(57)【要約】      （修正有）【課題】計測対象物の物理情報を高精度に得るために有利な技術を提供する。【解決手段】計測装置３３は、光源１からの光を計測対象物３に入射させる計測光と参照面４に入射させる参照光とに分割するビームスプリッタ２ａと、前記計測対象物３で反射された前記計測光と前記参照面４で反射された前記参照光とを合成して合成光を生成するビームコンバイナ２ｂとを有し、前記合成光に基づいて前記計測対象物３の物理情報を得るように構成されている。前記計測装置３３は、前記計測光と前記参照光との空間コヒーレンスを変更するコヒーレンス制御部１０を備える。【選択図】図１
2013024747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を計測対象物に入射させる計測光と参照面に入射させる参照光とに分割するビームスプリッタと、前記計測対象物で反射された前記計測光と前記参照面で反射された前記参照光とを合成して合成光を生成するビームコンバイナとを有し、前記合成光に基づいて前記計測対象物の物理情報を得る計測装置であって、
前記計測光と前記参照光との空間コヒーレンスを変更するコヒーレンス制御部を備えることを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記空間コヒーレンスは、前記計測光および前記参照光の光路に配置される開口絞りの開口部の寸法によって定まる、
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記コヒーレンス制御部は、前記計測光および前記参照光の光路に開口絞りを移動させたり、前記光路の外に前記開口絞りを移動させたりするアクチュエータを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項４】
前記コヒーレンス制御部は、第１開口絞りと、第２開口絞りとを含み、前記第１開口絞りの開口部の寸法は前記第２開口絞りの開口部の寸法より大きく、
前記第１開口絞りは、前記計測光および前記参照光の光路に固定的に配置され、前記第２開口絞りは、前記計測モードに応じて前記光路に配置されたり前記光路の外に配置されたりする、
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項５】
前記コヒーレンス制御部は、前記第２開口絞りを駆動するアクチュエータを含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の計測装置。
【請求項６】
前記物理情報は、前記計測対象物の表面形状または表面位置である、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項７】
前記物理情報は、前記計測対象物がその表面に有する膜の厚さ分布または厚さである、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項８】
原版のパターンを投影光学系によって基板に投影し該基板を露光する露光装置であって、
前記基板の表面位置を計測するように配置された請求項１乃至５のいずれか１項に記載の計測装置と、
前記計測装置によって計測された結果に基づいて、前記投影光学系の像面からの前記表面位置のずれ量が低減されるように前記基板の位置を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
デバイスを製造するデバイス製造方法であって、
請求項８に記載の露光装置によって基板を露光する工程と、
露光された該基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置、露光装置およびデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィーを用いて半導体メモリや論理回路などの半導体装置または液晶表示装置などの表示装置を製造する際に、原版に形成された回路パターンを投影光学系によって基板に投影することよって該基板を露光する露光装置が使用されている。露光により基板には回路パターンが転写される。露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。したがって、露光に用いる光の波長を短くすることによって解像力が向上する。このため、近年の光源は、超高圧水銀ランプ（ｇ線（波長約４３６ｎｍ）、ｉ線（波長約３６５ｎｍ））から波長の短いＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）に移行し、液浸露光も実用化されている。更に、波長１３．４ｎｍ付近のＥＵＶ光を用いたＥＵＶ露光装置についても開発が行われている。
【０００３】
露光方式には、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる）と、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる）とがある。スキャナーでは、基板の露光位置が露光スリット領域に達する前に、光斜入射系の表面検出装置で該露光位置における表面位置（高さ）を計測し、該露光位置を露光する際に基板の表面位置が最適な結像位置に調整される。露光スリット領域の長手方向（即ち、走査方向と垂直な方向）には、基板の表面の位置（高さ）だけではなく、表面の傾き（チルト）を計測するために、複数の計測点が配置されている。特許文献１には、光学式センサによって基板の表面の位置および傾きを計測する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２６０３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１６には、光学式センサの使用例が記載されている。反射率に差のある基板ＳＢの表面に計測光ＭＭが照射されている。計測光ＭＭの照射領域の長手方向β’は、反射率の異なる領域間の境界線に対して角度Ａだけ傾いている。計測時における基板ＳＢの走査方向は、β’に直交するα’である。図１７には、基板ＳＢからの反射光のＡＡ’線、ＢＢ’線、ＣＣ’線に沿った強度分布が示されている。反射率が一様なＡＡ’線とＣＣ’線においては、反射光の光強度分布の対称性が良いものの、反射率の異なる領域を横切るＢＢ’線は、反射光の光強度分布が非対称になり、その重心がずれることにより、計測誤差を生じることになる。これにより、その反射光を検出した検出波形に非対称性が生じたり、検出波形のコントラストが著しく低下したりして、基板の表面位置を正確に計測することが困難になる。その結果、大きなデフォーカスを生じてしまい、チップ不良を発生させうる。よって、計測対象物の表面における反射率分布の影響に対して鈍感で、表面位置および表面形状などのような表面情報を高精度に得るための技術が求められているところである。
【０００６】
本発明は、計測対象物の物理情報を高精度に得るために有利な技術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】
【０００７】
本発明の１つの側面は、光源からの光を計測対象物に入射させる計測光と参照面に入射させる参照光とに分割するビームスプリッタと、前記計測対象物で反射された前記計測光と前記参照面で反射された前記参照光とを合成して合成光を生成するビームコンバイナとを有し、前記合成光に基づいて前記計測対象物の物理情報を得る計測装置に係り、前記計測装置は、前記計測光と前記参照光との空間コヒーレンスを変更するコヒーレンス制御部を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、計測対象物の物理情報を高精度に得るために有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態の計測装置の概略構成を示す図。
【図２】信号処理方法を模式的に示す図。
【図３】原理を説明する図。
【図４】第１例の計測シーケンスを示す図。
【図５】第２例の計測シーケンスを示す図。
【図６】低コヒーレンスモードでの計測結果を例示する図。
【図７】高コヒーレンスモードでの計測結果を例示する図。
【図８】本発明の第２実施形態の計測装置の概略構成を示す図。
【図９】本発明の第３実施形態の計測装置の概略構成を示す図。
【図１０】本発明の第４実施形態を説明する図。
【図１１】照明系を例示する図。
【図１２】本発明の第５実施形態の露光装置の概略構成を示す図。
【図１３】本発明の第５実施形態の露光方法を示す図。
【図１４】本発明の第６実施形態の露光装置の概略構成を示す図。
【図１５】本発明の第６実施形態の露光方法を示す図。
【図１６】計測領域を例示する図。
【図１７】従来の計測装置の問題点を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明のいくつかの実施形態を説明する。なお、添付図面において同一の要素には同一の参照符号が付されている。
【００１１】
図１は、本発明の第１実施形態の計測装置３３の概略構成を示す図である。計測装置３３は、計測対象物である基板（例えばウエハ）３を一方向（Ｙ方向）に走査しながら、基板３の物理情報として、基板３の表面位置、即ち、基板３の表面の高さ方向（Ｚ方向）の位置を検出し、これにより基板３の表面形状を計測するように構成されている。ここで、計測装置３３は、基板３の物理情報として、計測対象物の表面位置（高さ）を計測する計測装置としても把握されうる。計測装置３３は、光源１、ビームスプリッタ２ａ、参照面４、ビームコンバイナ２ｂ、結像光学系５、１６、開口絞り１３ａおよび１３ｂ、分光器５０、イメージセンサ８、演算部９、コヒーレンス制御部１０および主制御部９０を含む。光源１は、計測用の光として、広帯域光を発するハロゲンランプまたはＬＥＤ（いわゆる白色ＬＥＤを含む）を含みうる。光帯域光は、分光器５０によって分光が可能な帯域を有する光である。演算部９は、イメージセンサ８によって検出された信号を処理する。コヒーレンス制御部１０は、開口絞り１３ｂの位置を制御する。主制御部９０は、演算部９およびコヒーレンス制御部１０を制御する。ここで、演算部９の少なくとも一部、コヒーレンス制御部１０の少なくとも一部および主制御部９０の少なくとも一部は、１つのプロセッサで構成されてもよい。
【００１２】
光源１から放射された光は、結像光学系５を通過した後、ビームスプリッタ２ａでほぼ半分の光量の２つの光束に分割され、該２つの光束は、基板３と参照面４にそれぞれ斜入射で入射する。入射角度θｉｎとしては、例えば、レジスト等の半透過膜が塗布された基板３のレジスト表面の形状を計測する場合、レジスト表面の反射率を高くする目的で、レジストのブリュースター角以上の入射角が好ましい。例えば、入射角度θｉｎは７０度から８５度の範囲でありうる。光源１が発生する光の波長の帯域としては、例えば、４００ｎｍから８００ｎｍの帯域でありうるが、１００ｎｍ以上の帯域が好ましい。ただし、基板３上にレジストが塗布されている場合には、該レジストの感光を防ぐために、基板３には紫外線（３５０ｎｍ）以下の波長の光を照射しない方がよい。
【００１３】
ビームスプリッタ２ａは、例えば、金属膜や誘電体多層膜など膜をスプリット膜としたキューブ型のビームスプリッタ、または、１μｍから１０μｍ程度の厚さの薄い膜（材質はＳｉＣやＳｉＮなど）で構成されるペリクル型ビームスプリッタでありうる。ビームコンバイナ２ｂは、ビームスプリッタ２ａと同様の構成を有しうる。ビームスプリッタ２ａで分割された計測光と参照光のうち計測光は、基板３に入射し、基板３で反射された後にビームコンバイナ２ｂに入射する。一方、参照光は、参照面４に入射し、参照面４で反射された後にビームコンバイナ２ｂに入射する。ビームコンバイナ２ｂは、計測光と参照光とを合成して合成光を生成する。参照面４としては、例えば、面精度が５ｎｍから２０ｎｍ程度のガラス平面ミラーを使用することが好ましい。計測光と参照光とは、ビームコンバイナ２ｂで合成されて合成光（干渉光）となり、分光器５０を介してイメージセンサ８の撮像面に入射する。
【００１４】
分光器５０は、例えば、分散プリズムで構成されうる。計測光と参照光との合成光（干渉光）は、分散プリズムにより、波長方向に分散され、空間分解方向の広がり（Ｘ方向）と波長分解方向の広がりとを有する像をイメージセンサ８の撮像面に形成する。イメージセンサ８では、この像を一次元位置情報（Ｘ方向）と波長情報（分光信号）とを含む分光干渉信号として検出する。結像光学系５は、光源１の像を基板３上に形成する。結像光学系１６は、結像光学系５により基板３上に形成された光源１の像をイメージセンサ８の撮像面上に形成する。ここで、結像光学系５、１６は、反射型のミラーで構成されてもよい。
【００１５】
開口絞り（第１開口絞り）１３ａおよび開口絞り（第２開口絞り）１２ｂは、イメージセンサ８の撮像面に干渉光の像を形成する計測光と参照光との空間コヒーレンスを計測モード（空間コヒーレンスモード）の変更に応じて変更するために使用される。開口絞り１３ａの開口部の径（寸法）は、開口絞り１３ｂの開口部の径（寸法）よりも大きい。開口絞り１３ａによって、計測光および参照光のＮＡ（開口数）（即ち空間コヒーレンス）が定まるモードを低コヒーレンスモード、開口絞り１３ｂによって、計測光および参照光のＮＡ（即ち空間コヒーレンス）が定まるモードを高コヒーレンスモードと呼ぶことにする。
【００１６】
コヒーレンス制御部１０は、主制御部９０から高コヒーレンスモードへの変更が指令されると、計測光および参照光の光路における開口絞り１３ａに隣接する位置に開口絞り１３ｂを移動させるようにアクチュエータＡＣＴを制御する。コヒーレンス制御部１０は、主制御部９０から低コヒーレンスモードへの変更が指令されると、光路から光路外に開口絞り１３ｂを移動させるようにアクチュエータＡＣＴを制御する。これにより、低コヒーレンスモードでは、開口絞り１３ａにより計測光および参照光のＮＡ（開口数）が定まる。この例では、開口絞り１３ａを光路に固定し、開口絞り１３ｂを光路に移動させたり光路外に移動させたりするが、光路に配置される開口絞りを交換するように構成されてもよい。開口絞り１３ｂ（又は、開口絞り１３ａおよび１３ｂ）を駆動するアクチュエータＡＣＴは、例えば、回転機構および並進機構の少なくとも１つを含みうる。アクチュエータＡＣｔは、駆動源として、例えば、モーターおよびエアーシリンダの少なくとも１つを含みうる。
【００１７】
続いて、イメージセンサ８によって検出された分光干渉信号を演算部９によって処理して基板３またはそれに塗布されたレジストの表面形状または表面位置（高さ）を求める方法を説明する。図２（Ａ)には、イメージセンサ８によって検出された分光干渉信号が例示されている。横軸は波長（λ）、縦軸は光強度である。分光器５０を用いて干渉光を複数の波長に分散させることで、参照光と計測光との光路長差を周波数の違いに変換した分光干渉信号をイメージセンサ８によって検出することができる。演算部９は、この分光干渉信号の横軸を図２（Ｂ）のように内挿処理を施し波数（ｋ）に変換し、次に、図２（Ｃ）のように周波数帯域をｋｒまで拡大する。この時の始点はｋ＝０とする。ここで、周波数帯域を拡大する理由は、後のフーリエ変換により実空間に変換した時のピッチ分解能を向上させるためである。
【００１８】
次いで、演算部９は、図２（Ｃ)の分光信号に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を行って、図２（Ｄ）のように実部を抽出し、次に、この実部の中から必要な領域を抽出することで、図２（Ｅ）のように実空間での光路長差を有する白色干渉信号を取得する。図２（Ｅ）において、横軸が基板の表面の高さ方向（Ｚ軸方向）に相当する計測値、縦軸が光強度を表している。図２（Ｅ）は、いわゆるＺスキャンの白色干渉信号であり、この干渉信号のピーク位置ｎｐを求めることにより、基板の表面位置（高さ）を求めることができる。なお、ピークの位置を計測する方法として、公知の技術であるＦＤＡ（米国特許登録番号第５３９８１１３）を使用することもできる。ＦＤＡ法では、フーリエスペクトルの位相勾配を用いて干渉信号のピーク位置を求めている。白色干渉計を用いた計測においては、その分解能を決める鍵は、参照光と計測光との光路長差がゼロとなる位置をいかに正確に求めるかにある。そのため、ＦＤＡ法以外に、位相シフト法やフーリエ変換法により白色干渉縞の包絡線を求め、縞コントラストの最大位置から光路差のゼロ点を求め方法、位相クロス法等、いくつかの縞解析法が公知の技術として提案されており、適用可能である。具体的な高さの算出式は、図２（Ｆ）に示すように、基板への入射角度をθｉｎ、周波数帯域をｋｒとした場合、式（１）のようになる。
【００１９】
Ｚ＝π／（ｋｒ・ｃｏｓθｉｎ）・ｎｐ  ・・・（１）
このようにして、図１における基板３のＸ方向における複数の位置に対応するイメージセンサ８上の分光干渉信号を処理することにより、基板３上のＹ方向のある位置におけるＸ方向に伸びたスリット状の領域の表面位置（高さ）を得ることができる。基板３を不図示のステージ機構によりＹ方向に等速で走査することにより、イメージセンサ８のフレームレートで決まる計測ピッチで基板３の表面形状（２次元の面内の複数点における表面位置）を計測することができる。ここで、同時に計測することができるＸ方向における領域の大きさは、結像光学系１６の結像倍率とイメージセンサ８の大きさで決まる。したがって、計測対象物の大きさに応じて、不図示の基板ステージ機構により基板３をＸ方向にステップさせた後にＹ方向に走査することにより、基板３の全面の表面形状を計測することができる。
【００２０】
次に、空間コヒーレンスの制御の目的とその原理について説明する。図３に示すように、開口絞り１３および結像光学系１６を含む結像光学系の開口数（ＮＡ）を制御することにより、空間コヒーレンスが制御される。図３（ａ）は、空間コヒーレンスと開口数（ＮＡ）との関係を示していて、図１のＹＺ平面に対応する。図３において、低コヒーレンスの光源１から放射された光は、結像光学系５およびビームスプリッタ２ａを通して基板３および参照面４に入射し、結像光学系１６を介してイメージセンサ８の撮像面に像を形成する。ここで、基板３に入射し基板３で反射される光が計測光、参照面４に入射し参照面４で反射される光が参照光である。基板３がｚ方向にｄｚ変位すると、イメージセンサ８の撮像面上での参照光に対する計測光の変位量Ｚ１は、式（２）で表される。なお、説明を簡単にするために、結像光学系１６の結像倍率を１としている。
【００２１】
Ｚ１＝２ｄｚｓｉｎ（θｉｎ）  ・・・（２）
ここで、θｉｎは、基板３への計測光の入射角度である。低コヒーレンスの光源１は、点光源の集合体と考えることができる。したがって、同一の点光源から放射された光が参照光と計測光に分割され、その点像が重なる時にのみ光の干渉が生じる。結像光学系１６の像面（イメージセンサ８の撮像面）における点像強度分布Ｉ（ｒ）は、開口絞り１３（１３ａまたは１３ｂ）の円形開口のフラウンホーファー回折での強度分布であり、結像光学系１６の開口数をＮＡとして場合に、式（３）で表すことができる。
【００２２】
【数３】
2013024747.tif 000003
・・・（３）
【００２３】
ここで、ｒは像面における半径、λは波長、Ｊ１は１種１次ベッセル関数であり、ピーク強度を１に正規化した式である。更に、回折像の強度が最初にゼロになるｒの値ｒ０は式（４）で与えられる。
【００２４】
ｒ０＝０．６１λ／ＮＡ  ・・・（４）
式（４）は、エアリディスク（エアリー像）の半径を示す。参照光に対する計測光の変位量Ｚ１が、エアリディスクの直径を超えると、参照光と測定光の点像が重ならなくなり、光の干渉が生じなくなる。干渉が生じる条件は、式（２）、（４）より、式（５）で表わされる。
【００２５】
【数５】
2013024747.tif 000004
・・・（５）
【００２６】
式（５）において、広帯域の波長の光を放射する光源を使用する場合、その中心波長λｃをλとすれば良い（λ＝λｃ）。
【００２７】
更に、式（５）は完全に干渉性が無くなる条件であるが、この範囲内においても、基板３の高さ方向の変位により、参照光に対する計測光の断面方向の位置ずれが生じて干渉性が低下する。干渉性が低下すると、イメージセンサ８によって検出される信号のコントラストが低下し、信号のＳ／Ｎが劣化する。そこで、参照光に対する計測光の断面方向の位置ずれがエアリディスクの半径に相当する条件として、式（６）を使用することもできる。
【００２８】
【数６】
2013024747.tif 000005
・・・（６）
【００２９】
図３（ｂ）には、空間コヒーレンスが低いモード、すなわち高ＮＡのモードにおける点像強度分布が例示され、図３（ｃ）には、空間コヒーレンスが高いモード、すなわち低ＮＡのモードにおける点像強度分布が例示されている。高ＮＡの場合、比較的点像分布関数のピーク強度は高いものの半径が短いため、測定光と参照光との重なる範囲が狭くなり干渉性は低い。一方、低ＮＡの場合は、点像のぼけ量が大きく、測定光と参照光との重なる範囲が広いが、ピーク強度が低い。したがって、高コヒーレンスモードと低コヒーレンスモードとの使い分けを考える。高コヒーレンスモードでは、干渉性が高いので広い高さレンジ（Ｚレンジ）を有するが、ＮＡが小さいために光量が少なく、計測精度が比較的悪い。精度が比較的悪くなる理由としては、例えば、イメージセンサ８の暗電流ノイズ、読み出しノイズ、ショットノイズの影響を受けやすくなることを挙げることができる。そこで、高コヒーレンスモードは、粗検出（プリアライメント）に使用することが好ましい。これは、高コヒーレンスモードでは、高さ（表面位置）が不明の計測対象物を広い高さレンジで計測可能であり、その計測精度は、低コヒーレンスモードにおける高さレンジと同等であれば良いからである。一方、低コヒーレンスモードでは、干渉性が低いために高さレンジが狭いが、ＮＡが大きいために、光量が多く計測精度が良いという特徴がある。また、干渉性がより低いので、レジスト等の半透明膜表面からの反射光と半透膜裏面からの反射光の干渉の妨げることにより、半透明膜表面の形状を、より精度良く計測することが可能である。
【００３０】
以下、計測装置３３における計測シーケンスを例示的に説明する。図４には、第１例における計測シーケンスが示されている。まず、ステップＳ１１では、計測対象である基板（ウエハ）３を計測装置３３に搬入し基板ステージ機構のステージ上に配置する。続いて、ステップＳ１２では、開口絞り１３ｂを光路に挿入して、高コヒーレンスモードを選択する。次に、ステップＳ１３では、基板３の表面（レジストが塗布されている場合にはレジストの表面）の位置（高さ）を計測する。次に、ステップＳ１４では、ステップＳ１３で計測した高さの情報に基づいて、基板３の表面の高さを低コヒーレンスモードで計測することができる位置に基板３の位置を調整する。この時、ステップＳ１３で基板３上の１点を計測して、ステップＳ１４でその計測値に基づいて基板３の傾きを変えずに基板３の高さを調整することができる。あるいは、ステップＳ１３で基板３上の３点以上の領域の高さを計測して、最小二乗法などによって近似平面を求め、基板３の高さと面傾きを調整してもよい。次に、ステップＳ１５では、開口絞り１３ｂを光路から光路外に移動させ、低コヒーレンスモードを選択する。その後、ステップＳ１６では、ステージ機構により基板３をＹ方向に等速走査しながら基板３の表面（レジストが塗布されている場合にはレジストの表面）の位置（高さ）を計測する。基板３の全域の計測が終了すると、ステップＳ１７で基板３を計測装置３３から搬出し、計測を終了する。
【００３１】
次に、図５を参照しながら第２例における計測シーケンスを説明する。まず、ステープＳ２１では、計測対象である基板（ウエハ）３を計測装置３３に搬入し基板ステージ機構のステージ上に配置する。続いて、ステップＳ２２では、開口絞り１３ａによって計測光および参照光のＮＡが定まる状態（即ち、開口絞り１３ｂが光路外に出された状態）にして、高コヒーレンスモードを選択する。次に、ステップＳ２３では、基板３の表面（レジストが塗布されている場合にはレジストの表面）の位置（高さ）を計測する。次に、ステップＳ２４では、ステップＳ２３において得られた計測値の信頼性を評価する。具体的には、干渉信号の信号コントラストまたはＳ／Ｎ、計測値（計測した高さの値）の絶対値または計測値のばらつき量（ステップＳ２３で取得した数点のばらつき量）などを評価する。この評価の結果、信頼度の判定がＯＫである場合にはステップＳ２５に進み、引き続いて、基板ステージ機構によって基板３を走査方向に等速走査しながら基板３の表面（レジストが塗布されている場合にはレジストの表面）の位置（高さ）を計測する。一方、ステップＳ２４で信頼度の判定がＮＧである場合には、計測を中断してステップＳ２７に進む。ステップＳ２７では、開口絞り１３ｂを挿入して、高コヒーレンスモードに切り替える。ステップＳ２８では、基板３の表面（レジストが塗布されている場合にはレジストの表面）の位置（高さ）を計測する。次に、ステップＳ２９では、ステップＳ２８で計測した高さの情報に基づいて、基板３の表面の高さを低コヒーレンスモードで計測することができる位置に基板３の位置を調整する。次に、ステップＳ３０では、開口絞り１３ｂを光路から光路外に移動させて低コヒーレンスモードを選択する。続いて、ステップＳ２５に進み、ステージ機構により基板３をＹ方向に等速走査しながら、基板３の表面（レジストが塗布されている場合にはレジストの表面）の位置（高さ）を計測する。第２例は、初めから計測精度が高い低コヒーレンスモードで計測を行うことにより計測のスループットを向上させることができる。第２例は、基板３の表面の大凡の高さが既知である可能性が高い場合に有用である。
【００３２】
以下、具体的な数値例を挙げて説明する。低コヒーレンスモードにおける開口数（ＮＡ）をｓｉｎ（１度）＝０．００９とし、高コヒーレンスモードにおける開口数（ＮＡ）をｓｉｎ（０．０５度）＝０．０００９とする。入射角度を７７度、中心波長λを０．６μｍとすると、低コヒーレンスモードでは、式（６）より、基板の高さ変位ｄｚ＝２１μｍまでが計測可能なレンジである。一方、高コヒーレンスモードでは、同じく式（６）よりｄｚ＝２１０μｍまでが計測可能なレンジである。基板の厚さばらつきは、一般的には±１００μｍ内に収まるので、高コヒーレンスモードで十分に計測することができる。
【００３３】
図６には、低コヒーレンスモードで取得した分光信号が例示されている。より具体的には、図６には、低コヒーレンスモードによってｚ＝０の高さの表面と、ｚ＝５０μｍの高さの表面とを計測した結果が例示されている。ｚ＝０の場合の信号コントラストは十分にあり、計測再現性は５ｎｍ（３σ）であった。一方、ｚ＝５０μｍの場合の信号コントラストは殆ど無く、高さ計測が不可能であった。なお、開口数は０．５度の場合、ｚ＝５０μｍが、参照光と計測光のずれがエアリディスクの直径に相当する。
【００３４】
図７には、高コヒーレンスモードで取得した分光信号が例示されている。図７に例示されるように、基板３の高さが５０μｍずれた場合においても、十分な信号コントラストが得られている。ＮＡが小さくて光量が少ないため、ｚ＝０の信号を図６の低コヒーレンスモードと比較すると、信号のＳ／Ｎは劣化しているが、ｚ＝０の場合の計測再現性は２０ｎｍ（３σ）、ｚ＝５０μｍの場合の計測再現性は３０ｎｍ（３σ）である。
【００３５】
このように、計測対象の表面の高さの不確定性ｄｚと、入射角度θｉｎと、使用する波長帯域などに基づいて高コヒーレンスモードおよび低コヒーレンスモードの各開口数ＮＡを設計することができる。
【００３６】
なお、低コヒーレンスモードで使用する開口絞りを固定とし、高コヒーレンスモードで使用する開口絞りを可動としたのは、開口絞りの位置が変化すると基板３への入射角度が変化し、計測誤差が生じるためである。高コヒーレンスモードは、粗検出に使用されるので、開口絞りの位置変動による誤差が許容される。
【００３７】
図１に示す構成では、照明方式としてクリティカル照明が採用されているが、ケーラー照明が採用された場合においても同様の効果が得られる。図１１は、クリティカル照明とケーラー照明の構成を示している。図１１（Ａ）は、クリティカル照明の構成図である。焦点距離がｆ１の２つのレンズＡ、Ｂを使用し、レンズＡの前側焦点位置に光源１が配置され、レンズＡの後側焦点位置に開口絞りが配置されている。更に、レンズＢの前側焦点位置がレンズＡの後側焦点位置に一致するようにレンズＢが配置され、レンズＢの後側焦点位置の近傍に基板３の表面位置が一致するように基板３が配置される。一方、図１１（Ｂ）は、ケーラー照明の構成図である。ケーラー照明を採用した構成は、光源１と、焦点距離ｆ２のレンズＣと、焦点距離ｆ３のレンズＤと、焦点距離ｆ３のレンズＥと、視野絞りと、開口絞りとを含む。レンズＣの前側焦点位置に光源１が配置され、レンズＣの後側焦点位置に視野絞りを設置している。更に、レンズＤの前側焦点位置がレンズＣの後側焦点位置に一致するようにレンズＤが配置され、レンズＤの後側焦点位置に開口絞りが配置されている。更に、レンズＥの前側焦点位置がレンズＤの後側焦点位置に一致するようにレンズＥが配置され、レンズＥの後側焦点位置の近傍に基板３の表面位置が一致するように基板３が配置される。
【００３８】
図１に示す構成では、受光側の結像光学系１６に開口絞り１３ａ、１３ｂが配置されるが、照明側の結像光学系５に開口絞り１３ａ、１３ｂが配置されてもよい。
【００３９】
また、図１に示す構成では、２つの空間コヒーレンスを選択的に使用することができるが、３以上の開口絞りを備えることにより３以上の空間コヒーレンスを選択的に使用することができる構成とすることもできる。また、開口絞りの開口部の寸法を連続的または段階的に変更可能な虹彩絞りを採用することによって空間コヒーレンスを可変にしてもよい。
【００４０】
以下、図８を参照しながら本発明の第２実施形態の計測装置３３について説明する。なお、第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態にしたがいうる。光源１から放射された光は、コンデンサレンズ１１で集光された後に透過スリット板３０を通過し、レンズ１２、４２で構成される結像光学系２４に入射する。結像光学系２４を通過した光は、ビームスプリッタ２ａでほぼ半分の光量の２つの光束に分割され、基板３と参照面４にそれぞれ斜入射で入射する。ここで、結像光学系２４は、透過スリット板３０のスリットの像を基板３と参照面４のそれぞれの面上に形成する。透過スリット板３０は、迷光の遮断、計測範囲の規定のために有用である。
【００４１】
基板３で反射された計測光と参照面４で反射された参照光は、ビームコンバイナ２ｂで合成されて合成光（干渉光）となり、レンズ５２、６２を含む結像光学系１６を通過した後に分光器５０に入射する。ここで、基板３と参照面４の面上に形成されたスリットの像が結像光学系１６により入射スリット６に形成される。すなわち、結像光学系２４、１６により、透過スリット板３０と、基板３および参照面４と、分光器５０の入射スリット６とが光学的に共役な関係にされている。入射スリット６を通過した合成光は、分光素子７に入射する。分光素子７は、回折格子で構成され、合成光を入射スリット６の短手方向に波長毎に分離する。分光素子７を通過した光は、イメージセンサ８の撮像面に入射し該撮像面に像を形成する。すなわち、イメージセンサ８は、第１実施形態と同様に、分光干渉信号を一次元位置情報と波長情報として検出する。第２実施形態では、分光器５０は、入射スリット６と、分光素子７（例えば回折格子）と、結像光学系１６により構成される。
【００４２】
投光側の結像光学系２４の瞳には、開口絞り２２が固定的に配置され、受光側の結像光学系１６の瞳には、高コヒーレンスモードであるか高コヒーレンスモードであるかに応じて、開口絞り１３が配置されたり配置されなかったりする。投光側の結像光学系２４内の開口絞り２２の寸法（径）は、受光側の結像光学系１６内の開口絞り１３の寸法（径）より大きい。開口絞り１３は、不図示のアクチュエータにより光路に挿入されたり光路から光路外に出されたりする。開口絞り２２のみが使用される場合が低コヒーレンスモード、光路に開口絞り１３が配置され、開口絞り１３が使用される場合が高コヒーレンスモードである。以上とは反対に、投光側の結像光学系２４の瞳には計測モードに応じて開口絞りが配置されたり配置されなかったりし、受光側の結像光学系１６の瞳には開口絞りが固定的に配置される構成を採用することもできる。
【００４３】
以下、図９を参照しながら本発明の第３の実施形態の計測装置３３について説明する。なお、第２実施形態として言及しない事項は、第１、第２実施形態に従いうる。第３実施形態では、投光系側と受光側にバンドルファイバが使用されている。光源１から放射された光は、コンデンサレンズ１１で集光されてバンドルファイバ２９に入射する。バンドルファイバ２８から出射した光は、レンズ１２、４２で構成される結像光学系２４に入射する。結像光学系２４を通過した光は、ビームスプリッタ２ａでほぼ半分の光量の２つの光束に分割され、基板３と参照面４にそれぞれ斜入射で入射する。基板３で反射された計測光と参照面４で反射された参照光は、ビームコンバイナ２ｂで合成されて合成光（干渉光）となる。この合成光は、レンズ５２、６２を含む結像光学系１６を通過した後にバンドルファイバ２９に入射し、バンドルファイバ２９、更には分光器５０を介してイメージセンサ８に入射する。分光器５０は、第２実施形態と同様の構成を有しうる。
【００４４】
バンドルファイバ２８の入射端２８ａは、図９に示すように概略円形になるようにファイバの素線が束ねられており、光源１からの光を効率良く取り込むことができる。一方、バンドルファイバ２８の出射端２８ｂでは、ファイバ素線が矩形形状になるように束ねられている。これにより、光源１を結像光学系２４から離れた位置に自由に配置することができ、光源１が結像光学系２４に与える熱的な悪影響を低減することができる。更に、バンドルファイバ２８の素線の配列を入射端２８ａから出射端２８ｂまでの間で組み替える構成としたことにより、第２実施形態で説明した透過スリット板３０の機能と同様の機能が提供される。結像光学系２４は、例えば、拡大光学系として構成され、Ｘ方向に関して基板３上の広い範囲に計測光が照射されうる。
【００４５】
バンドルファイバ２９の入射端２９ａと出射端２９ｂの各ファイバ素線はストレートに結ばれており、入射端２９ａおよび出射端２９ｂの双方がバンドルファイバ２８の出射端２８ｂの形状と同じく矩形形状となっている。バンドルファイバ２９により、干渉光は分光器５０に導かれる。分光器５０内の入射スリット６とバンドルファイバ２９の出射端２９ｂの位置を一致させている。あるいは、バンドルファイバ２９の出射端の矩形形状そのものを分光器の入射スリットとする構成でも良い。
【００４６】
このような構成により、分光器５０およびイメージセンサ８を結像光学系１６から離れた位置に自由に配置することができる。受光側の結像光学系１６は、例えば、縮小光学系として構成され、基板３上の計測領域（Ｘ方向）が縮小してバンドルファイバ２９、分光器５０およびイメージセンサ８に投影される。これにより、Ｘ方向の計測領域を拡大することができるので、基板３上の全域を計測するために要する時間を短縮することができる。
【００４７】
空間コヒーレンスの制御あるいは変更の方法は、第２実施形態と同様である。すなわち、投光側の結像光学系２４内の開口絞り２２の径（寸法）が受光側の結像光学系１６の開口絞り１３の径（寸法）よりも大きい。開口絞り２２のみが使用される場合が低コヒーレンスモード、光路に開口絞り１３が配置され、開口絞り１３が使用される場合が高コヒーレンスモードである。投光側の結像光学系２４の瞳には、開口絞り２２が固定的に配置され、受光側の結像光学系１６の瞳には、高コヒーレンスモードであるか高コヒーレンスであるかに応じて、開口絞り１３が配置されたり配置されなかったりする。これとは反対に、投光側の結像光学系２４の瞳には計測モードに応じて開口絞りが配置されたり配置されなかったりし、受光側の結像光学系１６の瞳には開口絞りが固定的に配置される構成を採用することもできる。
【００４８】
以下、図１０を参照しながら本発明の第４実施形態の計測装置について説明する。第４実施形態の計測装置は、基板上に形成された半透明膜の厚さ分布または厚さを計測するように構成されている。図１０（Ａ）には、計測対象物としてのサンプルＳが例示されている。サンプルＳは、Ｓｉ基板２０１と、Ｓｉ基板２０１の上に形成されたＳｉＯ２膜２０２とを有し、計測対象はＳｉＯ２膜２０２の厚さ分布または厚さである。この計測装置としては、第１実施形態乃至第３実施形態の計測装置３３をそのまま使用することができる。最初に、計測装置３３において、高コヒーレンスモードでサンプルＳの表面位置（高さ）を計測し、その計測値に基づいて該表面位置が低コヒーレンスモードにおける計測レンジに入るように基板ステージ機構によりサンプルＳの表面の高さを調整する。その後、高コヒーレンスモードから低コヒーレンスモードに計測モードを変更して、サンプルＳをＹ方向に走査しながら分光干渉信号を取得する。図１０（Ｂ）には、Ｓｉ基板２０１上に１．５μｍの厚さのＳｉＯ２膜２０２が形成されたサンプルＳから得られた分光干渉信号が例示されている。図１０（Ｃ）には、図２を参照しながら説明した信号処理によって得られた信号、即ち、実空間での光路長差を有する白色干渉信号が例示されている（いわゆるＺスキャンの白色干渉信号）。
【００４９】
図１０（Ｃ）において、白色干渉信号に２つのピーク（Ｔ’とＢ’）が存在する。ピークＴ’は、図１０（Ａ）で示されるように、ＳｉＯ２膜２０２の表面で反射された計測光Ｔと参照面４で反射された参照光との光路長が一致することによって生じる。ピークＢ’は、図１０（Ａ）に示されるように、ＳｉＯ２膜２０２とＳｉ基板２０１との界面で反射された計測光Ｂと参照面４で反射された参照光との光路長が一致することによって生じる。計測光Ｔと計測光Ｂとの光路長差は、ＳｉＯ２膜２０２の屈折率がｎ、ＳｉＯ２膜２０２の膜厚がｄである場合、２ｎ・ｄ・ｃｏｓθである。ここで、θは空気とＳｉＯ２膜２０２との界面における屈折角であり、入射角度をθｉｎとした時、スネルの法則により、式（８）が成り立つ。
【００５０】
ｓｉｎθ＝ｎ・ｓｉｎθｉｎ  ・・・（８）
一方、基板３のＺ方向の位置変化に伴う光路長差は、２（Ｂ’−Ｔ’）ｃｏｓθｉｎであるので、双方の光路長差が等しいという関係から、膜厚ｄは、式（９）で与えられる。
【００５１】
【数９】
2013024747.tif 000006
・・・（９）
【００５２】
Ｂ’およびＴ’の位置は、例えば２次関数によるフィッティングなどの手法を用いることにより、高精度に求めることができる。また、基板ステージ機構によってサンプルＳをＹ方向に等速走査することにより、サンプルＳの半透明膜（ＳｉＯ２膜）の厚さ分布の計測を高精度に行うことができる。
【００５３】
以下、図１２を参照しながら本発明の第５実施形態の露光装置ＥＸについて説明する。露光装置ＥＸには、前述の計測装置３３が組み込まれている。露光装置ＥＸは、例えば、照明系ＩＬと、原版ステージ機構ＲＳＭと、投影光学系３２と、基板ステージ機構ＷＳＭ、制御部１０００とを備えている。制御部１０００は、照明系ＩＬ、原版ステージ機構ＲＳＭ、投影光学系３２、基板ステージ機構ＷＳＭおよび計測装置３３を制御する。計測装置３３の参照面４としては、投影光学系３２の最終面（平面）が使用されうる。照明系ＩＬは、光源部８００と、光源部８００から供給される光を用いて原版（レチクル）３１２を照明する照明光学系８０１とを含む。光源部８００は、例えば、レーザーでありうる。レーザーは、波長が約１９３ｎｍの光を発生するＡｒＦエキシマレーザー、波長が約２４８ｎｍの光を発生するＫｒＦエキシマレーザーなどでありうるが、光源の種類はエキシマレーザーに限定されない。例えば、波長が約１５７ｎｍの光を発生するＦ２レーザー、または、波長が２０ｎｍ以下の光を発生するＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光源を採用することができる。
【００５４】
照明光学系８０１は、光源部８００から射出された光束の断面形状をスリット形状に成形し、原版（レチクル）２１を照明する。照明光学系８０１は、例えば、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含みうる。照明光学系８０１は、例えば、コンデンサレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサレンズ、スリット、結像光学系の順で光学素子が配置されて構成されうる。
【００５５】
原版３１は、例えば、石英のプレートの上に遮光部を配置して構成されうる。原版３１は、原版ステージ機構ＲＳＭによって位置決めされる。照明系ＩＬによって照明された原版３１で生じた回折光は、投影光学系３２によって基板３に照射され、これによって基板３に原版３１のパターンの像が形成される。原版３１と基板３とは、互いに光学的に共役な位置に配置される。原版３１と基板３を投影光学系３２の縮小倍率比に従った速度比で走査することにより原版３１のパターンが基板３（のレジスト）に転写される。原版３１の位置は、不図示の原版検出器によって計測され、その計測結果に基づいて原版ステージ機構ＲＳＭによって制御されうる。原版ステージ機構ＲＳＭは、例えば、原版３１を保持する原版チャックを有する原版ステージと、該原版ステージを駆動する駆動機構を含みうる。原版ステージ機構ＲＳＭは、例えば、原版３１をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向およびこれらの各軸の周りの回転方向、即ち６軸に関して原版３１を位置決めすることができる。
【００５６】
投影光学系３２は、原版３１が配置される物体面からの光束を基板３が配置される像面に結像させる光学系である。投影光学系３２は、複数のレンズ素子からなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系等でありうる。
【００５７】
基板３は、例えば、ウエハやガラス基板等のプレートの表面上にフォトレジストが配置された構造を有しうる。基板ステージ機構ＷＳＭは、例えば、基板３を保持する基板チャックを有する基板ステージＷＳと、基板ステージＷＳを駆動する駆動機構を含みうる。基板ステージ機構ＷＳＭは、例えば、基板３をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向およびこれらの各軸の周りの回転方向、即ち６軸に関して原版３１を位置決めすることができる。原版３１および基板３の位置は、レーザー干渉計などの計測器８１によって計測され、その計測結果に基づいて、一定の速度比で駆動されうる。基板ステージＷＳには、基準プレート３９が設けられている。
【００５８】
基板３は、露光時にその表面が投影光学系３２の像面に一致するように制御される。ここで、基板３の表面位置は、計測装置３３によって計測され、その計測結果に基づいて基板ステージ機構ＷＳＭによって基板の表面位置（高さ）が投影光学系３２の像面に一致するように駆動される。基板３の表面位置の計測シーケンスは、基板３を走査方向（Ｙ方向）に走査しながらその表面位置を計測する走査計測と、計測領域を変更するために走査方向と直交する方向（Ｘ方向）に基板３を移動させるステップ移動との繰り返しを含みうる。計測のスループットを高めるために、複数の計測装置３３を備えて、これらにより基板３上の異なる領域の表面位置を並行して計測してもよい。また、複数の計測装置３３を備えて、これらにより基板３上の異なる領域の表面位置を並行して計測し、その計測結果に基づいて基板３の表面のチルトを検出してもよい。
【００５９】
次に、図１３を参照しながら図１２に示す第５実施形態の露光装置ＥＸによる基板を露光方法について説明する。この露光方法は、制御部１０００によって制御されうる。まず、ステップＳ１では、基板（ウエハ）３が露光装置ＥＸに搬入され、ステップＳ１０１では、基板３のアライメント（より正確には、アライメントのための計測）を行う。ここでは、アライメントスコープ（不図示）により、基板３上のマークの位置を検出し、その検出結果に基づいて基板３と原版３１との位置関係が求められる。
【００６０】
ステップＳ１０２では、計測装置３３により、基板３の表面位置（高さ）が計測され、基板３の表面形状データが生成され、制御部１０００内のメモリに保存される。ステップＳ１０３では、基板３は、露光対象のショット領域の走査を開始するための位置に基板ステージ機構ＷＳＭによって位置決めされる。この際に、制御部１０００は、基板３の面形状データに基づいて、投影光学系３２の像面からの基板３の表面のずれ量が低減されるように基板３のＺ方向の位置および傾き（チルト）を基板ステージ機構ＷＳＭに制御させる。ステップＳ１０４では、露光対象のショット領域が走査露光される。この走査露光において、制御部１０００は、像面からのずれ量が低減されるように基板３のＺ方向の位置および傾き（チルト）を基板ステージ機構ＷＳＭに制御させる。これにより、各ショット領域の走査露光において、基板３の走査と同期して基板３の表面を投影光学系３２の像面に一致させることができる。ステップＳ１０５では、制御部１０００は、露光すべきショット領域（即ち、未露光ショット領域）がないかどうかを判断する。そして、制御部１０００は、未露光ショット領域がなくなるまでステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理が繰り返す。全ての露光ショット領域の露光が終了したら、ステップＳ１０６において、基板３が搬出される。
【００６１】
基板３上には、複雑な回路パターンや、スクライブラインなどが存在するので、反射率分布やローカルチルトなどが発生しうる。このため、反射率分布やローカルチルトによる計測誤差を低減できる白色干渉計による表面形状の計測が有用である。ステップＳ１０２では、高コヒーレンスモードで基板３の表面の高さが計測され、その高さ情報に基づいて基板３のＺ方向に関する位置決めがなされ、その後に、低コヒーレンスモードで基板３を走査しながら基板３の表面形状が計測されうる。この方法によれば、基板３の高さを粗検出するためのフォーカスセンサを別途用意する必要がないので露光装置のシステム構成を簡略化することができ、露光装置ＥＸのコストを低減することができる。更に、この方法によれば、最適露光面と基板表面との位置合わせ（フォーカス合わせ）の精度が向上するので、半導体デバイス等のデバイスの性能が向上し、また、製造歩止まりも向上しうる。
【００６２】
以下、図１４を参照しながら本発明の第６実施形態の露光装置ＥＸについて説明する。ここで言及しない事項は、第５実施形態に従いうる。第６実施形態では、基板ステージ機構ＷＳＭがツインステージ構成を有する。より具体的には、露光装置ＥＸは、基板を露光する露光ステーションと、基板を計測する計測ステーションとを有する。露光ステーションでは、計測ステーションにおいて行われた計測の結果に基づいて基板を位置決めして露光がなされる。基板ステージ機構ＷＳＭは、基板ステージＷＳ１、ＷＳ２を有し、一方の基板ステージによって保持された基板３が計測ステーションにおいて計測されているときに、他方の基板ステージによって保持された基板３が露光ステーションにおいて露光される。基板ステージＷＳ１、ＷＳ２には、基準プレート３９が設けられている。
【００６３】
露光ステーションには、照明系ＩＬと、原版ステージ機構ＲＳＭと、投影光学系３２とが配置され、計測ステーションには、計測装置３３と、基板３上のマークの位置を計測するアライメント検出系２００が配置されている。ここで、計測装置３３には、第１乃至第３実施形態のいずれかが提供されうる。
【００６４】
次に、図１５を参照しながら図１４に示す第６実施形態の露光装置ＥＸによる基板を露光方法について説明する。この露光方法は、制御部１０００によって制御されうる。ステップＳ１では、基板（ウエハ）３が露光装置ＥＸに搬入される。続いて、ステップＳ２０１では、制御部１０００は、搬入された基板３がロットの先頭の基板であるかどうかを判定し、当該基板３がロットの先頭の基板であれば処理をステップＳ２０２に進め、そうでなければ処理をステップＳ２０７に進める。ステップＳ２０２では、制御部１０００は、計測装置３３の計測モードを高コヒーレンスモードに設定する。ステップＳ２０３では、制御部１０００は、基板３の表面位置（高さ）の計測処理を実行し、ステップＳ２０４では、その計測処理によって得られた計測値を保存する。ステップＳ２０５では、制御部１０００は、ステップＳ２０４で得られた計測値に基づいて、基板３の表面の高さが低コヒーレンスモードにおける計測レンジに入るように基板ステージ機構ＷＳＭを動作させる。ステップＳ２０６では、計測装置３３の計測モードを低コヒーレンスモードに切り替え、その後、処理をステップＳ２０９に進める。
【００６５】
ステップ２０９では、制御部１０００は、基板３を走査しながら計測装置３３によって分光干渉信号を取得し、その分光干渉信号に基づいて基板３の表面の高さ計測値（ｚ）を取得し、保存する。続いて、ステップＳ２１０では、制御部１０００は、アライメント検出系２００により、基板３上の複数箇所に形成されているアライメントマークの位置を検出し、これにより基板３上のショット領域の位置を計算し、その結果を保存する。
【００６６】
ステップＳ２０１でロットの先頭の基板ではないとの判定がなされた場合は、ステップＳ２０７において、制御部１０００は、計測装置３３のモードを低コヒーレンスモードに設定する。続いて、ステップＳ２０８では、ステップＳ２０４で保存した同一ロットの先頭の基板３の高さ計測値に基づいて、基板３の表面の高さが低コヒーレンスモードにおける計測レンジに入るように基板ステージ機構ＷＳＭを動作させる。その後、ステップ２０９では、制御部１０００は、基板３を走査しながら計測装置３３によって分光干渉信号を取得し、その分光干渉信号に基づいて基板３の表面の高さ計測値（ｚ）を取得し、保存する。続いて、ステップＳ２１０では、制御部１０００は、アライメント検出系２００により、基板３上の複数箇所に形成されているアライメントマークの位置を検出し、これにより基板３上のショット領域の位置を計算し、その結果を保存する。ここで、基板３の厚さはロット間では異なるものの、同一ロットにおける差は僅かであるため、ロットの先頭の基板３の表面の高さ情報を使用することで、２枚目以降の基板３については、高コヒーレンスモードにおける高さの計測を省略することができる。なお、Ｓ２０９における低コヒーレンスモードでの計測の際、計測値や信号に異常がある場合は、計測装置３３の計測モードを高コヒーレンスモードに変更して、粗検出を実施するシーケンス（例えば、図５のＳ２４からＳ３０まで）を追加してもよい。
【００６７】
以上が計測ステーションにおける処理である。その後、計測ステーションにおける処理が終了すると、計測ステーションにあった基板ステージが露光ステーションに移動し、露光ステーションにあった基板ステージが計測ステーションに移動する。そして、ステップＳ２１１では、制御部１０００は、ステップＳ２０９で計測された基板の高さ計測値に基づいて、投影光学系３２の最適結像面に基板３の表面が一致するように、高さ（Ｚ）およびチルト（ωｘ、ωｙ）を基板ステージ機構ＷＳＭに制御させる。これと並行して、ステップＳ２１２では、制御部１０００は、ステップＳ２１０で計測された基板３のショット領域の位置情報に基づいてＸＹ方向の位置を補正しながらＹ方向に基板３が等速駆動されるように基板ステージ機構ＷＳＭを制御する。これと並行して、ステップＳ２１３では、原版３１のパターンを投影光学系３２によって基板３に投影し、基板３を走査露光する。ここで、ここまでの説明から明らかなように、ステップＳ２１１、ステップ２１２およびステップ２１３の動作は、並行して行われる。この後、基板３上の全ショット領域の露光が終了すると、ステップＳ２１４において、露光装置ＥＸから基板３が搬出される。
【００６８】
本発明の好適な実施形態のデバイス製造方法は、例えば、半導体デバイス、液晶デバイス等のデバイスの製造に好適である。前記方法は、感光剤が塗布された基板を、上記の露光装置を用いて露光する工程と、前記露光された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、前記デバイス製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。
【図１】
2013024747.tif 000007
【図２】
2013024747.tif 000008
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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