(57)【要約】【課題】レジストの厚み（均一性）や誘電率などに影響されることなく、ウエハ表面の面情報を計測する。【解決手段】静電容量センサ５４により、ウエハＷの移動により発生する気流の動圧により、ウエハの表面（上面）からウエハの移動速度に応じた量だけ浮上する浮上体４８の上面の位置情報が、計測されるので、ウエハ表面を直接的に計測することなく、間接的にウエハ表面の面情報を計測することができる。このため、ウエハ上にレジストが塗布されているような場合であっても、レジストの厚み（均一性）や誘電率などに影響されることなく、ウエハＷ表面の面情報を計測することが可能である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の所定面の面情報を計測する計測装置であって、
前記物体の所定面側に配置され、前記物体の所定の移動方向への移動により発生する気流の動圧により、前記物体の所定面から前記物体の移動速度に応じた量だけ浮上する浮上体と；
前記浮上体の前記物体と対向する側の面とは反対側の面の位置情報を計測する計測器と；を備える計測装置。
【請求項２】
前記計測器による計測結果から、前記面情報を算出する算出装置を更に備える請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記算出装置は、前記計測器による計測結果を変動させる変動要因を考慮して、前記面情報を算出することを特徴とする請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記計測器は、静電容量センサであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項５】
前記計測器は、光学的なセンサであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項６】
前記浮上体は、少なくとも前記物体の移動方向以外の方向に関して分布して複数配置されており、
前記計測器は、前記浮上体に対応して、複数設けられてい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計測装置。
【請求項７】
前記浮上体が前記物体と対向していない状態で、前記浮上体を所定高さで保持する保持機構を更に備える請求項１〜６のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項８】
前記計測器は、前記移動方向を含む面に垂直な方向の位置情報を計測することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項９】
前記物体の所定面には、感光剤が塗布されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項１０】
物体にパターンを形成するパターン形成装置であって、
前記物体を駆動する駆動装置と；
前記駆動装置により前記物体が前記移動方向に移動している間に、前記物体の所定面の面情報を計測する請求項１〜９のいずれか一項に記載の計測装置と；
前記計測装置の計測結果を考慮して、前記物体にパターンを形成するパターン形成部と；を備えるパターン形成装置。
【請求項１１】
前記駆動装置は、前記パターン形成部において前記物体にパターンを形成する際に、前記計測装置の計測結果を考慮して、前記物体を駆動することを特徴とする請求項１０に記載のパターン形成装置。
【請求項１２】
前記パターン形成部において前記物体にパターンを形成する際に、前記物体の位置情報を計測する位置情報計測装置を更に備え、
前記駆動装置は、前記位置情報計測装置の計測結果を更に考慮して前記物体を駆動することを特徴とする請求項１１に記載のパターン形成装置。
【請求項１３】
前記計測装置による計測は、前記パターン形成部において前記物体へのパターンの形成を開始する以前に行われることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
【請求項１４】
前記計測装置による計測は、前記パターン形成部において前記物体へパターンを形成するのと並行して行われることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
【請求項１５】
前記パターン形成部は、前記物体を露光してパターンを形成することを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
【請求項１６】
物体を駆動する駆動装置と；
前記物体の所定面の面情報を計測する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の計測装置と；を備え、
前記計測装置の計測結果に基づいて、前記物体を駆動することを特徴とするリソグラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は計測装置、パターン形成装置及びリソグラフィ装置に係り、更に詳しくは、物体の表面形状を計測する計測装置、該計測装置を備えるパターン形成装置及びリソグラフィ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の静止型投影露光装置（いわゆるステッパ）や、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）などの投影露光装置が主として用いられている。
【０００３】
この種の投影露光装置においては、ウエハ等の基板上にパターンを精度良く転写するためには、投影光学系の最良結像面に基板の被露光領域の表面を一致（投影光学系の焦点深度の範囲内に合致）させた状態でパターンを基板上に転写する必要がある。このためには、投影光学系の光軸方向に関する基板表面の位置を精度良く計測できることが必要であり、従来から投影露光装置には、通常そのための装置（焦点位置検出系）が装備されている。
【０００４】
特に、近年の露光装置では、通常、投影光学系の視野内に複数の計測点が設定される多点焦点位置検出系が装備されている（例えば、特許文献１参照）。この多点焦点位置検出系によると、基板表面上の複数点において投影光学系の光軸方向の位置情報（表面情報）を検出できるため、基板表面の光軸方向位置のみならず、その傾斜をも検出することができる。
【０００５】
しかしながら、この多点焦点位置検出系は、そのサイズが非常に大きく、基板近傍に配置するには、そのスペースを広くとっておく必要があった。また、多点焦点位置検出系は、空気揺らぎの影響が大きいため、その近傍の空調を厳密に管理する必要があった。
【０００６】
その一方で、静電容量センサなどの他のギャップセンサは、多点焦点位置検出系に比べて、そのサイズを小さくすることが可能である。
【０００７】
しかるに、静電容量センサのようなギャップセンサによる計測においては、その計測結果が計測対象の物体の表面物性に大きく影響されるおそれがある。すなわち、このギャップセンサを用いて、表面に感光剤（レジスト）が塗布された基板の面情報を計測する場合には、計測結果がレジストの厚み（均一性）や誘電率などに大きく影響され、計測精度が低下するおそれがある。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２５３４０１号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した事情の下になされたもので、第１の観点からすると、物体の所定面の面情報を計測する計測装置であって、前記物体の所定面側に配置され、前記物体の所定の移動方向への移動により発生する気流の動圧により、前記物体の所定面から前記物体の移動速度に応じた量だけ浮上する浮上体と；前記浮上体の前記物体と対向する側の面とは反対側の面の位置情報を計測する計測器と；を備える計測装置である。
【００１０】
これによれば、物体の所定面を直接的に計測することなく、間接的に物体の所定面の面情報を計測することができる。このため、物体の物性や、所定面の表面状態に影響されることなく、物体の所定面の面情報を高精度に計測することが可能となる。
【００１１】
本発明は、第２の観点からすると、物体にパターンを形成するパターン形成装置であって、前記物体を駆動する駆動装置と；前記駆動装置により前記物体が前記移動方向に移動している間に、前記物体の所定面の面情報を計測する本発明の計測装置と；前記計測装置の計測結果を考慮して、前記物体にパターンを形成するパターン形成部と；を備えるパターン形成装置である。
【００１２】
これによれば、高精度な物体の所定面の面情報の計測を行うことが可能な計測装置を用いて、駆動装置により駆動されている物体の面情報を計測し、この計測結果を考慮してパターン形成部において物体にパターンを形成するので、物体へのパターン形成を高精度に行うことが可能である。
【００１３】
本発明は、第３の観点からすると、物体を駆動する駆動装置と；前記物体の所定面の面情報を計測する、本発明の計測装置と；を備え、前記計測装置の計測結果に基づいて、前記物体を駆動することを特徴とするリソグラフィ装置である。
【００１４】
これによれば、高精度な物体の所定面の面情報の計測を行うことが可能な計測装置を用いて、駆動装置により駆動されている物体の面情報を計測し、この計測結果を考慮して物体を駆動するので、物体に対する所定の処理を高精度に行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１には、本発明の一実施形態に係る露光装置１００の構成が概略的に示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャナである。
【００１６】
露光装置１００は、照明系１０、該照明系１０からの露光光（照明光）ＩＬにより照明されるレチクルＲを保持して所定の走査方向（ここでは、図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に移動するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出された露光光（照明光）ＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷが載置されるウエハステージＷＳＴ、ウエハＷの表面情報を計測する表面情報計測装置５０、及びこれらの制御系等を含む。
【００１７】
照明系１０は、光源及び照明光学系を含む。前記光源としては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光源（出力波長１９３ｎｍ）が用いられている。また、照明光学系は、例えば、所定の位置関係で配置された、ビーム整形光学系、エネルギ粗調器、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）、照明系開口絞り板、ビームスプリッタ、リレーレンズ、レチクルブラインド、光路折り曲げ用のミラー及びコンデンサレンズ（いずれも不図示）等を含む。なお、照明系１０の構成や各光学部材の機能などについては、例えば国際公開第２００２／１０３７６６号パンフレットに開示されているので、ここでは詳細な説明は省略するものとする。
【００１８】
前記レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターンなどがそのパターン面（図１における下面）に形成されたレチクル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、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１によって、ＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、走査方向（Ｙ軸方向）に指定された走査速度で駆動可能となっている。
【００１９】
レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置（Ｚ軸回りの回転を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５（実際には、Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡（またはレトロリフレクタなど）とが設けられている）を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。このレチクル干渉計１６の計測値は、主制御装置２０に送られ、主制御装置２０では、このレチクル干渉計１６の計測値に基づいてレチクルステージ駆動系１１を介してレチクルステージＲＳＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）の位置（及び速度）を制御する。
【００２０】
前記投影光学系ＰＬは、図１においてレチクルステージＲＳＴの下方に配置されており、不図示の防振機構を介して床面（又はベースプレートなど）上に配置されたボディＢＤを構成する鏡筒定盤３８にそのフランジＦＬＧを介して支持されている。
【００２１】
投影光学系ＰＬは、鏡筒と、該鏡筒内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子とを含んで構成されている。複数の光学素子としては、例えばＺ軸方向の共通の光軸ＡＸを有する複数のレンズ（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。この投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍）を有する。なお、投影光学系としては屈折光学系に限定されず、例えば反射屈折系（カテディ・オプトリック系）を用いても良い。
【００２２】
なお、不図示ではあるが、投影光学系ＰＬの側面にはアライメント検出系が配置されている。本実施形態では、ウエハＷ上に形成されたストリートラインや位置検出用マーク（ファインアライメントマーク）を検出する結像式アライメントセンサがアライメント検出系として用いられている。このアライメント検出系の詳細な構成は、例えば、特開平９−２１９３５４号公報に開示されている。アライメント検出系による検出結果は、主制御装置２０に供給される。
【００２３】
前記ウエハステージＷＳＴは、不図示の防振機構を介して床面（又はベースプレートなど）上に配置されたベース盤７１上に配置されている。このウエハステージＷＳＴの底面には、不図示の非接触軸受、例えばエアベアリング（エアパッドとも呼ばれる）が複数ヶ所に設けられており、これらのエアベアリングにより、ウエハステージＷＳＴがベース盤７１の上面７１ａに対して数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されている。このウエハステージＷＳＴ上には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ７０が設けられている。
【００２４】
ウエハステージＷＳＴは、ステージ駆動系２７によって、ＸＹ面内（θｚ回転を含む）及び、Ｚ軸方向、θｘ、θｙ方向に駆動される。なお、ステージ駆動系２７は、例えばリニアモータ（又は平面モータ）などを含んで構成されている。
【００２５】
ウエハステージＷＳＴの位置情報は、ウエハステージＷＳＴの端面（側面）の鏡面加工により形成された反射面に測長ビームを照射するウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）１８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。このウエハ干渉計１８はその少なくとも一部が、鏡筒定盤３８から吊り下げ状態で支持されている。
【００２６】
これを更に詳述すると、図２に示されるように、実際には、ウエハステージＷＳＴの−Ｘ側の面が反射面１７Ｘとされ、−Ｙ側の面が反射面１７Ｙとされ、これに対応してＸ軸方向位置計測用のレーザ干渉計１８Ｘ1，１８Ｘ2、Ｙ軸方向位置計測用のレーザ干渉計１８Ｙがそれぞれ設けられている。ウエハステージＷＳＴが図２において実線で示される位置（例えば露光位置）にあるときには、レーザ干渉計１８Ｘ1、１８Ｙにより計測され、ウエハステージＷＳＴが図２において仮想線で示される位置（符号ＷＳＴ’で示される位置、例えば計測位置）にあるときには、レーザ干渉計１８Ｘ2、１８Ｙにより計測される。このうち、Ｘ軸方向位置計測用のレーザ干渉計及びＹ軸方向位置計測用のレーザ干渉計の少なくとも一方は、測長軸を複数有する多軸干渉計であり、ウエハステージＷＳＴのＸ、Ｙ位置の他、回転（θｚ方向の回転（ヨーイング）を少なくとも含む）の計測が可能となっている。
【００２７】
なお、Ｘ軸方向位置計測用のレーザ干渉計及びＹ軸方向位置計測用のレーザ干渉計として、ともに多軸干渉計を用い、ヨーイングのみならず、ピッチング（θｘ方向の回転）、ローリング（θｙ方向の回転）をも計測できるようにしても良い。
【００２８】
なお、本実施形態では、図１に示されるように、ウエハステージＷＳＴの端面の下半部には、ＸＹ平面に対して４５°傾斜した反射面を有する反射鏡１７Ｚが設けられ、この反射鏡１７Ｚに対して、ウエハ干渉計１８から、ＸＹ面に平行な方向の測長ビームが照射されている。この測長ビームは、反射鏡１７Ｚで反射され、鏡筒定盤３８の下面（−Ｚ側面）に固定されたＸＹ面に平行な反射面を有する平面鏡から成る固定鏡（不図示）に照射され、該固定鏡で反射された後、反射鏡１７Ｚの反射面で再び反射されてウエハ干渉計１８に戻る。ウエハ干渉計１８では、この戻り光束を受光して、ウエハステージＷＳＴのＺ位置情報として計測している。ここで、実際には、ウエハステージＷＳＴの−Ｘ側面及び−Ｙ側面のそれぞれに反射鏡が設けられおり、それぞれの反射鏡のそれぞれ２箇所に測長ビームが照射されるようになっているため、干渉計１８により、ウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の位置のほかＹ方向チルト（ＸＹ面に対するθｘ方向の傾斜（回転）、すなわち前述のピッチング）、Ｘ方向チルト（ＸＹ面に対するθｙ方向の傾斜（回転）、すなわち前述のローリング）も計測することが可能となっている。
【００２９】
なお、反射面１７Ｘ，１７Ｙを用いて、ピッチング（θｘ方向の回転）、ローリング（θｙ方向の回転）が計測できる場合には、反射鏡１７Ｚを用いた計測では、Ｚ方向のみ計測することとしても良い。
【００３０】
上述したウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は主制御装置２０に送られている。主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）に基づいて、ウエハステージ駆動系２７を介してウエハステージＷＳＴの６自由度方向の位置を制御する。
【００３１】
前記表面情報計測装置５０は、図１に示されるように、鏡筒定盤３８の下面に固定されている。この表面情報計測装置５０は、図３に斜視図にて示されるように、Ｘ軸方向に沿って配列された多数のセンサ機構（センサユニット又はセンサモジュール）ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３…を含んでいる。
【００３２】
これらセンサ機構それぞれは、そのうちの１つのセンサ機構ＳＲ１を代表的に採り上げて示す図４（Ａ）から分かるように、鏡筒定盤３８の下面に固定された土台４４と、該土台４４の下面にその上端が固定された、＋Ｘ方向から−Ｘ方向に見て、略逆Ｚ字状の形状を有する板ばね４６と、該板ばね４６の下端に固定された浮上体４８と、該浮上体４８の上面に対向して土台４４の下面に設けられ、浮上体４８の上面との間のギャップを計測する静電容量センサ５４とを含んでいる。
【００３３】
更に、センサ機構ＳＲ１は、浮上体を所定高さ（所定のＺ位置）で保持するための保持機構５２を含んでいる。この保持機構５２は、土台４４の下面に固定されたコイルを含む電磁石機構５２ａと、該電磁石機構５２ａに対してＺ軸方向に対向した位置で、浮上体４８の上面に固定された磁性体部材５２ｂとを含む。この保持機構５２によると、電磁石機構５２ａを構成するコイルに電流が供給されると、図４（Ａ）に示されるように電磁石機構５２ａと磁性体部材５２ｂとの間に磁気的吸引力が生じて、浮上体４８が所定高さで保持されるようになっており、その一方で、電磁石機構５２ａを構成するコイルへの電流の供給が停止されると、図４（Ｂ）に示されるように、磁気的吸引力（浮上体４８を保持する保持力）が解除され、浮上体４８が、その自重によって下方（−Ｚ方向）に移動する（下降する）。
【００３４】
前記浮上体４８は、例えば、ステンレスなどから構成されており、図４（Ｂ）に示されるようにウエハＷ表面に接触した状態にあるときに、ウエハＷが一定速度（速度Ｖとする）で移動すると、図４（Ｃ）に示されるように、そのウエハＷの移動により発生する気流の動圧により、所定距離（距離Ｌとする）だけ浮上する。なお、浮上体４８の下面（−Ｚ側面）の−Ｙ側端部には、面取り部４８ａが設けられており、これにより、ウエハＷの上面と浮上体４８の下面との間に気流が形成されやすくなっている。
【００３５】
このように構成されるセンサ機構ＳＲ１によると、ウエハＷが所定速度で移動すると、その速度に応じた距離だけ浮上体４８が浮上するので、その速度を例えば速度Ｖに維持することにより、ウエハＷと浮上体４８との間の距離を一定（Ｌ）に維持することが可能である。したがって、ウエハの表面の凹凸に応じて浮上体４８の高さ位置（Ｚ軸方向位置）が変化するので、静電容量センサ５４を用いて浮上体４８の上面の位置を計測することにより、実質的にウエハＷの表面の位置情報を計測することができる。
【００３６】
図３に戻り、その他のセンサ機構ＳＲ２、ＳＲ３…も同様に構成されている。以下においては、説明の便宜上、センサ機構ＳＲ２、ＳＲ３…を用いた説明を行なう場合にも、上記符号と同一の符号を用いて説明するものとする。なお、各センサ機構の浮上体４８のＸ軸方向の幅が例えば５ｍｍであり、ウエハＷが直径３００ｍｍである場合には、センサ機構は、Ｘ軸方向に沿って約６０個配列されていることになる。
【００３７】
上記のように構成される本実施形態の表面情報計測装置５０では、図５（Ａ）〜図６（Ｃ）に示されるような手順で、ウエハの表面のＺ位置情報の分布を計測する。なお、この計測に先立って、各センサ機構間の計測誤差を検出するため、例えば平坦度が保障された基板（スーパーフラットウエハなど）をウエハホルダ７０上に載置し、表面情報計測装置５０によるその基板の計測結果を用いて、各静電容量センサ間のキャリブレーションを行っておくこととしても良い。このとき、ウエハ干渉計１８によるウエハステージＷＳＴの傾斜情報（前述のＸ，Ｙ方向のチルト）を用いて、例えば計測前にその較正用の基板をＸＹ平面と平行に設定する、あるいはその計測結果を補正するようにしても良い。また、ウエハ干渉計１８の計測値（Ｚ位置情報）と各センサ機構の計測値との対応付けも行われている。
【００３８】
図５（Ａ）には、ウエハステージＷＳＴ上に載置されたウエハに対する露光が終了し、ウエハ交換位置（本例では、露光済みのウエハをウエハステージＷＳＴからアンロードするとともに次の露光対象であるウエハＷをウエハステージＷＳＴ上にロードする位置）にウエハステージＷＳＴが位置決めされ、新たなウエハＷがロードされた状態が示されている。この状態においては、図５（Ａ）から分かるように、ウエハＷと各センサ機構を構成する浮上体４８とは、対向していない状態となっている。この状態では、各センサ機構の保持機構５２の磁性体機構５２ａ（コイル）に、電流が供給されており、各センサ機構の浮上体４８の高さは、図４（Ａ）に示される高さに設定されている。
【００３９】
主制御装置２０は、この状態から、レーザ干渉計１８Ｘ2、１８Ｙの計測結果に基づいて、ウエハステージ駆動系２７により、ウエハステージＷＳＴを所定速度Ｖで＋Ｙ方向に向けて等速移動する。そして、ウエハＷと一部のセンサ機構の浮上体４８とが対向した状態（図５（Ｂ）では、複数のセンサ機構のうち、ウエハＷと対向したセンサ機構を黒塗り状態で示している）で、主制御装置２０は、これらセンサ機構を構成する保持機構５２の磁気的吸引力（保持力）を解除する。なお、ここでは複数の浮上体４８がウエハＷと対向した時点で保持機構５２による浮上体４８の保持を解除するものとしたが、これに限られるものではなく、ウエハＷと対向した浮上体４８から順にその保持を解除しても良い。また、例えば、ウエハステージＷＳＴ上でその表面とウエハＷの表面とがほぼ一致するようにウエハＷが載置される場合、ウエハステージＷＳＴと対向した後に、全ての浮上体の保持を一斉に解除する、あるいは中央付近に配置される浮上体から順にその保持を解除することとしても良い。このとき、浮上体４８の保持の解除を、ウエハＷと対向した時点で行っても良いし、あるいはその直前に行っても良い。
【００４０】
このような保持力の解除を行うことにより、それらのセンサ機構の浮上体４８は、自重により図４（Ａ）の状態から図４（Ｂ）の状態に移ろうとするが、ウエハＷは既に所定速度Ｖで等速移動しているので、浮上体４８の下面とウエハＷ上面との間に発生する気流の動圧により、浮上体４８がウエハＷに対して所定距離Ｌだけ浮上した状態が維持されるようになっている（図４（Ｃ）参照）。
【００４１】
ここで、主制御装置２０は、図５（Ｂ）において黒塗り状態で示されたセンサ機構を用いて、浮上体４８の上面と静電容量センサ５４との間のギャップを検出する。そして、主制御装置２０は、該検出結果を、干渉計１８Ｘ2、１８Ｙの値と対応付けてマッピングする。
【００４２】
その後は、図５（Ｃ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴが＋Ｙ方向に移動するのに伴って、ウエハＷと対向するセンサ機構が増加するので、主制御装置２０は、対向するセンサの保持機構５２の保持力を解除する。なお、この間においても、所定のサンプリング間隔で、各センサ機構を用いた計測が行われている。
【００４３】
このようにして、主制御装置２０は、図６（Ａ）に示される位置までウエハステージＷＳＴが移動する間、計測するセンサ機構を増加させる。そして、図６（Ａ）の状態以降は、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）に示されるように、ウエハＷと対向しないセンサ機構が徐々に増えるため、主制御装置２０は、ウエハＷと対向しなくなったセンサ機構（又はウエハＷと対向しなくなる直前のセンサ機構）の保持機構５２（電磁石機構５２ａのコイル）への電流の供給を開始し、それらのセンサ機構を構成する浮上体４８を所定高さ（図４（Ａ）に示される高さ）で保持するようにする。
【００４４】
以上のようにして、ウエハＷのほぼ全面にわたる計測（マッピング）が終了した時点で、ウエハＷ表面のＺ位置情報の分布の計測が終了する。
【００４５】
ここで、静電容量センサ５４の計測結果は、ウエハステージＷＳＴの姿勢（Ｚ軸方向に関する位置と、θｙ（Ｙ軸回りの回転）方向の傾斜（又はθｘ（Ｘ軸回りの回転）方向の傾斜））による影響を受けているおそれがある。したがって、本実施形態においては、各計測結果を、その計測時点における干渉計１８の計測値に基づいて補正することとしている。すなわち、静電容量センサ５４による計測結果を変動させる変動要因を考慮して、ウエハ表面のＺ位置情報の分布を計測することとしている。
【００４６】
その後、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを、ウエハＷのアライメントを行うためのアライメント位置（不図示のアライメント系の直下）まで移動する。なお、この移動の間に、干渉計１８Ｘ2からの測長ビームがウエハステージＷＳＴの反射面に当たらなくなるので、主制御装置２０は、干渉計１８Ｘ2と干渉計１８Ｘ1とが同時にウエハステージＷＳＴの反射面に当たっている状態で、従来と同様に、干渉計の繋ぎ動作を行っている。
【００４７】
そして、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴがアライメント位置にある状態で、不図示のアライメント系を用いて、例えば特開昭６１−４４４２９号公報に開示されているＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）を行い、その後、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷに対して、ステップ・アンド・スキャン方式による露光動作を実行する。
【００４８】
本実施形態においては、主制御装置２０は、露光動作に際して、前述した表面情報計測装置５０による計測結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴのＺ軸方向に関する位置・姿勢を制御する。すなわち、表面情報計測装置５０により計測されたウエハＷ表面のＺ位置情報の分布とウエハ干渉計１８の計測値（本例ではＺ位置情報、ピッチング、及びローリングを含む）とを用いて、投影光学系ＰＬの視野内でレチクルのパターン像が投影される露光領域ＩＡ内で、投影光学系ＰＬの最良結像面にウエハＷの被露光領域が一致（投影光学系ＰＬの焦点深度の範囲内に合致）するようにウエハステージＷＳＴを制御する。なお、投影光学系ＰＬの最良結像面は、露光動作を行う以前に、例えば、ウエハステージＷＳＴ上に設けられた空間像計測器等を用いて計測しておくことができる。また、本例ではウエハ干渉計１８の計測値（Ｚ位置情報など）と対応付けられてその最良結像面が計測される。
【００４９】
そして、ウエハＷ上の全ショット領域に対する露光が終了した段階で、主制御装置２０は、再び図６（Ａ）に示される位置にウエハステージＷＳＴを移動し、ウエハＷのアンロード及び新たなウエハのロードを行った後、前述と同様にして、新たなウエハのＺ位置情報の分布の計測、アライメント動作、露光動作を順次実行する。
【００５０】
以上詳細に説明したように、本実施形態の面形状計測装置５０によると、ウエハＷのＹ軸方向への移動により発生する気流の動圧によりウエハＷの表面（上面）からウエハＷの移動速度に応じた量だけ浮上する浮上体４８の上面の位置情報が、静電容量センサ５４により計測されるので、ウエハ表面を直接的に計測することなく、間接的にウエハ表面の面情報を計測することができる。このため、ウエハＷ上にレジストが塗布されているような場合であっても、レジストの厚み（均一性）や誘電率などに影響されることなく、ウエハＷ表面の面情報を計測することが可能である。
【００５１】
また、本実施形態の露光装置１００によると、上記のように、高精度なウエハ表面の面情報の計測を行うことが可能な面形状計測装置５０を用いて、ウエハステージＷＳＴによる移動中にウエハＷの面情報を計測し、この計測結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴの駆動を制御して露光（ウエハへのパターン形成）を行うので、ウエハＷに対する露光（パターン形成）を高精度に行うことが可能である。
【００５２】
また、本実施形態では、センサ機構それぞれに、浮上体４８を所定高さで保持する保持機構５２を設けているので、ウエハＷと浮上体４８が対向していない状態から、ウエハＷと浮上体が対向する状態となる間に、ウエハ周縁部（エッジ部）と浮上体４８とが接触する（機械的に干渉する）のを回避することができる。また、特にウエハステージＷＳＴ上でその表面とウエハＷの表面とがほぼ一致するようにウエハＷが載置される場合、浮上体４８がウエハステージＷＳＴと対向した後にその保持を解除することにより、ウエハステージＷＳＴと浮上体４８との接触も回避できる。
【００５３】
また、本実施形態では、静電容量センサを用いているので、従来の多点焦点位置検出系と比較して小型化することができる。これにより、露光装置全体の小型化、ひいてはフットプリントの狭小化を図ることが可能となる。
【００５４】
なお、上記実施形態では、ウエハＷの露光に先立って、ウエハの表面情報を計測しているが、これに限られるものではなく、センサ機構を投影光学系ＰＬの露光領域ＩＡの近傍に設け、ウエハＷの露光動作の少なくとも一部と並行して、ウエハの表面情報を計測することとしても良い。この場合、センサ機構を先読みセンサとして用いることが可能である。また、上記実施形態では図５（Ａ）の如く、ウエハステージＷＳＴがウエハ交換位置に配置されたときに、各センサ機構（浮上体４８）がウエハステージＷＳＴと対向するように表面情報計測装置５０を設けるものとしたが、これに限られるものではなく、例えば前述のアライメント検出系の近傍に表面情報計測装置５０を設け、アライメント検出系によるウエハのアライメントマークなどの検出動作の少なくとも一部と並行して、ウエハの面情報を計測することとしても良い。更に、例えばウエハ交換位置と、アライメント検出系によるマーク検出が行われる位置（計測位置）との間、またはその計測位置と、投影光学系ＰＬを介してレチクルのパターン像の転写が行われる位置（露光位置）との間のウエハの移動経路上に表面情報計測装置５０を設け、両位置間におけるウエハの移動中にその面情報を計測することとしても良い。なお、上記実施形態ではウエハの面情報の計測時、センサ機構の配列方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に沿ってウエハを移動するものとしたが、これに限られるものではなく、センサ機構の配列方向及びこれに直交する方向の両方と異なる方向にウエハを移動しても良い。また、上記実施形態ではウエハのロードとアンロードとが同一位置で行われるものとしたが、これに限られるものではなく、ロード位置とアンロード位置が異なっていても良い。この場合、前述のウエハ交換位置はロード位置とすることが好ましい。
【００５５】
また、上記実施形態では表面情報計測装置５０の各センサ機構（浮上体４８）をウエハに近接して配置するため、例えば全てのセンサ機構を一体に保持部材に固定して、あるいは多数のセンサ機構を個別又は複数に分けて、鏡筒定盤から吊り下げ状態で支持する。このため、例えば温度変化、熱の伝達などによるセンサ機構の支持部の伸縮によって、表面情報計測装置５０のセンサ機構間で計測誤差が生じ得る。そこで、例えば鏡筒定盤とセンサ機構の支持部との間に断熱部材を設ける、あるいはその支持部の温度を調整する機構を設けることによって、その支持部の伸縮を防止（抑制）することが好ましい。または、例えばセンサ機構の支持部、あるいはその周囲の温度を計測し、その計測結果を用いて表面情報計測装置５０のキャリブレーション（例えば、センサ機構のオフセットの設定など）を行うことが好ましい。
【００５６】
更に、上記実施形態では、表面情報計測装置５０の計測結果に基づいてウエハステージＷＳＴのＺ方向の位置及び姿勢（傾斜）を制御するものとしたが、これに限られるものではなく、その代わりに、あるいはそれと組み合わせて、例えば投影光学系ＰＬの光学素子の移動とレチクルＲの移動との少なくとも一方によって、投影光学系ＰＬの結像面（パターン像）の位置や傾斜を変化させるようにしても良い。
【００５７】
なお、上記実施形態では、浮上体の変位（位置情報）を計測する計測器として静電容量センサを用いたが、これに限られるものではなく、計測器としては、例えば、光学的なセンサを採用することも可能である。
【００５８】
なお、上記実施形態ではセンサ機構をＸ軸方向に沿って列をなした状態で複数設けることとしたが、これに限らず、Ｘ軸方向以外の、水平面内でＹ軸方向に交差する方向に列をなした状態で複数設けることとしても良いし、あるいは、列をなさずに、例えば、少なくともＹ軸方向以外の方向に関して分布した状態で（Ｙ軸方向には重ならないように）、複数配置することとしても良い。また、センサ機構を複数設ける場合に限らず、１つのみ設けることとしても良い。さらに、Ｘ軸方向の位置が異なる複数のセンサ機構を有する検出ユニットをＹ軸方向に離して複数設けても良い。この場合、複数の検出ユニット間でセンサ機構のＸ軸方向の位置を異ならせることとしても良い。
【００５９】
また、上記実施形態では、保持機構５２が磁気的吸引力を用いるものとしたが、これに限られるものではなく、例えば静電吸着又は真空吸着などを用いても良いし、あるいは機械的な機構などを用いても良い。
【００６０】
なお、上記実施形態では、センサ機構に、浮上体４８がウエハＷと対向していないときに、浮上体４８を所定高さで保持する保持機構５２を設けることとしたが、これに限らず、例えば、ウエハステージＷＳＴ上面とウエハＷの表面とがフラットな状態に設定されているような場合（ウエハホルダがウエハステージＷＳＴに埋め込まれている場合など）には、浮上体を所定高さで保持しなくとも、ウエハＷの周縁部（エッジ部）と浮上体４８とが機械的に干渉しない（接触しない）場合もあるので、このような場合には、センサ機構に保持機構５２を設けなくても良い。
【００６１】
なお、上記実施形態では、干渉計を用いて、ウエハＷのＺ方向に関する位置及びθｙ方向の回転量を計測することとしたが、これに限らず、例えば、列をなすセンサ機構の両端のセンサ機構を用いて、ウエハステージＷＳＴの２点の高さ位置（変位）を計測し、該計測結果に基づいて、ウエハＷのＺ方向に関する位置及びθｙ方向の回転量を計測することとしても良い。
【００６２】
なお、上記実施形態では、ウエハＷの表面のＺ位置情報の分布を計測した後に、ウエハアライメント動作を行うこととしたが、これに限らず、ウエハＷの表面のＺ位置情報の分布を計測する前にウエハアライメント動作を行っても良いし、両動作を並行して行っても良い。なお、両動作を並行して行うことは、例えばアライメント系をウエハステージＷＳＴと同期して移動するようにすることで実現することが可能である。
【００６３】
なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴを１つのみ備える場合について説明したが、これに限らず、ウエハステージを２つ備えるツインステージタイプのステージ装置を採用することも可能であるし、例えば国際公開第２００５／０７４０１４号パンフレットなどに開示されているようなウエハステージと計測ステージとを備えるステージ装置を採用することも可能である。ツインステージタイプのステージ装置では、一方のウエハステージ上のウエハに対する露光動作を行っている間の時間で、他方のウエハステージ上のウエハのマーク検出や、前述の表面情報計測装置を用いてウエハ表面の情報を計測することができるので、スループットを向上することが可能であり、計測ステージを備える場合には、ウエハステージ側でウエハ交換及びウエハ表面の情報を計測する間の時間で、各種計測を行うことができ、スループットを向上することができるとともに、ウエハステージ側に計測装置を搭載しなくて良いので、ウエハステージの小型・軽量化及びこれに伴うウエハステージの位置決め精度の向上を図ることが可能となる。
【００６４】
なお、国際公開第２００４／５３９５５号パンフレットに開示される液浸露光装置に本発明を適用することも可能である。また、国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、回折格子を用いて干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンなどを形成する露光装置にも本発明を適用することができる。さらに、例えば、特表２００４−５１９８５０号公報に開示されているように、２つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。
【００６５】
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍系又は拡大系でも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系又は反射屈折系でも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。さらに、露光用光源はエキシマレーザに限られるものではなく、例えば国際公開第９９／４６８３５号パンフレットに開示されているＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザの高調波発生装置、あるいは水銀ランプなどでも良い。
【００６６】
また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないことは勿論である。すなわちステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置にも本発明は好適に適用できる。さらに、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナー、Ｘ線露光装置、ＥＵＶ露光装置、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置などにも本発明を適用することが可能である。
【００６７】
また、上記実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターンまたは反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク）を用いても良い。また、露光装置は半導体製造用の露光装置に限定されるものではなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップなどの製造用の露光装置にも広く適用できる。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できる。
【００６８】
なお、上記実施形態では、露光装置１００に表面情報計測装置５０が設けられた場合について説明したが、物体上にパターンを形成するパターン形成装置は前述の露光装置（リソグラフィ装置）に限られるものではなく、例えば特開２００３−８０６９４号公報に開示されているような、膜形成面を有する基板上に液体をインクジェット方式のノズルを用いて塗布する工程と、塗布された液体を熱処理によって機能性膜に変換する工程とを実行するパターン形成装置に表面情報計測装置５０を設けることとし、該表面情報計測装置の計測結果を考慮して基板上に液体をインクジェットにより塗布することとしても良い。
【００６９】
また、露光装置や上記パターン形成装置に限らず、例えば露光終了後のウエハＷを検査する検査装置などを含むリソグラフィ装置に、上記実施形態の表面情報計測装置５０を設けることとすることができる。このリソグラフィ装置（デバイス製造装置）では、例えば、表面情報計測装置５０による計測結果を用いて、検査装置内に設けられたウエハを駆動する駆動装置を制御するようにすることができる。
【００７０】
さらに、上記実施形態で面情報を計測すべき物体（計測対象）はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。
【００７１】
なお、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、上記実施形態の露光方法で、レチクルに形成されたパターンをウエハ等の物体上に転写するリソグラフィステップ、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。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光方法が実行され、物体上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスの生産性を向上することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上説明したように、本発明の計測装置は、物体の所定面の面情報を計測するのに適している。また、本発明のパターン形成装置は、物体にパターンを形成するのに適している。また、本発明のリソグラフィ装置は、リソグラフィ工程を含む種々の工程を行うのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】一実施形態に係る露光装置を示す概略図である。
【図２】ウエハステージＷＳＴの構成及び干渉計配置を説明するための図である。
【図３】表面情報計測装置の概略的な構成を示す斜視図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｂ）は、センサ機構の構成及び機能を説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、表面情報計測装置による計測方法を説明するための図（その１）である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、表面情報計測装置による計測方法を説明するための図（その２）である。
【符号の説明】
【００７４】
１８…レーザ干渉計（位置情報計測装置）、２０…主制御装置（算出装置）、２７…ウエハステージ駆動系（駆動装置の一部）、４８…浮上体、５０…表面情報計測装置（計測装置）、５２…保持機構、５４…静電容量センサ（計測器）、１００…露光装置（パターン形成装置）、Ｗ…ウエハ（物体）、ＷＳＴ…ウエハステージ（駆動装置の一部）。
【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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