(57)【要約】  【課題】  ステージ装置の位置制御を行うために投影光学系に設置される固定鏡を、その投影光学系の倍率に依存しない位置に設置することが可能なステージ装置の制御方法等を提供する。  【解決手段】  第一基板Ｒを保持しつつ移動可能な第一ステージＲＳＴと、第二基板Ｗを保持しつつ移動可能な第二ステージＷＳＴと、第一ステージＲＳＴ及び第二ステージＷＳＴとの間に配置された光学素子部ＰＬと、を有し、第一ステージＲＳＴ、第二ステージＷＳＴ及び光学素子部ＰＬの第一方向の位置計測情報、並びに光学素子部ＰＬの光学特性に基づいて、第一基板Ｒと第二基板Ｗとを位置決めするステージ装置ＲＳＴ，ＷＳＴの制御方法であって、光学素子部ＰＬにおける被位置計測部６１，６３は、第二方向に離間すると共に、光学素子部ＰＬの光学特性に依存しない位置関係を有する複数箇所に配置される。  【選択図】  図２
2007081314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一基板を保持しつつ第一方向に移動可能な第一ステージと、
第二基板を保持しつつ前記第一方向に移動可能な第二ステージと、
前記第一方向に交差する第二方向において前記第一ステージ及び前記第二ステージとの間に配置された光学素子部と、
を有し、
前記第一ステージ、前記第二ステージ及び前記光学素子部の前記第一方向の位置計測情報、並びに前記光学素子部の光学特性に基づいて、前記第一基板と前記第二基板とを位置決めするステージ装置の制御方法であって、
前記光学素子部における前記第一方向の被位置計測部は、前記第二方向に離間すると共に、前記光学素子部の光学特性に依存しない位置関係を有する複数箇所に配置されることを特徴とするステージ装置の制御方法。
【請求項２】
前記第一ステージ、前記第二ステージ及び前記光学素子部の位置計測は、それぞれ独立した計測系により計測されることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置の制御方法。
【請求項３】
前記被位置測定部は、前記第一ステージに対応した第一測定部と前記第二ステージに対応した第二測定部とを含み、前記光学素子部の光学的ピボタル位置から前記第一測定部までの前記第二方向に沿った距離と前記光学的ピボタル位置から前記第二測定部までの前記第二方向に沿った距離との比は、前記光学素子部の投影倍率とは異なる値に設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のステージ装置の制御方法。
【請求項４】
前記光学素子部は、正立正像の結像特性を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のステージ装置の制御方法。
【請求項５】
前記第一ステージ、前記光学素子部及び前記第二ステージは、前記光学素子部を通過する光が進行する光路に沿って、この順に配置され、
前記被位置計測部は、前記光学素子部における前記光の入射側端部から出射側端部までの間に配置されることを特徴とする請求項４に記載のステージ装置の制御方法。
【請求項６】
前記被位置計測部は、前記第一ステージ或いは前記第二ステージに近接するように配置されることを特徴とする請求項５に記載のステージ装置の制御方法。
【請求項７】
前記光学素子部は反射屈折型の結像系であり、
前記第一測定部は前記光学素子部における反射部の設置位置と前記入射側端部との間に設置され、
前記第二測定部は前記反射部の設置位置と前記出射側端部との間に設置されることを特徴とする請求項３に記載のステージ装置の制御方法。
【請求項８】
前記光学素子部は反射屈折型の結像系であり、
前記第一測定部と前記第二測定部は共に、前記反射部の設置位置と前記入射側端部との間に設置されることを特徴とする請求項３に記載のステージ装置の制御方法。
【請求項９】
前記光学素子部は反射屈折型の結像系であり、
前記第一測定部と前記第二測定部は共に、前記反射部の設置位置と前記出射側端部との間に設置されることを特徴とする請求項３に記載のステージ装置の制御方法。
【請求項１０】
第一基板を保持しつつ第一方向に移動可能な第一ステージと、
第二基板を保持しつつ前記第一方向に移動可能な第二ステージと、
前記第一方向に直交する第二方向において前記第一ステージ及び前記第二ステージとの間に配置された光学素子部と、
を有し、  
前記第一ステージ、前記第二ステージ及び前記光学素子部の前記第一方向の位置計測情報、並びに前記光学素子部の光学特性に基づいて、前記第一基板と前記第二基板とを位置決めするステージ装置の制御方法であって、
前記光学素子部における前記第一方向の被位置計測部は、前記光学素子部の光学的ピボタル位置に配置されることを特徴とするステージ装置の制御方法。
【請求項１１】
前記第一ステージ、前記第二ステージ及び前記光学素子部の位置計測は、それぞれ独立した計測系により計測されることを特徴とする請求項１０に記載のステージ装置の制御方法。
【請求項１２】
前記光学素子部は、逆立逆像の結像特性を有することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載のステージ装置の制御方法。
【請求項１３】
マスクを保持しつつ第一方向に移動可能なマスクステージと、
感光基板を保持しつつ前記第一方向に移動可能な基板ステージと、
前記マスクステージ及び前記基板ステージとの間に配置された投影光学系と、
を備える露光装置であって、
前記マスクステージ及び前記基板ステージは、請求項１から請求項１２のうちいずれか一項に記載のステージ装置の制御方法により制御されることを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程において請求項１３に記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を位置決めするステージ装置の制御方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路パターンが描画されたマスク等に照明光（紫外線、Ｘ線、電子線等のエネルギー線）を照射して、等倍、所定の縮小倍率或いは拡大倍率を有する投影光学系を介して、感応基板（レジスト層が塗布された半導体ウエハやガラスプレート等）上に投影露光することにより、半導体デバイスや液晶表示デバイス等の回路パターンを形成する露光装置が知られている。このような露光装置においては、マスクや感応基板を載置してレーザ干渉計による位置サーボ制御の下で平面（ＸＹ平面）内で精密に２次元移動するステージ装置（マスクステージ、基板ステージ）が設けられる。
【０００３】
レーザ干渉計は、投影光学系に設置された固定鏡とステージ装置に設置された移動鏡とに向けて可干渉光を出射し、固定鏡及び移動鏡からの反射光により生じる干渉光により、投影光学系とステージ装置との間の相対距離を計測している。このため、投影光学系には、マスクステージの位置を測定するための固定鏡（第一固定鏡）及び基板ステージの位置を計測するための固定鏡（第二固定鏡）が、それぞれ所定位置に設置されている。
第一固定鏡と第二固定鏡のＺ方向の設置位置は、投影光学系の投影倍率により規定されている。そして、第一固定鏡と第二固定鏡とを投影光学系の投影倍率から規定される位置に配置することで、マスクステージ上のマスクと基板ステージ上の感光基板との位置ずれが計測可能となる。
これにより、マスクと感光基板との位置ずれを最小限に抑えることができ、したがって、感光基板上にマスクに形成されたパターンを高精度に露光することが可能となっている。
【特許文献１】特開平１０−２７５７７０号公報
【特許文献２】特開平１１−２０４４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した技術では、倒立結像型の投影光学系を用いた場合には、第一固定鏡及び第二固定鏡を投影光学系を収容する鏡筒に直接固着することができる。
しかし、正立結像型の投影光学系を用いた場合には、図５に示すように、光学的ピボタル位置が鏡筒の上方又は下方に位置するので、第一固定鏡と第二固定鏡のいずれか一方又は両方を鏡筒に直接固着することが不可能となる。このような場合には、鏡筒と固定鏡との間に延長部材を設置することが考えられるが、機械（振動）的・熱的に不安定となるため、ステージ装置の位置計測に誤差が発生しやすくなり、ステージ装置の位置決め精度が悪化するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、ステージ装置の位置制御を行うために投影光学系に設置される固定鏡を、その投影光学系の倍率に依存しない位置に設置することが可能なステージ装置の制御方法、それを用いた露光方法及びデバイスの製造方法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】
【０００６】
本発明に係るステージ装置の制御方法、露光方法及びデバイスの製造方法では、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
上記課題を解決するために、一実施例を示す図面に対応づけて説明すると、第１の発明は、第一基板（Ｒ）を保持しつつ第一方向に移動可能な第一ステージ（ＲＳＴ）と、第二基板（Ｗ）を保持しつつ前記第一方向に移動可能な第二ステージ（ＷＳＴ）と、前記第一方向に交差する第二方向において前記第一ステージ及び前記第二ステージとの間に配置された光学素子部（ＰＬ）と、を有し、前記第一ステージ、前記第二ステージ及び前記光学素子部の前記第一方向の位置計測情報、並びに前記光学素子部の光学特性に基づいて、前記第一基板と前記第二基板とを位置決めするステージ装置（ＲＳＴ，ＷＳＴ）の制御方法であって、前記光学素子部における前記第一方向の被位置計測部（６１，６３）は、前記第二方向に離間すると共に、前記光学素子部の光学特性に依存しない位置関係を有する複数箇所に配置されるようにした。
この発明によれば、光学素子部の第一方向の被位置計測部が第二方向に離間すると共に光学素子部の光学特性に依存しない位置関係を有する複数箇所に配置されるので、被位置計測部を延長部材等を用いることなく、光学素子部に直接配置することが可能となる。
【０００７】
また、前記第一ステージ（ＲＳＴ）、前記第二ステージ（ＷＳＴ）及び前記光学素子部（ＰＬ）の位置計測は、それぞれ独立した計測系（５２，５４，６２，６４）により計測されるものでは、容易に光学素子部における第一方向の被位置計測部を、第二方向に離間させると共に光学素子部の光学特性に依存しない位置関係を有する複数箇所に配置することが可能となる。
また、前記被位置測定部（６１，６３）は、前記第一ステージ（ＲＳＴ）に対応した第一測定部（６１）と前記第二ステージ（ＷＳＴ）に対応した第二測定部（６３）とを含み、前記光学素子部（ＰＬ）の光学的ピボタル位置（Ｐ）から前記第一測定部までの前記第二方向に沿った距離と前記光学的ピボタル位置から前記第二測定部までの前記第二方向に沿った距離との比は、前記光学素子部の投影倍率とは異なる値に設定されているものでは、第一方向の被位置計測部が第二方向に離間すると共に光学素子部の光学特性に依存しない位置関係を有する複数箇所に配置される。
また、前記光学素子部（ＰＬ）は、正立正像の結像特性を有するものでは、被位置計測部を光学素子部に直接配置することが可能となる。
【０００８】
例えば、前記第一ステージ（ＲＳＴ）、前記光学素子部（ＰＬ）及び前記第二ステージ（ＷＳＴ）は、前記光学素子部を通過する光（ＥＬ）が進行する光路（ＡＸ）に沿って、この順に配置され、前記被位置計測部（６１，６３）は、前記光学素子部における前記光の入射側端部から出射側端部までの間に配置することができる。
また、例えば、前記被位置計測部（６１，６３）は、前記第一ステージ（ＲＳＴ）或いは前記第二ステージ（ＷＳＴ）に近接するように配置することができる。
【０００９】
例えば、前記光学素子部（ＰＬ）は反射屈折型の結像系であり、前記第一測定部（６１）は前記光学素子部における反射部の設置位置と前記入射側端部との間に設置され、前記第二測定部（６３）は前記反射部の設置位置と前記出射側端部との間に設置することができる。
また、例えば、前記光学素子部（ＰＬ）は反射屈折型の結像系であり、前記第一測定部（６１）と前記第二測定部（６３）は共に、前記反射部の設置位置と前記入射側端部との間に設置することができる。
また、例えば、前記光学素子部（ＰＬ）は反射屈折型の結像系であり、前記第一測定部（６１）と前記第二測定部（６３）は共に、前記反射部の設置位置と前記出射側端部との間に設置することができる。
【００１０】
また、本発明は、第一基板（Ｒ）を保持しつつ第一方向に移動可能な第一ステージ（ＲＳＴ）と、第二基板（Ｗ）を保持しつつ前記第一方向に移動可能な第二ステージ（ＷＳＴ）と、前記第一方向に直交する第二方向において前記第一ステージ及び前記第二ステージとの間に配置された光学素子部（ＰＬ）と、を有し、前記第一ステージ、前記第二ステージ及び前記光学素子部の前記第一方向の位置計測情報、並びに前記光学素子部の光学特性に基づいて、前記第一基板と前記第二基板とを位置決めするステージ装置（ＲＳＴ，ＷＳＴ）の制御方法であって、前記光学素子部における前記第一方向の被位置計測部（６５）は、前記光学素子部の光学的ピボタル位置（Ｐ）に配置されるようにした。
この発明によれば、光学素子部の第一方向の被位置計測部を、延長部材等を用いることなく、光学素子部に直接配置することが可能となる。
【００１１】
また、前記第一ステージ（ＲＳＴ）、前記第二ステージ（ＷＳＴ）及び前記光学素子部（ＰＬ）の位置計測は、それぞれ独立した計測系（５２，５４，６６）により計測されるものでは、容易に光学素子部における第一方向の被位置計測部を光学的ピボタル位置に配置することが可能となる。
また、前記光学素子部（ＰＬ）は、逆立逆像の結像特性を有するものでは、被位置計測部を光学素子部に直接配置することが可能となる。
【００１２】
第２の発明は、マスク（Ｒ）を保持しつつ第一方向に移動可能なマスクステージ（ＲＳＴ）と、感光基板（Ｗ）を保持しつつ前記第一方向に移動可能な基板ステージ（ＷＳＴ）と、前記マスクステージ及び前記基板ステージとの間に配置された投影光学系（ＰＬ）と、を備える露光装置（ＥＸ）であって、前記マスクステージ及び前記基板ステージは、第１の発明のステージ制御方法により制御されるようにした。
この発明によれば、マスクステージとウエハステージとが所定の位置関係を有するように良好に制御されるので、マスクに形成したパターンをウエハに高精度に露光することができる。
【００１３】
第３の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程において第２の発明の露光装置（ＥＸ）を用いるようにした。
この発明によれば、微細なパターンを有するデバイスを効率よく製造することが可能となる。
【００１４】
なお、本説明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面に対応づけて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば以下の効果を得ることができる。
本発明では、光学素子部の第一方向の被位置計測部を、延長部材等を用いることなく、光学素子部に直接配置することができるので、光学素子部の第一方向の位置測定が機械（振動）的・熱的に安定する。これにより、光学素子部の第一方向の位置に基づいて、第一ステージ及び第二ステージの第一方向の位置決めを高精度に行うことが可能となる。
したがって、マスクに形成したパターンをウエハに高精度に露光することができ、微細なパターンを有するデバイスを効率よく製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のステージ装置の制御方法、露光装置及びデバイスの製造方法の実施形態について、図を参照して説明する。
図１は、本実施形態の露光装置ＥＸの概略構成を示す図である。
露光装置ＥＸは、レチクルＲとウエハＷとを一次元方向に同期移動しつつ、レチクルＲに形成されたパターンＰＡを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわち、いわゆるスキャニング・ステッパである。
そして、露光装置ＥＸは、露光光ＥＬによりレチクルＲを照明する照明光学系ＩＬ、レチクルＲを保持して移動可能なレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出される露光光ＥＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを支持する保持しつつ移動可能なウエハステージＷＳＴと、露光装置ＥＸを統括的に制御する制御装置ＣＯＮＴ等を備える。
なお、以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でレチクルＲとウエハＷとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ及びθＺ方向とする。
【００１７】
照明光学系ＩＬは、レチクルステージＲＳＴに支持されているレチクルＲを露光光ＥＬで照明するものであり、露光光ＥＬを射出する露光用光源、露光用光源から射出された露光光ＥＬの照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるレチクルＲ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等（いずれも不図示）を有している。そして、レチクルＲ上の所定の照明領域は、照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。
【００１８】
照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。
【００１９】
レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲを保持して移動可能であって、例えばレチクルＲを真空吸着（又は静電吸着）により固定している。レチクルステージＲＳＴは、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわち、ＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。
なお、レチクルステージＲＳＴは、リニアモータ等のレチクルステージ駆動部ＲＳＴＤにより駆動される。そして、レチクルステージ駆動部ＲＳＴＤは、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００２０】
レチクルステージＲＳＴ上には、移動鏡５１が設けられている。また、移動鏡５１に対向する位置には、レーザ干渉計５２が設けられている。これにより、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲの２次元方向（ＸＹ方向）の位置及びθＺ方向の回転角（場合によってはθＸ、θＹ方向の回転角も含む）は、レーザ干渉計５２によりリアルタイムで計測される。
そして、レーザ干渉計５２の計測結果は、制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計５２の計測結果に基づいてレチクルステージ駆動部ＲＳＴＤを駆動することでレチクルステージＲＳＴに支持されているレチクルＲの位置を制御する。
【００２１】
投影光学系ＰＬは、レチクルＲのパターンを所定の投影倍率βでウエハＷに投影露光するものである。投影光学系ＰＬは、ウエハＷ側の先端部に設けられた光学素子を含む複数の光学素子で構成されており、これら光学素子は鏡筒ＰＫで支持されている。
投影光学系ＰＬは、投影倍率βが、例えば１／４、１／５或いは１／８の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。
また、投影光学系ＰＬは、屈折型、反射型、反射屈折型のいずれであってもよい。なお、本実施形態においては、屈折型について説明する。
また、投影光学系ＰＬは、逆立逆像を結像する倒立結像型、正立正像を結像する正立結像型のいずれであってもよい。
【００２２】
鏡筒ＰＫの上端部及び下端部付近には、それぞれ固定鏡６１，６３が固着されており、固定鏡６１，６３に対向する位置には、レーザ干渉計６２，６４が設けられている。これにより、鏡筒ＰＫに収容された投影光学系ＰＬの２次元方向（ＸＹ方向）の位置は、レーザ干渉計６２，６４によりリアルタイムで計測される。
【００２３】
ウエハステージＷＳＴは、ウエハＷを支持するものであって、ウエハＷを保持しつつ、Ｚ軸方向、θＸ方向及びθＹ方向の３自由度方向に微小駆動するＺステージ４１、Ｚステージ４１を支持しつつ、少なくともＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθＺ方向の３自由度方向に移動可能なＸＹステージ４２、ＸＹステージ４２をＸＹ平面内で移動可能に支持するウエハ定盤４３等を備えている。
なお、ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ等のウエハステージ駆動部ＷＳＴＤにより駆動される。ウエハステージ駆動部ＷＳＴＤは、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
そして、Ｚステージ４１を駆動することにより、Ｚステージ４１上に保持されているウエハＷのＺ軸方向における位置（フォーカス位置）等が制御される。また、ＸＹステージ４２を駆動することにより、ウエハＷのＸＹ方向における位置（投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行な方向の位置）が制御される。
【００２４】
ウエハステージＷＳＴ（Ｚステージ４１）上には、移動鏡５３が設けられている。また、移動鏡５３に対向する位置には、レーザ干渉計５４が設けられている。これにより、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの２次元方向の位置及び回転角は、レーザ干渉計５４によりリアルタイムで計測され、その計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。
そして、制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計５４の計測結果に基づいてウエハステージ駆動部ＷＳＴＤを介してウエハステージＷＳＴを駆動することで、ウエハステージＷＳＴに支持されているウエハＷのＸ軸、Ｙ軸方向及びθＺ方向の位置決めを行う。
【００２５】
次に、ステージの制御方法の詳細について説明する。
図２は、ステージの制御方法を説明するための図である。なお、以下の説明では、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴのＸ方向の制御について説明するが、Ｙ方向についても同様の制御が行われるので、その説明を省略する。
【００２６】
図２に示すように、レーザ干渉計５２による移動鏡５１の位置計測結果（レチクルステージＲＳＴの位置）をＡＲＳ、レーザ干渉計６２による固定鏡６１の位置計測結果（投影光学系ＰＬの上端部付近の位置）をＡＵ、レーザ干渉計６４による固定鏡６３の位置計測結果（投影光学系ＰＬの下端部付近の位置）をＡＤ、レーザ干渉計５４による移動鏡５３の位置計測結果（ウエハステージＷＳＴの位置）をＡＷＳとする。
また、投影光学系ＰＬの光学的ピボタル位置Ｐの位置をＡＰＩＶ、投影光学系ＰＬの光学的ピボタル位置Ｐから固定鏡６１までのＺ方向の距離をＨＵ、投影光学系ＰＬの光学的ピボタル位置Ｐから固定鏡６３までのＺ方向の距離をＨＤとする。
更に、レチクルＲのパターンＰＡがウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）に結像する実際の位置をＡＩＭＧ、実際にパターンＰＡが結像する位置と結像すべき位置ＡＡＩＭとの差（像ずれ量）をＩとする。
これにより、像ずれ量Ｉは、式（１）に示すように、定義される。
【００２７】
【数１】
2007081314.tif 000003
【００２８】
また、パターンＰＡの像が実際に露光される位置ＡＩＭＧは、式（２）に示すように、投影光学系ＰＬの光学的ピボタル位置Ｐの位置ＡＰＩＶとレチクルステージＲＳＴの位置ＡＲＳから求められる。
なお、投影光学系ＰＬの投影倍率をmagとし、倒立結像型（逆立逆像）の場合には負の数で、正立結像型（正立正像）の場合には正の数で表す。
【００２９】
【数２】
2007081314.tif 000004
【００３０】
更に、投影光学系ＰＬの光学的ピボタル位置Ｐの位置ＡＰＩＶは、式（３）に示すように、光学的ピボタル位置Ｐから固定鏡６１までのＺ方向の距離ＨＵ及び光学的ピボタル位置Ｐから固定鏡６３までのＺ方向の距離ＨＤと、投影光学系ＰＬの上端部付近の位置ＡＵ及び下端部付近の位置ＡＤ、とからから求められる。
【００３１】
【数３】
2007081314.tif 000005
【００３２】
したがって、投影光学系ＰＬの位置姿勢が変動した場合、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの位置が不変であると、上記式（１）〜式（３）より、発生した像ずれＩが、式（４）に示すように、求められる。
【００３３】
【数４】
2007081314.tif 000006
【００３４】
像ずれＩが発生すると、ウエハＷに微細なパターンを形成することが困難となる。このため、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを微小移動（位置補正）することで、像ずれＩを最小に抑える必要がある。
ここで、レチクルステージＲＳＴの補正量をＣＲ、ウエハステージＷＳＴの補正量をＣＷとすると、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの位置補正を行った後の像ずれＩＣは、式（５）で表される。
【００３５】
【数５】
2007081314.tif 000007
【００３６】
そして、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの制御を行う場合には、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの位置補正を行った後の像ずれＩＣが最小になるように、補正量ＣＲ，ＣＷを求める必要がある。
【００３７】
ところで、従来のレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの制御方法においては、固定鏡６１の設置位置ＨＵ及び固定鏡６３の設置位置ＨＤは、式（６）に示すように、投影光学系ＰＬの投影倍率magにより規定される。
【００３８】
【数６】
2007081314.tif 000008
【００３９】
式（６）を式（４）に適用すると、従来のステージ制御方法における像ずれＩは、式（７）に示される。
【００４０】
【数７】
2007081314.tif 000009
【００４１】
更に、従来のステージ制御方法におけるステージ補正後の像ずれＩＣは、式（８）に示される。
【００４２】
【数８】
2007081314.tif 000010
【００４３】
そして、従来のステージ制御方法においては、レチクルステージＲＳＴ（移動鏡５１）とウエハステージＷＳＴ（移動鏡５３）の位置は、鏡筒ＰＫの上端付近及び下端付近に固着された固定鏡６１，６３に対する相対位置により計測されている（図５参照）。
したがって、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの位置補正量ＣＲ，ＣＷは、式（９−１），式（９−２）に示される。なお、αは任意の係数である。
【００４４】
【数９】
2007081314.tif 000011
【００４５】
そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの位置補正量ＣＲ，ＣＷの一つの解として、式（１０−１），式（１０−２）を求めることができる。
【００４６】
【数１０】
2007081314.tif 000012
【００４７】
すなわち、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴは、レーザ干渉計５２，５４のそれぞれの計測結果に対して、反対方向に同量だけ微動させることで、像ずれＩが解消することになる。
【００４８】
上述した方法を用いると、投影倍率magが負の数の場合、すなわち投影光学系ＰＬが倒立結像型の場合には、像ずれＩを良好に解消させることができる。
しかしながら、投影倍率magが正の数の場合、すなわち投影光学系ＰＬが正立結像型の場合には、図５に示すように、固定鏡６１と固定鏡６３のいずれか一方をレチクルの上方又はウエハの下方に配置する必要が生じる。固定鏡６１の設置位置ＨＵ及び固定鏡６３の設置位置ＨＤが、投影光学系ＰＬの投影倍率magにより規定されているため、固定鏡６１及び固定鏡６３を任意の位置に配置することができないからである。
【００４９】
一方、本実施形態の露光装置ＥＸにおけるステージ制御方法では、投影光学系の投影倍率magに依存しない任意の位置に、固定鏡６１及び固定鏡６３を配置することができる。
本実施形態の露光装置ＥＸでは、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ（移動鏡５１，５３）の位置及び投影光学系ＰＬ（鏡筒ＰＫの上端付近及び下端付近に固着された固定鏡６１，６３）の位置は、参照鏡を内蔵したレーザ干渉計５２，５４，６２，６４を用いることで計測されている。このため、これらの位置がそれぞれ独立に計測されるので、投影光学系ＰＬの位置を計測するための固定鏡６１，６３を任意のＺ方向の位置に設定可能となっている。言い換えれば、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの位置を、鏡筒ＰＫの固定鏡６１，６３に対する相対位置により計測する差動型レーザ干渉計を用いていないので、固定鏡６１，６３を投影倍率magに依存しない任意のＺ方向の位置に配置することが可能となっている。
【００５０】
固定鏡６１，６３を投影倍率magに依存しない任意の位置に配置した場合でも、像ずれＩは、式（４）により求められる。
そして、レチクルステージＲＳＴの補正量をＣＲ、ウエハステージＷＳＴの補正量をＣＷとすると、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの位置補正を行った後の像ずれＩＣは、式（１１）で表される。
【００５１】
【数１１】
2007081314.tif 000013
【００５２】
上述したように、本実施形態の計測系（レーザ干渉計５２，５４，６２，６４）では、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの位置及び投影光学系ＰＬの位置は、それぞれ独立に計測される。したがって、レチクルステージＲＳＴの補正量ＣＲとウエハステージＷＳＴの補正量ＣＷは、任意の係数αを用いて、式（１２−１），式（１２−２）に示すように表される。
【００５３】
【数１２】
2007081314.tif 000014
【００５４】
このように、式（９−１），式（９−２）に比べて、自由度が増していることが分かる。
【００５５】
レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの位置補正量ＣＲ，ＣＷの一つの解として、式（１３−１），式（１３−２）が求められる。
【００５６】
【数１３】
2007081314.tif 000015
【００５７】
上記式（１３−１），式（１３−２）は、各ステージＲＳＴ，ＷＳＴの位置誤差は、各ステージＲＳＴ，ＷＳＴ自身で補正し、投影光学系ＰＬ（鏡筒ＰＫ）の上端付近の固定鏡６１の計測値はレチクルステージＲＳＴの位置の補正にのみ使用され、投影光学系ＰＬ（鏡筒ＰＫ）の下端付近の固定鏡６３の計測値はウエハステージＷＳＴの位置の補正にのみ使用される場合である。
【００５８】
また、各ステージＲＳＴ，ＷＳＴの位置誤差は、各ステージＲＳＴ，ＷＳＴ自身で補正し、それ以外の像ずれ成分は全てレチクルステージＲＳＴの位置補正のみで解消する場合には、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの位置補正量ＣＲ，ＣＷの解として、式（１４−１），式（１４−２）が求められる。
【００５９】
【数１４】
2007081314.tif 000016
【００６０】
また、各ステージＲＳＴ，ＷＳＴの位置誤差は、各ステージＲＳＴ，ＷＳＴ自身で補正し、それ以外の像ずれ成分は全てウエハステージＷＳＴの位置補正のみで解消する場合には、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの位置補正量ＣＲ，ＣＷの解として、式（１５−１），式（１５−２）が求められる。
【００６１】
【数１５】
2007081314.tif 000017
【００６２】
また、各ステージＲＳＴ，ＷＳＴの位置誤差は、各ステージＲＳＴ，ＷＳＴ自身で補正し、それ以外の像ずれ成分はレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴが同量同方向の位置補正を行って解消する場合には、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの位置補正量ＣＲ，ＣＷの解として、式（１６−１），式（１６−２）が求められる。
【００６３】
【数１６】
2007081314.tif 000018
【００６４】
以上のように、本実施形態のステージの制御方法によれば、投影光学系ＰＬが倒立結像型（投影倍率magが負の数）の場合は勿論、投影光学系ＰＬが正立結像型（投影倍率magが正の数）の場合であっても像ずれＩを良好に解消させることができる。
すなわち、固定鏡６１の設置位置ＨＵ及び固定鏡６３の設置位置ＨＤが、投影光学系ＰＬの投影倍率magにより規定されていないので、固定鏡６１，６３を鏡筒ＰＫの任意の場所に配置することができる。つまり、固定鏡６１，６３と鏡筒ＰＫとの間に振動的及び熱的に不安定になりやすい延長部材を用いることなく、固定鏡６１，６３を鏡筒ＰＫに直接配置することができるので、良好に像ずれＩを解消させることが可能となる。
【００６５】
次に、投影光学系ＰＬの位置を計測するために鏡筒ＰＫの固着する固定鏡として、一つの固定鏡６５を用いる場合について説明する。
図３は、ステージの制御方法の他の実施形態を説明するための図である。なお、以下の説明では、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴのＸ方向の制御について説明するが、Ｙ方向についても同様の制御が行われるので、その説明を省略する。
【００６６】
図３に示すように、固定鏡６５は投影光学系ＰＬの光学的ピボタル位置Ｐと同一のＺ方向の位置に設置される。固定鏡６５に対向する位置には、レーザ干渉計６６が設けられている。これにより、鏡筒ＰＫに収容された投影光学系ＰＬの２次元方向（ＸＹ方向）の位置は、レーザ干渉計６６によりリアルタイムで計測される。
２つの固定鏡６１，６３を用いる代わりに、一つの固定鏡６５を用いるのは、投影光学系ＰＬの投影倍率をmagが負の数の場合、すなわち、投影光学系ＰＬが倒立結像型の場合に特に有用である。
固定鏡６５の位置をＡＭとすると、像ずれＩは、式（１７）で求められる。
【００６７】
【数１７】
2007081314.tif 000019
【００６８】
そして、レチクルステージＲＳＴの補正量をＣＲ、ウエハステージＷＳＴの補正量をＣＷとすると、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの位置補正を行った後の像ずれＩＣは、式（１８）で表される。
【００６９】
【数１８】
2007081314.tif 000020
【００７０】
したがって、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの位置補正量ＣＲ，ＣＷは、式（１９−１），式（１９−２）に示される。なお、αは任意の係数である。
【００７１】
【数１９】
2007081314.tif 000021
【００７２】
そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの位置補正量ＣＲ，ＣＷの一つの解として、式（２０−１），式（２０−２）が求められる。
【００７３】
【数２０】
2007081314.tif 000022
【００７４】
上記式（２０−１），式（２０−２）は、各ステージＲＳＴ，ＷＳＴの位置誤差は、各ステージＲＳＴ，ＷＳＴ自身で補正し、投影光学系ＰＬ（鏡筒ＰＫ）の固定鏡６５の計測値がレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの位置補正に使用される場合である。
【００７５】
また、各ステージＲＳＴ，ＷＳＴの位置誤差は、各ステージＲＳＴ，ＷＳＴ自身で補正し、それ以外の像ずれ成分は全てレチクルステージＲＳＴの位置補正のみで解消する場合には、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの位置補正量ＣＲ，ＣＷの解として、式（２１−１），式（２１−２）が求められる。
【００７６】
【数２１】
2007081314.tif 000023
【００７７】
また、各ステージＲＳＴ，ＷＳＴの位置誤差は、各ステージＲＳＴ，ＷＳＴ自身で補正し、それ以外の像ずれ成分は全てウエハステージＷＳＴの位置補正のみで解消する場合には、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの位置補正量ＣＲ，ＣＷの解として、式（２２−１），式（２２−２）が求められる。
【００７８】
【数２２】
2007081314.tif 000024
【００７９】
以上のように、本実施形態のステージの制御方法によれば、特に、投影光学系ＰＬが倒立結像型（投影倍率magが負の数）の場合に、像ずれＩを良好に解消させることができる。つまり、複数の固定鏡６１，６３に代えて、固定鏡６５を鏡筒ＰＫに設置するだけなので、固定鏡６５と鏡筒ＰＫとの間に振動的及び熱的に不安定になりやすい延長部材を用いることなく、固定鏡６５を鏡筒ＰＫに直接配置することができる。したがって、良好に像ずれＩを解消させることが可能となる。
【００８０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。
本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。
【００８１】
上述した実施形態では、固定鏡６１を投影光学系ＰＬの光学的ピボタル位置Ｐと入射側端部との間に設置し、固定鏡６３を光学的ピボタル位置Ｐと出射側端部との間に設置する場合について説明したが、これに限らない。
固定鏡６１，６３は、任意のＺ方向の位置に設置可能であるため、例えば、固定鏡６１，６３をレチクルステージＲＳＴ或いはウエハステージＷＳＴに近接するように配置してもよい。
【００８２】
上述した実施形態では、投影光学系ＰＬが反射光学素子のみからなる屈折型の場合について説明したが、上述したように、反射光学素子のみを含む反射型、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折型であってもよい。
反射屈折型の場合には、例えば、固定鏡６１は投影光学系ＰＬにおける反射光学素子（光学的ピボタル位置Ｐに相当）の設置位置と入射側端部との間に設置され、固定鏡６３は反射光学素子の設置位置と出射側端部との間に設置することができる。また、例えば、固定鏡６１と固定鏡６３は共に、反射光学素子の設置位置と入射側端部との間に設置することができる。また、例えば、固定鏡６１と固定鏡６３は共に、反射光学素子の設置位置と出射側端部との間に設置することができる。
【００８３】
上記実施形態の露光装置ＥＸとしては、レチクルＲとウエハＷとを同期移動してレチクルＲのパターンを露光する走査型の露光装置にも適用することができるし、レチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターンを露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置にも適用することができる。
また、露光装置ＥＸとしては、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に液体を配置しつつ、この液体を解してウエハＷの露光を行う液浸型露光装置であってもよい。
【００８４】
露光装置ＥＸの用途としては、半導体製造用の露光装置や、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置に限定されることなく、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
【００８５】
本実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。
各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。
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。
【００８６】
そして、半導体デバイスは、図４に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板（ウエハ、ガラスプレート）を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりレチクルＲのパターンをウエハＷに露光する基板処理ステップ２０４、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）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本実施形態の露光装置ＥＸの概略構成を示す図である。
【図２】ステージの制御方法を説明するための図である。
【図３】ステージの制御方法の他の実施形態を説明するための図である。
【図４】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図である。
【図５】従来のステージの制御方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８８】
５１，５３…移動鏡
５２，５４…レーザ干渉計（計測系）
６１…固定鏡（被位置計測部，第一測定部）
６３…固定鏡（被位置計測部，第二測定部）
６５…固定鏡（被位置計測部）
６２，６４，６６…レーザ干渉計（計測系）
ＡＸ…光軸（光路）
ＥＬ…露光光
ＥＸ…露光装置
Ｒ…レチクル（第一基板、マスク）
ＰＡ…パターン
ＲＳＴ…レチクルステージ（第一ステージ，ステージ装置，マスクステージ）
ＰＬ…投影光学系（光学素子部）
ＰＫ…鏡筒
Ｐ…光学的ピボタル位置
Ｗ…ウエハ（第二基板，感光基板）
ＷＳＴ…ウエハステージ（第二ステージ，ステージ装置，基板ステージ）
【図１】
2007081314.tif 000025
【図２】
2007081314.tif 000026
【図３】
2007081314.tif 000027
【図４】
2007081314.tif 000028
【図５】
2007081314.tif 000029