JP2008277589A - 露光装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】位置計測のための光が進行する空間の環境変動に起因する露光不良の発生を抑制できる露光装置を提供する。
【解決手段】露光装置は、露光光が照射される位置を含む所定面内を移動可能な移動部材に設けられているアライメントマークを検出する検出装置と、移動部材の位置情報を計測する第１干渉計システムとを備えている。第１干渉計システムは、第１光を射出する第１射出部を有し、ほぼ動かないように配置された第１反射面に第１光を照射して第１反射面の位置情報を計測する第１干渉計と、第２光を射出する第２射出部を有し、移動部材に配置された第２反射面に第２光を照射して第２反射面の位置情報を計測する第２干渉計と、第１干渉計の計測結果に基づいて、第１光が進行する所定空間の環境変動に応じた補正量を導出し、補正量に基づいて、検出装置の検出結果を補正する補正装置とを備えている。
【選択図】図７

Description

本発明は、露光装置、及びデバイス製造方法に関するものである。

リソグラフィ工程で用いられる露光装置は、露光光が照射される感光性の基板を保持しながら移動するステージを備えている。ステージの位置情報は、干渉計システムによって計測される場合が多い。下記特許文献には、干渉計システムを備えた露光装置に関する技術の一例が開示されている。
特開２００５−２３３９６６号公報 国際公開第２００７／００１０１７号パンフレット

干渉計システムは、ステージに配置された反射面に光（ビーム）を照射し、その反射面で反射した光を用いて、ステージの位置情報を計測する。光が進行する空間の環境（温度、圧力等）が変動すると、その光を用いた位置情報の計測精度が劣化する可能性がある。ステージの位置情報の計測精度が劣化すると、例えばパターンの像と基板との位置関係を所望状態にすることが困難となり、その結果、露光不良が発生する可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、位置計測のための光が進行する空間の環境変動に起因する露光不良の発生を抑制できる露光装置を提供することを目的とする。また本発明は、位置計測のための光が進行する空間の環境変動に起因するデバイスの性能の劣化を抑制できるデバイス製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。

本発明の第１の態様に従えば、露光光（ＥＬ）で基板（Ｐ）を露光する露光装置であって、露光光（ＥＬ）が照射される位置を含む所定面内を移動可能な移動部材（２、Ｐ）に設けられているアライメントマーク（ＦＭ１、ＡＭ）を検出する検出装置（２３）と、移動部材（２）の位置情報を計測する第１干渉計システム（３１）と、を備え、第１干渉計システム（３１）は、第１光（Ｂ１）を射出する第１射出部（５１Ｓ）を有し、ほぼ動かないように配置された第１反射面（４１）に第１光（Ｂ１）を照射して第１反射面（４１）の位置情報を計測する第１干渉計（５１）と、第２光（Ｂ２）を射出する第２射出部（５２Ｓ）を有し、移動部材（２）に配置された第２反射面（４２）に第２光（Ｂ２）を照射して第２反射面（４２）の位置情報を計測する第２干渉計（５２）と、第１干渉計（５１）の計測結果に基づいて、第１光（Ｂ１）が進行する所定空間の環境変動に応じた補正量を導出し、補正量に基づいて、検出装置（２３）の検出結果を補正する補正装置（４）と、を備えた露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明の第１の態様によれば、露光不良の発生を抑制できる。

本発明の第２の態様に従えば、第１の態様の露光装置（ＥＸ）を用いて基板（Ｐ）を露光することと、露光された基板（Ｐ）を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の第２の態様によれば、デバイスの性能の劣化を抑制できる。

本発明によれば、位置計測のための光が進行する空間の環境変動に起因する露光不良の発生を抑制でき、所望のデバイスを製造できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る露光装置ＥＸの一例を示す概略構成図である。図１において、露光装置ＥＸは、パターンを有するマスクＭを保持しながら移動可能なマスクステージ１と、基板Ｐを保持しながら移動可能な基板ステージ２と、マスクステージ１を移動可能な第１駆動システム１８と、基板ステージ２を移動可能な第２駆動システム２１と、マスクステージ１及び基板ステージ２の位置情報を計測するレーザ干渉計を含む計測システム３と、マスクＭを露光光ＥＬで照明する照明系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置４とを備えている。

なお、ここでいう基板Ｐは、デバイスを製造するための基板であって、例えばシリコンウエハのような半導体ウエハ等の基材に感光膜が形成されたものを含む。感光膜は、感光材（フォトレジスト）の膜である。また、基板Ｐには、感光膜とは別に保護膜（トップコート膜）等の各種の膜が形成されていてもよい。マスクＭは、基板Ｐに投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含み、例えばガラス板等の透明板部材上にクロム等の遮光膜を用いて所定のパターンが形成されたものである。この透過型マスクは、遮光膜でパターンが形成されるバイナリーマスクに限られず、例えばハーフトーン型、あるいは空間周波数変調型などの位相シフトマスクも含む。また、本実施形態においては、マスクＭとして透過型のマスクを用いるが、反射型のマスクを用いてもよい。

本実施形態においては、露光装置ＥＸが、液体ＬＱを介して露光光ＥＬで基板Ｐを露光する液浸露光装置である場合を例にして説明する。本実施形態においては、投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い終端光学素子５の像面側の露光光ＥＬの光路空間を液体ＬＱで満たすように液浸空間ＬＳが形成される。なお、露光光ＥＬの光路空間は、露光光ＥＬが通過する光路を含む空間である。液浸空間ＬＳは、液体ＬＱで満たされた空間である。本実施形態においては、液体ＬＱとして、水（純水）を用いる。

露光装置ＥＸは、液浸空間ＬＳを形成するための液浸部材６を備えている。液浸部材６は、終端光学素子５の近傍に配置されている。液浸部材６としては、例えば国際公開第２００６／１０６９０７号パンフレット等に開示されているものを用いることができる。液浸空間ＬＳは、終端光学素子５及び液浸部材６と、終端光学素子５及び液浸部材６と対向する位置に配置された物体との間に形成される。本実施形態においては、終端光学素子５及び液浸部材６と対向する位置に配置可能な物体は、基板ステージ２、あるいは基板ステージ２に保持されている基板Ｐを含む。

本実施形態においては、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲを含む基板Ｐ上の一部の領域が液体ＬＱで覆われるように液浸空間ＬＳを形成する局所液浸方式を採用する。

本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭと基板Ｐとを所定の走査方向に同期移動しつつ、マスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）である。基板Ｐの露光時において、マスクＭ及び基板Ｐは、Ｚ軸とほぼ平行な投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ１（露光光ＥＬの光路）と交差するＸＹ平面内の所定の走査方向に移動される。本実施形態においては、基板Ｐの走査方向（同期移動方向）をＹ軸方向とし、マスクＭの走査方向（同期移動方向）もＹ軸方向とする。露光装置ＥＸは、基板Ｐを投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲに対してＹ軸方向に移動するとともに、その基板ＰのＹ軸方向への移動と同期して、照明系ＩＬの照明領域ＩＲに対してマスクＭをＹ軸方向に移動しつつ、投影光学系ＰＬと基板Ｐ上の液浸空間ＬＳの液体ＬＱとを介して基板Ｐに露光光ＥＬを照射する。これにより、マスクＭのパターンの像が基板Ｐに投影され、基板Ｐは露光光ＥＬで露光される。

露光装置ＥＸは、床面ＦＬ上に設けられた第１コラム７、及び第１コラム７上に設けられた第２コラム８を含むボディ９を備えている。第１コラム７は、床面ＦＬ上に設けられた複数の第１支柱１０と、それら第１支柱１０に第１防振装置１１を介して支持された第１定盤１２とを備えている。第２コラム８は、第１定盤１２上に設けられた複数の第２支柱１３と、それら第２支柱１３に第２防振装置１４を介して支持された第２定盤１５とを備えている。また、露光装置ＥＸは、床面ＦＬ上に第３防振装置１６を介して支持されている第３定盤１７を備えている。第１防振装置１１、第２防振装置１４、及び第３防振装置１６のそれぞれは、所定のアクチュエータ及びダンパ機構を備えたアクティブ防振装置を含む。

照明系ＩＬは、マスクＭ上の所定の照明領域ＩＲを均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。照明系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）等が用いられる。本実施形態においては、露光光ＥＬとして、紫外光（真空紫外光）であるＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。

マスクステージ１は、リニアモータ等のアクチュエータを含む第１駆動システム１８により、マスクＭを保持しながら移動可能である。マスクステージ１は、第２定盤１５上を移動する。第２定盤１５は、マスクステージ１を移動可能に支持するガイド面１５Ｇを有する。ガイド面１５Ｇは、ＸＹ平面とほぼ平行である。マスクステージ１は、照明系ＩＬからの露光光ＥＬが照射される位置を含むＸＹ平面内を移動可能である。本実施形態においては、照明系ＩＬからの露光光ＥＬが照射される位置は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ１と交わる位置を含む。また、マスクステージ１に保持されているマスクＭも、照明系ＩＬからの露光光ＥＬが照射される位置を含むＸＹ平面内を移動可能である。本実施形態においては、マスクステージ１は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に移動可能である。

投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率で基板Ｐに投影する。投影光学系ＰＬの複数の光学素子は、鏡筒１９に保持されている。鏡筒１９はフランジ２０を有しており、投影光学系ＰＬはフランジ２０を介して第１定盤１２に支持されている。第１定盤１２とフランジ２０（鏡筒１９）との間に防振装置を設けることができる。

本実施形態の投影光学系ＰＬは、その投影倍率が例えば１／４、１／５、又は１／８等の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。本実施形態においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ１はＺ軸と平行である。また、投影光学系ＰＬは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影光学系ＰＬは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。

基板ステージ２は、リニアモータ等のアクチュエータを含む第２駆動システム２１により、基板Ｐを保持しながら移動可能である。基板ステージ２は、第３定盤１７上を移動する。第３定盤１７は、基板ステージ２を移動可能に支持するガイド面１７Ｇを有する。ガイド面１７Ｇは、ＸＹ平面とほぼ平行である。基板ステージ２は、終端光学素子５（投影光学系ＰＬ）からの露光光ＥＬが照射される位置を含むＸＹ平面内を移動可能である。本実施形態においては、終端光学素子５からの露光光ＥＬが照射される位置は、終端光学素子５の射出面５Ｋと対向する位置を含み、終端光学素子５の光軸（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ１）と交わる位置を含む。また、基板ステージ２に保持されている基板Ｐも、終端光学素子５（投影光学系ＰＬ）からの露光光ＥＬが照射される位置を含むＸＹ平面内を移動可能である。本実施形態においては、基板ステージ２は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。

基板ステージ２は、基板Ｐを保持する基板ホルダ２Ｈと、基板ホルダ２Ｈの周囲に配置された上面２Ｔとを有する。基板ステージ２の上面２Ｔは、ＸＹ平面とほぼ平行な平坦面である。基板ホルダ２Ｈは、基板ステージ２上に設けられた凹部２Ｃに配置されている。基板ホルダ２Ｈは、基板Ｐの表面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。基板ホルダ２Ｈに保持された基板Ｐの表面と基板ステージ２の上面２Ｔとは、ほぼ同一平面内に配置され、ほぼ面一である。

図２は、基板Ｐを保持した状態の基板ステージ２を上方から見た平面図である。図２に示すように、基板Ｐ上には、露光対象領域である複数のショット領域Ｓがマトリクス状に配置されている。また、基板Ｐ上には、ショット領域Ｓの位置情報を検出するためのアライメントマークＡＭが形成されている。図２に示す例では、アライメントマークＡＭは、ショット領域ＳのＸ軸方向の両側のそれぞれに配置されている。なお、アライメントマークＡＭの個数、位置等は、図２に示す形態に限定されるものではない。

また、基板ステージ２上には、複数の基準マークを有する基準板２２が配置されている。基準板２２は、低熱膨張材料によって形成されている。本実施形態においては、基準板２２は、ＸＹ平面内において略円形状である。基準板２２の上面には、第１基準マークＦＭ１及び第２基準マークＦＭ２が形成されている。本実施形態においては、第２基準マークＦＭ２は、６つのマークを含む。

図３は、第１基準マークＦＭ１及び第２基準マークＦＭ２の例を示す図である。図３（Ａ）に示すように、第１基準マークＦＭ１は、Ｙ軸方向を長手方向としたマーク要素をＸ軸方向に所定間隔で配列したマーク群をＸ軸方向に所定の距離だけ離間して形成したＸマークＦＭｘと、Ｘ軸方向を長手方向としたマーク要素をＹ軸方向に所定間隔で配列したマーク群をＹ軸方向に所定の距離だけ離間して形成したＹマークＦＭｙとを備えている。なお、第１基準マークＦＭ１は、Ｃｒ（クロム）等の金属で各マーク要素を形成しても良く、Ｃｒ（クロム）等の金属で形成された遮光領域に対して開口（スリット）を形成することで各マーク要素を形成しても良い。

図３（Ｂ）に示すように、第２基準マークＦＭ２は、Ｃｒ（クロム）等の金属で形成された遮光領域に対して十字形状の開口（スリット）を形成したものである。なお図３（Ｂ）には、６つのマークを含む第２基準マークＦＭ２のうち１つのマークが示されている。

図１に戻って、本実施形態の露光装置ＥＸは、基板Ｐ上のショット領域の位置情報を求めるための第１検出装置２３を備えている。第１検出装置２３は、投影光学系ＰＬの近傍に設けられたオフアクシス方式のアライメント系を含む。第１検出装置２３の少なくとも一部は、投影光学系ＰＬの近傍に配置されている。第１検出装置２３は、基板Ｐ上のアライメントマークＡＭと、基板ステージ２（基準板２２）に設けられている第１基準マークＦＭ１とを検出可能である。本実施形態の第１検出装置２３では、例えば特開平４−６５６０３号公報（対応米国特許第５,４９３,４０３号）に開示されているような、基板Ｐ上の感光材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（基板Ｐに形成されたアライメントマークＡＭ、及び第１基準マークＦＭ１等）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指標（第１検出装置２３内に設けられた指標板上の指標マーク）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画像処理することでマークの位置を計測するＦＩＡ（Field Image Alignment）方式が採用されている。

本実施形態においては、第１検出装置２３は、投影光学系ＰＬ（終端光学素子５）の−Ｙ側に隣接して配置されている。本実施形態においては、第１検出装置２３は、第１定盤１２に支持されている。

また、本実施形態の露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面側に投影されるマスクＭのパターンの像の位置情報を求めるための第２検出装置２４を備えている。第２検出装置２４は、露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）方式のアライメント系を含む。第２検出装置２４の少なくとも一部は、マスクステージ１の近傍に配置されている。第２検出装置２４は、マスクＭ上の一対のアライメントマークと、それらアライメントマークに対応するように基板ステージ２（基準板２２）に設けられている第２基準マークＦＭ２の投影光学系ＰＬを介した共役像とを同時に観察可能である。本実施形態の第２検出装置２４では、例えば特開平７−１７６４６８号公報（対応米国特許第６,４９８,３５２号）に開示されているような、マークに対して光を照射し、ＣＣＤカメラ等で撮像したマークの画像データを画像処理してマーク位置を検出するＶＲＡ（Visual Reticle Alignment）方式が採用されている。

図４は、第１検出装置２３を示す概略斜視図である。図４において、第１検出装置２３は、光学系２３Ｋを備えている。以下の説明においては、第１検出装置２３が第１基準マークＦＭ１を検出する場合を例にして説明する。

光学系２３Ｋは、投影光学系ＰＬの像面側先端部近傍に設けられたミラー１１０と、対物レンズ１１２と、ビームスプリッタ１１４と、結像レンズ１１６と、指標板１１８と、撮像レンズ１２０と、ハーフミラー１２１と、ＣＣＤ等の撮像素子１２２（１２２Ｘ、１２２Ｙ）とを備えている。また、第１検出装置２３は、第１基準マークＦＭ１を照明するために、ハロゲンランプ等からの広帯域波長の光を導くオプティカルファイバ１２４と、コンデンサレンズ１２６と、照明視野絞り１２８と、レンズ系１３０と、上述のビームスプリッタ１１４とを含む照明系を備えている。基板ステージ２及び基板Ｐは、光学系２３Ｋの下面と対向する位置に移動可能（配置可能）である。本実施形態においては、光学系２３Ｋの下面は、ミラー１１０の下面１１０Ｋを含む。本実施形態においては、ミラー１１０の下面１１０Ｋと交差する光学系２３Ｋの光軸ＡＸ２は、Ｚ軸とほぼ平行である。光学系２３Ｋの下面１１０Ｋと対向する位置は、光学系２３Ｋの光軸ＡＸ２と交わる位置を含む。

図５は、指標板１１８を示す図である。指標板１１８は、例えば透明なガラス板１１８Ｇの表面に、クロム等の遮光材料によって形成された複数（ここでは２本）のラインパターンからなる指標マークＴＬｙ、ＴＲｙ、ＴＬｘ、ＴＲｘを形成したものである。指標マークＴＬｙ、ＴＲｙ、ＴＬｘ、ＴＲｘは、第１基準マークＦＭ１、及び基板Ｐ上のアライメントマークＡＭをアライメントする際の基準となる。指標マークＴＬｙ、ＴＲｙ、ＴＬｘ、ＴＲｘが形成された指標板１１８の表面は、投影光学系ＰＬの像面とほぼ共役に配置されている。指標板１１８の表面と撮像素子１２２の受光面とはほぼ共役に配置される。撮像素子１２２は、第１基準マークＦＭ１の像と指標マークＴＬｙ、ＴＲｙ、ＴＬｘ、ＴＲｘの像とを同時に撮像できる。指標マークＴＬｙ、ＴＲｙは、基準板２２上の第１基準マークＦＭ１のＹマークＦＭｙをＹ軸方向に挟み込むように設けられ、指標マークＴＬｘ、ＴＲｘは、基準板２２上の第１基準マークＦＭ１のＸマークＦＭｘをＸ軸方向に挟み込むように設けられている。また、指標マークＴＬｙ、ＴＲｙ、ＴＬｘ、ＴＲｘの中心Ｃが第１検出装置２３の検出基準（検出中心）となる。

指標板１１８上の各指標マークＴＬｙ、ＴＲｙ、ＴＬｘ、ＴＲｘと、第１基準マークＦＭ１の像とは、ハーフミラー１２１を介して２つの撮像素子１２２Ｘ、１２２Ｙに撮像される。撮像素子１２２Ｘの撮像領域は、指標板１１８上では図５中、領域１２３Ｘに設定され、撮像素子１２２Ｙの撮像領域は、指標板１１８上では図５中、領域１２３Ｙに設定される。撮像素子１２２Ｘの水平走査線は、指標マークＴＬｘ、ＴＲｘのラインパターンと直交するＸ軸方向に定められ、撮像素子１２２Ｙの水平走査線は、指標マークＴＬｙ、ＴＲｙのラインパターンと直交するＹ軸方向に定められる。

図６は、撮像素子１２２Ｙに撮像された指標マークＴＬｙ、ＴＲｙ及び第１基準マークＦＭ１のＹマークＦＭｙを示す図である。図６（Ａ）に示すように、撮像素子１２２Ｙの撮像領域には、指標マークＴＬｙ、ＴＲｙと、第１基準マークＦＭ１のＹマークＦＭｙとが同時に撮像される。撮像素子１２２Ｙの水平走査線ＳＬは、指標マークＴＬｙ、ＴＲｙのラインパターンと直交するＹ軸方向に定められる。図６（Ｂ）は、水平走査線ＳＬに沿って得られる画像信号の一例を示す図である。指標マークＴＬｙ、ＴＲｙを水平走査線ＳＬに沿って光電検出することにより、指標マークＴＬｙ、ＴＲｙにおいて、図６（Ｂ）に示すような極値Ｋｔを有する信号波形が得られる。また、ＹマークＦＭｙを水平走査線ＳＬに沿って光電検出することにより、ＹマークＦＭｙのエッジ部のそれぞれにおいても、図６（Ｂ）に示すような極値Ｋｍを有する信号波形が得られる。撮像素子１２２Ｙで撮像された画像信号（撮像結果）は、制御装置４に出力される。

制御装置４は、第１基準マークＦＭ１のＹマークＦＭｙを光電検出して得られる極値Ｋｍそれぞれの水平走査線ＳＬに沿った方向における位置（例えば撮像素子１２２Ｙの受光面上における位置）を求め、その求めた結果を所定のアルゴリズムで処理することにより、ＹマークＦＭｙの撮像素子１２２Ｙ上における中心位置Ｊｙを求めることができる。同様に、制御装置４は、指標マークＴＬｙ、ＴＲｙを光電検出して得られる極値Ｋｔそれぞれの位置を求め、その求めた結果を所定のアルゴリズムで処理することにより、指標マークＴＬｙ、ＴＲｙ間の撮像素子１２２Ｙの受光面上における中心位置Ｃｙを求めることができる。これにより、制御装置４は、指標マーククＴＬｙ、ＴＲｙ間の中心位置Ｃｙに対する第１基準マークＦＭ１のＹマークＦＭｙの中心位置Ｊｙのずれ量Δｙを求めることができる。

同様に、制御装置４は、撮像素子１２２Ｘの撮像結果に基づいて、第１基準マークＦＭ１のＸマークＦＭｘの撮像素子１２２Ｘの受光面上における中心位置Ｊｘを求めることができる。また、制御装置４は、指標マークＴＬｘ、ＴＲｘ間の撮像素子１２２Ｘの受光面上における中心位置Ｃｘを求めることができる。そして、制御装置４は、指標マークＴＬｘ、ＴＲｘ間の中心位置Ｃｘに対する第１基準マークＦＭ１のＸマークＦＭｘの中心位置Ｊｘのずれ量Δｘを求めることができる。

本実施形態においては、基板Ｐ上のアライメントマークＡＭは、第１基準マークＦＭ１と同等である。制御装置４は、指標マーククＴＬｙ、ＴＲｙ間の中心位置Ｃｙに対するＹ軸方向に関するアライメントマークＡＭの中心位置のずれ量Δｙを求めることができる。また、制御装置４は、指標マークＴＬｘ、ＴＲｘ間の中心位置Ｃｘに対するＸ軸方向に関するアライメントマークＡＭの中心位置Ｊｘのずれ量Δｘを求めることができる。

このように、第１検出装置２３は、指標マークＴＬｙ、ＴＲｙ、ＴＬｘ、ＴＲｘを有し、指標マークＴＬｙ、ＴＲｙ、ＴＬｘ、ＴＲｘと第１基準マークＦＭ１との位置関係、及び指標マークＴＬｙ、ＴＲｙ、ＴＬｘ、ＴＲｘとアライメントマークＡＭとの位置関係を検出することができる。

次に、計測システム３について説明する。計測システム３は、マスクステージ１の位置情報、及び基板ステージ２の位置情報を計測する。計測システム３は、複数のレーザ干渉計を含む。計測システム３は、マスクステージ１の位置情報を計測するマスクステージ用干渉計システム３Ｍ（図１参照）と、基板ステージ２の位置情報を計測する基板ステージ用干渉計システム３Ｐとを含む。

図７は、基板ステージ用干渉計システム３Ｐを示す概略斜視図である。基板ステージ用干渉計システム３Ｐは、第１干渉計システム３１と、第２干渉計システム３２と、第３干渉計システム３３とを有する。第１干渉計システム３１は、投影光学系ＰＬに対して−Ｘ側に配置されている。第２干渉計システム３２は、第１検出装置２３に対して−Ｘ側に配置されている。第３干渉計システム３３は、第１検出装置２３に対して−Ｙ側に配置されている。第１検出装置２３は、投影光学系ＰＬの−Ｙ側に配置されている。

第１干渉計システム３１は、第１ビームＢ１を射出する第１射出部５１Ｓを有する第１干渉計５１と、第２ビームＢ２を射出する第２射出部５２Ｓを有する第２干渉計５２とを備えている。第１、第２干渉計５１、５２は、レーザ干渉計であり、第１、第２ビームＢ１、Ｂ２は、レーザビームである。第１干渉計５１は、第１反射面４１に第１ビームＢ１を照射し、その第１反射面４１に照射した第１ビームＢ１の反射光を受光して、第１ビームＢ１に基づく干渉情報を取得する。第２干渉計５２は、第２反射面４２に第２ビームＢ２を照射し、その第２反射面４２に照射した第２ビームＢ２の反射光を受光して、第２ビームＢ２に基づく干渉情報を取得する。

第１反射面４１は、Ｘ軸と垂直な面である。換言すれば、第１反射面４１は、ＹＺ平面と平行な面である。第１干渉計５１は、Ｘ軸を計測軸とする。第１干渉計５１からの第１ビームＢ１は、Ｘ軸方向に進行して、第１反射面４１に入射する。第１干渉計５１は、第１反射面４１で反射した第１ビームＢ１を受光して、Ｘ軸方向に関する第１反射面４１の位置情報を計測する。

第２反射面４２は、Ｘ軸と垂直な面である。換言すれば、第２反射面４２は、ＹＺ平面と平行な面である。第２干渉計５２は、Ｘ軸を計測軸とする。第２干渉計５２からの第２ビームＢ２は、Ｘ軸方向に進行して、第２反射面４２に入射する。第２干渉計５２は、第２反射面４２で反射した第２ビームＢ２を受光して、Ｘ軸方向に関する第２反射面４２の位置情報を計測する。

第１反射面４１は、ほぼ動かないように配置されている。本実施形態においては、第１反射面４１は、ほぼ動かないように固定された固定部材４１Ｂに配置されている。第２反射面４２は、基板ステージ２に配置されている。第１干渉計システム３１は、第１干渉計５１の計測結果及び第２干渉計５２の計測結果に基づいて、Ｘ軸方向に関する基板ステージ２の位置情報を計測する。

第２干渉計システム３２は、第３ビームＢ３を射出する第３射出部５３Ｓを有する第３干渉計５３と、第４ビームＢ４を射出する第４射出部５４Ｓを有する第４干渉計５４とを備えている。第３、第４干渉計５３、５４は、レーザ干渉計であり、第３、第４ビームＢ３、Ｂ４は、レーザビームである。第３干渉計５３は、第３反射面４３に第３ビームＢ３を照射し、その第３反射面４３に照射した第３ビームＢ３の反射光を受光して、第３ビームＢ３に基づく干渉情報を取得する。第４干渉計５４は、第２反射面４２に第４ビームＢ４を照射し、その第２反射面４２に照射した第４ビームＢ４の反射光を受光して、第４ビームＢ４に基づく干渉情報を取得する。

第３反射面４３は、Ｘ軸と垂直な面である。換言すれば、第３反射面４３は、ＹＺ平面と平行な面である。第３干渉計５３は、Ｘ軸を計測軸とする。第３干渉計５３からの第３ビームＢ３は、Ｘ軸方向に進行して、第３反射面４３に入射する。第３干渉計５３は、第３反射面４３で反射した第３ビームＢ３を受光して、Ｘ軸方向に関する第３反射面４３の位置情報を計測する。

第４干渉計５４は、Ｘ軸を計測軸とする。第４干渉計５４からの第４ビームＢ４は、Ｘ軸方向に進行して、第２反射面４２に入射する。第４干渉計５４は、第２反射面４２で反射した第４ビームＢ４を受光して、Ｘ軸方向に関する第２反射面４２の位置情報を計測する。

第３反射面４３は、ほぼ動かないように配置されている。本実施形態においては、第３反射面４３は、ほぼ動かないように固定された固定部材４３Ｂに配置されている。第２干渉計システム３２は、第３干渉計５３の計測結果及び第４干渉計５４の計測結果に基づいて、Ｘ軸方向に関する基板ステージ２の位置情報を計測する。

第３干渉計システム３３は、第５ビームＢ５を射出する第５射出部５５Ｓを有する第５干渉計５５と、第６ビームＢ６を射出する第６射出部５６Ｓを有する第６干渉計５６とを備えている。第５、第６干渉計５５、５６は、レーザ干渉計であり、第５、第６ビームＢ５、Ｂ６は、レーザビームである。第５干渉計５５は、第５反射面４５に第５ビームＢ５を照射し、その第５反射面４５に照射した第５ビームＢ５の反射光を受光して、第５ビームＢ５に基づく干渉情報を取得する。第６干渉計５６は、第６反射面４６に第６ビームＢ６を照射し、その第６反射面４６に照射した第６ビームＢ６の反射光を受光して、第６ビームＢ６に基づく干渉情報を取得する。

第５反射面４５は、Ｙ軸と垂直な面である。換言すれば、第５反射面４５は、ＸＺ平面と平行な面である。第５干渉計５５は、Ｙ軸を計測軸とする。第５干渉計５５からの第５ビームＢ５は、Ｙ軸方向に進行して、第５反射面４５に入射する。第５干渉計５５は、第５反射面４５で反射した第５ビームＢ５を受光して、Ｙ軸方向に関する第５反射面４５の位置情報を計測する。

第６反射面４６は、Ｙ軸と垂直な面である。換言すれば、第６反射面４６は、ＸＺ平面と平行な面である。第６干渉計５６は、Ｙ軸を計測軸とする。第６干渉計５６からの第６ビームＢ６は、Ｙ軸方向に進行して、第６反射面４６に入射する。第６干渉計５６は、第６反射面４６で反射した第６ビームＢ６を受光して、Ｙ軸方向に関する第６反射面４６の位置情報を計測する。

第５反射面４５は、ほぼ動かないように配置されている。本実施形態においては、第５反射面４５は、ほぼ動かないように固定された固定部材４５Ｂに配置されている。第６反射面４６は、基板ステージ２に配置されている。第３干渉計システム３３は、第５干渉計５５の計測結果及び第６干渉計５６の計測結果に基づいて、Ｙ軸方向に関する基板ステージ２の位置情報を計測する。

第１干渉計システム３１からの第１ビームＢ１及び第２ビームＢ２は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ１に向かって、Ｘ軸方向に進行する。第２干渉計システム３２からの第３ビームＢ３及び第４ビームＢ４は、第１検出装置２３の光軸ＡＸ２に向かって、Ｘ軸方向に進行する。投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ１と第１検出装置２３の光軸ＡＸ２とは、Ｙ軸と平行な所定軸に沿って配置されている。第３干渉計システム３３からの第５ビームＢ５及び第６ビームＢ６は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ１及び第１検出装置２３の光軸ＡＸ２に向かって、Ｙ軸方向に進行する。

また、第１反射面４１を有する固定部材４１Ｂは、投影光学系ＰＬに対して−Ｘ側に配置されており、第１定盤１２に固定されている。第１反射面４１は、投影光学系ＰＬに対して−Ｘ側に配置されており、−Ｘ側を向いている。第３反射面４３を有する固定部材４３Ｂは、第１検出装置２３に対して−Ｘ側に配置されており、第１定盤１２に固定されている。第３反射面４３は、第１検出装置２３に対して−Ｘ側に配置されており、−Ｘ側を向いている。第５反射面４５を有する固定部材４５Ｂは、第１検出装置２３に対して−Ｙ側に配置されており、第１定盤１２に固定されている。第５反射面４５は、第１検出装置２３に対して−Ｙ側に配置されており、−Ｙ側を向いている。

第１定盤１２に支持される固定部材４１Ｂの第１反射面４１は、第２反射面４２に近い位置に配置可能である。同様に、第１定盤１２に支持される固定部材４３Ｂの第３反射面４３は、第２反射面４２に近い位置に配置可能である。同様に、第１定盤１２に支持される固定部材４５Ｂの第５反射面４５は、第６反射面４６に近い位置に配置可能である。また、第１定盤１２に固定部材４１Ｂ、４３Ｂ、４５Ｂの第１、第３、第５反射面４１、４３、４５を支持することによって、投影光学系ＰＬ（鏡筒１９）の動きが第１、第３、第５反射面４１、４３、４５に与える影響を抑えることができる。

第２反射面４２は、基板ステージ２の−Ｘ側の側面に配置されており、−Ｘ側を向いている。第２反射面４２は、Ｙ軸方向に長い外形を有する。第６反射面４６は、基板ステージ２の−Ｙ側の側面に配置されており、−Ｙ側を向いている。第６反射面４６は、Ｙ軸方向に長い外形を有する。

図８は、第１の状態にある露光装置ＥＸの一部を−Ｘ側から見た模式図、図９は、−Ｙ側から見た模式図、図１０は、＋Ｚ側から見た模式図である。図９及び図１０に示すように、本実施形態においては、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの中心位置が終端光学素子５の射出面５Ｋと対向する位置（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ１と交わる位置）に配置されたとき、第１干渉計システム３１の第１射出部５１Ｓと第１反射面４１との距離Ｄ１と、第２射出部５２Ｓと第２反射面４２との距離Ｄ２とがほぼ一致する。

なお、基板Ｐの中心位置は、基板Ｐの表面の中心位置、換言すれば、ＸＹ平面内における基板Ｐの中心位置である。

第１干渉計システム３１は、少なくとも基板ステージ２に保持されている基板Ｐの中心位置が終端光学素子５の射出面５Ｋと対向する位置に配置されているときのＸ軸方向に関する基板ステージ２の位置情報を、第１反射面４１及び第２反射面４２を用いて計測する。

また、図８及び図１０に示すように、本実施形態においては、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの中心位置が終端光学素子５の射出面５Ｋと対向する位置（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ１と交わる位置）に配置されたとき、第３干渉計システム３３の第５射出部５５Ｓと第５反射面４５との距離Ｄ５と、第６射出部５６Ｓと第６反射面４６との距離Ｄ６とがほぼ一致する。

第３干渉計システム３３は、少なくとも基板ステージ２に保持されている基板Ｐの中心位置が終端光学素子５の射出面５Ｋと対向する位置に配置されているときのＹ軸方向に関する基板ステージ２の位置情報を、第５反射面４５及び第６反射面４６を用いて計測する。

図１１は、第２の状態にある露光装置ＥＸの一部を−Ｘ側から見た模式図、図１２は、−Ｙ側から見た模式図、図１３は、＋Ｚ側から見た模式図である。図１２及び図１３に示すように、本実施形態においては、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの中心位置が第１検出装置２３の下面１１０Ｋと対向する位置（光学系２３Ｋの光軸ＡＸ２と交わる位置）に配置されたとき、第２干渉計システム３２の第３射出部５３Ｓと第３反射面４３との距離Ｄ３と、第４射出部５４Ｓと第２反射面４２との距離Ｄ４とがほぼ一致する。

第２干渉計システム３２は、少なくとも基板ステージ２に保持されている基板Ｐの中心位置が第１検出装置２３の下面１１０Ｋと対向する位置に配置されているときのＸ軸方向に関する基板ステージ２の位置情報を、第３反射面４３及び第２反射面４２を用いて計測する。

図１１及び図１３に示すように、本実施形態においては、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの中心位置が第１検出装置２３の下面１１０Ｋと対向する位置（光学系２３Ｋの光軸ＡＸ２と交わる位置）に配置されたときの第３干渉計システム３３の第６射出部５６Ｓと第６反射面４６との距離Ｄ６ｂは、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの中心位置が終端光学素子５の射出面５Ｋと対向する位置（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ１と交わる位置）に配置されたときの第３干渉計システム３３の第６射出部５６Ｓと第６反射面４６との距離Ｄ６よりも十分に短い。

また、第３干渉計システム３３は、少なくとも基板ステージ２に保持されている基板Ｐの中心位置が第１検出装置２３の下面１１０Ｋと対向する位置に配置されているときのＹ軸方向に関する基板ステージ２の位置情報を、第５反射面４５を用いずに、第６反射面４６を用いて計測する。

なお、上述の距離Ｄ１は、第１射出部５１Ｓと第１反射面４１との間における第１ビームＢ１の経路長である。第１射出部５１Ｓと第１反射面４１との間に、例えば光路を曲げるための光学部材（ミラー等）が配置されている場合には、距離Ｄ１は、第１射出部５１Ｓと光学部材と第１反射面４１とを結ぶ距離（経路長）である。同様に、距離Ｄ２は、第２射出部５２Ｓと第２反射面４２との間における第２ビームＢ２の経路長である。距離Ｄ３は、第３射出部５３Ｓと第３反射面４３との間における第３ビームＢ３の経路長である。距離Ｄ４は、第４射出部５４Ｓと第２反射面４２との間における第４ビームＢ４の経路長である。距離Ｄ５は、第５射出部５５Ｓと第５反射面４５との間における第５ビームＢ５の経路長である。距離Ｄ６は、第６射出部５６Ｓと第６反射面４６との間における第６ビームＢ６の経路長である。

図１４は、第１干渉計５１の概略を示す斜視図、図１５は、−Ｙ側から見た模式図である。本実施形態においては、第１干渉計５１は、所謂ダブルパス方式のレーザ干渉計であって、レーザビームＬＢを射出する光源６０と、第１反射面４１との間で第１ビームＢ１を少なくとも２往復させる光学系６１と、受光器６６とを備えている。

光学系６１は、光源６０より射出されたレーザビームＬＢを第１ビーム（測定ビーム）Ｂ１と参照ビームＢＲとに分離する偏光ビームスプリッタ６２と、偏光ビームスプリッタ６２と第１反射面４１との間に配置されたλ／４板６３（６３Ａ、６３Ｂ）と、偏光ビームスプリッタ６２からの参照ビームＢＲが入射する第１コーナーキューブ６４と、第１反射面４１で反射され、偏光ビームスプリッタ６２を介した測定ビームＢ１が入射する第２コーナーキューブ６５とを備えている。受光器６６は、偏光ビームスプリッタ６２からの測定ビームＢ１及び参照ビームＢＲを受光する。

光源６０から射出されたレーザビームＬＢは、偏光ビームスプリッタ６２に入射する。偏光ビームスプリッタ６２は、入射したレーザビームＬＢを、第１偏光状態の参照ビームＢＲと、第２偏光状態の測定ビームＢ１とに分離する偏光分離面６２Ｓを有する。光源６０より射出され、偏光ビームスプリッタ６２に入射したレーザビームＬＢは、第１偏光状態の参照ビームＢＲと、第２偏光状態の測定ビームＢ１とに分離される。参照ビームＢＲは、偏光分離面６２Ｓで反射して、偏光ビームスプリッタ６２の＋Ｚ側の面より射出される。測定ビームＢ１は、偏光分離面６２Ｓを通過して、偏光ビームスプリッタ６２の＋Ｘ側の面より射出される。以下の説明では、一例として、偏光ビームスプリッタ６２（偏光分離面６２Ｓ）が、光源６０からのレーザビームＬＢを、Ｓ偏光状態の参照ビームＢＲと、Ｐ偏光状態の測定ビームＢ１とに分離する場合を例にして説明する。

偏光分離面６２Ｓを通過して、＋Ｘ方向に進行するＰ偏光状態の測定ビーム（第１ビーム）Ｂ１は、λ／４板６３（６３Ａ）を通過して、円偏光状態の光に変換された後、第１反射面４１に照射される。ここで、以下の説明においては、光源６０より射出され、偏光ビームスプリッタ６２及びλ／４板６３（６３Ａ）を介して第１反射面４１に入射する測定ビーム（第１ビーム）Ｂ１を適宜、第１パスの測定ビーム（第１ビーム）Ｂ１、と称する。

第１反射面４１に照射され、第１反射面４１で反射した第１パスの測定ビームＢ１は、−Ｘ方向に進行し、λ／４板６３（６３Ａ）を再び通過して、Ｓ偏光状態の光に変換された後、偏光ビームスプリッタ６２の＋Ｘ側の面より偏光ビームスプリッタ６２に再入射する。偏光ビームスプリッタ６２に再入射したＳ偏光状態の測定ビームＢ１は、偏光分離面６２Ｓで反射して、−Ｚ方向に進行し、偏光ビームスプリッタ６２の−Ｚ側の面より射出され、第２コーナーキューブ６５に入射する。第２コーナーキューブ６５に入射した測定ビームＢ１は、第２コーナーキューブ６５の内部で＋Ｙ方向に進行した後、＋Ｚ方向に進行して、第２コーナーキューブ６５の＋Ｚ側の面より射出される。第２コーナーキューブ６５の＋Ｚ側の面より射出された測定ビームＢ１は、偏光ビームスプリッタ６２の−Ｚ側の面に入射し、偏光分離面６２Ｓで反射した後、＋Ｘ方向に進行して、偏光ビームスプリッタ６２の＋Ｘ側の面より射出される。偏光分離面６２Ｓで反射して、＋Ｘ方向に進行するＳ偏光状態の測定ビームＢ１は、λ／４板６３（６３Ｂ）を通過して、円偏光状態の光に変換された後、第１反射面４１に照射される。ここで、以下の説明においては、第２コーナーキューブ６５を介した後、偏光ビームスプリッタ６２及びλ／４板６３（６３Ｂ）を介して第１反射面４１に入射する測定ビーム（第１ビーム）Ｂ１を適宜、第２パスの測定ビーム（第１ビーム）Ｂ１、と称する。

第１反射面４１における第２パスの測定ビームＢ１の照射位置は、第１パスの測定ビームＢ１の照射位置に対して、＋Ｙ側に位置する。

第１反射面４１に照射され、第１反射面４１で反射した第２パスの測定ビームＢ１は、λ／４板６３（６３Ｂ）を再び通過して、Ｐ偏光状態の光に変換された後、偏光ビームスプリッタ６２に＋Ｘ側の面より再入射する。偏光ビームスプリッタ６２に再入射したＰ偏光状態の測定ビームＢ１は、偏光分離面６２Ｓを通過して、−Ｘ側の面より射出され、受光器６６に入射する。

一方、光源６０より射出され、偏光分離面６２Ｓで反射したＳ偏光状態の参照ビームＢＲは、＋Ｚ方向に進行し、偏光ビームスプリッタ６２の＋Ｚ側の面より射出され、第１コーナーキューブ６４に入射する。第１コーナーキューブ６４に入射した参照ビームＢＲは、第１コーナーキューブ６４の内部で＋Ｙ方向に進行した後、−Ｚ方向に進行して、第１コーナーキューブ６４の−Ｚ側の面より射出される。第１コーナーキューブ６４の−Ｚ側の面より射出された参照ビームＢＲは、偏光ビームスプリッタ６２の＋Ｚ側の面に入射し、偏光分離面６２Ｓで反射した後、−Ｘ方向に進行して、偏光ビームスプリッタ６２の−Ｘ側の面より射出される。偏光ビームスプリッタ６２の−Ｘ側の面より射出された参照ビームＢＲは、受光器６６に入射する。

このように、受光器６６は、偏光ビームスプリッタ６２からの測定ビームＢ１及び参照ビームＢＲを受光する。第１干渉計５１は、偏光分離面６２Ｓ及び第１コーナーキューブ６４に照射された参照ビームＢＲの反射光の受光結果と、第１射出部５１Ｓから射出され、第１反射面４１に照射された測定ビームＢ１の反射光の受光結果とに基づいて、第１反射面４１の位置情報を計測する。第１干渉計５１は、例えば偏光分離面６２Ｓを基準面とした参照ビームＢＲの経路長に対する測定ビームＢ１の経路長に基づいて、その基準面に対する第１反射面４１の位置情報を計測することができる。

以上、図１４及び図１５を参照しながら第１干渉計５１について説明した。本実施形態においては、第２〜第６干渉計５２〜５６のそれぞれは、第１干渉計５１と同等の構成を有するため、その説明を省略する。

図１６は、第１反射面４１に入射する第１ビームＢ１と、第２反射面４２に入射する第２ビームＢ２との位置関係を示す図である。第１反射面４１の所定位置には、第１パスの第１ビームＢ１が照射され、その第１パスの第１ビームＢ１に対して＋Ｙ側には、第２パスの第１ビームＢ１が照射される。第２反射面４２の所定位置には、第１パスの第２ビームＢ２が照射され、その第１パスの第２ビームＢ２に対して＋Ｙ側には、第２パスの第２ビームＢ２が照射される。Ｙ軸方向に関して、第１反射面４１における第１パスの第１ビームＢ１の照射位置と、第２反射面４２における第１パスの第２ビームＢ２の照射位置とはほぼ同じである。また、Ｙ軸方向に関して、第１反射面４１における第２パスの第１ビームＢ１の照射位置と、第２反射面４２における第２パスの第２ビームＢ２の照射位置とはほぼ同じである。

本実施形態においては、第１干渉計システム３１は、第１ビームＢ１と第２ビームＢ２とをＺ軸方向に関して近付けて、第１干渉計システム３１の第１、第２射出部５１Ｓ、５２Ｓと、第１、第２反射面４１、４２との間の空間を進行させる。

本実施形態においては、Ｘ軸方向に進行する第１ビームＢ１及び第２ビームＢ２は、ＹＺ平面内において、直径ＤＢを有する。本実施形態においては、ＹＺ平面内に関する第１ビームＢ１の中心ＢＸ１と第２ビームＢ２の中心ＢＸ２との距離ＬＨは、直径ＤＢの２倍以上３倍以下である。ここで、距離ＬＨは、第１パスの第１ビームＢ１の中心ＢＸ１と第１パスの第２ビームＢ２の中心ＢＸ２とのＺ軸方向に関する距離である。

図１７（Ａ）は、第１反射面４１に入射する第１パスの第１ビームＢ１及び第２パスの第１ビームＢ１、及び第２反射面４２に入射する第１パスの第２ビームＢ２及び第２パスの第２ビームＢ２の位置関係を示す模式図である。図１７（Ｂ）は、第２干渉計５２の受光器６６に入射する第２パスの第２ビームＢ２と、参照ビームＢＲとの位置関係を示す模式図である。

例えば、第２反射面４２がＹＺ平面と平行な場合、図１７（Ａ）に示すように、Ｚ軸方向に関して、第１パスの第２ビームＢ２が第２反射面４２に入射する位置と、第２パスの第２ビームＢ２が第２反射面４２に入射する位置とはほぼ同じである。その場合、図１７（Ｂ）に示すように、受光器６６の受光面において、第２ビームＢ２と参照ビームＢＲとはほぼ一致する。

例えば、基板ステージ２がθＹ方向に回転して、第２反射面４２がＹＺ平面に対して傾斜した場合、図１７（Ａ）中、符号Ｂ２ｚに示すように、第２パスの第２ビームＢ２（Ｂ２ｚ）が第２反射面４２に入射する位置がＺ軸方向に移動する。すなわち、第２反射面４２がＹＺ平面に対して傾斜した場合、Ｚ軸方向に関して、第１パスの第２ビームＢ２が第２反射面４２に入射する位置と、第２パスの第２ビームＢ２（Ｂ２ｚ）が第２反射面４２に入射する位置とが異なることとなる。その場合、第２干渉計５２の受光器６６の受光面に入射する第２パスの第２ビームＢ２（Ｂ２ｚ）のＺ軸方向に関する位置は、図１７（Ｂ）中、符号Ｂ２ｋで示すように、＋Ｚ側に移動する可能性がある。参照ビームＢＲ及び第２ビームＢ２（Ｂ２ｋ）を用いて第２反射面４２の位置情報を計測可能とするために、換言すれば、参照ビームＢＲと第２ビームＢ２（Ｂ２ｋ）とを干渉させるために、第２干渉計５２の受光器６６の受光面において、参照ビームＢＲと第２ビームＢ２（Ｂ２ｋ）の少なくとも一部とが重なり合う必要がある。すなわち、受光器６６の受光面における参照ビームＢＲの中心ＢＸＲに対して、第２ビームＢ２（Ｂ２ｋ）の中心ＢＸ２ｘがＺ軸方向に関して、直径ＤＢの値よりも大きくずれると、第２干渉計５２は、第２反射面４２の位置情報を計測することが困難となる。換言すれば、参照ビームＢＲ及び第２ビームＢ２（Ｂ２ｋ）を用いて第２反射面４２の位置情報を計測可能とするために、受光器６６の受光面における参照ビームＢＲの中心ＢＸＲに対する第２ビームＢ２ｋの中心ＢＸ２ｋのＺ軸方向に関するずれ量は、直径ＤＢの値まで許容される。

また、第２干渉計５２の受光器６６に第１ビームＢ１が入射すると、第２干渉計５２の計測精度が劣化する可能性が高くなる。第２干渉計５２の受光器６６に第１ビームＢ１が入射して、受光器６６の受光面において、第２ビームＢ２（Ｂ２ｋ）に第１ビームＢ１の少なくとも一部が重なると、第２干渉計５２の計測精度が劣化する可能性がある。また、第１干渉計５１の計測精度も劣化する。そのため、第２ビームＢ２（Ｂ２ｋ）に第１ビームＢ１が重ならないように、ＹＺ平面内に関する第１パスの第１ビームＢ１の中心ＢＸ１と第１パスの第２ビームＢ２の中心ＢＸ２との距離ＬＨは、直径ＤＢの２倍以上に設定される。なお、第１ビームＢ１が照射される第１反射面４１は、固定部材４１Ｂに配置されており、第１反射面４１が傾斜することが抑制されているので、Ｚ軸方向に関して、第１パスの第１ビームＢ１が第１反射面４１に入射する位置と第２パスの第１ビームＢ１が第１反射面４１に入射する位置とはほぼ同じである。

そして、本実施形態においては、第１ビームＢ１と第２ビームＢ２とが十分に近くなるように、距離ＬＨが、直径ＤＢの３倍以下に調整されている。

なお、ここでは、第１干渉計５１の第１ビームＢ１と第２干渉計５２の第２ビームＢ２との位置関係について説明したが、第３干渉計５３の第３ビームＢ３と第４干渉計５４の第４ビームＢ４との位置関係、及び第５干渉計５５の第５ビームＢ５と第６干渉計５６の第６ビームＢ６との位置関係も同様である。

また、詳細な説明は省略するが、マスクステージ側干渉計システム３Ｍも、第１干渉計システム３１と同様な構成を有する、マスクステージ１のＸ軸方向の位置情報を計測する第４干渉計システムと、第３干渉計システム３３と同様の構成を有する、マスクステージ１のＹ軸方向の位置情報を計測する第５干渉計システムとを含む。マスクステージ側干渉計システム３Ｍは、マスクステージ１に設けられたＹＺ平面とほぼ平行な第８反射面と、ＸＺ平面とほぼ平行な第９反射面を用いて、マスクステージ１（マスクＭ）の位置情報を計測する。また、マスクステージ１の近傍には、ＹＺ平面とほぼ平行であり、ほぼ動かない第１０反射面と、ＸＺ平面とほぼ平行であり、ほぼ動かない第１１反射面とが配置されている。マスクステージ１に保持されているマスクＭの中心位置が露光光ＥＬが照射される位置（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ１と交わる位置）に配置されたとき、第４干渉計システムの第１射出部と第１０反射面との距離と、第２射出部と第８反射面との距離とがほぼ一致し、第５干渉計システムの第５射出部と第１１反射面との距離と、第６射出部と第９反射面との距離とがほぼ一致する。

次に、上述の構成を有する露光装置ＥＸを用いて基板Ｐを露光する方法の一例について、図１８のフローチャート図を参照しながら説明する。

露光シーケンスが開始され、マスクＭがマスクステージ１に搬入され、基板Ｐが基板ステージ２に搬入されると、制御装置４は、所定の計測処理を開始する。本実施形態においては、計測処理は、第１、第２検出装置２３、２４を用いた検出動作を含む。制御装置４は、第２駆動システム２１を用いて、基板Ｐを保持した基板ステージ２をＸＹ方向に移動し、第１検出装置２３の検出領域に、基板ステージ２上の第１基準マークＦＭ１を配置するために、第１検出装置２３の下面１１０Ｋと対向する位置に、基準板２２（第１基準マークＦＭ１）を配置する。そして、制御装置４は、計測システム３（基板ステージ側干渉計システム３Ｐ）を用いて、基板ステージ２のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置情報を計測しつつ、第１検出装置２３を用いて、基板ステージ２上に設けられた第１基準マークＦＭ１を検出する（ステップＳＰ１）。これにより、制御装置４は、計測システム３によって規定される座標系内における基板ステージ２上の第１基準マークＦＭ１のＸ軸方向及びＹ軸方向に関する位置情報を求めることができる。

また、制御装置４は、第２駆動システム２１を用いて、基板Ｐを保持した基板ステージ２をＸＹ方向に移動し、第１検出装置２３の検出領域に、基板ＰのアライメントマークＡＭを配置するために、第１検出装置２３の下面１１０Ｋと対向する位置に、基板Ｐ（アライメントマークＡＭ）を配置する。そして、制御装置４は、計測システム３（基板ステージ側干渉計システム３Ｐ）を用いて、基板Ｐを保持した基板ステージ２のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置情報を計測しつつ、第１検出装置２３を用いて、基板Ｐ上に設けられた所定数のアライメントマークＡＭを検出する（ステップＳＰ２）。これにより、制御装置４は、計測システム３によって規定される座標系内における各アライメントマークＡＭのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する位置情報を求めることができる。

制御装置４は、基板Ｐ上の各アライメントマークＡＭの位置情報に基づいて、第１検出装置２３の検出基準に対する、基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓのそれぞれの位置情報を演算処理によって求める（ステップＳＰ３）。基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓのそれぞれの位置情報を演算処理によって求める際には、例えば特開昭６１−４４４２９号公報に開示されているような、いわゆるＥＧＡ（エンハンスド・グローバル・アライメント）方式を用いて求めることができる。これにより、制御装置４は、計測システム３で規定されるＸＹ座標系内において、第１検出装置２３の検出基準に対する、基板Ｐ上の各ショット領域Ｓの位置（位置関係）を求めることができる。すなわち、制御装置４は、計測システム３で規定されるＸＹ座標系内における基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓそれぞれの位置座標（配列座標）を決定することができる。

また、制御装置４は、計測システム３（マスクステージ側干渉計システム３Ｍ）を用いて、マスクステージ１に保持されたマスクＭの位置情報を検出するとともに、計測システム３（基板ステージ側干渉計システム３Ｐ）を用いて、基板Ｐを保持した基板ステージ２の位置情報を計測しつつ、第２検出装置２４を用いて、マスクＭに設けられているアライメントマーク及び基板ステージ２上に設けられた第２基準マークＦＭ２の投影光学系ＰＬを介した共役像を検出する（ステップＳＰ４）。これにより、制御装置４は、計測システム３によって規定される座標系内における投影光学系ＰＬの空間像（投影像）のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を求めることができる。

マスクＭのパターンとマスクＭに形成されているアライメントマークとは、所定の位置関係で形成されている。また、基板ステージ２上の第１基準マークＦＭ１と第２基準マークＦＭ２との位置関係は既知である。したがって、制御装置４は、計測システム３によって規定される座標系内での第１検出装置２３の検出基準とマスクＭのパターンの像の投影位置との関係（ベースライン情報）を導出することができる（ステップＳＰ５）。

制御装置４は、計測システム３によって規定される座標系内での第１検出装置２３の検出基準と基板Ｐ上の各ショット領域Ｓとの位置関係（検出基準に対するショット領域Ｓの配列情報）、及び計測システム３によって規定される座標系内での第１検出装置２３の検出基準とマスクＭのパターンの像の投影位置との関係（ベースライン情報）に基づいて、計測システム３によって規定される座標系内でのマスクＭのパターンの像の投影位置と、基板Ｐ上の各ショット領域Ｓとの関係を導出する（ステップＳＰ６）。

制御装置４は、基板Ｐ上のショット領域Ｓの露光を開始するために、計測システム３を用いて、基板Ｐを保持した基板ステージ２の位置情報（基板Ｐ上のショット領域Ｓの位置情報）を計測しつつ、第２駆動システム２１を用いて、基板ステージ２に保持されている基板Ｐを最初の露光開始位置へ移動する。

また、制御装置４は、基板Ｐの露光を開始するために、計測システム３を用いて、マスクステージ１に保持されたマスクＭの位置情報（マスクＭのパターンの位置情報）を計測しつつ、第１駆動システム１８を用いて、マスクステージ１に保持されているマスクＭを露光開始位置へ移動する。

そして、制御装置４は、計測システム３を用いて、マスクステージ１及び基板ステージ２の位置情報を計測しつつ、マスクＭ及び基板Ｐを移動しながら、ショット領域Ｓに対する露光を実行する（ステップＳＰ７）。すなわち、制御装置４は、マスクステージ側干渉計システム３Ｍの計測結果に基づいて第１駆動システム１８を駆動し、マスクステージ１に保持されているマスクＭの位置制御を行うとともに、基板ステージ側干渉計システム３Ｐの計測結果に基づいて第２駆動システム２１を駆動し、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの位置制御を行いながら、基板Ｐを露光する。

制御装置４は、基板Ｐのショット領域Ｓを投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲに対してＹ軸方向に移動するとともに、その基板ＰのＹ軸方向への移動と同期して、照明系ＩＬの照明領域ＩＲに対してマスクＭをＹ軸方向に移動しつつ、露光光ＥＬを照射することによって、投影領域ＰＲに形成されるパターンの像で基板Ｐ上のショット領域Ｓを露光する。制御装置４は、複数のショット領域Ｓを順次露光する。

本実施形態においては、例えば上述のステップＳＰ７において、すなわち、基板Ｐの露光中において、第１干渉計システム３１が、第１反射面４１及び第２反射面４２を用いて、Ｘ軸方向に関する基板ステージ２の位置情報を計測し、第３干渉計システム３３が、第５反射面４５及び第６反射面４６を用いて、Ｙ軸方向に関する基板ステージ２の位置情報を計測する。

また、本実施形態においては、例えば上述のステップＳＰ１、ＳＰ２において、すなわち、第１検出装置２３を用いた検出動作中において、第２干渉計システム３２が、第３反射面４３及び第２反射面４２を用いて、Ｘ軸方向に関する基板ステージ２の位置情報を計測し、第３干渉計システム３３が、第５反射面４５を用いずに、第６反射面４６を用いて、Ｙ軸方向に関する基板ステージ２の位置情報を計測する。

本実施形態においては、制御装置４は、例えば第１干渉計５１で取得した情報に基づいて、第１ビームＢ１が進行する第１干渉計５１の第１射出部５１Ｓと第１反射面４１との間の所定空間の環境変動に応じた補正量を導出する。そして、制御装置４は、その補正量に基づいて、第２干渉計５２で取得した情報を補正する。本実施形態においては、制御装置４は、第１干渉計５１の計測結果より導出した補正量に基づいて、第２干渉計５２の計測結果を補正する。

例えば第１干渉計システム３１を用いて基板ステージ２の位置情報を計測するとき、図１９の模式図に示すように、第１干渉計５１の第１ビームＢ１が、第１射出部５１Ｓと第１反射面４１との間の所定空間ＫＳを進行する。また、第２干渉計５２の第２ビームＢ２が、第２射出部５２Ｓと第２反射面４２との間の所定空間ＫＳを進行する。

露光装置ＥＸは、チャンバ装置の内部に配置されており、チャンバ装置の内部の環境（温度、圧力等）がほぼ一定になるように調整されているものの、何らかの原因で、第１、第２ビームＢ１、Ｂ２が進行する所定空間ＫＳの環境が変動する可能性がある。所定空間ＫＳの環境変動によって、第１ビームＢ１及び第２ビームＢ２に対する所定空間ＫＳの気体の屈折率変動（揺らぎ）がもたらされる可能性がある。所定空間ＫＳの気体の屈折率が変動すると、例えば第１射出部５１Ｓと第１反射面４１との間における第１ビームＢ１の光学距離（光路長）が変動する可能性がある。同様に、所定空間ＫＳの気体の屈折率が変動すると、例えば第２射出部５２Ｓと第２反射面４２との間における第２ビームＢ２の光学距離（光路長）が変動する可能性がある。なお、光路長は、経路長と屈折率との積である。光路長が変動すると、第１干渉計システム３１の計測精度が劣化する可能性がある。

本実施形態においては、制御装置４は、第１干渉計５１の計測結果に基づいて、第１ビームＢ１が進行する所定空間ＫＳの環境変動に応じた補正量を導出する。本実施形態においては、補正量は、所定空間ＫＳの気体の屈折率変動に応じた第１ビームＢ１の光学距離（光路長）の変動量を含む。

第１干渉計５１の第１射出部５１Ｓ及び固定部材４１Ｂの第１反射面４１は固定されており、第１射出部５１Ｓと第１反射面４１との間において第１ビームＢ１が進行する距離（経路長）Ｄ１は変動しない。また、第１干渉計５１の参照ビームＢＲは、第１干渉計５１の内部に配置されたほぼ動かない光学系６１内を進行する。また、参照ビームＢＲが進行する第１干渉計５１の内部の空間の環境はほぼ変動しない。すなわち、参照ビームＢＲが進行する第１干渉計５１の内部の空間の気体の屈折率変動はほぼ生じない。したがって、参照ビームＢＲの経路長及び光路長は、ほぼ変動しない。そのため、第１干渉計５１の参照ビームＢＲ及び第１ビームＢ１を用いて第１射出部５１Ｓと第１反射面４１との間の距離Ｄ１を計測した場合において、その計測結果が変動した場合、第１射出部５１Ｓと第１反射面４１との間において第１ビームＢ１が進行する所定空間ＫＳの環境が変動し、所定空間ＫＳの気体の屈折率変動が生じた、と判断することができる。

距離（経路長）Ｄ１は、例えば設計値等に基づいて既知の値である。そのため、制御装置４は、第１干渉計５１の計測結果に基づいて、既知である経路長Ｄ１に対する、第１射出部５１Ｓと第１反射面４１との間における第１ビームＢ１の光路長の変動量を求めることができる。

そして、本実施形態においては、制御装置４は、その第１ビームＢ１の光路長の変動量を、第２干渉計５２の計測結果を補正するための補正量とし、その補正量に基づいて、第２干渉計５２の計測結果を補正する。

一例として、第１射出部５１Ｓと第１反射面４１との距離（経路長）がＤ１である場合において、所定空間ＫＳの気体の屈折率が基準状態（理想状態）である場合、第１射出部５１Ｓと第１反射面４１との距離を計測した場合の第１干渉計５１の計測結果（第１射出部５１Ｓと第１反射面４１との間の光路長）は、Ｄ１である。所定空間ＫＳの環境が変動し、所定空間ＫＳの気体の屈折率が変動すると、第１干渉計５１の計測結果（第１射出部５１Ｓと第１反射面４１との間の光路長）は、Ｄ１＋ΔＤとなる。

制御装置４は、光路長の変動量ΔＤを補正量として、第２干渉計５２の計測結果を補正する。例えば、第２干渉計５２の計測結果がＤ２ｍである場合、制御装置４は、例えば計測結果Ｄ２ｍに変動量ΔＤを加算する。そして、制御装置４は、補正後の計測結果（Ｄ２ｍ＋ΔＤ）を、第２干渉計５２の第２射出部５２Ｓと第２反射面４２との距離（真の距離）として、基板ステージ２の位置制御を実行する。

本実施形態においては、第１ビームＢ１の光学距離（光路長）の変動量と第２ビームＢ２の光学距離（光路長）の変動量とがほぼ等しくなるように、第１ビームＢ１と第２ビームＢ２とを近付けて、所定空間ＫＳを進行させる。上述のように、本実施形態においては、ＹＺ平面内に関する第１ビームＢ１の中心ＢＸ１と第２ビームＢ２の中心ＢＸ２との距離ＬＨが、第１ビームＢ１及び第２ビームＢ２の直径ＤＢの３倍以下（２倍以上）であり、第１ビームＢ１と第２ビームＢ２とは、非常に近い。

これにより、所定空間ＫＳにおいて、環境変動が発生する空間の大きさが小さい場合でも、換言すれば、環境変動が局所的に発生する場合でも、第１ビームＢ１と第２ビームＢ２とは、同一状態（同一条件）の環境変動空間を通過することができる。これにより、第１ビームＢ１の光路長の変動量と、第２ビームＢ２の光路長の変動量とをほぼ等しくすることができる。換言すれば、第１ビームＢ１に対する環境変動の影響と、第２ビームＢ２に対する環境変動の影響とをほぼ等しくすることができる。したがって、第１ビームＢ１の光路長の変動量ΔＤを補正量として、第２ビームＢ２に基づく計測結果を補正することによって、環境変動（屈折率変動）に起因する誤差を含んでいる可能性のある第２干渉計５２の計測結果を良好に補正することができる。したがって、基板ステージ２のＸ軸方向の位置情報を精度良く計測できる。

また、本実施形態においては、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの中心位置が終端光学素子５の射出面５Ｋと対向する位置（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ１と交わる位置）に配置されたとき、第１射出部５１Ｓと第１反射面４１との距離（経路長）Ｄ１と、第２射出部５２Ｓと第２反射面４２との距離（経路長）Ｄ２とがほぼ一致する。したがって、第１ビームＢ１に対する環境変動の影響と、第２ビームＢ２に対する環境変動の影響とをほぼ等しくすることができる。これにより、第１ビームＢ１の光路長の変動量と、第２ビームＢ２の光路長の変動量とをほぼ等しくすることができる。したがって、第１ビームＢ１の光路長の変動量ΔＤを補正量として、第２ビームＢ２に基づく計測結果を補正することによって、環境変動（屈折率変動）に起因する誤差を含んでいる可能性のある第２干渉計５２の計測結果を良好に補正することができる。

また、本実施形態においては、基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓを露光するときにおいても、第１射出部５１Ｓと第１反射面４１との距離（経路長）Ｄ１と、第２射出部５２Ｓと第２反射面４２との距離（経路長）Ｄ２との差が大きくなることを抑制できる。例えば、図２０（Ａ）に示すように、基板Ｐの−Ｘ側のエッジ近傍のショット領域Ｓを露光する場合でも、距離Ｄ１と距離Ｄ２との差を、基板Ｐの直径の約半分に抑えることができる。また、図２０（Ｂ）に示すように、基板Ｐの＋Ｘ側のエッジ近傍のショット領域Ｓを露光する場合でも、距離Ｄ１と距離Ｄ２との差を、基板Ｐの直径の約半分に抑えることができる。このように、本実施形態によれば、距離Ｄ１と距離Ｄ２との差の最大値を抑えることができる。したがって、所定空間ＫＳの環境変動（揺らぎ）が第１ビームＢ１にもたらす影響の度合いと、第２ビームＢ２にもたらす影響の度合いとの差を小さくすることができ、第１ビームＢ１の光路長の変動量を補正量として、第２干渉計５２の計測結果を良好に補正することができる。

同様に、制御装置４は、例えば第５干渉計５５で取得した情報に基づいて、第５ビームＢ５が進行する第５干渉計５５の第５射出部５５Ｓと第５反射面４５との間の所定空間の環境変動に応じた補正量を導出することができる。そして、制御装置４は、その補正量に基づいて、第６干渉計５６で取得した情報を補正することができる。第１干渉計システム３１における第１ビームＢ１と第２ビームＢ２との位置関係と同様、第３干渉計システム３３は、第５ビームＢ５と第６ビームＢ６とを近付けて、第５、第６射出部５５Ｓ、５６Ｓと、第５、第６反射面４５、４６との間の所定空間を進行させることができる。したがって、基板ステージ２のＹ軸方向の位置情報を精度良く計測できる。

また、本実施形態においては、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの中心位置が終端光学素子５の射出面５Ｋと対向する位置（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ１と交わる位置）に配置されたとき、第５射出部５５Ｓと第５反射面４５との距離（経路長）Ｄ５と、第６射出部５６Ｓと第６反射面４６との距離（経路長）Ｄ６とがほぼ一致する。したがって、環境変動（揺らぎ）が第５ビームＢ５にもたらす影響の度合いと、第６ビームＢ６にもたらす影響の度合いとをほぼ等しくすることができる。これにより、第５ビームＢ５の光路長の変動量と、第６ビームＢ６の光路長の変動量とをほぼ等しくすることができる。したがって、第５ビームＢ５の光路長の変動量を補正量として、第６ビームＢ６に基づく計測結果を補正することによって、環境変動（屈折率変動）に起因する誤差を含んでいる可能性のある第６干渉計５６の計測結果を良好に補正することができる。

また、第１検出装置２３を用いた検出動作中においては、基板ステージ２の位置情報は、第２干渉計システム３２及び第３干渉計システム３３によって計測される。制御装置４は、例えば第２干渉計システム３２の第３干渉計５３で取得した情報に基づいて、第３ビームＢ３が進行する第３干渉計５３の第３射出部５３Ｓと第３反射面４３との間の所定空間の環境変動に応じた補正量を導出することができる。そして、制御装置４は、その補正量に基づいて、第４干渉計５４で取得した情報を補正することができる。第１干渉計システム３１における第１ビームＢ１と第２ビームＢ２との位置関係と同様、第２干渉計システム３２は、第３ビームＢ３と第４ビームＢ４とを近付けて、第３、第４射出部５３Ｓ、５４Ｓと、第３、第２反射面４３、４２との間の所定空間を進行させることができる。したがって、基板ステージ２のＸ軸方向の位置情報を精度良く計測できる。

また、本実施形態においては、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの中心位置が第１検出装置２３の下面１１０Ｋと対向する位置（光学系２３Ｋの光軸ＡＸ２と交わる位置）に配置されたとき、第３射出部５３Ｓと第３反射面４３との距離（経路長）Ｄ３と、第４射出部５４Ｓと第２反射面４２との距離（経路長）Ｄ４とがほぼ一致する。したがって、環境変動（揺らぎ）が第３ビームＢ３にもたらす影響の度合いと、第４ビームＢ４にもたらす影響の度合いとをほぼ等しくすることができる。これにより、第３ビームＢ３の光路長の変動量と、第４ビームＢ４の光路長の変動量とをほぼ等しくすることができる。したがって、第３ビームＢ３の光路長の変動量を補正量として、第４ビームＢ４に基づく計測結果を補正することによって、環境変動（屈折率変動）に起因する誤差を含んでいる可能性のある第４干渉計５４の計測結果を良好に補正することができる。

本実施形態においては、第３干渉計システム３３は、例えば第１検出装置２３を用いた検出動作中等において、第１検出装置２３の下面１１０Ｋと対向する位置に配置された基板ステージ２の位置情報を、第５反射面４５を用いずに、第６反射面４６を用いて計測する。図１１及び図１３等を参照して説明したように、第１検出装置２３の下面１１０Ｋと対向する位置に基板Ｐが配置された場合、第６射出部５６Ｓと第６反射面４６との間における第６ビームＢ６の経路長Ｄ６ｂは、短くなる。そのため、第５干渉計５５の計測結果を用いて第６干渉計５６の計測結果を補正しなくても、基板ステージ２のＹ軸方向の位置情報を精度良く計測できる。

また、本実施形態において、例えば第１干渉計５１の計測結果に基づいて、第１ビームＢ１が進行する所定空間ＫＳの環境変動に応じた補正量ΔＤを導出し、その補正量ΔＤに基づいて、第１検出装置２３の検出結果を補正することができる。

図６等を参照して説明したように、本実施形態において、制御装置４は、第１検出装置２３を用いて、計測システム３（基板ステージ側干渉計システム３Ｐ）によって規定される座標系内における、指標マークＴＬｘ、ＴＲｘ間の中心位置（検出基準）Ｃｘに対する第１基準マークＦＭ１（あるいはアライメントマークＡＭ）のＸマークＦＭｘの中心位置Ｊｘの位置（ずれ量Δｘ）を求める。環境変動によって所定空間ＫＳに屈折率変動が生じている場合、制御装置４は、真の座標系（環境変動がない状態の座標系）における、指標マークＴＬｘ、ＴＲｘ間の中心位置Ｃｘに対する第１基準マークＦＭ１のＸマークＦＭｘの中心位置Ｊｘの位置を求めるために、第１干渉計５１を用いて求めた補正量ΔＤを用いて、第１検出装置２３の検出結果、具体的にはずれ量Δｘを補正する。これにより、制御装置４は、真の座標系（環境変動がない状態の座標系）における、指標マークＴＬｘ、ＴＲｘ間の中心位置Ｃｘに対する第１基準マークＦＭ１のＸマークＦＭｘの中心位置Ｊｘの位置（ずれ量Δｘ）を求めることができる。

同様に、第３干渉計５３の計測結果に基づいて導出された補正量に基づいて、第１検出装置２３の検出結果を補正することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、所定空間ＫＳの環境変動に起因する干渉計システム３１の計測性能の劣化を抑制できる。したがって、干渉計システム３１の計測結果に基づいて、基板ステージ２を所望の位置に移動することができる。また、第１検出装置２３の良好な検出精度を維持することができる。したがって、その基板ステージ２に保持される基板Ｐを精度良く露光することができる。本実施形態においては、第１ビームＢ１と第２ビームＢ２とを所定の位置関係で照射しているので、第１干渉計５１の計測結果に基づく第２干渉計５２の計測結果の補正を高い信頼性で実行できる。

なお、本実施形態においては、制御装置４は、第１干渉計５１の計測結果に基づいて導出された補正量ΔＤに基づいて、第２干渉計５２の計測結果を補正し、その補正後の第２干渉計５２の計測結果に基づいて、基板ステージ２の位置を制御しているが、第２干渉計５２の計測結果を補正せずに、基板ステージ２を移動するための第２駆動システム２１の駆動量を補正することができる。こうすることによっても、Ｘ軸方向に関して、基板ステージ２を所望の位置に移動することができる。また、第２干渉計５２の計測結果の補正と第２駆動システム２１の駆動量の補正との両方を実行することができる。同様に、第３干渉計５３の計測結果に基づいて導出された補正量に基づいて、第２駆動システム２１の駆動量を補正してもよい。また、第５干渉計５５の計測結果に基づいて導出された補正量に基づいて、第２駆動システム２１の駆動量を補正することができる。こうすることにより、Ｙ軸方向に関して、基板ステージ２を所望の位置に移動することができる。

また、本実施形態において、制御装置４は、第１干渉計５１及び第５干渉計５５の少なくとも一方の計測結果に基づいて導出された補正量に基づいて、マスクステージ１を移動するための第１駆動システム１８の駆動量を補正することができる。こうすることにより、マスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影するとき、マスクＭのパターンの像と基板Ｐ上のショット領域Ｓとを所望の位置関係にすることができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図２１は、第２実施形態に係る露光装置ＥＸの一部を示す図である。第２実施形態に係る露光装置ＥＸは、第１検出装置２３に対して−Ｙ側で、第３干渉計システム３３の第５干渉計５５からの第５ビームＢ５の光路に対して進退可能な第７反射面４７を有している。第７反射面４７は、反射部材４７Ｂに配置されている。本実施形態においては、反射部材４７は、駆動機構７０によって、Ｚ軸方向に移動可能である。

第７反射面４７は、Ｙ軸と垂直な面である。換言すれば、第７反射面４７は、ＸＺ平面と平行な面である。第５干渉計５５からの第５ビームＢ５は、Ｙ軸方向に進行して、第７反射面４７に入射する。第５干渉計５５は、第７反射面４７で反射した第５ビームＢ５を受光して、Ｙ軸方向に関する第７反射面４７の位置情報を計測する。

第７反射面４７（反射部材４７Ｂ）は、第５ビームＢ５の光路に配置された場合、ほぼ動かないように固定される。第３干渉計システム３３は、第５干渉計５５の計測結果及び第６干渉計５６の計測結果に基づいて、Ｙ軸方向に関する基板ステージ２の位置情報を計測する。

例えば、基板Ｐを露光するときには、制御装置４は、駆動機構７０を用いて、第７反射面４７（反射部材４７Ｂ）を、第５ビームＢ５の光路上から退かす。制御装置４は、第３干渉計システム３３と、第５反射面４５及び第６反射面４６とを用いて、基板ステージ２のＹ軸方向の位置情報を計測する。

第１検出装置２３を用いた検出動作を実行するときには、制御装置４は、駆動機構７０を用いて、第７反射面４７（反射部材４７Ｂ）を、第５ビームＢ５の光路上に配置する。制御装置４は、第３干渉計システム３３と、第７反射面４７及び第６反射面４６とを用いて、基板ステージ２のＹ軸方向の位置情報を計測する。基板ステージ２に保持されている基板Ｐの中心位置が第１検出装置２３の下面１１０Ｋと対向する位置に配置されたとき、図２１に示すように、第５ビームＢ５の光路上に第７反射面４７を配置することによって、第５射出部５５Ｓと第７反射面４７との距離Ｄ７と、第６射出部５６Ｓと第６反射面４６との距離Ｄ６とをほぼ一致させることができる。本実施形態によれば、第１検出装置２３を用いた検出動作において、第５干渉計５５の計測結果に基づいて導出された補正量を用いて、第６干渉計５６の計測結果を良好に補正することができる。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図２２は、第３実施形態に係る第１干渉計システム３１Ｂを示す模式図である。図２２において、第１干渉計システム３１Ｂは、第１反射面４１に入射する前に、第２ビームＢ１に対する第１ビームＢ１の距離を調整する第１光学部材７１と、第１反射面４１に入射する前に、第１ビームＢ１の大きさ及び形状の少なくとも一方を調整する第２光学部材７２とを備えている。

図２３は、第２光学部材７２を示す図である。第２光学部材７２は、所定の大きさ及び形状を有する開口７２Ｋを有する絞り部材を含む。第２光学部材７２は、第１ビームＢ１の光路上に配置される。

図２２において、第１光学部材７１は、プリズム部材を含む。第１射出部５１Ｓから射出され、＋Ｘ方向に進行する第１ビームＢ１は、第２光学部材７２の開口７２Ｋを通過することによって整形された後、第１光学部材７１に入射する。第１光学部材７１は、第１ビームＢ１を−Ｚ方向にシフトさせ、第２ビームＢ２に近付けた後、＋Ｘ方向に進行させるように射出する。

図２４は、第１反射面４１に入射する第１ビームＢ１と、第２反射面４２に入射する第２ビームＢ２との位置関係を示す図である。本実施形態によれば、第１光学部材７１及び第２光学部材７２によって、第１ビームＢ１と第２ビームＢ２とを、より近付けることができる。

なお、第１光学部材７１としては、図２５に示すように、２つのミラー７１Ｂ、７１Ｃを組み合わせたものであってもよい。

なお、例えば特開平１１−１３５４００号公報（対応国際公開第１９９９／２３６９２号パンフレット）、米国特許第６，８９７，９６３号等に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも、本発明を適用することができる。また、複数の基板ステージと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。例えば、上述の基準板２２が計測ステージに配置されている場合、その基準板２２（第１基準マークＦＭ１）が第１検出装置２３の下面１１０Ｋと対向する位置に配置されたとき、第２干渉計システム３２の第３射出部５３Ｓと第３反射面との距離と、第４射出部５４Ｓと計測ステージに配置されているＹＺ平面と平行な反射面との距離とをほぼ一致させることができる。また、計測ステージに配置されている基準板２２（第１基準マークＦＭ１）が第１検出装置２３の下面１１０Ｋと対向する位置に配置されたとき、第３干渉計システム３３の第５射出部５５Ｓと第５反射面との距離と、第６射出部５６Ｓと計測ステージに配置されているＸＺ平面と平行な反射面との距離とをほぼ一致させることができる。

また、本発明は、米国特許６，３４１，００７号、米国特許６，４００，４４１号、米国特許６，５４９，２６９号、米国特許６，５９０,６３４号、米国特許６，２０８，４０７号、米国特許６，２６２，７９６号などに開示されているような複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。

なお、上述の各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスク又はレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。

さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板Ｐ上に転写した後、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

また、例えば米国特許第６，６１１，３１６号に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。

露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。

上述の各実施形態においては、投影光学系ＰＬを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系ＰＬを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。このように投影光学系ＰＬを用いない場合であっても、露光光ＥＬはレンズ等の光学部材を介して基板に照射される。

以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。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。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図２６に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態に従って、マスクのパターンの像で基板に露光し、露光した基板を現像する基板処理（露光処理）を含む基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

なお、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置等に関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

なお、上述のように本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述した全ての構成要素を適宜組み合わせて用いる事が可能であり、また、一部の構成要素を用いない場合もある。

第１実施形態に係る露光装置の一例を示す模式図である。 第１実施形態に係る基板ステージを示す平面図である。 図３（Ａ）は第１基準マークを示す図、図３（Ｂ）は第２基準マークを示す図である。 第１実施形態に係る第１検出装置を示す斜視図である。 指標板を示す図である。 第１検出装置の動作を説明するための図である。 第１実施形態に係る干渉計システムを示す斜視図である。 第３干渉計システムを示す側面図である。 第１干渉計システムを示す側面図である。 干渉計システムを示す平面図である。 第３干渉計システムを示す側面図である。 第２干渉計システムを示す側面図である。 干渉計システムを示す平面図である。 第１干渉計を示す斜視図である。 第１干渉計を示す側面図である。 第１ビーム及び第２ビームの位置関係を説明するための図である。 第１ビーム及び第２ビームの位置関係を説明するための図である。 第１実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するためのフローチャート図である。 第１実施形態に係る露光装置の一部を示す模式図である。 第１実施形態に係る露光装置の一部を示す模式図である。 第２実施形態に係る露光装置の一部を示す模式図である。 第３実施形態に係る第１干渉計システムの一例を示す模式図である。 第２光学部材の一例を示す図である。 第１ビーム及び第２ビームの位置関係を説明するための図である。 第１光学部材の一例を示す図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。

符号の説明

１…マスクステージ、２…基板ステージ、３…計測システム、３Ｍ…マスクステージ側干渉計システム、３Ｐ…基板ステージ側干渉計システム、４…制御装置、５…終端光学素子、５Ｋ…射出面、１８…第１駆動システム、２１…第２駆動システム、２３…第１検出装置、２３Ｋ…光学系、３１…第１干渉計システム、３２…第２干渉計システム、３３…第３干渉計システム、４１…第１反射面、４２…第２反射面、４３…第３反射面、４４…第４反射面、４５…第５反射面、４６…第６反射面、４７…第７反射面、５１…第１干渉計、５１Ｓ…第１射出部、５２…第２干渉計、５２Ｓ…第２射出部、５３…第３干渉計、５３Ｓ…第３射出部、５４…第４干渉計、５５Ｓ…第５射出部、５６…第６干渉計、５６Ｓ…第６射出部、６１…光学系、６２…偏光ビームスプリッタ、６２Ｓ…偏光分離面、７１…第１光学部材、７２…第２光学部材、１１０Ｋ…下面、ＡＭ…アライメントマーク、Ｂ１…第１ビーム、Ｂ２…第２ビーム、Ｂ３…第３ビーム、Ｂ４…第４ビーム、Ｂ５…第５ビーム、Ｂ６…第６ビーム、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＦＭ１…第１基準マーク、ＦＭ２…第２基準マーク、ＫＳ…所定空間、Ｍ…マスク、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系

Claims (24)

1. 露光光で基板を露光する露光装置であって、
   前記露光光が照射される位置を含む所定面内を移動可能な移動部材に設けられているアライメントマークを検出する検出装置と、
   前記移動部材の位置情報を計測する第１干渉計システムと、を備え、
   前記第１干渉計システムは、第１光を射出する第１射出部を有し、ほぼ動かないように配置された第１反射面に前記第１光を照射して前記第１反射面の位置情報を計測する第１干渉計と、
   第２光を射出する第２射出部を有し、前記移動部材に配置された第２反射面に前記第２光を照射して前記第２反射面の位置情報を計測する第２干渉計と、
   前記第１干渉計の計測結果に基づいて、前記第１光が進行する所定空間の環境変動に応じた補正量を導出し、前記補正量に基づいて、前記検出装置の検出結果を補正する補正装置と、を備えた露光装置。
2. 前記環境変動によって、前記第１光に対する前記所定空間の気体の屈折率変動がもたらされ、
   前記補正量は、前記屈折率変動に応じた前記第１光の光学距離の変動量を含む請求項１記載の露光装置。
3. 前記第１光の光学距離の変動量と前記第２光の光学距離の変動量とがほぼ等しくなるように、前記第１光と前記第２光とを近付けて前記所定空間を進行させる請求項２記載の露光装置。
4. 前記第１反射面に入射する前に前記第２光に対する前記第１光の距離を調整する第１光学部材を備える請求項３記載の露光装置。
5. 前記第１反射面に入射する前に前記第１光の大きさ及び形状の少なくとも一方を調整する第２光学部材を備える請求項３又は４記載の露光装置。
6. 前記第１光は、所定方向に進行して前記第１反射面に入射し、
   前記第２光は、前記所定方向に進行して前記第２反射面に入射し、
   前記第１干渉計システムは、前記所定方向に関する前記移動部材の位置情報を計測する請求項１〜５のいずれか一項記載の露光装置。
7. 前記所定方向と直交する平面内において、前記第１光及び前記第２光は所定の直径を有し、
   前記平面内に関する前記第１光の中心と前記第２光の中心との距離は、前記直径の２倍以上３倍以下である請求項６記載の露光装置。
8. 前記第１干渉計は、第１基準反射面を有し、
   前記第１基準反射面に照射された参照光の反射光の受光結果と、前記第１射出部から射出され、前記第１反射面に照射された前記第１光の反射光の受光結果とに基づいて、前記第１反射面の位置情報を計測し、
   前記第２干渉計は、第２基準反射面を有し、
   前記第２基準反射面に照射された参照光の反射光の受光結果と、前記第２射出部から射出され、前記第２反射面に照射された前記第２光の反射光の受光結果とに基づいて、前記第２反射面の位置情報を計測する請求項１〜７のいずれか一項記載の露光装置。
9. 前記第１干渉計は、前記第１反射面との間で前記第１光を少なくとも２往復させる第１光学系を有し、
   前記第２干渉計は、前記第２反射面との間で前記第２光を少なくとも２往復させる第２光学系を有する請求項１〜８のいずれか一項記載の露光装置。
10. 前記基板を保持しながら移動可能な基板ステージを備え、
    前記移動部材は、前記基板ステージを含む請求項１〜９のいずれか一項記載の露光装置。
11. 前記基板を保持しながら移動可能な基板ステージを備え、
    前記移動部材は、前記基板を含む請求項１〜９のいずれか一項記載の露光装置。
12. 前記基板を保持しながら移動可能な基板ステージを備え、
    前記移動部材は、前記基板ステージを含み、
    前記基板ステージに保持されている前記基板の中心位置が前記検出装置の下面と対向する位置に配置されたとき、前記第１射出部と前記第１反射面との距離と、前記第２射出部と前記第２反射面との距離とがほぼ一致する請求項１〜９のいずれか一項記載の露光装置。
13. 前記検出装置は、光学系を備え、
    前記下面と対向する位置は、前記光学系の光軸と交わる位置を含む請求項１２記載の露光装置。
14. 前記基板を保持しながら移動可能な基板ステージを備え、
    前記移動部材は、前記基板ステージを含み、
    前記第１干渉計システムは、前記基板ステージに保持されている前記基板の中心位置が前記検出装置の下面と対向する位置に配置されたときの前記所定面内の第１方向に関する前記基板ステージの位置情報を計測する請求項１〜５のいずれか一項記載の露光装置。
15. 前記検出装置に対して前記所定面内における前記第１方向と交差する第２方向の一方側に隣接して配置され、露光光を射出する射出面を有する光学素子と、
    前記基板ステージに保持されている前記基板の中心位置が前記光学素子からの露光光が照射される位置に配置されたときの前記第１方向に関する前記基板ステージの位置情報を計測する第２干渉計システムとを備えた請求項１４記載の露光装置。
16. 前記第２干渉計システムは、第３光を射出する第３射出部を有し、ほぼ動かないように配置された第３反射面に前記第３光を照射して前記第３反射面の位置情報を計測する第３干渉計と、
    第４光を射出する第４射出部を有し、前記基板ステージに配置された第２反射面に前記第４光を照射して前記第２反射面の位置情報を計測する第４干渉計とを有し、
    前記基板ステージに保持されている前記基板の中心位置が前記光学素子からの露光光が照射される位置に配置されたとき、
    前記第３射出部と前記第３反射面との距離と、前記第４射出部と前記第２反射面との距離とがほぼ一致する請求項１５記載の露光装置。
17. 前記第３光は、前記第１方向に進行して前記第３反射面に入射し、
    前記第４光は、前記第１方向に進行して前記第２反射面に入射する請求項１６記載の露光装置。
18. 前記検出装置に対して前記第２方向の他方側に配置され、前記第２方向に関する前記基板ステージの位置情報を計測する第３干渉計システムを備えた請求項１５〜１７のいずれか一項記載の露光装置。
19. 前記第３干渉計システムは、第５光を射出する第５射出部を有し、ほぼ動かないように配置された第５反射面に前記第５光を照射して前記第５反射面の位置情報を計測する第５干渉計と、
    第６光を射出する第６射出部を有し、前記基板ステージに配置された第６反射面に前記第６光を照射して前記第６反射面の位置情報を計測する第６干渉計とを有し、
    前記光学素子からの露光光が照射される位置に配置された前記基板ステージの前記第２方向に関する位置情報を、前記第５反射面を用いて計測し、
    前記検出装置の下面と対向する位置に配置された前記基板ステージの位置情報を、第５反射面を用いずに計測する請求項１８記載の露光装置。
20. 前記検出装置に対して前記第２方向の他方側で、前記第３干渉計システムからの前記第５光の光路に対して進退可能な第７反射面を有する請求項１８記載の露光装置。
21. 前記露光光が照射される位置は、前記光学素子の光軸と交わる位置を含む請求項１５〜２０のいずれか一項記載の露光装置。
22. 前記検出装置は、光学系を備え、
    前記下面と対向する位置は、前記光学系の光軸と交わる位置を含む請求項１４〜２１のいずれか一項記載の露光装置。
23. 前記検出装置は、指標マークを有し、前記指標マークと前記アライメントマークとの位置関係を検出する請求項１〜２０のいずれか一項記載の露光装置。
24. 請求項１〜２３のいずれか一項記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
    露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。

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