JP2007027336A - 露光方法及び装置、並びに電子デバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 照明光の波長程度以下の微細パターンを、安価に形成可能であるとともに高い重ね合わせ精度が得られる露光技術を提供する。
【解決手段】 照明光を２枚の回折格子を介して照射することによって干渉縞パターン９２を形成し、干渉縞パターン９２でウエハを露光する。露光前に干渉縞パターン９２の周期方向に間隔ＬＸ１だけ離れた２箇所の計測点Ｑ４及びＱ５に干渉縞計測系４１を移動して、それぞれ干渉縞パターン９２の位置を計測し、２箇所の計測値と間隔ＬＸ１とを用いて干渉縞パターン９２の周期Ｔ３を求め、露光対象のウエハの伸縮率に合わせてその周期Ｔ３を補正する。
【選択図】 図１２

Description

本発明は、半導体集積回路、フラットパネルディスプレイ装置、薄膜磁気ヘッド、及びマイクロマシン等の電子デバイス製造工程における微細パターンの形成工程で使用される露光技術及び該露光技術を用いる電子デバイス製造技術に関する。

半導体集積回路等の電子デバイスの製造工程における微細パターンの形成に際しては、一般的にフォトリソグラフィー技術が使用される。これは、ウエハ等の被加工基板の表面にフォトレジスト（感光性薄膜）を塗布する塗布工程、形成すべきパターンの形状に応じた光量分布を有する露光用の照明光を被加工基板に照射する露光工程、現像工程、及びエッチング工程等により、被加工基板上に所望のパターンを形成するものである。

現状で最先端の電子デバイスを製造するための露光工程においては、露光方法として、主に投影露光方法が使用されている。これは、レチクル等のマスク上に形成すべきパターンを４倍又は５倍に拡大して形成しておき、これに露光用の照明光を照射し、その透過光を縮小投影光学系を用いて被加工基板上に露光することで、そのパターンを被加工基板上に転写するものである。

投影露光方法で形成可能なパターンの微細度は縮小投影光学系の解像度で決まり、これは露光波長を投影光学系の開口数（ＮＡ）で割った値にほぼ等しい。従って、より微細な回路パターンを形成するためには、露光波長の短波長化又は投影光学系の高ＮＡ化が必要である。
一方、例えば非特許文献１及び非特許文献２に開示される如く、光源と被加工基板との間に回折格子を配置し、照明光をこの回折格子に照射することによって発生する複数の回折光を被加工基板上で干渉させ、その干渉縞による明暗パターンを用いて被加工基板上に微細パターンを形成する方法（以下、干渉露光方法と呼ぶ）も提案されている。
J.M. Carter他： "Interference Lithography" http://snl.mit.edu/project_document/SNL-8.pdf Mark L. Schattenburg他： "Grating Production Methods" http://snl.mit.edu/papers/presentations/2002/MLS-Con-X-2002-07-03.pdf

上述の従来の露光方法のうち投影露光方法においては、より高解像度を得るには、より短波長の露光光源又はより高ＮＡの投影光学系が必要になる。
しかしながら、現在最先端の露光装置では、露光波長は１９３ｎｍに短波長化されており、今後の一層の短波長化は使用可能なレンズ材料の観点から困難な状況にある。また、現在最先端の投影光学系のＮＡは０．９２程度に達しており、これ以上の高ＮＡ化は困難な状況にあるとともに、露光装置の製造コストを大幅に上昇させる原因となる。

一方、従来の露光方法のうちの干渉露光方法では、原理的には、露光波長以下の微細なパターンの露光を、比較的安価な装置で実現できる利点がある。しかしながら、干渉縞のパターンは回折格子に対応して周期が固定されているため、周期の調整は困難であった。
また、例えばウエハ等の被加工基板上に形成された既存のパターンに対して干渉縞によるパターンを重ねて露光するような場合には、既存のパターンと干渉縞によるパターンとの重ね合わせを高精度に行う必要があるが、従来はその重ね合わせの具体的な手法については検討されていなかった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、微細パターン、例えば照明光の波長程度以下の線幅のパターンを、周期等の特性を或る程度制御できる状態で安価に形成可能な露光技術を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、そのような微細パターンを、高い重ね合わせ精度で形成可能な露光技術を提供することを第２の目的とする。

また、本発明は、上記露光技術を用いた電子デバイス製造技術を提供することをも目的とする。

以下の本発明の一部の要素に付した括弧付き符号は、本発明の実施形態の構成に対応するものである。しかしながら、各符号はその要素の例示に過ぎず、本発明の要素をその実施形態の構成に限定するものではない。
本発明による第１の露光方法は、光源（１）からの照明光により感光性の基板上にパターンを露光する露光方法であって、対向して配置した第１回折格子（Ｇ１１）及び第２回折格子（Ｇ２１）に対し、その第１回折格子側からその照明光を照射し、その第２回折格子のその第１回折格子とは反対側に、第１方向に周期性を有する干渉縞を形成する第１工程と、その干渉縞上の所定方向に第１間隔だけ離れた２箇所の位置でその干渉縞のその第１方向の位置を計測して、その干渉縞の特性を求める第２工程と、その第２工程で求められたその干渉縞の特性を補償する第３工程と、その基板上にその干渉縞のパターンを露光する第４工程とを有するものである。

本発明によれば、２枚の回折格子を介して形成される干渉縞の特性を計測し、これを補償することによって、その基板（被加工基板）上に、所望の特性を有する干渉縞によるパターンを露光することができる。
本発明において、その第３工程に続いて、その干渉縞上のその所定方向又は該所定方向に交差する方向に第２間隔だけ離れた２箇所の位置でその干渉縞のその第１方向の位置を計測して、その干渉縞の特性を求める第５工程と、その第５工程で求められたその干渉縞の特性を補償する第６工程とをさらに有することができる。

また、一例として、その第２工程におけるその所定方向はその第１方向に直交する方向であり、その干渉縞の特性は、その干渉縞の回転角を含む。この場合、その第３工程は、その干渉縞の回転角を補償するために、その第１回折格子及びその第２回折格子の少なくとも一方を回転する工程と、その基板を回転する工程との少なくとも一方を含むことができる。

また、別の例として、その第２工程におけるその所定方向はその第１方向であり、その干渉縞の特性は、その干渉縞のその第１方向の周期を含み、その第３工程は、その第２工程で求められたその干渉縞の周期を補正する工程を含む。この場合、その第３工程は、その干渉縞の周期を補正するために、その第１回折格子に対するその照明光のテレセントリシティを制御する工程と、その基板の高さを制御する工程との少なくとも一方を含むことができる。

次に、本発明による第２の露光方法は、光源（１）からの照明光により感光性の基板上にパターンを露光する露光方法であって、対向して配置した第１回折格子（Ｇ１１）及び第２回折格子（Ｇ２１）に対し、その第１回折格子側からその照明光を照射し、その第２回折格子のその第１回折格子とは反対側に、第１方向に周期性を有する干渉縞を形成する第１工程と、その干渉縞上の同一直線上に無い３箇所の計測点を含む所定個数の計測点において、それぞれその干渉縞のその第１方向の位置を計測して、その干渉縞の特性を求める第２工程と、その第２工程で求められたその干渉縞の特性を補償する第３工程と、その基板上にその干渉縞のパターンを露光する第４工程とを有するものである。

本発明によれば、２枚の回折格子を介して形成される干渉縞の特性を計測し、これを補償することによって、その基板（被加工基板）上に、所望の特性を有する干渉縞によるパターンを露光することができる。
本発明において、一例として、その第２工程で求めるその干渉縞の特性は、その干渉縞の回転角及びその第１方向の周期を含む。
また、一例として、その第２工程は、その干渉縞とその第１方向に周期的な計測格子とのその第１方向への相対移動に伴うその計測格子からの透過光量の変化を用いて、その干渉縞の位置を計測する工程を含む。

また、一例として、その感光性の基板上に予め形成されたパターンのパターン位置情報を計測する工程をさらに含み、その第４工程において、そのパターン位置情報を用いて、その基板上の所定位置にその干渉縞によるパターンを露光してもよい。これによって、その干渉縞とその基板上にそれまでの工程で形成されているパターンとの重ね合わせ精度を向上できる。

また、本発明による電子デバイスの製造方法は、パターン形成工程を有する電子デバイスの製造方法であって、そのパターン形成工程において、本発明の露光方法を用いるものである。
次に、本発明による露光装置は、光源（１）からの照明光を対向して配置される第１回折格子（Ｇ１１）と第２回折格子（Ｇ２１）とに照射することによって生成される第１方向に周期性を有する干渉縞によるパターンを、感光性の基板上に露光するための露光装置であって、その光源からのその照明光をその第１回折格子に照射するための照明光学系（ＩＳ）と、その基板を保持する基板保持機構（３８）と、その干渉縞上の所定方向に離れた複数の計測位置で、その干渉縞のその第１方向の位置を計測する位置計測機構（４１）と、その位置計測機構により計測されたその複数の計測位置でのその干渉縞のその第１方向の位置に基づいてその干渉縞の特性を求める演算装置（７０）と、その演算装置によって求められたその干渉縞の特性を補償する補正機構とを備えたものである。本発明によれば、本発明の露光方法を実施できる。

本発明において、一例として、その所定方向はその第１方向に直交する方向であり、その演算装置が求めるその干渉縞の特性はその干渉縞の回転角を含み、その補正機構は、その干渉縞の回転角を補償するために、その第１回折格子又はその第２回折格子の少なくとも一方を回転させる機構（８０Ａ，８０Ｂ）と、その基板を回転する機構との少なくとも一方を有する。

また、別の例として、その所定方向はその第１方向であり、その演算装置が求めるその干渉縞の特性はその干渉縞のその第１方向の周期を含み、その補正機構は、その第１回折格子に対するその照明光のテレセントリシティを制御する部材（３１ａ，３１ｂ）と、その基板の高さを制御する高さ制御装置（３８Ｚ）との少なくとも一方を含む。
また、一例として、その位置計測機構は、その第１方向に周期的な計測格子（９５Ａ）と、その計測格子からの透過光を検出する光電検出器（１０１）とからなる位置計測部材を有する。この場合、その位置計測機構は、その複数の計測位置に対応する複数のその位置計測部材を有してもよい。

また、その位置計測機構は、その位置計測部材とその干渉縞とをその所定方向に相対移動する移動機構を有してもよい。
また、その演算装置によって求められるその干渉縞の特性に基づいて、その干渉縞とその基板との位置関係を所定の関係に設定する位置制御機構を有してもよい。
また、その基板に予め形成されたパターンのパターン位置情報を計測する位置計測機構（４３）を有するとともに、その位置制御機構は、そのパターン位置情報を用いてその所定の関係の設定を行うようにしてもよい。

本発明によれば、２つの回折格子を介して形成される干渉縞のパターンで基板（被加工基板）を露光することによって、照明光の波長程度以下の線幅のパターンのような微細パターンを安価に形成することができる。また、その干渉縞の特性を補償することによって、その特性を或る程度制御できる。
また、本発明によれば、重ね合わせ露光する場合の重ね合わせ精度を向上できる。

以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図面を参照して説明する。
図１は、本例の露光装置の概略構成を示す図である。なお、図１中に示したＸＹＺ座標系と、以降の各図で示す座標系とは同一である。図１において、光源１としては波長１９３ｎｍのパルスレーザビームよりなる照明光ＩＬ１を出力するＡｒＦ（アルゴン・フッ素）エキシマーレーザが使用されている。光源１としては、その他に発振波長２４８ｎｍのＫｒＦ（クリプトン・フッ素）エキシマーレーザ、発振波長１５７ｎｍのＦ₂ （フッ素ダイマー）レーザ、又は波長変換素子を使用する高調波レーザ等も使用できる。

光源１を発した照明光ＩＬ１は、第１の光軸ＡＸ１に沿って配置される第１のレンズ群を構成するレンズ２，３，４，６により、所定のビームサイズを有する平行光線束（平行ビーム）である照明光ＩＬ２に変換される。
照明光ＩＬ２は、偏光制御素子９により所定の偏光状態に設定された照明光ＩＬ３となり、照明光均一化手段の一部を構成する集光光学系１０に入射する。集光光学系１０を射出した照明光ＩＬ５は、照明光均一化手段の一部を構成するオプチカルインテグレータ（ユニフォマイザ又はホモジナイザ）としてのフライアイレンズ１３に入射する。フライアイレンズ１３の射出側の面の近傍には、必要に応じて開口絞り１７が配置される。

なお、集光光学系１０、フライアイレンズ１３、開口絞り１７等からなる照明光均一化手段の詳細については後述する。
フライアイレンズ１３を射出した照明光ＩＬ７は、第２の光軸ＡＸ２に沿って配置される第２のレンズ群を構成するレンズ１９，２０，２１に入射し、これらのレンズで屈折されて照明光ＩＬ８となって視野絞り２２（詳細後述）に達する。

視野絞り２２を透過した照明光は、さらに第２の光軸ＡＸ２に沿って配置される第３のレンズ群を構成するレンズ２５，２６，２７により屈折されて集光点２８に至る。集光点２８は、フライアイレンズ１３の射出側の面上の１点と、第２のレンズ群（１９，２０，２１）及び第３のレンズ群（２５，２６，２７）を介して共役（結像関係）となっている。

集光点２８を通過した照明光ＩＬ９は、さらに第４のレンズ群を構成するレンズ２９，３０，３２，３５により屈折されて照明光ＩＬ１０となって第１の透光性平板Ｐ１に入射する。なお、以上の第１のレンズ群（２，３，４，５）から第４のレンズ群（２９，３０，３２，３５）に至るまでの照明光ＩＬ１〜ＩＬ１０の光路上の光学部材を含む光学系を、以下では照明光学系ＩＳという。この照明光学系ＩＳは、第１の透光性平板Ｐ１が配置される面を所定の照射面とする照明光学装置とみなすこともできる。

以下、照明光学系ＩＳの射出側の光軸ＡＸ２に沿って光源１側が＋方向となるようにＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に平行な方向にＸ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＹ軸を取って説明する。本例では、Ｘ軸及びＹ軸を含むＸＹ平面は水平面にほぼ平行である。
第１の透光性平板Ｐ１の下方（−Ｚ方向）には、第２の透光性平板Ｐ２が設けられる。第２の透光性平板Ｐ２は、パターンを形成すべき加工対象である半導体ウエハ等の基板Ｗ（以降、適宜ウエハともいう）に対向して配置される。第１の透光性平板Ｐ１には後述する第１の回折格子が形成されており、その第１の回折格子に照明光ＩＬ１０が照射されることにより発生する回折光は、第２の透光性平板Ｐ２に照射される。第２の透光性平板Ｐ２には後述する第２の回折格子が形成されており、上記回折光はその第２の回折格子に照射されることになる。そして、第２の回折格子で発生した回折光はウエハＷに照射され、ウエハＷ上に複数の回折光からなる干渉縞による明暗パターンが形成される。

ウエハＷの表面には、上記明暗パターンを感光し記録するためのフォトレジスト等の感光部材ＰＲを形成しておく。即ち、ウエハＷは感光性の基板とみなすことができる。ウエハＷは、一例として直径が３００ｍｍの円板状であり、第２の透光性平板Ｐ２は一例としてウエハＷの表面の全面を覆う直径の円板状とする。同様に第１の透光性平板Ｐ１も一例として第２の透光性平板Ｐ２の表面の全面を覆う直径の円板状とする。ただし、後述する様に、第２の透光性平板Ｐ２の直径は、ウエハＷの直径よりも３０ｍｍ程度以上大きいことが望ましい。なお、本例では透光性平板Ｐ１，Ｐ２は円板状であるが、透光性平板Ｐ１，Ｐ２をウエハＷの表面を覆う程度の大きさの矩形の平板状としてもよい。

ウエハＷは、ウエハベース５０上をＸ方向及びＹ方向に可動な基板保持機構であるウエハステージ３８上に保持され、これによりＸ方向及びＹ方向に可動となっている。ウエハステージ３８及び不図示のリニアモータ等の駆動機構を含んでウエハステージ系が構成されている。また、ウエハＷのＸ方向及びＹ方向の位置はウエハステージ３８上に設けられた移動鏡３９の位置を介してレーザ干渉計４０により計測される。即ち、レーザ干渉計４０からのレーザビームはビームスプリッタ（例えば偏光ビームスプリッタ）９０によって計測ビームと参照ビームとに分割され、計測ビームは移動鏡３９に照射され、参照ビームはミラーを介してコラム構造体７５（位置基準となる基準フレーム）に固定された参照鏡９１に照射される。そして、移動鏡３９からの計測ビームと参照鏡９１からの参照ビームとの干渉光をレーザ干渉計４０で検出することによって、コラム構造体７５を基準としてウエハステージ３８のＸ方向、Ｙ方向の位置を例えば１〜０．１ｎｍ程度の分解能で計測することができる。なお、レーザ干渉計４０は実際には図７に示すように、２軸のＸ軸のレーザ干渉計４０Ｘ１，４０Ｘ２と３軸のＹ軸のレーザ干渉計４０Ｙ１，４０Ｙ２，４０Ｙ３とを表しており、移動鏡３９も、Ｘ軸の移動鏡３９Ｘ及びＹ軸の移動鏡３９Ｙを表している。

図１において、ウエハベース５０の＋Ｘ方向の上方にウエハマーク検出機構４３が配置されている。ウエハマーク検出機構４３は、例えば光学顕微鏡からなりウエハＷ上に形成されている既存の回路パターンあるいは位置合わせマークの位置を検出するものである。ウエハステージ３８上に保持されたウエハＷは、必要に応じて露光前にウエハマーク検出機構４３の直下に移動され、ウエハＷ上のパターン又はマークの位置が検出される。図７のＹ軸のレーザ干渉計４０Ｙ３の計測ビームは、Ｙ軸に平行にウエハマーク検出機構４３の検出中心を通過するように設定されており、レーザ干渉計４０Ｙ３は、例えばウエハＷのアライメント時のウエハステージ３８のＹ座標を計測するために使用される。

なお、ウエハＷの表面の高さ分布を計測するために、一例としてウエハＷの表面の複数の計測点に斜めにスリット像を投影する投射光学系と、ウエハＷの表面からの反射光を受光してその複数のスリット像を再結像する受光光学系とを備え、その再結像された複数のスリット像の横ずれ量からその複数の計測点の所定の基準面（以下、第１の基準面という）からのＺ方向の位置ずれ量を計測する斜入射方式のウエハ表面位置検出系（不図示）が、例えばウエハマーク検出機構４３の近傍に配置されている。その斜入射方式の多点のウエハ表面位置検出系の具体的な構成については、例えば特開平０５−１２９１８２号公報に開示されている。また、本例ではその第１の基準面は、ＸＹ平面に平行である。

本例のウエハステージ３８にはウエハＷのＺ方向の位置とＸ軸及びＹ軸の周りの傾斜角（回転角）とを制御するＺレベリング機構３８Ｚも組み込まれており、そのウエハ表面位置検出系の計測結果に基づいてそのＺレベリング機構３８Ｚは、ウエハＷの露光時にウエハＷの表面の平均的な面をその第１の基準面に合致させる。Ｚレベリング機構３８Ｚは、例えばウエハＷを保持するテーブル部と、ほぼ正三角形の頂点付近に配置された３箇所でウエハステージ３８のベース部に対してそのテーブル部のＺ方向の高さを独立に制御する駆動部材とを備えている。

また、透光性平板Ｐ１及びＰ２は、それぞれＹ方向に見たときの断面がほぼＵ字型で中央部に照明光を通す円形開口が形成された第１のホルダ３６Ａ及び第２のホルダ３７Ａ上に真空吸着又は電磁吸着によって吸着保持されている。透光性平板Ｐ２は、ホルダ３７Ａを含む第２保持駆動機構によって、ＸＹ平面に平行に、かつウエハＷと所定の間隔をもって対向して配置される。また、透光性平板Ｐ１は、ホルダ３６Ａを含む第１保持駆動機構によって、ＸＹ平面に平行に、かつ第２の透光性平板Ｐ２と所定の間隔をもって対向して配置される。さらに本例では、第１のホルダ３６Ａの透光性平板Ｐ１を保持する部分は、Ｘ方向において、第２のホルダ３７Ａの透光性平板Ｐ２を保持する部分内に収納されるように配置されている。このため、例えば透光性平板Ｐ１，Ｐ２を交換する必要があるときには、ホルダ３６Ａ及び３７Ａを互いに独立にＹ方向に引き抜くことが可能となっている。

図１において、光軸ＡＸ２の＋Ｘ方向側において、ＸＹ平面に平行でＹ軸に平行に、かつＺ方向に所定間隔で１対の細長い平板状のベース部材７５Ａ及び７５Ｂが配置され、光軸ＡＸ２に関してベース部材７５Ａ及び７５Ｂに対称にＹ軸に平行に１対のベース部材７５Ｃ及び７５Ｄが配置されている。ベース部材７５Ａ〜７５Ｄの上面はそれぞれ平面度の良好なガイド面に加工されている。ベース部材７５Ａ〜７５Ｄの＋Ｙ方向及び−Ｙ方向の端部をそれぞれ連結部材（不図示）によって固定することで、コラム構造体７５が構成されている。

また、第１の透光性平板Ｐ１を保持するホルダ３６ＡのＸ方向の両端部は、平板状のスライダ３６Ｂ及び３６Ｃを介してそれぞれベース部材７５Ａ及び７５Ｃ上に移動自在に載置されている。ホルダ３６Ａとスライダ３６Ｂ及び３６Ｃとは、ホルダ３６ＡのＺ方向の位置を制御可能な３個のＺ軸アクチュエータ８１Ａと相対回転防止用の２個のピン（不図示）とを介して連結されている。従って、ホルダ３６Ａ及びスライダ３６Ｂ，３６Ｃは、ベース部材７５Ａ及び７５Ｃの上面で一体的にＸ方向、Ｙ方向、及びＺ軸の周りの回転方向に移動できるとともに、３箇所のＺ軸アクチュエータ８１Ａの高さを制御することで、ベース部材７５Ａ，７５Ｃに対するホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）のＺ方向の位置とＸ軸及びＹ軸の周りの回転角とを調整することができる。

また、＋Ｘ方向のスライダ３６ＢはＹ方向に離れた２個のＸ軸アクチュエータ８０Ａを介してスライダ７７Ａに連結され、スライダ７７Ａはベース部材７５Ａ上に固定されたＹ軸ガイドに沿って不図示の駆動モータによってＹ方向に駆動される。２個のＸ軸アクチュエータ８０Ａの駆動量を制御することによって、ベース部材７５Ａに対するホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）のＸ方向の位置とＺ軸の周りの回転角とを調整することができる。また、スライダ７７ＡをＹ方向に駆動することで、それに連動してホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）をＹ方向に大きく移動できるとともに、そのＹ方向の位置の調整を行うことができる。

この結果、コラム構造体７５に対してホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転角の６自由度の変位を調整できるとともに、必要に応じてホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）を照明光学系ＩＳの下方から＋Ｙ方向に引き抜いて、透光性平板Ｐ１の交換等を行うことができる。
また、ホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸の周りの回転角は、ホルダ３６Ａ上に設けられた移動鏡８４の位置を介してレーザ干渉計８２により計測される。即ち、レーザ干渉計８２からのレーザビームはビームスプリッタ８３によって計測ビームと参照ビームとに分割され、計測ビームは移動鏡８４に照射され、参照ビームはミラーを介してベース７５Ｃ（コラム構造体７５）に固定された参照鏡８５に照射される。そして、移動鏡８４からの計測ビームと参照鏡８５からの参照ビームとの干渉光をレーザ干渉計８２で検出することによって、コラム構造体７５を基準としてホルダ３６ＡのＸ方向、Ｙ方向の位置を例えば１〜０．１ｎｍ程度の分解能で計測することができ、２箇所のＹ方向（又はＸ方向でも可）の位置の差分からホルダ３６ＡのＺ軸の周りの回転角を計測できる。このため、実際にはレーザ干渉計８２はＸ方向に１軸でＹ方向に２軸のレーザ干渉計から構成されており、移動鏡８４もＸ方向に１軸でＹ方向に２軸の移動鏡から構成されている。

また、必要に応じて、不図示の第１のＺ位置検出系のレーザ光源から透光性平板Ｐ１の上面に斜めに複数本、例えば３本のレーザビームが照射され、その上面で反射されたレーザビームの位置を光電検出器で検出することによって、予め定められている所定の基準面（以下、第２の基準面という）に対して、透光性平板Ｐ１の上面のＺ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸の周りの回転角が計測される。その第２の基準面はＸＹ平面に平行である。

この結果、ホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転角の６自由度の変位が計測され、この計測値に基づいて３個のＺ軸アクチュエータ８１Ａ、２個のＸ軸アクチュエータ８０Ａ、及びスライダ７７Ａ用のＹ軸の駆動モータを駆動することで、ホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）の６自由度の変位が目標とする状態に制御される。

図１において、第１のホルダ３６Ａと同様に、第２の透光性平板Ｐ２を保持する第２のホルダ３７ＡのＸ方向の両端部は、平板状のスライダ３７Ｂ及び３７Ｃを介してそれぞれベース部材７５Ｂ及び７５Ｄ上に移動自在に載置されている。ホルダ３７Ａとスライダ３７Ｂ，３７Ｃとは、ホルダ３７ＡのＺ方向の位置を制御可能な３個のＺ軸アクチュエータ８１Ｂと相対回転防止用の２個のピン（不図示）とを介して連結されている。また、＋Ｘ方向のスライダ３７ＢはＹ方向に離れた２個のＸ軸アクチュエータ８０Ｂを介してスライダ７７Ｂに連結され、スライダ７７Ｂはベース部材７５Ｂ上に固定されたＹ軸ガイドに沿って不図示の駆動モータによってＹ方向に駆動される。

この結果、コラム構造体７５に対してホルダ３７Ａ（第２の透光性平板Ｐ２）のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転角の６自由度の変位を調整できるとともに、必要に応じてホルダ３７Ａ（第２の透光性平板Ｐ２）を照明光学系ＩＳの下方から＋Ｙ方向に引き抜いて、透光性平板Ｐ２の交換等を行うことができる。
また、ホルダ３７Ａ（第２の透光性平板Ｐ２）のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸の周りの回転角は、ホルダ３６Ａと同様にして、ベース７５Ｄ（コラム構造体７５）に固定された参照鏡８９を基準として、ホルダ３７Ａ上に設けられた移動鏡８８の位置を介してレーザ干渉計８６により計測される。

なお、この構成の他に、例えばレーザ干渉計８６の参照鏡８９をホルダ３６Ａに固定することによって、レーザ干渉計８２を用いることなく、レーザ干渉計８６によって直接ホルダ３６Ａとホルダ３７ＡとのＸ方向、Ｙ方向の相対的な位置関係を計測してもよい。また、例えばレーザ干渉計４０の参照鏡９１をホルダ３７Ａに固定することによって、レーザ干渉計８６を用いることなく、レーザ干渉計４０によって直接ウエハステージ３８とホルダ３７ＡとのＸ方向、Ｙ方向の相対的な位置関係を計測してもよい。

また、必要に応じて、不図示の第２のＺ位置検出系のレーザ光源から透光性平板Ｐ２の上面に斜めに複数本、例えば３本のレーザビームが照射され、その上面で反射されたレーザビームの位置を光電検出器で検出することによって、予め定められている所定の基準面（以下、第３の基準面という）に対して、透光性平板Ｐ２の上面のＺ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸の周りの回転角が計測される。その第３の基準面はＸＹ平面に平行である。なお、その第１及び第２のＺ位置検出系の代わりに、上記のウエハＷのＺ位置を計測するための斜入射方式の多点のウエハ表面位置検出系と同じ構成の検出系、あるいはＺ方向の位置を計測するレーザ干渉計などを使用することも可能である。

この結果、ホルダ３７Ａ（第２の透光性平板Ｐ２）のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転角の６自由度の変位が計測される。そして、その計測値に基づいて３個のＺ軸アクチュエータ８１Ｂ、２個のＸ軸アクチュエータ８０Ｂ、及びスライダ７７Ｂ用のＹ軸の駆動モータを駆動することで、ホルダ３７Ａ（第２の透光性平板Ｐ２）の６自由度の変位が目標とする状態に制御される。

本例では、上記の第１、第２、及び第３の基準面はいずれもＸＹ平面に平行であり、その第１及び第２の基準面のＺ方向の間隔と、その第３及び第１の基準面のＺ方向の間隔とは装置全体の動作を制御する主制御系内に予め記憶されている。本例では露光時にウエハＷの表面がその第１の基準面に平行になるように制御されるとともに、ウエハＷの表面と第２の透光性平板Ｐ２（第２の回折格子）との位置関係、及び第１の透光性平板Ｐ１（第１の回折格子）と第２の透光性平板Ｐ２との位置関係が所定の関係になるように制御される。さらに、必要に応じて、ウエハＷの表面がその第１の基準面に対してＺ方向に所定間隔だけずれるように制御される。

次に、本例の露光装置によってウエハＷ上に形成される干渉縞の明暗パターンについて、図２〜図４を用いて説明する。
図１の第１の透光性平板Ｐ１の＋Ｚ側、即ち光源１側の表面には、Ｘ方向に周期性を有する１次元の位相変調型の回折格子Ｇ１１が形成されている。そして、第２の透光性平板Ｐ２の＋Ｚ側、即ち第１の透光性平板Ｐ１側の表面にも、Ｘ方向に周期性を有する１次元の位相変調型の回折格子Ｇ２１が形成されている。

まず、これらの回折格子Ｇ１１，Ｇ２１について図２を用いて説明する。
図２（Ａ）は、図１の第１の透光性平板Ｐ１を＋Ｚ側から見た図であり、その表面にはＹ方向に長手方向を有し、それと直交するＸ方向に１次元的な周期Ｔ１を有する、位相変調型の第１の回折格子Ｇ１１が形成されている。
第１の回折格子Ｇ１１は、いわゆるクロムレス位相シフトレチクルの様に第１の透光性平板Ｐ１の表面部分と、当該平板表面をエッチング等により掘り込んだ掘り込み部分（図２（Ａ）中の斜線部）とからなる。掘り込み部分の深さは、その表面部を透過する照明光と掘り込み部を透過する照明光との間に概ね１８０度の位相差が形成されるように設定される。両照明光に１８０度の位相差を形成する場合には、露光光の波長λ、第１の透光性平板Ｐ１の屈折率ｎ、任意の自然数ｍに対し、その掘り込み深さを、
（２ｍ−１）λ／（２（ｎ−１）） …（１）
とすればよい。

また、表面部分と掘り込み部分との幅の比率（デューティ比）は、概ね１：１とすることが好ましい。ただし、上記位相差及びデューティ比のいずれについても、上記１８０度及び１：１から異なる値を採用することもできる。
図２（Ｂ）は、図１の第２の透光性平板Ｐ２を＋Ｚ側から見た図であり、その表面（第１の透光性平板Ｐ１側の面）には、Ｙ方向に長手方向を有し、Ｘ方向に１次元的な周期Ｔ２を有する第２の回折格子Ｇ２１が形成されている。第２の回折格子Ｇ２１も、その構造は上述の第１の回折格子Ｇ１１と同様である。

第１の透光性平板Ｐ１、第２の透光性平板Ｐ２は合成石英等の、紫外線に対する透過性（透光性）が高く、熱膨張係数（線膨張係数）が小さく、従って露光光の吸収に伴う熱変形の小さな材料で形成する。その厚さは、自重変形等の変形を防止するために、例えば５ｍｍ以上とすることが好ましい。ただし、自重変形等をより一層防止するために、１０ｍｍ以上の厚さとすることもできる。また、特に光源１としてＦ₂ レーザを使用する場合には、フッ素の添加された合成石英を使用することが好ましい。

なお、図２（Ａ），（Ｂ）中では、説明の便宜上周期Ｔ１を第１の透光性平板Ｐ１の直径（一例として３００ｍｍ以上）の１割程度と表わしているが、実際には周期Ｔ１は例えば２４０ｎｍ程度、周期Ｔ２は例えば１２０ｎｍ程度であり、第１の透光性平板Ｐ１の直径に比して圧倒的に小さい。これは、図２（Ａ），（Ｂ）以外の各図においても同様である。

以下、図３を用いて、照明光ＩＬ１０の第１の回折格子Ｇ１１及び第２の回折格子Ｇ２１への照射により、ウエハＷ上に干渉縞の明暗パターンが形成される原理について説明する。
図３は、相互に対向して配置された第１の透光性平板Ｐ１、第２の透光性平板Ｐ２及びウエハＷの断面図であり、図３において、照明光ＩＬ１０が照射されると、第１の回折格子Ｇ１１からはその周期Ｔ１に応じた回折光が発生する。第１の回折格子Ｇ１１が、デューティ比１：１で位相差１８０度の位相変調型格子であれば、発生する回折光は主に＋１次回折光ＬＰと−１次回折光ＬＭとなる。ただし、それ以外の次数の回折光が発生する可能性もある。

±１次回折光ＬＰ，ＬＭの回折角θは、露光光（照明光ＩＬ１０）の波長λに対して、
ｓｉｎθ＝ λ／Ｔ１ …（２）
により表わされる角である。
ただし、これは、±１次回折光ＬＰ，ＬＭが第１の透光性平板Ｐ１を透過して空気（その代わりの窒素又は希ガス等であってもよい。以下も同様である。）中に射出した後の回折角である。即ち、±１次回折光ＬＰ，ＬＭの第１の透光性平板Ｐ１中の回折角θ’は、第１の透光性平板Ｐ１の屈折率ｎを用いて、
ｓｉｎθ’＝ λ／（ｎ×Ｔ１） …（３）
により表わされる角となる。

続いて、±１次回折光ＬＰ，ＬＭは第２の透光性平板Ｐ２上の第２の回折格子Ｇ２１に入射する。ここで、上述の如く第２の回折格子Ｇ２１も位相変調型の回折格子であるから、第２の回折格子Ｇ２１からも主に±１次回折光が発生する。
本例においては、第２の回折格子Ｇ２１の周期Ｔ２が第１の回折格子Ｇ１１の周期Ｔ１の半分、即ちＴ１＝２×Ｔ２の条件を満たす。この場合、＋１次回折光ＬＰの第２の回折格子Ｇ２１への照射により発生する−１次回折光ＬＰ１は、Ｚ方向に対し傾き角θをもって−Ｘ方向に傾いて発生する。また、−１次回折光ＬＭの第２の回折格子Ｇ２１への照射により発生する＋１次回折光ＬＭ１は、Ｚ方向に対し傾き角θをもって＋Ｘ方向に傾いて発生する。なお、第２の回折格子Ｇ２１によって発生する２次回折光を使用することを前提に、Ｔ２＝Ｔ１である第２の回折格子を使用することもできる。

さらに、第２の回折格子から発生する、より高次（Ｍ次）の回折光を使用することを前提として、Ｔ２＝Ｍ×Ｔ１／２である第２の回折格子を使用することもできる。
図４に示す如く、上記２本の回折光は、ウエハＷの鉛直方向（法線方向）ＶＷに対して上記傾き角θを保ってウエハＷ上に照射され、ウエハＷに干渉縞としての明暗パターンＩＦを形成する。このとき、ウエハＷ上に形成される干渉縞の明暗パターンＩＦの周期（強度分布の周期）Ｔ３は、
Ｔ３ ＝ λ／（２×ｓｉｎθ） …（４）
となる。これは第１の回折格子Ｇ１１の周期Ｔ１の半分であり、第２の回折格子Ｇ２１の周期Ｔ２に等しい。

この明暗パターンＩＦが、その明暗に応じてウエハＷの表面に形成されているフォトレジストＰＲ等の感光部材を感光し、明暗パターンＩＦがウエハＷ上に露光転写される。
従って、ウエハＷ上には、その全面にＸ方向に周期Ｔ３を有するＹ方向に平行な明暗パターンが形成される。そして、ウエハＷ上に形成されたフォトレジストＰＲには、この明暗パターンが照射され露光される。

本例では、図３において、第１の回折格子Ｇ１１と第２の回折格子Ｇ２１との間の第１の距離Ｌ１と、第２の回折格子Ｇ２１とウエハＷとの間の第２の距離Ｌ２とは、一例として、第１の回折格子Ｇ１１上の任意の一点を発した±１次回折光ＬＰ，ＬＭが、ウエハＷにおいて、ほぼ同一の点に照射されるように設定される。この結果、ウエハＷ上の各点に照射される回折光は、それぞれ第１の回折格子Ｇ１１上のほぼ同一の点から発した±１次回折光ＬＰ，ＬＭであるから、それらの回折光の可干渉性は高く、良好なコントラストをもって干渉縞を形成することが可能となる。

この場合でも、回折格子Ｇ１１及びＧ２１を介して形成される干渉縞は、その第２の回折格子Ｇ２１の第１の回折格子Ｇ１１とは反対側の近傍に、例えば数ｍｍ程度離れて形成されていると言うことができる。
次に、図５を参照して、本例の照明光均一化手段の一例につき説明する。本例の照明光均一化手段は、図１中の集光光学系１０と、フライアイレンズ１３とよりなるものである。

図５（Ａ）は、そのうちのフライアイレンズ１３と、図１のレンズ１９からレンズ３５までのレンズ系を総括的に表す照明系後群レンズ３５ａと、透光性平板Ｐ１及びＰ２とを＋Ｘ方向から見た図であり、図５（Ｂ）はこれを−Ｙ方向から見た図である。図５（Ａ）において、フライアイレンズ１３は、遮光性の部材１４上にレンズエレメントＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６，Ｆ７，Ｆ８をＹ方向に沿って一列に配列して構成されている。図１の集光光学系１０からの照明光ＩＬ５がフライアイレンズ１３に照射され、フライアイレンズ１３を射出した照明光ＩＬ７は、照明系後群レンズ３５ａで屈折され照明光ＩＬ１０となって第１の透光性平板Ｐ１に入射する。

この場合、フライアイレンズ１３の一列に配置された複数のレンズエレメントＦ１〜Ｆ８に光束を集光させるインプット光学系を備えてもよい。
このとき、フライアイレンズ１３がＹ方向に沿って一列に配置された複数のレンズエレメントＦ１〜Ｆ８からなるものであるため、照明光ＩＬ１０の第１の透光性平板Ｐ１への入射角度特性は、Ｘ方向とＹ方向とで異なったものとなる。

照明系後群レンズ３５ａは、その入射側焦点面がフライアイレンズ１３の射出面と一致し、その射出側焦点面が第１の透光性平板Ｐ１の上面（＋Ｚ方向の面）と一致する様に配置される。従って、照明系後群レンズ３５ａは、いわゆるフーリエ変換レンズを構成する。
フライアイレンズ１３の各レンズエレメントを射出した照明光ＩＬ７は、照明系後群レンズ３５ａにより屈折され、照明光ＩＬ１０となって第１の透光性平板Ｐ１上に重畳して照射される。従って、第１の透光性平板Ｐ１上の照明光の強度分布は、当該重畳による平均化効果により均一化される。

第１の透光性平板Ｐ１上の任意の一点ＩＰへの照明光ＩＬ１０のＹ方向についての入射角度範囲φは、フライアイレンズ１３のＹ方向への配列に応じて図５（Ａ）に示す如き所定の値となる。
一方、フライアイレンズ１３がＸ方向については１列しかないことから、Ｘ方向についての入射角度範囲を、所定の値以下に設定できる。従って、一点ＩＰへの照明光ＩＬ１０を、Ｙ方向を含み、かつ一点ＩＰを含む平面内に進行方向を有し、かつ、その進行方向が互いに平行ではない複数の照明光とすることができる。

また、必要に応じて、フライアイレンズ１３の射出面に、図５（Ｃ）に示す如くＹ方向に長くＸ方向に狭いスリット状の開口部１８を有する開口絞り１７を設け、照明光ＩＬ１０のＸ方向への進行方向を、Ｙ方向を含み、かつ一点ＩＰを含む平面と平行な面内に、より一層限定することもできる。また、この開口絞り１７は、フライアイレンズ１３の射出面と共役な、図１中の集光点２８の位置に設けることもできる。

ところで、１次元的な周期を有する干渉縞の明暗パターンＩＦを形成する場合、その形成に用いる照明光ＩＬ１０は、その偏光方向（電場方向）が明暗パターンＩＦの長手方向に平行、即ち第１の回折格子Ｇ１１及び第２の回折格子Ｇ２１の長手方向に平行な直線偏光光であることが好ましい。この場合に、干渉縞ＩＦのコントラストを最高にすることができるからである。

ただし、照明光ＩＬ１０は、完全な直線偏光光でなくとも、第１の回折格子Ｇ１１の長手方向（Ｙ方向）の電場成分が、周期方向（Ｘ方向）の電場成分よりも大きな照明光であれば、上述のコントラスト向上効果を得ることができる。
照明光ＩＬ１０のこのような偏光特性は、図１の照明光学系中に設けた偏光制御素子９により実現される。偏光制御素子９は、例えば光軸ＡＸ１を回転軸方向として回転可能に設けられた偏光フィルター（ポラロイド板）や偏光ビームスプリッターであり、その回転により照明光ＩＬ３の偏光方向を所定の直線偏光とすることができる。

光源１がレーザ等の概ね直線偏光に偏光した照明光ＩＬ１を放射する光源である場合には、偏光制御素子９として、同じく回転可能に設けられた１／２波長板を用いることもできる。また、それぞれ独自に回転可能に直列に設けられた２枚の１／４波長板を採用することもできる。この場合には、照明光ＩＬ３〜ＩＬ１０の偏光状態を、概ね直線偏光光とするのみでなく、円偏光及び楕円偏光の偏光光とすることもできる。

なお、露光装置で露光すべきウエハＷ上には、以前の露光工程（フォトリソグラフィー工程）において既にパターンが形成されており、新たな露光工程においては、そのパターンと所定の位置関係を保ってパターンを形成する必要があるのが一般的である。
そして、ウエハＷ上の既存のパターンは、ウエハＷへの成膜工程、エッチング工程に伴う熱変形や応力変形により、設計値に比べある程度の伸縮が生じている場合が多い。そこで、露光装置には、このようなウエハＷの伸縮に適用して、新たなパターンをある程度伸縮補正してウエハＷ上に形成することが求められる。

本例の露光装置では、Ｚレベリング機構３８Ｚ（高さ制御装置）によって設定されるウエハＷのＺ位置若しくは照明光ＩＬ１０の収束発散状態としてのテレセントリシティのいずれか一方、又はこれらの両方を変更することにより、ウエハＷ上に形成する明暗パターンの伸縮補正を行なうことができる。
始めに、図１における照明光ＩＬ１０の収束発散状態について図６を用いて説明する。

図６（Ａ）は、照明光ＩＬ１０が平行な光線束である場合、即ち収束も発散もしない状態を表わす図である。このとき照明光ＩＬ１０の照明領域のＸ方向の外縁ＬＥａ，ＬＥｂは第１の透光性平板Ｐ１に対して垂直であり、それらの間の照明光ＩＬ１０ｃ，照明光ＩＬ１０ｄ，照明光ＩＬ１０ｅは、第１の透光性平板Ｐ１内の場所によらず第１の透光性平板Ｐ１に垂直に入射する。

一方、図６（Ｂ）は、照明光ＩＬ１０が発散する光線束である場合を表わす図であり、外縁ＬＥａ１，ＬＥｂ１で規定される照明光ＩＬ１０は全体として発散光路となる。このとき外縁ＬＥａ１，ＬＥｂ１は、鉛直方向ＬＥａ，ＬＥｂからそれぞれψｅ傾いて（発散して）いる。従って、照明光ＩＬ１０の第１の透光性平板Ｐ１への入射角は、その位置に応じて変化することとなる。

即ち、外縁ＬＥａ１に近い光路部分を通って照射される照明光ＩＬ１０ｆは、やや外向きに傾斜して第１の透光性平板Ｐ１に入射することになる。そして傾斜角をψｆとすると、照明光ＩＬ１０ｆによってウエハＷ上に形成される干渉縞の明暗パターンの位置は、次式６で角度φを角度ψｆで置き換えたΔＺ×ｔａｎψｆだけ−Ｘ方向にずれた位置に形成される。

δｐ ＝ ΔＺ×ｔａｎφ …（６）
この式６における角度φは、図３において第１の回折格子Ｇ１１の各位置に入射する照明光ＩＬ１０の光量重心方向の、その第１の回折格子Ｇ１１に対する法線方向からＸ方向（回折格子Ｇ１１の周期方向）へのずれ量、すなわち第１の回折格子Ｇ１１の各位置に入射する照明光ＩＬ１０のテレセントリシティを表している。式６によれば、図３において、第１の回折格子Ｇ１１を発した回折光ＬＰ，ＬＭがウエハＷ上の同一の点に集光するように間隔Ｌ１及びＬ２が設定された状態から、ウエハＷのＺ位置をΔＺだけ変化させて、かつその回折格子Ｇ１１上の或る点に入射する照明光ＩＬ１０のテレセントリシティを角度φだけ制御することによって、その点に対応するウエハＷ上の干渉縞の位置がＸ方向にδｐだけ変化する。また、本例の図１の照明光学系ＩＳにおいて、光軸ＡＸ２上では照明光ＩＬ１０の角度φは０であり、この光軸ＡＸ２上で上記干渉縞の明暗パターンが形成される位置が、式６におけるＸ方向の基準位置である。

一方、外縁ＬＥｂ１に近い光路部分を通って照射される照明光ＩＬ１０ｈがウエハＷ上に形成する干渉縞の明暗パターンの位置は、照明光ＩＬ１０ｈの外向きの傾斜角ψｈにより、式６に従ってΔＺ×ｔａｎψｈだけ＋Ｘ方向にずれた位置に形成される。また、中心に近い光路部分を通って照射される照明光ＩＬ１０ｇがウエハＷ上に形成する干渉縞の明暗パターンの位置は、照明光ＩＬ１０ｇがほぼ垂直入射することから位置ずれは生じない。

従って、ウエハＷに露光される干渉縞パターンＩＦの第１の回折格子Ｇ１１に対する大きさの関係は、ΔＺが正の場合には、照明光ＩＬ１０が発散光束とすることにより拡大されたものとすることができ、収束光束とすることにより縮小されたものとすることができ、従ってウエハＷに露光される干渉縞パターンＩＦの伸縮補正を行なうことができる。
具体的に図１の光軸ＡＸ２から＋Ｘ方向に間隔Ｘ１だけ離れた位置に入射する照明光ＩＬ１０の角度をφ（Ｘ１）［ｒａｄ］として、角度φ（Ｘ１）が小さいと仮定すると、式６は次のように近似できる。

δｐ ＝ ΔＺ×φ（Ｘ１） …（７）
また、干渉縞パターンＩＦのＸ方向の周期をｋ（ｋは１付近の実数）倍に伸縮したい場合には、間隔Ｘ１における干渉縞パターンＩＦの位置ずれ量δｐについて次式が成立すればよい。
（Ｘ１＋δｐ）／Ｘ１ ＝ ｋ …（８）
式７及び式８から、角度φ（Ｘ１）は次のようになる。

φ（Ｘ１）＝Ｘ１（ｋ−１）／ΔＺ …（９）
即ち、図１の照明光ＩＬ１０のテレセントリシティを制御して、光軸ＡＸ２からＸ方向に間隔Ｘ１だけ離れた位置での照明光ＩＬ１０のＸ方向への角度φ（Ｘ１）が式９を満たすようにすることによって、干渉縞パターンＩＦのＸ方向の周期をｋ倍に伸縮することができる。

このように本例では、照明光ＩＬ１０のテレセントリシティを制御すること、すなわち第１の回折格子Ｇ１１内の位置に応じて照明光ＩＬ１０の光量重心方向とその回折格子Ｇ１１の法線方向との関係を変化させること（照明光ＩＬ１０の入射角をその回折格子Ｇ１１内の位置に応じて変化させること）によって、ウエハＷ上に形成される干渉縞の周期を制御する。

そして、本例の露光装置においては、図１に示した通り、照明光学系ＩＳ中の第４のレンズ群を構成するレンズ２９，３０，３２，３５のうち、負レンズ３０にはレンズ駆動機構３１ａ，３１ｂが取り付けられ、正レンズ３２にはレンズ駆動機構３３ａ，３３ｂが取り付けられている。そして、これらのレンズ駆動機構３１ａ，３１ｂ，３３ａ，３３ｂは、固定軸３４ａ，３４ｂ上をＺ方向に可動であり、これによりレンズ３０及びレンズ３２もそれぞれ独立してＺ方向に可動である。

即ち、第４のレンズ群２９，３０，３２，３５は、全体としていわゆるインナーフォーカスレンズを構成することとなり、その焦点距離または焦点位置が可変となる。そのレンズ駆動機構３１ａ，３１ｂ，３３ａ，３３ｂ（照明光のテレセントリシティを制御する部材）でその第４のレンズ群２９，３０，３２，３５の焦点距離又は焦点位置を制御することにより、照明光ＩＬ１０の収束発散状態を可変とすることができる。なお、これに併せて、照明光学系ＩＳの第１のレンズ群２，３，４，６についてもＺ位置調整機構を設け、上記第４のレンズ群２９，３０，３２，３５と併せて、照明光ＩＬ１０の収束発散状態を可変とすることもできる。

このために、図１に示した通り、第１のレンズ群２，３，４，６中の負レンズ４にはレンズ駆動機構５ａ，５ｂが取り付けられ、正レンズ６にはレンズ駆動機構７ａ，７ｂが取り付けられている。そして、これらのレンズ駆動機構５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂは、固定軸８ａ，８ｂ上をＺ方向に可動であり、これによりレンズ４及びレンズ６もそれぞれ独立してＺ方向に可動とすることができる。

また、式６より、照明光ＩＬ１０の収束発散状態は上記のように可変とすることなく所定の収束状態または発散状態に固定しておき、ウエハＷを配置するＺ位置を変更することにより上記干渉縞の周期の伸縮補正を行なうこともできる。
これらの伸縮補正は、ウエハＷの露光に先立ち、ウエハマーク検出機構４３によりウエハＷ上の複数箇所に形成されている既存の回路パターンあるいは位置合せマークの位置を検出することにより予め計測したウエハＷの伸縮量に基いて行なうことが望ましい（詳細後述）。

なお、ウエハＷの伸縮量等の計測に先立って、ウエハマーク検出機構４３の検出基準４４の位置をウエハステージ上の干渉縞計測系４１上の所定の基準マークを用いて計測しておくことが望ましい。また、露光装置には、ウエハマーク検出機構４３による上記位置計測精度を向上するために、ウエハマーク検出機構４３の位置でウエハステージ３８の位置計測を可能とする検出機構であるＹ軸のレーザ干渉計４０Ｙ３（図７参照）等を設けておくことが望ましい。
なお、本例の露光方法を、ウエハＷに対する最初の露光工程で使用する場合であっても、次工程以降で形成されるパターンとの位置合わせ精度を向上するために、このような伸縮補正を行なうことができることは言うまでもない。

次に、本例の露光方法の一例につき説明する。本例においては、図１の第１の透光性平板Ｐ１に照射される照明光ＩＬ１０の領域は、ウエハＷを覆う円形領域、又は図７に示すようにウエハＷよりも小さな照明領域４２のいずれでも可能である。後者の照明領域４２のＸ方向の幅はウエハＷの直径より大きい。このように小さな照明領域４２を用いる際には、照明領域４２（干渉縞パターン）に対してウエハＷをＹ方向に走査して露光を行う必要がある。

即ち、図７は、図１のウエハステージ３８をレンズ３５側から見た図であり、ウエハＷへの露光は、図１の光源１、照明光学系ＩＳ、第１の透光性平板Ｐ１、及び第２の透光性平板Ｐ２に対して、図７に示すように、ウエハＷをウエハステージ３８によりＹ方向に走査して行なうものとする。上述の通り、ウエハＷ上には照明光ＩＬ１０、第１の透光性平板Ｐ１上の第１の回折格子Ｇ１１、及び第２の透光性平板Ｐ２上の第２の回折格子Ｇ２１によりＸ方向に周期方向を有し、Ｙ方向に長手方向を有する干渉縞の明暗パターンＩＦが形成されているから、当該Ｙ方向への走査は干渉縞の明暗パターンＩＦの長手方向に沿って行なわれることになる。

上記走査露光に際しては、ウエハＷ（ウエハステージ３８）のＸ方向及びＹ方向の位置や回転角は、ウエハステージ３８に設けられたＸ軸の移動鏡３９Ｘ及びＹ軸の移動鏡３９Ｙを介して、Ｘ軸のレーザ干渉計４０Ｘ１及び４０Ｘ２と、Ｙ軸のレーザ干渉計４０Ｙ１及び４０Ｙ２とを用いて計測され、その計測された位置や回転角が不図示のステージ制御機構により制御される。

このような走査露光により、ウエハＷには第１の回折格子Ｇ１１及び第２の回折格子Ｇ２１により形成される明暗パターンＩＦがＹ方向に積算されて露光されることになるため、これらの回折格子の欠陥や異物の影響が緩和され、ウエハＷ上には、欠陥のない良好なパターンが露光される。
なお、走査露光中に生じる干渉縞の明暗パターンＩＦとウエハＷとのＸ、Ｙ方向の位置ずれや回転ずれは、前述した透過性平板Ｐ１、Ｐ２、及びウエハステージ３８の位置のレーザ干渉計の計測結果に基づき、第１及び第２の透過性平板Ｐ１、Ｐ２と、ウエハＷとの少なくとも一方の移動により補正される。

また、照明領域４２内に残存する恐れのある照度の不均一性についても、その誤差がＹ方向に積算され平均化されるため、実質的により高い均一性を実現することができる。さらに、照明領域４２の形状を、Ｘ方向の位置によってＹ方向の幅が変化するものであるとすることもできる。これにより、照明領域４２の形状自体を変化させることにより、照明領域４２内の照明光照度分布のＹ方向積算値を一層均一化することができるからである。

このような照明領域４２の形状は、図１の照明光学系ＩＳ中の視野絞り２２に設ける開口の形状により決定することができる。なお、視野絞り２２は、第１の透光性基板Ｐ１の光源側の近傍に配置しても良い。
また、照明領域４２をウエハＷの全面を覆う程度の大視野に設定して、ウエハＷ上に上記の干渉縞の明暗パターンを一括露光するためには、その視野絞り２２の開口を広げればよい。

なお、ウエハＷに対する露光が重ね合わせ露光である場合には、予めその干渉縞の明暗パターンとウエハＷ上にそれまでの工程で形成されている回路パターンとのアライメントを行っておく必要がある。以下、本例のアライメントを行うための機構及びそのアライメント方法の一例につき説明する。この際に、図１の２枚の透光性平板Ｐ１及びＰ２のそれぞれの回折格子の周期方向が平行に、かつほぼＸ方向となるように回転角が調整されているものとする。

図８は、図２のウエハステージ３８を示す平面図であり、この図８において、一例としてウエハＷの上面はＸ方向、Ｙ方向にそれぞれ所定幅の多数のショット領域ＳＡ（区画領域）に区分され、各ショット領域ＳＡにはそれまでのデバイス製造工程によって、所定の回路パターンが形成されているとともに、Ｘ方向、Ｙ方向の位置を示すアライメントマーク（位置合わせマーク）としてのウエハマークＷＭｘ及びＷＭｙも形成されている。なお、ウエハマークの代わりに各ショット領域ＳＡ内に形成されている所定の回路パターンを使用してアライメントを行ってもよい。

そして、本例の露光装置を用いる露光時には、干渉縞パターン９２と、ウエハＷ上の各ショット領域ＳＡ内の回路パターンとは特にＸ方向に対して所定の位置関係を満たす必要がある。なお、干渉縞パターン９２がＸ方向及びＹ方向に所定ピッチの２次元の格子状パターンである場合には、その格子状パターンと各ショット領域ＳＡ内の回路パターンとはＸ方向、Ｙ方向に所定の位置関係を満たす必要がある。

その干渉縞パターンとウエハＷ上のショット領域とのアライメントを行うために、ウエハステージ３８には、干渉縞計測系４１（位置計測機構）が固定され、干渉縞計測系４１の上面はウエハＷの表面と同じ高さに設定されている。
図８において、干渉縞計測系４１の上面には、Ｙ方向に所定間隔で２つの二次元の基準マーク９３Ａ及び９３Ｂが形成され、これらの基準マーク９３Ａ及び９３Ｂの間に透過基板９４が埋め込まれている。なお、透過基板９４を大きくしてその上に基準マーク９３Ａ及び９３Ｂをも形成してもよい。一例として、基準マーク９３Ａ及び９３Ｂの中心を通る直線がＹ軸に平行となるように、ウエハステージ３８のＺ軸の周りの回転角が設定されている。

透過基板９４の表面には干渉縞パターンの位置計測用のＸ方向に光透過部と遮光部とを互いに異なる周期で配列した計測格子９５Ａ及び９５Ｂが形成されている。計測格子９５Ａは、干渉縞パターン９２のＸ方向の位置を検出するために使用されるが、他の計測格子９５Ｂは、干渉縞パターン９２とは周期の異なる別の干渉縞パターンの位置を検出するために使用される。従って、計測格子９５Ａ，９５Ｂの個数は、検出対象の干渉縞パターンの周期の種類に応じて設定される。

図８の干渉縞パターン９２の位置を検出する場合には、ウエハステージ３８を駆動して、計測格子９５Ａの中心が干渉縞パターン９２（まだ照明光は照射されていない）中の計測すべき位置（計測点）に合致するように移動する。その後、図１の視野絞り２２を駆動して照明光がウエハＷに照射されないように照明領域を制限して、照明光ＩＬ１０の照射を開始して、計測格子９５Ａ上に干渉縞パターン９２を形成する。

図９は、図８の干渉縞計測系４１の構成例を示し、この図９において、透過基板９４の計測格子９５Ａが形成された領域の底面に順次、計測格子９５Ａを透過した光を集光するレンズ１００と、その集光された光を検出する光電検出器１０１とが配置されている。干渉縞パターン９２のＸ方向の設計上の強度分布の周期をＴ３とすると、計測格子９５ＡのＸ方向の周期ＰＡは、一例として周期Ｔ３とほぼ等しく設定され、計測格子９５Ａの光透過部と遮光部との幅の比はほぼ１：１に設定される。なお、周期ＰＡを周期Ｔ３の２倍以上のほぼ整数倍（例えば２倍）に設定して、計測格子９５Ａ中の光透過部の幅を周期Ｔ３程度として、レンズ１００では計測格子９５Ａを透過した０次光のみを集光する構成も可能である。計測格子９５Ａ、レンズ１００、及び光電検出器１０１を含んで第１の位置計測部材が構成されている。同様に、図８の計測格子９５Ｂの底面にも、レンズ及び光電検出器が配置され、これによって第２の位置計測部材が構成されている。これら複数の位置計測部材を含んで干渉縞計測系４１が構成されている。

なお、複数の計測格子９５Ａ及び９５Ｂに対してレンズ１００及び光電検出器１０１を共通に用いる構成も可能である。また、図８の干渉縞計測系４１と同様の複数の干渉縞計測系をウエハステージ３８上に配置しておき、干渉縞パターンの複数の計測点における位置を同時に計測できるようにしてもよい。
図９において、光電検出器１０１の検出信号は、アライメント情報処理系７３に供給されている。アライメント情報処理系７３内の記憶部には、図８の基準マーク９３Ａ，９３Ｂと計測格子９５Ａ，９５Ｂとの位置関係（例えば基準マーク９３Ａ，９３Ｂの中心を通る直線に対する計測格子９５Ａ，９５Ｂ中の所定の透光部の中心のＸ方向へのオフセット量ΔＩＡＸ，ΔＩＢＸ）の情報が記憶されている。アライメント情報処理系７３には、図１のレーザ干渉計４０によって計測されるウエハステージ３８のＸ方向、Ｙ方向の位置の情報も供給されている。

この場合、露光装置全体の動作を制御する主制御系７０の制御のもとで、図８のウエハステージ３８を＋Ｘ方向に例えば干渉縞パターン９２の周期の数倍程度の範囲内で移動して、アライメント情報処理系７３においてウエハステージ３８の座標に対応させて、光電検出器１０１の検出信号を取り込むと、その検出信号はウエハステージ３８のＸ座標に対して周期Ｔ３で正弦波状に変化する。そこで、一例として、ウエハステージ３８の移動を開始して最初にその検出信号がピークになるときのウエハステージ３８のＸ座標を、その計測点における干渉縞パターン９２の位置とすることができる。以下では、計測格子９５Ａを干渉縞パターン９２の計測点に移動した後、ウエハステージ３８を駆動して計測格子９５Ａを＋Ｘ方向に移動したときに光電検出器１０１の検出信号が最初にピークとなるときのウエハステージ３８のＸ座標及びＹ座標を、その計測点において干渉縞計測系４１を用いて検出した干渉縞パターン９２の位置とする。

図９において、アライメント情報処理系７３は、そのようにして検出した干渉縞パターン９２の位置の情報を主制御系７０に供給する。主制御系７０（干渉縞の特性を求める演算装置）は、後述のように干渉縞パターン９２の複数の計測点における位置情報に基づいて、干渉縞パターン９２の回転角又は周期等の特性を算出する。次に、主制御系７０は、その干渉縞パターン９２の特性を補償するために、一例として干渉縞パターン９２を回転するように駆動系７２（補正装置の一部）を介して図１の透光性平板Ｐ１及びＰ２を回転する。このため、駆動系７２には、計測情報処理系７４及び主制御系７０を介して図１のレーザ干渉計８２及び８６で計測される透光性平板Ｐ１及びＰ２の位置情報も供給されており、駆動系７２は、主制御系７０から指示された駆動量に基づいて、図１のアクチュエータ８０Ａ及び８０Ｂを介して透光性平板Ｐ１及びＰ２を駆動する。なお、その代わりにウエハステージ３８を介してウエハＷを回転させてもよい。

また、その干渉縞パターンの特性としての周期を補正するために、主制御系７０は、図１のレンズ駆動機構３１ａ，３１ｂ，３３ａ，３３ｂで第４のレンズ群２９，３０，３２，３５の焦点距離又は焦点位置を制御することにより、照明光ＩＬ１０の収束発散状態を可変とするとともに、必要に応じてＺレベリング機構３８Ｚを介してウエハＷのＺ位置を制御する。

なお、アライメント及び露光に際しては、予め図８のウエハマーク検出機構４３の検出中心４４と干渉縞パターン９２の中心である露光中心との間隔（ベースライン量）を計測して記憶しておく必要がある。そのため、予め基準マーク９３Ａ及び９３Ｂの中心がウエハマーク検出機構４３の検出中心４４に合致するときのウエハステージ３８のＸ座標、Ｙ座標の値（ＡＸ１，ＡＹ１）が計測されて、図９のアライメント情報処理系７３内の記憶部に記憶されている。そして、一例としてウエハステージ３８を駆動して図１の光軸ＡＸ２付近に計測格子９５Ａの中心を移動した後、図９の干渉縞パターン９２に対して計測格子９５Ａを＋Ｘ方向に移動して光電検出器１０１の検出信号が最初にピークとなるときのウエハステージ３８のＸ座標及びＹ座標を、干渉縞パターン９２の露光中心の座標（ＥＸ１，ＥＹ１）とみなす。

この場合、座標（ＥＸ１，ＥＹ１）と座標（ＡＸ１，ＡＹ１）との差分を、上記の基準マーク９３Ａ，９３Ｂに対する計測格子９５ＡのＸ方向へのオフセット量ΔＩＡＸで補正することによって、ウエハマーク検出機構４３のベースライン量（ＢＥＸ，ＢＥＹ）を求めることができる。このベースライン量（ＢＥＸ，ＢＥＹ）は主制御系７０に供給される。ウエハマーク検出機構４３を介して計測されるウエハＷ上の各ショット領域の座標をそのベースライン量で補正することによって、ウエハＷ上の各ショット領域を干渉縞パターン９２の露光領域に正確に移動することができる。

次に、本例の露光装置のアライメント動作及び露光動作の一例につき図１０のフローチャートを参照して説明する。以下の説明では、干渉縞パターン９２の回転角や周期を計測する際の干渉縞パターン９２の形状はほぼ円形であるとしているが、その形状は図７に示すような矩形状でもよいことは言うまでもない。
先ず、干渉縞パターン９２を形成する照明光が照射されていない状態で、図１０のステップ２００において、図８のウエハマーク検出機構４３を用いて、ウエハＷ上の複数のマーク、一例として、ウエハＷ上から選択された同一直線上にない３個のショット領域を含む複数のショット領域ＳＡに付設されたＸ軸及びＹ軸のウエハマーク（アライメントマーク）の座標を計測する。具体的に、ウエハマーク検出機構４３は、計測対象のウエハマークの検出中心４４からのＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量を検出し、この検出結果を図９のアライメント情報処理系７３に供給する。アライメント情報処理系７３では、その位置ずれ量にそのときのウエハステージ３８のＸ方向、Ｙ方向の位置を加算することによって、そのウエハマークのＸ座標、Ｙ座標を求める。

その後、アライメント情報処理系７３は、それらのウエハマークのＸ座標、Ｙ座標の計測値に基づいて、例えば特公平４−４７９６８号公報で開示されているエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式でウエハＷ上の全部のショット領域の配列座標を計算するための、Ｘ方向へのオフセットＸｏｆｆ、Ｙ方向へのオフセットＹｏｆｆ、ショット配列のローテーション（回転角）Θ、Ｘ方向へのスケーリング（線形伸縮量）ｋｘ、及びＹ方向へのスケーリング（線形伸縮量）ｋｙを含むショット配列のパラメータを求める。これらのパラメータは主制御系７０に供給され、そのオフセットＸｏｆｆ、Ｙｏｆｆは上述のベースライン量（ＢＥＸ，ＢＥＹ）を用いて補正される。

なお、ショット配列及び以下の干渉縞の回転角は、＋Ｚ方向から見たときに反時計周りの方向の符号を＋とする。また、スケーリングｋｘ，ｋｙは線形伸縮が無いときに１であり、Ｘ方向の線形伸縮がない状態（ｋｘ＝１）で、図８のウエハＷ上に周期Ｔ２０の干渉縞パターンが露光されるときに重ね合わせ精度が最良になるように設定されているものとする。このようにＸ方向の線形伸縮がない状態では、ウエハＷ上のショット領域ＳＡのＸ方向の配列周期は、周期Ｔ２０の整数倍である。

次のステップ２０１において、例えば図１の視野絞り２２を用いてウエハＷ以外の領域に照明光ＩＬ１０を照射して、図１１（Ａ）に示すように、明部９２ａ及び暗部９２ｂをほぼＸ方向に周期Ｔ３で配置してなる干渉縞パターン９２を形成する。説明の便宜上、図１１〜図１３においてその干渉縞パターン９２は円形領域に分布しているが、実際には、その干渉縞パターン９２はウエハＷを露光しないように一部が欠けている。また、干渉縞パターン９２の周期Ｔ３は露光波長程度であるが、図１１〜図１３では説明の便宜上大きく表示されている。

次のステップ２０２において、図１１（Ａ）に示すように、干渉縞パターン９２上のＹ方向に間隔ＬＹ１だけ離れた２箇所の計測点Ｑ１及びＱ２に図８の干渉縞計測系４１の計測格子９５Ａを順次移動して、それぞれ干渉縞パターン９２のＸ方向の位置を計測し、この計測結果を図９の主制御系７０に供給し、主制御系７０ではその２つのＸ方向の位置を間隔ＬＹ１で割ることによって干渉縞パターン９２の回転角θ１を求める。この際に、計測点Ｑ１及びＱ２における干渉縞パターン９２のＸ方向の位置は、±１／２周期以上に変化しないようにその間隔ＬＹ１が設定されている。

次のステップ２０３において、ウエハＷ上のＹ方向のショット配列に対して干渉縞パターン９２の周期方向に直交する方向を平行にするために（干渉縞パターンの回転角を補償（補正）するために）、主制御系７０は、ステップ２００で求められたショット配列のローテーションΘと、ステップ２０２で求めた干渉縞パターン９２の回転角θ１とを用いて、干渉縞パターン９２の必要な回転角θ２（＝Θ−θ１）を求める。そして、主制御系７０は、駆動系７２を介して図１の透光性平板Ｐ１及びＰ２をそれぞれθ２だけ回転して、その干渉縞パターン９２をθ２だけ回転する。

次のステップ２０４において、図１１（Ｂ）に示すように、回転後の干渉縞パターン９２上のＹ方向に間隔ＬＹ２（＞ＬＹ１）だけ離れた２箇所の計測点Ｑ１及びＱ３に図８の干渉縞計測系４１の計測格子９５Ａを順次移動して、干渉縞パターン９２のＸ方向の位置をそれぞれ計測し、この計測結果を図９の主制御系７０に供給する。主制御系７０ではその２つのＸ方向の位置を間隔ＬＹ２で割ることによって干渉縞パターン９２の残存する回転角θ３を求める。この回転角θ３は、ショット配列のローテーションΘに近い値である。なお、間隔ＬＹ２についても、計測点Ｑ１及びＱ３における干渉縞パターン９２のＸ方向の位置が、±１／２周期以上に変化しないように設定されている。ただし、間隔ＬＹ２は、間隔ＬＹ１以下であってもよい。

次のステップ２０５において、ステップ２０３と同様に、主制御系７０は、ショット配列のローテーションΘと、計測された干渉縞パターン９２の回転角θ３とを用いて、干渉縞パターン９２の必要な回転角θ４（＝Θ−θ３）を求める。そして、主制御系７０は、駆動系７２を介して干渉縞パターン９２をθ４だけ回転する。これによって、ウエハＷ上のＹ方向のショット配列に対して干渉縞パターン９２の周期方向に直交する方向が高精度に平行になり、重ね合わせ精度が向上する。なお、ステップ２０３、２０５においては、干渉縞パターン９２を回転する代わりに、図８のウエハステージ３８を用いてウエハＷを逆方向に回転してもよい。

次のステップ２０６において、図１２（Ａ）に示すように、干渉縞パターン９２上のＸ方向に間隔ＬＸ１だけ離れた２箇所の計測点Ｑ４及びＱ５に図８の干渉縞計測系４１の計測格子９５Ａを順次移動して、それぞれ干渉縞パターン９２のＸ方向の位置を計測し、この計測結果を図９の主制御系７０に供給する。その間隔ＬＸ１は干渉縞パターン９２の設計上の周期のＭ１倍（Ｍ１は整数）であるとともに、そのＭ１の値は、その計測点Ｑ４及びＱ５の間にある干渉縞パターン９２の実際の周期Ｔ３の数（＝ＬＸ１／Ｔ３）が、（Ｍ１−１／２）から（Ｍ１＋１／２）の間に入るように、即ちあまり大きくならないように設定される。そして、主制御系７０ではその２つの計測点におけるＸ方向の位置の差分を設計上の周期Ｔ３で割って端数ｍを求めた後、その間隔ＬＸ１を周期の数（Ｍ＋ｍ）で割ることによって干渉縞パターン９２の周期Ｔ３を求める。

次のステップ２０７において、ステップ２００で求めたウエハＷのショット配列のスケーリングｋｘに合わせて、干渉縞パターン９２の周期Ｔ３をＴ３Ａに補正する。この場合、スケーリングｋｘが１のときに干渉縞パターン９２の周期はＴ２０となるべきであるため、Ｘ方向の重ね合わせ精度を最良にするための、干渉縞パターン９２の周期Ｔ３Ａは次のようにもとの周期Ｔ３のｋｘ１倍となる。

ｋｘ１＝Ｔ３Ａ／Ｔ３＝ｋｘ・Ｔ２０／Ｔ３ …（１０）
具体的に主制御系７０は、式９における係数ｋの代わりに式１０の係数ｋｘ１を代入して、図１の透光性平板Ｐ１に照射される照明光ＩＬ１０のテレセントリシティの補正、及びウエハステージ３８を介したウエハの高さの補正によって、干渉縞パターン９２のＸ方向の周期をｋｘ１倍に伸縮する。一例としてｋｘ１が１より小さいとすると、干渉縞パターン９２は図１２（Ｂ）に示すようにＸ方向に収縮される。

次のステップ２０８において、図１２（Ｂ）に示すように、干渉縞パターン９２上のＸ方向に間隔ＬＸ２（＞ＬＸ１）だけ離れた２箇所の計測点Ｑ４及びＱ６に図８の干渉縞計測系４１の計測格子９５Ａを順次移動して、干渉縞パターン９２のＸ方向の位置を計測し、この計測結果を図９の主制御系７０に供給する。なお、間隔ＬＸ２は間隔ＬＸ１以下でもよい。その間隔ＬＸ２も干渉縞パターン９２の設計上の周期のＭ２倍（Ｍ２は整数）であり、ステップ２０６と同様に、主制御系７０ではその２つの計測点におけるＸ方向の位置の差分を設計上の周期（ここではＴ３Ａに等しい）で割って端数ｍ’を求めた後、その間隔ＬＸ２を周期の数（Ｍ２＋ｍ’）で割ることによって干渉縞パターン９２の周期Ｔ３Ａをより高精度に求める。

次のステップ２０９において、ステップ２００で求めたウエハＷのショット配列のスケーリングｋｘに合わせて、ステップ２０７と同様に干渉縞パターン９２の周期Ｔ３Ａを補正する。この場合も、Ｘ方向の重ね合わせ精度を最良にするための、干渉縞パターン９２の周期は式１０と同じくもとの周期Ｔ３のｋｘ１倍となるが、係数ｋｘ１の精度は向上している。

次のステップ２１０において、ステップ２０９で補正された干渉縞パターン９２の周期を用いて、干渉縞パターン９２とウエハＷ上のショット領域との重ね合わせ精度が最良となる露光位置に図８のウエハＷを移動した後、図１の視野絞り２２によって照明領域を設定して、照明光ＩＬ１０の照射を開始して、干渉縞パターンでウエハＷを露光する。これでウエハＷの露光が終了する。本例では、上記のように干渉縞パターン９２の回転角及び周期をウエハＷ上のショット配列に合わせて補正しているため、ウエハＷ上の各ショット領域に既に形成されている回路パターンと干渉縞パターン９２との重ね合わせ精度が向上している。

なお、図１０の動作において、ステップ２０２〜２０５の回転角の補正動作とステップ２０６〜２０９の周期の補正動作との一方を省略することも可能である。また、ステップ２０２〜２０５の回転角の補正動作中の２回目の回転角の補正動作（ステップ２０４及び２０５）、及びステップ２０６〜２０９の周期の補正動作中の２回目の周期の補正動作（ステップ２０８及び２０９）を省略することも可能である。

また、図１０のステップ２０２及び２０６の干渉縞パターン９２の回転角及び周期を計測する動作を、図１３に示すように同時に行うことも可能である。
図１３は、干渉縞パターン９２の一例を示し、この図１３において、干渉縞パターン９２上に同一直線上に無い３個の計測点Ｑ８、Ｑ１２、Ｑ１１を含む６個の計測点Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２を設定する。なお、計測点の個数は３個以上の任意の個数でよい。この際に、例えば最も−Ｘ方向の計測点Ｑ７を基準とした場合、その他の計測点Ｑ８〜Ｑ１２で計測されるＸ方向の位置は、予測される計測値に対してそれぞれ±１／２周期を超えないように設定される。

次に、図８のウエハステージ３８を駆動して、それらの計測点Ｑ７〜Ｑ１２に干渉縞計測系４１の計測格子９５Ａを順次移動して、それぞれ干渉縞パターン９２のＸ方向の位置を計測し、この計測結果を図９の主制御系７０に供給する。主制御系７０では、一例としてその６個の計測点での計測値を用いて最小自乗法によって干渉縞パターン９２の回転角θＥ及びＸ方向の周期Ｔ３を決定する。その後、図１０のステップ２０３及び２０７と同様の動作によって干渉縞パターン９２の回転角及び周期が補正される。これによって、干渉縞パターン９２の回転角θＥ及びＸ方向の周期Ｔ３の計測及び補正を効率的に行うことができる。

なお、この後、再び図１３に示す計測点Ｑ７〜Ｑ１２における干渉縞パターン９２の位置の計測、回転角及び周期の計算、並びにそれらの補正を繰り返してもよい。これによって、残存する回転角の誤差や周期の誤差が補正されて、重ね合わせ精度が向上する。
なお、上記の実施形態では、露光及び計測対象の干渉縞は一方向に周期性を持つ１次元の干渉縞パターンであったが、露光及び計測対象の干渉縞は２方向（例えば直交する２方向）に周期性を持つ２次元の干渉縞パターンであってもよい。このように２次元の干渉縞パターンの位置計測を行う場合には、例えば図８の干渉縞計測系４１上に計測格子９５Ａを９０°回転した形状の計測格子（以下、Ｙ方向計測格子と言う。）をも形成しておき、このＹ方向計測格子の底面にも図９のレンズ１００及び光電検出器１０１よりなる光電変換部を設けておけばよい。この場合、その２次元の干渉縞パターンの計測点でそのＹ方向計測格子をＹ方向に移動して、その光電変換部の検出信号がピークとなるときのウエハステージ３８のＹ座標を求めることで、その２次元の干渉縞パターンのＹ方向の位置も計測することができ、複数の位置での計測値からそのＹ方向の周期を計測することができる。

なお、図１の例においては、第１の回折格子Ｇ１１及び第２の回折格子Ｇ２１はそれぞれ位相変調型回折格子であるとしたが、両回折格子の構成は、これに限るものではない。例えば、いずれの回折格子も、ハーフトーン位相シフトレチクル（Attenuated Phase Shift Mask）の如く、透過光の位相及び強度の双方を変調する回折格子を用いることもできる。また、第１の回折格子を位相変調型回折格子として、第２の回折格子を強度変調型回折格子としてもよい。

図１４は、図１において、第１の透光性平板Ｐ１の＋Ｚ方向側（光源側）の面にＸ方向に周期Ｔ１の位相変調型の第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２を形成し、第２の透光性平板Ｐ２の−Ｚ方向側（ウエハＷ側）に周期Ｔ２（ここではＴ１／２に等しい）の強度変調型の第２の回折格子Ｇ２１Ａを形成した場合を示している。
以下、図１４を用いて、照明光ＩＬ１０の第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２及び第２の回折格子Ｇ２１Ａへの照射により、ウエハＷ上に干渉縞の明暗パターンが形成される原理について説明する。

図１４において、照明光ＩＬ１０が照射されると、第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２からは、＋１次回折光ＬＰと−１次回折光ＬＭの２本の回折光が発生し、第１の透光性平板Ｐ１を透過して第２の透光性平板Ｐ２に入射する。続いて、＋１次回折光ＬＰと−１次回折光ＬＭとは、第２の透光性平板Ｐ２のウエハＷ側の表面に設けられた第２の回折格子Ｇ２１Ａに照射される。両回折光は対称であるため、以下＋１次回折光ＬＰについてのみ説明する。

＋１次回折光ＬＰは、第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２の周期Ｔ１により、第２の回折格子Ｇ２１Ａに対して鉛直な方向（法線方向）から所定の角度だけ傾いて第２の回折格子Ｇ２１Ａへ入射する。＋１次回折光ＬＰが第２の回折格子Ｇ２１Ａに照射されると、第２の回折格子Ｇ２１Ａからも回折光が発生する。第２の回折格子Ｇ２１Ａが強度変調型の回折格子であることから、当該回折光は０次光を含む回折光となる。

ここで、当該各回折光の発生する角度方向は、照射される照明光（＋１次回折光ＬＰ）の入射角の傾斜に応じて傾いたものとなる。即ち、第２の回折格子Ｇ２１Ａからは、照射された＋１次回折光ＬＰに平行な方向に進行する０次回折光ＬＰ０と、第２の回折格子Ｇ２１ＡのＸ方向の周期Ｔ２に応じて回折される−１次回折光ＬＰ１とが発生する。
なお、第２の回折格子Ｇ２１Ａの周期Ｔ２が、上記周期Ｔ１及び波長との関係で決まる所定の値より大きい場合には、不図示の＋１次回折光も発生する可能性がある。しかし、周期Ｔ２を、照明光の波長以下とすることで、実質的に不図示の＋１次回折光の発生を防止することができる。

この結果、ウエハＷ上には、０次回折光ＬＰ０と−１次回折光ＬＰ１との２本の回折光が照射されることとなり、これらの回折光の干渉により干渉縞の明暗パターンが形成される。
なお、図１４の構成では、一例として、第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２と第２の回折格子Ｇ２１Ａとの間隔Ｄ１に対して、第２の回折格子Ｇ２１ＡとウエハＷの表面との間隔Ｄ２は小さく設定される。

なお、以上の例においては、第１の回折格子Ｇ１１（又はＧ１１，Ｇ１２）と第２の回折格子Ｇ２１（又はＧ２１Ａ）とはそれぞれ別の透光性平板上に形成されるものとしたが、両回折格子を同一の透光性平板上に形成することもできる。
図１５は、第１の回折格子Ｇ１３と第２の回折格子Ｇ１４とを、それぞれ一つの透光性平板Ｐ３の光源側及びウエハＷ側に形成した例を示す図である。なお、本例においても、各回折格子の構造や製法は上述の例と同様である。また、レンズ３５及びその上流の照明光学系も、上述の例と同様である。

なお、図１５中の透光性平板Ｐ４は、第２の回折格子Ｇ１４の汚染防止、及び第１の距離Ｌ１と第２の距離Ｌ２とをほぼ等しくするために設けているものである。また、一例として、図１のホルダ３７Ａによってその透光性平板Ｐ３と透光性平板Ｐ４とを一体的に保持することが可能であり、この場合、図１のホルダ３６Ａ及びその保持駆動機構は省略することが可能である。

また、第１の回折格子及び第２の回折格子は、いずれも透光性平板の表面にのみ設けられるものに限られるわけではない。
例えば、図１６に示す如く、第２の回折格子Ｇ１６は第２の透光性平板Ｐ６の表面に形成するものの、その上に薄い第３の透光性平板Ｐ７を貼り合わせ、第２の回折格子Ｇ１６を実効的に透光性平板の内部に形成することもできる。なお、図１６中の第２の透光性平板Ｐ５及び第１の回折格子Ｇ１５は、図３に示したものと同様である。

なお、これらの透光性平板Ｐ７等を使用する場合にも、第１の距離Ｌ１及び第２の距離Ｌ２は、一例として、透光性平板Ｐ５上の一点から生じた１対の回折光が、ウエハＷ上のほぼ同一の点上で交差するように設定される。
ところで、以上の例においては、第２の透光性平板Ｐ２とウエハＷとの間には、空気が存在するものとしていたが、これに代わり、所定の誘電体を満たすこととしても良い。これにより、ウエハＷに照射される照明光（回折光）の実質的な波長を、上記誘電体の屈折率分だけ縮小することができ、ウエハＷ上に形成される干渉縞の明暗パターンの周期Ｔ３を一層縮小することが可能となる。なお、そのためには、第２の回折格子Ｇ２１の周期Ｔ２及び第１の回折格子Ｇ１１の周期Ｔ１も、それに比例して縮小する必要があることは言うまでも無い。

図１７（Ａ）は、これに適したウエハステージ３８ａ等の例を示す図である。ウエハステージ３８ａの周囲には、連続的な側壁３８ｂ，３８ｃが設けられ、側壁３８ｂ，３８ｃで囲まれた部分には水等の液体５６を保持可能となっている。これにより、ウエハＷとホルダ３７Ａに保持された第２の透光性平板Ｐ２との間は水に満たされ、照明光の波長は、水の屈折率（波長１９３ｎｍの光に対して１．４６）だけ縮小される。

なお、給水機構５４及び排水機構５５も併設され、これにより側壁３８ｂ，３８ｃで囲まれた部分には汚染の無い清浄な液体が供給されかつ排出される。
また、図１７（Ｂ）に示す如く、ウエハステージ３８ａの側壁３８ｄ，３８ｅの最上面を第１の透光性平板Ｐ１の下面より高くし、ホルダ３６Ａに保持された第１の透光性平板Ｐ１とホルダ３７Ａに保持された第２の透光性平板Ｐ２との間の空間にも液体を満たすこともできる。給液機構５４ａ及び排液機構５５ｂの機能は上述と同様である。

これにより、第１の回折格子Ｇ１１からウエハＷに至る全光路を、空気以外の誘電体で覆うことが可能となり、上述の照明光の実効波長λを、液体の屈折率分だけ縮小することが可能となる。そしてこれにより、一層微細な周期を有するパターンの露光が可能となる。
なお、第２の透光性平板Ｐ２とウエハＷの間に満たす誘電体は水に限らず、他の誘電性液体であっても良いことは言うまでも無い。その場合、その誘電性液体の屈折率は、１．２以上であることが、干渉縞の明暗パターンの周期の縮小の点から好ましい。

また、図１７（Ａ）、（Ｂ）ではウエハＷが液体中に配置されるものとしたが、第２の透過性平板Ｐ２とウエハＷとの間で、少なくとも干渉縞パターンの形成領域を含む所定領域が液体で満たされるようにその供給及び排出を行うようにしてもよい。このとき、特に走査型露光装置では、走査露光時に液体を走査方向に沿って流すようにしてもよいし、ウエハステージ３８上でウエハＷを囲む所定領域の表面の高さをウエハＷの表面とほぼ一致させることが好ましい。さらに、第１及び第２の透過性平板Ｐ１、Ｐ２の間で、少なくとも照明光ＩＬ１０の通過領域を含む所定領域を液体で満たすようにしてもよいし、特に走査型露光装置では走査方向に沿って液体を流してもよい。このとき、第２の透過性平板Ｐ２とウエハＷとの間とは独立に、第１及び第２の透過性平板Ｐ１、Ｐ２の間で液体の供給及び排出を行うようにしてもよい。

なお、本例の露光装置では、各種透光性平板を光路に沿って近接して配置することになるため、その各表面での表面反射に伴う多重干渉による悪影響のおそれがある。そこで、本例においては、図１の光源１からの照明光ＩＬ１〜ＩＬ１０として、その時間的な可干渉距離（光の進行方向についての可干渉距離）が、１００［μｍ］以下の光を使用することが好ましい。これにより多重干渉に伴う不要な干渉縞の発生を避けることができる。

光の時間的な可干渉距離は、その光の波長をλ、その光の波長分布における波長半値幅をΔλとしたとき、概ねλ²／Δλ で表わされる距離である。従って、露光波長λがＡｒＦレーザからの１９３ｎｍの場合には、その波長半値幅Δλが３７０ｐｍ以上程度である照明光ＩＬ１〜ＩＬ１０を使用することが望ましい。
また、照明光ＩＬ１〜ＩＬ１０の波長としても、より微細な干渉縞パターンＩＦを得るために２００［ｎｍ］以下の照明光を使用する事が望ましい。

なお、上記の実施形態において、例えば図１のレーザ干渉計４０，８６，８２等の移動鏡３９，８９，８４は独立の部材としてウエハステージ３８やホルダ３６Ａ，３７Ａに固定されているが、それらの移動鏡を用いることなく、ウエハステージ３８の上端部の側面自体、及びホルダ３６Ａ，３７Ａの側面自体を鏡面加工して、これらの鏡面加工された反射面を移動鏡として使用しても良い。これは参照鏡９１，８９，８５についても同様である。

なお、上記実施形態ではＸＹ平面内での干渉縞パターンの位置を計測するものとしたが、例えばＺ方向の異なる位置でそれぞれ計測格子９５Ａを移動して得られる光電検出器１０１の検出信号に基づき、干渉縞パターンのコントラストが最も高いＺ方向の位置を決定し、この決定した位置にウエハＷを配置して干渉縞パターンの転写を行うようにしてもよい。また、上記実施形態では不図示のウエハ表面位置検出系を用いて計測格子９５ＡやウエハＷのＺ方向の位置や傾斜を調整するものとしたが、ウエハ表面位置検出系の代わりに、第２の透過性平板Ｐ２（またはホルダ３７Ａ）とウエハステージ３８とのＺ方向の相対位置を複数点で計測するセンサ（例えばレーザ干渉計など）を用いてもよい。

また、干渉縞パターンを形成する露光装置（特に照明光学系ＩＳ、及び透過性平板Ｐ１、Ｐ２）の構成は上記実施形態に限られるものでなく、干渉縞パターンを形成する干渉露光方式の露光装置なら本発明を適用することができる。
上記の如くして干渉縞による明暗パターンの露光されたウエハＷは、不図示のウエハローダーにより露光装置外に搬送され、現像装置に搬送させる。現像により、ウエハＷ上のフォトレジストには、露光された明暗パターンに応じたレジストパターンが形成される。そして、エッチング装置において、このレジストパターンをエッチングマスクとして、ウエハＷ又はウエハＷ上に形成された所定の膜をエッチングすることにより、ウエハＷに所定のパターンが形成される。

半導体集積回路、フラットパネルディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等の電子デバイスの製造工程は、上記の如き微細パターンを多数層に亘って形成する工程を含む。本発明の露光装置による上記露光方法を、そのような多数回のパターン形成工程の中の少なくとも１つの工程に使用して、電子デバイスを製造することができる。
また、上記少なくとも１つの工程において、本発明の露光装置による上記露光方法を用いて干渉縞による明暗パターンを露光したウエハＷ上のフォトレジストＰＲに対し、一般的な投影露光装置により所定形状のパターンを合成露光して、合成露光されたフォトレジストＰＲを現像し、上記パターン形成を行なうこともできる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。

本発明の露光方法及び装置は、半導体集積回路、フラットパネルディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等の電子デバイスの製造工程において使用することができる。

本発明の実施形態の一例の露光装置の概略構成を示す一部を切り欠いた図である。 （Ａ）は第１の透光性平板Ｐ１上に形成した第１の回折格子Ｇ１１を示す図、（Ｂ）は第２の透光性平板Ｐ２上に形成した第２の回折格子Ｇ２１を示す図である。 第１の回折格子Ｇ１１と第２の回折格子Ｇ２１とウエハＷとの位置関係、及び回折光ＬＰ，ＬＭ，ＬＭ１，ＬＰ１を示す断面図である。 ウエハＷ上に形成される干渉縞の強度分布を示す断面図である。 （Ａ）は第１の透光性平板への照明光の入射角度範囲を＋Ｘ方向から見た側面図、（Ｂ）はそれを−Ｙ方向から見た側面図、（Ｃ）は開口絞り２８を示す図である。 図１の第１の透光性平板Ｐ１への照明光の収束発散状態を説明する図である。 本発明の実施形態における干渉縞パターンの照明領域の一例を示す平面図である。 図１中のウエハステージ３８とウエハマーク検出機構４３との関係を示す平面図である。 図８中の干渉縞計測系４１の構成例を示す図である。 本発明の実施形態のアライメント及び露光時の動作の一例を示すフローチャートである。 干渉縞パターンの回転角の計測及び補正動作の説明図である。 干渉縞パターンの周期の計測及び補正動作の説明図である。 干渉縞パターンの回転角及び周期の計測を同時に行う動作の説明図である。 本発明の実施形態の他の例における、第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２と第２の回折格子Ｇ２１ＡとウエハＷとの位置関係を示す断面図である。 第１の回折格子Ｇ１３と第２の回折格子Ｇ１４とを、透光性平板Ｐ３の両面のそれぞれに設けた状態を示す図である。 第２の回折格子Ｇ１６を、第２の透光性平板Ｐ６の実質的に内部に設ける例を示す図である。 （Ａ）はウエハＷと第２の透光性平板Ｐ２の間にのみ液体を満たす機構の説明図、（Ｂ）はさらに透光性平板Ｐ２と透光性平板Ｐ１との間にも液体を満たす機構の説明図である。

符号の説明

１…光源、２，３，４，６…第１のレンズ群レンズ、１０…集光光学系、１３…フライアイレンズ、１７…照明開口絞り、２９，３０，３２，３５…第４のレンズ群レンズ、Ｐ１…第１の透光性平板、Ｐ２…第２の透光性平板、３６Ａ…第１ホルダ、３７Ａ…第２ホルダ、Ｗ…基板（ウエハ），３８…ウエハステージ，４０…レーザ干渉計、４１…干渉縞計測系、Ｇ１１…第１の回折格子、Ｇ２１…第２の回折格子、ＩＬ１〜ＩＬ１０…照明光

Claims (29)

1. 光源からの照明光により感光性の基板上にパターンを露光する露光方法であって、
   対向して配置した第１回折格子及び第２回折格子に対し、前記第１回折格子側から前記照明光を照射し、前記第２回折格子の前記第１回折格子とは反対側に、第１方向に周期性を有する干渉縞を形成する第１工程と、
   前記干渉縞上の所定方向に第１間隔だけ離れた２箇所の位置で前記干渉縞の前記第１方向の位置を計測して、前記干渉縞の特性を求める第２工程と、
   前記第２工程で求められた前記干渉縞の特性を補償する第３工程と、
   前記基板上に前記干渉縞のパターンを露光する第４工程とを有することを特徴とする露光方法。
2. 前記第３工程に続いて、前記干渉縞上の前記所定方向又は該所定方向に交差する方向に第２間隔だけ離れた２箇所の位置で前記干渉縞の前記第１方向の位置を計測して、前記干渉縞の特性を求める第５工程と、
   前記第５工程で求められた前記干渉縞の特性を補償する第６工程とをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 前記第２工程における前記所定方向は前記第１方向に直交する方向であり、前記干渉縞の特性は、前記干渉縞の回転角を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
4. 前記第３工程は、前記干渉縞の回転角を補正するために、前記第１回折格子及び前記第２回折格子の少なくとも一方を回転する工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
5. 前記第３工程は、前記干渉縞の回転角を補償するために、前記基板を回転する工程を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の露光方法。
6. 前記第２工程における前記所定方向は前記第１方向であり、前記干渉縞の特性は、前記干渉縞の前記第１方向の周期を含み、
   前記第３工程は、前記第２工程で求められた前記干渉縞の周期を補正する工程を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光方法。
7. 前記第３工程は、前記干渉縞の周期を補正するために、前記第１回折格子に対する前記照明光のテレセントリシティを制御する工程と、前記基板の高さを制御する工程との少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項６に記載の露光方法。
8. 光源からの照明光により感光性の基板上にパターンを露光する露光方法であって、
   対向して配置した第１回折格子及び第２回折格子に対し、前記第１回折格子側から前記照明光を照射し、前記第２回折格子の前記第１回折格子とは反対側に、第１方向に周期性を有する干渉縞を形成する第１工程と、
   前記干渉縞上の同一直線上に無い３箇所の計測点を含む所定個数の計測点において、それぞれ前記干渉縞の前記第１方向の位置を計測して、前記干渉縞の特性を求める第２工程と、
   前記第２工程で求められた前記干渉縞の特性を補償する第３工程と、
   前記基板上に前記干渉縞のパターンを露光する第４工程とを有することを特徴とする露光方法。
9. 前記第２工程で求める前記干渉縞の特性は、前記干渉縞の回転角及び前記第１方向の周期を含むことを特徴とする請求項８に記載の露光方法。
10. 前記第２工程は、前記干渉縞と前記第１方向に周期的な計測格子との前記第１方向への相対移動に伴う前記計測格子からの透過光量の変化を用いて、前記干渉縞の位置を計測する工程を含むことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の露光方法。
11. 前記第１回折格子は前記第１方向に前記干渉縞の前記第１方向の周期の２倍の周期を有する回折格子であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の露光方法。
12. 前記第２回折格子は前記第１方向に前記干渉縞の前記第１方向の周期と等しい周期を有する回折格子であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の露光方法。
13. 前記第１回折格子は前記第１方向に直交する第２方向にも周期性を有する回折格子であり、前記第２回折格子は前記第２方向にも周期性を有する回折格子であることにより、前記干渉縞は前記第２方向にも周期性を有することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の露光方法。
14. 前記第２工程は、前記干渉縞の前記第２方向の位置を計測する工程と、前記干渉縞の前記第２方向の周期を求める工程とを含むことを特徴とする請求項１３に記載の露光方法。
15. 前記照明光の波長が、２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の露光方法。
16. 前記第４工程において、前記第２回折格子と前記基板との間の空隙、及び前記第１回折格子と前記第２回折格子との間の空隙の少なくとも一方に液体を満たした状態で、前記基板上に前記干渉縞によるパターンを露光することを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の露光方法。
17. 前記感光性の基板上に予め形成されたパターンのパターン位置情報を計測する工程をさらに含み、
    前記第４工程において、前記パターン位置情報を用いて、前記基板上の所定位置に前記干渉縞によるパターンを露光することを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の露光方法。
18. パターン形成工程を有する電子デバイスの製造方法であって、
    前記パターン形成工程において、請求項１から１７のいずれか一項に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
19. 光源からの照明光を対向して配置される第１回折格子と第２回折格子とに照射することによって生成される第１方向に周期性を有する干渉縞によるパターンを、感光性の基板上に露光するための露光装置であって、
    前記光源からの前記照明光を前記第１回折格子に照射するための照明光学系と、
    前記基板を保持する基板保持機構と、
    前記干渉縞上の所定方向に離れた複数の計測位置で、前記干渉縞の前記第１方向の位置を計測する位置計測機構と、
    前記位置計測機構により計測された前記複数の計測位置での前記干渉縞の前記第１方向の位置に基づいて前記干渉縞の特性を求める演算装置と、
    前記演算装置によって求められた前記干渉縞の特性を補償する補正機構とを備えたことを特徴とする露光装置。
20. 前記所定方向は前記第１方向に直交する方向であり、
    前記演算装置が求める前記干渉縞の特性は前記干渉縞の回転角を含み、
    前記補正機構は、前記干渉縞の回転角を補償するために、前記第１回折格子又は前記第２回折格子の少なくとも一方を回転させる機構と、前記基板を回転する機構との少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１９に記載の露光装置。
21. 前記所定方向は前記第１方向であり、
    前記演算装置が求める前記干渉縞の特性は前記干渉縞の前記第１方向の周期を含み、
    前記補正機構は、前記第１回折格子に対する前記照明光のテレセントリシティを制御する部材と、前記基板の高さを制御する高さ制御装置との少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１９に記載の露光装置。
22. 前記位置計測機構は、前記第１方向に周期的な計測格子と、前記計測格子からの透過光を検出する光電検出器とからなる位置計測部材を有することを特徴とする請求項１９から２１のいずれか一項に記載の露光装置。
23. 前記位置計測機構は、前記複数の計測位置に対応する複数の前記位置計測部材を有することを特徴とする請求項２２に記載の露光装置。
24. 前記位置計測機構は、前記位置計測部材と前記干渉縞とを前記所定方向に相対移動する移動機構を有することを特徴とする請求項２２又は２３に記載の露光装置。
25. 前記第１回折格子は前記第１方向に前記干渉縞の前記第１方向の周期の２倍の周期を有する回折格子であり、
    前記第２回折格子は前記第１方向に前記干渉縞の前記第１方向の周期と等しい周期を有する回折格子であることを特徴とする請求項１９から２４のいずれか一項に記載の露光装置。
26. 前記第１回折格子は前記第１方向に直交する第２方向にも周期性を有する回折格子であり、前記第２回折格子は前記第２方向にも周期性を有する回折格子であることにより、前記干渉縞は前記第２方向にも周期性を有し、
    前記位置計測装置は、前記干渉縞の前記第２方向の位置をも計測することを特徴とする請求項１９から２５のいずれか一項に記載の露光装置。
27. 前記演算装置によって求められる前記干渉縞の特性に基づいて、前記干渉縞と前記基板との位置関係を所定の関係に設定する位置制御機構を有することを特徴とする請求項１９から２６のいずれか一項に記載の露光装置。
28. 前記基板に予め形成されたパターンのパターン位置情報を計測する位置計測機構を有するとともに、前記位置制御機構は、前記パターン位置情報を用いて前記所定の関係の設定を行うことを特徴とする請求項２７に記載の露光装置。
29. 前記第１回折格子と前記第２回折格子との間の空隙、及び前記第２回折格子と前記基板との空隙の少なくとも一方に液体を充填する液体充填機構を有することを特徴とする請求項１９から２８のいずれか一項に記載の露光装置。
    

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