JPWO2007123189A1 - 露光装置及び露光方法並びにデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

露光装置は、マスク（Ｒ）のパターンを所定の投影倍率で基板（Ｗ）上の所定の露光領域に投影する投影光学系（ＰＬ）を備える。投影光学系（ＰＬ）の光軸中心は、パターンが投影される投影領域（３３）の中心と異なる位置に設定されている。露光装置はさらに、投影光学系（ＰＬ）の投影倍率を変更する倍率変更装置（ＬＣ）と、投影倍率の変更に伴う投影領域の中心のずれ量を算出する算出装置（２３）と、投影領域の中心のずれ量に基づいて、露光領域の位置情報を補正する補正装置とを有する。

Description

本発明は、露光装置及び露光方法並びにデバイスの製造方法に関するものである。
本願は、２００６年４月２１日に出願された特願２００６−１１８００４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

例えば特許文献１に示されるように、凹面鏡を用いた反射屈折型の投影光学系を備える露光装置がある。この種の露光装置においては、投影光学系の光軸からずれた領域を露光エリアとする場合に、投影倍率を変更すると投影像の中心がずれること（像シフト）が知られている。特許文献２には、像シフトを補正するために、補正用光学素子を光路に挿入する技術が開示されている。
特開平６−１３２１９１号公報 特開２００４−１４５２６９号公報

上述したような従来技術において、像シフト対策の光学素子を設け、これを傾けて像シフトを補正した場合には他の収差が変動する可能性がある。また、投影倍率を変更した際には、レチクル中心とアライメント光学系との距離であるベースライン量が像シフトに起因して変動するため、再度ベースライン量を計測する処理が行われる。投影倍率を変更する毎にベースライン量を計測するとスループットの低下が著しい。

本発明の態様は、高精度な露光処理を可能とする露光装置及び露光方法並びにデバイスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、実施の形態を示す図１ないし図５に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の第１の態様に従えば、マスク（Ｒ）のパターンを所定の投影倍率で基板（Ｗ）上の所定の露光領域に投影する投影光学系（ＰＬ）であり、前記投影光学系の光軸中心と前記パターンが投影される投影領域（３３）の中心とが異なる位置に設定された前記投影光学系と；前記投影光学系の投影倍率を変更する倍率変更装置（ＬＣ）と、前記投影倍率の変更に伴う前記投影領域の中心のずれ量を算出する算出装置（２３）と；前記投影領域の中心のずれ量に基づいて、前記露光領域の位置情報を補正する補正装置とを有する露光装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、マスク（Ｒ）のパターンを所定の投影倍率で所定の露光領域に投影する投影光学系（ＰＬ）の光軸中心と前記パターンが投影される投影領域（３３）の中心とを異なる位置に設定して露光を行うステップと、前記投影光学系の投影倍率を変更するステップと、前記投影倍率の変更に伴う前記投影領域の中心のずれ量を算出するステップと、前記投影領域の中心のずれ量に基づいて、前記露光領域の位置情報を補正するステップとを有する露光方法が提供される。

第１又は第２の態様によれば、投影倍率の変更に伴って投影領域の中心がずれた場合、このずれ量を算出し、パターンを露光すべき露光領域の位置情報を補正する。例えば露光処理に用いる基板の位置を上記ずれ量に基づいて補正することにより、マスクのパターンが基板上の所定位置に転写される。そのため、像シフト用の光学素子の設置、及び／又は他の収差の変動が回避される。また、投影倍率の変更毎のベースライン量の繰り返し計測が抑制され、スループットの低下を防止できる。

本発明の第３の態様に従えば、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程において先に記載の露光方法を用いるデバイス製造方法が提供される。

第３の態様によれば、リソグラフィ工程において、例えばスループットの低下を防止し、効率よくデバイスを製造することが可能になる。

なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。

本発明では、投影倍率の変更に伴って投影領域の中心位置がずれる場合でも、像シフト対策の光学素子の設置、及び／又は投影倍率の変更毎のベースライン量の繰り返し計測が回避され、高精度の露光処理を実施することが可能になる。

本実施形態の投影露光装置の概略構成を示す図である。 投影露光装置の概略構成を示す斜視図である。 図２のレチクル上の照明領域を示す図である。 図２のウエハ上のショット領域を示す図である。 レチクルのパターン領域を分割した状態を示す図である。 レチクルのＹ座標と分解された熱変形量の各成分との関係の一例とそれに応じた補正量とを示す図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。 図６におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。

符号の説明

ＰＬ…投影光学系、 Ｒ…レチクル（マスク）、 ＳＡ…ショット領域（露光領域）、 Ｗ…ウエハ（基板）、 ２３…主制御装置（算出装置）、 ３３…投影領域、 ４３…アライメントセンサ（基板計測装置）、 ＬＣ…レンズコントローラ（倍率変更装置）

以下、本発明の露光装置及び露光方法並びにデバイスの製造方法の実施の形態を図１ないし図７を参照して説明する。
本実施形態は、投影光学系として反射屈折系を使用するステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に本発明を適用したものである。

図１は、本実施形態の投影露光装置の概略構成を示す図であり、この図１において、投影露光装置を収納するチャンバーは省略されている。図１において、露光光源としてＡｒＦエキシマレーザ光源１（発振波長１９３ｎｍ）が使用されている。その露光光源としては、その他のＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）やＦ_２レーザ（波長１５７ｎｍ）のような発振段階で紫外域のレーザ光を放射するもの、固体レーザ光源（ＹＡＧ又は半導体レーザ等）からの近赤外域のレーザ光を波長変換して得られるほぼ真空紫外域の高調波レーザ光を放射するもの、或いはこの種の露光装置でよく使われている水銀放電ランプ等も使用できる。

図１において、ＡｒＦエキシマレーザ光源１からの波長１９３ｎｍで狭帯化された紫外パルス光よりなる露光光ＩＬ（露光ビーム）は、投影露光装置本体との間で光路を位置的にマッチングさせるための可動ミラー等を含むビームマッチングユニット（ＢＭＵ）２を通り、遮光性のパイプ５内を通過して光アッテネータとしての可変減光器６に入射する。ウエハ上のレジストに対する露光量を制御するための露光コントローラ２４が、ＡｒＦエキシマレーザ光源１の発光の開始及び停止、並びに発振周波数及びパルスエネルギーで定まる出力を制御すると共に、可変減光器６における露光光に対する減光率を段階的又は連続的に調整する。

可変減光器６を通った露光光ＩＬは、所定の光軸に沿って配置されるレンズ系７Ａ，７Ｂよりなるビーム整形光学系を経てオプティカル・インテグレータとしてのフライアイレンズ１１に入射する。フライアイレンズ１１の射出面には照明系の開口絞り系１２が配置されている。開口絞り系１２には、通常照明用の円形の開口絞り、複数の偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞り、及び輪帯照明用の開口絞り等が切り換え自在に配置されている。フライアイレンズ１１から射出されて開口絞り系１２中の所定の開口絞りを通過した露光光ＩＬは、透過率が高く反射率が低いビームスプリッタ８に入射する。ビームスプリッタ８で反射された紫外パルス光は、光電検出器よりなるインテグレータセンサ９に入射し、インテグレータセンサ９の検出信号は露光コントローラ２４に供給されている。また、ビームスプリッタ８に関してインテグレータセンサ９と反対側に反射光検出系１０が配置されている。反射光検出系１０は、ウエハＷによって反射された露光光ＩＬの反射光を検出する光電検出器である。反射光検出系１０の検出結果により、ウエハＷからの反射により投影光学系ＰＬに入射する入射光量を算出することができる。

ビームスプリッタ８の透過率及び反射率は予め高精度に計測されて、露光コントローラ２４内のメモリに記憶されている。露光コントローラ２４は、インテグレータセンサ９の検出信号より間接的に投影光学系ＰＬに対する露光光ＩＬの入射光量、及びその積算値をモニタできるように構成されている。

ビームスプリッタ８を透過した露光光ＩＬは、光路折り曲げ用のミラー１３で反射されてから、コンデンサレンズ系１４を経てレチクルブラインド機構１６内の固定照明視野絞り（固定ブラインド）１５Ａに入射する。固定ブラインド１５Ａは、投影光学系ＰＬの視野とほぼ共役な領域内で、走査方向と直交した非走査方向に直線スリット状、円弧状、又は矩形状（以下、まとめて「スリット状」と言う）に伸びるように配置された開口部を有する。更に、レチクルブラインド機構１６内には、固定ブラインド１５Ａとは別に照明領域の走査方向の幅を可変とするための可動ブラインド１５Ｂが設けられ、この可動ブラインド１５Ｂによってレチクルステージの走査移動ストロークの低減、レチクルＲの遮光帯の幅の低減を図っている。可動ブラインド１５Ｂの開口率の情報は露光コントローラ２４にも供給される。インテグレータセンサ９の検出信号から求められる入射光量にその開口率を乗じた値が、投影光学系ＰＬに対する実際の入射光量となる。主制御装置２３は、インテグレータセンサ９および反射光検出系１０の検出信号、可動ブラインド１５Ｂの開口率の情報、その他の情報を基に投影光学系ＰＬの投影倍率や光軸方向の結像位置（焦点位置）、ディストーションなどの補正指令をレンズコントローラＬＣ（倍率変更装置）に与える。レンズコントローラＬＣは、この指令に従って投影光学系の補正光学系（後述）の駆動を行い、投影倍率等の補正を実行する。

レチクルブラインド機構１６の固定ブラインド１５Ａでスリット状に整形された露光光ＩＬは、結像用レンズ系１７、光路折り曲げ用のミラー１８、及び主コンデンサレンズ系１９を介して、マスクとしてのレチクルＲの回路パターン領域で固定ブラインド１５Ａのスリット状の開口部と相似な照明領域３１を一様な強度分布で照射する。即ち、固定ブラインド１５Ａの開口部、又は可動ブラインド１５Ｂの開口部の配置面は、結像用レンズ系１７と主コンデンサレンズ系１９との合成系によってレチクルＲのパターン面とほぼ共役となっている。可変減光器６から主コンデンサレンズ系１９までの部材を含んで照明光学系３が構成される。照明光学系３はサブチャンバ４５内に収納されている。通常の空気は、本実施形態の露光光ＩＬとして使用されるＡｒＦエキシマレーザに対する光吸収率が高い。そのため、サブチャンバ４５内には配管４６を介して露光光ＩＬを透過する気体（露光光ＩＬに対する吸収率の低い気体）である窒素ガス（Ｎ_２)が供給されている。なお、窒素ガスの代わりに、ドライエアーやヘリウム等の不活性ガスも使用できる。

レチクルＲに形成された回路パターン領域のうち、露光光ＩＬによって照射される照明領域３１内の部分の像は、両側（又は片側）テレセントリックで投影倍率βが縮小倍率の投影光学系ＰＬを介して、基板（感応基板）としてのフォトレジストが塗布されたウエハＷ上の投影領域３３に結像投影される。一例として、投影光学系ＰＬの投影倍率βは１／４である。

本実施形態の投影光学系ＰＬは反射屈折系であり、その詳細な構成の一例は例えば国際公開第０１／０６５２９６号パンフレット（対応する米国特許出願公開第２００３／００１１７５５Ａ１号明細書）に開示されている。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸が設定され、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に垂直な方向にＸ軸が設定され、図１の紙面に平行な方向にＹ軸が設定される。本実施形態では、−Ｚ方向がほぼ鉛直下方向であり、ＸＹ平面が水平面にほぼ平行であり、Ｙ軸に沿った方向（Ｙ方向）が、走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向である。レチクルＲ上の照明領域３１及びそれと共役なウエハＷ上の投影領域３３は、それぞれ非走査方向であるＸ軸に沿った方向（Ｘ方向）に沿った長軸を有する細長い形状である。

図１に簡略化して示すように、投影光学系ＰＬは、第１屈折光学系２７と、反射光学素子２８と、凹面鏡２９と、第２屈折光学系３０と、これらが内部に配置された鏡筒２６とを有する。第１屈折光学系２７は、レチクルＲ上の照明領域３１内のパターンの縮小された像３２Ａを形成する。反射光学素子２８は、第１屈折光学系２７からの光束をほぼ−Ｙ方向に折り曲げる第１の反射面と、後述する凹面鏡２９からの光束をほぼ−Ｚ方向に折り曲げる第２の反射面とを有する。凹面鏡２９は、反射光学素子２８からの光束を反射光学素子２８側に反射して像３２Ｂを形成する。第２屈折光学系３０は、像３２Ｂを経て反射光学素子２８によってほぼ−Ｚ方向に反射された光束を集光して、ウエハＷ上の投影領域３３にその像３２Ｂの縮小像を形成する。また、投影光学系ＰＬは、投影倍率や焦点位置、ディストーションなどの微調整を行う不図示の補正光学系を有している。屈折光学系２７及び３０の光軸は光軸ＡＸと合致している。反射光学素子２８及び凹面鏡２９の光軸はＹ軸に平行である。照明領域３１内のパターンと、投影領域３３内の像とは方向（向き）が同じである。反射光学素子２８と凹面鏡２９とは対向しており、反射光学素子２８が＋Ｙ方向側に、凹面鏡２９が−Ｙ方向側に配置されている。鏡筒２６の−Ｙ方向側の側面の一部２６ａが外方に突き出ている。

この構成では、凹面鏡２９に入射する像３２Ａを含む光束と、凹面鏡２９で反射されて像３２Ｂを形成する光束とがＺ方向に離れている。レチクルＲ上の照明領域３１の中心は光軸ＡＸに対して−Ｙ方向にずれている。ウエハＷ上の投影領域３３の中心も光軸ＡＸに対して−Ｙ方向（本発明の所定方向に対応し、本実施形態では走査方向に平行である）にずれている。一例として、投影領域３３のＹ方向の幅（スリット幅）を５〜１０ｍｍとすると、そのずれ量ΔＹはそのスリット幅の１／２を或る程度（例えば１ｍｍ程度）超える長さである。なお、投影光学系ＰＬの鏡筒２６内にも、配管４７を介して露光光ＩＬを透過する気体（露光光ＩＬに対する吸収率の低い気体）である窒素ガス、あるいはヘリウム等の不活性ガスが供給されている。

なお、投影光学系ＰＬとして、特開２０００−４７１１４号公報（対応する米国特許第６，４９６，３０６号明細書）に開示されている反射屈折系も本発明に適用できる。

次に、本実施形態の投影露光装置のステージ系及びアライメント系について説明する。
投影光学系ＰＬの物体面側に配置されるレチクルＲは、走査露光時にレチクルベース２１上をエアベアリングを介して少なくともＹ方向に定速移動するレチクルステージ２０に吸着保持されている。レチクルステージ２０の移動座標位置（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸の周りの回転角）は、レチクルステージ２０に固定された移動鏡（不図示）と、これに対向して配置された複数のレーザ干渉計を有するレチクル干渉計システム（不図示）とで逐次計測される。レチクルステージ２０の移動は、リニアモータや微動アクチュエータ等を有する駆動系２２によって制御される。レチクル干渉計システムは、実際には、Ｘ方向に１つの光軸、及びＹ方向に２つの光軸を有する少なくとも３軸のレーザ干渉計を構成する。レチクル干渉計システムの計測情報は装置全体の動作を統轄制御する主制御装置２３内のステージ制御部及び統轄制御部に供給される。ステージ制御部はその計測情報及び統轄制御部からの制御情報（入力情報）に基づいて、駆動系２２の動作を制御する。

一方、投影光学系ＰＬの像面側に配置されるウエハＷは、ウエハホルダ３４を介してウエハステージ３５上に吸着保持される。ウエハステージ３５は、走査露光時に少なくともＹ方向に定速移動できるとともに、Ｘ方向及びＹ方向にステップ移動できるように、エアベアリングを介してウエハベース３７上に載置されている。ウエハステージ３５には、多点オートフォーカスセンサ（不図示）の計測値に基づいて、ウエハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）と、Ｘ軸及びＹ軸の周りの傾斜角とを制御するＺレベリング機構が備えられている。オートフォーカスセンサは、投影領域３３を含む所定領域内の複数の計測点でのフォーカス位置を計測する。フォーカス検出系は、例えば米国特許第６,６０８,６８１号などに開示されるように、その複数の計測点でそれぞれ基板のＺ軸方向の位置情報を計測することで、基板の面位置情報を検出するものである。

投影光学系ＰＬの−Ｙ方向の側面、即ち光軸ＡＸに対する投影領域３３の中心位置のシフト方向の側面付近に、オフ・アクシス方式でＦＩＡ（Field Image Alignment）方式のアライメントセンサ４３が配置されている。アライメントセンサ４３は、例えばライトガイド（不図示）等で導かれる広帯域の照明光で被検マークを照明し、被検マークの像と内部の指標マークの像とに対応する画像信号をアライメント処理系２５に供給する。ＦＩＡ方式のアライメントセンサの詳細な構成の一例は、例えば特開平７−１８３１８６号公報に開示されている。アライメント処理系２５には、ウエハステージ３５及び後述の計測用ステージ３６の移動座標の情報も供給されている。アライメント処理系２５では、その画像信号を画像処理してその指標マークの像の中心に対する被検マークの像の中心のＸ方向、Ｙ方向に対応する方向の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量にそのときのステージの移動座標を加算することによって、その被検マークのＸ方向、Ｙ方向の座標を算出する。この場合、アライメントセンサ４３の視野内において、指標マークに対する共役像の中心Ｂがアライメントセンサ４３の検出中心（被検マークの計測される位置ずれ量が（０，０）となる位置）となる。

図２は、図１中のステージ系、投影光学系ＰＬ、及びアライメントセンサ４３の位置関係を示す。図２において、ウエハＷの上面には、Ｘ方向及びＹ方向に所定ピッチで分割された多数のショット領域ＳＡ（露光領域、図２では代表的に１つのショット領域を示している）が設定されている。各ショット領域ＳＡにはそれぞれアライメントマークとしてのＸ軸のウエハマークＷＭＸ及びＹ軸のウエハマークＷＭＹが付設されている。アライメントセンサ４３によって、ウエハＷ上の所定のウエハマークの座標を計測することによって、ウエハＷのアライメントが行われる。

一例として、アライメント処理系２５では、ウエハＷ上の所定配置の複数のウエハマークの座標を統計処理することによって、エンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式でウエハＷ上の全部のショット領域の配列座標が算出される。また、後述のようにアライメントセンサ４３の検出中心Ｂと露光中心（通常は投影領域３３の中心にほぼ等しい）との間隔であるベースライン量が予め計測されている。ベースライン量の情報は、アライメント処理系２５内に記憶されている。アライメント処理系２５では、ウエハＷ上の全部のショット領域に関してベースライン量で補正して求めた配列座標の情報が、主制御装置２３内の統轄制御部に供給される。

また、図１において、ウエハベース３７上に、ウエハステージ３５（露光用ステージ）とは独立に、計測用ステージ３６がエアベアリング等を介してＸ方向及びＹ方向に移動自在に載置されている。計測用ステージ３６は、レチクルのアライメント及びベースライン量（投影領域３３とアライメントセンサ４３との位置関係）の計測や、露光光ＩＬの照射量の計測の際に用いられる。計測用ステージ３６の上面には所定の基準マークが形成された基準マーク板３８が固定されている。基準マーク板３８を含む空間像計測系４８が計測用ステージ３６に組み込まれている。空間像計測系４８の詳細な構成の一例は、特開２００２−１４００５号公報（対応する米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書）に記載されている。計測用ステージ３６には照射量計測用の照射量センサ（不図示）も組み込まれている。基準マーク板３８の上面は投影光学系ＰＬの像面と同じ高さに設定されている。後述のように本実施形態の投影露光装置は液浸型であり、基準マーク板３８の上面を矩形の枠で囲んだ領域が、液体が供給される水没エリア３６ａとされている。

ウエハステージ３５及び計測用ステージ３６はそれぞれ不図示のＸ軸ガイドに沿ってリニアモータによってＸ方向に駆動されるとともに、それらのＸ軸ガイドが不図示のＹ軸ガイドに沿ってリニアモータによってＹ方向に駆動されるように構成されている。それらのリニアモータを含む駆動機構が駆動系４１として図示されている。計測用ステージ３６及び駆動系４１が、投影領域とアライメント系との位置関係を計測する計測機構に対応している。主制御装置２３内のステージ制御部が駆動系４１の動作を制御するためには、ウエハステージ３５及び計測用ステージ３６の移動座標位置（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸等の周りの回転角）を計測する必要がある。そのため、ウエハステージ３５の−Ｘ方向及び−Ｙ方向の側面には平面鏡よりなる移動鏡（不図示）が固定され、計測用ステージ３６の−Ｘ方向の側面、＋Ｙ方向の側面、及び−Ｙ方向の側面にも平面鏡よりなる移動鏡（不図示）が固定されている。ただし、移動鏡を用いる代わりに、各ステージの鏡面加工された側面を移動鏡として用いてもよい。

図２は、ウエハステージ３５及び計測用ステージ３６の移動座標位置を計測するためのウエハ干渉計システムを示す。図２においては、レチクルＲのアライメント及びベースライン量の計測を行うために、投影光学系ＰＬの下方に計測用ステージ３６が位置しており、ウエハステージ３５は、ウエハベース３７上の＋Ｘ方向及び−Ｙ方向の端部のウエハのローディングポジションＬＰに位置している。また、ウエハＷへの露光を行うために、ウエハステージ３５が投影光学系ＰＬの下方に移動したときには、計測用ステージ３６は＋Ｙ方向の待避位置に移動する。

図２において、Ｘ座標計測用として、ウエハベース３７の−Ｘ方向の端部上方の中央にレーザ干渉計４２ＡＸが配置され、これをＹ方向に挟むようにレーザ干渉計４２ＢＸ及び４２ＣＸが配置されている。中央のレーザ干渉計４２ＡＸは、Ｙ方向に所定間隔だけ離れた２軸の計測ビームＬＸ１及びＬＸ２を＋Ｘ方向に照射する。レーザ干渉計４２ＢＸは計測ビームＬＸ３を＋Ｘ方向に照射する。レーザ干渉計４２ＣＸは計測ビームＬＸ４を＋Ｘ方向に照射する。この場合、計測ビームＬＸ１を延長した直線は投影領域３３の中心を通りＺ軸に平行な直線とほぼ交差している。中央のレーザ干渉計４２ＡＸは、投影光学系ＰＬの下方に位置しているウエハステージ３５又は計測用ステージ３６のＸ座標、及びＺ軸の周りの回転角θＺ１を計測する。レーザ干渉計４２ＢＸ及び４２ＣＸは、それぞれ−Ｙ方向のローディングポジションＬＰに移動しているウエハステージ３５及び＋Ｙ方向の待避位置に移動している計測用ステージ３６のＸ座標を計測する。

Ｙ座標計測用として、ウエハベース３７の−Ｙ方向及び＋Ｙ方向の端部上方にそれぞれレーザ干渉計４２ＡＹ及び４２ＢＹが配置されている。レーザ干渉計４２ＡＹは、Ｘ方向に所定間隔だけ離れた２軸の計測ビームＬＹ１及びＬＹ２を＋Ｙ方向に照射するとともに、１軸の計測ビームＬＹ３をウエハステージ３５に向けて＋Ｙ方向に照射する。レーザ干渉計４２ＢＹは、２軸の計測ビームＬＹ４及びＬＹ５を計測用ステージ３６に対して−Ｙ方向に照射する。２軸の計測ビームＬＹ１及びＬＹ２の中心を通る直線、及び２軸の計測ビームＬＹ４及びＬＹ５の中心を通る直線は、それぞれ投影領域３３の中心を通りＺ軸に平行な直線とほぼ交差している。計測ビームＬＹ１及びＬＹ２によって、投影光学系ＰＬの下方に位置しているウエハステージ３５又は計測用ステージ３６のＹ座標、及びＺ軸の周りの回転角θＺ２が計測される。計測ビームＬＹ３によってローディングポジションＬＰにあるウエハステージ３５のＹ座標が計測される。計測ビームＬＹ４及びＬＹ５によって、待避中の計測用ステージ３６のＹ座標及びＺ軸の周りの回転角θＺ３が計測される。

この構成では、一例としてレーザ干渉計４２ＡＸ及び４２ＡＹで計測されるＺ軸の周りの回転角θＺ１及びθＺ２の平均値が、計測対象のステージのＺ軸の周りの回転角となる。レーザ干渉計４２ＡＸ及び４２ＡＹは、実際には更にＹ軸及びＸ軸の周りの回転角計測用の計測ビームも発生している。図２のＸ軸のレーザ干渉計４２ＡＸ，４２ＢＸ，４２ＣＸ及びＹ軸のレーザ干渉計４２ＡＹ，４２ＢＹからウエハ干渉計システムが構成される。ウエハ干渉計システムの計測情報は図１の主制御装置２３内のステージ制御部及び統轄制御部に供給される。ステージ制御部はその計測情報及び統轄制御部からの制御情報に基づいて、駆動系４１の動作を制御する。Ｘ軸のレーザ干渉計４２ＡＸ及びＹ軸のレーザ干渉計４２ＡＹの計測情報は図１のアライメント処理系２５にも供給されている。

本実施形態の投影露光装置は液浸型である。投影光学系ＰＬを走査方向に挟むように、投影光学系ＰＬとウエハＷ（又は基準マーク板３８）との間に純水等の液体を供給するための１対の液体供給回収装置４４Ａ及び４４Ｂ（液体供給機構）が配置されている。走査露光中及びレチクルＲのアライメント中には、液体供給回収装置４４Ａ及び４４Ｂから投影光学系ＰＬと対向する物体との間に液体が供給される。これによって、解像力や焦点深度が改善される。なお、液体供給回収装置４４Ａ及び４４Ｂの詳細な構成は、例えば国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されている。

本実施形態において、図１の主制御装置２３内のステージ制御部は、レチクル干渉計システムによる計測情報に基づいて駆動系２２を最適に制御するレチクル側制御部と、図２のウエハ干渉計システムによる計測情報に基づいて駆動系４１を最適に制御するウエハ側制御部とを含む。走査露光時にレチクルＲとウエハＷとを同期走査するときは、その両方の制御部が各駆動系２２，４１を協調制御する。

次に、図３Ａ及び３Ｂを参照して、図２のレチクルＲ上の照明領域３１とウエハＷ上の投影領域３３との位置関係について説明する。図３Ａは、図２のレチクルＲ上の照明領域３１を示す。図３Ａにおいて、投影光学系ＰＬのレチクルＲ側における円形の照明視野２７ａ内で、光軸ＡＸに対して僅かに−Ｙ方向に外れた位置に、Ｘ方向に長い矩形の照明領域３１が設定されている。照明領域３１の短辺方向（Ｙ方向）がレチクルＲの走査方向と一致している。すなわち、照明領域３１は、Ｘ方向に延びた長軸と、Ｙ方向に延びた短軸とを有する。一方、図３Ｂは図２のウエハＷ上のショット領域ＳＡ（照明領域３１と共役な領域）を示す。図３Ｂにおいて、図２の投影光学系ＰＬの第２対物部５２（縮小投影系）の円形の有効露光フィールド３０ａ内で、光軸ＡＸに対して僅かに−Ｙ方向に外れた位置に、Ｘ方向に長い矩形の投影領域３３が設定されている。

上記の露光装置においては、まず主制御装置２３の制御のもとで、露光準備用計測が行われる。すなわち、レチクルステージ２０上のレチクルＲに対するレチクルアライメントや、アライメントセンサ４３を使用したベースライン量の測定等の準備作業が行われる。このベースライン量は、アライメントセンサ４３の検出中心（指標マークのウエハＷ上への投影像の中心）と、レチクルＲの中心（光軸ＡＸ１に近似する）との間隔であり、アライメントセンサ４３で計測したウエハＷを投影光学系ＰＬによる投影領域に送り込む際の基準値となるものである。

また、ウエハＷに対する露光が第２層目以降の露光であるときには、既に形成されている回路パターンと重ね合わせ精度良く回路パターンを形成するため、アライメンセンサ（基板計測装置）４３を使用したＥＧＡ計測（特開昭６１−４４４２９号公報等に開示されているいわゆるエンハンスト・グローバル・アライメント）により、ウエハＷ上におけるショット領域の配列座標が高精度で検出される。

ウエハＷに対する露光動作は、主制御装置２３により、事前に行われたエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）等のウエハアライメントの結果及び最新のアライメントセンサ４３のベースライン量の計測結果等に基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）へウエハステージＷＳＴが移動されるショット間移動動作と、各ショット領域に対してレチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で転写する走査露光動作とをステップ・アンド・スキャン方式で繰り返すことにより行われる。

このような走査露光を継続すると、照明光（露光光ＩＬ）の照射熱によってレチクルＲが伸縮、又は変形し、これらに応じてウエハＷ上に投影される投影像の倍率が次第に変化し、目標とする投影像が露光されなくなる可能性がある。そのため、投影倍率を補正する。この場合、投影倍率の変更に伴って、投影領域３３の像中心がずれるため、ずれた投影領域３３の位置に合わせてウエハＷの位置（ショット領域ＳＡの位置）を補正する必要がある。

同様に、上述したＥＧＡ計測を実施した結果に基づき、投影倍率を含む結像特性を調整した場合や、パターンが複数のショット領域に転写されたウエハを重ね合わせ計測器等で先に計測しておき、各ショット領域の計測結果に基づいて投影倍率を変更して当該ウエハにパターンを重ね合わせる場合も、投影倍率の変更に伴って、投影領域３３の像中心がずれる。そのため、ずれた投影領域３３の位置に合わせてウエハＷの位置（ショット領域ＳＡの位置）を補正する必要がある。
以下、それぞれの場合について詳述する。

（レチクルＲの伸縮に伴う補正）
ここでは、まず、レチクルＲの伸縮（熱変形）を求める手順について説明する。
なお、レチクルＲの伸縮量（変形量）を算出する方法は、例えば特開平１１−１９５６０２号公報に詳述されているため、ここでは簡単に説明する。
このレチクル伸縮は、照明光（露光光ＩＬ）の照射量を計測することで算出する。具体的には、レチクル伸縮は、レチクルＲの温度分布に依存して発生するため、熱変形量を計算するために、レチクルＲの或る時点における温度分布を求める。この温度分布を計算する方法として、レチクルＲを所定の有限な要素に分解し、各点の温度変化を差分法、又は有限要素法等により計算する。

図４はレチクルＲのパターン領域６１を走査方向（Ｙ方向）に５分割、非走査方向（Ｘ方向）に４分割、即ち、５×４個の２０ブロックに分割した状態を示す。図４において、分割されたブロックをブロックＢ１〜Ｂ２０とし、また、各ブロックＢ１〜Ｂ２０の中心点をＰ１〜Ｐ２０とする。なお、分割数、及び計算方法の選択は最終的に必要な精度やコンピュータの計算速度等から決定すればよく、本実施形態ではパターン領域６１を便宜的に２０分割した。
レチクルＲのブロックＢ１〜Ｂ２０が互いに同一な照度で照明された場合であっても、レチクルＲに吸収される熱量はパターン存在率の分布によりブロックＢ１〜Ｂ２０ごとに異なる。このため、レチクルＲ上のブロックＢ１〜Ｂ２０ごとにパターン存在率を求める必要がある。但し、吸収される熱量は各ブロック内においては均一であると仮定する。

各ブロックＢ１〜Ｂ２０内のパターン存在率は、図１に示したインテグレータセンサ９の検出結果と、計測用ステージ３６に設けられた照射量センサ（不図示）の検出結果との比から求められる。そのためには先ず、図４のレチクルＲと同じ形状でパターンの全く描かれていないレチクル（テストレチクル）を、ブロックＢ１〜Ｂ４の走査方向の中心が露光光ＩＬの照明領域３１の中心にほぼ合致するように位置決めする。次に、図１に示した計測用ステージ３６を移動させて、照射量センサの中心を投影光学系ＰＬによる投影領域３３のほぼ中心に送り込む。そして、そのテストレチクル等を介して照射量センサに到達する露光光の照射量を測定する。

その後、可動ブラインド１５Ｂの開口部の形状を変更して、ブロックＢ１だけを照明するようにして、反射光検出系１０の出力を測定する。これと同時にインテグレータセンサ９の出力も測定する。以下、可動ブラインド１５Ｂの開口部の形状を変更して、順次ブロックＢ２〜Ｂ４のそれぞれを照明し、各ブロックＢ２〜Ｂ４を照明した状態で、反射光検出系１０及びインテグレータセンサ９の出力を測定する。その後、レチクルステージ２０を駆動して、図４の次列のブロックＢ５〜Ｂ８の中心を露光光の照明領域の中心付近に位置決めし、可動ブラインド１５Ｂを介して順次ブロックＢ５〜Ｂ８を照明してそれぞれ反射光検出系１０及びインテグレータセンサ９の出力を測定する。更に、同様の測定を次列以降のブロックＢ９〜Ｂ１２，Ｂ１３〜Ｂ１６，Ｂ１７〜Ｂ２０においても実行する。

次に、実露光用のパターンの描かれているレチクルＲについても、上述のテストレチクルと同様の測定を繰り返し、ブロックＢ１〜Ｂ２０毎に照射量センサ及びインテグレータセンサ９の出力を測定する。そして、パターンの描かれていないテストレチクルでの照射量センサの出力とインテグレータセンサ９の出力との比、及びパターンの描かれているレチクルＲでの照射量センサの出力とインテグレータセンサ９の出力との比に基づいて、レチクルＲ上のパターン存在率をブロックＢ１〜Ｂ２０毎に求める。なお、本実施形態ではパターン存在率測定において、パターンの全く描かれていないテストレチクルを使用したが、レチクルステージ２０上にレチクルＲの無い状態で、照射量センサとインテグレータセンサ９との出力比を求めても良い。この場合、テストレチクルを準備する必要がないため、露光工程のスループットが向上し、更に製造コストも低下するという利点がある。

続いて、各ブロックＢ１〜Ｂ２０のパターン存在率に基づいて各ブロックの熱吸収量を計算する。各ブロックは照明光（露光光ＩＬ）の照度（エキシマレーザ光源１のパワーに比例する）とパターン存在率とに比例して熱量を吸収する。吸収された熱量は空気中、あるいはレチクルステージ２０へ放射や拡散によって移動する。各ブロック間においても熱移動が生じる。そこで、主制御装置２３は、各ブロックのパターン存在率、照明光（露光光ＩＬ）の照度（インテグレータセンサ９の出力に対応）、露光装置における空気の温度、レチクルステージ２０の温度等を用いて、所定の計算式によりレチクルＲの温度分布を算出する。
主制御装置２３は、求めた温度分布とレチクルＲ（例えば石英ガラス）の線膨張係数とから、各ブロックＢ１〜Ｂ２０の中心点Ｐ１〜Ｐ２０の相互の距離の変化を求め、伸縮計測装置としてレチクルＲ上の各点の変位（すなわち伸縮量）を決定する。

次に、求めたレチクルＲの各ブロックＢ１〜Ｂ２０の中心点Ｐ１〜Ｐ２０の移動量を各成分に分解する。図５は、レチクルＲのＹ座標と分解された熱変形量の各成分との関係の一例とそれに応じた補正量とを示す。図５の（ａ）〜（ｇ）部において、横軸はレチクルＲの走査方向の位置（Ｙ座標）を表し、縦軸はＹ座標に対応するレチクルＲの各熱変形量、又は補正量を表す。また、点線の曲線Ｃ１〜Ｃ７がそれぞれ変形量の計算値を表し、実線の曲線Ｄ１〜Ｄ７がそれぞれ対応する補正量を表している。図５の（ａ）部のＸ倍率１は、図４の外側の中心点Ｐ１とＰ４とのＸ方向への移動量から算出される倍率変化量である。図５の（ｂ）部のＸ倍率２は、内側の中心点Ｐ２とＰ３とのＸ方向への移動量から算出される倍率変化量である。図５の（ｃ）部のＸ倍率傾斜１は、外側の中心点Ｐ１とＰ４とのＸ方向への移動量の差から算出される値である。図５の（ｄ）部のＸ倍率傾斜２は、内側の中心点Ｐ２とＰ３とのＸ方向への移動量の差から算出される値である。

レチクルＲのパターン存在率の分布に偏りがある場合、例えばブロックＢ１，Ｂ２でパターン存在率が大きく、ブロックＢ３，Ｂ４でパターン存在率が小さい場合には、レチクルＲの熱変形量はブロックＢ３，Ｂ４側で大きくなり、Ｘ方向の倍率に偏りが現れる。図５の（ｅ）部のＹシフトは、図４の中心点Ｐ１〜Ｐ４の平均的なＹ方向への移動量を表す。図５の（ｆ）部の回転は、中心点Ｐ１〜Ｐ４のＹ方向への移動量と各像高の関係とを直線近似することで求められる回転角を表す。図５の（ｇ）部のＸシフトは、中心点Ｐ１〜Ｐ４の平均的なＸ方向への移動量を表している。上述の各成分は、レチクルＲを計算上でＹ方向に順次所定ステップ量だけ移動するごとに算出される。

次に、求めた各成分を所定の計算式を用いてＹ座標の関数として表す。
これらの結像特性の関数化された各成分は、主制御装置２３内の記憶部に記憶される。主制御装置２３は、一例として記憶された各成分を相殺するように、レンズコントローラＬＣを介して投影光学系ＰＬの倍率をそれぞれ変更する。

このように投影倍率を変更した際には、レチクルＲの中心（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ１）と投影光学系ＰＬの投影領域３３の中心とが異なることから、投影領域３３の位置が若干ずれる像シフトが生じる可能性がある。この場合、主制御装置２３は、算出装置として投影倍率の変更に伴う投影領域３３の中心のずれ量を算出する。この算出されたずれ量に基づいて、主制御装置２３内のステージ制御部（補正装置）が駆動系４１を用いてウエハステージ３５を制御して、ウエハＷの位置をＸ方向及びＹ方向のそれぞれについて補正する。

以下、Ｘ方向及びＹ方向の補正について説明する。
（Ｘ方向補正）
Ｘ方向に関する倍率変化をΔＸ、上述した中心の偏心量をｋとする。主制御装置２３は、下式を用いて像シフト量Ｓを算出する。
Ｓ＝ｋ×ΔＸ …（１）
ステージ制御部は位置制御装置として、予め設定されているウエハＷ上のショット領域ＳＡの位置を、上記式（１）で算出された像シフト量Ｓで補正したＸ方向の位置に位置決めする。
このとき、レチクルＲのブロックＢ１〜Ｂ４が照明されている際には、照明領域に対してブロックＢ１〜Ｂ４の中心点Ｐ１〜Ｐ４のＸシフト量が照明領域中心でのシフト量となるようにＹ座標に応じてＸシフト量（補正量）を制御する。

なお、上記のように、露光処理中にリアルタイムでＸ方向の位置を補正するのではなく、ショット毎に像シフト量を補正する手順としてもよい。この場合には、例えば上記のベースライン量を用いてウエハＷ上のショット領域ＳＡを投影領域３３に位置決めする際に、ベースライン量に像シフト量を加算した駆動量で位置決めしたり、像シフト量により補正したベースライン量を用いてウエハを送り込む構成としてもよい。

（Ｙ方向補正）
走査方向であるＹ方向の像シフト量を補正するには、レチクルＲとウエハＷとの相対速度をレチクルＲのＹ座標に応じて変更する。具体的に、上述のようにＹ座標に応じてＹシフト量を求め、Ｙ座標に応じてそのＹシフト量を相殺するようにレチクルＲの走査速度（レチクルとウエハとの速度比、同期移動速度）を変更して補正を行う。
例えば照明光の吸収によりレチクルＲがＹ方向に膨張したようにＹシフトが発生しているときは、ウエハＷ（ウエハステージ３５）の走査速度を低速にし、その逆の場合は、ウエハＷ（ウエハステージ３５）の走査速度を高速にする。
なお、図５の（ｆ）部の回転成分を補正する場合には、レチクルＲとウエハＷとの相対回転量を変更することで補正できる。即ち、レチクルステージ２０上を介してレチクルＲを回転するか、ウエハステージ３５を介してウエハＷをθＺ方向（Ｚ軸周りの回転方向）に回転させればよい。
このようにして、レチクルの伸縮を補正するために投影倍率を変更した場合にも、像シフト量を補正した状態で露光処理を実施することができる。

（ＥＧＡ計測に伴う補正）
上述したように、ウエハＷに対する露光が第２層目以降の露光であるときには、既に形成されている回路パターンと重ね合わせ精度良く回路パターンを形成するため、アライメンセンサ４３を使用してウエハＷ上の不図示のウエハマーク（基板マーク）を計測するＥＧＡ計測が行われる。また、主制御装置２３においてウエハＷ上におけるショット領域の配列座標とともに、倍率補正値が求められる。主制御装置２３は、求めた倍率補正値が反映されるようにレンズコントローラＬＣを介して投影光学系ＰＬの倍率を変更させる。

この倍率変更に伴って、レチクル伸縮の場合と同様に像シフトが生じるため、本実施形態では主制御装置２３が算出装置として、まず上記の式（１）を用いて像シフト量Ｓを算出する。また、主制御装置２３は、ステージ制御部に対して指令を出し、Ｘ方向についての像シフト量をウエハＷ（ウエハステージ３５）の位置調整により補正する。この場合、上記のベースライン量を用いてウエハＷ上のショット領域ＳＡを投影領域３３に位置決めする際に、ベースライン量に像シフト量を加算した駆動量で位置決めしたり、像シフト量により補正したベースライン量を用いてウエハを送り込む構成とすればよい。

主制御装置２３は、Ｙ方向の像シフト量についても、レチクル伸縮の場合と同様にウエハＷ（ウエハステージ３５）の走査速度調整により補正させる。なお、回転方向成分を補正する場合も、レチクル伸縮の場合と同様である。
このようにして、ＥＧＡ計測に基づき投影倍率を変更した場合にも、像シフト量を補正した状態で露光処理を実施することができる。
なお、このＥＧＡ計測に伴う補正は、ＥＧＡ計測を実施する毎に行われる。

（全ショット領域計測に伴う補正）
上記ＥＧＡ計測に伴う補正においては、複数のショット領域の中、ＥＧＡ計測を実施するショット領域のウエハマークを計測する手順としたが、全ショット領域についてウエハマークを計測し、この計測結果に基づいてパターンを重ね合わせる手順を採る際に、投影倍率を変更する場合でも本発明を適用できる。

例えば特開２００１−３４５２４３号公報に記載されているように、ロット内のｎ枚目（ｎ≧２）より前のウエハについては、全ショット領域の位置を検出し、各位置ずれ量を非線形成分と線形成分とに分離し、その位置ずれ量と所定の評価関数とを用いてウエハの非線形歪みを評価し、その評価結果に基づいて決定された補完関数に基づいて全ショットの位置ずれ量の非線形成分を算出する。一方、ｎ枚目以降のウエハについては、ＥＧＡ計測により位置ずれ量の線形成分を補正した全ショットの位置座標を算出し、その線形成分を補正した全ショットの位置座標と、上で算出された非線形成分とに基づいてショットの位置を検出しパターンを重ね合わせる。こうした手順とした場合に、投影倍率を変更する際に本発明を適用できる。

あるいは、特開２００２−３５３１２１号公報に記載されているように、基板に関連する複数の条件のそれぞれについて、重ね合わせ計測器等により基準ウエハ上の全ショット領域について重ね合わせ誤差を計測する。これにより、実ウエハ上の複数のショット領域各々の設計値に対する位置ずれ量の非線形成分を補正するための補正マップを、予め用意する。また、露光に先立って、指定されたショットデータ等に対応する補正マップを選択し、ウエハ交換、サーチアライメント、ＥＧＡウエハアライメントにより全てのショット領域の配列座標を算出する。その配列座標と補正マップとに基づいて、ウエハを移動して各ショット領域に対して露光を行う。この場合にも、投影倍率を変更する際に本発明を適用できる。

すなわち、ショット領域毎に投影倍率を変更する際に、上記と同様に像シフトが生じる。
そのため、主制御装置２３は、算出した投影倍率の変更量に基づき、結像特性補正装置５１を介して投影光学系ＰＬの倍率を変更させるとともに、上記の式（１）を用いて算出した像シフト量Ｓをステージ制御部に対して出力する。これにより、Ｘ方向についての像シフト量はウエハＷ（ウエハステージ３５）の位置調整により補正される。Ｙ方向の像シフト量は、上記の場合と同様にウエハＷ（ウエハステージ３５）の走査速度調整により補正される。
この場合も、上記のベースライン量を用いてウエハＷ上のショット領域ＳＡを投影領域３３に位置決めする際に、ベースライン量に像シフト量を加算した駆動量で位置決めしたり、像シフト量により補正したベースライン量を用いてウエハを送り込む構成とすればよい。

以上説明したように、本実施の形態では、レチクルＲの伸縮に伴う補正やＥＧＡ計測に伴う補正、さらに全ショット領域計測に伴う補正の際に、投影光学系ＰＬの投影倍率を変更する。投影領域３３の中心位置がずれる場合でも、このずれ量に応じてウエハＷのショット領域ＳＡの位置を補正する。そのため、像シフト対策で別途光学素子を設けたり、投影倍率の変更毎にベースライン量を計測する必要がなくなり、スループットの低下を招くことなく高精度の露光処理を実施することが可能になる。
また、本実施形態では、照明光の吸収によるレチクルＲの熱変形に起因する結像特性の変化を高精度に補正することができ、パターンの転写精度が低下することを防止できる。

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

例えば、上記実施形態では、レチクルＲの伸縮に伴う補正やＥＧＡ計測に伴う補正、さらに全ショット領域計測に伴う補正を行う際に投影倍率を変更する場合に本発明を適用する例を示したが、これに限定されるものではなく、レチクルアライメントを実施した際に投影倍率を変更する場合にも適用可能である。

具体的には、例えば露光光をレチクルＲ上に描画されたアライメントマークに照射し、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラなどで撮像したアライメントマークの画像データを画像処理してマーク位置を計測するＶＲＡ（Visual Reticle Alignment）方式や、計測用ステージ３６に搭載された空間像計測（ＡＩＳ）により、レチクルＲ（パターン）の位置、倍率等を計測し、計測した倍率に基づき投影光学系ＰＬの投影倍率を変更する際に本発明を適用し、算出した像ソフト量に基づいてウエハＷ上のショット領域ＳＡの位置を補正する構成としてもよい。
なお、このレチクルアライメントによる投影倍率の変更、及び倍率変更に伴う露光位置の補正は、上述したベースライン量の計測毎や、露光処理を施すウエハのロット先頭、または適宜ロットの途中で実施される。

上記実施形態のアライメントセンサ４３としては、ハロゲンランプ等を光源とする波長帯域幅の広い光で照明し、ＣＣＤカメラなどで撮像したアライメントマークの画像データを画像処理してマーク位置を計測するＦＩＡ（Field Image Alignment）方式の他に、レーザ光をウェハ上のドット列状のアライメントマークに照射し、そのマークにより回折または散乱された光を用いてマーク位置を検出するＬＳＡ（Laser Step Alignment）方式や、あるいはウェハ上の回折格子状のアライメントマークにピッチ方向に対照的に傾斜した２つのコヒーレントビームを照射し、発生した２つの回折光を干渉させ、その位相からアライメントマークの位置を計測するＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment）方式を用いてもよい。

露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置にも広く適当できる。

基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）、またはフィルム部材等が適用される。また、基板はその形状が円形に限られるものでなく、矩形など他の形状でもよい。

また、本発明が適用される露光装置の光源には、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（１５７ｎｍ）等のみならず、ｇ線（４３６ｎｍ）及びｉ線（３６５ｎｍ）を用いることができる。さらに、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでもよい。また、上記実施形態では、反射屈折型の投影光学系を例示したが、これに限定されるものではなく、投影光学系の光軸（レチクル中心）と投影領域の中心とが異なる位置に設定される屈折型の投影光学系にも適用可能である。

液浸露光に用いられる液体としては、水（純水）を用いてもよいし、水以外のもの、例えば過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）やフッ素系オイル等のフッ素系流体、あるいはセダー油などを用いてもよい。また、液体としては、水よりも露光光に対する屈折率が高い液体、例えば屈折率が１．６〜１．８程度のものを使用してもよい。更に、石英や蛍石よりも屈折率が高い（例えば１．６以上）材料で終端光学素子ＦＬを形成してもよい。ここで、純水よりも屈折率が高い（例えば１．５以上）の液体ＬＱとしては、例えば、屈折率が約１．５０のイソプロパノール、屈折率が約１．６１のグリセロール（グリセリン）といったＣ−Ｈ結合あるいはＯ−Ｈ結合を持つ所定液体、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体（有機溶剤）、あるいは屈折率が約１．６０のデカリン(Decalin: Decahydronaphthalene)などが挙げられる。また、液体ＬＱは、これら液体のうち任意の２種類以上の液体を混合したものでもよいし、純水にこれら液体の少なくとも１つを添加（混合）したものでもよい。さらに、液体ＬＱは、純水にＨ^＋、Ｃｓ^＋、Ｋ^＋、Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−、ＰＯ_４ ^２−等の塩基又は酸を添加（混合）したものでもよいし、純水にＡｌ酸化物等の微粒子を添加（混合）したものでもよい。なお、液体としては、光の吸収係数が小さく、温度依存性が少なく、投影光学系、及び／又は基板の表面に塗布されている感光材（又はトップコート膜あるいは反射防止膜など）に対して安定なものであることが好ましい。液体として、超臨界流体を用いることも可能である。また、基板には、液体から感光材や基材を保護するトップコート膜などを設けることができる。また、終端光学素子を、例えば石英（シリカ）、あるいは、フッ化カルシウム（蛍石）、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、フッ化リチウム、及びフッ化ナトリウム等のフッ化化合物の単結晶材料で形成してもよいし、石英や蛍石よりも屈折率が高い（例えば１．６以上）材料で形成してもよい。屈折率が１．６以上の材料としては、例えば、国際公開第２００５／０５９６１７号パンフレットに開示されるサファイア、二酸化ゲルマニウム等、あるいは、国際公開第２００５／０５９６１８号パンフレットに開示される塩化カリウム（屈折率は約１．７５）等を用いることができる。

液浸法を用いる場合、例えば、国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレット（対応米国特許公開第２００５／０２４８８５６号）に開示されているように、終端光学素子の像面側の光路に加えて、終端光学素子の物体面側の光路も液体で満たすようにしてもよい。さらに、終端光学素子の表面の一部（少なくとも液体との接触面を含む）又は全部に、親液性及び／又は溶解防止機能を有する薄膜を形成してもよい。なお、石英は液体との親和性が高く、かつ溶解防止膜も不要であるが、蛍石は少なくとも溶解防止膜を形成することが好ましい。

上記各実施形態では、干渉計システムを用いて、マスクステージ及び基板ステージの位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えば基板ステージの上面に設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。この場合、干渉計システムとエンコーダシステムの両方を備えるハイブリッドシステムとし、干渉計システムの計測結果を用いてエンコーダシステムの計測結果の較正（キャリブレーション）を行うことが好ましい。また、干渉計システムとエンコーダシステムとを切り替えて用いる、あるいはその両方を用いて、ステージの位置制御を行うようにしてもよい。

上記各実施形態では、パターンを形成するためにマスクを用いたが、これに代えて、可変のパターンを生成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはパターンジェネレータとも呼ばれる）を用いることができる。電子マスクとして、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器：Spatial Light Modulator (ＳＬＭ)とも呼ばれる）の一種であるＤＭＤ（Deformable Micro-mirror Device又はDigital Micro-mirror Device）を用い得る。ＤＭＤは、所定の電子データに基づいて駆動する複数の反射素子（微小ミラー）を有し、複数の反射素子は、ＤＭＤの表面に２次元マトリックス状に配列され、かつ素子単位で駆動されて露光光を反射、偏向する。各反射素子はその反射面の角度が調整される。ＤＭＤの動作は、制御装置により制御され得る。制御装置は、基板上に形成すべきパターンに応じた電子データ（パターン情報）に基づいてＤＭＤの反射素子を駆動し、照明系により照射される露光光を反射素子でパターン化する。ＤＭＤを使用することにより、パターンが形成されたマスク（レチクル）を用いて露光する場合に比べて、パターンが変更されたときに、マスクの交換作業及びマスクステージにおけるマスクの位置合わせ操作が不要になる。なお、電子マスクを用いる露光装置では、マスクステージを設けず、基板ステージによって基板をＸ軸及びＹ軸方向に移動するだけでもよい。なお、ＤＭＤを用いた露光装置は、例えば特開平８−３１３８４２号公報、特開２００４−３０４１３５号公報、米国特許第６,７７８,２５７号公報に開示されている。

なお、法令で許容される限りにおいて、上記各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許などの開示を援用して本文の記載の一部とする。

また、上記実施形態の露光装置は、各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およ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、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図６は、マイクロデバイス（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）の製造例のフローチャートを示す図である。
まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（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Ｓ１１（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（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（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Ｓ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等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Ｓ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロ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マイクロデバイスが完成し、これが出荷される。

図７は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ２１（酸化ステップ）おいては、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（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Ｓ２３（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Ｓ２４（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Ｓ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理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、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップＳ２８（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Ｓ２９（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。これらの前処理工程と後処理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。

また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハ等ヘ回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平１１−１９４４７９号、特開２０００−１２４５３号、特開２０００−２９２０２号等に開示されている。

Claims (13)

1. マスクのパターンを所定の投影倍率で基板上の所定の露光領域に投影する投影光学系であり、前記投影光学系の光軸中心と前記パターンが投影される投影領域の中心とが異なる位置に設定された前記投影光学系と、
   前記投影光学系の投影倍率を変更する倍率変更装置と、
   前記投影倍率の変更に伴う前記投影領域の中心のずれ量を算出する算出装置と、
   前記投影領域の中心のずれ量に基づいて、前記露光領域の位置情報を補正する補正装置とを有する露光装置。
2. 請求項１記載の露光装置において、
   前記基板に形成された基板マークを計測する基板計測装置をさらに有し、
   前記算出装置は、前記基板計測装置の計測結果から求められる前記投影倍率の変更情報に基づいて前記ずれ量を算出する露光装置。
3. 請求項１記載の露光装置において、
   前記マスクに形成されたマスクマークを計測するマスク計測装置をさらに有し、
   前記算出装置は、前記マスク計測装置の計測結果から求められる前記投影倍率の変更情報に基づいて前記ずれ量を算出する露光装置。
4. 請求項１記載の露光装置において、
   前記マスクの伸縮に関する情報を計測する伸縮計測装置をさらに有し、
   前記算出装置は、前記伸縮計測装置の計測結果から求められる前記投影倍率の変更情報に基づいて前記ずれ量を算出する露光装置。
5. 請求項２記載の露光装置において、
   前記補正装置は、前記基板計測装置の計測結果から求められる前記露光領域の位置情報を前記ずれ量に基づいて補正する露光装置。
6. 請求項３記載の露光装置において、
   前記補正装置は、前記マスク計測装置の計測結果から求められる前記マスクの位置情報を前記ずれ量に基づいて補正することにより、前記露光領域の位置情報を補正する露光装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の露光装置において、
   前記マスクと前記基板との位置を制御する位置制御装置をさらに有し、
   前記位置制御装置は、補正された前記露光領域の位置情報に基づいて前記マスクと前記基板との相対位置を制御する露光装置。
8. 請求項７記載の露光装置において、
   前記露光装置は、前記マスクと前記基板とを同期移動させつつ前記基板上に前記マスクのパターンを転写する走査型露光装置である露光装置。
9. 請求項８に記載の露光装置において、
   前記パターンが投影される投影領域はスリット状である露光装置。
10. 請求項９に記載の露光装置において、
    前記投影光学系は、反射屈折系である露光装置。
11. 請求項８記載の露光装置において、
    前記位置制御装置は、補正された前記露光領域の位置情報に基づいて前記マスクと前記基板との同期移動速度を制御する露光装置。
12. マスクのパターンを所定の投影倍率で所定の露光領域に投影する投影光学系の光軸中心と前記パターンが投影される投影領域の中心とを異なる位置に設定して露光を行うステップと、
    前記投影光学系の投影倍率を変更するステップと、
    前記投影倍率の変更に伴う前記投影領域の中心のずれ量を算出するステップと、
    前記投影領域の中心のずれ量に基づいて、前記露光領域の位置情報を補正するステップとを有する露光方法。
13. リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、
    前記リソグラフィ工程において請求項１２記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。

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