JP5699419B2 - 露光方法及び露光装置並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、露光方法及び露光装置並びにデバイス製造方法に関するものである。

現在、フラットパネル表示素子や半導体デバイスの製造においては、マスク上に形成された微細なパターンを感光性基板上に転写するフォトリソグラフィの手法が用いられている。このフォトリソグラフィの手法を用いた製造工程では、二次元移動するマスクステージに載置されているマスク上に形成された原画となるパターンを、二次元移動する基板ステージに載置されているフォトレジスト等の感光剤が塗布された感光性基板上に、投影光学系を介して投影露光する投影露光装置が用いられている。

この投影露光装置としては、例えば、マスクを保持するマスクステージと感光基板を保持する基板ステージとを同期走査することによりマスクのパターンを連続的に感光性基板に転写する走査型露光装置とが主に用いられている。液晶表示デバイスを製造する際には、隣り合う投影領域（露光領域）が走査方向で所定量変位するように、かつ隣り合う投影領域の端部（継ぎ部）が走査方向と直交する方向に重複するように投影光学系として配置された複数の投影光学モジュールを備えたマルチレンズ方式の走査型露光装置（マルチレンズスキャン型露光装置）が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

投影露光装置では、マスクのパターンを感光基板に投影する際にフォーカス制御、すなわちパターンの像（投影像）の結像面と感光基板の感光面とを一致させる制御を行う必要がある。これに対して、特許文献１には、投影光学系を挟んだ走査方向の両側に、マスク及び感光性基板の各面位置（すなわち投影光学系の光軸方向における位置）を検出するフォーカス検出系を設ける技術が開示されている。

特開２００６−２６１３６１号公報

ところが、特許文献１に記載の投影露光装置では、投影光学系によるパターンの像の投影位置とフォーカス検出系の検出位置とが走査方向に異なっているため、投影位置における面位置と、フォーカス検出系が検出した面位置とが厳密には一致していないため、高精度なフォーカス制御が行えない可能性がある。

本発明の態様は、高精度なフォーカス制御を実現可能な露光方法及び露光装置並びにデバイス製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかる露光方法は、第１基板が載置されたステージを所定方向に走査し、該所定方向に沿って設けられた第１及び第２投影光学ユニットを介して前記第１基板のパターンを第２基板に露光する露光方法において、前記ステージに第３基板を載置して該ステージを前記所定方向に走査する第１ステップと、前記第３基板上に前記所定方向に沿って配置された複数のマークを前記第１投影光学ユニットを介して検出し、前記複数のマークに対応する前記第１投影光学ユニットの第１フォーカス位置情報を計測する第２ステップと、前記複数のマークを前記第２投影光学ユニットを介して検出し、前記複数のマークに対応する前記第２投影光学ユニットの第２フォーカス位置情報を計測する第３ステップと、前記第１及び第２フォーカス位置情報に基づいて、前記パターンに対応する前記第１及び第２投影光学ユニットの各フォーカス位置と前記第２基板との相対位置を調整する第４ステップと、を含み、前記第４ステップでは、前記第１及び第２フォーカス位置情報に基づいて、前記ステージの前記所定方向の位置に対するマップ情報を求めるとともに、該マップ情報に基づいて、前記第２基板を支持して移動する基板ステージの駆動、前記第１投影光学ユニットの結像特性の調整および第２投影光学ユニットの結像特性の調整の少なくとも１つが行われることにより、前記相対位置が調整されるものである。

また、本発明の第２の態様にかかる露光装置は、第１基板が載置されたステージを所定方向に走査し、該所定方向に沿って設けられた第１及び第２投影光学ユニットを介して前記第１基板のパターンを第２基板に露光する露光装置において、前記ステージに載置された第３基板上に前記所定方向に沿って配置された複数のマークを前記第１投影光学ユニットを介して検出するとともに、前記複数のマークを前記第２投影光学ユニットを介して検出する検出装置と、前記検出装置の検出結果に基づいて、前記複数のマークに対応する前記第１投影光学ユニットの第１フォーカス位置情報、及び前記複数のマークに対応する前記第２投影光学ユニットの第２フォーカス位置情報を求める演算装置と、前記演算装置により求められた位置情報に基づいて、前記パターンに対応する前記第１及び第２投影光学ユニットの各フォーカス位置と前記第２基板との相対位置を調整する調整装置とを備え、前記第１及び第２フォーカス位置情報に基づいて、前記ステージの前記所定方向の位置に対するマップ情報を求めるとともに、該マップ情報に基づいて、前記第２基板を支持して移動する基板ステージの駆動、前記第１投影光学ユニットの結像特性の調整および第２投影光学ユニットの結像特性の調整の少なくとも１つが行われることにより前記相対位置が調整されるものである。

また、本発明の第３の態様にかかるデバイス製造方法は、本発明の第１の態様にかかる露光方法を用いてマスクのパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、を含むことを特徴とするものである。

本発明の態様によれば、高精度なフォーカス制御を実現することができる。

第１実施形態にかかる露光装置の概略構成図である。 同露光装置の概略斜視図である。 投影光学モジュールの概略構成を示す図である。 第１実施形態に係るオートフォーカス系及びアライメント検出系の配置を説明するための図である。 計測用マスクＭＭの概略構成を示す平面図である。 マークを順次計測する手順を示す図である。 マークを順次計測する手順を示す図である。 マップ情報をモデル化した図である。 マップ情報をモデル化した図である。 第４実施形態に係るオートフォーカス系及びアライメント検出系の配置を説明するための図である。 デバイスとしての半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。 デバイスとしての液晶表示素子などのフラットパネル表示素子の製造方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の露光方法及び露光装置並びにデバイス製造方法の実施の形態を、図１ないし図１２を参照して説明する。
図１は第１実施形態にかかる露光装置の概略構成図であり、図２は図１に示す露光装置の概略斜視図である。

（第１実施形態）
図１及び図２において、露光装置ＥＸは、パターンが形成されたマスク（第１基板）Ｍを支持するマスクステージＭＳＴと、ガラス基板に感光剤（フォトレジスト）を塗布した感光性基板（第２基板）Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されたマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系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ステージＰＳＴに支持されている感光性基板Ｐ上に投影露光する投影光学系ＰＬと、投影光学系ＰＬを定盤１を介して支持するコラム１００と、露光処理に関する動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。コラム１００は、床面に水平に載置されたベースプレート１１０上に設置されている。投影光学系ＰＬは、複数並んだ投影光学モジュールを有しており、照明光学系ＩＬも投影光学モジュールの数及び配置に対応して複数の照明光学モジュールを有している。本実施形態では、一例として、投影光学モジュール及び照明光学モジュールは、それぞれ１１個設けられている。

ここで、この露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬに対してマスクＭを支持したマスクステージＭＳＴと感光性基板Ｐを支持した基板ステージＰＳＴとを同期移動して走査露光する走査型露光装置であって、所謂マルチレンズスキャン型露光装置を構成している。以下の説明において、マスクＭ及び感光性基板Ｐの同期移動方向をＸ軸方向（走査方向）、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向（非走査方向）、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と直交する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸まわりのそれぞれの方向をθＸ、θＹ、θＺ方向とする。

照明光学系ＩＬは、図示しない複数の光源と、複数の光源から射出された光束を一旦集光した後に均等分配して射出する図示しないライトガイドと、ライトガイドから射出された光束を均一な照度分布を有する光束（露光光）に変換する図示しないオプティカルインテグレータと、オプティカルインテグレータからの露光光をスリット状に整形するための開口を有する図示しないブラインド部と、ブラインド部を通過した露光光をマスクＭ上に結像する図示しないコンデンサレンズとを備えている。コンデンサレンズからの露光光は、マスクＭを複数のスリット状の照明領域で照明する。この実施の形態における光源には水銀ランプが用いられ、露光光としては、図示しない波長選択フィルタにより、露光に必要な波長であるｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）などが用いられる。

マスクステージＭＳＴは、コラム１００上に設けられており、マスクＭを保持するマスクホルダ２０と、マスクホルダ２０をＸ軸方向に所定ストロークで移動可能な一対のリニアモータ２１，２１と、Ｘ軸方向に移動するマスクホルダ２０を案内する一対のガイド部２２，２２とを備えている。リニアモータ２１のそれぞれは、コラム１００上において支持部材２３で支持され、Ｘ軸方向に延びるように設けられた固定子２１Ａと、この固定子２１Ａに対応して設けられ、マスクホルダ２０の長手方向両端部に固定された可動子２１Ｂとを備えている。マスクホルダ２０は、可動子２１Ｂが固定子２１Ａとの間の電磁気的相互作用により駆動することでＸ軸方向に移動する。

ガイド部２２のそれぞれはＸ軸方向に移動するマスクホルダ２０を案内するものであって、Ｘ軸方向に延びるように設けられ、コラム１００上に固定されている。マスクホルダ２０の下部にはガイド部２２と係合する凹部を有する被ガイド部材２４が固定されている。マスクホルダ２０は、ガイド部２２に対して非接触で支持されつつ、Ｘ軸方向に移動する。また、マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持するマスクホルダ２０をＹ軸方向及びθＺ方向に移動する図示しない移動機構を有している。そして、上記リニアモータ及び移動機構によりマスクホルダ２０の姿勢を調整することができる。以下の説明では、マスクホルダ２０の姿勢を調整可能な上記リニアモータ及び移動機構を適宜「マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤ」と総称する。

図２に示すように、マスク側レーザ干渉計は、マスクステージＭＳＴのＸ軸方向における位置を検出するＸレーザ干渉計８０ａと、マスクステージＭＳＴのＹ軸方向における位置を検出するＹレーザ干渉計８０ｂとを備えている。マスクステージＭＳＴの＋Ｘ側の端縁にはＹ軸方向に延在するＸ移動鏡８１ａが設けられている。一方、マスクステージＭＳＴの＋Ｙ側の端縁にはＸ移動鏡８１ａに直交するように、Ｘ軸方向に延在するＹ移動鏡８１ｂが設けられている。Ｘ移動鏡８１ａにはＸレーザ干渉計８０ａが対向して配置されており、Ｙ移動鏡８１ｂにはＹレーザ干渉計８０ｂが対向して配置されている。

Ｘレーザ干渉計８０ａはＸ移動鏡８１ａに対してレーザ光を照射する。Ｘ移動鏡８１ａにより反射されたレーザ光はＸレーザ干渉計８０ａ内部のディテクタにより受光される。Ｘレーザ干渉計８０ａは、Ｘ移動鏡８１ａにより反射されたレーザ光に基づいて、内部の参照鏡の位置を基準としてマスクステージＭＳＴ（ひいてはマスクＭ）のＸ軸方向における位置を検出する。
Ｙレーザ干渉計８０ｂはＹ移動鏡８１ｂに対してレーザ光を照射する。Ｙ移動鏡８１ｂにより反射されたレーザ光はＹレーザ干渉計８０ｂ内部のディテクタにより受光される。Ｙレーザ干渉計８０ｂは、Ｙ移動鏡８１ｂにより反射されたレーザ光に基づいて、内部の参照鏡の位置を基準としてマスクステージＭＳＴ（ひいてはマスクＭ）のＹ軸方向における位置を検出する。

レーザ干渉計８０ａ，８０ｂのそれぞれの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計８０ａ，８０ｂのそれぞれの検出結果に基づいて、マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを介してマスクステージＭＳＴを駆動し、マスクＭの位置制御を行う。

投影光学系ＰＬは、投影光学モジュールＰＬａ，ＰＬｃ，ＰＬｅ，ＰＬｇ，ＰＬｈ，ＰＬｉ，ＰＬｊ，ＰＬｋ及び図示しない３つの投影光学モジュールを有している。６つの投影光学モジュールＰＬａ，ＰＬｃ，ＰＬｅ，ＰＬｇ，ＰＬｉ，ＰＬｋは、Ｙ軸方向（走査方向と交差する方向）に並んでおり、Ｘ軸方向（走査方向）の後方側（−Ｘ側）に配置されている（以下、第１投影光学ユニットＰＵ１という。）。また、２つの投影光学モジュールＰＬｈ，ＰＬｋ及び図示しない３つの投影光学モジュールは、Ｙ軸方向に並んでおり、Ｘ軸方向の前方側（＋Ｘ側）に配置されている（以下、第２投影光学ユニットＰＵ２という。）。また、第１投影光学ユニットＰＵ１と第２投影光学ユニットＰＵ２とはＸ軸方向において対向するように配置されており、第１投影光学ユニットＰＵ１を構成する各投影光学モジュールＰＬａ，ＰＬｃ，ＰＬｅ，ＰＬｇ，ＰＬｉ，ＰＬｋと第２投影光学ユニットＰＵ２を構成する投影光学モジュールＰＬｈ，ＰＬｊ及び図示しない３つの投影光学モジュールとは千鳥状に配置されている。すなわち、隣り合う投影光学モジュールをＹ軸方向に所定量変位させて配置されている。

また、第１投影光学ユニットＰＵ１を構成する投影光学モジュールＰＬａ，ＰＬｃ，ＰＬｅ，ＰＬｇ，ＰＬｉ，ＰＬｋ及び第２投影光学ユニットを構成する投影光学モジュールＰＬｈ，ＰＬｊ及び図示しない３つの投影光学モジュールは定盤１に支持されており、定盤１はコラム１００に対して支持部２を介して支持されている。

図３は、第２投影光学ユニットＰＵ２を構成する投影光学モジュールＰＬｊの概略構成を示している。なお、投影光学モジュールＰＬｊの構成について説明するが、第１投影光学ユニットＰＵ１を構成する各投影光学モジュールＰＬａ，ＰＬｃ，ＰＬｅ，ＰＬｇ，ＰＬｉ，ＰＬｋ及び第２投影光学モジュールを構成する投影光学モジュールＰＬｈ及び他の３つの投影光学モジュールも投影光学モジュールＰＬｊと同様の構成である。

投影光学モジュールＰＬｊは、鏡筒ＰＫと、鏡筒ＰＫの内部に配置されている複数の光学素子とを有している。投影光学モジュールＰＬｊは、図３に示すように、照明光学モジュールにより露光光ＥＬで照明されたマスクＭの照明領域に存在するパターン像を感光性基板Ｐに投影露光するものであり、二組の反射屈折型光学系１５１，１５２と図示しない視野絞りとを備えている。マスクＭを透過した光束は、１組目の反射屈折型光学系１５１に入射する。反射屈折型光学系１５１は、マスクＭのパターンの中間像を形成するものであって、直角プリズム５５と、レンズ５６と、凹面鏡５７とを備えている。直角プリズム５５はＺ軸周りに回転可能に設けられており、直角プリズム５５がＺ軸周りに回転することにより感光性基板Ｐ上におけるマスクＭのパターンの像はＺ軸周りに回転する。反射屈折型光学系１５１により形成されるパターンの中間像位置には図示しない視野絞りが配置されている。視野絞りは、感光性基板Ｐ上における投影領域を設定するものであって、例えば感光性基板Ｐ上の投影領域を台形状に設定する。視野絞りを透過した光束は、２組目の反射屈折型光学系１５２に入射する。

反射屈折型光学系１５２は、反射屈折型光学系１５１と同様に、直角プリズム５８と、レンズ５９と、凹面鏡６０とを備えている。直角プリズム５８はＺ軸周りに回転可能に設けられており、直角プリズム５８がＺ軸周りに回転することにより感光性基板Ｐ上におけるマスクＭのパターンの像はＺ軸周りに回転する。反射屈折型光学系１５２から射出した光束は、感光性基板Ｐ上にマスクＭのパターンの像を正立等倍で結像する。

照明光学系ＩＬの各照明光学モジュールを出射した照明光によるマスクＭの実質的な照明領域Ｍ１〜Ｍ１１と、投影光学系ＰＬの各投影光学モジュールを介した光束による感光基板Ｐ上の露光領域Ｐ１〜Ｐ１１とは、図４に示すように、それぞれ平面視で重なるように配置されている。ここで、露光領域Ｐ１は、投影光学モジュールＰＬａを介した光束が感光性基板Ｐ上を露光する領域であり、露光領域Ｐ２〜Ｐ１１のそれぞれは投影光学モジュールＰＬｃ，ＰＬｅ、ＰＬｇ，ＰＬｈ，ＰＬｉ，ＰＬｊ，ＰＬｋ及び図示しない３つの投影光学モジュールのそれぞれを介した光束が感光性基板Ｐ上を露光する領域である。第１投影光学ユニットＰＵ１に対応する露光領域Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７、Ｐ９、Ｐ１１と、第２投影光学ユニットＰＵ２に対応する露光領域Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ１０とは、Ｘ方向に所定の間隔をあけて配置され、且つＹ方向については、台形の両端部を形成する三角形の位置が重複する位置に配置されている。照明領域Ｍ１、Ｍ３、Ｍ５、Ｍ７、Ｍ９、Ｍ１１（以下、これらを適宜第１照明領域ＩＡ１と総称する）と、照明領域Ｍ２、Ｍ４、Ｍ６、Ｍ８、Ｍ１０（以下、これらを適宜第２照明領域ＩＡ２と総称する）との配置関係も同様である。なお、各露光領域Ｐ１〜Ｐ１１は、それぞれ対応する照明領域Ｍ１〜Ｍ１１内に配置されたマスクＭのパターンの像が投影される投影領域に相当する。

基板ステージＰＳＴは、図１に示すように、ベースプレート１１０上に設けられている。基板ステージＰＳＴは、感光性基板Ｐを保持する基板ホルダ３０と、基板ホルダ３０をＹ軸方向に案内しつつ移動自在に支持するガイドステージ３５と、ガイドステージ３５に設けられ、基板ホルダ３０をＹ軸方向に移動するリニアモータ３６と、ベースプレート１１０上において基板ホルダ３０をガイドステージ３５とともにＸ軸方向に所定ストロークで移動可能な一対のリニアモータ３１，３１と、ベースプレート１１０上に設けられ、Ｘ軸方向に移動するガイドステージ３５（及び基板ホルダ３０）を案内する一対のガイド部３２，３２とを備えている。基板ホルダ３０はバキュームチャックを介して感光性基板Ｐを保持する。リニアモータ３１は、ベースプレート１１０上において支持部材３３で支持され、Ｘ軸方向に延びるように設けられた固定子３１Ａと、この固定子３１Ａに対応して設けられ、ガイドステージ３５の長手方向両端部に固定された可動子３１Ｂとを備えている。基板ホルダ３０は、可動子３１Ｂが固定子３１Ａとの間の電磁気的相互作用により駆動することでガイドステージ３５とともにＸ軸方向に移動する。ガイド部３２は、Ｘ軸方向に移動するガイドステージ３５及び基板ホルダ３０を案内するものであって、Ｘ軸方向に延びるように設けられ、ベースプレート１１０に固定されている。

ガイドステージ３５の下部には、ガイド部３２と係合する凹部を有する被ガイド部材３４が固定されている。ガイドステージ３５はガイド部３２に対して非接触で支持されつつ、Ｘ軸方向に移動する。同様に、リニアモータ３６も、ガイドステージ３５に設けられた固定子３６Ａと、基板ホルダ３０に設けられた可動子３６Ｂとを有しており、基板ホルダ３０はリニアモータ３６の駆動によりガイドステージ３５に案内されつつＹ軸方向に移動する。また、リニアモータ３１の駆動をそれぞれ調整することでガイドステージ３５はθＺ方向にも回転移動可能となっている。したがって、一対のリニアモータ３１，３１により基板ホルダ３０がガイドステージ３５とほぼ一体的にＸ軸方向及びθＺ方向に移動可能となっている。更に、基板ステージＰＳＴは基板ホルダ３０をＺ軸方向、θＸ及びθＹ方向に移動する移動機構も有している。そして、上記リニアモータ及び移動機構により基板ホルダ３０の姿勢を調整することができる。以下の説明では、基板ホルダ３０の姿勢を調整可能な上記リニアモータ及び移動機構を適宜「基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤ」と総称する。

図２に示すように、基板側レーザ干渉計は、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置を検出するＸレーザ干渉計８２ａと、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を検出するＹレーザ干渉計８２ｂとを備えている。基板ステージＰＳＴの−Ｘ側の端縁にはＹ軸方向に延在するＸ移動鏡８３ａが設けられている。一方、基板ステージＰＳＴの−Ｙ側の端縁にはＸ移動鏡８３ａに直交するように、Ｘ軸方向に延在するＹ移動鏡８３ｂが設けられている。Ｘ移動鏡８３ａにはＸレーザ干渉計８２ａが対向して配置されており、Ｙ移動鏡８３ｂにはＹレーザ干渉計８２ｂが対向して配置されている。

Ｘレーザ干渉計８２ａはＸ移動鏡８３ａに対してレーザ光を照射する。Ｘ移動鏡８３ａにより反射されたレーザ光は、Ｘレーザ干渉計８２ａ内部のディテクタにより受光される。Ｘレーザ干渉計８２ａは、Ｘ移動鏡８３ａにより反射された光に基づいて、内部の参照鏡の位置を基準として基板ステージＰＳＴ（ひいては感光性基板Ｐ）のＸ軸方向における位置を検出する。

Ｙレーザ干渉計８２ｂはＹ移動鏡８３ｂに対してレーザ光を照射する。Ｙ移動鏡８３ｂにより反射されたレーザ光は、Ｙレーザ干渉計８２ｂ内部のディテクタにより受光される。Ｙレーザ干渉計８２ｂは、Ｙ移動鏡８３ｂにより反射された光に基づいて、内部の参照鏡の位置を基準として基板ステージＰＳＴ（ひいては感光性基板Ｐ）のＹ軸方向における位置を検出する。レーザ干渉計８２ａ，８２ｂそれぞれの検出結果は、制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。

また、この露光装置ＥＸには、図１〜図３に示すように、第１投影光学ユニットＰＵ１を構成する投影光学モジュールＰＬａ，ＰＬｃ，ＰＬｅ，ＰＬｇ，ＰＬｉ，ＰＬｋの光軸方向（Ｚ軸方向）におけるマスクＭの位置を検出するオートフォーカス検出系（計測装置、以下マスクＡＦ系という。）５００が設けられている。マスクＡＦ系５００は、マスクＭと第１投影光学ユニットＰＵ１との間であって、第１投影光学ユニットＰＵ１により形成される露光領域より走査方向（Ｘ軸方向）の後方側に配置されている。

マスクＡＦ系５００は、図４に示すように、第１照明領域ＩＡ１よりも−Ｘ側に位置する検出領域５００ａ〜５００ｄを有している。これらの検出領域５００ａ〜５００ｄは、Ｙ方向に関して、第１照明領域ＩＡ１と第２照明領域ＩＡ２（本実施形態では、照明領域Ｍ１とＭ２、Ｍ４とＭ５、Ｍ７とＭ８、Ｍ１０とＭ１１）とが、重複する領域に配置されている。マスクＡＦ系５００の検出領域５００ａ〜５００ｄにおける検出結果は、制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。

また、この露光装置ＥＸには、マスクＭと第２投影光学ユニットＰＵ２との間であって、第２投影光学ユニットＰＵ２により形成される露光領域より走査方向（Ｘ軸方向、所定方向）の前方側に、上記光軸方向の、マスクＭの位置を検出するオートフォーカス検出系（計測装置、以下マスクＡＦ系という。）５２０が設けられている。

マスクＡＦ系５２０は、図４に示すように、第２照明領域ＩＡ２よりも＋Ｘ側に位置すしマスクＡＦ系５００の検出領域よりも数が少ない５２０ａ及び５２０ｂの検出領域を有している。これらの検出領域５２０ａ〜５２０ｂも、Ｙ方向に関して、第１照明領域ＩＡ１と第２照明領域ＩＡ２（本実施形態では、照明領域Ｍ４とＭ５、Ｍ７とＭ８）とが、重複する領域に配置されている。マスクＡＦ系５２０の検出領域５２０ａ〜５２０ｂにおける検出結果は、制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。

また、この露光装置ＥＸには、感光性基板Ｐ上における投影領域Ｐ１〜Ｐ１１よりも−Ｘ側のＺ軸方向（第１投影光学ユニットの光軸方向）における位置を検出する基板ＡＦ系５０と、投影領域Ｐ１〜Ｐ１１よりも＋Ｘ側のＺ軸方向の位置を検出する基板ＡＦ系５２とが設けられている。

本実施形態では、基板ＡＦ系５０の検出領域５０ａ〜５０ｄは、ＸＹ座標に関してマスクＡＦ系５００の検出領域５００ａ〜５００ｄと同じ位置に設定されている。同様に、基板ＡＦ系５２の検出領域５２ａ〜５２ｂは、ＸＹ座標に関してマスクＡＦ系５２０の検出領域５２０ａ〜５２０ｂと同じ位置に設定されている。これら基板ＡＦ系５０、５２の各検出領域における検出結果は、制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。

また、ＡＦ系５０の−Ｘ側には、感光性基板Ｐに設けられている複数のアライメントマークを検出するアライメント検出系５４が設けられている。アライメント検出系５４は、図４に示すように、Ｙ軸方向に配列された複数（この実施の形態においては、６つ）のアライメントマーク検出領域５４ａ〜５４ｆを有しており、それぞれのアライメントマーク検出領域５４ａ〜５４ｆに対応して設けられている感光性基板Ｐ上のアライメントマーク位置を検出する。これらアライメントマーク検出領域５４ａ〜５４ｆのうち、アライメントマーク検出領域５４ｂ〜５４ｅ（従って、対応する感光性基板Ｐ上のアライメントマーク）は、Ｙ方向に関して、基板ＡＦ系５０の検出領域５０ａ〜５０ｄ、マスクＡＦ系５００の検出領域５００ａ〜５００ｄと同じ位置に配置されている。また、６つのアライメントマーク検出領域５４ａ〜５４ｆで検出されたアライメントマーク位置は制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。制御装置ＣＯＮＴは、アライメント検出系５４により検出された６つのアライメントマーク位置、及びマスクＭとアライメント検出系５４との相対位置関係に基づいて予め算出され記憶されているベースライン量に基づいて、マスクＭと感光性基板Ｐとの位置合わせを行うための補正量を算出し、算出された補正量に基づいて基板ステージＰＳＴ（またはマスクステージＭＳＴ）の位置を基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤ（またはマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤ）を駆動させて補正する。

また、図２に示すように、基板ステージＰＳＴ上の−Ｘ側には、感光性基板ＰとＸ移動鏡８３ａとの間に位置し、投影光学系を介して感光性基板Ｐ上に投影される像（空間像）を計測するための空間像計測装置（検出装置）４００が設けられている。空間像計測装置４００は、照明光で照明されたマスクＭの基準マークの像を計測するもの、すなわち、第１、第２投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２のそれぞれを介してマスクＭの基準マークを計測するものである。制御装置ＣＯＮＴは、投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２のそれぞれから投影される基準マークの像の配列、大きさ、位置、及び回転量、並びに各種の収差を求めて、投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｋの光学特性を検出し、各投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｋの結像特性を調整する。なお、制御装置ＣＯＮＴは、基準マークの像の位置として、投影光学系ＰＬの光軸方向に関する像の位置を、その基準マークに対応する投影光学系ＰＬのフォーカス位置として計測する。これに基づいて制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭのパターンの像の像面と、感光基板Ｐの感光面としての表面とを一致させる調整を行うことができ、マスクＭのパターン面と感光性基板Ｐの表面とを共役な位置とすることができる。

続いて、上記の露光装置による露光処理について説明する。
本実施形態の露光処理は、計測用マスクを用いてマスクステージＭＳＴの走査方向（Ｘ方向）の位置に対するフォーカス方向のマップ情報を求める工程と、露光用マスクＭを計測した結果を用いて上記マップ情報をフィッティングする（適合させる）工程と、フィッティングさせたマップ情報に基づいて、第１、第２投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２の各フォーカス位置と感光性基板Ｐとの相対位置を調整する工程から概略構成される。

まず、露光処理を行う前に、予め計測用マスクを用いてマップ情報を求める手順について説明する。
図５は、計測用マスク（第３基板）ＭＭの概略構成を示す平面図である。
計測用マスクＭＭのパターン面（露光用マスクＭに転写用パターンが形成される面に相当）には、複数（ここでは１２個）のマークＭＫを有する複数（ここでは５列）のマーク列ＭＲ１〜ＭＲ５がＸ方向（走査方向）に間隔をあけて形成されている。各マーク列ＭＲ１〜ＭＲ５においてマークＭＫは、Ｙ方向に関して、上述した第１照明領域ＩＡ１と、第２照明領域ＩＡ２とが重複する位置に配置されるとともに、照明領域Ｍ１、Ｍ１１のＹ方向外側端部に位置する三角形の位置に配置されている。

なお、マーク列ＭＲ１〜ＭＲ５の中、Ｘ方向の両端側に位置するマーク列ＭＲ１、ＭＲ５については、マスクＭに形成される空間像計測用の基準マークと同一の位置・形状で形成されている。また、マークＭＫは、計測用マスクＭＭの−Ｚ側の面に形成されるため、図５においては本来、破線で示されるべきところを、理解を容易にするために実線で示している。

図６（ａ）〜（ｃ）及び図７（ａ）〜（ｃ）は、マップ情報を求めるにあたり、上記マークＭＫを順次計測する手順を示す図である。これらの図においては、計測用マスクＭＭについてはマークＭＫのみを図示し、また第１投影光学ユニットＰＵ１及び第２投影光学ユニットＰＵ２を簡略的に図示している。

そして、図６（ａ）に示すように、上記計測用マスクＭＭをマスクステージＭＳＴに載置した状態でＸ方向に走査し（第１ステップ）、図５（ａ）に示すように、マーク列ＭＲ１のマークＭＫを第１投影光学ユニットＰＵ１に対応した実線で示す第１照明領域ＩＡ１に位置させ、空間像計測装置４００によりマーク列ＭＲ１のマークＭＫの像を第１投影光学ユニットＰＵ１を介して検出する。同様に、計測用マスクＭＭの走査の進行に従って、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、空間像計測装置４００によりマーク列ＭＲ２〜ＭＲ５のマークＭＫの像を第１投影光学ユニットＰＵ１を介して検出する。なお、マーク列ＭＲ５のマークＭＫの像を第１投影光学ユニットＰＵ１を介して検出する際には、図５（ａ）の−Ｘ側に破線で示すように、マーク列ＭＲ５のマークＭＫを第１投影光学ユニットＰＵ１に対応した第１照明領域ＩＡ１に位置させる。

制御装置ＣＯＮＴは演算装置として、空間像計測装置４００により検出されたマーク列ＭＲ１〜ＭＲ５のマークＭＫの情報を用いて演算処理を行い、当該マークＭＫに対応する第１投影光学ユニットＰＵ１の第１フォーカス位置情報を求める（第２ステップ）。図８（ａ）に、マークＭＫの像を第１投影光学ユニットＰＵ１を介して検出した結果から、マーク列ＭＲ１を基準として得られたマップ情報をモデル化した図を示す。

この後、上記第１投影光学ユニットＰＵ１を介したマークＭＫの計測と同様に、図５（ｂ）に示すように、マーク列ＭＲ１のマークＭＫを第２投影光学ユニットＰＵ２に対応した実線で示す第２照明領域ＩＡ２に位置させた後に、マーク列ＭＲ５のマークＭＫを第２投影光学ユニットＰＵ２に対応した破線で示す第２照明領域ＩＡ２に位置させるように走査し、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、計測用マスクＭＭをマスクステージＭＳＴに載置した状態でＸ方向に走査し、空間像計測装置４００によりマーク列ＭＲ１〜ＭＲ５のマークＭＫの像を第２投影光学ユニットＰＵ２を介して検出する。制御装置ＣＯＮＴは、空間像計測装置４００により検出されたマーク列ＭＲ１〜ＭＲ５のマークＭＫの情報から、当該マークＭＫに対応する第２投影光学ユニットＰＵ２の第２フォーカス位置情報を求める（第３ステップ）。図８（ｂ）に、マークＭＫの像を第２投影光学ユニットＰＵ２を介して検出した結果から、マーク列ＭＲ１を基準として得られたマップ情報をモデル化した図を示す。

上記第１、第２フォーカス位置情報は、同一の計測用マスクＭＭにおける同一のマークＭＫを検出した結果により求められたものであるため、これら第１、第２フォーカス位置情報の差分は、計測用マスクＭＭの形状に依存せず、各マークＭＫが第１投影光学ユニットＰＵ１による検出位置から第２投影光学ユニットＰＵ２による検出位置に移動したことにより発生したフォーカス差（すなわちマスクステージＭＳＴの移動により、ガイド部２２、２４の平面度や重心移動によるボディ変形等に起因して生じた誤差）として求められる。図８（ｃ）に、上記のフォーカス差のマップ情報をモデル化した図を示す。
なお、上記のモデル化したグラフは、マスクの撓みを４次式として、ガイド部２２、２４等のうねりをｓｉｎθと２次式の和として近似したものである。

そして、制御装置ＣＯＮＴは、上記の３つのマップ情報のうち、２つを記憶しておくことにより、露光用マスクＭへの適合（フィッティング）が可能になるが、ここでは、図８（ａ）に示した第１フォーカス位置情報と、図８（ｃ）に示したフォーカス差情報を記憶するものとする。

続いて、露光用のマスクＭをマスクステージＭＳＴに載置し、空間像計測装置４００によりマーク列ＭＲ１のマークＭＫと同位置の不図示の基準マーク（第２マーク、以下基準マーク列ＭＲ１の基準マークと称する）を計測することにより、マスクＭのＸ位置、Ｙ位置及びθＺ位置を補正する。
次いで、図６（ａ）及び図７（ａ）で示した手順と同様の手順で、空間像計測装置４００により、マスクＭにおけるマーク列ＭＲ１と同位置の基準マークを第１投影光学ユニットＰＵ１，第２投影光学ユニットＰＵ２を介して順次検出する。また、図６（ｃ）及び図７（ｃ）で示した手順と同様の手順で、空間像計測装置４００により、マスクＭにおけるマーク列ＭＲ５のマークＭＫと同位置の不図示の基準マーク（第２マーク、以下基準マーク列ＭＲ５の基準マークと称する）を第１投影光学ユニットＰＵ１，第２投影光学ユニットＰＵ２を介して順次検出する。

そして、制御装置ＣＯＮＴは、第１投影光学ユニットＰＵ１を介して基準マーク列ＭＲ５の基準マークを検出した結果を基準として、第１投影光学ユニットＰＵ１を介して基準マーク列ＭＲ５の基準マークに対応する第１投影光学ユニットＰＵ１の第３フォーカス位置情報を求める（第５ステップ）。同様に、制御装置ＣＯＮＴは、第２投影光学ユニットＰＵ２を介して基準マーク列ＭＲ５の基準マーク検出した結果を基準として、第２投影光学ユニットＰＵ２を介して基準マーク列ＭＲ５の基準マークに対応する第２投影光学ユニットＰＵ２の第４フォーカス位置情報を求める（第６ステップ）。さらに、制御装置ＣＯＮＴは、これら第３、第４フォーカス位置情報の差から、マスクＭに関するフォーカス差情報を求める。

次いで、制御装置ＣＯＮＴは、求めた第１投影光学ユニットＰＵ１の第３フォーカス位置情報が、マスクＭのＸ方向の端部位置での情報であることから、当該第３フォーカス位置情報に、計測用マスクＭＭを用いて求めた第１フォーカス位置情報をフィッティングさせることにより、図９（ａ）に示すように、マスクＭのパターン面全体に亘る第１投影光学ユニットＰＵ１の第３フォーカス位置情報を得る。
また、制御装置ＣＯＮＴは、上述したマスクＭに関するフォーカス差情報に、計測用マスクＭＭを用いて求めたフォーカス差情報をフィッティングさせることにより、図９（ｃ）に示すように、マスクＭのパターン面全体に亘るフォーカス差情報を得ることができる。なお、マスクＭのパターン面全体に亘る第２投影光学ユニットＰＵ２の第４フォーカス位置情報は、図９（ａ）、（ｃ）で示したフォーカス情報を加算して得ることができる（図９（ｂ）参照）。

続いて、上記で得られたフォーカス位置情報及びフォーカス差情報を用いて、第１、第２投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２の各フォーカス位置と感光性基板Ｐとの相対位置を調整する。
具体的には、例えばフィッティングにより求めたマスクＭのパターン面全体に亘る第１投影光学ユニットＰＵ１の第３フォーカス位置情報に基づいて第１投影光学ユニットＰＵ１の各投影光学モジュールＰＬａ，ＰＬｃ，ＰＬｅ，ＰＬｇ，ＰＬｉ，ＰＬｋにおけるフォーカスアクチュエータ（調整装置）を駆動して結像特性の調整を行い、また、この第３フォーカス位置情報にマスクＭのパターン面全体に亘るフォーカス差情報を加算することにより、マスクＭのパターン面全体に亘る第２投影光学ユニットＰＵ２の第４フォーカス位置情報とし、この第４フォーカス位置情報に基づいて第２投影光学ユニットＰＵ２の各投影光学モジュールＰＬｈ，ＰＬｊ及び図示しない３つの投影光学モジュールにおけるフォーカスアクチュエータ（調整装置）を駆動して結像特性の調整を行うことにより、マスクＭのフォーカスを高精度に制御しながらマスクＭのパターンを感光性基板Ｐに露光することができる。

また、第１、第２投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２の各フォーカス位置と感光性基板Ｐとの相対位置調整は、上述した投影光学モジュールの結像特性を調整する方法の他に、基板ステージ駆動装置（調整装置）ＰＳＴＤを制御することにより、基板ステージＰＳＴを介して感光性基板Ｐの姿勢（傾斜、レベリング）を調整したり、これら結像特性及びレベリングの双方で調整してもよい。
なお、上記計測用マスクＭＭを用いたフォーカス位置情報の計測は、マスクＭの交換のタイミングで行うことが好ましく、当該交換後のマスクＭを用いて感光性基板Ｐに露光する際のフォーカス補正用データとして用いればよい。

このように、本実施形態では、露光用マスクＭと計測用マスクＭＭの平面度差がさほど無い場合や、もしくは、装置内の計測用マスクＭＭの計測時に対して露光用マスクＭを載置時の光学定盤に配置された計測機器系の傾き差等の線形分が大きく発生する場合には、基準マーク列ＭＲ１、ＭＲ５の基準マーク、すなわちマスクＭの両端で合わせ込みをするだけで十分なマスク形状を捉えることが可能になる。さらに、本実施形態では、ステージ駆動に伴って生じるフォーカス差は、細かなガイド形状を予め計測用マスクＭＭで計測していることから、経時変化的に発生する露光装置ＥＸのボディ形状の変化や床の変形を受けて、マスクステージＭＳＴのガイド面が変形を受けてしまうような２次的に起こる変化を容易に補正することが可能になる。

また、上記実施形態で求めた第１〜第４フォーカス位置情報を用いて、マスクステージＭＳＴのガイド形状を２次形状として求めることも可能である。例えばガイド部（２２、２４等）が傾いている場合には、マーク列（基準マーク列）ＭＲ１を検出した際の第１、第２投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２のフォーカス差と、マーク列（基準マーク列）ＭＲ５を検出した際の第１、第２投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２のフォーカス差とは等しくなる。換言すると、これらのフォーカス差が異なる場合には、ガイド部が傾き以外の高次の項で変形していることが判る。
例えば、変化量がボディ変形のような２次の傾向を示す場合には、マスクステージＭＳＴの座標に置き換えることにより、マーク列（基準マーク列）ＭＲ１を検出する際の第１、第２投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２のフォーカス差をゼロとした場合のマーク列（基準マーク列）ＭＲ５を検出する際の第１、第２投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２のフォーカス位置情報を用いることにより、ガイド部変形に係る２次式を求めることもできる。
このようにガイド変形を２次式に当てはめて、ガイド部に起因するマスク形状に係る誤差を差し引くことによって第１投影光学ユニットＰＵ１を介して計測されるマスク形状を求めることができ、結果的に第２投影光学ユニットＰＵ２を介して計測した形状と同一形状になる。このように、マスクＭの形状誤差とマスクステージＭＳＴのガイドの形状誤差等によるフォーカス値を分離することで、例えば、各投影モジュールのフォーカスアクチュエータで補正する分を第１、第２投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２で同じにし、基板ステージＰＳＴのレベリングにて補正する分とを切り分けることも可能になる。

（第２実施形態）
続いて、露光方法の第２実施形態について説明する。
上記第１実施形態では、露光用マスクＭにおいてＸ方向両端に位置する基準マーク列ＭＲ１、ＭＲ５の基準マークを計測し、その計測結果に予め計測用マスクＭＭを用いて求めておいたマップ情報をフィッティングさせる手順としたが、露光用マスクＭの撓みや平面度がマスク毎に大きく異なっている場合（特に計測用マスクＭＭとマスク中央において大きく異なっている場合）には、適切なフォーカス制御を行うことは困難である。
そこで、本実施形態では、空間像計測装置４００による計測結果の他に、マスクＡＦ系５００による計測結果を用いてフォーカス制御を行う手順について説明する。

本実施形態では、第１実施形態で説明した計測用マスクＭＭを用いてマップ情報を得る際に、マスクＡＦ系５００でもマーク列ＭＲ１〜ＭＲ５のマークＭＫ（マスクＡＦ系５００が計測可能なマークＭＫ）を計測してフォーカス位置情報を求めておく。そして、空間像計測装置４００を用いて得られた第１、第２フォーカス位置情報に対して、マスクＡＦ系５００を用いて得られたフォーカス位置情報（以下、適宜マスクフォーカス位置情報と称する）を対応付けする。具体的には、第１、第２フォーカス位置情報とマスクフォーカス位置情報は、同一のマークＭＫを計測することで得られることから、マスクＡＦ系５００で計測したマークＭＫが図４で示した検出領域５００ａ〜５００ｄから、第１、第２照明領域ＩＡ１、ＩＡ２に移動した場合のフォーカス位置情報の差を予め計測用マスクＭＭを用いてマップ情報として記憶しておく。

そして、露光用マスクＭに対しては、マスクＡＦ系５００により基準マーク列ＭＲ１、ＭＲ５の基準マークを計測することにより、装置（マスクステージ等）側で経年的に変化するような、移動に伴って生じる２次的な変化を求め、この変化分を補正することができる。さらに、マスクＡＦ系５００により、計測用マスクＭＭで計測したマークＭＫと同一位置を露光用マスクＭを用いて計測しフォーカス位置情報を求めることにより、当該マスクフォーカス位置情報と、計測用マスクＭＭを用いて計測したマスクフォーカス位置情報との差分、上述したフォーカス位置情報（フォーカス差情報）等を補正し、補正した結果を用いて第１、第２投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２の結像特性または感光性基板Ｐのレベリングを調整すればよい。
また、マスクＡＦ系５００の検出領域５００ａ〜５００ｄがＹ方向に沿って形成されていることから、フォーカス位置情報を用いてマスクＭのローリング情報も得ることができる。

（第３実施形態）
続いて、露光方法の第３実施形態について説明する。
本実施形態では、上記第２実施形態で説明したマスクＡＦ系５００の計測結果を用いることに加えて、図４に示したマスクＡＦ系５２０の検出領域５２０ａ、５２０ｂにおける計測結果も用いる場合について説明する。

まず、上述した空間像計測装置４００による第１、第２投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２を介した計測用マスクＭＭに対するマーク計測結果をそれぞれFCM1(i,m)，FCM2(i,m)とする。また、マスクＡＦ系５００、５２０による計測用マスクＭＭに対するマーク計測結果をそれぞれAFML(i,m)，AFMR(i,m)とする。ここで、添字「ｉ」は、マーク列ＭＲ１〜ＭＲ５の列数（ｉ＝１〜５）を示し、添字「ｍ」は、第１、第２投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２のいずれか（ｍ＝ＰＵ１、ＰＵ２）を示す。

それぞれの計測結果についてＹ軸方向に最小二乗を取り、Zc, Ztx, Zty成分に分解し、結果 FCM1(i){Zc,Ztx}，FCM2(i){Zc,Ztx}, AFML(i){Zc,Ztx}, AFMR(i){Zc,Ztx} を得る。これらのデータは同じマーク列のマークで計測するため、それぞれの計測間でマスク平面度は等しく、マスクＡＦ系５００による計測結果との差分を取ることでマスクステージＭＳＴの移動に伴うフォーカス方向の位置情報（所謂、走り情報）が得られる。そして、得られたマスクステージＭＳＴの移動に伴う以下のフォーカス位置情報をマップ情報(以下、MSSMAP)として保持する。

マーク列ＭＲ１、ＭＲ５を検出した像面（i=１または２）
FCM1(i){Zc,Ztx}
FCM2(i){Zc,Ztx}
マスクステージＭＳＴの移動で生じるフォーカス差情報
MSSTR_L(i,ＰＵ1){Zc,Ztx} = AFML(i){Zc,Ztx} − FCM1(i){Zc,Ztx}…（１）
MSSTR_L(i,ＰＵ2){Zc,Ztx} = AFML(i){Zc,Ztx} − FCM2(i){Zc,Ztx}…（２）
MSSTR_R(i,ＰＵ1){Zc,Ztx} = AFMR(i){Zc,Ztx} − FCM1(i){Zc,Ztx}…（３）
MSSTR_R(i,ＰＵ2){Zc,Ztx} = AFMR(i){Zc,Ztx} − FCM2(i){Zc,Ztx}…（４）
式（１）、（２）は、マスクＡＦ系５００を用いた結果、式（３）、（４）はマスクＡＦ系５２０を用いた結果を示す。

そして、露光用マスクＭを用いて露光処理を実施する前に、露光用マスクＭをＸ方向に走査し、マスクＡＦ系５００、５２０によりそれぞれマスクＭの平面度（撓み）を計測する。このとき、基板ステージＰＳＴの荷重移動により生じるボディ変形の差を最小限に抑えて、上記マップ情報（MSSMAP）の精度（再現性）を高めるために、基板ステージＰＳＴは、マップ情報（MSSMAP）を計測したときの位置でマスクＭの平面度を計測することが好ましい。また、このマスクＭの平面度計測時には、空間像計測装置４００によりそれぞれマスクＭの基準マーク列ＭＲ１、ＭＲ５の基準マーク計測（像面計測）を並行して行う。

そして、マップ情報（MSSMAP）におけるマーク列ＭＲ１、ＭＲ５を検出した位置のフォーカス位置情報と、マスクＭの基準マーク列ＭＲ１、ＭＲ５の基準マーク計測結果（フォーカス位置情報）とを用い、上述のマップ情報（MSSMAP）を、マスクＭに対する計測結果に線形フィッティングさせ、線形フィッティング後のマップ情報（MSSMAP）と、露光用マスクＭに対して行ったマスクＡＦ系５００による平面度計測結果を加算する。これにより、露光マスクＭ上のマスクＡＦ系５００によるフォーカス計測結果と、第１、第２投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２のマスクＭ側の最適フォーカス位置を対応付けることができる。

第１、第２投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２の各フォーカス位置と、感光性基板Ｐとの相対位置を調整する際には、上記で求めたマスク平面度(撓み)からＹ軸方向に２次以上，例えば４次近似を行い、各投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｋ毎に上記のZc,Ztx成分を抽出する。さらに、投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｋ毎にＸ軸方向の中間値を取り、マスク撓み中間値として、フォーカスキャリブレーション時の基準とする。このマスク撓み中間値からの差分をレンズフォーカスダイナミック補正マップ情報として保持し、第１、第２投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２内に設けられた図示しない調整機構を用いてフォーカス位置及び像面傾斜の少なくとも一つを補正する。この調整機構のストロークが十分に確保できない場合には、マスク全体の成分(Zc,Ztx,Zty)を分離して基板ステージＰＳＴ側のレベリングで補正してもよい。また上述したように、走査方向の両方向でマップ情報を作成した場合には、走査方向に応じてマップ情報を切り替えてもよく、また、両走査方向の平均を用いてもよい。なお、第１、第２投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２内に設けられた調整機構は、好ましくは第１、第２投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２を構成する各投影光学モジュール内に設けられるものであって、それぞれ対応する投影光学モジュールによるパターンの像の像面の位置（Ｚ軸方向の位置）と像面の傾斜とを個別に調整可能な機構である。かかる調整機構として、例えば特開２００３−３０９０５３号公報に開示された像面調整装置を用いることができる。

一方、感光性基板Ｐの露光位置に応じた基板ステージＰＳＴの荷重移動によるボディ変形等により生じる、マスクステージＭＳＴの移動に伴うフォーカス位置変化が無視できない程度に大きい場合には、上記のレンズフォーカスダイナミック補正マップ情報を用いた補正に加え、マスクＡＦ系５００、５２０を用いたリアルタイム制御を行うことができる。例えば＋Ｘ側への走査時には、マスクＡＦ系５００が最初にマスクＭのパターン領域（露光領域）を計測可能となることから、この計測結果と予めマスク撓みを計測した時の結果との差分を感光性基板Ｐのレベリングで制御することができる。

一方、マスクＭのパターン領域が広く、マスクＡＦ系５００のみではマスク全面はカバーできないときには、走査途中でマスク計測をマスクＡＦ系５２０に切り替える必要がある。このとき、切替を急激に行うと、フォーカスムラの原因となる場合があるため、以下の方法で緩やかに切り替える。
例えば＋Ｘ側への走査時に、マスクＡＦ系５００の計測結果を用いたフォーカス制御中に、マスクＭのパターン領域がマスクＡＦ系５２０の検出領域に入ったとき、この位置からマスクＡＦ系５００の検出領域から外れるまでの距離に応じて、マスクＡＦ系５００、５２０の計測結果について以下のような比例配分を行う。

(マスクＡＦ系５００計測値)×(マスクＡＦ系５００計測不能位置からの距離Ｘ)／Ｌ
＋ (マスクＡＦ系５２０計測値)×(マスクＡＦ系５２０計測可能位置からの距離Ｘ)／Ｌ
ここで、Ｌは、マスクＡＦ系５２０計測可能位置からマスクＡＦ系５００計測不能となるまでの距離である。

なお、−Ｘ側への走査時にも、マスクＡＦ系５００、５２０の計測結果について、マスクＭのパターン領域がマスクＡＦ系５００の検出領域に入ったとき、この位置からマスクＡＦ系５２０の検出領域から外れるまでの距離に応じて、マスクＡＦ系５００、５２０の計測結果について、＋Ｘ側への走査時と同様の比例配分を行えばよい。

また、マスクＡＦ系５００、５２０の双方を用いるのではなく、走査方向に応じて、走査方向の後方側に位置し、マスクＭのパターン領域が照明領域に達するまえに計測可能なマスクＡＦ系のみを用いることも可能である。
すなわち、マスクＭのパターン領域が照明領域に達する前にマスクＡＦ系５００または５２０で計測した結果に基づいてマスクＭの変形をローリング方向（Ｘ軸周りの方向）と、Ｚ方向の双方をリアルタイムで補正してもよい。

なお、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴの走査方向の違い（＋Ｘ方向への移動と、−Ｘ方向への移動）でマスクＭの平面度に見かけ上の変化が生じる場合には、両方向にて走査を行い、各方向での平面度を計測し、各方向毎にマップ情報（MSSMAP）を作成し、露光処理時の走査方向に応じてマップ情報を選択してもよい。また、計測時の走査速度や加減速度は、装置（ボディ）の姿勢を考慮して、露光処理時と同等とすることが望ましいが、姿勢変化が無視できる程度に小さい場合には、走査速度及び加減速度を大きくして計測時間を短縮する方法を採ってもよい。

また、本実施形態では、マスクＡＦ系５２０の検出領域５２０ａ、５２０ｄの数がマスクＡＦ系５００の検出領域５００ａ〜５００ｄの数よりも少なく、また、これらの検出領域５２０ａ、５２０ｂによるＹ方向の検出可能範囲もマスクＡＦ系５００よりも小さくなっているため、パターン領域の小さなマスクであってもフォーカス位置情報を計測でき、大きさの異なる複数種のマスクにも容易に対応可能である。

（第４実施形態）
続いて、露光方法の第４実施形態について、図１０を参照して説明する。
第４実施形態では、第３実施形態に対して、図１０に示すように、マスクＡＦ系５００において検出領域５００ｄ、５００ｅを追加しており、マスクＡＦ系５２０において検出領域５２０ｃ、５２０ｄを追加して設けている。

検出領域５００ｄ、５００ｅは、検出領域５００ｂ、５００ｃに対して走査方向の−Ｘ側にそれぞれ所定間隔をあけて配置されている。同様に、検出領域５２０ｃ、５２０ｄは、検出領域５００ａ、５００ｂに対して走査方向の＋Ｘ側にそれぞれ所定間隔をあけて配置されている。
他の構成は、上記第３実施形態と同様である。

上記構成の露光装置ＥＸでは、上記第３実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、マスクＭの移動に伴うピッチング誤差を走査方向のいずれの方向でも計測可能であるため、計測されたピッチング誤差に応じて、第１、第２投影光学ユニットＰＵ１、ＰＵ２の各フォーカス位置と、感光性基板Ｐとの相対位置をリアルタイムで補正することができる。また、基板ステージＰＳＴで補正する感光性基板Ｐのレベリングに関して、マスクＭのピッチング誤差に応じて補正する際に、マスクＡＦ系５００、５２０の計測結果を用いることもできる。

この場合、マスクＭのパターン領域が広く、マスクＡＦ系５００、５２０の一方のみではマスク全面はカバーできないときには、上述したように、マスクＡＦ系５００、５２０の一方の計測結果を用いたフォーカス制御中に、マスクＭのパターン領域がマスクＡＦ系５００、５２０の他方の検出領域に入ったとき、この位置からマスクＡＦ系５００、５２０の一方の検出領域から外れるまでの距離に応じて、マスクＡＦ系５００、５２０の計測結果について上述したような比例配分を行うことにより、急な切替によりフォーカスムラが生じることを抑制できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態で示した投影光学モジュールの数は一例であり、他の数の投影光学モジュールを用いる場合にも適用可能であることは言うまでもない。
また、上記実施形態では、計測用マスクＭＭを用いてマップ情報を求める手順としたが、これに限定されるものではなく、パターン領域においてＸ方向、Ｙ方向に亘って、空間像計測装置４００により計測可能なマークとして使用可能なパターンを有するものであれば、露光用のマスクを用いてマップ情報を求めてもよい。

また、上記実施形態では、照明光学系ＩＬ内に光源として超高圧水銀ランプを備え、必要となるｇ線（４３６ｎｍ）の光、ｈ線（４０５ｎｍ）、及びｉ線（３６５ｎｍ）の光を選択するようにしていた。しかしながら、これに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）を光源として備え、これらのレーザから射出されるレーザ光を用いる場合であっても本発明を適用することが可能である。

また、前述した実施形態においては、液晶表示素子を製造する場合を例に挙げて説明したが、もちろん、液晶表示素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、半導体素子等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンを半導体基板上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも本発明を適用することができる。

次に本発明の一実施形態による露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図１１は、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを製造する際の製造工程の一部を示すフローチャートである。まず、図１１のステップＳ１０において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ１２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップＳ１４において、図１に示す露光装置を用いて、マスクＭ上のパターンの像がその投影光学系（投影光学ユニット）を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される（転写工程）。

その後、ステップＳ１６において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像（現像工程）が行われた後、ステップＳ１８において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。

また、図１に示す露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１２のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１２は、マイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造する際の製造工程の一部を示すフローチャートである。

図１２中のパターン形成工程Ｓ２０では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、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、レチクル剥離工程等の各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、次のカラーフィルタ形成工程Ｓ２２へ移行する。

次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ２２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）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り、又はＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ２２の後に、セル組み立て工程Ｓ２４が実行される。セル組み立て工程Ｓ２４では、パターン形成工程Ｓ２０にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程Ｓ２２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。

セル組み立て工程Ｓ２４では、例えば、パターン形成工程Ｓ２０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Ｓ２２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、モジュール組立工程Ｓ２６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。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。

４００…空間像計測装置、 ５００、５２０…マスクＡＦ系、 ＣＯＮＴ…制御装置、 ＥＸ…露光装置、 ＩＡ１…第１照明領域、 ＩＡ２…第２照明領域、 Ｍ…マスク、 ＭＳＴ…マスクステージ、 Ｐ…感光性基板、 ＰＳＴＤ…基板ステージ駆動装置、 ＰＵ１…第１投影光学ユニット、 ＰＵ２…第２投影光学ユニット、 ＰＳＴ…基板ステージ

Claims (12)

1. 第１基板が載置されたステージを所定方向に走査し、該所定方向に沿って設けられた第１及び第２投影光学ユニットを介して前記第１基板のパターンを第２基板に露光する露光方法において、
   前記ステージに第３基板を載置して該ステージを前記所定方向に走査する第１ステップと、
   前記第３基板上に前記所定方向に沿って配置された複数のマークを前記第１投影光学ユニットを介して検出し、前記複数のマークに対応する前記第１投影光学ユニットの第１フォーカス位置情報を計測する第２ステップと、
   前記複数のマークを前記第２投影光学ユニットを介して検出し、前記複数のマークに対応する前記第２投影光学ユニットの第２フォーカス位置情報を計測する第３ステップと、
   前記第１及び第２フォーカス位置情報に基づいて、前記パターンに対応する前記第１及び第２投影光学ユニットの各フォーカス位置と前記第２基板との相対位置を調整する第４ステップと、を含み、
   前記第４ステップでは、前記第１及び第２フォーカス位置情報に基づいて、前記ステージの前記所定方向の位置に対するマップ情報を求めるとともに、該マップ情報に基づいて、前記第２基板を支持して移動する基板ステージの駆動、前記第１投影光学ユニットの結像特性の調整および第２投影光学ユニットの結像特性の調整の少なくとも１つが行われることにより、前記相対位置が調整される露光方法。
2. 請求項１記載の露光方法において、
   前記複数のマークのうち、一部のマークと対応する位置に配置された第２マークとを有する前記第１基板に対して、前記第２マークを前記第１投影光学ユニットを介して検出し、前記第２マークに対応する前記第１投影光学ユニットの第３フォーカス位置情報を計測する第５ステップと、
   前記第２マークを前記第２投影光学ユニットを介して検出し、前記第２マークに対応する前記第２投影光学ユニットの第４フォーカス位置情報を計測する第６ステップとを含み、
   前記第３及び第４フォーカス位置情報と、前記第１及び第２フォーカス位置情報とに基づいて、前記パターンに対応する前記第１及び第２投影光学ユニットの各フォーカス位置と前記第２基板との相対位置を調整することを特徴とする露光方法。
3. 請求項２記載の露光方法において、
   前記第１乃至前記第４フォーカス位置情報に基づいて、前記第２基板の傾斜を調整するステップを有することを特徴とする露光方法。
4. 請求項２記載の露光方法において、
   前記第１乃至前記第４フォーカス位置情報に基づいて、前記第１投影光学ユニットの結像特性と前記第２投影光学ユニットとの少なくとも一方を調整するステップを有することを特徴とする露光方法。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の露光方法において、
   前記第１、第２投影光学ユニットに対して前記所定方向で離間した位置に配置した計測装置により前記第３基板の前記第１、第２投影光学ユニットのフォーカス方向の位置情報を計測するステップと、
   計測した前記第３基板の位置情報と、前記第１及び第２フォーカス位置情報とを対応付けるステップと、
   前記計測装置により、前記第３基板の位置情報を計測した位置と対応する前記第１基板の位置における前記フォーカス方向の位置情報を計測するステップとを含み、
   前記第１基板における前記フォーカス方向の位置情報と、前記対応付けした結果とに基づいて、前記パターンに対応する前記第１及び第２投影光学ユニットの各フォーカス位置と前記第２基板との相対位置を調整することを特徴とする露光方法。
6. 請求項５記載の露光方法において、
   前記計測装置により、前記第３基板上に配置された前記マーク、及び該マークと対応する位置に前記第１基板に配置された第２マークを計測することを特徴とする露光方法。
7. 請求項５または６記載の露光方法において、
   前記第１、第２投影光学ユニットに対して前記所定方向の同一側で離間し、且つ前記所定方向で互いに間隔をあけた複数の位置で前記第１基板及び前記第３基板の前記フォーカス方向の位置情報を計測することを特徴とする露光方法。
8. 請求項５から７のいずれか一項に記載の露光方法において、
   前記第３基板上に配置された前記マーク、及び該マークと対応する位置に前記第１基板に配置された第２マークは、前記所定方向と前記フォーカス方向とに略直交する方向に複数設けられ、
   前記所定方向と前記フォーカス方向とに略直交する方向の複数の位置で前記第１基板及び前記第３基板の前記フォーカス方向の位置情報を計測することを特徴とする露光方法。
9. 請求項５から８のいずれか一項に記載の露光方法において、
   前記第１、第２投影光学ユニットを挟んだ前記所定方向の両側で離間した位置に配置した計測装置により前記第１基板及び前記第３基板の前記フォーカス方向の位置情報を計測することを特徴とする露光方法。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記第１投影光学ユニットに入射する第１照明光で照明される第１照明領域と、前記第２投影光学ユニットに入射する第２照明光で照明される第２照明領域とが、前記所定方向及び前記第１、第２投影光学ユニットのフォーカス方向と略直交する方向で重複する領域に前記複数のマークが形成されることを特徴とする露光方法。
11. 第１基板が載置されたステージを所定方向に走査し、該所定方向に沿って設けられた第１及び第２投影光学ユニットを介して前記第１基板のパターンを第２基板に露光する露光装置において、
    前記ステージに載置された第３基板上に前記所定方向に沿って配置された複数のマークを前記第１投影光学ユニットを介して検出するとともに、前記複数のマークを前記第２投影光学ユニットを介して検出する検出装置と、
    前記検出装置の検出結果に基づいて、前記複数のマークに対応する前記第１投影光学ユニットの第１フォーカス位置情報、及び前記複数のマークに対応する前記第２投影光学ユニットの第２フォーカス位置情報を求める演算装置と、
    前記演算装置により求められた位置情報に基づいて、前記パターンに対応する前記第１及び第２投影光学ユニットの各フォーカス位置と前記第２基板との相対位置を調整する調整装置とを備え、
    前記第１及び第２フォーカス位置情報に基づいて、前記ステージの前記所定方向の位置に対するマップ情報を求めるとともに、該マップ情報に基づいて、前記第２基板を支持して移動する基板ステージの駆動、前記第１投影光学ユニットの結像特性の調整および第２投影光学ユニットの結像特性の調整の少なくとも１つが行われることにより前記相対位置が調整される露光装置。
12. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の露光方法を用いてマスクのパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、
    前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、
    を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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