加算され、その加算結果が補正情報記憶部６６に新たに格納される。
【０１１９】
以降、ステップ２２９における判断が肯定されるまで、ステップ２２８において算出された位置項及び時間項が加算され格納された補正情報に基づいて補正が行われた状態でダミー露光が行われる。これにより、補正情報記憶部６６に格納された補正情報が、真の補正情報に漸近していき、偏差ΔＺが０に近づいていく。そしてその結果、ステップ２２８において算出される位置項と時間項との和が０に収束していき、許容値を下回るようになり、ステップ２２９における判断が肯定されると、ステップ２３０に進む。
【０１２０】
ステップ２３０において、主制御装置２０は、直前のステップ２２８において算出された位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）及び時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）を、ステージ制御装置１９の補正情報記憶部６６に格納された位置項及び時間項にそれぞれ加算し、その加算結果を位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）及び時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）として、補正情報記憶部６６に格納する。この位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）及び時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）は、補正情報記憶部６６に格納された補正情報が０であったときの偏差ΔＺに対応するので、目標値にこの位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）及び時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）を加算すれば、フォーカスずれを低減することができる。したがって、位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）及び時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）をそのまま補正関数とすることができる。ステップ２３０を終了した後、処理を終了する。
【０１２１】
なお、本実施形態では、主制御装置２０が偏差ΔＺを取得する度に、その移動平均値Ｅｒｒｚを算出したが、偏差ΔＺをすべて記憶しておき、各ショット領域ＳＡjのダミー露光を終了する毎に、この移動平均値Ｅｒｒｚの算出を行っても良いし、すべてのショット領域の走査露光を終了する毎に行うようにしても良い。
【０１２２】
また、本実施形態では、ショット領域ＳＡj（ｊ≧２）のダミー露光が完了する度に、ステップ２２２で、Ｐｅｒｒ（ｐｊ）を算出したが、すべてのショット領域のダミー露光を完了してから、Ｐｅｒｒ（ｐｊ）を一度に算出するようにしても良い。
【０１２３】
図１０のフローチャートに示される補正情報の算出は、例えば露光装置の製造時あるいは工場での組み立て時における初期調整時に実行される。
【０１２４】
なお、本実施形態では、補正情報を算出するためにダミー走査露光を行ったショット領域のショット長を同一ピッチｄｙだけ異ならせるとしたが、これには限られず、各ショット領域の露光開始位置のずれは、必ずしも同一間隔でなくても良い。同一間隔でなくても、それぞれの偏差ΔＺの移動平均Ｅｒｒｚの差分から、その位置における位置項の値を抽出することができ、その位置項の値を用いて何らかの補間或いは関数フィッティングすることにより、位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）を作成することができるからである。しかしながら、各ショット領域ＳＡjの露光開始位置のずれを同一間隔とした方が、求められる補正関数の算出精度は、全区間に渡って均一化されるので有利である。
【０１２５】
次に、プロセスのウエハでの走査露光の際に、ステージ制御装置１９で実施されるオートフォーカス動作について説明する。なお、前提として、多点ＡＦ系（６０ａ、６０ｂ）のキャリブレーションが終了し、プロセスのウエハがウエハステージＷＳＴにロードされているものとし、レチクルアライメント、ベースライン計測等の準備処理がすでに完了し、そのウエハが１層以上の露光が既に完了しているものである場合には、ＥＧＡ方式などのウエハアライメントがすでに完了しているものとする。
【０１２６】
例えば露光装置１００を管理する不図示のホストコンピュータ等から送信されたプロセスプログラムと呼ばれる露光条件の設定ファイルに登録されている、スキャン速度、スキャン長、スキャン方向等の加減速条件や、露光対象となるショット領域ＳＡ’のショットサイズ及び位置（例えばウエハアライメントにより検出された位置）等が主制御装置２０によりステージ制御装置１９に設定される。それにより、ステージ制御装置１９は、ウエハＷの位置がそのショット領域ＳＡ’を露光するための加速開始位置となるようにウエハステージＷＳＴを移動させるとともに、レチクルＲの位置が加速開始位置となるようにレチクルステージＲＳＴを移動させる。なお、ここでは、ジャークや、加速度などの加減速条件は、図９での各ショット領域ＳＡ1、ＳＡ2、…の走査露光時と同一であるが、指定されたスキャン速度が、ＶWのα倍のα×ＶWであるとし、ショット領域ＳＡ’のショット長がショット領域ＳＡのショット長ＬSより短いＬ’であるものとする。なお、αは０より大きい実数である。
【０１２７】
主制御装置２０から露光開始の指示を受けると、ステージ制御装置１９は、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの相対走査の開始を指示する。具体的には、図３に示される位置指令生成部５１が、設定された加減速条件に従って、ウエハステージＷＳＴが移動するように、ウエハステージＷＳＴに対するサンプリング時間Δｔ経過毎の位置指令（ＷＸB’、ＷＸM’、ＷＹL’、ＷＹR’）を作成し、出力するとともに、図４に示される目標値生成部６１が、指令値（Ｚｒ、θｘｒ、θｙｒ）として（０、０、０）を出力する。
【０１２８】
そして、このステージ制御装置１９の制御により、両ステージＷＳＴ、ＲＳＴがそれぞれの目標走査速度（α×ＶWとα×ＶR）に達し、等速同期状態となり、露光開始位置に達すると、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。これにより、レチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上のショット領域ＳＡ’に縮小転写されるが、その間、図４、図６に示される補正情報記憶部６６が、図１０のステップ２３０で格納された情報から得られる位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）と、時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）とに基づいて、目標値Ｚｒに対する補正を行う。なお、前述のように、補正情報記憶部６６では、ＸＹ座標変換部６９から入力されるウエハステージＷＳＴのＹ位置と、ステージ制御装置１９に設定されたショット領域の位置（すなわちショット内位置ｐの原点）とから得られる現在のショット内位置ｐと露光開始からの時間ｔを補正関数に代入することによって補正量ｄｚが得られ、その補正量ｄｚが目標値Ｚｒに加算される。
【０１２９】
なお、図１１（Ａ）には、補正情報記憶部６６に格納される位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）の一例が示されている。なお、理解を容易とするため、図１１（Ａ）では、位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）をＳ字状の関数としている。図１１（Ａ）に示されるように、ショット長Ｌ’の走査露光を行う場合には、ショット内位置ｐの原点を中心とする斜線で示される長さＬ’の範囲の位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）が補正に用いられる。ただし、今回の走査露光では、スキャン速度がα倍（図１１（Ａ）では約２倍として図示されている）となっているので、実際の位置項も、破線で示されるα×Ｐｅｒｒ（ｐ）となる。
【０１３０】
図１１（Ｂ）には、補正情報記憶部６６に格納される時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）の一例が示されている。なお、図１１（Ｂ）においても。時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）をＳ字状の関数としている。ショット長の縮小（ＬS→Ｌ’）に伴い、実際に適用される時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）の範囲も斜線で示される範囲に規定される。ただし、今回の走査露光では、スキャン速度がα倍（図１１（Ｂ）では約２倍として図示されている）となっているので、実際の時間項も、一点鎖線で示されるα×Ｔｅｒｒ（ｔ）となる。
【０１３１】
図１１（Ｃ）には、実際に補正情報記憶部６６から出力された補正量ｄｚが示されている。この補正量ｄｚは、ショット内位置ｐに対応する第１補正量としての、図１１（Ａ）の破線で示される位置項と、移動開始からの時間ｔに対応する第２の補正量としての、図１１（Ｂ）の破線で示される時間項との和となっている。
【０１３２】
このように、本実施形態では、実際に露光される最長のショット長ＬSでの位置項及び時間項を求めているため、どのような長さのショット長が設定されても、その位置項及び時間項を用いて、適正なＺ軸方向の補正を行うことができる。また、本実施形態では、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴのスキャン速度に応じて、同期走査中の両ステージの位置制御に用いられる位置指令Ｚｒの補正量ｄｚをスキャン速度比α（１より小さい場合には補正量は減少し、１より大きい場合には補正量は増加する）を用いて増減させることにより、どのようなスキャン速度が設定されても、最適な補正をすることができる。
【０１３３】
なお、本実施形態では、補正情報記憶部６６は、ＸＹ座標変換部６９から入力されるウエハステージＷＳＴのＹ位置に基づくショット内位置ｐを用いたが、これに限らず、位置指令生成部５１から出力される位置指令に基づくショット内位置ｐを用いるようにしても良い。また、露光時間Ｔ3においては、ウエハステージＷＳＴの速度は一定であるので、プリスキャン時間（Ｔ1＋Ｔ2）と、ショット内位置ｐとから、時間ｔを算出するようにしても良い。
【０１３４】
なお、露光装置１００においては、レチクル上のパターン領域の中に複数のチップ領域が設けられ、その中の一部のチップ領域だけを露光しようとする際に、そのチップ領域を中心に走査露光を行うために、レチクルステージＷＳＴの走査区間にオフセットを与えるいわゆるレチクルセンタオフセットを行う場合もある。このレチクルセンタオフセットを行う場合にも、図１１（Ａ）に示されるように、ショット長がＬSよりも短いショット領域を露光する場合と同様に考えることができるので、ショット長が短い場合と同様な位置項の適用が実施される。
【０１３５】
なお、本実施形態では、フォーカスずれを補正するための補正情報算出方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、走査露光中のウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴの同期誤差を補正するための補正情報の算出にも適用することができる。
【０１３６】
すなわち、露光装置１００においては、ステージ制御装置１９から主制御装置２０に対し、偏差（ΔＲX、ΔＲL、ΔＲR）も送られている。そこで、例えば、図１０のステップ２１２〜ステップ２１６で行われる偏差ΔＺの取得及びその偏差ΔＺの移動平均Ｅｒｒｚの算出と同様に、偏差（ΔＲX、ΔＲL、ΔＲR）の取得、それらの移動平均値（ＭＥＡＮ値）の算出、保存を実行し、ステップ２２２、ステップ２２８と同様に、位置項、時間項の算出を行い、ステップ２３０と同様に、図３の同期位置演算部５４が有する記憶装置に補正関数（Ｐｅｒｒ（ｐ）、Ｔｅｒｒ（ｔ））に関する情報を格納する。ここでも、上記ステップ２２８と同様に算出された位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）及びＴｅｒｒ（ｔ）が、それぞれ位置項の補正関数、時間項の補正関数となる。実際の走査露光では、同期位置演算部５４において、位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）、時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）を用いて、上述したフォーカスずれの補正と同様に、出力する同期位置（ＲX’、ＲL’、ＲR’）に、この補正関数の値を加算すればよい。
【０１３７】
なお、主制御装置２０には、レチクル干渉計の計測値（ＲX、ＲL、ＲR）やウエハ干渉計の計測値（ＷＸB、ＷＸM、ＷＹL、ＷＹR）も送られているので、これらの偏差（ΔＲX、ΔＲL、ΔＲR）からではなく、これらの干渉計の計測値から同期誤差を直接導き出すようにしても良い。
【０１３８】
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、主制御装置２０のＣＰＵが行う、図１１に示されるステップ２０２〜ステップ２３０によって、抽出装置の機能が実現され、補正情報記憶部６６又は同期位置演算部５４の記憶装置が、記憶装置に対応し、その記憶装置に対応する部分を除くステージ制御装置１９の各構成要素が制御装置に対応する。
【０１３９】
以上詳細に述べたように、本実施形態の補正情報算出方法によれば、ステージ制御装置１９に設定された所定の加減速条件下でのウエハステージＷＳＴ（ウエハ）及びレチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）の複数回の同期移動（ダミー走査露光）に基づいて、所定区間（ショット領域ＳＡの区間）内のフォーカスずれ又は両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの同期誤差を、ショット内位置ｐに依存する成分とその加速開始からの時間ｔに依存する成分とに分離する。そのため、例えば低速なスキャン速度で得られたフォーカスずれ又は両ステージの同期誤差を用いてショット内位置ｐに依存する成分とその移動開始からの時間ｔに依存する成分とを分離する必要がなくなる。
【０１４０】
そして、本実施形態の補正情報算出方法を用いて、ショット領域ＳＡ内におけるＸＹ平面内におけるレチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）及びウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）との同期誤差、あるいはフォーカスずれに含まれる位置項及び時間項を精度良く検出することができるため、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの同期移動を精度良く制御し、高精度な露光を実現することができる。
【０１４１】
また、露光装置の立ち上げ時に、本実施形態の補正情報算出方法を実行して、補正情報記憶部６６等に補正情報を記憶しておけば、その後は、補正情報を算出する必要はなく、フォーカスずれ等が低減された露光を実現することができるので、露光装置ひいてはリソグラフィシステム全体のスループットを低下させるおそれはない。
【０１４２】
なお、上記実施形態では、同期移動中に実際に制御系において演算される制御偏差（ΔＺなど）等に基づいて補正情報を算出したが、本発明はこれには限られない。例えば、実際にウエハ上に計測マークを焼き付けることにより、その焼付け結果からフォーカスずれ等を計測して、その計測結果に基づいて補正情報を算出することも可能である。
【０１４３】
例えば、図１０のステップ２０２と同様に、ウエハＷTをロードするとともに、計測レチクルＲTもロードする。この計測レチクルＲTは、Ｙ軸方向に沿って、所定のピッチｄｙで複数のマークが、例えばショット内位置ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４、…に対応する位置（ここでは露光開始位置ではないものとする）に形成され、パターン領域のＹ軸方向の長さが、図９に示されるショット領域ＳＡと同じかそれ以上の長さとなるレチクルである。そして、図１０のステップ２０６〜ステップ２１８で行われる照明系１０の光源を発光させないダミー走査露光ではなく、照明系１０から照明光ＩＬを射出して実際に走査露光を行うことによってウエハＷT上に上記マークを転写形成し、その転写結果からフォーカスずれや同期誤差を計測し、その計測結果に基づいて補正情報を算出することも可能である。
【０１４４】
例えば、ショット内位置ｐｊに転写されるマークを、マークＭjとする。そして、図９に示すような位置関係を有するショット領域ＳＡ1，ＳＡ2、ＳＡ3、…をウエハＷT上に形成する（この場合、各ショット領域は重ならないように形成されるようにする）。すると、各ショット領域ＳＡjのｐｊに該当する位置には、マークＭjが転写形成されている。そこで、マークＭjの転写位置の基準位置からのずれを、ＥｒｒＳｊ（ＫCΔｔ）として計測し、その計測結果に基づいて、上記式（８）を計算すれば、上記実施形態と同様に、位置項Ｐｅｒｒ（ｐｊ）を求めることができる。
【０１４５】
なお、同期誤差を計測する際には、そのマークの転写位置の基準位置からのずれをそのまま計測すれば良く、その転写結果を、例えば光波測定装置で測定することができる。また、きわめて低速なスキャン速度で１回走査露光を行い、その上に再度、スキャン速度ＶWで走査露光を行うと、低速なスキャン速度での走査露光により転写形成されたマークと、ＸＹ平面内の露光位置を微小距離ずらしてスキャン速度ＶWでの走査露光により形成されたマークの転写位置の相対位置ずれを計測することができるようなマークを用いる場合には、その重ね合わせ結果を、重ね合わせ計測装置か、露光装置１００に備えられた不図示のオフアクシスのアライメント検出系などを用いて計測することにより、同期誤差を求めることもできる。
【０１４６】
また、フォーカスずれを計測する際には、そのフォーカスずれに応じて転写位置が異なるマークが用いられる。そのマークは、例えば少なくとも２つの回折格子パターンであって、一方の回折格子パターンが同一次数の回折光の回折効率が異なるようなマークとすることができる。このようにすれば、転写時のフォーカスずれに応じて、一方の回折格子パターンの転写位置がウエハＷの面内方向に位置ずれして、２つの回折格子パターンの位置関係が異なるようになり、その位置関係を計測すれば、フォーカスずれを求めることができるようになる。なお、フォーカスずれを検出する際には、実際のマークの転写位置の位置ずれに両ステージＷＳＴ、ＲＳＴのＸＹ平面内の同期誤差による成分が含まれてしまうようになるが、フォーカスずれによるパターンのシフト量を、そのステージのＸＹ平面の同期誤差によるものよりも十分に大きくなるようにしておけば良い。また、ＸＹ平面の同期誤差を先に計測しておき、後からフォーカスずれを計測して、その計測値から先に計測した同期誤差をキャンセルするようにしても良い。
【０１４７】
また、フォーカスずれを計測する際には、上記同一次数の回折光の回折効率が異なるマークを用いずとも、Ｌ／Ｓパターンの転写線幅とフォーカスずれとの関係を示すＣＤ（クリティカルディメンジョン）−フォーカス曲線が予め求められていれば、そのＬ／Ｓパターンの転写結果と、その曲線とから、フォーカスずれを求めるようにしても良い。
【０１４８】
また、上記実施形態では、１つのスキャン速度ＶWに関する位置項及び時間項を求め、その位置項及び時間項を複数倍して任意のスキャン速度に対応したが、これに限らず、設定される可能性のある数種類のスキャン速度それぞれで、上記実施形態と同様にして、位置項及び時間項を求めるようにしても良い。また、投影光学系ＰＬの像面湾曲等の結像特性が調整可能である場合には、その結像特性の変化に応じて像面が変化し、位置項及び時間項も変化する場合があるので、その結像特性の状態ごとに、位置項及び時間項を求めるようにしても良いし、結像特性の変化に対して、上記係数αのような補正を、位置項及び時間項に加えるようにしても良い。
【０１４９】
また、上記実施形態では、フォーカスずれΔＺ又は同期誤差（ΔＲX，ΔＲL，ΔＲR）などの移動平均値を測定結果としたが、これには限らず、フォーカスずれΔＺ又は同期誤差（ΔＲX，ΔＲL，ΔＲR）そのものを測定結果とし、位置項及び時間項を求めるようにしても良い。
【０１５０】
また、上記実施形態では、各ショット領域ＳＡjのダミー走査露光におけるウエハステージＷＳＴの移動区間が、同一区間を含むものとしたが、これには限らず、ウエハの表面に対するレベリング制御の制御性能や、ウエハステージＷＳＴのステージ座標系内での制御性能の均一性が十分であれば、同一区間を含むようにしなくても良い。
【０１５１】
また、上記実施形態では、補正情報を、ショット内位置ｐ及び移動開始からの時間ｔを独立変数とする補正関数としたが、これには限られず、例えば、図１０のステップ２２２で算出されたＰｅｒｒ（ｐｊ）を補正情報としての補正マップとしてそのまま記憶するようにしても良い。この場合、時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）についても、ステップ２２８において、ショット領域ＳＡ1での走査露光の際に得られる、ｐｊに対応するＥｒｒ（ｋΔｔ）からＰｅｒｒ（ｐｊ）を差し引いた値に対応する補正マップとして算出すれば良い。このようにしても、ステージ制御装置１９において、補正情報記憶部６６等が、その補正マップによる１次補間やＳＩＮＣ補間等によって、各サンプリングでの補正量を算出することができる。
【０１５２】
また、上記実施形態では、算出されたフォーカスずれ及び同期ずれを表す関数（位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）及び時間項Ｔｅｒｒ（ｔ））をそのまま補正関数として適用したが、これには限られない。例えば、位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）のβ倍（０＜β）、時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）のγ倍を補正関数としてそれぞれ適用するようにしても良い。また、その補正関数による補正量を出力するタイミングを数サンプリング時間早めるようにしても良い。位置項Ｐｅｒｒ（ｐ）の独立変数ｐと、時間項Ｔｅｒｒ（ｔ）の時間ｔとでデフォルトのオフセットを設けるようにしても良い。
【０１５３】
また、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴの位置指令を補正したが、これには限らず、ウエハステージＷＳＴの実測位置情報、例えば、フォーカスずれの補正の場合には、多点ＡＦ系の計測値を補正しても良いし、両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの同期誤差の場合には、ウエハ干渉計３１やレチクル干渉計１６の計測値を補正するようにしても良い。
【０１５４】
また、上記実施形態では、ステージ制御装置１９における制御系をディジタル制御系であるとしたが、これに限らず、アナログ回路によって構築されるアナログ制御系であっても良い。
【０１５５】
また、上記実施形態では、フォーカスずれや両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの同期誤差を補正する補正情報を算出したが、例えば、走査露光中の両ステージＷＳＴ、ＲＳＴと、照明系１０の可動レチクルブラインドの同期誤差の補正にも、本発明を適用することができるのは勿論である。
【０１５６】
また、上記実施形態では、多点焦点位置検出系として５×９＝４５個の計測点を有するものを採用したが、例えば、７×７＝４９個の計測点を有するものや、５×５＝２５個の計測点を有するもの等を採用することもでき、露光領域ＩＡの内部、及び外部（先読み領域）にそれぞれ各３つ以上の計測点を設定可能であれば、その計測点の個数、配置等は任意で良い。
【０１５７】
また、上記実施形態では、多点ＡＦ系の結像光束の形状をスリット状としたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、円形状、楕円形状など、様々な形状とすることができる。
【０１５８】
なお、上記各実施形態では、露光用照明光としてＫｒＦエキシマレーザ光（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（１９３ｎｍ）、Ｆ2レーザ光（１５７ｎｍ）等を用いる場合について説明したが、これに限らず、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、Ａｒ2レーザ光（１２６ｎｍ）、銅蒸気レーザ、ＹＡＧレーザの高長波等を露光用照明光として用いることができる。また、例えば、真空紫外光として、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（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。
【０１５９】
また、投影光学系ＰＬは、屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれでもよいし、縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでも良い。
【０１６０】
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、並びにアライメント検出系ＡＳ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およ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。
【０１６１】
なお、本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮像素子（ＣＣＤなど）、有機ＥＬ、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。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することができる。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、ホタル石、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エハなどが用いられる。
【０１６２】
この他、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Ｗとの間に液体が満たされる液浸型露光装置などに本発明を適用しても良い。この液浸型露光装置では投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に液体を満たした状態で前述の補正情報の検出を行うことが好ましい。
【０１６３】
また、本発明は、露光装置に限らず、移動可能なステージに、物体を搭載し、その物体と他の制御対象との位置関係を一定に保ちながら物体に処理を施す装置であれば、適用が可能である。
【０１６４】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１６５】
以上述べたように、本発明の補正情報算出方法は、移動体の位置制御に用いられる補正情報の算出に適しており、本発明の露光方法及び露光装置は、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に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１】本発明の一実施形態に係る走査型露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】多点フォーカス位置検出系の各計測点であるスリット像（フォーカスセンサ）の配置と露光領域等との位置関係を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態の露光装置におけるステージ制御装置のＸＹ平面内における両ステージの制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態の露光装置におけるフォーカス・レベリング制御系の構成を示すブロック図である。
【図５】図５（Ａ）は、ウエハの表面が傾斜している場合を説明するための図であり、図５（Ｂ）はウエハの表面に段差がある場合を説明するための図である。
【図６】Ｚ軸方向の制御系を示す制御ブロック図である。
【図７】図７（Ａ）は、ショット領域を露光領域が走査する様子を示す図であり、図７（Ｂ）は、ウエハステージの基本的な速度プロファイルを示す図である。
【図８】位置項の抽出原理を示す図（その１）である。
【図９】位置項の抽出原理を示す図（その２）である。
【図１０】本発明の一実施形態の補正情報算出方法を実施する際の主制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】図１１（Ａ）は、位置項の一例を示す図であり、図１１（Ｂ）は、時間項の一例を示す図であり、図１１（Ｃ）は、補正量ｄｚの一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１６７】
１９……ステージ制御装置（制御装置）、２０…主制御装置（抽出装置）、５４…同期位置演算部（記憶装置）、６６…補正情報記憶部（記憶装置）、１００…露光装置、ＩＬ…照明光、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル（マスク）、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＳＡ、ＳＡ’、ＳＡ1〜ＳＡ11…ショット領域、Ｗ、ＷT…ウエハ（感光物体、物体）、ＷＳＴ…ウエハステージ。
【図１】
2005260085.tif 000010
【図２】
2005260085.tif 000011
【図３】
2005260085.tif 000012
【図４】
2005260085.tif 000013
【図５】
2005260085.tif 000014
【図６】
2005260085.tif 000015
【図７】
2005260085.tif 000016
【図８】
2005260085.tif 000017
【図９】
2005260085.tif 000018
【図１０】
2005260085.tif 000019
【図１１】
2005260085.tif 000020