JP2007010529A - 計測方法、計測装置、干渉計システム及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定ビームの反射面に対する入射角を計測する。
【解決手段】コーナーキューブ５３を第１測定パスに挿入した状態で、分離光学素子４９ａを含む干渉計本体部４９でビームＬＢをＰ偏光成分（測定ビーム）とＳ偏光成分（参照ビーム）とに分離し、測定ビームの反射面２６ａからの戻り光束と、参照ビームの参照鏡４９ｅからの戻り光束の合成光束を、遮光機構５２の非遮光領域を介してＦＯＰ５１の一部領域を介して受光部で受光する。反射光板５２の遮光領域の設定を変更して、上記と同様にして前記合成光束をＦＯＰ５１の別の一部領域を介して受光部で受光する。そして、受光部からそれぞれ出力される、受光した合成光束に含まれる前記測定ビームと前記参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号の絶対位相に関する情報に基づいて前記測定ビームの前記反射面に対する入射角を算出する。
【選択図】図７

Description

本発明は、計測方法、計測装置、干渉計システム及び露光装置に係り、計測対象物に設けられた反射面に対する測定ビームの入射角を計測する計測方法、該計測方法の実施に好適な計測装置、該計測装置を備える干渉計システム及び該干渉計システムを備える露光装置に関する。

従来より、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイスを製造するリソグラフィ工程では、マスク又はレチクルのパターンを投影光学系を介して、レジスト（感光剤）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等（以下、「ウエハ」と呼ぶ）上の複数のショット領域の各々に転写するステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが、主として用いられている。

この種の投影露光装置として、近年では、半導体素子の高集積化、レチクル及びウエハの大型化に伴い、ウエハが載置されるウエハステージの移動に伴う反力に起因するステージ定盤等の振動が投影光学系を保持するメインフレーム側に与える影響を低減できる構造として、ステージ定盤がメインフレームとは、物理的に分離して投影光学系の下方に設置されるタイプ（以下、便宜上「ステージ定盤別置きタイプ」と呼ぶ）の投影露光装置が比較的多く用いられている。このステージ定盤別置きタイプの投影露光装置では、メインフレームは、床面に設置されたフレームキャスタと呼ばれる支持部材によって第１防振機構を介して支持される。また、ウエハステージを支持するステージ定盤は、フレームキャスタ上又は床面に第２防振機構を介して支持される。

また、ウエハステージは、投影光学系の光軸に直交する移動面、すなわちステージ定盤の上面に沿って前記光軸に直交する２次元平面内で自在に移動可能であるとともに、ウエハステージは、その少なくとも一部のウエハが載置される部分（以下、「ウエハ載置部」と呼ぶ）が、ウエハの表面を投影光学系の像面（最良結像面）に合わせ込むために、前記光軸の方向及び前記２次元平面に対する傾斜方向にも移動可能になっている。

このステージ定盤別置きタイプの露光装置では、光軸の方向以外の５自由度方向に関するウエハ載置部の位置情報が、そのウエハ載置部に対して２次元平面に平行な測定ビームを照射する干渉計によって計測されている。また、この場合、前記光軸の方向に関するウエハの位置情報は、そのウエハ表面の面位置情報を計測する、干渉計とは別の面位置検出装置（例えば、焦点位置検出系）によって計測されている（例えば、特許文献１、２等参照）。

投影露光装置では、ウエハ載置部が前記２次元平面に対して傾斜すると、その傾斜角に応じたパターンの像の横ずれが発生するため、その傾斜角を正確に計測して管理することが重要である。

これに加えて、移動鏡に垂直にビームが当たっている状態からミラーが所定角度θ傾いたときの光路長の変化と、初期状態でビームの入射角がθ0である状態からミラーが所定角度θ傾いたときの光路長の変化とが異なることから明らかなように、初期状態のビームの入射角を再現できることが重要である。

しかしながら、干渉計は、原理的に、リセット時の基準位置からの測定対象物の変位は計測できるが、絶対的な位置情報を計測できない相対位置情報の計測装置である。ここで、測定対象物の上記２次元平面内の位置情報は、例えばウエハステージ上の基準マークをマーク検出系によって検出し、対応する干渉計のリセットを行うことで容易にその原点位置を再現できるが、これと異なり、前記傾斜方向に関してはその原点を正確に設定、再現すること、すなわち前記ウエハ載置部材の表面を前記２次元平面に平行に設定できるような干渉計の原点設定及び再現が困難であった。さらに、干渉計は、反射面に対するビームの入射角を計測することが困難であることから、初期状態の入射角を再現することは困難であった。

特開２００１−２９１６６３号公報 米国特許第６，６９０，４５０号明細書

本発明は、上記事情の下でなされたもので、第１の観点からすると、計測対象物（ＷＴ）に設けられた反射面（２６ａ，２６ｂ）に対する測定ビームの入射角を計測する計測方法であって、光源（４７Ａ，４７Ｂ）からの光を分離光学素子（４９）を用いて偏光方向が相互に直交する２成分に分離し、一方を前記反射面に照射される測定ビームとし、他方を参照鏡に照射される参照ビームとする工程と；前記測定ビームの前記反射面からの戻り光束と前記参照ビームの前記参照鏡からの戻り光束とを前記分離光学素子を介して干渉させ干渉光を生成する工程と；前記干渉光に応じた干渉信号の絶対位相に関する情報に基づいて前記入射角を算出する工程と；を含む計測方法である。

これによれば、光源からの光を分離光学素子を用いて偏光方向が相互に直交する２成分である測定ビームと参照ビームとに分離し、測定ビームの反射面からの戻り光束と、参照ビームの参照鏡からの戻り光束とを前記分離光学素子を介して干渉させて干渉光を生成する。そして、その干渉光に応じた干渉信号の絶対位相に関する情報に基づいて計測対象物に設けられた反射面に対する測定ビームの入射角を算出する。従って、測定ビームの反射面に対する入射角を容易に計測することが可能となり、この計測結果に基づいて、測定ビームに対する反射面（該反射面が設けられた計測対象物）の傾きを調整することで、初期状態の入射角を容易に再現することが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、移動体の基準平面に対する傾斜を計測する傾斜計測方法であって、前記移動体を計測対象物とし、該移動体に設けられた反射面に対する前記基準平面に平行な測定ビームの入射角を、本発明の計測方法を用いて計測する工程と；入射角の計測結果に基づいて、前記移動体の前記基準平面に対する傾斜情報を算出する工程と；を含む傾斜計測方法である。

これによれば、計測対象物としての移動体に設けられた反射面に対する基準平面に平行な測定ビームの入射角を、本発明の計測方法を用いて計測し、この入射角の計測結果に基づいて、移動体の基準平面に対する傾斜情報を算出する。従って、移動体の基準平面に対する傾斜情報を高精度かつ短時間で取得することが可能になる。

本発明は、第３の観点からすると、計測対象物（ＷＴ）に設けられた反射面（２６ａ，２６ｂ）に測定ビームを照射し、前記反射面からの前記測定ビームの反射光を受光して前記計測対象物の位置情報を計測する計測装置であって、光源（４７Ａ，４７Ｂ）からの光を偏光方向が相互に直交する２成分に分離し、前記２成分のうちの一方を前記測定ビームとして前記反射面に照射し、他方を参照ビームとして参照鏡に照射し、前記測定ビームの前記反射面からの戻り光束と前記参照ビームの前記参照鏡からの戻り光束との合成光束を生成する分離光学素子（４９）を含む干渉計本体部（４８Ａ，６２）と；前記合成光束を受光し、該合成光束に含まれる前記測定ビームと前記参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号を出力する受光部（５５Ａ，５５Ｂ）と；前記受光部から出力される前記干渉信号に関する絶対位相に関する情報に基づいて前記測定ビームの前記反射面に対する入射角を算出する算出装置（５９Ａ，５９Ｂ）と；を備える計測装置である。

これによれば、分離光学素子を含む干渉計本体部により、光源からの光が偏光方向が相互に直交する２成分に分離され、そのうちの一方が測定ビームとして反射面に照射され、他方が参照ビームとして参照鏡に照射され、前記測定ビームの前記反射面からの戻り光束と前記参照ビームの前記参照鏡からの戻り光束との合成光束が生成され、その合成光束が受光部で受光され、該合成光束に含まれる前記測定ビームと前記参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号が出力される。そして、算出装置により、前記受光部から出力される前記干渉信号の絶対位相に関する情報に基づいて前記測定ビームの前記反射面に対する入射角が算出される。従って、測定ビームの反射面に対する入射角を容易に計測することが可能となり、この計測結果に基づいて、測定ビームに対する反射面（該反射面が設けられた計測対象物）の傾きを調整することで、初期状態の入射角を容易に再現することが可能となる。

本発明は、第４の観点からすると、計測対象物（ＷＴ）の位置情報を計測する本発明の計測装置（４８Ｘ，６２Ｙ）と；前記計測対象物に設けられた反射面に測定ビームを照射し、該測定ビームの前記反射面からの反射光を受光して前記計測対象物の位置情報を計測する少なくとも１つの干渉計（４４，４６，６０，６９）と；を備える干渉計システムである。

これによれば、本発明の計測装置により、測定ビームの反射面に対する入射角、ひいては測定ビームに対する反射面（該反射面が設けられた計測対象物）の傾きが少なくとも計測され、少なくとも１つの干渉計で計測対象物の位置情報が計測される。従って、前記干渉計で計測された計測対象物の位置情報を前記計測装置で計測された測定ビームに対する反射面の傾きを考慮して補正する、あるいは計測された測定ビームに対する反射面の傾きに基づいて計測対象物の傾きを補正し、その補正後に干渉計で計測対象物の位置情報を計測することで、精度良く計測対象物の位置情報を計測することが可能となる。

本発明は、第５の観点からすると、所定方向に移動可能であるとともに、一部に反射面が設けられたステージ（ＷＳ）と；前記ステージを計測対象物とする本発明の干渉計システム（１８）と；を備えるステージ装置である。

これによれば、本発明の干渉計システムによりステージの位置情報が精度良く計測され、結果的にステージの位置制御性を高精度に確保することが可能になる。

本発明は、第６の観点からすると、感光物体（Ｗ）を露光して前記感光物体上に所定のパターンを形成する露光装置であって、前記ステージ（ＷＳ）上に感光物体が載置される本発明のステージ装置（３０）と；前記ステージ上の感光物体を露光する露光システム（１０，ＰＵ）と；を備える露光装置である。

これによれば、本発明のステージ装置により位置制御性が高精度に確保され、ステージの位置を精度良く制御した状態で、ステージ上の感光物体が露光システムにより露光されるので、感光物体上にパターンを精度良く形成することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図１２に基づいて説明する。

図１には、本発明の計測方法及び傾斜計測方法が適用される一実施形態の露光装置１００の概略構成が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））である。

この露光装置１００は、光源及び照明光学系を含み、照明光（露光光）ＩＬによりマスクとしてのレチクルＲを照明する照明系１０、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳ、投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵ、感光物体としてのウエハＷが載置されるステージとしてのウエハステージＷＳ、前記レチクルステージＲＳ及び前記投影ユニットＰＵなどが搭載されたボディＢＤ、及びこれらの制御系等を備えている。

前記照明系１０は、例えば特開２００１−３１３２５０号公報（対応する米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号公報）などに開示されるように、光源、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド等（いずれも不図示）を含んで構成されている。この照明系１０では、レチクルブラインドで規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。また、オプティカルインテグレータとしては、フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）あるいは回折光学素子などを用いることができる。

前記レチクルステージＲＳは、後述する第２コラム３４の天板を構成するレチクルベース３６上に、その底面に設けられた不図示のエアベアリングによって例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されている。このレチクルステージＲＳ上には、レチクルＲが、例えば真空吸着（又は静電吸着）され、保持されている。レチクルステージＲＳは、ここでは、リニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１２により、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直なＸＹ平面内で２次元的に（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ平面に直交するＺ軸回りの回転方向（θｚ方向）に）微少駆動可能であるとともに、レチクルベース３６上を所定の走査方向（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）に指定された走査速度で駆動可能となっている。

本実施形態では、レチクルステージＲＳの駆動時（特に走査駆動時）のリニアモータの固定子に作用する反力に起因する振動の影響を極力低減するための対策が講じられている。具体的には、例えば特開平８−６３２３１号公報（対応する米国特許第６，２４６，２０４号）などに開示される運動量保存則を利用した反力キャンセル機構をレチクルステージＲＳの反力キャンセル機構として採用している。この他、例えば特開平８−３３０２２４号公報（対応する米国特許第５，８７４，８２０号）などに開示されるように、前述のリニアモータの固定子を、ボディＢＤとは別に設けられた不図示の支持部材（リアクションフレーム）によってそれぞれ支持し、レチクルステージＲＳの駆動の際にリニアモータの固定子に作用する反力は、それらのリアクションフレームを介してクリーンルームの床面Ｆに伝達される（逃がされる）ようにしても良い。

なお、レチクルステージＲＳを、リニアモータによりレチクルベース３６上をＹ軸方向に所定ストローク範囲で駆動可能なレチクル粗動ステージと、該レチクル粗動ステージに対して少なくとも３つのアクチュエータ（例えばボイスコイルモータなど）によりＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に微小駆動可能なレチクル微動ステージとから成る粗微動構造のステージとしても勿論構わない。

レチクルステージＲＳのステージ移動面内の位置は、レチクルベース３６に取り付けられたレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。この場合、投影ユニットＰＵの鏡筒４０の側面に固定された固定鏡１４を基準として位置計測が行われる。ここで、実際には、レチクルステージＲＳ上にはＹ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられ、これらの移動鏡に対応してレチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計とが設けられ、更に、これに対応して、Ｘ軸方向位置計測用の固定鏡と、Ｙ軸方向位置計測用の固定鏡とが設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡１５、レチクル干渉計１６、固定鏡１４として示されている。なお、例えば、レチクルステージＲＳの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１５の反射面に相当）を形成しても良い。また、レチクルステージＲＳの走査方向（本実施形態ではＹ軸方向）の位置検出に用いられるＸ軸方向に伸びた反射面の代わりに、少なくとも１つのコーナーキューブ型ミラー（例えばレトロリフレクタ）を用いても良い。ここで、レチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計の一方、例えばレチクルＹ干渉計は、光軸を２軸有する２軸干渉計であり、このレチクルＹ干渉計の計測値に基づきレチクルステージＲＳのＹ位置に加え、θｚ方向の回転も計測できるようになっている。

レチクル干渉計１６の計測値は、ステージ制御装置２０及びこれを介して主制御装置５０に送られている。ステージ制御装置２０では、主制御装置５０からの指示に応じ、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駆動系１２を介してレチクルステージＲＳを駆動制御する。

レチクルＲの上方には、投影光学系ＰＬを介してウエハステージＷＳ上の一対の基準マークとこれに対応するレチクルＲ上の一対のレチクルマークとを同時に観察するための露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から成る一対のレチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂ（図１では不図示、図１２参照）がＸ軸方向に所定距離隔てて設けられている。この一対のレチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂとしては、例えば特開平７−１７６４６８号公報（対応する米国特許第５，６４６，４１３号）などに開示されるものと同様の構成のものが用いられている。

前記投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳの図１における下方でボディＢＤの一部に保持されている。このボディＢＤは、クリーンルームの床面Ｆ上に設置されたフレームキャスタＦＣ上に設けられた第１コラム（メインフレーム）３２と、この第１コラム３２の上に固定された第２コラム３４とを備えている。

前記フレームキャスタＦＣは、床面Ｆ上に水平に置かれたベースプレートＢＳと、該ベースプレートＢＳ上に固定された複数本、例えば３本（又は４本）の脚部３９（但し、図１における紙面奥側の脚部は図示省略）とを備えている。

前記第１コラム３２は、上記フレームキャスタＦＣを構成する複数本、例えば３本（又は４本）の脚部３９それぞれの上端に個別に固定された複数、ここでは３つの第１防振機構５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ（但し、図１では紙面奥側の第１防振機構５６Ｃは図示省略、図１２参照）によって、ほぼ水平に支持されている。

前記第１防振機構５６Ａ〜５６Ｃのそれぞれは、支持対象物としての第１コラム３２を支持するエアマウントと、第１コラム３２をＺ軸方向（図１における紙面内上下方向（重力方向に一致））に高応答で微小駆動可能な微小駆動部とを、それぞれ備えている。各エアマウントは、ハウジングを有し、該ハウジングに形成された開口を塞ぐ状態でダイヤフラムを介して保持部材が取り付けられ、これによりハウジング内部にほぼ気密状態の気体室が形成されている。この場合、気体室内部の空気の圧力により保持部材を介して第１コラム３２が保持されている。前記各微小駆動部は、第１コラム３２に直接取り付けられた可動子をＺ軸方向にそれぞれ駆動するボイスコイルモータを含んで構成されている。

このように構成される第１防振機構５６Ａ〜５６Ｃのそれぞれでは、ステージ制御装置２０により不図示の圧力センサの計測値に基づいて気体室内の気体、例えば空気の圧力制御が行われる。但し、気体室内の気体の内圧は高いため、制御応答が２０Ｈｚ程度しか確保できないので、高応答の制御が必要な場合には、ステージ制御装置２０は、第１コラム３２に取り付けられた不図示の加速度計などの出力に応じて各ボイスコイルモータを制御する。勿論、床振動などの微振動は、エアマウントの空気ばねによって除振される（マイクロＧレベルで絶縁される）。

前記第１コラム３２は、例えば鋳物から成り、そのほぼ中央部に不図示の円形開口が形成されている。この円形開口内に、投影ユニットＰＵが、上方から挿入され、次のようにして保持されている。すなわち、投影ユニットＰＵは、円筒状でその外周部の下端部近傍にフランジＦＬＧが設けられた鏡筒４０と、該鏡筒４０に保持された複数の光学素子から成る露光光学系としての投影光学系ＰＬとを含む。この場合、第１コラム３２上面の前記円形開口の外側とフランジＦＬＧとの間には、レンズワッシャＩＶが介装され、このレンズワッシャＩＶの上面がフランジＦＬＧの下面に下方から当接することで、投影ユニットＰＵが第１コラム３２に保持されている。レンズワッシャＩＶは、鏡筒４０のＺ軸方向の位置及び投影光学系ＰＬの像面とフランジＦＬＧの下面（及び上面）との平行度を調整するなどの役目を有する。本実施形態では、レンズワッシャＩＶの材料として、フランジＦＬＧと同一の低熱膨張の材料、例えばインバー（Inver：ニッケル３６％、マンガン０．２５％、及び微量の炭素と他の元素を含む鉄からなる低膨張の合金）が用いられている。

前記第１コラム３２の上面には、投影ユニットＰＵを取り囲む位置に、複数本、例えば３本の脚４１（但し、図１における紙面奥側の脚は図示省略）の一端（下端）が固定されている。これらの脚４１それぞれの他端（上端）面は、ほぼ同一の水平面上にあり、これらの脚４１それぞれの上端面に前述のレチクルベース３６の下面が固定されている。このようにして、複数本の脚４１によってレチクルベース３６が水平に支持されている。すなわち、レチクルベース３６とこれを支持する３本の脚４１とによって第２コラム３４が構成されている。レチクルベース３６には、その中央部に照明光ＩＬの通路となる開口３６ａが形成されている。

前記投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ軸方向の共通の光軸ＡＸを有する複数のレンズ（レンズエレメント）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は、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４倍又は１／５倍）を有する。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲの照明領域が照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）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。すなわち、照明系１０と投影光学系ＰＬとを含んで、ウエハステージＷＳ上のウエハＷを露光する露光システムが構成されている。

前記ウエハステージＷＳは、投影ユニットＰＵの下方に水平に配置されたステージベース（ステージ定盤）７１の上面に、その底面に設けられた複数のエアベアリングを介して非接触で浮上支持されている。

前記ステージベース７１は、前述のベースプレートＢＳ上にそれぞれ配置された、複数（ここでは３つ）の第２防振機構６６Ａ〜６６Ｃ（但し、図１では紙面奥側の第２防振機構６６Ｃは図示省略、図１２参照）によってほぼ水平に支持されている。

第２防振機構６６Ａ〜６６Ｃのそれぞれは、前述の第１防振機構５６Ａ〜５６Ｃと同様に構成されている。これらの第２防振機構６６Ａ〜６６Ｃでは、ステージ制御装置２０によって、不図示の圧力センサの計測値に基づいてエアマウントの気体室内の気体、例えば空気の圧力制御が行われる。この場合も、高応答の制御が必要な場合には、ステージ制御装置２０は、不図示の加速度計などの出力に応じてボイスコイルモータを制御する。また、ベースプレートＢＳなどを介して伝達される床振動などの微振動は、エアマウントの空気ばねによって除振される（マイクロＧレベルで絶縁される）。

前記ステージベース７１の＋Ｚ側の面（上面）は、その平坦度が非常に高くなるように加工されており、ウエハステージＷＳの移動の際のガイド面とされている。

前記ウエハステージＷＳは、投影光学系ＰＬの図１における下方で、次に説明するＸＹ駆動系３１によって上記ガイド面に沿ってＸＹ面内で駆動されるＸＹステージ２８と、該ＸＹステージ２８上にＺ・チルト駆動系２９（図１２参照）を介して搭載され、該Ｚ・チルト駆動系２９によってＺ軸方向、θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向）、θｙ方向（Ｙ軸回りの回転方向）の３自由度方向に微小駆動される計測対象物（及び移動体）としてのウエハテーブルＷＴとを含んで構成されている。

前記ＸＹ駆動系３１は、図１に示されるように、ＸＹステージ２８（ウエハステージＷＳ）をＸ軸方向に駆動するＸ軸リニアモータ２１Ｘと、該Ｘ軸リニアモータ２１Ｘと一体的にウエハステージＷＳをＹ軸方向に駆動する一対のＹ軸リニアモータ２１Ｙ₁、２１Ｙ₂とを備えている。これを更に詳述すると、Ｙ軸リニアモータ２１Ｙ₁、２１Ｙ₂は、ステージベース７１の−Ｘ側、＋Ｘ側にそれぞれ配置され、図２に示されるようにＹ軸方向に延設された断面Ｕ字状の電機子ユニットから成るＹ軸固定子２２ａ、２２ｂを、それぞれ有している。Ｙ軸固定子２２ａ、２２ｂは、図１に示されるように、それぞれの長手方向の一端と他端とが各一対の支持部材２３の上端面に固定され、その各一対の支持部材２３によって、水平に支持されている。各支持部材２３の下端は、ベースプレートＢＳに形成された開口を介して床面Ｆに固定されている。

前記Ｘ軸リニアモータ２１Ｘは、ＸＹステージ２８に形成された開口内に挿入されたＸ軸方向を長手方向とする電機子ユニットから成るＸ軸固定子を備えている。なお、以下の説明においては、説明の便宜上から、このＸ軸固定子をＸ軸リニアモータ２１Ｘと同一の符号を用いてＸ軸固定子２１Ｘと記述するものとする。

Ｘ軸固定子２１Ｘを取り囲むＸＹステージ２８の開口の上下の対向面には、複数の永久磁石がＸ軸方向に沿って所定間隔で配置され、その開口内にＸ軸方向に沿って交番磁界が形成されている。

Ｘ軸固定子２１Ｘの長手方向の一端と他端には、磁極ユニットから成るＹ軸可動子２５ａ、２５ｂが、それぞれ固定され、これらのＹ軸可動子２５ａ、２５ｂは、それぞれのＸ軸方向の外側半部が、前述のＹ軸固定子２２ａ、２２ｂの上下の対向面に非接触で挟持された状態となっている。Ｙ軸可動子２５ａ、２５ｂには、複数のＮ極永久磁石とＳ極永久磁石がＹ軸方向に沿って交互にかつ所定間隔で配置されている。

この場合、ＸＹステージ２８の開口内に形成された交番磁界とＸ軸固定子２１Ｘを構成する各電機子コイルに供給される電流との電磁相互作用により発生するローレンツ力によって、ＸＹステージ２８（ウエハステージＷＳ）が、Ｘ軸固定子２１Ｘに対してＸ軸方向に駆動される。ここで、ＸＹステージ２８（ウエハステージＷＳ）のＸ軸方向に関する駆動力の大きさとその向きは、Ｘ軸固定子２１Ｘを構成する各電機子コイルに供給される電流の大きさ及び向きによって自在に制御可能である。

また、一対のＹ軸固定子２２ａ、２２ｂを構成する各電機子コイルに供給される電流と、Ｙ軸可動子２５ａ、２５ｂにそれぞれ設けられた複数のＮ極永久磁石とＳ極永久磁石とがＹ軸固定子２２ａ、２２ｂの内部空間に形成するＹ軸方向に関する交番磁界との電磁相互作用により発生するローレンツ力によって、Ｘ軸固定子２１Ｘと一体的にＸＹステージ２８（ウエハステージＷＳ）が、Ｙ軸方向に沿って駆動される。この場合、Ｘ軸固定子２１Ｘ及びＸＹステージ２８（ウエハステージＷＳ）のＹ軸方向に関する駆動力の大きさとその向きとは、Ｙ軸固定子２２ａ、２２ｂを構成する各電機子コイルに供給される電流の大きさ及び向きによって自在に制御可能である。

このように、本実施形態では、Ｘ軸固定子２１Ｘと、ＸＹステージ２８の開口の上下の対向面に設けられた複数の永久磁石とによって、ＸＹステージ２８をＸ軸方向に駆動するムービングマグネット型の電磁力駆動方式のＸ軸リニアモータ２１Ｘが構成されている。また、Ｙ軸固定子２２ａ、２２ｂのそれぞれと個別に対応するＹ軸可動子２５ａ、２５ｂとによって、Ｘ軸リニアモータ２１Ｘと一体でＸＹステージ２８をＹ軸方向に駆動する電磁力駆動方式のＹ軸リニアモータ２１Ｙ₁、２１Ｙ₂が、それぞれ構成されている。また、一対のＹ軸リニアモータ２１Ｙ₁、２１Ｙ₂が同一大きさ、同一方向の電磁力を発生する場合には、Ｘ軸リニアモータ２１Ｘと一体でＸＹステージ２８がＹ軸方向に駆動されるが、一対のＹ軸リニアモータ２１Ｙ₁、２１Ｙ₂が発生する電磁力を異ならせることにより、Ｘ軸リニアモータ２１Ｘと一体でＸＹステージ２８をθｚ方向に微小駆動することが可能である。

上記Ｘ軸リニアモータ２１Ｘ、Ｙ軸リニアモータ２１Ｙ₁、２１Ｙ₂に供給される電流の向き及び大きさが、ステージ制御装置２０によって制御されるようになっている。

本実施形態では、Ｘ軸固定子２１Ｘと一対のＹ軸可動子２５ａ，２５ｂとから成る構造物（Ｙステージとも呼ばれる）は、ウエハステージＷＳのＸ軸方向の駆動の際に、その駆動力の反力を受けてウエハステージＷＳと反対側に運動量保存の法則に従う距離だけ移動してその反力を吸収するローカルカウンタマスとしても機能する。このため、Ｙ軸固定子２２ａ，２２ｂの少なくとも一方には、Ｙ軸方向に細長い長方形枠状の不図示のコイルが設けられ、前記Ｙ軸固定子２２ａ，２２ｂの少なくとも一方に対応するＹ軸可動子には、Ｙ軸方向に細長く伸びる永久磁石が設けられ、これら永久磁石と前記コイルとによって、前記ＹステージをＸ軸方向に微小駆動するＸ軸トリムモータが構成されている。そして、ステージ制御装置２０が、主制御装置５０からの指示に応じ、所定のタイミングで、Ｙステージを所定の原位置に復帰させるべく上記Ｘ軸トリムモータを駆動するようになっている。

前記Ｚ・チルト駆動系２９は、例えば、ＸＹステージ２８上でウエハテーブルＷＴを３点で支持する３つのアクチュエータ（例えば、ボイスコイルモータ又は電磁石）と、各アクチュエータによるウエハテーブルＷＴの支持点のＺ軸方向の駆動量を個別に計測する３つのリニアエンコーダとを含む。

前記ウエハテーブルＷＴは、Ｚ・チルト駆動系２９を介してＸＹステージ２８上に搭載されたテーブル本体部ＴＢと、該テーブル本体部ＴＢの上面に固定されたプレート部ＰＴとを備えている。プレート部ＰＴの上面に、ウエハホルダＷＨを介してウエハＷが真空吸着（又は静電吸着）等により固定されている。

前記ウエハホルダＷＨの上面には、外周縁に沿ってリング状のリム部が形成され、このリム部内部の円形領域には、多数のピンが配置されている。そして、ウエハＷがその多数のピンによって支持された状態で真空吸着されている。

前記プレート部ＰＴ上には、基準マーク板ＦＭがその表面が、ウエハＷとほぼ同一高さとなる状態で設けられている。この基準マーク板ＦＭの表面には、少なくとも一対のレチクルアライメント用の第１基準マークと、これらの第１基準マークに対して既知の位置関係にある、後述するアライメント系ＡＬＧのベースライン計測用の第２基準マークなどが形成されている。

前記ウエハテーブルＷＴのＸ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ及びθｚの６自由度方向の位置情報は、図１に示される干渉計システム１８によって計測されている。この干渉計システム１８からのウエハテーブルＷＴの位置情報（又は速度情報）は、ステージ制御装置２０及びこれを介して主制御装置５０に送られ、ステージ制御装置２０では、主制御装置５０からの指示に応じて、ウエハテーブルＷＴのＸ、Ｙ、θｘ、θｙ及びθｚの５自由度方向の位置情報（又は速度情報）に基づいて、ＸＹ駆動系３１を介してウエハステージＷＳ（ウエハテーブルＷＴ）のＸＹ面内の位置を制御する。なお、干渉計システム１８の構成等については、後に詳述する。

第１コラム３２の下面には、照射系４２ａ及び受光系４２ｂから成る、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応米国特許第５，４４８，３３２号）等に開示されるものと同様の斜入射方式の多点焦点位置検出系（以下、適宜「多点ＡＦ系」とも呼ぶ）が設けられている。このように、照射系４２ａ及び受光系４２ｂと、投影光学系ＰＬとが、同一の部材（第１コラム３２）に取り付けられており、両者の位置関係が一定に維持されている。

照射系４２ａは、主制御装置５０によってオンオフが制御される光源を有し、多数のピンホール又はスリットの像を形成するための光束を投影光学系の結像面に向け、かつ光軸ＡＸに対して斜め方向からウエハ表面に対して照射する。一方、ウエハ表面で反射されたそれらの光束の反射光束は、受光系４２ｂ内の受光素子によって受光され、電気信号（焦点ずれ信号）に変換される。この焦点ずれ信号（デフォーカス信号）は、ステージ制御装置２０及びこれを介して主制御装置５０に供給されている。ステージ制御装置２０は、走査露光時などに、主制御装置５０からの指示に応じ、焦点ずれ信号（デフォーカス信号）、例えばＳカーブ信号に基づいてウエハＷ表面のＺ位置、θｘ方向の回転，θｙ方向回転を算出し、その算出結果にもとづいて、ウエハテーブルＷＴに対する３つの支持点のそれぞれをＺ軸方向に駆動する各アクチュエータの駆動量を算出し、各アクチュエータによって駆動される対応する支持点のＺ軸方向の位置を検出するリニアエンコーダの出力をモニタしつつ、各アクチュエータを駆動する。このようにして、ウエハテーブルＷＴのＺ軸方向への移動、及び２次元方向の傾斜（すなわち、θｘ，θｙ方向の回転）が制御され、照明光ＩＬの照射領域（前述の照明領域と共役な照明光ＩＬの照射領域）内で投影光学系ＰＬの結像面にウエハＷの表面を実質的に合致させる、ウエハＷのフォーカス・レベリング動作が実行される。

さらに、本実施形態の露光装置１００では、図１では図示が省略されているが、第１コラム３２の投影ユニットＰＵの−Ｙ側には、図２、図４等に示されるように、オフアクシス・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、ウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標の像とを撮像素子（ＣＣＤ）等を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系のセンサ（以下、「ＦＩＡ系」とも記述する）が用いられている。このＦＩＡ系ＡＬＧは、指標中心を基準とするマークの位置情報を主制御装置５０に供給する。主制御装置５０は、この供給された情報と、干渉計システム１８の計測値とに基づいて、検出対象のマーク、具体的には前述した基準マーク板ＦＭ上の第２基準マーク又はウエハ上のアライメントマークのアライメント座標系（後述するＸ軸干渉計４６の測長軸と、Ｙ軸干渉計６０の測長軸とによって規定される座標系）上における位置情報を計測するようになっている。

次に、干渉計システム１８の構成等について、図２〜図１２に基づいて詳述する。

図２には、ウエハステージＷＳ、ＸＹ駆動系３１及び干渉計システム１８を含んで構成されるステージ装置３０の平面図が示されている。また、図３には、図２の干渉計システム１８を構成するＸ干渉計、Ｙ干渉計の測長軸（測定ビームの光軸）の配置が示され、図４には、それらＸ干渉計、Ｙ干渉計の参照ビームの光軸の配置が示され、図５には、Ｚ干渉計システムの各ビームの光軸の配置が平面図にて示されている。なお、図５では、テーブル本体ＴＢからプレートＰＴが外された状態のウエハテーブルＷＴが示されている。

干渉計システム１８は、図２に示されるように、Ｘ軸干渉計４４，４６、Ｘ軸干渉計ユニット４８、Ｙ軸干渉計６０及びＹ軸干渉計ユニット６２、並びにＺ干渉計システム６９（図１２参照）等を含んで構成されている。Ｘ軸干渉計４４，４６、Ｘ軸干渉計ユニット４８、Ｙ軸干渉計６０及びＹ軸干渉計ユニット６２は、第１コラム３２に吊り下げ状態で固定されている。また、Ｚ干渉計システム６９は、その構成部分の一部が第１コラム３２に吊り下げ状態で固定され、残りの一部がウエハテーブルＷＴに設けられている。干渉計システム１８を構成する各干渉計としては、実際に最も広く使用されているマイケルソン型のヘテロダイン・レーザ干渉計が用いられている。

前記Ｘ軸干渉計４４は、図４に示されるように、投影光学系ＰＬの鏡筒に固定された固定鏡５７Ｘに対してＸ軸に平行な参照ビームＲＢＸ₁を照射するとともに、図３に示されるように、プレートＰＴの−Ｘ側の端面２６ａにＸ軸に平行な測定ビームＭＢＸ₁を照射する。この場合、参照ビームＲＢＸ₁、測定ビームＭＢＸ₁は、ともに投影光学系ＰＬの光軸と垂直に交差する。すなわち、参照ビームＲＢＸ₁、測定ビームＭＢＸ₁は、同一のＸＺ面内でＺ軸方向に所定距離離れた光路を通る。上記端面２６ａには、鏡面加工が施されて反射面が形成されている。以下この反射面を、反射面２６ａと記述する。Ｘ軸干渉計４４は、参照ビームＲＢＸ₁の固定鏡５７Ｘからの反射光と測定ビームＭＢＸ₁の反射面２６ａからの反射光とを受光し、それらの反射光同士の干渉光に対応する信号を、ステージ制御装置２０に出力する。ステージ制御装置２０では、Ｘ軸干渉計４４からの出力信号に基づいて、固定鏡５７Ｘの反射面を基準とする反射面２６ａのＸ軸方向の位置情報を算出するとともに、その算出した位置情報を主制御装置５０に出力する（図１２参照）。

前記Ｘ軸干渉計４６は、図４に示されるように、前述したアライメント系ＡＬＧの鏡筒に固定された固定鏡５８Ｘに対してＸ軸に平行な参照ビームＲＢＸ₂を照射するとともに、プレートＰＴの反射面２６ａに図３に示されるＸ軸に平行な測定ビームＭＢＸ₂を照射する。この場合、参照ビームＲＢＸ₂、測定ビームＭＢＸ₂は、ともにアライメント系ＡＬＧの検出中心と垂直に交差する。すなわち、参照ビームＲＢＸ₂、測定ビームＭＢＸ₂は、同一のＸＺ面内でＺ軸方向に所定距離離れた光路を通る。Ｘ軸干渉計４６は、参照ビームＲＢＸ₂の固定鏡５８Ｘからの反射光と測定ビームＭＢＸ₂の反射面２６ａからの反射光との干渉光に対応する信号を、ステージ制御装置２０に出力する。ステージ制御装置２０では、Ｘ軸干渉計４６からの出力信号に基づいて、固定鏡５８Ｘの反射面を基準とする反射面２６ａのＸ軸方向の位置情報を算出するとともに、その算出した位置情報を主制御装置５０に出力する（図１２参照）。

ステージ制御装置２０は、アライメント系ＡＬＧを用いてウエハＷ上のアライメントマーク（ウエハマーク）を検出するウエハアライメントの際には、Ｘ軸干渉計４６の計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴのＸ位置情報を計測するが、露光時などには、Ｘ軸干渉計４４の計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴのＸ位置情報を計測する。従って、露光時、ウエハアライメント時のいずれにおいても、いわゆるアッベ誤差なく、ウエハテーブルＷＴのＸ位置情報を計測することが可能である。

前記Ｘ軸干渉計ユニット４８は、図３に示されるように、測長軸を２軸有し、Ｘ軸方向に平行な測定ビームＭＢＸ₃、ＭＢＸ₄を反射面２６ａに対して照射し、それらの反射光を受光して、内部の参照鏡を基準とする、反射面２６ａのＸ軸方向に関する位置（Ｘ位置）情報を含む信号を、測長軸毎にステージ制御装置２０に出力する。なお、Ｘ軸干渉計ユニット４８の構成等については、後にさらに説明する）。

ステージ制御装置２０は、２本の測長軸の計測値の平均値に基づいてウエハテーブルＷＴのＸ位置を算出し、２本の測長軸の計測値の差に基づいてθｚ回転を算出するとともに、その算出結果を主制御装置５０に出力する（図１２参照）。このＸ軸干渉計ユニット４８は、図３、図４等に示されるウエハ交換位置（ローディングポジション）ＬＰにウエハステージＷＳを移動させる際にそのＸ位置及びθｚ回転を管理するために主として用いられる。

前記Ｙ軸干渉計６０は、図４に示されるように、アライメント系ＡＬＧの近傍で不図示の固定部材を介して第１コラム３２に固定された固定鏡５７Ｙに対してＹ軸に平行な参照ビームＲＢＹ₁を照射するとともに、プレートＰＴの−Ｙ側の端面２６ｂに図３に示されるＹ軸に平行な２軸の測定ビームＭＢＹ₁、ＭＢＹ₂を照射する。上記端面２６ｂには、鏡面加工が施されて反射面が形成されている。以下この反射面を、反射面２６ｂと記述する。なお、反射面２６ａ，２６ｂを形成する代わりに、ウエハテーブルＷＴに平面鏡から成る移動鏡を固定しても良い。

前記参照ビームＲＢＹは、アライメント系ＡＬＧの検出中心、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸで、参照ビームＲＢＸ₂、ＲＢＸ₁とそれぞれ垂直に交差する。また、測定ビームＭＢＹ₁、ＭＢＹ₂は、平面視で（上方から見て）参照ビームＲＢＹ₁に対して対称な配置となっており、測定ビームＭＢＸ₁、ＭＢＸ₂と同一のＸＹ平面上を通る。このＹ軸干渉計６０の各測長軸（測定ビームの光軸）の計測値は、ステージ制御装置２０に出力されている。ステージ制御装置２０は、２本の測長軸の計測値の平均値に基づいてウエハテーブルＷＴのＹ位置を算出し、２本の測長軸の計測値の差に基づいてウエハテーブルＷＴのθｚ回転を算出するとともに、その算出結果を主制御装置５０に出力する（図１２参照）。

前記Ｙ軸干渉計ユニット６２は、図３に示されるように、Ｙ軸に平行な測定ビームＭＢＹ₃を反射面２６ｂに対して照射し、その反射光を受光して、内部の参照鏡を基準とする、反射面２６ｂのＹ軸方向に関する位置（Ｙ位置）情報を含む信号を、ステージ制御装置２０に出力する。ステージ制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴのＹ位置を算出するとともに、その算出結果を主制御装置５０に出力する（図１２参照）。このＹ軸干渉計ユニット６２は、ウエハ交換位置（ローディングポジション）ＬＰにウエハステージＷＳを移動させる際にそのＹ位置を管理するために主として用いられる。

ここで、前述のＸ軸干渉計ユニット４８について、さらに詳述する。このＸ軸干渉計ユニット４８は、図１２に示されるように、光源４７Ａ、受光部としての検出部５５Ａ及び算出装置としての信号処理系５９Ａとともに、測長軸を２軸有する計測装置としてのＸ軸干渉計４８Ｘを構成するものである。このＸ軸干渉計ユニット４８は、測定ビームＭＢＸ₃を反射面２６ａに照射する干渉計本体部としての干渉計ユニット４８Ａと、測定ビームＭＢＸ₄を反射面２６ａに照射する干渉計ユニット４８Ｂとを有している。

上記光源４７Ａとしては、例えばゼーマン効果を利用した２周波レーザが用いられている。この光源４７Ａは、周波数安定化されたもので、ゼーマン効果を用いて２〜３ＭＨｚだけ振動数が異なり（従って波長が異なり）、かつ、偏光方向が互いに直交する２つの偏向成分を含むガウス分布の円形ビームから成るレーザビームを出力する。

前記干渉計ユニット４８Ａは、図７（Ａ）に示されるように、光学ユニット４９、ミラーＭ１，Ｍ２、ＦＯＰ（fiber optic pickup）５１及び遮光部材としての遮光機構５２、並びにコーナーキューブ５３等を備えている。

前記光学ユニット４９は、図７（Ａ）に−Ｙ側から見た側面図で示されるように、分離光学素子としての立方体状の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４９ａと、該偏光ビームスプリッタ４９ａの上面（＋Ｚ側面）に固定されたコーナーキューブ４９ｂと、偏光ビームスプリッタ４９ａの＋Ｘ側、−Ｚ側にそれぞれ配置された四分の一波長板（λ／４板）４９ｃ，４９ｄと、λ／４板４９ｄの−Ｚ側に配置された参照鏡（固定鏡）としてのミラー４９ｅとが、一体化されて構成されている。

前記ＦＯＰ５１の出力端には、所定長さの光ファイバ５４の一端が接続され、その光ファイバの他端は検出部５５Ａ（図１２参照）に接続されている。

前記遮光機構５２は、ＦＯＰ５１の受光面の近傍に配置され、図８（Ｂ）の平面図に示されるように、正方形の枠体５２ａと、該枠体５２ａの内部開口の半分を塞ぐ状態で設けられた遮光板５２ｂとを有し、全体が駆動部としての第１駆動機構６３Ａ（図８（Ｂ）では不図示、図１２参照）によって軸５２ｃを中心として矢印Ｃで示されるように＋Ｚ方向から見て時計回りに回転駆動されるようになっている。すなわち、遮光機構５２と第１駆動機構６３Ａによって干渉計ユニット４８Ａから出力される前記合成光束の光路の一部を遮光可能で、その遮光領域を切り換え可能な遮光装置が構成されている。

前記コーナーキューブ５３は、図７（Ａ）中に矢印Ａ，Ａ’で示されるように、実線で示される第１位置と二点鎖線で示される第２位置との間で、駆動機構としての第２駆動機構６４Ａ（図１２参照）によって往復駆動されるようになっている。すなわち、コーナーキューブ５３と第２駆動機構６４Ａとによって、後述する第１測定パスを開閉する光路開閉機構が構成されている。

前記干渉計ユニット４８Ｂは、全体的には上述した干渉計ユニット４８Ａと同様に構成されているが、遮光機構５２、コーナーキューブ５３（及びこれらを駆動する第１、第２の駆動機構６３Ａ、６４Ａ）は設けられていない。

前記検出部５５Ａ（図１２参照）は、干渉計ユニット４８Ａ，４８Ｂそれぞれを構成する２本の光ファイバ５４の他端側に個別に配置された２つの検出ユニットを含む。各検出ユニットは、検光子及び光電変化素子を含んで構成されている。

前記信号処理系５９Ａは、マイクロプロセッサ等を含んで構成されている。

次に、干渉計ユニット４８Ａの作用について説明する。ここでは、コーナーキューブ５３が、光学ユニット４９からの測定ビームＭＢＸ₃の光路（測定パス）から退避した第１位置にある、図７（Ａ）に示される通常時の状態について説明する。

前述の光源４７Ａから出力されたレーザビームＬＢは、図７（Ａ）に示されるように、干渉計ユニット４８Ａの内部に−Ｚ方向から＋Ｚ方向に向かって入射し、ミラーＭ１によってその光軸が９０°折り曲げられ、光学ユニット４９を構成する偏光ビームスプリッタ４９ａに−Ｘ側から＋Ｘ側に向かって入射する。そして、この偏光ビームスプリッタ４９ａに入射したレーザビームＬＢは、その内部の多層膜等からなる分離面を透過して第１測定パスを＋Ｘ方向にそのまま進行するＰ偏光成分から成る測定ビーム（ＭＢＸ₃）と、上記多層膜等からなる分離面で反射され第１参照パスを＋Ｚ方向から−Ｚ方向に進行するＳ偏光成分から成る参照ビームとに分離される。

そして、第１測定パスを−Ｘ側から＋Ｘ側に進行中の測定ビームは、λ／４板４９ｃを透過して円偏光に変換され、プレートＰＴの反射面２６ａに至る。この反射面２６ａで反射された測定ビームは、前とは逆向きの円偏光となって、第１測定パスを＋Ｘ側から−Ｘ側に進行してλ／４板４９ｃを再度透過して、入射時とは９０°偏光方向が異なる直線偏光（Ｓ偏光）となって、偏光ビームスプリッタ４９ａに戻る。そして、この測定ビームは、偏光ビームスプリッタ４９ａの多層膜等からなる分離面で反射されてその進行方向が＋Ｚ側に折り曲げられ、コーナーキューブ４９ｂの反射面で順次反射されて反対方向に折り返される。そして、この折り返された測定ビームは、＋Ｚ方向から−Ｚ方向に向かって進んで偏光ビームスプリッタ４９ａに再度入射し、多層膜等からなる分離面で反射されてその進行方向が＋Ｘ方向に折り曲げられ、前述の第１測定パスより所定距離下方に位置する第２測定パスを−Ｘ側から＋Ｘ側に進行してλ／４板４９ｃを透過して円偏光に変換され、反射面２６ａに至る。この反射面２６ａで反射された測定ビームは、前とは逆向きの円偏光となって、第２測定パスを＋Ｘ側から−Ｘ側に進行してλ／４板４９ｃを再度透過して、先にλ／４板４９ｃを−Ｘ方向から＋Ｘ方向に透過した時とは９０°偏光方向が異なる直線偏光（Ｐ偏光）となって、偏光ビームスプリッタ４９ａに戻る。そして、この測定ビーム（Ｐ偏光）は、第２測定パスと同軸の戻り光路に沿ってミラーＭ２に向かって戻り、そのミラーＭ２で反射されて進行方向が９０°折り曲げられて遮光機構５２の開口を介してＦＯＰ５１に入射する。

この一方、上述の如く、第１参照パスを＋Ｚ方向から−Ｚ方向に進行している参照ビーム（Ｓ偏光成分）は、λ／４板４９ｄを透過して円偏光となり、ミラー４９ｅの反射面で反射されてλ／４板４９ｄを前と逆向きに再度透過し、先にλ／４板４９ｄを＋Ｚ方向から−Ｚ方向に透過した入射時とは偏光方向が９０°異なる直線偏光（Ｐ偏光成分）となって第１参照パスに沿って進行し、偏光ビームスプリッタ４９ａの多層膜等からなる分離面を透過して、コーナーキューブ４９の反射面で順次反射されて反対方向に折り返される。そして、この折り返された参照ビームは、＋Ｚ方向から−Ｚ方向に向かって進んで偏光ビームスプリッタ４９ａの多層膜等からなる分離面を再度透過し、第１参照パスより所定距離＋Ｘ側の第２参照パスに沿って＋Ｚ方向から−Ｚ方向に向かって進み、λ／４板４９ｄを透過する。そして、このλ／４板４９ｄを透過した参照ビームは、円偏光となってミラー４９ｅの反射面で反射されてλ／４板４９ｄを前と逆向きに再度透過し、先に第２参照パスに沿ってλ／４板４９ｄを＋Ｚ方向から−Ｚ方向に透過したときとは偏光方向が９０°異なる直線偏光（Ｓ偏光成分）となって第２参照パスを前と逆向きに進んで偏光ビームスプリッタ４９ａの多層膜等からなる分離面で反射され、前述の測定ビームの戻り光（Ｐ偏光）と同軸に合成されて、前述の戻り光路に沿ってミラーＭ２に向かって戻り、該ミラーＭ２で反射されて遮光機構５２の開口を介してＦＯＰ５１に入射する。

このようにしてＦＯＰ５１に入射した測定ビームＭＢＸ₃と対応する参照ビーム（ＲＢＸ₃とする）の合成光束は、光ファイバ５４を介して検出部５５Ａ内の１つの検出ユニットの検光子を通過する。これにより、その検光子から測定ビームＭＢＸ₃と参照ビームＲＢＸ₃との干渉光が出力され、該干渉光が光電変換素子で受光され、干渉光に応じた干渉信号が信号処理系５９Ａに送られる。なお、コーナーキューブ５３が、測定ビームＭＢＸ₃の光路（第１測定パス）上の位置（第２位置）にあるとき（図７（Ｂ）参照）の、作用については後述する。

前記干渉計ユニット４８Ｂは、上述した干渉計ユニット４８Ａと同様にして測定ビームＭＢＸ₄と参照ビーム（ＲＢＸ₄とする）との合成光束を、対応する検出ユニットに対して出力する。この検出ユニットから測定ビームＭＢＸ₄と参照ビームＲＢＸ₄との干渉光に応じた干渉信号が信号処理系５９Ａに送られる。

信号処理系５９Ａでは、前記各検出ユニットを構成する光電変換素子からの干渉信号に基づいて、測定ビームの位相が参照ビームの位相に対してドップラーシフトし、位相変化が生じることを利用して、その位相変化で生じた干渉信号の変化をヘテロダイン検出し、その干渉信号の変化から、測定ビームＭＢＸ₃，ＭＢＸ₄が照射された反射面２６ａ上の点それぞれにおける、基準位置（ミラー４９ｅによって規定される）からの反射面２６ａのＸ軸方向の位置情報（Ｘ位置情報）をそれぞれ算出する。そして、信号処理系５９Ａでは、その算出結果に基づいてウエハテーブルＷＴのＸ位置及びθｚ回転を前述の如くして求め、その算出結果の情報をステージ制御装置２０及びこれを介して主制御装置５０に供給するようになっている。

また、前記Ｙ軸干渉計ユニット６２は、測定ビームＭＢＹ₃の光軸方向がＹ軸方向である点を除き、前述した干渉計ユニット４８Ａと全く同様に構成されている。このＹ軸干渉計ユニット６２は、図１２に示されるように、光源４７Ｂ、受光部としての検出部５５Ｂ及び算出装置としての信号処理系５９Ｂとともに、計測装置としてのＹ軸干渉計６２Ｙを構成する（図１２参照）。Ｙ軸干渉計ユニット６２は、図１２に示される駆動部としての第３駆動機構６３Ｂによって駆動される前述の遮光機構５２と同様の構成の遮光機構を備えている。また、このＹ軸干渉計ユニット６２を構成する前述のコーナーキューブ５３と同様のコーナーキューブは、図１２に示される駆動機構としての第４駆動機構６４Ｂによって駆動されるようになっている。

前記Ｘ軸干渉計４４、４６及びＹ軸干渉計６０は、光源、干渉計ユニット及び検出部を含んでそれぞれ構成された通常のマイケルソン型のヘテロダイン・レーザ干渉計であるので詳細説明は省略する。

次に、Ｚ干渉計システム６９について説明する。このＺ干渉計システム６９は、図２に示されるセンサヘッド６８、Ｙ軸可動子２５ａに設けられた第１、第２の折り曲げミラー部７２、７３及びウエハステージＷＳのテーブル本体ＴＢに取り付けられた３つの光学ユニット７４、７５、７６、並びにＶミラー７０等を備えている。センサヘッド６８及びＶミラー７０は、第１コラム３２の下面に吊り下げ状態で固定されている。

センサヘッド６８は、その内部に光源、光学系、並びに複数の検光子（偏光子）及び複数の光電変換素子等を内蔵している。光源としては、前述の光源４７Ａと同様のゼーマン効果を利用した２周波レーザが用いられている。この光源からのレーザ光束が光学系により断面形状が水平方向に拡大され、図２に示されるように、その断面形状が拡大されたビームＢＭがセンサヘッド６８から出力される。また、このセンサヘッド６８には、光学ユニット７４、７５、７６からの戻り光（後述する参照ビームと測定ビームとの合成光）を光学系及び個別の検光子を順次経由させ、各検光子から出力される干渉光を複数の光電変換素子で個別に受光し、各干渉光に応じた干渉信号をステージ制御装置２０内部の不図示の信号処理系に送る。この信号処理系では、各光電変換素子からの干渉信号に基づいて、測定ビームの位相が参照ビームの位相に対してドップラーシフトし、位相変化が生じることを利用して、その位相変化で生じた干渉信号の変化をヘテロダイン検出し、その干渉信号の変化から後述するΔＺを算出する。なお、上記の幅広に拡大したビームＢＭを用いることとした理由については後述する。

第１の折り曲げミラー部７２は、アパーチャと２つのプリズム（又はミラー）を有している。２つのプリズム（又はミラー）は、それそれの反射面がＸＹ平面に直交してかつＸ軸に対して４５°の角度を成す面上で、僅かに離間した状態となるように配置されている。第１の折り曲げミラー部７２では、センサヘッド６８から出力されたビームＢＭの一部をアパーチャで切り出すとともに、その切り出したビームを、Ｙ軸方向に所定距離離間したＸ軸に平行な２つのビームＢＭ₁、ＢＭ₂に分離する。ビームＢＭ₁は前述の光学ユニット７４に入射し、ＢＭ₂は、前述の光学ユニット７５に入射する。ビームＢＭの残部は、第２の折り曲げミラー部７３に向かって進行する（図２及び図５参照）。

第２の折り曲げミラー部７３は、前記ビーム３Ｍの残部を反射してその進行方向を＋Ｘ方向に折り曲げてビームＢＭ₃として前述の光学ユニット７６に入射させる（図２及び図５参照）。

本実施形態では、第１、第２の折り曲げミラー部７２，７３が設けられたＹ軸可動子２５ａ、Ｘ軸固定子２１Ｘ及びＹ軸可動子２５ｂから成るＹステージは、ウエハステージＷＳのＸ軸方向の駆動時のローカルカウンタマスとしても機能するため、Ｘ軸方向に数ｍｍ程度の移動ストロークを有する。そのため、単にミラーで光源からのビームを折り曲げるだけだと、その折り曲げられたビームの光路がＹ軸方向にずれ、結果的にテーブル本体ＴＢに固定された光学ユニット７４、７５、７６へビームが入射しなくなるおそれがある。そこで、Ｙステージに向かうビームＢＭは、水平方向に拡大したビームとし、そこから第１の折り曲げミラー部７２のアパーチャでビームを切り出して用いることで、Ｙステージの全ストローク範囲で、ビームＢＭ₁、ＢＭ₂、ＢＭ₃がそれぞれ光学ユニット７４、７５、７６に確実に入射するようにしているのである。これが幅広に拡大したビームＢＭを用いる理由である。

図６は、ウエハテーブル本体ＴＢの概略構成を示す平面図である。この図６に示されるように、ウエハテーブル本体ＴＢには、このテーブル本体ＴＢのＺ変位（及びヒツチング量、ローリング量）を計測するためのＺ干渉計システム６９を構成する３つの光学ユニット７４、７５、７６が設けられている。

図９は、テーブル本体ＴＢ（ウエハテーブルＷＴ）を−Ｙ方向から＋Ｙ方向に見た状態の側面図であり、光学ユニット７４、７５の配置を示している。

図９に示されるように、光学ユニット７４は、ウエハテーブル本体ＴＢの−Ｙ側の側面に、ビームＢＭ₁の光路上で且つウエハテーブル本体ＴＢの−Ｘ側寄りに配置されており、第１の折り曲げミラー部７２と光学的に結合された折り曲げミラー（第１光学部材）８１、ビームスプリツタ（偏光ビームスプリッタ等の分岐光学部材）８２、折り曲げミラー８３、プリズム（第２光学部材）８４とから構成されている。

折り曲げミラー８１は、入射したビームＢＭ₁を−Ｚ方向へ祈り曲げてビームスプリッタ８２に入射させるものである。ビームスプリッタ８２は、折り曲げミラー８１で折り曲げられたビームＢＭ₁を、当該ビームスプリッタ８２を透過する計測ビームＭＢ₁と、Ｘ軸方向に平行な参照ビームＲＢ₁とに分岐する。本実施形態では、Ｚ干渉計システム６９が、光源として前述のゼーマン効果を利用した２周波レーザを用い、偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分を含むレーザビームを出力するとともに、ビームスプリッタ８２として偏光ビームスプリッタを用いている。この場合、ビームＢＭ₁のＰ偏光成分は、ビームスプリッタ８２を透過する計測ビームＭＢ₁となり、ビームＢＭ₁のＳ偏光成分は、ビームスプリッタ８２で反射する参照ビームＲＢ₁となる。折り曲げミラー８３は、ビームスプリッタ８２を透過した計測ビームＭＢ₁を＋Ｘ方向へ折り曲げてプリズム８４に入射させるものである。プリズム８４は、折り曲げミラー８３によって折り曲げられた計測ビームＭＢ₁を、Ｖミラー７０の第２部分反射面７０ｂと直交する方向に跳ね上げて射出する。

一方、ビームスプリッタ８２で分岐された参照ビームＲＢ₁は、Ｖミラー７０の第１部分反射面７０ａに向けて射出され、この反射面７０ａで当該ビームスプリッタ８２に向けて反射される。

第１部分反射面７０ａで反射した参照ビームＲＢ₁及び第２部分反射面７０ｂで反射した計測ビームＭＢ₁は元の光路を辿り、第１の折り曲げミラー部７２を介してＺ干渉計システム６９のセンサヘッド６８に入射する。

そして、主制御装置５０においては、Ｚ干渉計システム６９のセンサヘッド６８に入射した計測ビームＭＢ₁及び参照ビームＲＢ₁の光路長の差に基づいて、ウエハテーブル本体ＴＢのＺ変位を検出する。具体的には、第２部分反射面７０ｂに向けて射出される計測ビームＭＢ₁の跳ね上げ角（ＸＹ平面に対して交差する角度）をθ、ウエハテーブル本体ＴＢのＺ位置が変動した際の計測ビームＭＢ₁の光路長の変化量を△Ｌとすると、ウエハテーブル本体ＴＢのＺ変位である△Ｚは、次式（１）により求まる。この場合、次式（１）で検出されるＺ変位、すなわち光学ブロック７４を用いて検出されるＺ変位は、計測ビームＭＢ₁と、参照ビームＲＢ₁とが交差する計測点Ｐ₁におけるＺ変位となる（平面的な配置については図６参照）。
△Ｚ＝△Ｌ／ｓｉｎθ ……（１）

同様に、光学ユニット７５は、図９に示されるように、ウエハテーブル本体ＴＢの−Ｙ側の側面に、ビームＢＭ₂の光路上で且つウエハテーブル本体ＴＢの＋Ｘ側寄りに配置されており、第１の折り曲げミラー部７２と光学的に結合されたビームスプリッタ（第１光学部材、偏光ビームスプリッタ等の分岐光学部材）９１、折り曲げミラー９２、プリズム（第２光学部材）９３とから構成されている。

ビームスプリッタ９１は、入射したビームＢＭ₂を、当該ビームスプリッタ９１を透過してＶミラー７０の第１部分反射面７０ａに向かう参照ビームＲＢ₂と、−Ｚ方向へ向かう計測ビームＭＢ₂とに分岐する。本実施形態では、Ｚ干渉計システム６９が、光源として前述のゼーマン効果を利用した２周波レーザを用い、偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分を含むレーザビームを出力するとともに、ビームスプリッタ９１として偏光ビームスプリッタを用いている。この場合、ビームＢＭ₂のＰ偏光成分は、ビームスプリッタ９１を透過する参照ビームＲＢ₂となり、ビームＢＭ₂のＳ偏光成分は、ビームスプリッタ９１で反射する測定ビームＭＢ₂となる。折り曲げミラー９２は、ビームスプリッタ９１から出射する計測ビームＭＢ₂を＋Ｘ方向へ折り曲げてプリズム９３に入射させるものである。プリズム９３は、折り曲げミラー９２により折り曲げられた計潮ビームＭＢ₂をＶミラー７０の第２部分反射面７０ｂと直交する方向に跳ね上げて射出する。

第１部分反射面７０ａで反射した参照ビームＲＢ₂及び第２部分反射面７０ｂで反射した測定ビームＭＢ₂は元の光路を辿り、第１の折り曲げミラー部７２を介してＺ干渉計システム６９のセンサヘッド６８に入射する。

そして、主制御装置５０においては、Ｚ干渉計システム６９のセンサヘッド６８に入射した計測ビームＭＢ₂及び参照ビームＲＢ₂の光路長の差に基づいて、上述した式（１）を用いてウエハテーブル本体ＴＢのＺ変位を検出する。この場合、上述の式（１）で検出されるＺ変位、すなわち光学ブロック７５を用いて検出されるＺ変位は、計測ビームＭＢ₂と、参照ビームＲＢ₂とが交差する計測点Ｐ₂におけるＺ変位となる（平面的な配置については図６参照）。

また、光学ユニット７６は、図１０に示されるように、ウエハテーブル本体ＴＢの＋Ｙ側の側面に、ビームＢＭ₃の光路上で且つウエハテーブル本体ＴＢの＋Ｘ側寄りに配置されており、第２の折り曲げミラー部７３と光学的に結合された折り曲げミラー（第１光学部材）１０１、折り曲げミラー１０２、ビームスプリッタ（偏光ビームスプリッタ等の分岐光学部材）１０３、折り曲げミラー１０４、プリズム（第２光学部材）１０５とから構成されている。

なお、光学ユニット群７４〜７６におけるプリズム８４、９３、１０５の入射側には、実際には計測ビームの角度を変更するための光学素子群が配設されているが、ここでは図示を省略している。

折り曲げミラー１０１は、入射したビームＢＭ₃を−Ｚ方向へ折り曲げるものであり、折り曲げミラー１０２は折り曲げミラー１０１で折り曲げられたビームＢＭ₃を＋Ｘ方向へ折り曲げてビームスプリッタ１０３に入射させるものである。ビームスプリッタ１０３は、折り曲げミラー１０２で折り曲げられたビームＢＭ₃を、当該ビームスプリッタ１０３を透過してＶミラー７０の第１部分反射面７０ａに向かう参照ビームＲＢ₃と、＋Ｚ方向に向かう計測ビームＭＢ₃とに分岐する。本実施形態では、Ｚ干渉計システム６９が、光源として前述のゼーマン効果を利用した２周波レーザを用い、偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分を含むレーザビームを出力するとともに、ビームスプリッタ１０３として偏光ビームスプリッタを用いている。この場合、ビームＢＭ₃のＰ偏光成分は、ビームスプリッタ１０３を透過する参照ビームＲＢ₃となり、ビームＢＭ₃のＳ偏光成分は、ビームスプリッタ１０３で反射する測定ビームＭＢ₃となる。折り曲げミラー１０４は、ビームスプリッタ１０３で＋Ｚ側へ折り曲げられた計測ビームＭＢ₃を＋Ｘ方向へ折り曲げてプリズム１０５に入射させるものである。プリズム１０５は、折り曲げミラー１０４により折り曲げられた測定ビームＭＢ₃をＶミラー７０の第２部分反射面７０ｂと直交する方向に跳ね上げて射出する。

第１部分反射面７０ａで反射した参照ビームＲＢ₃及び第２部分反射面７０ｂで反射した計測ビームＭＢ₃は、元の光路を辿り、第２の折り曲げミラー部７３を介してＺ干渉計システム６９のセンサヘッド６８に入射する。

そして、主制御装置５０においては、Ｚ干渉計システム６９のセンサヘッド６８に入射した計測ビームＭＢ₃及び参照ビームＲＢ₃の光路長の差に基づいて、上述の式（１）を用いてウエハテーブル本体ＴＢのＺ変位を検出する。この場合、上述の式（１）で検出されるＺ変位、すなわち光学ユニット７６を用いて検出されるＺ変位は、計測ビームＭＢ₃と、参照ビームＲＢ₃とが交差する計測点Ｐ₃におけるＺ変位となる（平面的な配置については図６参照）。なお、この光学ユニット７６においては、計測点Ｐ₃が光学ユニット７６（折り曲げミラー１０１）に対してビームＢＭ₃の入射側（−Ｘ側）に位置するように、各光学素子の位置が設定される。

前記Ｖミラー７０は、図１０に示されるように、ＹＺ面に平行な第１部分反射面７０ａと、該第１部分反射面７０ａの上端に連続して設けられ、ＸＺ面内でＺ軸に対して図１０における時計回りに角度θだけ傾斜した第２部分反射面７０ｂとを有するＶ字型反射面が形成されたミラーである。このＶミラー７０の材質は、低熱膨張素材、例えばクリアセラム（登録商標）とし、その支持方法としては、いわゆるセミキネマティックマウントを用いることができる。なお、Ｖミラーを、平面鏡２枚で構成する分割方式としても構わない。また、Ｖミラー７０が、装置の＋Ｘ側からのメンテナンスを阻害する場合には、Ｖミラー７０の上下機構などを設けても良い。

Ｖミラー７０は、図２〜図５に示されるようにステージベース７１のＹ軸方向と同じ長さを有する。

主制御装置５０は、各光学ユニット７４〜７６を介して受光した参照ビームＲＢ₁〜ＲＢ₃及び計測ビームＭＢ₁〜ＭＢ₃に基づいて、光学ユニット７４〜７６の位置毎にウエハテーブル本体ＴＢ（ウエハＷ）のＺ位置情報（Ｚ変位）を上述した式（１）を用いて検出する。そして、得られた３ヶ所のＺ変位からピッチング量、ローリング量等のウエハテーブル本体ＴＢの傾斜量を検出する。

図１１に示されるように、便宜上、光学ユニット７４、７５がＸ軸方向に沿って配置され、各光学ユニット７４〜７６に対応する計測点Ｐ₁〜Ｐ₃がＸ軸方向に距離Ｌｘ離間し、Ｙ軸方向に距離Ｌｙ離間した三角形の頂点に配置された場合を考える。なお、図１１では、△Ｚ₁、△Ｚ₂、△Ｚ₃の位置をウエハテーブル本体ＴＢの右側にずらして表示したが、実際には図６に示されるように（Ｐ₁〜Ｐ₃が△Ｚ₁〜△Ｚ₃に対応する）、ウエハテーブル本体ＴＢの一部を囲むように位置する。このとき、各計測点Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃のＺ変位をそれぞれ△Ｚ₁、△Ｚ₂、△Ｚ₃とすると、ウエハテーブル本体ＴＢのローリング量θｙとピッチング量θｘとは、以下の式で求められる。
θｙ＝（△Ｚ₁−△Ｚ₂）／Ｌｘ ……（２）
θｘ＝（△Ｚ₃−（△Ｚ₁＋△Ｚ₂）／２）／Ｌｙ ……（３）

また、例えばウエハテーブル本体ＴＢ内の位置等、任意の位置におけるＺ変位は、その位置と、各計測点Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃との幾何学的な位置関係に基づく計算（内挿又は外挿による補間演算）により、求めることができる。

本実施形態の露光装置１００では、ウエハテーブルＷＴのＺ軸方向位置のみならず、θｘ方向の回転角（ピッチング角）、θｙ方向の回転角（ローリング角）なども、ウエハステージＷＳの移動範囲の全域に渡って、上述のＺ干渉計システム６９によって計測される。

しかるに、上述したような構成のＺ干渉計システム６９を採用していることから、そのＺ干渉計システム６９の各軸の原点の安定性が構成上期待できないとともに、測長軸の光路長が長いため、Ｚ干渉計システム６９の各軸の絶対位相の計測結果を利用して、ウエハテーブルＷＴのθｘ方向の回転角（ピッチング角）、θｙ方向の回転角（ローリング角）、すなわちウエハテーブルＷＴの姿勢のリセットを行うことが困難である。

また、ウエハテーブルＷＴのＸＹ面内の位置を正確に管理するためには、Ｘ軸干渉計４４，４６及びＸ軸干渉計ユニット４８のそれぞれからの反射面２６ａに対する測定ビームの入射角、並びにＹ軸干渉計６０及びＹ軸干渉計ユニット６２のそれぞれからの反射面２６ｂに対する測定ビームの入射角を、初期状態と同一に再現する必要もある。

本実施形態では、かかる点に鑑みて、ウエハテーブルＷＴの姿勢のリセットの際に、前述した干渉計ユニット４８Ａ、Ｙ軸干渉計ユニット６０が用いられる。

次に、このリセット動作を説明するのに先立って、前述のコーナーキューブ５３が、光学ユニット４９からの測定ビームＭＢＸ₃の光路（第１測定パス）上の位置（第２位置）にある、図７（Ｂ）の状態での光学ユニット４８Ａの作用について説明する。前提として、遮光機構５２は、図８（Ｂ）の状態に設定されているものとする。

この場合、前述の光源４７ＡからレーザビームＬＢが出力されると、このレーザビームＬＢは干渉計ユニット４８Ａの内部に−Ｚ方向から＋Ｚ方向に向かって入射し、ミラーＭ１を介して光学ユニット４９を構成する偏光ビームスプリッタ４９ａに−Ｘ側から＋Ｘ側に向かって入射する。そして、この偏光ビームスプリッタ４９ａに入射したレーザビームＬＢは、その内部の多層膜等からなる分離面を透過して第１測定パスを＋Ｘ方向にそのまま進行するＰ偏光成分から成る測定ビームＭＢＸ₃と、上記多層膜等からなる分離面で反射され第１参照パスを＋Ｚ方向から−Ｚ方向に進行するＳ偏光成分から成る参照ビームＲＢＸ₃とに分離される。

そして、第１測定パスを−Ｘ側から＋Ｘ側に進行中の測定ビームは、λ／４板４９ｃを透過して円偏光に変換され、＋Ｘ方向に向かって進むが、コーナーキューブ５３で反射され、前とは逆向きの円偏光となって、第１測定パスを逆向きに戻る。すなわち、コーナーキューブ５３によって第１測定パスがカットされている。

上記の第１測定パスを逆向きに戻る測定ビームは、＋Ｘ側から−Ｘ側に進行してλ／４板４９ｃを再度透過して、入射時とは９０°偏光方向が異なる直線偏光（Ｓ偏光）となって、偏光ビームスプリッタ４９ａに戻る。そして、この測定ビームは、偏光ビームスプリッタ４９ａの多層膜等からなる分離面で反射されてその進行方向が＋Ｚ側に折り曲げられ、コーナーキューブ４９ｂの反射面で順次反射されて反対方向に折り返される。そして、この折り返された測定ビームＭＢＸ₃は、＋Ｚ方向から−Ｚ方向に向かって進んで偏光ビームスプリッタ４９ａに再度入射し、多層膜等からなる分離面で反射されてその進行方向が＋Ｘ方向に折り曲げられ、前述の第２測定パスを−Ｘ側から＋Ｘ側に進行してλ／４板４９ｃを透過して円偏光に変換され、反射面２６ａに至る。この反射面２６ａで反射された測定ビームは、前とは逆向きの円偏光となって、第２測定パスを＋Ｘ側から−Ｘ側に進行してλ／４板４９ｃを再度透過し、入射時とは９０°偏光方向が異なる直線偏光（Ｐ偏光）となって、偏光ビームスプリッタ４９ａに戻る。そして、この測定ビーム（Ｐ偏光）は、第２測定パスと同軸の戻り光路に沿ってミラーＭ２に向かって戻り、そのミラーＭ２で反射されて進行方向が９０°折り曲げられて遮光機構５２の開口を介してＦＯＰ５１の−Ｘ側半部に入射する。

この一方、第１参照パスを＋Ｚ方向から−Ｚ方向に進行中の参照ビーム（Ｓ偏光成分）は、前述の図７（Ａ）の場合と同様の経路を経て最終的に、前述の測定ビームの戻り光（Ｐ偏光）と同軸に合成されて、前述の戻り光路に沿ってミラーＭ２に向かって戻り、該ミラーＭ２で反射されて遮光機構５２の開口を介してＦＯＰ５１の−Ｘ側半部に入射する。

このようにしてＦＯＰ５１の−Ｘ側半部に入射した測定ビームＭＢＸ₃と対応する参照ビームＲＢＸ₃の合成光束は、光ファイバ５４を介して検出部５５Ａ内の干渉計ユニット４８Ａに対応する検出ユニットに入射し、その検出ユニット内の検光子から測定ビームＭＢＸ₃と参照ビームＲＢＸ₃との干渉光が出力され、該干渉光に応じた干渉信号が光電変換素子から信号処理系５９Ａに送られる。この信号処理系５９Ａでは、光電変換素子からの干渉信号に基づいて、前述と同様に位相変化で生じた干渉信号の変化をヘテロダイン検出し、その干渉信号の変化からミラー４９ｅによって規定される基準位置に対する反射面２６ａのＸ軸方向の位置情報（Ｘ位置情報）を算出する。

但し、この図７（Ｂ）の場合には、コーナーキューブ５３によって第１測定パスがカットされているので、シングルパス方式の干渉計として機能する。従って、測定ビームＭＢＸ₃の反射面２６ａに対する入射角（γとする）が零でない場合には、その影響を受けて、図８（Ａ）に示されるように、ＦＯＰ５１に入射する戻り光束中の参照ビームＲＢＸ₃の光軸に対して測定ビームＭＢＸ₃の光軸が、入射角γに応じた角度だけ傾斜する。この場合、参照ビームＲＢＸ₃の−Ｘ側半部（白抜き両矢印部分）では、測定ビームの位相が参照ビームに対して遅れているのに対し、参照ビームＲＢＸ₃の＋Ｘ側半部（黒色両矢印部分）では、測定ビームの位相が参照ビームに対して進んだ状態となっている。

なお、図８（Ａ）に示されるように測定ビームが＋Ｘ側に傾くか、あるいはこの反対に−Ｘ側に傾くかは、反射面２６ａ（ウエハテーブルＷＴ）のθｙ方向の回転角がプラスになるか、マイナスになるかによって定まることは言うまでもない。

いずれにしても、ミラーＭ２を介した戻り光束の波面をＸ軸方向に関して２分割して受光し、それぞれの分割領域に関して前記干渉信号に関する絶対位相を求め、両者の差を取れば、測定ビームＭＢＸ₃の反射面２６ａに対する入射角γを求めることができる。

ここで、絶対位相とは、干渉計（例えば、干渉計システム１８）において、参照信号を基準にした測定信号の位相差を、０〜２πの間で定義した値とする。また、前記参照信号は、測定ビームの光源直下で直接、Ｐ偏光とＳ偏光とを干渉させて得られる信号であって、各測定軸が共通の光源を有する場合はその各測定軸に対して位相計測の共通の基準となるものとする。さらに、前記測定信号は、各測定ビームとそれに対応する参照ビームとの干渉光を受信して得られる信号とする。但し、前記参照信号は、必ずしも干渉によって得られる信号に限定されるものではなく、例えば、電気的に得られる信号としても良い。前記参照信号は、干渉計システムで使用される光源から発する偏光や周波数等が互いに異なる２つの光を用い、それら２つの光の位相差に基づいて生成されるようにしている。従って、例えば、干渉計システムが、２つの光の間に周波数差を生じさせるための駆動装置（例えば、ＡＯＭ等の音響光学効果を用いた変調器）を有している場合、その駆動装置を駆動する駆動信号が前記位相差に相当するようなものであれば、その駆動信号を参照信号として用いるようにしても良い。

本実施形態では、次のａ．〜ｈ．のような手順で、ウエハテーブルＷＴの姿勢のリセット動作が行われる。
ａ． まず、絶対位相の計測を行う前に、図８（Ｂ）の状態に遮光機構５２が設定された状態で、上述のようにして、ＦＯＰ５１の−Ｘ側半分の領域を介して戻り光束（測定ビームＭＢＸ₃と対応する参照ビームＲＢＸ₃の合成光束）が検出部５５Ａに取り込まれるようにする。そして、ステージ制御装置２０を介して、反射面２６ａ（ウエハテーブルＷＴ）をθｚ方向に所定範囲内で駆動する（以下、スキャン動作という）。このスキャン動作の間、検出部５５Ａで取り込まれた前記戻り光束における測定ビームＭＢＸ₃と参照ビームＲＢＸ₃との干渉信号と、反射面２６ａのθｚ方向に関する位置とをモニタしておき、前記干渉信号の値がピークとなる反射面２６ａのθｚ方向に関する位置を特定する。そして、特定された位置に反射面２６ａ（ウエハテーブルＷＴ）を位置決めする。このようにウエハテーブルＷＴの姿勢を予め基準となる位置に追い込んでおくことで、前述の測定信号（例えば、参照ビームと測定ビームとの干渉光を受光して得られる信号）の位相差が０〜２πの間に収まるようにしている。なお、この手順ａ．においては、前記戻り光束がＦＯＰ５１の全額域から入射できるように遮光機構５２を設定しておいても良い。

ｂ．次に、上記ａ．で特定された位置に反射面２６ａ（ウエハテーブルＷＴ）を維持したまま、同様にして、ＦＯＰ５１の−Ｘ側半分の領域を介して前記戻り光束が検出部５５Ａに取り込まれるようにする。そして、信号処理系５９Ａによって、検出部５５Ａからの干渉光に基づき前記戻り光束の波面を２分割した一方の分割領域における絶対位相（φ１とする）が求められる。

ｃ． 次に、ステージ制御装置２０により、第１の駆動機構６３Ａを介して遮光機構５２が矢印Ｃ方向に１８０°回転駆動され、図８（Ｃ）の状態に設定される。そして、この状態で、前述と同様にして、ＦＯＰ５１の＋Ｘ側半部の領域を介して戻り光束（測定ビームＭＢＸ₃と対応する参照ビームＲＢＸ₃の合成光束）が検出部５５Ａに取り込まれ、信号処理系５９Ａによって、前記戻り光束の波面を２分割した他方の分割領域における絶対位相（φ２とする）が求められる。

ｄ． 次に、信号処理系５９Ａによって、上記ｂ．、ｃ．でそれぞれ求めた絶対位相（φ１）と絶対位相（φ２）とに基づいて、入射角γ、すなわちウエハテーブルＷＴのローリング角γが算出される。

ｅ． 次いで、上記ｂ．、ｃ．と同様の手順の動作が、Ｙ軸干渉計ユニット６０側で実行され、戻り光束（測定ビームＭＢＹ₃と対応する参照ビーム（ＲＢＹ₃とする）の合成光束）の波面を２分割した一方の分割領域における絶対位相（ψ１とする）と他方の分割領域における絶対位相（ψ２とする）とが、信号処理系５９Ｂによって求められる。

ｆ． 次に、信号処理系５９Ｂによって、求めた絶対位相ψ１と絶対位相ψ２との差に基づいて、測定ビームＭＢＹ₃の反射面２６ａに対する入射角（δとする）、すなわちウエハテーブルＷＴのピッチング角δが求められる。

ｇ． そして、ステージ制御装置２０によって、信号処理系５９Ａ、５９Ｂでそれぞれ求められたウエハテーブルＷＴのローリング角γ、ピッチング角δに基づいて、ウエハテーブルＷＴのローリング角γ、ピッチング角δが可能な限り零に近づくような、前述したＺ・チルト駆動系２９を構成する３つのアクチュエータの駆動量が算出され、その算出結果に従ってＺ・チルト駆動系２９を構成する３つのアクチュエータをそれぞれ駆動してウエハテーブルＷＴの姿勢調整が実行される。

ｈ． そして、このウエハテーブルＷＴの姿勢調整後に、前述のb．、ｃ．及びｅ．の動作が再度行われ、その姿勢調整後の絶対位相φ１、φ２、ψ１、ψ２が再度計測される。そして、ステージ制御装置２０により、その計測結果が不図示のメモリに記憶される。

本実施形態では、上記ａ．〜ｈ．のような動作が、干渉計システム１８の各干渉計の光軸調整時（例えば、装置の製造時、立上げ時など）などに予め行われる。このため、何らかの理由によりウエハテーブルＷＴの姿勢のリセットが必要になったときであっても、ステージ制御装置２０が、上記ｇ．でメモリに記憶された姿勢調整後の絶対位相φ１、φ２、ψ１、ψ２に基づいてウエハテーブルＷＴの姿勢を調整することで、調整段階におけるウエハテーブルＷＴの姿勢及び干渉計システム１８を構成する各干渉計のビームの対応する反射面２６ａ、２６ｂに対する入射角を、所望の状態に再現又は設定することが可能になっている。

図１２には、本実施形態の露光装置１００における、制御系の主要な構成がブロック図にて示されている。この図１２の制御系は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含んで構成され装置全体を統括して制御する主制御装置５０及びこの主制御装置５０の配下にあるステージ制御装置２０を中心として構成されている。

本実施形態の露光装置１００では、通常のスキャニング・ステッパと同様の手順で、レチクル交換、レチクルアライメント、アライメント系ＡＬＧのベースライン計測、ウエハ交換、ウエハアライメントなどの準備作業、及びこれに続くステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。これらの動作に関する詳細説明は省略する。

以上説明したように、本実施形態に係る干渉計ユニット４８Ａ（又はＹ軸干渉計ユニット６２）を用いて行われる、計測方法によると、図７（Ｂ）に示されるように、光源４７ＡからのレーザビームＬＢが偏光ビームスプリッタ４９ａを用いて測定ビーム（Ｐ偏光成分）と参照ビーム（Ｓ偏光成分）とに分離し、測定ビームの反射面２６ａからの戻り光束と、参照ビームの参照鏡４９ｅからの戻り光束とを偏光ビームスプリッタ４９ａを介して同軸に合成し、その合成光束を遮光機構５２の非遮光領域を介してＦＯＰ５１に入射させ、さらに光ファイバ５４を介して検出部５５Ａで受光する。そして、前記測定ビームと参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号の絶対位相を信号処理系５９Ａで算出する。このような絶対位相の取得を、遮光機構５２の遮光領域の設定を切り換えて行う。そして、このようにして取得した絶対位相に関する情報に基づいて、信号処理系５９ＡでウエハテーブルＷＴの反射面２６ａに対する測定ビームの入射角を算出する。従って、測定ビームの反射面に対する入射角を容易に計測することが可能となる。

また、本実施形態に係る傾斜計測方法によると、計測対象物としてのウエハテーブルＷＴに設けられた反射面２６ａ（又は２６ｂ）に対する基準平面（ＸＹ平面）に平行な測定ビームＭＢＸ₃（又はＭＢＹ₃）の入射角γ（又はδ）を、上記の計測方法を用いて計測される。そして、上記の入射角の計測結果に基づいて、信号処理系５９Ａ（又は５９Ｂ）によってウエハテーブルＷＴの基準平面に対する傾斜情報が算出される。従って、ウエハテーブルＷＴの基準平面に対する傾斜情報を高精度かつ短時間で取得することが可能になる。

また、本実施形態に係る干渉計システム１８を構成する計測装置、すなわちＸ軸干渉計４８Ｘ（又はＹ軸干渉計６２Ｙ）によると、一例として図７（Ｂ）に示されるように、偏光ビームスプリッタ４９ａを含む光学ユニット４９を備える干渉計ユニット４８Ａにより、光源４７からのレーザビームＬＢが偏光方向が相互に直交する２成分、すなわちＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離され、Ｐ偏光成分が測定ビームＭＢＸ₃として反射面２６ａに照射され、Ｓ偏光成分が参照ビームＲＢＸ₃として参照鏡としてのミラー４９ｅに照射され、測定ビームＭＢＸ₃の反射面２６ａからの戻り光束と参照ビームＲＢＸ₃のミラー４９ｅからの戻り光束との合成光束が生成される。そして、その合成光束が検出部５５Ａで受光され、該合成光束に含まれる測定ビームＭＢＸ₃と参照ビームＲＢＸ₃との干渉光に応じた干渉信号が検出部５５Ａから信号処理系５９Ａに出力される。そして、前述の如く、信号処理系５９Ａにより、検出部５５Ａから出力される前記干渉信号の絶対位相に関する情報に基づいて測定ビームの反射面に対する入射角が算出される。従って、測定ビームの反射面に対する入射角を容易に計測することが可能となる。

そして、ステージ制御装置２０により、上記の計測結果に基づいて、測定ビームに対する反射面（該反射面が設けられたウエハテーブルＷＴ）の傾きを調整することで、初期状態における、各測定ビームの対応する反射面に対する入射角及びウエハテーブルＷＴの姿勢を容易に再現することが可能になっている。従って、ウエハテーブルＷＴの姿勢のリセットのための複雑なシーケンスが不要となる。

また、本実施形態に係る遮光装置は、遮光機構５２とこれを回転駆動する第１駆動機構６３Ａとから成り、遮光領域を任意の回転角度で設定可能である。そして、信号処理系５９Ａは、前記遮光装置による遮光領域の設定に応じて検出部５５Ａから出力される測定ビーム及び参照ビームそれぞれの波面を２分割したそれぞれの一方の分割領域での測定ビームと参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号の絶対位相と、それぞれの他方の分割領域での測定ビームと参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号の絶対位相との差に基づいて、前記入射角を算出することができる。従って、遮光領域の回転角度を徐々に変えながら、その回転角に対して前記絶対位相を記録することで、方位角と入射角の両方を求めることが可能である。

また、干渉計システム１８によると、上述の如く、Ｘ軸干渉計４８Ｘ、Ｙ軸干渉計６２Ｙにより、測定ビームの反射面２６ａ，２６ｂに対する入射角、ひいては測定ビームに対する反射面（該反射面が設けられたウエハテーブルＷＴ）の傾きが計測される。このとき、計測対象物であるウエハテーブルＷＴの位置によっては、干渉計システム１８を構成する別の少なくとも１つのＸ軸干渉計又はＹ軸干渉計（便宜上「特定干渉計」と呼ぶ）でウエハテーブルＷＴの位置情報を計測することが可能である。

従って、その特定干渉計で計測されたウエハテーブルＷＴの位置情報を、前記Ｘ軸干渉計４８Ｘ、Ｙ軸干渉計６２Ｙで計測された測定ビームに対する反射面の傾きを考慮して補正することで、精度良くウエハテーブルＷＴの位置情報を計測することが可能となる。勿論、前述のウエハテーブルＷＴの姿勢リセット動作のように、計測された測定ビームに対する反射面の傾きに基づいてウエハテーブルＷＴの傾きを補正し、その補正後に特定干渉計でウエハテーブルＷＴの位置情報を計測することとしても良く、かかる場合にも精度良くウエハテーブルＷＴの位置情報を計測することが可能となる。

また、本実施形態に係るステージ装置３０では、干渉計システム１８によりウエハステージＷＳ（ウエハテーブルＷＴ）の位置情報が精度良く計測され、結果的にウエハステージＷＳの位置制御性を高精度に確保することが可能になる。

さらに、本実施形態の露光装置１００では、ステージ装置３０によりウエハステージＷＳの位置制御性が高精度に確保され、ウエハステージＷＳの位置を精度良く制御した状態で、ウエハステージＷＳ上のウエハＷが照明系１０及び投影光学系ＰＬを介して照明光ＩＬにより露光される。従って、ウエハ上にレチクルＲのパターンを精度良く転写することが可能となる。

なお、上記実施形態では、測定ビーム及び参照ビームそれぞれの波面をほぼ正確に２分割したうちの一方の分割領域での測定ビームと参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号の絶対位相と、他方の分割領域での測定ビームと参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号の絶対位相との差を、干渉信号の絶対位相に関する情報として用いて、反射面に対する計測ビームの入射角γ又はδを算出するものとした。このために、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）に示されるような、ＦＯＰ５１の受光領域の半分の領域を遮光する遮光板５２ｂを有する遮光機構５２を用いるものとした。しかしながら、本発明に係る計測装置を構成する遮光装置がこれに限定されるものではないことは勿論である。すなわち、上記実施形態と同様に、測定ビーム及び参照ビームそれぞれの波面を２分割する場合であっても、遮光機構５２は、ＦＯＰ５１の受光領域を不等分に分割した一方の分割領域を遮光する遮光板５２ｂを有していても良い。かかる場合であっても、遮光機構５２を例えばスライドさせることで、一方の分割領域と他方の分割領域とを交互に遮光するように構成することができる。この場合には、前述の入射角の算出に際して、ＦＯＰ５１の受光領域の分割面積比を考慮する。

あるいは、測定ビーム及び参照ビームそれぞれの波面を３つ以上に分割し、そのうちの任意の１つの分割領域と、他の１つの分割領域とに、それぞれ対応する干渉信号の絶対位相の差を、干渉信号の絶対位相に関する情報として用いて、反射面に対する計測ビームの入射角γ又はδを算出することとし、これに応じて遮光機構の構成を変更しても良い。例えば、測定ビーム及び参照ビームそれぞれの波面を３つに分割する場合、ＦＯＰ５１の受光面の３分の２（中心角２４０°の範囲）を遮光する遮光膜を有する遮光機構を、前記軸５２ｃを中心に回転可能に構成すれば良い。この場合、遮光機構がある状態（第１の状態とする）にあるときに、干渉信号の絶対位相計測を行い、その第１の状態から遮光機構を１２０°以上３６０°未満の角度範囲内で回転させた第２の状態で、干渉信号の絶対位相計測を行い、第１の状態で計測した絶対位相と第２の状態で計測した絶対位相と差を、干渉信号の絶対位相に関する情報として用いて、反射面に対する計測ビームの入射角γ又はδを算出すれば良い。測定ビーム及び参照ビームそれぞれの波面を４つ以上に分割する場合も、同様である。

勿論、測定ビーム及び参照ビームそれぞれの波面を３つ以上に分割する場合であっても、各分割領域を不等分に分割しても良い。かかる場合には、ＦＯＰ５１の受光面の任意面積の領域を遮光する必要があるので、遮光板を有する遮光機構に代えて、任意のセル領域を遮光、非遮光状態に切り換え可能な液晶シャッタを用いることとすれば良い。

また、上記実施形態において、コーナーキューブ５３を測定パスから離脱状態として干渉計ユニット４８Ａを、干渉計として用いる場合、光学ユニット４９からの戻り光束を遮光する部材はその光路上に無い方が望ましいので、干渉計として用いる場合には遮光機構５２をＦＯＰ５１の前面から退避させ、コーナーキューブ５３を測定パスに挿入して干渉計ユニット４８Ａを、測定ビームの入射角計測用の計測装置として用いる場合には遮光機構５２をＦＯＰ５１の前面に位置させるような機構を、更に設けても良い。かかる機構と同様の機能を達成するために、上述の液晶シャッタを遮光機構５２に代えて用いても良い。

なお、上記実施形態の干渉計ユニット４８Ａに代えて、図１３に示されるような、干渉計ユニット４８Ａ’と光路開閉ユニット６５とを設けても良い。光路開閉ユニット６５は、ミラーＭ３、コーナーキューブ５３’及び遮光機構５２’等が図１３に示されるような位置関係で配置されて成るユニットである。この光路開閉ユニット６５は、その全体が不図示の駆動機構によって上下動され、図１３に示される移動上限位置と移動下限位置とに切り換え設定される。この場合、遮光機構５２’としては、例えば図１３における紙面直交方向にスライド可能で、干渉計ユニット４８Ａ’からの測定ビームの遮光領域を、紙面直交方向の２つの分割領域のそれぞれについて切り替え設定可能な半遮光板を用いることができる。勿論、遮光機構５２’として前述の遮光機構５２と同様の回転可能な半遮光板を用いても良い。いずれにしても、前述の信号処理系５９Ａにより、前記遮光機構５２’による遮光領域の切り換えに応じて検出部５５Ａから出力される測定ビーム及び参照ビームそれぞれの波面を２分割した一方の分割領域での測定ビームと参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号の絶対位相と、それぞれの他方の分割領域での測定ビームと参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号の絶対位相との差に基づいて、測定ビームの反射面２６ａに対する入射角を算出する。勿論、遮光機構５２’として液晶シャッタを用いることもできる。

いずれにしても、図１３のような光路開閉ユニット６５を採用する場合、遮光機構５２’の駆動機構と、光路開閉ユニット６５の駆動機構とを、一箇所に集中させることができる。

なお、図１３において、遮光機構５２’として回転可能な半遮光板や液晶シャッタなどが用いられ、遮光装置が、遮光領域を任意の回転角度で設定可能な場合、前述と同様、遮光領域の回転角度を徐々に変えながら、その回転角に対して前記絶対位相を記録することで、方位角と入射角の両方を求めることが可能である。

なお、上記実施形態では、計測装置を構成する干渉計ユニット４８Ａ（又は６２）が、測定ビームの入射角の計測、計測対象物の位置情報の計測のいずれにも用いられる場合について説明したが、これに限らず、測定ビームの入射角の計測専用の干渉計本体部を有する計測装置を設けても良く、この場合、干渉計システムが、その干渉計本体部とは別の干渉計をＸ軸方向、Ｙ軸方向の少なくとも一方について、少なくとも１つ備えていることとしても良い。

なお、上記実施形態では、説明の便宜上から、干渉計システムを構成する複数の干渉計のそれぞれが、個別の光源を有しているものとした。しかしながら、本発明がこれに限定されるものではなく、単一の、又は少数の光源からの光束を、分岐光学素子で適宜分岐した分岐光束のそれぞれを、各干渉計で用いることとしても良い。いずれにしても、発熱源となる、光源や、光電変換素子を含む受光部（検出部）は、干渉計本体部の光学ユニットとは物理的に離れた位置に設置することが望ましい。勿論、図１３の変形例の場合にも、測定ビーム及び参照ビームそれぞれの波面を３つ以上に分割し、そのうちの任意の１つの分割領域と、他の１つの分割領域とに、それぞれ対応する干渉信号の絶対位相の差を、干渉信号の絶対位相に関する情報として用いて、反射面に対する計測ビームの入射角を算出することとしても良い。この場合も、測定ビーム及び参照ビームそれぞれの波面を不等分に分割しても良い。

なお、前述の光学ユニット４９などの他、いずれかのＸ軸干渉計、Ｙ軸干渉計からの測定ビームの反射面２６ａ（又は２６ｂ）からの反射光束を、λ板／２を介してサバール板に入射させても良い。そして、そのサバール板で分離されるＰ偏光成分とＳ偏光成分とを、ＦＯＰを介して受光部（検出部）で受光し、その受光部からの信号に基づいて信号処理系により、Ｐ偏光成分と、Ｓ偏光成分との位相差を検出し、この検出結果に基づいて、計測ビームの反射面に対する入射角を計測することも可能である。これは、サバール板が、入射ビームを、その入射角に応じた位相差を有するＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離力する性質を有するからである。なお、この場合に、入射角の他に方位角を求める場合は、λ板／２を回転させて、０度、９０度の２方向で測定すればよい。

なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳが、ＸＹ面内で移動するＸＹステージ２８と、該ＸＹステージ２８上にＺ・チルト駆動系を介して搭載されたＺ、θｘ、θｙ方向に移動可能なウエハテーブルＷＴとを含んで構成される場合について説明したが、これに限らず、６自由度方向に移動可能な単一のステージにより反射面が設けられた移動体を構成しても良い。

また、上記実施形態では、本発明がスキャナに適用された場合について説明したが、これに限らず、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパ）などの静止露光型の露光装置にも本発明は適用が可能である。

また、上記実施形態の露光装置１００における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し、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。

なお、上記実施形態では、露光装置１００が、照明光ＩＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光を用いる場合について説明したが、これに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）は勿論、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（例えばｇ線、ｉ線など）や、波長が１７０ｎｍ以下の光、例えばＦ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ₂レーザ光（波長１４６ｎｍ）等の他の真空紫外光を用いても良い。

また、例えば、真空紫外光として上記各光源から出力されるレーザ光に限らず、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（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）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、本発明が適用される、露光装置では、照明光として波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、近年、７０ｎｍ以下のパターンを露光するために、ＳＯＲやプラズマレーザを光源として、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を発生させるとともに、その露光波長（例えば１３．５ｎｍ）の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置の開発が行われている。この装置においては、円弧照明を用いてマスクとウエハを同期走査してスキャン露光する構成が考えられるので、かかる装置にも本発明を好適に適用できる。さらに、例えば特開平１０−１５４６５９号公報などに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体（例えば純水など）が満たされる液浸型露光装置、あるいはステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置、又はプロキシミティ方式の露光装置なども、本発明を好適に適用できる。さらに、照明光ＩＬとして紫外光などだけでなく、電子線やイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置、Ｘ線露光装置などにも本発明を好適に適用できる。

本発明は、例えば、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報及びこれらに対応する米国特許６，４００，４４１号と、特表２０００−５０５９５８号公報及びこれに対応する米国特許５，９６９，４４１号及び米国特許６，２６２，７９６号に記載されているツインステージ型の露光装置にも適用できる。

また、本発明は、特開平１１−１３５４００号に開示されているように、ウエハ等の被処理基板を保持して移動可能な露光ステージと、各種の計測部材やセンサを備えた計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。

また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（または位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク、あるいは光反射性の基板上に所定の反射パターンを形成した光反射型マスクを用いたが、それらに限定されるものではない。例えば、そのようなマスクに代えて、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターンまたは反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（光学系の一種とする）を用いるようにしても良い。このような電子マスクは、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されている。なお、上述の電子マスクとは、非発光型画像表示素子と自発光型画像表示素子との双方を含む概念である。

また、例えば、２光束干渉露光と呼ばれているような、複数の光束の干渉によって生じる干渉縞を基板に露光するような露光装置にも適用することができる。そのような露光方法及び露光装置は、例えば、国際公開第０１／３５１６８号パンフレットに開示されている。

また、前記液浸型の露光装置においては、例えば、投影光学系と基板との間を局所的に液体で満たす方式として、国際公開第２００４／０５３９５８号パンフレットに開示されているものが知られており、本発明に適用可能である。また、露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置や、ステージ上に所定厚の液体層を形成しその中で基板を保持する液浸露光装置にも本発明を適用可能である。例えば、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報及び米国特許第５，８２５，０４３号にそれらの構成が開示されている。また、国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレットに開示されているように、投影光学系の終端光学部材の出射側と入射側のそれぞれの光路空間を液体で満たすような液浸露光装置に適用してもよい。

なお、本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、有機ＥＬ、ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。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の製造方法及び調整方法を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。

以上説明したように、本発明の計測方法は、計測対象物に設けられた反射面に対する測定ビームの入射角を計測するのに適している。また、本発明の傾斜計測方法は、移動体の基準平面に対する傾斜を計測するのに適している。また、本発明の計測装置及び干渉計システムは、計測対象物の位置情報を計測するのに適している。また、本発明のステージ装置は、ステージの位置を管理するのに適している。また、本発明の露光装置は、感光物体の露光に適している。

一実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。 図１の露光装置を構成するステージ装置を示す平面図である。 図２の干渉計システムを構成するＸ軸干渉計、Ｙ軸干渉計の測長軸の配置を示す図である。 上記Ｘ軸干渉計、Ｙ軸干渉計の参照ビームの光軸の配置を示す図である。 Ｚ干渉計システムの各ビームの光軸の配置を示す平面図である。 ウエハテーブル本体ＴＢの概略構成を示す平面図である。 図７（Ａ）は、干渉計システムを構成する干渉計ユニット４８Ａの構成を説明するための図、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の干渉計ユニットを構成するコーナーキューブが第１測定パスをカットした状態を示す図である。 図８（Ａ）は、ＦＯＰに入射する戻り光束中の参照ビームＲＢＸ₃の光軸に対して測定ビームＭＢＸ₃の光軸が所定角度傾斜した状態を示す概念図、図８（Ｂ）は、遮光膜がＦＯＰの受光領域の＋Ｘ側半部を遮光した第１の状態の遮光機構を示す図、図８（Ｃ）は、遮光膜がＦＯＰの受光領域の−Ｘ側半部を遮光した第２の状態の遮光機構を示す図である。 ウエハテーブル本体ＴＢ（ウエハテーブルＷＴ）を−Ｙ方向から＋Ｙ方向に見た状態の側面図であって、光学ユニット７４、７５の配置を示す図である。 ウエハテーブル本体ＴＢ（ウエハテーブルＷＴ）を＋Ｙ方向から−Ｙ方向に見た状態の側面図であって、光学ユニット７６の配置を示す図である。 ウエハテーブル本体における光学ユニットと、その計測点との関係を示す図である。 一実施形態の露光装置における、制御系の主要な構成を示すブロック図である。 計測装置の変形例を説明するための図である。

符号の説明

１０…照明系（露光システムの一部）、１８…干渉計システム、２６ａ，２６ｂ…反射面、３０…ステージ装置、４７Ａ，４７Ｂ…光源、４８Ａ…干渉計ユニット（干渉計本体部）、４８Ｘ…Ｘ軸干渉計（計測装置）、４９ａ…偏光ビームスプリッタ（分離光学素子）、４９ｅ…ミラー（参照鏡）、５５…検出部（受光部）、６２Ｙ…Ｙ軸干渉計（計測装置）、５２…遮光機構（遮光装置の一部、遮光部材）、５３…コーナーキューブ（反射光学素子、光路開閉機構の一部）、６３Ａ…第１駆動機構（駆動機構、遮光装置の一部）、６４Ａ…第２駆動機構（駆動機構、光路開閉機構の一部）、１００…露光装置、Ｗ…ウエハ（感光物体）、ＷＴ…ウエハテーブル（計測対象物、移動体）、ＰＬ…投影光学系（露光システムの一部）。

Claims (14)

1. 計測対象物に設けられた反射面に対する測定ビームの入射角を計測する計測方法であって、
   光源からの光を分離光学素子を用いて偏光方向が相互に直交する２成分に分離し、一方を前記反射面に照射される測定ビームとし、他方を参照鏡に照射される参照ビームとする工程と；
   前記測定ビームの前記反射面からの戻り光束と前記参照ビームの前記参照鏡からの戻り光束とを前記分離光学素子を介して干渉させ干渉光を生成する工程と；
   前記干渉光に応じた干渉信号の絶対位相に関する情報に基づいて前記入射角を算出する工程と；を含む計測方法。
2. 前記干渉信号の絶対位相に関する情報は、前記測定ビーム及び前記参照ビームそれぞれの波面を少なくとも２つに分割したうちのそれぞれの任意の１つの分割領域での測定ビームと参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号の絶対位相と、それぞれの他の１つの分割領域での測定ビームと参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号の絶対位相との差であることを特徴とする請求項１に記載の計測方法。
3. 移動体の基準平面に対する傾斜を計測する傾斜計測方法であって、
   前記移動体を計測対象物とし、該移動体に設けられた反射面に対する前記基準平面に平行な測定ビームの入射角を、請求項１又は２に記載の計測方法を用いて計測する工程と；
   入射角の計測結果に基づいて、前記移動体の前記基準平面に対する傾斜情報を算出する工程と；を含む傾斜計測方法。
4. 計測対象物に設けられた反射面に測定ビームを照射し、前記反射面からの前記測定ビームの反射光を受光して前記計測対象物の位置情報を計測する計測装置であって、
   光源からの光を偏光方向が相互に直交する２成分に分離し、前記２成分のうちの一方を前記測定ビームとして前記反射面に照射し、他方を参照ビームとして参照鏡に照射し、前記測定ビームの前記反射面からの戻り光束と前記参照ビームの前記参照鏡からの戻り光束との合成光束を生成する分離光学素子を含む干渉計本体部と；
   前記合成光束を受光し、該合成光束に含まれる前記測定ビームと前記参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号を出力する受光部と；
   前記受光部から出力される前記干渉信号に関する絶対位相に関する情報に基づいて前記測定ビームの前記反射面に対する入射角を算出する算出装置と；を備える計測装置。
5. 前記干渉計本体部から出力される前記合成光束の光路の一部を遮光可能で、その遮光領域を切り換え可能な遮光装置を更に備え、
   前記算出装置は、前記遮光装置による前記遮光領域の切り換えに応じて前記受光部から出力される、前記測定ビーム及び前記参照ビームそれぞれの波面を複数に分割したそれぞれの任意の１つの分割領域での測定ビームと参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号の絶対位相と、それぞれの他の１つの分割領域での測定ビームと参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号の絶対位相との差に基づいて、前記入射角を算出することを特徴とする請求項４に記載の計測装置。
6. 前記遮光装置は、前記遮光領域を任意の回転角度で設定可能であり、
   前記算出装置は、前記遮光装置による前記遮光領域の設定に応じて前記受光部から出力される前記測定ビーム及び前記参照ビームそれぞれの波面を複数に分割したそれぞれの任意の１つの分割領域での測定ビームと参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号の絶対位相と、それぞれの他の１つの分割領域での測定ビームと参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号の絶対位相との差に基づいて、前記入射角を算出することを特徴とする請求項５に記載の計測装置。
7. 前記干渉計本体部の前記測定ビームの光路の一部を遮光可能で、その遮光領域を切り換え可能な遮光装置を更に備え、
   前記算出装置は、前記遮光装置による遮光領域の切り換えに応じて前記受光部から出力される前記測定ビーム及び前記参照ビームそれぞれの波面を複数に分割したそれぞれの任意の１つの分割領域での測定ビームと参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号の絶対位相と、それぞれの他の１つの分割領域での測定ビームと参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号の絶対位相との差に基づいて、前記入射角を算出することを特徴とする請求項４に記載の計測装置。
8. 前記遮光装置は、前記遮光領域を任意の回転角度で設定可能であり、
   前記算出装置は、前記遮光装置による前記遮光領域の設定に応じて前記受光部から出力される前記測定ビーム及び前記参照ビームそれぞれの波面を複数に分割したそれぞれの任意の１つの分割領域での測定ビームと参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号の絶対位相と、それぞれの他の１つの分割領域での測定ビームと参照ビームとの干渉光に応じた干渉信号の絶対位相との差に基づいて、前記入射角を算出することを特徴とする請求項７に記載の計測装置。
9. 前記干渉計本体部は、相互に平行な第１の光路、第２の光路に沿って前記測定ビームが順次前記反射面に照射されるダブルパスタイプであり、
   前記第１の光路に対して挿入・離脱可能で、その挿入時には前記第１の光路を遮光するとともに、その第１の光路に沿って前記測定ビームを反射する反射光学素子と、該反射光学素子を駆動する駆動機構とを有する光路開閉機構を更に備える請求項４〜８のいずれか一項に記載の計測装置。
10. 前記遮光装置は、遮光部材と該遮光部材を駆動して前記遮光領域を設定する駆動部とを有することを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載の計測装置。
11. 前記遮光装置は、前記遮光領域を設定する液晶シャッタを含むことを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載の計測装置。
12. 計測対象物の位置情報を計測する請求項４〜１１のいずれか一項に記載の計測装置と；
    前記計測対象物に設けられた反射面に測定ビームを照射し、該測定ビームの前記反射面からの反射光を受光して前記計測対象物の位置情報を計測する少なくとも１つの干渉計と；を備える干渉計システム。
13. 所定方向に移動可能であるとともに、一部に反射面が設けられたステージと；
    前記ステージを計測対象物とする請求項１２に記載の干渉計システムと；を備えるステージ装置。
14. 感光物体を露光して前記感光物体上に所定のパターンを形成する露光装置であって、
    前記ステージ上に感光物体が載置される請求項１３に記載のステージ装置と；
    前記ステージ上の感光物体を露光する露光システムと；を備える露光装置。
    

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