JPWO2004051184A1 - 形状計測方法、形状計測装置、チルト計測方法、ステージ装置、露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
基準平面に沿って移動するステージ４の反射面７ＸＳ，７ＹＳの形状を計測する形状計測方法である。ステージ４をＹ軸方向に沿って移動しつつ、Ｙ軸方向に関する反射面７ＸＳの１次元形状を、Ｚ軸方向に離間した２つの位置で計測し、その一方と他方の１次元形状データの差分に相当する第１データを求め、反射面７ＸＳのＺ軸方向に離間した２つの位置に同時に照射した計測ビームＬＷＸＰに基づく計測結果が一定となるようにステージ４を姿勢調整しつつＹ軸方向に移動するとともに、この移動中にステージ４の姿勢調軸方向の変位を複数箇所で計測して、Ｙ軸方向に関する該Ｙ軸を中心とする回転量の変化に相当する第２データを求め、前記第１データと前記第２データとの差分に相当する第３データを直線近似して得られた第４データに基づいて前記１次元形状データを補正する。
Description
本発明は、ステージ等の移動体に設けられた反射面の形状計測方法及び形状計測装置、該移動体の姿勢を計測するチルト計測方法、該移動体を移動するステージ装置、露光装置、並びに露光方法及び該露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。
従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、適宜「基板」又は「ウエハ」という）上に転写する露光装置が用いられている。こうした露光装置としては、いわゆるステッパ等の静止露光型の投影露光装置や、いわゆるスキャニング・ステッパ等の走査露光型の投影露光装置が主として用いられている。これらの種類の投影露光装置では、レチクルに形成されたパターンをウエハ上の複数のショット領域に順次転写する必要から、ウエハを保持して２次元移動可能なウエハステージが設けられている。また、走査露光型の投影露光装置の場合には、レチクルを保持するレチクルステージも走査方向に移動可能となっている。
かかる投影露光装置においては、非常に微細な構造を有する回路パターンをウエハに転写するので、ウエハやレチクルの位置制御を高精度に行う必要がある。この高精度な位置制御のため、ウエハステージやレチクルステージの２次元位置が、ウエハステージやレチクルステージに設けられた反射鏡にレーザ干渉計からの測長ビームを照射し、その反射光と参照光との干渉光のフリンジパターンあるいは位相差に基づいて高精度に検出されている。
ところで、このようなウエハステージやレチクルステージの位置の計測においては、該ステージに設けられる反射鏡の鏡面にうねりやねじれがあると、レーザ干渉計による計測値に誤差を生じ、精度の高い露光をなしえない場合がある。そこで、反射鏡の鏡面の面形状（２次元形状）を測定し、その測定結果に基づいて、レーザ干渉計の計測結果を補正することが行われる。
反射鏡の鏡面の面形状の測定技術としては、例えば、本願出願人による国際公開第ＷＯ００／２２３７６号パンフレット及びこれに対応する米国特許第６，４８６，９５５号に記載された技術が知られている。この技術では、反射鏡の短手方向（高さ方向）の２箇所（以下、上段、下段という場合がある）のそれぞれにおいて、該反射鏡の長手方向に沿う１次元形状をそれぞれ適宜な基準に基づいて測定するとともに、上段の測定値と下段の測定値の相対関係（ここでは反射面に直交する方向のオフセット）を以下のようにして求めることにより、反射鏡の鏡面の面形状を特定するようにしている。
即ち、所定の関係で配列された複数の基準マークが形成された計測用ウエハを、該基準マークの配列方向とウエハステージの軸方向が厳密に一致するようにウエハステージ上に載置して、前記上段１次元形状測定と下段１次元形状測定のそれぞれの前又は後に、該計測用ウエハ上の基準マークの位置をオフアクシス方式のアライメントセンサでそれぞれ測定し、このときの基準マークの位置ずれから上記のオフセットを求めるようにしている。
しかしながら、上述した従来技術では、所定の基準マークを形成した計測用ウエハを準備して、これをウエハステージに所定の姿勢で載置した後に、複数の基準マークの位置をアライメントセンサで測定するので、作業工数が多く、簡単にかつ迅速に測定することができないという問題がある。
また、測定結果には、計測用ウエハの基準マークの形成誤差、計測用ウエハのステージ載置時の表面のうねり等による誤差、基準マークの計測誤差などが必然的に包含されるので、測定精度が低いという問題もある。
かかる投影露光装置においては、非常に微細な構造を有する回路パターンをウエハに転写するので、ウエハやレチクルの位置制御を高精度に行う必要がある。この高精度な位置制御のため、ウエハステージやレチクルステージの２次元位置が、ウエハステージやレチクルステージに設けられた反射鏡にレーザ干渉計からの測長ビームを照射し、その反射光と参照光との干渉光のフリンジパターンあるいは位相差に基づいて高精度に検出されている。
ところで、このようなウエハステージやレチクルステージの位置の計測においては、該ステージに設けられる反射鏡の鏡面にうねりやねじれがあると、レーザ干渉計による計測値に誤差を生じ、精度の高い露光をなしえない場合がある。そこで、反射鏡の鏡面の面形状（２次元形状）を測定し、その測定結果に基づいて、レーザ干渉計の計測結果を補正することが行われる。
反射鏡の鏡面の面形状の測定技術としては、例えば、本願出願人による国際公開第ＷＯ００／２２３７６号パンフレット及びこれに対応する米国特許第６，４８６，９５５号に記載された技術が知られている。この技術では、反射鏡の短手方向（高さ方向）の２箇所（以下、上段、下段という場合がある）のそれぞれにおいて、該反射鏡の長手方向に沿う１次元形状をそれぞれ適宜な基準に基づいて測定するとともに、上段の測定値と下段の測定値の相対関係（ここでは反射面に直交する方向のオフセット）を以下のようにして求めることにより、反射鏡の鏡面の面形状を特定するようにしている。
即ち、所定の関係で配列された複数の基準マークが形成された計測用ウエハを、該基準マークの配列方向とウエハステージの軸方向が厳密に一致するようにウエハステージ上に載置して、前記上段１次元形状測定と下段１次元形状測定のそれぞれの前又は後に、該計測用ウエハ上の基準マークの位置をオフアクシス方式のアライメントセンサでそれぞれ測定し、このときの基準マークの位置ずれから上記のオフセットを求めるようにしている。
しかしながら、上述した従来技術では、所定の基準マークを形成した計測用ウエハを準備して、これをウエハステージに所定の姿勢で載置した後に、複数の基準マークの位置をアライメントセンサで測定するので、作業工数が多く、簡単にかつ迅速に測定することができないという問題がある。
また、測定結果には、計測用ウエハの基準マークの形成誤差、計測用ウエハのステージ載置時の表面のうねり等による誤差、基準マークの計測誤差などが必然的に包含されるので、測定精度が低いという問題もある。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ステージ等の移動体に設けられた反射面を簡単、迅速、高精度で計測できるようにし、当該ステージ等の位置の制御を精度良く行えるようにすることである。
本発明の第１の観点によると、第１軸と直交する基準平面に沿って移動する移動体に設けられ、前記第１軸方向と直交する第２軸方向に沿って延びる反射面の形状を計測する形状計測方法であって、前記移動体を前記第２軸方向に沿って移動しつつ、前記第２軸方向に関する前記反射面の１次元形状を、前記第１軸方向に離間した２つの位置のそれぞれについて計測し、前記２つの位置の一方についての１次元形状データと他方についての１次元形状データとの差分に相当する第１データを求め、前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置に同時に照射した計測ビームに基づく計測結果が一定となるように前記移動体を姿勢調整しつつ該移動体を前記第２軸方向に移動するとともに、この移動中に該移動体の姿勢調整に伴う前記第１軸方向の変位を複数箇所で計測して、前記移動体の前記第２軸方向に関する該第２軸を中心とする回転量の変化に相当する第２データを求め、前記第１データと前記第２データとの差分に相当する第３データを直線近似して得られた第４データに基づいて前記１次元形状データを補正するようにした形状計測方法が提供される。
本発明の第２の観点によると、第１軸と直交する基準平面に沿って移動する移動体に設けられ、前記第１軸方向と直交する第２軸方向に沿って延びる反射面の形状を計測する形状計測装置であって、前記第２軸方向に関する前記反射面の１次元形状を、前記第１軸方向に離間した２つの位置のそれぞれについて計測する１次元形状計測装置と、前記移動体の前記基準平面に対する姿勢を調整する姿勢調整装置と、前記姿勢調整装置による前記移動体の姿勢調整に伴う、該移動体の前記第１軸方向の変位を互いに異なる複数の位置で計測する変位計測装置と、前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置に計測ビームを同時に照射して該反射面の前記第２軸を中心とする回転量を計測するチルト計測装置と、前記１次元形状計測装置による前記２つの位置の一方についての１次元形状データと他方についての１次元形状データとの差分に相当する第１データを求め、前記チルト計測装置による計測結果が一定となるように前記姿勢調整装置を制御しつつ、該移動体を前記第２軸方向に移動し、この移動中の前記変位計測装置による計測結果に基づき前記移動体の前記第２軸方向に関する該第２軸を中心とする回転量の変化に相当する第２データを求め、前記第１データと前記第２データとの差分に相当する第３データを直線近似して得られた第４データに基づいて、前記１次元形状計測装置による計測結果としての前記１次元形状データを補正する制御装置とを備えた形状計測装置が提供される。
本発明の第３の観点によると、第１軸と直交する第２軸方向に沿って延びる反射面を有し、前記第１軸と直交する基準平面に沿って移動する移動体の該基準平面に対する姿勢を、前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置に同時に照射した計測ビームにより計測するチルト計測方法であって、前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置のそれぞれについて計測された前記第２軸方向に関する前記反射面の１次元形状データの一方と他方との差分に相当する第１データを求め、前記計測ビームに基づく計測結果が一定となるように前記移動体を姿勢調整しつつ、かつ該移動体の姿勢調整に伴う前記第１軸方向の変位を複数箇所で計測しつつ、該移動体を前記第２軸方向に移動して、前記移動体の前記第２軸方向に関する該第２軸を中心とする回転量の変化に相当する第２データを求め、前記第１データと前記第２データとの差分に相当する第３データを直線近似して得られた第４データに前記第１データを加算して求めた第５データに基づき、前記計測ビームによる計測結果を補正するようにしたチルト計測方法が提供される。
本発明の第４の観点によると、第１軸と直交する第２軸方向に沿って延びる反射面を有し、前記第１軸と直交する基準平面に沿って移動する移動体を有するステージ装置であって、前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置に計測ビームを同時に照射して該反射面の前記第２軸を中心とする回転量を計測するチルト計測装置と、前記第２軸方向に関する前記反射面の１次元形状を、前記第１軸方向に離間した２つの位置のそれぞれについて計測する１次元形状計測装置と、前記移動体の前記基準平面に対する姿勢を調整するため、該移動体を互いに異なる複数の位置で前記第１軸方向にそれぞれ変位させる姿勢調整装置と、前記姿勢調整装置による前記移動体の姿勢調整に伴う、該移動体の前記第１軸方向の変位を互いに異なる複数の位置で計測する変位計測装置と、前記１次元形状計測装置による前記２つの位置の一方についての１次元形状データと他方についての１次元形状データとの差分に相当する第１データを求め、前記チルト計測装置による計測結果が一定となるように前記姿勢調整装置を制御しつつ、該移動体を前記第２軸方向に移動し、このときの前記変位計測装置による計測結果に基づき前記移動体の前記第２軸方向に関する該第２軸を中心とする回転量の変化に相当する第２データを求め、前記第１データと前記第２データとの差分に相当する第３データを直線近似して得られた第４データに前記第１データを加算して求めた第５データに基づき、前記チルト計測装置による計測結果を補正する制御装置とを備えたステージ装置が提供される。
本発明の第５の観点によると、第１面の像を第２面へ投影露光する露光装置であって、前記第１面にマスクを配置するマスクステージ及び前記第２面に基板を配置する基板ステージの少なくとも一方を前記移動体として移動する前記本発明の第４の観点に係るステージ装置を備えた露光装置が提供される。
上述した第１〜第５の観点に係る発明における前記計測や前記演算により求められる前記第４データは、反射面の第１軸方向に離間した２つの位置の一方についての１次元形状データと他方についての１次元形状データの相対関係を示しており、本発明では、従来技術のように、当該相対関係の導出のために基準マークを形成した計測用ウエハを用いることなく当該相対関係を求めることができる。従って、反射面の形状データを簡単かつ迅速に得ることができるとともに、基準マークの計測に伴う誤差が包含されることもないので、精度を向上することができる。
本発明の第６の観点によると、第１軸と直交する基準平面に沿って可動な移動体に保持される感光物体上にマスクのパターンを転写する露光方法において、前記第１軸方向と直交する第２軸方向に延びる前記移動体の反射面で前記第１軸方向に離間した２つの位置に照射される計測ビームによる計測結果が一定となるように前記移動体の姿勢を調整しつつ前記移動体を前記第２軸方向に移動して、前記移動体の前記第２軸回りの回転量の変化に関する回転データを計測し、前記第１軸方向に離間した複数の位置の各々における前記反射面の前記第２軸方向に関する形状データと、前記計測された回転データとを用いて、前記移動体の移動を制御するようにした露光方法が提供される。
本発明の第６の観点に係る露光方法において、前記移動中に前記姿勢調整による前記移動体の前記第１軸方向の変位量に関する情報を検出し、前記検出した情報に基づいて前記回転データを求めるようにできる。
本発明の第６の観点に係る露光方法において、前記移動体を前記第２軸方向に移動して得られる、前記反射面の前記第２軸方向に離間した複数の位置にそれぞれ計測ビームを照射する干渉計システムの計測結果に基づいて前記形状データを求めるようにできる。
本発明の第６の観点に係る露光方法において、前記反射面で前記第２軸方向に離間した複数の位置の少なくとも１つに対して第１軸方向に離間した位置に前記干渉計システムからの計測ビームが照射され、前記回転データの計測時、前記干渉計システムを用いて前記移動体の姿勢を調整するようにできる。
本発明の第７の観点によると、前記本発明の第６の観点に係る露光方法を用いてマスクのパターンを感光物体上に転写する露光工程を含むデバイス製造方法が提供される。
本発明の第８の観点によると、マスクのパターンを感光物体上に転写する露光装置において、前記感光物体を保持して第１軸と直交する基準平面に沿って可動で、かつ該基準平面に対する姿勢が調整可能であるとともに、前記第１軸と直交する第２軸と平行な反射面が形成される移動体を有するステージシステムと、前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置に計測ビームを照射して、前記移動体の前記第２軸回りの回転情報を少なくとも計測可能な干渉計システムと、前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置に計測ビームを照射して、前記姿勢調整による前記移動体の前記第１軸方向の変位情報を計測する変位計測装置と、前記移動体を、前記干渉計システムの前記回転情報に関する計測結果が一定となるようにその姿勢を調整しつつ前記第２軸方向に移動して得られる前記変位計測装置の計測結果に基づいて、前記移動体の前記第２軸回りの回転量の変化に関する回転データを求めるとともに、前記第１軸方向に離間した複数の位置の各々における前記反射面の前記第２軸方向に関する形状データと前記回転データとを用いて、前記移動体の移動を制御する制御装置とを備えた露光装置が提供される。
本発明の第８の観点に係る露光装置において、前記干渉計システムは、前記反射面で前記第１軸方向に離間した２つの位置の少なくとも一方に対して前記第２軸方向に離間した位置に計測ビームを照射して、前記移動体の前記第１軸回りの回転情報を計測し、前記制御装置は、前記移動体を前記第２軸方向に移動して得られる前記干渉計システムの前記第１軸回りの回転情報に関する計測結果に基づいて前記形状データを求めるようにできる。
本発明の第８の観点に係る露光装置において、前記ステージシステムは、前記移動体の姿勢を調整する複数のアクチュエータを含み、前記変位計測装置は、前記変位情報として前記複数のアクチュエータの駆動量に関する情報を計測するようにできる。
本発明の第１の観点によると、第１軸と直交する基準平面に沿って移動する移動体に設けられ、前記第１軸方向と直交する第２軸方向に沿って延びる反射面の形状を計測する形状計測方法であって、前記移動体を前記第２軸方向に沿って移動しつつ、前記第２軸方向に関する前記反射面の１次元形状を、前記第１軸方向に離間した２つの位置のそれぞれについて計測し、前記２つの位置の一方についての１次元形状データと他方についての１次元形状データとの差分に相当する第１データを求め、前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置に同時に照射した計測ビームに基づく計測結果が一定となるように前記移動体を姿勢調整しつつ該移動体を前記第２軸方向に移動するとともに、この移動中に該移動体の姿勢調整に伴う前記第１軸方向の変位を複数箇所で計測して、前記移動体の前記第２軸方向に関する該第２軸を中心とする回転量の変化に相当する第２データを求め、前記第１データと前記第２データとの差分に相当する第３データを直線近似して得られた第４データに基づいて前記１次元形状データを補正するようにした形状計測方法が提供される。
本発明の第２の観点によると、第１軸と直交する基準平面に沿って移動する移動体に設けられ、前記第１軸方向と直交する第２軸方向に沿って延びる反射面の形状を計測する形状計測装置であって、前記第２軸方向に関する前記反射面の１次元形状を、前記第１軸方向に離間した２つの位置のそれぞれについて計測する１次元形状計測装置と、前記移動体の前記基準平面に対する姿勢を調整する姿勢調整装置と、前記姿勢調整装置による前記移動体の姿勢調整に伴う、該移動体の前記第１軸方向の変位を互いに異なる複数の位置で計測する変位計測装置と、前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置に計測ビームを同時に照射して該反射面の前記第２軸を中心とする回転量を計測するチルト計測装置と、前記１次元形状計測装置による前記２つの位置の一方についての１次元形状データと他方についての１次元形状データとの差分に相当する第１データを求め、前記チルト計測装置による計測結果が一定となるように前記姿勢調整装置を制御しつつ、該移動体を前記第２軸方向に移動し、この移動中の前記変位計測装置による計測結果に基づき前記移動体の前記第２軸方向に関する該第２軸を中心とする回転量の変化に相当する第２データを求め、前記第１データと前記第２データとの差分に相当する第３データを直線近似して得られた第４データに基づいて、前記１次元形状計測装置による計測結果としての前記１次元形状データを補正する制御装置とを備えた形状計測装置が提供される。
本発明の第３の観点によると、第１軸と直交する第２軸方向に沿って延びる反射面を有し、前記第１軸と直交する基準平面に沿って移動する移動体の該基準平面に対する姿勢を、前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置に同時に照射した計測ビームにより計測するチルト計測方法であって、前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置のそれぞれについて計測された前記第２軸方向に関する前記反射面の１次元形状データの一方と他方との差分に相当する第１データを求め、前記計測ビームに基づく計測結果が一定となるように前記移動体を姿勢調整しつつ、かつ該移動体の姿勢調整に伴う前記第１軸方向の変位を複数箇所で計測しつつ、該移動体を前記第２軸方向に移動して、前記移動体の前記第２軸方向に関する該第２軸を中心とする回転量の変化に相当する第２データを求め、前記第１データと前記第２データとの差分に相当する第３データを直線近似して得られた第４データに前記第１データを加算して求めた第５データに基づき、前記計測ビームによる計測結果を補正するようにしたチルト計測方法が提供される。
本発明の第４の観点によると、第１軸と直交する第２軸方向に沿って延びる反射面を有し、前記第１軸と直交する基準平面に沿って移動する移動体を有するステージ装置であって、前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置に計測ビームを同時に照射して該反射面の前記第２軸を中心とする回転量を計測するチルト計測装置と、前記第２軸方向に関する前記反射面の１次元形状を、前記第１軸方向に離間した２つの位置のそれぞれについて計測する１次元形状計測装置と、前記移動体の前記基準平面に対する姿勢を調整するため、該移動体を互いに異なる複数の位置で前記第１軸方向にそれぞれ変位させる姿勢調整装置と、前記姿勢調整装置による前記移動体の姿勢調整に伴う、該移動体の前記第１軸方向の変位を互いに異なる複数の位置で計測する変位計測装置と、前記１次元形状計測装置による前記２つの位置の一方についての１次元形状データと他方についての１次元形状データとの差分に相当する第１データを求め、前記チルト計測装置による計測結果が一定となるように前記姿勢調整装置を制御しつつ、該移動体を前記第２軸方向に移動し、このときの前記変位計測装置による計測結果に基づき前記移動体の前記第２軸方向に関する該第２軸を中心とする回転量の変化に相当する第２データを求め、前記第１データと前記第２データとの差分に相当する第３データを直線近似して得られた第４データに前記第１データを加算して求めた第５データに基づき、前記チルト計測装置による計測結果を補正する制御装置とを備えたステージ装置が提供される。
本発明の第５の観点によると、第１面の像を第２面へ投影露光する露光装置であって、前記第１面にマスクを配置するマスクステージ及び前記第２面に基板を配置する基板ステージの少なくとも一方を前記移動体として移動する前記本発明の第４の観点に係るステージ装置を備えた露光装置が提供される。
上述した第１〜第５の観点に係る発明における前記計測や前記演算により求められる前記第４データは、反射面の第１軸方向に離間した２つの位置の一方についての１次元形状データと他方についての１次元形状データの相対関係を示しており、本発明では、従来技術のように、当該相対関係の導出のために基準マークを形成した計測用ウエハを用いることなく当該相対関係を求めることができる。従って、反射面の形状データを簡単かつ迅速に得ることができるとともに、基準マークの計測に伴う誤差が包含されることもないので、精度を向上することができる。
本発明の第６の観点によると、第１軸と直交する基準平面に沿って可動な移動体に保持される感光物体上にマスクのパターンを転写する露光方法において、前記第１軸方向と直交する第２軸方向に延びる前記移動体の反射面で前記第１軸方向に離間した２つの位置に照射される計測ビームによる計測結果が一定となるように前記移動体の姿勢を調整しつつ前記移動体を前記第２軸方向に移動して、前記移動体の前記第２軸回りの回転量の変化に関する回転データを計測し、前記第１軸方向に離間した複数の位置の各々における前記反射面の前記第２軸方向に関する形状データと、前記計測された回転データとを用いて、前記移動体の移動を制御するようにした露光方法が提供される。
本発明の第６の観点に係る露光方法において、前記移動中に前記姿勢調整による前記移動体の前記第１軸方向の変位量に関する情報を検出し、前記検出した情報に基づいて前記回転データを求めるようにできる。
本発明の第６の観点に係る露光方法において、前記移動体を前記第２軸方向に移動して得られる、前記反射面の前記第２軸方向に離間した複数の位置にそれぞれ計測ビームを照射する干渉計システムの計測結果に基づいて前記形状データを求めるようにできる。
本発明の第６の観点に係る露光方法において、前記反射面で前記第２軸方向に離間した複数の位置の少なくとも１つに対して第１軸方向に離間した位置に前記干渉計システムからの計測ビームが照射され、前記回転データの計測時、前記干渉計システムを用いて前記移動体の姿勢を調整するようにできる。
本発明の第７の観点によると、前記本発明の第６の観点に係る露光方法を用いてマスクのパターンを感光物体上に転写する露光工程を含むデバイス製造方法が提供される。
本発明の第８の観点によると、マスクのパターンを感光物体上に転写する露光装置において、前記感光物体を保持して第１軸と直交する基準平面に沿って可動で、かつ該基準平面に対する姿勢が調整可能であるとともに、前記第１軸と直交する第２軸と平行な反射面が形成される移動体を有するステージシステムと、前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置に計測ビームを照射して、前記移動体の前記第２軸回りの回転情報を少なくとも計測可能な干渉計システムと、前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置に計測ビームを照射して、前記姿勢調整による前記移動体の前記第１軸方向の変位情報を計測する変位計測装置と、前記移動体を、前記干渉計システムの前記回転情報に関する計測結果が一定となるようにその姿勢を調整しつつ前記第２軸方向に移動して得られる前記変位計測装置の計測結果に基づいて、前記移動体の前記第２軸回りの回転量の変化に関する回転データを求めるとともに、前記第１軸方向に離間した複数の位置の各々における前記反射面の前記第２軸方向に関する形状データと前記回転データとを用いて、前記移動体の移動を制御する制御装置とを備えた露光装置が提供される。
本発明の第８の観点に係る露光装置において、前記干渉計システムは、前記反射面で前記第１軸方向に離間した２つの位置の少なくとも一方に対して前記第２軸方向に離間した位置に計測ビームを照射して、前記移動体の前記第１軸回りの回転情報を計測し、前記制御装置は、前記移動体を前記第２軸方向に移動して得られる前記干渉計システムの前記第１軸回りの回転情報に関する計測結果に基づいて前記形状データを求めるようにできる。
本発明の第８の観点に係る露光装置において、前記ステージシステムは、前記移動体の姿勢を調整する複数のアクチュエータを含み、前記変位計測装置は、前記変位情報として前記複数のアクチュエータの駆動量に関する情報を計測するようにできる。
図１は一実施形態の露光装置の概略的な構成図、
図２は基板テーブルの構成、及び基板テーブルの位置検出のためのレーザ干渉計の配置を説明するための図、
図３は基板テーブルの２次元位置を検出するためのレーザ干渉計の概略的な構成図、
図４は図３のレーザ干渉計における光路を説明するための図、
図５は図３のレーザ干渉計における光路を説明するための図、
図６は図３のレーザ干渉計における光路を説明するための図、
図７は反射面のチルト情報を検出するためのレーザ干渉計の概略的な構成図、
図８は図７のレーザ干渉計における光路を説明するための図、
図９は図７のレーザ干渉計における光路を説明するための図、
図１０は図７のレーザ干渉計における光路を説明するための図、
図１１はレチクル微動ステージの構成、及びレチクル微動ステージの位置検出のためのレーザ干渉計の配置を説明するための図、
図１２は１次元形状計測時における基板テーブルの移動及び基準マークを説明するための図、
図１３は１次元形状計測時のレーザ干渉計における光路を説明するための図、
図１４は１次元形状計測時のレーザ干渉計における光路を説明するための図、
図１５は基準マーク位置測定による補正前における反射面の形状計測結果を説明するための図、
図１６は基準マーク位置測定による補正後における反射面の形状計測結果を説明するための図、
図１７は図１に示された露光装置を用いたデバイス製造方法を説明するためのフローチャート、
図１８は図１７のウエハプロセスステップ（ステップ２０４）における処理のフローチャート、
図１９は基板ステージの姿勢制御に関する周辺部の構成を示す斜視図、
図２０Ａは上下段形状データの差分及びエンコーダ計測結果の一例を示す図、
図２０Ｂは上下段形状データの差分とエンコーダ計測結果との差分及びその直線近似の一例を示す図、
図２１はステージの形状が三角形の変形例を説明するための図、
図２２はレチクルステージにおいて反射面の形状計測を行う変形例を説明するための図である。
図２は基板テーブルの構成、及び基板テーブルの位置検出のためのレーザ干渉計の配置を説明するための図、
図３は基板テーブルの２次元位置を検出するためのレーザ干渉計の概略的な構成図、
図４は図３のレーザ干渉計における光路を説明するための図、
図５は図３のレーザ干渉計における光路を説明するための図、
図６は図３のレーザ干渉計における光路を説明するための図、
図７は反射面のチルト情報を検出するためのレーザ干渉計の概略的な構成図、
図８は図７のレーザ干渉計における光路を説明するための図、
図９は図７のレーザ干渉計における光路を説明するための図、
図１０は図７のレーザ干渉計における光路を説明するための図、
図１１はレチクル微動ステージの構成、及びレチクル微動ステージの位置検出のためのレーザ干渉計の配置を説明するための図、
図１２は１次元形状計測時における基板テーブルの移動及び基準マークを説明するための図、
図１３は１次元形状計測時のレーザ干渉計における光路を説明するための図、
図１４は１次元形状計測時のレーザ干渉計における光路を説明するための図、
図１５は基準マーク位置測定による補正前における反射面の形状計測結果を説明するための図、
図１６は基準マーク位置測定による補正後における反射面の形状計測結果を説明するための図、
図１７は図１に示された露光装置を用いたデバイス製造方法を説明するためのフローチャート、
図１８は図１７のウエハプロセスステップ（ステップ２０４）における処理のフローチャート、
図１９は基板ステージの姿勢制御に関する周辺部の構成を示す斜視図、
図２０Ａは上下段形状データの差分及びエンコーダ計測結果の一例を示す図、
図２０Ｂは上下段形状データの差分とエンコーダ計測結果との差分及びその直線近似の一例を示す図、
図２１はステージの形状が三角形の変形例を説明するための図、
図２２はレチクルステージにおいて反射面の形状計測を行う変形例を説明するための図である。
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１には、一実施形態に係る露光装置１００の概略構成が示されている。この露光装置１００は、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置である。この露光装置１００は、マスクとしてのレチクルＲ上のスリット状（矩形状又は円弧状）の照明領域を均一に照明する不図示の照明系と、レチクルを保持するマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲのパターンをその表面にフォトレジストが塗布された基板としてのウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷを保持する基板テーブル４を含むウエハステージ装置及びこれらの制御系とを備えている。
前記照明系は、光源ユニット、オプティカル・インテグレータを含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、集光レンズ系、レチクルブラインド（視野絞り）、及び結像レンズ系等（いずれも不図示）から構成されている。この照明系の構成等については、例えば特開平６−３４９７０１号公報及びこれに対応する米国特許第５，５３４，９７０号に開示されている。ここで、光源ユニットとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光源（発振波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光源（発振波長１９３ｎｍ）、若しくはＦ２レーザ光源（発振波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ２（クリプトンダイマ）レーザ光源（発振波長１４６ｎｍ）、Ａｒ２（アルゴンダイマ）レーザ光源（発振波長１２６ｎｍ）、銅蒸気レーザ光源やＹＡＧレーザの高調波発生装置、又は超高圧水銀ランプ（ｇ線、ｉ線等）等が用いられる。なお、以下では光源ユニットを除く照明系を照明光学系とも呼ぶものとする。
前記レチクルステージＲＳＴ（移動体）は、照明光学系の下方に水平に配置されたレチクル支持台（定盤）９の上面（基準平面）上を所定の走査方向（ここでは、図１における紙面直交方向であるＹ方向とする）に所定ストロークで移動可能なレチクル走査ステージ１０と、このレチクル走査ステージ１０上に載置され、該レチクル走査ステージ１０に対してＸ方向、Ｙ方向及びＺ軸回りの回転方向（θＺ方向）にそれぞれ微小駆動可能なレチクル微動ステージ１１とを備えている。このレチクル微動ステージ１１上にレチクルＲが真空吸着又は静電吸着等により固定されている。なお、レチクルＲはその下面（パターン面）が少なくとも前述の照明領域内で後述する投影光学系ＰＬの第１面（物体面）と実質的に一致するようにレチクルステージＲＳＴによって保持される。また、レチクル微動ステージ１１のＸ方向、Ｙ方向及びθＺ方向の位置は、レチクル支持台９上に配置されたレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」と呼ぶ）１４によって常時モニタされている。なお、レチクル微動ステージ１１上には、後述するように、Ｘ軸の反射鏡２１Ｘ及び２個のＹ軸の反射鏡（コーナーキューブ、レトロリフレクタ）２１Ｙ１，２１Ｙ２が固定され、これに対応してレチクル干渉計１４もレーザ干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２，１４Ｙ１，１４Ｙ２から構成されているが（図１１参照）、図１では、これらが代表して反射鏡２１、レチクル干渉計１４として示されている。なお、レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲを保持するレチクルテーブルの微動機構（ボイスコイルモータなどのアクチュエータ）が組み込まれた可動体を、例えばリニアモータで走査方向（Ｙ方向）に一次元駆動する構成でもよい。また、レチクル微動ステージ１１（またはレチクルテーブル）の端面を鏡面加工して反射面（前述の反射鏡２１Ｘ，２１Ｙ１，２１Ｙ２の反射面に相当）として用いてもよい。
そして、このレチクル干渉計１４により得られたレチクル微動ステージ１１の位置情報（又は速度情報）は、装置全体の動作を統轄制御する主制御系２２に供給されている。主制御系２２は、レチクル走査ステージ１０駆動用のリニアモータ、レチクル微動ステージ１１駆動用のボイスコイルモータ等を含むレチクル駆動装置２５を介してレチクル走査ステージ１０、及びレチクル微動ステージ１１の動作を制御する。
前記投影光学系ＰＬとしては、ここでは両側テレセントリックで所定の縮小倍率β（βは例えば１／４，１／５等）を有する屈折光学系が使用され、前述の照明領域（３６：図１１参照）と共役な露光領域（３４：図２参照）内にレチクルＲのパターンの縮小像を投影する。この投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向は、ＸＹ平面に直交するＺ方向とされている。また、投影光学系ＰＬのＹ方向の側面部には、ウエハＷ上の各ショット領域ＳＡ（図２参照）に付設されたアライメントマーク（ウエハマーク）を観察するための画像処理方式のオフ・アクシス・アライメントセンサ（以下、「アライメントセンサ」という）２６が配置されている。このアライメントセンサ２６の光学系の光軸ＦＸは、投影光学系の光軸ＡＸと平行とされている。かかるアライメントセンサ２６の詳細な構成は、例えば特開平９−２１９３５４号公報及びこれに対応する米国特許第５，８５９，７０７号等に開示されている。なお、アライメントセンサ２６によってマーク検出系が構成されている。
前記ウエハステージ装置は、投影光学系ＰＬの下方に配置され、ウエハ支持台（定盤）１の上面（基準平面）上をＹ方向に移動可能なウエハＹ軸駆動ステージ２と、このウエハＹ軸駆動ステージ２上をＹ方向に直交するＸ方向（図１における紙面左右方向）に移動可能なウエハＸ軸駆動ステージ３と、このウエハＸ軸駆動ステージ３上に載置され、Ｚ方向の微動（Ｘ軸回りの回転及びＹ軸回りの回転を含む）及びＺ軸回りの回転が可能な基板テーブル（移動体）４とを備えている。この基板テーブル４上にウエハＷが真空吸着、静電吸着等によって保持されている。なお、ウエハＷはその表面（感応面）が少なくとも前述の露光領域内で投影光学系ＰＬの第２面（結像面）と実質的に一致する（即ち、投影光学系ＰＬの焦点深度内に設定される）ようにウエハステージ装置によって保持される。また、ウエハステージ装置は基板テーブル４の微動機構（ボイスコイルモータなどのアクチュエータ）が組み込まれた可動体を、例えばリニアモータなどで二次元駆動する構成でもよいし、その微動機構によって基板テーブル４をＸ方向及びＹ方向にそれぞれ微動可能としてもよい。
基板テーブル４は、図１９に示されているように、３個のＺ軸方向に伸縮可能なアクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３（姿勢調整装置）を介してウエハＸ駆動ステージ３上に載置されている。各アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３の変位は、それぞれに付随したエンコーダＥＮ１〜ＥＮ３（姿勢計測装置）によって計測される。アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３は、ロータリーモータ及びカムを使用する方式、積層型圧電素子（ピエゾ素子）、又はボイスコイルモータ（ここではボイスコイルモータとする）等を使用して構成される。エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３は、各アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３の近傍に配置され、エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３としては光学式又は静電容量式等のリニアエンコーダを用いることができる。なお、アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３の変位（駆動量）を計測するセンサＥＮ１〜ＥＮ３はエンコーダに限られるものでなく任意で構わない。
３個のアクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３は主制御系２２により制御される。アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３を均等に伸縮させることにより、基板ステージ４のＺ方向の位置（焦点位置）を調整することができ、３個のアクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３の伸縮量を個別に調整することにより、基板ステージ４のＸ軸及びＹ軸の回りの傾斜角を調整することができる。３個のエンコーダＥＮ１〜ＥＮ３から得られたＺ軸方向の検出値（変位量）は主制御系２２に供給される。主制御系２２は、各エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の検出値及び各エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の配置（Ｘ−Ｙ平面内での位置関係）に基づき、ウエハＷのＺ軸方向の位置、Ｘ軸回りの傾斜角及びＹ軸回りの傾斜角を求める。
基板テーブル４側面には反射鏡７が設けられており、外部に配置されたウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」と呼ぶ）１３により、基板テーブル４（ウエハＷ）のＸ方向、Ｙ方向及びＺ軸回りの回転方向（θＺ方向）の位置がモニタされ、ウエハ干渉計１３により得られた位置情報も主制御系２２に供給されている。なお、基板テーブル４側面には、後述するように、Ｘ軸の反射鏡７ＸとＹ軸の反射鏡７Ｙとが固定されているが（図２参照）、図１では反射鏡７Ｘ，７Ｙが代表して反射鏡７として示されている。さらに、反射鏡７を設ける代わりに、例えば基板テーブル４の側面を鏡面加工して反射面（前述の反射鏡７の反射面に相当）として用いてもよい。また、ウエハ干渉計１３は、基板テーブル４のＸＹ位置を検出するために反射鏡７Ｘ、７Ｙに対して各２軸のレーザビームを投射する２次元位置検出系としてのレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２，１３ＦＸ、並びに基板テーブル４のＸ軸に対する傾き（Ｙ軸回りの回転角）及び基板テーブル４のＹ軸に対する傾き（Ｘ軸回りの回転角）を検出するために反射鏡７Ｘ、７Ｙに対して各２軸のレーザビームを投射するチルト検出系としてのレーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰ，１３ＦＰ（チルト計測装置）から構成されているが（図２参照）、これらのレーザ干渉計が図１では代表してウエハ干渉計１３として示されている。
なお、投影光学系ＰＬの鏡筒（または投影光学系ＰＬが載置される架台など）には、前記レチクル干渉計１４が参照光束を照射するレチクル参照鏡（不図示）及び前記ウエハ干渉計１３が参照光束を照射するウエハ参照鏡ＭＲＷが固定されている。なお、ウエハ参照鏡ＭＲＷは、前記レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２が参照光束を照射するＸ軸ウエハ参照鏡ＭＲＷＸ（図３参照）及び前記レーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２が参照光束を照射するＹ軸ウエハ参照鏡（不図示）から構成されているが、図１ではＸ軸ウエハ参照鏡ＭＲＷＸ及びＹ軸ウエハ参照鏡がウエハ参照鏡ＭＲＷとして示されている。また、レチクル参照鏡もウエハ参照鏡と同様に、前記レーザ干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２が参照光束を照射するＸ軸レチクル参照鏡及び前記レーザ干渉計１４Ｙ１，１４Ｙ２が参照光束を照射するＹ軸レチクル参照鏡（いずれも不図示）から構成されている。
また、アライメントセンサ２６（またはアライメントセンサ２６が固定される架台など）には、レーザ干渉計１３ＦＸが参照光束を照射するアライメント参照鏡（不図示）が固定されている。
更に、図１の装置１００には、送光系２８及び受光系２９から構成され、投影光学系ＰＬに関してレチクルＲ上の照明領域と共役なウエハＷ上の露光領域３４の内部及びその近傍に設定される複数の検出点でそれぞれウエハ表面のＺ方向（光軸ＡＸ方向）位置を検出するための斜入射光式のフォーカス検出系（焦点検出系）の一つであるレベリング検出系としての多点フォーカス位置検出系が設けられている。この多点フォーカス位置検出系（２８，２９）の詳細な構成等については、例えば特開平６−２８３４０３号公報及びこれに対応する米国特許第５，４４８，３３２号等に開示されている。なお、多点フォーカス位置検出系は露光領域３４の内部及び外部の一方のみに複数の検出点が設定されているだけでもよい。また、その複数の検出点は、走査露光時にウエハＷが移動される走査方向（Ｙ方向）及びこれと直交する非走査方向（Ｘ方向）のうち少なくとも非走査方向に関して離れた検出点を含むことが好ましい。
上記の多点フォーカス位置検出系（２８，２９）からのＺ方向位置情報は、主制御系２２に供給される。そして、主制御系２２は、ウエハ干渉系１３及び多点フォーカス位置検出系（２８，２９）から供給された位置情報に基づいて、ウエハＹ軸駆動ステージ２駆動用のリニアモータ、ウエハＸ軸駆動ステージ３駆動用のリニアモータ、基板テーブル４のＸＹ微動用のアクチュエータ、基板テーブル４の姿勢調整用のアクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３等を含むウエハ駆動装置２４を介してウエハＹ軸駆動ステージ２、ウエハＸ軸駆動ステージ３、及び基板テーブル４の動作を制御することにより、ウエハＷをＸＹＺの各軸方向及びＸＹＺの各軸回り方向に位置制御する。
なお、ウエハステージ装置をウエハ支持台１と基板テーブル４とから構成し、ウエハ駆動装置２４が平面型モータを含む構成とすることも可能である。また、基板テーブル４上のウエハＷの近傍には、基準マーク板６が固定されている。この基準マーク板６の表面は、ウエハＷの表面と同じ高さに設定され、この表面には後述するアライメント用の基準マーク等の各種の基準マークが形成されている。
また、レチクルＲの図１における上方には、１対のレチクルアライメント系１９及び２０が配置されている。これらのレチクルアライメント系１９，２０は、ここでは図示を省略したが、それぞれ露光光ＥＬまたはそれと同じ波長の照明光にて検出対象のマークを照明するための落射照明系と、その検出対象のマークの像を撮像するためのアライメント顕微鏡とを含んで構成されている。アライメント顕微鏡は、結像光学系と撮像素子とを含んでいる。この場合、レチクルＲからの検出光をそれぞれレチクルアライメント系１９及び２０に導くための偏向ミラー１５及び１６が移動自在に配置されており、露光シーケンスが開始されると、主制御系２２からの指令により、駆動装置１７及び１８により偏向ミラー１５及び１６はそれぞれレチクルアライメント系１９，２０と一体的に露光光ＥＬの光路外に退避される。
更に、図１の装置は、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２の反射鏡７Ｘ，７Ｙへの照射光束の光路を変更するための光路変更装置４０を有している。この光路変更装置４０については後述する。
また、前記主制御系２２は、マイクロコンピュータ又はワークステーション等から構成されており、装置全体を統括的に制御する。例えば、走査露光時には、この主制御系２２は、レチクル駆動装置２５、ウエハ駆動装置２４をそれぞれ制御し、露光光ＥＬの照射領域（照明領域３６及び露光領域３４）に対して、ウエハＷを図１の紙面と直交する＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に一定速度Ｖで走査するのと同期して、レチクルＲを−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に一定速度Ｖ／βで走査するように制御する。この主制御系２２には、オペレータが各種コマンド等を入力するための入力装置２３が接続されている。また、本実施形態では、この主制御系２２には、基板テーブル４に設けられた反射鏡７（実際には、反射鏡７Ｘ及び反射鏡７Ｙ：図２参照）の形状情報データ２７ａを含む動作パラメータが記憶された記憶装置２７が併設されている。
次に、図２〜図１１を参照してレチクルステージＲＳＴ側のレチクル干渉計１４、及びウエハステージ装置側のウエハ干渉計１３の構成等について説明する。
図２には基板テーブル４周辺の平面図が示されている。この図２に示されるように、基板テーブル４上のウエハＷの近傍に基準マーク板６が固定されている。基準マーク板６上には、レチクルＲのアライメント用の１組の基準マーク３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ及び不図示のベースライン計測用マークが形成されている。
また、基板テーブル４の−Ｘ方向、＋Ｙ方向の端部側面にＹ方向に延びたＸ軸の反射鏡７Ｘ、Ｘ方向に延びたＹ軸の反射鏡７Ｙがそれぞれ固定されている。また、ウエハＷ上のスリット状の露光領域３４にレチクルＲのパターンの一部の像が投影され、Ｘ方向に関する露光領域３４の両端部に所定間隔で図１のレチクルアライメント系１９，２０の観察領域が設定されている。
反射鏡７Ｘには、Ｙ軸方向に沿って距離Ｌ１１を隔てて並べられ、Ｘ軸に平行なレーザビームＬＷＸ１及びＬＷＸ２が照射されている。また、Ｚ軸方向に沿って距離ＤＸ（図８参照）を隔てて並べられ、Ｘ軸に平行な１対のレーザビームＬＷＸＰが照射されている。なお、レーザビームＬＷＸ１，ＬＷＸ２は、Ｘ軸に平行で且つ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通る軸ＸＷＡに対してＹ軸方向に振り分けられている。
さらに、反射鏡７Ｘには、Ｘ軸に平行なレーザビームＬＦＸが照射され、また、上記のレーザビームＬＷＸＰと同様にＺ軸方向に沿って距離ＤＸを隔てて並べられ、Ｘ軸に平行な１対のレーザビームＬＦＸＰが照射されている。なお、レーザビームＬＦＸは、Ｘ軸に平行で且つアライメントセンサ２６の光軸ＦＸを通る軸ＸＦＡに沿って反射鏡７Ｘに照射されている。
レーザビームＬＷＸ１，ＬＷＸ２，ＬＷＸＰ，ＬＦＸ，ＬＦＸＰのそれぞれは、図２に示されるレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３ＸＰ，１３ＦＸ，１３ＦＰから供給される。これらのレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３ＸＰ，１３ＦＸ，１３ＦＰについて、図３〜図１０を参照して説明する。
前記レーザ干渉計１３Ｘ１は、図３に示されるように、光源５１Ｘ１、受光器５２Ｘ１、偏光ビームスプリッタ５３Ｘ１、１／２波長板５４Ｘ１、偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１、１／４波長板５６Ｘ１、反射プリズム（コーナーキューブ）５７Ｘ１、並びに反射プリズム５８Ｘ１、偏光ビームスプリッタ５９Ｘ１、１／４波長板６０Ｘ１、反射プリズム（コーナーキューブ）６１Ｘ１を有している。
ここで、レーザ干渉計１３Ｘ１の作用を説明する。前記レーザ干渉計１３Ｘ１では、図３に示されるように、光源５１Ｘ１から＋Ｘ方向へ進行する光束が射出される。ここで、光源５１Ｘ１は、例えばゼーマン効果を利用した２周波レーザが用いられ、周波数（すなわち、波長）が僅かに異なり、かつ、偏光方向が互いに直交する第１偏光成分と第２偏光成分とからなるレーザ光束を出力する。なお、第１偏光成分が垂直偏光成分（Ｖ偏光）であり、第２偏光成分が水平偏光成分（Ｈ偏光）であるとする。
光源５１Ｘ１から射出された光束は、図４に示されるように、偏光ビームスプリッタ５３Ｘ１に入射し、偏光方向に応じて２光束に分割される。すなわち、光源５１Ｘ１から射出された第１偏光成分から成る光束ＬＷＸ１は、偏光ビームスプリッタ５３Ｘ１をそのまま透過して＋Ｘ方向に進行し、また、第２偏光成分から成る光束ＬＷＸＲ１は、偏光ビームスプリッタ５３Ｘ１によって偏向されて＋Ｚ方向に進行する。
偏光ビームスプリッタ５３Ｘ１をそのまま透過した光束ＬＷＸ１は、図５に示されるように、１／２波長板５４Ｘ１を介することにより偏光方向が９０°回転されて偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１に入射し、偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１をそのまま透過する。偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１をそのまま透過した光束ＬＷＸ１は、１／４波長板５６Ｘ１によって円偏光に変換された後、Ｚ位置がＺＷ１でＹ位置がＹＷ１近傍である反射面７ＸＳ上の点に入射して反射される。反射面７ＸＳで反射された光束ＬＷＸ１は、１／４波長板５６Ｘ１によって先の偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１からの射出時から偏光方向が９０°回転されて偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１に戻る。そして、光束ＬＷＸ１は、偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１によって偏向されて、−Ｙ方向に進行する。
こうして、−Ｙ方向に進行した光束ＬＷＸ１は、コーナーキューブの機能を果たす反射プリズム５７Ｘ１によって反射され、偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１に再び入射する。そして、反射プリズム５７Ｘ１から偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１に再入射した光束ＬＷＸ１は、偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１によって偏向されて＋Ｘ方向に進行し、１／４波長板５６Ｘ１によって円偏光に変換された後、Ｚ位置がＺＷ１でＹ位置がＹＷ１近傍である反射面７ＸＳ上の点に入射して再度反射される。反射面７ＸＳで再度反射された光束ＬＷＸ１は、１／４波長板５６Ｘ１によって先の偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１からの射出時から偏光方向が９０°回転されて偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１に再度戻り、偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１をそのまま透過する。
こうして偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１を透過した光束ＬＷＸ１は、１／２波長板５４Ｘ１を介することにより偏光方向が９０°回転されて偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１に入射した後、偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１を透過し、測定光束として受光器５２Ｘ１へ向けて進行する。
一方、偏光ビームスプリッタ５３Ｘ１によって偏向され、＋Ｚ方向に進行した光束ＬＷＸＲ１は、反射プリズム５８Ｘ１によって反射されて＋Ｘ方向に進行し、偏向ビームスプリッタ５９Ｘ１に入射する。以後、図６に示されるように、上記の図５の場合と同様にして、偏向ビームスプリッタ５９Ｘ１、１／４波長板６０Ｘ１、及び反射プリズム６１Ｘ１を介しつつＸ軸ウエハ参照鏡ＭＲＷＸで２度反射された後に、偏光ビームスプリッタ５９Ｘ１から射出されて反射プリズム５８Ｘ１に入射する。こうして反射プリズム５８Ｘ１に入射した光束ＬＷＸＲ１は、反射プリズム５８Ｘ１で反射されて−Ｚ方向に進行した後、偏光ビームスプリッタ５３Ｘ１によって偏向されて−Ｘ方向に進行し、上記の光束ＬＷＸ１とほぼ同一の光路上を参照光束として受光器５２Ｘ１へ向かう。
すなわち、受光器５２Ｘ１への入射光束は、上記の測定光束ＬＷＸ１と参照光束ＬＷＸＲ１との合成光となっている。そして、受光器５２Ｘ１では、測定光束ＬＷＸ１と参照光束ＬＷＸＲ１の偏光方向を同一として干渉させることにより、測定光束ＬＷＸ１と参照光束ＬＷＸＲ１との光路長差を反映した干渉光を発生させ、その干渉状態を測定する。ところで、Ｘ軸ウエハ参照鏡ＭＲＷＸは、投影光学系ＰＬに固定されており、光源５１Ｘ１からＸ軸ウエハ参照鏡ＭＲＷＸを介して受光器５２Ｘ１に至る参照光束の光路長は不変とみなしてよいので、被測定光束と参照光束との干渉状態を測定することにより、反射面７ＸＳ上における測定光束の照射点の測長方向（Ｘ軸方向）位置、すなわちＸ位置を検出する。なお、実際には、所定状態（例えば、レチクルアライメント時の状態）においてレーザ干渉計１３Ｘ１をリセットし、そのリセット状態における反射面７ＸＳ上の測定光束の照射点のＸ軸方向位置をＸ軸方向の座標原点として、位置検出が行われる。以上のようにして検出されたＸ位置を、以下「ＸＷ１」と表す。
図３に戻り、前記レーザ干渉計１３Ｘ２は、上記のレーザ干渉計１３Ｘ１に隣接して設けられており、レーザ干渉計１３Ｘ１と同様に構成されている。より具体的には、レーザ干渉計１３Ｘ２では、図３に示されるように、レーザ干渉計１３Ｘ１との隣接面を基準として、レーザ干渉計１３Ｘ１の構成要素５１Ｘ１〜６１Ｘ１に対応する構成要素５１Ｘ２〜６１Ｘ２が、前記隣接面に対して面対称に配置されている。
すなわち、レーザ干渉計１３Ｘ２では、レーザ干渉計１３Ｘ１と同様にして、反射面７ＸＳに光束ＬＷＸ２が照射され、反射されて受光器５２Ｘ２へ向かう測定光束（図５参照）と、Ｘ軸ウエハ参照鏡ＭＲＷＸに光束ＬＷＸＲ２が照射され、反射されて受光器５２Ｘ２へ向かう参照光束（図６参照）との干渉状態を測定することにより、反射面７ＸＳ上における測定光束の照射点の測長方向（Ｘ軸方向）位置を検出する。以上のようにして検出されたＸ位置を、以下「ＸＷ２」と表す。
前記レーザ干渉計１３ＸＰは、図７に示されるように、光源５１ＸＰ、受光器５２ＸＰ、偏光ビームスプリッタ５３ＸＰ、１／２波長板５４ＸＰ、偏光ビームスプリッタ５５ＸＰ、１／４波長板５６ＸＰ、反射プリズム（コーナーキューブ）５７ＸＰ、並びに反射プリズム５８ＸＰ、偏光ビームスプリッタ５９ＸＰ、１／４波長板６０ＸＰ、反射プリズム（コーナーキューブ）６１ＸＰを有している。すなわち、レーザ干渉計１３ＸＰは、上記のレーザ干渉計１３Ｘ１と同様の構成要素を有しているが、各構成要素のＺ軸方向の配置位置が異なっている。
ここで、レーザ干渉計１３ＸＰの作用を説明する。レーザ干渉計１３ＸＰでは、図７に示されるように、光源５１ＸＰから＋Ｘ方向へ進行する光束が射出される。ここで、光源５１ＸＰは、レーザ干渉計１３Ｘ１における光源５１Ｘ１と同様に、例えばゼーマン効果を利用した２周波レーザが用いられており、光束ＬＷＸＰとして周波数（すなわち、波長）が僅かに異なり、かつ、偏光方向が互いに直交する第１偏光成分と第２偏光成分とからなるレーザ光束を出力する。なお、第１偏光成分が垂直偏光成分（Ｖ偏光）であり、第２偏光成分が水平偏光成分（Ｈ偏光）であるとする。
光源５１ＸＰから射出された光束は、図８に示されるように、偏光ビームスプリッタ５３ＸＰに入射し、偏光方向に応じて２光束に分割される。すなわち、光源５１ＸＰから射出された光束の第１偏光成分から成る光束ＬＷＸＰ２は、偏光ビームスプリッタ５３ＸＰをそのまま透過して＋Ｘ方向に進行し、また、第２偏光成分から成る光束ＬＷＸＰ１は、偏光ビームスプリッタ５３ＸＰによって偏向されて＋Ｚ方向に進行する。
偏光ビームスプリッタ５３ＸＰをそのまま透過した光束ＬＷＸＰ２は、図９に示されるように、レーザ干渉計１３Ｘ１の場合と同様に、１／２波長板５４ＸＰ、偏光ビームスプリッタ５５ＸＰ、１／４波長板５６ＸＰを順次介した後、Ｚ位置がＺＷ２（＝ＺＷ１−ＤＸ）、Ｙ位置がＹＷＰ近傍である反射面７ＸＳ上の点に入射して反射される。反射面７ＸＳで反射された光束ＬＷＸＰ２は、１／４波長板５６ＸＰ、偏光ビームスプリッタ５５ＸＰ、反射プリズム５７ＸＰ、１／４波長板５６ＸＰを順次介した後、Ｚ位置がＺＷ２（＝ＺＷ１−ＤＸ）、Ｙ位置がＹＷＰ近傍である反射面７ＸＳ上の点に入射して再反射される。反射面７ＸＳで再反射された光束ＬＷＸＰ２は、１／４波長板５６ＸＰ、偏光ビームスプリッタ５５ＸＰ、１／２波長板５４ＸＰ、ビームスプリッタ５３ＸＰを順次介した後、第１測定光束として受光器５２ＸＰへ向けて進行する。
一方、偏光ビームスプリッタ５３ＸＰによって偏向され、＋Ｚ方向に進行した光束ＬＷＸＰ１は、反射プリズム５８ＸＰによって反射されて＋Ｘ方向に進行し、偏向ビームスプリッタ５９ＸＰに入射する。以後、図１０に示されるように、上記の図９の場合と同様にして、偏向ビームスプリッタ５９ＸＰ、１／４波長板６０ＸＰ、及び反射プリズム６１ＸＰを介しつつ反射面７ＸＳのＹＺ座標（ＹＷＰ，ＺＷ１）近傍で２度反射された後に、偏光ビームスプリッタ５９ＸＰから射出されて反射プリズム５８ＸＰに入射する。こうして反射プリズム５８ＸＰに入射した光束ＬＷＸＰ１は、反射プリズム５８ＸＰで反射されて−Ｚ方向に進行した後、偏光ビームスプリッタ５２ＸＰによって偏向されて−Ｘ方向に進行し、上記の第１測定光束とほぼ同一の光路上を第２測定光束として受光器５２ＸＰへ向かう。
すなわち、受光器５２ＸＰへの入射光束は、上記の第１測定光束と第２測定光束との合成光となっている。そして、受光器５２ＸＰでは、第１測定光束と第２測定光束との偏光方向を同一として干渉させることにより、第１測定光束と第２測定光束との光路長差を反映した干渉光を発生させ、その干渉状態を測定する。この干渉状態の測定により、反射面７ＸＳのＹ軸回りの回転量が検出される。なお、上記のレーザ干渉計１３Ｘ１の場合と同様に、実際には、所定状態（例えば、レチクルアライメント時の状態）においてレーザ干渉計１３ＸＰをリセットし、そのリセット状態における反射面７ＸＳのＹ軸回りの回転量を零として、反射面７ＸＳのＹ軸回りの回転量（ローリング量）検出が行われる。以下、レーザ干渉計１３ＸＰによって検出されたチルト情報（Ｙ軸回りの回転量であるピッチング量）を、以下「ΔＬＷＸＰ」と表す。
なお、レーザビームＬＷＸ１、レーザビームＬＷＸ２、及びレーザビームＬＷＸＰ１とは、同一のＺ位置ＺＷ１でＹ軸方向に配列され、図２に示されるようにレーザビームＬＷＸ１とレーザビームＬＷＸＰ１とのＹ軸方向の間隔がＬ１２とされている。
図２に戻り、前記レーザ干渉計１３ＦＸは、上述のレーザ干渉計１３Ｘ１と同様に構成されている。そして、レーザ干渉計１３ＦＸでは、レーザ干渉計１３Ｘ１と同様にして、反射面７ＸＳに照射され、反射されて受光器へ向かう測定光束と、Ｘ軸ウエハ参照鏡ＭＲＷＸとは別設される前述のアライメント参照鏡（不図示）に照射され、反射されて受光器へ向かう参照光束との干渉状態を測定することにより、反射面７ＸＳ上における測定光束の照射点の測長方向（Ｘ軸方向）位置を検出する。以上のようにして検出されたＸ位置を、以下「ＸＦ」と表す。
また、前記レーザ干渉計１３ＦＰは、上述のレーザ干渉計１３ＸＰと同様に構成されている。そして、レーザ干渉計１３ＦＰでは、レーザ干渉計１３ＸＰと同様にして、反射面７ＸＳに照射され、反射されて受光器へ向かう第１測定光束と第２測定光束との干渉状態を測定することにより、リセット状態における反射面７ＸＳのＹ軸回りの回転量を零として、反射面７ＸＳのＹ軸回りの回転量検出が行われる。以下、レーザ干渉計１３ＦＰによって検出されたチルト情報を、以下「ΔＬＦＸＰ」と表す。なお、レーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＦＰはそれぞれ反射面７ＸＳ上でＺ位置が異なる点に照射される第１及び第２測定光束の干渉光を検出することで前述のチルト情報を得るものとしたが、例えば２つのレーザ干渉計からの測定光束を、反射面７ＸＳ上でＺ位置が異なる点に照射し、各レーザ干渉計で得られる反射面７ＸＳのＸ位置に基づいて前述のチルト情報を得るようにしてもよい。このとき、レーザ干渉計１３ＸＰではその２つの干渉計の一方を、レーザ干渉計１３Ｘ１又は１３Ｘ２で兼用させてもよいし、レーザ干渉計１３ＦＰではその２つのレーザ干渉計の一方とレーザ干渉計１３ＦＸとでそれぞれ得られるＸ位置に基づいて反射面７ＸＳのＺ軸回りの回転量（ヨーイング量）を求めてもよい。
反射鏡７Ｙには、Ｘ軸方向に沿って間隔Ｌ２１で隔てられ、Ｙ軸に平行なレーザビームＬＷＹ１及びＬＷＹ２が照射されている。また、Ｚ軸方向に沿って間隔ＤＹ（不図示）で隔てられ、Ｘ軸に平行な１対のレーザビームＬＷＹＰが照射されている。なお、レーザビームＬＷＹ１，ＬＷＹ２は、Ｙ軸に平行で且つ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通る軸ＹＷＡに対してＸ方向に振り分けられている。
レーザビームＬＷＹ１，ＬＷＹ２，ＬＷＹＰのそれぞれは、図２に示されるレーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２，１３ＹＰから供給されており、レーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２は、測長方向がＹ軸方向であり、反射鏡７Ｙ及びＹ軸ウエハ参照鏡に対向して配置される点を除いて、上述のレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２と同様に構成される。なお、レーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２によって検出されたＹ位置を、以下「ＹＷ１」、「ＹＷ２」と表す。また、前記レーザ干渉計１３ＹＰは、測長方向がＹ軸方向であり、反射鏡７Ｙに対向して配置される点を除いて、上述のレーザ干渉計１３ＸＰと同様に構成される。なお、レーザ干渉計１３ＹＰによって検出されたチルト情報（Ｘ軸回りの回転量であるピッチング量）を、以下「ΔＬＷＹＰ」と表す。
以上の反射鏡７Ｘ，７Ｙは、ウエハＷの走査露光又はステッピング等の位置制御時に、レーザビームＬＷＸ１，ＬＷＸ２，ＬＷＸＰ，ＬＷＹ１，ＬＷＹ２，ＬＷＹＰが外れることが無いように、また、ウエハＷのアライメントセンサ２６によるアライメント計測時に、レーザビームＬＦＸ，ＬＦＸＰ，ＬＷＹ１，ＬＷＹ２，ＬＷＹＰが外れることが無いように十分長く形成されている。なお、本実施形態の露光装置では走査露光時とアライメント計測時とでレーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２，１３ＹＰを兼用するものとしたが、例えばレーザ干渉計１３ＦＸ，１３ＦＰと同一構成の１組のレーザ干渉計を、アライメント計測時におけるＹ位置及びＸ軸回りの回転量（さらにはヨーイング量）の検出用として設けてもよい。この構成では、ウエハステージ装置を大型化することなく（即ち、反射面７を長くすることなく）、投影光学系ＰＬを介してレチクルのパターンの転写が行われる露光位置と、アライメントセンサ２６によるマーク検出が行われる計測位置（アライメント位置）とを大きく離して設定することができ、ウエハステージ装置として、露光動作とアライメント動作とをほぼ並行して実行可能とするように、それぞれ独立に可動な２つのウエハステージを備えるダブルウエハステージ方式を採用することもできる。
上記のレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２によって、走査露光又はステッピング等の位置制御時における基板テーブル４のＸＹ位置（ＸＷ，ＹＷ）、ひいてはウエハＷのＸＹ位置が検出される。すなわち、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２によるＸ位置測定結果ＸＷ１，ＸＷ２に基づいて、基板テーブル４のＸ位置ＸＷが、
ＸＷ＝（ＸＷ１＋ＸＷ２）／２ …（３）
によって検出される。また、レーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２によるＹ位置測定結果ＹＷ１，ＹＷ２に基づいて、基板テーブル４のＹ位置ＹＷが、
ＹＷ＝（ＹＷ１＋ＹＷ２）／２ …（４）
によって検出される。
また、レーザ干渉計１３ＦＸ，１３Ｙ１，１３Ｙ２によって、アライメント計測時における基板テーブル４のＸＹ位置（ＸＷ（＝ＸＦ），ＹＷ）、ひいてはウエハＷのＸＹ位置が検出される。すなわち、レーザ干渉計１３ＦＸによるＸ位置測定結果ＸＦが、基板テーブル４のＸ位置ＸＷとして検出される。また、レーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２によるＹ位置測定結果ＹＷ１，ＹＷ２に基づいて、基板テーブル４のＹ位置ＹＷが検出される。
また、測定値ＸＷ１，ＸＷ２又は測定値ＹＷ１，ＹＷ２に基づいて、基板テーブル４のヨーイング量（Ｚ軸回りの回転量）θＺＷが、
θＺＷ＝（ＸＷ１−ＸＷ２）／Ｌ１１ …（５）
または、
θＺＷ＝（ＹＷ１−ＹＷ２）／Ｌ２１ …（５’）
によって検出される。すなわち、反射面７ＸＳにおける測定光束ＬＷＸ１の照射点と測定光束ＬＷＸ２の照射点との間における反射面７ＸＳのＺ軸回りの局所的な回転角、または、反射面７ＹＳにおける測定光束ＬＷＹ１の照射点と測定光束ＬＷＹ２の照射点との間における反射面７ＹＳのＺ軸回りの局所的な回転角から、基板テーブル４のヨーイング量θＺＷが検出される。
さらに、測定値ＸＷ１，ＸＷ２，ＹＷ１，ＹＷ２に基づいて、反射鏡７Ｘ，７Ｙのリセット状態からの基板テーブル４における直交度誤差変動ΔωＷが、 ΔωＷ＝（ＹＷ１−ＹＷ２）／Ｌ２１−（ＸＷ１−ＸＷ２）／Ｌ１１…（６）
によって検出される。すなわち、反射面７ＸＳにおける測定光束ＬＷＸ１の照射点と測定光束ＬＷＸ２の照射点との間における反射面７ＸＳのＺ軸回りの局所的な回転角と、反射面７ＹＳにおける測定光束ＬＷＹ１の照射点と測定光束ＬＷＹ２の照射点との間における反射面７ＹＳのＺ軸回りの局所的な回転角との差から、反射鏡７Ｘ，７Ｙのリセット状態からの基板テーブル４における直交度誤差変動ΔωＷが検出される。
以上のようにして検出されるＸ座標ＸＷ及びＹ座標ＹＷよりなる座標系を、ウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）と呼ぶ。この座標系（ＸＷ，ＹＷ）は、リセット状態からの値であり、Ｘ軸及びＹ軸よりなる設計上の理想的な直交座標系とは或る程度異なっているが、所定の条件に較正された後、ウエハＷの移動は較正されたウエハステージの新座標系（ＸＷ，ＹＷ）に基づいて行われる。
図１１には、レチクル微動ステージ１１周辺の平面図が示されている。この図１１に示されるように、レチクル微動ステージ１１上にレチクルＲが保持されている。また、レチクル微動ステージ１１の＋Ｘ方向の端部、及び−Ｙ方向の端部にはＹ方向に延びたＸ軸の反射鏡２１Ｘ、コーナーキューブよりなる２個のＹ軸の反射鏡２１Ｙ１，２１Ｙ２がそれぞれ固定されている。また、レチクル微動ステージ１１は、主制御系２２の制御の下で、ボイスコイルモータを駆動源とするアクチュエータ３８Ｌ，３８Ｒによって駆動される。なお、レチクル微動ステージ１１をＸ方向に微動するアクチュエータも設けられているが、図１１では図示省略している。
反射鏡２１Ｘには、Ｙ軸方向に沿って間隔Ｌ３で隔てられ、Ｘ軸に平行なレーザビームＬＲＸ１及びＬＲＸ２が照射されている。なお、レーザビームＬＲＸ１，ＬＲＸ２は、Ｘ軸に平行で且つそれぞれ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通る軸ＸＲＡに対してＹ軸方向に振り分けられている。また、反射鏡２１Ｙ１，２１Ｙ２には、Ｘ軸方向に沿って間隔Ｌ３で隔てられ、Ｙ軸に平行なレーザビームＬＲＹ１及びＬＲＹ２が照射されている。なお、レーザビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２は、Ｙ軸に平行で且つそれぞれ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通る軸ＹＲＡに対してＸ軸方向に振り分けられている。
レーザビームＬＲＸ１，ＬＲＸ２，ＬＲＹ１，ＬＲＹ２のそれぞれは、レチクル干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２，１４Ｙ１，１４Ｙ２から供給されている。そして、レチクル微動ステージ１１のＸ位置がレチクル干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２による測定値に基づいて検出され、また、レチクル微動ステージ１１のＹ位置がレチクル干渉計１４Ｙ１，１４Ｙ２による測定値に基づいて検出される。
前記レチクル干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２は、反射鏡２１Ｘ及びＸ軸レチクル参照鏡に対向して配置される点を除いて、上述のレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２と同様に構成される。なお、レチクル干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２によって検出されたＸ位置を、以下「ＸＲ１」、「ＸＲ２」と表す。
また、前記レチクル干渉計１４Ｙ１，１４Ｙ２は、反射鏡２１Ｙ１，２１Ｙ２及びＹ軸レチクル参照鏡に対向して配置される点を除いて、上述のレーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２と同様に構成される。なお、レチクル干渉計１４Ｙ１，１４Ｙ２によって検出されたＹ位置を、以下「ＹＲ１」、「ＹＲ２」と表す。
なお、Ｙ方向の反射鏡（コーナーキューブ）２１Ｙ１，２１Ｙ２で反射されたレーザビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２はそれぞれ反射ミラー１４Ｍ１，１４Ｍ２で反射されて戻されており、レチクル微動ステージ１１が回転してもレーザビームの位置ずれが生じない構成になっている。また、レチクルＲ上の矩形の照明領域３６に露光光ＥＬが照射され、Ｘ方向に関する照明領域３６の両端にレチクルアライメント系１９，２０の観察領域が設定されている。なお、照明領域３６は、図２のウエハＷ上の露光領域３４と共役である。また、図１１に示されるように、一例としてレチクルＲのパターン領域の両側には十字型のアライメントマーク３２Ａ〜３２Ｆが形成されている。図２の基準マーク板６上の基準マーク３０Ａ〜３０Ｆをレチクル側に投影したときの各投影像の位置関係は、アライメントマーク３２Ａ〜３２Ｆの相互の位置関係とほぼ等しい。
上記のレーザ干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２，１４Ｙ１，１４Ｙ２によって、レチクル微動ステージ１１のＸＹ位置（ＸＲ，ＹＲ）、ひいてはレチクルＲのＸＹ位置が検出される。すなわち、レーザ干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２によるＸ位置測定結果ＸＲ１，ＸＲ２に基づいて、微動ステージ１１のＸ位置ＸＲが、
ＸＲ＝（ＸＲ１＋ＸＲ２）／２ …（７）
によって検出される。また、レチクル干渉計１４Ｙ１，１４Ｙ２によるＹ位置測定結果ＹＲ１，ＹＲ２に基づいて、微動ステージ１１のＹ位置ＹＲが、
ＹＲ＝（ＹＲ１＋ＹＲ２）／２ …（８）
によって検出される。
また、測定値ＸＲ１，ＸＲ２に基づいて、レチクルＲのヨーイング量θＺＲが、
θＺＲ＝（ＸＲ１−ＸＲ２）／Ｌ３ …（９）
によって検出される。さらに、測定値ＸＲ１，ＸＲ２，ＹＲ１，ＹＲ２に基づいて、反射鏡２１Ｘと反射鏡２１Ｙ１，２１Ｙ２との直交度誤差変動ΔωＲが、
ΔωＲ＝（ＹＲ１−ＹＲ２）／Ｌ４−（ＸＲ１−ＸＲ２）／Ｌ３ …（１０）
によって検出される。
以上のように検出されるＸ座標ＸＲ及びＹ座標ＹＲよりなる座標系がレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）と呼ばれる。この座標系（ＸＲ，ＹＲ）は、Ｘ軸及びＹ軸よりなる設計上の理想的な直交座標系とは或る程度異なっている場合があるが、レチクルＲはレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）に基づいて駆動される。
次に、上述の基板テーブル４のＸＹ位置（ＸＷ，ＹＷ）の補正及びウエハＷのＸＹ位置のアッベ誤差の補正に使用される、基板テーブル４の側面に設けられた反射鏡７Ｘ，７Ｙの反射面の形状計測について、図１２〜図１６、図１９及び図２０Ａ、図２０Ｂを参照して説明する。かかる形状計測にあたっては、上述の露光装置１００の構成要素の内、主制御系２２、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２、ウエハ駆動装置２４、及び光路変更装置４０等が使用される。すなわち、主制御系２２、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２、ウエハ駆動装置２４、及び光路変更装置４０等から反射鏡７Ｘ，７Ｙの反射面の形状計測装置（１次元形状計測装置）が構成されている。
ここで、光路変更装置４０について説明する。図１２及び図１４においてレーザ干渉計１３Ｘ１について代表的に示されるように、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２の測定光束ＬＷＸ１，ＬＷＸ２が射出される１／４波長板５６Ｘ１，５６Ｘ２の後段には、光路変更装置４０が配置されている。なお、同図を参照した以下の説明では、代表的にレーザ干渉計１３Ｘ１の各構成要素についての符号を付して位置関係等を説明する。
光路変更装置４０は、可動ミラー４１０及び固定ミラー４２０を備えて構成される。可動ミラー４１０は、レーザ干渉計１３Ｘ１の１／４波長板５６Ｘ１から射出されて反射面７ＸＳに向かう測定光束ＬＷＸ１の光路に対して、その鏡面が４５°の角度をなすように配置される反射位置と、測定光束ＬＷＸ１の光路外に配置される退避位置とで選択的に移動できるように構成されている。
すなわち、可動ミラー４１０は、可動ミラー支持部材４１１に支持されており、可動ミラー支持部材４１１は支持軸４１２を中心に所定の角度範囲（ここでは４５°）で回動可能な状態で不図示のフレーム（例えば、投影光学系ＰＬが載置される架台）等に支持されている。可動ミラー支持部材４１１は、エアシリンダ等の駆動装置４１３により駆動され、駆動装置４１３は主制御系２２から送られる制御信号に基づいて、可動ミラー４１０が反射位置又は退避位置に設定されるように制御される。なお、図１２で実線で示す可動ミラー４１０の位置、図１４で点線で示す可動ミラー４１０の位置が退避位置であり、図１２で点線で示す可動ミラー４１０の位置、図１４で実線で示す可動ミラー４１０の位置が反射位置である。
可動ミラー４１０が退避位置に設定された状態（図１２）では、１／４波長板５６Ｘ１から射出され、＋Ｘ方向に向かう測定光束ＬＷＸ１は、そのまま直進して、反射面７ＸＳのＺ方向位置がＺＷ１の位置に照射され、可動ミラー４１０が反射位置に設定された状態（図１４）では、１／４波長板５６Ｘ１から射出され、＋Ｘ方向に向かう測定光束ＬＷＸ１は、可動ミラー４１０により９０°の角度で−Ｚ方向に向けて全反射される。
固定ミラー４２０は、可動ミラー４１０が反射位置にあるときに、該可動ミラー４１０により反射された光束ＬＷＸ１を反射鏡７Ｘの反射面７ＸＳに向けて反射するように、反射位置にある可動ミラー４１０に対して平行な状態で不図示のフレーム（例えば、投影光学系ＰＬが載置される架台）等に固定されている。可動ミラー４１０により反射されて、−Ｚ方向に進行する測定光束ＬＷＸ１は、固定ミラー４２０により＋Ｘ方向に全反射され、反射面７ＸＳのＺ方向位置がＺＷ１から距離ＤＸだけシフトした位置ＺＷ２に照射される（図１４参照）。
さて、基板テーブル４の側面に設けられた反射鏡７Ｘ，７Ｙの反射面の形状計測は、まず、主制御系２２がウエハ駆動装置２４を介して基板テーブル４を制御し、基板テーブル４表面がＸＹ面とほぼ平行になるように、基板テーブル４を駆動する。そして、主制御系２２が光路変更装置４０の駆動装置４１３を制御して、図１２においてウエハ干渉系１３Ｘ１について代表的に示されるように、可動ミラー４１０を、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２から射出された測定光束ＬＷＸ１，ＬＷＸ２の反射鏡７Ｘに至る光路上から退避させる。この結果、測定光束ＬＷＸ１，ＬＷＸ２は、反射鏡７ＸのＺ位置ＺＷ１に照射されることになる。引き続き、主制御系２２がウエハ駆動装置２４を介してウエハＸ軸駆動ステージ２及びウエハＹ軸駆動ステージ３を制御し、基板テーブル４を図１３において実線で示される計測開始位置に移動させる。以上の基板テーブル４の移動中において基板テーブル４が所定位置となったときに、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２をリセットする。なお、本実施形態では、基板テーブル４が計測開始位置にきたときに、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２をリセットしている。また、形状計測時におけるレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２のリセット位置と、後述する位置制御時におけるレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２のリセット位置とは所定の位置関係となっている。
次に、主制御系２２がウエハ駆動装置２４を介して、Ｙ軸ウエハ駆動ステージ２を制御し、基板テーブル４を−Ｙ方向に移動させつつ、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２によって検出されたＸ位置ＸＷ１（ｔ，ＺＷ１），ＸＷ２（ｔ，ＺＷ１）及びＹ位置ＹＷ１（ｔ，ＺＷ１），ＹＷ２（ｔ，ＺＷ１）（ｔ：時刻）をほぼ同時に収集する作業を逐次実行する。
ところで、各収集時における反射面７ＸＳのＺ軸回りの局所的な回転量θＺＸ（ｔ，ＺＷ１）及び反射面７ＹＳのＺ軸回りの局所的な回転量θＺＹ（ｔ，ＺＷ１）は、
θＺＸ（ｔ，ＺＷ１）＝（ＸＷ１（ｔ，ＺＷ１）
−ＸＷ２（ｔ，ＺＷ１））／Ｌ１１ …（１１）
θＺＹ（ｔ，ＺＷ１）＝（ＹＷ１（ｔ，ＺＷ１）
−ＹＷ２（ｔ，ＺＷ１））／Ｌ２１ …（１２）
によって求められる。
ここで、基板テーブル４は−Ｙ方向に移動するので、ウエハ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２から射出された測定光束ＬＷＹ１，ＬＷＹ２は、実質的には反射鏡７Ｙの同一位置に照射され続ける。したがって、反射鏡７ＹのＺ軸回りの局所的な回転量θＺＹ（ｔ，ＺＷ１）には、Ｙ軸方向に関する反射鏡７Ｙの１次元的な形状変化の寄与は含まれていないので、回転量θＺＹ（ｔ，ＺＷ１）は、基板テーブル４の移動に伴う基板テーブル４の時刻ｔにおけるＺ軸回りの回転量、すなわち基板テーブル４のヨーイング量そのものとなっているとみなしてよい。
一方、反射鏡７ＸのＺ軸回りの局所的な回転量θＺＸ（ｔ，ＺＷ１）は、各収集時における基板テーブル４のヨーイング量と反射鏡７Ｘの反射面７ＸＳのＸ軸方向に関する１次元的な形状変化との和となっている。したがって、反射鏡７Ｘの反射面７ＸＳのＸ軸方向に関する１次元的な形状変化による、反射鏡７ＸのＺ軸回りの局所的な回転量θＺＸ（ｔ，ＺＷ１）は、
θＺＸ（ｔ，ＺＷ１）＝θＺＸ（ｔ，ＺＷ１）
−θＺＹ（ｔ，ＺＷ１） …（１３）
によって求められる。
ところで、各収集時における基板テーブル４のＹ位置ＹＷ（ｔ，ＺＷ１）は、
ＹＷ（ｔ，ＺＷ１）＝（ＹＷ１（ｔ，ＺＷ１）
＋ＹＷ２（ｔ，ＺＷ１））／２ …（１４）
によって求められ、時刻ｔに対して一義的に決まる。
すなわち、反射鏡７ＸのＺ軸回りの局所的な回転量θＺＸ（ｔ，ＺＷ１）を、反射鏡７ＸのＺ軸回りの局所的な回転最θＺＸ（ＹＷ，ＺＷ１）と表すことができる。したがって、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２のリセット時におけるＹ位置（以下、「計測基準Ｙ位置」という）をＹＷＳとして、Ｚ位置ＺＷ１における反射鏡７ＸのＹ軸方向に関する１次元形状ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）は、次式によって求められる。
そこで、主制御系２２は、収集したＸ位置ＸＷ１（ｔ，ＺＷ１），ＸＷ２（ｔ，ＺＷ１）及びＹ位置ＹＷ１（ｔ，ＺＷ１），ＹＷ２（ｔ，ＺＷ１）に基づいて、上記の（１１）式から（１５）式までを使用して、Ｚ位置ＺＷ１における反射鏡７ＸのＹ軸方向に関する１次元形状ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）を算出する。
次に、主制御系２２がウエハ駆動装置２４を介してウエハＸ軸駆動ステージ２及びウエハＹ軸駆動ステージ３を制御し、基板テーブルを図１３において実線で示される計測開始位置に移動させる。引き続き、主制御系２２が光路変更装置４０の駆動装置４１３を制御して、図１４においてウエハ干渉計１３Ｘ１について代表的に示されるように、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２から射出された測定光束ＬＷＸ１，ＬＷＸ２の反射鏡７Ｘに至る光路上（反射位置）に可動ミラー４１０を移動させる。この結果、測定光束ＬＷＸ１，ＬＷＸ２は、反射鏡７ＸのＺ位置ＺＷ２に照射されることになる。この後、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２をリセットする。
次いで、Ｚ位置ＺＷ１における１次元形状計測と同様にして、主制御系２２がウエハ駆動装置２４を介して、Ｙ軸ウエハステージ３を制御し、基板テーブル４を−Ｙ方向に移動させつつ、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２によって検出されたＸ位置ＸＷ１（ｔ，ＺＷ２），ＸＷ２（ｔ，ＺＷ２）及びＹ位置ＹＷ１（ｔ，ＺＷ２），ＹＷ２（ｔ，ＺＷ２）をほぼ同時に収集する作業を逐次実行する。そして、主制御系２２が、収集したＸ位置ＸＷ１（ｔ，ＺＷ２），ＸＷ２（ｔ，ＺＷ２）及びＹ位置ＹＷ１（ｔ，ＺＷ２），ＹＷ２（ｔ，ＺＷ２）に基づいて、上記の（１１）式から（１５）式と同様の式を利用して、Ｚ位置ＺＷ２における反射鏡７ＸのＹ軸方向に関する１次元形状ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）が算出される。
こうして、反射鏡７Ｘの反射面７ＸＳの形状情報［ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１），ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）］が得られる。
また、反射鏡７Ｙの反射面７ＹＳの形状情報［ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１），ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２）］は、上記の反射面７ＸＳの形状計測と同様にして、主制御系２２、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２、ウエハ駆動装置２４、及び光路変更装置４０等が使用される。すなわち、主制御系２２、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２、ウエハ駆動装置２４、及び光路変更装置４０等によって、反射鏡７Ｙの反射面７ＹＳの形状計測を行うことによって得られる。
以上のようにして得られた反射鏡７Ｘの反射面７ＸＳの形状情報［ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１），ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）］及び反射鏡７Ｙの反射面７ＹＳの形状情報［ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１），ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２）］が、図１５に示されている。ここで、１次元形状ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）と１次元形状ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）とを比較してみると、計測基準Ｙ位置ＹＷＳにおいて、
ＤＸＷ（ＹＷＳ，ＺＷ１）＝ＤＸＷ（ＹＷＳ，ＺＷ２）
となっている。これは、１次元形状ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）及び１次元形状ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）の計測それぞれの計測基準Ｙ位置ＹＷＳにおいて、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２の双方をリセットするからである。
したがって、１次元形状ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）と１次元形状ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）とに基づいて、反射面７ＸＳの各Ｙ位置におけるＹ軸回りの回転量θＹ（ＹＷ）を、
θＹ（ＹＷ）＝（ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）
−ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２））／ＤＸ …（１６）
で求めると、必ず、
θＹ（ＹＷＳ）＝０ …（１７）
となることになる。
すなわち、上記の（１７）式によると、反射面７ＸＳの計測基準Ｙ位置ＹＷＳでは、反射面７ＸＳのＹ軸回りの回転量が必ず「０」として計測されることになる。しかし、実際には、Ｚ位置ＺＷ１における１次元形状計測及びＺ位置ＺＷ２における１次元形状計測でそれぞれ、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２のリセット時における状態が同一であるとは限らない。したがって、一般には、Ｚ位置ＺＷ１における２次元位置検出値ＸＷ（ＺＷ１），ＹＷ（ＺＷ１）と、Ｚ位置ＺＷ２における２次元位置検出値ＸＷ（ＺＷ２），ＹＷ（ＺＷ２）との間にはオフセットが存在することになる。このため、（１６）式によって求められる反射面７ＸＳの各Ｙ位置におけるＹ軸回りの回転量θＹ（ＹＷ）は、実際の反射面７ＸＳのＹ軸回りの回転量とは異なっている。かかる事情は、反射面７ＹＳのＸ軸回りの回転量についても同様である。
この実施形態では、反射鏡７Ｘ，７Ｙの反射面７ＸＳ，７ＹＳのＺ位置ＺＷ１（以下、上段ということがある）における１次元形状データＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１），ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１）とＺ位置ＺＷ２（以下、下段ということがある）における１次元形状データＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２），ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２）との相対関係（オフセット）を以下のようにして求める。
Ｙ軸方向に沿う反射鏡７Ｘの反射面７ＸＳについては以下の通りである。まず、主制御系２２はウエハ駆動装置２４を介して基板テーブル４を制御して所定の計測開始位置（ここでは、前記計測基準Ｙ位置）に設定するとともに、図１９に示したアクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３を制御して、基板テーブル４表面が所定面、例えばＸＹ面とほぼ平行となるように設定する。この状態で、レーザ干渉計１３ＸＰをリセット（零リセット）する。
その後、レーザ干渉計１３ＸＰの計測結果としてのチルト情報ΔＬＷＸＰが一定（ここでは零）の状態を保つように、アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３の変位量を適宜に制御しつつ、基板テーブル４をＹ軸方向に沿って一定の速度で移動させる。このとき、各エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の出力（Ｚ軸方向の変位）を基板テーブル４のＹ位置（ＹＷ）との関係で逐次サンプリングする。基板テーブル４は所定の計測終了位置に至るまでこれらを行いつつ移動される。
主制御系２２は、各エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の出力（Ｚ軸方向の変位）及び各エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の配置（位置関係）に基づき、基板テーブル４のＹ軸に沿う方向のＹ軸回りの回転角の変化θＹＥＮ（ＹＷ）を算出する。基板テーブル４のＹ軸に沿う方向のＹ軸回りの回転角の変化θＹＥＮ（ＹＷ）は、本発明の第２データに相当する。このθＹＥＮ（ＹＷ）は、例えば図２０Ａに点線で示したような結果となる。なお、図２０Ａ及び図２０Ｂにおいて、縦軸はＹ軸回りの回転角（θＹ）であり、横軸はＹ軸方向の位置（ＹＷ）である。
次いで、上段形状データＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）と下段形状データＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）との差（以下、上下段の曲がりの差ということがある）を求め、これを角度換算（Ｚ位置ＺＷ１とＺＷ２との距離ＤＸで除算）した上下段曲がりの差、即ち、上記（１６）式のθＹ（ＹＷ）を求める。この上下段の曲がりの差θＹ（ＹＷ）は本発明の第１データに相当する。θＹ（ＹＷ）は、上段形状データＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）及び下段形状データＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）が図１５に示したような結果である場合には、図２０Ａに実線で示したようなものとなる。
その後、このθＹ（ＹＷ）とθＹＥＮ（ＹＷ）との差を求める。即ち、この差をＤＩＦθＹ（ＹＷ）として、
ＤＩＦθＹ（ＹＷ）＝θＹＥＮ（ＹＷ）−θＹ（ＹＷ）
を求める。ＤＩＦθＹ（ＹＷ）は、例えば図２０Ｂに点線で示したような結果となる。
ここで、ＤＩＦθＹ（ＹＷ）はレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２のリセット時における上段形状データＤＸＷ（ＹＷＳ，ＺＷ１）と下段形状データＤＸＷ（ＹＷＳ，ＺＷ２）の相対関係（ここではＹ軸回りの角度）を反映することになるので、理想状態（各部の誤差が無いと仮定した場合）においては傾きが零の直線となる筈である。しかし、そのような理想状態は現実にはあり得ないため、ＤＩＦθＹ（ＹＷ）は通常は直線とはならない。この場合の誤差の主要なものとしては、基板テーブル４の移動の基準平面を構成するウエハ支持台１の上面のうねりやねじれ等の影響がエンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の出力に基づくθＹＥＮ（ＹＷ）に含まれてしまうことによるものと考えられる。
このように、ＤＩＦθＹ（ＹＷ）は通常は直線とはならないので、例えば最小二乗法を用いて誤差の二乗の総和が最小となるように直線近似して、これをＹ軸方向に沿う反射鏡７Ｘについての上下段の形状データの相対関係ＲＥＬθＹ（ＹＷ）とする。この場合のＲＥＬθＹ（ＹＷ）は、例えば図２０Ｂに実線で示すようなものとなる。ＤＩＦθＹ（ＹＷ）をこのように直線近似することにより、ウエハ支持台１の上面の局所的なうねりやねじれ等の影響をある程度軽減することができる。なお、このとき、傾き零の直線で直線近似する、即ち、θＹ軸方向の誤差の二乗の総和が最小となるように直線近似するようにしてもよい。この場合、ＲＥＬθＹ（ＹＷ）は図２０ＢのＹＷ軸に平行な直線となり、ＹＷの値によらない上下段形状データＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１），ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）の相対関係を反映することになる。
このように、最も誤差が小さくなるように直線近似すると、ＲＥＬθＹ（ＹＷ）は通常はある傾きを持つことになる。この傾きは、ウエハ支持台１の上面の全体的なうねりやたわみの影響を反映していると考えられる。本実施形態では、これをそのまま含めたかたちでＲＥＬθＹ（ＹＷ）を求める。
次いで、上下段の曲がりの差θＹ（ＹＷ）にＲＥＬθＹ（ＹＷ）を加算したものを、レーザ干渉計１３ＸＰによる計測結果ΔＬＷＸＰに対する補正値ＸＯＦθＹ（ＹＷ）として、記憶装置２７に格納する。
Ｘ軸方向に沿う反射鏡７Ｙの反射面７ＹＳについては以下の通りである。まず、主制御系２２はウエハ駆動装置２４を介して基板テーブル４を制御して所定の計測開始位置（ここでは、１次元形状計測におけるレーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２のリセット位置）に設定するとともに、図１９に示したアクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３を制御して、基板テーブル４表面が所定面、例えばＸＹ面とほぼ平行となるように設定する。この状態で、レーザ干渉計１３ＹＰをリセット（零リセット）する。
その後、レーザ干渉計１３ＹＰの計測結果としてのチルト情報ΔＬＷＹＰが一定（ここでは零）の状態を保つように、アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３の変位量を適宜に制御しつつ、基板テーブル４をＸ軸方向に沿って一定の速度で移動させる。このとき、各エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の出力（Ｚ軸方向の変位）を基板テーブル４のＸ位置（ＸＷ）との関係で逐次サンプリングする。基板テーブル４は所定の計測終了位置に至るまでこれらを行いつつ移動される。
主制御系２２は、各エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の出力（Ｚ軸方向の変位）及び各エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の配置（位置関係）に基づき、基板テーブル４のＸ軸に沿う方向のＸ軸回りの回転角の変化θＸＥＮ（ＸＷ）を算出する。基板テーブル４のＸ軸に沿う方向のＸ軸回りの回転角の変化θＸＥＮ（ＸＷ）は、本発明の第２データに相当する。
次いで、上段形状データＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１）と下段形状データＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２）との差（以下、上下段の曲がりの差ということがある）を求め、これを角度換算（Ｚ位置ＺＷ１とＺＷ２との距離ＤＸで除算）した上下段曲がりの差θＸ（ＸＷ）を求める。即ち、
θＸ（ＸＷ）＝（ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１）−ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２））／ＤＸ
を求める。この上下段の曲がりの差θＸ（ＸＷ）は本発明の第１データに相当する。
その後、このθＸ（ＸＷ）とθＸＥＮ（ＸＷ）との差を求める。即ち、この差をＤＩＦθＸ（ＸＷ）として、
ＤＩＦθＸ（ＸＷ）＝θＸＥＮ（ＸＷ）−θＸ（ＸＷ）
を求める。
ここで、ＤＩＦθＸ（ＸＷ）はレーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２のリセット時における上段形状データＤＹＷ（ＸＷＳ，ＺＷ１）と下段形状データＤＹＷ（ＸＷＳ，ＺＷ２）の相対関係（ここではＸ軸回りの角度）を反映することになるので、理想状態（各部の誤差が無いと仮定した場合）においては傾きが零の直線となる筈である。しかし、そのような理想状態は現実にはあり得ないため、ＤＩＦθＸ（ＸＷ）は通常は直線とはならない。この場合の誤差の主要なものとしては、基板テーブル４の移動の基準平面を構成するウエハ支持台１の上面のうねりやねじれ等の影響がエンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の出力に基づくθＸＥＮ（ＸＷ）に含まれてしまうことによるものと考えられる。
このように、ＤＩＦθＸ（ＸＷ）は通常は直線とはならないので、例えば最小二乗法を用いて誤差の二乗の総和が最小となるように直線近似して、これをＸ軸方向に沿う反射鏡７Ｙについての上下段の形状データの相対関係ＲＥＬθＸ（ＸＷ）とする。ＤＩＦθＸ（ＸＷ）をこのように直線近似することにより、ウエハ支持台１の上面の局所的なうねりやねじれ等の影響をある程度軽減することができる。なお、このとき、傾き零の直線で直線近似するようにしてもよいことは上述したＸ軸方向に沿う反射鏡７Ｙの場合と同様である。
このように、最も誤差が小さくなるように直線近似すると、ＲＥＬθＸ（ＸＷ）は通常はある傾きを持つことになる。この傾きは、ウエハ支持台１の上面の全体的なうねりやたわみの影響を反映していると考えられる。本実施形態では、これをそのまま含めたかたちでＲＥＬθＸ（ＸＷ）を求める。
次いで、上下段の曲がりの差θＸ（ＸＷ）にＲＥＬθＸ（ＸＷ）を加算したものを、レーザ干渉計１３ＹＰによる計測結果ΔＬＷＹＰに対する補正値ＹＯＦθＸ（ＸＷ）として、記憶装置２７に格納する。
なお、上記の１次元形状計測とエンコーダＥＮ１〜ＥＮ３を用いた計測とは、どちらを先に行ってもよい。
上記のようにして求めた補正値ＸＯＦθＹ（ＹＷ），ＹＯＦθＸ（ＸＷ）に基づいて、レーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰの計測結果ΔＬＷＸＰ，ΔＬＷＹＰを補正することにより、基板テーブル４のＹ軸回りの回転最θＹＷ及びＸ軸回りの回転量θＸＷを正確に求めることができる。
即ち、レーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰによる検出値ΔＬＷＸＰ，ΔＬＷＹＰには、レーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰのリセット状態を基準とした基板テーブル４のＹ軸回りの回転量、Ｘ軸回りの回転量に起因して発生した光路差ΔＬＷＸＰ１，ΔＬＷＹＰ１と、反射面７ＸＳ，７ＹＳのＹ軸方向、Ｘ軸方向に関するうねりやねじれ等に起因して発生した光路差ΔＬＷＸＰ２，ΔＬＷＸＰ２とが含まれている。なお、上述の反射面７ＸＳ，７ＹＳの形状計測時におけるレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２のリセット位置と、基板テーブル４の位置検出時のレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２のリセット位置との位置関係は予め定められており、既知である。
レーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰから射出された測定光束ＬＷＸＰ，ＬＷＹＰの照射点のＹ位置ＹＷＰ，Ｘ位置ＸＷＰは、
ＹＷＰ＝ＹＷ−（Ｌ１１／２）−Ｌ１２
ＸＷＰ＝ＸＷ−（Ｌ２１／２）−Ｌ２２ …（１８）
によって求められる。また、レーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰのリセット時における測定光束ＬＷＸＰ，ＬＷＹＰの照射点のＹ位置ＹＷＰ０，Ｘ位置ＸＷ０は、上述のように既知である。従って、光路差ΔＬＷＸＰ２，ΔＬＷＹＰ２は、
ΔＬＷＸＰ２＝
｛ＸＯＦθＹ（ＹＷＰ）−ＸＯＦθＹ（ＹＷＰ０）｝・ＤＸ
ΔＬＷＹＰ２＝
｛ＹＯＦθＸ（ＸＷＰ）−ＹＯＦθＸ（ＸＷＰ０）｝・ＤＸ …（１９）
によって求めることができる。
したがって、光路差ΔＬＷＸＰ１，ΔＬＷＹＰ１は、
ΔＬＷＸＰ１＝ΔＬＷＸＰ−ΔＬＷＸＰ２
ΔＬＷＹＰ１＝ΔＬＷＹＰ−ΔＬＷＹＰ２ …（２０）
によって求めることができる。この結果、基板テーブル４のＹ軸回りの回転量θＹＷ、Ｘ軸回りの回転量θＸＷは、
θＹＷ＝ΔＬＷＸＰ１／ＤＸ
θＸＷ＝ΔＬＷＹＰ１／ＤＸ …（２１）
によって求めることができる。
基板テーブル４のＸ軸又はＹ軸回りの回転量に基づいて、アッベ誤差を補正する場合には、基板テーブル４のＸＹ位置検出のＺ位置ＺＷ１とウエハＷ表面のＺ位置との差Ｌ（図４参照）が既知であるものとして、基板テーブル４のＹ軸回りの回転量θＹＷによるＸ軸方向のアッベ誤差ΔＸＡ、及びＸ軸回りの回転量θＸＷによるＹ軸方向のアッベ誤差ΔＹＡは、
ΔＸＡ＝Ｌ・θＹＷ
ΔＹＡ＝Ｌ・θＸＷ …（２２）
によって求められる。なお、以上の（１８）〜（２２）式の計算は主制御系２２によって行われる。
なお、前記レーザ干渉計１３ＦＰによって検出されるチルト情報ΔＬＦＸＰについては、上述のレーザ干渉計１３ＸＰの場合と同様に処理されるので、その説明は省略する。
ところで、上述した上下段形状データの相対関係を示すＲＥＬθＹ（ＹＷ）及びＲＥＬθＸ（ＸＷ）は、ウエハ支持台１の上面のうねりやねれじ等の影響により、ある傾きを持っており、これを含めたかたちで、補正値としてのＸＯＦθＹ（ＹＷ）及びＹＯＦθＸ（ＸＷ）を求めていた。従って、レーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰの計測結果をこれらの補正値で補正すると、当該傾きに相当する誤差が含まれてしまうことになる。
この傾きによる誤差は、実際にウエハを露光した場合には、ウエハ上に形成される回路パターンの配列の直交度誤差となって表出することになる。従って、パターン配列の直交度誤差を補正するために通常行われている補正方法をさらに実行することによりその影響を排除することができる。
この直交度誤差の補正方法としては、複数の基準マークが格子状に配列的に形成された直交度計測用ウエハを基板テーブル４に所定の状態で搭載し、主制御系２２がウエハ駆動装置２４を介してウエハＸ軸駆動ステージ２及びウエハＹ軸駆動ステージ３を制御し、計測用ウエハ上の基準マークを順次、アライメントセンサ２６で計測し、そのＸＹ位置を求める。この計測結果と基準マークが本来あるべき基準位置との関係からその補正値を求め、この補正値に基づきステージの駆動を制御する。なお、直交度計測用ウエハの基準マークの計測を行った後、さらに直交度計測用ウエハを９０度回転させた状態で基板ステージ４上に載置して、さらに基準マークの計測を行い、これらの計測結果を統計的に処理する等して反射面７Ｘと反射面７Ｙとの直交度を求めることにより、直交度計測用ウエハの基準マークが形成された表面のうねりやねじれ等に基づく誤差の影響を小さくすることができる。なお、ウエハを９０度回転させて前述の補正値を求める方法では、計測専用のウエハを用いないで、例えばレチクルパターンと一緒にアライメントマークが形成されたデバイス製造用のウエハを用いてもよい。
なお、このような直交度誤差の補正は、通常行われる工程であり、レーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰについての補正値としてのＸＯＦθＹ（ＹＷ）及びＹＯＦθＸ（ＸＷ）に含まれるウエハ支持台１のうねりやねじれの影響による誤差を排除するために特別に行うものではないので、特に工数が増大するようなことはない。
上述したように、上段形状データと下段形状データの相対関係を、従来技術のような基準マークを形成した計測用ウエハを用いることなく求めることができるので、補正データの収集のための作業工数を減少することができるとともに、基準マークの計測に伴う誤差が包含されることもないので、計測精度を向上することができる。
なお、反射面７ＸＳの形状情報ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１），ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）、反射面７ＹＳの形状情報ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１），ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２）を、上下段の形状データの相対関係ＲＥＬθＹ（ＹＷ）及びＲＥＬθＸ（ＸＷ）により補正することにより、反射面７ＸＳ，７ＹＳのより正確な２次元形状データを得ることができる。即ち、反射面７ＸＳの補正後の２次元形状データをｄＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１），ｄＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）、反射面７ＹＳの補正後の２次元形状データをｄＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１），ｄＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２）、反射鏡７Ｘの１次元形状計測時の基板テーブル４のＸ位置をＸＷＰ、反射鏡７Ｙの１次元形状計測時の基板テーブル４のＹ位置をＹＷＰとして、
ｄＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）＝ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）
ｄＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）＝ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）＋ＲＥＬθＹ（ＹＷ）
ｄＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１）＝ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１）
ｄＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２）＝ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２）＋ＲＥＬθＸ（ＸＷ）
によって求めることができる。ＲＥＬθＹ（ＹＷ）及びＲＥＬθＸ（ＸＷ）が一定の値ΔＸＯＦ，ΔＹＯＦである場合（傾き零の場合）の補正後の形状データｄＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１），ｄＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２），ｄＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１），ｄＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２）が図１６に示されている。
次に、本実施形態の露光装置１００による、レチクルＲに形成されたパターンをウエハＷに転写する露光動作について説明する。
まず、不図示のレチクルローダによって、レチクルがレチクルステージＲＳＴの微動ステージ１１上にロードされる。そして、基準マーク板６を用いてレチクルアライメントが行われる。
このレチクルアライメントの動作を簡単に説明すると、まず、主制御系２２の制御により、ウエハＹ軸駆動ステージ２及びウエハＸ軸駆動ステージ３を駆動することによって、基準マーク板６の基準マーク３０Ａ，３０Ｂを投影光学系ＰＬに関してレチクルＲ上の照明領域３６と共役な露光領域（パターン像の投影領域）３４内に移動して静止させるとともに、レチクル走査ステージ１０を駆動して図１１のレチクル１２上のアライメントマーク３２Ａ，３２Ｂを照明領域３６内に移動する。
次に、レチクルアライメント系１９，２０によって、基準マーク３０Ａ，３０Ｂと対応するアライメントマーク３２Ａ，３２Ｂとの位置ずれ量を検出する。そして、主制御系２２は、検出された位置ずれ量に基づいて、レチクル走査ステージ１０及びレチクル微動ステージ１１を駆動して、基準マーク３０Ａ及び３０Ｂの像に対してアライメントマーク３２Ａ及び３２Ｂの位置ずれ量が対称になるように合わせ込む。これによって、レチクルＲの位置及び回転角が基準マーク板６に対して合わせ込まれる。また、この状態で例えば、レチクルステージＲＳＴ側の４軸のレチクル干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２，１４Ｙ１，１４Ｙ２の計測値、及びウエハステージ側の４軸のレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２の計測値をリセットすることによって、上述のレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）と、ウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）との原点のオフセットが補正される。このとき、各レーザ干渉計の計測値をリセットすることなくオフセットを記憶するだけでもよいし、オフセットの補正又は記憶に先立ってレチクルステージを移動（回転など）させることなく、レチクルアライメント系１９，２０の検出結果を用いてオフセットの補正又は記憶を行ってもよい。
次いで、後に行われる走査露光時における基板テーブル４の走査方向が、基準マーク板６の基準マーク３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｅの配列方向に平行となるようにする。このためには、例えば、機械的に基準マーク３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｅの配列方向が反射鏡７Ｘの反射面７ＸＳと平行に設定される。但し、機械的な調整誤差が残存する際には、ウエハステージのＹ座標ＹＷが所定ステップ変化する毎に、そのＸ座標ＸＷが対応する量だけ変化するようにして、ソフトウエア的に基板テーブル４の走査方向を補正してもよい。以下では、このように補正された走査方向をＹ軸とする座標系をウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）と呼ぶ。
次に、露光光ＥＬを照射することなく、走査露光時と同様にウエハステージ側のステージとレチクルステージ側のステージとを互いに反対向き移動させて、基準マーク板６上の基準マーク３０Ｃ〜３０Ｆと対応するレチクルＲ上のアライメントマーク３２Ｃ〜３２Ｆとの相対的な位置ずれ量をレチクルアライメント系１９，２０によって順次検出する。これらの相対的な位置ずれ量の平均値より、レチクルＲの走査方向とウエハＷの走査方向との傾き角、すなわちレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）と、ウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）との走査方向の軸の回転角を求める。その後、レチクルＲを走査する際には、レチクル走査ステージ１０及びレチクル微動ステージ１１を介して、Ｙ座標ＹＲが所定間隔変化する間にＸ座標ＸＲを対応する量だけ横ずれさせることによって、ソフトウエア的にレチクルＲの走査方向を基準マーク板６の基準マークの配列方向に合わせ込む。以下では、このように補正された走査方向をＹ軸とする座標系をレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）と呼ぶ。
この結果、ウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）及びレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）は、基準マーク板６を基準として走査方向の軸が互いに平行になり、走査露光時にレチクルＲとウエハＷとは平行に走査される。この場合、各ステージの移動は各ステージのガイド面基準であるので、露光装置１００の組立調整時に、例えばレチクル走査ステージ１０のガイド面とウエハＹ軸駆動ステージ２のガイド面との平行度を数１００μｒａｄ程度以下に機械的に合わせておく。
更に、それらのガイド面に対して反射鏡及び基準マーク板６を合わせて固定することで、走査露光時に各ステージを非走査方向へも駆動することによるソフトウエア的な補正量を小さくし、制御精度を向上させている。なお、レチクルステージとウエハステージは共にガイドレスであってもよく、この場合には仮想的なガイド面を規定し、その仮想面に対して反射鏡などを合わせて固定すればよい。このように調整されたレチクル微動ステージ１１に対し、実際にレチクルＲを載置した場合、レチクルＲが外形基準等で設けられると、各反射鏡２１Ｘ，２１Ｙ１，２１Ｙ２及び基準マーク板６に対しレチクルＲのアライメントマーク３２Ａ〜３２Ｆのみが大きく回転している可能性がある。これは、レチクルＲの外形と転写用パターンとの間の位置ずれ量は大きいときには０．５ｍｍ程度あるからである。
図１１のレチクルＲの外形と転写用パターンとの位置ずれ量が大きいと、レチクルＲのアライメントマーク３２Ａ〜３２Ｆと基準マーク板６の基準マーク３０Ａ〜３０Ｆとの位置ずれ量を計測した場合、相対的にレチクルＲと基準マーク板６とが大きく回転しているか、大きなオフセットを持っていると認識される。かかる場合には、基準マーク板６は反射鏡７Ｘ，７Ｙに合わせて固定されていることから、レチクル微動ステージ１１を回転又はシフトさせることで補正が行われる。
レチクル微動ステージ１１を回転させた場合には、反射鏡２１Ｘも同様に回転するので、レチクルＲの走り方向に対し反射鏡２１Ｘが傾くこととなるが、レチクルＲ上のアライメントマーク３２Ａ〜３２Ｆは基準マーク板６上の基準マーク３０Ａ〜３０Ｆに平行になっており、走査露光時にはレチクルＲの走り方向とウエハＷの走り方向とが平行となるように制御される。
以上のレチクルアライメント時に、基準マーク板６を用いたいわゆるベースラインチェックによって、アライメントセンサ２６の検出中心と、露光領域３４内の基準点との間隔（ベースライン量）が求められて記憶装置２７に記憶される。
次に、不図示のウエハローダによってウエハＷが基板テーブル４上にロードされ、基板テーブル４によって保持される。そして、ウエハＷ上における各ショット領域のウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）上での配列を求めるためのウエハアライメントが行われる。かかるウエハアライメントでは、図１のアライメントセンサ２６を用いて、例えば特開昭６１−４４４２９号公報及びこれに対応する米国特許第４，７８０，６１７号等に開示されているように、ウエハＷ上から選択された所定個数のショット領域（サンプルショット）のウエハマーク（不図示）の座標位置を検出し、この計測結果を統計処理するＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式でウエハＷ上の全部のショット領域に関する配列座標が算出される。なお、ウエハマーク座標位置は、上述のレーザ干渉計１３ＦＸ，１３Ｙ１，１３Ｙ２による計測結果（ＸＷ（＝ＸＦ），ＹＷ）、レーザ干渉計１３ＦＰによる計測結果ΔＬＦＸＰ、及びレーザ干渉計１３ＹＰによる計測結果ΔＬＷＹＰに基づいて検出される。
そして、ウエハＷ上の各ショット領域の配列座標、アライメントセンサ２６のベースライン量、及びウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）とレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）との関係に基づいて、ウエハＷ上の露光対象のショット領域が走査開始位置に位置決めされると共に、レチクルＲも対応する位置に位置決めされる。
次に、露光光ＥＬを照射しつつ、先のレチクルアライメント時に定められたウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）及びレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）に従ってレチクルＲとウエハＷとを同期移動させることにより、走査露光動作が行われる。この場合の座標系（ＸＷ，ＹＷ）及び座標系（ＸＲ，ＹＲ）は、反射鏡７Ｘ，７Ｙ，２１Ｘ，２１Ｙ１，２１Ｙ２の反射面を基準としてソフトウエア的に補正されたものであり、各反射鏡の位置がレチクルＲやウエハＷに対して相対的にずれた場合、ショット領域の形状やショット配列に影響を及ぼすこととなる。本実施形態では、このようなときでも正確な矩形のショット領域、及び直交格子状のショット配列が形成されるように、以下の方法により走査露光及びステッピングを行っている。
すなわち、ウエハアライメントによって、露光対象のショット領域とレチクルとが位置合わせされたときのレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）の座標を（ＸＲ０，ＹＲ０）、ウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）の座標を（ＸＷ０，ＹＷ０）とすると、投影光学系ＰＬの投影倍率はβであるため、それ以後のレチクル微小駆動ステージ１１（レチクルＲ）と基板テーブル４（ウエハＷ）との走査方向、及び非走査方向の同期誤差ΔＸ，ΔＹは、
ΔＸ＝（ＸＷ−ＸＷ０）／β−（ＸＲ−ＸＲ０） …（２３）
ΔＹ＝（ＹＷ−ＹＷ０）／β−（ＹＲ−ＹＲ０） …（２４）
となる。但し、これらの同期誤差はレチクル１２上に換算した誤差である。また、図１の投影光学系ＰＬは反転投影系であるが、図２に示すように、レチクル干渉計１４とウエハ干渉計１３とはＸ軸方向及びＹ軸方向について測長方向が反転しているため、同期誤差は単に移動量の倍率補正値の差分を取るだけで求められる。
また、本実施形態では、（５）式で表される基板テーブル４のヨーイング角θＺＷと、（９）式で表されるレチクル微動ステージ１１のヨーイング角θＺＲとの差分を次式のように回転方向の同期誤差Δθとする。
Δθ＝θＺＷ−θＺＲ＝（ＸＷ１−ＸＷ２）／Ｌ１１
−（ＸＲ１−ＸＲ２）／Ｌ３ …（２５）
そして、走査露光時には、図１のレチクル走査ステージ１０及びウエハＹ軸駆動ステージ２が加速を開始し、これらがそれぞれ所定の走査速度に達した後、上記の同期誤差ΔＸ，ΔＹ，Δθがそれぞれ零、又は所定の許容値以下となるようにレチクル微動ステージ１１を駆動して同期制御を行う。この状態で所定の整定時間が経過した後、レチクルＲ上の照明領域３６への露光光ＥＬの照射が開始されて露光が行われる。なお、本実施形態ではレチクル微動ステージ１１を駆動して同期誤差ΔＸ，ΔＹ，Δθをそれぞれ零または許容値以下とするものとしたが、レチクル微動ステージ１１の代わりに、あるいはそれと組み合わせてウエハステージ装置（例えば基板テーブル４）を駆動して前述の同期誤差を補正してもよい。
また、走査露光時には、ウエハＷ（レチクルのパターンが転写されるショット領域）のＺ位置、Ｘ軸回りの回転角、及びＹ軸回りの回転角は、多点フォーカス検出系（２８，２９）によって検出されている。そして、この検出結果に基づいて、主制御系２２がウエハ駆動装置２２を介して基板テーブル４を駆動し、前述の露光領域３４内でウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの像面と焦点深度の範囲内で一致させている。
更に、ウエハアライメント時には、レーザ干渉計１３ＦＰ，１３ＹＰによって、反射面７ＸＳ，７ＹＳのチルト量が検出されており、また、走査露光時には、レーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰによって、反射面７ＸＳ，７ＹＳのチルト量が検出されている。そして、この検出結果に基づいて、前述のようにしてアッベ誤差ΔＸＡ，ΔＹＡが求められ、アッベ誤差ΔＸＡ，ΔＹＡ分だけ基板テーブル４（ウエハＷ）のＸＹ位置が補正される。
なお、上記実施形態では可動ミラー４１０と固定ミラー４２０とを含む光路変更装置４０を用いているが、その表面に、例えば複数の誘電体膜を積層した誘電体多層膜、あるいは金属膜などを蒸着して、その２つのミラーにそれぞれ測定光束の偏光状態を崩さないで極力忠実に反射させる良好な反射偏光特性を持たせることが好ましい。また、上記実施形態では光路変更装置４０の可動ミラー４１０を回転させて反射面上での測定光束のＺ位置を変更するものとしたが、例えば可動ミラー４１０のみ、あるいは一対のミラーをその表面が平行となるように一体に保持して、Ｚ方向にスライドさせるように構成してもよいし、ミラー以外、例えばプリズムなどの他の光学部材を用いても良い。
さらに、上記実施形態では光路変更装置４０によって干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２の各測定光束の反射面上でのＺ位置をＺＷ１とＺＷ２とに切り替えてそれぞれ反射面の形状情報を計測するものとしたが、必ずしも光路変更装置４０を設けなくてもよい。例えば、干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２をそれぞれ、Ｚ方向に離れた一対の測定光束（一方はＬＷＸ１，ＬＷＸ２，ＬＷＹ１，ＬＷＹ２）を反射面に照射して異なるＺ位置ＺＷ１，ＺＷ２でそれぞれ基板テーブル４の位置情報を独立に計測する構成としてもよい。この構成では、その一対の測定光束の反射面上でのＺ位置をそれぞれ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰの一対の測定光束（ＬＷＸＰ１，ＬＷＸＰ２），（ＬＷＹＰ１，ＬＷＹＰ２）とほぼ一致させておくことが好ましい。また、この構成ではその一対の測定光束によって基板テーブル４のチルト計測が可能となることから、干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰを別途設けなくてもよく、前述のエンコーダＥＮ１〜ＥＮ３を用いた計測では干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰの代わりに、反射面７ＸＳでは干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２の一方、反射面７ＹＳでは干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２の一方を用いればよい。
また、上記実施形態では前述した反射面の形状情報の計測時にウエハステージを一方向、例えば−Ｙ方向（−Ｘ方向）のみに移動するものとしたが、Ｚ位置ＺＷ１，ＺＷ２でそれぞれウエハステージを往復移動させる、即ち±Ｙ方向（±Ｘ方向）に移動し、往路（−Ｙ方向／−Ｘ方向への移動）で得られる形状情報と、復路（＋Ｙ方向／＋Ｘ方向への移動）で得られる形状情報とを平均化して最終的な形状情報を決定することが好ましい。
さらに、上記実施形態では前述した反射面の形状情報の計測時にウエハステージを一方向に連続移動させてもよいし、あるいはステップ移動させてもよい。なお、ウエハステージを連続移動させるときは、実質的にその加減速期間を除く等速期間に得られる干渉計の計測値を用いて形状情報を求めることが好ましい。このため、連続移動ではステップ移動に比べて計測時間を短縮できるものの、反射面の計測範囲が狭くなり得る。また、前述のエンコーダＥＮ１〜ＥＮ３を用いた計測時にもウエハステージを連続移動させても、あるいはステップ移動させてもよい。
また、上記実施形態では前述した反射面の形状情報の計測を定期的、例えば所定時間毎、または１ロットの処理が終わるたびに行うようにし、その形状情報を逐次更新するようにしてもよいし、あるいはその形状情報を蓄積してその平均値を用いるようにしてもよい。このとき、２回目以降の形状情報の計測では、例えば▲１▼２つの反射面７ＸＳ，７ＹＳの形状計測、▲２▼異なるＺ位置ＺＷ１，ＺＷ２での形状計測、▲３▼同じＺ位置での往路と復路の形状計測、及び▲４▼反射面の形状計測と前述のエンコーダを用いた計測の少なくとも１つで、その計測を異なるタイミングで行うようにしてもよい。この場合、それら計測による露光装置の停止時間を短くしてスループットの向上を図ることが可能となる。
さらに、上記実施形態ではレチクル干渉計とウエハ干渉計は共に参照鏡が投影光学系ＰＬの鏡筒又はその架台などに設けられるものとしたが、参照鏡の配置はこれに限定されるものでなく、例えば干渉計の内部に参照鏡を設けてもよい。また、アライメントセンサ２６によるマーク検出時に用いられる干渉計１３ＦＸ，１３ＦＰの参照鏡も、アライメントセンサ２６の鏡筒又はその架台でなく、干渉計の内部などに設けてもよい。
また、上記実施形態では前述した反射面の形状情報の計測やエンコーダを用いた計測の前に干渉計の計測値をリセットするものとしたが、零以外の所定値にプリセットするだけでもよいし、必ずしもそのリセット（又はプリセット）を行わなくてもよい。
なお、本実施形態の露光装置１００は、上記実施形態で説明した、多数の機械部品及び光学部品等を有する照明系、複数のレンズ等を有する投影光学系ＰＬ、並びに多数の機械部品等を有するレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージ装置、並びにレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３ＸＰ，１３Ｙ１，１３Ｙ２，１３ＹＰ，１３ＦＸ，１３ＦＰ，１４Ｘ１，１４Ｘ２，１４Ｍ１，１４Ｍ２、光路変更装置４０をそれぞれ組み立てて機械的及び光学的に連結し、さらに、主制御系２２、及び記憶装置２７等と機械的及び電気的に組み合わせた後に、総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。
なお、露光装置１００の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
次に、本実施形態の露光装置を使用したデバイスの製造について説明する。
図１７には、本実施形態におけるデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産のフローチャートが示されている。図１７に示されるように、まず、ステップ２０１（設計ステップ）において、デバイスの機能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ２０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
次に、ステップ２０４（ウエハプロセスステップ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ２０５（組立ステップ）において、ステップ２０４において処理されたウエハを用いてチップ化する。このステップ２０５には、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程が含まれる。
最後に、ステップ２０６（検査ステップ）において、ステップ２０５で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
図１８には、半導体デバイスの場合における、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図１８において、ステップ２１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２１４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４のそれぞれは、ウエハプロセスの各段階の前工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
ウエハプロセスの各段階において、前工程が終了すると、以下のようにして後工程が実行される。この後工程では、まず、ステップ２１５（レジスト処理ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布し、引き続き、ステップ２１６（露光ステップ）において、上記で説明した走査型露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。次に、ステップ２１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、引き続き、ステップ２１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ２１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
これらの前工程と後工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
以上のようにして、精度良く微細なパターンが形成されたデバイスが、高い量産性で製造される。
上記の実施形態においては、基板テーブルのウエハ搭載面の形状を矩形状としたが、他の形状とすることができる。例えば、三角形状とした場合には、図２１に示されるように、基板テーブル４’の３側面に形成された反射面４’ａ，４’ｂ，４’ｃのそれぞれに対向して、２次元位置検出用のレーザ干渉計１３Ｘ１１，１３Ｘ１２，１３Ｘ２１，１３Ｘ２２，１３Ｙ１，１３Ｙ２とチルト検出用のレーザ干渉計１３Ｐ１，１３Ｐ２，１３ＹＰを配置すればよい。
なお、レーザ干渉計１３Ｘ１１，１３Ｘ１２及びレーザ干渉計１３Ｘ２１，１３Ｘ２２については、上記の実施形態のレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２と同様に構成すればよく、また、レーザ干渉計１３ＸＰ１，１３ＸＰ２については、上記の実施形態のレーザ干渉計１３ＸＰと同様に構成すればよい。この場合、光路変更装置は、上述した光路変更装置４０と同様の構成のものを、レーザ干渉計１３Ｘ１１と１３Ｘ１２、レーザ干渉計１３Ｘ２１と１３Ｘ２２、及びレーザ干渉計１３Ｙ１と１３Ｙ２についてそれぞれ、すなわち３組設ける。
かかる場合における、例えば反射面４’ａの形状計測では、例えば基板テーブル４’をＹ軸方向へ移動しつつ、レーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２によって基板テーブル４’のＺ軸回りの回転量を測定するとほぼ同時に、レーザ干渉計１３Ｘ１１，１３Ｘ１２によって反射面４’ａのＺ軸回りの局所的な回転量を測定する。これにより、上記の実施形態と同様にして、反射面４’ａの形状が計測される。なお、図２１に示される三角形状の基板ステージ４’の場合には、３側面全てに対向してレーザ干渉計を配置せず、互いに交差する２面についてレーザ干渉計を配置することも可能である。
また、上記の実施形態においては、基板テーブル４に設けられた反射面７ＸＳ，７ＹＳの形状を計測し、その形状情報を使用して基板テーブル４の位置制御を行ったが、レチクル微動ステージ１１に設けられた反射面２１ＸＳの形状を計測し、その形状情報を使用してレチクル微動ステージ１１の位置制御を行うことも可能である。かかる場合には、図２２に示されるように、上記の実施形態である図１１に示されたレーザ干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２，１４Ｍ１，１４Ｍ２に加えて、図２２に示されるように、チルト検出用のレーザ干渉計１４ＸＰを新たに配置する。この場合、光路変更装置は、上述した光路変更装置４０と同様の構成のものを、レーザ干渉計１４Ｘ１と１４Ｘ２について１組設ける。そして、基板テーブル４の場合と同様にして、反射面２１ＸＳの形状を計測し、その形状情報を使用してレチクル微動ステージ１１の位置制御を行えばよい。
また、上記の実施形態においては、チルト検出用のレーザ干渉計の検出結果は、専らアッベ誤差の補正のために使用されたが、ステージのＸ軸回りの回転やＹ軸回りの回転の補正に使用することも可能である。
また、レチクルステージ及びウエハステージの構成は、上記の実施形態に限られるものではなく、いかなる構成でもよい。すなわち、レチクルステージは粗微動構造でなくともよいし、また、ウエハステージは上記実施形態のようにステージを積み上げた構成や平面モータ等でなくともよい。
また、上記の実施形態では、レーザ干渉計をゼーマン効果を利用したものとしたが、他の構成の干渉計であってもよい。また、ダブルパス方式ではなく、シングルパス方式であってもよい。さらに、前述のレチクル干渉計及びウエハ干渉計は共に上記実施形態の構成に限定されるものでなく、前述した形状計測に必要な複数の測長軸（干渉計）を備えていれば、その構成は任意で構わない。例えば、投影光学系ＰＬ又はその架台と基板テーブル４とのＺ方向の相対位置関係（間隔）を計測する干渉計を更に備えていてもよい。
さらに、上記実施形態の露光装置は、例えばそれぞれ独立に可動な２つのウエハステージを備えるダブルウエハステージ方式を採用してもよく、この場合には２つのウエハステージでそれぞれ各反射面の形状計測が行われることになる。このとき、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパターンが転写される露光位置に各ウエハステージを配置して、上記実施形態と全く同様の動作で各反射面の形状を計測してもよいし、その露光位置におけるウエハの露光動作と並行して、アライメントセンサ２６によるウエハのアライメントマークやウエハステージの基準マークの位置計測が行われる計測位置で各ウエハステージの反射面の形状を計測してもよい。また、各ウエハステージにつき反射面の形状情報を露光位置と計測位置とでそれぞれ計測しておき、その２つの位置で異なる形状情報を用いるようにしてもよい。なお、計測用干渉計システムは露光用干渉計システムと同一構成、あるいは前述の形状計測に必要な複数の測長軸（干渉計）を備えたものであることが好ましい。なお、ダブルウエハステージ方式の露光装置は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報及び対応する米国特許第６，３４１，００７号、あるいは国際公開ＷＯ９８／４０７９１号及び対応する米国特許第６，２６２，７９６号などに開示されている。
上記の実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置について説明したが、ステージ（ひいてはステージに搭載された試料）の位置制御にあたって、ステージに設けられた反射面の形状を計測し、その形状情報を用いて位置制御を行う各種の露光装置に適用が可能である。露光用照明光（露光ビーム）として、前述の紫外光、遠紫外光、又は真空紫外光を用いる露光装置だけでなく、例えば波長１０ｎｍ程度の軟Ｘ線（ＥＵＶ光）を用いる露光装置、波長１ｎｍ程度のＸ線を用いる露光装置、ＥＢ（電子ビーム）やイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置などにも適用できる。また、例えば、紫外線を光源にする縮小投影露光装置、波長１０ｎｍ前後の軟Ｘ線を光源にする縮小投影露光装置、波長１ｎｍ前後を光源にするＸ線露光装置、ＥＢ（電子ビーム）やイオンビームによる露光装置などあらゆるウエハ露光装置、液晶露光装置等に適応できる。また、ステップ・アンド・リピート機、ステップ・アンド・スキャン機、ステップ・アンド・スティッチング機を問わず、適用が可能である。
さらに、例えば国際公開（ＷＯ）９９／４９５０４号に開示される液浸型露光装置、あるいはミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。なお、上記実施形態の投影光学系は屈折系に限られるものでなく反射屈折系または反射系でもよいし、縮小系に限られるものでなく等倍系または拡大系でもよい。また、投影光学系はレチクルパターンの倒立像を投影するものとしたが、その投影像は正立像でもよい。また、投影光学系を持たない、例えばプロキシミティ方式の露光装置などにも本発明を適用することができる。
また、上記実施形態では半導体素子の製造に用いられる露光装置について説明したが、半導体素子以外のマイクロデバイス（電子デバイス）、例えば液晶表示素子、プラズマディスプレイ、及び有機ＥＬなどの表示装置、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン、ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置、さらには露光装置で使用するマスク（レチクル）の製造に用いられる露光装置にも本発明を適用することができる。
また、露光装置のステージ装置に限定されることもなく、ステージの位置制御にあたって、ステージに設けられた反射面の形状を計測し、その形状情報を用いて位置制御を行う各種の装置のステージ装置にも適用することができる。例えば、上記の実施形態における前記形状計測装置と前記ウエハステージ装置とに対応する構成要素によってステージ装置を構成することにより、基板テーブルに相当する試料テーブルの位置制御を、上記の実施形態における基板テーブルの位置制御と同様に行うことができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができることは言うまでもない。また、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、前述した全ての公報や米国特許の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
本発明によると、ステージ等の移動体に設けられた反射面の形状を簡単、迅速に計測することができるようになるので、計測に伴う作業工数を減少させることができるとともに、高精度で計測できるようになるので、当該ステージ等の位置の制御を精度良く行うことができるようになり、ひいては高品質で高精度なデバイス等を製造することができるようになるという効果がある。
本開示は、２００２年１２月３日に提出された日本国特許出願第２００２−３５１６５０号に含まれた主題に関連し、その開示の全てはここに参照事項として明白に組み込まれる。
図１には、一実施形態に係る露光装置１００の概略構成が示されている。この露光装置１００は、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置である。この露光装置１００は、マスクとしてのレチクルＲ上のスリット状（矩形状又は円弧状）の照明領域を均一に照明する不図示の照明系と、レチクルを保持するマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲのパターンをその表面にフォトレジストが塗布された基板としてのウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷを保持する基板テーブル４を含むウエハステージ装置及びこれらの制御系とを備えている。
前記照明系は、光源ユニット、オプティカル・インテグレータを含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、集光レンズ系、レチクルブラインド（視野絞り）、及び結像レンズ系等（いずれも不図示）から構成されている。この照明系の構成等については、例えば特開平６−３４９７０１号公報及びこれに対応する米国特許第５，５３４，９７０号に開示されている。ここで、光源ユニットとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光源（発振波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光源（発振波長１９３ｎｍ）、若しくはＦ２レーザ光源（発振波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ２（クリプトンダイマ）レーザ光源（発振波長１４６ｎｍ）、Ａｒ２（アルゴンダイマ）レーザ光源（発振波長１２６ｎｍ）、銅蒸気レーザ光源やＹＡＧレーザの高調波発生装置、又は超高圧水銀ランプ（ｇ線、ｉ線等）等が用いられる。なお、以下では光源ユニットを除く照明系を照明光学系とも呼ぶものとする。
前記レチクルステージＲＳＴ（移動体）は、照明光学系の下方に水平に配置されたレチクル支持台（定盤）９の上面（基準平面）上を所定の走査方向（ここでは、図１における紙面直交方向であるＹ方向とする）に所定ストロークで移動可能なレチクル走査ステージ１０と、このレチクル走査ステージ１０上に載置され、該レチクル走査ステージ１０に対してＸ方向、Ｙ方向及びＺ軸回りの回転方向（θＺ方向）にそれぞれ微小駆動可能なレチクル微動ステージ１１とを備えている。このレチクル微動ステージ１１上にレチクルＲが真空吸着又は静電吸着等により固定されている。なお、レチクルＲはその下面（パターン面）が少なくとも前述の照明領域内で後述する投影光学系ＰＬの第１面（物体面）と実質的に一致するようにレチクルステージＲＳＴによって保持される。また、レチクル微動ステージ１１のＸ方向、Ｙ方向及びθＺ方向の位置は、レチクル支持台９上に配置されたレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」と呼ぶ）１４によって常時モニタされている。なお、レチクル微動ステージ１１上には、後述するように、Ｘ軸の反射鏡２１Ｘ及び２個のＹ軸の反射鏡（コーナーキューブ、レトロリフレクタ）２１Ｙ１，２１Ｙ２が固定され、これに対応してレチクル干渉計１４もレーザ干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２，１４Ｙ１，１４Ｙ２から構成されているが（図１１参照）、図１では、これらが代表して反射鏡２１、レチクル干渉計１４として示されている。なお、レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲを保持するレチクルテーブルの微動機構（ボイスコイルモータなどのアクチュエータ）が組み込まれた可動体を、例えばリニアモータで走査方向（Ｙ方向）に一次元駆動する構成でもよい。また、レチクル微動ステージ１１（またはレチクルテーブル）の端面を鏡面加工して反射面（前述の反射鏡２１Ｘ，２１Ｙ１，２１Ｙ２の反射面に相当）として用いてもよい。
そして、このレチクル干渉計１４により得られたレチクル微動ステージ１１の位置情報（又は速度情報）は、装置全体の動作を統轄制御する主制御系２２に供給されている。主制御系２２は、レチクル走査ステージ１０駆動用のリニアモータ、レチクル微動ステージ１１駆動用のボイスコイルモータ等を含むレチクル駆動装置２５を介してレチクル走査ステージ１０、及びレチクル微動ステージ１１の動作を制御する。
前記投影光学系ＰＬとしては、ここでは両側テレセントリックで所定の縮小倍率β（βは例えば１／４，１／５等）を有する屈折光学系が使用され、前述の照明領域（３６：図１１参照）と共役な露光領域（３４：図２参照）内にレチクルＲのパターンの縮小像を投影する。この投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向は、ＸＹ平面に直交するＺ方向とされている。また、投影光学系ＰＬのＹ方向の側面部には、ウエハＷ上の各ショット領域ＳＡ（図２参照）に付設されたアライメントマーク（ウエハマーク）を観察するための画像処理方式のオフ・アクシス・アライメントセンサ（以下、「アライメントセンサ」という）２６が配置されている。このアライメントセンサ２６の光学系の光軸ＦＸは、投影光学系の光軸ＡＸと平行とされている。かかるアライメントセンサ２６の詳細な構成は、例えば特開平９−２１９３５４号公報及びこれに対応する米国特許第５，８５９，７０７号等に開示されている。なお、アライメントセンサ２６によってマーク検出系が構成されている。
前記ウエハステージ装置は、投影光学系ＰＬの下方に配置され、ウエハ支持台（定盤）１の上面（基準平面）上をＹ方向に移動可能なウエハＹ軸駆動ステージ２と、このウエハＹ軸駆動ステージ２上をＹ方向に直交するＸ方向（図１における紙面左右方向）に移動可能なウエハＸ軸駆動ステージ３と、このウエハＸ軸駆動ステージ３上に載置され、Ｚ方向の微動（Ｘ軸回りの回転及びＹ軸回りの回転を含む）及びＺ軸回りの回転が可能な基板テーブル（移動体）４とを備えている。この基板テーブル４上にウエハＷが真空吸着、静電吸着等によって保持されている。なお、ウエハＷはその表面（感応面）が少なくとも前述の露光領域内で投影光学系ＰＬの第２面（結像面）と実質的に一致する（即ち、投影光学系ＰＬの焦点深度内に設定される）ようにウエハステージ装置によって保持される。また、ウエハステージ装置は基板テーブル４の微動機構（ボイスコイルモータなどのアクチュエータ）が組み込まれた可動体を、例えばリニアモータなどで二次元駆動する構成でもよいし、その微動機構によって基板テーブル４をＸ方向及びＹ方向にそれぞれ微動可能としてもよい。
基板テーブル４は、図１９に示されているように、３個のＺ軸方向に伸縮可能なアクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３（姿勢調整装置）を介してウエハＸ駆動ステージ３上に載置されている。各アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３の変位は、それぞれに付随したエンコーダＥＮ１〜ＥＮ３（姿勢計測装置）によって計測される。アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３は、ロータリーモータ及びカムを使用する方式、積層型圧電素子（ピエゾ素子）、又はボイスコイルモータ（ここではボイスコイルモータとする）等を使用して構成される。エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３は、各アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３の近傍に配置され、エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３としては光学式又は静電容量式等のリニアエンコーダを用いることができる。なお、アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３の変位（駆動量）を計測するセンサＥＮ１〜ＥＮ３はエンコーダに限られるものでなく任意で構わない。
３個のアクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３は主制御系２２により制御される。アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３を均等に伸縮させることにより、基板ステージ４のＺ方向の位置（焦点位置）を調整することができ、３個のアクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３の伸縮量を個別に調整することにより、基板ステージ４のＸ軸及びＹ軸の回りの傾斜角を調整することができる。３個のエンコーダＥＮ１〜ＥＮ３から得られたＺ軸方向の検出値（変位量）は主制御系２２に供給される。主制御系２２は、各エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の検出値及び各エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の配置（Ｘ−Ｙ平面内での位置関係）に基づき、ウエハＷのＺ軸方向の位置、Ｘ軸回りの傾斜角及びＹ軸回りの傾斜角を求める。
基板テーブル４側面には反射鏡７が設けられており、外部に配置されたウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」と呼ぶ）１３により、基板テーブル４（ウエハＷ）のＸ方向、Ｙ方向及びＺ軸回りの回転方向（θＺ方向）の位置がモニタされ、ウエハ干渉計１３により得られた位置情報も主制御系２２に供給されている。なお、基板テーブル４側面には、後述するように、Ｘ軸の反射鏡７ＸとＹ軸の反射鏡７Ｙとが固定されているが（図２参照）、図１では反射鏡７Ｘ，７Ｙが代表して反射鏡７として示されている。さらに、反射鏡７を設ける代わりに、例えば基板テーブル４の側面を鏡面加工して反射面（前述の反射鏡７の反射面に相当）として用いてもよい。また、ウエハ干渉計１３は、基板テーブル４のＸＹ位置を検出するために反射鏡７Ｘ、７Ｙに対して各２軸のレーザビームを投射する２次元位置検出系としてのレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２，１３ＦＸ、並びに基板テーブル４のＸ軸に対する傾き（Ｙ軸回りの回転角）及び基板テーブル４のＹ軸に対する傾き（Ｘ軸回りの回転角）を検出するために反射鏡７Ｘ、７Ｙに対して各２軸のレーザビームを投射するチルト検出系としてのレーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰ，１３ＦＰ（チルト計測装置）から構成されているが（図２参照）、これらのレーザ干渉計が図１では代表してウエハ干渉計１３として示されている。
なお、投影光学系ＰＬの鏡筒（または投影光学系ＰＬが載置される架台など）には、前記レチクル干渉計１４が参照光束を照射するレチクル参照鏡（不図示）及び前記ウエハ干渉計１３が参照光束を照射するウエハ参照鏡ＭＲＷが固定されている。なお、ウエハ参照鏡ＭＲＷは、前記レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２が参照光束を照射するＸ軸ウエハ参照鏡ＭＲＷＸ（図３参照）及び前記レーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２が参照光束を照射するＹ軸ウエハ参照鏡（不図示）から構成されているが、図１ではＸ軸ウエハ参照鏡ＭＲＷＸ及びＹ軸ウエハ参照鏡がウエハ参照鏡ＭＲＷとして示されている。また、レチクル参照鏡もウエハ参照鏡と同様に、前記レーザ干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２が参照光束を照射するＸ軸レチクル参照鏡及び前記レーザ干渉計１４Ｙ１，１４Ｙ２が参照光束を照射するＹ軸レチクル参照鏡（いずれも不図示）から構成されている。
また、アライメントセンサ２６（またはアライメントセンサ２６が固定される架台など）には、レーザ干渉計１３ＦＸが参照光束を照射するアライメント参照鏡（不図示）が固定されている。
更に、図１の装置１００には、送光系２８及び受光系２９から構成され、投影光学系ＰＬに関してレチクルＲ上の照明領域と共役なウエハＷ上の露光領域３４の内部及びその近傍に設定される複数の検出点でそれぞれウエハ表面のＺ方向（光軸ＡＸ方向）位置を検出するための斜入射光式のフォーカス検出系（焦点検出系）の一つであるレベリング検出系としての多点フォーカス位置検出系が設けられている。この多点フォーカス位置検出系（２８，２９）の詳細な構成等については、例えば特開平６−２８３４０３号公報及びこれに対応する米国特許第５，４４８，３３２号等に開示されている。なお、多点フォーカス位置検出系は露光領域３４の内部及び外部の一方のみに複数の検出点が設定されているだけでもよい。また、その複数の検出点は、走査露光時にウエハＷが移動される走査方向（Ｙ方向）及びこれと直交する非走査方向（Ｘ方向）のうち少なくとも非走査方向に関して離れた検出点を含むことが好ましい。
上記の多点フォーカス位置検出系（２８，２９）からのＺ方向位置情報は、主制御系２２に供給される。そして、主制御系２２は、ウエハ干渉系１３及び多点フォーカス位置検出系（２８，２９）から供給された位置情報に基づいて、ウエハＹ軸駆動ステージ２駆動用のリニアモータ、ウエハＸ軸駆動ステージ３駆動用のリニアモータ、基板テーブル４のＸＹ微動用のアクチュエータ、基板テーブル４の姿勢調整用のアクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３等を含むウエハ駆動装置２４を介してウエハＹ軸駆動ステージ２、ウエハＸ軸駆動ステージ３、及び基板テーブル４の動作を制御することにより、ウエハＷをＸＹＺの各軸方向及びＸＹＺの各軸回り方向に位置制御する。
なお、ウエハステージ装置をウエハ支持台１と基板テーブル４とから構成し、ウエハ駆動装置２４が平面型モータを含む構成とすることも可能である。また、基板テーブル４上のウエハＷの近傍には、基準マーク板６が固定されている。この基準マーク板６の表面は、ウエハＷの表面と同じ高さに設定され、この表面には後述するアライメント用の基準マーク等の各種の基準マークが形成されている。
また、レチクルＲの図１における上方には、１対のレチクルアライメント系１９及び２０が配置されている。これらのレチクルアライメント系１９，２０は、ここでは図示を省略したが、それぞれ露光光ＥＬまたはそれと同じ波長の照明光にて検出対象のマークを照明するための落射照明系と、その検出対象のマークの像を撮像するためのアライメント顕微鏡とを含んで構成されている。アライメント顕微鏡は、結像光学系と撮像素子とを含んでいる。この場合、レチクルＲからの検出光をそれぞれレチクルアライメント系１９及び２０に導くための偏向ミラー１５及び１６が移動自在に配置されており、露光シーケンスが開始されると、主制御系２２からの指令により、駆動装置１７及び１８により偏向ミラー１５及び１６はそれぞれレチクルアライメント系１９，２０と一体的に露光光ＥＬの光路外に退避される。
更に、図１の装置は、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２の反射鏡７Ｘ，７Ｙへの照射光束の光路を変更するための光路変更装置４０を有している。この光路変更装置４０については後述する。
また、前記主制御系２２は、マイクロコンピュータ又はワークステーション等から構成されており、装置全体を統括的に制御する。例えば、走査露光時には、この主制御系２２は、レチクル駆動装置２５、ウエハ駆動装置２４をそれぞれ制御し、露光光ＥＬの照射領域（照明領域３６及び露光領域３４）に対して、ウエハＷを図１の紙面と直交する＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に一定速度Ｖで走査するのと同期して、レチクルＲを−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に一定速度Ｖ／βで走査するように制御する。この主制御系２２には、オペレータが各種コマンド等を入力するための入力装置２３が接続されている。また、本実施形態では、この主制御系２２には、基板テーブル４に設けられた反射鏡７（実際には、反射鏡７Ｘ及び反射鏡７Ｙ：図２参照）の形状情報データ２７ａを含む動作パラメータが記憶された記憶装置２７が併設されている。
次に、図２〜図１１を参照してレチクルステージＲＳＴ側のレチクル干渉計１４、及びウエハステージ装置側のウエハ干渉計１３の構成等について説明する。
図２には基板テーブル４周辺の平面図が示されている。この図２に示されるように、基板テーブル４上のウエハＷの近傍に基準マーク板６が固定されている。基準マーク板６上には、レチクルＲのアライメント用の１組の基準マーク３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ及び不図示のベースライン計測用マークが形成されている。
また、基板テーブル４の−Ｘ方向、＋Ｙ方向の端部側面にＹ方向に延びたＸ軸の反射鏡７Ｘ、Ｘ方向に延びたＹ軸の反射鏡７Ｙがそれぞれ固定されている。また、ウエハＷ上のスリット状の露光領域３４にレチクルＲのパターンの一部の像が投影され、Ｘ方向に関する露光領域３４の両端部に所定間隔で図１のレチクルアライメント系１９，２０の観察領域が設定されている。
反射鏡７Ｘには、Ｙ軸方向に沿って距離Ｌ１１を隔てて並べられ、Ｘ軸に平行なレーザビームＬＷＸ１及びＬＷＸ２が照射されている。また、Ｚ軸方向に沿って距離ＤＸ（図８参照）を隔てて並べられ、Ｘ軸に平行な１対のレーザビームＬＷＸＰが照射されている。なお、レーザビームＬＷＸ１，ＬＷＸ２は、Ｘ軸に平行で且つ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通る軸ＸＷＡに対してＹ軸方向に振り分けられている。
さらに、反射鏡７Ｘには、Ｘ軸に平行なレーザビームＬＦＸが照射され、また、上記のレーザビームＬＷＸＰと同様にＺ軸方向に沿って距離ＤＸを隔てて並べられ、Ｘ軸に平行な１対のレーザビームＬＦＸＰが照射されている。なお、レーザビームＬＦＸは、Ｘ軸に平行で且つアライメントセンサ２６の光軸ＦＸを通る軸ＸＦＡに沿って反射鏡７Ｘに照射されている。
レーザビームＬＷＸ１，ＬＷＸ２，ＬＷＸＰ，ＬＦＸ，ＬＦＸＰのそれぞれは、図２に示されるレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３ＸＰ，１３ＦＸ，１３ＦＰから供給される。これらのレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３ＸＰ，１３ＦＸ，１３ＦＰについて、図３〜図１０を参照して説明する。
前記レーザ干渉計１３Ｘ１は、図３に示されるように、光源５１Ｘ１、受光器５２Ｘ１、偏光ビームスプリッタ５３Ｘ１、１／２波長板５４Ｘ１、偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１、１／４波長板５６Ｘ１、反射プリズム（コーナーキューブ）５７Ｘ１、並びに反射プリズム５８Ｘ１、偏光ビームスプリッタ５９Ｘ１、１／４波長板６０Ｘ１、反射プリズム（コーナーキューブ）６１Ｘ１を有している。
ここで、レーザ干渉計１３Ｘ１の作用を説明する。前記レーザ干渉計１３Ｘ１では、図３に示されるように、光源５１Ｘ１から＋Ｘ方向へ進行する光束が射出される。ここで、光源５１Ｘ１は、例えばゼーマン効果を利用した２周波レーザが用いられ、周波数（すなわち、波長）が僅かに異なり、かつ、偏光方向が互いに直交する第１偏光成分と第２偏光成分とからなるレーザ光束を出力する。なお、第１偏光成分が垂直偏光成分（Ｖ偏光）であり、第２偏光成分が水平偏光成分（Ｈ偏光）であるとする。
光源５１Ｘ１から射出された光束は、図４に示されるように、偏光ビームスプリッタ５３Ｘ１に入射し、偏光方向に応じて２光束に分割される。すなわち、光源５１Ｘ１から射出された第１偏光成分から成る光束ＬＷＸ１は、偏光ビームスプリッタ５３Ｘ１をそのまま透過して＋Ｘ方向に進行し、また、第２偏光成分から成る光束ＬＷＸＲ１は、偏光ビームスプリッタ５３Ｘ１によって偏向されて＋Ｚ方向に進行する。
偏光ビームスプリッタ５３Ｘ１をそのまま透過した光束ＬＷＸ１は、図５に示されるように、１／２波長板５４Ｘ１を介することにより偏光方向が９０°回転されて偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１に入射し、偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１をそのまま透過する。偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１をそのまま透過した光束ＬＷＸ１は、１／４波長板５６Ｘ１によって円偏光に変換された後、Ｚ位置がＺＷ１でＹ位置がＹＷ１近傍である反射面７ＸＳ上の点に入射して反射される。反射面７ＸＳで反射された光束ＬＷＸ１は、１／４波長板５６Ｘ１によって先の偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１からの射出時から偏光方向が９０°回転されて偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１に戻る。そして、光束ＬＷＸ１は、偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１によって偏向されて、−Ｙ方向に進行する。
こうして、−Ｙ方向に進行した光束ＬＷＸ１は、コーナーキューブの機能を果たす反射プリズム５７Ｘ１によって反射され、偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１に再び入射する。そして、反射プリズム５７Ｘ１から偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１に再入射した光束ＬＷＸ１は、偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１によって偏向されて＋Ｘ方向に進行し、１／４波長板５６Ｘ１によって円偏光に変換された後、Ｚ位置がＺＷ１でＹ位置がＹＷ１近傍である反射面７ＸＳ上の点に入射して再度反射される。反射面７ＸＳで再度反射された光束ＬＷＸ１は、１／４波長板５６Ｘ１によって先の偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１からの射出時から偏光方向が９０°回転されて偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１に再度戻り、偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１をそのまま透過する。
こうして偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１を透過した光束ＬＷＸ１は、１／２波長板５４Ｘ１を介することにより偏光方向が９０°回転されて偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１に入射した後、偏光ビームスプリッタ５５Ｘ１を透過し、測定光束として受光器５２Ｘ１へ向けて進行する。
一方、偏光ビームスプリッタ５３Ｘ１によって偏向され、＋Ｚ方向に進行した光束ＬＷＸＲ１は、反射プリズム５８Ｘ１によって反射されて＋Ｘ方向に進行し、偏向ビームスプリッタ５９Ｘ１に入射する。以後、図６に示されるように、上記の図５の場合と同様にして、偏向ビームスプリッタ５９Ｘ１、１／４波長板６０Ｘ１、及び反射プリズム６１Ｘ１を介しつつＸ軸ウエハ参照鏡ＭＲＷＸで２度反射された後に、偏光ビームスプリッタ５９Ｘ１から射出されて反射プリズム５８Ｘ１に入射する。こうして反射プリズム５８Ｘ１に入射した光束ＬＷＸＲ１は、反射プリズム５８Ｘ１で反射されて−Ｚ方向に進行した後、偏光ビームスプリッタ５３Ｘ１によって偏向されて−Ｘ方向に進行し、上記の光束ＬＷＸ１とほぼ同一の光路上を参照光束として受光器５２Ｘ１へ向かう。
すなわち、受光器５２Ｘ１への入射光束は、上記の測定光束ＬＷＸ１と参照光束ＬＷＸＲ１との合成光となっている。そして、受光器５２Ｘ１では、測定光束ＬＷＸ１と参照光束ＬＷＸＲ１の偏光方向を同一として干渉させることにより、測定光束ＬＷＸ１と参照光束ＬＷＸＲ１との光路長差を反映した干渉光を発生させ、その干渉状態を測定する。ところで、Ｘ軸ウエハ参照鏡ＭＲＷＸは、投影光学系ＰＬに固定されており、光源５１Ｘ１からＸ軸ウエハ参照鏡ＭＲＷＸを介して受光器５２Ｘ１に至る参照光束の光路長は不変とみなしてよいので、被測定光束と参照光束との干渉状態を測定することにより、反射面７ＸＳ上における測定光束の照射点の測長方向（Ｘ軸方向）位置、すなわちＸ位置を検出する。なお、実際には、所定状態（例えば、レチクルアライメント時の状態）においてレーザ干渉計１３Ｘ１をリセットし、そのリセット状態における反射面７ＸＳ上の測定光束の照射点のＸ軸方向位置をＸ軸方向の座標原点として、位置検出が行われる。以上のようにして検出されたＸ位置を、以下「ＸＷ１」と表す。
図３に戻り、前記レーザ干渉計１３Ｘ２は、上記のレーザ干渉計１３Ｘ１に隣接して設けられており、レーザ干渉計１３Ｘ１と同様に構成されている。より具体的には、レーザ干渉計１３Ｘ２では、図３に示されるように、レーザ干渉計１３Ｘ１との隣接面を基準として、レーザ干渉計１３Ｘ１の構成要素５１Ｘ１〜６１Ｘ１に対応する構成要素５１Ｘ２〜６１Ｘ２が、前記隣接面に対して面対称に配置されている。
すなわち、レーザ干渉計１３Ｘ２では、レーザ干渉計１３Ｘ１と同様にして、反射面７ＸＳに光束ＬＷＸ２が照射され、反射されて受光器５２Ｘ２へ向かう測定光束（図５参照）と、Ｘ軸ウエハ参照鏡ＭＲＷＸに光束ＬＷＸＲ２が照射され、反射されて受光器５２Ｘ２へ向かう参照光束（図６参照）との干渉状態を測定することにより、反射面７ＸＳ上における測定光束の照射点の測長方向（Ｘ軸方向）位置を検出する。以上のようにして検出されたＸ位置を、以下「ＸＷ２」と表す。
前記レーザ干渉計１３ＸＰは、図７に示されるように、光源５１ＸＰ、受光器５２ＸＰ、偏光ビームスプリッタ５３ＸＰ、１／２波長板５４ＸＰ、偏光ビームスプリッタ５５ＸＰ、１／４波長板５６ＸＰ、反射プリズム（コーナーキューブ）５７ＸＰ、並びに反射プリズム５８ＸＰ、偏光ビームスプリッタ５９ＸＰ、１／４波長板６０ＸＰ、反射プリズム（コーナーキューブ）６１ＸＰを有している。すなわち、レーザ干渉計１３ＸＰは、上記のレーザ干渉計１３Ｘ１と同様の構成要素を有しているが、各構成要素のＺ軸方向の配置位置が異なっている。
ここで、レーザ干渉計１３ＸＰの作用を説明する。レーザ干渉計１３ＸＰでは、図７に示されるように、光源５１ＸＰから＋Ｘ方向へ進行する光束が射出される。ここで、光源５１ＸＰは、レーザ干渉計１３Ｘ１における光源５１Ｘ１と同様に、例えばゼーマン効果を利用した２周波レーザが用いられており、光束ＬＷＸＰとして周波数（すなわち、波長）が僅かに異なり、かつ、偏光方向が互いに直交する第１偏光成分と第２偏光成分とからなるレーザ光束を出力する。なお、第１偏光成分が垂直偏光成分（Ｖ偏光）であり、第２偏光成分が水平偏光成分（Ｈ偏光）であるとする。
光源５１ＸＰから射出された光束は、図８に示されるように、偏光ビームスプリッタ５３ＸＰに入射し、偏光方向に応じて２光束に分割される。すなわち、光源５１ＸＰから射出された光束の第１偏光成分から成る光束ＬＷＸＰ２は、偏光ビームスプリッタ５３ＸＰをそのまま透過して＋Ｘ方向に進行し、また、第２偏光成分から成る光束ＬＷＸＰ１は、偏光ビームスプリッタ５３ＸＰによって偏向されて＋Ｚ方向に進行する。
偏光ビームスプリッタ５３ＸＰをそのまま透過した光束ＬＷＸＰ２は、図９に示されるように、レーザ干渉計１３Ｘ１の場合と同様に、１／２波長板５４ＸＰ、偏光ビームスプリッタ５５ＸＰ、１／４波長板５６ＸＰを順次介した後、Ｚ位置がＺＷ２（＝ＺＷ１−ＤＸ）、Ｙ位置がＹＷＰ近傍である反射面７ＸＳ上の点に入射して反射される。反射面７ＸＳで反射された光束ＬＷＸＰ２は、１／４波長板５６ＸＰ、偏光ビームスプリッタ５５ＸＰ、反射プリズム５７ＸＰ、１／４波長板５６ＸＰを順次介した後、Ｚ位置がＺＷ２（＝ＺＷ１−ＤＸ）、Ｙ位置がＹＷＰ近傍である反射面７ＸＳ上の点に入射して再反射される。反射面７ＸＳで再反射された光束ＬＷＸＰ２は、１／４波長板５６ＸＰ、偏光ビームスプリッタ５５ＸＰ、１／２波長板５４ＸＰ、ビームスプリッタ５３ＸＰを順次介した後、第１測定光束として受光器５２ＸＰへ向けて進行する。
一方、偏光ビームスプリッタ５３ＸＰによって偏向され、＋Ｚ方向に進行した光束ＬＷＸＰ１は、反射プリズム５８ＸＰによって反射されて＋Ｘ方向に進行し、偏向ビームスプリッタ５９ＸＰに入射する。以後、図１０に示されるように、上記の図９の場合と同様にして、偏向ビームスプリッタ５９ＸＰ、１／４波長板６０ＸＰ、及び反射プリズム６１ＸＰを介しつつ反射面７ＸＳのＹＺ座標（ＹＷＰ，ＺＷ１）近傍で２度反射された後に、偏光ビームスプリッタ５９ＸＰから射出されて反射プリズム５８ＸＰに入射する。こうして反射プリズム５８ＸＰに入射した光束ＬＷＸＰ１は、反射プリズム５８ＸＰで反射されて−Ｚ方向に進行した後、偏光ビームスプリッタ５２ＸＰによって偏向されて−Ｘ方向に進行し、上記の第１測定光束とほぼ同一の光路上を第２測定光束として受光器５２ＸＰへ向かう。
すなわち、受光器５２ＸＰへの入射光束は、上記の第１測定光束と第２測定光束との合成光となっている。そして、受光器５２ＸＰでは、第１測定光束と第２測定光束との偏光方向を同一として干渉させることにより、第１測定光束と第２測定光束との光路長差を反映した干渉光を発生させ、その干渉状態を測定する。この干渉状態の測定により、反射面７ＸＳのＹ軸回りの回転量が検出される。なお、上記のレーザ干渉計１３Ｘ１の場合と同様に、実際には、所定状態（例えば、レチクルアライメント時の状態）においてレーザ干渉計１３ＸＰをリセットし、そのリセット状態における反射面７ＸＳのＹ軸回りの回転量を零として、反射面７ＸＳのＹ軸回りの回転量（ローリング量）検出が行われる。以下、レーザ干渉計１３ＸＰによって検出されたチルト情報（Ｙ軸回りの回転量であるピッチング量）を、以下「ΔＬＷＸＰ」と表す。
なお、レーザビームＬＷＸ１、レーザビームＬＷＸ２、及びレーザビームＬＷＸＰ１とは、同一のＺ位置ＺＷ１でＹ軸方向に配列され、図２に示されるようにレーザビームＬＷＸ１とレーザビームＬＷＸＰ１とのＹ軸方向の間隔がＬ１２とされている。
図２に戻り、前記レーザ干渉計１３ＦＸは、上述のレーザ干渉計１３Ｘ１と同様に構成されている。そして、レーザ干渉計１３ＦＸでは、レーザ干渉計１３Ｘ１と同様にして、反射面７ＸＳに照射され、反射されて受光器へ向かう測定光束と、Ｘ軸ウエハ参照鏡ＭＲＷＸとは別設される前述のアライメント参照鏡（不図示）に照射され、反射されて受光器へ向かう参照光束との干渉状態を測定することにより、反射面７ＸＳ上における測定光束の照射点の測長方向（Ｘ軸方向）位置を検出する。以上のようにして検出されたＸ位置を、以下「ＸＦ」と表す。
また、前記レーザ干渉計１３ＦＰは、上述のレーザ干渉計１３ＸＰと同様に構成されている。そして、レーザ干渉計１３ＦＰでは、レーザ干渉計１３ＸＰと同様にして、反射面７ＸＳに照射され、反射されて受光器へ向かう第１測定光束と第２測定光束との干渉状態を測定することにより、リセット状態における反射面７ＸＳのＹ軸回りの回転量を零として、反射面７ＸＳのＹ軸回りの回転量検出が行われる。以下、レーザ干渉計１３ＦＰによって検出されたチルト情報を、以下「ΔＬＦＸＰ」と表す。なお、レーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＦＰはそれぞれ反射面７ＸＳ上でＺ位置が異なる点に照射される第１及び第２測定光束の干渉光を検出することで前述のチルト情報を得るものとしたが、例えば２つのレーザ干渉計からの測定光束を、反射面７ＸＳ上でＺ位置が異なる点に照射し、各レーザ干渉計で得られる反射面７ＸＳのＸ位置に基づいて前述のチルト情報を得るようにしてもよい。このとき、レーザ干渉計１３ＸＰではその２つの干渉計の一方を、レーザ干渉計１３Ｘ１又は１３Ｘ２で兼用させてもよいし、レーザ干渉計１３ＦＰではその２つのレーザ干渉計の一方とレーザ干渉計１３ＦＸとでそれぞれ得られるＸ位置に基づいて反射面７ＸＳのＺ軸回りの回転量（ヨーイング量）を求めてもよい。
反射鏡７Ｙには、Ｘ軸方向に沿って間隔Ｌ２１で隔てられ、Ｙ軸に平行なレーザビームＬＷＹ１及びＬＷＹ２が照射されている。また、Ｚ軸方向に沿って間隔ＤＹ（不図示）で隔てられ、Ｘ軸に平行な１対のレーザビームＬＷＹＰが照射されている。なお、レーザビームＬＷＹ１，ＬＷＹ２は、Ｙ軸に平行で且つ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通る軸ＹＷＡに対してＸ方向に振り分けられている。
レーザビームＬＷＹ１，ＬＷＹ２，ＬＷＹＰのそれぞれは、図２に示されるレーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２，１３ＹＰから供給されており、レーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２は、測長方向がＹ軸方向であり、反射鏡７Ｙ及びＹ軸ウエハ参照鏡に対向して配置される点を除いて、上述のレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２と同様に構成される。なお、レーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２によって検出されたＹ位置を、以下「ＹＷ１」、「ＹＷ２」と表す。また、前記レーザ干渉計１３ＹＰは、測長方向がＹ軸方向であり、反射鏡７Ｙに対向して配置される点を除いて、上述のレーザ干渉計１３ＸＰと同様に構成される。なお、レーザ干渉計１３ＹＰによって検出されたチルト情報（Ｘ軸回りの回転量であるピッチング量）を、以下「ΔＬＷＹＰ」と表す。
以上の反射鏡７Ｘ，７Ｙは、ウエハＷの走査露光又はステッピング等の位置制御時に、レーザビームＬＷＸ１，ＬＷＸ２，ＬＷＸＰ，ＬＷＹ１，ＬＷＹ２，ＬＷＹＰが外れることが無いように、また、ウエハＷのアライメントセンサ２６によるアライメント計測時に、レーザビームＬＦＸ，ＬＦＸＰ，ＬＷＹ１，ＬＷＹ２，ＬＷＹＰが外れることが無いように十分長く形成されている。なお、本実施形態の露光装置では走査露光時とアライメント計測時とでレーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２，１３ＹＰを兼用するものとしたが、例えばレーザ干渉計１３ＦＸ，１３ＦＰと同一構成の１組のレーザ干渉計を、アライメント計測時におけるＹ位置及びＸ軸回りの回転量（さらにはヨーイング量）の検出用として設けてもよい。この構成では、ウエハステージ装置を大型化することなく（即ち、反射面７を長くすることなく）、投影光学系ＰＬを介してレチクルのパターンの転写が行われる露光位置と、アライメントセンサ２６によるマーク検出が行われる計測位置（アライメント位置）とを大きく離して設定することができ、ウエハステージ装置として、露光動作とアライメント動作とをほぼ並行して実行可能とするように、それぞれ独立に可動な２つのウエハステージを備えるダブルウエハステージ方式を採用することもできる。
上記のレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２によって、走査露光又はステッピング等の位置制御時における基板テーブル４のＸＹ位置（ＸＷ，ＹＷ）、ひいてはウエハＷのＸＹ位置が検出される。すなわち、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２によるＸ位置測定結果ＸＷ１，ＸＷ２に基づいて、基板テーブル４のＸ位置ＸＷが、
ＸＷ＝（ＸＷ１＋ＸＷ２）／２ …（３）
によって検出される。また、レーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２によるＹ位置測定結果ＹＷ１，ＹＷ２に基づいて、基板テーブル４のＹ位置ＹＷが、
ＹＷ＝（ＹＷ１＋ＹＷ２）／２ …（４）
によって検出される。
また、レーザ干渉計１３ＦＸ，１３Ｙ１，１３Ｙ２によって、アライメント計測時における基板テーブル４のＸＹ位置（ＸＷ（＝ＸＦ），ＹＷ）、ひいてはウエハＷのＸＹ位置が検出される。すなわち、レーザ干渉計１３ＦＸによるＸ位置測定結果ＸＦが、基板テーブル４のＸ位置ＸＷとして検出される。また、レーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２によるＹ位置測定結果ＹＷ１，ＹＷ２に基づいて、基板テーブル４のＹ位置ＹＷが検出される。
また、測定値ＸＷ１，ＸＷ２又は測定値ＹＷ１，ＹＷ２に基づいて、基板テーブル４のヨーイング量（Ｚ軸回りの回転量）θＺＷが、
θＺＷ＝（ＸＷ１−ＸＷ２）／Ｌ１１ …（５）
または、
θＺＷ＝（ＹＷ１−ＹＷ２）／Ｌ２１ …（５’）
によって検出される。すなわち、反射面７ＸＳにおける測定光束ＬＷＸ１の照射点と測定光束ＬＷＸ２の照射点との間における反射面７ＸＳのＺ軸回りの局所的な回転角、または、反射面７ＹＳにおける測定光束ＬＷＹ１の照射点と測定光束ＬＷＹ２の照射点との間における反射面７ＹＳのＺ軸回りの局所的な回転角から、基板テーブル４のヨーイング量θＺＷが検出される。
さらに、測定値ＸＷ１，ＸＷ２，ＹＷ１，ＹＷ２に基づいて、反射鏡７Ｘ，７Ｙのリセット状態からの基板テーブル４における直交度誤差変動ΔωＷが、 ΔωＷ＝（ＹＷ１−ＹＷ２）／Ｌ２１−（ＸＷ１−ＸＷ２）／Ｌ１１…（６）
によって検出される。すなわち、反射面７ＸＳにおける測定光束ＬＷＸ１の照射点と測定光束ＬＷＸ２の照射点との間における反射面７ＸＳのＺ軸回りの局所的な回転角と、反射面７ＹＳにおける測定光束ＬＷＹ１の照射点と測定光束ＬＷＹ２の照射点との間における反射面７ＹＳのＺ軸回りの局所的な回転角との差から、反射鏡７Ｘ，７Ｙのリセット状態からの基板テーブル４における直交度誤差変動ΔωＷが検出される。
以上のようにして検出されるＸ座標ＸＷ及びＹ座標ＹＷよりなる座標系を、ウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）と呼ぶ。この座標系（ＸＷ，ＹＷ）は、リセット状態からの値であり、Ｘ軸及びＹ軸よりなる設計上の理想的な直交座標系とは或る程度異なっているが、所定の条件に較正された後、ウエハＷの移動は較正されたウエハステージの新座標系（ＸＷ，ＹＷ）に基づいて行われる。
図１１には、レチクル微動ステージ１１周辺の平面図が示されている。この図１１に示されるように、レチクル微動ステージ１１上にレチクルＲが保持されている。また、レチクル微動ステージ１１の＋Ｘ方向の端部、及び−Ｙ方向の端部にはＹ方向に延びたＸ軸の反射鏡２１Ｘ、コーナーキューブよりなる２個のＹ軸の反射鏡２１Ｙ１，２１Ｙ２がそれぞれ固定されている。また、レチクル微動ステージ１１は、主制御系２２の制御の下で、ボイスコイルモータを駆動源とするアクチュエータ３８Ｌ，３８Ｒによって駆動される。なお、レチクル微動ステージ１１をＸ方向に微動するアクチュエータも設けられているが、図１１では図示省略している。
反射鏡２１Ｘには、Ｙ軸方向に沿って間隔Ｌ３で隔てられ、Ｘ軸に平行なレーザビームＬＲＸ１及びＬＲＸ２が照射されている。なお、レーザビームＬＲＸ１，ＬＲＸ２は、Ｘ軸に平行で且つそれぞれ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通る軸ＸＲＡに対してＹ軸方向に振り分けられている。また、反射鏡２１Ｙ１，２１Ｙ２には、Ｘ軸方向に沿って間隔Ｌ３で隔てられ、Ｙ軸に平行なレーザビームＬＲＹ１及びＬＲＹ２が照射されている。なお、レーザビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２は、Ｙ軸に平行で且つそれぞれ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通る軸ＹＲＡに対してＸ軸方向に振り分けられている。
レーザビームＬＲＸ１，ＬＲＸ２，ＬＲＹ１，ＬＲＹ２のそれぞれは、レチクル干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２，１４Ｙ１，１４Ｙ２から供給されている。そして、レチクル微動ステージ１１のＸ位置がレチクル干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２による測定値に基づいて検出され、また、レチクル微動ステージ１１のＹ位置がレチクル干渉計１４Ｙ１，１４Ｙ２による測定値に基づいて検出される。
前記レチクル干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２は、反射鏡２１Ｘ及びＸ軸レチクル参照鏡に対向して配置される点を除いて、上述のレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２と同様に構成される。なお、レチクル干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２によって検出されたＸ位置を、以下「ＸＲ１」、「ＸＲ２」と表す。
また、前記レチクル干渉計１４Ｙ１，１４Ｙ２は、反射鏡２１Ｙ１，２１Ｙ２及びＹ軸レチクル参照鏡に対向して配置される点を除いて、上述のレーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２と同様に構成される。なお、レチクル干渉計１４Ｙ１，１４Ｙ２によって検出されたＹ位置を、以下「ＹＲ１」、「ＹＲ２」と表す。
なお、Ｙ方向の反射鏡（コーナーキューブ）２１Ｙ１，２１Ｙ２で反射されたレーザビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２はそれぞれ反射ミラー１４Ｍ１，１４Ｍ２で反射されて戻されており、レチクル微動ステージ１１が回転してもレーザビームの位置ずれが生じない構成になっている。また、レチクルＲ上の矩形の照明領域３６に露光光ＥＬが照射され、Ｘ方向に関する照明領域３６の両端にレチクルアライメント系１９，２０の観察領域が設定されている。なお、照明領域３６は、図２のウエハＷ上の露光領域３４と共役である。また、図１１に示されるように、一例としてレチクルＲのパターン領域の両側には十字型のアライメントマーク３２Ａ〜３２Ｆが形成されている。図２の基準マーク板６上の基準マーク３０Ａ〜３０Ｆをレチクル側に投影したときの各投影像の位置関係は、アライメントマーク３２Ａ〜３２Ｆの相互の位置関係とほぼ等しい。
上記のレーザ干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２，１４Ｙ１，１４Ｙ２によって、レチクル微動ステージ１１のＸＹ位置（ＸＲ，ＹＲ）、ひいてはレチクルＲのＸＹ位置が検出される。すなわち、レーザ干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２によるＸ位置測定結果ＸＲ１，ＸＲ２に基づいて、微動ステージ１１のＸ位置ＸＲが、
ＸＲ＝（ＸＲ１＋ＸＲ２）／２ …（７）
によって検出される。また、レチクル干渉計１４Ｙ１，１４Ｙ２によるＹ位置測定結果ＹＲ１，ＹＲ２に基づいて、微動ステージ１１のＹ位置ＹＲが、
ＹＲ＝（ＹＲ１＋ＹＲ２）／２ …（８）
によって検出される。
また、測定値ＸＲ１，ＸＲ２に基づいて、レチクルＲのヨーイング量θＺＲが、
θＺＲ＝（ＸＲ１−ＸＲ２）／Ｌ３ …（９）
によって検出される。さらに、測定値ＸＲ１，ＸＲ２，ＹＲ１，ＹＲ２に基づいて、反射鏡２１Ｘと反射鏡２１Ｙ１，２１Ｙ２との直交度誤差変動ΔωＲが、
ΔωＲ＝（ＹＲ１−ＹＲ２）／Ｌ４−（ＸＲ１−ＸＲ２）／Ｌ３ …（１０）
によって検出される。
以上のように検出されるＸ座標ＸＲ及びＹ座標ＹＲよりなる座標系がレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）と呼ばれる。この座標系（ＸＲ，ＹＲ）は、Ｘ軸及びＹ軸よりなる設計上の理想的な直交座標系とは或る程度異なっている場合があるが、レチクルＲはレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）に基づいて駆動される。
次に、上述の基板テーブル４のＸＹ位置（ＸＷ，ＹＷ）の補正及びウエハＷのＸＹ位置のアッベ誤差の補正に使用される、基板テーブル４の側面に設けられた反射鏡７Ｘ，７Ｙの反射面の形状計測について、図１２〜図１６、図１９及び図２０Ａ、図２０Ｂを参照して説明する。かかる形状計測にあたっては、上述の露光装置１００の構成要素の内、主制御系２２、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２、ウエハ駆動装置２４、及び光路変更装置４０等が使用される。すなわち、主制御系２２、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２、ウエハ駆動装置２４、及び光路変更装置４０等から反射鏡７Ｘ，７Ｙの反射面の形状計測装置（１次元形状計測装置）が構成されている。
ここで、光路変更装置４０について説明する。図１２及び図１４においてレーザ干渉計１３Ｘ１について代表的に示されるように、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２の測定光束ＬＷＸ１，ＬＷＸ２が射出される１／４波長板５６Ｘ１，５６Ｘ２の後段には、光路変更装置４０が配置されている。なお、同図を参照した以下の説明では、代表的にレーザ干渉計１３Ｘ１の各構成要素についての符号を付して位置関係等を説明する。
光路変更装置４０は、可動ミラー４１０及び固定ミラー４２０を備えて構成される。可動ミラー４１０は、レーザ干渉計１３Ｘ１の１／４波長板５６Ｘ１から射出されて反射面７ＸＳに向かう測定光束ＬＷＸ１の光路に対して、その鏡面が４５°の角度をなすように配置される反射位置と、測定光束ＬＷＸ１の光路外に配置される退避位置とで選択的に移動できるように構成されている。
すなわち、可動ミラー４１０は、可動ミラー支持部材４１１に支持されており、可動ミラー支持部材４１１は支持軸４１２を中心に所定の角度範囲（ここでは４５°）で回動可能な状態で不図示のフレーム（例えば、投影光学系ＰＬが載置される架台）等に支持されている。可動ミラー支持部材４１１は、エアシリンダ等の駆動装置４１３により駆動され、駆動装置４１３は主制御系２２から送られる制御信号に基づいて、可動ミラー４１０が反射位置又は退避位置に設定されるように制御される。なお、図１２で実線で示す可動ミラー４１０の位置、図１４で点線で示す可動ミラー４１０の位置が退避位置であり、図１２で点線で示す可動ミラー４１０の位置、図１４で実線で示す可動ミラー４１０の位置が反射位置である。
可動ミラー４１０が退避位置に設定された状態（図１２）では、１／４波長板５６Ｘ１から射出され、＋Ｘ方向に向かう測定光束ＬＷＸ１は、そのまま直進して、反射面７ＸＳのＺ方向位置がＺＷ１の位置に照射され、可動ミラー４１０が反射位置に設定された状態（図１４）では、１／４波長板５６Ｘ１から射出され、＋Ｘ方向に向かう測定光束ＬＷＸ１は、可動ミラー４１０により９０°の角度で−Ｚ方向に向けて全反射される。
固定ミラー４２０は、可動ミラー４１０が反射位置にあるときに、該可動ミラー４１０により反射された光束ＬＷＸ１を反射鏡７Ｘの反射面７ＸＳに向けて反射するように、反射位置にある可動ミラー４１０に対して平行な状態で不図示のフレーム（例えば、投影光学系ＰＬが載置される架台）等に固定されている。可動ミラー４１０により反射されて、−Ｚ方向に進行する測定光束ＬＷＸ１は、固定ミラー４２０により＋Ｘ方向に全反射され、反射面７ＸＳのＺ方向位置がＺＷ１から距離ＤＸだけシフトした位置ＺＷ２に照射される（図１４参照）。
さて、基板テーブル４の側面に設けられた反射鏡７Ｘ，７Ｙの反射面の形状計測は、まず、主制御系２２がウエハ駆動装置２４を介して基板テーブル４を制御し、基板テーブル４表面がＸＹ面とほぼ平行になるように、基板テーブル４を駆動する。そして、主制御系２２が光路変更装置４０の駆動装置４１３を制御して、図１２においてウエハ干渉系１３Ｘ１について代表的に示されるように、可動ミラー４１０を、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２から射出された測定光束ＬＷＸ１，ＬＷＸ２の反射鏡７Ｘに至る光路上から退避させる。この結果、測定光束ＬＷＸ１，ＬＷＸ２は、反射鏡７ＸのＺ位置ＺＷ１に照射されることになる。引き続き、主制御系２２がウエハ駆動装置２４を介してウエハＸ軸駆動ステージ２及びウエハＹ軸駆動ステージ３を制御し、基板テーブル４を図１３において実線で示される計測開始位置に移動させる。以上の基板テーブル４の移動中において基板テーブル４が所定位置となったときに、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２をリセットする。なお、本実施形態では、基板テーブル４が計測開始位置にきたときに、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２をリセットしている。また、形状計測時におけるレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２のリセット位置と、後述する位置制御時におけるレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２のリセット位置とは所定の位置関係となっている。
次に、主制御系２２がウエハ駆動装置２４を介して、Ｙ軸ウエハ駆動ステージ２を制御し、基板テーブル４を−Ｙ方向に移動させつつ、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２によって検出されたＸ位置ＸＷ１（ｔ，ＺＷ１），ＸＷ２（ｔ，ＺＷ１）及びＹ位置ＹＷ１（ｔ，ＺＷ１），ＹＷ２（ｔ，ＺＷ１）（ｔ：時刻）をほぼ同時に収集する作業を逐次実行する。
ところで、各収集時における反射面７ＸＳのＺ軸回りの局所的な回転量θＺＸ（ｔ，ＺＷ１）及び反射面７ＹＳのＺ軸回りの局所的な回転量θＺＹ（ｔ，ＺＷ１）は、
θＺＸ（ｔ，ＺＷ１）＝（ＸＷ１（ｔ，ＺＷ１）
−ＸＷ２（ｔ，ＺＷ１））／Ｌ１１ …（１１）
θＺＹ（ｔ，ＺＷ１）＝（ＹＷ１（ｔ，ＺＷ１）
−ＹＷ２（ｔ，ＺＷ１））／Ｌ２１ …（１２）
によって求められる。
ここで、基板テーブル４は−Ｙ方向に移動するので、ウエハ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２から射出された測定光束ＬＷＹ１，ＬＷＹ２は、実質的には反射鏡７Ｙの同一位置に照射され続ける。したがって、反射鏡７ＹのＺ軸回りの局所的な回転量θＺＹ（ｔ，ＺＷ１）には、Ｙ軸方向に関する反射鏡７Ｙの１次元的な形状変化の寄与は含まれていないので、回転量θＺＹ（ｔ，ＺＷ１）は、基板テーブル４の移動に伴う基板テーブル４の時刻ｔにおけるＺ軸回りの回転量、すなわち基板テーブル４のヨーイング量そのものとなっているとみなしてよい。
一方、反射鏡７ＸのＺ軸回りの局所的な回転量θＺＸ（ｔ，ＺＷ１）は、各収集時における基板テーブル４のヨーイング量と反射鏡７Ｘの反射面７ＸＳのＸ軸方向に関する１次元的な形状変化との和となっている。したがって、反射鏡７Ｘの反射面７ＸＳのＸ軸方向に関する１次元的な形状変化による、反射鏡７ＸのＺ軸回りの局所的な回転量θＺＸ（ｔ，ＺＷ１）は、
θＺＸ（ｔ，ＺＷ１）＝θＺＸ（ｔ，ＺＷ１）
−θＺＹ（ｔ，ＺＷ１） …（１３）
によって求められる。
ところで、各収集時における基板テーブル４のＹ位置ＹＷ（ｔ，ＺＷ１）は、
ＹＷ（ｔ，ＺＷ１）＝（ＹＷ１（ｔ，ＺＷ１）
＋ＹＷ２（ｔ，ＺＷ１））／２ …（１４）
によって求められ、時刻ｔに対して一義的に決まる。
すなわち、反射鏡７ＸのＺ軸回りの局所的な回転量θＺＸ（ｔ，ＺＷ１）を、反射鏡７ＸのＺ軸回りの局所的な回転最θＺＸ（ＹＷ，ＺＷ１）と表すことができる。したがって、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２のリセット時におけるＹ位置（以下、「計測基準Ｙ位置」という）をＹＷＳとして、Ｚ位置ＺＷ１における反射鏡７ＸのＹ軸方向に関する１次元形状ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）は、次式によって求められる。
次に、主制御系２２がウエハ駆動装置２４を介してウエハＸ軸駆動ステージ２及びウエハＹ軸駆動ステージ３を制御し、基板テーブルを図１３において実線で示される計測開始位置に移動させる。引き続き、主制御系２２が光路変更装置４０の駆動装置４１３を制御して、図１４においてウエハ干渉計１３Ｘ１について代表的に示されるように、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２から射出された測定光束ＬＷＸ１，ＬＷＸ２の反射鏡７Ｘに至る光路上（反射位置）に可動ミラー４１０を移動させる。この結果、測定光束ＬＷＸ１，ＬＷＸ２は、反射鏡７ＸのＺ位置ＺＷ２に照射されることになる。この後、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２をリセットする。
次いで、Ｚ位置ＺＷ１における１次元形状計測と同様にして、主制御系２２がウエハ駆動装置２４を介して、Ｙ軸ウエハステージ３を制御し、基板テーブル４を−Ｙ方向に移動させつつ、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２によって検出されたＸ位置ＸＷ１（ｔ，ＺＷ２），ＸＷ２（ｔ，ＺＷ２）及びＹ位置ＹＷ１（ｔ，ＺＷ２），ＹＷ２（ｔ，ＺＷ２）をほぼ同時に収集する作業を逐次実行する。そして、主制御系２２が、収集したＸ位置ＸＷ１（ｔ，ＺＷ２），ＸＷ２（ｔ，ＺＷ２）及びＹ位置ＹＷ１（ｔ，ＺＷ２），ＹＷ２（ｔ，ＺＷ２）に基づいて、上記の（１１）式から（１５）式と同様の式を利用して、Ｚ位置ＺＷ２における反射鏡７ＸのＹ軸方向に関する１次元形状ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）が算出される。
こうして、反射鏡７Ｘの反射面７ＸＳの形状情報［ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１），ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）］が得られる。
また、反射鏡７Ｙの反射面７ＹＳの形状情報［ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１），ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２）］は、上記の反射面７ＸＳの形状計測と同様にして、主制御系２２、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２、ウエハ駆動装置２４、及び光路変更装置４０等が使用される。すなわち、主制御系２２、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２、ウエハ駆動装置２４、及び光路変更装置４０等によって、反射鏡７Ｙの反射面７ＹＳの形状計測を行うことによって得られる。
以上のようにして得られた反射鏡７Ｘの反射面７ＸＳの形状情報［ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１），ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）］及び反射鏡７Ｙの反射面７ＹＳの形状情報［ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１），ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２）］が、図１５に示されている。ここで、１次元形状ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）と１次元形状ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）とを比較してみると、計測基準Ｙ位置ＹＷＳにおいて、
ＤＸＷ（ＹＷＳ，ＺＷ１）＝ＤＸＷ（ＹＷＳ，ＺＷ２）
となっている。これは、１次元形状ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）及び１次元形状ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）の計測それぞれの計測基準Ｙ位置ＹＷＳにおいて、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２の双方をリセットするからである。
したがって、１次元形状ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）と１次元形状ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）とに基づいて、反射面７ＸＳの各Ｙ位置におけるＹ軸回りの回転量θＹ（ＹＷ）を、
θＹ（ＹＷ）＝（ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）
−ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２））／ＤＸ …（１６）
で求めると、必ず、
θＹ（ＹＷＳ）＝０ …（１７）
となることになる。
すなわち、上記の（１７）式によると、反射面７ＸＳの計測基準Ｙ位置ＹＷＳでは、反射面７ＸＳのＹ軸回りの回転量が必ず「０」として計測されることになる。しかし、実際には、Ｚ位置ＺＷ１における１次元形状計測及びＺ位置ＺＷ２における１次元形状計測でそれぞれ、レーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２のリセット時における状態が同一であるとは限らない。したがって、一般には、Ｚ位置ＺＷ１における２次元位置検出値ＸＷ（ＺＷ１），ＹＷ（ＺＷ１）と、Ｚ位置ＺＷ２における２次元位置検出値ＸＷ（ＺＷ２），ＹＷ（ＺＷ２）との間にはオフセットが存在することになる。このため、（１６）式によって求められる反射面７ＸＳの各Ｙ位置におけるＹ軸回りの回転量θＹ（ＹＷ）は、実際の反射面７ＸＳのＹ軸回りの回転量とは異なっている。かかる事情は、反射面７ＹＳのＸ軸回りの回転量についても同様である。
この実施形態では、反射鏡７Ｘ，７Ｙの反射面７ＸＳ，７ＹＳのＺ位置ＺＷ１（以下、上段ということがある）における１次元形状データＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１），ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１）とＺ位置ＺＷ２（以下、下段ということがある）における１次元形状データＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２），ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２）との相対関係（オフセット）を以下のようにして求める。
Ｙ軸方向に沿う反射鏡７Ｘの反射面７ＸＳについては以下の通りである。まず、主制御系２２はウエハ駆動装置２４を介して基板テーブル４を制御して所定の計測開始位置（ここでは、前記計測基準Ｙ位置）に設定するとともに、図１９に示したアクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３を制御して、基板テーブル４表面が所定面、例えばＸＹ面とほぼ平行となるように設定する。この状態で、レーザ干渉計１３ＸＰをリセット（零リセット）する。
その後、レーザ干渉計１３ＸＰの計測結果としてのチルト情報ΔＬＷＸＰが一定（ここでは零）の状態を保つように、アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３の変位量を適宜に制御しつつ、基板テーブル４をＹ軸方向に沿って一定の速度で移動させる。このとき、各エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の出力（Ｚ軸方向の変位）を基板テーブル４のＹ位置（ＹＷ）との関係で逐次サンプリングする。基板テーブル４は所定の計測終了位置に至るまでこれらを行いつつ移動される。
主制御系２２は、各エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の出力（Ｚ軸方向の変位）及び各エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の配置（位置関係）に基づき、基板テーブル４のＹ軸に沿う方向のＹ軸回りの回転角の変化θＹＥＮ（ＹＷ）を算出する。基板テーブル４のＹ軸に沿う方向のＹ軸回りの回転角の変化θＹＥＮ（ＹＷ）は、本発明の第２データに相当する。このθＹＥＮ（ＹＷ）は、例えば図２０Ａに点線で示したような結果となる。なお、図２０Ａ及び図２０Ｂにおいて、縦軸はＹ軸回りの回転角（θＹ）であり、横軸はＹ軸方向の位置（ＹＷ）である。
次いで、上段形状データＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）と下段形状データＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）との差（以下、上下段の曲がりの差ということがある）を求め、これを角度換算（Ｚ位置ＺＷ１とＺＷ２との距離ＤＸで除算）した上下段曲がりの差、即ち、上記（１６）式のθＹ（ＹＷ）を求める。この上下段の曲がりの差θＹ（ＹＷ）は本発明の第１データに相当する。θＹ（ＹＷ）は、上段形状データＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）及び下段形状データＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）が図１５に示したような結果である場合には、図２０Ａに実線で示したようなものとなる。
その後、このθＹ（ＹＷ）とθＹＥＮ（ＹＷ）との差を求める。即ち、この差をＤＩＦθＹ（ＹＷ）として、
ＤＩＦθＹ（ＹＷ）＝θＹＥＮ（ＹＷ）−θＹ（ＹＷ）
を求める。ＤＩＦθＹ（ＹＷ）は、例えば図２０Ｂに点線で示したような結果となる。
ここで、ＤＩＦθＹ（ＹＷ）はレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２のリセット時における上段形状データＤＸＷ（ＹＷＳ，ＺＷ１）と下段形状データＤＸＷ（ＹＷＳ，ＺＷ２）の相対関係（ここではＹ軸回りの角度）を反映することになるので、理想状態（各部の誤差が無いと仮定した場合）においては傾きが零の直線となる筈である。しかし、そのような理想状態は現実にはあり得ないため、ＤＩＦθＹ（ＹＷ）は通常は直線とはならない。この場合の誤差の主要なものとしては、基板テーブル４の移動の基準平面を構成するウエハ支持台１の上面のうねりやねじれ等の影響がエンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の出力に基づくθＹＥＮ（ＹＷ）に含まれてしまうことによるものと考えられる。
このように、ＤＩＦθＹ（ＹＷ）は通常は直線とはならないので、例えば最小二乗法を用いて誤差の二乗の総和が最小となるように直線近似して、これをＹ軸方向に沿う反射鏡７Ｘについての上下段の形状データの相対関係ＲＥＬθＹ（ＹＷ）とする。この場合のＲＥＬθＹ（ＹＷ）は、例えば図２０Ｂに実線で示すようなものとなる。ＤＩＦθＹ（ＹＷ）をこのように直線近似することにより、ウエハ支持台１の上面の局所的なうねりやねじれ等の影響をある程度軽減することができる。なお、このとき、傾き零の直線で直線近似する、即ち、θＹ軸方向の誤差の二乗の総和が最小となるように直線近似するようにしてもよい。この場合、ＲＥＬθＹ（ＹＷ）は図２０ＢのＹＷ軸に平行な直線となり、ＹＷの値によらない上下段形状データＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１），ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）の相対関係を反映することになる。
このように、最も誤差が小さくなるように直線近似すると、ＲＥＬθＹ（ＹＷ）は通常はある傾きを持つことになる。この傾きは、ウエハ支持台１の上面の全体的なうねりやたわみの影響を反映していると考えられる。本実施形態では、これをそのまま含めたかたちでＲＥＬθＹ（ＹＷ）を求める。
次いで、上下段の曲がりの差θＹ（ＹＷ）にＲＥＬθＹ（ＹＷ）を加算したものを、レーザ干渉計１３ＸＰによる計測結果ΔＬＷＸＰに対する補正値ＸＯＦθＹ（ＹＷ）として、記憶装置２７に格納する。
Ｘ軸方向に沿う反射鏡７Ｙの反射面７ＹＳについては以下の通りである。まず、主制御系２２はウエハ駆動装置２４を介して基板テーブル４を制御して所定の計測開始位置（ここでは、１次元形状計測におけるレーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２のリセット位置）に設定するとともに、図１９に示したアクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３を制御して、基板テーブル４表面が所定面、例えばＸＹ面とほぼ平行となるように設定する。この状態で、レーザ干渉計１３ＹＰをリセット（零リセット）する。
その後、レーザ干渉計１３ＹＰの計測結果としてのチルト情報ΔＬＷＹＰが一定（ここでは零）の状態を保つように、アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３の変位量を適宜に制御しつつ、基板テーブル４をＸ軸方向に沿って一定の速度で移動させる。このとき、各エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の出力（Ｚ軸方向の変位）を基板テーブル４のＸ位置（ＸＷ）との関係で逐次サンプリングする。基板テーブル４は所定の計測終了位置に至るまでこれらを行いつつ移動される。
主制御系２２は、各エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の出力（Ｚ軸方向の変位）及び各エンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の配置（位置関係）に基づき、基板テーブル４のＸ軸に沿う方向のＸ軸回りの回転角の変化θＸＥＮ（ＸＷ）を算出する。基板テーブル４のＸ軸に沿う方向のＸ軸回りの回転角の変化θＸＥＮ（ＸＷ）は、本発明の第２データに相当する。
次いで、上段形状データＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１）と下段形状データＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２）との差（以下、上下段の曲がりの差ということがある）を求め、これを角度換算（Ｚ位置ＺＷ１とＺＷ２との距離ＤＸで除算）した上下段曲がりの差θＸ（ＸＷ）を求める。即ち、
θＸ（ＸＷ）＝（ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１）−ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２））／ＤＸ
を求める。この上下段の曲がりの差θＸ（ＸＷ）は本発明の第１データに相当する。
その後、このθＸ（ＸＷ）とθＸＥＮ（ＸＷ）との差を求める。即ち、この差をＤＩＦθＸ（ＸＷ）として、
ＤＩＦθＸ（ＸＷ）＝θＸＥＮ（ＸＷ）−θＸ（ＸＷ）
を求める。
ここで、ＤＩＦθＸ（ＸＷ）はレーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２のリセット時における上段形状データＤＹＷ（ＸＷＳ，ＺＷ１）と下段形状データＤＹＷ（ＸＷＳ，ＺＷ２）の相対関係（ここではＸ軸回りの角度）を反映することになるので、理想状態（各部の誤差が無いと仮定した場合）においては傾きが零の直線となる筈である。しかし、そのような理想状態は現実にはあり得ないため、ＤＩＦθＸ（ＸＷ）は通常は直線とはならない。この場合の誤差の主要なものとしては、基板テーブル４の移動の基準平面を構成するウエハ支持台１の上面のうねりやねじれ等の影響がエンコーダＥＮ１〜ＥＮ３の出力に基づくθＸＥＮ（ＸＷ）に含まれてしまうことによるものと考えられる。
このように、ＤＩＦθＸ（ＸＷ）は通常は直線とはならないので、例えば最小二乗法を用いて誤差の二乗の総和が最小となるように直線近似して、これをＸ軸方向に沿う反射鏡７Ｙについての上下段の形状データの相対関係ＲＥＬθＸ（ＸＷ）とする。ＤＩＦθＸ（ＸＷ）をこのように直線近似することにより、ウエハ支持台１の上面の局所的なうねりやねじれ等の影響をある程度軽減することができる。なお、このとき、傾き零の直線で直線近似するようにしてもよいことは上述したＸ軸方向に沿う反射鏡７Ｙの場合と同様である。
このように、最も誤差が小さくなるように直線近似すると、ＲＥＬθＸ（ＸＷ）は通常はある傾きを持つことになる。この傾きは、ウエハ支持台１の上面の全体的なうねりやたわみの影響を反映していると考えられる。本実施形態では、これをそのまま含めたかたちでＲＥＬθＸ（ＸＷ）を求める。
次いで、上下段の曲がりの差θＸ（ＸＷ）にＲＥＬθＸ（ＸＷ）を加算したものを、レーザ干渉計１３ＹＰによる計測結果ΔＬＷＹＰに対する補正値ＹＯＦθＸ（ＸＷ）として、記憶装置２７に格納する。
なお、上記の１次元形状計測とエンコーダＥＮ１〜ＥＮ３を用いた計測とは、どちらを先に行ってもよい。
上記のようにして求めた補正値ＸＯＦθＹ（ＹＷ），ＹＯＦθＸ（ＸＷ）に基づいて、レーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰの計測結果ΔＬＷＸＰ，ΔＬＷＹＰを補正することにより、基板テーブル４のＹ軸回りの回転最θＹＷ及びＸ軸回りの回転量θＸＷを正確に求めることができる。
即ち、レーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰによる検出値ΔＬＷＸＰ，ΔＬＷＹＰには、レーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰのリセット状態を基準とした基板テーブル４のＹ軸回りの回転量、Ｘ軸回りの回転量に起因して発生した光路差ΔＬＷＸＰ１，ΔＬＷＹＰ１と、反射面７ＸＳ，７ＹＳのＹ軸方向、Ｘ軸方向に関するうねりやねじれ等に起因して発生した光路差ΔＬＷＸＰ２，ΔＬＷＸＰ２とが含まれている。なお、上述の反射面７ＸＳ，７ＹＳの形状計測時におけるレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２のリセット位置と、基板テーブル４の位置検出時のレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２のリセット位置との位置関係は予め定められており、既知である。
レーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰから射出された測定光束ＬＷＸＰ，ＬＷＹＰの照射点のＹ位置ＹＷＰ，Ｘ位置ＸＷＰは、
ＹＷＰ＝ＹＷ−（Ｌ１１／２）−Ｌ１２
ＸＷＰ＝ＸＷ−（Ｌ２１／２）−Ｌ２２ …（１８）
によって求められる。また、レーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰのリセット時における測定光束ＬＷＸＰ，ＬＷＹＰの照射点のＹ位置ＹＷＰ０，Ｘ位置ＸＷ０は、上述のように既知である。従って、光路差ΔＬＷＸＰ２，ΔＬＷＹＰ２は、
ΔＬＷＸＰ２＝
｛ＸＯＦθＹ（ＹＷＰ）−ＸＯＦθＹ（ＹＷＰ０）｝・ＤＸ
ΔＬＷＹＰ２＝
｛ＹＯＦθＸ（ＸＷＰ）−ＹＯＦθＸ（ＸＷＰ０）｝・ＤＸ …（１９）
によって求めることができる。
したがって、光路差ΔＬＷＸＰ１，ΔＬＷＹＰ１は、
ΔＬＷＸＰ１＝ΔＬＷＸＰ−ΔＬＷＸＰ２
ΔＬＷＹＰ１＝ΔＬＷＹＰ−ΔＬＷＹＰ２ …（２０）
によって求めることができる。この結果、基板テーブル４のＹ軸回りの回転量θＹＷ、Ｘ軸回りの回転量θＸＷは、
θＹＷ＝ΔＬＷＸＰ１／ＤＸ
θＸＷ＝ΔＬＷＹＰ１／ＤＸ …（２１）
によって求めることができる。
基板テーブル４のＸ軸又はＹ軸回りの回転量に基づいて、アッベ誤差を補正する場合には、基板テーブル４のＸＹ位置検出のＺ位置ＺＷ１とウエハＷ表面のＺ位置との差Ｌ（図４参照）が既知であるものとして、基板テーブル４のＹ軸回りの回転量θＹＷによるＸ軸方向のアッベ誤差ΔＸＡ、及びＸ軸回りの回転量θＸＷによるＹ軸方向のアッベ誤差ΔＹＡは、
ΔＸＡ＝Ｌ・θＹＷ
ΔＹＡ＝Ｌ・θＸＷ …（２２）
によって求められる。なお、以上の（１８）〜（２２）式の計算は主制御系２２によって行われる。
なお、前記レーザ干渉計１３ＦＰによって検出されるチルト情報ΔＬＦＸＰについては、上述のレーザ干渉計１３ＸＰの場合と同様に処理されるので、その説明は省略する。
ところで、上述した上下段形状データの相対関係を示すＲＥＬθＹ（ＹＷ）及びＲＥＬθＸ（ＸＷ）は、ウエハ支持台１の上面のうねりやねれじ等の影響により、ある傾きを持っており、これを含めたかたちで、補正値としてのＸＯＦθＹ（ＹＷ）及びＹＯＦθＸ（ＸＷ）を求めていた。従って、レーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰの計測結果をこれらの補正値で補正すると、当該傾きに相当する誤差が含まれてしまうことになる。
この傾きによる誤差は、実際にウエハを露光した場合には、ウエハ上に形成される回路パターンの配列の直交度誤差となって表出することになる。従って、パターン配列の直交度誤差を補正するために通常行われている補正方法をさらに実行することによりその影響を排除することができる。
この直交度誤差の補正方法としては、複数の基準マークが格子状に配列的に形成された直交度計測用ウエハを基板テーブル４に所定の状態で搭載し、主制御系２２がウエハ駆動装置２４を介してウエハＸ軸駆動ステージ２及びウエハＹ軸駆動ステージ３を制御し、計測用ウエハ上の基準マークを順次、アライメントセンサ２６で計測し、そのＸＹ位置を求める。この計測結果と基準マークが本来あるべき基準位置との関係からその補正値を求め、この補正値に基づきステージの駆動を制御する。なお、直交度計測用ウエハの基準マークの計測を行った後、さらに直交度計測用ウエハを９０度回転させた状態で基板ステージ４上に載置して、さらに基準マークの計測を行い、これらの計測結果を統計的に処理する等して反射面７Ｘと反射面７Ｙとの直交度を求めることにより、直交度計測用ウエハの基準マークが形成された表面のうねりやねじれ等に基づく誤差の影響を小さくすることができる。なお、ウエハを９０度回転させて前述の補正値を求める方法では、計測専用のウエハを用いないで、例えばレチクルパターンと一緒にアライメントマークが形成されたデバイス製造用のウエハを用いてもよい。
なお、このような直交度誤差の補正は、通常行われる工程であり、レーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰについての補正値としてのＸＯＦθＹ（ＹＷ）及びＹＯＦθＸ（ＸＷ）に含まれるウエハ支持台１のうねりやねじれの影響による誤差を排除するために特別に行うものではないので、特に工数が増大するようなことはない。
上述したように、上段形状データと下段形状データの相対関係を、従来技術のような基準マークを形成した計測用ウエハを用いることなく求めることができるので、補正データの収集のための作業工数を減少することができるとともに、基準マークの計測に伴う誤差が包含されることもないので、計測精度を向上することができる。
なお、反射面７ＸＳの形状情報ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１），ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）、反射面７ＹＳの形状情報ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１），ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２）を、上下段の形状データの相対関係ＲＥＬθＹ（ＹＷ）及びＲＥＬθＸ（ＸＷ）により補正することにより、反射面７ＸＳ，７ＹＳのより正確な２次元形状データを得ることができる。即ち、反射面７ＸＳの補正後の２次元形状データをｄＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１），ｄＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）、反射面７ＹＳの補正後の２次元形状データをｄＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１），ｄＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２）、反射鏡７Ｘの１次元形状計測時の基板テーブル４のＸ位置をＸＷＰ、反射鏡７Ｙの１次元形状計測時の基板テーブル４のＹ位置をＹＷＰとして、
ｄＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）＝ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１）
ｄＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）＝ＤＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２）＋ＲＥＬθＹ（ＹＷ）
ｄＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１）＝ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１）
ｄＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２）＝ＤＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２）＋ＲＥＬθＸ（ＸＷ）
によって求めることができる。ＲＥＬθＹ（ＹＷ）及びＲＥＬθＸ（ＸＷ）が一定の値ΔＸＯＦ，ΔＹＯＦである場合（傾き零の場合）の補正後の形状データｄＸＷ（ＹＷ，ＺＷ１），ｄＸＷ（ＹＷ，ＺＷ２），ｄＹＷ（ＸＷ，ＺＷ１），ｄＹＷ（ＸＷ，ＺＷ２）が図１６に示されている。
次に、本実施形態の露光装置１００による、レチクルＲに形成されたパターンをウエハＷに転写する露光動作について説明する。
まず、不図示のレチクルローダによって、レチクルがレチクルステージＲＳＴの微動ステージ１１上にロードされる。そして、基準マーク板６を用いてレチクルアライメントが行われる。
このレチクルアライメントの動作を簡単に説明すると、まず、主制御系２２の制御により、ウエハＹ軸駆動ステージ２及びウエハＸ軸駆動ステージ３を駆動することによって、基準マーク板６の基準マーク３０Ａ，３０Ｂを投影光学系ＰＬに関してレチクルＲ上の照明領域３６と共役な露光領域（パターン像の投影領域）３４内に移動して静止させるとともに、レチクル走査ステージ１０を駆動して図１１のレチクル１２上のアライメントマーク３２Ａ，３２Ｂを照明領域３６内に移動する。
次に、レチクルアライメント系１９，２０によって、基準マーク３０Ａ，３０Ｂと対応するアライメントマーク３２Ａ，３２Ｂとの位置ずれ量を検出する。そして、主制御系２２は、検出された位置ずれ量に基づいて、レチクル走査ステージ１０及びレチクル微動ステージ１１を駆動して、基準マーク３０Ａ及び３０Ｂの像に対してアライメントマーク３２Ａ及び３２Ｂの位置ずれ量が対称になるように合わせ込む。これによって、レチクルＲの位置及び回転角が基準マーク板６に対して合わせ込まれる。また、この状態で例えば、レチクルステージＲＳＴ側の４軸のレチクル干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２，１４Ｙ１，１４Ｙ２の計測値、及びウエハステージ側の４軸のレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２の計測値をリセットすることによって、上述のレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）と、ウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）との原点のオフセットが補正される。このとき、各レーザ干渉計の計測値をリセットすることなくオフセットを記憶するだけでもよいし、オフセットの補正又は記憶に先立ってレチクルステージを移動（回転など）させることなく、レチクルアライメント系１９，２０の検出結果を用いてオフセットの補正又は記憶を行ってもよい。
次いで、後に行われる走査露光時における基板テーブル４の走査方向が、基準マーク板６の基準マーク３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｅの配列方向に平行となるようにする。このためには、例えば、機械的に基準マーク３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｅの配列方向が反射鏡７Ｘの反射面７ＸＳと平行に設定される。但し、機械的な調整誤差が残存する際には、ウエハステージのＹ座標ＹＷが所定ステップ変化する毎に、そのＸ座標ＸＷが対応する量だけ変化するようにして、ソフトウエア的に基板テーブル４の走査方向を補正してもよい。以下では、このように補正された走査方向をＹ軸とする座標系をウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）と呼ぶ。
次に、露光光ＥＬを照射することなく、走査露光時と同様にウエハステージ側のステージとレチクルステージ側のステージとを互いに反対向き移動させて、基準マーク板６上の基準マーク３０Ｃ〜３０Ｆと対応するレチクルＲ上のアライメントマーク３２Ｃ〜３２Ｆとの相対的な位置ずれ量をレチクルアライメント系１９，２０によって順次検出する。これらの相対的な位置ずれ量の平均値より、レチクルＲの走査方向とウエハＷの走査方向との傾き角、すなわちレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）と、ウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）との走査方向の軸の回転角を求める。その後、レチクルＲを走査する際には、レチクル走査ステージ１０及びレチクル微動ステージ１１を介して、Ｙ座標ＹＲが所定間隔変化する間にＸ座標ＸＲを対応する量だけ横ずれさせることによって、ソフトウエア的にレチクルＲの走査方向を基準マーク板６の基準マークの配列方向に合わせ込む。以下では、このように補正された走査方向をＹ軸とする座標系をレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）と呼ぶ。
この結果、ウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）及びレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）は、基準マーク板６を基準として走査方向の軸が互いに平行になり、走査露光時にレチクルＲとウエハＷとは平行に走査される。この場合、各ステージの移動は各ステージのガイド面基準であるので、露光装置１００の組立調整時に、例えばレチクル走査ステージ１０のガイド面とウエハＹ軸駆動ステージ２のガイド面との平行度を数１００μｒａｄ程度以下に機械的に合わせておく。
更に、それらのガイド面に対して反射鏡及び基準マーク板６を合わせて固定することで、走査露光時に各ステージを非走査方向へも駆動することによるソフトウエア的な補正量を小さくし、制御精度を向上させている。なお、レチクルステージとウエハステージは共にガイドレスであってもよく、この場合には仮想的なガイド面を規定し、その仮想面に対して反射鏡などを合わせて固定すればよい。このように調整されたレチクル微動ステージ１１に対し、実際にレチクルＲを載置した場合、レチクルＲが外形基準等で設けられると、各反射鏡２１Ｘ，２１Ｙ１，２１Ｙ２及び基準マーク板６に対しレチクルＲのアライメントマーク３２Ａ〜３２Ｆのみが大きく回転している可能性がある。これは、レチクルＲの外形と転写用パターンとの間の位置ずれ量は大きいときには０．５ｍｍ程度あるからである。
図１１のレチクルＲの外形と転写用パターンとの位置ずれ量が大きいと、レチクルＲのアライメントマーク３２Ａ〜３２Ｆと基準マーク板６の基準マーク３０Ａ〜３０Ｆとの位置ずれ量を計測した場合、相対的にレチクルＲと基準マーク板６とが大きく回転しているか、大きなオフセットを持っていると認識される。かかる場合には、基準マーク板６は反射鏡７Ｘ，７Ｙに合わせて固定されていることから、レチクル微動ステージ１１を回転又はシフトさせることで補正が行われる。
レチクル微動ステージ１１を回転させた場合には、反射鏡２１Ｘも同様に回転するので、レチクルＲの走り方向に対し反射鏡２１Ｘが傾くこととなるが、レチクルＲ上のアライメントマーク３２Ａ〜３２Ｆは基準マーク板６上の基準マーク３０Ａ〜３０Ｆに平行になっており、走査露光時にはレチクルＲの走り方向とウエハＷの走り方向とが平行となるように制御される。
以上のレチクルアライメント時に、基準マーク板６を用いたいわゆるベースラインチェックによって、アライメントセンサ２６の検出中心と、露光領域３４内の基準点との間隔（ベースライン量）が求められて記憶装置２７に記憶される。
次に、不図示のウエハローダによってウエハＷが基板テーブル４上にロードされ、基板テーブル４によって保持される。そして、ウエハＷ上における各ショット領域のウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）上での配列を求めるためのウエハアライメントが行われる。かかるウエハアライメントでは、図１のアライメントセンサ２６を用いて、例えば特開昭６１−４４４２９号公報及びこれに対応する米国特許第４，７８０，６１７号等に開示されているように、ウエハＷ上から選択された所定個数のショット領域（サンプルショット）のウエハマーク（不図示）の座標位置を検出し、この計測結果を統計処理するＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式でウエハＷ上の全部のショット領域に関する配列座標が算出される。なお、ウエハマーク座標位置は、上述のレーザ干渉計１３ＦＸ，１３Ｙ１，１３Ｙ２による計測結果（ＸＷ（＝ＸＦ），ＹＷ）、レーザ干渉計１３ＦＰによる計測結果ΔＬＦＸＰ、及びレーザ干渉計１３ＹＰによる計測結果ΔＬＷＹＰに基づいて検出される。
そして、ウエハＷ上の各ショット領域の配列座標、アライメントセンサ２６のベースライン量、及びウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）とレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）との関係に基づいて、ウエハＷ上の露光対象のショット領域が走査開始位置に位置決めされると共に、レチクルＲも対応する位置に位置決めされる。
次に、露光光ＥＬを照射しつつ、先のレチクルアライメント時に定められたウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）及びレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）に従ってレチクルＲとウエハＷとを同期移動させることにより、走査露光動作が行われる。この場合の座標系（ＸＷ，ＹＷ）及び座標系（ＸＲ，ＹＲ）は、反射鏡７Ｘ，７Ｙ，２１Ｘ，２１Ｙ１，２１Ｙ２の反射面を基準としてソフトウエア的に補正されたものであり、各反射鏡の位置がレチクルＲやウエハＷに対して相対的にずれた場合、ショット領域の形状やショット配列に影響を及ぼすこととなる。本実施形態では、このようなときでも正確な矩形のショット領域、及び直交格子状のショット配列が形成されるように、以下の方法により走査露光及びステッピングを行っている。
すなわち、ウエハアライメントによって、露光対象のショット領域とレチクルとが位置合わせされたときのレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）の座標を（ＸＲ０，ＹＲ０）、ウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）の座標を（ＸＷ０，ＹＷ０）とすると、投影光学系ＰＬの投影倍率はβであるため、それ以後のレチクル微小駆動ステージ１１（レチクルＲ）と基板テーブル４（ウエハＷ）との走査方向、及び非走査方向の同期誤差ΔＸ，ΔＹは、
ΔＸ＝（ＸＷ−ＸＷ０）／β−（ＸＲ−ＸＲ０） …（２３）
ΔＹ＝（ＹＷ−ＹＷ０）／β−（ＹＲ−ＹＲ０） …（２４）
となる。但し、これらの同期誤差はレチクル１２上に換算した誤差である。また、図１の投影光学系ＰＬは反転投影系であるが、図２に示すように、レチクル干渉計１４とウエハ干渉計１３とはＸ軸方向及びＹ軸方向について測長方向が反転しているため、同期誤差は単に移動量の倍率補正値の差分を取るだけで求められる。
また、本実施形態では、（５）式で表される基板テーブル４のヨーイング角θＺＷと、（９）式で表されるレチクル微動ステージ１１のヨーイング角θＺＲとの差分を次式のように回転方向の同期誤差Δθとする。
Δθ＝θＺＷ−θＺＲ＝（ＸＷ１−ＸＷ２）／Ｌ１１
−（ＸＲ１−ＸＲ２）／Ｌ３ …（２５）
そして、走査露光時には、図１のレチクル走査ステージ１０及びウエハＹ軸駆動ステージ２が加速を開始し、これらがそれぞれ所定の走査速度に達した後、上記の同期誤差ΔＸ，ΔＹ，Δθがそれぞれ零、又は所定の許容値以下となるようにレチクル微動ステージ１１を駆動して同期制御を行う。この状態で所定の整定時間が経過した後、レチクルＲ上の照明領域３６への露光光ＥＬの照射が開始されて露光が行われる。なお、本実施形態ではレチクル微動ステージ１１を駆動して同期誤差ΔＸ，ΔＹ，Δθをそれぞれ零または許容値以下とするものとしたが、レチクル微動ステージ１１の代わりに、あるいはそれと組み合わせてウエハステージ装置（例えば基板テーブル４）を駆動して前述の同期誤差を補正してもよい。
また、走査露光時には、ウエハＷ（レチクルのパターンが転写されるショット領域）のＺ位置、Ｘ軸回りの回転角、及びＹ軸回りの回転角は、多点フォーカス検出系（２８，２９）によって検出されている。そして、この検出結果に基づいて、主制御系２２がウエハ駆動装置２２を介して基板テーブル４を駆動し、前述の露光領域３４内でウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの像面と焦点深度の範囲内で一致させている。
更に、ウエハアライメント時には、レーザ干渉計１３ＦＰ，１３ＹＰによって、反射面７ＸＳ，７ＹＳのチルト量が検出されており、また、走査露光時には、レーザ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰによって、反射面７ＸＳ，７ＹＳのチルト量が検出されている。そして、この検出結果に基づいて、前述のようにしてアッベ誤差ΔＸＡ，ΔＹＡが求められ、アッベ誤差ΔＸＡ，ΔＹＡ分だけ基板テーブル４（ウエハＷ）のＸＹ位置が補正される。
なお、上記実施形態では可動ミラー４１０と固定ミラー４２０とを含む光路変更装置４０を用いているが、その表面に、例えば複数の誘電体膜を積層した誘電体多層膜、あるいは金属膜などを蒸着して、その２つのミラーにそれぞれ測定光束の偏光状態を崩さないで極力忠実に反射させる良好な反射偏光特性を持たせることが好ましい。また、上記実施形態では光路変更装置４０の可動ミラー４１０を回転させて反射面上での測定光束のＺ位置を変更するものとしたが、例えば可動ミラー４１０のみ、あるいは一対のミラーをその表面が平行となるように一体に保持して、Ｚ方向にスライドさせるように構成してもよいし、ミラー以外、例えばプリズムなどの他の光学部材を用いても良い。
さらに、上記実施形態では光路変更装置４０によって干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２の各測定光束の反射面上でのＺ位置をＺＷ１とＺＷ２とに切り替えてそれぞれ反射面の形状情報を計測するものとしたが、必ずしも光路変更装置４０を設けなくてもよい。例えば、干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２をそれぞれ、Ｚ方向に離れた一対の測定光束（一方はＬＷＸ１，ＬＷＸ２，ＬＷＹ１，ＬＷＹ２）を反射面に照射して異なるＺ位置ＺＷ１，ＺＷ２でそれぞれ基板テーブル４の位置情報を独立に計測する構成としてもよい。この構成では、その一対の測定光束の反射面上でのＺ位置をそれぞれ干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰの一対の測定光束（ＬＷＸＰ１，ＬＷＸＰ２），（ＬＷＹＰ１，ＬＷＹＰ２）とほぼ一致させておくことが好ましい。また、この構成ではその一対の測定光束によって基板テーブル４のチルト計測が可能となることから、干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰを別途設けなくてもよく、前述のエンコーダＥＮ１〜ＥＮ３を用いた計測では干渉計１３ＸＰ，１３ＹＰの代わりに、反射面７ＸＳでは干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２の一方、反射面７ＹＳでは干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２の一方を用いればよい。
また、上記実施形態では前述した反射面の形状情報の計測時にウエハステージを一方向、例えば−Ｙ方向（−Ｘ方向）のみに移動するものとしたが、Ｚ位置ＺＷ１，ＺＷ２でそれぞれウエハステージを往復移動させる、即ち±Ｙ方向（±Ｘ方向）に移動し、往路（−Ｙ方向／−Ｘ方向への移動）で得られる形状情報と、復路（＋Ｙ方向／＋Ｘ方向への移動）で得られる形状情報とを平均化して最終的な形状情報を決定することが好ましい。
さらに、上記実施形態では前述した反射面の形状情報の計測時にウエハステージを一方向に連続移動させてもよいし、あるいはステップ移動させてもよい。なお、ウエハステージを連続移動させるときは、実質的にその加減速期間を除く等速期間に得られる干渉計の計測値を用いて形状情報を求めることが好ましい。このため、連続移動ではステップ移動に比べて計測時間を短縮できるものの、反射面の計測範囲が狭くなり得る。また、前述のエンコーダＥＮ１〜ＥＮ３を用いた計測時にもウエハステージを連続移動させても、あるいはステップ移動させてもよい。
また、上記実施形態では前述した反射面の形状情報の計測を定期的、例えば所定時間毎、または１ロットの処理が終わるたびに行うようにし、その形状情報を逐次更新するようにしてもよいし、あるいはその形状情報を蓄積してその平均値を用いるようにしてもよい。このとき、２回目以降の形状情報の計測では、例えば▲１▼２つの反射面７ＸＳ，７ＹＳの形状計測、▲２▼異なるＺ位置ＺＷ１，ＺＷ２での形状計測、▲３▼同じＺ位置での往路と復路の形状計測、及び▲４▼反射面の形状計測と前述のエンコーダを用いた計測の少なくとも１つで、その計測を異なるタイミングで行うようにしてもよい。この場合、それら計測による露光装置の停止時間を短くしてスループットの向上を図ることが可能となる。
さらに、上記実施形態ではレチクル干渉計とウエハ干渉計は共に参照鏡が投影光学系ＰＬの鏡筒又はその架台などに設けられるものとしたが、参照鏡の配置はこれに限定されるものでなく、例えば干渉計の内部に参照鏡を設けてもよい。また、アライメントセンサ２６によるマーク検出時に用いられる干渉計１３ＦＸ，１３ＦＰの参照鏡も、アライメントセンサ２６の鏡筒又はその架台でなく、干渉計の内部などに設けてもよい。
また、上記実施形態では前述した反射面の形状情報の計測やエンコーダを用いた計測の前に干渉計の計測値をリセットするものとしたが、零以外の所定値にプリセットするだけでもよいし、必ずしもそのリセット（又はプリセット）を行わなくてもよい。
なお、本実施形態の露光装置１００は、上記実施形態で説明した、多数の機械部品及び光学部品等を有する照明系、複数のレンズ等を有する投影光学系ＰＬ、並びに多数の機械部品等を有するレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージ装置、並びにレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３ＸＰ，１３Ｙ１，１３Ｙ２，１３ＹＰ，１３ＦＸ，１３ＦＰ，１４Ｘ１，１４Ｘ２，１４Ｍ１，１４Ｍ２、光路変更装置４０をそれぞれ組み立てて機械的及び光学的に連結し、さらに、主制御系２２、及び記憶装置２７等と機械的及び電気的に組み合わせた後に、総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。
なお、露光装置１００の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
次に、本実施形態の露光装置を使用したデバイスの製造について説明する。
図１７には、本実施形態におけるデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産のフローチャートが示されている。図１７に示されるように、まず、ステップ２０１（設計ステップ）において、デバイスの機能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ２０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
次に、ステップ２０４（ウエハプロセスステップ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ２０５（組立ステップ）において、ステップ２０４において処理されたウエハを用いてチップ化する。このステップ２０５には、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程が含まれる。
最後に、ステップ２０６（検査ステップ）において、ステップ２０５で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
図１８には、半導体デバイスの場合における、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図１８において、ステップ２１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２１４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４のそれぞれは、ウエハプロセスの各段階の前工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
ウエハプロセスの各段階において、前工程が終了すると、以下のようにして後工程が実行される。この後工程では、まず、ステップ２１５（レジスト処理ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布し、引き続き、ステップ２１６（露光ステップ）において、上記で説明した走査型露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。次に、ステップ２１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、引き続き、ステップ２１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ２１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
これらの前工程と後工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
以上のようにして、精度良く微細なパターンが形成されたデバイスが、高い量産性で製造される。
上記の実施形態においては、基板テーブルのウエハ搭載面の形状を矩形状としたが、他の形状とすることができる。例えば、三角形状とした場合には、図２１に示されるように、基板テーブル４’の３側面に形成された反射面４’ａ，４’ｂ，４’ｃのそれぞれに対向して、２次元位置検出用のレーザ干渉計１３Ｘ１１，１３Ｘ１２，１３Ｘ２１，１３Ｘ２２，１３Ｙ１，１３Ｙ２とチルト検出用のレーザ干渉計１３Ｐ１，１３Ｐ２，１３ＹＰを配置すればよい。
なお、レーザ干渉計１３Ｘ１１，１３Ｘ１２及びレーザ干渉計１３Ｘ２１，１３Ｘ２２については、上記の実施形態のレーザ干渉計１３Ｘ１，１３Ｘ２と同様に構成すればよく、また、レーザ干渉計１３ＸＰ１，１３ＸＰ２については、上記の実施形態のレーザ干渉計１３ＸＰと同様に構成すればよい。この場合、光路変更装置は、上述した光路変更装置４０と同様の構成のものを、レーザ干渉計１３Ｘ１１と１３Ｘ１２、レーザ干渉計１３Ｘ２１と１３Ｘ２２、及びレーザ干渉計１３Ｙ１と１３Ｙ２についてそれぞれ、すなわち３組設ける。
かかる場合における、例えば反射面４’ａの形状計測では、例えば基板テーブル４’をＹ軸方向へ移動しつつ、レーザ干渉計１３Ｙ１，１３Ｙ２によって基板テーブル４’のＺ軸回りの回転量を測定するとほぼ同時に、レーザ干渉計１３Ｘ１１，１３Ｘ１２によって反射面４’ａのＺ軸回りの局所的な回転量を測定する。これにより、上記の実施形態と同様にして、反射面４’ａの形状が計測される。なお、図２１に示される三角形状の基板ステージ４’の場合には、３側面全てに対向してレーザ干渉計を配置せず、互いに交差する２面についてレーザ干渉計を配置することも可能である。
また、上記の実施形態においては、基板テーブル４に設けられた反射面７ＸＳ，７ＹＳの形状を計測し、その形状情報を使用して基板テーブル４の位置制御を行ったが、レチクル微動ステージ１１に設けられた反射面２１ＸＳの形状を計測し、その形状情報を使用してレチクル微動ステージ１１の位置制御を行うことも可能である。かかる場合には、図２２に示されるように、上記の実施形態である図１１に示されたレーザ干渉計１４Ｘ１，１４Ｘ２，１４Ｍ１，１４Ｍ２に加えて、図２２に示されるように、チルト検出用のレーザ干渉計１４ＸＰを新たに配置する。この場合、光路変更装置は、上述した光路変更装置４０と同様の構成のものを、レーザ干渉計１４Ｘ１と１４Ｘ２について１組設ける。そして、基板テーブル４の場合と同様にして、反射面２１ＸＳの形状を計測し、その形状情報を使用してレチクル微動ステージ１１の位置制御を行えばよい。
また、上記の実施形態においては、チルト検出用のレーザ干渉計の検出結果は、専らアッベ誤差の補正のために使用されたが、ステージのＸ軸回りの回転やＹ軸回りの回転の補正に使用することも可能である。
また、レチクルステージ及びウエハステージの構成は、上記の実施形態に限られるものではなく、いかなる構成でもよい。すなわち、レチクルステージは粗微動構造でなくともよいし、また、ウエハステージは上記実施形態のようにステージを積み上げた構成や平面モータ等でなくともよい。
また、上記の実施形態では、レーザ干渉計をゼーマン効果を利用したものとしたが、他の構成の干渉計であってもよい。また、ダブルパス方式ではなく、シングルパス方式であってもよい。さらに、前述のレチクル干渉計及びウエハ干渉計は共に上記実施形態の構成に限定されるものでなく、前述した形状計測に必要な複数の測長軸（干渉計）を備えていれば、その構成は任意で構わない。例えば、投影光学系ＰＬ又はその架台と基板テーブル４とのＺ方向の相対位置関係（間隔）を計測する干渉計を更に備えていてもよい。
さらに、上記実施形態の露光装置は、例えばそれぞれ独立に可動な２つのウエハステージを備えるダブルウエハステージ方式を採用してもよく、この場合には２つのウエハステージでそれぞれ各反射面の形状計測が行われることになる。このとき、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパターンが転写される露光位置に各ウエハステージを配置して、上記実施形態と全く同様の動作で各反射面の形状を計測してもよいし、その露光位置におけるウエハの露光動作と並行して、アライメントセンサ２６によるウエハのアライメントマークやウエハステージの基準マークの位置計測が行われる計測位置で各ウエハステージの反射面の形状を計測してもよい。また、各ウエハステージにつき反射面の形状情報を露光位置と計測位置とでそれぞれ計測しておき、その２つの位置で異なる形状情報を用いるようにしてもよい。なお、計測用干渉計システムは露光用干渉計システムと同一構成、あるいは前述の形状計測に必要な複数の測長軸（干渉計）を備えたものであることが好ましい。なお、ダブルウエハステージ方式の露光装置は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報及び対応する米国特許第６，３４１，００７号、あるいは国際公開ＷＯ９８／４０７９１号及び対応する米国特許第６，２６２，７９６号などに開示されている。
上記の実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置について説明したが、ステージ（ひいてはステージに搭載された試料）の位置制御にあたって、ステージに設けられた反射面の形状を計測し、その形状情報を用いて位置制御を行う各種の露光装置に適用が可能である。露光用照明光（露光ビーム）として、前述の紫外光、遠紫外光、又は真空紫外光を用いる露光装置だけでなく、例えば波長１０ｎｍ程度の軟Ｘ線（ＥＵＶ光）を用いる露光装置、波長１ｎｍ程度のＸ線を用いる露光装置、ＥＢ（電子ビーム）やイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置などにも適用できる。また、例えば、紫外線を光源にする縮小投影露光装置、波長１０ｎｍ前後の軟Ｘ線を光源にする縮小投影露光装置、波長１ｎｍ前後を光源にするＸ線露光装置、ＥＢ（電子ビーム）やイオンビームによる露光装置などあらゆるウエハ露光装置、液晶露光装置等に適応できる。また、ステップ・アンド・リピート機、ステップ・アンド・スキャン機、ステップ・アンド・スティッチング機を問わず、適用が可能である。
さらに、例えば国際公開（ＷＯ）９９／４９５０４号に開示される液浸型露光装置、あるいはミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。なお、上記実施形態の投影光学系は屈折系に限られるものでなく反射屈折系または反射系でもよいし、縮小系に限られるものでなく等倍系または拡大系でもよい。また、投影光学系はレチクルパターンの倒立像を投影するものとしたが、その投影像は正立像でもよい。また、投影光学系を持たない、例えばプロキシミティ方式の露光装置などにも本発明を適用することができる。
また、上記実施形態では半導体素子の製造に用いられる露光装置について説明したが、半導体素子以外のマイクロデバイス（電子デバイス）、例えば液晶表示素子、プラズマディスプレイ、及び有機ＥＬなどの表示装置、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン、ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置、さらには露光装置で使用するマスク（レチクル）の製造に用いられる露光装置にも本発明を適用することができる。
また、露光装置のステージ装置に限定されることもなく、ステージの位置制御にあたって、ステージに設けられた反射面の形状を計測し、その形状情報を用いて位置制御を行う各種の装置のステージ装置にも適用することができる。例えば、上記の実施形態における前記形状計測装置と前記ウエハステージ装置とに対応する構成要素によってステージ装置を構成することにより、基板テーブルに相当する試料テーブルの位置制御を、上記の実施形態における基板テーブルの位置制御と同様に行うことができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができることは言うまでもない。また、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、前述した全ての公報や米国特許の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
本発明によると、ステージ等の移動体に設けられた反射面の形状を簡単、迅速に計測することができるようになるので、計測に伴う作業工数を減少させることができるとともに、高精度で計測できるようになるので、当該ステージ等の位置の制御を精度良く行うことができるようになり、ひいては高品質で高精度なデバイス等を製造することができるようになるという効果がある。
本開示は、２００２年１２月３日に提出された日本国特許出願第２００２−３５１６５０号に含まれた主題に関連し、その開示の全てはここに参照事項として明白に組み込まれる。
Claims (13)
- 第１軸と直交する基準平面に沿って移動する移動体に設けられ、前記第１軸方向と直交する第２軸方向に沿って延びる反射面の形状を計測する形状計測方法であって、
前記移動体を前記第２軸方向に沿って移動しつつ、前記第２軸方向に関する前記反射面の１次元形状を、前記第１軸方向に離間した２つの位置のそれぞれについて計測し、
前記２つの位置の一方についての１次元形状データと他方についての１次元形状データとの差分に相当する第１データを求め、
前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置に同時に照射した計測ビームに基づく計測結果が一定となるように前記移動体を姿勢調整しつつ該移動体を前記第２軸方向に移動するとともに、この移動中に該移動体の姿勢調整に伴う前記第１軸方向の変位を複数箇所で計測して、前記移動体の前記第２軸方向に関する該第２軸を中心とする回転量の変化に相当する第２データを求め、
前記第１データと前記第２データとの差分に相当する第３データを直線近似して得られた第４データに基づいて前記１次元形状データを補正するようにした形状計測方法。 - 第１軸と直交する基準平面に沿って移動する移動体に設けられ、前記第１軸方向と直交する第２軸方向に沿って延びる反射面の形状を計測する形状計測装置であって、
前記第２軸方向に関する前記反射面の１次元形状を、前記第１軸方向に離間した２つの位置のそれぞれについて計測する１次元形状計測装置と、
前記移動体の前記基準平面に対する姿勢を調整する姿勢調整装置と、
前記姿勢調整装置による前記移動体の姿勢調整に伴う、該移動体の前記第１軸方向の変位を互いに異なる複数の位置で計測する変位計測装置と、
前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置に計測ビームを同時に照射して該反射面の前記第２軸を中心とする回転量を計測するチルト計測装置と、
前記１次元形状計測装置による前記２つの位置の一方についての１次元形状データと他方についての１次元形状データとの差分に相当する第１データを求め、
前記チルト計測装置による計測結果が一定となるように前記姿勢調整装置を制御しつつ、該移動体を前記第２軸方向に移動し、この移動中の前記変位計測装置による計測結果に基づき前記移動体の前記第２軸方向に関する該第２軸を中心とする回転量の変化に相当する第２データを求め、
前記第１データと前記第２データとの差分に相当する第３データを直線近似して得られた第４データに基づいて、前記１次元形状計測装置による計測結果としての前記１次元形状データを補正する制御装置とを備える形状計測装置。 - 第１軸と直交する第２軸方向に沿って延びる反射面を有し、前記第１軸と直交する基準平面に沿って移動する移動体の該基準平面に対する姿勢を、前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置に同時に照射した計測ビームにより計測するチルト計測方法であって、
前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置のそれぞれについて計測された前記第２軸方向に関する前記反射面の１次元形状データの一方と他方との差分に相当する第１データを求め、
前記計測ビームに基づく計測結果が一定となるように前記移動体を姿勢調整しつつ、かつ該移動体の姿勢調整に伴う前記第１軸方向の変位を複数箇所で計測しつつ、該移動体を前記第２軸方向に移動して、前記移動体の前記第２軸方向に関する該第２軸を中心とする回転量の変化に相当する第２データを求め、
前記第１データと前記第２データとの差分に相当する第３データを直線近似して得られた第４データに前記第１データを加算して求めた第５データに基づき、前記計測ビームによる計測結果を補正するようにしたチルト計測方法。 - 第１軸と直交する第２軸方向に沿って延びる反射面を有し、前記第１軸と直交する基準平面に沿って移動する移動体を有するステージ装置であって、
前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置に計測ビームを同時に照射して該反射面の前記第２軸を中心とする回転量を計測するチルト計測装置と、
前記第２軸方向に関する前記反射面の１次元形状を、前記第１軸方向に離間した２つの位置のそれぞれについて計測する１次元形状計測装置と、
前記移動体の前記基準平面に対する姿勢を調整するため、該移動体を互いに異なる複数の位置で前記第１軸方向にそれぞれ変位させる姿勢調整装置と、
前記姿勢調整装置による前記移動体の姿勢調整に伴う、該移動体の前記第１軸方向の変位を互いに異なる複数の位置で計測する変位計測装置と、
前記１次元形状計測装置による前記２つの位置の一方についての１次元形状データと他方についての１次元形状データとの差分に相当する第１データを求め、
前記チルト計測装置による計測結果が一定となるように前記姿勢調整装置を制御しつつ、該移動体を前記第２軸方向に移動し、このときの前記変位計測装置による計測結果に基づき前記移動体の前記第２軸方向に関する該第２軸を中心とする回転量の変化に相当する第２データを求め、
前記第１データと前記第２データとの差分に相当する第３データを直線近似して得られた第４データに前記第１データを加算して求めた第５データに基づき、前記チルト計測装置による計測結果を補正する制御装置とを備えるステージ装置。 - 第１面の像を第２面に転写する露光装置であって、
前記第１面にマスクを配置するマスクステージ及び前記第２面に基板を配置する基板ステージの少なくとも一方を前記移動体として移動する請求項４に記載のステージ装置を備える露光装置。 - 第１軸と直交する基準平面に沿って可動な移動体に保持される感光物体上にマスクのパターンを転写する露光方法であって、
前記第１軸方向と直交する第２軸方向に延びる前記移動体の反射面で前記第１軸方向に離間した２つの位置に照射される計測ビームによる計測結果が一定となるように前記移動体の姿勢を調整しつつ前記移動体を前記第２軸方向に移動して、前記移動体の前記第２軸回りの回転量の変化に関する回転データを計測し、
前記第１軸方向に離間した複数の位置の各々における前記反射面の前記第２軸方向に関する形状データと、前記計測された回転データとを用いて、前記移動体の移動を制御するようにした露光方法。 - 前記移動中に前記姿勢調整による前記移動体の前記第１軸方向の変位量に関する情報を検出し、前記検出した情報に基づいて前記回転データを求めるようにした請求項６に記載の露光方法。
- 前記移動体を前記第２軸方向に移動して得られる、前記反射面の前記第２軸方向に離間した複数の位置にそれぞれ計測ビームを照射する干渉計システムの計測結果に基づいて前記形状データを求めるようにした請求項６又は７に記載の露光方法。
- 前記反射面で前記第２軸方向に離間した複数の位置の少なくとも１つに対して前記第１軸方向に離間した位置に前記干渉計システムからの計測ビームが照射され、前記回転データの計測時、前記干渉計システムを用いて前記移動体の姿勢を調整するようにした請求項８に記載の露光方法。
- 請求項６〜９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物体上に転写する露光工程を含むデバイス製造方法。
- マスクのパターンを感光物体上に転写する露光装置であって、
前記感光物体を保持して第１軸と直交する基準平面に沿って可動で、かつ該基準平面に対する姿勢が調整可能であるとともに、前記第１軸と直交する第２軸と平行な反射面が形成される移動体を有するステージシステムと、
前記反射面の前記第１軸方向に離間した２つの位置に計測ビームを照射して、前記移動体の前記第２軸回りの回転情報を少なくとも計測可能な干渉計システムと、
前記姿勢調整による前記移動体の前記第１軸方向の変位情報を計測する変位計測装置と、
前記移動体を、前記干渉計システムの前記回転情報に関する計測結果が一定となるようにその姿勢を調整しつつ前記第２軸方向に移動して得られる前記変位計測装置の計測結果に基づいて、前記移動体の前記第２軸回りの回転量の変化に関する回転データを求めるとともに、前記第１軸方向に離間した複数の位置の各々における前記反射面の前記第２軸方向に関する形状データと前記回転データとを用いて、前記移動体の移動を制御する制御装置とを備える露光装置。 - 前記干渉計システムは、前記反射面で前記第１軸方向に離間した２つの位置の少なくとも一方に対して前記第２軸方向に離間した位置に計測ビームを照射して、前記移動体の前記第１軸回りの回転情報を計測し、前記制御装置は、前記移動体を前記第２軸方向に移動して得られる前記干渉計システムの前記第１軸回りの回転情報に関する計測結果に基づいて前記形状データを求めるようにした請求項１１に記載の露光装置。
- 前記ステージシステムは、前記移動体の姿勢を調整する複数のアクチュエータを含み、前記変位計測装置は、前記変位情報として前記複数のアクチュエータの駆動量に関する情報を計測するようにした請求項１１又は１２に記載の露光装置。
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