JP2002198303A - 露光装置、光学特性計測方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 専用の計測用原版を用いることなく、各種自
己計測を行うことが可能な露光装置を提供する。 【解決手段】 露光装置１００は、各種自己計測に用い
られる複数種類の計測用マークが形成されたレチクルＦ
Ｍ板ＲＦＭと、レチクルＦＭ板ＲＦＭが載置された移動
ステージＲＳＴと、スリット２２が形成されたスリット
板９０を含む空間像計測器５９とを備えている。ステー
ジＲＳＴによって、照明光ＩＬによって照明可能な投影
光学系ＰＬの物体側焦点面位置近傍にレチクルＦＭ板Ｒ
ＦＭに形成された各種自己計測に用いられる複数種類の
計測用マークのそれそれを位置させて、照明光ＩＬを計
測マークに照射し、その計測マークの空間像を空間像計
測器５９を用いて計測することにより、専用の計測用原
版を別に用意することなく、各種自己計測が可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置、光学特
性計測方法、及びデバイス製造方法に係り、更に詳しく
は、半導体素子、液晶表示素子等を製造するリソグラフ
ィ工程で用いられる露光装置、該露光装置を構成する投
影光学系の光学特性の計測に好適な光学特性計測方法、
及び前記露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子又は液晶表示素子
等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フォトマ
スク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）の
パターンを、投影光学系を介して表面にフォトレジスト
等の感光剤が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の
基板上に転写する投影露光装置、例えばステップ・アン
ド・リピート方式の縮小投影露光装置（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）等が用い
られている。

【０００３】ところで、半導体素子等を製造する場合に
は、異なる回路パターンを基板上に幾層にも積み重ねて
形成する必要があるため、回路パターンが描画されたレ
チクルと、基板上の各ショット領域に既に形成されたパ
ターンとを正確に重ね合わせることが重要である。かか
る重ね合せを精度良く行うためには、投影光学系の光学
特性が所望の状態に調整されることが必要不可欠であ
る。

【０００４】この投影光学系の光学特性の調整の前提と
して、光学特性を正確に計測する必要がある。この光学
特性の計測方法として、所定の計測用パターンが形成さ
れた計測用マスクを用いて露光を行い、計測用パターン
の投影像が転写形成された基板を現像して得られるレジ
スト像を計測した計測結果に基づいて光学特性を算出す
る方法（以下、「焼き付け法」と呼ぶ）が、主として用
いられている。この他、実際に露光を行うことなく、計
測用マスクを照明光により照明し投影光学系によって形
成された計測用パターンの空間像（投影像）を計測し、
この計測結果に基づいて光学特性を算出する方法（以
下、「空間像計測法」と呼ぶ）も行われている。かかる
空間像の計測及びこれに基づく投影光学系のディストー
ション等の検出については、例えば、特開平１０−２０
９０３１号公報等などに詳細に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の露光装置では、
例えば搭載された投影光学系の光学特性等を自らの持つ
空間像計測器、その他の計測器を用いて計測する、いわ
ゆる自己計測を行う際には、計測用のマークが形成され
た計測専用のレチクル（以下、「専用レチクル」と呼
ぶ）が主として用いられていた。

【０００６】しかしながら、専用レチクル用いて自己計
測を行う場合には、計測の度にその専用レチクルを装置
に装着しなければならず、特に最近の露光装置では各種
の自己計測を行う必要があるため、例えば各種自己計測
を連続的に行うような場合には、異なる専用レチクルに
計測の度に交換しなければならない。このため、その作
業自身及び専用レチクルの管理が煩雑であった。

【０００７】また、専用レチクルを装置に装着する度に
その専用レチクルの姿勢が変化し、計測誤差を生じるこ
とがあった。また、専用レチクルを用いる場合、通常の
使用時、例えば連続運転中などには、専用レチクルとデ
バイス製造用のレチクルとの交換時間が露光装置のスル
ープット低下の要因となるため、それほど頻繁に計測を
行うことが困難であった。

【０００８】また、空間像計測により、投影光学系の光
学特性を計測する場合、その光軸に直交する面内の空間
像の位置を計測し、その計測結果に基づいて投影光学系
の光学特性を算出することがあるが、そのような場合に
計測中に空間像計測器の位置を計測するレーザ干渉計の
ドリフト等に起因する計測誤差が発生することがあっ
た。

【０００９】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その第１の目的は、専用の計測用原版を用いること
なく、各種自己計測を行うことが可能な露光装置を提供
することにある。

【００１０】本発明の第２の目的は、投影光学系のテレ
セントリシティを精度良く計測することができる光学特
性計測方法を提供することにある。

【００１１】本発明の第３の目的は、デバイスの生産性
を向上させることができるデバイス製造方法を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の露光装
置は、照明光により所定のパターンを照明し、前記パタ
ーンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置で
あって、各種自己計測に用いられる複数種類の計測マー
クが形成された自己計測用原版と；前記自己計測用原版
が載置され、前記照明光によって照明可能な前記投影光
学系の物体側焦点面位置近傍に前記自己計測用原版を移
動させることが可能な自己計測用原版載置ステージと；
を備える。

【００１３】これによれば、自己計測用原版載置ステー
ジによって、照明光によって照明可能な投影光学系の物
体側焦点面位置近傍に自己計測用原版に形成された各種
自己計測に用いられる複数種類の計測マークのいずれを
も位置させることができる。このため、照明光を計測マ
ークに照射し、その計測マークの像を投影光学系の像側
焦点焦点近傍に結像させ、その像を検出することによ
り、専用の計測用原版を別に用意することなく、各種自
己計測が可能となる。

【００１４】この場合において、請求項２に記載の露光
装置の如く、前記投影光学系の光軸に垂直な２次元面内
に配置され計測用パターンが形成されたパターン形成部
材と、前記計測用パターンを介した前記照明光を光電変
換する光電変換素子とを有する空間像計測器と；前記照
明光によって前記自己計測用原版の少なくとも一部が照
明され、前記投影光学系によってその像側焦点面近傍に
前記照明光で照明された前記計測用パターンの空間像が
形成された際に、該空間像と前記計測用パターンとが相
対走査されるように前記自己計測用原版載置ステージと
前記パターン形成部材との少なくとも一方を移動させる
移動制御装置と；を更に備えることとすることができ
る。

【００１５】上記請求項１及び２に記載の各露光装置に
おいて、前記自己計測用原版載置ステージは、請求項３
に記載の露光装置の如く、前記自己計測用原版載置ステ
ージは、前記所定のパターンが形成されたマスクが載置
されるマスクステージであることとすることができる。

【００１６】この場合において、請求項４に記載の露光
装置の如く、前記基板が載置されるとともに、基準マー
クが設けられた基板ステージと；前記マスクステージ上
に存在するマークを観察する観察顕微鏡と；前記基板を
ロット単位で露光する際に、各ロット先頭の基板の露光
時には、前記自己計測用原版、前記空間像計測器、及び
前記駆動装置を用いて前記自己計測用原版上の計測マー
クの空間像計測を行い、その計測結果に基づいて前記投
影光学系の倍率を算出するとともに、前記各ロット内の
先頭以外の基板の露光時には、自己計測用原版及び前記
マスクの一方のマークと、前記基板ステージ上の基準マ
ークの投影光学系を介した像とを前記観察顕微鏡を用い
て観察し、その観察結果に基づいて前記投影光学系の倍
率を算出する制御装置と；を更に備えることとすること
ができる。

【００１７】上記請求項１及び２に記載の各露光装置に
おいて、請求項５に記載の発明の如く、前記自己計測用
原版は、前記所定のパターンが形成されたマスクである
こととすることができる。

【００１８】上記請求項１〜５に記載の各露光装置にお
いて、請求項６に記載の露光装置の如く、前記自己計測
用原版に形成された計測マークには、前記投影光学系の
ディストーション計測マーク、ベストフォーカス計測用
の繰り返しマーク、ベストフォーカス計測用の疑似孤立
線マーク、前記基板との重ね合せ誤差計測用のアライメ
ントマークの少なくとも１つが含まれることとすること
ができる。

【００１９】上記請求項１〜５に記載の各露光装置にお
いて、請求項７に記載の露光装置の如く、前記自己計測
用原版に形成された計測マークには、孤立線マークと、
所定のピッチを有するラインアンドスペースマークとが
含まれることとすることができる。

【００２０】請求項８に記載の光学特性計測方法は、投
影光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法であっ
て、前記投影光学系の有効視野内の第１の検出点に計測
マークを位置させてその計測マークの空間像を形成し、
前記投影光学系の光軸方向に関する第１位置で前記空間
像に対して計測用パターンを相対的に走査して前記計測
用パターンを介した光を光電変換して前記空間像に対応
する光強度分布を計測する工程と；前記投影光学系の有
効視野内の第２の検出点に計測マークと同一又は異なる
計測マークを位置させてその計測マークの空間像を形成
し、前記投影光学系の光軸方向に関する第２位置で前記
空間像に対して前記計測用パターンを相対的に走査して
前記計測用パターンを介した光を光電変換して前記空間
像に対応する光強度分布を計測する工程と；前記計測用
パターンが前記光軸方向の第１位置にあるときの前記空
間像の計測結果から得られる前記空間像の前記光軸に直
交する面内の結像位置と、前記計測用パターンが前記光
軸方向の第２位置にあるときの前記空間像の計測結果か
ら得られる前記空間像の前記光軸に直交する面内の結像
位置との相対位置関係を求め、該相対位置関係から前記
投影光学系のテレセントリシティを算出する工程と；を
含む。

【００２１】これによれば、投影光学系の有効視野内の
第１の検出点に位置させた計測マークの空間像を光軸方
向の第１位置に対応する面内で計測した計測結果から得
られる空間像の光軸に直交する面内の結像位置（以下、
「第１の結像位置」と呼ぶ）と、投影光学系の有効視野
内の第２の検出点に位置させた計測マークの空間像を光
軸方向の第２位置に対応する面内で計測した計測結果か
ら得られる空間像の光軸に直交する面内の結像位置（以
下、「第２の結像位置」と呼ぶ）との相対位置関係、す
なわち光軸直交面内での第１の結像位置と第２の結像位
置との相対距離、及び光軸方向の第１位置と第２位置と
の距離に基づいて、投影光学系のテレセントリシティを
算出するので、例えば第１の結像位置、第２の結像位置
の計測に際し、レーザ干渉計等の計測値を用いていた場
合に、レーザ干渉計にドリフト等が生じていても第１の
結像位置、第２の結像位置の計測結果には同等の誤差が
含まれる結果、干渉計ドリフトなどに起因する計測誤差
の影響の殆どないテレセントリシティの高精度な計測が
可能となる。

【００２２】請求項９に記載のデバイス製造方法は、リ
ソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記
リソグラフィ工程では、請求項１〜７のいずれか一項に
記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
〜図１６に基づいて説明する。図１には、一実施形態に
係る露光装置１００の概略的な構成が示されている。こ
の露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式
の走査型投影露光装置、すなわちいわゆるスキャニング
・ステッパである。

【００２４】この露光装置１００は、光源及び照明光学
系を含む照明系１０、マスクとしてのレチクルＲを保持
するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、基板と
してのウエハＷを保持してＸＹ平面内を自在に移動可能
な基板ステージとしてのウエハステージＷＳＴ、及びこ
れらを制御する制御系等を備えている。

【００２５】前記照明系１０は、光源、照度均一化光学
系（コリメータレンズ、フライアイレンズ等から成
る）、照明系開口絞り板（通常照明用の円形の開口絞
り、小σ照明用の小σ絞り、輪帯照明用の輪帯絞り、変
形照明用の四重極絞り等がほぼ等角度間隔で形成されて
いる）、リレーレンズ系、照明視野絞りとしてのレチク
ルブラインド及びコンデンサレンズ系等（いずれも図１
では図示省略）を含んで構成されている。

【００２６】前記光源としては、ここでは、一例とし
て、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）又はＡ
ｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を出力するエ
キシマレーザ光源が用いられるものとする。

【００２７】前記レチクルブラインドは、開口形状が固
定の不図示の固定レチクルブラインドと開口形状が可変
の可動レチクルブラインド１２（図１では図示省略、図
２参照）とから構成されている。固定レチクルブライン
ドは、レチクルＲのパターン面の近傍又はその共役面か
ら僅かにデフォーカスした面に配置され、レチクルＲ上
の長方形スリット状の照明領域（図１における紙面直交
方向であるＸ軸方向に細長く伸び図１における紙面内左
右方向であるＹ軸方向の幅が所定幅の長方形スリット状
の照明領域）ＩＡＲを規定する長方形開口が形成されて
いる。また、可動レチクルブラインド１２は、レチクル
Ｒのパターン面に対する共役面に配置され、走査露光時
の走査方向（ここでは、Ｙ軸方向とする）及び非走査方
向（Ｘ軸方向とする）にそれぞれ対応する方向の位置及
び幅が可変の開口部を有する。但し、図２及び図３では
説明を簡単にするために、可動レチクルブラインド１２
がレチクルＲに対して照明系側近傍に配置されているよ
うに示されている。

【００２８】照明系１０によると、光源で発生した露光
光としての照明光（以下、「照明光ＩＬ」と呼ぶ）は不
図示のシャッタを通過した後、照度均一化光学系により
照度分布がほぼ均一な光束に変換される。照度均一化光
学系から射出された照明光ＩＬは、照明系開口絞り板上
のいずれか開口絞り、リレーレンズ系を介して前記レチ
クルブラインドに達する。このレチクルブラインドを通
過した光束は、リレーレンズ系、コンデンサレンズ系を
通過して回路パターン等が描かれたレチクルＲの照明領
域ＩＡＲを均一な照度で照明する。

【００２９】なお、可動レチクルブラインド１２は、走
査露光の開始時及び終了時に主制御装置２０によって制
御され、照明領域ＩＡＲを更に制限することによって、
不要な部分の露光が防止されるようになっている。ま
た、本実施形態では、可動レチクルブラインド１２が、
後述する空間像計測器による空間像の計測の際の照明領
域の設定にも用いられる。

【００３０】前記レチクルステージＲＳＴ上には、レチ
クルＲが、例えば真空吸着（又は静電吸着）により固定
されている。レチクルステージＲＳＴは、ここでは、リ
ニアモータ等を含む不図示のレチクルステージ駆動系に
より、後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直なＸＹ
平面内で２次元的に（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ平面
に直交するＺ軸回りの回転方向（θｚ方向）に）微少駆
動可能であるとともに、レチクルベース２６上をＹ軸方
向に指定された走査速度で移動可能となっている。この
レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲの全面が少なく
とも投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを横切ることができるだ
けのＹ軸方向の移動ストロークを有している。

【００３１】レチクルステージＲＳＴの−Ｙ側端部近傍
には、自己計測用原版としてのレチクルフィデューシャ
ルマーク板（以下、「レチクルマーク板」と略述する）
ＲＦＭがＸ軸方向に沿ってかつレチクルＲと並んで配置
されている。このレチクルマーク板ＲＦＭは、レチクル
Ｒと同材質のガラス素材、例えば合成石英やホタル石、
フッ化リチウムその他のフッ化物結晶などから成り、レ
チクルステージＲＳＴに固定されている。なお、このレ
チクルマーク板ＲＦＭの具体的構成等については後述す
る。レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲの全面とレ
チクルマーク板ＲＦＭの全面とが少なくとも投影光学系
ＰＬの光軸ＡＸを横切ることができる程度のＹ軸方向の
移動ストロークを有している。

【００３２】また、レチクルステージＲＳＴには、レチ
クルＲ及びレチクルマーク板ＲＦＭの下方に、照明光Ｉ
Ｌの通路となる開口がそれぞれ形成されている。また、
レチクルベース２６の投影光学系ＰＬのほぼ真上の部分
には、照明光ＩＬの通路となる、照明領域ＩＡＲより大
きな長方形の開口が形成されている。

【００３３】レチクルステージＲＳＴ上には、レチクル
レーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１３
からのレーザビームを反射する移動鏡１５が固定されて
おり、レチクルステージＲＳＴのＸＹ面内の位置（Ｚ軸
回りの回転方向であるθｚ方向の回転を含む）はレチク
ル干渉計１３によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分
解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクルス
テージＲＳＴ上には走査露光時の走査方向（Ｙ軸方向）
に直交する反射面を有する移動鏡と非走査方向（Ｘ軸方
向）に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、レ
チクル干渉計１３はＹ軸方向に少なくとも２軸、Ｘ軸方
向に少なくとも１軸設けられているが、図１ではこれら
が代表的に移動鏡１５、レチクル干渉計１３として示さ
れている。

【００３４】レチクル干渉計１３からのレチクルステー
ジＲＳＴの位置情報は、ワークステーション（又はマイ
クロコンピュータ）から成る主制御装置２０に送られ、
主制御装置２０ではレチクルステージＲＳＴの位置情報
に基づいてレチクルステージ駆動系を介してレチクルス
テージＲＳＴを駆動制御する。

【００３５】また、レチクルＲの上方には、投影光学系
ＰＬを介してレチクルＲ上又はレチクルマーク板ＲＦＭ
上のマークとウエハステージＷＳＴ上の後述する基準マ
ーク板ＦＭ上の基準マークとを同時に観察するための露
光波長を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライ
メント系から成る観察顕微鏡としての一対のレチクルア
ライメント顕微鏡（以下、便宜上「ＲＡ顕微鏡」と呼
ぶ）２８が（但し、図１においては紙面奥側のＲＡ顕微
鏡は不図示）が設けられている。これらのＲＡ顕微鏡２
８の検出信号は、不図示のアライメント制御装置を介し
て、主制御装置２０に供給されるようになっている。こ
の場合、レチクルＲからの検出光をそれぞれのＲＡ顕微
鏡２８に導くための不図示の偏向ミラーが移動自在に配
置され、露光シーケンスが開始されると、主制御装置２
０からの指令のもとで、不図示のミラー駆動装置により
偏向ミラーが待避される。なお、ＲＡ顕微鏡２８と同等
の構成は、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開
示されており、公知であるからここでは詳細な説明は省
略する。

【００３６】前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージ
ＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸの
方向がＺ軸方向とされ、ここでは両側テレセントリック
な縮小系であり、光軸ＡＸ方向に沿って所定間隔で配置
された複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が
使用されている。この投影光学系ＰＬの投影倍率は、例
えば１／４倍（又は１／５倍）等となっている。このた
め、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲ上
のスリット状照明領域ＩＡＲが照明されると、このレチ
クルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを
介してそのスリット状照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの
回路パターンの縮小像（部分倒立像）が表面にフォトレ
ジストが塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに
共役な露光領域ＩＡに形成される。

【００３７】前記ウエハステージＷＳＴは、ステージベ
ース１６上面に沿って例えば磁気浮上型２次元リニアア
クチュエータから成る不図示のウエハステージ駆動系に
より、ＸＹ２次元面内（θｚ回転を含む）で自在に駆動
されるようになっている。ここで、２次元リニアアクチ
ュエータは、Ｘ駆動コイル、Ｙ駆動コイルの他、Ｚ駆動
コイルをも有しているため、ウエハステージＷＳＴは、
Ｚ、θｘ（Ｘ軸回りの回転方向）、θｙ（Ｙ軸回りの回
転方向）の３自由度方向にも微少駆動が可能な構成とな
っている。

【００３８】ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハホル
ダ２５が載置され、このウエハホルダ２５によってウエ
ハＷが真空吸着（又は静電吸着）によって保持されてい
る。また、ウエハステージＷＳＴ上には、ベースライン
計測用基準マーク、レチクルアライメント用の基準マー
ク（この基準マークは後述する倍率測定の際にも用いら
れる）、その他の基準マークが形成された基準マーク板
ＦＭが固定されている。この基準マーク板ＦＭの表面は
ウエハＷとほぼ同一高さとされている。

【００３９】なお、ウエハステージＷＳＴに代えて、リ
ニアモータあるいは平面モータ等の駆動系によってＸＹ
２次元面内でのみ駆動される２次元移動ステージを用い
る場合には、ウエハホルダ２５を、Ｚ、θｘ、θｙの３
自由度方向に例えばボイスコイルモータ等によって微少
駆動されるＺ・レベリングテーブルを介してその２次元
移動ステージ上に搭載すれば良い。

【００４０】前記ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハ
レーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）３１か
らのレーザビームを反射する移動鏡２７が固定され、外
部に配置されたウエハ干渉計３１により、ウエハステー
ジＷＳＴのＺ方向を除く５自由度方向（Ｘ、Ｙ、θｚ、
θｘ、及びθｚ方向）の位置が例えば０．５〜１ｎｍ程
度の分解能で常時検出されている。

【００４１】ここで、実際には、ウエハステージＷＳＴ
上には、走査露光時の走査方向であるＹ軸方向に直交す
る反射面を有する移動鏡と非走査方向であるＸ軸方向に
直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、ウエハ干
渉計３１はＹ軸方向及びＸ軸方向にそれぞれ複数軸設け
られているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡２７、
ウエハ干渉計３１として示されている。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、主制御装置２０では前記位置情報（又は速度情
報）に基づいて不図示のウエハステージ駆動系を介して
ウエハステージＷＳＴのＸＹ面内の位置を制御する。

【００４２】また、ウエハステージＷＳＴの内部には、
投影光学系ＰＬの光学特性の計測に用いられる空間像計
測器５９を構成する光学系の一部が配置されている。こ
こで、空間像計測器５９の構成について詳述する。この
空間像計測器５９は、図２に示されるように、ウエハス
テージＷＳＴに設けられたステージ側構成部分、すなわ
ちパターン形成部材としてのスリット板９０、レンズ８
４、８６から成るリレー光学系、光路折り曲げ用のミラ
ー８８、送光レンズ８７と、ウエハステージＷＳＴ外部
に設けられたステージ外構成部分、すなわちミラーＭ、
受光レンズ８９、光電変換素子としての光センサ２４、
及び該光センサ２４からの光電変換信号の信号処理回路
４２等とを備えている。

【００４３】これを更に詳述すると、スリット板９０
は、図２に示されるように、ウエハステージＷＳＴの一
端部上面に設けられた上部が開口した突設部５８ａに対
し、その開口を塞ぐ状態で上方から嵌め込まれている。
このスリット板９０は、平面視長方形の受光ガラス８２
の上面に遮光膜を兼ねる反射膜８３が形成され、その反
射膜８３の一部に計測用パターンとしての所定幅（２
Ｄ）のスリット状の開口パターン(以下、「スリット」
と呼ぶ）２２がパターンニングされて形成されている。

【００４４】前記受光ガラス８２の素材としては、ここ
では、ＫｒＦエキシマレーザ光、あるいはＡｒＦエキシ
マレーザ光の透過性の良い、合成石英、あるいはホタル
石などが用いられる。

【００４５】スリット２２下方のウエハステージＷＳＴ
内部には、スリット２２を介して鉛直下向きに入射した
照明光束（像光束）の光路を水平に折り曲げるミラー８
８を介在させてレンズ８４，８６から成るリレー光学系
（８４、８６）が配置され、このリレー光学系（８４、
８６）の光路後方のウエハステージＷＳＴの＋Ｙ側の側
壁に、リレー光学系（８４、８６）によって所定光路長
分だけリレーされた照明光束をウエハステージＷＳＴの
外部に送光する送光レンズ８７が固定されている。

【００４６】送光レンズ８７によってウエハステージＷ
ＳＴの外部に送り出される照明光束の光路上には、Ｘ軸
方向に所定長さを有するミラーＭが傾斜角４５°で斜設
されている。このミラーＭによって、ウエハステージＷ
ＳＴの外部に送り出された照明光束の光路が鉛直上方に
向けて９０°折り曲げられるようになっている。この折
り曲げられた光路上に送光レンズ８７に比べて大径の受
光レンズ８９が配置されている。この受光レンズ８９の
上方には、光センサ２４が配置されている。これら受光
レンズ８９及び光センサ２４は、所定の位置関係を保っ
てケース９２内に収納され、該ケース９２は取付け部材
９３を介してベース１６の上面に植設された支柱９４の
上端部近傍に固定されている。

【００４７】前記光センサ２４としては、微弱な光を精
度良く検出することが可能な光電変換素子（受光素
子）、例えばフォト・マルチプライヤ・チューブ（ＰＭ
Ｔ、光電子増倍管）などが用いられる。光センサ２４の
出力信号を処理する信号処理回路４２は、増幅器、サン
プルホルダ、Ａ／Ｄコンバータ（通常１６ビットの分解
能のものが用いられる）などを含んで構成される。

【００４８】なお、前述の如く、スリット２２は反射膜
８３に形成されているが、以下においては、便宜上スリ
ット板９０にスリット２２が形成されているものとして
説明を行う。なお、スリット２２の配置、及び寸法につ
いては、後述する。

【００４９】上述のようにして構成された空間像計測器
５９によると、レチクルＲ又はレチクルマーク板ＲＦＭ
に形成された計測マークの投影光学系ＰＬを介しての投
影像（空間像）の計測（これについては後述する）の際
に、投影光学系ＰＬを透過してきた照明光ＩＬによって
スリット板９０が照明されると、そのスリット板９０上
のスリット２２を透過した照明光ＩＬがレンズ８４、ミ
ラー８８及びレンズ８６、送光レンズ８７を介してウエ
ハステージＷＳＴの外部に導き出される。そして、その
ウエハステージＷＳＴの外部に導き出された光は、ミラ
ーＭによって光路が鉛直上方に折り曲げられ、受光レン
ズ８９を介して光センサ２４によって受光され、該光セ
ンサ２４からその受光量に応じた光電変換信号（光量信
号）が信号処理回路４２を介して主制御装置２０に出力
される。

【００５０】本実施形態の場合、計測マークの投影像
（空間像）の計測はスリットスキャン方式により行われ
るので、その際には、送光レンズ８７が、受光レンズ８
９及び光センサ２４に対して移動することになる。そこ
で、空間像計測器５９では、所定の範囲内で移動する送
光レンズ８７を介した光がすべて受光レンズ８９に入射
するように、各レンズ、及びミラーＭの大きさが設定さ
れている。

【００５１】このように、空間像計測器５９では、スリ
ット板９０、レンズ８４，８６、ミラー８８、及び送光
レンズ８７により、スリット２２を介した光をウエハス
テージＷＳＴ外に導出する光導出部が構成され、受光レ
ンズ８９及び光センサ２４によって、ウエハステージＷ
ＳＴ外へ導出された光を受光する受光部が構成されてい
る。この場合、これら光導出部と受光部とは、機械的に
分離されている。そして、空間像計測に際してのみ、光
導出部と受光部とは、ミラーＭを介して光学的に接続さ
れる。

【００５２】すなわち、空間像計測器５９では、光セン
サ２４がウエハステージＷＳＴの外部の所定位置に設け
られているため、光センサ２４の発熱に起因してレーザ
干渉計３１の計測精度等に悪影響を与えたりすることが
ない。また、ウエハステージＷＳＴの外部と内部とをラ
イトガイド等により接続していないので、ウエハステー
ジＷＳＴの外部と内部とがライトガイドにより接続され
た場合のようにウエハステージＷＳＴの駆動精度が悪影
響を受けることもない。

【００５３】勿論、熱の影響を排除できるような場合に
は、光センサ２４をウエハステージＷＳＴの内部に設け
ても良い。なお、空間像計測器５９を用いて行われる空
間像計測方法、光学特性計測方法などについては、後に
詳述する。

【００５４】図１に戻り、投影光学系ＰＬの側面には、
ウエハＷ上のアライメントマーク（位置合わせマーク）
を検出するマーク検出系としてのオフアクシス・アライ
メント系ＡＬＧが設けられている。本実施形態では、こ
のアライメント系ＡＬＧとして、画像処理方式のアライ
メントセンサ、いわゆるＦＩＡ（ Field Image Alignme
nt）系が用いられている。このアライメント系ＡＬＧ
は、図２に示されるように、アライメント用光源３２、
ハーフミラー３４、第１対物レンズ３６、第２対物レン
ズ３８、撮像素子（ＣＣＤ）４０等を含んで構成されて
いる。ここで、光源３２としては、ブロードバンドの照
明光を出射するハロゲンランプ等が用いられる。このア
ライメント系ＡＬＧでは、図３に示されるように、光源
３２からの照明光により、ハーフミラー３４、第１対物
レンズ３６を介してウエハＷ上のアライメントマークＭ
ｗを照明し、そのアライメントマーク部分からの反射光
を第１対物レンズ３６、ハーフミラー３４、第２対物レ
ンズ３８を介して撮像素子４０で受光する。これによ
り、撮像素子の受光面にアライメントマークＭｗの明視
野像が結像される。そして、この明視野像に対応する光
電変換信号、すなわちアライメン卜マークＭｗの反射像
に対応する光強度信号が撮像素子４０から不図示のアラ
イメント制御装置を介して主制御装置２０に供給され
る。主制御装置２０では、この光強度信号に基づき、ア
ライメント系ＡＬＧの検出中心を基準とするアライメン
トマークＭｗの位置を算出するとともに、その算出結果
とそのときのウエハ干渉計３１の出力であるウエハステ
ージＷＳＴの位置情報とに基づいて、ウエハ干渉計３１
の光軸で規定されるステージ座標系におけるアライメン
卜マークＭｗの座標位置を算出するようになっている。

【００５５】更に、本実施形態の露光装置１００では、
図１に示されるように、主制御装置２０によってオンオ
フが制御される光源を有し、投影光学系ＰＬの結像面に
向けて多数のピンホール又はスリットの像を形成するた
めの結像光束を、光軸ＡＸに対して斜め方向より照射す
る照射系６０ａと、それら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系６０ｂとから成る斜入射光
式の多点焦点位置検出系が設けられている。主制御装置
２０では、投影光学系ＰＬにフォーカス変動が生じた場
合には、受光系６０ｂ内の図示しない平行平板の反射光
束の光軸に対する傾きを制御することにより、投影光学
系ＰＬのフォーカス変動に応じて多点焦点位置検出系
（６０ａ、６０ｂ）にオフセットを与えてそのキャリブ
レーションを行うようになっている。なお、本実施形態
の焦点位置検出系（６０ａ、６０ｂ）と同様の多点焦点
位置検出系の詳細な構成は、例えば特開平６−２８３４
０３号公報等に開示されている。

【００５６】主制御装置２０では、後述する走査露光時
等に、受光系６０ｂからの焦点ずれ信号（デフォーカス
信号）、例えばＳカーブ信号に基づいて焦点ずれが零と
なるように、不図示のウエハステージ駆動系を介してウ
エハステージＷＳＴのＺ軸方向への移動、及び２次元点
に傾斜（すなわち、θｘ，θｙ方向の回転）を制御す
る、すなわち多点焦点位置検出系（６０ａ、６０ｂ）を
用いてウエハステージＷＳＴの移動を制御することによ
り、照明光ＩＬの照射領域（照明領域ＩＡＲと結像関
係）内で投影光学系ＰＬの結像面とウエハＷの表面とを
実質的に合致させるオートフォーカス（自動焦点合わ
せ）及びオートレベリングを実行する。

【００５７】次に、本実施形態の露光装置１００におけ
る露光工程の動作について簡単に説明する。

【００５８】まず、不図示のレチクル搬送系によりレチ
クルＲが搬送され、ローディングポジションにあるレチ
クルステージＲＳＴに吸着保持される。次いで、主制御
装置２０により、ウエハステージＷＳＴ及びレチクルス
テージＲＳＴの位置が制御され、レチクルＲ上に形成さ
れた不図示のレチクルアライメントマークの投影像（空
間像）が空間像計測器５９を用いて後述するようにして
計測され、レチクルパターン像の投影位置が求められ
る。すなわち、レチクルアライメントが行われる。な
お、レチクルアライメントは、前述した一対のＲＡ顕微
鏡２８により、レチクルＲ上の一対のレチクルアライメ
ントマーク（不図示）の像とウエハステージＷＳＴ上の
基準マーク板ＦＭに形成されたレチクルアライメント用
基準マークの投影光学系ＰＬを介した像とを同時に観察
し、両マーク像の相対位置関係と、そのときのレチクル
干渉計１３及びウエハ干渉計３１の計測値とに基づいて
レチクルパターン像の投影位置を求めることにより行っ
ても良い。

【００５９】次に、主制御装置２０により、スリット板
９０がアライメント系ＡＬＧの直下へ位置するように、
ウエハステージＷＳＴが移動され、アライメント系ＡＬ
Ｇによって空間像計測器５９の位置基準となるスリット
２２が検出される。主制御装置２０では、このアライメ
ント系ＡＬＧの検出信号及びそのときのウエハ干渉計３
１の計測値、並びに先に求めたレチクルパターン像の投
影位置に基づいて、レチクルＲのパターン像の投影位置
とアライメント系ＡＬＧとの相対位置、すなわちアライ
メント系ＡＬＧのベースライン量を求める。

【００６０】かかるベースライン計測が終了すると、主
制御装置２０により、例えば特開昭６１−４４４２９号
公報などに詳細に開示されるＥＧＡ（エンハンスト・グ
ローバル・アライメント）等のウエハアライメントが行
われ、ウエハＷ上の全てのショット領域の位置が求めら
れる。なお、このウエハアライメントに際して、ウエハ
Ｗ上の複数のショット領域のうちの予め定められた所定
のサンプルショットのウエハアライメントマークＭｗが
アライメント系ＡＬＧを用いて、前述した如くして計測
される（図３参照）。

【００６１】次いで、主制御装置２０では、上で求めた
ウエハＷ上の各ショット領域の位置情報及びベースライ
ン量に基づいて、干渉計３１、１３からの位置情報をモ
ニタしつつ、ウエハステージＷＳＴを第１ショット領域
の走査開始位置に位置決めするとともに、レチクルステ
ージＲＳＴを走査開始位置に位置決めして、その第１シ
ョット領域の走査露光を行う。

【００６２】すなわち、主制御装置２０では、レチクル
ステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのＹ軸方向逆
向きの相対走査を開始し、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴが
それぞれの目標走査速度に達すると、照明光ＩＬによっ
てレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光
が開始される。この走査露光の開始に先立って、光源の
発光は開始されているが、主制御装置２０によって可動
レチクルブラインド１２の各ブレードの移動がレチクル
ステージＲＳＴの移動と同期制御されているため、レチ
クルＲ上のパターン領域外への露光光ＥＬの照射が遮光
されることは、通常のスキャニング・ステッパと同様で
ある。

【００６３】主制御装置２０では、特に上記の走査露光
時にレチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動速度Ｖｒ
とウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の移動速度Ｖｗとが
投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比に維持される
ようにレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳ
Ｔを同期制御する。

【００６４】そして、レチクルＲのパターン領域の異な
る領域が照明光ＩＬで逐次照明され、パターン領域全面
に対する照明が完了することにより、ウエハＷ上の第１
ショット領域の走査露光が終了する。これにより、レチ
クルＲの回路パターンが投影光学系ＰＬを介して第１シ
ョット領域に縮小転写される。

【００６５】こうして第１ショット領域の走査露光が終
了すると、ウエハステージＷＳＴを第２ショット領域の
走査開始位置へ移動させるショット間のステッピング動
作を行う。そして、その第２ショット領域の走査露光を
上述と同様にして行う。以後、第３ショット領域以降も
同様の動作を行う。

【００６６】このようにして、ショット間のステッピン
グ動作とショットの走査露光動作とが繰り返され、ステ
ップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の全てのショ
ット領域にレチクルＲのパターンが転写される。

【００６７】ここで、上記の走査露光中には、投影光学
系ＰＬに一体的に取付けられたフォーカスセンサ（６０
ａ、６０ｂ）を用いて、前述したオートフォーカス、オ
ートレベリングが行われる。

【００６８】ところで、上記の走査露光中に、レチクル
ＲのパターンとウエハＷ上のショット領域に既に形成さ
れたパターンとが正確に重ね合わせられるためには、投
影光学系ＰＬの結像特性やベースライン量が正確に計測
されていること、及び投影光学系ＰＬの結像特性が所望
の状態に調整されていることなどが重要である。

【００６９】本実施形態では、上記の結像特性の計測
に、前述した空間像計測器５９が用いられる。以下、こ
の空間像計測器５９による空間像計測、及び投影光学系
ＰＬの結像特性の計測等について詳述する。

【００７０】図２には、空間像計測器５９を用いて、レ
チクルマーク板ＲＦＭに形成された計測マークＰＭの空
間像が計測されている最中の状態が示されている。な
お、レチクルマーク板ＲＦＭに代えて、空間像計測専用
のレチクル、あるいはデバイスの製造に用いられるレチ
クルＲに専用の計測マークを形成したものなどを用いる
ことも可能である。

【００７１】ここで、空間像計測の説明に先立って、レ
チクルマーク板ＲＦＭについて、図４及び図５に基づい
て説明する。

【００７２】次に、レチクルマーク板ＲＦＭについて説
明する。図４には、レチクルステージＲＳＴ上に固定さ
れたレチクルマーク板ＲＦＭが取り出して示されてい
る。この図４は、図１における底面図に相当する。

【００７３】このレチクルマーク板ＲＦＭは、Ｙ軸方向
（走査方向）の長さが例えば約１６ｍｍ（投影倍率が１
／４倍としてウエハ上で４ｍｍ）、Ｘ軸方向（非走査方
向）の長さが例えば約１５０ｍｍである。このレチクル
マーク板ＲＦＭの非スキャン方向（Ｘ軸方向）の両端部
を除く中央部約１００ｍｍ（投影倍率が１／４倍として
ウエハ上で２５ｍｍ）の領域が照明光ＩＬが照射可能な
有効照射領域ＩＡＦとなっている。この有効照射領域Ｉ
ＡＦのＸ軸方向の両端部（斜線部の領域）に前述した一
対のＲＡ顕微鏡２８により、観察可能なレチクルアライ
メントマーク（不図示）が形成されている。

【００７４】また、有効照射領域ＩＡＦのＸ軸方向中心
のＹ軸方向両端部には、約１ｍｍ角の他マーク禁止領域
のガラス部分（抜き領域）を設け、該抜き領域の内部に
クロム等により回転調整マークＰＭθ₁、ＰＭθ₂が形成
されている。また、有効照射領域ＩＡＦのＹ軸方向のほ
ぼ中央部には、Ｘ軸方向に沿って所定間隔、例えば４ｍ
ｍ間隔（投影倍率が１／４倍としてウエハ上で１ｍｍ間
隔）で複数のＡＩＳマークブロック６２₁が配置されて
いる。また、これらの４ｍｍ間隔で配置されたＡＩＳマ
ークブロック６２₁の他、多点焦点位置検出系（６０
ａ，６０ｂ）の結像光束の照射点に対応する投影光学系
ＰＬの有効視野内の検出点に位置決め可能な位置にも、
ＡＩＳマークブロック６２₂が配置されている。このた
め、本実施形態では、例えば投影光学系ＰＬの像面形状
の計測や、多点焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）の各
センサの出力に対するオフセット設定や原点位置（検出
基準位置）の再設定等のキャリブレーションのための計
測を、空間像計測により行う際に、スリット板９０のス
リット２２中心で投影光学系ＰＬの光軸方向位置（Ｚ位
置）を計測することが可能となる。従って、スリット板
９０の面精度の設定を緩やかにすることができる。な
お、以下においては、特に必要な場合を除き、ＡＩＳマ
ークブロック６２₁、ＡＩＳマークブロック６２₂を、特
に区別することなく、ＡＩＳマークブロック６２と表示
する。

【００７５】レチクルマーク板ＲＦＭでは、ＡＩＳマー
クブロック６２は、走査方向（Ｙ軸方向）には、１行し
か設けられていないが、投影光学系ＰＬのスキャン方向
の各点を検出点として空間像計測を行う場合には、レチ
クルステージＲＳＴを移動して行えば良い。

【００７６】次に、各ＡＩＳマークブロック６２内のマ
ーク配置の一例について図５に基づいて説明する。図５
には、ＡＩＳマークブロック６２が拡大して示されてい
る。この図５に示されるように、ＡＩＳマークブロック
６２内には、ネガ型アライメントマーク・サブブロック
６３ａ₁，６３ａ₂、ポジ型アライメントマーク・サブブ
ロック６３ｂ₁，６３ｂ₂、ネガ型ラインアンドスペース
マーク・サブブロック６４ａ、ポジ型ラインアンドスペ
ースマーク・サブブロック６４ｂ、ネガ型シーケンシャ
ルコママーク・サブブロック６５ａ₁，６５ａ₂、ポジ型
シーケンシャルコママーク・サブブロック６５ｂ₁，６
５ｂ₂、ネガ型１次元ボックスマーク・サブブロック６
６ａ₁，６６ａ₂、ポジ型１次元ボックスマーク・サブブ
ロック６６ｂ₁，６６ｂ₂、ネガ型追加マーク・サブブロ
ック６７ａ、ポジ型追加マーク・サブブロック６７ｂ等
が設けられている。なお、以下においては、ラインアン
ドスペースは、Ｌ／Ｓと略述する。

【００７７】前記ネガ型Ｌ／Ｓマーク・サブブロック６
４ａ内には、例えば線幅０．４μｍ〜４．０μｍまでの
デューティ比１：１のＬ／Ｓマークから成るネガマーク
ＰＭ ₁が配置されている。ここで、ネガマークとは、ク
ロム層に形成された開口パターンから成るマークを意味
する。この他、このネガ型Ｌ／Ｓマーク・サブブロック
６４ａ内には、応用計測マークとして線幅異常測定用の
ネガマークＰＭ₂も配置されている。この線幅異常測定
用のネガマークＰＭ₂は、例えば線幅０．４μｍ〜０．
８μｍのデューティ比１：１のＬ／Ｓマークが８０μｍ
ピッチで並んでいるネガマークである。各Ｌ／Ｓマーク
としては、周期方向がＸ軸方向のものとＹ軸方向のもの
とが設けられている。

【００７８】前記ネガ型シーケンシャルコママーク・サ
ブブロック６５ａ₁内には、周期方向をＸ軸方向とする
異なる線幅のデューティ比１：１のＬ／Ｓマークから成
るネガマークＰＭ₃が一定間隔で配置されている。ネガ
型シーケンシャルコママーク・サブブロック６５ａ₂内
には、周期方向をＹ軸方向とする異なる線幅のデューテ
ィ比１：１のＬ／Ｓマークから成るネガマークＰＭ₄が
一定間隔で配置されている。

【００７９】前記ネガ型１次元ボックスマーク・サブブ
ロック６６ａ₁内には、例えば線幅４０μｍ程度の太い
ラインパターンと、例えば線幅０．４〜０．５６μｍ程
度の細いラインパターンがＸ軸方向に所定間隔（例え
ば、４０μｍ程度）で並んだ１次元マークから成るネガ
マークＰＭ₅が配置されている。また、前記ネガ型１次
元ボックスマーク・サブブロック６６ａ₂内には、マー
クＰＭ₅と同様に構成され配列方向をＹ軸方向とするネ
ガマークＰＭ₆が配置されている。

【００８０】前記ネガ追加マーク・サブブロック６７ａ
内には、いろいろな線幅のデューティ比が１：１以外の
Ｌ／Ｓマーク、例えばデューティ比１：９以上の擬似凝
立線マークＰＭ₇や、楔型マーク（ＳＭＰマーク）Ｐ
Ｍ₈、その他孤立線等のネガマークが配置されている。
これらのマークＰＭ₇，ＰＭ₈も配列方向がＸ軸方向のも
のとＹ軸方向のものとが設けられている。

【００８１】前記ネガ型アライメントマーク・サブブロ
ック６３ａ₁内には、例えば配列方向がＸ軸方向の線幅
２４μｍのデューティ比１：１のＬ／Ｓマークから成る
ネガマーク（ＦＩＡマーク）ＰＭ₉が配置されている。
また、ネガ型アライメントマーク・サブブロック６３ａ
₂内には、例えば配列方向がＹ軸方向の線幅２４μｍの
デューティ比１：１のＬ／Ｓマークから成るネガマーク
（ＦＩＡマーク）ＰＭ ₁₀が配置されている。

【００８２】前記ポジ型Ｌ／Ｓマーク・サブブロック６
４ｂ内には、例えば線幅０．４μｍ〜４．０μｍまでの
デューティ比１：１のＬ／Ｓマークから成るポジマーク
ＰＭ ₁₁が配置されている。ここで、ポジマークとは、所
定面積の他マーク禁止領域のガラス部分（抜き領域）内
にクロム等のパターンで形成されたマークを意味する。
この他、このポジ型Ｌ／Ｓマーク・サブブロック６４ｂ
内には、応用計測マークとして線幅異常測定用のポジマ
ークＰＭ₁₂も配置されている。各Ｌ／Ｓマークとして
は、周期方向がＸ軸方向のものとＹ軸方向のものとが設
けられている。

【００８３】前記ポジ型シーケンシャルコママーク・サ
ブブロック６５ｂ₁内には、周期方向をＸ軸方向とする
異なる線幅のデューティ比１：１のＬ／Ｓマークから成
るポジマークＰＭ₁₃が一定間隔で配置されている。ポジ
型シーケンシャルコママーク・サブブロック６５ｂ₂内
には、周期方向をＹ軸方向とする異なる線幅のデューテ
ィ比１：１のＬ／Ｓマークから成るポジマークＰＭ₁₄が
一定間隔で配置されている。

【００８４】前記ポジ型１次元ボックスマーク・サブブ
ロック６６ｂ₁内には、例えば線幅４０μｍ程度の太い
ラインパターンと、例えば線幅０．４〜０．５６μｍ程
度の細いラインパターンがＸ軸方向に所定間隔（例え
ば、４０μｍ程度）で並んだ１次元マークから成るポジ
マークＰＭ₁₅が配置されている。また、前記ポジ型１次
元ボックスマーク・サブブロック６６ｂ₂内には、マー
クＰＭ₁₅と同様に構成され配列方向をＹ軸方向とするポ
ジマークＰＭ₁₆が配置されている。

【００８５】前記ポジ型追加マーク・サブブロック６７
ｂ内には、いろいろな線幅のデューティ比が１：１以外
のＬ／Ｓマーク、例えばデューティ比１：９以上の擬似
凝立線マークＰＭ₁₇や、楔型マーク（ＳＭＰマーク）Ｐ
Ｍ₁₈、その他孤立線等のポジマークが配置されている。
これらのマークＰＭ₁₇，ＰＭ₁₈等も配列方向がＸ軸方向
のものとＹ軸方向のものとが設けられている。

【００８６】前記ポジ型アライメントマーク・サブブロ
ック６３ｂ₁内には、例えば配列方向がＸ軸方向の線幅
２４μｍのデューティ比１：１のＬ／Ｓマークから成る
ポジマーク（ＦＩＡマーク）ＰＭ₁₉が配置されている。
また、ポジ型アライメントマーク・サブブロック６３ｂ
₂内には、例えば配列方向がＹ軸方向の線幅２４μｍの
デューティ比１：１のＬ／Ｓマークから成るポジマーク
（ＦＩＡマーク）ＰＭ ₂₀が配置されている。

【００８７】この他、ＡＩＳマークブロック６２内に
は、１２０μｍ角（投影倍率１／４でウエハ面上では３
０μｍ角）の正方形マークから成るネガマーク（ＢＯＸ
マーク）ＰＭ₂₁、Line in BoxマークＰＭ22（これにつ
いては更に後述する）なども配置されている。

【００８８】ここで、空間像計測器５９を用いた空間像
計測の方法について簡単に説明する。前提としてスリッ
ト板９０には、例えば図６（Ａ）に示されるように、Ｘ
軸方向に伸びる所定幅２Ｄのスリット２２が形成されて
いるものとする。

【００８９】空間像の計測に当たり、主制御装置２０に
より、可動レチクルブラインド１２が不図示のブライン
ド駆動装置を介して駆動され、図２に示されるように、
レチクルＲの照明光ＩＬの照明領域が計測マークＰＭを
含む所定領域のみに制限される。ここで、計測マークＰ
Ｍとしては、Ｙ軸方向に周期性を有するデューティ比
１：１のＬ／Ｓマーク、例えば前述したマークＰＭ₁な
どが用いられるものとする。

【００９０】この状態で、照明光ＩＬがレチクルマーク
板ＲＦＭに照射されると、図２に示されるように、計測
マークＰＭによって回折、散乱した光（照明光ＩＬ）は
投影光学系ＰＬにより屈折され、該投影光学系ＰＬの像
面に計測マークＰＭの空間像（投影像）ＰＭ’が形成さ
れる。このとき、ウエハステージＷＳＴは、空間像計測
器５９のスリット板９０上のスリット２２の＋Ｙ側（又
は−Ｙ側）に前記空間像ＰＭ’が形成される位置に設定
されているものとする。このときの空間像計測器５９の
平面図が図６（Ａ）に示されている。

【００９１】そして、主制御装置２０により、ウエハス
テージ駆動系を介してウエハステージＷＳＴが図６
（Ａ）中に矢印Ｆで示されるように＋Ｙ方向に駆動され
ると、スリット２２が空間像ＰＭ’に対してＹ軸方向に
走査される。この走査中に、スリット２２を通過する光
（照明光ＩＬ）がウエハステージＷＳＴ内の光導出部、
ミラーＭ、受光レンズ８９を介して光センサ２４で受光
され、その光電変換信号が信号処理回路４２を介して主
制御装置２０に供給される。主制御装置２０では、その
光電変換信号に基づいて空間像ＰＭ’に対応する光強度
分布を計測する。

【００９２】図６（Ｂ）には、上記の空間像計測の際に
得られる光電変換信号（光強度信号）Ｐの一例が示され
ている。

【００９３】この場合、空間像ＰＭ’はスリット２２の
走査方向（Ｙ軸方向）の幅（２Ｄ）の影響で像が平均化
する。

【００９４】従って、スリットをｐ（ｙ）、空間像の強
度分布をｉ（ｙ）、観測される光強度信号をｍ（ｙ）と
すると、空間像の強度分布ｉ（ｙ）と観測される強度信
号ｍ（ｙ）の関係は次の（１）式で表すことができる。
この（１）式において、強度分布ｉ（ｙ）、強度信号ｍ
（ｙ）の単位は単位長さ当たりの強度とする。

【００９５】

【数１】

【００９６】

【数２】 すなわち、観測される強度信号ｍ（ｙ）はスリッ卜ｐ
（ｙ）と空間像の強度分布ｉ（ｙ）のコンボリューショ
ンになる。

【００９７】従って、計測精度の面からは、スリットの
走査方向の幅（以下、単に「スリット幅」と呼ぶ）２Ｄ
は小さい程良い。本実施形態のようにＰＭＴを光センサ
２４として用いる場合には、スリット幅が非常に小さく
なっても走査速度を遅くして計測に時間を掛ければ光量
（光強度）の検出は可能である。しかしながら、現実に
は、スループットの面から空間像計測時の走査速度に
は、一定の制約があるため、スリット幅２Ｄがあまりに
も小さいと、スリット２２を透過する光量が小さくなり
過ぎて、計測が困難となってしまう。

【００９８】発明者がシミュレーション及び実験等によ
り得た知見によれば、スリット幅２Ｄは、露光装置の解
像限界ピッチ（デューティ比１：１のＬ／Ｓパターンの
ピッチ）の半分程度とすることが望ましい。

【００９９】上述した空間像計測器を用いる空間像計測
方法は、ａ．ベストフォーカス位置の検出、ｂ．パター
ン像の結像位置の検出、ｃ．アライメント顕微鏡ＡＬＧ
のベースライン計測等に用いられる。

【０１００】本実施形態の露光装置１００におけるｃ．
ベースライン計測については既に説明したので、以下、
上記ａ．ベストフォーカス位置の検出及びｂ．パターン
像の結像位置の検出について説明する。

【０１０１】以下においては、空間像計測器５９を構成
するスリット板９０上には、図７に示されるように、Ｘ
軸方向に伸びる所定幅２Ｄ、長さＬのスリット２２ａ
と、Ｙ軸方向に伸びる所定幅２Ｄ、長さＬのスリット２
２ｂとが形成されている。ここで、２Ｄは例えば０．３
μｍであり、Ｌは例えば１６μｍである。また、スリッ
ト２２ｂはスリット２２ａの−Ｘ側に約４μｍ隔てて配
置され、かつ＋Ｙ側に約４μｍ隔てて配置されている。
また、ウエハステージＷＳＴの内部の光導出部、ミラー
Ｍ及び受光レンズを介して光センサ２４によりスリット
２２ａ、２２ｂのいずれを透過した光をも受光が可能に
なっているものとする。なお、以下では、特に必要が無
い限り、スリット２２ａ、２２ｂを区別することなくス
リット２２と呼ぶ。

【０１０２】〈ベストフォーカス位置の検出〉このベス
トフォーカス位置の検出は、例えばＡ．投影光学系ＰＬ
のベストフォーカス位置の検出及び最良結像面（像面）
の検出及びＢ．球面収差測定などの目的に用いられる。

【０１０３】本実施形態では、次のようにして投影光学
系ＰＬのベストフォーカス位置の検出を行う。このベス
トフォーカス位置の検出には、例えば、レチクルマーク
板ＲＦＭ上のデューティ比１：１のＬ／Ｓマーク、例え
ばレチクルマーク板ＲＦＭのＸ軸方向中心に位置するＡ
ＩＳマークブロック６２₁内の線幅０．８μｍ（ウエハ
上でライン幅０．２μｍ）のＬ／ＳネガマークＰＭ
₁が、計測マークＰＭとして用いられる。

【０１０４】まず、主制御装置２０では、投影光学系Ｐ
Ｌの有効視野（照明領域ＩＡＲに対応）内でベストフォ
ーカス位置を計測すべき所定点（ここでは、投影光学系
ＰＬの光軸上）にレチクルマーク板ＲＦＭ上の計測マー
クＰＭ₁を位置決めすべく、レチクルステージＲＳＴを
移動する。

【０１０５】次に、主制御装置２０では、照明光ＩＬが
計測マークＰＭ₁部分を含む所定領域のみに照射される
ように可動レチクルブラインド１２を駆動制御して照明
領域を制限する。この状態で、主制御装置２０では、照
明光ＩＬを計測マークＰＭ₁に照射して、前述と同様に
して、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に走査しながら
計測マークＰＭの空間像計測を前述と同様にスリットス
キャン方式により行う。

【０１０６】主制御装置２０では、この空間像計測を、
スリット板９０のＺ軸方向の位置（すなわち、ウエハス
テージＷＳＴのＺ位置）を所定ステップで変更しなが
ら、複数回繰り返し、各回の光強度信号（光電変換信
号）をメモリに記憶する。

【０１０７】そして、主制御装置２０では、前記繰り返
しにより得られた複数の光強度信号（光電変換信号）そ
れぞれに基づいて得られる所定の評価量、例えば複数の
光強度信号をそれぞれフーリエ変換した１次周波数成分
と０次周波数成分の振幅比であるコントラストを求め
る。評価量としては、コントラストの他、波高値、マー
クピッチを周期とする正弦波の振幅又は面積比などを用
いることができる。

【０１０８】次いで、主制御装置２０では、それらの評
価量のピークのスリット板９０のＺ軸方向の位置（Ｚ座
標）を、ベストフォーカス位置として決定する。

【０１０９】通常、ベストフォーカスの検出に際して
は、スリット板９０を、例えば０．１５μｍのピッチ間
隔で、１５段階（ステップ）程度変化させる。

【０１１０】ここで、図８を用いて上記のベストフォー
カス位置検出の一例について説明する。この図８は、ス
リット板９０を１３段階（ステップ）でＺ軸方向に変化
させ、各点で得られた１３点のコントラスト等の評価量
の計測値（図８中の×印）を横軸をＺ軸として示すもの
である。図８中に×印で示される１３点の評価量の計測
値に基づいて、４次程度の近似曲線Ｃを最小二乗法によ
って求める。この近似曲線Ｃと、適当な閾値（スレッシ
ョルドレベル）ＳＬとの交点を求め、交点間の距離＝２
Ｂの中点をべストフォーカスに対応するＺ座標値とす
る。

【０１１１】コントラスト、波高値、マークピッチを周
期とする正弦波の振幅又は面積比などは、フォーカス位
置（デフォーカス量）に応じて変化するので、投影光学
系ＰＬのベストフォーカス位置を精度良く、かつ容易に
計測（決定）することができる。

【０１１２】なお、ベストフォーカス位置の計測に用い
られる計測マークとしては、上述したデューティ比１：
１のＬ／Ｓマークの他、孤立線又はピッチを線幅の１０
倍程度とした疑似孤立線、例えば前述したマークＰＭ₇
などを用いることができる。

【０１１３】また、投影光学系ＰＬの像面形状の検出
は、次のようにして行うことができる。

【０１１４】まず、主制御装置２０では、投影光学系Ｐ
Ｌの有効視野内の複数点に、レチクルマーク板ＲＦＭ上
の各ＡＩＳマークブロック６２内の例えば計測マークＰ
Ｍ₁が配置されるようにレチクルステージＲＳＴを移動
する。

【０１１５】次に、主制御装置２０では、各点の計測マ
ークＰＭ1を含む所定領域のみに照明光ＩＬが照射され
るように可動レチクルブラインド１２によってその照明
領域を制限して、各計測マークＰＭ1に照明光ＩＬを順
次照射して上記各点でのベストフォーカス位置の検出を
前述と同様にして行い、その結果をメモリに記憶する。

【０１１６】次いで、主制御装置２０では、投影光学系
ＰＬの有効視野内の別の複数点に、レチクルマーク板Ｒ
ＦＭ上の各ＡＩＳマークブロック６２内の例えば計測マ
ークＰＭ1が配置されるようにレチクルステージＲＳＴ
を移動して、上記各点でのベストフォーカス位置の検出
を前述と同様にして行い、その結果をメモリに記憶す
る。

【０１１７】そして、主制御装置５０では、得られた各
ベストフォーカス位置に基づいて、所定の統計的処理を
行うことにより、投影光学系ＰＬの像面形状を算出す
る。このとき、像面形状とは別に像面湾曲をも算出して
も良い。なお、像面形状の計測に当たって、複数の計測
マークを必ずしも用いる必要はなく、例えば単一の計測
マークを投影光学系ＰＬの有効視野内の複数の検出点に
順次移動させつつ、上記のベストフォーカス位置の計測
を繰り返しおこなっても良い。

【０１１８】なお、計測マークＰＭとして、Ｘ軸方向
（又はサジタル方向）とＹ軸方向（又はメリジオナル方
向）とにそれぞれ同一ピッチで配列される２つのＬ／Ｓ
パターンを用い、投影光学系ＰＬの視野内の所定点でそ
の２つのＬ／Ｓパターンに照明光ＩＬを順次照射して上
述したベストフォーカス位置の検出を行なうことで投影
光学系ＰＬの非点収差を計測することもできる。

【０１１９】以上により、前述したＡ．投影光学系ＰＬ
のベストフォーカス位置の検出及び最良結像面（像面）
の検出を行うことができる。

【０１２０】また、投影光学系ＰＬの球面収差の検出
は、次のようにして行うことができる。

【０１２１】すなわち、この球面収差の検出に際して
は、例えば、レチクルマーク板ＲＦＭのＸ軸方向中心に
位置するＡＩＳマークブロック６２₁内に、Ｙ軸方向に
所定距離隔てて配置された同一ライン幅で周期の異なる
複数、例えば２つのＹ軸方向のＬ／Ｓマーク、具体的に
はライン幅１μｍで周期が２μｍのＹ軸方向の第１のＬ
／Ｓマーク、ライン幅１μｍで周期が４μｍのＹ軸方向
の第２のＬ／Ｓマークが計測マークＰＭとして用いられ
る。

【０１２２】まず、主制御装置２０では、例えば第１の
Ｌ／Ｓマークを投影光学系ＰＬの光軸上に位置決めする
ため、レチクルステージＲＳＴを移動する。そして、そ
の光軸上に位置決めされた第１のＬ／Ｓマークの近傍の
みに可動レチクルブラインド１２を用いて照明領域を設
定して、その第１のＬ／Ｓマークについて、上述したベ
ストフォーカス位置の検出を行い、その結果をメモリに
記憶する。

【０１２３】次に、主制御装置２０では、第２のＬ／Ｓ
パターンが照明光により照明される位置まで、レチクル
ステージＲＳＴを移動し、その第２のＬ／Ｓパターンに
ついて、上述したベストフォーカス位置の検出を行い、
その結果をメモリに記憶する。

【０１２４】そして、主制御装置２０では、このように
して得られ、メモリ内に記憶されている各計測マークに
ついてのベストフォーカス位置の差に基づいて、所定の
演算を行うことにより、球面収差を求める。

【０１２５】〈パターン像の結像位置の検出〉パターン
像の結像位置の検出は、Ｃ．投影光学系の倍率及びディ
ストーション測定、Ｄ．投影光学系のコマ収差測定、
Ｅ．投影光学系のテレセントリシティ（照明テレセン）
測定のそれぞれの目的で行われる。

【０１２６】計測マークは目的によって様々である。分
類すると次の表１のようになる。ここで、空間像計測に
基づく、投影光学系の結像特性の計測結果は、前述した
焼き付け法による結像特性の計測結果と基本的に一致す
ることが望ましいので、表１では、焼き付け計測マーク
とともに空間像計測マーク（空間像計測マーク）が示さ
れている。

【０１２７】

【表１】

【０１２８】次に、投影光学系ＰＬの倍率及びディスト
ーション測定について説明する。この投影光学系ＰＬの
倍率及びディストーション測定に際しては、前述したレ
チクルマーク板ＲＦＭ上の各ＡＩＳマークブロック６２
内の１２０μｍ角（投影倍率１／４でウエハ面上では３
０μｍ角）のＢＯＸマークＰＭ₂₁が計測マークＰＭとし
て用いられる。

【０１２９】まず、主制御装置２０では、投影光学系Ｐ
Ｌの有効視野内の複数点にそれぞれ計測マークＰＭ₂₁が
配置されるように、レチクルステージＲＳＴを移動す
る。

【０１３０】次に、主制御装置２０では、照明光ＩＬが
投影光学系ＰＬの有効視野内の第１番目の検出点に位置
する計測マークＰＭ₂₁を含む所定の領域部分のみに照射
されるように可動レチクルブラインド１２を制御して照
明領域を制限する。この状態で、主制御装置２０では、
照明光ＩＬを計測マークＰＭ₂₁に照射する。これによ
り、図９に示されるように、計測マークＰＭ₂₁の空間像
ＰＭ₂₁’、すなわちほぼ３０μ角の正方形状のパターン
像が形成される。

【０１３１】そして、主制御装置２０では、この空間像
ＰＭ₂₁’に対して、スリット板９０上のスリット２２ａ
が、Ｙ軸方向に走査されるようにウエハステージＷＳＴ
を矢印Ａ方向に駆動してスリットスキャン方式で空間像
計測を行い、その光強度信号をメモリに記憶する。次い
で、主制御装置２０では、空間像ＰＭ₂₁’に対して、ス
リット板９０上のスリット２２ｂが、Ｘ軸方向に走査さ
れるようにウエハステージＷＳＴを駆動してスリットス
キャン方式で空間像計測を行い、その光強度信号をメモ
リに記憶する。そして、主制御装置２０では、得られた
光強度信号に基づいて、例えば周知の位相検出の手法、
あるいはスライス法を用いたエッジ検出の手法などによ
り、計測マークＰＭ₂₁の結像位置（Ｘ，Ｙ座標位置）を
求める。

【０１３２】同様に、主制御装置２０では、投影光学系
ＰＬの有効視野内の第２番目以降の検出点にそれぞれ位
置する計測マークＰＭ₂₁に対しても、計測マークＰＭ₂₁
を含む所定領域のみに照明光ＩＬが照射されるように可
動レチクルブラインド１２によってその照明領域を制限
して、各点毎に前述したスリットスキャン方式により空
間像計測を行い、得られた各点での計測マークの結像位
置（Ｘ，Ｙ座標位置）を求める。そして、主制御装置２
０では、得られた各検出点についての計測マークの
（Ｘ，Ｙ座標位置）に基づいて、投影光学系ＰＬの倍率
及びディストーションの少なくとも一方を算出する。

【０１３３】但し、単一の３０μｍ角のパターン像ＰＭ
₂₁’をスリットスキャンしてもその像のエッジは２個所
しかなく、計測精度が十分得られない場合もある。この
ような場合は、コマ収差の影響を受けることが殆ど無い
程度の大きなＬ／Ｓパターン、例えば４μｍ以上のライ
ン幅のＬ／Ｓマーク（この空間像は、ライン幅１μｍの
Ｌ／Ｓマーク像となる）ＰＭ₁等を計測マークＰＭとし
て用いれば良い。図１０には、このような計測マークＰ
Ｍの空間像計測を行う際に、スリット板９０上にその計
測マークＰＭの空間像ＰＭ’が形成された状態が示され
ている。

【０１３４】上述のように、投影光学系ＰＬの有効視野
内の複数の検出点に位置する複数の計測マークの結像位
置（Ｘ，Ｙ座標位置）から投影光学系ＰＬのディストー
ションを計測する場合において、複数の検出点の内の任
意の検出点を基準点とし、その基準点における計測マー
クの結像位置（Ｘ，Ｙ座標位置）と、その基準点以外の
点における計測マークの結像位置（Ｘ，Ｙ座標位置）と
のＸＹ面内の相対位置を検出し、その相対位置から投影
光学系ＰＬのディストーションを求めることが望まし
い。この場合には、基準点と基準点以外の検出点とに配
置された計測マークを含む領域に可動ブラインド１２に
より照明領域を順次変更して空間像計測及び計測マーク
の結像位置（Ｘ，Ｙ座標位置）のＸＹ面内の相対位置を
検出を行えば良い。このようにすると、仮に、ウエハス
テージＷＳＴ（スリット２２ａ，２２ｂ）の位置を計測
するウエハ干渉計３１にドリフトなどが生じていたとし
ても、基準点における計測マークの結像位置（Ｘ，Ｙ座
標位置）の計測結果と、基準点以外の点における計測マ
ークの結像位置（Ｘ，Ｙ座標位置）の計測結果とに、上
記ドリフト等に起因する同等の計測誤差が含まれる結
果、上記の相対位置にはドリフトの影響が殆ど含まれな
いこととなる。従って、計測中の干渉計のドリフトなど
の影響を最小限に抑えることができる。また、各検出点
における計測の度毎に可動レチクルブラインド１２によ
り照明光の照射領域を制限するので、計測中の投影光学
系ＰＬへの照明光の入射量を抑制することができる。

【０１３５】次に、投影光学系のコマ収差の計測方法に
ついて説明する。コマ収差の計測は、Ｌ／Ｓマークを計
測マークとして用いる第１の方法と、Line in Boxマー
クを計測マークとして用いる第２の方法とが代表的に挙
げられる。

【０１３６】（第１の方法）焼き付け法により、コマ収
差を測定する場合に、解像限界付近の小Ｌ／Ｓマーク像
の線幅異常値を用いる方法が知られている。ここで、線
幅異常値とは、焼き付けによって形成されるレジスト像
の非対称の度合いを表す指標となる値である。例えば、
図１１に示される０．２μｍＬ／Ｓマーク（設計値）の
レジスト像を例にとって説明すると、線幅異常値Ａは、
両端のラインパターンの線幅Ｌ１、Ｌ５を用いて、次の
（３）式のように定義される。

【０１３７】

【数３】

【０１３８】Ａは通常３％未満が投影光学系（投影レン
ズ）に望まれる性能である。

【０１３９】空間像計測においてもこのようなＬ／Ｓパ
ターン像の線幅異常値を直接計測することが出来る。こ
の場合は、スライス法によるエッジ検出の手法を用いれ
ば良いが、スライスレベルの決定に当たって、空間像に
対応する光強度信号を適当な閾値（スレッショルドレベ
ル）で２値化し、レジスト像の線幅に近づけるという簡
単なレジスト像シミュレーションを行うことにより、そ
の閾値をスライスレベルとして決定することが望まし
い。

【０１４０】以下、この線幅異常値の計測によるコマ収
差の計測方法について説明する。このコマ収差の計測に
は、レチクルマーク板ＲＦＭの各ＡＩＳマークブロック
６２内に配置された例えばライン幅０．８μｍ（ウエハ
面上で０．２μｍ）でデューティ比１：１のＹ軸方向に
周期性を有するＬ／Ｓネガマークが計測マークＰＭとし
て用いられる。

【０１４１】この場合、主制御装置２０では、前述した
倍率・ディストーション計測の際と同様の手順で、投影
光学系ＰＬの有効視野内の複数の検出点に配置された各
計測マークの空間像を順次計測し、それぞれの光強度信
号とスライスレベルとの交点をそれぞれ求め、その求め
られた交点のＹ座標（又はＸ座標）から空間像ＰＭ’の
それぞれについて各ラインのライン幅を求め、このライ
ン幅に基づいてそれぞれの線幅異常値を（４）式に基づ
いて算出し、この算出結果に基づいて投影光学系ＰＬの
コマ収差を求める。

【０１４２】なお、各計測マークＰＭが例えば５本のラ
インパターンを含む単独のＬ／Ｓパターンであり、線幅
異常値の計測精度が不十分である場合には、各計測マー
クＰＭとして、例えば５本のＬ／Ｓパターンが所定周期
で複数組み配置された複合マークパターンである前述し
た応用計測マークＰＭ₂を、各計測マークＰＭとして用
いても良い。図１２には、この応用計測マークＰＭ₂を
用いた場合に、スリット板９０上に応用計測マークＰＭ
₂の空間像ＰＭ₂’が形成された様子が示されている。

【０１４３】この空間像ＰＭ₂’は、図１３に示される
ように、２つの基本的な周波数成分、すなわち光電変換
信号の各ラインパターンのピッチに対応する例えば０．
４μｍピッチの周波数成分（第１基本周波数成分）ｆ１
と、各Ｌ／Ｓパターンの全体の幅に対応する第２基本周
波数成分、すなわち、各Ｌ／Ｓパターンの繰り返し周期
（５本のマークからなるマークグループの配置ピッチ）
である例えば３．６μｍピッチに対応する周波数成分ｆ
２とを有する。

【０１４４】従って、主制御装置２０では、前述と同様
の手順で、空間像計測を行って、計測マークＰＭ₂の空
間像ＰＭ₂’に対応する光強度信号を得た場合に、各光
強度信号の第１基本周波数成分と、第２基本周波数成分
との位相差を位相検出の手法により算出し、該算出結果
に基づいて投影光学系ＰＬのコマ収差を求めることとし
ても良い。なお、この場合マークの配置ピッチ（上の例
では０．４μｍ）と５本のマークからなるマークグルー
プの配置ピッチ（上の例では３．６μｍ）の比率は整数
倍とすることが信号処理上からは望ましい。

【０１４５】（第２の方法）次に、コマ収差の第２の測
定方法について説明する。この方法では、計測マークＰ
Ｍとしては、前述したLine in BoxマークＰＭ₂₂が用い
られる。このマークＰＭ₂₂は、図１４に示されるよう
に、１辺がＤ１（例えばＤ１＝１２０μｍ）の正方形パ
ターンの内部に、同心でかつ１辺がＤ２（例えばＤ２＝
８０μｍ）の正方形のスペースパターン（幅Ｄ３）が形
成されたマークである。このマークＰＭ ₂₂をウエハ上に
焼き付け、現像すると、３０μｍ角のレジスト残しマー
クの中心に２０μｍ角の細溝が同時に形成される。細溝
は（波長／Ｎ．Ａ．）／２以下程度の太さとすることが
望ましく、従ってＤ３は、その４倍以下程度とすること
が望ましい。例えば、Ｄ３は、０．４μｍとされる。

【０１４６】このLine in BoxマークＰＭ₂₂を、コマ収
差のある投影光学系で結像すると細線の方が太線よりも
横ずれが大きく発生するため、細溝が偏心して対称性が
崩れる。従って、その細溝の偏心量、すなわち対称性の
崩れかたの程度を計測することにより、コマ収差の影響
を知ることができる。

【０１４７】そこで、主制御装置２０では、前述した倍
率・ディストーション計測の際と同様の手順で、投影光
学系ＰＬの有効視野内の複数の検出点に配置された各マ
ークＰＭ₂₂の空間像計測を行って、それぞれに対応する
光強度信号を得る。そして、各光強度信号と所定のスラ
イスレベルとの交点に基づいて各マークＰＭ₂₂の空間像
の対称性のずれを算出し、該算出結果に基づいて投影光
学系ＰＬのコマ収差を求める。

【０１４８】上記の場合において、スリット板９０上の
スリット２２ａ、２２ｂの配置上、非計測方向のスリッ
卜が空間像と干渉する場合も考えられる。このような場
合、上記マークＰＭ₂₂に代えて、例えば線幅４μｍ程度
の太いラインパターンと、例えば線幅０．４〜０．６μ
ｍ程度の細いラインパターンが計測方向に所定間隔（例
えば、４０μｍ程度）で並んだ左右（又は上下）対称の
１次元マーク、例えば前述したマークＰＭ6（又はＰＭ
5）などを計測マークＰＭとして用いても良い。

【０１４９】図１５には、このような計測マークＰＭ6
の空間像ＰＭ6’がスリット板９０上に形成された状態
が示されている。この図１５において、Ｄ４は１０μ
ｍ、Ｄ５は０．１〜０．１５μｍである。このような空
間像ＰＭ6’に対応する光強度信号を、スライス法によ
るエッジ検出の方法により検出することにより、投影光
学系ＰＬのコマ収差を検出しても良い。

【０１５０】勿論、この場合も、計測再現性を向上する
ため、図１６のような繰り返し配置された計測マークの
空間像を検出することとしても良い。

【０１５１】次に、照明テレセン（投影光学系ＰＬのテ
レセントリシティ）の測定方法について説明する。

【０１５２】照明テレセンは、像位置がデフォーカスに
よって変化する変化量を測定して決定する。計測マーク
としては、倍率、ディス卜ーション測定と同様にコマ収
差の影響を受けない大きな計測マークがいられる。焼き
け法による場合は、Box in Box Markあるいは大Ｌ／Ｓ
マークが用いられ、ベストフォーカス位置、＋１μｍ程
度のデフォーカス位置、−１μｍ程度のデフォーカス位
置の３点で、それぞれ露光を行い、像位置とフォーカス
位置の関係を計測し、照明テレセン（＝（像の横ずれ量
／デフォーカス量））を計算することが行われる。空間
像計測の場合は、焼き付けと同様にコマ収差の影響を受
けない大きな計測マークを用い、空間像の絶対位置（結
像位置）を各フォーカス位置で計測し、照明テレセンを
計算する。

【０１５３】これを更に詳述すると、投影光学系ＰＬの
有効視野内の第１の検出点に計測マークを位置させてそ
の計測マークの空間像を形成し、投影光学系ＰＬの光軸
方向（Ｚ軸方向）に関する第１位置でスリットスキャン
方式で、計測マークＰＭの空間像を計測する。すなわ
ち、空間像に対してスリット２２を相対的に走査してス
リット２２を介した光を光センサ２４で光電変換して空
間像に対応する光強度分布を計測する。次いで、投影光
学系ＰＬの有効視野内の第２の検出点に計測マークＰＭ
を位置させて、その計測マークの空間像を形成し、Ｚ軸
方向の第２位置で計測マークＰＭの空間像をスリットス
キャン方式で計測する。そして、スリット板２２（スリ
ット板９０）がＺ軸方向の第１位置にあるときの空間像
の計測結果から得られる空間像のＸＹ面内の結像位置
と、スリット板２２（スリット板９０）がＺ軸方向の第
２位置にあるときの空間像の計測結果から得られる空間
像のＸＹ面内の結像位置と相対位置関係を求め、該相対
位置関係から投影光学系ＰＬのテレセントリシティを算
出する。

【０１５４】この場合、投影光学系ＰＬの有効視野内の
第１の検出点に位置させた計測マークの空間像をＺ軸方
向の第１位置に対応する面内で計測した計測結果から得
られる空間像のＸＹ面内の結像位置（第１の結像位置）
と、投影光学系ＰＬの有効視野内の第２の検出点に位置
させた計測マークの空間像をＺ軸方向の第２位置に対応
する面内で計測した計測結果から得られる空間像のＸＹ
面内の結像位置（第２の結像位置）との相対位置関係、
すなわち第１の結像位置と第２の結像位置との相対距
離、及びＺ軸方向の第１位置と第２位置との距離に基づ
いて、投影光学系ＰＬのテレセントリシティを算出す
る。このため、例えば第１の結像位置、第２の結像位置
の計測に際し、ウエハ干渉計３１にドリフト等が生じて
いても第１の結像位置、第２の結像位置の計測結果には
同等の誤差が含まれる結果、干渉計ドリフトなどに起因
する計測誤差の影響の殆どないテレセントリシティの高
精度な計測が可能となる。

【０１５５】この場合において、投影光学系ＰＬの有効
視野内の３点以上の検出点に位置する計測マークの空間
像をスリット板９０のＺ位置を変更しながらその計測マ
ークの空間像をスリットスキャン方式で計測し、空間像
の絶対位置（結像位置）を各フォーカス位置について計
測する場合には、該複数のフォーカス位置の内の任意の
フォーカス位置を基準フォーカス位置とし、基準フォー
カス位置における計測マークの空間像のＸＹ面内の位置
と基準フォーカス位置以外での計測マークの空間像のＸ
Ｙ面内での位置との相対位置を計測し、その相対位置位
置関係に基づいて投影光学系ＰＬの照明テレセンを計測
することとすれば良い。

【０１５６】この場合において、例えば、基準フォーカ
ス位置をベストフォーカス位置の近傍に設定した場合に
は、その＋Ｚ側、−Ｚ側のそれぞれで少なくとも各１点
のＺ位置で投影光学系ＰＬの有効視野内の複数の検出点
に配置された計測マークの空間像のＸＹ面内位置を計測
することとしても良い。

【０１５７】なお、照明テレセンの計測に際しては、レ
チクルマーク板ＲＦＭ上の単一の計測マークを用い、該
マークを投影光学系ＰＬの有効視野内の複数の検出点に
順次位置決めし、各検出点で計測マークの結像位置をス
リット板９０のＺ位置を変更して、順次計測しても良い
し、投影光学系ＰＬの有効視野内の複数の検出点に同時
に位置決めされるレチクルマーク板ＲＦＭ上複数の計測
マークの結像位置をスリット板９０のＺ位置を変更し
て、順次計測しても良い。

【０１５８】以上詳細に説明したように、本実施形態に
よると、レチクルステージＲＳＴによって、照明光ＩＬ
によって照明可能な投影光学系ＰＬの物体側焦点面位置
近傍にレチクルマーク板ＲＦＭに形成された各種自己計
測に用いられる複数種類の計測マークＰＭ1〜ＰＭ22等
のいずれをも位置させることができる。このため、照明
光ＩＬを計測マークＰＭに照射し、その計測マークＰＭ
1〜ＰＭ22等の像を投影光学系ＰＬの像側焦点焦点近傍
に結像させ、その像を検出することにより、専用の計測
用原版を別に用意することなく、各種自己計測が可能と
なる。

【０１５９】具体的には、主制御装置２０では、例えば
照明光ＩＬによって、レチクルマーク板ＲＦＭの少なく
とも一部が照明され、投影光学系ＰＬによってその像側
焦点面近傍に照明光ＩＬで照明された計測マークの空間
像が形成された際に、該空間像とスリット２２とが相対
走査されるようにスリット板９０、すなわちウエハステ
ージＷＳＴを駆動する、スリットスキャン方式の空間像
計測により、前述した投影光学系ＰＬのベストフォーカ
ス位置、像面形状（像面湾曲を含む）、球面収差、ディ
ストーション、倍率、コマ収差、照明テレセン等の光学
特性、及びアライメント系ＡＬＧのベースライン計測な
どの自己計測を行うことが可能となっている。これより
明らかなように、本実施形態では、主制御装置２０によ
って移動制御装置が構成されている。

【０１６０】例えば、主制御装置２０では、ベストフォ
ーカス位置、像面形状の計測結果に基づいて、多点焦点
位置検出系（６０ａ，６０ｂ）を構成する各フォーカス
センサ（受光素子）の検出出力のオフセット設定、ある
いは原点位置の再設定等のキャリブレーションを高精度
に行うことができる。

【０１６１】また、主制御装置２０では、像面湾曲、デ
ィストーション、倍率、コマ収差などの各種収差の計測
結果に基づいて、投影光学系ＰＬを構成する少なくとも
1枚の投影レンズを不図示の結像特性補正系を介して光
軸方向及び光軸に直交する面に対して傾斜方向に駆動す
ることにより、投影光学系の上記各種収差を補正する収
差の自動調整が可能となる。

【０１６２】また、主制御装置２０では、上記の照明テ
レセンの計測結果に基づいて、照明系１０内の不図示の
リレーレンズを駆動することにより照明テレセンを自動
修正することも可能である。

【０１６３】また、主制御装置２０では、上記のベース
ラインの計測結果に基づいて、ベースラインの自動調整
を容易に行なうことができ、この結果、ウエハアライメ
ント精度を向上させることができる。

【０１６４】なお、主制御装置２０では、空間像計測に
際して、ウエハステージＷＳＴ（スリット板９０）を静
止させたまま、レチクルステージＲＳＴ（レチクルマー
ク板ＲＦＭ）を移動させても良く、あるいはウエハステ
ージＷＳＴ（スリット板９０）及びレチクルステージＲ
ＳＴを同時に相互に逆向きに移動させても良い。

【０１６５】本実施形態の露光装置１００によると、上
述したベースライン計測によりベースラインが自動補正
されたアライメント系ＡＬＧを用いて精度良く、ウエハ
アライメント（ＥＧＡ）等が行われ、また、走査露光時
には、キャリブレーションが高精度に行われた多点焦点
位置検出系（６０ａ，６０ｂ）を用いて、ウエハＷのオ
ートフォーカス、オートレベリングを高精度に行ってウ
エハＷ表面を計測された像面に実質的な合致させつつ、
諸収差が高精度に調整された投影光学系ＰＬを介してレ
チクルＲの回路パターンがウエハＷ上の各ショット領域
に重ね合せて転写されるので、露光精度（重ね合わせ精
度、フォーカス合わせ精度を含む）を高く維持した露光
が可能となる。

【０１６６】なお、投影光学系ＰＬの倍率誤差は、レチ
クルＲの回路パターンとウエハＷ上のショット領域との
重ね合せ精度に影響を与えるため、投影光学系ＰＬの倍
率計測及びその結果に基づく自動補正は、なるべく高頻
度で行うことが望ましい。しかし、上述したスリットス
キャン方式による空間像計測は、計測に或程度の時間を
要するので、頻繁に行うことはスループットの低下の要
因となる。

【０１６７】そこで、主制御装置２０は、ウエハＷをロ
ット単位で露光する際に、各ロット先頭のウエハＷの露
光時には、レチクルマーク板ＲＦＭ、空間像計測器５９
を用いてレチクルマーク板ＲＦＭ上の計測マークの空間
像計測を行い、その計測結果に基づいて投影光学系ＰＬ
の倍率を算出し、各ロット内の先頭以外のウエハの露光
時には、レチクルマーク板ＲＦＭ及びレチクルＲの一方
のアライメントマークと、ウエハステージＷＳＴ上の不
図示の基準マークの投影光学系ＰＬを介した像とをＲＡ
顕微鏡２８を用いて観察し、その観察結果に基づいて投
影光学系ＰＬの倍率を算出することとしている。これに
より、スループットを不用意に低下させることなく、投
影光学系ＰＬの倍率を所望の値に維持し、ひいては重ね
合せ精度を高く維持することができる。

【０１６８】また、本実施形態では露光装置１００を構
成する照明系１０を用いて、空間像計測を行うので、各
種照明条件（コンベンショナル照明、輪帯照明、変形照
明など）、レチクル種類（ハーフトーンレチクル、通常
レチクル）などとの組み合わせでの空間像計測が可能で
ある。従って、露光時と同じ若しくはそれに近い条件下
での各種自己計測をレチクルマーク板ＲＦＭを用いて行
うことが可能である。

【０１６９】これらのレチクル種類、対象線幅、孤立
線、密集線などの別、照明条件などのいろいろな組み合
わせは同一の露光装置内であっても相互に異なるプロセ
スプログラムで管理される。従って、例えばフォーカス
キャリブレーションにおいて必須となる、計測値と最適
条件とのオフセット値もこれらの組み合わせに対応可能
なだけ用意しておくことが望ましい。

【０１７０】通常、投影光学系ＰＬの収差などの調整
は、異なる照明条件毎に行われるが、その際に使われる
マークは孤立線、密集線の特定の線幅になる。従って、
照明条件が決まれば空間像計測に用いられる計測マーク
も決まると考えて差し支えなく、複数のプロセスプログ
ラムに対応するオフセットの総数は照明条件の総数と等
しくなる。本実施形態のレチクルマーク板ＲＦＭでは、
空間像計測に主として用いられる各ネガマークに近接し
て焼き付けに主として用いられるポジマークが配置され
ている（図５参照）。従って、このレチクルマーク板Ｒ
ＦＭ上のポジマークを用いた焼き付け法により、投影光
学系ＰＬの光学特性を計測し、この計測結果に基づい
て、投影光学系ＰＬの調整を行った直後にレチクルマー
ク板ＲＦＭ上のネガマークの空間像計測を行い、その結
果に基づいて上記のオフセットを容易に求めることが可
能である。

【０１７１】このほかに、デバイス製造用のレチクルと
レチクルマーク板ＲＦＭとの形状の差違（撓み量等の
際）に伴う誤差もオフセットとして管理する必要があ
る。これは、デバイス製造用のレチクル上のマークとレ
チクルマーク板ＲＦＭ上のマークとの空間像の計測結果
を比較することで容易に求められる。この意味では、デ
バイス製造用のレチクルに上述したＲＦＭと同一種類の
各種計測マークを形成することが望ましい。

【０１７２】なお、上記実施形態では、本発明がステッ
プ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に適用された
場合について説明したが、これに限らず、マスクと基板
とを静止した状態でマスクのパターンを基板に転写する
とともに、基板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本発明は適用すること
ができる。

【０１７３】また、上記各実施形態では、本発明が半導
体製造用の露光装置に適用された場合について説明した
が、これに限らず、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、薄
膜磁気へッド、撮像素子、マイクロマシン、ＤＮＡチッ
プ、及びレチクルやマスクなどを製造するための露光装
置などにも本発明は広く適用できる。

【０１７４】また、上記各実施形態では、露光用照明光
としてＫｒＦエキシマレーザ光（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ
エキシマレーザ光（１９３ｎｍ）などを用いる場合につ
いて説明したが、これに限らず、ｇ線（４３６ｎｍ）、
ｉ線（３６５ｎｍ）、Ｆ₂レーザ光（１５７ｎｍ）、銅
蒸気レーザ、ＹＡＧレーザの高調波等を露光用照明光と
して用いることができる。

【０１７５】また、上記各実施形態では、投影光学系と
して縮小系かつ屈折系を用いる場合について説明した
が、これに限らず、投影光学系として等倍あるいは拡大
系を用いても良いし、屈折系、反射屈折系、あるいは反
射系のいずれを用いても良い。

【０１７６】なお、複数のレンズから構成される照明光
学系、投影光学系ＰＬ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ＲＳＴやウエハステージＷＳＴを露光装置本体に
取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（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１００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
で行うことが望ましい。

【０１７７】《デバイス製造方法》次に上述した露光装
置１００をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造
方法の実施形態について説明する。

【０１７８】図１７には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示され
ている。図１７に示されるように、まず、ステップ２０
１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設
計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、そ
の機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続
き、ステップ２０２（マスク製作ステップ）において、
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一
方、ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）において、
シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。

【０１７９】次に、ステップ２０４（ウエハ処理ステッ
プ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意
したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソ
グラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成
する。次いで、ステップ２０５（デバイス組立てステッ
プ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用
いてデバイス組立てを行う。このステップ２０５には、
ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージン
グ工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれ
る。

【０１８０】最後に、ステップ２０６（検査ステップ）
において、ステップ２０５で作成されたデバイスの動作
確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程
を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。

【０１８１】図１８には、半導体デバイスにおける、上
記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図
１８において、ステップ２１１（酸化ステップ）におい
てはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２（ＣＶ
Ｄステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成す
る。ステップ２１３（電極形成ステップ）においてはウ
エハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２１４
（イオン打ち込みステップ）においてはウエハにイオン
を打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４そ
れぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成して
おり、各段階において必要な処理に応じて選択されて実
行される。

【０１８２】ウエハプロセスの各段階において、上述の
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ２
１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光
剤を塗布する。引き続き、ステップ２１６（露光ステッ
プ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露
光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンを
ウエハに転写する。次に、ステップ２１８（エッチング
ステップ）において、レジストが残存している部分以外
の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そし
て、ステップ２１９（レジスト除去ステップ）におい
て、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除
く。

【０１８３】これらの前処理工程と後処理工程とを繰り
返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターン
が形成される。

【０１８４】以上説明した本実施形態のデバイス製造方
法を用いれば、露光工程（ステップ２１６）において上
記実施形態の露光装置が用いられるので、重ね合せ精度
良くレチクルのパターンをウエハ上に転写することがで
きる。この結果、高集積度のデバイスの生産性（歩留ま
りを含む）を向上させることが可能になる。

【０１８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の露光装置
によると、専用の計測用原版を用いることなく、各種自
己計測を行うことが可能となるという効果がある。

【０１８６】また、本発明の光学特性計測方法による
と、投影光学系のテレセントリシティを精度良く計測す
ることができるという効果がある。

【０１８７】また、本発明のデバイス製造方法による
と、デバイスの生産性を向上させることができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置１００の概
略的な構成を示す図である。

【図２】図１のアライメント系及び空間像計測器の内部
構成を示す図である。

【図３】アライメント系によりウエハ上のアライメント
マークを検出している様子を示す図である。

【図４】図１のレチクルマーク板を示す底面図である。

【図５】レチクルマーク板上のマーク配置の一例を示す
図である。

【図６】図６（Ａ）は、空間像の計測に際してスリット
板上に空間像ＰＭ’が形成された状態の空間像計測器を
示す平面図、図６（Ｂ）はその空間像計測の際に得られ
る光電変換信号（光強度信号）Ｐの一例を示す線図であ
る。

【図７】スリット板上のスリットの配置を示す平面図で
ある。

【図８】スリット板を１３段階（ステップ）でＺ軸方向
に変化させ、各点で得られた１３点のコントラスト等の
評価量の計測値（×印）を横軸をＺ軸として示す図であ
る。

【図９】倍率及びディストーション測定の際のスリット
板を示す平面図である。

【図１０】大きなＬ／Ｓマークから成る計測マークの空
間像計測を行う際に、スリット板上にその空間像が形成
された状態を示す平面図である。

【図１１】コマ収差の第１の計測方法を説明するための
図であって、レジスト像の一例を示す図である。

【図１２】５本のＬ／Ｓパターンが所定周期で複数組み
配置された複合マークを用いた場合にその空間像がスリ
ット板上に形成された状態を示す平面図である。

【図１３】図１２に示される空間像が、２つの基本的な
周波数成分を有することを説明するための図である。

【図１４】マークＰＭ₂₂を拡大して示す図である。

【図１５】線幅の太いラインパターンと線幅の細いライ
ンパターンが計測方向に所定間隔で並んだ左右対称の１
次元マークから成る計測マークの空間像がスリット板上
に形成された状態を示す平面図である。

【図１６】図１５の場合の１次元マークが繰り返し配置
された計測マークの空間像がスリット板上に形成された
状態を示す平面図である。

【図１７】本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を
説明するためのフローチャートである。

【図１８】図１７のステップ２０４の詳細を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

２０…主制御装置（移動制御装置、制御装置）、２２…
スリット（計測用パターン）、２４…光センサ（光電変
換素子）、２８…ＲＡ顕微鏡（観察顕微鏡）、５９…空
間像計測器、９０…スリット板（パターン形成部材）、
１００…露光装置、Ｒ…レチクル（マスク）、ＩＬ…照
明光、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ（基板）、ＲＦＭ
…レチクルマーク板（自己計測用原版）、ＦＭ…基準マ
ーク板、ＲＳＴ…レチクルステージ（自己計測用原版載
置ステージ、マスクステージ）、ＷＳＴ…ウエハステー
ジ（基板ステージ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高根 栄二 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 鍬田 旬美 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 鈴木 広介 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 Ｆターム(参考） 2G086 HH06 2H095 BE03 BE07 BE09 5F046 BA04 BA05 CB17 CB27 CC02 DA13 DA14 DB05 DC03 DC05

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明光により所定のパターンを照明し、
   前記パターンを投影光学系を介して基板上に転写する露
   光装置であって、 各種自己計測に用いられる複数種類の計測マークが形成
   された自己計測用原版と；前記自己計測用原版が載置さ
   れ、前記照明光によって照明可能な前記投影光学系の物
   体側焦点面位置近傍に前記自己計測用原版を移動させる
   ことが可能な自己計測用原版載置ステージと；を備える
   露光装置。
2. 【請求項２】 前記投影光学系の光軸に垂直な２次元面
   内に配置され計測用パターンが形成されたパターン形成
   部材と、前記計測用パターンを介した前記照明光を光電
   変換する光電変換素子とを有する空間像計測器と；前記
   照明光によって前記自己計測用原版の少なくとも一部が
   照明され、前記投影光学系によってその像側焦点面近傍
   に前記照明光で照明された前記計測用パターンの空間像
   が形成された際に、該空間像と前記計測用パターンとが
   相対走査されるように前記自己計測用原版載置ステージ
   と前記パターン形成部材との少なくとも一方を移動させ
   る移動制御装置と；を更に備えることを特徴とする請求
   項１に記載の露光装置。
3. 【請求項３】 前記自己計測用原版載置ステージは、前
   記所定のパターンが形成されたマスクが載置されるマス
   クステージであることを特徴とする請求項１又は２に記
   載の露光装置。
4. 【請求項４】 前記基板が載置されるとともに、基準マ
   ークが設けられた基板ステージと；前記マスクステージ
   上に存在するマークを観察する観察顕微鏡と；前記基板
   をロット単位で露光する際に、各ロット先頭の基板の露
   光時には、前記自己計測用原版、前記空間像計測器、及
   び前記駆動装置を用いて前記自己計測用原版上の計測マ
   ークの空間像計測を行い、その計測結果に基づいて前記
   投影光学系の倍率を算出するとともに、前記各ロット内
   の先頭以外の基板の露光時には、自己計測用原版及び前
   記マスクの一方のマークと、前記基板ステージ上の基準
   マークの投影光学系を介した像とを前記観察顕微鏡を用
   いて観察し、その観察結果に基づいて前記投影光学系の
   倍率を算出する制御装置と；を更に備えることを特徴と
   する請求項３に記載の露光装置。
5. 【請求項５】 前記自己計測用原版は、前記所定のパタ
   ーンが形成されたマスクであることを特徴とする請求項
   １又は２に記載の露光装置。
6. 【請求項６】 前記自己計測用原版に形成された計測マ
   ークには、前記投影光学系のディストーション計測マー
   ク、ベストフォーカス計測用の繰り返しマーク、ベスト
   フォーカス計測用の疑似孤立線マーク、前記基板との重
   ね合せ誤差計測用のアライメントマークの少なくとも１
   つが含まれることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
   一項に記載の露光装置。
7. 【請求項７】 前記自己計測用原版に形成された計測マ
   ークには、孤立線マークと、所定のピッチを有するライ
   ンアンドスペースマークとが含まれ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露光装置。
8. 【請求項８】 投影光学系の光学特性を計測する光学特
   性計測方法であって、 前記投影光学系の有効視野内の第１の検出点に計測マー
   クを位置させてその計測マークの空間像を形成し、前記
   投影光学系の光軸方向に関する第１位置で前記空間像に
   対して計測用パターンを相対的に走査して前記計測用パ
   ターンを介した光を光電変換して前記空間像に対応する
   光強度分布を計測する工程と；前記投影光学系の有効視
   野内の第２の検出点に計測マークと同一又は異なる計測
   マークを位置させてその計測マークの空間像を形成し、
   前記投影光学系の光軸方向に関する第２位置で前記空間
   像に対して前記計測用パターンを相対的に走査して前記
   計測用パターンを介した光を光電変換して前記空間像に
   対応する光強度分布を計測する工程と；前記計測用パタ
   ーンが前記光軸方向の第１位置にあるときの前記空間像
   の計測結果から得られる前記空間像の前記光軸に直交す
   る面内の第１の結像位置と、前記計測用パターンが前記
   光軸方向の第２位置にあるときの前記空間像の計測結果
   から得られる前記空間像の前記光軸に直交する面内の第
   ２の結像位置との相対位置関係を求め、該相対位置関係
   から前記投影光学系のテレセントリシティを算出する工
   程と；を含む光学特性計測方法。
9. 【請求項９】 リソグラフィ工程を含むデバイス製造方
   法であって、 前記リソグラフィ工程では、請求項１〜７のいずれか一
   項に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とす
   るデバイス製造方法。