(57)【要約】      （修正有）【課題】水平方向の駆動に伴う鉛直方向の誤差を算出して鉛直方向の計測精度を向上させた露光装置を提供する。【解決手段】基板ステージが第１領域に位置するときに、基板ステージが水平方向に駆動される前と後との双方において、基板の同一の箇所を第１計測器に複数の計測点で計測させ、第１計測器を用いた第１計測結果に基づいて第１領域における基板ステージの水平方向の駆動に伴う鉛直方向の第１変動量を演算し、第１計測結果から第１変動量を減算して基板の表面形状を表す数値を演算し、基板ステージが第２領域に位置するときの基板の鉛直方向の位置を表す数値から当該基板の表面形状に関する数値を減算して、第２領域における基板ステージの水平方向の駆動に伴う鉛直方向の第２変動量を演算し、第２変動量に基づいて、第２領域における前記基板ステージの鉛直方向の位置を制御する。【選択図】図１１
2009302490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系を介してレチクルのパターンを基板に投影して前記基板を走査露光する露光装置であって、
前記基板を保持する基板ステージを第１領域及び第２領域のそれぞれにおいて水平方向及び鉛直方向に駆動する駆動機構と、
第１領域内の複数の計測点で前記基板の鉛直方向の位置を計測する第１計測器と、
制御器と、
を備え、
前記制御器は、
前記基板ステージが前記第１領域に位置するときに、前記基板ステージが水平方向に駆動される前と後との双方において、基板の同一の箇所を前記第１計測器に前記複数の計測点で計測させ、前記第１計測器を用いた第１計測結果に基づいて前記第１領域における前記基板ステージの水平方向の駆動に伴う鉛直方向の第１変動量を演算し、
前記第１計測結果から前記第１変動量を減算して基板の表面形状を表す数値を演算し、
前記基板ステージが前記第２領域に位置するときの前記基板の鉛直方向の位置を表す数値から当該基板の表面形状に関する前記数値を減算して、前記第２領域における前記基板ステージの水平方向の駆動に伴う鉛直方向の第２変動量を演算し、
前記第２変動量に基づいて、前記第２領域における前記基板ステージの鉛直方向の位置を制御することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
第２領域内の計測点において前記基板の鉛直方向の位置を計測する第２計測器をさらに備え、
前記基板ステージが前記第２領域に位置するときの前記基板の鉛直方向の位置を表す前記数値は、前記第２計測器を用いた第２計測結果から得られることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記第１計測器が前記複数の計測点で計測する基板の箇所と前記第２計測器が前記計測点で計測する基板の箇所とが一致することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記制御器は、前記第２計測器が前記計測点で計測する基板の箇所と同一の箇所における基板の鉛直方向のデータを前記第１計測結果から補間演算し、当該補間演算されたデータに基づいて前記第１変動量を演算することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項５】
前記第１計測器と前記第２計測器とがそれぞれ１回の計測で計測する基板の計測範囲が異なるとき、前記第１計測器及び前記第２計測器の少なくともいずれかによる計測を複数回行って、当該２つの計測器が計測する基板の計測範囲を一致させることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記基板ステージが前記第２領域に位置するときの前記基板の鉛直方向の位置を表す前記数値は、前記第２領域に位置する基板に対して露光により形成したパターンのデフォーカス量から得られることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項７】
前記露光装置は、前記基板上に設置された位置合わせ用マークの位置を検出するオフアクシススコープを前記第２領域にさらに備え、
前記投影光学系は、前記第１領域内で前記第１計測器の近傍に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記露光装置は、前記基板ステージを複数有し、前記第１領域で基板を計測し、前記第１領域で計測された基板をその計測結果に従って位置決めしながら前記第２領域に配置された前記投影光学系を介して露光することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された基板を現像する工程と、
を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパー）は、基板を所定の場所に静止させた状態で、レチクルを通った光を投影光学系にて一定の比率で縮小し、基板上に塗布されたフォトレジストを感光させ、レチクルのパターンを基板に転写する。そして、基板を載置する基板ステージを逐次駆動させることで、基板全面にわたってショットを繰り返し行う。
【０００３】
ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（スキャナー）は、基板を静止して一括露光するステッパーに対し、基板及びレチクルを同期走査（スキャン）させながら、より広い領域を露光する。
【０００４】
通常、露光装置を用いた半導体の製造には、同じ基板に対して何度も露光を行う必要がある。つまり、既にパターンが形成されたショットに対して、精度よく別のパターンを重ねて露光する必要がある。そのためには、ショットの配列を事前に計測しておく必要があり、パターンに事前に計測用のマークを入れておき、スコープを使ってマークを計測する手法が用いられる。スコープには、非露光光を用いたオフアクシススコープ（以下、「ＯＡＳ」と略す。）を用いるのが一般的である。非露光光を用いて計測するためレジストを感光させずに計測することができるが、図６に示すように、レンズを通すことができないため、ＯＡＳはレンズとは離して配置する必要がある。
【０００５】
マークをＯＡＳで計測するためには、マークをＯＡＳのベストピントで計測する必要がある。基板ステージをＺ方向に駆動しＯＡＳのスコープの像面がベストピントとなる位置を探す手法もあるが、それでは計測に時間がかかりスループット上不利なため、通常、別のフォーカスセンサーを使用する手法が用いられる。
【０００６】
ＯＡＳ位置に配置されたフォーカスセンサーは、基板表面をＯＡＳのベストピント位置に合わせるために使用されるものであり、実際の露光時に使用されるものではない。通常、スキャナーでは、レンズ下で露光するとき、基板ステージを駆動させながらフォーカス合わせを行うリアルタイムフォーカスを行う。図６に示されるように、実際の露光位置（スリット）の前後つまりＹ方向にシフトしたところにフォーカスセンサーを配置する。基板ステージが紙面下から走査移動して露光するときは、フォーカスセンサーの計測点６Ｃで基板表面のＺ位置を露光前に計測し、露光位置がスリット位置にくる前に基板ステージをＺ方向に駆動させる。紙面上から基板ステージが走査移動するときには、同様に、フォーカスセンサーの計測点６Ａを用いる。スリット下で基板表面がレンズ像面に追い込まれたかどうかを確認するために、スリット位置にもフォーカスセンサーの計測点６Ｂを配置している。また、Ｘ方向に複数フォーカスセンサーの計測点を配置することで、スリット内の基板表面傾き成分も検出できる。このように、露光直前にフォーカス計測を行うため、予め基板全面のフォーカスの計測を行わなくてよく、スループットは低下しない。
【０００７】
ＯＡＳを用いた露光シーケンスは、以下の通りである。基板が搬送されると、ＯＡＳを使って基板上の各サンプルショットのマークを計測する。計測結果から、基板の置き誤差（ＸＹ、回転成分）や熱膨張などの誤差成分を演算する。そして、レンズ下に基板を持ってきて各ショットを露光する。サンプルショットが多ければ重ね合わせの精度は向上するが、スループットは低下する。
【０００８】
サンプルショットの計測と露光を同時に行い、スループットと精度とを向上させる方式が、基板ステージを２つ用意し、一方の基板に露光を行っているときに他方の基板にＯＡＳによる計測を行うツインステージ構成の露光装置である。なお、基板ステージが１つの場合の構成をシングルステージ構成という。
【０００９】
ツインステージ構成を図７に示す。基板を一方の基板ステージ上に搭載すると、まずＯＡＳによってショットのＸＹ方向の位置ずれを計測する。次に、フォーカスセンサーによって計測点７Ｂで基板全面を計測する。この作業は、他方の基板ステージ上の基板に対する露光と並列して実行される。一方の基板に対してＯＡＳにより計測し、フォーカスを計測することが、他方の基板に対して露光するまでに終了していれば、仮にサンプルショットを増やしたとしてもスループットを悪化させることはない。よって、スループットと精度を両立させることができる。
【００１０】
通常、フォーカスセンサーの計測点７ＢはＸ方向に並んだ構成をとる。これは、Ｙ方向にスキャンしたときに、より多くの幅を計測することで計測時間を短縮するためである。また、レーザ干渉計は、レンズ位置及びＯＡＳ位置のそれぞれに配置される。
【００１１】
基板ステージは、２次元平面（ＸＹ平面）内の任意の場所に、高精度かつ広範囲に渡って駆動されることが要求される。これは、半導体回路の微細化に伴って要求精度がより厳しくなり、同時に、基板の大口径化等に対応するために基板ステージの駆動領域も非常に広範囲にわたるものとする必要があるためである。
【００１２】
基板ステージの位置検出には、レーザ干渉計が一般的に用いられる。レーザ干渉計をＸＹ平面内に配置することで、基板ステージのＸＹ平面内の位置を計測することができる。例えば、図１に示されるように、Ｘ軸計測用のバーミラー２Ａが基板ステージ１にＹ軸方向に沿って搭載されている。Ｘ軸方向の位置を計測するレーザ干渉計３Ａ１は、Ｘ軸に略平行にレーザをバーミラー２Ａに照射し、その反射光と基準光を干渉させることで、基板ステージの相対的な駆動量を検出している。Ｙ軸の計測も同様である。Ｘ軸又はＹ軸の少なくともいずれかの干渉計を２つ用意することで、基板ステージのＺ軸周りの回転角θｚも検出することができる。
【００１３】
レーザ干渉計から得られた位置情報を基にリニアモータ等のアクチュエータ（図示せず）を作動することによって、基板ステージを所定の場所に駆動することができる。
【００１４】
また、回路の微細化に伴うレンズの高ＮＡ化に伴い、レチクルの像を基板に転写するためのフォーカス許容範囲（焦点深度）も狭くなり、フォーカス方向（Ｚ方向）の位置決めに要求される精度は厳しくなってきている。そのため、基板ステージは、ＸＹ平面に直交するＺ軸方向（フォーカス方向）、Ｘ軸方向の傾斜（Ｙ軸周りの回転、チルトあるいはθｙと称す）、Ｙ軸方向の傾斜（Ｘ軸周りの回転、チルトあるいはθｘと称す）も高精度に計測し制御する必要がある。そこで、図１に示すように、Ｘ軸干渉計３Ａ１，３Ａ２をＺ軸方向に２系統並べて配置して同時に位置計測をして、その計測データの差分から基板ステージ１のＸ軸方向の傾斜θｙを計測する方式が提案されている。同様に、Ｙ軸干渉計３Ｂ１，３Ｂ２をＺ軸方向に２系統配置することで、Ｙ軸方向に関する傾斜θｘを計測することができる。
【００１５】
基板ステージ１のＺ軸方向の位置もレーザ干渉計で計測する手法が提案されている。図２は、Ｚ軸方向の位置を検出するためのＺレーザ干渉計構成の一例を示したものである。Ｚレーザ干渉計から照射されたレーザ光は、Ｘステージに搭載された４５度の反射ミラー４Ａで上方向へ反射される。基準となるレンズ定盤に設置される４５度の反射ミラー４Ｂによって、レーザ光は水平方向に反射される。ほぼレンズ中心付近に設置される４５度の反射ミラー４Ｃによって、レーザ光は下方向へ投射される。基板ステージ１に設置される反射ミラー４Ｄによって、レーザ光は垂直に反射され、来た経路を戻る。反射ミラー４ＡはＸステージ上に搭載されており、基板ステージ１のＸ位置が移動すると反射されるレーザ光もＸ方向に移動することになる。したがって、４５度の反射ミラー４Ｂ，４Ｃは、Ｘ軸方向に長いバーミラータイプを使用する。そうすると、基板ステージ１がＸ軸方向に移動しても、基板ステージ１の同じ位置にレーザ光を照射することができる。基板ステージ１がＹ軸方向に移動するとき、４５度の反射ミラー４ＡはＸステージに搭載されているため反射ミラー４Ａの位置は変化せず、レーザ光の位置も変化しない。そのため、基板ステージ１のＹ位置とレーザ光の相対位置が移動することになるため、基板ステージ上には、Ｙ軸方向に伸びたバーミラータイプ４Ｄを設置する。これにより、Ｙ軸方向に基板ステージ１が移動しても、常にレーザ光が基板ステージ１のミラー面に照射することになる。したがって、基板ステージ１がＸＹ平面を移動しても、常にレーザ干渉計で計測が可能となる。
【００１６】
図２のＺ干渉計に換えて、図３に示すように、基板ステージ１にＹ軸方向に伸びた４５度バーミラー４Ｅを設置し、レンズ定盤にＸ軸方向に伸びたバーミラー４Ｆを設置することで、基板ステージ１とレンズ定盤面の相対位置を計測することも可能である。
【００１７】
図２及び図３のどちらの構成においても、ステージの左右（Ｌ側、Ｒ側と称す）に対称にＺ干渉計の構成を施す。ＸＹ全面でＬ側Ｒ側のＺ軸方向の位置が同時に計測できれば、その平均を用いることで基板ステージ１のＺ位置をより正確に計測することが可能となり、また、差分を計測することで基板ステージ１のチルトも計測可能となる。
【００１８】
基板ステージ１がＸ軸方向に駆動したとき、その位置決め精度はＸ軸方向に伸びたバーミラー４Ｂ，４Ｃ，４Ｆの平面精度の影響を受ける。同様に、基板ステージ１がＹ軸方向に駆動したとき、その位置決め精度はＹ方向に伸びたバーミラー４Ｄ，４Ｅの平面精度の影響を受ける。基板ステージ１のＺ軸方向の位置決め精度は、先述のとおりｎｍオーダーの精度が要求されているが、バーミラー全面にわたりｎｍの精度で加工し組み立てることは技術的にも困難である。
【００１９】
特許文献１には、フォーカスセンサーを用いてバーミラーの加工精度による誤差を事前に計測し、基板ステージを駆動させるときの目標位置に加味して、基板ステージのあらゆるＸＹ位置において、Ｚ方向の位置決め精度を向上させる手法が提案されている。バーミラーの加工精度による誤差は、フォーカスセンサーを用いて計測した基板ステージのＸＹ駆動によるＺ誤差（以下、「ステージの走り面」と称す。）に他ならない。この手法では、基板ステージに搭載された基板、又は、基板に換わる反射平面をフォーカスセンサーによって計測する。この計測は基板の表面形状の影響を受けるが、複数のフォーカスセンサーを用いることで基板の表面形状の影響を除去し、ステージの走り面の誤差だけを計測する。図５に示されるように、この手法では、基板上のある箇所Ｐをフォーカスセンサー６Ａで計測した後、基板ステージを駆動して、基板上の同じ箇所Ｐをフォーカスセンサー６Ｂで計測する。基板の形状がどうであれ、同じ箇所Ｐを計測しているため、フォーカスセンサー６Ａと６Ｂは、同じ計測値であるはずである。もし同じ計測値にならないとしたら、それは、基板ステージが駆動によってＺ方向に誤差を持った、すなわち、バーミラーの加工精度の影響を受けたからである。したがって、基板表面の形状の影響を受けずに、バーミラーの形状を計測することができる。
【００２０】
フォーカスセンサーを用いたＺバーミラー（ＺＸバーミラー、ＺＹバーミラーを総称する）の計測手法は、特殊な工具を必要としない自己キャリブレーションが可能である点で優れている。Ｚバーミラーに限らず、Ｘバーミラー、Ｙバーミラーにおいても、装置のリセット時（原点出し時）の衝撃や、経時変化によって変形することも考えられる。そこで、定期的にバーミラーの形状を計測する必要もあり、特殊な工具を必要としないバーミラーの形状の計測手法は、非常に重要である。
【００２１】
図４に示すように、基板ステージ定盤面を基準としてＸＹ平面をスライドする基板ステージ１上にＺ、チルト駆動可能なステージを構成し、リニアエンコーダで基板ステージ１とＺ、チルトステージとの距離を計測する手法もあり得る。図５と図４の手法の違いは、計測対象がバーミラーかステージ定盤面かの違いに過ぎない。以降、バーミラーを用いたＺ、チルト計測手法において記述するが、ステージ定盤面を計測したい場合でもまったく同様に計測可能である。
【特許文献１】特開２００１−１５４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上記のとおり、フォーカスセンサーを用いたＺバーミラーの計測方法は、特殊な工具を必要とせずに装置だけで自己キャリブレーションが可能である点で優れている。しかし、この計測手段は、基板を用いて計測するため、基板の範囲内しか計測できないという欠点を有する。通常、Ｚ軸方向に高精度な位置決め精度が必要な範囲は基板上だけであるため、上記の欠点は大きな問題にはならない。例えば、基板ステージ上に基準マークが配置されており、これが基板の範囲の外であったとしても、マークの位置におけるＺ誤差を事前に計測しておいてオフセット管理しておくことが可能である。
【００２３】
しかし、ＯＡＳ等を用いて露光位置と別の位置で基板上のマークを計測する場合や、ツインステージ構成のようにフォーカス計測やアライメント計測を露光位置と別の場所で行う場合は、上記の欠点により以下に説明する問題が発生する。
【００２４】
［ＯＡＳを用いたシングルステージで発生する問題］
図６に示されるように、ＯＡＳはレンズから離れて構成される。便宜上、ここでは、Ｙ方向にＹｏ［ｍｍ］離れているとする。ＯＡＳでも基板上のショット全面を計測する必要があるため、ＺＹバーミラーはＹｏ［ｍｍ］だけ長く作成する必要がある。しかし、複数のフォーカスセンサーを用いたＺＹのバーミラー計測器は、基板のある領域のみしか計測することができない。そのため、このＯＡＳのために拡張した長さＹｏ分を計測することができない。ＯＡＳ位置にも複数のフォーカスセンサーが配置されていればＯＡＳのために拡張した長さＹｏ分を計測し得る。しかし、計測マークは非常に小さいため、複数のフォーカスセンサーを配置することは、コスト上においても精度上においてもメリットがない。したがって、ＯＡＳ位置においては、複数のフォーカスセンサーを用いたバーミラー計測手法を用いることができない。このように、ＯＡＳ位置でバーミラーが正しく計測されておらず、ステージの走り面が補正されていない状態では、基板上のマークをＯＡＳ下で駆動したとき、Ｚ軸方向における基板ステージの計測誤差が発生する。そのため、レンズ下でフォーカスセンサーにより計測するとき、基板ステージをＺ軸方向に大きく駆動させる必要が発生し、スループットが低下し、装置の生産性を下げてしまう。
【００２５】
［ツインステージにおいて発生する問題］
図７に示されるように、ツインステージ構成では、ＯＡＳ側でフォーカス計測を行うため、通常、ＯＡＳ位置にしかフォーカスセンサーを配置しない。レンズ下には、ステージ交換後の誤差を計測するために、たかだか１つのフォーカスセンサーがあればよい。ステージ交換後の誤差が十分に小さければ、フォーカスセンサーそのものも不要である。そのため、露光位置におけるＺバーミラーの計測を、複数のフォーカスセンサーを用いて行うことができない。レンズ下でＺバーミラーの形状が計測できないから、ＯＡＳ位置で基板全面の形状を計測しても、レンズ位置で露光するときには、Ｚバーミラーの影響で基板ステージがＺ軸方向に誤差を持ってしまう。そのため、正確に基板表面をレンズ像面に一致させることができない。その結果、デフォーカスし、パターンを基板に転写することが不可能となってしまう。
【００２６】
本発明は、基板ステージが水平方向に駆動される全領域において、当該水平方向の駆動に伴う鉛直方向の誤差を算出して鉛直方向の計測精度を向上させ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】
【００２７】
本発明は、投影光学系を介してレチクルのパターンを基板に投影して前記基板を走査露光する露光装置であって、前記基板を保持する基板ステージを第１領域及び第２領域のそれぞれにおいて水平方向及び鉛直方向に駆動する駆動機構と、第１領域内の複数の計測点で前記基板の鉛直方向の位置を計測する第１計測器と、制御器と、を備え、前記制御器は、前記基板ステージが前記第１領域に位置するときに、当該基板ステージが水平方向に駆動される前と後との双方において、基板の同一の箇所を前記第１計測器に前記複数の計測点で計測させ、当該第１計測器を用いた第１計測結果に基づいて前記第１領域における前記基板ステージの水平方向の駆動に伴う鉛直方向の第１変動量を演算し、前記第１計測結果から前記第１変動量を減算して基板の表面形状を表す数値を演算し、前記基板ステージが前記第２領域に位置するときの前記基板の鉛直方向の位置を表す数値から当該基板の表面形状に関する前記数値を減算して、前記第２領域における前記基板ステージの水平方向の駆動に伴う鉛直方向の第２変動量を演算し、前記第２変動量に基づいて、前記第２領域における前記基板ステージの鉛直方向の位置を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、基板ステージが水平方向に駆動される全領域において、当該水平方向の駆動に伴う鉛直方向の誤差を算出して鉛直方向の計測精度を向上させた露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、投影光学系を介してレチクルのパターンを基板ステージに保持された基板に投影して基板を走査露光する本発明に係る露光装置の例を用いて説明する。本発明に係る露光装置は、基板ステージを第１領域及び第２領域のそれぞれにおいて水平方向（Ｘ軸Ｙ軸方向）及び鉛直方向（Ｚ軸方向）に駆動する駆動機構を備える。露光装置は、また、第１領域内の複数の計測点で基板の鉛直方向の位置を計測する第１計測器と後述する制御器をも備える。
［第１の実施形態］
第１の実施形態は、オフアクシススコープ（ＯＡＳ）を用いたシングルステージ構成の露光装置に本発明を適用した例である。ＯＡＳを備えた露光装置を図６に示す。本実施形態において、投影光学系とは離れて配置されたＯＡＳを用いてパターンに事前に形成された位置合わせ用のマークが検出されうる。その後、計測済みの基板は投影光学系を介して基板が露光される。本実施形態において、ＯＡＳが配置されたＯＡＳ領域が第２領域を構成し、投影光学系が配置された領域が第１領域を構成する。投影光学系は、後述する第１領域内の複数の計測点で基板の鉛直方向の位置を計測するフォーカスセンサーの近傍に配置される。
【００３０】
基板ステージ１には、ＸＹ平面を自由に移動可能なＸＹステージと、そのＸＹステージの上に搭載され、Ｚ軸、θｚ方向のチルト補正のために駆動可能な微動ステージとを組み合わせたものを用いる。これにより、ＸＹＺ軸方向の並進駆動及びそれぞれの軸周り（θｘ、θｙ、θｚ）の回転駆動が可能になる。
【００３１】
基板ステージ１のＸ，Ｙ軸方向の位置は、レーザ干渉計３Ａ１，３Ｂ１によって計測される。Ｘ，Ｙ軸方向は駆動ストロークが長いため、Ｘ軸方向の駆動位置を計測するために、Ｙ軸方向に延設されたＸバーミラー２Ａが使用され、Ｙ軸方向の駆動位置を計測するために、Ｘ軸方向に延設されたＹバーミラー２Ｂが利用される。
【００３２】
ＸＹの少なくとも一方の軸側には、レーザ干渉計３Ａ１，３Ｂ１と、それぞれ水平方向に離間して設けられた別個のレーザ干渉計３Ａ３，３Ｂ３を用意することで、ＸＹ平面内における回転方向のずれ量θｚが計測可能となる。例えば、Ｘ軸方向のレーザ干渉計（Ｘレーザ干渉計）３Ａ１に対し、水平方向に間隔Δｙをおき、かつ、３Ａ１と同じＺ軸方向の高さに、ＸＹ平面内の回転を計測するためのθｚレーザ干渉計３Ａ３を配置する。また、Ｘレーザ干渉計３Ａ１に対し、鉛直方向に間隔Δｚをおき、かつ、水平方向に位置ずれなく並び、基板ステージ１のＹ軸まわりの回転を計測するためのθｙレーザ干渉計３Ａ２を配置する。以上の構成で、基板ステージ１のＸＹ位置並びに各軸周りの回転成分であるθ及びチルトを計測可能である。
【００３３】
次に、Ｚ干渉計の構成を説明する。図２に示されるように、基板ステージ１に搭載された４５度ミラー４Ａにより、レーザ光は垂直に上へ反射される。基準となるレンズ定盤に設置される４５度ミラー４Ｂにより、レーザ光は水平に反射される。ほぼレンズ中心付近に設置される４５度ミラー４Ｃにより、レーザ光は垂直に上から下へ投射される。基板ステージ１に設置される反射ミラー４Ｄにより垂直に反射され、レーザ光は来た経路を元に戻る。４５度ミラー４ＡはＸステージ上に構成されており、基板ステージ１のＸ位置が移動すると、反射されるレーザ光もＸ軸方向に移動することになる。そこで、４５度ミラー４Ｂ，４ＣとしてＸ軸方向に長いバーミラーを設置する。そうすると、基板ステージ１がＸ軸方向に移動しても、基板ステージ１の同じ位置にレーザ光を照射することができる。基板ステージ１がＹ軸方向に移動するとき、４５度ミラー４ＡはＸステージに搭載されているため、レーザ光の位置も変化しない。そうすると、基板ステージ１のＹ位置とレーザ光との相対位置が移動することになるため、基板ステージ上には、Ｙ軸方向に伸びたバーミラー４Ｄを設置する。これにより、Ｙ軸方向に基板ステージ１が移動しても、常にレーザ光が基板ステージ１のミラー面に当たることになる。したがって、基板ステージ１がＸＹ平面を移動しても、常にレーザ干渉計で計測することが可能となる。
【００３４】
このようなステージ構成の場合、基板ステージ１のＺ軸方向への精度は、Ｚ軸方向のバーミラー形状に影響される。すなわち、Ｘ軸方向へ基板ステージ１を駆動するときには、バーミラー４Ｂ，４Ｃの表面形状の影響を受け、Ｙ軸方向へ基板ステージ１を駆動するときには、バーミラー４Ｄの表面形状の影響を受ける。バーミラー４Ｂ，４Ｃを称してＺＸバーミラー、バーミラー４ＤをＺＹバーミラーと呼ぶ。
【００３５】
これ以外のＺバーミラー構成、例えば図３に示されるようなステージ構成においても、バーミラー４ＦをＺＸバーミラー、バーミラー４ＥをＺＹバーミラーと定義可能である。
【００３６】
投影光学系（投影レンズ）の下には複数の計測点６Ａ，６Ｂ，６Ｃで基板の鉛直方向の位置を計測する第１計測器としてのフォーカスセンサーが設置されており、レチクルのパターンをレンズ像面に基板表面を合わせることができる。走査露光装置においては、実際の露光位置（投影レンズの下のスリット位置）の少し手前で、事前にフォーカスセンサーで基板表面を計測し、露光位置に基板がきたときに基板表面をレンズ像面に合わせる、リアルタイムフォーカスが行われる。このとき、フォーカスセンサーによるフォーカス計測位置と実際に露光する位置とが異なることになる。したがって、基板ステージ１が水平方向に駆動することに伴い計測結果に変動量、すなわち、ステージ走りの誤差を持っていると、露光位置でフォーカス精度が悪化し、正確に露光することができない。そこで、例えばＺＹバーミラーの表面形状を正確に計測し、ステージの走りを補正することが必須となる。
【００３７】
レンズ下すなわち第１領域において、フォーカスセンサーを用いてＺバーミラーのステージの走りすなわち基板ステージの水平方向の駆動によるＺ軸方向の誤差を演算する第一の工程を説明する。ここでは、ＺＹバーミラーを例としてとりあげる。この第一の工程は、従来から既に提案されている手法である。
【００３８】
基板ステージ１に、まだパターンのない基板を搭載する。当然、基板の表面形状は平坦であるに超したことはない。基板全面にわたって計測する必要はない。ＺＹバーミラーの形状を計測する場合、基板をＹ軸方向に１次元で計測すればよい。通常、図８に示されるように、最も広範囲を計測可能な基板の中心軸付近をＹ軸方向に計測する。以降の計測は、Ｘ軸方向の位置を中心に固定し、Ｙ軸方向のみに基板ステージ１を駆動する。
【００３９】
まず、基板の下端をフォーカスセンサーの計測点６Ａで計測する。このときの、基板ステージ１のＹ軸方向の位置をＹ０とし、フォーカスセンサーの計測点６Ａでの計測結果をＡ（Ｙ０）とする。続いて、基板ステージ１を間隔ＹＦだけＹ軸方向に駆動し、基板上の同一の箇所を計測点６Ｂで計測する。このとき基板ステージのＹ軸方向の位置をＹ１とする。このときのフォーカスセンサーの計測点６Ｂでの計測結果をＢ（Ｙ１）、計測点６Ａでの計測結果をＡ（Ｙ１）とする。同様に、ＹＦだけ基板ステージ１を駆動して、基板上端まで繰り返す。そうすると、Ｙ０〜Ｙｎは以下の関係にある。
Ｙ１＝Ｙ０＋ＹＦ
Ｙ２＝Ｙ１＋ＹＦ＝Ｙ０＋２×ＹＦ
・・・
Ｙｎ＝Ｙｎ−１＋ＹＦ＝Ｙ０＋ｎ×ＹＦ
基板ステージがＹ軸方向にＹＦだけ駆動される前と後との双方における複数の計測点６Ａ，６Ｂでの計測結果Ａ（Ｙ０〜Ｙｎ−１），Ｂ（Ｙ１〜Ｙｎ）は、以下のとおりである。計測結果Ａ（Ｙ０〜Ｙｎ−１），Ｂ（Ｙ１〜Ｙｎ）は、基板ステージ１が第１領域に位置するときに第１計測器により計測した第１計測結果である。
Ａ（Ｙ０）
Ａ（Ｙ１）、Ｂ（Ｙ１）、
Ａ（Ｙ２）、Ｂ（Ｙ２）
・・・
Ａ（Ｙｎ―１）、Ｂ（Ｙｎ―１）
Ｂ（Ｙｎ）
ここで、Ａ（Ｙ０）とＢ（Ｙ１）は、基板の同一の箇所における計測結果である。つまり、ステージ走りが理想的平坦であれば同じ値を示すはずである。つまり、この２つの計測結果の差が、ステージの走りが理想面からずれた量、すなわち、ＺＹバーミラーの形状の影響を受けたものである。この第１計測器の計測結果に基づく第１変動量を、ステージがＹ０→Ｙ１に駆動したときのＺ誤差ΔＺとして、下記のように定義する。
ΔＺ（Ｙ０→Ｙ１）＝Ｂ（Ｙ１）−Ａ（Ｙ０）
ΔＺ（Ｙ１→Ｙ２）＝Ｂ（Ｙ２）−Ａ（Ｙ１）
・・・
ΔＺ（Ｙｎ−１→Ｙｎ）＝Ｂ（Ｙｎ）−Ａ（Ｙｎ−１）
上記式は、基板ステージ１がＹＦだけ駆動したときの誤差の差分を示している。これをＺＹのバーミラーの絶対値に変換するためには、上記の演算結果を累積していけばよい。このとき、絶対値の基準がないため、とりあえずステージがＹ０のときのバーミラーの誤差成分を０と仮定する。
Ｚ（Ｙ０）＝０
Ｚ（Ｙ１）＝Ｚ（Ｙ０）＋ΔＺ（Ｙ０→Ｙ１）＝０＋ΔＺ（Ｙ０→Ｙ１）
Ｚ（Ｙ２）＝Ｚ（Ｙ１）＋ΔＺ（Ｙ１→Ｙ２）＝０＋ΔＺ（Ｙ０→Ｙ１）＋ΔＺ（Ｙ１→Ｙ２）
・・・
Ｚ（Ｙｎ）＝Ｚ（Ｙｎ−１）＋ΔＺ（Ｙｎ−１→Ｙｎ）＝ΔＺ（Ｙ０→Ｙ１）＋・・・＋ΔＺ（Ｙｎ−１→Ｙｎ）
ここで、Ｙ＝Ｙ０をＺＹバーミラーの基準としたが、これは計算の便宜上であり、どこを基準としても問題はない。たとえば、Ｙ＝Ｙｃを、ＺＹバーミラーの基準としたい場合、全配列からＺ（Ｙｃ）の値を引いてやればよい。つまり、以下のようになる。
Ｚ（Ｙ０）→Ｚ（Ｙ０）−Ｚ（Ｙｃ）
Ｚ（Ｙ１）→Ｚ（Ｙ１）−Ｚ（Ｙｃ）
・・・
Ｚ（Ｙｃ）→Ｚ（Ｙｃ）−Ｚ（Ｙｃ）＝０
・・・
Ｚ（Ｙｎ）→Ｚ（Ｙｎ）−Ｚ（Ｙｃ）
以上のようにして演算された形状を、ＺＹバーミラーの形状の関数として、図１３に示される装置の制御器１７のメモリに保存する。実際に、基板ステージ１を駆動する際には、干渉計３Ｂ１の情報から基板ステージ１の現在位置を計測し、その現在位置とＺＹバーミラーの関数からＺ軸方向への補正量を演算し、基板ステージ１のＺ軸方向へ目標位置に対してこの補正量を加算する。実際に、基板ステージ１を駆動したときの補正量の演算には、サンプル点とサンプル点の間を補間演算する必要がある。ここでは詳細は述べないが、サンプル点の間を１次又は高次の関数で補間演算してもよいし、スプライン関数などを用いてもよい。サンプル間隔をＹＦよりも細かくとる手法も可能である。
【００４０】
フォーカスセンサーの計測点６Ａ，６Ｂ，６ＣがそれぞれＸ方向に複数存在していれば、基板ステージ１がＹ軸方向に駆動したときに、基板ステージ１のＸ軸方向のチルト（これをチルトＸと称する）も、同様に計測、補正することができる。また、上記式では、計測点６Ｃを用いていないが、これを用いることで、基板ステージ１がＹ軸方向に駆動したときに、基板ステージ１のＹ軸方向のチルト（これをチルトＹと称する）も同様に計測、補正することができる。
【００４１】
基板が計測できる範囲においては、ステージ走りを理想的な面に補正することが可能となり、パターンを基板に転写する際のフォーカス精度を向上させることができる。通常、高精度なフォーカス精度が必要になるのは、基板にパターンを露光するときであるため、この効果は非常に大きい。
【００４２】
しかし、ＯＡＳを用いて基板上の位置合わせ用マークを計測する場合は、基板ステージ１の駆動する範囲が上記補正関数の外になるため、高精度なフォーカス精度を得ることができない。例えば、レンズ中心からＯＡＳ中心までＹｏだけ離れていると、Ｙｏの長さ分、補正関数が短いことになる。これでも、ＯＡＳの下にフォーカスセンサーがあれば、それをたよりに基板ステージ１をＺ軸方向に駆動することで、基板上のマークをＯＡＳベストピント位置に駆動可能である。しかし、バーミラー形状によっては、このＺ駆動の量が大きくなり駆動に時間がかかるため、スループットを低下させ、装置の生産性を下げてしまう。通常、ＯＡＳ位置では複数の計測点で計測可能なフォーカスセンサーが設置されないため、上記複数の計測点でＺＹバーミラーを計測することができないが、本実施形態は１つの計測点でフォーカスセンサーを用いてＺＹバーミラーを計測する。この１つの計測点でＺＹバーミラーを計測するフォーカスセンサーは、第２領域内（ＯＡＳ領域内）で基板の鉛直方向の位置を計測する第２計測器を構成する。
【００４３】
すなわち、上記従来方式と同様の工程（第一の工程）に加えて、本実施形態は、図１１に示すように、以下に説明する第二以降の工程を行う。
【００４４】
第二の工程では、まず基板の表面形状を表す数値を演算する必要がある。それには、基板上で複数の計測点を用いたＺＹバーミラーの計測結果を用いる。
【００４５】
まず、フォーカスセンサーの計測点６Ｂの計測結果Ｂ（Ｙ１），Ｂ（Ｙ２），・・・，Ｂ（Ｙｎ）の意味合いを考える。これらの計測結果は、基板表面を単純に計測したものであって、基板の表面形状の成分とＺＹバーミラー形状によるステージ走り面の誤差とが含まれ、分離されていない。つまり、基板の表面形状を表す数値を、Ｗ（Ｙ１），Ｗ（Ｙ２），・・・，Ｗ（Ｙｎ）とすると、フォーカスセンサーの計測点６Ｂでの各計測値は以下のとおり表せる。
Ｂ（Ｙ１）＝Ｗ（Ｙ１）＋Ｚ（Ｙ１）
Ｂ（Ｙ２）＝Ｗ（Ｙ２）＋Ｚ（Ｙ２）
・・・
Ｂ（Ｙｎ）＝Ｗ（Ｙｎ）＋Ｚ（Ｙｎ）
ここで、Ｚ（Ｙ）は、レンズ下領域における基板ステージの水平方向の駆動に伴う鉛直方向の第１変動量であるＺＹバーミラーの形状誤差である。ＺＹバーミラーの形状誤差は、フォーカスセンサーの複数の計測点６Ａ，６Ｂでの計測結果を用いることで既に演算済みである。よって、基板の表面形状を表す数値は、制御器１７によって以下のような減算によって演算することができる。
Ｗ（Ｙ１）＝Ｂ（Ｙ１）−Ｚ（Ｙ１）
Ｗ（Ｙ２）＝Ｂ（Ｙ２）−Ｚ（Ｙ２）
・・・
Ｗ（Ｙｎ）＝Ｂ（Ｙｎ）−Ｚ（Ｙｎ）
次に、第三の工程において、第２領域であるＯＡＳの下の第２計測器としてのフォーカスセンサーを用いて同じ基板表面を計測する。その計測結果である第２計測結果を下記のように定義する。
Ｏ（Ｙ１＋Ｙｏ）
Ｏ（Ｙ２＋Ｙｏ）
・・・
Ｏ（Ｙｎ＋Ｙｏ）
ここで、Ｙｏは、レンズ中心からＯＡＳ中心までの距離である。この計測結果は、レンズ下のフォーカス計測結果と同様に、基板の表面形状と第２領域におけるＺＹバーミラーの形状誤差との合算値である。つまり、ＯＡＳの下のフォーカスセンサーによる計測結果は以下のように表される。
Ｏ（Ｙ１＋Ｙｏ）＝Ｗ（Ｙ１）＋Ｚ（Ｙ１＋Ｙｏ）
Ｏ（Ｙ２＋Ｙｏ）＝Ｗ（Ｙ２）＋Ｚ（Ｙ２＋Ｙｏ）
・・・
Ｏ（Ｙｎ＋Ｙｏ）＝Ｗ（Ｙｎ）＋Ｚ（Ｙｎ＋Ｙｏ）
ここで、基板の表面形状Ｗ（Ｙ）は、第二の工程において既に演算済みである。よって、第四の工程において、制御器１７は、以下の減算式を用いて、ＯＡＳ位置でのＺＹバーミラーの形状誤差も演算することが可能となる。ＯＡＳ位置でのＺＹバーミラーの形状誤差は第２領域における基板ステージの水平方向の駆動に伴う鉛直方向の第２変動量である。
Ｚ（Ｙ１＋Ｙｏ）＝Ｏ（Ｙ１＋Ｙｏ）−Ｗ（Ｙ１）
Ｚ（Ｙ２＋Ｙｏ）＝Ｏ（Ｙ２＋Ｙｏ）−Ｗ（Ｙ２）
・・・
Ｚ（Ｙｎ＋Ｙｏ）＝Ｏ（Ｙｎ＋Ｙｏ）−Ｗ（Ｙｎ）
Ｙｏの長さが、基板の範囲（Ｙｎ−Ｙ１）よりも長い場合、つまり、Ｙｏ＞Ｙｎ―Ｙ１の場合、ＺＹバーミラーで補正関数が作成されない領域が発生する。しかし、高精度なＺ位置決め精度が要求される場所において、ＺＹバーミラーの形状誤差が計測できていれば、実用上は問題にならない。
【００４６】
次に、Ｙｏの長さが、基板の範囲より短い場合、つまり、Ｙｏ＜Ｙｎ―Ｙ１の場合は、ＯＡＳ下で計測したＺＹバーミラー形状とレンズ下で計測したＺＹバーミラー形状の補正関数が重なることになる。この場合、重なった領域は、どちらか片方の関数のみを用いてもよいし、両者の平均又は重み付けした平均を用いてもよい。
【００４７】
本実施形態において、フォーカスセンサーにより複数の計測点で基板表面を計測できない場所においても、１つの計測点で計測可能なフォーカスセンサーがあれば、ＺＹバーミラーの形状を計測することが可能となり、ステージ走り面を補正しうる。
【００４８】
従来の方式においては、最低２つの計測点で計測可能なフォーカスセンサーがあれば基板ステージの位置に依存したＺ誤差は求めることができた。図６に示すように、フォーカスセンサーの計測点を少なくとも３つＸ軸方向及びＹ軸方向に並べることで、基板ステージの位置に依存したステージ傾きを計測することもできる。また、本実施形態において、ＯＡＳ位置におけるフォーカスセンサーの計測点を複数並べることでチルトも計測することができる。レンズ位置では基板の表面形状を差し引くためフォーカスセンサーの計測点の数が最低３つとなっているが、図１０に示されるように、ＯＡＳ位置では、基板形状がわかっているので、Ｘ及びＹ軸方向にそれぞれ最低２つずつあればよい。
【００４９】
図１０に示される例では、Ｙ軸方向に基板ステージ１を駆動したときのＺ位置の誤差はフォーカスセンサーの２つの計測点１０Ａ，１０Ｂでの計測結果の平均から演算することができる。また、チルトＸは２つの計測点１０Ａ，１０Ｂでの計測結果の差から演算することができる。同様に、チルトＹを計測したければ、Ｙ軸方向にも最低２つ計測点を配置すればよい。
【００５０】
ＯＡＳ位置に複数の計測点で計測可能なフォーカスセンサーを配置することはコスト的に不利であるため、通常、ＯＡＳ位置には１つの計測点でのみ計測可能なフォーカスセンサーしか配置しない。フォーカスセンサーのその１つの計測点を、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に変更な機構を設けることも可能である。この場合、ＯＡＳ位置のフォーカスセンサーを、図１０の計測点１０Ａで基板の表面形状を計測し、次に計測点を１０Ｂの位置に変更して同様に計測する。計測回数が増え時間がかかるが、装置のコストを抑えることが可能となる。Ｙ軸方向についても、同様である。
【００５１】
第一の工程におけるレンズの下のフォーカスセンサーで計測した基板の箇所と同一の箇所を、第三の工程においてＯＡＳ下のフォーカスセンサーで計測するのが望ましい。しかし、基板の表面形状を関数近似したものを用いるのであれば、第三の工程において計測する場所は第一の工程における計測箇所とまったく同じでなくてもよい。第２領域のフォーカスセンサーが計測する基板の箇所と同一の箇所における基板の鉛直方向のデータを第１領域のフォーカスセンサーの計測結果から補間演算すればよい。
【００５２】
また、レンズの下のフォーカスセンサーとＯＡＳの下のフォーカスセンサーとで基板上の１回の計測による計測範囲が異なる場合、基板上に投影された光の形状が、レンズの下とＯＡＳの下のフォーカスセンサーによって異なることがある。例えば、図９に示されるようにＬＥＤなどの光を基板表面で反射させＣＣＤなどで計測するフォーカスセンサーの場合がそのような場合である。レンズの下においては、露光領域（２０数ｍｍ四方又は２０数ｍｍ×数ｍｍのスリット状）の比較的広い範囲が、レンズのベストフォーカス位置に追い込まれる必要がある。このとき、フォーカスセンサーは、微細なパターンの影響を受けにくくするためある程度計測面積を大きくとる。逆に、ＯＡＳの計測範囲は、数μｍ四方から１０数μｍ四方と非常に微少であり、ＯＡＳ位置のフォーカスセンサーの計測面積も微少でよい。このような場合、計測範囲が広くなるように、狭い方のフォーカスセンサーによる計測を複数回行って、平均化すればよい。または、どちらも同じ範囲を計測するように、レンズ位置及びＯＡＳ位置の両方のフォーカスセンサーによる計測を複数回行いながら、基板ステージ１をＸＹ方向に微少に駆動すればよい。
［第２の実施形態］
第２の実施形態は、基板ステージを複数有するツインステージ構成の露光装置に本発明を適用する例である。ツインステージ構成の露光装置は、第１領域である計測領域で基板を計測し、第１領域で計測された基板をその計測結果に従って位置決めしながら第２領域である露光領域に配置された投影光学系を介して露光する。
【００５３】
ツインステージ構成の場合、図３に示されるような基板ステージ１をＹ軸方向に２つ並べて構成すると仮定する。この場合、第２領域であるレンズの下及び第１領域であるＯＡＳの下には、それぞれ独立にＸＹの干渉計が配置され、それぞれの基板ステージ１は互いに独立に制御される。
【００５４】
ツインステージ構成の装置を用いた露光シーケンスの詳細は、図１２に示すとおりであるが、通常、ＯＡＳの下に基板ステージ１が位置するときに、基板上のショットのマークを計測し、基板全面の形状をフォーカスセンサーで計測する。このとき、フォーカスセンサーはＸ軸方向に長さをもつように配置されており、Ｙ軸方向に基板ステージ１が基板全面を走査しながらフォーカス計測を行う。Ｘ軸方向にずらして、同じようにＹ軸方向の走査を繰り返すことで基板全面の形状を計測する。実際に露光するときには、この基板ステージ１を、基板を保持したままでレンズ位置へ駆動し、ＯＡＳ位置で行ったマーク計測（ショットのＸＹ位置ずれ）、フォーカスセンサーの計測結果（基板の表面形状）の情報から正確に露光を行うことができる。
【００５５】
ＯＡＳの下のフォーカスセンサーを用いてＺＸバーミラーの形状を演算することが可能である。シングルステージ構成の場合で述べた通りであるため、詳細は省略するが、ＺＸバーミラーの形状を正確に計測することが可能である（第一の工程）。また、同時に基板の表面形状の数値も演算しておく（第二の工程）。
【００５６】
次に、レンズの下へ基板ステージ１を移動させた場合、仮に計測点が１つだけのフォーカスセンサーがあると仮定すると、これを用いて基板表面を計測する（第三の工程）。このとき、ＯＡＳの下のフォーカスセンサーで計測した基板上の同じ箇所を計測するのが理想であるが、基板の表面形状を、関数近似したものを用いれば、まったく同じ場所でなくてもよい。
【００５７】
レンズ下のフォーカスセンサーの計測結果は、基板の表面形状と、ＺＸバーミラーの形状との合算値となる。基板の表面形状は、すでに演算済みであるため、この値を引いてやれば、レンズ下における、ＺＸバーミラーの形状を演算することが可能となる（第四の工程）。
【００５８】
Ｙ方向に行いたい場合は、ＯＡＳ下のフォーカスセンサーの計測点を、Ｙ方向にも並べて配置する必要がある。図３に示されるようなステージ構成を用いたツインステージ構成においては、ＺＹバーミラーは、レンズ下及びＯＡＳ下において、共通のバーミラーが使用される。したがって、バーミラーの形状を正確に計測しなくても、ＯＡＳ下で基板全面の形状を計測したとき、バーミラーの形状を含んだ計測結果となり、この情報で露光を行ってもフォーカスの誤差になることはない。この場合でも、ＺＸバーミラーは、レンズ下とＯＡＳ下とで異なるバーミラーを使用するため、それぞれ、正確に形状を演算する必要がある。そのため、Ｘ方向に並んだフォーカスセンサーを用いることは、非常に意味がある。
【００５９】
ツインステージ構成においては、ステージ交換の精度を高めることで、フォーカスセンサーを全く配置しないことも考えられる。この場合は、第三の工程において、実際にパターンを露光してその像を解析することで、レンズの像面と基板表面の位置の関係を計測する。すなわち、露光された像がベストフォーカスであった場合は、基板表面はレンズ像面と一致しているとし、デフォーカスしていた場合、そのデフォーカス量から基板表面とレンズ像面のずれを得るものである。この操作を、ステージを駆動し基板全面において行うことで、フォーカスセンサーを用いた第三の工程と同等の計測値を得ることが可能である。
【００６０】
［露光装置の説明］
本発明で適用される例示的なシングルステージ構成の露光装置を説明する。露光装置は図１４に示すように、照明装置１０１、レチクルを搭載したレチクルステージ１０２、投影光学系１０３、基板を保持する基板ステージ１とを備える。上述したように基板ステージ１は、不図示の駆動機構によってＹ方向に操作移動され、Ｘ方向にステップ移動される。露光装置は、レチクルに形成された回路パターンを基板に投影して走査露光する。
【００６１】
照明装置１０１は回路パターンが形成されたレチクルを照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、例えば、光源としてレーザを使用する。レーザは、波長約193nmのArFエキシマレーザ、波長約248nmのKrFエキシマレーザ、波長約153nmのF2エキシマレーザなどを使用することができる。しかし、レーザの種類はエキシマレーザに限定されず、例えば、YAGレーザを使用してもよいし、そのレーザの個数も限定されない。光源にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザ光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部に使用可能な光源はレーザに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。照明光学系はマスクを照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。
【００６２】
投影光学系１０３は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、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、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォーム等の回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。
【００６３】
レチクルステージ１０２及び基板ステージ１は、例えばリニアモータによって移動可能である。それぞれのステージは同期して移動する。また、レチクルのパターンを基板上に位置合わせするために基板ステージ１及びレチクルステージ１０２に不図示のアクチュエータ（駆動機構）を備える。
【００６４】
第１、第２の実施形態の露光装置を用いて基板を露光する工程の後、露光された基板を現像する工程等を経て、半導体集積回路等の半導体デバイスや、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスが製造されうる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】基板ステージのチルトに関する計測が可能な基板ステージ構成を示す図である。
【図２】Ｚレーザ干渉計の構成を示す図である。
【図３】Ｚレーザ干渉計の他の構成を示す図である。
【図４】ステージ定盤の基準ステージ構成を示す図である。
【図５】ステージ位置に依存したＺ誤差をフォーカスセンサーの複数の計測点で計測する方法を示す図である。
【図６】ＯＡＳを用いたシングルステージにおけるフォーカスセンサーの構成を示す図である。
【図７】ツインステージにおけるフォーカスセンサーの構成を示す図である。
【図８】ステージ位置に依存したＺ誤差をフォーカスセンサーの複数の計測点で計測する領域を示す図である。
【図９】レンズ位置及びＯＡＳ位置のフォーカスセンサーの計測範囲を示す図である。
【図１０】ＯＡＳ位置にフォーカスセンサーの複数の計測点を配置した図である。
【図１１】シングルステージにおける手順を示すフローチャートである。
【図１２】ツインステージにおける手順を示すフローチャートである。
【図１３】位置決めステージを制御するための制御ブロック図である。
【図１４】露光装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１：基板ステージ
２Ａ：Ｘバーミラー
２Ｂ：Ｙバーミラー
３Ａ１：Ｘレーザ干渉計
３Ａ２，３Ｂ２：チルトレーザ干渉計
３Ａ３，３Ｂ３：ヨーレーザ干渉計
３Ｂ１：Ｙレーザ干渉計
４Ａ，４Ｂ：４５度ミラー
４Ｃ：ＺＸバーミラー
４Ｄ：ＺＹバーミラー
４Ｅ１：ＺＹバーミラー（ＺＹＬ）
４Ｅ２：ＺＹバーミラー（ＺＹＲ）
４Ｆ１：ＺＸバーミラー（ＺＸＬ）
４Ｆ２：ＺＸバーミラー（ＺＸＲ）
６Ａ〜６Ｄ，７Ａ〜７Ｂ，１０Ａ〜１０Ｂ：フォーカスセンサーの計測点
８：基板ステージ定盤
１５Ａ１〜１５Ａ２，１５Ｂ１〜１５Ｂ２：リニアモータ
１６Ａ１，１６Ａ３，１６Ｂ１：レーザ干渉計カウンター
１７：制御器
１８：リニアモータドライバー
【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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【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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