JP2003197502A

JP2003197502A - 計測方法及び露光方法、露光装置、並びにデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2003197502A
Application number: JP2001394609A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Fujimaki; 徳彦藤巻; Shinji Wakamoto; 信二若本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2003-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】物体の移動位置に応じて変動する物体の位置
誤差を確実に計測する。【解決手段】これによれば、レチクルステージＲＳＴ
をＹ軸方向に移動しながら、例えばレチクルＲ上の複数
のマーク対とウエハステージ上の基準マーク板上の一対
の基準マークとを、レチクル顕微鏡（観察領域５２Ｒ
Ａ、５２ＲＢ）を用いて、順次観察し、各マークの基準
マークに対する位置誤差を計測する。そして、各マーク
についての位置誤差から、レチクルＲのＹ軸方向位置と
前記位置誤差との関係を求める。これにより、物体とし
てのレチクルＲのＹ軸方向の位置に応じて変動するレチ
クルＲの位置誤差を確実に計測することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、計測方法及び露光
方法、露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、更に
詳しくは、物体が載置される可動体の移動位置に応じた
物体の位置情報を計測する計測方法及び該計測方法を用
いる露光方法、該露光方法の実施に好適な露光装置、並
びに該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】半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気
ヘッド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）のパターンを感光剤が塗布された基板（ウエハ、ガ
ラスプレート等）上に転写する投影露光装置が使用され
ている。従来の投影露光装置としては、ウエハの各ショ
ット領域を順次投影光学系の露光フィールド内に移動さ
せて、各ショット領域に順次レチクルのパターンを転写
するというステップ・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）が多く使用されていた。

【０００３】これに対して近年、半導体素子等において
はパターンが微細化しているため、投影光学系の解像力
を高めることが求められている。解像力を高めるための
手法には、露光光の波長の短波長化、又は投影光学系の
開口数の増大等の手法があるが、何れの手法を用いる場
合でも、従来例と同じ程度の露光フィールドを確保しよ
うとすると、露光フィールドの全面で結像性能（ディス
トーション、像面湾曲等）を所定の精度に維持すること
が困難になってきた。かかる点に鑑み、現在ではいわゆ
るスリットスキャン方式、あるいはステップ・アンド・
スキャン方式などの走査型露光装置が主流となりつつあ
る。

【０００４】この走査型露光装置では、矩形状又は円弧
状等の照明領域（以下、「スリット状の照明領域」とい
う）に対してレチクル及びウエハを相対的に同期して走
査しながら、そのレチクルのパターンがウエハ上に転写
される。従って、ステッパと同じ面積のパターンをウエ
ハ上に転写するとすれば、走査型露光装置では、ステッ
パに比べて投影光学系の露光フィールドを小さくするこ
とができ、露光フィールド内での結像性能の精度向上が
容易である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、走査型露光装
置では、ウエハステージ及びレチクルステージの位置
は、高精度な位置計測が可能なレーザ干渉計によってそ
れぞれ計測され、その計測結果に基づいて制御されてい
る。従って、例えばレーザ干渉計の測長軸によって規定
されるレチクルステージ座標系に誤差がある場合や、レ
チクルステージの移動面（走り面）に誤差がある場合な
どには、レチクルステージ（レチクル）の走査方向の位
置に応じて変動するレチクルの位置誤差（回転誤差を含
む）が生じるが、これらの位置誤差をレーザ干渉計で計
測することは困難である。この結果、上記のレチクルス
テージの走査方向の位置に応じて変動するレチクルの位
置誤差は、ウエハ上に転写されるレチクルパターンの転
写像の歪みの要因となる。

【０００６】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
で、その第１の目的は、特に物体が載置される可動体の
移動位置に応じて変動する物体の位置誤差を確実に計測
することが可能な計測方法を提供することにある。

【０００７】本発明の第２の目的は、パターンの転写像
の歪みを低減することが可能な露光方法を提供すること
にある。

【０００８】本発明の第３の目的は、パターンの転写像
の歪みを低減することが可能な露光装置を提供すること
にある。

【０００９】本発明の第４の目的は、デバイスの生産性
の向上を図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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、物体（例えばＲ）が載置される可動体（例えばＲＳ
Ｔ）の移動位置に応じて変動する前記物体の位置情報を
計測する計測方法であって、前記可動体上に第１軸方向
に関して所定間隔で配置された複数の第１マーク（２９
₁〜２９_n又は３０₁〜３０_n）それぞれの位置情報を、前
記物体を前記第１軸方向に沿って移動させつつ順次計測
する第１工程と；前記第１マーク毎の前記位置情報の前
記第１軸方向の成分を算出し、この算出結果に基づいて
前記位置情報の前記第１軸方向の成分と前記物体の前記
第１軸方向の位置との関係を求める第２工程と；を含む
計測方法である。

【００１１】ここで、「可動体上に配置された複数の第
１マーク」は、可動体上に存在するマーク及び可動体上
に載置される物体上に存在するマークのいずれをも含む
概念である。

【００１２】これによれば、可動体上に第１軸方向に関
して所定間隔で配置された複数の第１マークそれぞれの
位置情報が、可動体を第１軸方向に沿って移動させつつ
順次計測される（第１工程）。次に、計測された第１マ
ーク毎の前記位置情報の第１軸方向の成分が算出され、
この算出結果に基づいて前記複数の第１マークそれぞれ
の前記位置情報の第１軸方向の成分と可動体（又は物
体）の第１軸方向の位置との関係が求められる（第２工
程）。従って、各第１マークの位置情報として、設計値
又は基準位置に対する位置誤差を計測することにより、
可動体の第１軸方向の位置に応じた物体（及び可動体）
の第１軸方向の位置誤差を計測することが可能となる。

【００１３】この場合において、請求項２に記載の計測
方法の如く、前記第１マーク毎の前記位置情報の前記第
１軸方向に直交する第２軸方向の成分を算出し、この算
出結果に基づいて前記位置情報の前記第２軸方向の成分
及び前記可動体（又は物体）の回転量の少なくともいず
れかと前記可動体（又は物体）の前記第１軸方向の位置
との関係を求める第３工程を更に含むこととすることが
できる。

【００１４】上記請求項１に記載の計測方法において、
請求項３に記載の計測方法の如く、前記可動体上には、
前記第１軸方向に関して前記所定間隔で複数の第２マー
ク（３０₁〜３０_n又は２９₁〜２９_n）が更に配置され、
前記第１工程で、前記複数の第２マークそれぞれの位置
情報を、前記各第１マークの位置情報の計測時と同一位
置に前記物体がある状態でそれぞれ計測し、前記物体が
同一位置にあるときに前記位置情報がそれぞれ計測され
た組を成す前記第１マークと前記第２マークとの前記位
置情報の前記第１軸方向の成分の差を、各組についてそ
れぞれ算出し、この算出結果に基づいて前記可動体（又
は物体）の回転量と前記可動体（又は物体）の前記第１
軸方向の位置との関係を求める第３工程を更に含むこと
とすることができる。

【００１５】上記請求項１に記載の計測方法において、
請求項４に記載の計測方法の如く、前記可動体上には、
前記第１軸方向に関して前記所定間隔で複数の第２マー
クが更に配置され、前記第１工程で、前記複数の第２マ
ークそれぞれの位置情報を、前記各第１マークの位置情
報の計測時と同一位置に前記物体がある状態でそれぞれ
計測し、前記物体が同一位置にあるときに前記位置情報
がそれぞれ計測された組を成す前記第１マークと前記第
２マークとの前記各位置情報の前記第１軸に直交する第
２軸方向の成分の差を、各組についてそれぞれ算出し、
この算出結果の平均値に基づいて前記物体（又は可動
体）の前記第２軸方向の伸縮量を求める第３工程を更に
含むこととすることができる。

【００１６】請求項５に記載の発明は、第１物体（Ｒ）
に形成されたパターンを第２物体（Ｗ）に転写する露光
方法であって、請求項１〜３のいずれか一項に記載の計
測方法により、前記第１物体が載置される可動体上の複
数のマークを用いて前記可動体の第１軸方向の移動位置
に応じて変動する位置情報を計測する工程と；前記第１
物体と前記第２物体とを前記第１軸方向に同期移動しつ
つ、前記計測結果に基づいて前記第１物体と前記第２物
体との相対的な位置、速度及び姿勢の少なくとも１つを
微調整して、前記パターンの転写を行う工程と；を含む
露光方法である。

【００１７】これによれば、請求項１〜３のいずれか一
項に記載の計測方法により、第１物体が載置される可動
体上の複数のマークを用いて可動体の第１軸方向の移動
位置に応じて変動する位置情報が計測される。ここで、
例えば可動体の第１軸方向の移動位置に応じて変動する
位置情報としては、例えばマーク、第１物体あるいは可
動体の位置誤差の第１軸方向成分、第２軸方向成分、及
び第１物体又は可動体の回転などが挙げられる。

【００１８】そして、第１物体と第２物体とを第１軸方
向に同期移動しつつ、前記計測結果（例えば第１物体の
第１軸方向の移動位置に応じて変動する位置情報（マー
ク、第１物体あるいは可動体の位置誤差の第１軸方向成
分、第２軸方向成分、及び第１物体又は可動体の回転な
ど）の計測結果）に基づいて前記第１物体と前記第２物
体との相対的な位置、速度及び姿勢の少なくとも１つを
微調整して、前記パターンの転写が行われる。従って、
パターンが形成された第１物体が載置される可動体の同
期移動方向の位置に応じた、パターンの同期移動方向の
倍率誤差、パターンの同期移動方向に直交する方向の位
置誤差、あるいは回転誤差などに起因する第２物体上の
パターンの転写像の歪みを抑制することが可能となる。

【００１９】請求項６に記載の発明は、第１物体（Ｒ）
に形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して第
２物体（Ｗ）に転写する露光方法であって、請求項４に
記載の計測方法により、前記第１物体の前記第２軸方向
の伸縮量を計測する工程と；前記計測結果に基づいて前
記パターン像の倍率を調整する工程と；前記第１物体と
前記第２物体とを第１軸方向に同期移動しつつ、前記倍
率が調整されたパターン像を前記第２物体に転写する工
程と；を含む露光方法である。

【００２０】これによれば、請求項４に記載の計測方法
により、第１物体の第２軸方向の伸縮量が計測される。
露光に先立って、この計測結果に基づいてパターン像の
倍率が調整される。そして、第１物体と第２物体とを第
１軸方向に同期移動しつつ、倍率が調整されたパターン
像が第２物体に転写される。従って、倍率誤差に起因す
る第２物体上のパターンの転写像の歪みを抑制すること
が可能となる。

【００２１】請求項７に記載の発明は、第１物体（Ｒ）
と第２物体（Ｗ）とを第１軸方向に同期移動して前記第
１物体上に存在するパターンを投影光学系（ＰＬ）を介
して前記第２物体に転写する露光装置であって、前記第
１物体が載置される第１可動体（１５）と；前記第２物
体が載置される第２可動体（３２）と；前記第１可動体
上に存在するマーク（２９₁〜２９_n又は３０₁〜３０_n）
を検出するマーク検出系（５４Ａ又は５４Ｂ）と；前記
第１可動体の位置を計測する第１位置計測装置（１６）
と；前記第２可動体の位置を計測する第２位置計測装置
（４８）と；前記第１位置計測装置の出力に基づいて前
記第１可動体を前記第１軸方向に沿って移動させつつ、
前記第１可動体上に前記第１軸方向に関して所定間隔で
配置された複数の第１マークそれぞれの位置情報を、前
記マーク検出系を用いて順次計測する計測制御装置（２
０）と；計測された前記第１マーク毎の前記位置情報に
基づいて前記第１可動体の前記第１軸方向の位置に応じ
た前記第１可動体の前記第１軸方向の伸縮量に起因する
倍率、前記第１軸に直交する第２軸方向の位置ずれ量、
及び回転量の少なくとも１つを補正する補正情報を演算
する演算装置（２０）と；前記パターンの転写に際し
て、前記第１及び第２位置計測装置の出力に基づいて前
記第１可動体と前記第２可動体とを前記第１軸方向に同
期移動するとともに、前記演算装置の演算結果に基づい
て、前記第１可動体の移動状態を微調整するステージ制
御装置（２０）と；を備える露光装置である。

【００２２】これによれば、計測制御装置により、第１
位置計測装置の出力に基づいて第１可動体を第１軸方向
に沿って移動させつつ、第１可動体上に第１軸方向に関
して所定間隔で配置された複数の第１マークそれぞれの
位置情報が、マーク検出系を用いて順次計測される。次
いで、演算装置により、計測された第１マーク毎の位置
情報に基づいて第１可動体の第１軸方向の位置に応じた
第１可動体の第１軸方向の伸縮量に起因する倍率、第１
軸に直交する第２軸方向の位置ずれ量、及び回転量の少
なくとも１つを補正する補正情報が演算される。そし
て、ステージ制御装置により、パターンの転写に際し
て、第１及び第２位置計測装置の出力に基づいて第１可
動体と第２可動体とを第１軸方向に同期移動するととも
に、演算装置の演算結果に基づいて、第１可動体の移動
状態が微調整される。この結果、同期移動中の第１可動
体の第１軸方向の位置に応じた第１可動体の第１軸方向
の伸縮量に起因する倍率、第１軸に直交する第２軸方向
の位置ずれ量、及び回転量の少なくとも１つが補正さ
れ、第２物体に転写されるパターンの転写像の歪みが効
果的に抑制される。特に、第１可動体の第１軸方向の位
置に応じた第１可動体の第１軸方向の伸縮量に起因する
倍率、第１軸に直交する第２軸方向の位置ずれ量、及び
回転量の全てが補正される場合に、最も効果的にパター
ンの転写像の歪みを抑制することができる。

【００２３】この場合において、請求項８に記載の露光
装置の如く、前記補正情報が、前記第１可動体の前記第
１軸方向の位置に応じた前記第１可動体の前記第１軸方
向の伸縮量に起因する倍率を補正する情報である場合に
は、前記ステージ制御装置は、前記第１及び第２可動体
の少なくとも一方の前記同期移動時の速度を前記第１計
測装置の出力に応じて微調整することとすることができ
る。

【００２４】あるいは、請求項９に記載の露光装置の如
く、前記補正情報が、前記第１可動体の前記第１軸方向
の位置に応じた第２軸方向の位置ずれ量を補正する情報
である場合には、前記ステージ制御装置は、前記第１及
び第２可動体の少なくとも一方の前記同期移動時の前記
第２軸方向の位置を前記第１計測装置の出力に応じて微
調整することとすることができる。

【００２５】あるいは、請求項１０に記載の露光装置の
如く、前記補正情報が、前記第１可動体の前記第１軸方
向の位置に応じた前記第１可動体の回転量を補正する情
報である場合には、前記ステージ制御装置は、前記同期
移動時の前記第１及び第２可動体の相対的な回転量を前
記第１計測装置の出力に応じて微調整することとするこ
とができる。

【００２６】上記請求項７〜１０に記載の各露光装置に
おいて、請求項１１に記載の露光装置の如く、前記第１
可動体には、前記第１軸方向に関して前記所定間隔で複
数の第２マーク（３０₁〜３０_n又は２９₁〜２９_n）が更
に配置され、前記マーク検出系は一対設けられ、前記計
測制御装置は、前記第１可動体上の複数の第１マークそ
れぞれの位置情報を、前記一方のマーク検出系を用いて
順次計測するのと並行して、前記複数の第２マークそれ
ぞれの位置情報を前記他方のマーク検出系を用いて順次
計測し、前記第１可動体が同一位置にあるときに前記位
置情報がそれぞれ計測された組を成す前記第１マークと
前記第２マークとの前記各位置情報の前記第１軸に直交
する第２軸方向の成分の差を、各組についてそれぞれ算
出し、この算出結果の平均値に基づいて前記第１可動体
の前記第２軸方向の伸縮量に起因する倍率の補正値を更
に求め、前記パターンの転写に先立って、前記第１可動
体の前記第２軸方向の伸縮量に起因する倍率の補正値に
基づいて、前記パターン像の倍率を補正する補正装置
（２０，４９）を更に備えることとすることができる。

【００２７】上記請求項７〜１１に記載の各露光装置に
おいて、請求項１２に記載の露光装置の如く、前記位置
情報は、前記第２可動体上の基準マークに対する位置誤
差の情報であり、前記マーク検出系は、前記第１可動体
上に存在するマークと前記基準マークとを前記投影光学
系を介して検出する系であることとすることができる。

【００２８】請求項１３に記載の発明は、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７〜１２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
造方法である。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
〜図９（Ｃ）に基づいて説明する。

【００３０】図１には、一実施形態に係る露光装置１０
０の構成が概略的に示されている。この露光装置１００
は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置
（いわゆるスキャニング・ステッパ）である。

【００３１】この露光装置１００は、露光光源を含む照
明系１２、第１物体（及びマスク）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、
第２物体（及び基板）としてのウエハＷが搭載される基
板ステージとしてのウエハステージＷＳＴ、及びこれら
の制御系等を備えている。

【００３２】前記照明系１２は、例えば特開平６−３４
９７０１号公報などに開示されるように、光源と、オプ
ティカルインテグレータ（フライアイレンズ、内面反射
型インテグレータ、あるいは回折光学素子など）等を含
む照度均一化光学系、リレーレンズ、可変ＮＤフィル
タ、レチクルブラインド、及びダイクロイックミラー等
（いずれも不図示）から成る照明光学系とを含んで構成
されている。この照明系１２では、回路パターン等が描
かれたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定された
スリット状の照明領域ＩＡＲ部分（図２参照）を照明光
ＥＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光
ＥＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎ
ｍ）などの遠紫外光、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１
９３ｎｍ）、あるいはＦ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）
などの真空紫外光などが用いられる。照明光ＥＬとし
て、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線
等）を用いることも可能である。

【００３３】前記レチクルステージＲＳＴは、レチクル
ベース盤１３上に配置され、所定の走査方向（ここで
は、図１における紙面直交方向であるＹ軸方向とする）
に駆動可能なレチクル走査ステージ１４と、このレチク
ル走査ステージ１４上に載置され、Ｘ軸方向（図１にお
ける紙面内左右方向）、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）に微小駆動可能な
第１可動体としてのレチクル微動ステージ１５とを備え
ている。レチクル微動ステージ１５上にレチクルＲが真
空吸着等によって保持されている。レチクル微動ステー
ジ１５のＸＹ面内の位置は、移動鏡２１を介してレチク
ルベース盤１３上に固定された第１位置計測装置として
のレチクル干渉計１６によって計測されている。

【００３４】これを更に詳述すると、レチクル走査ステ
ージ１４は、不図示のリニアモータによってレチクルベ
ース盤１３上で所定ストローク（レチクルＲの全面が少
なくとも照明光ＥＬを横切ることができるだけのストロ
ーク）でＹ軸方向に駆動されるようになっている。

【００３５】前記レチクル微動ステージ１５のＸ軸方向
の両側には、図２に示されるように、ボイスコイルモー
タ２２、２４がそれぞれ設けられている。ボイスコイル
モータ２２は、レチクル微動ステージ１５の＋Ｘ側に固
定された可動子１８Ａとこれに対向してレチクル走査ス
テージ１４の上面に固定された固定子１８Ｂとから構成
されている。ボイスコイルモータ２４は、レチクル微動
ステージ１５の−Ｘ側に固定された可動子１９Ａとこれ
に対向してレチクル走査ステージ１４の上面に固定され
た固定子１９Ｂとから構成されている。

【００３６】また、レチクル微動ステージ１５のＹ軸方
向の両側には、ボイスコイルモータ２７、２８がそれぞ
れ設けられている。ボイスコイルモータ２７は、レチク
ル微動ステージ１５の＋Ｙ側に固定された可動子２５Ａ
とこれに対向してレチクル走査ステージ１４の上面に固
定された固定子２５Ｂとから構成されている。ボイスコ
イルモータ２８は、レチクル微動ステージ１５の−Ｙ側
に固定された可動子２６Ａとこれに対向してレチクル走
査ステージ１４の上面に固定された固定子２６Ｂとから
構成されている。

【００３７】この場合、ボイスコイルモータ２２、２４
によって、レチクル微動ステージ１５は、レチクル走査
ステージ１４に対してＹ軸方向に駆動され、ボイスコイ
ルモータ２７、２８によってレチクル微動ステージ１５
は、レチクル走査ステージ１４に対してＸ軸方向に駆動
される。また、例えば、ボイスコイルモータ２２、２４
の発生する駆動力を異ならせることにより、レチクル微
動ステージ１５のθｚ方向の回転量の制御が可能となっ
ている。

【００３８】前記レチクル微動ステージ１５上面のＸ軸
方向一側（−Ｘ側）の端部には、図２に示されるよう
に、Ｘ軸に垂直な反射面を有する平面ミラーから成るＸ
軸用の移動鏡２１ｘがＹ軸方向に延設され、該移動鏡２
１ｘにはレチクルＸ軸干渉計１６ｘからＸ軸に平行にレ
ーザービームＬＲｘが照射されている。レチクルＸ軸干
渉計１６ｘは、移動鏡２１ｘの反射面からの戻り光と不
図示のレファレンス部からの戻り光を干渉させてその干
渉光の光電変換信号に基づき、レチクル微動ステージ１
５のＸ軸方向の座標値を、例えば０．５〜１ｎｍ程度の
分解能で常時検出している。

【００３９】また、レチクル微動ステージ１５のＹ軸方
向一側（＋Ｙ側）の側面には、図２に示されるように、
コーナーキューブ型の反射部材から成る一対のＹ軸用の
移動鏡２１ｙ₁，２１ｙ₂が固定され、これらの移動鏡２
１ｙ₁，２１ｙ₂には不図示のレチクルＹ軸干渉計からそ
れぞれＹ軸に平行にレーザービームＬＲｙ₁，ＬＲｙ₂が
照射されている。移動鏡２１ｙ₁，２１ｙ₂で反射された
レーザービームＬＲｙ ₁，ＬＲｙ₂はそれぞれ反射ミラー
３８，３９で反射されて、不図示のレチクルＹ軸干渉計
に戻され、レチクルＹ軸干渉計ではレチクルＸ軸干渉計
１６ｘと同様にして、それぞれのレーザービームＬＲｙ
₁，ＬＲｙ₂の照射位置におけるＹ軸方向の座標位置を独
立に、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出し
ている。ここで、レチクルＹ軸干渉計はダブルパス干渉
計であり、レチクル微動ステージ１５の回転の影響によ
って計測誤差が生じない構成になっている。なお、レチ
クルＸ軸干渉計１６ｘも、ダブルパス干渉計とすること
ができる。

【００４０】レチクルＸ軸干渉計１６ｘ、レチクルＹ軸
干渉計の計測値は、図１の主制御装置２０に供給されて
いる。主制御装置２０は、レーザービームＬＲｙ₁及び
ＬＲｙ₂を使用する一対のＹ軸干渉計で計測された座標
値ｙ₁及びｙ₂の平均値（ｙ₁＋ｙ₂）／２に基づいてレチ
クル微動ステージ１５のＹ座標値を算出し、レーザービ
ームＬＲｘを使用するレチクルＸ軸干渉計１６ｘで計測
された座標値ｘに基づいてレチクル微動ステージ１５の
Ｘ座標値を検出する。また、主制御装置２０は、例えば
座標値ｙ₁とｙ₂との差分からレチクル微動ステージ１５
の回転方向（θｚ方向）の回転量を算出する。主制御装
置２０は、上述のようにしてレチクル微動ステージ１５
のＸＹ面内の位置（θｚ回転を含む）をモニタするよう
になっている。

【００４１】上述のように、レチクル微動ステージ１５
上には、Ｘ軸用の移動鏡２１ｘ、Ｙ軸用の移動鏡２１ｙ
₁，２１ｙ₂の３つが設けられ、これに対応してレーザ干
渉計も複数設けられているが、図１ではこれらが代表的
に移動鏡２１、レチクル干渉計１６としてそれぞれ示さ
れている。なお、レチクル微動ステージ１５の端面をそ
れぞれ鏡面加工してレーザ干渉計用の反射面（前述の移
動鏡２１ｘ、２１ｙ₁，２１ｙ₂の反射面に相当）を形成
しても良い。

【００４２】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
（照明光学系の光軸に一致）の方向がＺ軸方向とされて
いる。この投影光学系ＰＬとしては、例えば両側テレセ
ントリックで、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（図示省略）から成る屈
折光学系が用いられている。この投影光学系ＰＬの投影
倍率は、例えば１／５（あるいは１／４）などである。

【００４３】このため、照明系１２からの照明光ＥＬに
よってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲ部分が照明される
と、このレチクルＲを通過した照明光ＥＬにより、投影
光学系ＰＬを介して照明領域ＩＡＲ部分のレチクルＲの
回路パターンの縮小像（部分倒立像）が表面にレジスト
（感光剤）が塗布されたウエハＷ上に形成される。

【００４４】また、投影光学系ＰＬを構成する複数枚の
レンズエレメントのうち、物体面側（レチクルＲ側）の
複数枚のレンズエレメントは、不図示の駆動素子、例え
ばピエゾ素子などによって、Ｚ軸方向（投影光学系ＰＬ
の光軸方向）にシフト駆動、及びＸＹ面に対する傾斜方
向（すなわちＸ軸回りの回転方向及びＹ軸回りの回転方
向）に駆動可能な可動レンズとなっている。そして、結
像特性補正コントローラ４９が、主制御装置２０からの
指示に基づき、各駆動素子に対する印加電圧を独立して
調整することにより、各可動レンズが個別に駆動され、
投影光学系ＰＬの種々の結像特性（倍率、ディストーシ
ョン、非点収差、コマ収差、像面湾曲など）が調整され
るようになっている。なお、結像特性補正コントローラ
４９は、光源を制御して照明光ＥＬの中心波長をシフト
させることができ、可動レンズの移動と同様に中心波長
のシフトにより結像特性を調整可能となっている。

【００４５】前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系
ＰＬの図１における下方に配置されたウエハベース盤１
７上に配置されている。ウエハステージＷＳＴは、ウエ
ハベース盤１７上に配置されたＹ軸方向に駆動自在なＹ
ステージ２３と、該Ｙステージ２３上に配置されたＸ軸
方向に駆動自在なＸステージ３１と、該Ｘステージ３１
上に搭載されたＺ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向に
駆動可能な第２可動体としてのＺ・レベリングステージ
３２とを備えている。Ｚ・レベリングステージ３２上に
ウエハＷが不図示のウエハホルダを介して真空吸着等に
よって保持されている。

【００４６】Ｚ・レベリングステージ３２の上面には、
移動鏡３４が固定され、外部に配置された第２位置計測
装置としてのウエハ干渉計４８により、Ｚ・レベリング
ステージ３２の位置がモニタされ、ウエハ干渉計４８に
より得られた位置情報も主制御装置２０に供給されてい
る。

【００４７】これを更に詳述すると、Ｚ・レベリングス
テージ３２上面のＸ軸方向の一端（−Ｘ側端）には、図
３の平面図に示されるように、Ｘ軸に垂直な反射面を有
する平面ミラーから成るＸ軸用の移動鏡３４ＸがＹ軸方
向に延設され、Ｙ軸方向の一端（＋Ｙ側端）には、Ｙ軸
に垂直な反射面を有する平面ミラーから成るＹ軸用の移
動鏡３４ＹがＸ軸方向に延設されている。

【００４８】移動鏡３４Ｘには、Ｘ軸に平行で且つそれ
ぞれ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ及び後述するアライメン
ト系ＡＬＧの検出中心を通る光路に沿って間隔ＩＬのレ
ーザービームＬＷＸ、ＬＷ_ofが不図示の２つのウエハＸ
軸干渉計からそれぞれ照射されている。移動鏡３４Ｙに
は、Ｙ軸に平行な光路に沿って間隔ＩＬの２本のレーザ
ービームＬＷＹ１、ＬＷＹ２が不図示の一対のウエハＹ
軸干渉計からそれぞれ照射されている。

【００４９】ウエハＸ軸干渉計、ウエハＹ軸干渉計で
は、前述したレチクルＸ軸干渉計１６ｘと同様にして、
それぞれのレーザービームＬＷＸ、ＬＷ_of、ＬＷＹ１、
ＬＷＹ２の照射位置におけるＺ・レベリングステージ３
２のＸ座標値、又はＹ座標値を計測する。これらのウエ
ハＸ軸干渉計、ウエハＹ軸干渉計の計測値は、主制御装
置２０に供給されている。主制御装置２０は、後述する
露光時には、Ｚ・レベリングステージ３２のＸ座標とし
て、レーザービームＬＷＸを用いる干渉計で計測された
座標値を使用し、Ｙ座標としてレーザービームＬＷＹ１
及びＬＷＹ２をそれぞれ用いる干渉計で計測された座標
値Ｙ₁及びＹ₂の平均値（Ｙ₁＋Ｙ₂）／２を用いる。ま
た、主制御装置２０は、例えば座標値Ｙ₁とＹ₂との差分
からＺ・レベリングステージ３２の回転方向（θｚ方
向）の回転量を算出する。特に、走査方向であるＹ軸方
向は一対の干渉計の計測結果の平均値を用いて、走査時
のＺ・レベリングステージ３２の傾き等による精度劣化
を防いでいる。

【００５０】上述のように、Ｚ・レベリングステージ３
２には、Ｘ軸用の移動鏡３４ＸとＹ軸用の移動鏡３４Ｙ
とが設けられ、これに対応してレーザ干渉計も複数設け
られているが、図１ではこれら代表的に移動鏡３４、ウ
エハ干渉計４８としてそれぞれ示されている。

【００５１】主制御装置２０では、露光時には、上述の
ようにしてＺ・レベリングステージ３２のＸＹ面内の位
置をモニタし、ウエハ駆動装置５０を介してＺ・レベリ
ングステージ３２のＸ位置並びにＹ位置を制御する。ま
た、これと並行して、主制御装置２０では、Ｚ・レベリ
ングステージ３２のＹ位置のモニタ結果とレチクル微動
ステージ１５のＹ位置のモニタ結果とに基づいて不図示
のリニアモータを介してレチクル走査ステージ１４の速
度を制御するとともに、ボイスコイルモータ２２、２４
を介してレチクル微動ステージ１５のＹ位置を制御す
る。また、主制御装置２０では、レチクル微動ステージ
１５のＸ位置のモニタ結果に基づいてボイスコイルモー
タ２７、２８を介してレチクル微動ステージ１５のＸ位
置を制御する。さらに、主制御装置２０では、Ｚ・レベ
リングステージ３２のθｚ方向の回転量とレチクル微動
ステージ１５のθｚ方向の回転量とに基づいて、ボイス
コイルモータ２２、２４を介してレチクル微動ステージ
１５のθｚ方向の回転量を制御する。

【００５２】また、主制御装置２０は、後述するアライ
メント系ＡＬＧを使用するウエハアライメントの際に
は、前述と同様にしてＺ・レベリングステージ３２のＹ
位置をモニタするとともに、レーザービームＬＷ_ofを使
用する専用干渉計の計測値に基づいてＺ・レベリングス
テージ３２のＸ位置をモニタする。これにより、いわゆ
るアッベ誤差が生じるのが防止されている。

【００５３】なお、ウエハＸ軸干渉計、ウエハＹ軸干渉
計をそれぞれ複数の測長軸を有する多軸干渉計とし、各
測長軸の計測値に基づいてＺ・レベリングステージ３２
のＹ軸回りの回転方向であるθｙ回転（ローリング）、
Ｘ軸回りの回転方向であるθｘ回転（ピッチング）を計
測するようにしても良い。かかる場合にはＺ・レベリン
グステージ３２の傾斜に起因するアッベ誤差をも補正す
ることが可能となるので、Ｚ・レベリングステージ３２
の端面をそれぞれ鏡面加工してレーザ干渉計用の反射面
（前述の移動鏡３４Ｘ、３４Ｙの反射面に相当）を形成
しても良い。

【００５４】本実施形態では、ウエハステージＷＳＴは
走査方向（Ｙ軸方向）の移動のみならず、ウエハＷ上の
複数のショット領域を前記照明領域ＩＡＲと共役な照明
光ＥＬの照射領域（露光領域）ＩＡ（図３参照）に位置
させることができるように、非走査方向（Ｘ軸方向）に
も移動可能に構成されており、ウエハＷ上の各ショット
領域を後述するようにして走査（スキャン）露光する動
作と、次のショットの露光のための加速開始位置まで移
動する動作とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動
作を行う。

【００５５】前記ウエハステージＷＳＴ上には、図１に
示されるように、基準マーク板ＦＭがその表面がウエハ
Ｗの表面とほぼ同一高さとなるように固定されている。
この基準マーク板ＦＭは、ウエハ干渉計４８によって計
測される座標により規定されるウエハステージ座標系
と、レチクル干渉計１６によって計測される座標により
規定されるレチクルステージ座標系の対応をとるために
用いられる。この基準マーク板ＦＭの表面には、例えば
後述するレチクルアライメント用の第１基準マークや後
述するアライメント系ＡＬＧの検出中心の位置とレチク
ルパターンの投影像の位置との相対位置関係を計測する
ためのベースライン計測用の第２基準マークその他の基
準マークが形成されている。これらの基準マークの中に
はＺ・レベリングステージ３２側に導かれた照明光によ
り裏側から照明されている基準マーク、即ち発光性の基
準マークがある。なお、基準マーク板ＦＭ上の基準マー
クについては、更に後述する。

【００５６】さらに、本実施形態の露光装置１００で
は、図１に示されるように、投影光学系ＰＬの側面、よ
り具体的には、投影光学系ＰＬの−Ｙ側の側面に、ウエ
ハＷ上の各ショット領域に付設されたアライメントマー
ク（ウエハマーク）の位置を検出するためのオフ・アク
シス方式のアライメント系ＡＬＧが設けられている。こ
のアライメント系ＡＬＧとしては、例えば特開平２−５
４１０３号公報に開示されているようなField Image Al
ignment(ＦＩＡ)系のアライメントセンサが用いられ
る。このアライメント系ＡＬＧは、所定の波長幅を有す
る照明光（例えば白色光）をウエハＷ（又は基準マーク
板ＦＭ）に照射し、ウエハＷ上のウエハマーク（又は基
準マーク板ＦＭ上の基準マーク）の像と、ウエハと共役
な面内に配置された不図示の指標板上の指標マークの像
とを、対物レンズ等によって、撮像素子（ＣＣＤカメラ
等）の受光面上に結像して検出するものである。アライ
メント系ＡＬＧはウエハマーク（又は基準マーク板ＦＭ
上の基準マーク）の撮像結果を、主制御装置２０へ向け
て出力する。

【００５７】また、この露光装置１００では、例えば特
開平６−２８３４０３号公報などに開示されるように、
投影光学系ＰＬの最良結像面に向けて複数のスリット像
を形成するための結像光束を光軸ＡＸ方向に対して斜め
方向より供給する不図示の照射光学系と、その結像光束
のウエハＷの表面での各反射光束をそれぞれスリットを
介して受光する不図示の受光光学系とから成る斜入射方
式の多点焦点位置検出系が、投影光学系ＰＬを支える不
図示の保持部材に固定されている。多点焦点位置検出系
は、ウエハ表面の複数点の結像面に対するＺ軸方向の位
置偏差を検出し、ウエハＷと投影光学系ＰＬとが所定の
間隔を保つようにＺ・レベリングステージ３２をＺ軸方
向及び傾斜方向に駆動するために用いられる。多点焦点
位置検出系からのウエハ位置情報は、主制御装置２０に
送られ、主制御装置２０は、このウエハ位置情報に基づ
いてウエハ駆動装置５０を介してＺ・レベリングステー
ジ３２をＺ軸方向及び傾斜方向に駆動する。

【００５８】さらに、露光装置１００では、図１に示さ
れるように、レチクルＲの上方に、基準マーク板ＦＭ上
の基準マークとレチクルＲ上のマークとを同時に観察す
るための一対のマーク検出系としてのレチクルアライメ
ント顕微鏡（以下、「ＲＡ顕微鏡」と略述する）５２
Ａ、５２Ｂが設けられている。本実施形態では、レチク
ルＲからの検出光をＲＡ顕微鏡５２Ａ、５２Ｂにそれぞ
れ導くための偏向ミラー４３Ａ、４３Ｂ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、ミラー駆動装置５４Ａ、５４Ｂ
により偏向ミラー４３Ａ、４３Ｂとそれぞれ一体的にＲ
Ａ顕微鏡５２Ａ、５２Ｂは照明光ＥＬの光路上から待避
される。なお、ＲＡ顕微鏡５２Ａ、５２Ｂの構成につい
ては更に後述する。

【００５９】図４（Ａ）にはレチクルＲをパターン面側
（図１における下面側）から見た平面図が示され、図４
（Ｂ）には投影光学系ＰＬの有効露光フィールドと共役
なレチクルＲ上での領域３３Ｒ内のスリット状の照明領
域ＩＡＲ等が示されている。ここでは、走査方向をｙ軸
方向（ウエハステージ座標系におけるＹ軸方向とほぼ同
一方向のレチクルステージ座標系における走査軸方向で
ある。本実施形態の場合、投影光学系ＰＬとして屈折系
が用いられているため、レチクルステージとウエハステ
ージとは互いに逆向きに走査される。このため、ｙ軸と
Ｙ軸とは逆向きとなり、また両者は厳密には一致すると
は限らないので、ここでは識別のためｙ軸方向としてい
る）とし、ｙ軸方向に直交する方向をｘ軸方向とする。

【００６０】図４（Ａ）において、レチクルＲ上の中央
部のパターン領域ＰＡの周囲には遮光帯ＥＳが形成さ
れ、この遮光帯ＥＳのｘ軸方向の両外側にマーク（第１
マーク）としてのアライメントマーク（レチクルマー
ク）２９₁〜２９_n及び第２マークとしてのレチクルマー
ク３０₁〜３０_nが形成されている。これらのレチクルマ
ーク２９₁〜２９_n及び３０₁〜３０_nは、パターン領域Ｐ
Ａの中心（レチクルセンタ）からｘ軸方向に同一距離だ
け離れたｙ軸に沿って所定間隔でそれぞれ配列されてい
る。レチクルマーク２９_i（ｉ＝１〜ｎ）と３０_iとは、
同一のｙ位置に配置されている。これらのレチクルマー
ク２９_i、３０_iとしては、例えば十字マークが用いられ
る。なお、レチクルマーク２９_i、３０_iは実際には多数
設けられるが、図４（Ａ）などでは、作図の便宜上から
ｎ＝５の場合が図示されている。

【００６１】なお、図４（Ｂ）及び前述した図２おい
て、符号５２ＡＲ、５２ＢＲは、レチクルＲ上のＲＡ顕
微鏡５２Ａ、５２Ｂの観察領域をそれぞれ示す。また、
前述した図３において、符号５２ＡＷ、５２ＢＷは、観
察領域５２ＡＲ、５２ＢＲにそれぞれ対応する観察領域
を示す。

【００６２】図５（Ａ）には、図４（Ａ）のレチクルＲ
を基準マーク板ＦＭ上に投影した際に得られるレチクル
像ＲＷが示されている。但し、この図５（Ａ）では、遮
光帯ＥＳ及びその内部のパターン領域ＰＡ部分の像は、
便宜上、図示が省略されている。この図５（Ａ）におい
て、図４（Ａ）のレチクルマーク２９₁〜２９_nに共役な
マーク像２９Ｗ₁〜２９Ｗ_nと、レチクルマーク３０₁〜
３０_nに共役なマーク像３０Ｗ₁〜３０Ｗ_nとが示されて
いる。

【００６３】図５（Ｂ）には、基準マーク板ＦＭ上の基
準マークの配置が示されている。この図５（Ｂ）の基準
マーク板ＦＭ上には、図５（Ａ）のマーク像２９Ｗ₁〜
２９Ｗ_n及び３０Ｗ₁〜３０Ｗ_nとほぼ同一の配置でそれ
ぞれ基準マーク３５₁〜３５_n及び３６₁〜３６_nが形成さ
れている。

【００６４】基準マーク３５_i、３６_iとしては、図５
（Ｃ）に拡大して示されるような形状のマークが用いら
れている。

【００６５】また、基準マーク板ＦＭ上には、基準マー
ク３５₁及び３６₁の中点から走査方向であるＹ軸方向に
間隔ＩＬだけ離れた位置に基準マーク３７₁が形成され
ている。間隔ＩＬは、図１における投影光学系ＰＬの光
軸ＡＸとアライメント系ＡＬＧの検出中心との間隔であ
るベースライン量（設計値）と等しい。同様に、基準マ
ーク３５₂及び３６₂の中点、基準マーク３５₃及び３６₃
の中点、……、及び基準マーク３５_n及び３６_nの中点か
らそれぞれＹ軸方向に間隔ＩＬだけ離れた位置に、基準
マーク３７₂，３７₃、……，３７_nが形成されている。

【００６６】なお、基準マーク３５_i、３６_iは、実際に
は、多数設けられるが、図５（Ｂ）などでは、作図の便
宜上からｎ＝５の場合が図示されている。

【００６７】図６には、ＲＡ顕微鏡５２Ａ（５２Ｂ）及
びその照明系の構成の一例が示されている。この図６に
おいて、Ｚ・レベリングステージ３２の外部より光ファ
イバ４４を介して露光光と同じ波長の照明光ＥＬがＺ・
レベリングステージ３２の内部に導かれている。光ファ
イバ４４の代わりにレンズ系で照明光ＥＬをリレーして
も良い。そのようにして導かれた照明光ＥＬが、レンズ
４５Ａ、ビームスプリッタ４５Ｂ及びレンズ４５Ｃを経
て基準マーク板ＦＭ上の基準マーク３５_iを照明し、ビ
ームスプリッタ４５Ｂを透過した照明光が、レンズ４５
Ｄ、レンズ４５Ｅ、ミラー４５Ｆ及びレンズ４５Ｇを経
て基準マーク板ＦＭ上の基準マーク３６ _iを照明してい
る。

【００６８】例えば、レチクルアライメントの際には、
図６に示されるように、基準マーク３５_iを透過した光
は、投影光学系ＰＬを介して、レチクルＲ上のレチクル
マーク２９_i上にその基準マーク３５_iの像を結像する。
その基準マーク３５_iの像及びレチクルマーク２９_iから
の光が、偏向ミラー４３Ａ、レンズ４０Ａ、レンズ４０
Ｂを経てハーフミラー４２に達し、ハーフミラー４２で
２分割された光がそれぞれ２次元ＣＣＤよりなるｘ軸用
の撮像素子５６Ｘ及びｙ軸用の撮像素子５６Ｙの撮像面
に入射する。

【００６９】図７（Ａ）には、撮像素子の画面上に結像
された基準マーク３５_iの像３５Ｒ_iが示され、図７
（Ｂ）には、撮像素子の画面上に結像されたレチクルマ
ーク２９ _iの像２９Ｒ_iが示されている。

【００７０】実際のレチクルアライメントの際などに
は、例えばｘ軸用の撮像素子５６Ｘの撮像画面５６Ｘａ
には図８（Ａ）に示されるように、レチクルマーク２９
_iの像２９Ｒ_i及び基準マーク３５_iの像３５Ｒ_iが重ねて
投影される。この場合、ｘ軸用の撮像素子５６Ｘの撮像
画面５６Ｘａの水平走査線の方向はｘ軸方向である。

【００７１】従って、撮像素子５６Ｘの撮像信号（Ｓ４
Ｘとする）の加算平均から基準マーク３５_iの像３５Ｒ_i
とレチクルマーク２９_iの像２９Ｒ_iとのｘ軸方向の位置
ずれ量が求められる。この撮像信号Ｓ４Ｘが図６の信号
処理装置４１に供給されている。

【００７２】撮像信号Ｓ４Ｘが、信号処理装置４１内で
アナログ／デジタル変換によりデジタル信号として検出
される。それぞれの走査線上の画像データは、信号処理
装置４１内で、ｘ軸上で加算平均され、加算平均された
ｘ軸の画像信号Ｓ４Ｘは図８（Ｂ）に示されるようにな
る。これら画像データはそれぞれ１次元画像処理信号と
して処理される。なお、図８（Ｂ）において、画像信号
Ｓ４Ｘの横軸は時間ｔであるが、予め撮像素子５６Ｘの
撮像画面５６Ｘａの幅を計測しておくことにより、その
横軸は位置ｘともみなすことができる。

【００７３】このようにして得られた信号を信号処理装
置４１で演算処理すると、図８（Ａ）のレチクルマーク
２９_iの像２９Ｒ_iに対応するｘ軸方向の位置ｘ₃ 、基準
マーク３５_iの像３５Ｒ_iの左側のパターンに対応する位
置ｘ₁ 及びその像３５Ｒ_iの右側のパターンに対応する
位置ｘ₂ が求められる。そして、レチクルマーク２９ _i
の像２９Ｒ_iと基準マーク３５_iの像３５Ｒ_iとのｘ軸方
向の相対的な位置ずれ量Δｘは、次のようになる。

【００７４】 Δｘ＝ｘ₃−（ｘ₁＋ｘ₂）／２ ……（１）このようにして、レチクルマークの像と基準マークの像
とのｘ軸方向の位置ずれ量を求めることができる。

【００７５】一方、ｙ軸用の撮像素子５６Ｙの撮像画面
５６Ｙａ（図８（Ａ）参照）の水平走査線の方向はｙ軸
方向である。従って、ｘ軸方向の位置ずれ量と全く同様
にして、レチクルマークの像と基準マークの像とのｙ軸
方向の位置ずれ量Δｙを求めることができる。

【００７６】同様に、ＲＡ顕微鏡５２Ｂを用いて、レチ
クルマーク３０_iの像３０Ｒ_iと基準マーク３６_iの像３
６Ｒ_iとのｘ軸方向，ｙ軸方向の位置ずれ量を求めるこ
とができる。

【００７７】上述のようにして求められた位置ずれ量の
情報が、信号処理装置４１から主制御装置２０に送られ
る。

【００７８】次に、本実施形態の露光装置１００におい
て露光シーケンスに先立って行われるレチクル微動ステ
ージ１５の走査方向の位置に応じて変動するレチクルＲ
の位置情報の計測方法について一例を説明する。ここで
は、レチクルＲの位置情報として、いわゆるアライメン
ト誤差を計測する場合について説明する。前提として、
レチクルＲ上の各レチクルマーク２９₁〜２９_n、３０₁
〜３０_nの描画誤差（設計値に対する位置誤差）は、予
め外部のパターン計測装置、例えば走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）などを用いて予め計測されており、その計測
結果は図１の記憶装置９０に格納されているものとす
る。すなわち、各レチクルマークの描画誤差は既知であ
る。

【００７９】ここでは、レチクルアライメント、すなわ
ちレチクルステージ座標系とウエハステージ座標系との
関係の計測が行われていないので、前述と同様、レチク
ルステージＲＳＴの走査方向をｙ軸方向、ｙ軸方向に直
交する方向をｘ軸方向とする。

【００８０】まず、主制御装置２０は、基準マーク板Ｆ
Ｍ上の発光マーク３５_i、３６_iのうちの一対の基準マー
ク、例えば３５₁、３６₁を、観察位置にある（図１参
照）一対のＲＡ顕微鏡５２Ａ、５２Ｂで同時に観察でき
る位置に、ウエハステージＷＳＴをウエハ駆動装置５０
を介して移動する。以後、計測が終了するまで、ウエハ
ステージＷＳＴはその位置に静止するように、サーボ制
御される。

【００８１】この状態で、主制御装置２０は、レチクル
干渉計１６の計測値に基づいて、レチクルステージＲＳ
Ｔをｙ軸方向に所定間隔でステップ移動しながら、レチ
クルＲ上のレチクルマーク対２９₁，３０₁、２９₂，３
０₂、……、２９_n，３０_nと、基準マーク３５₁、３６₁
とを、ＲＡ顕微鏡５２Ａ、５２Ｂを用いて順次前述のよ
うにして観察する。ここで、上記のステップ移動の際に
は、干渉計１６ｘの計測値を一定値に維持するように、
ボイスコイルモータ２７、２８を介してレチクル微動ス
テージ１５がｘ軸方向に関して位置制御される。そし
て、各観察位置毎に、ＲＡ顕微鏡５２Ａ、５２Ｂの撮像
情報が前述した信号処理装置４１に送られ、信号処理装
置４１により基準マーク３５₁に対するレチクルマーク
２９_iのｘ軸方向、ｙ軸方向の位置ずれ量Δｘ_1i、Δｙ
_1i、及び基準マーク３６₁に対するレチクルマーク３０_i
のｘ軸方向、ｙ軸方向の位置ずれ量Δｘ_2i、Δｙ_2iが順
次算出される。そして、位置ずれ量の算出結果が、順次
主制御装置２０に送られる。主制御装置２０では、それ
らの位置ずれ量を記憶装置９０内に、レチクル干渉計１
６の出力値とともに順次格納する。

【００８２】このようにして、ウエハステージＷＳＴ上
の特定の一対の基準マーク３５₁、３６₁に対するレチク
ルＲ上の全ての対のレチクルマーク位置のずれ量が検出
され、記憶装置９０内に格納される。

【００８３】次に、主制御装置２０では、各レチクルマ
ークの観察が行われたレチクル微動ステージ１５のｙ軸
方向位置における、ｘシフト量、ｘ方向倍率誤差、ｙシ
フト量、θｚ回転量を、次のようにして算出する。

【００８４】すなわち、主制御装置２０は、次式（２）
に基づいてｘシフト量Ｏｘ_iを求める。

【００８５】Ｏｘ_i＝（Δｘ_1i＋Δｘ_2i）／２ ……（２）また、主制御装置２０は、次式（３）に基づいてｙシフ
ト量Ｏｙ_iを求める。

【００８６】Ｏｙ_i＝（Δｙ_1i＋Δｙ_2i）／２ ……（３）また、主制御装置２０は、次式（４）に基づいてθｚ回
転誤差θｚ_iを算出する。

【００８７】 θｚ_i＝（Δｙ_1i−Δｙ_2i）／Ｄ ……（４）なお、θｚ回転誤差θｚ_i+1については、次の式（５）
又は式（６）に基づいて算出することも可能である。こ
こで、Ｄは、対を成すレチクルマーク間の距離である。

【００８８】 θｚ_i+1＝（Δｘ_1i−Δｘ_1i+1）／Ｐ ……（５） θｚ_i+1＝（Δｘ_2i−Δｘ_2i+1）／Ｐ ……（６）ここで、Ｐは、ｙ方向で隣接するレチクルマーク間の間
隔（ピッチ）である。

【００８９】また、主制御装置２０は、次式（７）に基
づいてｘ方向倍率誤差Ｍｘを算出する。

【００９０】

【数１】

【００９１】主制御装置２０は、上述のようにして、求
めたｘシフト量Ｏｘ_i、ｙシフト量Ｏｙ_i、θｚ回転誤差
θｚ_iを、横軸をｙ位置とする例えば図９（Ａ）〜図９
（Ｃ）に示されるような直交座標系上に、それぞれプロ
ットする。次に主制御装置２０は、各アライメント位置
における誤差成分を用いて最小二乗法などの統計演算を
行い、各プロット点をカーブフィットする（近似曲線を
算出する）。これにより、例えば図９（Ａ）〜図９
（Ｃ）にそれぞれ示されるような誤差曲線Ｏｘ＝ｆ
（ｙ）、Ｏｙ＝ｇ（ｙ）及びθｚ＝ｈ（ｙ）が得られ
る。

【００９２】次に、主制御装置２０は、上述のようにし
て求めた誤差曲線Ｏｘ＝ｆ（ｙ）、Ｏｙ＝ｇ（ｙ）及び
θｚ＝ｈ（ｙ）を、記憶装置９０にそれぞれ補正関数と
して記憶する。

【００９３】そして、実際の露光シーケンスに際して
は、主制御装置２０は、まず、次のようにしてレチクル
アライメント及びアライメント系ＡＬＧのベースライン
計測を行う。

【００９４】すなわち、ウエハステージＷＳＴ及びレチ
クルステージＲＳＴ（より正確には、レチクル微動ステ
ージ１５）を、同期してそれぞれの走査方向に沿って逐
次移動させ、レチクルＲ上の特定の複数対のレチクルマ
ーク、例えば２９₁，３０₁、２９₂，３０₂、および２９
_n，３０_nと、基準マーク３５₁，３６₁、３５₂，３６₂、
及び３５_n，３６_nとを、ＲＡ顕微鏡５２Ａ、５２Ｂを用
いて順次前述のようにして観察し、対応するマーク同士
の位置誤差を計測する。そして、この計測結果に基づい
て、主制御装置２０は、レチクルステージ座標系とウエ
ハステージ座標系との位置関係を把握する。これによ
り、レチクルアライメントが終了する。以後は、このレ
チクルアライメントの結果に基づいて、レチクルステー
ジＲＳＴとウエハステージＷＳＴの相対的な位置・姿勢
の誤差を、レチクルステージの走査範囲において最小に
するような補正が可能となる。

【００９５】ところで、本実施形態の露光装置では、図
５（Ｂ）に示されるような基準マーク板ＦＭが用いられ
ており、例えばＲＡ顕微鏡５２Ａ、５２Ｂを用いてレチ
クルマーク２９₁，３０₁と基準マーク３５₁，３６₁とを
同時に観察する際に、アライメント系ＡＬＧを用いて基
準マーク３７₁を同時に観察することが可能となってい
る。すなわち、レチクルアライメントと同時にベースラ
イン計測が可能となっている。

【００９６】上記の場合、レチクルマーク２９₁，３
０₁、２９₂，３０₂、および２９_n，３０_nの観察の都
度、基準マーク３７₁、３７₂、３７_nの指標中心からの
位置ずれ量がアライメント系ＡＬＧの出力に基づいて不
図示のアライメント制御装置によって算出される。そこ
で、主制御装置２０では、例えばレチクルマーク２
９₁，３０₁と対応する基準マーク３５₁，３６₁との位置
誤差と、基準マーク３７₁の指標中心からの位置ずれ量
と、設計上のベースライン量とに基づいて仮ベースライ
ン量ＢＳ₁を算出する。主制御装置２０では、同様にし
て上記のレチクルマークの観察の都度、仮ベースライン
量ＢＳ₂、及びＢＳ_nを順次算出する。そして、主制御装
置２０では、仮ベースライン量ＢＳ₁、ＢＳ₂、及びＢＳ
_nの平均値を、最終的なベースライン量とする。勿論い
ずれか一つの仮ベースライン量を最終的なベースライン
量としても良いし、いずれか二つの仮ベースライン量の
平均値を最終的なベースライン量としても良い。

【００９７】このようにして、レチクルアライメント及
びベースライン計測等が終了すると、例えば特開昭６１
−４４４２９号公報などに開示されるＥＧＡ（エンハン
スト・グローバル・アライメント）方式のウエハアライ
メントを行い、６つのウエハパラメータ（Ｘ軸方向スケ
ーリングγｘ及びＹ軸方向スケーリングγｙ、Ｘ軸方向
オフセット、Ｙ軸方向オフセット、直交度誤差及びウエ
ハローテーション）を求め、これらのウエハパラメータ
と所定のモデル式とを用いてウエハＷ上の各ショット領
域の配列座標を求める。

【００９８】次にウエハＷに対する露光が行われるが、
この露光に先立って、主制御装置２０は、上記ＥＧＡ方
式のウエハアライメントの過程で得られたＸ軸方向スケ
ーリングγｘと、上述したｘ方向倍率誤差Ｍｘとに基づ
いて、真のＸ軸方向倍率誤差を算出し、その算出結果に
基づいて、結像特性補正コントローラ４９に指令を与え
る。これにより、結像特性補正コントローラ４９により
投影光学系ＰＬの倍率調整が行われる。この倍率調整の
結果、ウエハ起因の倍率誤差とレチクル起因の倍率誤差
とが共に補正されることとなる。

【００９９】そして、このウエハアライメントの結果に
基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域を、その露光の
ための加速開始位置に移動する動作と、レチクルＲとウ
エハＷとを、同期して走査方向に沿って移動しつつレチ
クルＲのパターンをウエハＷ上の各ショット領域に転写
する走査露光動作とを繰り返す、ステップ・アンド・ス
キャン方式の露光を行う。

【０１００】上記の走査露光の際には、照明系１２から
の露光光ＥＬによりスリット状の照明領域内のレチクル
Ｒ上のパターンが照明され、そのパターンの倒立像が投
影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に転写される。この際
に、露光光ＥＬのスリット状の照明領域に対して、レチ
クルＲが例えば図１の紙面手前側に一定速度Ｖで走査さ
れるのに同期して、ウエハＷは図１の紙面奥側にほぼ一
定速度Ｖ／β（１／βは投影光学系ＰＬの縮小倍率）で
走査される。

【０１０１】この走査露光中に、主制御装置２０は、補
正関数Ｏｘ＝ｆ（ｙ）に基づいて、走査中のレチクル微
動ステージ１５のＸ位置を制御する。これにより、移動
鏡２１ｘの曲がりに起因する位置誤差を含む、レチクル
Ｒのｘ軸（Ｘ軸）方向位置誤差に起因するパターンの転
写誤差が補正されることとなる。

【０１０２】また、上記の走査露光中に、主制御装置２
０は、上述したＥＧＡ方式のウエハアライメントの過程
で得られたＹ軸方向スケーリングγｙと、補正関数Ｏｙ
＝ｇ（ｙ）とに基づいて、レチクル粗動ステージ１４の
走査速度及びレチクル微動ステージ１５のＹ位置を制御
することで、レチクルＲとウエハＷとの速度比をレチク
ル微動ステージ１５（レチクルＲ）のｙ位置（Ｙ位置）
毎に微調整する。これにより、ウエハ起因のＹ軸方向倍
率誤差及びレチクル起因のｙ軸（Ｙ軸）方向倍率誤差に
起因するパターンの転写誤差が補正される。

【０１０３】更に、上記の走査露光中に、主制御装置２
０は、補正関数θｚ＝ｈ（ｙ）に基づいてレチクル微動
ステージ１５の走査方向の移動位置に応じてθｚ回転量
を制御する。これにより、レチクル微動ステージ１５の
回転誤差に起因するパターンの転写誤差が補正されるこ
とになる。なお、前述したＥＧＡ方式のウエハアライメ
ントの過程で得られたウエハローテーションに基づい
て、レチクル微動ステージ１５は、走査開始に先立って
所定量回転されており、この回転角を基準として、上述
のレチクル微動ステージ１５の走査方向の移動位置に応
じた回転誤差補正が行われる。

【０１０４】これまでの説明から明らかなように、本実
施形態では、結像特性補正コントローラ４９及び主制御
装置２０によって補正装置が構成されている。また、主
制御装置２０によって、計測制御装置、演算装置、ステ
ージ制御装置が構成されている。

【０１０５】以上詳細に説明したように、本実施形態の
露光装置１００によると、レーザ干渉計では計測できな
い、レチクルＲの所定方向（走査方向）の移動位置に応
じて変動するレチクルの位置情報を確実に計測すること
ができる。

【０１０６】また、レチクルＲとウエハＷとを走査方向
に同期移動しつつ、前記計測結果（例えばレチクルＲの
走査方向の移動位置に応じて変動する位置情報（位置誤
差の走査方向成分、非走査方向成分、及びレチクルＲの
回転など）の計測結果）に基づいて前記レチクルＲの位
置、速度及び姿勢の少なくとも１つを微調整して、レチ
クルパターンの転写が行われる。従って、本実施形態の
露光装置１００及びその露光方法によると、レチクルＲ
の同期移動方向の位置に応じた、同期移動方向の倍率誤
差、同期移動方向に直交する位置誤差、あるいは回転誤
差などに起因するウエハＷ上のパターンの転写像の歪み
の発生を抑制することが可能となる。

【０１０７】なお、上記実施形態では、上述の如く、レ
チクルＲの同期移動方向の位置に応じて変化する同期移
動方向の倍率誤差、同期移動方向に直交する位置誤差、
回転誤差の全てを予め計測し、この計測結果に基づい
て、レチクルＲの位置、速度及び姿勢の少なくとも１つ
を微調整して、前記パターンの転写を行う場合について
説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。
すなわち、上記実施形態は本発明の実施形態の一例に過
ぎず、レチクルＲの位置誤差の走査方向成分、非走査方
向成分、及びレチクルＲの回転などのうちのいずれか一
つ、あるいは二つのみについて、予め計測し、この計測
結果に基づいてレチクルＲの位置、姿勢などを補正する
こととしても良い。

【０１０８】さらに、上記実施形態では、レチクル微動
ステージ１５のみを用いて位置誤差、倍率誤差、及び回
転誤差などを補正するものとしたが、ウエハステージＷ
ＳＴのみ、あるいはレチクルステージＲＳＴとウエハス
テージＷＳＴの両方を用いて各種誤差の補正を行っても
良い。このとき、ウエハステージＷＳＴを粗微動ステー
ジとする、例えばボイスコイルモータあるいはＥＩコア
などを用いてＸステージ３１に対してＺ・レベリングス
テージ３２を少なくともＸ、Ｙ方向に移動可能、かつθ
ｚ方向の微小回転可能に構成しても良く、特にＺ・レベ
リングステージ３２を６自由度で微動しても良い。

【０１０９】また、上記実施形態におけるレチクルＲ上
のレチクルマークの配置やマーク構成は、一例であり、
本発明がこれに限定されないことは勿論である。例え
ば、上記実施形態では、レチクルＲ上にレチクルマーク
がＹ軸方向（走査方向）に沿って等間隔でかつ左右対称
に配置されている場合について説明したが、これに限ら
ず、レチクルマークは、レチクルＲ上のパターン領域の
片側に一列のみ配置されていても良い。かかる場合であ
っても、レチクルＲの走査方向の位置に応じて変動する
位置誤差の走査方向成分、非走査方向成分、及びレチク
ルＲの回転などの計測は可能である。また、レチクルマ
ークは、一直線上に並んで配置される必要もなく、複数
のレチクルマーク（アライメントマーク）が走査方向に
関して異なる複数の位置に所定間隔で配置されているの
みでも良い。かかる場合であっても、基準マーク板ＦＭ
上の任意の一つの基準マークに対する各レチクルマーク
の位置ずれ量を検出することにより、レチクルＲの走査
方向の位置に応じて変動する位置誤差の走査方向成分、
非走査方向成分、及びレチクルＲの回転などを前述と同
様にして計測することができ、この計測結果に基づいて
走査中にレチクルＲの位置、姿勢の少なくとも一方を制
御することにより、ウエハ上に転写されるレチクルパタ
ーンの転写像の歪の発生を抑制することができる。

【０１１０】また、レチクルＲ上に配置された一対のマ
ーク、例えばマーク２９_iと３０_iとは、同一のｙ位置に
配置されている必要もない。すなわち、レチクルマーク
３０ _iが、レチクルマーク３０_iに対して全体的に所定距
離だけｙ軸方向にシフトした配置であっても良い。

【０１１１】また、上記実施形態では、説明の簡略化の
ため、パターンの転写に用いるレチクルと上記の誤差曲
線の算出のための計測に用いる計測用レチクルとが同一
レチクルＲである場合について説明したが、これに限ら
ず、両者が別々のレチクルであっても構わない。かかる
場合には、パターンの転写に用いるレチクルはレチクル
アライメントに必要な少なくとも一対のレチクルマーク
が形成されていれば良い。あるいは、レチクルＲではな
く、レチクル微動ステージ１５にパターン形成部材（レ
チクルステージＲＳＴの基準マーク板）を固定し、この
パターン形成部材に複数のアライメントマーク（基準マ
ーク）を例えば上記実施形態のレチクルＲと同様に配置
し、このパターン形成部材上のアライメントマークを計
測対象として、上記の誤差曲線を算出することとしても
良い。すなわち、本発明の第１可動体上に存在するマー
クは、第１可動体（上記実施形態ではレチクル微動ステ
ージ１５）上に載置される第１物体（上記実施形態では
レチクルＲ）上のマークでも良いし、第１可動体そのも
のに形成されたマークでも良い。あるいは、第１可動体
上に載置される第１物体とは異なる物体上のマークでも
良い。

【０１１２】なお、第１物体（レチクル）のアライメン
トマーク以外、例えば前述の基準マークを用いる場合、
基準マークとレチクルのパターン（すなわち、アライメ
ントマーク）との位置関係をＲＡ顕微鏡などを用いて求
めておくことが望ましい。

【０１１３】また、上記実施形態では、レチクルステー
ジＲＳＴをｙ軸方向に所定間隔でステップ移動しなが
ら、レチクルＲ上のレチクルマーク対２９₁，３０₁、２
９₂，３０₂、……、２９_n，３０_nと、基準マーク３
５₁、３６₁とを、ＲＡ顕微鏡５２Ａ、５２Ｂを用いて順
次観察するものとしたが、これに限らず、レチクルステ
ージＲＳＴをｙ軸方向に画像の取り込みに支障がない程
度の速度で連続的に移動しながら、レチクルマーク対２
９₁，３０₁、２９₂，３０₂、……、２９_n，３０_nと、基
準マーク３５₁、３６₁とを観察するものとしても良い。
レチクルステージＲＳＴの移動中にレチクル干渉計１６
の計測値に基づいて各レチクルマーク対２９ _i，３０_iが
ＲＡ顕微鏡の観察視野内に入る位置を認識することによ
り、このような方法も容易に実現できる。

【０１１４】また、上記実施形態では、基準マーク板Ｆ
Ｍを発光型としてＲＡ顕微鏡でレチクルマークを検出す
るものとしたが、ＲＡ顕微鏡はレチクルマークを落射照
明して基準マーク板ＦＭで反射される光を検出する構成
でも良い。

【０１１５】さらに、上記実施形態では、ウエハステー
ジＷＳＴ側の基準マーク板ＦＭ上に形成された基準マー
ク（３５₁，３６₁）を基準としてレチクルマーク２
９_i，３０_iの位置ずれ量を求める場合について説明した
が、これに限らず、基準となるマークをＲＡ顕微鏡内に
設け、そのマークを基準としてレチクルマーク２９_i，
３０_iの位置ずれ量を求めても良い。

【０１１６】また、上記実施形態では、撮像方式のマー
ク検出系（ＲＡ顕微鏡）を用いてレチクル又はレチクル
ステージ上のマークを検出するものとしたが、マーク検
出系は撮像方式に限られるものではなく、如何なる方式
でも良い。例えば、１本のコヒーレントビームを基準マ
ーク板ＦＭにほぼ垂直に照射するとともに、基準マーク
から発生する±１次回折光でレチクルマークを照射し、
レチクルマークから発生する２つの回折光を干渉させて
検出する方式でも良い。

【０１１７】なお、露光装置の用途としては半導体製造
用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガ
ラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用
の露光装置や、薄膜磁気へッド、マイクロマシン及びＤ
ＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用
できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけ
でなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、
及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマス
クを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハな
どに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用
できる。

【０１１８】また、露光装置で用いられる露光用照明光
として、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから
発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、
例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの
両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線
形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用い
ても良い。また、投影光学系の倍率は縮小系のみならず
等倍および拡大系のいずれでも良い。

【０１１９】《デバイス製造方法》次に、上述した露光
装置及び露光方法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。

【０１２０】図１０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１０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。

【０１２１】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。

【０１２２】最後に、ステップ２０６（検査ステップ）
において、ステップ２０５で作製されたデバイスの動作
確認テスト、耐久性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。

【０１２３】図１１には、半導体デバイスの場合におけ
る、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されてい
る。図１１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
（ＣＶＤ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２
１４（イオン打込みステップ）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。

【０１２４】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、先に説明した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２１７（現像ステップ）においては露光された
ウエハを現像し、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。

【０１２５】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。

【０１２６】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
記の露光装置１００が用いられるので、パターンの転写
精度の良好な露光を行うことができ、これにより最終製
品であるデバイスの歩留まりの向上により、その生産性
を向上させることができる。

【０１２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の計測方法
によれば、物体が載置される可動体の移動位置に応じて
変動する物体の位置誤差を確実に計測することができる
という効果がある。

【０１２８】また、本発明の露光方法及び露光装置によ
れば、パターンの転写像の歪みを低減することができる
という効果がある。

【０１２９】本発明のデバイス製造方法によれば、デバ
イスの生産性の向上を図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】一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示
す図である。

【図２】図１のレチクルステージを示す平面図である。

【図３】図１のＺ・レベリングステージを示す平面図で
ある。

【図４】図４（Ａ）は、レチクルをパターン面側から見
た平面図、図４（Ｂ）は投影光学系の有効露光フィール
ドと共役なレチクル上での領域３３Ｒ内のスリット状の
照明領域ＩＡＲ等を示す図である。

【図５】図５（Ａ）は、図４（Ａ）のレチクルを基準マ
ーク板上に投影した際に得られるレチクル像を示す図、
図５（Ｂ）は、基準マークＦＭ上の基準マークの配置を
示す図、図５（Ｃ）は基準マークを拡大して示す図であ
る。

【図６】ＲＡ顕微鏡及びその照明系の構成の一例を示す
図である。

【図７】図７（Ａ）は、撮像素子の画面上に結像された
基準マークの像を示す図、図７（Ｂ）は、撮像素子の画
面上に結像されたレチクルマークの像を示す図である。

【図８】図８（Ａ）は、ｘ軸用の撮像素子の撮像画面に
レチクルマークの像及び基準マークの像が重ねて投影さ
れた状態を示す図、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の撮像画
面に対応する撮像信号Ｓ４Ｘを示す図である。

【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、ｘ軸方向シフト、
ｙ軸方向シフト、回転誤差の補正関数の算出方法をそれ
ぞれ説明するための図である。

【図１０】本発明に係るデバイス製造方法を説明するた
めのフローチャートである。

【図１１】図１０のステップ２０４の具体例を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１５…レチクル微動ステージ（第１可動体）、１６…レ
チクル干渉計（第１位置計測装置）、２０…主制御装置
（計測制御装置、演算装置、ステージ制御装置、補正装
置の一部）、２９_i…レチクルマーク（第１マーク）、
３０_i…レチクルマーク（第２マーク）、３２…Ｚ・レ
ベリングステージ（第２可動体）、４８…ウエハ干渉計
（第２位置計測装置）、４９…結像特性補正コントロー
ラ（補正装置の一部）、５２Ａ、５２Ｂ…ＲＡ顕微鏡
（マーク検出系）、１００…露光装置、Ｒ…レチクル
（第１物体）、Ｗ…ウエハ（第２物体）、ＰＬ…投影光
学系。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA03 BB02 BB29 CC20 FF04 FF51 GG03 GG04 JJ03 JJ05 JJ26 LL00 LL02 LL04 LL20 LL23 LL28 LL59 LL62 MM03 MM04 PP12 QQ03 QQ18 2F069 AA03 BB15 BB40 CC06 GG07 HH09 HH30 JJ14 NN08 5F046 BA04 BA05 CB12 CB17 CB25 CC01 CC02 CC03 CC05 CC06 DA05 DA13 DD06 EA02 EB02 EB03 ED03 FA16 FC04 FC05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体が載置される可動体の移動位置に応
じて変動する前記物体の位置情報を計測する計測方法で
あって、前記可動体上に第１軸方向に関して所定間隔で配置され
た複数の第１マークそれぞれの位置情報を、前記可動体
を前記第１軸方向に沿って移動させつつ順次計測する第
１工程と；前記第１マーク毎の前記位置情報の前記第１
軸方向の成分を算出し、この算出結果に基づいて前記位
置情報の前記第１軸方向の成分と前記物体の前記第１軸
方向の位置との関係を求める第２工程と；を含む計測方
法。
【請求項２】前記第１マーク毎の前記位置情報の前記
第１軸方向に直交する第２軸方向の成分を算出し、この
算出結果に基づいて前記位置情報の前記第２軸方向の成
分及び前記可動体の回転量の少なくともいずれかと前記
可動体の前記第１軸方向の位置との関係を求める第３工
程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の計測方
法。
【請求項３】前記可動体上には、前記第１軸方向に関
して前記所定間隔で複数の第２マークが更に配置され、前記第１工程で、前記複数の第２マークそれぞれの位置
情報を、前記各第１マークの位置情報の計測時と同一位
置に前記物体がある状態でそれぞれ計測し、前記物体が同一位置にあるときに前記位置情報がそれぞ
れ計測された組を成す前記第１マークと前記第２マーク
との前記各位置情報の前記第１軸方向の成分の差を、各
組についてそれぞれ算出し、この算出結果に基づいて前
記可動体の回転量と前記可動体の前記第１軸方向の位置
との関係を求める第３工程を更に含むことを特徴とする
請求項１に記載の計測方法。
【請求項４】前記可動体上には、前記第１軸方向に関
して前記所定間隔で複数の第２マークが更に配置され、前記第１工程で、前記複数の第２マークそれぞれの位置
情報を、前記各第１マークの位置情報の計測時と同一位
置に前記物体がある状態でそれぞれ計測し、前記物体が同一位置にあるときに前記位置情報がそれぞ
れ計測された組を成す前記第１マークと前記第２マーク
との前記各位置情報の前記第１軸に直交する第２軸方向
の成分の差を、各組についてそれぞれ算出し、この算出
結果の平均値に基づいて前記物体の前記第２軸方向の伸
縮量を求める第３工程を更に含むことを特徴とする請求
項１に記載の計測方法。
【請求項５】第１物体に形成されたパターンを第２物
体に転写する露光方法であって、請求項１〜３のいずれか一項に記載の計測方法により、
前記第１物体が載置される可動体上の複数のマークを用
いて前記可動体の第１軸方向の移動位置に応じて変動す
る位置情報を計測する工程と；前記第１物体と前記第２
物体とを第１軸方向に同期移動しつつ、前記計測結果に
基づいて前記第１物体と前記第２物体との相対的な位
置、速度及び姿勢の少なくとも１つを微調整して、前記
パターンの転写を行う工程と；を含む露光方法。
【請求項６】第１物体に形成されたパターンを投影光
学系を介して第２物体に転写する露光方法であって、請求項４に記載の計測方法により、前記第１物体の前記
第２軸方向の伸縮量を計測する工程と；前記計測結果に
基づいて前記パターン像の倍率を調整する工程と；前記
第１物体と前記第２物体とを第１軸方向に同期移動しつ
つ、前記倍率が調整されたパターン像を前記第２物体に
転写する工程と；を含む露光方法。
【請求項７】第１物体と第２物体とを第１軸方向に同
期移動して前記第１物体上に存在するパターンを投影光
学系を介して前記第２物体に転写する露光装置であっ
て、前記第１物体が載置される第１可動体と；前記第２物体
が載置される第２可動体と；前記第１可動体上に存在す
るマークを検出するマーク検出系と；前記第１可動体の
位置を計測する第１位置計測装置と；前記第２可動体の
位置を計測する第２位置計測装置と；前記第１位置計測
装置の出力に基づいて前記第１可動体を前記第１軸方向
に沿って移動させつつ、前記第１可動体上に前記第１軸
方向に関して所定間隔で配置された複数の第１マークそ
れぞれの位置情報を、前記マーク検出系を用いて順次計
測する計測制御装置と；計測された前記第１マーク毎の
前記位置情報に基づいて前記第１可動体の前記第１軸方
向の位置に応じた前記第１可動体の前記第１軸方向の伸
縮量に起因する倍率、前記第１軸に直交する第２軸方向
の位置ずれ量、及び回転量の少なくとも１つを補正する
補正情報を演算する演算装置と；前記パターンの転写に
際して、前記第１及び第２位置計測装置の出力に基づい
て前記第１可動体と前記第２可動体とを前記第１軸方向
に同期移動するとともに、前記演算装置の演算結果に基
づいて、前記第１可動体の移動状態を微調整するステー
ジ制御装置と；を備える露光装置。
【請求項８】前記補正情報は、前記第１可動体の前記
第１軸方向の位置に応じた前記第１可動体の前記第１軸
方向の伸縮量に起因する倍率を補正する情報であり、前
記ステージ制御装置は、前記第１及び第２可動体の少な
くとも一方の前記同期移動時の速度を前記第１計測装置
の出力に応じて微調整することを特徴とする請求項７に
記載の露光装置。
【請求項９】前記補正情報は、前記第１可動体の前記
第１軸方向の位置に応じた第２軸方向の位置ずれ量を補
正する情報であり、前記ステージ制御装置は、前記第１
及び第２可動体の少なくとも一方の前記同期移動時の前
記第２軸方向の位置を前記第１計測装置の出力に応じて
微調整することを特徴とする請求項７に記載の露光装
置。
【請求項１０】前記補正情報は、前記第１可動体の前
記第１軸方向の位置に応じた前記第１可動体の回転量を
補正する情報であり、前記ステージ制御装置は、前記同
期移動時の前記第１及び第２可動体の相対的な回転量を
前記第１計測装置の出力に応じて微調整することを特徴
とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項１１】前記第１可動体には、前記第１軸方向
に関して前記所定間隔で複数の第２マークが更に配置さ
れ、前記マーク検出系は一対設けられ、前記計測制御装置は、前記第１可動体上の複数の第１マ
ークそれぞれの位置情報を、前記一方のマーク検出系を
用いて順次計測するのと並行して、前記複数の第２マー
クそれぞれの位置情報を前記他方のマーク検出系を用い
て順次計測し、前記第１可動体が同一位置にあるときに
前記位置情報がそれぞれ計測された組を成す前記第１マ
ークと前記第２マークとの前記各位置情報の前記第１軸
に直交する第２軸方向の成分の差を、各組についてそれ
ぞれ算出し、この算出結果の平均値に基づいて前記第１
可動体の前記第２軸方向の伸縮量に起因する倍率の補正
値を更に求め、前記パターンの転写に先立って、前記第１可動体の前記
第２軸方向の伸縮量に起因する倍率の補正値に基づい
て、前記パターン像の倍率を補正する補正装置を更に備
えることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に
記載の露光装置。
【請求項１２】前記位置情報は、前記第２可動体上の
基準マークに対する位置誤差の情報であり、前記マーク検出系は、前記第１可動体上に存在するマー
クと前記基準マークとを前記投影光学系を介して検出す
る系であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか
一項に記載の露光装置。
【請求項１３】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７〜１２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。