JP2021110905A - 露光装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】投影光学系の光学特性を精度よく計測するために有利な技術を提供する。【解決手段】基板Ｗを露光する露光装置１００は、露光光ＥＬにより原版Ｍのパターン像を前記基板に投影する投影光学系と、前記露光光が経由する前記投影光学系の光学素子を経由して前記投影光学系から射出された計測光ＭＬを用いて、前記投影光学系の光学特性を計測する計測部５０と、前記計測部での計測結果に基づいて、前記基板上での前記露光光の照射位置を補正する制御部６０と、を含み、前記計測部は、前記計測光を受光する受光素子５２ａを含み、前記受光素子は、前記投影光学系に取り付けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置、および物品の製造方法に関する。

半導体デバイスや液晶ディスプレイなどの製造工程の１つであるリソグラフィ工程では、投影光学系を介して原版のパターン像を基板上に投影することで基板を露光する露光装置が使用される。露光装置では、例えば半導体デバイス等の微細化に伴い、原版のパターンを基板上に精度よく転写することが求められているが、基板の露光中における投影光学系の光学特性の変化が転写精度を低下させる１つの要因となりうる。投影光学系の光学特性の変化は、例えば、投影光学系に含まれる光学素子の振動、投影光学系内の温度変化や圧力変化などによって引き起こされうる。特許文献１には、原版の近傍に計測マークを配置し、投影光学系による計測マークの投影像を受光部で受光することで得られる当該投影像の位置に基づいて、投影光学系の光学特性（結像性能）を補正する構成が開示されている。

特開２０１７−７２６７８号公報

特許文献１に記載された構成では、計測マークは、露光装置の本体に固定された部材に設けられており、計測マークの投影像を受光する受光部は、計測マークと同一の構造体（露光装置の本体）に固定されている。つまり、投影光学系と受光部とが離間して設けられている。しかしながら、このような構成では、投影光学系と受光部との相対位置が変動することがあるため、受光部による計測マークの投影像の受光結果に基づいて、投影光学系の光学特性を精度よく計測することが困難になりうる。

そこで、本発明は、投影光学系の光学特性を精度よく計測するために有利な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、基板を露光する露光装置であって、露光光により原版のパターン像を前記基板に投影する投影光学系と、前記露光光が経由する前記投影光学系の光学素子を経由して前記投影光学系から射出された計測光を用いて、前記投影光学系の光学特性を計測する計測部と、前記計測部での計測結果に基づいて、前記基板上での前記露光光の照射位置を補正する制御部と、を含み、前記計測部は、前記計測光を受光する受光素子を含み、前記受光素子は、前記投影光学系に取り付けられている、ことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、投影光学系の光学特性を精度よく計測するために有利な技術を提供することができる。

第１実施形態の露光装置の構成を示す概略図 投影光学系を上方（原版ステージ側）から見た図 受光素子の受光面を示す図 第３実施形態の露光装置の構成を示す概略図 第４実施形態の露光装置の構成を示す概略図 露光処理を示すフローチャート

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第１実施形態＞
本発明に係る第１実施形態の露光装置１００について説明する。露光装置１００は、半導体デバイスや液晶ディスプレイなどの製造に用いられるリソグラフィ装置である。本実施形態の露光装置１００は、ステッパ方式またはスキャン方式により原版（マスク、レチクル）のパターン像を基板上に投影することで基板を露光し、原版のパターンを基板に転写する投影露光装置である。以下では、露光装置１００として、スリット光により基板を走査露光するスキャン方式の露光装置を例示して説明する。

［露光装置の構成］
図１は、第１実施形態の露光装置１００の構成を示す概略図である。本実施形態の露光装置１００は、照明光学系１０と、原版Ｍを保持して移動可能な原版ステージ２０と、投影光学系３０と、基板Ｗを保持して移動可能な基板ステージ４０と、計測部５０と、制御部６０とを含みうる。制御部６０は、例えばＣＰＵやメモリなどを有するコンピュータによって構成され、基板Ｗの露光処理（露光装置１００の各部）を制御する。原版Ｍは、基板Ｗ上に転写すべき微細なパターン（例えば回路パターン）がクロムなどの遮光材料で形成されたガラス製の原版である。また、基板Ｗとしては、半導体ウェハやガラスプレートなどが用いられうる。

照明光学系１０は、原版上で所望の照度分布が得られるように、光源（不図示）からの光を例えばＹ軸方向に長い円弧状の光に整形し、整形した光（スリット光）で原版Ｍをほぼ均一な照度で照明する。光源としては水銀ランプ等が用いられうる。原版Ｍおよび基板Ｗは、原版ステージ２０および基板ステージ４０によってそれぞれ保持されており、投影光学系３０を介して光学的にほぼ共役な位置（投影光学系３０の物体面および像面の位置）に配置される。投影光学系３０は、所定の投影倍率を有し、マスク１のパターン像を複数のミラーで反射させて基板２に投影する。そして、マスクステージ２０および基板ステージ４０を、投影光学系３０の物体面と平行な方向（例えばＸ軸方向）に、投影光学系３０の投影倍率に応じた速度比で相対的に同期走査する。これにより、基板Ｗの走査露光を行い、原版Ｍに形成されたパターンを基板Ｗ（具体的には、基板上のレジスト（感光剤））に転写することができる。

投影光学系３０は、例えば、図１に示すように、台形ミラー３１と、凹面ミラー３２と、凸面ミラー３３とを含むように構成されうる。照明光学系１０から射出されて原版Ｍを通過したパターン光ＥＬ（以下では「露光光ＥＬ」と呼ぶことがある）は、台形ミラー３１の上面により光路を折り曲げられ、凹面ミラー３２の反射面の上部に入射する。凹面ミラー３２の反射面の上部で反射した露光光ＥＬは、凸面ミラー３３の反射面で反射し、凹面ミラー３２の反射面の下部に入射する。凹面ミラー３２の反射面の下部で反射した露光光ＥＬは、台形ミラー３１の下面により光路を折り曲げられ、基板Ｗに入射する。このように構成された投影光学系３０では、凸面ミラー３３の反射面が光学的な瞳となる。また、投影光学系３０は、原版Ｍと基板Ｗの光軸方向（Ｚ方向）の位置変動による倍率誤差を生じないように、原版Ｍ側と基板Ｗ側、つまり物体面側、像面側共にテレセントリック光学系となっている。

また、投影光学系３０には、各光学素子を駆動するためのアクチュエータが設けられうる。具体的には、台形ミラー３１を駆動するためのアクチュエータ３４と、凹面ミラー３２を駆動するためのアクチュエータ３５と、凸面ミラー３３を駆動するためのアクチュエータ３６とが設けられうる。各アクチュエータ３４〜３６は、各光学素子の変動（振動）を低減するために用いられうる。

ここで、アクチュエータ３５は、凹面ミラー３２に対して少なくとも３箇所に配置されることが好ましい。アクチュエータ３５としては、例えば電磁アクチュエータなど、固定部と可動部とが非接触で構成されたアクチュエータを用いることができ、この場合、凹面ミラー３２の支持部の干渉による凹面ミラー３２への変形を回避することができる。また、この場合、熱源であるコイルを凹面ミラー３２の支持部側に、非熱源である磁石を凹面ミラー３２に取り付けることが望ましい。電磁アクチュエータとしては、電磁石の吸引力を用いたものを適用してもよいし、ボイスコイル型のリニアモータを適用してもよい。ボイスコイル型のリニアモータを用いる場合、駆動方向以外の他成分の力が小さくなるため、より適している。台形ミラー３１に設けられるアクチュエータ３４、および凸面ミラー３３に設けられるアクチュエータ３５についても同様であり、電磁アクチュエータを用いたり光学素子から熱源を離して配置したりすることが好ましい。また、アクチュエータ３４〜３６としては、駆動方向以外をかわし機構で支持する手段を用いれば、圧電型やねじ送り機構を用いることも可能である。

このような露光装置１００では、一般に、設置床からの外乱振動を減衰させる除振装置（不図示）が設けられうるが、当該除振装置で外乱振動を消失させることは困難である。そのため、基板Ｗの走査露光中において、露光装置１００の各部（特に投影光学系３０）に外乱振動が伝達することがある。また、基板Ｗの走査露光中では、原版ステージ２０および基板ステージ４０が移動するため、その移動により生じた振動が投影光学系３０に伝達することもある。これらの場合、投影光学系３０に含まれる各光学素子（例えば台形ミラー３１、凹面ミラー３２、凸面ミラー３３）が振動し、露光光ＥＬの位置変動（振動、像ずれ）が生じうる。その結果、原版Ｍのパターン像を基板上に精度よく投影すること、即ち、原版Ｍのパターンを基板上に精度よく転写することが困難になりうる。そこで、本実施形態の露光装置１００は、投影光学系３０の光学特性を計測する計測部５０を有し、計測部５０での計測結果に基づいて基板上での露光光ＥＬの照射位置を補正する。

計測部５０は、平行光（コリメート光）としての計測光ＭＬを投影光学系内に投光し、露光光ＥＬが経由する投影光学系内の光学素子を経由した計測光ＭＬに基づいて、投影光学系３０の光学特性、即ち、投影光学系３０の内部状態を計測する。具体的には、計測部５０は、計測光ＭＬ（光ビーム）を投影光学系３０内に投光する投光部５１と、投影光学系３０を通過して射出された計測光ＭＬを受光する受光部５２とを有する。投影光学系３０内において、計測光ＭＬは、露光光ＥＬと同様に、台形ミラー３１の上面、凹面ミラー３２の反射面の上部、凸面ミラー３３、凹面ミラー３２の反射面の下部、台形ミラー３１の下面の順番で反射されて、投影光学系３０から射出される。

投光部５１は、例えば、光源５１ａとミラー５１ｂとを含みうる。光源５１ａは、気体レーザや半導体レーザ、ＬＥＤ等の発光素子とコリメータレンズとを有し、計測光ＭＬを平行光（コリメート光）として射出する。ミラー５１ｂは、光源５１ａから射出された計測光ＭＬの光路を折り曲げて、計測光ＭＬを投影光学系３０内に導く。投光部５１（光源５１ａ、ミラー５１ｂ）は、原版ステージ２０（原版Ｍ）と投影光学系３０との間において投影光学系３０に取り付けられている。また、投光部５１は、原版Ｍと投影光学系３０との間に配置されたミラー５１ｂにより、計測光ＭＬが投影光学系３０の光軸に平行となるように構成されている。このようにミラー５１ｂを原版Ｍの下方側に配置することにより、計測光ＭＬを常に投影光学系３０内に入射させることが可能となる。

受光部５２は、例えば、受光素子５２ａとミラー５２ｂとを含みうる。ミラー５２ｂは、投影光学系３０内を通過して投影光学系３０から射出された計測光ＭＬの光路を基板Ｗの前で折り曲げて、計測光ＭＬを受光素子５２ａに導く。受光素子５２ａは、計測光ＭＬを受光し、計測光ＭＬの受光位置に応じた信号値を出力する。本実施形態の場合、受光素子５２ａは、計測光ＭＬを受光する受光面５３を有し、当該受光面５３における計測光ＭＬの受光位置に応じた信号値を出力する。受光素子５２ａの具体的な構成については後述する。受光部５２（受光素子５２ａ、ミラー５２ｂ）は、基板ステージ４０（基板Ｗ）と投影光学系３０との間において投影光学系３０に取り付けられている。本実施形態の場合、投影光学系３０は両側テレセントリック光学系であり、計測光ＭＬは投影光学系３０の光軸に平行に入射されるため、投影光学系３０の基板Ｗ側においても計測光ＭＬが光軸に平行に射出される。また、計測光ＭＬとして平行光が用いられるため、受光素子５２ａ（受光面５３）を配置する位置に関して、投影光学系３０の結像位置を考慮する必要がない。したがって、本実施形態の受光素子５２ａ（受光面５３）は、投影光学系３０の結像位置とは異なる位置に配置されてもよい。

ここで、投光部５１の光源５１ａとして半導体レーザまたはＬＥＤを用いる場合には、計測光ＭＬを高速に点滅させることが可能となるため、特定の周波数を有する計測光ＭＬを射出することができる。この場合、受光部５２の受光素子５２ａからの信号の出力周波数を、光源５１ａから射出される計測光ＭＬの周波数と同期させることで、ノイズ成分を低減することができる。即ち、特定の周波数成分に着目した受光素子５２ａの信号値を得ることができる。

上記のように構成された計測部５０は、露光光ＥＬに対して複数設けられうる。図２は、投影光学系３０を上方（原版ステージ２０側）から見た図であり、露光光ＥＬの断面（照明領域１１）と計測部５０の投光部５１（光源５１ａ、ミラー５１ｂ）とが図示されている。複数の計測部５０は、露光光ＥＬの周囲における複数個所において、複数の計測光ＭＬがそれぞれ投影光学系３０内に投光されるように配置されうる。図２に示す例では、４つの計測部５０が設けられており、当該４つの計測部５０は、露光光ＥＬ（照明領域１１）の周囲において、露光光ＥＬの光軸（Ｚ軸方向）を横切り且つ走査方向（Ｘ方向）に平行な直線を軸とした線対称に配置されている。このように複数の計測部５０を設けることで、投影光学系３０内における計測光ＭＬの位置変動（光軸ずれ）だけでなく、投影光学系３０の倍率成分も計測することができる。

なお、計測光ＭＬの位置変動とは、投影光学系３０を通過することにより、計測光ＭＬの光軸が、基準位置から並進方向（ＸＹ方向）および回転方向（Ｚ軸周りの回転方向）へ変動する（ずれる）ことをいう。また、基準位置とは、投影光学系３０への入射位置に応じて投影光学系３０から射出されるべき計測光ＭＬの光軸位置のことでありうる。

次に、受光部５２の受光素子５２ａを用いた投影光学系３０の光学特性の計測方法について説明する。受光素子５２ａとしては、例えばフォトダイオードなどの光強度センサ（光電変換センサ）が用いられうる。本実施形態の場合、受光素子５２ａは、受光面５３における複数の部分領域の各々において光強度を検出することができるように構成された複数のフォトダイオードを含みうる。以下では、受光素子５２ａに４個のフォトダイオード（４分割フォトダイオードとも呼ばれる）を用いた例を説明する。

図３は、本実施形態の受光素子５２ａの受光面５３を示す図である。本実施形態の場合、受光面５３は、図１に示すようにＹＺ面であるが、図３では、説明を分かり易くするため、受光部５２のミラー５２ｂを用いずに受光面５３をＸＹ面とした場合について説明する。また、図３に示す例では、受光素子５２ａは４分割フォトダイオードによって構成され、受光面５３は、光強度を個別に検出可能な４つの部分領域５３ａ〜５３ｄを有する。即ち、受光素子５２ａとしての４分割フォトダイオードは、部分領域５３ａ〜５３ｄの各々に入射した光の光量に応じた信号値（例えば電流値）を個別に出力するように構成されている。また、４分割フォトダイオードから個別に出力された信号値（電流値）は電流電圧変換器に接続されて電圧値に変換されうる。

例えば、図３のように、計測光ＭＬが受光面５３の中央位置（４分割フォトダイオードの中央位置）に入射した場合を考える。この場合、４分割フォトダイオード部からそれぞれ４つの電圧値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが得られる。この電圧値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、計測光ＥＬの光量、フォトダイオード感度、電流電圧変換器ゲインなどに依存する。さらに、これらの電圧値は、計測光ＥＬの位置変動によって変化し、その変化量は、計測光ＥＬの径、形状（光量分布）に依存する。例えば、計測光ＥＬの入射位置（受光位置）が、図３の状態から右方向（＋Ｘ方向）に変動すると、受光面５３の部分領域５３ｂ〜５３ｃでは受光量が増加し、受光面５３の部分領域５３ａ、５３ｄでは受光量が減少する。つまり、電圧値Ｂ、Ｃは増加し、電圧値Ａ、Ｄは減少することとなる。一方、計測光ＥＬの入射位置（受光位置）が、図３の状態から上方向（＋Ｙ方向）に移動すると、受光面５３の部分領域５３ｃ〜５３ｄでは受光量が増加し、受光面５３の部分領域５３ａ〜５３ｂでは受光量が減少する。つまり、電圧値Ｃ、Ｄは増加し、電圧値Ａ、Ｂは減少することとなる。

したがって、制御部６０は、４分割フォトダイオードから得られた電圧値Ａ〜Ｄに基づいて、受光面５３の中央位置を基準としたときの計測光ＭＬの受光位置ずれを求めることができる。受光面５３における計測光ＭＬの受光位置ずれは、投影光学系３０での計測光ＭＬの光軸ずれ（Ｘ，Ｙ）に比例しており、以下の式（１）〜（２）によって演算されうる。なお、上記の演算は、本実施形態では制御部６０によって行われうるが、計測部５０にＣＰＵなどの処理部が設けられている場合には当該処理部で行われてもよい。
Ｘ＝ｋｘ｛−（Ａ−Ｃ）＋（Ｂ−Ｄ）｝ ・・・（１）
Ｙ＝ｋｙ｛−（Ａ−Ｃ）−（Ｂ−Ｄ）｝ ・・・（２）

式（１）の係数ｋｘは、受光面５３における計測光ＭＬの受光位置ずれ（Ｘ方向）を投影光学系３０での計測光ＭＬの光軸ずれ（Ｘ方向）に変換するための変換係数（比例係数）である。同様に、式（２）の係数ｋｙは、受光面５３における計測光ＭＬの受光位置ずれ（Ｙ方向）を投影光学系３０での計測光ＭＬの光軸ずれ（Ｙ方向）に変換するための変換係数（比例係数）である。係数ｋｘおよび係数ｋｙは、例えば事前の実験やシミュレーションなどによって求められうる。一例として、投影光学系３０への計測光ＭＬの入射位置を変更して、投影光学系３０での計測光ＭＬの光軸をずらしながら、受光面５３での計測光ＭＬの受光位置ずれの変化を逐次計測することにより、係数ｋｘおよび係数ｋｙを得ることができる。

また、計測光ＭＬの径が、４分割フォトダイオードの受光面５３より大きい場合や、４分割フォトダイオードの継ぎ目領域（光強度を検出できない領域）の幅を無視できない程度に小さい場合などでは、電圧値Ａ〜Ｄの正規化を行ってもよい。具体的には、受光面５３における計測光ＭＬの受光位置ずれによって複数の部分領域５３ａ〜５３ｄでの受光量の総和が変動する場合には、以下の式（３）〜（４）に示すように、当該受光量の総和で正規化することで、主に直線性の改善を図ることができる。なお、式（３）〜（４）の係数ｋｘ’および係数ｋｙ’は、受光面５３における計測光ＭＬの受光位置ずれを投影光学系３０での計測光ＭＬの光軸ずれに変換するための変換係数（比例係数）である。
Ｘ＝ｋｘ’{−（Ａ−Ｃ）＋（Ｂ−Ｄ）}／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ） ・・・（３）
Ｙ＝ｋｙ’{−（Ａ−Ｃ）−（Ｂ−Ｄ）}／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ） ・・・（４）

ここで、計測光ＭＬは、投影光学系３０内において露光光ＥＬが経由した複数の光学素子を経由している。そのため、受光面５３における計測光ＭＬの受光位置ずれから演算される投影光学系３０での計測光ＭＬの光軸ずれを、基板上での露光光ＥＬの位置変動（像ずれ）に対応させることができる。つまり、制御部６０は、上記の演算を行うことにより、受光素子５２ａ（受光面５３）における計測光ＭＬの受光位置に基づいて、投影光学系３０での露光光ＥＬの位置変動を推定することができる。そして、推定された露光光ＥＬの位置変動に応じて、基板上での露光光ＥＬの照射位置を補正することができる。本実施形態の場合、基板上での露光光ＥＬの照射位置の補正を、基板Ｗの走査露光と並行して行うことができる。

このように、本実施形態の露光装置１００では、平行光である計測光ＭＬを用いることにより、受光素子５２ａとして複数のフォトダイオード（例えば４分割フォトダイオード）を適用することができる。つまり、本実施形態の構成では、特許文献１に記載されたようにＣＭＯＳセンサ等の光検出素子および受光光学系から構成された画像センサを用いてマークの投影像を検出する従来の構成に比べ、簡素な構成で投影光学系３０の光学特性を計測することができる。また、本実施形態の構成では、投影光学系３０の光学特性の計測にマークの投影像を用いないため、投影光学系３０の結像位置を考慮せずに、受光素子５２ａの受光面５３を任意に配置することができる。即ち、投影光学系３０の結像位置とは異なる位置に受光面５３を配置することができる。そのため、装置コストや装置の設計自由度の点で有利になる。また、本実施形態の構成では、フォトダイオードを用いており、マークの投影像の位置を演算する従来の構成と比べて演算規模が小さいため、投影光学系３０の光学特性の計測周期を短くすることができる。つまり、従来の構成では、投影光学系３０の光学特性を離散的に計測しているのに対し、本実施形態の構成では、投影光学系３０の光学特性を連続的に計測することができる。

［露光光の照射位置の補正］
投影光学系３０の光学特性の変化、即ち、投影光学系３０での露光光ＥＬの位置変動は、例えば、投影光学系３０の光学素子の振動、投影光学系３０内の雰囲気ゆらぎ（空気ゆらぎ）によって引き起こされうる。露光光ＥＬの位置変動が投影光学系３０の光学素子（台形ミラー３１、凹面ミラー３２、凸面ミラー３３）に起因する場合、制御部６０は、アクチュエータ３４〜３６で光学素子を駆動することにより、基板上での露光光ＥＬの照射位置の補正を行う。一方、露光光ＥＬの位置変動が投影光学系３０内の雰囲気ゆらぎに起因する場合、制御部６０は、投影光学系３０内の温度および／または圧力を調整することにより、基板上での露光光ＥＬの照射位置の補正を行う。本実施形態の場合、図１に示すように、投影光学系３０内の温度および／または圧力を調整するための調整部７１が設けられうる。

計測部５０での計測結果に基づいて、基板上での露光光ＥＬの照射位置の補正を行う方法の一例について説明する。上述したように、投影光学系３０での露光光ＥＬの位置変動は、投影光学系３０の光学素子の振動、および／または投影光学系３０内の雰囲気ゆらぎによって引き起こされうる。例えば、投影光学系３０を構成する複数の光学素子（例えば台形ミラー３１、凹面ミラー３２、凸面ミラー３３）では重さが互いに異なるため、固有振動数（振動周波数）も互いに異なる。したがって、受光素子５２ａにおける計測光ＭＬの受光位置の変動（振動）の周波数成分を調べれば、計測光ＭＬの受光位置の変動、即ち、露光光ＥＬの位置変動に影響を与えている光学素子を特定することができる。

本実施形態の場合、制御部６０は、高速フーリエ変換などを用いて、受光素子５２ａにおける計測光ＭＬの受光位置の変動（振動）の周波数分析を行う（即ち、複数の周波数成分に分解する）。そして、周波数分析の結果、例えば凹面ミラー３２の固有振動数に対応する周波数成分が得られた場合には、制御部６０は、アクチュエータ３５に指令を与え、凹面ミラー３２の振動を減衰（ダンピング）させる。一例として、制御部６０は、受光素子５２ａ（受光面５３）の中心位置を基準としたときの計測光ＭＬの受光位置ずれの方向および大きさに対し、座標変換、ゲイン調整およびフィルタリングなどを行うことでアクチュエータ３５の指令値を求める。このように求めた指令値をアクチュエータ３５に与えることで、凹面ミラー３２の振動を低減することができる。同様に、台形ミラー３１および／または凸面ミラー３３の固有振動数に対応する周波数成分が得られた場合には、制御部６０は、アクチュエータ３４、３６に指令値を与え、台形ミラー３１および／または凸面ミラー３３の振動を減衰させる。

また、周波数分析の結果、投影光学系３０の各光学素子の固有振動数より低い周波数成分が得られた場合、投影光学系３０内の雰囲気ゆらぎ（温度、圧力）に起因する屈折率変動の影響が考えられる。この場合、制御部６０は、調整部７１により投影光学系３０内の温度および／または圧力を調整することにより、計測光ＭＬの受光位置の変動、即ち、露光光ＥＬの位置変動を低減することができる。例えば、制御部６０は、投影光学系３０内の雰囲気の制御パラメータを変更する指令値を調整部７１に与えることで、露光光ＥＬの位置変動を低減し、基板上での露光光ＥＬの照射位置の補正を行うことができる。

図２に示すように複数の計測部５０を設ける構成では、露光光ＥＬの位置変動を部分的に検出することができる。この場合は、露光光ＥＬの位置変動を起こしている部分において、選択的に露光光ＥＬの照射位置の補正を行うことができる。また、図２に示す構成では、並進方向、回転方向だけでなく、投影光学系の倍率成分も計測することができるため、各アクチュエータ３４〜３６および調整部７１を制御して、投影光学系３０の倍率成分を補正することもできる。

ここで、上記のように受光素子５２ａでの検出結果に基づいて投影光学系３０の各光学素子の振動を低減する制御ループは位置フィードバックである。そのため、各光学素子の振動の制御性および安定性を更に向上させるために、加速度フィードバックを更に加えてもよい。例えば、投影光学系３０の各光学素子に加速度センサを設け、加速度センサで検出された光学素子の加速度に基づいて当該光学素子の振動を低減する加速度フィードバックを更に加えてもよい。図１に示す例では、投影光学系３０における複数の光学素子（台形ミラー３１、凹面ミラー３２、凸面ミラー３３）に対して加速度センサ３７ａ〜３７ｃがそれぞれ設けられている。

［露光光の変動の推定］
次に、計測部５０における受光素子５２ａの設置位置について説明する。投影光学系３０から基板Ｗまでの露光光ＥＬの光路長と、投影光学系３０から受光素子５２ａ（受光面５３）までの計測光ＭＬの光路長とが略同一である場合は、計測光ＭＬの変動（振動）と露光光ＥＬの変動（振動）とを略同一と考えてもよい。この場合には、制御部６０は、受光素子５２ａで得られた計測光ＭＬの変動（振動）と略同一の露光光ＥＬの変動（振動）が発生しているとみなして、アクチュエータ３４−３６を制御することができる。しかしながら、投影光学系３０と基板Ｗ（基板ステージ４０）との間の領域には露光のためのさまざまな構成物が配置されており、受光素子５２ａを所望の場所に配置することが困難である場合がある。

このように投影光学系３０からの光路長を露光光ＥＬと計測光ＭＬとで略同一に配置できない場合には、受光素子５２ａで得られる計測光ＭＬの変動量（受光位置ずれ量）から、露光光ＥＬの変動量（基板上での照射位置のずれ量）を推定することが好ましい。例えば、投影光学系３０の各光学素子が振動することによって露光光ＥＬと計測光ＭＬとが同じ角度だけ曲げられた場合を想定する。この場合、曲げられた計測光ＭＬが受光素子５２ａに到達するまでの光路長と、曲げられた露光光が基板Ｗに到達するまでの光路長との差に起因して、受光素子５２ａ上（受光面５３上）での計測光ＭＬの変動量と基板上での露光光ＥＬの変動量とが異なりうる。しかし、これらの光路長は既知とすることができるので、それらの光路長比を換算係数として用いて、受光素子５２ａ上での計測光ＭＬの変動量を、基板上での露光光ＥＬの変動量に換算することができる。

ここで、投影光学系３０における複数の光学素子（台形ミラー３１、凹面ミラー３２、凸面ミラー３３）は、一般に、露光光ＥＬの光路長における互いに異なる箇所に配置されている。つまり、基板Ｗまでの露光光ＥＬの光路長が、複数の光学素子で互いに異なりうる。そのため、複数の光学素子で共通に設定された換算係数を用いて、受光素子５２ａ上での計測光ＭＬの変動量を基板上での露光光ＥＬの変動量に単純に換算してしまうと、実際の基板上での露光光ＥＬの変動量に誤差が生じることがある。したがって、光学素子ごとに換算係数を設定することが好ましい。

本実施形態の場合、各光学素子について受光素子５２ａまでの光路量および基板Ｗまでの光路長は既知であるため、それらの光路長比に基づいて、換算係数が光学素子ごと（固有周波数ごと）に設定されている。制御部６０は、高速フーリエ変換などを用いて、受光素子５２ａで得られた計測光ＭＬの変動量の時間軸データを周波数軸データに変換して周波数分析を行い、その分析結果から得られる周波数成分に基づいて、計測光ＭＬの振動に起因する光学素子を特定する。上述したように、投影光学系３０における複数の光学素子は、互いに異なる固有振動数（振動周波数）を有するため、周波数分析の結果で得られる周波数成分から、どの光学素子の振動に起因して計測光ＭＬが振動しているかを特定することができる。したがって、制御部６０は、特定した光学素子に紐づけられて設定された換算係数を選択して、受光素子５２ａ上での計測光ＭＬの変動量を基板上での露光光ＥＬの変動量に換算することができる。これにより、実際の基板上での露光光ＥＬの変動量に生じる誤差を低減することができる。

また、投影光学系３０の各光学素子において、露光光ＥＬと計測光ＭＬとで反射または透過する場所が異なる場合、または、基板上のレジストを感光させないために露光光ＥＬと計測光ＭＬとで波長が異なる場合がある。この場合、各光学素子の振動による影響度が露光光ＥＬと計測光ＭＬとで異なりうるため、受光素子５２ａ上での計測光ＭＬの変動量を基板上での露光光ＥＬの変動量に換算する際に誤差が生じることがある。したがって、露光光ＥＬと計測光ＭＬとにおける各光学素子の振動の影響度の差（以下では「影響差」と呼ぶことがある）を、実験やシミュレーションなどにより求め、当該差が低減されるように換算係数を補正するとよい。例えば、事前に設定された換算係数を用いて、受光素子５２ａ上での計測光ＭＬの変動量を基板上での露光光ＥＬの変動量に換算し、得られた露光光ＥＬの変動量に基づいて、基板上での露光光ＥＬの照射位置を補正しながら基板Ｗの走査露光を行う。その走査露光で基板上に実際に形成されたパターンに像ずれや露光むら等の誤差（例えば下地パターンとの重ね合わせ誤差）が生じている場合、当該誤差が、露光光ＥＬと計測光ＭＬとの影響度差に相当しうる。したがって、当該誤差が低減されるように換算係数を補正することができる。

受光素子５２ａ上での計測光ＭＬの変動量は、上述したように、投影光学系３０内の雰囲気ゆらぎ（空気ゆらぎ）によって生じることがある。計測光ＭＬと露光光ＥＬとは同じ投影光学系３０内の空間を経由するため、計測光ＭＬは、露光光ＥＬと略同一の雰囲気ゆらぎにより影響を受けることとなる。したがって、受光素子５２ａ上での計測光ＭＬの変動量に基づいて、投影光学系３０内の雰囲気ゆらぎに起因する基板上での露光光ＥＬの変動量を推定することができる。

例えば、受光素子５２ａ上での計測光ＭＬの変動量の周波数分析の結果において、上述した投影光学系３０の光学素子の固有振動数以外の周波数の少なくとも一部は、投影光学系３０内の雰囲気ゆらぎによる影響分と見なすことができる。制御部６０は、この雰囲気ゆらぎによる露光光ＥＬの変動量を、調整部７１で投影光学系３０内の温度および／または圧力を調整することで補正してもよいし、アクチュエータ３４〜３６により投影光学系３０の各光学素子を駆動することで補正してもよい。なお、本実施形態の計測部５０は、走査露光中における投影光学系３０内の雰囲気ゆらぎによる露光光ＥＬへの影響度をモニタリングするセンサとしても利用できる。そのため、当該雰囲気ゆらぎを低減するためのハードウエアおよび装置駆動ソフトウエアの開発に活用してもよい。

［計測精度の向上手法］
計測部５０において計測光ＭＬの変動量の計測精度を向上させて、基板上における露光光ＥＬの照射位置の補正をより高精度に行うためには、受光素子５２ａにおける計測光ＭＬの検出分解能を高めるとよい。以下に、当該検出分解能を高めるための幾つかの方法について説明する。

第１の方法としては、ノイズをできるだけ低減することがある。受光素子５２ａから出力される信号値には、計測光ＭＬによる本来の信号値に加えて、計測光ＭＬ以外の外乱光によるノイズ成分、電流電圧変換器などで発生する電気的ノイズ成分などが含まれる。そのため、これらのノイズ成分をできるだけ低減すれば、Ｓ／Ｎ比を向上させて検出分解能を向上させることができる。外乱光を低減する方法としては、受光素子５２ａの周辺を遮光したり、波長フィルタを用いて計測光ＭＬ以外の外乱光を遮断したりする方法がある。また、電気的ノイズ成分を低減する方法としては、使用する電流電圧変換器をできるだけ低雑音にしたり、受光素子５２ａの周辺を周辺電磁場からシールドしたりする方法がある。また、電流電圧変換器の雑音とゲインとは、互いに相関し合うため、両者の兼ね合いをみて設定するとよい。

第２の方法としては、受光素子５２ａに入射する計測光ＭＬの径をできるだけ小さくすることがある。計測光ＭＬの径が小さいほど、光量分布がシャープな形状となるため、同じ計測光ＭＬの変動量でも、４分割フォトダイオード（各部分領域５３ａ〜５３ｄ）から得られる信号値を大きく変化させることができる。これは感度が高まることを意味し、Ｓ／Ｎ比のシグナル側が高まるため、より小さな位置変動を検出することができるようになる。

第３の方法としては、受光素子５２ａ（４分割フォトダイオード）から出力される電圧値Ａ〜Ｄが電流電圧変換器の最大出力に近くなるように、計測光ＭＬの光強度（光量）を調整する方法がある。これも、計測光ＭＬの位置変動による受光素子５２ａの電圧変動（シグナル）を大きくする効果があるため、受光素子５２ａの感度を高めることができる。例えば、光源５１ａから出力される計測光ＭＬの光強度（光量）を必要光強度よりも大きめに設定し、光源５１ａと受光素子５２ａとの間に配置されたＮＤフィルタの透光率を変更することで、計測光ＭＬの光強度を調整することができる。

第４の方法としては、高分解能の計測系を用いて計測することで、微小電圧を計測可能にする方法がある。もしくは、作動増幅器を用いて、上記式（１）〜(４)における（Ａ−Ｃ）および（Ｂ−Ｄ）の信号を増幅することで、受光素子５２ａから出力される電圧値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに含まれる微小電圧成分を計測可能にして、分解能向上を図ることもできる。

ただし、一般的に作動増幅器の出力は限られるので、差動成分（Ａ−Ｃ）、（Ｂ−Ｄ）の絶対値ができるだけ小さくなるように、且つ、各電圧値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれの平均電圧が同様になるように設定するとよい。例えば、最大出力が１０［Ｖ］の差動増幅器を用いた場合、電圧値Ａの平均値が８［Ｖ］、電圧値Ｃの平均値が７［Ｖ］の場合では、差動増幅器の増幅倍率は最大１０倍しか得られない。一方、電圧値Ａの平均値が８．０［Ｖ］、電圧値Ｃの平均値が７．９［Ｖ］の場合では、作動増幅器の増幅倍率を最大１００倍にすることができるため、より微小な電圧成分をも増幅して検出することが可能となる。

上述の各電圧値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれの平均電圧レベルを同様に調整可能とするために、計測光ＭＬの光強度分布を光軸に対して対称にすることが好ましい。また、計測光ＭＬと受光素子５２ａとの相対位置を調整する機構を備えた方が好ましい。受光素子５２ａにおいては、その固定部の熱変形などにより、投影光学系３０に対する位置が変動することがありうる。よって、受光する計測光ＭＬの光軸に直交する面方向（直交２方向）において、投影光学系３０に対する受光素子５２ａの位置および／または姿勢を調整するための調整機構を露光装置１００に設けるとよい。

また、計測部５０では、投光部５１の光源５１ａにおいて、計測光ＭＬの出射方向や出射位置に変動が生じることがある。また、受光素子５２ａと同様に、光源５１ａにおいても、その固定部の熱変形などにより計測光ＭＬの出射方向や出射位置に変動が生じることがある。このように、光源５１ａにおいて計測光ＭＬの出射方向や出射位置に変動が生じると、投影光学系３０に所望の入射角度および入射位置で計測光ＭＬを入射させることが困難になりうる。その結果、受光素子５２ａ上での計測光ＭＬの変動量から換算される基板上での露光光ＥＬの変動量に、計測部５０自体に起因する誤差が生じうる。よって、光源５１ａから出射される計測光ＭＬの位置および／または傾きを変更するように、投影光学系３０に対する光源５１ａの位置および／または姿勢を調整するための調整機構を露光装置１００に設けるとよい。

なお、光源５１ａおよび／または受光素子５２ａの位置・姿勢の調整中は、計測光ＭＬの変動量を計測することができない状態である。そのため、基板Ｗの走査露光中では、光源５１ａおよび／または受光素子５２ａの位置・姿勢の調整を行わず、例えば、原版Ｍや基板Ｗの交換処理中や、原版Ｍと基板Ｗとのアライメント処理中など、走査露光以外の処理中に行うことが好ましい。

ここで、本実施形態では、投影光学系３０を反射光学系として説明したが、屈折光学系、反射屈折光学系としてもよい。また、図２に示す照明領域１１（露光光ＥＬの断面）の形状は、適用する光学系により異なりうるが、照明領域１１の周辺（外周）にミラー５１ｂを配置することで、照明領域１１の近傍に光源５１ａを配置するのと同様の効果が得られる。また、本実施形態では、受光素子５２ａとして４分割フォトダイオードを用いたが、分割タイプでないフォトダイオードを複数用いて、プリズムやビームスプリッタで光学的に分割してもよい。さらに、本実施形態では、複数の計測部５０（受光素子５２ａ）を配置する例を説明したが、１つの計測部５０（受光素子５２ａ）のみを配置し、並進方向における計測光ＭＬの変動量のみを計測してもよい。

＜第２実施形態＞
本発明に係る第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態を基本的に引き継ぐものであるため、第１実施形態と異なる点について以下に説明する。第１実施形態では、アクチュエータ３４〜３６で投影光学系３０の各光学素子を駆動することにより、および／または、調整部７１で投影光学系３０内の雰囲気（温度、圧力）を調整することにより、基板上での露光光ＥＬの照射位置の補正を行った。本実施形態では、原版Ｍと基板Ｗとの相対位置を変更することにより、基板上での露光光ＥＬの照射位置の補正を行う例を説明する。

本実施形態の場合、制御部６０は、受光素子５２ａ上での計測光ＭＬの変動量から、基板上での露光光ＥＬの変動量を推定する。具体的には、事前に設定された換算係数を用いて、受光素子５２ａ上での計測光ＭＬの変動量を、基板上での露光光ＥＬの変動量に換算する。そして、制御部６０は、推定された露光光ＥＬの変動量が補正されるように、基板ステージ４０を駆動して基板Ｗの位置を制御（調整）する。

例えば、受光素子５２ａから出力された信号値を平均化、または回転成分を抽出して照明領域１１を移動平均しながら、座標変換、ゲイン調整およびフィルタリングなどを行うことで、露光光ＥＬの変動量を補正するための指令値を求める。そして、求めた指令値を、基板Ｗを走査するための指令値に足し合わせて基板ステージ４０に供給する。このように、基板ステージ４０の駆動により露光光ＥＬの変動量を補正する場合、投影光学系３０の光学素子を駆動するためのアクチュエータ３４〜３６を備えなくてもよいため、装置構成の簡素化を図ることができる。また、本実施形態では、露光光ＥＬの変動量を補正するための指令値を基板ステージ４０に供給する構成を説明したが、原版ステージ２０に供給する構成であってもよい。また、露光光ＥＬの変動量の補正を、基板ステージ４０と原版ステージ２０との駆動で相対的に行ってもよい。さらに、投影光学系３０を駆動する駆動機構が設けられている場合には、露光光ＥＬの変動量の補正を、投影光学系３０の駆動によって行ってもよい。

＜第３実施形態＞
本発明に係る第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態および／または第２実施形態を基本的に引き継ぐものであるため、それらの実施形態と異なる点について以下に説明する。

計測部５０では、投光部５１（光源５１ａ）において、計測光ＭＬの出射方向や出射位置に変動が生じることがある。このように、投光部５１において計測光ＭＬの出射方向や出射位置に変動（即ち、目標出射方向／位置からのずれ）が生じると、投影光学系３０に所望の入射角度および入射位置で計測光ＭＬを入射させることが困難になる。その結果、受光素子５２ａ上での計測光ＭＬの変動量から換算される基板上での露光光ＥＬの変動量に、計測部５０自体に起因する誤差が生じうる。この誤差は、露光光ＥＬには発生していない計測だまされ成分である。そのため、当該誤差が生じている受光素子５２ａの受光結果に基づいて基板上での露光光ＥＬの変動量を推定し、その露光光ＥＬの変動量に基づいて基板上への露光光ＥＬの照射位置を補正すると、コントラスト低下や像ずれという結像性能の低下が生じうる。

そこで、本実施形態の計測部５０は、投光部５１（光源５１ａ）から出射される光束の出射角度および出射位置の少なくとも一方（以下では「出射角度等」と呼ぶことがある）を検出する検出部５４を有する。つまり、検出部５４は、投影光学系３０へ入射する計測光ＭＬの入射角度および入射位置の少なくとも一方（以下では「入射角度等」と呼ぶことがある）を、計測部５０に起因する計測光ＭＬのオフセット位置変動量として検出するように構成されうる。また、本実施形態の場合、制御部６０は、検出部５４で検出されたオフセット位置変動量に基づいて、受光素子５２ａ上での計測光ＭＬの変動量を補正し、それにより得られた値に基づいて、基板上での露光光ＥＬの変動量を推定することができる。

図４は、第３実施形態の露光装置３００の構成を示す概略図である。本実施形態の露光装置３００は、第１実施形態の露光装置１００と比べ、計測部５０に検出部５４が設けられている点で異なる。それ以外の構成については、第１実施形態の露光装置１００と同様であるため説明を省略する。

検出部５４は、投影光学系３０の外部に設けられ、例えば、ビームスプリッタ５４ａ（第２分岐部）と、受光素子５４ｂ（第２受光素子）と、受光素子５４ｃ（第３受光素子）と、ミラー５４ｄとを含みうる。検出部５４の各構成部品（ビームスプリッタ５４ａ、受光素子５４ｂ、５４ｃ、ミラー５４ｄ）は、投影光学系３０と相対的に固定されており、好ましくは投影光学系３０に取り付けられている。また、本実施形態の計測部５０の構成では、投光部５１のミラー５１ｂの代わりにビームスプリッタ５５（分岐部）が設けられている。

投光部５１の光源５１ａから射出された光束はビームスプリッタ５５で２つの光束に分岐される。ビームスプリッタ５５で分岐された２つの光束のうち一方の光束は、計測光ＭＬとして投影光学系３０内に導光され、他方の光束は、計測光ＭＬの入射角度等を検出するための検出光ＤＬとして検出部５４（ビームスプリッタ５４ａ）に導光される。検出部５４に導光された検出光ＤＬは、ビームスプリッタ５４ａで２つの光束に分岐され、一方の光束（第１検出光ＤＬ１）はミラー５４ｄを介して受光素子５４ｂに導光され、他方の光束（第２検出光ＤＬ２）は受光素子５４ｃに導光される。ここで、受光素子５４ｂ、５４ｃは、例えば、受光部５２の受光素子５２ａと同様の構成であり、４分割フォトダイオードによって構成されうる。したがって、受光素子５４ｂ、５４ｃの各々において受光面での検出光ＤＬの変動量を求める方法は、受光部５２の受光素子５２ａにおいて受光面５３での計測光ＭＬの変動量を求める方法（第１実施形態で説明した内容）と同様である。

受光素子５４ｂで受光される第１検出光ＤＬ１の光路長と、受光素子５４ｃで受光される第２検出光ＤＬ２の光路長とは、既知で且つ互いに異なる長さに設定される。このように第１検出光ＤＬ１と第２検出光ＤＬ２とで光路長を互いに異ならせると、受光素子５４ｂの受光面での第１検出光ＤＬの変動量と、受光素子５４ｃの受光面での第２検出光ＤＬの変動量とが互いに異なる。そのため、制御部６０は、受光素子５４ｂで得られる第１検出光ＤＬの変動量と、受光素子５４ｄで得られる第２検出光ＤＬの変動量との差に基づいて、投光部５１（光源５１ａ）から出射される光束の出射角度等を検出することができる。また、投光部５１（光源５１ａ）、ビームスプリッタ５５および投影光学系３０の位置関係が既知であるため、当該出射角度等に基づいて、投影光学系３０への計測光ＭＬの入射角度等をオフセット位置変動量として求めることができる。

一方、投影光学系３０を通過した計測光ＭＬは、受光部５２の受光素子５２ａ（受光面５３）で受光される。受光素子５２ａで得られる計測光ＭＬの変動量は、投影光学系３０の各光学素子の振動に起因する成分、投影光学系３０内の雰囲気ゆらぎに起因する成分、および投影光学系３０への計測光ＭＬの入射角度等の誤差など計測部５０自体に起因する成分を含みうる。本実施形態の場合、制御部６０は、受光素子５２ａ上での計測光ＭＬの変動量から、検出部５４で検出されたオフセット位置変動量を除去し、それにより得られた値に基づいて、基板上での露光光ＥＬの変動量を推定する。このように、計測部５０自体に起因するオフセット位置変動量を除去して得られた値に基づいて、基板上での露光光ＥＬの変動量を推定することで、基板上での露光光ＥＬの照射位置の補正を精度よく行うことができる。

＜第４実施形態＞
本発明に係る第４実施形態について説明する。本実施形態では、オフセット位置変動量を検出する検出部５４を計測部５０に設けた第３実施形態の変形例について説明する。本実施形態は、第３実施形態を基本的に引き継ぐものであるため、第３実施形態と異なる点について以下に説明する。

図５は、第４実施形態の露光装置４００の構成を示す概略図である。本実施形態の露光装置４００は、第３実施形態の露光装置３００と比べ、計測部５０（検出部５４）から受光素子５４ｃが削除されている。即ち、本実施形態の検出部５４は、受光素子５４ｂ（第２受光素子）によって構成されている。

投光部５１の光源５１ａから射出された光束はビームスプリッタ５５で２つの光束に分岐される。ビームスプリッタ５５で分岐された２つの光束のうち一方の光束は、計測光ＭＬとして投影光学系３０内に導光され、他方の光束は、計測光ＭＬの入射角度等を検出するための検出光ＤＬとして受光素子５４ｂに導光される。ここで、本実施形態の計測部５０は、受光素子５４ｂで受光される検出光ＤＬの光路長が、受光部５２の受光素子５２ａで受光される計測光ＭＬの光路長と略同一になるように構成されている。例えば、検出光ＤＬは、計測光ＭＬの光路長と略同一になるように、複数のミラーによって引き回されて受光素子５４ｂで受光される。

具体的には、計測光ＭＬの光路と検出光ＤＬの光路とが略同一になるように、検出部５４を構成する。計測光ＭＬの光路長は、投影光学系３０における複数の光学素子を経由するため、検出光ＤＬの光路を装置内で一直線に結ぶことは現実的ではない。そのため、折り曲げミラーやレトロリフレクタ―等の光学素子を用いて、限られたスペースの中で光路長を稼ぐことが望ましい。また、これらの光路長を拡大するための光学素子は、投影光学系３０に相対的に固定されているとよく、好ましくは投影光学系３０に取り付けられるとよい。これにより、投影光学系３０単体で計測光ずれを計測することができるため、露光装置の組み立て前に、投影光学系ユニット単体としてのユニット検査などに用いることができる。

このような構成では、投影光学系３０において各光学素子の振動や雰囲気ゆらぎが生じていないと仮定した場合、受光素子５２ａ上での計測光ＭＬの変動量と受光素子５４ｂ上での検出光ＤＬの変動量とが同じになりうる。つまり、受光素子５２ａで得られた計測光ＭＬの変動量と、受光素子５４ｂで得られた検出光ＤＬの変動量との差が、投影光学系３０における各光学素子の振動や雰囲気ゆらぎに起因する成分となる。したがって、制御部６０は、受光素子５２ａ上での計測光ＭＬの変動量から、受光素子５４上での検出光ＤＬの変動量を除去し、それにより得られた値に基づいて、基板上での露光光ＥＬの変動量を推定することができる。

ここで、光路長が略同一とは、計測光ＭＬまたは検出光ＤＬの変動（例えば傾き変動）が生じても、それによって生じる受光素子上での受光位置の変動量が略同一と見なすことができる程度の範囲を意味する。これは、アプリケーションによって異なり、目的である位置変動の計測精度（分解能）や、光源５１ａからの光束の射出角度等の変動量によってその範囲は変わりうる。例えば、光源５１ａおよびその固定系による計測光ＭＬの傾き変動が１０μｒａｄ程度ある場合であって、光路長誤差による計測誤差を１０ｎｍ以下に設定したい場合は、その光路長誤差は１ｍｍ程度に抑える必要がある。この場合、略同一な光路長とは、その光路長差が１ｍｍ以下相当となる。一方、光路長誤差による計測誤差が１μｍ程度と大きな量が許容される場合には、その光路長誤差は１００ｍｍ程度で良い。この場合、略同一な光路長とは、その光路長差が１００ｍｍ以下で良く、先の例に比べて大きな光路長差でも略同一とみなすことができる。

＜第５実施形態＞
本発明に係る第５実施形態について説明する。本実施形態では、第１〜第４実施形態で説明した露光装置で行われる露光処理について説明する。図６は、露光処理を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートの各工程は、制御部６０によって制御されうる。

Ｓ１では、制御部６０は、不図示の基板搬送機構を用いて、基板Ｗを基板ステージ４０上に搬入し、基板ステージ４０に基板Ｗを保持させる。Ｓ２では、制御部６０は、グローバルアライメント処理を行う。例えば、制御部６０は、アライメントスコープ（不図示）を用いて、基板Ｗにおける複数のショット領域のうちサンプルショット領域に形成されたアライメントマークの位置を計測し、その計測結果を統計処理することにより複数のショット領域の配列情報を得る。

Ｓ３では、制御部６０は、複数のショット領域の各々について走査露光を順次行い、各ショット領域（具体的には、その上の感光材（レジスト））に原版Ｍのパターンを潜像パターンとして転写する。Ｓ３における各ショット領域の走査露光では、上述した第１〜第４実施形態で説明したように、計測部５０により投影光学系３０の光学特性を計測し、その計測結果に基づいて、基板上への露光光ＥＬの照射位置の補正が行われる。即ち、各ショット領域の走査露光において、計測部５０での計測結果に基づいた露光光ＥＬの照射位置の補正がリアルタイムで行われうる。

Ｓ４では、制御部６０は、不図示の基板搬送機構を用いて、基板ステージ４０から基板Ｗを搬出する。Ｓ５では、制御部６０は、走査露光を行うべき次の基板があるか否かを判断する。次の基板がある場合にはＳ１に戻り、当該次の基板に対して走査露光を行う。一方、次の基板がない場合には終了する。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像（加工）する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１０：照明光学系、２０：原版ステージ、３０：投影光学系、４０：基板ステージ、５０：計測部、５１：投光部、５２：受光部、５３：受光面、５４：検出部、６０：制御部、１００：露光装置

Claims (17)

1. 基板を露光する露光装置であって、
   露光光により原版のパターン像を前記基板に投影する投影光学系と、
   前記露光光が経由する前記投影光学系の光学素子を経由して前記投影光学系から射出された計測光を用いて、前記投影光学系の光学特性を計測する計測部と、
   前記計測部での計測結果に基づいて、前記基板上での前記露光光の照射位置を補正する制御部と、
   を含み、
   前記計測部は、前記計測光を受光する受光素子を含み、
   前記受光素子は、前記投影光学系に取り付けられている、ことを特徴とする露光装置。
2. 前記受光素子は、前記計測光を受光する受光面を有し、
   前記受光面は、前記投影光学系の結像位置とは異なる位置に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記計測部は、前記投影光学系内に前記計測光を投光する投光部を更に含み、
   前記投光部は、前記投影光学系に取り付けられている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記投光部は、前記計測光を前記投影光学系の光軸に平行に投光する、ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記投光部は、前記原版と前記投影光学系との間に配置されている、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の露光装置。
6. 前記投影光学系は、両側テレセントリック光学系で構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置。
7. 前記受光素子は、フォトダイオードを含む、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
8. 前記制御部は、前記投影光学系における光学素子の駆動、前記投影光学系内の雰囲気の調整、前記原版と前記基板との相対位置の変更のうち少なくとも１つにより、前記基板上での前記露光光の照射位置を補正する、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の露光装置。
9. 前記投影光学系は、複数の光学素子を含み、
   前記制御部は、前記受光素子上での前記計測光の位置変動の周波数成分に基づいて、前記複数の光学素子の中から、前記露光光の位置変動に影響を与えている光学素子を特定し、特定した光学素子を駆動することにより前記基板上での前記露光光の照射位置を補正する、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の露光装置。
10. 前記制御部は、前記受光素子上での前記計測光の位置変動の周波数成分に基づいて、前記投影光学系内の雰囲気ゆらぎが前記露光光の位置変動に影響を与えていると特定した場合、前記投影光学系内の雰囲気を調整することにより前記基板上での前記露光光の照射位置を補正する、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の露光装置。
11. 前記制御部は、前記受光素子上での前記計測光の受光位置に基づいて、前記投影光学系内での前記露光光の位置変動を推定し、推定した前記露光光の位置変動に応じて前記基板上での前記露光光の照射位置を補正する、ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の露光装置。
12. 前記計測部は、前記投影光学系内への前記計測光の入射角度および入射位置の少なくとも一方を検出する検出部を更に有し、
    前記制御部は、前記検出部での検出結果に更に基づいて、前記投影光学系内での前記露光光の位置変動を推定する、ことを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
13. 前記検出部は、前記投影光学系内に投光される前の前記計測光から一部の光を検出光として分岐する分岐部と、前記投影光学系を介さずに前記検出光を受光する第２受光素子とを有し、前記第２受光素子上での前記検出光の受光位置に基づいて、前記投影光学系内への前記計測光の入射位置および入射角度の少なくとも一方を検出する、ことを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
14. 前記第２受光素子は、前記検出光の光路長と前記計測光の光路長とが同じになるように配置され、
    前記制御部は、前記受光素子上での前記計測光の位置変動と前記第２受光素子上での前記検出光の位置変動との差に基づいて、前記投影光学系内での前記露光光の位置変動を推定する、ことを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
15. 前記検出部は、前記検出光を第１検出光と第２検出光とに分岐する第２分岐部と、前記投影光学系を介さずに前記第２検出光を受光する第３受光素子とを更に含み、
    前記第２受光素子は、前記第１検出光を受光し、
    前記制御部は、前記第２受光素子上での前記第１検出光の位置変動と前記第３受光素子上での前記第２検出光の位置変動との差に基づいて、前記受光素子上での前記計測光の位置変動を補正し、それにより得られた値に基づいて前記投影光学系内での前記露光光の位置変動を推定する、ことを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
16. 前記第２受光素子で受光される前記第１検出光の光路長と、前記第３受光素子で受光させる前記第２検出光の光路長とは互いに異なる、ことを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
17. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    前記工程で露光を行われた前記基板を現像する工程と、を含み、
    現像された前記基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。

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