(57)【要約】【課題】干渉計の計測光及び参照光の光路中に温度変化や温度ゆらぎ等の環境変化があっても、試料台の投影光学系の光軸に沿う方向の位置を正確に検出する。【解決手段】ＸＹ平面内を移動可能な可動ステージ部５１と、可動ステージ部５１に支持され可動ステージ部５１に対してウエハＷ等を保持してＺ軸方向に移動可能な試料台５０と、試料台５０の位置を計測するレーザ干渉計５３とを有し、可動ステージ部５１は、互いに略同一光路上を進行するように干渉計５３から射出される計測光５４と参照光５５とを試料台５０に向ける反射ミラー５６を備え、試料台５０は、反射ミラー５６で反射された計測光５４と参照光５５とを分離するビームスプリッタ５７を備えている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定平面内を移動可能な可動部と、前記可動部に支持され前記可動部に対して試料を保持して移動可能な試料台と、前記試料台の位置を計測する干渉計とを有する位置決め装置において、
前記可動部は、互いに略同一光路上を進行するように前記干渉計から射出される計測光と参照光とを前記試料台に向けて反射する反射素子を備え、
前記試料台は、前記反射素子で反射された前記計測光と前記参照光とを分離する分離素子を備えることを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記干渉計は前記所定平面に直交する方向における前記試料台の位置を計測することを特徴とする請求項１記載の位置決め装置。
【請求項３】
所定平面内を移動可能な可動部と、前記可動部に支持され前記可動部に対して試料を保持して移動可能な試料台と、計測光と参照光とを射出して前記試料台の位置を計測する干渉計とを有する位置決め装置において、
前記参照光の光路を中心として互いに対称となるように少なくとも２つの計測光の光路を設定し、前記参照光と前記計測光のそれぞれとに基づく各計測結果を平均することにより、前記試料台の位置を求めることを特徴とする位置決め装置。
【請求項４】
前記干渉計は前記所定平面に直交する方向における前記試料台の位置を計測することを特徴とする請求項３記載の位置決め装置。
【請求項５】
所定平面内を移動可能な可動部と、前記可動部に支持され前記可動部に対して試料を保持して移動可能な試料台と、計測光と参照光とを射出して前記試料台の位置を計測する干渉計とを有する位置決め装置において、
前記可動部は、前記計測光と前記参照光とを少なくとも２回反射して前記所定平面と直交する方向に向ける反射素子を有することを特徴とする位置決め装置。
【請求項６】
前記干渉計は前記所定平面に直交する方向における前記試料台の位置を計測することを特徴とする請求項５記載の位置決め装置。
【請求項７】
前記反射素子は、前記反射素子に入射する光の入射角と前記反射素子によって反射して出射する光の出射角とを一定に保つことを特徴とする請求項５又は６記載の位置決め装置。
【請求項８】
パターンが形成されたマスクを位置決め可能なマスク位置決め装置と、前記パターンを投影転写する投影光学系と、前記パターンが転写される基板を位置決め可能な基板位置決め装置とを有する露光装置において、
前記マスク位置決め装置と前記基板位置決め装置との少なくとも一方が請求項１から７のいずれかに記載の位置決め装置を有することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
前記投影光学系の光軸は、前記所定平面に直交する方向と平行であることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子又は薄膜磁気ヘッドなどの各種マイクロデバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置、および該露光装置に用いて好適な基板等の試料を所定の位置に位置決めする位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造のフォトリソグラフィ工程では、フォトレジストが塗布されたウエハやガラスプレート（以下、基板ともいう）にマスクのパターンを転写するステップ・アンド・リピート方式の露光装置（いわゆるステッパー）が広く用いられている。このステップ・アンド・リピート方式の露光装置は、マスクのパターンの像をウエハ上のショット領域に一括して縮小投影することにより該ショット領域を露光するものである。一つのショット領域の露光を終了すると、ウエハをステップ移動して次のショット領域の露光を行い、これを順次繰り返すことからステップ・アンド・リピート方式と呼ばれているのである。
【０００３】
また、マスクパターンの露光範囲を拡大するために、照明系からの露光光をスリット状（矩形状）に制限し、このスリット光を用いてマスクパターンの一部をウエハ上に縮小投影した状態で、マスクとウエハとを投影光学系に対して同期走査させるステップ・アンド・スキャン方式の露光装置も開発されている。このステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、一回の走査露光でマスク全面のパターンを等倍でウエハの全面に転写するアライナーの転写方式の長所と、上述したステッパーの転写方式の長所とを兼ね備えたものである。
【０００４】
この種の露光装置では、露光前および露光中に焦点合わせが行われるが、感光性材料（フォトレジスト）が塗布された基板の焦点合わせの方法として、いわゆるオートフォーカスセンサを用いた方式が知られている。
【０００５】
オートフォーカスセンサによる焦点合わせは、投影光学系が設置された架台に光学的センサである投光器および受光器を固定し、投光器から基板表面に斜めに光を照射し、この基板表面からの反射光を受光器で受光することで、基板表面の高さ（投影光学系の光軸方向の位置）を検出する。そして、その信号で基板ステージに設けられた複数のアクチュエータ（Ｚアクチュエータ）によって、基板を保持する試料台の光軸方向の位置（Ｚ軸方向位置）を制御して投影光学系の焦点に基板表面を合わせるものである。
【０００６】
しかし、このようなオートフォーカス系は基板表面を被検出面とするため、オートフォーカス系の計測点に基板が位置しない範囲にステージが移動した場合（例えば、スキャン露光において基板の周縁部に近いショットを外側から露光する場合など）又は基板が基板ステージ上に搭載されていない場合に、試料台のＺ方向位置を検出することができない。Ｚアクチュエータにも駆動量を検出する検出器があるので、その計測値によってステージ移動面基準の試料台位置を求めることができるが、基準となる投影光学系からの距離を直接計測するものでないため誤差が大きい。また、近年の高精度化の要求により、より応答が速く分解能が高い検出系が必要とされ始めた。そこで、試料台の投影光学系の光軸方向の位置を直接計測するレーザ干渉計（Ｚ干渉計）を露光装置に設けることが提案されている。
【０００７】
試料台の位置を干渉計によって計測する従来技術としては、互いに異なる光路を水平方向に進行する計測光と参照光とを反射素子で反射させて試料台の方向に向けるものが知られている（特開２００１−１６０５３５号公報参照）。これによれば、基板が載置されていない場合や基板が存在しない範囲にステージが移動した場合であっても、試料台のＺ軸方向の位置を干渉計によって正確に計測することができる。
【０００８】
また、特開２００１−３４５２５４号公報には、ステージ上に計測光と参照光とを分岐する反射光学素子を設けたステージ装置が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１６０５３５号公報
【特許文献２】
特開２００１−３４５２５４号公報
【考案の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特開２００１−１６０５３５号公報記載の従来技術では、互いに異なる光路を水平方向に進行する計測光と参照光をミラーで反射させて試料台の方向に向けるようにしているため、当該光路の一部又は全部を含む近傍の空間に環境変化（温度変化、温度揺らぎの発生等）があった場合に、それに応じて計測結果に誤差が生じるという問題がある。
【００１１】
また、特開２００１−３４５２５４号公報記載のステージでは、その構成上、ステージのピッチングやヨーイングによりステージの姿勢（ＸＹ平面に対する角度）が変化した場合に、その角度変化に応じた誤差が計測値に含まれてしまうという問題がある。
【００１２】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、干渉計の計測光及び参照光の光路中に温度変化や温度ゆらぎ等の環境変化があっても、さらにはステージの姿勢が変化した場合であっても、計測結果に誤差を生じることが少なく、試料台の投影光学系の光軸に沿う方向の位置を正確に検出することができる位置決め装置及びこれを備えた露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以下、この項に示す説明では、本発明を、実施形態を表す図面に示す部材符号に対応付けて説明するが、本発明の各構成要件は、これら部材符号を付した図面に示す部材に限定されるものではない。
【００１４】
本発明の第１の観点によると、所定平面内を移動可能な可動部（５１）と、前記可動部に支持され前記可動部に対して試料（Ｗ）を保持して移動可能な試料台（５０）と、前記試料台の位置を計測する干渉計（５３）とを有する位置決め装置において、前記可動部は、互いに略同一光路上を進行するように前記干渉計から射出される計測光（５４）と参照光（５５）とを前記試料台に向けて反射する反射素子（６）を備え、前記試料台は、前記反射素子で反射された前記計測光と前記参照光とを分離する分離素子（５７，５９，６２）を備えた位置決め装置が提供される。この場合において、前記干渉計は前記所定平面に直交する方向における前記試料台の位置を計測するようにできる。
【００１５】
本発明の第１の観点に係る位置決め装置では、干渉計の計測光と参照光とを略同一の光路上を進行させて可動部の反射素子により反射させ、さらに略同一の光路上を進行させて試料台の分離素子で分離させるようにしたので、干渉計から試料台に至る該計測光と該参照光の光路が略同一となっており、その近傍空間の環境が変化した場合であっても、その影響は該計測光と該参照光とで異ならないので、当該環境変化に伴う誤差が生じることが少なくなる。また、計測光と参照光の光路の殆どが同一となっているため、可動部が傾いた場合であっても光路長に差が生じることがなく計測誤差の発生を小さくすることができる。
【００１６】
本発明の第２の観点によると、所定平面内を移動可能な可動部（５１）と、前記可動部に支持され前記可動部に対して試料（Ｗ）を保持して移動可能な試料台（５０）と、計測光（５４）と参照光（５５）とを射出して前記試料台の位置を計測する干渉計（５３）とを有する位置決め装置において、前記参照光（５５）の光路を中心として互いに対称となるように少なくとも２つの計測光（５４ａ，５４ｂ）の光路を設定し、前記参照光と前記計測光のそれぞれとに基づく各計測結果を平均することにより、前記試料台の位置を求めるようにした位置決め装置が提供される。この場合において、前記干渉計は前記所定平面に直交する方向における前記試料台の位置を計測するようにできる。
【００１７】
本発明の第２の観点に係る位置決め装置では、参照光の光路を中心として互いに対称となるように少なくとも２つの計測光の光路を設定し、参照光と計測光のそれぞれとに基づく各計測結果を平均することにより、試料台の位置を求めるようにしたので、その近傍空間の環境が変化した場合に生じる誤差が平均値をとることにより相殺ないし緩和され、当該環境変化に伴う誤差が生じることが少なくなる。また、可動部が多少傾いた場合であっても、かかる平均値をとることにより、計測誤差の発生を小さくすることができる。
【００１８】
本発明の第３の観点によると、所定平面内を移動可能な可動部（５１）と、前記可動部に支持され前記可動部に対して試料（Ｗ）を保持して移動可能な試料台（５０）と、計測光（５４）と参照光（５５）とを射出して前記試料台の位置を計測する干渉計（５３）とを有する位置決め装置において、前記可動部は、前記計測光と前記参照光とを少なくとも２回反射して前記所定平面と直交する方向に向ける反射素子（６６，６８，６９）を有する位置決め装置が提供される。この場合において、前記反射素子は、前記反射素子に入射する入射角と前記反射素子によって反射して出射する出射角とを一定に保つように配置することが望ましい。
【００１９】
本発明の第３の観点に係る位置決め装置では、可動部に設けられた反射素子で計測光と参照光とを少なくとも２回反射させるようにしたので、２回反射のそれぞれの反射角度を適宜に設定することにより、可動部に傾きが発生した場合であっても、該計測光と該参照光の入出射角度を一定に保つことが可能となり、従って可動部の姿勢が変化した場合であっても、計測結果に誤差を生じることが少なくなる。
【００２０】
本発明の第４の観点によると、パターンが形成されたマスク（Ｒ）を位置決め可能なマスク位置決め装置（ＲＳ）と、前記パターンを投影転写する投影光学系（ＰＬ）と、前記パターンが転写される基板（Ｗ）を位置決め可能な基板位置決め装置（ＷＳ）とを有する露光装置において、前記マスク位置決め装置と前記基板位置決め装置との少なくとも一方が前記本発明の第１から第３の観点のいずれかに係る位置決め装置を有する露光装置が提供される。この場合において、前記投影光学系の光軸は、前記所定平面に直交する方向と平行であるようにすることができる。
【００２１】
本発明の第４の観点に係る露光装置では、計測結果に誤差の少ない本発明に係る位置決め装置を採用しているので、微細なパターンを高精度で基板上に露光転写することができ、品質の良好なマイクロデバイス等を製造できるようになる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、干渉計の計測光及び参照光の光路中に温度変化や温度ゆらぎ等の環境変化があっても、試料台の投影光学系の光軸に沿う方向の位置を正確に検出することができる位置決め装置が提供されるという効果がある。
【００２３】
また、ステージの姿勢が変化した場合であっても、計測結果に誤差を生じることが少なく、試料台の投影光学系の光軸に沿う方向の位置を正確に検出することができる位置決め装置が提供されるという効果がある。
【００２４】
さらに、微細なパターンを高精度で基板上に露光転写することができ、品質の良好なマイクロデバイス等を製造することができる露光装置が提供されるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２６】
［露光装置の全体構成］
まず、本発明が適用可能な露光装置の全体構成について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る露光装置の全体構成の概略を示す図である。図１に示す露光装置は、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と基板としてのウエハＷとを相対的に同期移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンをウエハＷに逐次転写して半導体素子等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。
【００２７】
なお、以下の説明においては、図１中に示した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。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハＷに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウエハ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及びウエハＷを同期移動させる方向（スキャン方向）をＹ方向に設定している。
【００２８】
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、ウエハ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３３が制御する。また、露光制御ユニット３３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。
【００２９】
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。
【００３０】
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１０ｃによって回転自在に配置されている。開口絞り板１０は回転軸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（図示省略）、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１０ｂ、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（図示省略）が周方向に沿って形成されている。
【００３１】
開口絞り板１０の回転軸は駆動モータ１０ｃの回転軸に接続されており、駆動モータ１０ｃを駆動して開口絞り板１０を回転軸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１０ｃの駆動は露光装置の全体の動作を統括制御する主制御系３４が制御する。
【００３２】
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スキャン方向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。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。
【００３３】
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、ウエハ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スキャン方向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、スキャン方向と直交した方向に関してレチクルＲのパ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は、レチクル面に対して、ほぼ共役面に配置されている。
【００３４】
露光時に可動ブラインド１５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）の照明領域（照明視野領域）ＩＡを照明する。露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域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α（α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エハＷ上のスリット状の露光領域ＥＡに転写される。なお、投影光学系ＰＬは片側テレセントリックであっても良い。
【００３５】
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、投影光学系ＰＬは、所定の気温（例えば、２５℃）、所定の大気圧（例えば、１気圧）の下で露光光ＩＬの波長に関して最良に収差補正されており、かかる条件下においてレチクルＲとウエハＷとは互いに共役になっている。また、露光光ＩＬは、ケラー照明であり、投影光学系ＰＬの瞳面の中心に光源像として結像されている。なお、投影光学系ＰＬは複数のレンズ等の光学素子を有し、その光学素子の硝材としては露光光ＩＬの波長に応じて石英、蛍石等の光学材料から選択されている。
【００３６】
図１において、レチクルＲは、レチクルステージ２１上に吸着保持され、レチクルステージ２１は、レチクルベース２２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２１の一端には移動鏡２３が取り付けられており、移動鏡２３の鏡面に対面してレーザ干渉計２４が設けられている。このレーザ干渉計２４によってレチクルステージ２１（レチクルＲ）の２次元的な位置及び回転角がリアルタイムに計測されている。このレーザ干渉計２４の計測結果及び主制御系３４からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット２５がレチクルステージ２１の走査速度、及び位置の制御を行う。
【００３７】
一方、ウエハＷは、ウエハホルダ２６を介してウエハステージ２７上に吸着保持され、ウエハステージ２７は、ウエハベース２８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、ウエハステージ２７は、ウエハベース２８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。
【００３８】
更に、ウエハステージ２７には、ウエハＷのＺ軸方向の位置（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。即ち、ウエハステージ２７は、図２に示されているように、ウエハＷをウエハホルダ２６を介して保持する試料台５０及びウエハベース２８上でＸＹ平面に沿って２次元移動される可動ステージ部５１を備え、試料台５０は可動ステージ部５１上に、Ｚ軸方向に変位する３つのアクチュエータ及び該アクチュエータの駆動量をそれぞれ検出するエンコーダを有するＺ駆動装置５２を介して保持されている。３つのアクチュエータは一直線上にならないように分散配置され、これらのアクチュエータを同一の量だけ駆動することによって試料台５０をＺ軸方向に平行移動し、これらの駆動量を相違させることによって試料台５０をＸＹ平面に対して傾けることができるようになっている。
【００３９】
再度、図１を参照する。ウエハステージ２７の一端には移動鏡２９が取り付けられており、移動鏡２９の鏡面に対面してレーザ干渉計３０が設けられている。このレーザ干渉計３０によってウエハステージ２７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３０の計測結果及び主制御系３４からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット３１がウエハステージ２７の走査速度、及び位置の制御を行う。
【００４０】
また、ウエハステージ２７上のウエハＷの近傍には、ウエハＷの露光面と同じ高さの受光面を有する光電検出器からなる照射量センサ３２が設置されている。この照射量センサ３２は、その受光面に設けられた透過部から露光光ＩＬを受光して露光領域ＥＡ内での照射量を検出するものであり、照射量を測定するときには、ウエハステージ２７を駆動して照射量センサ３２を露光領域ＥＡの中心部に配置させる。照射量センサ３２から出力される検出信号は露光制御ユニット３３に供給されており、露光制御ユニット３３はその検出信号に基づいて、露光光源１又は可変減光器３を制御してウエハＷ上に照射される露光光ＩＬの強度を制御する。
【００４１】
また、前述したビームスプリッタ１１で反射された光は、集光レンズ３５を介して光電検出器よりなるインテグレータセンサ３５の受光面に集光されている。インテグレータセンサ３５の受光面は、一例としてレチクルＲのパターン形成面及びウエハＷの露光面とほぼ共役であり、インテグレータセンサ３５の検出信号（光電変換信号）は、露光制御ユニット３３に供給されている。
【００４２】
露光制御ユニット３３にはインテグレータセンサ３５の出力信号からウエハＷ上での照射量（単位時間当たりの露光量）を求めるための変換係数等が格納されている。インテグレータセンサ３５の受光面はレチクルＲのパターン面とほぼ共役な位置に配置されているので、第２フライアイレンズ９の射出面に配置された開口絞り板１０により照明条件を変更した場合でも、インテグレータセンサ３５の検出信号に誤差が生じないようになっている。なお、インテグレータセンサ３５の受光面を、投影光学系ＰＬにおけるレチクルＲのパターンのフーリエ変換面（瞳面）と実質的に共役な観察面に配置して、この観察面を通過する全光束を受光できるようにしても構わない。
【００４３】
露光制御ユニット３３は、レチクルＲ側に照射される露光光ＩＬの単位時間当たりの光エネルギー、及びウエハ反射率センサ３８の検出信号から算出されるウエハＷでの反射光の単位時間当たりの光エネルギーを算出する。算出された光エネルギーは主制御系３４に出力される。主制御系３４は、この光エネルギーに基づいて基づいて、投影光学系ＰＬを通過する露光光ＩＬの単位時間当たりの光エネルギーを求める。
【００４４】
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４２ａと、その結像光束のウエハＷ表面での反射光束を受光する受光光学系４２ｂとからなる斜入射方式の焦点位置検出系４２が設けられている。この焦点位置検出系４２により、ウエハＷ表面の結像面に対するＺ方向の位置を検出してウエハ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。
【００４５】
更に、レチクルＲ裏面側には、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、その結像光束のレチクルＲ裏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、レチクルＲ裏面の結像面に対するＺ方向の位置を検出してウエハＷとレチクルＲとの共役関係の状態を検出することができるようになっている。
【００４６】
次に、上述した露光装置において、ウエハステージ２７が備えることができるＺ位置検出系について、図２を参照して詳述する。このＺ位置検出系は、試料台５０の投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）の位置（投影光学系ＰＬとの間隔）を直接計測する計測装置である。
【００４７】
このＺ位置計測系のレーザ干渉計５３は、不図示のレーザ光源を備え、このレーザ光源は波長が安定化された互いに偏光方向が直交する一対のレーザビームをほぼＹ軸方向に沿って同一の光路上に射出する。なお、本実施形態においては、説明の便宜上、レーザ干渉計５３のレーザ光源から射出される一対のレーザビームのうち、被計測対象としての試料台５０に対して照射される一方のレーザビームを計測光５４（Ｐ偏光成分、周波数成分Ｆ１）とし、後述する参照ミラー５８に対して照射される他方のレーザビームを参照光５５（Ｓ偏光成分、周波数成分Ｆ２）と称するが、これらは逆であってもかまわない。
【００４８】
ウエハステージ２７の可動ステージ部５１上には、反射素子としての反射ミラー５６がその反射面の法線がＹ軸及びＺ軸に対して略４５度の角度となるように固定されている。レーザ干渉計５３のレーザ光源から射出され、Ｙ軸方向に沿う同一の光路上を進行する計測光５４及び参照光５５はこの反射ミラー５６で直角上方向（＋Ｚ軸方向）に反射される。
【００４９】
試料台５０の端部には、分離素子としての偏光ビームスプリッタ５７が固定されており、反射ミラー５６で反射され同一の光路上を＋Ｚ軸方向に進行する計測光５４及び参照光５５はこの偏光ビームスプリッタ５７に至る。この偏光ビームスプリッタ５７は、その分離面５７ａにてＰ偏光成分を反射し、Ｓ偏光成分を透過する光学特性を有しており、計測光５４は偏光ビームスプリッタ５７の分離面５７ａで反射されて、進行してきた光路上を逆（−Ｚ軸方向）に進行し、反射ミラー５６でさらに＋Ｙ軸方向に反射されてレーザ干渉計５３に帰還する。一方、偏光ビームスプリッタ５７に至った参照光５５は、当該ビームスプリッタ５７を透過してそのまま＋Ｚ軸方向に進行し、投影光学系ＰＬに固定された参照ミラー５８で全反射されて、進行してきた光路上を逆（−Ｚ軸方向）に進行し、偏光ビームスプリッタ５７を再度透過し、反射ミラー５６で＋Ｙ軸方向に反射されて、レーザ干渉計５３に帰還する。
【００５０】
なお、反射ミラー５６及び偏光ビームスプリッタ５７は、Ｘ軸方向に沿って延設されており、可動ステージ部５１がＸ軸方向の可動範囲内のどこにあっても計測光５４と参照光５５の反射及び分離ができるようになっている。また、参照ミラー５８は、Ｙ軸方向に沿って延設されており、可動ステージ部５１がＹ軸方向の可動範囲内のどこにあっても参照光５５を反射できるようになっている。上記説明では、参照ミラー５８は投影光学系ＰＬに取り付けられていると説明したが、実際には投影光学系ＰＬのレンズエレメントを保持する鏡筒又は投影光学系ＰＬを支持する支持コラム（不図示）に取り付けられている。
【００５１】
反射ミラー５６で反射されて同一の光路上を逆行してレーザ干渉計５３に帰還した計測光５４及び参照光５５は、レーザ干渉計５３が備える不図示の光電変換装置に入射される。光電変換装置の内部では、偏光子によって両偏光成分を干渉させ、その干渉光が光電素子により検出され、周波数がＦ２−Ｆ１の電気信号に変換されて、不図示の位相検出手段に送られる。この位相検出手段は、レーザー光源から送られてきた基準信号と測定信号との間の絶対位相差を検出する位相計である。すなわち、光電変換装置にて光電変換された干渉光は、Ｆ２−Ｆ１のビート周波数に、参照ミラー５８と偏光ビームスプリッタ５７との間隔の変動にともなって生じるドップラー効果分の周波数変化ΔＦ（ｔ）を加えた周波数を有する測定信号として光電変換装置から位相検出手段へ入力される。一方、レーザー光源からは、周波数Ｆ１の光と周波数Ｆ２の光を干渉して得られたＦ２−Ｆ１のビート周波数を有する信号が基準信号として位相検出手段に入力される。そして、位相検出手段において、基準信号と測定信号との位相差が検出され、その位相差の変化分を積算することで、参照ミラー５８と偏光ビームスプリッタ５７との間隔の変化分に比例した信号が求められる。このように、参照ミラー５８と偏光ビームスプリッタ５７との間隔が変動すると、絶対位相もこれに比例して変化するため、絶対位相差からこれらの間隔の変動分を測定することができる。
【００５２】
本実施形態によると、レーザ干渉計５３により試料台５０の投影光学系ＰＬに対するＺ軸方向の位置（間隔）を直接的に計測するようにしたので、焦点位置検出系（オートフォーカス系）４２の計測点にウエハＷが位置しない範囲にウエハステージ２７が移動した場合（例えば、スキャン露光において基板の周縁部に近いショットを外側から露光する場合など）又はウエハＷがウエハステージ２７上に載置されていない場合であっても、試料台５０のＺ軸方向の位置を高精度、高分解能で検出することができる。
【００５３】
また、本実施形態によると、レーザ干渉計５３から射出された計測光５４と参照光５５とは、被計測区間（偏光ビームスプリッタ５７の計測光５５に対する反射面としての分離面５７ａと参照ミラー５８の反射面との間の区間）を除いた区間においては、互いに同一の光路を通るので、その間に温度ゆらぎ等の環境変化が生じたとしても、これに起因する計測誤差が発生しない。また、同一光路を往復するため、可動ステージ部５１が傾いた場合であっても光路長に差が生じることがなく計測誤差の発生を小さくすることができる。
【実施例２】
【００５４】
次に、本発明の第２実施形態として、上述した露光装置において、ウエハステージ２７が備えることができるＺ位置検出系について、図３を参照して詳述する。このＺ位置検出系は、試料台５０の投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）の位置（投影光学系ＰＬとの間隔）を直接計測する計測装置である。なお、上述した第１実施形態と実質的に同一の構成部分については同一の番号を付してその説明の一部を省略する。
【００５５】
レーザ干渉計５３のレーザ光源からほぼＹ軸方向に沿って同一の光路上に射出された計測光５４及び参照光５５は、ウエハステージ２７の可動ステージ部５１に設けられた反射素子としての反射ミラー５６で直角上方向（＋Ｚ軸方向）に反射され、試料台５０の端部に設けられた分離素子に至る。
【００５６】
この実施形態の分離素子は、偏光ビームスプリッタ５９、反射ミラー６０及び６１を備えて構成されており、反射ミラー５６で反射され同一の光路上を＋Ｚ軸方向に進行する計測光５４及び参照光５５はこの偏光ビームスプリッタ５９に入射される。この偏光ビームスプリッタ５９は、分離面５９ａでＰ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を反射する光学特性を有しており、計測光５４は偏光ビームスプリッタ５９の分離面５９ａを透過して、反射ミラー６０で反射されて、進行してきた光路上を逆（−Ｚ軸方向）に進行し、反射ミラー５６でさらに＋Ｙ軸方向に反射されて、レーザ干渉計５３に帰還する。一方、偏光ビームスプリッタ５９に入射された参照光５５は、当該ビームスプリッタ５９の分離面５９ａで＋Ｙ軸方向に反射され、さらに反射ミラー６１で＋Ｚ軸方向に反射され、投影光学系ＰＬに固定された参照ミラー５８で全反射されて、進行してきた光路上を逆（−Ｚ軸方向）に進行し、反射ミラー６１で−Ｙ軸方向に反射され、偏光ビームスプリッタ５９の分離面５９ａで−Ｚ軸方向に反射され、さらに反射ミラー５６で＋Ｙ軸方向に反射されて、レーザ干渉計５３に帰還する。
【００５７】
本実施形態によると、計測光５４と参照光５５とは、その光路の殆どの区間（具体的には、レーザ干渉計５３から偏光ビームスプリッタ５９の分離面５９ａまでの区間）において、互いに同一の光路を通るので、その間に温度ゆらぎ等の環境変化が生じたとしても、これに起因する計測誤差が発生しない。また、計測光５４と参照光５５とが殆どの区間において同一光路を通過するため、可動ステージ部５１が傾いた場合であっても光路長に差が生じることが少なく、計測誤差の発生を小さくすることができる。
【００５８】
なお、偏光ビームスプリッタ５９、反射ミラー６０，６１は、Ｘ軸方向に沿って延設されており、可動ステージ部５１がＸ軸方向の可動範囲内のどこにあっても計測光５４と参照光５５の反射及び分離ができるようになっている。
【実施例３】
【００５９】
次に、本発明の第３実施形態として、上述した露光装置において、ウエハステージ２７が備えることができるＺ位置検出系について、図４を参照して詳述する。このＺ位置検出系は、試料台５０の投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）の位置（投影光学系ＰＬとの間隔）を直接計測する計測装置である。なお、上述した第１実施形態と実質的に同一の構成部分については同一の番号を付してその説明の一部を省略する。
【００６０】
レーザ干渉計５３のレーザ光源からほぼＹ軸方向に沿って同一の光路上に射出された計測光５４及び参照光５５は、ウエハステージ２７の可動ステージ部５１に設けられた反射素子としての反射ミラー５６で直角上方向（＋Ｚ軸方向）に反射され、試料台５０の端部に設けられた分離素子に至る。
【００６１】
この実施形態の分離素子は、偏光ビームスプリッタ６２及び反射ミラー６３を備えて構成されており、反射ミラー５６で反射され同一の光路上を＋Ｚ軸方向に進行する計測光５４及び参照光５５はこの偏光ビームスプリッタ６２に入射される。この偏光ビームスプリッタ６２は、分離面６２ａでＰ偏光成分を反射し、Ｓ偏光成分を透過する光学特性を有しており、計測光５４は偏光ビームスプリッタ６２の分離面６２ａで＋Ｙ軸方向に反射され、反射ミラー６３で−Ｙ軸方向に反射され、さらに偏光ビームスプリッタ６２の分離面６２ａで−Ｚ軸方向に反射されて、進行してきた光路上を逆に進行し、反射ミラー５６でさらに＋Ｙ軸方向に反射されて、レーザ干渉計５３に帰還する。一方、偏光ビームスプリッタ６２に入射された参照光５５は、当該ビームスプリッタ６２の分離面６２ａを透過してそのまま＋Ｚ軸方向に進行し、投影光学系ＰＬに固定された参照ミラー５８で−Ｚ軸方向に反射されて、偏光ビームスプリッタ５９の分離面５９ａを透過し、さらに反射ミラー５６で＋Ｙ軸方向に反射されて、レーザ干渉計５３に帰還する。
【００６２】
本実施形態によると、計測光５４と参照光５５とは、その光路の殆どの区間（具体的には、レーザ干渉計５３から偏光ビームスプリッタ６２の分離面６２ａまでの区間）において、互いに同一の光路を通るので、その間に温度ゆらぎ等の環境変化が生じたとしても、これに起因する計測誤差が発生しない。また、計測光５４と参照光５５とが殆どの区間において同一光路を通過するため、可動ステージ部５１が傾いた場合であっても光路長に差が生じることが少なく、計測誤差の発生を小さくすることができる。
【００６３】
なお、偏光ビームスプリッタ６２、反射ミラー６３は、Ｘ軸方向に沿って延設されており、可動ステージ部５１がＸ軸方向の可動範囲内のどこにあっても計測光５４と参照光５５の反射及び分離ができるようになっている。
【実施例４】
【００６４】
次に、本発明の第４実施形態として、上述した露光装置において、ウエハステージ２７が備えることができるＺ位置検出系について、図５を参照して詳述する。このＺ位置検出系は、試料台５０の投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）の位置（投影光学系ＰＬとの間隔）を直接計測する計測装置である。なお、上述した第１実施形態と実質的に同一の構成部分については同一の番号を付してその説明の一部を省略する。
【００６５】
レーザ干渉計５３のレーザ光源からほぼＹ軸方向に沿って同一の光路上に射出された計測光５４及び参照光５５は、分離素子６４に入射される。この分離素子６４は、詳細な図示は省略するが、ハーフミラー、偏光ビームスプリッタ、反射ミラー等の光学素子を組み合わせて構成され、入射された計測光５４と参照光５５とを分離するとともに、計測光５４を２本の光線に分割して、参照光５５を中心として、その上下に対称となるように、一対の計測光５４ａ，５４ｂを射出するものである。分離素子６４から射出された計測光５４ａ，５４ｂ及び参照光５５は、ウエハステージ２７の可動ステージ部５１に設けられた反射素子としての反射ミラー５６でそれぞれ互いに離間した位置で直角上方向（＋Ｚ軸方向）に反射され、試料台５０の端部に設けられた反射ミラー６５に至る。
【００６６】
この反射ミラー６５は、一対の計測光５４ａ，５４ｂを反射するための反射面と参照光５５を通過させるための通孔６５ａを有しており、一対の計測光５４ａ，５４ｂは反射ミラー６５の反射面で−Ｚ軸方向に反射され、進行してきた光路上を逆に進行し、反射ミラー５６でさらに＋Ｙ軸方向に反射され、分離素子６４に至る。一方、反射ミラー６５の通孔６５ａを通過した参照光５５は、投影光学系ＰＬに固定された参照ミラー５８で−Ｚ軸方向に反射されて、進行してきた光路上を逆に進行し、当該通孔６５ａを再度通過し、反射ミラー５６で＋Ｙ軸方向に反射されて、分離素子６４に至る。分離素子６４に帰還した一対の計測光５４ａ，５４ｂ及び参照光５５は、分離素子６４の分離機能の逆の作用により結合されて、同一の光路上を進行してレーザ干渉計５３に帰還する。
【００６７】
レーザ干渉計５３に帰還した一方の計測光５４ａと参照光５５とに基づく計測結果（第１計測値）と、他方の計測光５４ｂと参照光５５とに基づく計測結果（第２計測値）との平均値が試料台５０の位置として用いられる。
【００６８】
本実施形態によると、参照光５５の光路を中心として互いに対称となるように一対の計測光５４ａ，５４ｂの光路を設定し、参照光５５と計測光５４ａ，５４ｂのそれぞれとに基づく各計測結果を平均することにより、試料台５０の位置を求めるようにしたので、その近傍空間の環境が変化した場合に生じる誤差が平均値をとることにより相殺ないし緩和され、当該環境変化に伴う誤差が生じることが少なくなる。
【００６９】
なお、反射ミラー６５は、Ｘ軸方向に沿って延設されており、その反射面及び通孔６５ａは、可動ステージ部５１がＸ軸方向の可動範囲内のどこにあっても計測光５４ａ，５４ｂを反射し、参照光５５を通過させることができるようになっている。
【００７０】
上述した第４実施形態では、単一の参照光５５の光路を中心として互いに対称となるように２つの計測光５４ａ，５４ｂの光路を設定したが、計測光５４を３つ以上に分割し、単一の参照光５５の光路を中心として３つ以上の計測光の光路を設定するようにしてもよい。この場合には各計測光の光路を参照光を中心として、その断面において等角度ピッチとなるように均等に配置することが望ましい。また、参照光５５は単一である必要はなく、計測光と同様に複数に分割してその光路を設定し、複数の計測光と複数の参照光の適宜な組み合わせによる複数の計測結果を算術平均するようにしてもよい。
【実施例５】
【００７１】
次に、本発明の第５実施形態として、上述した露光装置において、ウエハステージ２７が備えることができるＺ位置検出系について、図６を参照して詳述する。このＺ位置検出系は、試料台５０の投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）の位置（投影光学系ＰＬとの間隔）を直接計測する計測装置である。なお、上述した第１実施形態と実質的に同一の構成部分については同一の番号を付してその説明の一部を省略する。
【００７２】
この実施形態では、レーザ干渉計５３のレーザ光源からほぼＹ軸方向に沿って互いにＺ軸方向に僅かに離間して計測光５４と参照光５５が射出される。また、ウエハステージ２７の可動ステージ部５１には、反射素子としてのペンタプリズム６６が固定されている。このペンタプリズム６６は、２つの反射面６６ａ，６６ｂを有し、Ｙ軸方向から入射した光を２つの反射面６６ａ，６６ｂで反射させてＺ軸方向に射出し、又はこれと逆にＺ軸方向から入射した光を２つの反射面６６ａ，６６ｂで反射させてＹ軸方向に射出する。このペンタプリズム６６は入射光に対する相対角度が多少ずれた場合であっても、入射光と射出光の角度（ここでは９０度）を一定に保つ機能を有している。
【００７３】
レーザ干渉計５３のレーザ光源から射出され、ペンタプリズム６６に入射された計測光５４は、ペンタプリズム６６の第１反射面６６ａで反射され、次いで第２反射面６６ｂで反射されて、直角上方向（＋Ｚ軸方向）に射出され、試料台５０の下面に設けられた反射ミラー６７に至る。反射ミラー６７で−Ｚ軸方向に反射された計測光５４はペンタプリズム６６に再び入射し、第２反射面６６ｂで反射され、次いで第１反射面６６ａで反射されて、進行してきた光路を逆行して、レーザ干渉計５３に帰還する。一方、レーザ干渉計５３のレーザ光源から計測光５４に対して＋Ｚ軸方向に僅かに離間してほぼＹ軸方向に沿って射出され、ペンタプリズム６６に入射された参照光５５は、ペンタプリズム６６の第１反射面６６ａで反射され、次いで第２反射面６６ｂで反射されて、直角上方向（＋Ｚ軸方向）に射出され、投影光学系ＰＬに設けられた参照ミラー５８に至る。参照ミラー５８で−Ｚ軸方向に反射された参照光５５はペンタプリズム６６に再び入射し、第２反射面６６ｂで反射され、次いで第１反射面６６ａで反射されて、進行してきた光路を逆行して、レーザ干渉計５３に帰還する。
【００７４】
本実施形態によると、計測光５４と参照光５５の光路を、可動ステージ部５１に設けられた２つの反射面６６ａ，６６ｂを有するペンタプリズム６６によって直角方向に折り曲げるようにしたので、ペンタプリズム６６が固定されている可動ステージ部５１にＸＹ平面内での移動等に伴い多少の傾斜が生じた場合であっても、ペンタプリズム６６に入射される計測光５４及び参照光５５とペンタプリズム６６から射出される計測光５４及び参照光５５の角度は常に一定に保たれるので、可動ステージ部５１に傾きが生じた場合であっても、誤差なく試料台５０の投影光学系ＰＬに対する間隔を計測することができる。
【００７５】
なお、ペンタプリズム６６及び反射ミラー６７は、Ｘ軸方向に沿って延設されており、可動ステージ部５１がＸ軸方向の可動範囲内のどこにあっても計測光５４と参照光５５を反射できるようになっている。
【００７６】
この第５実施形態では、レーザ干渉計５３から計測光５４と参照光５５とを僅かに離間させて射出するものを示したが、上述した第１ないし第４実施形態における反射ミラー５６に代えて、ペンタプリズム６６を設ければ、第１ないし第４実施形態による温度ゆらぎ等による誤差の発生の緩和という効果に加えて、可動ステージ部５１の傾斜に伴う誤差の発生も併せて緩和でき、効果的である。
【００７７】
また、上述した第５実施形態では、ペンタプリズム６６を例示したが、図７に示されているように、ペンタプリズム６６の２つの反射面６６ａ，６６ｂに相当する位置にそれぞれ反射ミラー６８，６９を設置することにより、同様の機能を実現することができ、このような２つの反射ミラー６８，６９でペンタプリズム６６の機能を実現することにより、プリズムへの入射に伴う損失が少なくなるという効果がある。また、プリズムよりもミラーの方が軽量化を図りやすいという効果もある。なお、図７において、７０，７１は図外のピッチング干渉計から射出されたそれぞれ一対の計測光であり、このピッチング干渉計により、試料台５０の姿勢（Ｘ軸回り及びＹ軸回りの傾斜角）が計測できるようになっており、上述した試料台５０のＺ軸方向の位置を計測するレーザ干渉計５３とこのピッチング干渉計とを組み合わせることにより、試料台５０の姿勢が変化しても、試料台５０上の任意の点のＺ軸方向変位を計測することができる。
【００７８】
また、上述した第５実施形態では、反射ミラー６７を試料台５０の下面に設ける構成としたが、反射ミラー６７と移動鏡２９とを兼用する構成としても構わない。すなわち、図６および図７において、移動鏡２９の下面（−Ｚ方向に向いた面）を反射面として構成して、移動鏡２９の＋Ｙ方向に向いた面をレーザー干渉計３０に対する反射面とするとともに、−Ｚ方向に向いた面をレーザー干渉計５３に対する反射面（反射ミラー６７）とする構成である。これによれば、高い面精度が要求される移動鏡２９と反射ミラー６７とを個別に設ける必要はないのでコストを削減することができ、また試料台の軽量化、省スペース化を図ることができる。この場合において、試料台５０の移動鏡２９を搭載する面には計測光５４を通過する開口を設ける必要がある。あるいは移動鏡２９を試料台５０の＋Ｙ方向の側面に設ける構成とすることもできる。なお、ここでは第５実施形態において移動鏡２９と反射ミラー６７とを兼用する構成について説明したが、第１〜第４実施形態においても偏光ビームスプリッタ５７、反射ミラー６１，６３，６５と移動鏡２９とをそれぞれ兼用する構成とすることもでき、これによって上記と同様の効果を得ることができる。
【００７９】
［その他］
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００８０】
例えば、上記実施形態では、本発明に係る位置決め装置（Ｚ位置検出系）をウエハステージ２７に適用した場合について説明したが、レチクルステージ２１に適用することもできる。
【００８１】
また、上記実施形態では、本発明をステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパー）にも適用することができる。
【００８２】
さらに、上記実施形態では露光光ＩＬとしてＡｒＦエキシマレーザから射出されるレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いていたが、超高圧水銀ランプから射出されるｇ線（波長４３６ｎｍ）及びｉ線（波長３６５ｎｍ）又は、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）若しくはＦ２レーザ（波長１５７ｎｍ）から射出されるレーザ光、又は金属蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波等を用いても良い。
【００８３】
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。特に発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ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、１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。
【００８４】
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１５７〜１５８ｎｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。なお、単一波長発振レーザとしてはイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いる。また、レーザプラズマ光源、又はＳＯＲから発生する軟Ｘ線領域、例えば波長１３．４ｎｍ、又は１１．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）光を用いるようにしてもよい。さらに、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いてもよい。また、投影光学系は、反射光学系、屈折光学系、及び反射屈折光学系のいずれを用いてもよい。
【００８５】
また、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よい。
【００８６】
さらに、半導体素子の製造に用いられるデバイスパターンをウエハ上に転写する露光装置だけでなく、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）、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等にも本発明を適用することができる。
【００８７】
ところで、ＥＵＶ光を用いる露光装置では反射型マスクが用いられ、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）が用いられるので、マスクの原版としてはシリコンウエハなどが用いられる。
【００８８】
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基板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、さらに総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより本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内で行うことが望ましい。
【００８９】
半導体素子は、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て、レチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを製造するステップ、上述した実施形態の露光装置等によりレチクルのパターンをウエハに露光転写するステップ、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。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施形態の露光装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態の要部構成を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態の要部構成を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態の要部構成を示す図である。
【図５】本発明の第４実施形態の要部構成を示す図である。
【図６】本発明の第５実施形態の要部構成を示す図である。
【図７】本発明の第５実施形態の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００９１】
５０…試料台
５１…可動ステージ部
５３…レーザ干渉計
５４…計測光
５５…参照光
５７，５９，６２…偏光ビームスプリッタ
５８…参照ミラー
５６，６０，６１，６３，６５，６７，６８，６９…反射ミラー
６６…ペンタプリズム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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