JP5517071B2 - 位置計測方法、並びに露光方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動体の位置情報を計測する位置計測技術、この計測技術を使用する露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。

従来、液晶表示素子又は半導体素子等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程では、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介してフォトレジストが塗布されたウエハ又はプレート等の基板に転写するために、ステッパ等の一括露光型の投影露光装置、又はスキャニングステッパ等の走査露光型の投影露光装置（走査型露光装置）等の露光装置が使用されている。このような露光装置では、一般に基板を２次元的に移動するためのステージの直交する２方向の座標位置は、そのステージ上に反射面が直交するように固定された２つの移動鏡、及びこの移動鏡に対応して配置された２軸以上のレーザ光波干渉式測長器（以下、干渉計という。）により計測されていた。

この場合、２つの移動鏡の反射面は完全な平面であることが望ましいが、実際にはそれらの移動鏡にはそれぞれ反射面の真直性（面形状）の誤差である真直度誤差がある。そこで従来は、予め２つの移動鏡のそれぞれの真直度を計測して、所定の基準値に対する誤差を求め、この結果に基づいて干渉計で得られた座標値をソフトウェア的に補正することにより、そのステージを正確に直交する２方向に移動していた。

従来の真直度の計測方法としては、ステージの移動鏡に２軸の干渉計から平行に計測用ビームを照射し、ステージをその計測用ビームに直交する方向にステップ移動させながら、逐次、２軸の干渉計の差分値を計測し、その差分値の変化からその移動鏡の真直度を求める２点法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この２点法では、２軸の干渉計の計測用ビームの間隔に応じてそのステップ移動の間隔が設定されるため、計測点数は常にほぼ一定していた。
特開２００２−３２８００７号公報

露光装置において露光を継続すると、装置内で発生する熱等によるステージの変形等によって、移動鏡の真直度が経時的に変動する場合がある。特に測長範囲が１ｍ程度又はそれを超えるような大型の移動鏡の場合には、真直度が変化すると、露光パターンの位置ずれ等を引き起こす。
この対策として、例えば定期的に上記の２点法によりステージの移動鏡の真直度を計測する場合、それぞれ上記のステップ移動の間隔で定められる多くの計測点で２軸の干渉計の差分値を計測する必要があるため、計測時間が長くなり、露光工程のスループット（もしくは装置の稼働率）が低下するという問題があった。

本発明の態様はこのような事情に鑑み、ステージ等の移動体の位置情報の計測に用いる移動鏡等の反射面の真直度情報を短時間で補正できる位置計測方法、並びにこの位置計測方法を用いる露光技術及びデバイス製造技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかる位置計測方法は、移動体の位置情報をその移動体に設けられた反射面を介して計測する位置計測方法であって、その移動体の所定の移動方向への移動と、その反射面のその移動方向に交差する方向の位置情報の計測とを第１の回数だけ繰り返して第１の計測結果を取得し、該第１の計測結果よりその反射面の第１の真直度情報を求めることと、その移動体のその移動方向への移動と、その反射面のその移動方向に交差する方向の位置情報の計測とをその第１の回数より少ない第２の回数だけ繰り返して第２の計測結果を取得し、該第２の計測結果よりその反射面の第２の真直度情報を求めることと、その第２の真直度情報でその第１の真直度情報を補正することと、を含み、その第 １の計測結果を取得するためのその反射面の位置情報の計測は、その移動方向に第１の間 隔を持つ２つの計測ビームをその反射面に照射することによって行われ、その第２の計測 結果を取得するためのその反射面の位置情報の計測は、その移動方向にその第１の間隔と 異なる第２の間隔を持つ２つの計測ビームをその反射面に照射することによって行われるものである。

また、本発明の第２の態様にかかる第１の露光方法は、マスクが載置されるマスクステージと、基板が載置される基板ステージとを相対的に移動させながら、そのマスクのパターンを介してその基板を露光する露光方法であって、本発明の位置計測方法を用いて、そのマスクステージ及びその基板ステージの少なくとも一方の可動ステージの位置情報を計測し、該位置情報に基づいて、そのマスクステージとその基板ステージとを相対的に移動させることを含むものである。
また、本発明の第２の態様にかかる第２の露光方法は、マスクが載置されるマスクステ ージと、基板が載置される基板ステージとを相対的に移動させながら、そのマスクのパタ ーンを介してその基板を露光する露光方法であって、そのマスクステージ及びその基板ス テージの一方の可動ステージの位置計測が、その一方の可動ステージの所定の移動方向へ の移動と、その一方の可動ステージに設けられた反射面のその移動方向に交差する方向の 位置情報の計測とを第１の回数だけ繰り返して第１の計測結果を取得し、該第１の計測結 果よりその反射面の第１の真直度情報を求めることと、その一方の可動ステージのその移 動方向への移動と、その反射面のその移動方向に交差する方向の位置情報の計測とをその 第１の回数より少ない第２の回数だけ繰り返して第２の計測結果を取得し、該第２の計測 結果よりその反射面の第２の真直度情報を求めることと、その第２の真直度情報でその第 １の真直度情報を補正することと、を含み、そのマスクステージ及びその基板ステージの 他方の可動ステージに載置されるそのマスクまたはその基板の交換中に、その第２の真直 度情報を求めるものである。

また、本発明の第３の態様にかかる第１の露光装置は、マスクが載置されるマスクステージと、基板が載置される基板ステージとを相対的に移動させながら、そのマスクのパターンを介してその基板を露光する露光装置であって、そのマスクステージ及びその基板ステージの少なくとも一方の可動ステージに設けられた反射面の、その可動ステージの所定の移動方向に交差する方向の位置情報を計測する複数の干渉計と、その可動ステージのその移動方向への移動と、その複数の干渉計のうちの第１組の干渉計によるその反射面のその移動方向に交差する方向の位置情報の計測とを第１の回数だけ繰り返して第１の計測結果を取得し、該第１の計測結果よりその反射面の第１の真直度情報を求め、その可動ステージのその移動方向への移動と、その複数の干渉計のうちの第２組の干渉計によるその反射面のその移動方向に交差する方向の位置情報の計測とをその第１の回数より少ない第２の回数だけ繰り返して第２の計測結果を取得し、該第２の計測結果よりその反射面の第２の真直度情報を求め、その第１の真直度情報をその第２の真直度情報で補正する計測制御装置と、その複数の干渉計の計測情報及びその第１の真直度情報に基づいてその可動ステージを移動する駆動制御装置と、を備え、その第１組の干渉計は、その移動方向に沿って 第１の間隔で配置された２つの計測ビームをその反射面に照射する２つの干渉計を含み、 その第２組の干渉計は、その移動方向に沿ってその第１の間隔と異なる第２の間隔で配置 された２つの計測ビームをその反射面に照射する２つの干渉計を含むものである。
また、本発明の第３の態様にかかる第２の露光装置は、マスクが載置されるマスクステ ージと、基板が載置される基板ステージとを相対的に移動させながら、そのマスクのパタ ーンを介してその基板を露光する露光装置であって、そのマスクステージ及びその基板ス テージの一方の可動ステージに設けられた反射面の、その一方の可動ステージの移動方向 に交差する方向の位置情報を計測する複数の干渉計と、その一方の可動ステージのその移 動方向への移動と、その複数の干渉計のうちの第１組の干渉計によるその反射面のその移 動方向に交差する方向の位置情報の計測とを第１の回数だけ繰り返して第１の計測結果を 取得し、該第１の計測結果よりその反射面の第１の真直度情報を求め、その一方の可動ス テージのその移動方向への移動と、その複数の干渉計うちの第２組の干渉計によるその反 射面のその移動方向に交差する方向の位置情報の計測とをその第１の回数より少ない第２ の回数だけ繰り返して第２の計測結果を取得し、該第２の計測結果よりその反射面の第２ の真直度情報を求め、その第１の真直度情報をその第２の真直度情報で補正する計測制御 装置と、その複数の干渉計の計測情報及びその第１の真直度情報に基づいてその一方の可 動ステージを移動する駆動制御装置と、を備え、その計測制御装置は、そのマスクステー ジ及びその基板ステージの他方の可動ステージに設けられたそのマスクまたはその基板の 交換中に、その他方の可動ステージをその移動方向に移動してその第２の計測結果を取得 し、該第２の計測結果よりその反射面のその第２の真直度情報を求めるものである。

また、本発明の第４の態様にかかるデバイス製造方法は、本発明の第２の態様にかかる露光方法又は第３の態様にかかる露光装置を用いて、そのマスクに形成されたパターンを感光基板に転写することと、そのパターンが転写されたその感光基板をそのパターンに基づいて加工することと、を含むものである。

本発明の態様によれば、ステージ等の移動体の位置情報の計測に用いる移動鏡等の反射面の真直度情報を短時間で補正することができ、その移動体を用いる露光装置等の装置のスループットおよび稼働率を低下させることなく、その移動体の位置情報の計測精度を高く維持することができる。

実施形態の一例に係る露光装置の構成を概略的に示す斜視図である。 移動鏡の真直度補正テーブルの作成方法の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）はプレートステージの位置計測用の干渉計の配置を示す平面図、（Ｂ）、（Ｃ）、及び（Ｄ）は、Ｘ軸の移動鏡の真直度計測時のプレートステージの位置変化を示す平面図である。 Ｙ軸の移動鏡の真直度計測時のプレートステージの位置変化を示す平面図である。 （Ａ）はヨーイング誤差補正前のプレートステージを示す図、（Ｂ）はヨーイング誤差補正後のプレートステージを示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はＹ軸の移動鏡の真直度の計測結果の一例を示す図、（Ｄ）は移動鏡の変動後の真直度の一例を示す図である。 （Ａ）はプレートステージの概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は照射熱による移動鏡の変形の一例を示す図である。 真直度補正テーブルの補正を含む露光工程の動作の一例を示すフローチャートである。 Ｘ軸の移動鏡の真直度の低次成分計測時のプレートステージの位置変化を示す平面図である。 Ｙ軸の移動鏡の真直度の低次成分計測時のプレートステージの位置変化を示す平面図である。 Ｙ軸の移動鏡の傾き成分の変化の一例を示す図である。 （Ａ）はＹ軸の移動鏡の真直度の近似曲線の一例を示す図、（Ｂ）はその真直度の高次成分の一例を示す図、（Ｃ）はＹ軸の移動鏡の真直度の一例を示す図である。 （Ａ）は移動鏡の真直度の変化の一例を示す図、（Ｂ）はＸ軸及びＹ軸の移動鏡の直交度誤差がある状態を示す図である。 Ｙ軸の移動鏡の真直度を簡易的に計測する場合のプレートステージの位置変化を示す図である。 ２つの真直度計測用のＸ軸の干渉計を設けた変形例において、干渉計の配置を示す平面図である。 図１５の変形例において、Ｘ軸の移動鏡の真直度計測時のプレートステージの移動範囲を示す平面図である。 液晶表示素子を製造する方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態の一例につき図１〜図１３を参照して説明する。図１は、本実施形態の走査型の液晶表示素子製造用の露光装置（液晶露光装置）１０の概略構成を示す。図１において、露光装置１０は、マスクＭＡを吸着保持して移動するマスクステージＭＳＴと、マスクＭＡのパターン面（下面）を照明光（露光光）ＩＬで照明する照明装置ＩＵと、マスクＭＡのパターンの一部の像をプレートＰＴ上に形成するために、複数（ここでは７つ）の投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ７を含む投影光学系ＰＬと、プレートＰＴを保持して移動するプレートステージＰＳＴと、装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータよりなる主制御系３０と、不図示の駆動機構等とを備えている。なお、図１では、説明の便宜上、マスクステージＭＳＴ等は２点鎖線で表している。以下、プレートステージＰＳＴが載置される面に平行な面（本実施形態ではほぼ水平面）内で直交するようにＸ軸及びＹ軸を取り、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面（ＸＹ面）に垂直にＺ軸を取って説明する。マスクステージＭＳＴが載置される面もＸＹ面に平行であり、走査露光時のマスクステージＭＳＴ及びプレートステージＰＳＴの走査方向はＸ軸に平行な方向（Ｘ方向）である。また、Ｚ軸に平行な軸の周りの回転方向をθｚ方向とも呼ぶ。

照明光ＩＬとしては、例えば、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（例えばｇ線、ｈ線、ｉ線など）、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光若しくは波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光、又はＹＡＧレーザの３倍高調波（波長３５５ｎｍ）などが用いられる。本実施形態のプレートＰＴは、一例として液晶表示素子（表示デバイス）製造用のフォトレジスト（感光材料）が塗布された１．９×２．２ｍ角、２．２×２．４ｍ角、２．４×２．８ｍ角、又は２．８×３．２ｍ角程度の矩形の平板状のガラスプレートである。また、プレートＰＴの表面は、それぞれマスクＭＡのパターンが転写される複数（図１では２つ）のパターン転写領域（区画領域）ＥＰ１，ＥＰ２に区画され、各パターン形成領域にはそれぞれアライメントマーク（不図示）が付設されている。

図１において、照明装置ＩＵは、マスクＭＡのパターン面上でＹ方向に配列された第１列の台形状の照明領域ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４を照明する４つの部分照明系と、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４からＸ方向に離れてＹ方向に配列された第２列の台形状の照明領域ＩＦ５，ＩＦ６，ＩＦ７を照明する３つの部分照明系とを備えている。照明装置ＩＵは、さらに光源（不図示）と、この光源からの照明光を分岐してそれらの部分照明系に供給する７つの光ガイド（不図示）とを備えている。照明領域ＩＦ１〜ＩＦ７は千鳥格子状の配列であり、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ７のＸ方向の位置を合わせることで、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ７が全体としてＹ方向に細長い１つの矩形の照明領域を形成する。照明装置ＩＵは、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ７の形状を個別に規定する可変視野絞りも備えている。

マスクＭＡのパターン領域は、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ７に対してそれぞれＸ方向に走査される７つの部分パターン領域に分かれている。なお、第２列の照明領域ＩＦ５〜ＩＦ７で照明される部分パターン領域には斜線を施している。一例として、マスクＭＡの−Ｘ方向の端部に複数のアライメントマーク２８が形成されている。
また、マスクステージＭＳＴは、不図示のマスクベース部材上にエアベアリングを介してＸ方向に走査露光時の走査距離を含む範囲で移動可能に、かつＸ方向、Ｙ方向、θｚ方向に所定範囲内で移動可能に載置されている。マスクステージＭＳＴの−Ｘ方向の端部にＸ軸の移動鏡（不図示）が固定され、＋Ｙ方向の端部にＸ軸に沿って細長いロッド状のＹ軸の移動鏡５４Ｙが固定されている。さらに、Ｘ軸の移動鏡のＸ方向の位置をＹ方向に離れた２箇所で計測する２軸のＸ軸の干渉計（不図示）と、Ｙ軸の移動鏡５４ＹのＹ方向の位置を計測するＹ軸の干渉計（不図示）とが設置され、これらの干渉計は例えば投影光学系ＰＬを支持する部材に固定された参照鏡（不図示）を基準として、対応する移動鏡のＸ方向、Ｙ方向の位置を所定のサンプリングレートで例えば０．５〜０．１ｎｍ程度の分解能で計測し、計測値を主制御系３０に供給する。主制御系３０は、それらの計測値からマスクステージＭＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角等の位置情報を求め、この位置情報に基づいてリニアモータ等の駆動機構（不図示）を介してマスクステージＭＳＴの位置及び速度を制御する。

さらに、一例として、マスクステージＭＳＴに対して＋Ｘ方向側に交換用の複数のマスクを収納するマスクバッファ部２７が配置され、マスクバッファ部２７の近傍に交換用のマスクを保持する交換アーム２６が移動可能に配置され、交換アーム２６の近傍にアンロードされたマスクが載置されるアンロード台（不図示）及びこれからロードするマスクが載置されるロード台（不図示）が配置されている。交換アーム２６等を含んでマスクローダ系が構成されている。なお、実際にはマスクバッファ部２７は照明装置ＩＵからより離れた位置に設置されている。

図１の投影光学系ＰＬを構成する７つの投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ７は、それぞれの光軸がＺ軸に平行であり、かつ両側テレセントリックな等倍系で正立正像を形成する。従って、プレートＰＴの各パターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２には、それぞれマスクＭＡのパターンと同じ大きさで同じ方向のパターンが形成される。投影光学系ＰＬのＹ方向に配列された第１列の投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ４は、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４のパターンの像をプレートＰＴ上の第１列の露光領域（イメージフィールド）ＥＦ１〜ＥＦ４（図３（Ａ）参照）に投影し、Ｙ方向に配列された第２列の投影光学モジュールＰＬ５〜ＰＬ７は、照明領域ＩＦ５〜ＩＦ７のパターンの像をプレートＰＴ上の第２列の露光領域ＥＦ５〜ＥＦ７に投影する。従って、投影光学系ＰＬは２列のマルチ投影系である。露光領域ＥＦ１〜ＥＦ７の形状及び配列は照明領域ＩＦ１〜ＩＦ７と同じであり、以下では、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ７を全体として露光領域ＥＡと呼ぶ。

プレートＰＴの各パターン転写領域ＥＰ１，Ｅ２Ｐは、それぞれＹ方向に投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ７によって露光される部分転写領域に分かれているが、継ぎ誤差を低減するために、隣接する部分転写領域の境界部は重複して露光される。なお、図１のプレートＰＴ上で第２列の投影光学モジュールＰＬ５〜ＰＬ７によって露光される部分転写領域には斜線が施されている。

図１において、プレートステージＰＳＴは、不図示のベース部材の表面にエアベアリングを介してＸ方向、Ｙ方向に移動可能に載置され、プレートステージＰＳＴの−Ｘ方向及び−Ｙ方向の端部にそれぞれ断面が矩形でＹ方向及びＸ方向に細長いロッド状の移動鏡５１Ｘ及び５１Ｙが固定されている。移動鏡５１Ｘ及び５１Ｙの長さはそれぞれ１ｍ程度又はそれ以上である。さらに、Ｘ軸の移動鏡５１ＸのＹＺ面にほぼ平行な反射面５１Ｘａにそれぞれ計測ビームをＸ軸に平行に照射する第１Ｘ軸干渉計５２Ｘ１、Ｘ軸の真直度計測用干渉計５２ＸＦ、及び第２Ｘ軸干渉計５２Ｘ２が不図示のフレーム機構に支持されている。そして、Ｙ軸の移動鏡５１ＹのＸＺ面にほぼ平行な反射面５１Ｙａにそれぞれ計測ビームをＹ軸に平行に照射する第１Ｙ軸干渉計５３Ｙ１、Ｙ軸の真直度計測用干渉計５３ＹＦ、第２Ｙ軸干渉計５３Ｙ２、及び第３Ｙ軸干渉計５３Ｙ３が不図示のフレーム機構に支持されている。

Ｘ軸の干渉計（レーザ光波干渉式測長器）５２Ｘ１，５２ＸＦ，５２Ｘ２及びＹ軸の干渉計５３Ｙ１，５３ＹＦ，５３Ｙ２，５３Ｙ３は、それぞれ例えば投影光学系ＰＬを支持する部材に固定された参照鏡（不図示）を基準として、移動鏡５１Ｘ及び５１ＹのＸ方向及びＹ方向の位置を所定のサンプリングレートで例えば０．５〜０．１ｎｍ程度の分解能で計測し、計測値を主制御系３０に供給する。

図３（Ａ）は、図１のプレートステージＰＳＴの位置計測用の干渉計の配置を示す平面図である。図３（Ａ）において、投影光学系ＰＬの位置を示すために、露光領域ＥＡ（露光領域ＥＦ１〜ＥＦ７）と、露光領域ＥＡの中心を通りＸ軸及びＹ軸に平行な直線ＣＸ及びＣＹとが示されている。露光領域ＥＡには、走査露光時以外の期間では照明光は照射されない。Ｘ軸の干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２の計測ビームＢＸ１，ＢＸ２は、Ｘ軸に平行に直線ＣＸを挟むように対称に例えば間隔１００ｍｍ程度で配置され、主制御系３０は、干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２の計測値の差分からプレートステージＰＳＴのヨーイング（θｚ方向の回転角）を求め、干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２の計測値の平均値からプレートステージＰＳＴのＸ座標を求める。なお、干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２の計測値は、後述のように記憶装置３０ａに記憶される移動鏡５１Ｘの真直度情報に基づいて補正される。

さらに、Ｘ軸の移動鏡５１Ｘの真直度を干渉計５２Ｘ１との間で計測するために、真直度計測用干渉計５２ＸＦが配置され、真直度計測用干渉計５２ＸＦの計測ビームＢＸＦは、干渉計５２Ｘ１の計測ビームＢＸ１と直線ＣＸとの間に配置されることが好ましい。即ち、計測ビームＢＸ１，ＢＸＦのＹ方向の間隔ＦＸ１は、計測ビームＢＸ２，ＢＸＦのＹ方向の間隔ＬＸ１よりも狭く設定されることが好ましい。

また、第２のＹ軸干渉計５３Ｙ２の計測ビームＢＹ２は直線ＣＹ上に設定され、主制御系３０は、干渉計５３Ｙ２の計測値から露光時のプレートステージＰＳＴのＹ座標を求める。第１及び第３のＹ軸干渉計５３Ｙ１，５３Ｙ３の計測ビームＢＹ１，ＢＹ３は、Ｙ軸に平行に直線ＣＹを挟むように対称に配置されている。Ｙ軸の移動鏡５１Ｙの長さ以上のプレートステージＰＳＴのＸ方向の移動ストロークを確保するために、干渉計５３Ｙ１，５３Ｙ３の計測値が使用される。計測ビームＢＹ１，ＢＹ２のＸ方向の間隔、及び計測ビームＢＹ２，ＢＹ３のＸ方向の間隔は例えば１００ｍｍ程度以上に設定される。従って、計測ビームＢＹ１，ＢＹ３のＸ方向の間隔ＬＹ１は例えば２００ｍｍ程度以上に設定される。

さらに、Ｙ軸の移動鏡５１Ｙの真直度を干渉計５３Ｙ２との間で計測するために、真直度計測用干渉計５３ＹＦが配置され、真直度計測用干渉計５３ＹＦの計測ビームＢＹＦと干渉計５３Ｙ２の計測ビームＢＹ２とのＸ方向の間隔ＦＹ１は、計測ビームＢＹＦと計測ビームＢＹ１とのＸ方向の間隔よりも狭く設定されることが好ましい。
真直度計測用干渉計５２ＸＦ，５３ＹＦの計測ビームＢＸＦ，ＢＹＦと対応する干渉計５２Ｘ１，５３Ｙ２の計測ビームＢＸ１，ＢＹ２との間隔ＦＸ１，ＦＹ１は、その近傍にある計測ビームＢＸ１，ＢＸ２及びＢＹ２，ＢＹ１の間隔に対して十分に狭い間隔で配置することが望ましい。移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの長さが１ｍ程度又はそれを超える場合には、間隔ＦＸ１，ＦＹ１は例えば５０ｍｍ以下程度の間隔で設定することが望ましい。間隔ＦＸ１，ＦＹ１が狭いほど、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度を計測する際のヨーイング成分（θｚ方向の回転誤差）による真直度計測誤差を小さく抑えることができる。さらに、間隔ＦＸ１，ＦＹ１が狭いことで、限られたプレートステージＰＳＴのストローク内で移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの反射面を実質的に連続して計測することが可能となる。

なお、干渉計５３Ｙ１，５３Ｙ２，５３Ｙ３の計測値も、後述のように記憶装置３０ａに記憶される移動鏡５１Ｙの真直度情報に基づいて補正される。主制御系３０は、例えば移動鏡５１Ｘ及び５１Ｙの真直度誤差を補正した後のＸ軸の干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２及びＹ軸の干渉計５３Ｙ１（又は５３Ｙ２，５３Ｙ３）の計測値に基づいて、リニアモータ等を含むプレートステージ駆動系（不図示）を介してプレートステージＰＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置及び速度、並びに回転方向θｚの角度を制御する。

また、図１の投影光学系ＰＬに対して−Ｘ方向側に、プレートＰＴの各パターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２のアライメントマーク（不図示）の位置を検出するオフアクシス方式で画像処理型の複数（図１では６個）のアライメント系２１が不図示のフレームによって支持されている。さらに、プレートステージＰＳＴのＸ軸の移動鏡５１Ｘの近傍に、Ｙ方向に細長い基準位置校正板２２が固定され、基準位置校正板２２の上面にＹ方向に所定間隔で複数の基準マーク２３が形成されている。さらに、基準位置校正板２２の底面側のプレートステージＰＳＴの内部に、複数の基準マーク２３のそれぞれに対応して空間像を撮像する複数の空間像計測系２４が設けられている。マスクＭＡのアライメントマーク２８の投影光学系ＰＬによる像を基準位置校正板２２の基準マーク２３の近傍に形成し、そのアライメントマーク２８の像と基準マーク２３とが重なった像を空間像計測系２４で検出することによって、マスクＭＡのアライメントが行われる。アライメント系２１及び空間像計測系２４の検出信号はそれぞれアライメント制御系（不図示）に供給され、アライメント制御系はそれらの検出信号を処理してプレートＰＴ及びマスクＭＡのアライメントを行い、アライメントの結果（プレートＰＴの各パターン形成領域とマスクＭＡとの相対位置関係の情報）を主制御系３０に供給する。

主制御系３０は、プレートＰＴの露光時に、マスクＭＡとプレートＰＴのパターン転写領域ＥＰ２（又はＥＰ１）との相対位置関係が所定の関係に維持されるように、マスクステージＭＳＴを介してマスクＭＡを照明領域に対して＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に走査するのに同期して、プレートステージＰＳＴを介してプレートＰＴを露光領域ＥＡに対して同じ方向に移動する走査露光と、照明光の照射を停止して、プレートステージＰＳＴを介してプレートＰＴをＸ方向、Ｙ方向に移動するステップ移動とを繰り返す。このようにステップ・アンド・スキャン方式でプレートＰＴのパターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２にマスクＭＡのパターンの像が順次露光される。

以下、本実施形態の露光装置１０においてプレートステージＰＳＴの移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度を計測し、この計測結果に基づいて干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２，５３Ｙ１〜５３Ｙ３の計測値をソフトウェア的に補正する動作の一例につき図２及び図８のフローチャートを参照して説明する。以下の動作は主制御系３０によって制御される。また、主制御系３０には、真直度情報等を演算するための真直度演算部３１が接続されている。真直度演算部３１は、コンピュータのソフトウェア上の機能でもよく、ハードウェアでもよい。

先ず、予め露光装置１０の露光動作開始以前に、図２のステップ１０２〜１１４に示すように、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙに対して狭い計測ピッチ（計測間隔）で、言い換えると多くの計測回数で高精度に真直度計測を行う。
即ち、図２のステップ１０２において、プレートステージＰＳＴの位置を、全ての干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２，５２ＸＦ及び５３Ｙ１〜５３Ｙ３，５３ＹＦが移動鏡５１Ｘ，５１Ｙに対して測長可能となる位置（ステージ原点座標）へ移動する。一例として、そのステージ原点座標では、図３（Ａ）に示すように、Ｘ軸の計測ビームＢＸ１，ＢＸ２の中心が移動鏡５１ＸのＹ方向の中心に照射され、Ｙ軸の計測ビームＢＹ２が移動鏡５１ＹのＸ方向の中心に照射される。そして、ステップ１０４において、移動鏡５１Ｘの真直度計測を行うために、位置制御に使用する干渉計５３Ｙ２を除く干渉計５３Ｙ１，５３Ｙ３、及び真直度計測用干渉計５３ＹＦに対してリセット処理を行う。即ち、例えば干渉計５３Ｙ１，５３Ｙ３，５３ＹＦの計測値を干渉計５３Ｙ２の計測値に合わせる。同様に、移動鏡５１Ｙの真直度計測を行うために、位置制御に使用する干渉計５２Ｘ２の計測値に対して干渉計５２Ｘ１及び真直度計測用干渉計５２ＸＦの計測値を合わせる（リセット処理）。

次のステップ１０６において、プレートステージＰＳＴの位置を計測位置に移動し、ステップ１０８において、移動鏡５１Ｘの真直度計測を行う場合には、Ｘ軸の真直度計測用干渉計５２ＸＦ、Ｘ軸の干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２、及びＹ軸の干渉計５３Ｙ１〜５３Ｙ３の計測値を主制御系３０に取り込む。一方、移動鏡５１Ｙの真直度計測を行う場合には、Ｙ軸の真直度計測用干渉計５３ＹＦ、Ｘ軸の干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２、及びＹ軸の干渉計５３Ｙ１〜５３Ｙ３の計測値を主制御系３０に取り込む。その後、ステップ１１０で、計測終了かどうかを判定し、計測が終了していない場合には、ステップ１０６及び１０８を繰り返す。

移動鏡５１Ｘの真直度計測を行うために、ステップ１０６及び１０８においては、図３（Ｂ）に示すように、Ｘ軸の干渉計５２Ｘ２からの計測ビームが移動鏡５１Ｘの＋Ｙ方向の端部に照射される位置にプレートステージＰＳＴを移動して、干渉計の計測値を取り込んだ後、図３（Ｃ）に示すように、プレートステージＰＳＴをＹ方向に計測ピッチＳＸ１ずつ移動して干渉計の計測値を取り込む。この動作は、プレートステージＰＳＴのＸ方向の位置を固定した状態で、図３（Ｄ）に示すように、計測ビームＢＸ１が移動鏡５１Ｘの−Ｙ方向の端部に照射される位置に達するまで繰り返される。

さらに、Ｙ軸の移動鏡５１Ｙの真直度計測を行うために、ステップ１０６及び１０８においては、図４（Ａ）に示すように、Ｙ軸の干渉計５３Ｙ２からの計測ビームが移動鏡５１Ｙの＋Ｘ方向の端部に照射される位置にプレートステージＰＳＴを移動して、干渉計の計測値を取り込んだ後、図４（Ｂ）に示すように、プレートステージＰＳＴをＸ方向に計測ピッチＳＹ１ずつ移動して干渉計の計測値を取り込む。この動作は、プレートステージＰＳＴのＹ方向の位置を固定した状態で、図４（Ｃ）に示すように、干渉計５３ＹＦからの計測ビームが移動鏡５１Ｙの−Ｘ方向の端部に照射される位置に達するまで繰り返される。

この場合、移動鏡５１Ｙの真直度を計測するために移動鏡５１Ｙの反射面において計測ビームＢＹＦ又はＢＹ２が照射される位置であるＸ方向の一連の計測点ＭＰｉ（ｉ＝１，２，…）は、図６（Ａ）に示すように、計測ピッチＳＹ１で設定される。なお、移動鏡５１ＹのＸ方向の中心を原点としている。同様に、移動鏡５１Ｘの真直度を計測するための移動鏡５１Ｘの反射面の一連の計測点は、計測ピッチＳＸ１で設定される。

また、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの反射面の形状をできるだけ連続的に計測するために、計測ピッチＳＸ１及びＳＹ１は、最低でも計測ビームＢＸ１，ＢＸＹの間隔ＦＸ１及び計測ビームＢＹ２，ＢＹＦの間隔ＦＹ１と同じ値に設定される。さらにそれ以下の計測ピッチで計測を行うことで、より移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの面形状を詳細に計測でき、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの長さが１ｍ程度である場合は計測ピッチＳＸ１及びＳＹ１を１０ｍｍ程度に設定するのが適当である。この場合には、各計測ビームによる計測点の個数は、Ｘ軸及びＹ軸に沿ってそれぞれほぼ１００個で、合計でほぼ２００個になる。また、プレートステージＰＳＴのステップ移動の回数はＸ軸及びＹ軸に沿ってそれぞれほぼ１００回である。

さらに、間隔ＦＸ１及び間隔ＦＹ１を所定の２以上の整数ｎ及び所定の単位長さＬｕを用いてｎ・Ｌｕに設定した場合、整数ｎの約数ｋを用いて、計測ピッチＳＸ１及びＳＹ１をｋ・Ｌｕに設定してもよい。一例として、計測ピッチＳＸ１及びＳＹ１を間隔ＦＸ１及びＦＹ１の整数分の１に設定してもよい。このように計測ピッチＳＸ１及びＳＹ１をｋ・Ｌｕに設定することによって、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度を後述のように算出する際に、計算に誤差が発生しない。

なお、Ｙ軸の移動鏡５１Ｙの真直度計測時のプレートステージＰＳＴのヨーイング誤差を補正するために、Ｘ軸の干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２の計測値を使用し、Ｘ軸の移動鏡５１Ｘの真直度計測時のプレートステージＰＳＴのヨーイング誤差を補正するために、最もＸ方向の間隔が広いＹ軸の干渉計５３Ｙ１，５３Ｙ３の計測値を使用する。
また、例えば移動鏡５１Ｘの真直度計測中にはプレートステージＰＳＴのＸ方向の位置は固定されているが、プレートステージＰＳＴのＸ方向の位置を異なる複数の位置に設定して、それぞれの位置で移動鏡５１Ｘの真直度を求めてもよい。このように、Ｘ方向の各位置で真直度を求めることで、ステージ位置別による真直度の変動を求めることができ、２次元的に移動鏡５１Ｘの真直度を補正することができる。ただし、上述の様にＹ軸の干渉計５３Ｙ１，５３ＹＦ，５３Ｙ２，５３Ｙ３のうちの少なくとも２つの干渉計からの計測ビームが移動鏡５１Ｙに照射されている範囲内の計測である必要がある。同様に、移動鏡５１Ｙについても、プレートステージＰＳＴの複数のＹ方向の位置で真直度を計測してもよい。

上述のように全部の計測点において干渉計の計測値の取り込みが終了した後、ステップ１１２において、主制御系３０は各干渉計の計測値及び計測ビームの間隔等の情報を真直度演算部３１に供給する。真直度演算部３１は、干渉計の各計測値からプレートステージＰＳＴのヨーイングに起因する誤差成分を除去する。そのため、図３のＸ軸の干渉計５２ＸＦ，５２Ｘ１，５２Ｘ２、及びＹ軸の干渉計５３ＹＦ，５３Ｙ１，５３Ｙ２，５３Ｙ３の計測値を以下のように表す。

真直度計測用干渉計５２ＸＦの計測値：ＩＰＸＫ …（１Ａ）
第１Ｘ軸干渉計５２Ｘ１の計測値：ＩＰＸ１ …（１Ｂ）
第２Ｘ軸干渉計５２Ｘ２の計測値：ＩＰＸ２ …（１Ｃ）
真直度計測用干渉計５３ＹＦの計測値：ＩＰＹＫ …（２Ａ）
第１Ｙ軸干渉計５３Ｙ１の計測値：ＩＰＹ１ …（２Ｂ）
第２Ｙ軸干渉計５３Ｙ２の計測値：ＩＰＹ２ …（２Ｃ）
第３Ｙ軸干渉計５３Ｙ３の計測値：ＩＰＹ３ …（２Ｄ）
図５（Ａ）は、ヨーイング誤差補正前の図３（Ａ）の各干渉計の計測ビームに対応させて対応する干渉計の計測値を示したものである。図５（Ａ）において、プレートステージＰＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置の基準（ヨーイング誤差を含まない位置）は、干渉計５２Ｘ２及び５３Ｙ２の計測値ＩＰＸ２，ＩＰＹ２である。移動鏡５１Ｘの真直度計測用のデータを補正する場合、移動鏡５１Ｘのヨーイング誤差をθ（計測値ＩＰＸ２，ＩＰＹ２の関数）とすると、ヨーイング誤差θは計測ビームＢＹ１，ＢＹ３の間隔ＬＹ１を用いて次のようになる。

θ＝（ＩＰＹ３−ＩＰＹ１）／ＬＹ１ …（３）
このヨーイング誤差θ及び計測ビームＢＸＦ，ＢＸ２の間隔ＬＸ１を用いて計測値ＩＰＸＫ及びＩＰＸ１の補正を行うと、図５（Ｂ）に示す補正後の計測値ＩＰＸＫ’及びＩＰＸ１’は以下のようになる。
ＩＰＸＫ’＝ＩＰＸＫ−ＬＸ１・θ
＝ＩＰＸＫ−ＬＸ１（ＩＰＹ３−ＩＰＹ１）／ＬＹ１ …（４）
ＩＰＸ１’＝ＩＰＸ１−（ＬＸ１＋ＦＸ１）θ
＝ＩＰＸ１−（ＬＸ１＋ＦＸ１）（ＩＰＹ３−ＩＰＹ１）／ＬＹ１ …（５）
また、移動鏡５１Ｙのヨーイング誤差は、計測値ＩＰＸ２，ＩＰＸ１の差分から求めることができるため、式（４）及び（５）と同様にして、移動鏡５１Ｙの真直度計測用の計測値ＩＰＹ１，ＩＰＹＫ，ＩＰＹ３のヨーイング誤差補正後の値ＩＰＹ１’，ＩＰＹＫ’，ＩＰＹ３’を求めることができる。

その後、ステップ１１４において、真直度演算部３１は、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの反射面上の一連の計測点のＹ方向及びＸ方向の位置の関数として移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度の計測結果を記録したテーブルである真直度補正テーブルを作成して、主制御系３０に接続された記憶装置３０ａに記憶する。例えば移動鏡５１Ｘの真直度補正テーブルの作成方法の一例につき、図２のステップ１２０〜１２８を参照して説明する。

先ず、ステップ１２０において、次のように、ヨーイング誤差補正後のＸ軸の真直度計測用干渉計５２ＸＦの計測値ＩＰＸＫ’と第１Ｘ軸干渉計５２Ｘ１の計測値ＩＰＸ１’との差分値Ｍを求め、干渉計５２Ｘ１の計測値ＩＰＸ１’と第２Ｘ軸干渉計５２Ｘ２の計測値ＩＰＸ２との差分値ＩＰＸ１Ｓを求める。
Ｍ＝ＩＰＸＫ’−ＩＰＸ１’ …（６）
ＩＰＸ１Ｓ＝ＩＰＸ１’−ＩＰＸ２ …（７）
次のステップ１２２において、その差分値Ｍから二点法と補間（合成法）とを用いて移動鏡５１Ｘの真直度としての反射面のＸ方向の位置の分布（面形状）を求める。具体的に、図３（Ｃ）の移動鏡５１Ｘの計測ピッチＳＸ１が計測ビームの間隔ＦＸ１と等しい場合には、２点法によって一連の計測点における差分値Ｍを積算していくことによって、各計測点のＹ座標に対応させて移動鏡５１Ｘの反射面のＸ方向の位置ｘｉ（ｉ＝１，２，…）を求めることができる。

また、計測ピッチＳＸ１がその間隔ＦＸ１より小さい場合には、間隔ＦＸ１で配置される複数の主な計測点では、２点法によって正確に反射面のＸ方向の位置ｘｊが計算できる。それらの複数の主な計測点の間の計測点では、例えば正確に求められている位置ｘｊに対して差分値Ｍを計測点間の距離に応じて分配した値を加算する補間（合成法）によって、反射面のＸ方向の位置ｘｉを計算することができる。なお、移動鏡の面形状を求めるための２点法等については、例えば特開２００２−３２８００７号公報に詳細に開示されている。

また、図３（Ｂ）において、移動鏡５１Ｘの＋Ｙ方向の端部から干渉計５２Ｘ２，５２ＸＦの計測ビームの間隔で定まる領域５５Ａでは、干渉計５２ＸＦからの計測ビームＢＸＦが移動鏡５１Ｘに照射されないため、差分値Ｍを用いた移動鏡５１Ｘの面形状の計測は行われない。
次のステップ１２４において、ステップ１２０で求めた干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２の計測値の差分値ＩＰＸ１Ｓを用いて、ステップ１２２と同様に、第２Ｘ軸干渉計５２Ｘ２で計測した範囲内の各計測点のＹ座標に対応させて、移動鏡５１Ｘの反射面のＸ方向の位置ｘｉ’（面形状）を求める。次のステップ１２６において、ステップ１２２で求めた移動鏡５１Ｘの面形状（位置ｘｉ）と、ステップ１２４で求めた移動鏡５１Ｘの面形状（位置ｘｉ’）とのうちで、計測点が重なっている部分での差分の自乗和が最小になるように、ステップ１２４で求めた面形状に傾き及びオフセットを加える。そして、ステップ１２２で真直度計測用干渉計５２ＸＦの計測値との差分値Ｍを用いて算出した移動鏡５１Ｘの面形状に、この面形状の計測範囲外の領域、即ち図３（Ｂ）の移動鏡５１Ｘの＋Ｙ方向の端部の領域５５Ａでの面形状として、ステップ１２４で求められて傾き及びオフセットが加えられた面形状を加える。

次のステップ１２８において、真直度演算部３１は、ステップ１２６で求めた移動鏡５１Ｘの面形状から平均的なθｚ方向の傾きωｘ及び移動鏡５１ＸのＹ方向の中心位置でのＸ方向の位置であるオフセットＸｏｆを求め、移動鏡５１Ｘの面形状から傾きωｘ及びオフセットＸｏｆを除去する。これによって、移動鏡５１Ｘの面形状のデータ（各計測点毎のＸ方向の位置ｘｉ）は、移動鏡５１Ｘの中心で０となり、平均的にＹ軸に平行な面形状を表すものとなる。更に計測時のプレートステージＰＳＴの位置変動の影響などによる隣接する計測点のデータと大きく異なるデータ（飛びデータ）を除くために、必要に応じて、その面形状のデータに対してスムージング処理（移動平均処理等）を行って、最終的に移動鏡５１Ｘの真直度補正テーブルを作成する。この真直度補正テーブル及び傾きωｘが記憶装置３０ａに記憶される。

同様に、移動鏡５１Ｙに関しても、反射面の各計測点（Ｘ方向の位置）毎のＹ方向の位置ｙｉの集合（面形状のデータ）である真直度補正テーブルが作成される。この真直度補正テーブル、及び移動鏡５１Ｙの平均的なθｚ方向の傾きωｙが記憶装置３０ａに記憶される。
図６（Ａ）は、移動鏡５１Ｙの真直度補正テーブルのＹ方向の位置ｙｉのデータの一例を示す。なお、位置ｙは位置ｙｉの間のデータを補間したデータである。この場合、位置ｙのデータを、位置Ｘに関して所定の低次の図６（Ｂ）の関数ｆ１（Ｘ）と、位置ｙと関数ｆ１（Ｘ）との差分である図６（Ｃ）の高次成分δｙとに分けることができる。関数ｆ１（Ｘ）の係数は、例えば最小自乗法で定めることができる。この関数ｆ１（Ｘ）及び高次成分δｙも記憶装置３０ａに記憶することができる。

その後、図２のステップ１１６の露光工程において、露光装置１０は、マスクＭＡのパターンの像を走査露光方式で所定枚数のプレートＰＴの各パターン転写領域に露光する。この際に、主制御系３０では、干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２及び干渉計５３Ｙ１〜５３Ｙ３で計測される移動鏡５１Ｘ，５１Ｙ（プレートステージＰＳＴ）のＸ座標、Ｙ座標を記憶装置３０ａに記憶されている真直度補正テーブルのデータで補正することによって、プレートステージＰＳＴの正確な位置情報を求め、この位置情報に基づいてプレートステージＰＳＴを駆動する。

このように計測ピッチＳＸ１，ＳＹ１を狭く設定して移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの面形状を計測することによって、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの機械的取り付け誤差や移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの反射面の加工誤差による移動鏡の真直度の位置Ｙ，Ｘに関する非常に高次までの成分を含む真直度補正テーブルを求めることができる。従って、その真直度補正テーブルに基づいて干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２及び干渉計５３Ｙ１〜５３Ｙ３の計測値を補正することによって、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度誤差（曲がり）に依らずに、プレートステージＰＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を高精度に制御できる。その結果、例えばプレートＰＴ上の２層目以降に露光する場合には、重ね合わせ精度を向上できる。

しかしながら、そのように露光を継続すると、露光装置１０内で発生する熱等の影響によって、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度が次第に変動する場合がある。例えば、図７（Ａ）に示すように、照明光ＩＬがプレート（不図示）を介して照射されるプレートステージＰＳＴは、一例として移動鏡５１Ｘ，５１Ｙが固定されるミラーベース３２と、ミラーベース３２上に固定されてプレートを保持するプレートホルダ３３とを備えている。

この場合、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの材質は、例えば低熱膨張ガラス又は低熱膨張セラミックスであり、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙ自体が熱変形を起こすことは殆どなく、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙはミラーベース３２の熱変形に倣うように変形すると考えられる。図７（Ｂ）に示すように、プレートホルダ３３に対する照射熱等によってその中央部に仮想的な熱源３４Ａが発生した場合、その熱源からの距離に応じてほぼ同心円状の温度分布を生じるため、その熱源によるミラーベース３２の変形は位置に関して２次又は４次等の比較的低次の曲線で近似できる状態となる。従って、それに倣った移動鏡５１Ｘの曲がりもほぼ２次曲線Ｃ１又は４次曲線（不図示）のようになると考えられる。これは移動鏡５１Ｙについても同様である。

また、本発明者の実験結果からも、露光を継続することによるプレートステージＰＳＴの移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度の変動（曲がり）は、位置Ｙ，Ｘに関して２次又は４次等の比較的低次の関数で近似可能であることが分かった。例えば図６（Ａ）の移動鏡５１Ｙの真直度は、露光中に低次関数成分が付加されて、図６（Ｄ）の反射面のＹ方向の位置Ｅｙで示すように変化する。

同様に、図１の基準位置校正板２２についても、露光中に位置Ｙに関して比較的低次の関数で近似可能な変形を生じるものと考えられる。その変形（真直度の変動）によって、一連の基準マークの位置が変化する。
このように、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙ及び基準位置校正板２２の真直度の変動が位置に関して比較的低次の関数で近似可能であることを利用して、本実施形態では、露光装置１０の露光中に所定のタイミングで図８のフローチャートに示すように、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度補正テーブルの校正（キャリブレーション）及び基準位置校正板２２のマーク位置の補正等を行う。

先ず、図８のステップ１３０において、主制御系３０は、露光データに基づいてマスクを交換するかどうかを判定し、マスクを交換しない場合には、ステップ１６０に移行して、図２のステップ１１６と同様に、所定枚数のプレートに対してマスクのパターンの像を露光する。その後、ステップ１６２で露光終了かどうかを判定し、露光を継続する場合にはステップ１３０に戻る。

一方、ステップ１３０において、マスクを交換すると判定した場合には、マスクステージＭＳＴ側では一例としてステップ１３２〜１３６のマスク交換動作を行い、この動作と並行してプレートステージＰＳＴ側ではステップ１３８〜１５８の真直度補正テーブルの校正等を行う。マスクステージＭＳＴ側において、ステップ１３２では、図１のマスクステージＭＳＴのＸ方向の位置を交換アーム２６の近傍のマスク交換位置に移動する。この際に、予め交換アーム２６によってマスクバッファ部２７から次に使用するマスクを取り出して、このマスクをロード台（不図示）上にロードしておく。次に、マスクステージＭＳＴ上のマスクを交換アーム２６によってアンロード台（不図示）上にロードする（ステップ１３４）。次に、交換アーム２６によって上記のロード台上のマスク（これをマスクＭＡとする）をマスクステージＭＳＴ上にロードする（ステップ１３６）。この後、交換アーム２６によってアンロード台上のマスクをマスクバッファ部２７に搬送することで、マスク交換が完了する。

なお、マスク交換の動作は、使用するマスクローダ系の構成等によって異なったものとなるが、一例として、例えば６０sec程度の時間を要するものとする。これに関して、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの長さを１ｍ程度として、図２のステップ１０６〜１１０の計測ピッチを１０ｍｍ程度とすると、計測点数は全部でほぼ２００点となる。また、１回のプレートステージＰＳＴの移動（ステップ移動）及び計測で１sec 程度かかるものとすると、図２のステップ１０２〜１１４までの真直度補正テーブルの作成にはほぼ２００sec 程度の時間がかかり、これを１回のマスク交換中に行うことはできない。そこで、本実施形態では、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度の変動が比較的低次の関数で近似できることを利用して、１回のマスク交換中に完了するように、以下のように移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度の計測点数を減少させて、計測のためのプレートステージＰＳＴのステップ移動の回数を減少させる。

即ち、プレートステージＰＳＴ側では、ステップ１３８において、プレートを交換するかどうかを判定し、プレートを交換しない場合には、Ｙ軸の移動鏡５１Ｙの真直度を効率的に計測するためにステップ１４２に移行し、プレートを交換する場合には、プレートステージＰＳＴ上のプレートを未露光のプレート（プレートＰＴとする）に交換した後（ステップ１４０）、ステップ１４２に移行する。ここでは、図４（Ａ）の計測ビームの間隔がＦＹ１の真直度計測用の干渉計５３ＹＦ及び干渉計５３Ｙ２の代わりに、間隔ＦＹ１の数倍の間隔ＬＹ２の計測ビームを持つ干渉計５３Ｙ２，５３Ｙ３を使用する。

即ち、ステップ１４２において、図９（Ａ）に示すように、干渉計５３Ｙ３からの計測ビームが移動鏡５１Ｙの＋Ｘ方向の端部に照射されるとともに、ヨーイング補正用のＸ軸の干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２からの計測ビームの中心が移動鏡５１Ｘの中央になる位置にプレートステージＰＳＴを移動する。この位置はプレート交換位置に近いため、プレートステージＰＳＴの移動量を少なくできる。そして、主制御系３０は、この場合の真直度計測用のＹ軸の干渉計５３Ｙ２，５３Ｙ３及びＸ軸の干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２の計測値を取り込んだ後、ステップ１４４で計測終了かどうかを判定する。計測が終了していない場合には、ステップ１４２に戻り、図９（Ｂ）に示すように、プレートステージＰＳＴをＸ方向に計測ピッチＳＹ２だけステップ移動した後、干渉計５３Ｙ２，５３Ｙ３及びＸ軸の干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２の計測値を取り込む。

計測ピッチＳＹ２は、図４（Ｂ）の計測ピッチＳＹ１（ステップ１０６での計測ピッチ）に対して例えば数倍以上に広く設定されている。計測ピッチＳＹ２は、干渉計５３Ｙ２，５３Ｙ３の計測ビームＢＹ２，ＢＹ３の間隔ＬＹ２と同じでもよいが、間隔ＬＹ２より狭いか又は広くてもよい。このステップ移動及び計測値読み込みの動作は、図９（Ｃ）に示すように、干渉計５３Ｙ２からの計測ビームが移動鏡５１Ｙの−Ｘ方向の端部に最も近い位置に照射されるまで繰り返される。

この場合、移動鏡５１Ｙの真直度を計測するために移動鏡５１Ｙの反射面において計測ビームＢＹ２又はＢＹ３が照射される位置であるＸ方向の一連の計測点ＭＱｉ（ｉ＝１，２，…）は、図１２（Ａ）に示すように、計測ピッチＳＹ２で設定される。なお、計測値をＭＤｉとして、移動鏡５１ＹのＸ方向の中心を原点としている。一例として、計測ピッチＳＹ２を間隔ＬＹ２（ここではほぼ１００ｍｍ）と同じとして、図４（Ｂ）の計測ピッチＳＹ１を１０ｍｍ程度とすると、計測ピッチＳＹ２はＳＹ１のほぼ１０倍となり、計測点ＭＱｉの個数は図６（Ａ）の計測点ＭＰｉの個数のほぼ１／１０に減少し、プレートステージＰＳＴのステップ移動の回数もほぼ１／１０に減少する。移動鏡５１Ｙの長さがほぼ１ｍであるとすると、計測点ＭＱｉの個数はほぼ１０点となる。

このとき、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの計測点数の合計はほぼ２０点となる。従って、１回のプレートステージＰＳＴの移動（ステップ移動）及び計測に要する時間をほぼ１sec とすると、計測に要する時間はほぼ２０sec と、マスク交換の時間（例えばほぼ６０sec ）のほぼ１／３になる。従って、計測点数を或る程度増加させても、さらには別の基準マークの位置計測等を行っても、これらの動作をマスク交換の時間中に余裕を持って終了させることができる。

真直度の計測精度を高めるためには、計測ピッチＳＹ２によって定まる計測点ＭＱｉの個数は、移動鏡５１Ｙ，５１Ｘの真直度の計測時間がステップ１３２〜１３６のマスク交換時間内に終了する範囲内で、できるだけ多く設定すればよい。その場合、計測前のプレートステージＰＳＴの位置が安定するまでの整定時間を考慮して、各計測点までのステップ移動の時間に、整定待ち時間を追加しても構わない。これによって、計測精度が向上する。これは移動鏡５１Ｘに対しても同様である。

次に、基準位置校正板２２及びＸ軸の移動鏡５１Ｘの真直度を計測するためにステップ１４６に移行して、図１０（Ａ）に示すように、プレートステージＰＳＴを基準位置校正板２２の計測開始位置である、アライメント系２１のうちの４番目のアライメント系２１Ｂが基準位置校正板２２上の１番目の基準マーク２３を検出できる位置に移動する。ここでは、移動鏡５１Ｘの真直度を効率的に計測するために、図３（Ａ）の計測ビームの間隔がＦＸ１の真直度計測用の干渉計５２ＸＦ及び干渉計５２Ｘ１の代わりに、間隔ＦＸ１の数倍の間隔ＬＸ２の計測ビームを持つ干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２を使用する。この状態では、干渉計５２Ｘ１からの計測ビームＢＸ１が移動鏡５１Ｘのほぼ−Ｙ方向の端部に照射されるとともに、ヨーイング補正用のＹ軸の干渉計５３Ｙ２，５３Ｙ３からの計測ビームが移動鏡５１Ｙに照射されている。

次のステップ１４８において、主制御系３０は、アライメント系２１Ｂによって基準マーク２３の位置を検出するとともに、この場合の真直度計測用のＸ軸の干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２及びＹ軸の干渉計５３Ｙ２，５３Ｙ３の計測値を取り込んだ後、ステップ１５０で計測終了かどうかを判定する。計測が終了していない場合にはステップ１４８に戻り、図１０（Ｂ）に示すように、プレートステージＰＳＴをＹ方向に計測ピッチＳＸ２だけステップ移動した後、干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２及びＹ軸の干渉計５３Ｙ２，５３Ｙ３の計測値を取り込む。

計測ピッチＳＸ２は、図３（Ｃ）の計測ピッチＳＸ１（ステップ１０６での計測ピッチ）に対して例えば数倍以上に広く設定されている。移動鏡５１Ｘに対する計測ピッチＳＸ２とＳＸ１との関係は、移動鏡５１Ｙに対する計測ピッチＳＹ２とＳＹ１との関係と同様である。従って、計測ピッチＳＸ２は、計測ビームＢＸ１，ＢＸ２の間隔ＬＸ２と同じでもよいが、間隔ＬＸ２より狭いか又は広くてもよい。また、この実施形態では、３番目のアライメント系２１Ａ又は４番目のアライメント系２１Ｂによって基準位置校正板２２上の基準マークの計測も行うため、基準マーク２３の間隔と計測ピッチＳＸ２とが異なる場合には、移動鏡５１Ｘの真直度の計測を行う間に、プレートステージＰＳＴを基準マーク２３のＹ方向の間隔分だけ移動して、アライメント系２１Ａ又は２１Ｂによって対応する基準マーク２３の位置計測を行うようにしてもよい。

また、基準マーク２３の個数が多い場合には、基準マーク２３中の計測対象のマークは、ステップ１４２〜１５０までの計測時間が、マスク交換時間中に終了する範囲内で選択すればよい。このステップ移動、アライメント系による計測、及び計測値読み込みの動作は、図１０（Ｃ）に示すように、干渉計５２Ｘ２からの計測ビームＢＸ２が移動鏡５１Ｘの＋Ｙ方向の端部に最も近い位置に照射されるまで繰り返される。

計測終了後、主制御系３０は、ステップ１４２及び１４８の計測値を真直度演算部３１に供給する。次のステップ１５２において、真直度演算部３１は、以下のようにステップ１１４で求めた真直度補正テーブルの近似補正式を算出する。この場合、ステップ１４２及び１４８の計測値は、ステップ１１４で作成した真直度補正テーブルを用いて補正された値であるため、真直度演算部３１が算出する近似補正式は、真直度補正テーブルに対する変動分に対応する。

一例として、図１１のＹ軸の移動鏡５１Ｙの真直度の変動成分に関する２次近似補正式の算出方法を説明する。間隔ＬＹ２の計測ビームＢＹ２，ＢＹ３による移動鏡５１Ｙの反射面のＹ方向の位置の計測値をＩＰＹ２，ＩＰＹ３として、間隔ＬＸ２の計測ビームＢＸ１，ＢＸ２による移動鏡５１Ｘの反射面のＸ方向の位置の計測値をＩＰＸ１，ＩＰＸ２とする。また、ここでは、計測ピッチＳＹ２を間隔ＬＹ２と同じとして、計測ビームＢＹ２が照射されるｉ番目の計測点と、隣接する（ｉ＋１）番目の計測点とを結ぶ直線の傾斜角を傾き成分Ｍ（ｉ）とする。さらに、計測ビームＢＹ２がｉ番目の計測点に照射されたときの計測値ＩＰＹ２，ＩＰＹ３及びＩＰＸ１，ＩＰＸ２をそれぞれＩＰＹ２(i) ，ＩＰＹ３(i) 及びＩＰＸ１(i)，ＩＰＸ２(i) とする。

この場合、干渉計の計測値ＩＰＹ２を基準として移動鏡５１Ｙの真直度を算出するものとする。また、移動鏡５１Ｙの真直度は計測時のＸ方向の位置座標別の直交度変化の集まりとみなすことが出来るので、各計測点における計測値ＩＰＹ２及びＩＰＹ３から傾き成分Ｍ（ｉ）を算出する。ただし、そのままでは計測時のプレートステージＰＳＴのヨーイング誤差が含まれてしまうため、ヨーイング誤差補正のためのＸ軸の計測値ＩＰＸ１及びＩＰＸ２からも同様に傾き成分を算出して補正を行う必要がある。従って、ｉ番目の計測点の傾き成分Ｍ（ｉ）を算出する式は以下のようになる。

Ｍ（ｉ）＝（ＩＰＹ２(i)−ＩＰＹ３(i))／ＬＹ２ −（ＩＰＸ１(i)−ＩＰＸ２(i))／ＬＸ２ …（８）
次に、算出された傾き成分Ｍ（ｉ）に対して、各計測点のプレートステージＰＳＴのＸ座標に関して最小自乗法により一次成分の傾きαを算出する。傾きαは、計測ビームＢＹ２，ＢＹ３の間隔ＬＹ２で移動鏡５１Ｙの曲がりを微分したものとなることから、移動鏡５１Ｙの真直度の２次近似式の２次係数をＡｘとすると、Ａｘは以下のようになる。

α＝２・Ａｘ …（９）
Ａｘ＝α／２ …（１０）
従って、移動鏡５１Ｙの反射面の位置ＸにおけるＹ方向の位置ｙ（曲がり成分）を表す図１２（Ａ）の近似関数（２次近似式）ｆ２（Ｘ）は以下のようになる。
ｙ＝ｆ２（Ｘ）＝（α／２）・Ｘ² …（１１）
同様にして、移動鏡５１Ｘに対してもステップ１４８の干渉計の計測結果から、２次近似式よりなる変動成分を求めることができる。式（１１）等の補正用の近似式（近似補正式）は記憶装置３０ａに記憶される。

次のステップ１５４において、移動鏡５１Ｘの真直度と並列に計測を行なった基準位置校正板２２の基準マークの配列誤差（基準板補正値）を算出する。この場合、干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２及び５３Ｙ２，５３Ｙ３の計測値（例えば真直度補正テーブルを用いて補正された後の値）と、アライメント系２１Ａ，２１Ｂによる計測結果とを用いて、各マークのＸ方向の位置は２次式を用いて近似計算を行い、Ｙ方向の位置は基準位置校正板２２の中心からのＹ方向の倍率変化として、近似補正式を算出する。さらに、計測を行っていない基準マークに対しても、例えばＹ方向の位置に関する２次又は４次等の比較的低次の近似補正式の補間によって補正量を算出する。

ただし、本実施形態では移動鏡５１Ｘの計測を行いながら、基準マークの配列も計測しているため、移動鏡５１Ｘの持つ真直度変動分による影響で基準位置校正板２２の基準マークの計測結果には誤差が含まれてしまう。
この場合、移動鏡５１Ｘの真直度変動が２次関数程度で近似可能であり、移動鏡５１Ｘに或る程度の真直度変動がある状態でアライメント系２１の計測を行うと、プレートステージＰＳＴに所定の回転誤差θが発生するため、アライメント系２１の計測結果にもＸ方向の計測誤差が発生する。さらに、プレートステージＰＳＴのＹ方向のステップ移動時に、移動鏡５１Ｙを計測する干渉計５３Ｙ２，５３Ｙ３とアライメント系２１又は計測対象の基準マークとに対してＸ位置が異なると、移動鏡５１Ｘの真直度の影響により発生する回転誤差θでいわゆるアッベ誤差ΔＹｉｓｐが生じる。この結果、アライメント系２１の計測結果には、移動鏡５１Ｘの２次近似の反射面の頂点がＹ座標の原点と同一であるとすると、プレートステージＰＳＴのＹ位置に応じたＹ方向の倍率誤差が発生すると考えられる。

そのため、アライメント系２１による基準位置校正板２２のマーク位置の校正（補正）を行う場合は、移動鏡５１Ｘの真直度変動によるＸ方向の位置ずれだけでなく、回転誤差θによるアッベ誤差で発生するＹ方向への倍率誤差をも考慮して２次近似補正式を求める。なお、本実施形態では基準位置校正板２２の校正時のＸ軸の干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２によって計測される回転誤差θによるアッベ誤差成分を求めることとしたが、Ｙ軸の干渉計５３Ｙ２，５３Ｙ３を使用して、アッベ誤差が発生しない位置を求めることとしても構わない。

次のステップ１５６において、真直度演算部３１は、真直度補正テーブルの補正（真直度補正）及び基準位置校正板２２の基準マークの位置の補正（基準板補正）を行う。
本実施形態のようにオフアクシスのアライメント系２１を用いる露光装置１０においては、投影光学系ＰＬとアライメント系２１との相対関係を計測する直前に、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度補正テーブルの補正を行うことが望ましい。また、アライメント系２１によって基準位置校正板２２上の基準マークの位置を計測して、露光中心とアライメント系２１の検出中心との位置関係（ベースライン）を計測する場合、基準位置校正板２２上の基準マーク位置の校正も合わせて行うことが望ましい。

真直度補正を行う場合、真直度演算部３１は、記憶装置３０ａ内に真直度補正テーブルに加えて上記の式（１１）等の近似補正式（真直度の変動分の情報）を記憶させればよい。この後、プレートステージＰＳＴの位置制御を行う場合、主制御系３０は、各干渉計の計測値を先ず記憶装置３０ａの真直度補正テーブルに従って補正した後、その補正後の値に、記憶装置３０ａに記憶されている式（１１）等の近似補正式にプレートステージＰＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置を代入して求められる補正値（変動分）を加算すればよい。これ以後も、マスク交換毎に、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度の変動成分（低次成分）の計測を行うことによって、図１３（Ａ）の計測値ＭＤを結ぶ直線５６Ａから曲線５６Ｂ〜５６Ｇで示すように、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度の低次成分が次第に変動しても、その低次成分に対応する近似補正式を求めるのみでよい。そして、真直度補正テーブル及び近似補正式に基づいて、干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２及び５３Ｙ１〜５３Ｙ３の計測値を補正することで、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの変動後の曲がりを補正してプレートステージＰＳＴの位置を高精度に制御できる。

また、別の方法として、ステップ１１４で求めた真直度補正テーブルに対して、その近似補正式から算出される補正値を内挿してその真直度補正テーブルを更新してもよい。
また、基準位置校正板２２の各基準マークの位置の誤差についても記憶装置３０ａに補正値として記憶する。その後、アライメント系２１によって基準マークの位置を計測したときには、例えば主制御系３０においてその計測値を記憶装置３０ａに記憶してある補正値を用いて補正することによって、アライメントを高精度に行うことができる。

次のステップ１５８において、基準位置校正板２２上の基準マークの位置を複数のアライメント系２１によって計測し、その計測結果をステップ１５６で求めてある基準マークの位置の補正値で補正することによって、複数のアライメント系２１間の計測値の誤差の補正（校正）を行うことができる。
また、本実施形態では、２次近似式を用いて移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度を補正しているため、補正によって、移動鏡５１Ｘに対する移動鏡５１Ｙの直交度は変動しない。

これに関して、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度は、２軸以上の干渉計の計測値の傾き成分より算出されることから、その真直度は移動鏡５１Ｘ，５１Ｙに対する直交度変化の集まりであるとも言える。そのため、本実施形態では、例えば移動鏡５１Ｙの真直度を補正する際に、ヨーイング成分を監視するための移動鏡５１Ｘを基準とした移動鏡５１Ｙの直交度を変化させないように真直度の補正を行うことが好ましい。

このとき、例えば移動鏡５１Ｙの真直度変動が２次式で近似できると仮定すると、図１３（Ｂ）に示すように、移動鏡５１Ｙの長さをＬとして、長さＬの約１／２^１／２ 倍の位置での真直度の補正値が常に変わらないように補正を行うようにしてもよい。この場合には、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの直交度ωａをそれまでの状態にして、真直度のみを補正できる。

以上のように、本実施形態によれば、マスク交換と並列に移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度の低次成分の補正を行うことにより、露光工程のスループットを低下させることなく、かつ露光を継続中に移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度に変動が生じても、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度誤差を高精度に補正して、プレートステージＰＳＴの位置を高精度に制御できる。従って、露光精度（重ね合わせ精度等）を常に高く維持できる。

本実施形態の作用効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態のＸ軸の干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２，５２ＸＦ及びＹ軸の干渉計５３Ｙ１〜５３Ｙ３，５３ＹＦを用いた位置計測方法は、プレートステージＰＳＴ（移動体）の位置情報をプレートステージＰＳＴに設けられた移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの反射面５１Ｘａ，５１Ｙａを介して計測する計測方法であって、プレートステージＰＳＴのＹ方向への計測ピッチＳＸ１での移動と、主に干渉計５２Ｘ１，５２ＸＦによる移動鏡５１ＸのＸ方向（Ｙ方向に直交する方向）の位置計測とを第１の回数（ほぼ移動鏡５１ＸのＹ方向の長さを計測ピッチＳＸ１で割った数）だけ繰り返して式（１Ａ），（１Ｂ），（２Ｂ），（２Ｄ）の計測値（第１の計測結果）を取得し、この計測値より反射面５１Ｘａの微細ピッチで計測された真直度（式（６）の差分値の積算値）（第１の真直度情報）を求めるステップ１０６，１０８，１２０，１２２を有する。

さらに、その位置計測方法は、プレートステージＰＳＴのＹ方向への計測ピッチＳＸ２（例えば計測ピッチＳＸ１の数倍以上）での移動と、主に干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２による移動鏡５１ＸのＸ方向の位置計測とをその第１の回数より少ない第２の回数（ほぼ移動鏡５１ＸのＹ方向の長さを計測ピッチＳＸ２で割った数）だけ繰り返して計測値（第２の計測結果）を取得し、この計測値より反射面５１Ｘａの大まかな曲がりの変動量（すなわち真直度の低次成分、例えば、式（１１）で示される曲がり成分）（第２の真直度情報）を求めるステップ１４８，１５２と、その大まかな曲がりの変動量を用いてその微細ピッチで計測された真直度を補正するステップ１５６と、を含んでいる。

この実施形態によれば、例えば露光開始時に微細な計測ピッチＳＸ１で移動鏡５１Ｘを移動してその反射面の真直度を計測し、露光中には粗い計測ピッチＳＸ２で移動鏡５１Ｘを移動してその反射面の大まかな曲がりの変動分を求めて補正しているため、移動鏡５１Ｘの反射面の真直度情報を短時間で補正することができる。また、Ｙ軸の移動鏡５１Ｙの反射面の曲がりの補正も同様に実行されている。従って、プレートステージＰＳＴを用いる露光装置のスループットおよび稼働率を低下させることなく、プレートステージＰＳＴの位置情報の計測精度を高く維持することができる。

（２）また、本実施形態の露光方法は、マスクＭＡが載置されるマスクステージＭＳＴと、プレートＰＴが載置されるプレートステージＰＳＴとを相対的に移動させながら、マスクＭＡのパターンを介してプレートＰＴを露光する露光方法であって、本実施形態の位置計測方法を用いて、プレートステージＰＳＴの位置情報を計測し（ステップ１０８〜１１４，１４２〜１５６）、この位置情報に基づいて、マスクステージＭＳＴとプレートステージＰＳＴとを相対的に移動させる（ステップ１６０）ことを含んでいる。

また、本実施形態の露光装置１０は、マスクステージＭＳＴと、プレートステージＰＳＴとを相対的に移動させながら、マスクＭＡのパターンを介してプレートＰＴを露光する露光装置であって、プレートステージＰＳＴの移動鏡５１Ｘの反射面５１Ｘａの、Ｙ方向（プレートステージＰＳＴの所定の移動方向）に直交するＸ方向の位置情報を計測する複数の干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２，５２ＸＦと、プレートステージＰＳＴのＹ方向への移動と、その複数の干渉計のうちの干渉計５２Ｘ１，５２ＸＦ（第１組の干渉計）による反射面５１ＸａのＸ方向の位置情報の計測とを第１の回数だけ繰り返して第１の計測結果を取得し、この第１の計測結果より反射面５１Ｘａの微細ピッチで計測された真直度を求め、プレートステージＰＳＴのＹ方向への移動と、その複数の干渉計のうちの干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２（第２組の干渉計）による反射面５１ＸａのＸ方向の位置情報の計測とをその第１の回数より少ない第２の回数だけ繰り返して第２の計測結果を取得し、この第２の計測結果よりその反射面の大まかな曲がりの変動量を求め、その真直度をその大まかな曲がりの変動量で補正する真直度演算部３１（計測制御装置）と、その複数の干渉計の計測情報及びその反射面５１Ｘａの補正後の真直度に基づいてプレートステージＰＳＴを移動する主制御系３０（駆動制御装置）と、を備えている。

また、干渉計５３Ｙ１〜５３Ｙ３，５３ＹＦの計測値を用いてＹ軸の移動鏡５１Ｙの反射面５１Ｙａの曲がりも補正できる。この露光方法及び露光装置によれば、プレートステージＰＳＴの位置を高精度に制御できるため、マスクＭＡのパターンの像をプレートＰＴ上に高精度に露光できる。なお、マスクステージＭＳＴの位置情報、又はマスクステージＭＳＴ及びプレートステージＰＳＴの両方の位置情報を計測するためにその位置計測方法を適用してもよい。

なお、本実施形態の露光装置１０は、図１に示すように、２列マルチ投影系である投影光学系ＰＬと、オフアクシスのアライメント系２１とがＸ方向（走査方向）に離れた位置に存在する。そこで、一例としてベースライン計測時に、以下のように、簡易的にＹ軸の移動鏡５１Ｙの真直度を計測してもよい。
図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図１のプレートステージＰＳＴを次第にＸ方向に移動する状態を概略的に示す図である。先ず図１４（Ａ）に示すように、アライメント系２１の下方に基準位置校正板２２を移動した状態で、移動鏡５１Ｙの位置を計測するためのＹ軸の干渉計（制御用干渉計）を、例えば干渉計５３Ｙ１から中央の干渉計５３Ｙ２に切り換える。さらに、干渉計５３Ｙ３の計測値を干渉計５３Ｙ２の計測値に合わせる（リセット処理）。その後、アライメント系２１によって基準位置校正板２２上の対応する基準マークの位置を計測し、干渉計５３Ｙ２，５３Ｙ３の計測値の差分Ｇ１を求める。

次に、図１４（Ｂ）に示すように、プレートステージＰＳＴを＋Ｘ方向にΔＸＴ１だけ移動して、投影光学系ＰＬの第１列の複数の投影光学モジュールの露光領域を基準位置校正板２２の対応する基準マーク上に設定し、マスクのアライメントマークの投影光学モジュールによる像と基準マークとの像を図１の空間像計測系２４によって撮像し、両者の位置ずれ量を求める。これと並行して、干渉計５３Ｙ２，５３Ｙ３の計測値の差分Ｇ２を求める。

その後、図１４（Ｃ）に示すように、プレートステージＰＳＴを＋Ｘ方向にΔＸＴ２だけ移動して、投影光学系ＰＬの第２列の複数の投影光学モジュールの露光領域を基準位置校正板２２の対応する基準マーク上に設定し、マスクのアライメントマークの投影光学モジュールによる像と基準マークとの像を図１の空間像計測系２４によって撮像し、両者の位置ずれ量を求める。これと並行して、干渉計５３Ｙ２，５３Ｙ３の計測値の差分Ｇ３を求める。

この後、干渉計５３Ｙ２，５３Ｙ３の計測ビームの間隔、プレートステージＰＳＴの移動量ΔＸＴ１，ΔＸＴ２、及び干渉計の計測値の差分Ｇ１〜Ｇ３を用いることによって、ステップ１５２と同様に、移動鏡５１Ｙの真直度の低次の近似補正式を簡易的に求めることができる。
また、上記の実施形態では、Ｘ軸の移動鏡５１Ｘの真直度計測用の干渉計５２ＸＦは１台であるが、図１５に示すように、例えば干渉計５２Ｘ２の近傍に別の真直度計測用の干渉計５２ＸＧを配置してもよい。この場合、ヨーイング計測用の干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２からの計測ビームの内側に狭い間隔で対称に、それぞれ真直度計測用の干渉計５２ＸＦ，５２ＸＧの計測ビームが配置される。

この変形例において移動鏡５１Ｘの真直度を高精度を計測する際には、例えば図１６（Ａ）に示すように、移動鏡５１Ｘの＋Ｙ方向の端部に干渉計５２Ｘ２の計測ビームが照射される状態から、図１６（Ｂ）に示すように、移動鏡５１Ｘの−Ｙ方向の端部に干渉計５２Ｘ１の計測ビームが照射される状態まで、プレートステージＰＳＴを所定の計測ピッチで次第にＹ方向に移動させて、それぞれ干渉計５２Ｘ１，５２ＸＦ，５２ＸＧ，５２Ｘ２、及び干渉計５３Ｙ１，５３Ｙ３の計測値を読み込む。そして、図２のステップ１１４で干渉計５２ＸＹの計測値を用いて作成した真直度補正テーブルを干渉計５２Ｘ１用の第１の真直度補正テーブルとした場合、ステップ１１４と同様にして、真直度計測用の干渉計５２ＸＧ及び干渉計５２Ｘ２の計測値から干渉計５２Ｘ２用の第２の真直度補正テーブルを求めることができる。

この変形例によれば、第１の真直度補正テーブルは図１６（Ａ）の移動鏡５１Ｘの領域５８Ａの真直度を含み、第２の真直度補正テーブルは図１６（Ｂ）の移動鏡５１Ｘの領域５８Ｂの真直度を含んでいる。従って、移動鏡５１Ｘの全面の真直度を、干渉計５２Ｘ１，５２ＸＦ又は干渉計５２Ｘ２，５２ＸＧの狭い間隔の計測ビームを用いて位置に関して高次の成分まで詳細に計測することができ、より高精度な真直度補正が可能となる。

更に、干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２の計測値のみからプレートステージＰＳＴのヨーイングを計測する代わりに、例えば干渉計５２Ｘ１，５２Ｘ２及び干渉計５２ＸＦ，５２ＸＧの計測値の平均値を用いてプレートステージＰＳＴのヨーイングを計測してもよい。これによって、干渉計の空気揺らぎなどに対する影響を小さくすることができる。
また、上記の実施形態において、例えばステップ１４２及び１４８の干渉計の計測値を真直度補正テーブルによって補正しない場合には、一例として、図１２（Ａ）の近似関数ｆ２（Ｘ）に、ステップ１１４で求めた図６（Ｃ）の高次成分δｙを加算することによって、図１２（Ｃ）の補正（校正）後の値Ｄｙよりなる真直度補正テーブルを求めてもよい。移動鏡５１Ｘについても、近似関数にステップ１１４で求めた高次成分を加算することによって、補正後の真直度補正テーブルを求めることができる。この場合には、主制御系３０は、干渉計の計測値を補正後の真直度補正テーブルを用いて補正すればよい。

また、上記の実施形態では、ステップ１５２において、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度を位置に関して２次式で近似している。しかしながら、ステップ１４２及び１４８における移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの反射面の位置の計測点の個数をｎとすると、移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度は、位置に関する（ｎ−１）次式で求めることが可能である。ただし、真直度を近似する式の次数を減少させる程、例えば最小自乗法によって近似式の各係数を決定する際に計測値のばらつき（誤差）の影響を軽減できる。

従って、計測点数が例えば５点の場合には、真直度の計測精度を向上させるために、真直度を２次式の他に、３次式又は４次式で近似してもよい。さらに、計測点数が例えば１０点の場合には、真直度を９次以下の任意の次数の式で近似してもよい。その他に、真直度を指数関数、又は正弦（余弦）関数等の他の関数を用いて近似することも可能である。

また、上記の実施形態では、プレートステージＰＳＴの移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度を計測しているが、それとともに又はその代わりに、図１のマスクステージＭＳＴの移動鏡５４Ｙの真直度を計測するために本発明を適用してもよい。さらに、マスクステージＭＳＴの移動鏡５４Ｙの真直度の低次成分の計測は、例えばプレートステージＰＳＴ上のプレートＰＴの交換時に行うようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、ステップ１５２では移動鏡５１Ｘ，５１Ｙの真直度の位置に関する低次成分を求めている。これに関して、ステップ１０８における移動鏡５１Ｘの計測ピッチＳＸ１に対してステップ１４８における移動鏡５１Ｘの計測ピッチＳＸ２はほぼ数分の一以下である。従って、ステップ１０８で計測される移動鏡５１Ｘの真直度の空間周波数の上限（＝１／ＳＸ１）に対して、ステップ１４８で計測される移動鏡５１Ｘの真直度の空間周波数の上限（＝１／ＳＸ２）はほぼ数分の一以下であり、ステップ１４８ではステップ１０８よりも低い空間周波数成分が計測されているともみなすことができる。そこで、ステップ１１４では、移動鏡５１Ｘの真直度の計測結果を空間周波数が１／ＳＸ２以下の成分と、それ以上の成分とに分けておき、ステップ１５２では移動鏡５１Ｘの真直度を空間周波数が１／ＳＸ２以下の成分として求めてもよい。この場合には、ステップ１５６において、ステップ１１４で求めた空間周波数が１／ＳＸ２以下の成分を、ステップ１５２で求めた成分で置き換えてから、移動鏡５１Ｘの補正後の真直度を計算してもよい。

また、上記の実施形態では、ステップ１０８，１４２，１４８における各計測点での干渉計の計測は１回であるが、例えば特開２００２−３２８００７号公報に開示されているように、各計測点で干渉計の計測を複数回行って、その平均値をもってその計測点における計測値としてもよい。
また、上記実施形態では、投影光学系ＰＬが、７つの投影光学モジュールを備えたマルチレンズ方式の投影光学系である場合について説明したが、投影光学モジュールの本数はこれに限らず、２本以上であれば良い。また、例えば投影光学系ＰＬとしては、マルチレンズ方式の投影光学系に限らず、単一の投影光学モジュールを使用してもよい。

また、投影光学系又は投影光学モジュールは、屈折系、反射系、又は反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像であっても良い。また、上記実施形態では投影光学系ＰＬとして、投影倍率が等倍のものを用いる場合について説明したが、これに限らず、投影光学系は縮小系又は拡大系でも良い。
また、上記の実施形態では、ステージの移動鏡の真直度を計測している。しかしながら、例えばステージ側面の反射面に干渉計の計測ビームを照射して、そのステージの位置を計測している場合には、その反射面の真直度を計測する場合にも本発明を適用できる。

また、本発明は、走査露光型の投影露光装置の他に、一括露光型の投影露光装置（ステッパ）、又は投影光学系を用いないプロキシミティ方式の露光装置の移動鏡又は移動鏡の代わりのステージ側面の反射面の真直度を計測する場合にも適用可能である。
次に、上記実施形態の露光装置１０をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造方法について、図１７のフローチャートを参照して説明する。

図１７のステップ２０２のパターン形成工程では、上述した露光装置を用いて、パターン像を感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に形成する、いわゆる光リソグラフィ工程が実行される。この工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、及びレジスト剥離工程等の各処理工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成される。

次に、ステップ２０４のカラーフィルタ形成工程において、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列された、又はＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組が複数水平走査線方向に配列されたカラーフィルタを形成する。その後、ステップ２０６のセル組み立て工程において、例えばパターン形成工程にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、ステップ２０８のモジュール組立工程にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。

この場合、パターン形成工程において、上述の露光装置を用いて高スループットで、かつ高精度にプレートの露光が行われるので、高機能の液晶表示素子の生産性を向上させることができる。
また、本発明の露光装置の用途としては角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば有機ＥＬディスプレイまたはプラズマディスプレイ等の他の表示素子、半導体素子、薄膜磁気ヘッド、及びマイクロマシン等のマイクロデバイス（電子デバイス）を製造するための露光装置、又はＤＮＡチップ若しくは他の露光装置で使用されるマスクなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。なお、露光対象となる物体はガラスプレートに限られるものでなく、例えばウエハ、セラミックス基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。

このように本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。また、明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約を含む２００８年７月９日付け提出の日本国特許出願第２００８−１７９６２２号の全ての開示内容は、そっくりそのまま引用して本願に組み込まれている。

ＭＡ…マスク、ＰＬ…投影光学系、ＰＴ…プレート、ＭＳＴ…マスクステージ、ＰＳＴ…プレートステージ、２１…アライメント系、３０…主制御系、３１…真直度演算部、５１Ｘ，５１Ｙ…移動鏡、５２Ｘ１，５２Ｘ２…Ｘ軸の干渉計、５２ＸＦ…Ｘ軸の真直度計測用干渉計、５３Ｙ１〜５３Ｙ３…Ｙ軸の干渉計、５３ＹＦ…Ｙ軸の真直度計測用干渉計

Claims (24)

1. 移動体の位置情報を前記移動体に設けられた反射面を介して計測する位置計測方法であって、
   前記移動体の所定の移動方向への移動と、前記反射面の前記移動方向に交差する方向の位置情報の計測とを第１の回数だけ繰り返して第１の計測結果を取得し、該第１の計測結果より前記反射面の第１の真直度情報を求めることと、
   前記移動体の前記移動方向への移動と、前記反射面の前記移動方向に交差する方向の位置情報の計測とを前記第１の回数より少ない第２の回数だけ繰り返して第２の計測結果を取得し、該第２の計測結果より前記反射面の第２の真直度情報を求めることと、
   前記第２の真直度情報で前記第１の真直度情報を補正することと、
   を含み、
   前記第１の計測結果を取得するための前記反射面の位置情報の計測は、前記移動方向に第１の間隔を持つ２つの計測ビームを前記反射面に照射することによって行われ、
   前記第２の計測結果を取得するための前記反射面の位置情報の計測は、前記移動方向に前記第１の間隔と異なる第２の間隔を持つ２つの計測ビームを前記反射面に照射することによって行われる位置計測方法。
2. 前記第２の間隔は、前記第１の間隔よりも広い請求項１に記載の位置計測方法。
3. 前記第１の真直度情報を補正することは、前記第１の真直度情報に前記第２の真直度情報を加算することを含む請求項１又は２に記載の位置計測方法。
4. 前記第２の真直度情報を求めることは、前記第２の計測結果を前記移動体の前記移動方向の位置に関して所定次数の関数で近似することを含む請求項３に記載の位置計測方法。
5. 前記移動体は、直交する第１及び第２の移動方向に移動可能であり、
   前記第１及び第２の計測結果を取得するための前記移動体の移動方向は、前記第１の移動方向であり、
   前記第１及び第２の計測結果を取得するための前記反射面の位置情報は、前記第２の移動方向の位置情報である請求項１〜４のいずれか一項に記載の位置計測方法。
6. マスクが載置されるマスクステージと、基板が載置される基板ステージとを相対的に移動させながら、前記マスクのパターンを介して前記基板を露光する露光方法であって、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の位置計測方法を用いて、前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の可動ステージの位置情報を計測し、
   該計測結果に基づいて、前記マスクステージと前記基板ステージとを相対的に移動させることを含む露光方法。
7. 前記可動ステージは前記基板ステージであり、
   前記第２の真直度情報を求めることは、前記マスクの交換中に実行される請求項６に記載の露光方法。
8. 前記可動ステージは前記マスクステージであり、
   前記第２の真直度情報を求めることは、前記基板の交換中に実行される請求項６に記載の露光方法。
9. 前記基板ステージに設けられた複数のマークの位置情報を計測することと、
   前記基板ステージに設けられた前記反射面の前記第１及び第２の真直度情報に基づいて前記マークの位置情報を補正することとを含む請求項６〜８のいずれか一項に記載の露光方法。
10. 前記マークの位置情報を補正することは、前記複数のマークの位置情報を前記可動ステージの前記移動方向の位置に関して所定次数の関数で近似することを含む請求項９に記載の露光方法。
11. マスクが載置されるマスクステージと、基板が載置される基板ステージとを相対的に移 動させながら、前記マスクのパターンを介して前記基板を露光する露光方法であって、
    前記マスクステージ及び前記基板ステージの一方の可動ステージの位置計測が、前記一 方の可動ステージの所定の移動方向への移動と、前記一方の可動ステージに設けられた反 射面の前記移動方向に交差する方向の位置情報の計測とを第１の回数だけ繰り返して第１ の計測結果を取得し、該第１の計測結果より前記反射面の第１の真直度情報を求めること と、
    前記一方の可動ステージの前記移動方向への移動と、前記反射面の前記移動方向に交差 する方向の位置情報の計測とを前記第１の回数より少ない第２の回数だけ繰り返して第２ の計測結果を取得し、該第２の計測結果より前記反射面の第２の真直度情報を求めること と、前記第２の真直度情報で前記第１の真直度情報を補正することと、を含み、
    前記マスクステージ及び前記基板ステージの他方の可動ステージに載置される前記マス クまたは前記基板の交換中に、前記第２の真直度情報を求める露光方法。
12. 前記第２の回数は、前記第２の真直度情報を求めることが、前記他方の可動ステージに 載置される前記マスクまたは前記基板の交換時間内に終了する範囲内で設定されている請 求項１１に記載の露光方法。
13. 請求項６〜１２のいずれか一項に記載の露光方法を用いて、前記マスクに形成されたパターンを感光基板に転写することと、
    前記パターンが転写された前記感光基板を、前記パターンに基づいて加工することと、含むデバイス製造方法。
14. マスクが載置されるマスクステージと、基板が載置される基板ステージとを相対的に移動させながら、前記マスクのパターンを介して前記基板を露光する露光装置であって、
    前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の可動ステージに設けられた反射面の、前記可動ステージの移動方向に交差する方向の位置情報を計測する複数の干渉計と、
    前記可動ステージの前記移動方向への移動と、前記複数の干渉計のうちの第１組の干渉計による前記反射面の前記移動方向に交差する方向の位置情報の計測とを第１の回数だけ繰り返して第１の計測結果を取得し、該第１の計測結果より前記反射面の第１の真直度情報を求め、前記可動ステージの前記移動方向への移動と、前記複数の干渉計うちの第２組の干渉計による前記反射面の前記移動方向に交差する方向の位置情報の計測とを前記第１の回数より少ない第２の回数だけ繰り返して第２の計測結果を取得し、該第２の計測結果より前記反射面の第２の真直度情報を求め、前記第１の真直度情報を前記第２の真直度情報で補正する計測制御装置と、
    前記複数の干渉計の計測情報及び前記第１の真直度情報に基づいて前記可動ステージを移動する駆動制御装置と、
    を備え、
    前記第１組の干渉計は、前記移動方向に沿って第１の間隔で配置された２つの計測ビームを前記反射面に照射する２つの干渉計を含み、
    前記第２組の干渉計は、前記移動方向に沿って前記第１の間隔と異なる第２の間隔で配置された２つの計測ビームを前記反射面に照射する２つの干渉計を含む露光装置。
15. 前記第２の間隔は、前記第１の間隔よりも広い請求項１４に記載の露光装置。
16. 前記計測制御装置は、前記第１の真直度情報に前記第２の真直度情報を加算する請求項 １４又は１５に記載の露光装置。
17. 前記計測制御装置は、前記第２の計測結果を前記移動方向の位置に関して所定次数の関数で近似して前記第２の真直度情報を求める請求項１６に記載の露光装置。
18. 前記可動ステージは前記基板ステージであり、
    前記計測制御装置は、
    前記マスクの交換中に、前記基板ステージを前記移動方向に移動して前記第２の計測結果を取得し、該第２の計測結果より前記反射面の前記第２の真直度情報を求める請求項１ ４〜１７のいずれか一項に記載の露光装置。
19. 前記可動ステージは前記マスクステージであり、
    前記計測制御装置は、
    前記基板の交換中に、前記マスクステージを前記移動方向に移動して前記第２の計測結果を取得し、該第２の計測結果より前記反射面の前記第２の真直度情報を求める請求項１ ４〜１７のいずれか一項に記載の露光装置。
20. 前記基板ステージ上に設けられた複数のマークと、
    前記マークの位置情報を計測するマーク検出系とを備え、
    前記計測制御装置は、前記マーク検出系の検出結果を前記基板ステージ上に設けられた前記反射面の前記第１及び第２の真直度情報に基づいて補正する請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の露光装置。
21. 前記計測制御装置は、前記複数のマークの位置情報を前記基板ステージの前記移動方向の位置に関して所定次数の関数で近似し、該近似結果に基づいて前記マーク検出系の検出結果を補正する請求項２０に記載の露光装置。
22. マスクが載置されるマスクステージと、基板が載置される基板ステージとを相対的に移 動させながら、前記マスクのパターンを介して前記基板を露光する露光装置であって、
    前記マスクステージ及び前記基板ステージの一方の可動ステージに設けられた反射面の 、前記一方の可動ステージの移動方向に交差する方向の位置情報を計測する複数の干渉計 と、
    前記一方の可動ステージの前記移動方向への移動と、前記複数の干渉計のうちの第１組 の干渉計による前記反射面の前記移動方向に交差する方向の位置情報の計測とを第１の回 数だけ繰り返して第１の計測結果を取得し、該第１の計測結果より前記反射面の第１の真 直度情報を求め、前記一方の可動ステージの前記移動方向への移動と、前記複数の干渉計 うちの第２組の干渉計による前記反射面の前記移動方向に交差する方向の位置情報の計測 とを前記第１の回数より少ない第２の回数だけ繰り返して第２の計測結果を取得し、該第 ２の計測結果より前記反射面の第２の真直度情報を求め、前記第１の真直度情報を前記第 ２の真直度情報で補正する計測制御装置と、
    前記複数の干渉計の計測情報及び前記第１の真直度情報に基づいて前記一方の可動ステ ージを移動する駆動制御装置と、
    を備え、
    前記計測制御装置は、前記マスクステージ及び前記基板ステージの他方の可動ステージ に設けられた前記マスクまたは前記基板の交換中に、前記他方の可動ステージを前記移動 方向に移動して前記第２の計測結果を取得し、該第２の計測結果より前記反射面の前記第 ２の真直度情報を求める露光装置。
23. 前記計測制御装置は、前記第２の真直度情報を求めることが、前記他方の可動ステージ に載置される前記マスクまたは前記基板の交換時間内に終了する範囲内で前記第２の回数 を設定する請求項２２に記載の露光装置。
24. 請求項１４〜２３のいずれか一項に記載の露光装置を用いて、前記マスクに形成されたパターンを感光基板に転写することと、
    前記パターンが転写された前記感光基板を前記パターンに基づいて加工することと、
    を含むデバイス製造方法。
    

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