JP2022047669A - 露光装置、及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステージの移動を考慮してステージの位置の計測結果を補正することで露光性能を向上させる方法の提供。【解決手段】露光装置１００は、第１の反射面２を有し、基板及び原版の一方を保持しながら所定の周波数で往復移動する第１のステージ１と、第１の反射面２によって反射された第１の計測光３０を受光することで、第１のステージ１の位置を計測する第１の計測部３と、第２の反射面１２を有し、基板及び原版の他方を保持する第２のステージ１１と、第２の反射面１２によって反射された第２の計測光３１を受光することで、第２のステージ１１の位置を計測する第２の計測部３３と、第２のステージ１１より第１のステージ１に近接して配置されていると共に、内部を伝搬する第３の計測光の波長を計測する第３の計測部９と、第３の計測部９による計測結果と所定の周波数とに基づいて、第２の計測部３３の計測結果を補正する制御部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置、及び物品の製造方法に関する。

露光装置においては、ステージの位置を高精度に計測することで露光性能を向上させることが求められている。
そして、干渉計を用いてステージの位置を計測する際には、ステージに向けて射出する計測光の波長の変化に注意する必要がある。

すなわち、計測光が伝搬する空間の温度、湿度又は気圧等の環境が変化すると、それに伴い空間の屈折率が変化することで計測光の波長が変化してしまうため、干渉計によってステージの位置を計測する際に誤差が生じてしまう。
特許文献１は、空気振動源から干渉計の光路及び波長検出器それぞれまでの距離の間の差に基づいて干渉計からの計測光の波長を補正することによって、空気振動源からの音波の影響に伴う干渉計による計測値の変化を補正する露光装置を開示している。

特開２００８－１４５２０３号公報

また、基板を露光する際にステージを往復移動させる露光装置では、干渉計から射出されるステージの位置を計測するための計測光が伝搬する空間の環境、特に気圧が時間変化することで、空間の屈折率ひいては計測光の波長が時間変化してしまう。
一方、特許文献１に開示されている露光装置では、空気振動源から干渉計の光路までの距離に基づいて計測光の波長を補正しており、そのようなステージの移動に伴う計測光の波長の時間変化については考慮していない。
そこで本発明は、ステージの移動を考慮してステージの位置の計測結果を補正することで露光性能を向上させることができる露光装置を提供することを目的とする。

本発明に係る露光装置は、原版に形成されたパターンを基板に転写するように基板を露光する露光装置であって、第１の方向に垂直な第１の反射面が配置されていると共に、基板及び原版の一方を保持しながら第１の方向において所定の周波数で往復移動する第１のステージと、第１の反射面に向けて第１の計測光を射出した後に第１の反射面によって反射された第１の計測光を受光することによって、第１のステージの第１の方向における位置を計測する第１の計測部と、第１の方向に垂直な第２の反射面が配置されていると共に、基板及び原版の他方を保持する第２のステージと、第２の反射面に向けて第２の計測光を射出した後に第２の反射面によって反射された第２の計測光を受光することによって、第２のステージの第１の方向における位置を計測する第２の計測部と、第２のステージに比べて第１のステージに近接して配置されていると共に、内部を伝搬する第３の計測光の波長を計測する第３の計測部と、第３の計測部による計測結果と所定の周波数とに基づいて、第２の計測部の計測結果を補正する制御部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、ステージの移動を考慮してステージの位置の計測結果を補正することで露光性能を向上させることができる露光装置を提供することができる。

第一実施形態に係る露光装置の一部拡大模式的断面図。 第一実施形態に係る露光装置における計測光の波長の時間変化を模式的に示した図。 第一実施形態に係る露光装置において計測光の波長の時間変化に含まれる所定の周波数領域の成分を取得する処理を示したフローチャート。 第二実施形態に係る露光装置の一部拡大模式的上面図。

以下に、本実施形態に係る露光装置を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す図面は、本実施形態を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている。
また以下では、基板ステージの基板載置面に垂直な方向をｚ方向、基板載置面内において互いに直交する（垂直な）二つの方向をそれぞれｘ方向及びｙ方向と定義する。

［第一実施形態］
露光装置に設けられているステージの位置決め精度の向上は、露光性能に直結するため極めて重要である。
そして、ステージの位置決め精度を向上させるためには、干渉計等のステージの位置を計測するための手段の計測精度を向上させることが求められる。

また、計測光が伝搬する空間の環境が変化することによって計測光の波長が変化すると、干渉計の計測結果において誤差が生じる。
そして従来、そのような誤差を補正する手段として、真空空間を伝搬した参照光及び所定の空間を伝搬した計測光それぞれの波長を比較することで、所定の空間の環境の変化に伴う計測光の波長の変化量を検出することができる波長トラッカが用いられる。

一般的に、波長トラッカのサイズは大きいため、干渉計からの計測光が伝搬する光路の近傍に配置することができない場合がある。
また、露光装置においては、基板を保持して移動する基板ステージと原版を保持して移動する原版ステージとが設けられている。
そのため、各ステージに波長トラッカを設けようとすると、コスト、工数及びサイズが増大してしまう。

そこで本実施形態は、コスト、工数及びサイズの増大を抑制しつつ、ステージの位置の計測誤差を高精度に補正することでステージの位置決め精度を向上させることができる、露光装置を提供する事を目的としている。
具体的には、本実施形態によれば、以下に示すように基板ステージが設けられている空間に近接して配置された波長トラッカによる計測結果を用いて、原版ステージの位置を計測するための計測光が伝搬する空間の環境の変化を推測する。
そして、当該計測光の波長の変化量を推測し、推測された波長の変化量に基づいて原版ステージの位置の計測結果を補正することで、ステージの位置決め精度の向上を実現している。

より具体的には、露光装置に設けられている基板ステージや原版ステージ等のステージの位置を計測するために、干渉計を用いた測長システムが採用されている。
干渉計を用いた測長システムは、計測光の波長に基づいて位置計測を行っている。

そのため、ステージの位置を計測する際に計測光が伝搬する空間の環境、すなわち温度、湿度又は気圧等の変化に応じて空間内の気体、すなわち空気の屈折率が変化すると、伝搬する計測光の波長が変化する。
この場合、ステージの位置の計測結果において誤差が発生することで、ステージの位置決め精度が低下してしまう。
従って、露光装置に設けられる干渉計を用いた測長システムでは、計測光の波長の変化に応じて、計測値を補正する必要がある。

干渉計における計測光の波長を補正する方法としては、計測光が伝搬する経路の環境、すなわち温度、湿度や気圧の大きさを検出し、検出した結果から計測光が伝搬する経路における屈折率の変化を算出する方法がある。
また、そのような方法の一例として、真空空間内を伝搬する参照光と所定の空間内を伝搬する計測光とのそれぞれによって同一の計測対象の位置を計測し、双方の計測値を比較することによって、所定の空間内の屈折率を算出する方法がある。

このような補正方法は、波長トラッカ又は波長コンペンセータと呼称される、干渉計を用いた測長システムのメーカから提供される装置において用いられている。
ここで、所定の空間を伝搬する計測光の波長をλ、真空空間内を伝搬する参照光の波長をλ_ｖ、所定の空間の屈折率をｎとすると、以下の式（１）が満たされる。
λ＝λ_ｖ／ｎ ・・・（１）

すなわち、波長トラッカは、所定の空間内の屈折率ｎを計測することができ、所定の空間内の屈折率ｎを把握することによって、計測光の波長λを算出することができる。
そして上記のように、干渉計は、計測光の波長及び位相に基づいて位置を計測するためのセンサであることから、計測光の波長が変化すると位置の計測結果において誤差が発生する。
そのため、計測光の波長を正確に算出することができれば、干渉計による位置の計測結果における誤差を補正することができる。

図１（ａ）及び（ｂ）は、第一実施形態に係る露光装置１００の一部拡大模式的断面図を示している。

図１（ａ）及び（ｂ）に示されているように、本実施形態に係る露光装置１００は、基板ステージ１（第１のステージ）、原版ステージ１１（第２のステージ）及び投影光学系１３を備えている。
そして本実施形態に係る露光装置１００では、不図示の光源からの露光光を用いて不図示の原版に形成されたパターンを不図示の基板に転写するように露光を行うことができる。
ここで、保持部１５によって保持されている投影光学系１３は、不図示の原版を通過した露光光を不図示の基板上に導光する。

また本実施形態に係る露光装置１００では、以下に示すように干渉計を用いた測長システムを利用して基板ステージ１及び原版ステージ１１それぞれの位置を計測している。

基板ステージ１は、不図示のウエハ等の基板を保持して少なくともｙ方向（第１の方向）において走査移動すると共に、ｘ方向においてステップ移動することができる。
そして、基板ステージ１上には基板ステージ１のｙ方向における位置を計測するためのミラー２（第１の反射面）が配置されており、干渉計３（第１の計測部、第１の干渉計）とミラー２との間で位置計測用の計測光３０（測長ビーム、第１の計測光）が伝搬する。

すなわち干渉計３は、ミラー２に向けて計測光３０を射出した後にミラー２によって反射された計測光３０を受光する。
そして、ミラー２によって反射された計測光３０と不図示の参照光（第１の参照光）との干渉から干渉計３とミラー２との間の距離を計測する。

次に干渉計３からは、ミラー２によって反射された計測光３０と不図示の参照光とを互いに干渉させることで得られる干渉光４が光ピックアップ５へ射出される。
そして光ピックアップ５は、干渉光４を受光した後、光ファイバ６を介して干渉光４を信号処理基板８へ出力する。
そして信号処理基板８は、入力された干渉光４を光電変換することで、基板ステージ１のｙ方向における位置を算出する。

また信号処理基板８には、空間の屈折率を検出するための波長トラッカ９（第３の計測部）から出力された計測光が光ファイバ３７を介して入力される。
上記のように、波長トラッカ９は、真空空間内を伝搬する計測光（第４の計測光）と所定の空間内を伝搬する計測光（第３の計測光）とのそれぞれによって同一の計測対象の位置を計測し、双方の計測値を比較することによって所定の空間内の屈折率を算出する。
換言すると、波長トラッカ９は、原版ステージ１１に比べて基板ステージ１に近接して配置されており、内部を伝搬する計測光の波長を計測することで、基板ステージ１が設けられている空間の屈折率を算出することができる。

そして信号処理基板８は、波長トラッカ９によって取得された基板ステージ１が設けられている空間の屈折率の計測値をケーブル２１を介して波長補正手段２０（制御部）に伝送する。
その後、波長補正手段２０は、信号処理基板８から伝送された屈折率の値から、基板ステージ１が設けられている空間内を伝搬する計測光３０の波長の変化量をリアルタイムに算出する。
そして波長補正手段２０は、算出された計測光３０の波長の変化量を用いて基板ステージ１のｙ方向における位置の計測結果を補正する。

また本実施形態に係る露光装置１００では、上記と同様の方法を用いて、不図示の原版を保持してｙ方向に走査移動する原版ステージ１１のｙ方向における位置も計測している。

すなわち、図１（ａ）及び（ｂ）に示されているように、原版ステージ１１上に設けられたミラー１２（第２の反射面）と干渉計３３（第２の計測部、第２の干渉計）との間で位置計測用の計測光３１（測長ビーム、第２の計測光）が伝搬する。
換言すると、干渉計３３は、ミラー１２に向けて計測光３１を射出した後にミラー１２によって反射された計測光３１を受光することによって、原版ステージ１１のｙ方向における位置を計測する。

そして干渉計３３からは、ミラー１２によって反射された計測光３１と不図示の参照光（第２の参照光）とを互いに干渉させることで得られる干渉光３４が光ピックアップ３５へ射出される。
次に光ピックアップ３５は、干渉光３４を受光した後、光ファイバ３６を介して干渉光３４を信号処理基板８へ出力する。

そして信号処理基板８は、入力された干渉光３４を光電変換することで、原版ステージ１１のｙ方向における位置を算出する。

次に、本実施形態に係る露光装置１００において原版ステージ１１のｙ方向における位置の計測結果を補正する方法について説明する。

露光装置において、原版ステージ１１が配置されている空間及び基板ステージ１が配置されている空間それぞれに波長トラッカを設けることは、装置の大型化に繋がるため好ましくない。
そこで、従来の露光装置では原版ステージ１１及び基板ステージ１それぞれが配置されている空間の環境、すなわち温度、湿度及び気圧は互いに同一であるという前提を置いている。
そして、それに基づき、基板ステージ１が配置されている空間に設けられた波長トラッカ９によって算出された屈折率の値を用いて、原版ステージ１１の位置の計測結果を補正している。

しかしながら、走査露光装置を用いて露光を行う場合には、一般的に基板ステージ１及び原版ステージ１１はそれぞれ、互いに逆方向に走査移動する。
すなわち、図１（ｂ）に示されているように、例えば基板ステージ１が＋ｙ方向に走査移動する場合には、原版ステージ１１は－ｙ方向に走査移動する。
換言すると、原版ステージ１１は、基板ステージがｙ方向の一方の向きに移動する際には他方の向きに移動するように、ｙ方向において基板ステージ１と同一の周波数ｆで往復移動する。

そして、所定の空間における気圧は、当該空間内に設けられているステージが移動することによって生じる風圧に応じて変化する。
そのため、基板ステージ１が＋ｙ方向に走査移動することで基板ステージ１が設けられている空間の気圧が変化する一方で、原版ステージ１１が－ｙ方向に走査移動することで原版ステージ１１が設けられている空間の気圧が変化する。

具体的には、基板ステージ１が＋ｙ方向に走査移動した場合には、基板ステージ１のｙ方向における位置を計測するための計測光３０が伝搬する空間内の空気は膨張するため、当該空間の気圧は減少する。
一方、基板ステージの＋ｙ方向への走査移動と同期して、原版ステージ１１が－ｙ方向に走査移動すると、原版ステージ１１のｙ方向における位置を計測するための計測光３１が伝搬する空間内の空気は圧縮されるため、当該空間の気圧は増大する。

また、不図示の基板上に形成されている複数のショット領域それぞれに対して露光を行うために基板ステージ１は周期的に＋ｙ方向の走査移動と－ｙ方向の走査移動とを繰り返す。
一方で、原版ステージ１１は基板ステージ１とは逆位相で－ｙ方向の走査移動と＋ｙ方向の走査移動とを繰り返す。

従って、計測光３１が伝搬する空間内における気圧と、計測光３０が伝搬する空間内における気圧とはそれぞれ、互いに逆位相であるように周期的に時間変化する。
加えて、一般的に原版ステージ１１は基板ステージ１に比べて大きい速度で走査移動するため、原版ステージ１１が設けられている空間における気圧の時間変化の振幅と、基板ステージ１が設けられている空間における気圧の時間変化の振幅とも互いに異なる。

本実施形態に係る露光装置１００では、上記の特徴を利用して、基板ステージ１が配置されている空間に設けられた波長トラッカ９によって算出された屈折率の値を用いて、原版ステージ１１のｙ方向における位置の計測結果を以下のように補正する。

図２（ａ）は、本実施形態に係る露光装置１００において所定の基板を露光する際に波長トラッカ９によって計測される計測光の波長λ_ｗの時間変化を模式的に示している。
なお、ここで波長トラッカ９によって計測される計測光の波長λ_ｗの時間変化は、波長トラッカ９が設けられている空間の環境、すなわち温度、湿度又は気圧の変化に伴う当該空間の屈折率の時間変化と等価である。
また、波長トラッカ９は基板ステージ１が配置されている空間、すなわち計測光３０が伝搬する空間に設けられていることから、図２（ａ）に示されている波長λ_ｗの時間変化は、計測光３０の波長の時間変化と考えることができる。

本実施形態に係る露光装置１００のように、露光装置内の空間の温度が精密に制御されている場合には、空間の屈折率の変化に対しては、当該空間の気圧の変動が支配的となる。
そして、基板ステージ１が走査移動する際に波長トラッカ９によって計測される計測光の波長の時間変化λ_ｗ（ｔ）は、以下の式（２）のように表すことができる。
λ_ｗ（ｔ）＝λ_ｗ ^ｌｏｗ（ｔ）＋λ_ｗ ^ｈｉｇｈ（ｔ） ・・・（２）
ここで、λ_ｗ ^ｌｏｗ（ｔ）は大気圧の時間変化による成分、λ_ｗ ^ｈｉｇｈ（ｔ）は基板ステージ１が走査移動する際に生じる風圧の時間変化による成分である。

ここでλ_ｗ ^ｈｉｇｈ（ｔ）は、基板の複数のショット領域を露光する際に基板ステージ１が所定の周波数で往復して行う複数回の走査移動に従って時間変化すると考えられる。
すなわち、例えば基板ステージ１の走査移動の周波数がｆ［Ｈｚ］であった場合、λ_ｗ ^ｈｉｇｈ（ｔ）も周波数ｆ［Ｈｚ］で変化する。
このときλ_ｗ ^ｈｉｇｈ（ｔ）は、以下の式（３）のように表される。

すなわち、時刻ｔがｔ_０からｔ_１までの間に基板ステージ１が複数回の走査移動を行うことに伴って、λ_ｗ ^ｈｉｇｈ（ｔ）は、振幅Ｍ及び周波数ｆで時間変化する正弦関数で表すことができる。

一方、大気圧は非常に低い周波数で時間変化するため、λ_ｗ ^ｌｏｗ（ｔ）は基板ステージ１の走査移動の周波数ｆに比べて十分低い周波数で時間変化すると考える。

以上から、波長トラッカ９によって計測される計測光の波長λ_ｗは、図２（ａ）に示されているように時間変化すると考えることができる。
なお、波長トラッカ９によって計測される計測光の波長の時間変化λ_ｗ（ｔ）のうち、基板ステージ１の走査移動によって変動する成分λ_ｗ ^ｈｉｇｈ（ｔ）の周期Ｔ_ｓは、走査移動の周波数ｆが５Ｈｚであった場合には、Ｔ_ｓ＝１／ｆ＝０．２秒となる。

そして、上記のように基板ステージ１及び原版ステージ１１はそれぞれ、互いに逆方向に走査移動する。
そのため、計測光３１が伝搬する空間内における気圧の時間変化と、計測光３０が伝搬する空間内における気圧の時間変化とは、互いに逆位相となる。

従って、原版ステージ１１が配置されている空間に波長トラッカを設けた場合、当該波長トラッカによって計測される計測光の波長の時間変化、すなわち計測光３１の波長の時間変化は、計測光３０の波長の時間変化に対して逆位相になると考えられる。
また、原版ステージ１１の走査移動速度と基板ステージ１の走査移動速度とも互いに異なるため、計測光３１の波長の時間変化の振幅と計測光３０の波長の時間変化の振幅とも互いに異なると考えられる。

以上を考慮すると、計測光３１の波長の時間変化λ_ｒ（ｔ）は、以下の式（４）のように表すことができる。
λ_ｒ（ｔ）＝λ_ｒ ^ｌｏｗ（ｔ）＋λ_ｒ ^ｈｉｇｈ（ｔ） ・・・（４）
ここで、λ_ｒ ^ｈｉｇｈ（ｔ）は、

であり、ａは基板ステージ１の走査移動における最大速度に対する原版ステージ１１の走査移動における最大速度の比に伴う係数（所定の係数）である。
一方、大気圧の時間変化は、原版ステージ１１が配置されている空間と基板ステージ１が配置されている空間とで互いに等しいと考えられるため、以下の式（５）が満たされると考えることができる。
λ_ｒ ^ｌｏｗ（ｔ）＝λ_ｗ ^ｌｏｗ（ｔ） ・・・（５）

以上より、計測光３１の波長の時間変化λ_ｒ（ｔ）は、以下の式（６）のように書き直すことができる。
λ_ｒ（ｔ）＝λ_ｗ ^ｌｏｗ（ｔ）－ａλ_ｗ ^ｈｉｇｈ（ｔ） ・・・（６）
図２（ｂ）は、本実施形態に係る露光装置１００において上記に示した方法によって求められた計測光３１の波長の時間変化λ_ｒ（ｔ）を示している。

以上のように、干渉計３からの計測光３０及び波長トラッカ９における計測光それぞれの波長は、基板ステージ１の移動に応じて変化する一方で、干渉計３３からの計測光３１の波長は、原版ステージ１１の移動に応じて変化する。
そして、基板ステージ１が配置されている空間に設けられた波長トラッカ９によって計測された値から、原版ステージ１１のｙ方向における位置を計測するための干渉計３３からの計測光３１が伝搬する空間の気圧の時間変化を推測する。

そして、計測光３１の波長の時間変化を推測し、干渉計３３によって得られた原版ステージ１１のｙ方向における位置の計測結果を補正する。
これにより、原版ステージ１１が配置されている空間に波長トラッカを設けること無く、干渉計３３による原版ステージ１１のｙ方向における位置の計測精度を向上することができる。

次に、波長トラッカ９によって計測される計測光の波長の時間変化λ_ｗ（ｔ）からλ_ｗ ^ｌｏｗ（ｔ）及びλ_ｗ ^ｈｉｇｈ（ｔ）を互いに分離する方法について説明する。

図３は、本実施形態に係る露光装置１００において波長トラッカ９によって計測される計測光の波長の時間変化λ_ｗ（ｔ）からλ_ｗ ^ｌｏｗ（ｔ）及びλ_ｗ ^ｈｉｇｈ（ｔ）を互いに分離する処理のフローチャートを示している。

まず、波長トラッカ９によって計測される計測光の波長の時間変化λ_ｗ（ｔ）からノイズ成分を除去するために、波長トラッカ９からの出力を不図示の第１のローパスフィルタに入力する（ステップＳ１）。
このとき、基板ステージ１の走査移動の周波数ｆより十分高い周波数で時間変化するノイズ成分は除去される一方で、周波数ｆに応じて時間変化する成分λ_ｗ ^ｈｉｇｈ（ｔ）は、正確に抽出される必要がある。

そのため、第１のローパスフィルタのカットオフ周波数は、基板ステージ１の走査移動の周波数ｆより大きい値に設定する。
すなわち、基板ステージ１のｙ方向の位置を計測するための計測光３０の波長の時間変化λ_ｗ（ｔ）は、以下の式（７）のように表すことができる。
λ_ｗ（ｔ）＝λ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｈｉｇｈ}（ｔ） ・・・（７）

また、基板ステージ１の走査移動の周波数ｆは、基板ステージ１の走査移動における速度やストロークに依存するため、第１のローパスフィルタのカットオフ周波数は、これらに応じて変化させることができる。
換言すると、第１のローパスフィルタのカットオフ周波数、すなわち第１のローパスフィルタによって選択される所定の周波数領域は、基板ステージ１の走査移動の周波数ｆに応じて決定される。
そして、このときの第１のローパスフィルタの出力値をλ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｈｉｇｈ}（ｔ）と表すこととする。

次に、上記のようにλ_ｗ ^ｌｏｗ（ｔ）は基板ステージ１の走査移動の周波数ｆに比べて十分に低い周波数で時間変化する成分である。
従って、波長トラッカ９によって計測される計測光の波長の時間変化λ_ｗ（ｔ）からλ_ｗ ^ｌｏｗ（ｔ）を抽出するために、波長トラッカ９からの出力を、周波数ｆより十分低いカットオフ周波数を有する第２のローパスフィルタに入力する（ステップＳ２）。ここで、周波数ｆより十分低いカットオフ周波数とは、例えば０．１Ｈｚである。
そして、このときの第２のローパスフィルタの出力値をλ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｌｏｗ}（ｔ）と表すこととする。

以上より、λ_ｗ ^ｌｏｗ（ｔ）は、第２のローパスフィルタの出力値λ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｌｏｗ}（ｔ）と以下の式（８）に表されるように対応付けることができる。
λ_ｗ ^ｌｏｗ（ｔ）＝λ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｌｏｗ}（ｔ） ・・・（８）
また、λ_ｗ ^ｈｉｇｈ（ｔ）は、第１のローパスフィルタ及び第２のローパスフィルタそれぞれの出力値λ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｈｉｇｈ}（ｔ）及びλ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｌｏｗ}（ｔ）と以下の式（９）に表されるように対応付けることができる。
λ_ｗ ^ｈｉｇｈ（ｔ）＝λ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｈｉｇｈ}（ｔ）－λ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｌｏｗ}（ｔ） ・・・（９）
このように式（８）及び（９）に基づいて、λ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｈｉｇｈ}（ｔ）及びλ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｌｏｗ}（ｔ）からλ_ｗ ^ｌｏｗ（ｔ）及びλ_ｗ ^ｈｉｇｈ（ｔ）を取得することができる（ステップＳ３）。

そして、計測光３１の波長の時間変化λ_ｒ（ｔ）は、式（６）に式（８）及び式（９）を代入することによって、以下の式（１０）のように表すことができる。
λ_ｒ（ｔ）＝λ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｌｏｗ}（ｔ）－ａ（λ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｈｉｇｈ}（ｔ）－λ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｌｏｗ}（ｔ）） ・・・（１０）

ここで、式（１０）に含まれる係数ａの値は、原版ステージ１１及び基板ステージ１それぞれの走査移動における最大速度の間の比で決定されるが、これに限らずオーバーレイ精度が改善するような所定の値に決定しても構わない。

以上のように、本実施形態に係る露光装置１００では、干渉計３によって基板ステージ１のｙ方向における位置を計測する（第１の計測ステップ）と共に、干渉計３３によって原版ステージ１１のｙ方向における位置を計測する（第２の計測ステップ）。
そして、波長トラッカ９によって計測光の波長を計測し（第３の計測ステップ）、波長トラッカ９によって計測された計測光の波長の時間変化をローパスフィルタに入力することによって、当該計測光の波長の時間変化のうち所定の周波数領域の成分を取得する。
具体的には、波長トラッカ９で計測された計測光の波長の時間変化を、走査移動の周波数ｆより高い第１のカットオフ周波数を有する第１のローパスフィルタと、周波数ｆより低い第２のカットオフ周波数を有する第２のローパスフィルタとのそれぞれに入力する。それにより、波長トラッカ９によって計測された計測光の波長の時間変化のうち第１の周波数領域の成分及び第２の周波数領域の成分をそれぞれ取得する。
すなわち、本実施形態に係る露光装置１００では、波長トラッカ９の計測値λ_ｗ（ｔ）から所定の周波数領域の成分λ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｈｉｇｈ}（ｔ）及びλ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｌｏｗ}（ｔ）をそれぞれ抽出する。また、それらの間の差に対してゲインａを乗じる。

そして、原版ステージ１１のｙ方向における位置を計測するための干渉計３３の計測光３１の波長の時間変化λ_ｒ（ｔ）を算出し、その結果を用いて原版ステージ１１のｙ方向における位置の計測値を補正する（補正ステップ）。
すなわち本実施形態に係る露光装置１００では、波長補正手段２０が、波長トラッカ９による計測結果と基板ステージ１の走査移動における周波数ｆとに基づいて、干渉計３３による原版ステージ１１のｙ方向における位置の計測結果を補正する。
これにより、原版ステージ１１のｙ方向における位置を計測するための干渉計３３の計測値を高精度に補正することができる。

なお本実施形態に係る露光装置１００では、ローパスフィルタを用いて波長トラッカ９の計測値λ_ｗ（ｔ）から所定の周波数領域の成分λ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｈｉｇｈ}（ｔ）及びλ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｌｏｗ}（ｔ）をそれぞれ抽出しているが、これに限られない。
例えば、移動平均フィルタ、バンドパスフィルタ又はハイパスフィルタ等を用いて、波長トラッカ９の計測値λ_ｗ（ｔ）から所定の周波数領域の成分を抽出しても構わない。

［第二実施形態］
図４は、第二実施形態に係る露光装置２００の一部拡大模式的上面図を示している。
図４に示されているように、本実施形態に係る露光装置２００では、基板ステージ１のｙ方向（第１の方向）における位置を計測するためのミラー２（第１の反射面）が基板ステージ１上に配置されている。

そして、干渉計３（第１の計測部、第１の干渉計）とミラー２との間で位置計測用の計測光３０（測長ビーム、第１の計測光）が伝搬する。
すなわち干渉計３は、ミラー２に向けて計測光３０を射出した後にミラー２によって反射された計測光３０を受光することによって、基板ステージ１のｙ方向における位置を計測する。

次に干渉計３からは、計測光３０と不図示の参照光（第１の参照光）とを互いに干渉させることで得られる干渉光４が光ピックアップ５へ射出される。
そして光ピックアップ５は、干渉光４を受光した後、光ファイバ６を介して干渉光４を信号処理基板８へ出力する。
そして信号処理基板８は、入力された干渉光４を光電変換することで、基板ステージ１のｙ方向における位置を算出する。

また信号処理基板８には、所定の空間の屈折率を検出するための波長トラッカ９から出力された計測光が光ファイバ３７を介して入力される。
そして信号処理基板８は、波長トラッカ９によって取得された所定の空間内の屈折率の計測値をケーブル２１を介して波長補正手段２０に伝送する。

その後、波長補正手段２０は、信号処理基板８から伝送された屈折率の値から、所定の空間内を伝搬する計測光３０の波長の変化量をリアルタイムに算出する。
そして波長補正手段２０は、算出された計測光３０の波長の変化量を用いて基板ステージ１のｙ方向における位置の計測結果を補正する。

このとき、波長トラッカ９によって計測される計測光３０の波長の時間変化λ_ｙ（ｔ）は、第一実施形態に係る露光装置１００と同様に、以下の式（１１）のように表すことができる。
λ_ｙ（ｔ）＝λ_ｙ ^ｌｏｗ（ｔ）＋λ_ｙ ^ｈｉｇｈ（ｔ） ・・・（１１）

ここで、λ_ｙ ^ｈｉｇｈ（ｔ）は、以下の式（１２）のように表される。

すなわち、時刻ｔがｔ_０からｔ_１までの間に基板ステージ１が複数回の走査移動を行うことに伴って、λ_ｙ ^ｈｉｇｈ（ｔ）は、振幅Ｍ及び周波数ｆで時間変化する正弦関数で表すことができる。
そして、λ_ｙ ^ｌｏｗ（ｔ）は大気圧の時間変化による成分であり、基板ステージ１の走査移動の周波数ｆに比べて十分低い周波数で時間変化すると考える。

また、本実施形態に係る露光装置２００では、基板ステージ１のｘ方向（第２の方向）における位置を計測するためのミラー１２（第２の反射面）も基板ステージ１上に配置されている。
そして、干渉計３３（第２の計測部、第２の干渉計）とミラー１２との間で位置計測用の計測光３１（測長ビーム、第２の計測光）が伝搬する。
すなわち干渉計３３は、ミラー１２に向けて計測光３１を射出した後にミラー１２によって反射された計測光３１を受光することによって、基板ステージ１のｘ方向における位置を計測する。

次に干渉計３３からは、計測光３１と不図示の参照光（第２の参照光）とを互いに干渉させることで得られる干渉光３４が光ピックアップ３５へ射出される。
そして光ピックアップ３５は、干渉光３４を受光した後、光ファイバ３６を介して干渉光３４を信号処理基板８へ出力する。

また、波長トラッカ９（第３の計測部）は、ミラー１２に比べてミラー２に近接して配置されており、内部を伝搬する計測光（第３の計測光）の波長を計測することで、干渉計３からの計測光３０が伝搬する空間の屈折率を算出することができる。

従来の露光装置では、例えば干渉計３が配置される空間に設けられた波長トラッカ９によって算出された屈折率の値をそのまま用いて、干渉計３３による計測結果を補正している。
しかしながら、本実施形態に係る露光装置２００のような走査露光装置では、基板ステージ１は、ｙ方向において走査移動を行う一方で、ｘ方向においてはステップ移動を行う。
すなわち、基板ステージ１において、ｘ方向におけるステップ移動とｙ方向における走査移動とは互いに連動しておらず、独立に行われる。

また、基板ステージ１において、ｘ方向におけるステップ移動の際の速度及び加速度とｙ方向における走査移動の際の速度及び加速度とも互いに異なる。
そのため、ｙ方向における走査移動の際の計測光３０が伝搬する空間内の気圧の変動と、ｘ方向におけるステップ移動の際の計測光３１が伝搬する空間の気圧の変動も互いに異なることとなる。

すなわち、干渉計３が配置される空間に設けられた波長トラッカ９によって計測される計測光の波長の時間変化を、干渉計３３からの計測光３１にそのまま適用して補正を行うと、ｘ方向における位置に関して計測誤差が大きくなってしまう。
一方、大気圧の時間変化は、計測光３０が伝搬する空間と計測光３１が伝搬する空間とで互いに等しいと考えることができる。

そこで、本実施形態に係る露光装置２００では、計測光３１の波長の時間変化λ_ｘ（ｔ）を以下の式（１３）のように表すと共に、以下の式（１４）に表される関係を利用する。
λ_ｘ（ｔ）＝λ_ｘ ^ｌｏｗ（ｔ） ・・・（１３）
λ_ｘ ^ｌｏｗ（ｔ）＝λ_ｙ ^ｌｏｗ（ｔ） ・・・（１４）

そして、周波数ｆより低いカットオフ周波数を有するローパスフィルタを用いて計測光３０の波長の時間変化λ_ｙ（ｔ）からλ_ｙ ^{ｌｐｆ＿ｌｏｗ}（ｔ）を抽出すると共に、
λ_ｙ ^ｌｏｗ（ｔ）＝λ_ｙ ^{ｌｐｆ＿ｌｏｗ}（ｔ）
の関係及び式（１４）に基づいてλ_ｙ ^{ｌｐｆ＿ｌｏｗ}（ｔ）をλ_ｘ ^ｌｏｗ（ｔ）として用いる。

以上のように、本実施形態に係る露光装置２００では、波長トラッカ９で計測された計測光の波長の時間変化を、周波数ｆより低いカットオフ周波数を有するローパスフィルタに入力する。それにより、波長トラッカ９によって計測された計測光の波長の時間変化のうち所定の周波数領域の成分を取得する。
すなわち、本実施形態に係る露光装置２００では、波長トラッカ９の計測値λ_ｙ（ｔ）から大気圧の変動に伴う成分λ_ｙ ^ｌｏｗ（ｔ）を抽出する。

そして、基板ステージ１のｘ方向における位置を計測するための干渉計３３からの計測光３１の波長の時間変化λ_ｘ（ｔ）を算出し、その結果を用いて基板ステージ１のｘ方向における位置の計測値を補正する。
すなわち本実施形態に係る露光装置２００では、波長補正手段２０が、波長トラッカ９による計測結果と基板ステージ１のｙ方向における走査移動の周波数ｆとに基づいて、干渉計３３による基板ステージ１のｘ方向における位置の計測結果を補正する。
これにより、基板ステージ１のｘ方向における位置の計測値を高精度に補正することができる。

なお、波長トラッカ９の計測光の波長の時間変化には、ｘ方向におけるステップ移動の際の計測光３１が伝搬する空間の気圧の変動に応じた成分も含まれている可能性がある。
その場合には、波長トラッカ９からの出力をステップ移動の周波数に対応したバンドパスフィルタに入力し、ｘ方向におけるステップ移動に伴う成分を抽出することで、干渉計３３による基板ステージ１のｘ方向における位置の計測値を補正することもできる。

また、本実施形態に係る露光装置２００では、波長トラッカ９による計測結果と基板ステージ１のｙ方向における走査移動の周波数ｆとに基づいて、基板ステージ１のｘ方向における位置の計測結果を補正している。
しかしながら、これに限られず、波長トラッカ９による計測結果と基板ステージ１のｙ方向における走査移動の周波数ｆとに基づいて、基板ステージ１のｚ方向における位置の計測結果を補正しても構わない。

［物品の製造方法］
次に、本実施形態に係る露光装置を用いた物品の製造方法について説明する。
半導体ＩＣ素子、液晶表示素子及びＭＥＭＳ等の物品を製造する方法は、本実施形態に係る露光装置を用いて、感光剤が塗布されたウエハやガラス基板等の基板を露光する工程を含む。
また、上記方法は、露光された基板（感光剤）を現像する工程と、現像された基板を加工処理する他の周知の工程を含む。

なお、ここでいう他の周知の工程には、エッチング、感光剤剥離、ダイシング、ボンディング及びパッケージング等が含まれる。
本実施形態に係る物品の製造方法によれば、従来よりも高品位の物品を製造することができる。

以上、好ましい実施形態について説明したが、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ 基板ステージ（第１のステージ）
２ ミラー（第１の反射面）
３ 干渉計（第１の計測部）
９ 波長トラッカ（第３の計測部）
１１ 原版ステージ（第２のステージ）
１２ ミラー（第２の反射面）
２０ 波長補正手段（制御部）
３３ 干渉計（第２の計測部）
１００ 露光装置

Claims (20)

1. 原版に形成されたパターンを基板に転写するように前記基板を露光する露光装置であって、
   第１の方向に垂直な第１の反射面が配置されていると共に、前記基板及び前記原版の一方を保持しながら前記第１の方向において所定の周波数で往復移動する第１のステージと、
   前記第１の反射面に向けて第１の計測光を射出した後に前記第１の反射面によって反射された前記第１の計測光を受光することによって、前記第１のステージの前記第１の方向における位置を計測する第１の計測部と、
   前記第１の方向に垂直な第２の反射面が配置されていると共に、前記基板及び前記原版の他方を保持する第２のステージと、
   前記第２の反射面に向けて第２の計測光を射出した後に前記第２の反射面によって反射された前記第２の計測光を受光することによって、前記第２のステージの前記第１の方向における位置を計測する第２の計測部と、
   前記第２のステージに比べて前記第１のステージに近接して配置されていると共に、内部を伝搬する第３の計測光の波長を計測する第３の計測部と、
   前記第３の計測部による計測結果と前記所定の周波数とに基づいて、前記第２の計測部の計測結果を補正する制御部と、
   を備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記第２のステージは、前記第１のステージが前記第１の方向の一方の向きに移動する際には他方の向きに移動するように、前記第１の方向において前記所定の周波数で往復移動することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記第１の計測光及び前記第３の計測光それぞれの波長は、前記第１のステージの移動に応じて変化し、前記第２の計測光の波長は、前記第２のステージの移動に応じて変化することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記制御部は、前記第３の計測部によって計測された前記第３の計測光の波長の時間変化をローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びハイパスフィルタの少なくとも一つに入力することによって、前記第３の計測光の波長の時間変化のうち所定の周波数領域の成分を取得することを特徴とする請求項２または３に記載の露光装置。
5. 前記第１のステージ及び前記第２のステージはそれぞれ、前記基板を露光する際に前記第１の方向において前記所定の周波数で往復するように複数の走査移動を行い、
   前記所定の周波数領域は、前記所定の周波数に応じて決定されることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 前記所定の周波数より高い第１のカットオフ周波数を有する第１のローパスフィルタと、
   前記所定の周波数より低い第２のカットオフ周波数を有する第２のローパスフィルタと、
   を備え、
   前記制御部は、前記第３の計測部によって計測された前記第３の計測光の波長の時間変化を該第１のローパスフィルタ及び該第２のローパスフィルタそれぞれに入力することによって、前記第３の計測光の波長の時間変化のうち第１の周波数領域の成分及び第２の周波数領域の成分を取得することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. 前記第１の周波数領域の成分をλ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｈｉｇｈ}（ｔ）、前記第２の周波数領域の成分をλ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｌｏｗ}（ｔ）、所定の係数をａ、前記第２の計測光の波長の時間変化をλ_ｒ（ｔ）としたとき、
   前記制御部は、
   λ_ｒ（ｔ）＝λ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｌｏｗ}（ｔ）－ａ（λ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｈｉｇｈ}（ｔ）－λ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｌｏｗ}（ｔ））
   なる式が満たされるように前記第２の計測光の波長を補正することによって、前記第２の計測部の計測結果を補正することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
8. 前記ａの値は、前記第１のステージの前記走査移動における最大速度に対する前記第２のステージの前記走査移動における最大速度の比から決定されることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
9. 前記第１の計測光の波長の時間変化をλ_ｗ（ｔ）としたとき、
   前記制御部は、
   λ_ｗ（ｔ）＝λ_ｗ ^{ｌｐｆ＿ｈｉｇｈ}（ｔ）
   なる式が満たされるように、前記第１の計測光の波長を補正することによって、前記第１の計測部の計測結果を補正することを特徴とする請求項７または８に記載の露光装置。
10. 原版に形成されたパターンを基板に転写するように前記基板を露光する露光装置であって、
    第１の方向に垂直な第１の反射面と前記第１の方向に垂直な第２の方向に垂直な第２の反射面とが配置されており、前記基板を保持しながら前記第１の方向において所定の周波数で往復移動する基板ステージと、
    前記第１の反射面に向けて第１の計測光を射出した後に前記第１の反射面によって反射された前記第１の計測光を受光することによって、前記基板ステージの前記第１の方向における位置を計測する第１の計測部と、
    前記第２の反射面に向けて第２の計測光を射出した後に前記第２の反射面によって反射された前記第２の計測光を受光することによって、前記基板ステージの前記第２の方向における位置を計測する第２の計測部と、
    前記第２の反射面に比べて前記第１の反射面に近接して配置されていると共に、内部を伝搬する第３の計測光の波長を計測する第３の計測部と、
    前記第３の計測部による計測結果と前記所定の周波数とに基づいて、前記第２の計測部の計測結果を補正する制御部と、
    を備えることを特徴とする露光装置。
11. 前記基板ステージは、前記基板を露光する際に、前記第１の方向において前記所定の周波数で往復するように複数の走査移動を行うと共に、前記第２の方向において複数のステップ移動を行うことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
12. 前記第１の計測光及び前記第３の計測光それぞれの波長は、前記基板ステージの前記走査移動に応じて変化することを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
13. 前記制御部は、前記第３の計測部によって計測された前記第３の計測光の波長の時間変化をローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びハイパスフィルタの少なくとも一つに入力することによって、前記第３の計測光の波長の時間変化のうち所定の周波数領域の成分を取得することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の露光装置。
14. 前記所定の周波数領域は、前記所定の周波数よりも低い周波数領域であることを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
15. 前記所定の周波数より低いカットオフ周波数を有するローパスフィルタを備え、
    前記制御部は、前記第３の計測部によって計測された前記第３の計測光の波長の時間変化を該ローパスフィルタに入力することによって、前記所定の周波数領域の成分を取得することを特徴とする請求項１３または１４に記載の露光装置。
16. 前記所定の周波数領域の成分をλ_ｙ ^{ｌｐｆ＿ｌｏｗ}（ｔ）、前記第２の計測光の波長の時間変化をλ_ｘ（ｔ）としたとき、
    前記制御部は、
    λ_ｘ（ｔ）＝λ_ｙ ^{ｌｐｆ＿ｌｏｗ}（ｔ）
    なる式が満たされるように前記第２の計測光の波長を補正することによって、前記第２の計測部の計測結果を補正することを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
17. 前記第１の計測部は、前記第１の反射面によって反射された前記第１の計測光と第１の参照光との干渉から前記第１の計測部と前記第１の反射面との間の距離を計測する第１の干渉計であり、
    前記第２の計測部は、前記第２の反射面によって反射された前記第２の計測光と第２の参照光との干渉から前記第２の計測部と前記第２の反射面との間の距離を計測する第２の干渉計であることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の露光装置。
18. 前記第３の計測部は、所定の空間内を伝搬する前記第３の計測光による所定の対象に対する計測結果と真空空間内を伝搬する第４の計測光による前記所定の対象に対する計測結果とを比較することによって、前記第３の計測光の波長を計測する波長トラッカであることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の露光装置。
19. 請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の露光装置を用いて前記基板を露光する工程と、
    露光された前記基板を現像する工程と、
    現像された前記基板から物品を製造する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。
20. 第１の方向に垂直な第１の反射面が配置されていると共に、基板及び原版の一方を保持しながら前記第１の方向において所定の周波数で往復移動する第１のステージと、前記第１の方向に垂直な第２の反射面が配置されていると共に、前記基板及び前記原版の他方を保持する第２のステージとを備える、前記原版に形成されたパターンを前記基板に転写するように前記基板を露光する露光装置において前記第１のステージ及び前記第２のステージそれぞれの位置を計測する方法であって、
    前記第１の反射面に向けて第１の計測光を射出した後に前記第１の反射面によって反射された前記第１の計測光を受光することによって、前記第１のステージの前記第１の方向における位置を計測する第１の計測ステップと、
    前記第２の反射面に向けて第２の計測光を射出した後に前記第２の反射面によって反射された前記第２の計測光を受光することによって、前記第２のステージの前記第１の方向における位置を計測する第２の計測ステップと、
    前記第２のステージに比べて前記第１のステージに近接した空間を伝搬する第３の計測光の波長を計測する第３の計測ステップと、
    前記第３の計測ステップにおける計測結果と前記所定の周波数とに基づいて、前記第２の計測ステップにおける計測結果を補正する補正ステップと、
    を含むことを特徴とする方法。

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