JP4429037B2 - ステージ装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明はステージ装置及びその制御方法に関し、特に素子製造用のマスクや半導体ウエハ等の基板を搭載可能なステージの位置計測を好適に実行可能なものである。

半導体素子製造のフォトリソ工程には、レチクルの微細パターンを感光剤の塗布されたウエハ上に転写する露光装置が使用されている。このようなウエハを搭載して駆動するステージの位置計測は、高精度が要求されるため高分解能のレーザ干渉計とそのレーザ光のターゲットとなる反射鏡とを用いて行われる。近年では半導体ウエハの大口径化に伴い、ステージの駆動範囲が増大し、反射鏡の長さも増大してきた。

しかし、反射鏡の長大化は、
（１） 加工、取付けの観点において、高精度な平面度実現が困難、
（２） 可能であってもコストがかかる、
（３） 反射鏡の固有値低下により制御帯域を劣化させる、
などの問題を引き起こしてしまう。

また、露光装置内には、投影光学系、フォーカス・レベリング計測系、アライメント計測系、照明系など数多くのユニットが搭載されている。一方、レーザ干渉計はその光路が遮断されると計測不能となる。そのため、
（４） レーザ干渉計と反射鏡の配置は、他のユニットとの兼合いにより制約を受けることになる。特に投影光学系の光軸方向（以下Ｚ方向）の位置計測のための配置については、投影レンズ付近にユニットが集中していることもあり制約が多かった。

そこでこれらの問題に対する１つの解として、例えばＺ軸方向の計測を、複数の干渉計を切り替えながら行う構成が特許文献１に示されている。特許文献１に記載されている装置では、Ｚ方向計測の構成例が示されており、複数のレーザ干渉計と複数の反射鏡を用い、Ｙ方向駆動時に干渉計の切り替えを生じさせることによってＺ方向計測を実現している。これにより、ステージがＸＹ平面内のどの位置にあっても、Ｚ方向計測が可能となっている。
特開２００２−３１９５４１号公報

干渉計の切り替えが行われる場合、各干渉計の座標系が切り替わることになる。このため、単純に使用する干渉計を切り替えるだけでは、切り替えの前後で計測値が不連続になる可能性があるので、切替時に計測値を継承する必要がある。例えば特許文献１では、切り替え前後におけるこのような計測値の不連続性の発生を防ぐために、複数のレーザ干渉計が互いに計測可能な重複区間を設け、切り替え前の計測値を切り替え後の計測値に継承していくことが記載されている。しかし、各干渉計のレーザ光路における反射鏡は完全な平面ではなく、面形状はそれぞれ異なっているため、単なる計測値の継承だけでは、位置ずれが生じてしまう。その結果、例えば露光装置において、そのような位置ずれがＸ，Ｙ方向（ＸＹステージ（ウエハステージ）の移動方向）に発生すれば重ね合わせ誤差が、Ｚ方向に発生すればフォーカス誤差が発生してしまう。

特に近年のパターンの微細化に伴って、位置計測精度はますます高いものが要求されている。また、ＸＹ方向に移動するステージのＺ方向位置を、複数の干渉計を切り替えて計測するような場合、ステージの移動範囲をカバーするためにＸ方向に伸びた反射鏡とＹ方向に伸びた反射鏡を有するため、反射鏡の面形状の影響は各Ｘ，Ｙ位置で異なってくる。例えば、同じＸ位置で干渉計の切替を行っても、Ｙ位置が異なっている場合があり、Ｙ位置が異なっていれば反射鏡の面形状の影響も異なるものとなる。

本発明はこの様な課題に鑑みてなされたものであり、レーザ干渉計の切り替え時に発生する位置ずれを低減することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の一態様によるステージ装置は以下の構成を備える。すなわち、
第１方向と、該第１方向とは異なる第２方向とに移動可能なステージと、
レーザ干渉計と、レーザ光の経路を形成する前記第１方向に沿って伸びた第１反射鏡と前記第２方向に沿って延びた第２反射鏡とを有し、該経路の経路長の変動の検出に基づいて前記ステージの所定方向の変位を計測する第１及び第２計測系と、
前記第１及び第２計測系は、前記ステージの前記第１方向への移動範囲中に、両計測系が同時に前記ステージの位置を計測可能な重複領域を有するように配置されており、
前記重複領域において、使用中の計測系から他の計測系に計測値を継承して、前記第１及び第２計測系の間で使用する計測系を切り替える切替手段と、
前記切替手段による切替時の前記ステージの位置において、各反射鏡の面形状により生じる前記第１及び第２計測系間の前記経路長の差を取得する取得手段と、
取得した経路長の差に基づいて、前記切替手段において継承する計測値を補正する補正手段とを備え、
前記取得手段は、前記切替手段による切替時の前記ステージの前記第１及び第２方向に関する位置と、該第１方向の位置における前記第１反射鏡の面形状誤差量と、該第２方向の位置における前記第２反射鏡の面形状誤差量との和に基づいて、前記第１及び第２計測系間の前記経路長の差を取得する。

また、上記の目的を達成するための本発明によるステージ装置の制御方法は、
第１方向と、該第１方向とは異なる第２方向とに移動可能なステージと、レーザ干渉計とレーザ光の経路を形成する前記第１方向に沿って伸びた第１反射鏡と前記第２方向に沿って延びた第２反射鏡とを有し、該経路の経路長の変動の検出に基づいて前記ステージの所定方向の変位を計測する第１及び第２計測系とを備えたステージ装置の制御方法であって、
前記第１及び第２計測系は、前記ステージの前記第１方向への移動範囲中に、両計測系が同時に前記ステージの位置を計測可能な重複領域を有するように配置されており、
前記重複領域において、使用中の計測系から他の計測系に計測値を継承して、前記第１及び第２計測系の間で使用する計測系を切り替える切替工程と、
前記切替工程による切替時の前記ステージの位置において、各反射鏡の面形状により生じる前記第１及び第２計測系間の前記経路長の差を取得する取得工程と、
取得した経路長の差に基づいて、前記切替工程において継承する計測値を補正する補正工程とを備え、
前記取得工程では、前記切替工程における切替時の前記ステージの前記第１及び第２方向に関する位置と、該第１方向の位置における前記第１反射鏡の面形状誤差量と、該第２方向の位置における前記第２反射鏡の面形状誤差量との和に基づいて、前記第１及び第２計測系間の前記経路長の差を取得する。

本発明によれば、反射鏡の面形状情報を用いて、レーザ干渉計の計測値を補正することによって、干渉計切り替え時の位置ずれが低減する。

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

図１は本実施形態に係る半導体露光装置の概略正面図である。図１において、照明部３２は原版であるレチクル３３を照明する。レチクル３３には、転写すべきパターンが描画されている。投影レンズ３４（投影光学系）は、レチクル３３上に形成されたパターンを、ウエハチャック２６上に載置された基板であるウエハ（不図示）上に投影する。投影レンズ３４は、鏡筒支持体３５によって支持されている。本体用アクティブマウント３６は、鏡筒支持体３５を振動を抑制しつつ支持するとともに、床からの振動を絶縁する。位置決め定盤３８は本体用アクティブマウント３６とステージ用アクティブマウント３７を設置する。

固定ミラー２１，２２は鏡筒支持体３５に固定されたＺ計測用の固定ミラーである。移動ミラー３９は２つの反射面を有し、図２、図３で後述するように、Ｚ計測用のミラー３０とＸ計測用のミラー２９とが一体化されている。Ｘステージ３１は図１中のＸ方向に移動可能であり、Ｙステージ４０はＸステージ３１に対してＹ方向に移動可能である。ステージ定盤４１はＹステージ４０及びＸステージ３１を支持する。ステージ用アクティブマウント３７はＸ，Ｙステージ（３１，４０）の移動により生じるステージ定盤４１の振動を抑え、かつ床からの振動を絶縁する。なお、Ｘステージ３１およびＹステージ４０は、不図示の静圧軸受によって、非接触でステージ定盤４１に支持されている。

Ｘリニアモータ４２はＸステージ３１をＸ方向に移動させるステージ駆動用のリニアモータである。Ｘリニアモータ４２の可動子はＸステージ３１に設けられ、固定子はステージ定盤４１上に設けられる。なお、Ｘリニアモータ４２の固定子は、不図示の静圧軸受によって非接触でステージ定盤４１上に支持されてもよいし、または、ステージ定盤４１に固定されていても良い。このほかにＹステージ４０をＹ方向に移動させるための図示しない駆動用のＹリニアモータがある。なお、Ｙリニアモータの可動子はＹステージに設けられ、固定子はＸステージに設けられ、Ｘステージ３１とＹステージ４０との間でＹ方向の駆動力を発生する。

レーザ干渉計２３は鏡筒支持体３５と、基板を搭載するトップステージ２７とのＹ方向の相対位置を計測し、かつトップステージ２７の姿勢を計測するためのレーザ干渉計である。同様にＸ方向を計測し、かつトップステージ２７の姿勢を計測するための図１には不図示のレーザ干渉計２４（図２、図３を参照）がある。また、Ｚ計測用レーザ干渉計２５は、Ｘステージ３１上に固定され、Ｘステージ３１から鏡筒支持体３５２固定されたミラー２１及び２２を介して、トップステージ２７上の移動ミラー３９までの距離を計測することによりトップステージ２７のＺ方向の位置を算出する。

なお、トップステージ２７は、Ｙステージ４０上に搭載されており、不図示のアクチュエータによってＹステージ４０に対して微動可能である。また、トップステージ２７の位置は、Ｙステージ４０内に設けられたＺ変位センサ４３によっても測定可能である。このセンサはリニアエンコーダや静電容量センサなどＺ計測用レーザ干渉計２５とは別に設けられたＺ変位センサであり、Ｙステージ４０に対するトップステージ２７の変位を３ヶ所（３つ目は不図示）で測定し、トップステージ２７のＺ方向の変位と傾き方向(チルト方向) の変位が測定可能である。

ウエハチャック２６はパターンを投影する対象である感光材の塗布された不図示の半導体基板（ウエハ）を保持する（基板ホルダともいう）。トップステージ２７はウエハチャック２６をＺ，θ，ωＸ，ωＹ方向に位置決めするためのステージであり、θＺステージともいう。

図２はレーザ干渉計２３，２４とＺ計測用レーザ干渉計２５により、トップステージ２７の位置または変位を計測する干渉計システムの一般的な配置例を示す。図２において、ウエハチャック２６は不図示のウエハを搭載する。トップステージ２７はウエハチャック２６を支持し搭載するものであり、不図示のガイド及びアクチュエータによりＸ，Ｙ方向に長ストローク移動し、Ｚ方向及びωＸ，ωＹ，θの回転方向に短いストロークで移動する。トップステージ２７には、Ｙミラー２８、Ｘミラー２９が取り付けられており、Ｚミラー３０がＸミラー２９の上面に一体化してに設けられている。Ｙミラー２８は反射面がＹ方向に対し垂直になるように配置され、Ｘミラー２９は反射面がＸ方向に対し垂直になるように配置され、Ｚミラー３０は反射面がＸＹ平面に対し平行となるように配置された光学部材である。

Ｙ用レーザ干渉計２３は、Ｙ干渉計２３ａ，２３ｂ，２３ｃを有し、各々Ｙミラー２８の反射面の所定位置にＹ方向と平行なレーザ光を入射し、その反射光によりビーム入射方向（Ｙ方向）に沿った位置変動情報を検出する。Ｘ用レーザ干渉計２４は、Ｘ干渉計２４ａ，２４ｂを有し、Ｘミラー２９の反射面の各々所定位置にＸ方向と平行なレーザ光を入射し、その反射光によりビーム入射方向（Ｘ方向）に沿った位置変動情報を検出する。各々の干渉計２３，２４は計測基準となる不図示の支持体に支持固定されている。例えば、Ｙ用レーザ干渉計２３、Ｘ用レーザ干渉計２４は、投影光学系３４と一体的な構造物である鏡筒支持体に固定される。

Ｚ用レーザ干渉計（以下、Ｚ干渉計という）２５はＺ方向を計測する干渉計であり、Ｘステージ３１上に搭載されてる。このＺ用レーザ干渉計２５は、出射するビームがＸＹ平面に対して垂直になるように配置されるか、ミラーなどの光学素子によって垂直に引廻すように構成される。図２の例では第１ミラー２１及び第２ミラー２２によってビームを垂直に引き廻している。すなわち、第１及び第２ミラー２１，２２はＺ干渉計２５からの出射光をＺミラー３０へ導くものであり、計測の基準となる鏡筒支持体３５もしくはＺ干渉計２５からの計測光に対して鋭角の反射面をもつように支持固定されている。第１ミラー２１および第２ミラー２２は、Ｚ干渉計２５の配置された可動部（Ｘステージ３１）のストローク方向（Ｘ方向）に長い長尺ミラーである。

さて、図１に示すような露光装置では、鏡筒が鏡筒支持体３５の中心にある。また、トップステージ２７上にはウエハチャック２６が搭載されている。そのため、Ｚ干渉計２５からの計測光路の引き廻しは、それを遮らないようにするために制約を受けてしまう。さらに、トップステージ２７の可動範囲が長ストロークになる場合、全ストローク範囲でのＺ計測を行うにはミラー２１、２２、３０も長ストロークとなってしまう。しかし、ミラーの長大化は、
・加工、取付けの観点において、高精度な平面度実現が困難、
・可能であってもコストがかかる、
・反射鏡の固有値低下により制御帯域を劣化させる、
などの弊害を生んでしまう。特に、ミラー２１，２２はステージの移動範囲中に鏡筒によってそのレーザ光経路が遮断されるてしまう。

そこで本実施形態では、図３で示すような重複した測定可能領域を持つ２つのＺ干渉計システムを用いている。

図３において、２５ａ，２５ｂはＺ方向を計測する２つのＺ干渉計であって、ともにＸステージ３１上に搭載されている。これらのＺ干渉計２５ａ，２５ｂから出射するビームがＸＹ平面に対して垂直になるように配置されるか、ミラーなどの光学素子によって垂直に引廻すように構成される。本実施形態では、Ｚ干渉計２５ａ，２５ｂの各々から出射されたビームを、鏡筒支持体３５に取り付けられたミラー２１ａ，ｂ、２２ａ，ｂを介して、トップステージ２７上に取り付けられたＺミラー３０ａ，ｂ（ＸＹ平面と平行な反射面）に入射させることでトップステージ２７のＺ方向の位置計測を行う。ここで、Ｚ干渉計２５ａとそのレーザ光経路を形成するミラー２１ａ、２２ａ及びＺミラー３０ａは第１の計測系を構成し、Ｚ干渉計２５ｂとそのレーザ光経路を形成するミラー２１ｂ、２２ｂ及びＺミラー３０ｂは第２の計測系を構成する。そして、各計測系は、レーザ光経路の経路長の変動を検出することにより、トップステージ２７（Ｚミラーの反射面）のＺ方向位置を検出する。

本実施形態では、２つのＺミラー３０ａ，ｂの反射面測定をトップステージ２７の動作状況（例えばステージの位置）に応じてＺ干渉計２５ａ，２５ｂを切り替えて（第１計測系と第２計測系を切り替えて）用いることにより、投影レンズ３４のレンズ鏡筒等の計測光を遮蔽するような障害物を避けながら、トップステージ２７のＺ方向計測を行うことができる。切り替えにおいては、これまで計測を行っていた干渉計から、これから測定可能になる干渉計へ制御部３０１により測定値を引渡す。切り替え時のステージの位置は２つのＺ干渉計２５ａ，２５ｂがともに計測可能な領域（重複測定可能領域という）にあるときである。このとき、ステージが移動の最中でも切り替えが可能なように切り替え時間を考慮して重複測定可能領域を設計する。例えば、干渉計のリセット時間はボードの機種によって様々であるが、例えば干渉計リセット時間が１００μsec、ステージ駆動速度が１０００mm/secとすると、干渉計がリセットしている間に、100^-6×1000=0.1mm移動してしまう。また、リセットが必要な理由は、干渉計は一度光路が遮断されると、復帰するためにリセット動作が必要となるためである。なお、制御部３０１は本実施形態の露光装置の全体を制御するものであり、本実施形態では、例えばＣＰＵ３０２及びメモリ３０３を具備した構成とする。ただし、干渉計の計測制御専用に制御部３０１を設けてよいことはいうまでもなく、その処理の一部或いは全てを専用のハードウエアやＩＣチップ等を用いて実現してもよいことは明らかであろう。

トップステージ２７のＺ方向の位置計測は、制御部３０１のメモリ３０３に記憶されたトップステージ２７の初期位置（装置自体のリセット時に干渉計を０にリセットする際の所定位置。例えば、トップステージ２７を下方のメカストッパーに押し当てたときの位置）に、レーザ干渉計２５ａ、２５ｂの変位量を積算することで得られる。しかし、ミラーは完全な平面ではなく面形状はそれぞれ異なっており、計測誤差の要因となる。本実施形態では、近年の露光処理の高精度化に対応するために、そのような面形状に起因する計測誤差を補正する。

各ミラーの面形状により、トップステージ２７のＸＹ座標に応じて、ミラー２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、３０ａ、３０ｂに当たるビームの位置が異なる。すなわち形状誤差の補正においては複数のミラーの形状誤差を重畳しなくてはならない。さらにはＸ座標に応じて、２５ａから２５ｂ、２５ｂから２５ａへの干渉計の切り替えが生じる。

先ず、形状誤差の補正のために、各ミラーの面形状をあらかじめ測定しておく必要がある。以下、ミラーの面形状測定の方法について述べる。

露光時にはＺ干渉計２５a、２５ｂの計測値によってトップステージ２７のＺ方向を制御するが、ミラーの面形状の測定時にはＺ変位センサ４３によって制御を行う。まず、トップステージ２７を干渉計２５ａで計測可能なＸＹ座標に移動する。Ｚ位置をＺ変位センサ４３によって所定の固定値に制御したまま、Ｙ方向に駆動し（Ｘは固定）、Ｚ干渉計２５ａでトップステージ２７の変位を計測することで、ミラー３０ａの面形状を測定することが出来る。また、Ｘ方向に駆動（Ｙは固定）しながらトップステージ２７の変異を計測することで、ミラー２１ａと２２ａの面形状を両者の和の形で測定することが出来る。同様に干渉計２５ｂで計測可能なＸＹ座標に移動し、Ｙ方向に駆動（Ｘは固定）しながらトップステージ２７の変位を計測することでミラー３０ｂの面形状を測定でき、トップステージ２７をＸ方向に駆動（Ｙは固定）しながら変位を計測することで、ミラー２１ｂ＋２２ｂの面形状を測定することができる。

図４は、上述した方法によって測定されたミラー３０ａ、３０ｂの面形状に従った形状誤差の概略図である。縦軸がトップステージ２７のＹ座標で、横軸が形状誤差量を示している。図４において、ＥＹＲ(y)がミラー３０ａ、ＥＹＬ(y)がミラー３０ｂの形状誤差であり、Ｙ座標の関数として表現してある。なお、ＥＹＲ(y)、ＥＹＬ(y)はｙ＝０で０になるように正規化してある。

また図５は、上述した方法によって測定されたミラー２１ａと２２ａによる形状誤差、及びミラー２１ｂと２２ｂによる形状誤差を示す図である。図５において、横軸はトップステージ２７のＸ座標を示し、縦軸が形状誤差量を示している。また、ＥＸＲ(x)がミラー２１ａ＋２２ａ、ＥＸＬ(x)がミラー２１ｂ＋２２ｂの形状誤差であり、Ｘ座標の関数として表現してある。図４、図５のいずれの形状誤差も制御部３０１のメモリ３０３に、例えばテーブルの形態で記憶しておく。

次に、２５ａから２５ｂへ、或いは２５ｂから２５ａへのＺ干渉計の切り替え方法を説明する。トップステージ２７のＸ座標が、＋α以上ではＺ干渉計２５ａによってＺ位置計測し、かつ制御を行う。また、−α以下ではＺ干渉計２５ｂによってＺ位置計測し、かつ制御を行う。

＋α以上のＸ位置から−（マイナス）方向に駆動していくとＺ干渉計２５ａと２５ｂによる重複測定可能領域に入るが、この時点ではＺ干渉計２５ａでの計測、制御が継続して行われる。そして−αにおいて、Ｚ干渉計２５ｂに切り替わる。一方、−α以下のＸ位置から＋（プラス）方向に駆動していくとＺ干渉計２５ａと２５ｂの重複測定可能領域に入るが、この時点ではＺ干渉計２５ｂによる計測、制御が継続して行われる。そして＋αにおいて、Ｚ干渉計２５ａに切り替わる。本実施形態においては、＋側と−側の切り替え位置を同じ大きさとしたが、異なる値でも構わない。すなわち＋α、−αは２５ａと２５ｂの重複測定可能領域であればどこでもよい。ただし、トップステージ２７は高速駆動するため、干渉計リセットや後述する形状誤差補正演算処理などに起因する切り替え時間を考慮した位置に設定するのが望ましい。

次にトップステージ２７のＸＹ座標に応じたＺ位置のミラー形状誤差の補正方法について説明する。補正は制御部３０１において、以下の式によって行う。

ΔＺｒ＝ＥＸＲ(x)＋ＥＹＲ(y) …（１）
ΔＺｌ＝ＥＸＬ(x)＋ＥＹＬ(y) …（２）
Ｚ干渉計２５ａで計測の場合、
Ｚ＝Ｚａ＋ΔＺｒ …（３）
Ｚ干渉計２５ｂで計測の場合、
Ｚ＝Ｚｂ＋ΔＺｌ …（４）
但し、Ｚａ、ＺｂはＺ干渉計２５ａ，２５ｂによるトップステージ２７のＺ位置の計測値であり、Ｚはトップステージ２７の補正後の計測位置である。

すなわちＺ干渉計２５ａでＺ制御を行っている場合には、ミラー２１ａと２２ａと３０ａの形状誤差の合計ΔＺｒ分を補正すればよく、Ｚ干渉計２５ｂでＺ制御を行っている場合には、ミラー２１ｂと２２ｂと３０ｂの形状誤差の合計ΔＺｌ分を補正すればよい。このようにして、それぞれのＺ干渉計によってＺ方向位置を計測する際には、上記（３）、（４）式により計測値を補正することで正確なＺ方向位置が得られる。

図６は図５のＥＸＲ(x)、ＥＸＬ(x)をｘ＝０で誤差が０になるように正規化したものである。図６より、干渉計切り替え位置において、形状誤差量ＥＸＲ(x)、ＥＸＬ(x) に差があるのが分かる。すなわち、Ｚ干渉計２５ａからＺ干渉計２５ｂへの切り替えが行われる際にはofsXL、干渉計２５ｂから干渉計２５ａへの切り替えが行われる際にはofsXRの差分がある。ofsXR 、ofsXLは、
ofsXR＝ＥＸＲ(＋α)−ＥＸＬ(＋α) …（５）
ofsXL＝ＥＸＲ(−α)−ＥＸＬ(−α) …（６）
により求まる。

式（５）、（６）より＋α、−αが固定値（Ｘ座標が固定値）であれば、ofsXR 、ofsXLは、トップステージ２７のＹ座標によらず一定値である。

また、図４のＥＹＲ(y)、ＥＹＬ(y)についても同様に干渉計切り替えの際には差分が生じる。こちらは、干渉計切り替え方向（２５ａから２５ｂ、２５ｂから２５ａ）にはよらないが、切り替え時のＹ座標に応じて可変値となる。すなわち、差分ofsYは、
ofsY＝ＥＹＲ(y)−ＥＹＬ(y) …（７）
により求まる。

以上のように、２つの計測系のミラー形状の相違に起因して、レーザ光経路の経路長に差が生じる。干渉計の切り替え時においてこの差分を考慮せずに、例えば干渉計２５ａの計測値Ｚａを単純に干渉計２５ｂの計測値Ｚｂとして継承すると、トップステージのＺ位置に段差を生じてしまい、正しい補正が不可能となる。その結果、露光時であればフォーカスずれが発生してしまう。また、干渉計切り替えを繰り返すとＺ位置のずれが積算されていってしまうことになる。

そこで、干渉計切り替え時に、新たに制御軸として有効になる干渉計のＺ位置に、これまで有効であった干渉計のＺ位置と式（５）〜（７）から求まる値を継承する必要がある。すなわち以下の式により実施する。

ｘ＝−α（２５ａから２５ｂに切り替わる時）において、
Ｚｂ＝Ｚａ＋ofsXL＋ofsY …（８）
ｘ＝＋α（２５ｂから２５ａに切り替わる時）において、
Ｚａ＝Ｚｂ−ofsXR−ofsY …（９）
但し、Ｚａは干渉計２５ａから求まるＺ位置、
Ｚｂは干渉計２５ｂから求まるＺ位置を表す。

これにより、干渉計切り替え時にもミラーの形状誤差の補正を正しく継承することが出来る。

以上の処理を図７のフローチャートを参照して説明する。なお、図７で説明する処理は制御部３０１のＣＰＵ３０２がメモリ３０３に保持されている制御プログラムを実行することにより実現される。なお、図４、図５に示したＥＸＲ(x)、ＥＸＬ(x)、ＥＹＲ(y)、ＥＹＬ(y)は、上述した手法で予め計測され、テーブルの形態でメモリ３０３に格納されているものとする。もちろん、ｘ或いはｙの関数として記憶しておき、ステージ位置のｘｙ座標からその都度算出するようにしてもよい。

先ず、トップステージ２７のＸＹ座標位置から、当該ステージが重複測定可能領域へ侵入したかどうかを判定する。重複測定可能領域へ入った場合は、未使用状態のレーザ干渉計のリセット動作を開始する。その後、引継ぎ位置に到達したか否かを判定する。上述したように、引継ぎ位置は使用中のレーザ干渉計が２５ａであるか２５ｂであるかにより異なる。レーザ干渉計２５ａを使用中であれば図５の−αの位置が引継ぎ位置であり、レーザ干渉計２５ｂを使用中であれば図５の＋αの位置が引き継ぎ位置となる。引継ぎ位置に到達する前に重複測定可能領域を脱出した場合（一旦重複領域に入ったが引き返してしまった場合等）は本処理を終了する（即ち、ステップＳ７０１から処理を繰り返す）。

引継ぎ位置に到達した場合は、ステップＳ７０３からステップＳ７０５へ進み、その時点のステージのＸ、Ｙ位置から（５）〜（７）式によりオフセット値を取得する。なお、レ−ザ干渉計２５ａを使用中の場合は（６）式によりofsXLを、レーザ干渉計２５ｂを使用中の場合は（５）式によりofsXRを取得する。そして、ステップS７０６において、使用するレーザ干渉計を切り替えるとともに、（８）式或いは（９）式により計測値を継承する。

以上のように、本実施形態によれば、ステージのＸＹ方向への移動に対応するために、Ｘ方向に伸びた反射鏡とＹ方向に伸びた反射鏡を含む計測系を用いる場合に、各方向の面形状を計測値に反映することが可能であり、また、レーザ干渉計を切り替える際にも、正しく計測値を継承することができ、計測精度が著しく向上する。

なお、本実施形態ではＸステージにＺ計測用の干渉計を搭載しているが，Ｙステージに搭載した形に置き換えてもよい。また、本実施例では干渉計システムをトップステージ２７に１つまたは２つだけ設けた場合を示したが、これに限られるものではなく、３つ以上設けても良い。３ヶ所で測定を行えば、鏡筒支持体３５を基準とするトップステージ２７のＺ方向の変位だけでなく、トップステージ２７のチルト方向（ωＸ，ωＹ）の回転情報も得ることができる。

また、本実施形態ではウエハステージにおいて本発明を適用したが、レチクルステージにも適用が可能である。また、本実施形態ではミラーの面形状を測定する際に、Ｚ変位センサ４３を用いたが、露光装置内に別途具備したフォーカスセンサなどを用いてもよい。また、求まった形状誤差をテーブルとして制御部３０１のメモリ３０３に記憶させているが、その際、テーブル間隔は小さい方が望ましい。また、テーブル値とテーブル値の間は、線形補間、高次関数による補間を行うようにしてもよい。また本発明は、Ｚ方向計測に限らず、あらゆる方向において干渉計切り替えが行われるシステムにおいて適用可能であることは明らかであろう。

本実施形態に係る露光装置の構成を示す概略図である。 干渉計によるステージ位置計測の一般的な構成を説明する図である。 本実施形態による干渉計切り替え計測をＺ方向に適用した場合の概略図である。 本実施形態に係るミラー形状誤差を示した概略図である。 本実施形態に係るミラー形状誤差を示した概略図である。 本実施形態に係るミラー形状誤差を示した概略図である。 本実施形態による干渉計継承動作を説明するフローチャートである。

Claims (6)

1. 第１方向と、該第１方向とは異なる第２方向とに移動可能なステージと、
   レーザ干渉計と、レーザ光の経路を形成する前記第１方向に沿って伸びた第１反射鏡と前記第２方向に沿って延びた第２反射鏡とを有し、該経路の経路長の変動の検出に基づいて前記ステージの所定方向の変位を計測する第１及び第２計測系と、
   前記第１及び第２計測系は、前記ステージの前記第１方向への移動範囲中に、両計測系が同時に前記ステージの位置を計測可能な重複領域を有するように配置されており、
   前記重複領域において、使用中の計測系から他の計測系に計測値を継承して、前記第１及び第２計測系の間で使用する計測系を切り替える切替手段と、
   前記切替手段による切替時の前記ステージの位置において、各反射鏡の面形状により生じる前記第１及び第２計測系間の前記経路長の差を取得する取得手段と、
   取得した経路長の差に基づいて、前記切替手段において継承する計測値を補正する補正手段とを備え、
   前記取得手段は、前記切替手段による切替時の前記ステージの前記第１及び第２方向に関する位置と、該第１方向の位置における前記第１反射鏡の面形状誤差量と、該第２方向の位置における前記第２反射鏡の面形状誤差量との和に基づいて、前記第１及び第２計測系間の前記経路長の差を取得することを特徴とするステージ装置。
2. 前記ステージの前記第１及び第２方向に関する位置と、使用中の計測系の前記第１及び第２反射鏡の各方向に沿った面形状とに基づいて、当該位置において生じる前記面形状に起因した前記経路長の変動量を検出する検出手段と、
   前記計測系のレーザ干渉計により得られた計測値を前記検出手段で検出した変動量に基づいて補正する補正手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
3. 前記第１及び第２計測系が有する前記第１反射鏡の前記第１の方向に沿った面形状と、前記第２反射鏡の前記第２方向に沿った面形状を表す面形状情報を保持する保持手段をさらに備え、
   前記取得手段は、前記ステージの前記第１及び第２方向に対する位置と前記保持手段に保持された前記面形状情報に基づいて、該第１方向の位置における前記第１反射鏡の面形状誤差量と、該第２方向の位置における前記第２反射鏡の面形状誤差量とを求め、求めた面形状誤差量の和に基づいて前記第１及び第２計測系間の前記経路長の差を取得することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
4. 前記保持手段は、前記面形状情報を、各方向に沿った位置の関数として保持することを特徴とする請求項３に記載のステージ装置。
5. 前記保持手段は、前記面形状情報を、各方向に沿った位置と面形状の変動量を対応付けたテーブルとして保持することを特徴とする請求項３に記載のステージ装置。
6. 第１方向と、該第１方向とは異なる第２方向とに移動可能なステージと、レーザ干渉計とレーザ光の経路を形成する前記第１方向に沿って伸びた第１反射鏡と前記第２方向に沿って延びた第２反射鏡とを有し、該経路の経路長の変動の検出に基づいて前記ステージの所定方向の変位を計測する第１及び第２計測系とを備えたステージ装置の制御方法であって、
   前記第１及び第２計測系は、前記ステージの前記第１方向への移動範囲中に、両計測系が同時に前記ステージの位置を計測可能な重複領域を有するように配置されており、
   前記重複領域において、使用中の計測系から他の計測系に計測値を継承して、前記第１及び第２計測系の間で使用する計測系を切り替える切替工程と、
   前記切替工程による切替時の前記ステージの位置において、各反射鏡の面形状により生じる前記第１及び第２計測系間の前記経路長の差を取得する取得工程と、
   取得した経路長の差に基づいて、前記切替工程において継承する計測値を補正する補正工程とを備え、
   前記取得工程では、前記切替工程における切替時の前記ステージの前記第１及び第２方向に関する位置と、該第１方向の位置における前記第１反射鏡の面形状誤差量と、該第２方向の位置における前記第２反射鏡の面形状誤差量との和に基づいて、前記第１及び第２計測系間の前記経路長の差を取得することを特徴とするステージ装置の制御方法。

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