JP2004253401A - ステージ装置、露光装置、多点位置検出系の調整方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】種々の計測、機器の調整等を高精度に行うことが可能なステージ装置を提供する。
【解決手段】物体Ｗが載置されるテーブル１８上に、その中央部に平坦度が高い基準平面を有し、基準平面の外周部の一部に他の部分より剛性が低い概略環状の低剛性部が形成された基準板が、外周部の複数箇所に配置された板ばねによって固定されている。基準板の固定のための力が基準板の外周部に作用するが、この力により低剛性部に応力集中が生じ、その低剛性部の内部にある基準平面には変形が殆ど生じない。また、固定部材として板ばねが用いられているので、板ばね自身が弾性変形して、基準板には不要に大きな力は作用しない。従って、基準平面の平坦度を高く維持することができ、この基準平面を利用した種々の計測、機器の調整、例えば多点ＡＦ系のセンサ出力相互間の調整を高精度に行うことが可能になる。
【選択図】 図２
【解決手段】物体Ｗが載置されるテーブル１８上に、その中央部に平坦度が高い基準平面を有し、基準平面の外周部の一部に他の部分より剛性が低い概略環状の低剛性部が形成された基準板が、外周部の複数箇所に配置された板ばねによって固定されている。基準板の固定のための力が基準板の外周部に作用するが、この力により低剛性部に応力集中が生じ、その低剛性部の内部にある基準平面には変形が殆ど生じない。また、固定部材として板ばねが用いられているので、板ばね自身が弾性変形して、基準板には不要に大きな力は作用しない。従って、基準平面の平坦度を高く維持することができ、この基準平面を利用した種々の計測、機器の調整、例えば多点ＡＦ系のセンサ出力相互間の調整を高精度に行うことが可能になる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステージ装置、露光装置、多点位置検出系の調整方法、デバイス製造方法に係り、更に詳しくは、物体が載置されるテーブルを有し、該テーブルを介して物体を少なくとも一方向に駆動するステージ装置、該ステージ装置を備え、テーブルに基板が載置される露光装置、露光装置に搭載される多点位置検出系を調整する調整方法、及び前記露光装置を用いた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、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の静止型投影露光装置（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（走査ステップ式投影露光装置：いわゆるスキャニング・ステッパ）などの投影露光装置が主として用いられている。
【０００３】
この種の投影露光装置においては、ウエハ等の基板上にパターンを精度良く転写するためには、投影光学系の最良結像面に基板の被露光対象領域部分を一致（投影光学系の焦点深度の範囲内に合致）させた状態でマスクのパターンを基板上に転写する必要がある。このためには、投影光学系の光軸方向に関する基板表面の位置を精度良く計測できることが必要であり、投影露光装置には、通常そのための装置（焦点位置検出系）が装備されている。
【０００４】
近年の露光装置では、基板上の複数点を計測点とする多点焦点位置検出系が装備されている。この多点焦点位置検出系によると、基板上の複数点において投影光学系の光軸方向の位置情報（面位置情報）を検出できるため、基板表面の光軸方向位置のみならず、その傾斜をも検出できるので、基板上の被露光対象領域部分を投影光学系の像面に、より精度良く合わせることができる。この反面、多点焦点位置検出系では、各計測点における面位置情報を複数のセンサにより個別に計測していることから、各センサ間に出力ばらつき（固体差に起因するものなど）があると、その出力ばらつきが基板上の複数の計測点間における面位置の計測誤差の要因となり、ひいては基板のフォーカス・レベリングの制御誤差の要因となって、パターンの結像性能に重大な影響を及ぼしてしまう。そのため、従来においても、多点焦点位置検出系で計測可能な位置（例えば移動可能な基板ステージ上）に、高精度な基準平面を有する高精度基準板を配置し、前記基準平面の各計測点における面位置情報を計測した際の出力値の差をセンサ間オフセットとして管理していた。そして、そのセンサ間オフセットに基づいてそれぞれのセンサの計測値を補正したり、あるいはセンサ間オフセットに基づいてセンサの出力が相互に一致するようにセンサ出力のキャリブレーション（較正）を行うことで、複数のセンサの計測結果に基づいて規定される平面を保証してきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記のような手法では、センサ間のオフセットは、基準平面の面精度に依存することとなるが、従来、高精度基準板は、露光装置に搭載する際にボルト等により固定したり、接着材で固定していたため、その固着時に基準平面に変形が生じていた。このため、この面精度が悪化した高精度基準板を用いて、センサ間のオフセットを計測し、該計測結果に基づいて各センサのキャリブレーションが行われる結果、センサ間に悪化した面精度に起因する出力ばらつきが残留することになり、結果的にフォーカス・レベリング精度の悪化を招いていた。
【０００６】
平坦度の高い基準平面は、上記の多点焦点位置検出系のセンサ間出力ばらつきの計測等のみでなく、基準平面内に設けられた開口パターンを用いて投影光学系の結像特性を計測する際に開口パターンの高さ位置計測に用いられる等、種々の計測、あるいは機器の調整等に使用できるものである。
【０００７】
本発明は、かかる事情の下になされたものであり、その第１の目的は、種々の計測、機器の調整等を高精度に行うことが可能なステージ装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、複数のセンサ相互間の出力の調整を、精度良く行うことができる多点位置検出系の調整方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第３の目的は、デフォーカスに起因する露光不良の発生を効果的に抑制した高精度な露光を実現する露光装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第４の目的は、高集積度のマイクロデバイスの生産性の向上に寄与するデバイス製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のステージ装置は、物体（Ｗ）を少なくとも一方向に駆動するステージ装置であって、前記物体が載置されるテーブル（１８）と；前記テーブル上に配置され、その中央部に平坦度が高い基準平面（４０ａ）を有し、前記基準平面の外周部の少なくとも一部に他の部分より剛性が低い概略環状の低剛性部（４０ｂ，４０ｂ’，４０ｂ”，４０ｃ）が形成された基準板（４０）と；前記基準板の前記外周部の複数箇所に配置され、前記テーブルに対して前記基準板を固定する複数の弾性固定部材（４４Ａ〜４４Ｃ）と；を備える。
【００１２】
本明細書において、「概略環状」とは、通常の意味における環状、すなわち輪のような形という意味でなく、むしろ無端の形状、すなわち端のない形状という意味である。従って、その形状は長方形、多角形、楕円形等のどのような形状であっても良い。また、この環状の低剛性部は、連続的に形成されていても良いし、断続的に形成されていても良い。要は、全体形状が無端の形状であれば良い。
【００１３】
これによれば、物体が載置されるテーブル上に、基準板が載置されている。この基準板は、その中央部に平坦度が高い基準平面を有し、基準平面の外周部の少なくとも一部に他の部分より剛性が低い概略環状の低剛性部が形成されている。そして、この基準板は、外周部の複数箇所に配置された複数の弾性固定部材によってテーブルに固定されている。ここで、基準板が弾性固定部材によってテーブルに固定された状態では、その固定のための力が基準板の外周部に作用するが、この力により低剛性部に応力集中が生じ、その低剛性部の内部にある基準平面には変形が殆ど生じない。従って、基準平面の平坦度を高く維持することができる。また、固定部材として弾性固定部材が用いられているので、その弾性力により弾性部材自身が弾性変形するので、基準平面には不要に大きな力は作用しない。この点においても、基準板の基準平面の平坦度を高く維持することができる。従って、基準板の基準平面を利用した種々の計測、機器の調整等が可能になる。また、この場合、基準板はテーブルとともに移動することができるので、基準板を移動させながらの計測等も可能となる。
【００１４】
この場合において、低剛性部としては基準板を弾性固定部材でテーブルに固定した際に、その固定のための力の作用によりその部分に応力集中が生じる構成であれば足り、例えば、請求項２に記載のステージ装置の如く、前記低剛性部は、前記基準平面の外周部全体に形成された低段差部（４０ｂ，４０ｃ）であることとすることができる。あるいは、請求項３に記載のステージ装置の如く、前記低剛性部は、前記基準平面の外周部の一部に形成された環状凹溝部（４０ｂ’、４０ｂ”）であることとすることもできる。
【００１５】
上記請求項１〜３に記載の各ステージ装置において、請求項４に記載のステージ装置の如く、前記基準平面は、円形であり、前記複数の弾性固定部材は、前記基準平面の外周部にほぼ等角度間隔で配置されていることとすることができる。
【００１６】
上記請求項１〜４に記載の各ステージ装置において、弾性固定部材は、種々のものが考えられる。例えば、請求項５に記載のステージ装置の如く、前記弾性固定部材は、板ばね（４４Ａ〜４４Ｃ）であることとすることができる。
【００１７】
上記請求項１〜５に記載の各ステージ装置において、請求項６に記載のステージ装置の如く、前記テーブルの熱膨張係数と、前記基準板の熱膨張係数との差は１ｐｐｍ以下であることとすることができる。
【００１８】
請求項７に記載の多点位置検出系の調整方法は、被計測物体表面（Ｗ）上の複数の検出点に検出光束を照射する照射系（６０ａ）と、前記各検出光束の前記被計測物体表面からの反射光束を個別に受光する複数のセンサ（Ｓ）とを有し、前記各検出点における前記被計測物体表面の面位置情報を検出する多点位置検出系を調整する調整方法であって、基板保持部材（２５）上に保持されるとともにその平坦度がデバイス製造用の基板に比べて高く設定された平坦基板（ＷＴ）上の複数の計測領域（ＣＡ１〜ＣＡ５）それぞれについて、各計測領域毎に前記多点位置検出系の複数の検出点における前記平坦基板表面の面位置情報を前記複数のセンサを用いて検出する工程と；前記各センサにより複数の計測領域でそれぞれ検出された各計測点についての面位置情報を用いて、前記複数のセンサ出力相互間の調整を行う工程と；を含む。
【００１９】
本明細書において、「センサ出力相互間の調整」とは、センサ出力相互のずれをセンサ間オフセットとして持ち、その後のセンサ出力に基づいて得られる情報にセンサ間オフセット分を考慮した補正を加える場合、及びセンサ出力相互のずれに基づいてセンサ出力相互が一致するようにセンサ出力の較正（キャリブレーション）を行う場合の双方を含む。
【００２０】
これによれば、基板保持部材上に保持されるとともにその平坦度がデバイス製造用の基板に比べて高く設定された平坦基板上の複数の計測領域それぞれについて、各計測領域毎に多点位置検出系の複数の検出点における平坦基板表面の面位置情報を複数のセンサを用いて検出する。これにより、各検出点に個別に対応するセンサのそれぞれで複数の計測領域に対応する数の面位置情報が検出される。すなわち、各センサの出力が計測領域毎に得られる。そして、各センサにより複数の計測領域でそれぞれ検出された各計測点についての面位置情報を用いて、複数のセンサ出力相互間の調整を行う。従って、各計測点について検出された複数の面位置情報の全て、あるいはその内の任意の複数の面位置情報の平均値などの統計情報を、各センサの出力とすることができる。従って、各センサの出力として、平均化効果により精度が向上した情報を用いて、センサ出力相互間の調整を、高精度基準板等を用いることなく、精度良く行うことができる。
【００２１】
請求項８に記載の露光装置は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）上に転写する露光装置であって、前記物体として前記基板が前記テーブル上に載置される請求項１〜６のいずれか一項に記載のステージ装置（ＷＳＴ）と；前記基板表面及び前記基板平面をそれぞれ被計測物体とし、該被計測物体に複数の検出光束を同時に照射可能な照射系（６０ａ）と、前記被計測物体表面からの反射光束を個別に受光する複数のセンサ（Ｓ）を有し、該センサの出力に基づいて前記各計測点における前記投影光学系の光軸方向に関する前記被計測物体の位置情報を検出する多点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）と；を備えている。
【００２２】
これによれば、物体として基板がテーブル上に載置される請求項１〜６に記載の各ステージ装置を備えているので、そのテーブル上の基準板の基準平面の平坦度が高く維持されている。このため、例えば、基準平面を被計測物体とし、その基準平面に多点位置検出系を構成する照射系から複数の検出光束を同時に照射し、その基準平面表面からの反射光束を複数のセンサで個別に受光し、該センサの出力に基づいて各計測点における投影光学系の光軸方向に関する基準平面の位置情報を検出する。この検出結果に基づいて、複数のセンサの出力相互の調整を行うことにより、高精度な調整を行うことが可能となる。また、例えば、基板を計測物体とし、その基板に例えば上記の調整が終了した多点位置検出系を構成する照射系から複数の検出光束を同時に照射し、基板表面からの反射光束を複数のセンサで個別に受光し、該センサの出力に基づいて各計測点における投影光学系の光軸方向に関する基板の位置情報を検出する。この検出結果を用いて、例えば近似平面を算出することにより基板の光軸方向位置、及び傾斜を精度良く求めることができる。従って、この結果に基づいてフォーカス・レベリング制御を行えば、結果的にデフォーカスに起因する露光不良がない高精度な露光が可能になる。
【００２３】
請求項９に記載の露光装置は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）上に転写する露光装置であって、前記基板が載置される基板ステージ（ＷＳＴ）と；前記基板上の複数の検出点に検出光束を同時に照射可能な照射系（６０ａ）と、前記基板表面からの反射光束を個別に受光する複数のセンサ（Ｓ）を有し、請求項７に記載の調整方法により前記センサの出力相互間の調整が行われた多点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）と；を備えている。
【００２４】
これによれば、多点位置検出系では、基板ステージに載置された基板上の複数の検出点に照射系により検出光束を同時に照射し、基板表面からの反射光束を複数のセンサで個別に受光する。ここで、複数のセンサ出力相互間の調整が請求項７に記載の調整方法により行われているので、複数のセンサの出力に基づき各検出点の基板表面の面位置情報を精度良く求めることができ、この各検出点の基板表面の面位置情報に基づいて例えば近似平面を算出することにより基板の光軸方向位置、及び傾斜を精度良く求めることができる。従って、この求められた基板の光軸方向位置、及び傾斜に基づいてフォーカス・レベリング制御を行えば、結果的にデフォーカスに起因する露光不良がない高精度な露光が可能になる。
【００２５】
請求項１０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８又は９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。
【００２６】
【発明の実施の形態】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１には、第１実施形態に係る露光装置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・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）である。
【００２７】
この露光装置１００は、光源及び照明光学系を含む照明系１２、マスクとしてのレチクルＲを保持するマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、基板（物体、被計測物体）としてのウエハＷを保持してＸＹ平面内をＸＹ２次元方向に移動するテーブルとしてのウエハテーブル１８を有するステージ装置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。
【００２８】
前記照明系１２は、光源と、コリメータレンズ、フライアイレンズ等（いずれも不図示）からなる照度均一化光学系、リレーレンズ系、レチクルブラインド、及びコンデンサレンズ等を含む照明光学系とから構成されている。
【００２９】
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ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を出力するエキシマレーザが用いられるものとする。
【００３０】
照明系１２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、リレーレンズ系を介して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。
【００３１】
前記レチクルステージＲＳＴは、その上面の四つのコーナー部分に不図示の真空吸着部を有し、この真空吸着部を介してレチクルＲがレチクルステージＲＳＴ上に保持されている。このレチクルステージＲＳＴは、レチクルＲ上の回路パターンが形成された領域であるパターン領域に対応した開口を有し、不図示の駆動機構によりＸ方向、Ｙ方向、θｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微動可能となっている。
【００３２】
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方向をＺ軸方向とされ、ここでは両側テレセントリックな縮小光学系であり、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、ここでは、一例として１／５となっている。このため、照明系１２からの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の矩形状の照明領域ＩＡＲ（パターン領域とほぼ一致）が照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬが投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に投射され、照明領域ＩＡＲ内に存在するレチクルＲの回路パターンの縮小像（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に対して共役な露光領域ＩＡに形成される。
【００３３】
前記ウエハステージＷＳＴは、ステージベース１６上面に沿ってリニアモータあるいは平面モータ等の駆動系によってＸＹ２次元面内で駆動されるＸＹステージ１４と、該ＸＹステージ１４上に不図示のＺ・チルト駆動機構を介して載置されたテーブルとしてのウエハテーブル１８と、該ウエハテーブル１８上に固定された基板保持部材としてのウエハホルダ２５とを備えている。この場合、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、ウエハテーブル１８は、ボイスコイルモータ等を含むＺ・チルト駆動機構によって、Ｚ，θｘ、θｙの３自由度方向に微小駆動されるようになっている。
【００３４】
前記ウエハテーブル１８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、ウエハテーブル１８のＸ方向、Ｙ方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）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。
【００３５】
ここで、実際には、ウエハテーブル１８上には、図２に示されるように、−Ｘ方向端部に、Ｘ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡２７Ｘが設けられ、＋Ｙ方向端部に、Ｙ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡２７Ｙが設けられている。また、これら移動鏡２７Ｘ，２７Ｙに対向する位置には、Ｘ軸干渉計、Ｙ軸干渉計がそれぞれ設けられている。このようにウエハ干渉計、及び移動鏡はそれぞれ複数設けられているが、図１ではこれらが代表的にウエハ干渉計３１、移動鏡２７として示されている。
【００３６】
ウエハ干渉計３１で計測されるウエハテーブル１８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駆動系を介してウエハステージＷＳＴ（ＸＹステージ１４）のＸＹ面内位置を制御する。
【００３７】
また、ウエハテーブル１８上には、後述する多点位置検出系としての多点焦点位置検出系（以下、便宜上「多点ＡＦ系」と呼ぶ）（６０ａ，６０ｂ）のセンサ出力相互間の調整を行うための基準面ユニット５０が設けられている。なお、この基準面ユニット５０については後に詳述する。
【００３８】
前記多点ＡＦ系は、図１に示されるように、投影光学系ＰＬの光軸に対して所定角度傾斜した方向からウエハＷ表面に多数の結像光束を照射する照射系６０ａと、それらの結像光束のウエハＷ表面からの反射光を個別に受光する多数のセンサ（フォーカスセンサ）を有する受光系６０ｂとを備えている。本実施形態の多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）としては、例えば、特開平６−２８３４０３号公報等に開示されているものと同様の構成のものが用いられる。
【００３９】
照射系６０ａ内には、照明光源、７行７列のマトリクス状配列で４９個のスリット状の開口パターンが形成されたパターン板、及び照射光学系等が設けられている。また、受光系６０ｂ内には、７行７列のマトリクス状の配列で合計４９個のスリットが形成された受光用スリット板、該スリット板の各スリットに対向して７行７列のマトリクス状配列で配置された４９個のフォトダイオード等の受光素子から成るセンサとしてのフォーカスセンサ、回転方向振動板、及び受光光学系等が設けられている。
【００４０】
この多点ＡＦ系の各部の作用について簡単に説明すると、照射系６０ａ内の照明光によりパターン板が照明されると、パターン板の各開口パターンを透過した結像光束が照射光学系を介してウエハＷ表面に照射され、ウエハＷ表面の露光領域ＩＡ近傍に７行７列のマトリクス状配列で７×７、合計４９個のＸ軸、Ｙ軸に対して４５度傾斜したスリット状の開口パターンの像（スリット像）が形成される。各スリット像のウエハ表面からの反射光が受光光学系を介して受光用スリット板の各スリット上にそれぞれ再結像され、それらのスリット像の光束がフォーカスセンサによって個別に受光される。この場合、それらのスリット像の光束は、回転方向振動板により振動されているので、受光用スリット板上では再結像された各像の位置が各スリットの長手方向と直交する方向に振動される。各フォーカスセンサの検出信号が図１の信号選択処理装置８０により選択的に前記回転振動周波数の信号で同期検波される。そして、この信号選択処理装置８０により同期検波して得られた所定数ｎの焦点ずれ信号（デフォーカス信号）、例えばＳカーブ信号が主制御装置２０に供給されるようになっている。ここで、所定数ｎは、信号選択処理装置８０内の信号処理回路のチャネル数に応じて定められ、ｎは例えば９である。
【００４１】
次に、ウエハステージＷＳＴを構成するウエハテーブル１８上に設けられた前記基準面ユニット５０について説明する。
【００４２】
基準面ユニット５０は、図３（Ａ）に示されるように、所定厚さの円板状部材から成る対物台４２、及び該対物台４２上に載置された基準板としての基準平面板４０等を備えている。
【００４３】
前記対物台４２は、図２に示されるように、ウエハテーブル１８の上面に載置されている。この対物台４２は、例えば、ねじ止め等によりウエハテーブル１８に対して固定される。対物台４２は、全体として円板状のほぼ平行平板から成り、この対物台４２の上面中央部には前記基準平面板４０が載置される（図３（Ｂ）参照）。このため対物台４２の上面は、基準平面板４０の下面（裏面）との接触によって凹凸に起因する変形を基準平面板４０に生じさせないように、製作時に面精度が管理されている。また、対物台４２の下面も同様にその面精度が管理されている。
【００４４】
前記基準平面板４０は、外形が概略円板状の部材から成り、その中央部に平坦度が高い基準平面４０ａが設けられている。この基準平面４０ａの外周部全体に低剛性部としての低段差部４０ｂが形成されている。この基準平面板４０の基準平面４０ａは、製造時においてその表面の平坦度が面形状計測用の干渉計、例えばフィゾー干渉計等により高精度に計測され、その計測結果に基づいて高精度に仕上げ加工されている。この基準平面板４０では、その下面（裏面）についても、製作時に面精度が管理され、対物台４２に固定する際に、対物台４２との接触による凹凸に起因する変形の発生を抑制している。この意味では、前述のように製造時に基準平面板４０の平坦度を干渉計により計測する際に、基準平面板４０を一時的に載置するための台の表面に関しても、対物台４２の表面と同等の面精度管理がなされていることが望ましい。
【００４５】
基準平面板４０は、図３（Ａ）に示されるように、基準平面板４０の外周に沿ってほぼ１２０°間隔で配置された３つの弾性固定部材としての板ばね４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃによって、対物台４２に対して固定されている。板ばね４４Ａは、図３（Ｂ）に示されるように長手方向の一端部（図３（Ｂ）における下端部）と他端部（図３（Ｂ）における上端部）とが逆向きに曲折された断面略Ｓ字状の形状を有している。この板ばね４４Ａの一端部近傍には、丸穴が形成され、該丸穴の内部に挿入されたねじ４６が対物台４２側に形成されたねじ穴に螺合され、これにより板ばね４４Ａが対物台４２に固定されている。板ばね４４Ａの他端部は、基準平面板４０の外周部の低段差部４０ｂの表面に圧接して低段差部４０ｂに対して一定のクランプ力を与えている。その他の板ばね４４Ｂ、４４Ｃも、板ばね４４Ａと同様に対物台４２Ａに固定され、同様にして基準平面板４０の外周部の低段差部４０ｂに一定のクランプ力を与えている。この場合、基準平面板４０は板ばね４４Ａ〜４４Ｃのクランプ力によって、光軸方向の３自由度方向（Ｚ，θｘ、θｙ）の動きが規制され、基準平面板４０と板ばね４４Ａ〜４４Ｃ及び対物台４２との間の摩擦力、並びにそれぞれの板ばねの低段差部４０ｂ外周面に対する押圧力によって、残りの３自由度方向（Ｘ，Ｙ，θｚ方向）の動きが規制されている。
【００４６】
なお、上述のように、基準平面板４０に低段差部４０ｂを設け、板ばねの上端部を低段差部４０ｂに接触させた理由は、板ばね４４Ａ〜４４Ｃのクランプ力の作用により、図３（Ｂ）にダブルハッチングで示される如く、剛性が低く設定された低段差部４０ｂに応力集中を意識的に生じさせ、基準平面４０ａに変形を殆ど生じさせないためである。また、固定部材として板ばね４４Ａ〜４４Ｃを用いた理由は、基準平面板４０を押圧する力の反力により板ばね４４Ａ〜４４Ｃが弾性変形するので、基準平面板４０に対して不要に大きな力を作用させなくすることができるためである。この点においても、基準平面４０ａの平坦度を高く維持することができる。
【００４７】
また、板ばね４４Ａ〜４４Ｃを、ほぼ１２０°の角度間隔で配置したのは、基準平面板４０に対して均等な力を作用させることができること、基準平面板４０を対物台４２に対して確実に固定できること、及び取り付け後の基準平面板４０及び対物台４２の振動、温度変化、姿勢変化等に起因する応力を最も効果的に軽減できるなどの利点を考慮したものである。
【００４８】
本実施形態では、上述したような基準平面板４０の構造及びその取付け構造の工夫により、基準平面板４０の中央部の基準平面４０ａの変形が極力抑制されており、基準平面板４０の製作時に干渉計にて平坦度が計測された時点とほぼ同等な平坦度を保つことが可能となっている。
【００４９】
説明が前後したが、本実施形態では、基準平面板４０、対物台４２、ウエハテーブル１８は共に低熱膨張素材が使用されている。具体的には、ウエハテーブル１８、対物台４２には熱膨張係数０．６ｐｐｍ前後の低熱膨張セラミックスが用いられ、基準平面板４０には熱膨張係数０．５ｐｐｍの石英が用いられている。この場合、基準平面板４０、対物台４２、及びウエハテーブル１８のそれぞれの熱膨張係数はほぼ同じであることが望ましいが、少なくともそれぞれの熱膨張係数の差が１ｐｐｍ以下であれば良い。このようにすることにより、ウエハテーブル１８に蓄積される熱等により温度変化が生じても、バイメタル効果による変形を防ぐことができ、この点においても、基準平面板４０（基準平面４０ａ）の平坦度を高く維持することができる。
【００５０】
本実施形態では、上述のようにして構成され、ウエハテーブル１８上に固定された基準面ユニット５０を用いて、主制御装置２０により、前述した多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）のセンサ出力相互の調整が行われる。以下、これについて説明する。
【００５１】
主制御装置２０は、ウエハ干渉計３１の計測値をモニタしつつ、不図示のウエハ駆動系を介してＸＹステージ１４を駆動し、ウエハテーブル１８上に固定された基準面ユニット５０の基準平面４０ａが投影光学系の直下に位置するようにウエハステージＷＳＴの位置決めを行う。
【００５２】
次いで、主制御装置２０は、照射系６０ａに指示を与えて照射系６０ａ内の照明光源をオンにする。これにより、前述と同様にして基準平面４０ａ上には、７×７＝４９個のスリット像が形成され、各スリット像が受光系６０ｂ内の各スリット像に対応する受光用スリット板上のスリットに再結像され、それぞれ対応するフォーカスセンサによって受光される。但し、この場合、前述のように４９個のフォーカスセンサのうちの９個のフォーカスセンサのみが選択されていることから、信号選択処理装置８０はその選択されたフォーカスセンサの検出信号に対応するデフォーカス信号を主制御装置２０に対して出力する。
【００５３】
そして、主制御装置２０では、選択された９個のフォーカスセンサの検出信号に対応するデフォーカス信号に基づいて各計測点における光軸方向の位置情報（面位置情報）を算出し、この位置情報に基づいてウエハテーブル１８をレべリング制御する。具体的には、各位置情報に基づいて最小自乗法により近似平面を求め、基準平面４０ａをこの近似平面と一致させるようにウエハテーブル１８の傾きを制御する。なお、上述のレべリング制御は、選択された９個のフォーカスセンサを用いる場合に限らず、たとえば４９個のフォーカスセンサのうちの４隅のフォーカスセンサのみに対応するデフォーカス信号を用いることとしても良い。
【００５４】
次いで、主制御装置２０では、４９個のフォーカスセンサからの検出信号を１つずつ順次選択するように信号選択処理装置８０を制御する。このとき、この検出信号は、信号選択処理装置８０の有する９個のチャネルのうち同じチャネルを介して出力されることが望ましい。こうして４９個すべてのフォーカスセンサの検出信号に対応するデフォーカス信号に基づいて、各計測点における光軸方向の位置情報（面位置情報）を算出し、算出結果をメモリに記憶する。なお、４９個すべてのフォーカスセンサを選択する方法は、上述の如く１個のチャネルを用いて４９回行う方法に限らず、例えば７個のチャネルを用いて異なる７個のフォーカスセンサを選択することを７回繰り返す方法であっても良いし、９個のチャネルを用いて異なる９個のフォーカスセンサを選択することを５回繰り返すとともに残りの４個のフォーカスセンサを４個のチャネルを用いて選択することを１回行うような方法であっても良い。この場合には、信号選択処埋装置８０内の９個のチャネル間で生じる検出誤差が補正されていることが前提となる。
【００５５】
このようにして、主制御装置２０では、７×７＝４９個のフォーカスセンサの検出信号に対応するデフォーカス信号に基づいて各計測点における光軸方向の位置情報（Ｚ位置情報、面位置情報）を算出し、算出結果をメモリに記憶する。
【００５６】
そして、このようにして得られた算出結果の内のあるフォーカスセンサに対応するＺ位置情報を基準Ｚ位置情報とし、残り４８個のフォーカスセンサに対応するＺ位置情報の基準Ｚ位置情報に対する差を、その残り４８個のフォーカスセンサそれぞれの出力のオフセット値としてメモリに記憶する。なお、基準Ｚ位置情報を取得したフォーカスセンサの出力のオフセット値は、ゼロとする。これ以後は、各フォーカスセンサの検出信号に基づいて得られたＺ位置情報を、それぞれのオフセット値分だけ補正すれば、センサ出力相互が一致するような調整が可能となる。
【００５７】
あるいは、主制御装置２０では、各フォーカスセンサのオフセット値に応じて、例えば、受光系６０ｂ内に設けられた不図示のプレーンパラレルの角度を調整したり、あるいはデフォーカス信号の値に電気的にオフセットを加えたりして、全てのフォーカスセンサの出力値を相互に一致させるセンサ出力のキャリブレーションを行っても良い。
【００５８】
次に、上述のようにしてキャリブレーションが行われた多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）を有する本実施形態の露光装置１００により、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順次転写する際の露光動作について簡単に説明する。なお、前提として、不図示のレチクル顕微鏡、ウエハテーブル１８上の不図示の基準マーク板、及び不図示のウエハアライメント系を用いたレチクルアライメント、ベースライン計測、及びウエハアライメント（ＥＧＡ等）等の準備作業は終了しているものとする。
【００５９】
まず、主制御装置２０は、ウエハアライメントの結果に基づいて、不図示のウエハ駆動部を介してＸＹステージ１４を駆動し、ウエハテーブル１８に保持されたウエハＷ上の第１ショット領域（ファーストショット）をレチクルＲのパターンの投影位置に位置決めする。
【００６０】
このとき、主制御装置２０により照射系６０ａ内の照明光源は既にオンにされており、ウエハＷ上には前述と同様に７×７、４９個のスリット像が形成され、前述の如く、予め選択された９個のフォーカスセンサ検出信号に対応したデフォーカス信号が信号選択処理装置８０から主制御装置２０に出力される。そこで、主制御装置２０は、各デフォーカス信号に基づいて選択された各計測点のＺ位置を計測し、それらのＺ位置に基づいて例えば最小自乗法により近似平面を求める。この際に、主制御装置２０では、予めフォーカスセンサの出力相互のキャリブレーションを実際に行っていない場合（前述したプレーンパラレルの傾斜角の調整、電気的オフセットの設定等を行っていない場合）には、各フォーカスセンサの出力に基づいて計測されたＺ位置を、オフセット値分だけ補正することは言うまでもない。そして、このようにして算出された近似平面（ウエハＷ上のファーストショット領域の仮想平面）が、投影光学系ＰＬの像面と一致するように、不図示のウエハ駆動部を介してウエハテーブル１８のＺ位置及びＸＹ平面に対する傾斜（ピッチング量（θｘ回転量）及びローリング量（θｙ回転量））を制御する。すなわち、このようにしてウエハＷのオートフォーカス・オートレベリング制御を行う。
【００６１】
その後、主制御装置２０では、照明系１２を構成する光源のシャッタを開いて露光用照明光ＩＬによりレチクルＲを照射してウエハＷ上のファーストショットにレチクルＲのパターンを転写する。
【００６２】
その後、主制御装置２０では、ＸＹステージ１４の駆動を制御してウエハＷ上のセカンドショット以降のショット領域をレチクルパターンの投影領域に順次位置決めしつつ、レチクルＲのパターンを転写する。セカンドショット以降においても、ファーストショットの場合と同様にして、フォーカス・レベリング制御が行われる。
【００６３】
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置によれば、ウエハＷが載置されるウエハテーブル１８上に配設された基準平面板４０の基準平面４０ａの平坦度が非常に高く維持されている。このため、基準平面４０ａに多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）を構成する照射系（６０ａ）から複数の検出光束を同時に照射し、その基準平面４０ａ表面からの反射光束を複数のフォーカスセンサで個別に受光し、該センサの出力に基づいて各計測点における投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向に関する基準平面の位置情報を検出し、この検出結果に基づいて、複数のセンサ相互の出力の調整を行うことで、高精度な調整が可能となっている。また、上記のように平坦度が高く維持された基準平面板４０の基準平面４０ａを、例えば反射面として利用した種々の計測、機器の調整等が可能になる。また、基準平面板４０はウエハテーブル１８とともに移動することができるので、基準平面板を移動させながらの計測等も可能となる。
【００６４】
また、ウエハＷに上記のセンサ出力相互の調整が終了した多点ＡＦ系を構成する照射系６０ａから複数の検出光束を同時に照射し、ウエハＷ表面からの反射光束を複数のセンサで個別に受光し、該センサの出力に基づいて各計測点における投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向に関するウエハＷの位置情報を検出するので、この検出結果を用いて、例えば近似平面を算出することによりウエハＷの光軸方向位置、及び傾斜を精度良く求めることができる。従って、この結果に基づいてフォーカス・レベリング制御を行うことで、結果的にデフォーカスに起因する露光不良がない高精度な露光が可能になる。
【００６５】
なお、上記実施形態においては、低剛性部が低段差部４０ｂである基準平面板４０を備えたウエハステージＷＳＴ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く、基準平面板としては、例えば、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示されるような基準平面板を採用することも可能である。
【００６６】
図４（Ａ）には基準面ユニットの第１の変形例が斜視図にて示されており、図４（Ｂ）には図４（Ａ）の基準面ユニット５０’が断面図にて示されている。この第１の変形例に係る基準面ユニット５０’を構成する基準平面板４０’では、前述した基準平面板４０における低段差部４０ｂに代えて、図４（Ａ）に示されるように基準平面４０ａ’の外周部の一部に環状凹溝部４０ｂ’が形成されている。この基準平面板４０’によると、板ばね４４Ａ〜４４Ｃによる固定のための力の作用により、環状凹溝部４０ｂ’の形成された、厚さが最も薄い低剛性の部分（図４（Ｂ）においてダブルハッチングで示されている部分）に応力集中が生じるので、前述した基準平面板４０と同様、基準平面４０ａ’には殆ど変形が生じないようになっている。
【００６７】
また、図４（Ｃ）には、基準面ユニットの第２の変形例が断面図にて示されている。この第２の変形例に係る基準面ユニット５０”を構成する基準平面板４０”では、中央部の基準平面４０ａ”の周囲において低段差部４０ｃが形成され、低段差部４０ｃに環状凹溝部４０ｂ”が更に形成されている。このため低段差部４０ｃを板ばね４４Ａ〜４４Ｃで固定することにより、その固定のための力が基準平面板４０に作用するが、図４（Ｃ）においてダブルハッチングで示す部分（特に、環状凹溝部４０ｂ”の下側部分）は基準面４０ａ”の部分よりも低剛性となっているので、その部分に応力集中が生じることから、基準平面４０ａ”には変形が殆ど生じないようになっている。
【００６８】
また、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）には基準面ユニットの第３の変形例が示されている。これらの図に示されるように、第３の変形例に係る基準面ユニット１５０（又は２５０）では、低段差部１４０ｂ（又は２４０ｂ）に貫通孔が設けられている。この貫通孔としては、図５（Ｂ）に示される円形孔３８Ａや、図５（Ｃ）に示される円弧形状孔３８Ｂのいずれでも良く、これらの円形孔３８Ａや円弧形状孔３８Ｂを基準平面１４０ａ（又は２４０ａ）の周囲に環状に複数個配置している。このような構成を採用することにより、貫通孔３８Ａ（又は３８Ｂ）と貫通孔３８Ａ（又は３８Ｂ）との間の部分に応力集中が生じ、基準平面４０ａの変形を更に抑制することができる。この場合、複数の貫通孔３８Ａ（又は３８Ｂ）間の部分はより低剛性な部分となる。なお、低段差部１４０ｂ（又は２４０ｂ）を設けずに、円形孔３８Ａや円弧形状孔３８Ｂのみを基準平面４０ａの周囲に設けるような構成であっても良い。
【００６９】
なお、上記実施形態においては、基準平面板４０を対物台４２に固定する弾性固定部材として、板ばね４４Ａ〜４４Ｃを用いることとしたが、本発明がこれに限られるものではない。
【００７０】
なお、上記実施形態においては、基準平面板４０の基準平面として円形のものを用いたが、これに限らず、様々な形状の基準平面を採用することができる。また、基準平面板４０を固定する固定部材の配置は、必ずしも等間隔にする必要はなく、従って板ばね等の弾性固定部材の数も３つに限られるものではない。基準平面板の形状や大きさに応じて最適な固定点数及び配置に変更することは、勿論可能である。
【００７１】
なお、上記実施形態の各基準平面板においては、その基準平面４０ａの上面の一部に、ベースライン計測等に用いられる基準マークを形成することで、基準マーク板としての機能を持たせることとしても良い。
【００７２】
なお、上記実施形態のように接着剤等を用いずにウエハテーブル１８上に基準平面を設けることができることにより、接着剤からの脱ガスの可能性がないので、クリーン度が要求される短波長の光源を用いる露光装置においても好適に適用することが可能である。
【００７３】
なお、上記実施形態では、板ばねを対物台に固定する手段としてねじ止めを採用したが、これに限らず、その他の固定方法を用いることは可能である。
【００７４】
また、対物台をウエハテーブル上に固定する方法としても、上記実施形態では、ねじ止めを採用するものとしたが、これに限られるものではない。
【００７５】
また、上記実施形態では、基準平面板を対物台に固定するものとしたが、これに限らず、ウエハテーブル上に直接的に固定するようにしても良い。この場合には、ウエハテーブルの表面を上記実施形態の対物台の表面と同等の平坦度に加工しておくことが好ましい。
【００７６】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略化し、若しくは省略するものとする。
【００７７】
この第２の実施形態の露光装置は、多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）のセンサ出力相互の調整を基準平面板を用いずに行うことに特徴を有している。そのため主制御装置２０の多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）のセンサ出力相互の調整の際の制御アルゴリズムが相違する点を除けば、前述した第１の実施形態と基本的に異なる点はない。従って、以下においては、かかる相違点を中心として説明する。なお、本実施形態では、基準平面板は多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）のセンサ出力相互の調整のためには、必ずしも必要ではないため、ウエハテーブル１８上に基準平面板を必ずしも設ける必要はない。
【００７８】
本実施形態では、多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）のセンサ出力相互の調整に、通常のデバイス製造に用いるウエハＷよりも平坦度が高く設定された平坦基板としてのスーパーフラットウエハ（以下、単に「計測用ウエハ」と呼ぶ）ＷＴが用いられる。
【００７９】
以下、この計測用ウエハＷＴを用いて行われる多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）のセンサ出力相互の調整方法について説明する。
【００８０】
主制御装置２０は、ウエハホルダ２５上に不図示のウエハローダを介して計測用ウエハＷＴをロードする。計測用ウエハＷＴをロードした後、主制御装置２０は、不図示のウエハ駆動系を介してＸＹステージ１４を投影光学系ＰＬの直下に計測用ウエハＷＴ上の計測領域ＣＡ１が来る所定位置まで移動する。そして、主制御装置２０からの指示の下、照射系６０ａから照明光が照射され、この照明光の照射により計測用ウエハＷＴ上には計測領域ＣＡ１（図６（Ａ）参照）に４９個のパターン像が形成される（図６（Ａ）においては、計測領域ＣＡ１に形成されたパターン像のうち、最初に選択された９個のフォーカスセンサにより検出される９個のパターン像（スリット像）のみが図示されている）。
【００８１】
そして、このうちの例えば４つのスリット像（具体的には、例えばスリット像Ｓ１１，Ｓ７１，Ｓ４３１，Ｓ４９１）からの反射光を検出するフォーカスセンサの出力に基づいて、計測用ウエハＷＴのレベリング制御を実行する。この場合において、１つのスリット像（例えばスリット像Ｓ１）からの反射光を検出するフォーカスセンサを用いて複数点の面位置情報を計測し、その計測結果及び各計測時のウエハ干渉計３１の値に基づいて、レベリング制御を行うこととしても良い。
【００８２】
そして、レベリングを実行した後、主制御装置２０では、前述した第１の実施形態と同様の方法で４９個のフォーカスセンサによりスリット像Ｓ１１〜Ｓ４９１の反射光の検出を順次行う。この検出の際の検出信号は、信号選択制御装置８０に出力され、該検出信号に対応したデフォーカス信号が信号選択制御装置８０から主制御装置２０に出力される。主制御装置２０では、そのデフォーカス信号に基づいて各スリット像Ｓの位置のＺ位置情報を算出し、その算出結果を内部のメモリに記憶する。
【００８３】
次いで、主制御装置２０では、ウエハ駆動系を介してＸＹステージ１４を次の計測位置（計測領域ＣＡ２が投影光学系ＰＬの直下となる位置）まで移動する。そして、主制御装置２０からの指示の下、照射系６０ａから照明光が照射され、この照明光の照射により計測用ウエハＷＴ上には計測領域ＣＡ２（図６（Ｂ）参照）に４９個のパターン像が形成される（図６（Ｂ）においては、計測領域ＣＡ２に形成されたパターン像のうち、最初に選択された９個のフォーカスセンサにより検出される９個のパターン像（スリット像）のみが図示されている）。そして、主制御装置２０では、前述の計測領域ＣＡ１の場合と同様にして４個のスリット像Ｓ１２，Ｓ７２，Ｓ４３２，Ｓ４９２の反射光を検出する４個のフォーカスセンサの検出信号に基づく、レベリング制御を行った後、前述と同様に、４９個すべてのフォーカスセンサの検出信号に基づくＺ位置情報を内部のメモリに記憶する。
【００８４】
その後、同様にして、計測用ウエハＷＴ上のｍ箇所（本実施形態では、５箇所）において同様の計測を行う。
【００８５】
なお、スリット像Ｓ１〜Ｓ４９とその反射光を個別に計測するフォーカスセンサとは、１対１で対応しているため、以下の説明においては、各フォーカスセンサに対応するスリット像と同一の符号を付すものとする。各スリット像の位置で計測されたＺ位置情報には、スリット像と同じ付加記号を付すものとする。
【００８６】
主制御装置２０では、上述のようにして記憶された多数のＺ位置情報を、フォーカスセンサＳ１の出力に基づいて算出されたＺ位置情報、フォーカスセンサＳ２の出力に基づいて算出された位置情報、…というように同一のフォーカスセンサＳの出力に基づいて算出された情報毎に、Ｚ１１〜Ｚ１５、Ｚ２１〜Ｚ２５、Ｚ３１〜Ｚ３５、Ｚ４１〜Ｚ４５、……、Ｚ４９１〜Ｚ４９５というように、分類する。次いで、主制御装置２０では、各フォーカスセンサＳで検出されたＺ位置情報毎にその平均値を算出する。すなわち、Ｚ位置情報Ｚ１１〜Ｚ１５の平均値、Ｚ位置情報Ｚ２１〜Ｚ２５の平均値、…、Ｚ位置情報Ｚ４９１〜Ｚ４９５の平均値を、それぞれ算出する。そして、主制御装置２０では、それらの算出された平均値を、それぞれのフォーカスセンサの出力に基づいて算出されたＺ位置情報であるものとして、前述した第１の実施形態で説明したのと全く同様にして、フォーカスセンサ出力相互間の調整を行う。
【００８７】
すなわち、主制御装置２０では、このようにして得られた算出結果（平均値）の内のあるフォーカスセンサに対応するＺ位置情報（平均値）を基準Ｚ位置情報とし、残り４８個のフォーカスセンサに対応するＺ位置情報（平均値）の基準Ｚ位置情報に対する差を、その残り４８個のフォーカスセンサそれぞれの出力のオフセット値としてメモリに記憶する。なお、基準Ｚ位置情報を取得したフォーカスセンサの出力のオフセット値は、ゼロとする。これ以後は、各フォーカスセンサの検出信号に基づいて得られたＺ位置情報を、それぞれのオフセット値分だけ補正すれば、センサ出力相互が一致するような調整が可能となる。
【００８８】
あるいは、主制御装置２０では、各フォーカスセンサのオフセット値に応じて、例えば、受光系６０ｂ内に設けられた不図示のプレーンパラレルの角度を調整したり、あるいはデフォーカス信号の値に電気的にオフセットを加えたりして、全てのフォーカスセンサの出力値を相互に一致させるセンサ出力のキャリブレーションを行っても良い。
【００８９】
なお、各フォーカスセンサのオフセット値を求める方法は上述の例に限らず、たとえば、先ずは各フォーカスセンサのオフセット値をそれぞれの計測個所（ＣＡ１〜ＣＡ５）で個別に求めてしまい、この５つのオフセット値の平均値を各フォーカスセンサにおけるオフセット値とするような方法であっても良い。
【００９０】
このようにして多点ＡＦ系（６０ａ、６０ｂ）の各フォーカスセンサの出力相互間の調整が終了すると、主制御装置２０の指示の下、不図示のウエハローダにより、計測用ウエハＷＴがウエハホルダ２５上からアンロードされ、実際のデバイス製造用のウエハがウエハホルダ２５上にロードされる。
【００９１】
そして、これ以降は、前述した第１の実施形態と同様に、各ショット領域毎に、キャリブレーションが行われた多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）を用いたフォーカス・レベリング制御、及び露光動作が実行され、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターンが転写形成される。
【００９２】
なお、この計測用ウエハＷＴは、デバイス製造用のウエハに比べ平坦度が優れているが、その周辺部においては面精度は悪化する傾向があるため、例えば計測点をウエハ周辺部を避けて選択しても良いし、あるいは、計測用ウエハＷＴのほぼ全域にわたって計測を行い、各計測結果について重み付け演算を行うことにより、計測用ウエハＷＴの中心部に近いほど、計測結果に重きをおくようにしても良い。
【００９３】
このように、本実施形態によれば、ウエハホルダ２５上に保持されるとともにその平坦度がデバイス製造用のウエハＷに比べて高く設定された計測用ウエハＷＴ上の複数の計測領域それぞれについて、各計測領域毎に多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）の複数の計測点（検出点）における計測用ウエハＷＴ表面の面位置情報を複数のフォーカスセンサを用いて検出しているので，各検出点に個別に対応するセンサのそれぞれで複数の計測領域に対応する数の面位置情報が検出される。従って，各センサの出力から計測領域毎に得られた面位置情報を用いて、複数のセンサ出力相互間の調整が行われる。このため、各計測点について検出された複数の面位置情報の統計情報を、各フォーカスセンサの出力とすることができる。従って、各センサの出力として、平均化効果により精度が向上した情報を用いて、センサ出力相互間のキャリブレーションを、高精度基準板等を用いることなく、精度良く行うことができる。
【００９４】
また、本実施形態の露光装置によれば、多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）では、ウエハステージＷＳＴに載置されたウエハＷ上の複数の検出点に照射系（６０ａ）により検出光束を同時に照射し、ウエハＷ表面からの反射光束を複数のセンサで個別に受光するので、複数のセンサ出力相互間の調整が、本実施形態の方法により精度良く行われることから、この各検出点のウエハＷ表面の面位置情報に基づいて例えば近似平面を算出することによりウエハＷの光軸ＡＸ方向位置、及び傾斜を精度良く求めることができる。従って、この求められたウエハの光軸方向位置、及び傾斜に基づいてフォーカス・レベリング制御を行えば、結果的にデフォーカスに起因する露光不良がない高精度な露光が可能になる。
【００９５】
なお、上記各実施形態では、多点位置検出系として７×７＝４９個の計測点を有するものを採用したが、例えば、５×９＝４５個の計測点を有するものや、５×５＝２５個の計測点を有するもの等を採用することもでき、その計測点の個数、配列等には一切限定されるものではない。
【００９６】
また、上記各実施形態では、多点ＡＦ系の結像光束の形状をスリット状としたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、円形状、楕円形状など、様々な形状とすることができる。
【００９７】
また、上記各実施形態では、複数のフォーカスセンサから９個のフォーカスセンサを選択し、用いるものとしたが、これに限らず、信号選択処理装置８０内部のチャネル数の範囲内で任意に設定することが可能である。
【００９８】
なお、上記各実施形態では、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限られるものではないことは勿論である。すなわち、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置にも本発明は、好適に適用できる。
【００９９】
なお、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）等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レーザの高長波等を露光用照明光として用いることができる。
【０１００】
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、薄膜磁気ヘッド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。
【０１０１】
複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置に組み込み光学調整をするとともに、多数の部品からなるＸＹステージ装置等を露光装置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）をすることにより上記各実施形態の露光装置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。
【０１０２】
《デバイス製造方法》
次に上述した露光装置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。
【０１０３】
図７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７に示されるように、まず、ステップ２０１（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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
図８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８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。
【０１０７】
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２１５（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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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、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。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のステージ装置によれば、種々の計測、機器の調整等を高精度に行うことができるという効果がある。
【０１１１】
また、本発明の多点位置検出系の調整方法によれば、複数のセンサの出力相互間の調整を、精度良く行うことができるという効果がある。
【０１１２】
また、本発明の露光装置によれば、デフォーカスに起因する露光不良がない高精度な露光が可能であるという効果がある。
【０１１３】
また、本発明のデバイス製造方法によれば、高集積度のマイクロデバイスの生産性の向上に寄与す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】本発明の第１の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】ウエハステージの構成を示す斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は、基準面ユニットを示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、基準面ユニットを断面して示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、基準面ユニットの第１の変形例を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、第１の変形例に係る基準面ユニットを断面して示す図であり、図４（Ｃ）は、基準面ユニットの第２の変形例を示す断面図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、基準面ユニットの第３の変形例を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る多点ＡＦ系の調整方法を説明するための図である。
【図７】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８】図７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】
１８…ウエハテーブル（テーブル）、２５…ウエハホルダ（基板保持部材）、４０…基準平面板（基準板）、４０ａ…基準平面、４０ｂ、４０ｃ…低段差部（低剛性部の一部）、４０ｂ’，４０ｂ”…環状凹溝部（低剛性部の一部）、４４Ａ〜４４Ｃ…板ばね（弾性固定部材）、６０ａ…照射系、１００…露光装置、ＣＡ１〜ＣＡ５…計測領域、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｓ…フォーカスセンサ（センサ）、Ｗ…ウエハ（物体、被計測物体、基板）、ＷＳＴ…ウエハステージ（ステージ装置）、ＷＴ…計測用ウエハ（平坦基板）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステージ装置、露光装置、多点位置検出系の調整方法、デバイス製造方法に係り、更に詳しくは、物体が載置されるテーブルを有し、該テーブルを介して物体を少なくとも一方向に駆動するステージ装置、該ステージ装置を備え、テーブルに基板が載置される露光装置、露光装置に搭載される多点位置検出系を調整する調整方法、及び前記露光装置を用いた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、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の静止型投影露光装置（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（走査ステップ式投影露光装置：いわゆるスキャニング・ステッパ）などの投影露光装置が主として用いられている。
【０００３】
この種の投影露光装置においては、ウエハ等の基板上にパターンを精度良く転写するためには、投影光学系の最良結像面に基板の被露光対象領域部分を一致（投影光学系の焦点深度の範囲内に合致）させた状態でマスクのパターンを基板上に転写する必要がある。このためには、投影光学系の光軸方向に関する基板表面の位置を精度良く計測できることが必要であり、投影露光装置には、通常そのための装置（焦点位置検出系）が装備されている。
【０００４】
近年の露光装置では、基板上の複数点を計測点とする多点焦点位置検出系が装備されている。この多点焦点位置検出系によると、基板上の複数点において投影光学系の光軸方向の位置情報（面位置情報）を検出できるため、基板表面の光軸方向位置のみならず、その傾斜をも検出できるので、基板上の被露光対象領域部分を投影光学系の像面に、より精度良く合わせることができる。この反面、多点焦点位置検出系では、各計測点における面位置情報を複数のセンサにより個別に計測していることから、各センサ間に出力ばらつき（固体差に起因するものなど）があると、その出力ばらつきが基板上の複数の計測点間における面位置の計測誤差の要因となり、ひいては基板のフォーカス・レベリングの制御誤差の要因となって、パターンの結像性能に重大な影響を及ぼしてしまう。そのため、従来においても、多点焦点位置検出系で計測可能な位置（例えば移動可能な基板ステージ上）に、高精度な基準平面を有する高精度基準板を配置し、前記基準平面の各計測点における面位置情報を計測した際の出力値の差をセンサ間オフセットとして管理していた。そして、そのセンサ間オフセットに基づいてそれぞれのセンサの計測値を補正したり、あるいはセンサ間オフセットに基づいてセンサの出力が相互に一致するようにセンサ出力のキャリブレーション（較正）を行うことで、複数のセンサの計測結果に基づいて規定される平面を保証してきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記のような手法では、センサ間のオフセットは、基準平面の面精度に依存することとなるが、従来、高精度基準板は、露光装置に搭載する際にボルト等により固定したり、接着材で固定していたため、その固着時に基準平面に変形が生じていた。このため、この面精度が悪化した高精度基準板を用いて、センサ間のオフセットを計測し、該計測結果に基づいて各センサのキャリブレーションが行われる結果、センサ間に悪化した面精度に起因する出力ばらつきが残留することになり、結果的にフォーカス・レベリング精度の悪化を招いていた。
【０００６】
平坦度の高い基準平面は、上記の多点焦点位置検出系のセンサ間出力ばらつきの計測等のみでなく、基準平面内に設けられた開口パターンを用いて投影光学系の結像特性を計測する際に開口パターンの高さ位置計測に用いられる等、種々の計測、あるいは機器の調整等に使用できるものである。
【０００７】
本発明は、かかる事情の下になされたものであり、その第１の目的は、種々の計測、機器の調整等を高精度に行うことが可能なステージ装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、複数のセンサ相互間の出力の調整を、精度良く行うことができる多点位置検出系の調整方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第３の目的は、デフォーカスに起因する露光不良の発生を効果的に抑制した高精度な露光を実現する露光装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第４の目的は、高集積度のマイクロデバイスの生産性の向上に寄与するデバイス製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のステージ装置は、物体（Ｗ）を少なくとも一方向に駆動するステージ装置であって、前記物体が載置されるテーブル（１８）と；前記テーブル上に配置され、その中央部に平坦度が高い基準平面（４０ａ）を有し、前記基準平面の外周部の少なくとも一部に他の部分より剛性が低い概略環状の低剛性部（４０ｂ，４０ｂ’，４０ｂ”，４０ｃ）が形成された基準板（４０）と；前記基準板の前記外周部の複数箇所に配置され、前記テーブルに対して前記基準板を固定する複数の弾性固定部材（４４Ａ〜４４Ｃ）と；を備える。
【００１２】
本明細書において、「概略環状」とは、通常の意味における環状、すなわち輪のような形という意味でなく、むしろ無端の形状、すなわち端のない形状という意味である。従って、その形状は長方形、多角形、楕円形等のどのような形状であっても良い。また、この環状の低剛性部は、連続的に形成されていても良いし、断続的に形成されていても良い。要は、全体形状が無端の形状であれば良い。
【００１３】
これによれば、物体が載置されるテーブル上に、基準板が載置されている。この基準板は、その中央部に平坦度が高い基準平面を有し、基準平面の外周部の少なくとも一部に他の部分より剛性が低い概略環状の低剛性部が形成されている。そして、この基準板は、外周部の複数箇所に配置された複数の弾性固定部材によってテーブルに固定されている。ここで、基準板が弾性固定部材によってテーブルに固定された状態では、その固定のための力が基準板の外周部に作用するが、この力により低剛性部に応力集中が生じ、その低剛性部の内部にある基準平面には変形が殆ど生じない。従って、基準平面の平坦度を高く維持することができる。また、固定部材として弾性固定部材が用いられているので、その弾性力により弾性部材自身が弾性変形するので、基準平面には不要に大きな力は作用しない。この点においても、基準板の基準平面の平坦度を高く維持することができる。従って、基準板の基準平面を利用した種々の計測、機器の調整等が可能になる。また、この場合、基準板はテーブルとともに移動することができるので、基準板を移動させながらの計測等も可能となる。
【００１４】
この場合において、低剛性部としては基準板を弾性固定部材でテーブルに固定した際に、その固定のための力の作用によりその部分に応力集中が生じる構成であれば足り、例えば、請求項２に記載のステージ装置の如く、前記低剛性部は、前記基準平面の外周部全体に形成された低段差部（４０ｂ，４０ｃ）であることとすることができる。あるいは、請求項３に記載のステージ装置の如く、前記低剛性部は、前記基準平面の外周部の一部に形成された環状凹溝部（４０ｂ’、４０ｂ”）であることとすることもできる。
【００１５】
上記請求項１〜３に記載の各ステージ装置において、請求項４に記載のステージ装置の如く、前記基準平面は、円形であり、前記複数の弾性固定部材は、前記基準平面の外周部にほぼ等角度間隔で配置されていることとすることができる。
【００１６】
上記請求項１〜４に記載の各ステージ装置において、弾性固定部材は、種々のものが考えられる。例えば、請求項５に記載のステージ装置の如く、前記弾性固定部材は、板ばね（４４Ａ〜４４Ｃ）であることとすることができる。
【００１７】
上記請求項１〜５に記載の各ステージ装置において、請求項６に記載のステージ装置の如く、前記テーブルの熱膨張係数と、前記基準板の熱膨張係数との差は１ｐｐｍ以下であることとすることができる。
【００１８】
請求項７に記載の多点位置検出系の調整方法は、被計測物体表面（Ｗ）上の複数の検出点に検出光束を照射する照射系（６０ａ）と、前記各検出光束の前記被計測物体表面からの反射光束を個別に受光する複数のセンサ（Ｓ）とを有し、前記各検出点における前記被計測物体表面の面位置情報を検出する多点位置検出系を調整する調整方法であって、基板保持部材（２５）上に保持されるとともにその平坦度がデバイス製造用の基板に比べて高く設定された平坦基板（ＷＴ）上の複数の計測領域（ＣＡ１〜ＣＡ５）それぞれについて、各計測領域毎に前記多点位置検出系の複数の検出点における前記平坦基板表面の面位置情報を前記複数のセンサを用いて検出する工程と；前記各センサにより複数の計測領域でそれぞれ検出された各計測点についての面位置情報を用いて、前記複数のセンサ出力相互間の調整を行う工程と；を含む。
【００１９】
本明細書において、「センサ出力相互間の調整」とは、センサ出力相互のずれをセンサ間オフセットとして持ち、その後のセンサ出力に基づいて得られる情報にセンサ間オフセット分を考慮した補正を加える場合、及びセンサ出力相互のずれに基づいてセンサ出力相互が一致するようにセンサ出力の較正（キャリブレーション）を行う場合の双方を含む。
【００２０】
これによれば、基板保持部材上に保持されるとともにその平坦度がデバイス製造用の基板に比べて高く設定された平坦基板上の複数の計測領域それぞれについて、各計測領域毎に多点位置検出系の複数の検出点における平坦基板表面の面位置情報を複数のセンサを用いて検出する。これにより、各検出点に個別に対応するセンサのそれぞれで複数の計測領域に対応する数の面位置情報が検出される。すなわち、各センサの出力が計測領域毎に得られる。そして、各センサにより複数の計測領域でそれぞれ検出された各計測点についての面位置情報を用いて、複数のセンサ出力相互間の調整を行う。従って、各計測点について検出された複数の面位置情報の全て、あるいはその内の任意の複数の面位置情報の平均値などの統計情報を、各センサの出力とすることができる。従って、各センサの出力として、平均化効果により精度が向上した情報を用いて、センサ出力相互間の調整を、高精度基準板等を用いることなく、精度良く行うことができる。
【００２１】
請求項８に記載の露光装置は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）上に転写する露光装置であって、前記物体として前記基板が前記テーブル上に載置される請求項１〜６のいずれか一項に記載のステージ装置（ＷＳＴ）と；前記基板表面及び前記基板平面をそれぞれ被計測物体とし、該被計測物体に複数の検出光束を同時に照射可能な照射系（６０ａ）と、前記被計測物体表面からの反射光束を個別に受光する複数のセンサ（Ｓ）を有し、該センサの出力に基づいて前記各計測点における前記投影光学系の光軸方向に関する前記被計測物体の位置情報を検出する多点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）と；を備えている。
【００２２】
これによれば、物体として基板がテーブル上に載置される請求項１〜６に記載の各ステージ装置を備えているので、そのテーブル上の基準板の基準平面の平坦度が高く維持されている。このため、例えば、基準平面を被計測物体とし、その基準平面に多点位置検出系を構成する照射系から複数の検出光束を同時に照射し、その基準平面表面からの反射光束を複数のセンサで個別に受光し、該センサの出力に基づいて各計測点における投影光学系の光軸方向に関する基準平面の位置情報を検出する。この検出結果に基づいて、複数のセンサの出力相互の調整を行うことにより、高精度な調整を行うことが可能となる。また、例えば、基板を計測物体とし、その基板に例えば上記の調整が終了した多点位置検出系を構成する照射系から複数の検出光束を同時に照射し、基板表面からの反射光束を複数のセンサで個別に受光し、該センサの出力に基づいて各計測点における投影光学系の光軸方向に関する基板の位置情報を検出する。この検出結果を用いて、例えば近似平面を算出することにより基板の光軸方向位置、及び傾斜を精度良く求めることができる。従って、この結果に基づいてフォーカス・レベリング制御を行えば、結果的にデフォーカスに起因する露光不良がない高精度な露光が可能になる。
【００２３】
請求項９に記載の露光装置は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）上に転写する露光装置であって、前記基板が載置される基板ステージ（ＷＳＴ）と；前記基板上の複数の検出点に検出光束を同時に照射可能な照射系（６０ａ）と、前記基板表面からの反射光束を個別に受光する複数のセンサ（Ｓ）を有し、請求項７に記載の調整方法により前記センサの出力相互間の調整が行われた多点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）と；を備えている。
【００２４】
これによれば、多点位置検出系では、基板ステージに載置された基板上の複数の検出点に照射系により検出光束を同時に照射し、基板表面からの反射光束を複数のセンサで個別に受光する。ここで、複数のセンサ出力相互間の調整が請求項７に記載の調整方法により行われているので、複数のセンサの出力に基づき各検出点の基板表面の面位置情報を精度良く求めることができ、この各検出点の基板表面の面位置情報に基づいて例えば近似平面を算出することにより基板の光軸方向位置、及び傾斜を精度良く求めることができる。従って、この求められた基板の光軸方向位置、及び傾斜に基づいてフォーカス・レベリング制御を行えば、結果的にデフォーカスに起因する露光不良がない高精度な露光が可能になる。
【００２５】
請求項１０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８又は９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。
【００２６】
【発明の実施の形態】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１には、第１実施形態に係る露光装置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・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）である。
【００２７】
この露光装置１００は、光源及び照明光学系を含む照明系１２、マスクとしてのレチクルＲを保持するマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、基板（物体、被計測物体）としてのウエハＷを保持してＸＹ平面内をＸＹ２次元方向に移動するテーブルとしてのウエハテーブル１８を有するステージ装置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。
【００２８】
前記照明系１２は、光源と、コリメータレンズ、フライアイレンズ等（いずれも不図示）からなる照度均一化光学系、リレーレンズ系、レチクルブラインド、及びコンデンサレンズ等を含む照明光学系とから構成されている。
【００２９】
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ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を出力するエキシマレーザが用いられるものとする。
【００３０】
照明系１２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、リレーレンズ系を介して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。
【００３１】
前記レチクルステージＲＳＴは、その上面の四つのコーナー部分に不図示の真空吸着部を有し、この真空吸着部を介してレチクルＲがレチクルステージＲＳＴ上に保持されている。このレチクルステージＲＳＴは、レチクルＲ上の回路パターンが形成された領域であるパターン領域に対応した開口を有し、不図示の駆動機構によりＸ方向、Ｙ方向、θｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微動可能となっている。
【００３２】
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方向をＺ軸方向とされ、ここでは両側テレセントリックな縮小光学系であり、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、ここでは、一例として１／５となっている。このため、照明系１２からの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の矩形状の照明領域ＩＡＲ（パターン領域とほぼ一致）が照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬが投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に投射され、照明領域ＩＡＲ内に存在するレチクルＲの回路パターンの縮小像（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に対して共役な露光領域ＩＡに形成される。
【００３３】
前記ウエハステージＷＳＴは、ステージベース１６上面に沿ってリニアモータあるいは平面モータ等の駆動系によってＸＹ２次元面内で駆動されるＸＹステージ１４と、該ＸＹステージ１４上に不図示のＺ・チルト駆動機構を介して載置されたテーブルとしてのウエハテーブル１８と、該ウエハテーブル１８上に固定された基板保持部材としてのウエハホルダ２５とを備えている。この場合、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、ウエハテーブル１８は、ボイスコイルモータ等を含むＺ・チルト駆動機構によって、Ｚ，θｘ、θｙの３自由度方向に微小駆動されるようになっている。
【００３４】
前記ウエハテーブル１８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、ウエハテーブル１８のＸ方向、Ｙ方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）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。
【００３５】
ここで、実際には、ウエハテーブル１８上には、図２に示されるように、−Ｘ方向端部に、Ｘ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡２７Ｘが設けられ、＋Ｙ方向端部に、Ｙ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡２７Ｙが設けられている。また、これら移動鏡２７Ｘ，２７Ｙに対向する位置には、Ｘ軸干渉計、Ｙ軸干渉計がそれぞれ設けられている。このようにウエハ干渉計、及び移動鏡はそれぞれ複数設けられているが、図１ではこれらが代表的にウエハ干渉計３１、移動鏡２７として示されている。
【００３６】
ウエハ干渉計３１で計測されるウエハテーブル１８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駆動系を介してウエハステージＷＳＴ（ＸＹステージ１４）のＸＹ面内位置を制御する。
【００３７】
また、ウエハテーブル１８上には、後述する多点位置検出系としての多点焦点位置検出系（以下、便宜上「多点ＡＦ系」と呼ぶ）（６０ａ，６０ｂ）のセンサ出力相互間の調整を行うための基準面ユニット５０が設けられている。なお、この基準面ユニット５０については後に詳述する。
【００３８】
前記多点ＡＦ系は、図１に示されるように、投影光学系ＰＬの光軸に対して所定角度傾斜した方向からウエハＷ表面に多数の結像光束を照射する照射系６０ａと、それらの結像光束のウエハＷ表面からの反射光を個別に受光する多数のセンサ（フォーカスセンサ）を有する受光系６０ｂとを備えている。本実施形態の多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）としては、例えば、特開平６−２８３４０３号公報等に開示されているものと同様の構成のものが用いられる。
【００３９】
照射系６０ａ内には、照明光源、７行７列のマトリクス状配列で４９個のスリット状の開口パターンが形成されたパターン板、及び照射光学系等が設けられている。また、受光系６０ｂ内には、７行７列のマトリクス状の配列で合計４９個のスリットが形成された受光用スリット板、該スリット板の各スリットに対向して７行７列のマトリクス状配列で配置された４９個のフォトダイオード等の受光素子から成るセンサとしてのフォーカスセンサ、回転方向振動板、及び受光光学系等が設けられている。
【００４０】
この多点ＡＦ系の各部の作用について簡単に説明すると、照射系６０ａ内の照明光によりパターン板が照明されると、パターン板の各開口パターンを透過した結像光束が照射光学系を介してウエハＷ表面に照射され、ウエハＷ表面の露光領域ＩＡ近傍に７行７列のマトリクス状配列で７×７、合計４９個のＸ軸、Ｙ軸に対して４５度傾斜したスリット状の開口パターンの像（スリット像）が形成される。各スリット像のウエハ表面からの反射光が受光光学系を介して受光用スリット板の各スリット上にそれぞれ再結像され、それらのスリット像の光束がフォーカスセンサによって個別に受光される。この場合、それらのスリット像の光束は、回転方向振動板により振動されているので、受光用スリット板上では再結像された各像の位置が各スリットの長手方向と直交する方向に振動される。各フォーカスセンサの検出信号が図１の信号選択処理装置８０により選択的に前記回転振動周波数の信号で同期検波される。そして、この信号選択処理装置８０により同期検波して得られた所定数ｎの焦点ずれ信号（デフォーカス信号）、例えばＳカーブ信号が主制御装置２０に供給されるようになっている。ここで、所定数ｎは、信号選択処理装置８０内の信号処理回路のチャネル数に応じて定められ、ｎは例えば９である。
【００４１】
次に、ウエハステージＷＳＴを構成するウエハテーブル１８上に設けられた前記基準面ユニット５０について説明する。
【００４２】
基準面ユニット５０は、図３（Ａ）に示されるように、所定厚さの円板状部材から成る対物台４２、及び該対物台４２上に載置された基準板としての基準平面板４０等を備えている。
【００４３】
前記対物台４２は、図２に示されるように、ウエハテーブル１８の上面に載置されている。この対物台４２は、例えば、ねじ止め等によりウエハテーブル１８に対して固定される。対物台４２は、全体として円板状のほぼ平行平板から成り、この対物台４２の上面中央部には前記基準平面板４０が載置される（図３（Ｂ）参照）。このため対物台４２の上面は、基準平面板４０の下面（裏面）との接触によって凹凸に起因する変形を基準平面板４０に生じさせないように、製作時に面精度が管理されている。また、対物台４２の下面も同様にその面精度が管理されている。
【００４４】
前記基準平面板４０は、外形が概略円板状の部材から成り、その中央部に平坦度が高い基準平面４０ａが設けられている。この基準平面４０ａの外周部全体に低剛性部としての低段差部４０ｂが形成されている。この基準平面板４０の基準平面４０ａは、製造時においてその表面の平坦度が面形状計測用の干渉計、例えばフィゾー干渉計等により高精度に計測され、その計測結果に基づいて高精度に仕上げ加工されている。この基準平面板４０では、その下面（裏面）についても、製作時に面精度が管理され、対物台４２に固定する際に、対物台４２との接触による凹凸に起因する変形の発生を抑制している。この意味では、前述のように製造時に基準平面板４０の平坦度を干渉計により計測する際に、基準平面板４０を一時的に載置するための台の表面に関しても、対物台４２の表面と同等の面精度管理がなされていることが望ましい。
【００４５】
基準平面板４０は、図３（Ａ）に示されるように、基準平面板４０の外周に沿ってほぼ１２０°間隔で配置された３つの弾性固定部材としての板ばね４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃによって、対物台４２に対して固定されている。板ばね４４Ａは、図３（Ｂ）に示されるように長手方向の一端部（図３（Ｂ）における下端部）と他端部（図３（Ｂ）における上端部）とが逆向きに曲折された断面略Ｓ字状の形状を有している。この板ばね４４Ａの一端部近傍には、丸穴が形成され、該丸穴の内部に挿入されたねじ４６が対物台４２側に形成されたねじ穴に螺合され、これにより板ばね４４Ａが対物台４２に固定されている。板ばね４４Ａの他端部は、基準平面板４０の外周部の低段差部４０ｂの表面に圧接して低段差部４０ｂに対して一定のクランプ力を与えている。その他の板ばね４４Ｂ、４４Ｃも、板ばね４４Ａと同様に対物台４２Ａに固定され、同様にして基準平面板４０の外周部の低段差部４０ｂに一定のクランプ力を与えている。この場合、基準平面板４０は板ばね４４Ａ〜４４Ｃのクランプ力によって、光軸方向の３自由度方向（Ｚ，θｘ、θｙ）の動きが規制され、基準平面板４０と板ばね４４Ａ〜４４Ｃ及び対物台４２との間の摩擦力、並びにそれぞれの板ばねの低段差部４０ｂ外周面に対する押圧力によって、残りの３自由度方向（Ｘ，Ｙ，θｚ方向）の動きが規制されている。
【００４６】
なお、上述のように、基準平面板４０に低段差部４０ｂを設け、板ばねの上端部を低段差部４０ｂに接触させた理由は、板ばね４４Ａ〜４４Ｃのクランプ力の作用により、図３（Ｂ）にダブルハッチングで示される如く、剛性が低く設定された低段差部４０ｂに応力集中を意識的に生じさせ、基準平面４０ａに変形を殆ど生じさせないためである。また、固定部材として板ばね４４Ａ〜４４Ｃを用いた理由は、基準平面板４０を押圧する力の反力により板ばね４４Ａ〜４４Ｃが弾性変形するので、基準平面板４０に対して不要に大きな力を作用させなくすることができるためである。この点においても、基準平面４０ａの平坦度を高く維持することができる。
【００４７】
また、板ばね４４Ａ〜４４Ｃを、ほぼ１２０°の角度間隔で配置したのは、基準平面板４０に対して均等な力を作用させることができること、基準平面板４０を対物台４２に対して確実に固定できること、及び取り付け後の基準平面板４０及び対物台４２の振動、温度変化、姿勢変化等に起因する応力を最も効果的に軽減できるなどの利点を考慮したものである。
【００４８】
本実施形態では、上述したような基準平面板４０の構造及びその取付け構造の工夫により、基準平面板４０の中央部の基準平面４０ａの変形が極力抑制されており、基準平面板４０の製作時に干渉計にて平坦度が計測された時点とほぼ同等な平坦度を保つことが可能となっている。
【００４９】
説明が前後したが、本実施形態では、基準平面板４０、対物台４２、ウエハテーブル１８は共に低熱膨張素材が使用されている。具体的には、ウエハテーブル１８、対物台４２には熱膨張係数０．６ｐｐｍ前後の低熱膨張セラミックスが用いられ、基準平面板４０には熱膨張係数０．５ｐｐｍの石英が用いられている。この場合、基準平面板４０、対物台４２、及びウエハテーブル１８のそれぞれの熱膨張係数はほぼ同じであることが望ましいが、少なくともそれぞれの熱膨張係数の差が１ｐｐｍ以下であれば良い。このようにすることにより、ウエハテーブル１８に蓄積される熱等により温度変化が生じても、バイメタル効果による変形を防ぐことができ、この点においても、基準平面板４０（基準平面４０ａ）の平坦度を高く維持することができる。
【００５０】
本実施形態では、上述のようにして構成され、ウエハテーブル１８上に固定された基準面ユニット５０を用いて、主制御装置２０により、前述した多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）のセンサ出力相互の調整が行われる。以下、これについて説明する。
【００５１】
主制御装置２０は、ウエハ干渉計３１の計測値をモニタしつつ、不図示のウエハ駆動系を介してＸＹステージ１４を駆動し、ウエハテーブル１８上に固定された基準面ユニット５０の基準平面４０ａが投影光学系の直下に位置するようにウエハステージＷＳＴの位置決めを行う。
【００５２】
次いで、主制御装置２０は、照射系６０ａに指示を与えて照射系６０ａ内の照明光源をオンにする。これにより、前述と同様にして基準平面４０ａ上には、７×７＝４９個のスリット像が形成され、各スリット像が受光系６０ｂ内の各スリット像に対応する受光用スリット板上のスリットに再結像され、それぞれ対応するフォーカスセンサによって受光される。但し、この場合、前述のように４９個のフォーカスセンサのうちの９個のフォーカスセンサのみが選択されていることから、信号選択処理装置８０はその選択されたフォーカスセンサの検出信号に対応するデフォーカス信号を主制御装置２０に対して出力する。
【００５３】
そして、主制御装置２０では、選択された９個のフォーカスセンサの検出信号に対応するデフォーカス信号に基づいて各計測点における光軸方向の位置情報（面位置情報）を算出し、この位置情報に基づいてウエハテーブル１８をレべリング制御する。具体的には、各位置情報に基づいて最小自乗法により近似平面を求め、基準平面４０ａをこの近似平面と一致させるようにウエハテーブル１８の傾きを制御する。なお、上述のレべリング制御は、選択された９個のフォーカスセンサを用いる場合に限らず、たとえば４９個のフォーカスセンサのうちの４隅のフォーカスセンサのみに対応するデフォーカス信号を用いることとしても良い。
【００５４】
次いで、主制御装置２０では、４９個のフォーカスセンサからの検出信号を１つずつ順次選択するように信号選択処理装置８０を制御する。このとき、この検出信号は、信号選択処理装置８０の有する９個のチャネルのうち同じチャネルを介して出力されることが望ましい。こうして４９個すべてのフォーカスセンサの検出信号に対応するデフォーカス信号に基づいて、各計測点における光軸方向の位置情報（面位置情報）を算出し、算出結果をメモリに記憶する。なお、４９個すべてのフォーカスセンサを選択する方法は、上述の如く１個のチャネルを用いて４９回行う方法に限らず、例えば７個のチャネルを用いて異なる７個のフォーカスセンサを選択することを７回繰り返す方法であっても良いし、９個のチャネルを用いて異なる９個のフォーカスセンサを選択することを５回繰り返すとともに残りの４個のフォーカスセンサを４個のチャネルを用いて選択することを１回行うような方法であっても良い。この場合には、信号選択処埋装置８０内の９個のチャネル間で生じる検出誤差が補正されていることが前提となる。
【００５５】
このようにして、主制御装置２０では、７×７＝４９個のフォーカスセンサの検出信号に対応するデフォーカス信号に基づいて各計測点における光軸方向の位置情報（Ｚ位置情報、面位置情報）を算出し、算出結果をメモリに記憶する。
【００５６】
そして、このようにして得られた算出結果の内のあるフォーカスセンサに対応するＺ位置情報を基準Ｚ位置情報とし、残り４８個のフォーカスセンサに対応するＺ位置情報の基準Ｚ位置情報に対する差を、その残り４８個のフォーカスセンサそれぞれの出力のオフセット値としてメモリに記憶する。なお、基準Ｚ位置情報を取得したフォーカスセンサの出力のオフセット値は、ゼロとする。これ以後は、各フォーカスセンサの検出信号に基づいて得られたＺ位置情報を、それぞれのオフセット値分だけ補正すれば、センサ出力相互が一致するような調整が可能となる。
【００５７】
あるいは、主制御装置２０では、各フォーカスセンサのオフセット値に応じて、例えば、受光系６０ｂ内に設けられた不図示のプレーンパラレルの角度を調整したり、あるいはデフォーカス信号の値に電気的にオフセットを加えたりして、全てのフォーカスセンサの出力値を相互に一致させるセンサ出力のキャリブレーションを行っても良い。
【００５８】
次に、上述のようにしてキャリブレーションが行われた多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）を有する本実施形態の露光装置１００により、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順次転写する際の露光動作について簡単に説明する。なお、前提として、不図示のレチクル顕微鏡、ウエハテーブル１８上の不図示の基準マーク板、及び不図示のウエハアライメント系を用いたレチクルアライメント、ベースライン計測、及びウエハアライメント（ＥＧＡ等）等の準備作業は終了しているものとする。
【００５９】
まず、主制御装置２０は、ウエハアライメントの結果に基づいて、不図示のウエハ駆動部を介してＸＹステージ１４を駆動し、ウエハテーブル１８に保持されたウエハＷ上の第１ショット領域（ファーストショット）をレチクルＲのパターンの投影位置に位置決めする。
【００６０】
このとき、主制御装置２０により照射系６０ａ内の照明光源は既にオンにされており、ウエハＷ上には前述と同様に７×７、４９個のスリット像が形成され、前述の如く、予め選択された９個のフォーカスセンサ検出信号に対応したデフォーカス信号が信号選択処理装置８０から主制御装置２０に出力される。そこで、主制御装置２０は、各デフォーカス信号に基づいて選択された各計測点のＺ位置を計測し、それらのＺ位置に基づいて例えば最小自乗法により近似平面を求める。この際に、主制御装置２０では、予めフォーカスセンサの出力相互のキャリブレーションを実際に行っていない場合（前述したプレーンパラレルの傾斜角の調整、電気的オフセットの設定等を行っていない場合）には、各フォーカスセンサの出力に基づいて計測されたＺ位置を、オフセット値分だけ補正することは言うまでもない。そして、このようにして算出された近似平面（ウエハＷ上のファーストショット領域の仮想平面）が、投影光学系ＰＬの像面と一致するように、不図示のウエハ駆動部を介してウエハテーブル１８のＺ位置及びＸＹ平面に対する傾斜（ピッチング量（θｘ回転量）及びローリング量（θｙ回転量））を制御する。すなわち、このようにしてウエハＷのオートフォーカス・オートレベリング制御を行う。
【００６１】
その後、主制御装置２０では、照明系１２を構成する光源のシャッタを開いて露光用照明光ＩＬによりレチクルＲを照射してウエハＷ上のファーストショットにレチクルＲのパターンを転写する。
【００６２】
その後、主制御装置２０では、ＸＹステージ１４の駆動を制御してウエハＷ上のセカンドショット以降のショット領域をレチクルパターンの投影領域に順次位置決めしつつ、レチクルＲのパターンを転写する。セカンドショット以降においても、ファーストショットの場合と同様にして、フォーカス・レベリング制御が行われる。
【００６３】
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置によれば、ウエハＷが載置されるウエハテーブル１８上に配設された基準平面板４０の基準平面４０ａの平坦度が非常に高く維持されている。このため、基準平面４０ａに多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）を構成する照射系（６０ａ）から複数の検出光束を同時に照射し、その基準平面４０ａ表面からの反射光束を複数のフォーカスセンサで個別に受光し、該センサの出力に基づいて各計測点における投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向に関する基準平面の位置情報を検出し、この検出結果に基づいて、複数のセンサ相互の出力の調整を行うことで、高精度な調整が可能となっている。また、上記のように平坦度が高く維持された基準平面板４０の基準平面４０ａを、例えば反射面として利用した種々の計測、機器の調整等が可能になる。また、基準平面板４０はウエハテーブル１８とともに移動することができるので、基準平面板を移動させながらの計測等も可能となる。
【００６４】
また、ウエハＷに上記のセンサ出力相互の調整が終了した多点ＡＦ系を構成する照射系６０ａから複数の検出光束を同時に照射し、ウエハＷ表面からの反射光束を複数のセンサで個別に受光し、該センサの出力に基づいて各計測点における投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向に関するウエハＷの位置情報を検出するので、この検出結果を用いて、例えば近似平面を算出することによりウエハＷの光軸方向位置、及び傾斜を精度良く求めることができる。従って、この結果に基づいてフォーカス・レベリング制御を行うことで、結果的にデフォーカスに起因する露光不良がない高精度な露光が可能になる。
【００６５】
なお、上記実施形態においては、低剛性部が低段差部４０ｂである基準平面板４０を備えたウエハステージＷＳＴ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く、基準平面板としては、例えば、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示されるような基準平面板を採用することも可能である。
【００６６】
図４（Ａ）には基準面ユニットの第１の変形例が斜視図にて示されており、図４（Ｂ）には図４（Ａ）の基準面ユニット５０’が断面図にて示されている。この第１の変形例に係る基準面ユニット５０’を構成する基準平面板４０’では、前述した基準平面板４０における低段差部４０ｂに代えて、図４（Ａ）に示されるように基準平面４０ａ’の外周部の一部に環状凹溝部４０ｂ’が形成されている。この基準平面板４０’によると、板ばね４４Ａ〜４４Ｃによる固定のための力の作用により、環状凹溝部４０ｂ’の形成された、厚さが最も薄い低剛性の部分（図４（Ｂ）においてダブルハッチングで示されている部分）に応力集中が生じるので、前述した基準平面板４０と同様、基準平面４０ａ’には殆ど変形が生じないようになっている。
【００６７】
また、図４（Ｃ）には、基準面ユニットの第２の変形例が断面図にて示されている。この第２の変形例に係る基準面ユニット５０”を構成する基準平面板４０”では、中央部の基準平面４０ａ”の周囲において低段差部４０ｃが形成され、低段差部４０ｃに環状凹溝部４０ｂ”が更に形成されている。このため低段差部４０ｃを板ばね４４Ａ〜４４Ｃで固定することにより、その固定のための力が基準平面板４０に作用するが、図４（Ｃ）においてダブルハッチングで示す部分（特に、環状凹溝部４０ｂ”の下側部分）は基準面４０ａ”の部分よりも低剛性となっているので、その部分に応力集中が生じることから、基準平面４０ａ”には変形が殆ど生じないようになっている。
【００６８】
また、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）には基準面ユニットの第３の変形例が示されている。これらの図に示されるように、第３の変形例に係る基準面ユニット１５０（又は２５０）では、低段差部１４０ｂ（又は２４０ｂ）に貫通孔が設けられている。この貫通孔としては、図５（Ｂ）に示される円形孔３８Ａや、図５（Ｃ）に示される円弧形状孔３８Ｂのいずれでも良く、これらの円形孔３８Ａや円弧形状孔３８Ｂを基準平面１４０ａ（又は２４０ａ）の周囲に環状に複数個配置している。このような構成を採用することにより、貫通孔３８Ａ（又は３８Ｂ）と貫通孔３８Ａ（又は３８Ｂ）との間の部分に応力集中が生じ、基準平面４０ａの変形を更に抑制することができる。この場合、複数の貫通孔３８Ａ（又は３８Ｂ）間の部分はより低剛性な部分となる。なお、低段差部１４０ｂ（又は２４０ｂ）を設けずに、円形孔３８Ａや円弧形状孔３８Ｂのみを基準平面４０ａの周囲に設けるような構成であっても良い。
【００６９】
なお、上記実施形態においては、基準平面板４０を対物台４２に固定する弾性固定部材として、板ばね４４Ａ〜４４Ｃを用いることとしたが、本発明がこれに限られるものではない。
【００７０】
なお、上記実施形態においては、基準平面板４０の基準平面として円形のものを用いたが、これに限らず、様々な形状の基準平面を採用することができる。また、基準平面板４０を固定する固定部材の配置は、必ずしも等間隔にする必要はなく、従って板ばね等の弾性固定部材の数も３つに限られるものではない。基準平面板の形状や大きさに応じて最適な固定点数及び配置に変更することは、勿論可能である。
【００７１】
なお、上記実施形態の各基準平面板においては、その基準平面４０ａの上面の一部に、ベースライン計測等に用いられる基準マークを形成することで、基準マーク板としての機能を持たせることとしても良い。
【００７２】
なお、上記実施形態のように接着剤等を用いずにウエハテーブル１８上に基準平面を設けることができることにより、接着剤からの脱ガスの可能性がないので、クリーン度が要求される短波長の光源を用いる露光装置においても好適に適用することが可能である。
【００７３】
なお、上記実施形態では、板ばねを対物台に固定する手段としてねじ止めを採用したが、これに限らず、その他の固定方法を用いることは可能である。
【００７４】
また、対物台をウエハテーブル上に固定する方法としても、上記実施形態では、ねじ止めを採用するものとしたが、これに限られるものではない。
【００７５】
また、上記実施形態では、基準平面板を対物台に固定するものとしたが、これに限らず、ウエハテーブル上に直接的に固定するようにしても良い。この場合には、ウエハテーブルの表面を上記実施形態の対物台の表面と同等の平坦度に加工しておくことが好ましい。
【００７６】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略化し、若しくは省略するものとする。
【００７７】
この第２の実施形態の露光装置は、多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）のセンサ出力相互の調整を基準平面板を用いずに行うことに特徴を有している。そのため主制御装置２０の多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）のセンサ出力相互の調整の際の制御アルゴリズムが相違する点を除けば、前述した第１の実施形態と基本的に異なる点はない。従って、以下においては、かかる相違点を中心として説明する。なお、本実施形態では、基準平面板は多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）のセンサ出力相互の調整のためには、必ずしも必要ではないため、ウエハテーブル１８上に基準平面板を必ずしも設ける必要はない。
【００７８】
本実施形態では、多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）のセンサ出力相互の調整に、通常のデバイス製造に用いるウエハＷよりも平坦度が高く設定された平坦基板としてのスーパーフラットウエハ（以下、単に「計測用ウエハ」と呼ぶ）ＷＴが用いられる。
【００７９】
以下、この計測用ウエハＷＴを用いて行われる多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）のセンサ出力相互の調整方法について説明する。
【００８０】
主制御装置２０は、ウエハホルダ２５上に不図示のウエハローダを介して計測用ウエハＷＴをロードする。計測用ウエハＷＴをロードした後、主制御装置２０は、不図示のウエハ駆動系を介してＸＹステージ１４を投影光学系ＰＬの直下に計測用ウエハＷＴ上の計測領域ＣＡ１が来る所定位置まで移動する。そして、主制御装置２０からの指示の下、照射系６０ａから照明光が照射され、この照明光の照射により計測用ウエハＷＴ上には計測領域ＣＡ１（図６（Ａ）参照）に４９個のパターン像が形成される（図６（Ａ）においては、計測領域ＣＡ１に形成されたパターン像のうち、最初に選択された９個のフォーカスセンサにより検出される９個のパターン像（スリット像）のみが図示されている）。
【００８１】
そして、このうちの例えば４つのスリット像（具体的には、例えばスリット像Ｓ１１，Ｓ７１，Ｓ４３１，Ｓ４９１）からの反射光を検出するフォーカスセンサの出力に基づいて、計測用ウエハＷＴのレベリング制御を実行する。この場合において、１つのスリット像（例えばスリット像Ｓ１）からの反射光を検出するフォーカスセンサを用いて複数点の面位置情報を計測し、その計測結果及び各計測時のウエハ干渉計３１の値に基づいて、レベリング制御を行うこととしても良い。
【００８２】
そして、レベリングを実行した後、主制御装置２０では、前述した第１の実施形態と同様の方法で４９個のフォーカスセンサによりスリット像Ｓ１１〜Ｓ４９１の反射光の検出を順次行う。この検出の際の検出信号は、信号選択制御装置８０に出力され、該検出信号に対応したデフォーカス信号が信号選択制御装置８０から主制御装置２０に出力される。主制御装置２０では、そのデフォーカス信号に基づいて各スリット像Ｓの位置のＺ位置情報を算出し、その算出結果を内部のメモリに記憶する。
【００８３】
次いで、主制御装置２０では、ウエハ駆動系を介してＸＹステージ１４を次の計測位置（計測領域ＣＡ２が投影光学系ＰＬの直下となる位置）まで移動する。そして、主制御装置２０からの指示の下、照射系６０ａから照明光が照射され、この照明光の照射により計測用ウエハＷＴ上には計測領域ＣＡ２（図６（Ｂ）参照）に４９個のパターン像が形成される（図６（Ｂ）においては、計測領域ＣＡ２に形成されたパターン像のうち、最初に選択された９個のフォーカスセンサにより検出される９個のパターン像（スリット像）のみが図示されている）。そして、主制御装置２０では、前述の計測領域ＣＡ１の場合と同様にして４個のスリット像Ｓ１２，Ｓ７２，Ｓ４３２，Ｓ４９２の反射光を検出する４個のフォーカスセンサの検出信号に基づく、レベリング制御を行った後、前述と同様に、４９個すべてのフォーカスセンサの検出信号に基づくＺ位置情報を内部のメモリに記憶する。
【００８４】
その後、同様にして、計測用ウエハＷＴ上のｍ箇所（本実施形態では、５箇所）において同様の計測を行う。
【００８５】
なお、スリット像Ｓ１〜Ｓ４９とその反射光を個別に計測するフォーカスセンサとは、１対１で対応しているため、以下の説明においては、各フォーカスセンサに対応するスリット像と同一の符号を付すものとする。各スリット像の位置で計測されたＺ位置情報には、スリット像と同じ付加記号を付すものとする。
【００８６】
主制御装置２０では、上述のようにして記憶された多数のＺ位置情報を、フォーカスセンサＳ１の出力に基づいて算出されたＺ位置情報、フォーカスセンサＳ２の出力に基づいて算出された位置情報、…というように同一のフォーカスセンサＳの出力に基づいて算出された情報毎に、Ｚ１１〜Ｚ１５、Ｚ２１〜Ｚ２５、Ｚ３１〜Ｚ３５、Ｚ４１〜Ｚ４５、……、Ｚ４９１〜Ｚ４９５というように、分類する。次いで、主制御装置２０では、各フォーカスセンサＳで検出されたＺ位置情報毎にその平均値を算出する。すなわち、Ｚ位置情報Ｚ１１〜Ｚ１５の平均値、Ｚ位置情報Ｚ２１〜Ｚ２５の平均値、…、Ｚ位置情報Ｚ４９１〜Ｚ４９５の平均値を、それぞれ算出する。そして、主制御装置２０では、それらの算出された平均値を、それぞれのフォーカスセンサの出力に基づいて算出されたＺ位置情報であるものとして、前述した第１の実施形態で説明したのと全く同様にして、フォーカスセンサ出力相互間の調整を行う。
【００８７】
すなわち、主制御装置２０では、このようにして得られた算出結果（平均値）の内のあるフォーカスセンサに対応するＺ位置情報（平均値）を基準Ｚ位置情報とし、残り４８個のフォーカスセンサに対応するＺ位置情報（平均値）の基準Ｚ位置情報に対する差を、その残り４８個のフォーカスセンサそれぞれの出力のオフセット値としてメモリに記憶する。なお、基準Ｚ位置情報を取得したフォーカスセンサの出力のオフセット値は、ゼロとする。これ以後は、各フォーカスセンサの検出信号に基づいて得られたＺ位置情報を、それぞれのオフセット値分だけ補正すれば、センサ出力相互が一致するような調整が可能となる。
【００８８】
あるいは、主制御装置２０では、各フォーカスセンサのオフセット値に応じて、例えば、受光系６０ｂ内に設けられた不図示のプレーンパラレルの角度を調整したり、あるいはデフォーカス信号の値に電気的にオフセットを加えたりして、全てのフォーカスセンサの出力値を相互に一致させるセンサ出力のキャリブレーションを行っても良い。
【００８９】
なお、各フォーカスセンサのオフセット値を求める方法は上述の例に限らず、たとえば、先ずは各フォーカスセンサのオフセット値をそれぞれの計測個所（ＣＡ１〜ＣＡ５）で個別に求めてしまい、この５つのオフセット値の平均値を各フォーカスセンサにおけるオフセット値とするような方法であっても良い。
【００９０】
このようにして多点ＡＦ系（６０ａ、６０ｂ）の各フォーカスセンサの出力相互間の調整が終了すると、主制御装置２０の指示の下、不図示のウエハローダにより、計測用ウエハＷＴがウエハホルダ２５上からアンロードされ、実際のデバイス製造用のウエハがウエハホルダ２５上にロードされる。
【００９１】
そして、これ以降は、前述した第１の実施形態と同様に、各ショット領域毎に、キャリブレーションが行われた多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）を用いたフォーカス・レベリング制御、及び露光動作が実行され、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターンが転写形成される。
【００９２】
なお、この計測用ウエハＷＴは、デバイス製造用のウエハに比べ平坦度が優れているが、その周辺部においては面精度は悪化する傾向があるため、例えば計測点をウエハ周辺部を避けて選択しても良いし、あるいは、計測用ウエハＷＴのほぼ全域にわたって計測を行い、各計測結果について重み付け演算を行うことにより、計測用ウエハＷＴの中心部に近いほど、計測結果に重きをおくようにしても良い。
【００９３】
このように、本実施形態によれば、ウエハホルダ２５上に保持されるとともにその平坦度がデバイス製造用のウエハＷに比べて高く設定された計測用ウエハＷＴ上の複数の計測領域それぞれについて、各計測領域毎に多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）の複数の計測点（検出点）における計測用ウエハＷＴ表面の面位置情報を複数のフォーカスセンサを用いて検出しているので，各検出点に個別に対応するセンサのそれぞれで複数の計測領域に対応する数の面位置情報が検出される。従って，各センサの出力から計測領域毎に得られた面位置情報を用いて、複数のセンサ出力相互間の調整が行われる。このため、各計測点について検出された複数の面位置情報の統計情報を、各フォーカスセンサの出力とすることができる。従って、各センサの出力として、平均化効果により精度が向上した情報を用いて、センサ出力相互間のキャリブレーションを、高精度基準板等を用いることなく、精度良く行うことができる。
【００９４】
また、本実施形態の露光装置によれば、多点ＡＦ系（６０ａ，６０ｂ）では、ウエハステージＷＳＴに載置されたウエハＷ上の複数の検出点に照射系（６０ａ）により検出光束を同時に照射し、ウエハＷ表面からの反射光束を複数のセンサで個別に受光するので、複数のセンサ出力相互間の調整が、本実施形態の方法により精度良く行われることから、この各検出点のウエハＷ表面の面位置情報に基づいて例えば近似平面を算出することによりウエハＷの光軸ＡＸ方向位置、及び傾斜を精度良く求めることができる。従って、この求められたウエハの光軸方向位置、及び傾斜に基づいてフォーカス・レベリング制御を行えば、結果的にデフォーカスに起因する露光不良がない高精度な露光が可能になる。
【００９５】
なお、上記各実施形態では、多点位置検出系として７×７＝４９個の計測点を有するものを採用したが、例えば、５×９＝４５個の計測点を有するものや、５×５＝２５個の計測点を有するもの等を採用することもでき、その計測点の個数、配列等には一切限定されるものではない。
【００９６】
また、上記各実施形態では、多点ＡＦ系の結像光束の形状をスリット状としたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、円形状、楕円形状など、様々な形状とすることができる。
【００９７】
また、上記各実施形態では、複数のフォーカスセンサから９個のフォーカスセンサを選択し、用いるものとしたが、これに限らず、信号選択処理装置８０内部のチャネル数の範囲内で任意に設定することが可能である。
【００９８】
なお、上記各実施形態では、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限られるものではないことは勿論である。すなわち、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置にも本発明は、好適に適用できる。
【００９９】
なお、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）等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レーザの高長波等を露光用照明光として用いることができる。
【０１００】
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、薄膜磁気ヘッド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。
【０１０１】
複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置に組み込み光学調整をするとともに、多数の部品からなるＸＹステージ装置等を露光装置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）をすることにより上記各実施形態の露光装置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。
【０１０２】
《デバイス製造方法》
次に上述した露光装置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。
【０１０３】
図７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７に示されるように、まず、ステップ２０１（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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
図８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８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。
【０１０７】
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２１５（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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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、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。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のステージ装置によれば、種々の計測、機器の調整等を高精度に行うことができるという効果がある。
【０１１１】
また、本発明の多点位置検出系の調整方法によれば、複数のセンサの出力相互間の調整を、精度良く行うことができるという効果がある。
【０１１２】
また、本発明の露光装置によれば、デフォーカスに起因する露光不良がない高精度な露光が可能であるという効果がある。
【０１１３】
また、本発明のデバイス製造方法によれば、高集積度のマイクロデバイスの生産性の向上に寄与す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】本発明の第１の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】ウエハステージの構成を示す斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は、基準面ユニットを示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、基準面ユニットを断面して示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、基準面ユニットの第１の変形例を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、第１の変形例に係る基準面ユニットを断面して示す図であり、図４（Ｃ）は、基準面ユニットの第２の変形例を示す断面図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、基準面ユニットの第３の変形例を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る多点ＡＦ系の調整方法を説明するための図である。
【図７】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８】図７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】
１８…ウエハテーブル（テーブル）、２５…ウエハホルダ（基板保持部材）、４０…基準平面板（基準板）、４０ａ…基準平面、４０ｂ、４０ｃ…低段差部（低剛性部の一部）、４０ｂ’，４０ｂ”…環状凹溝部（低剛性部の一部）、４４Ａ〜４４Ｃ…板ばね（弾性固定部材）、６０ａ…照射系、１００…露光装置、ＣＡ１〜ＣＡ５…計測領域、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｓ…フォーカスセンサ（センサ）、Ｗ…ウエハ（物体、被計測物体、基板）、ＷＳＴ…ウエハステージ（ステージ装置）、ＷＴ…計測用ウエハ（平坦基板）。
Claims (10)
- 物体を少なくとも一方向に駆動するステージ装置であって、
前記物体が載置されるテーブルと；
前記テーブル上に配置され、その中央部に平坦度が高い基準平面を有し、前記基準平面の外周部の少なくとも一部に他の部分より剛性が低い概略環状の低剛性部が形成された基準板と；
前記基準板の前記外周部の複数箇所に配置され、前記テーブルに対して前記基準板を固定する複数の弾性固定部材と；を備えるステージ装置。 - 前記低剛性部は、前記基準平面の外周部全体に形成された低段差部であることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
- 前記低剛性部は、前記基準平面の外周部の一部に形成された環状凹溝部であることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
- 前記基準平面は、円形であり、
前記複数の弾性固定部材は、前記基準平面の外周部にほぼ等角度間隔で配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のステージ装置。 - 前記弾性固定部材は、板ばねであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のステージ装置。
- 前記テーブルの熱膨張係数と、前記基準板の熱膨張係数との差は１ｐｐｍ以下であ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ステージ装置。
- 被計測物体表面上の複数の検出点に検出光束を照射する照射系と、前記各検出光束の前記被計測物体表面からの反射光束を個別に受光する複数のセンサとを有し、前記各検出点における前記被計測物体表面の面位置情報を検出する多点位置検出系を調整する調整方法であって、
基板保持部材上に保持されるとともにその平坦度がデバイス製造用の基板に比べて高く設定された平坦基板上の複数の計測領域それぞれについて、各計測領域毎に前記多点位置検出系の複数の検出点における前記平坦基板表面の面位置情報を前記複数のセンサを用いて検出する工程と；
前記各センサにより複数の計測領域でそれぞれ検出された各計測点についての面位置情報を用いて、前記複数のセンサ出力相互間の調整を行う工程と；を含む多点位置検出系の調整方法。 - マスクに形成された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、
前記物体として前記基板が前記テーブル上に載置される請求項１〜６のいずれか一項に記載のステージ装置と；
前記基板表面及び前記基準平面をそれぞれ被計測物体とし、該被計測物体に複数の検出光束を同時に照射可能な照射系と、前記被計測物体表面からの反射光束を個別に受光する複数のセンサを有し、該センサの出力に基づいて前記各計測点における前記投影光学系の光軸方向に関する前記被計測物体の位置情報を検出する多点位置検出系と；を備える露光装置。 - マスクに形成された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、
前記基板が載置される基板ステージと；
前記基板上の複数の検出点に検出光束を同時に照射可能な照射系と、前記基板表面からの反射光束を個別に受光する複数のセンサを有し、請求項７に記載の調整方法により前記センサの出力相互間の調整が行われた多点位置検出系と；を備える露光装置。 - 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８又は９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。
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