JP2011117737A - 計測装置、ステージ装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】計測能力を向上すること。
【解決手段】所定の移動面内を移動する移動体の移動情報を検出する計測装置であって、ピッチが互いに等しくなるように配置された格子をそれぞれ有し、当該格子の位相が互いにずれるように移動体に設けられた複数の回折格子と、光源からの光を複数の回折格子のそれぞれに向けて射出すると共に、複数の回折格子のそれぞれにおいて得られた回折光を個別に干渉させる光学系と、光学系を介して得られた干渉光を検出し、検出結果に基づいて移動情報を検出する検出装置とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、計測装置、ステージ装置及び露光装置に関する。

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。従来、ステージの位置情報は、エンコーダシステムや干渉計システムなどの計測装置によって計測される場合が多い（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２００７／１４２３５１号パンフレット

しかしながら、近年ではステージの位置制御の一層の精細化が求められているため、計測装置においても更なる計測能力の向上が求められている。

以上のような事情に鑑み、本発明は、計測能力を向上することが可能な計測装置、ステージ装置及び露光装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、所定の移動面内を移動する移動体の移動情報を検出する計測装置であって、ピッチが互いに等しくなるように配置された格子をそれぞれ有し、当該格子の位相が互いにずれるように移動体に設けられた複数の回折格子と、光源からの光を複数の回折格子のそれぞれに向けて射出すると共に、複数の回折格子のそれぞれにおいて得られた回折光を個別に干渉させる光学系と、光学系を介して得られた干渉光を検出し、検出結果に基づいて移動情報を検出する検出装置とを備える計測装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、所定の移動面内を移動する移動体の移動情報を検出する計測装置であって、移動体に設けられ、光源からの光を回折する回折格子と、光を回折格子の異なる位置に順に照射する第１光学系と、回折格子に順に照射された光を照射毎に干渉させる第２光学系とを備える計測装置が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、所定の移動面内を移動するステージと、当該ステージの移動情報を検出する計測装置とを備え、計測装置として、本発明の計測装置が用いられているステージ装置が提供される。

本発明の第４の態様に従えば、ステージ装置に保持された基板を露光する露光装置であって、当該ステージ装置として、本発明のステージ装置が用いられる露光装置が提供される。

本発明によれば、計測能力を向上することができる。

本発明の第１実施形態に係る露光装置の全体構成を示す図。 本実施形態に係る計測装置の構成を示す図。 本実施形態に係る計測装置の構成を示す図。 本発明の第２実施形態に係る計測装置の構成を示す図。 本発明に係る計測装置の他の構成を示す図。 本発明に係る計測装置の他の構成を示す図。 本発明に係る計測装置の他の構成を示す図。 本発明に係る計測装置の他の構成を示す図。 本発明に係る計測装置の他の構成を示す図。 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。

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。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の位置関係について説明する。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］
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。
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。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。制御装置４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基板Ｐに露光光ＥＬを照射する。

図１に示すように、露光装置ＥＸは、マスクＭを保持して移動可能なマスクステージ１と、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ２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。

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む。マスクＭは、例えばガラス板等の透明板と、その透明板上にクロム等の遮光材料を用いて形成されたパターンとを有する透過型マスクを含む。なお、マスクＭとして、反射型マスクを用いることもできる。

基板Ｐは、デバイスを製造するための基板である。基板Ｐは、例えば半導体ウエハ等の基材と、その基材上に形成された感光膜とを含む。感光膜は、感光材（フォトレジスト）の膜である。また、基板Ｐが、感光膜に加えて別の膜を含んでもよい。例えば、基板Ｐが、反射防止膜を含んでもよいし、感光膜を保護する保護膜（トップコート膜）を含んでもよい。

照明系ＩＬは、所定の照明領域ＩＲに露光光ＥＬを照射する。照明領域ＩＲは、照明系ＩＬから射出される露光光ＥＬが照射可能な位置を含む。照明系ＩＬは、照明領域ＩＲに配置されたマスクＭの少なくとも一部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、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エキシマレーザ光を用いる。

マスクステージ１は、マスクＭを保持した状態で、照明領域ＩＲを含むベース部材５のガイド面５Ｇ上を移動可能である。マスクステージ１は、例えば米国特許第６４５２２９２号明細書に開示されているような平面モータを含む駆動システムの作動により移動する。平面モータは、マスクステージ１に配置された可動子と、ベース部材５に配置された固定子とを有する。本実施形態においては、マスクステージ１は、駆動システムの作動により、ガイド面５Ｇ上において、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。

投影光学系ＰＬは、所定の投影領域ＰＲに露光光ＥＬを照射する。投影領域ＰＲは、投影光学系ＰＬから射出される露光光ＥＬが照射可能な位置を含む。投影光学系ＰＬは、投影領域ＰＲに配置された基板Ｐの少なくとも一部に、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率で投影する。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、基板Ｐを保持した状態で、投影領域ＰＲを含むベース部材８のガイド面８Ｇ上を移動可能である。基板ステージ２は、例えば米国特許第６４５２２９２号明細書に開示されているような平面モータを含む駆動システムの作動により移動する。平面モータは、基板ステージ２に配置された可動子と、ベース部材８に配置された固定子とを有する。本実施形態においては、基板ステージ２は、駆動システムの作動により、ガイド面８Ｇ上において、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をリリース可能に保持する基板保持部９を有する。基板保持部９は、基板Ｐの表面が＋Ｚ方向を向くように基板Ｐを保持する。本実施形態において、基板保持部９に保持された基板Ｐの表面と、その基板Ｐの周囲に配置される基板ステージ２の上面１０とは、同一平面内に配置される（面一である）。上面１０は、平坦である。本実施形態において、基板保持部９に保持された基板Ｐの表面、及び基板ステージ２の上面１０は、ＸＹ平面とほぼ平行である。

本実施形態において、マスクステージ１の位置情報は、例えば干渉計システム１２によって計測される。干渉計システム１２は、マスクステージ１に配置された計測ミラーを用いてマスクステージ１の位置を計測可能である。また、基板ステージ２の位置情報は、エンコーダシステム２０や不図示の干渉計システムなどの計測装置ＭＳＲによって計測される。本実施形態では、例えば基板ステージ２のＸ方向及びＹ方向の位置情報についてはエンコーダシステム２０を用いて計測し、Ｚ方向の位置情報については不図示の干渉計システムを用いて計測する場合を例に挙げて説明する。

図２及び図３は、計測装置ＭＳＲに含まれるエンコーダシステム２０の構成を示す図である。図２は基板ステージ２近傍の構成を示す平面図であり、図３は側面図である。
図２及び図３に示すように、エンコーダシステム２０は、基板ステージ２のＸ方向及びＹ方向の移動に対応して設けられたＸ方向用エンコーダシステム２０Ｘ及びＹ方向用エンコーダシステム２０Ｙを有している。Ｘ方向用エンコーダシステム２０Ｘ及びＹ方向用エンコーダシステム２０Ｙは、同一の構成となっているため、以下の説明においては、エンコーダシステム２０の構成としてまとめて説明する。

エンコーダシステム２０は、光源２１、光回折部２２、干渉光学系２３及び検出装置２４を有している。
光源２１としては、例えばレーザ光を射出するレーザ光源などを用いることができる。光源２１は、２つの光射出部２１Ａ及び２１Ｂを有している。２つの光射出部２１Ａ及び２１Ｂは、基板ステージ２の光回折部２２に対して異なる位置に向けてレーザ光を射出する。

光射出部２１Ａ及び２１Ｂは、計測基準板２５に固定されている。当該計測基準板２５は、例えば投影光学系ＰＬなどを支持する不図示のコラム部材など、基板ステージ２に対して独立した位置に固定されている。なお、図２においては、計測基準板２５の図示が省略されている。

光回折部２２は、基板ステージ２に設けられている。光回折部２２は、２つの回折格子（第１回折格子２２Ａ及び第２回折格子２２Ｂ）と、当該２つの回折格子を支持する支持部材２２Ｃとを有している。第１回折格子２２Ａは基板ステージ２の上段側（＋Ｚ側）に設けられており、第２回折格子２２Ｂは基板ステージ２の下段側（−Ｚ側）に設けられている。第１回折格子２２Ａと第２回折格子２２Ｂは、ピッチが互いに等しくなるように配置された格子をそれぞれ有しており、当該格子の位相が互いにずれるように配置されている。

支持部材２２Ｃは、例えば三角柱状に形成されており、２つの底面が直角二等辺三角形に形成されている。支持部材２２Ｃは、斜面に相当する面２２Ｄにおいて第１回折格子２２Ａ及び第２回折格子２２Ｂを支持している。したがって、第１回折格子２２Ａ及び第２回折格子２２Ｂは、基板ステージ２の移動面であるＸＹ平面に対して傾いた状態で支持されている。当該面２２Ｄは光反射可能な状態に形成されており、第１回折格子２２Ａ及び第２回折格子２２Ｂにおいて回折された回折光を反射するようになっている。

干渉光学系２３は、光源２１からのレーザ光を第１回折格子２２Ａ及び第２回折格子２２Ｂに向けて導くと共に、これら第１回折格子２２Ａ及び第２回折格子２２Ｂのそれぞれにおいて得られた回折光を個別に干渉させる光学系である。本実施形態では、例えば基板ステージ２の＋Ｚ側に設けられた固定鏡２６、２７や、支持部材２２Ｃの面２２Ｄなどが干渉光学系２３に含まれる。

固定鏡２６及び２７は、光源２１からのレーザ光の光路を空けるように当該光路を挟む位置に配置されており、それぞれレーザ光の光路を向くように傾けられている。固定鏡２６及び２７は、上記の計測基準板２５に固定されている。固定鏡２６及び２７は、面２２Ｄで反射された回折光を−Ｚ側に反射する。面２２Ｄで反射された回折光が固定鏡２６及び２７で反射され、当該面２２Ｄ上の同一領域に戻るように固定鏡２６及び２７の傾きが設定される。当該同一領域としては、例えば回折光の反射領域又はその近傍の領域とすることができる。このように回折光を戻すことにより、固定鏡２６で反射された回折光と固定鏡２７で反射された回折光とを干渉させることができるようになっている。

検出装置２４は、上記の干渉光を検出し、検出結果に基づいて基板ステージ２の移動情報を検出する。検出装置２４は、第１回折格子２２Ａを介した干渉光を検出する光検出器２４Ａと、第２回折格子２２Ｂを介した干渉光を検出する光検出器２４Ｂとを有している。なお、光源２１と光回折部２２との間には、光源２１から光回折部２２へ向かう光を透過させると共に、光回折部２２から光源２１へ向かう光を反射する半透膜２８Ａ及び２８Ｂが設けられている。光検出器２４Ａは半透膜２８Ａの反射方向に配置されており、光検出器２４Ｂは半透膜２８Ｂの反射方向に配置されている。

次に、上記のエンコーダシステム２０の動作を説明する。基板Ｐの露光処理を実行するとき、あるいは所定の計測処理を実行するとき、制御装置４は、干渉計システム１２及びエンコーダシステム２０の計測結果に基づいて、マスクステージ１（マスクＭ）及び基板ステージ２（基板Ｐ）の位置制御を実行する。

基板ステージ２の位置制御を行う場合、制御装置４は、光射出部２１Ａ及び光射出部２１Ｂからそれぞれレーザ光を照射させる。光射出部２１Ａから射出されたレーザ光は、半透膜２８Ａを透過し、第１回折格子２２Ａによって回折される。この回折光は、異なる次数の回折光成分を含んでいる。また、第１回折格子２２Ａに照射された光のうち回折されない光成分（０次光）も発生する。これらの回折光及び０次光は、支持部材２２Ｃの面２２Ｄにおいて＋Ｚ方向に反射される。

Ｚ方向視で固定鏡２６と固定鏡２７とが光射出部２１Ａからのレーザ光の光路を空けるように当該光路を挟む位置に設けられているため、面２２Ｄで反射された０次光成分は固定鏡２６と固定鏡２７との間を通過する。また、面２２Ｄで反射された回折光成分は、例えば正の成分が固定鏡２６によって反射され、負の成分が固定鏡２７によって反射されて、面２２Ｄの同一の領域に照射される。この領域を経た回折光の正の成分と負の成分とが干渉され、干渉光が面２２Ｄで反射される。

反射された干渉光は、光射出部２１Ａ側へ進行し、半透膜２８Ａによって反射されて光検出器２４Ａに入射する。光検出器２４Ａでは、干渉光の強度変動の位相を検出する。検出結果は、例えば制御装置４などに送信される。制御装置４では、この強度変動の位相を検出することにより、基板ステージ２の変位量を求めることができる。

一方、光射出部２１Ｂから射出されるレーザ光については、第２回折格子２２Ｂによって回折され、回折光成分が固定鏡２６及び２７によって反射され、第２回折格子２２Ｂに戻されて回折光成分同士が干渉する。この干渉光は、半透膜２８Ｂによって反射されて光検出器２４Ｂに入射する。光検出器２４Ｂでは、光検出器２４Ａと同様、干渉光の強度変動の位相を検出する。検出結果は、例えば制御装置４などに送信される。制御装置４では、この強度変動の位相を検出することにより、基板ステージ２の変位量を求めることができる。また、制御装置４では、光検出器２４Ａの検出結果と、光検出器２４Ｂの検出結果とを用いることで、基板ステージ２の移動方向を検出することができる。

以上のように、本実施形態に係る計測装置ＭＳＲは、２つの第１回折格子２２Ａ及び第２回折格子２２Ｂを介して得られるそれぞれの回折光を干渉させ、得られた干渉光をそれぞれ光検出器２４Ａ及び２４Ｂで検出することとしたので、当該光検出器２４Ａ及び２４Ｂの２つの検出結果を用いることができるため、より高精度の位置情報を得ることができる。また、２つの検出結果を用いて基板ステージ２の移動方向を検出することもできるため、より高度な位置情報を得ることができる。これにより、計測能力を向上することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。図４は、本実施形態に係る計測装置ＭＳＲの構成を示す図である。本実施形態では、エンコーダシステムの構成が第１実施形態とは異なっており、他の構成は第１実施形態と同一の構成となっている。従って、以下の説明では、当該相違点を中心に言及する。

図４に示すように、エンコーダシステム１２０は、基板ステージ２の移動情報を検出するものである。本実施形態では、エンコーダシステム１２０が一例としてＹ方向の移動を検出する場合を例に挙げて説明する。勿論、基板ステージ２のＸ方向について同様の構成を採用しても構わない。

図４に示すように、エンコーダシステム１２０は、光源１２１、回折格子１２２、光学系１２３及び検出装置１２４を有している。本実施形態では、光源１２１及び回折格子１２２は例えば１つ設けられている構成である。回折格子１２２は、第１実施形態と同様に、基板ステージ２の移動面であるＸＹ平面に対して傾いた状態で配置されており、回折格子１２２の表面が光反射可能に形成されている。このため、ＸＹ平面に平行な光が回折格子１２２に入射した場合、当該光は回折格子１２２によって回折されると共に回折光が＋Ｚ方向に反射されるようになっている。

光学系１２３は、基板ステージ２の＋Ｚ側に配置された２つの固定鏡１２６及び１２７を含む干渉光学系（第１光学系）１４０と、光源１２１と回折格子１２２との間の光路上に設けられたダブルパス光学系（第２光学系）１３０とを有している。干渉光学系１４０に含まれる固定鏡１２６及び１２７の構成については、第１実施形態の固定鏡２６及び２７の構成と同様になっている。

ダブルパス光学系１３０は、光源１２１からのレーザ光を回折格子１２２の異なる位置に順に照射するように構成されている。ダブルパス光学系１３０は、例えば偏光ビームスプリッタ１３１、コーナーキューブ１３２、偏光フィルター１３３及びλ／４板１３４を有している。偏光ビームスプリッタ１３１は、レーザ光に含まれる偏光成分のうち第１偏光成分（例えばＰ偏光成分）を反射し、第２偏光成分（例えばＳ偏光成分）を透過するように形成された偏光分離面１３１Ｓを有している。偏光分離面１３１Ｓは、光源１２１からの光を回折格子１２２へ向けて反射するように配置されている。偏光フィルター１３３は、上記の第１偏光成分のレーザ光を透過し、他の成分を遮光するように形成されている。

次に、上記のエンコーダシステム１２０の動作を説明する。まず制御装置４は、光源１２１からレーザ光を照射させる。光源１２１から照射されたレーザ光のうち第１偏光成分（Ｐ偏光成分）のみが、ダブルパス光学系１３０の偏光フィルター１３３を透過する。偏光フィルター１３３を透過した当該レーザ光は、偏光分離面１３１Ｓによって反射され、λ／４板１３４によって円偏光状態に変換された後、回折格子１２２に照射される。

回折格子１２２に照射されて回折されたレーザ光は、回折格子１２２の表面において＋Ｚ側に反射される。当該回折光は、第１実施形態と同様、例えば正の成分が固定鏡１２６によって反射され、負の成分が固定鏡１２７によって反射され、それぞれ回折格子１２２上の反射領域又はその近傍の領域に照射されて干渉する。当該干渉光は、回折格子１２２上で反射され、−Ｘ方向に進行してダブルパス光学系１３０に入射する。

ダブルパス光学系１３０に入射した干渉光は、まずλ／４板１３４において円偏光状態から第２偏光状態（Ｓ偏光状態）に変換される。このため、干渉光がそのまま−Ｘ方向に進行すると、偏光分離面１３１Ｓにおいて反射されずに透過してコーナーキューブ１３２に入射し、コーナーキューブ１３２によって−Ｙ方向に折り返され、更に＋Ｘ方向に折り返されて再び偏光ビームスプリッタ１３１内に入射される。この干渉光は、偏光分離面１３１Ｓを＋Ｘ方向に通過し、λ／４板１３４によって円偏光状態に変換されてダブルパス光学系１３０から射出され、回折格子１２２に照射される。コーナーキューブ１３２において−Ｙ方向に折り返されて進行した分、このときの干渉光の照射領域は、先に照射させた領域に対して−Ｙ側にずれることになる。回折格子１２２に再び照射された干渉光は、上記同様、回折格子１２２によって回折され、固定鏡１２６及び１２７において回折光成分が反射され、回折格子１２２上で再度干渉する。

このようにして得られた複数回干渉光は、回折格子１２２上で反射され、ダブルパス光学系１３０のλ／４板１３４によって再び第１偏光状態（Ｐ偏光）に変換されるため、偏光分離面１３１Ｓにおいては−Ｙ方向に反射されることになる。反射された複数回干渉光は、偏光フィルター１３３を通過して検出装置１２４に入射する。検出装置１２４では、複数回干渉光の強度変動が検出され、当該検出結果に基づいて、例えば制御装置４などにおいて基板ステージ２の位置情報が検出される。

このように、本実施形態に係る計測装置ＭＳＲは、１つの回折格子１２２の異なる位置に順にレーザ光を照射するダブルパス光学系１３０と、当該回折格子１２２に順に照射されたレーザ光を照射毎に干渉させる干渉光学系１４０とを有しているため、基板ステージ２がダブルパス光学系１３０から照射されるレーザ光に対して傾いている場合であっても、検出装置１２４に入射されるレーザ光の入射位置がずれることは無い。このため、安定した計測を行うことができる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記第１実施形態では、２つの回折格子に対して光射出部を２つ設けた構成としたが、これに限られることは無く、例えば図５に示すように、１つの光射出部２１Ａから射出されるレーザ光を分光して第１回折格子２２Ａ、第２回折格子２２Ｂに照射する構成としても構わない。図５に示す例では、光射出部２１Ａからの光を分光する偏光ビームスプリッタ２３０と、当該偏光ビームスプリッタ２３０によって分光された一方の光を回折格子側に向けるプリズムミラー２３１と、第１回折格子２２Ａ及び第２回折格子２２Ｂからの戻り光を分離する偏光ビームスプリッタ２３２とを有する構成となっている。また、この構成において、偏光ビームスプリッタ２３０と第１回折格子２２Ａとの間、及び、プリズムミラー２３１と第２回折格子２２Ｂとの間に、それぞれλ／４板２３４、２３５が配置された構成となっている。また、偏光ビームスプリッタ２３２と光検出器２４Ａとの間、偏光ビームスプリッタ２３２と光検出器２４Ｂとの間には、それぞれ偏光板２３６及び２３７が設けられている。このようにすることで、光射出部を２つ設けた場合と同等の効果を得ることができる。

また、上記第１実施形態の構成に加えて、例えば図６に示すような基板ステージ２のＺ方向の移動を検出可能な干渉計システム１２Ｚを加える構成としても構わない。図６に示すように、干渉計システム１２Ｚは、光射出部２１Ｃ、Ｚ反射鏡２９、半透膜２８Ｃ及び光検出器２４Ｃを有している。ここでは、支持部材２２Ｃの面２２Ｄのうち、第１回折格子２２Ａ及び第２回折格子２２Ｂが形成されていない部分に光射出部２１Ｃのレーザ光を照射する構成となっている。また、Ｚ反射鏡２９は、固定鏡２６と固定鏡２７との間であって、第１回折格子２２Ａ及び第２回折格子２２Ｂにおいて反射される０次光の光路から外れた位置に設けられている。このため、Ｚ反射鏡２９は、当該０次光を反射せず、かつ、面２２Ｄで反射されたレーザ光を反射するような構成となる。Ｚ反射鏡２９で反射されたレーザ光は、面２２Ｄにおいて光射出部２１Ｃ側へ反射され、半透膜２８Ｃによって反射されて光検出器２４Ｃに入射されることになる。

また、図６に示すようなＺ方向の干渉計システムは、上記第２実施形態の構成に対しても適用することができる。例えば図７に示すように、干渉計システム１１２Ｚは、光射出部１２１Ｃ、Ｚ反射鏡１２９、半透膜１２８Ｃ及び光検出器１２４Ｃを有する構成となっている。また、基板ステージ２には、回折格子１２２の例えば−Ｚ側に光反射部１２２Ｃが形成されている。図７に示す構成についても、Ｚ反射鏡１２９は、固定鏡１２６と固定鏡１２７との間であって、各回折光の０次光成分の光路から外れた位置に設けられている。このため、光射出部１２１Ｃから射出されるレーザ光は、光反射部１２２ＣによってＺ反射鏡１２９へと反射され、Ｚ反射鏡１２９によって再び光反射部１２２Ｃへと反射され、更に光反射部１２２Ｃによって光射出部１２１Ｃ側へ反射される。このレーザ光は、半透膜１２８Ｃによって光検出器１２４Ｃへと入射することになる。

図６及び図７に示すように、基板ステージ２のＸＹ方向の移動情報に加えてＺ方向の移動情報についても計測することができる構成としたので、より計測能力を高くすることができる。

また、上記各実施形態の構成に加えて、例えば図８に示すように、支持部材２２Ｃと同型の支持部材２２Ｅを用意し、当該支持部材２２Ｃと支持部材２２Ｅとが互いの斜面で反射部材２２Ｆを挟むように形成された構成として、支持部材２２Ｅの−Ｙ側の面に第１回折格子２２Ａと第２回折格子２２Ｂとを設ける構成としても構わない。この構成により、基板ステージ２からの不純物が第１回折格子２２Ａ及び第２回折格子２２Ｂに付着するのを防ぐことができる。

また、例えば図９に示すように、支持部材２２Ｃと同型の支持部材２２Ｅを用意し、当該支持部材２２Ｅによって支持部材２２Ｃの面２２Ｄをモールドする構成としても構わない。この場合、面２２Ｄ上に形成される第１回折格子２２Ａ及び第２回折格子２２Ｂについてもモールドされることになる。これにより、第１回折格子２２Ａ及び第２回折格子２２Ｂを保護することができる。

また、基板ステージ２と支持部材２２Ｃとの間に隙間を空けるようにしても構わない。この場合、基板ステージ２からの不純物が隙間に入り込むことになるため、支持部材２２Ｃ側に到達するのを抑えることができる。また、第１回折格子２２Ａ及び第２回折格子２２Ｂを含む支持部材２２Ｃの面２２Ｄ上を撥水性に改質させておいても構わない。また、基板ステージ２の−Ｙ側の端辺に沿った部分のうち支持部材２２Ｃが配置される部分を＋Ｚ側に突出させておく構成としても構わない。これにより、突出部分によって基板ステージ２の不純物が塞き止められることになるため、支持部材２２Ｃ側に到達するのを抑えることができる。

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。

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。

また、本発明は、例えば国際公開第９９／４９５０４号パンフレット等に開示されているような、液体を介して露光光で基板を露光する液浸露光装置に適用することもできる。

また、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。

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１０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。

ＥＸ…露光装置 ＭＳＲ…計測装置 ２…基板ステージ ４…制御装置 １２Ｚ、１１２Ｚ…干渉計システム ２０、１２０…エンコーダシステム ２１、１２１…光源 ２２…光回折部 ２２Ａ、２２Ｂ、１２２…回折格子 ２３…干渉光学系 ２４、１２４…検出装置 ２５…計測基準板 ２６、２７、１２６、１２７…固定鏡 ２９、１２９…Ｚ反射鏡 １２３…光学系 １２４…検出装置 １３０…ダブルパス光学系 １４０…干渉光学系

Claims (18)

1. 所定の移動面内を移動する移動体の移動情報を検出する計測装置であって、
   ピッチが互いに等しくなるように配置された格子をそれぞれ有し、前記格子の位相が互いにずれるように前記移動体に設けられた複数の回折格子と、
   光源からの光を複数の前記回折格子のそれぞれに向けて射出すると共に、複数の前記回折格子のそれぞれにおいて得られた回折光を個別に干渉させる光学系と、
   前記光学系を介して得られた干渉光を検出し、検出結果に基づいて前記移動情報を検出する検出装置と
   を備える計測装置。
2. 前記検出装置による検出結果は、前記干渉光の強度に関する検出結果を含み、
   前記移動情報は、前記移動体の移動量及び移動方向のうち少なくとも一方を含む
   請求項１に記載の計測装置。
3. 複数の前記回折格子は、前記移動面に対して傾けられている
   請求項１又は請求項２に記載の計測装置。
4. 前記移動体は、移動方向に沿って形成された１つ以上の側面を有し、
   複数の前記回折格子は、前記側面ごとに設けられている
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の計測装置。
5. 前記光学系は、
   前記光を複数の前記回折格子に順に照射する第１光学系と、
   複数の前記回折格子に順に照射された前記光を前記照射毎に干渉させる第２光学系と
   を有する
   請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の計測装置。
6. 前記光学系は、前記移動体とは独立した位置に固定され前記回折光のそれぞれを複数の前記回折格子に再度入射させるように反射する反射面を有する
   請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の計測装置。
7. 所定の移動面内を移動する移動体の移動情報を検出する計測装置であって、
   前記移動体に設けられ、光源からの光を回折する回折格子と、
   前記光を前記回折格子の異なる位置に順に照射する第１光学系と、
   前記回折格子に順に照射された前記光を前記照射毎に干渉させる第２光学系と
   を備える計測装置。
8. 前記回折格子は、前記移動面に対して傾けられている
   請求項７に記載の計測装置。
9. 前記光学系は、前記移動体とは独立した位置に固定され前記回折光を前記回折格子に再度入射させるように反射する反射面を有する
   請求項７又は請求項８に記載の計測装置。
10. 前記反射面は、前記移動体に対して前記移動面の直交方向上に設けられている
    請求項４又は請求項９に記載の計測装置。
11. 前記回折光は、異なる方向に進行する複数の回折光成分を含み、
    前記反射面は、複数の前記回折光成分を正反射するように形成されている
    請求項４、請求項９及び請求項１０のうちいずれか一項に記載の計測装置。
12. 前記反射面は、前記光のうち前記回折格子によって回折されない非回折成分の光路から外れて設けられている
    請求項４、請求項９から請求項１１のうちいずれか一項に記載の計測装置。
13. 前記反射面は、前記非回折成分の光路を挟むように分割して設けられ、
    分割された前記反射面の間であって前記非回折成分の前記光路から外れた位置に設けられた第２反射面と、
    前記移動体のうち前記移動面に直交する方向に関する第２移動情報を検出するための第２光を前記第２反射面に照射し、反射された前記第２光を干渉させる干渉光学系と
    を更に備える
    請求項１２に記載の計測装置。
14. 前記光学系は、前記回折格子に照射された前記光を前記反射面に向けて反射する第３反射面を有する
    請求項４、請求項９から請求項１３のうちいずれか一項に記載の計測装置。
15. 前記第３反射面は、前記回折格子に設けられている
    請求項１４に記載の計測装置。
16. 所定の移動面内を移動するステージと、
    前記ステージの移動情報を検出する計測装置と
    を備え、
    前記計測装置として、請求項１から請求項１５のうちいずれか一項に記載の計測装置が用いられている
    ステージ装置。
17. ステージ装置に保持された基板を露光する露光装置であって、
    前記ステージ装置として、請求項１６に記載のステージ装置が用いられる
    露光装置。
18. 前記ステージ装置の前記ステージとは独立した位置に固定された検出基準部材を更に備え、
    前記計測装置の少なくとも一部は、前記検出基準部材に設けられている
    請求項１７に記載の露光装置。

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