JP2004340659A - 計測軸間隔計測装置、計測軸間隔計測方法、多軸干渉計、露光装置及び露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多軸干渉計の計測軸間隔を正確に計測する。
【解決手段】計測用ビーム光源１８から射出された軸間隔計測用ビームを多軸干渉計１０の第１の計測軸に含まれる第１のコーナキューブ３６又は第２の計測軸に含まれる第２のコーナキューブ４４に導く導光手段と、第１又は第２のコーナキューブにより反射された軸間隔計測用ビームを検出する検出手段１８と、検出手段により検出された軸間隔計測用ビームが第１又は第２のコーナキューブの頂点３６ａ、４８ａにより反射されたことを判別する判別手段と、判別手段により第１及び第２のコーナキューブの頂点により反射されたとそれぞれ判別された軸間隔計測用ビームの位置を計測する計測手段と、計測手段により計測された第１及び第２のコーナキューブの頂点により反射された軸間隔計測用ビームの位置に基づいて多軸干渉計の第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を算出する軸間隔算出手段とを備える。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多軸レーザ干渉計等の計測軸間隔を計測する計測軸間隔計測装置及び計測軸間隔計測方法、該計測軸間隔計測装置を備える多軸干渉計、該多軸干渉計を備える露光装置及び該露光装置を用いた露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子や液晶表示素子等を製造する際に用いられる投影露光装置においては、２つの部材間の相対変位を高精度に制御する必要がある。近年、液晶基板の大型化に対応するために大型基板を一括走査露光する投影光学装置が開発されている。この投影露光装置においては、複数の当倍正立の投影光学ユニットから構成された投影光学系に対してマスクとウエハとを一体的に相対移動させることによって、マスクパターンをウエハに対して一括的に転写する。マスクステージ及びウエハステージの走査方向の移動量を計測する干渉計としては、ステージの移動量が大きい状態においてステージがある程度回転しても移動鏡に対する入射ビームと射出ビームの角度ずれが発生しないとの理由から、移動鏡としてコーナーキューブを用いる干渉計が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２６５０８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、マスクステージ及びウエハステージの傾きは、多軸干渉計により計測された２つの計測軸の計測値と２つの計測軸の間隔（計測点間隔）とを用いて演算により求められている。従って、２つの計測軸の間隔を正確に求める必要がある。
【０００５】
この発明の課題は、多軸干渉計の計測軸間隔を正確に計測することができる計測軸間隔計測装置及び計測軸間隔計測方法、該計測軸間隔計測装置を備える多軸干渉計、該多軸干渉計を備える露光装置及び該露光装置を用いた露光方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の計測軸間隔計測装置は、軸間隔計測用ビームを射出する計測用ビーム光源と、前記計測用ビーム光源から射出された軸間隔計測用ビームを多軸干渉計の第１の計測軸に含まれる第１のコーナキューブ又は前記多軸干渉計の第２の計測軸に含まれる第２のコーナキューブに導く導光手段と、前記第１のコーナキューブ又は前記第２のコーナキューブにより反射された前記軸間隔計測用ビームを検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記軸間隔計測用ビームが前記第１のコーナキューブの頂点又は前記第２のコーナキューブの頂点により反射されたことを判別する判別手段と、前記判別手段により前記第１のコーナキューブの頂点により反射されたと判別された前記軸間隔計測用ビームの位置、及び前記判別手段により前記第２のコーナキューブの頂点により反射されたと判別された前記軸間隔計測用ビームの位置を計測する計測手段と、前記計測手段により計測された前記第１のコーナキューブの頂点により反射された前記軸間隔計測用ビームの位置、及び前記第２のコーナキューブの頂点により反射された前記軸間隔計測用ビームの位置に基づいて前記多軸干渉計の前記第１の計測軸と前記第２の計測軸との間隔を算出する軸間隔算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の計測軸間隔計測装置は、前記計測用ビーム光源及び前記検出手段が一体的に構成されていることを特徴とする。
【０００８】
この請求項１及び請求項２に記載の計測軸間隔計測装置によれば、多軸干渉計の第１の計測軸に含まれる第１のコーナーキューブの頂点により反射された軸間隔計測用ビームの位置及び多軸干渉計の第２の計測軸に含まれる第２のコーナーキューブの頂点により反射された軸間隔計測用ビームの位置を計測し、その計測値に基づいて多軸干渉計の第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を正確に算出することができる。従って、多軸干渉計による第１の計測軸と第２の計測軸の干渉計測値、及び計測軸間隔計測装置により算出された第１の計測軸と第２の計測軸との間隔に基づいて、基板ステージやマスクステージの傾きを正確に求めることができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の計測軸間隔計測装置は、多軸干渉計の計測軸間隔を計測するための計測用ビームを射出する計測用ビーム光源と、前記多軸干渉計から射出される前記計測用ビームを検出する検出手段と、前記検出手段の所定位置において前記計測用ビームが検出されたことを判別する判別手段と、前記判別手段により前記検出手段の所定位置において検出されたと判別された前記多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第１の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、前記判別手段により前記検出手段の所定位置において検出されたと判別された前記多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第２の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、前記判別手段により前記検出手段の所定位置において検出されたと判別された前記多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第３の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、及び前記判別手段により前記検出手段の所定位置において検出されたと判別された前記多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第４の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置を計測する計測手段と、前記検出手段の所定位置において検出された前記多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第１の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、前記検出手段の所定位置において検出された前記多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第２の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、前記検出手段の所定位置において検出された前記多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第３の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、及び前記検出手段の所定位置において検出された前記多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第４の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置に基づいて前記多軸干渉計の前記第１の計測軸と前記第２の計測軸との間隔を算出する軸間隔算出手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この請求項３に記載の計測軸間隔計測装置によれば、多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第１の光路を介して射出された計測用ビームの位置、多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第２の光路を介して射出された計測用ビームの位置、多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第３の光路を介して射出された計測用ビームの位置、及び多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第４の光路を介して射出された計測用ビームの位置を計測し、その計測値に基づいて多軸干渉計の第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を正確に算出することができる。従って、多軸干渉計による第１の計測軸と第２の計測軸の干渉計測値、及び計測軸間隔計測装置により算出された第１の計測軸と第２の計測軸との間隔に基づいて、基板ステージやマスクステージの傾きを正確に求めることができる。
【００１１】
また、請求項４に記載の計測軸間隔計測方法は、計測用ビーム光源から射出された軸間隔計測用ビームを多軸干渉計の第１の計測軸に含まれる第１のコーナキューブ又は前記多軸干渉計の第２の計測軸に含まれる第２のコーナキューブに導く導光工程と、前記第１のコーナキューブ又は前記第２のコーナキューブにより反射された前記軸間隔計測用ビームを検出する検出工程と、前記検出工程により検出された前記軸間隔計測用ビームが前記第１のコーナキューブの頂点又は前記第２のコーナキューブの頂点により反射されたことを判別する判別工程と、前記判別工程により前記第１のコーナキューブの頂点により反射されたと判別された前記軸間隔計測用ビームの位置、及び前記判別工程により前記第２のコーナキューブの頂点により反射されたと判別された前記軸間隔計測用ビームの位置を計測する計測工程と、前記計測工程により計測された前記第１のコーナキューブの頂点により反射された前記軸間隔計測用ビームの位置、及び前記第２のコーナキューブの頂点により反射された前記軸間隔計測用ビームの位置に基づいて前記多軸干渉計の前記第１の計測軸と前記第２の計測軸との間隔を算出する軸間隔算出工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この請求項４に記載の計測軸間隔計測方法によれば、多軸干渉計の第１の計測軸に含まれる第１のコーナーキューブの頂点により反射された軸間隔計測用ビームの位置及び多軸干渉計の第２の計測軸に含まれる第２のコーナーキューブの頂点により反射された軸間隔計測用ビームの位置を計測し、その計測値に基づいて多軸干渉計の第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を正確に算出することができる。従って、多軸干渉計による第１の計測軸と第２の計測軸の干渉計測値、及び計測軸間隔計測方法により算出される第１の計測軸と第２の計測軸との間隔に基づいて、基板ステージやマスクステージの傾きを正確に求めることができる。
【００１３】
また、請求項５に記載の計測軸間隔計測方法は、多軸干渉計の計測軸間隔を計測するための計測用ビームを該多軸干渉計に導く導光工程と、前記多軸干渉計から射出される前記計測用ビームを検出装置において検出する検出工程と、前記検出工程において検出された前記計測用ビームが前記検出装置の所定位置において検出されたことを判別する判別工程と、前記判別工程により前記検出装置の所定位置において検出されたと判別された前記多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第１の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、前記判別工程により前記検出装置の所定位置において検出されたと判別された前記多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第２の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、前記判別工程により前記検出装置の所定位置において検出されたと判別された前記多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第３の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、及び前記判別工程により前記検出装置の所定位置において検出されたと判別された前記多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第４の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置を計測する計測工程と、前記検出装置の所定位置において検出された前記多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第１の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、前記検出装置の所定位置において検出された前記多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第２の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、前記検出装置の所定位置において検出された前記多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第３の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、及び前記検出装置の所定位置において検出された前記多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第４の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置に基づいて前記多軸干渉計の前記第１の計測軸と前記第２の計測軸との間隔を算出する軸間隔算出工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
この請求項５に記載の計測軸間隔計測方法によれば、多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第１の光路を介して射出された計測用ビームの位置、多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第２の光路を介して射出された計測用ビームの位置、多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第３の光路を介して射出された計測用ビームの位置、及び多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第４の光路を介して射出された計測用ビームの位置を計測し、その計測値に基づいて多軸干渉計の第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を正確に算出することができる。従って、多軸干渉計による第１の計測軸と第２の計測軸の干渉計測値、及び計測軸間隔計測方法により算出される第１の計測軸と第２の計測軸との間隔に基づいて、基板ステージやマスクステージの傾きを正確に求めることができる。
【００１５】
また、請求項６に記載の多軸干渉計は、被計測物体に向けて複数の計測軸を形成する多軸干渉計であって、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の計測軸間隔計測装置を備えることを特徴とする。
【００１６】
この請求項６に記載の多軸干渉計によれば、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の計測軸間隔計測装置を備えているため、第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を正確に算出することができ、被計測物体の傾きを正確に算出することができる。
【００１７】
また、請求項７に記載の露光装置は、マスクに形成された転写パターンを感光性基板に転写する露光装置において、前記マスクを載置するマスクステージと、前記感光性基板を載置する基板ステージと、前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の位置を計測するための請求項４又は請求項５に記載の計測軸間隔計測方法により計測軸間隔の計測が行なわれている多軸干渉計と
を備えることを特徴とする。
【００１８】
この請求項７に記載の露光装置によれば、請求項４又は請求項５に記載の計測軸間隔計測方法により計測軸間隔の計測が行なわれている多軸干渉計を備えているため、基板ステージやマスクステージの傾きを正確に求めることができる。従って、微細な露光パターンの露光を行なうことができる露光装置を提供することができる。
【００１９】
また、請求項８に記載の露光装置は、マスクに形成された転写パターンを感光性基板に転写する露光装置において、前記マスクを載置するマスクステージと、前記感光性基板を載置する基板ステージと、前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の位置を計測するための請求項６に記載の多軸干渉計とを備えることを特徴とする。
【００２０】
この請求項８に記載の露光装置によれば、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の計測軸間隔計測装置を設けた多軸干渉計を備えているため、多軸干渉計の第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を正確に算出することができ、基板ステージやマスクステージの傾きを正確に求めることができる。従って、微細な露光パターンの露光を行なうことができる露光装置を提供することができる。
【００２１】
また、請求項９に記載の露光方法は、請求項４又は請求項５に記載の計測軸間隔計測方法により計測軸間隔の計測が行なわれている多軸干渉計を用いて前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の位置を計測する計測工程と、照明光学系を用いて前記マスクを照明する照明工程と、前記マスクに形成された転写パターンを前記感光性基板上に形成するパターン形成工程とを含むことを特徴とする。
【００２２】
この請求項９に記載の露光方法によれば、請求項４又は請求項５に記載の計測軸間隔計測方法により計測軸間隔の計測が行なわれている多軸干渉計を備えた露光装置を用いるため、基板ステージやマスクステージの傾きを正確に求めることができる。従って、微細な露光パターンの露光を良好に行なうことができる。
【００２３】
また、請求項１０に記載の露光方法は、請求項６に記載の多軸干渉計を用いて前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の位置を計測する計測工程と、照明光学系を用いて前記マスクを照明する照明工程と、前記マスクに形成された転写パターンを前記感光性基板上に形成するパターン形成工程とを含むことを特徴とする。
【００２４】
この請求項１０に記載の露光方法によれば、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の計測軸間隔計測装置を設けた多軸干渉計を備えた露光装置を用いるため、多軸干渉計の第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を正確に算出することができ、基板ステージやマスクステージの傾きを正確に求めることができる。従って、微細な露光パターンの露光を良好に行なうことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態にかかる多軸レーザ干渉計の計測軸間隔計測装置の説明を行う。図１は、露光装置の基板ステージに備えられた多軸レーザ干渉計の計測軸の間隔を計測する計測軸間隔計測装置の概略構成を示す斜視図である。なお、以下においては、図１中に示すＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照して説明を行う。
【００２６】
図１に示すように、ウエハステージ（基板ステージ）ＷＳＴの＋Ｘ側の側面には、移動鏡ＭＭＸが設けられており、ウエハステージＷＳＴの＋Ｙ側の側面には、移動鏡ＭＭＹが設けられている。また、ウエハステージＷＳＴの＋Ｘ側には、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の位置を計測するための多軸レーザ干渉計１０が設けられており、ウエハステージＷＳＴの＋Ｙ側には、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を計測するための多軸レーザ干渉計１２が設けられている。ここで、多軸レーザ干渉計１０は、ウエハステージＷＳＴの移動鏡ＭＭＸの反射面に向けて縦横２列に配列された４つの計測軸を形成するように構成されている。また、多軸レーザ干渉計１２は、ウエハステージＷＳＴの移動鏡ＭＭＹの反射面に向けて縦横２列に配列された４つの計測軸を形成するように構成されている。多軸レーザ干渉計１０及び多軸レーザ干渉計１２には、レーザ光源１４から射出されハーフプリズム１６で分割された干渉計測を行うためのレーザ光がそれぞれ入射する。
【００２７】
また、この計測軸間隔計測装置には、多軸レーザ干渉計１０の計測軸の間隔を計測するための軸間隔計測用ビームを射出する計測用ビーム光源と共に、多軸レーザ干渉計１０の計測軸を介して射出された軸間隔計測用ビームを検出する軸間隔計測用ビーム検出装置が一体的に構成されているＸ軸計測用ビーム光源・検出装置１８が設けられている。また、多軸レーザ干渉計１２の計測軸の間隔を計測するための軸間隔計測用ビームを射出する計測用ビーム光源と共に、多軸レーザ干渉計１２の計測軸を介して射出された軸間隔計測用ビームを検出する軸間隔計測用ビーム検出装置が一体的に構成されているＹ軸計測用ビーム光源・検出装置２０が設けられている。
【００２８】
図２は、図１に示す計測軸間隔計測装置のシステム構成を示す図である。計測軸間隔計測装置の制御部２６は、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向へ移動させるためのＸ軸駆動部２２及びウエハステージＷＳＴをＹ軸方向へ移動させるためのＹ軸駆動部２４に対して制御信号の出力を行なう。また、制御部２６は、Ｘ軸計測用ビーム光源・検出装置１８及びＹ軸計測用ビーム光源・検出装置２０に対して制御信号の出力を行なうと共に、多軸レーザ干渉計１０，１２の干渉計測信号、Ｘ軸計測用ビーム光源・検出装置１８により検出された検出信号及びＹ軸計測用ビーム光源・検出装置２０により検出された検出信号を受信する。
【００２９】
また、図３は、ヘテロダイン干渉法を用いたダブルパス方式の多軸レーザ干渉計（多軸干渉計）１０の計測軸間隔の計測を説明するための図である。まず、ダブルパス方式の多軸レーザ干渉計１０において干渉計測を行なう場合には、レーザ光源１４（図１参照）から射出されたレーザビームは、ハーフプリズム１６（図１参照）により分割され、多軸レーザ干渉計１０に入射する。多軸干渉計１０に入射したレーザビームはハーフプリズム３０により分割され、ハーフプリズム３０により反射されたレーザビームは、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３２に入射する。ここで、レーザビームには、偏光方向が直交し、僅かな周波数差を有する２つの偏光成分、即ち入射面に垂直な方向に偏光した成分（Ｐ偏光成分）及び入射面に平行な方向に偏光した成分（Ｓ偏光成分）が混在している。
【００３０】
偏光ビームスプリッタ３２に入射したレーザビームのＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ３２を透過して、測定ビームＭ１となり１／４波長板３４を介してウエハステージＷＳＴ（図１参照）の一端に固定されている移動鏡ＭＭＸに向かう。移動鏡ＭＭＸで反射された測定ビームＭ１は、１／４波長板３４を介してＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ３２で反射され、第１のコーナキューブ３６に入射して、第１のコーナキューブ３６の３つの反射面により順次反射されて、偏光ビームスプリッタ３２に入射する。偏光ビームスプリッタ３２に入射した測定ビームＭ１は、偏光ビームスプリッタ３２により反射されて、測定ビームＭ２となり、再び１／４波長板３４を介して移動鏡ＭＭＸに向かう。移動鏡ＭＭＸにより反射された測定ビームＭ２は、１／４波長板３４を介してＰ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ３２を透過する。
【００３１】
一方、偏光ビームスプリッタ３２に入射したレーザビームのＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ３２より反射され、参照ビームＲ１となり１／４波長板３８介して固定鏡４０に向かう。固定鏡４０により反射された参照ビームＲ１は、１／４波長板３８を介してＰ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ３２を透過して、第１のコーナキューブ３６に向かう。参照ビームＲ１は、第１のコーナキューブ３６の３つの反射面により順次反射されて、偏光ビームスプリッタ３２に戻り、偏光ビームスプリッタ３２を透過する。偏光ビームスプリッタ３２を透過した参照ビームＲ１は、参照ビームＲ２となり、１／４波長板３８を介して固定鏡４０に向かい、固定鏡４０により反射されて、再び１／４波長板３８を介してＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ３２により反射される。
【００３２】
偏光ビームスプリッタ３２から射出した測定ビームＭ２及び参照ビームＲ２は、ヘテロダイン干渉し、光検出器（図示せず）に入射する。光検出器は、測定ビームＭ２と参照ビームＲ２とが重なり合った領域で生じる干渉に基づいて、移動鏡ＭＭＸ、即ち、基板ステージ（被計測物体）ＷＳＴのＸ軸方向の位置を計測する。
【００３３】
また、ハーフプリズム３０を透過したレーザビームは、プリズム４２により反射され、偏向ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４４に入射する。ここで、レーザビームには、偏光方向が直交し、僅かな周波数差を有する２つの偏光成分、即ち入射面に垂直な方向に偏光した成分（Ｐ偏光成分）及び入射面に平行な方向に偏光した成分（Ｓ偏光成分）が混在している。
【００３４】
偏光ビームスプリッタ４４に入射したレーザビームのＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ４４を透過して、測定ビームＭ３となり１／４波長板４６を介してウエハステージＷＳＴ（図１参照）の一端に固定されている移動鏡ＭＭＸに向かう。移動鏡ＭＭＸで反射された測定ビームＭ３は、１／４波長板４６を介してＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ４４で反射され、第２のコーナキューブ４８に入射して、第２のコーナキューブ４８の３つの反射面により順次反射されて、偏光ビームスプリッタ４４に入射する。偏光ビームスプリッタ４４に入射した測定ビームＭ３は、偏光ビームスプリッタ４４により反射されて、測定ビームＭ４となり、１／４波長板４６を介して移動鏡ＭＭＸに向かう。移動鏡ＭＭＸにより反射された測定ビームＭ４は、１／４波長板４６を介してＰ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ４４を透過する。
【００３５】
一方、偏光ビームスプリッタ４４に入射したレーザビームのＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ４４より反射され、参照ビームＲ３となり１／４波長板５０を介して固定鏡４０に向かう。固定鏡４０により反射された参照ビームＲ３は、１／４波長板５０を介してＰ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ４４を透過して、第２のコーナキューブ４８に向かう。参照ビームＲ３は、第２のコーナキューブ４８の３つの反射面により順次反射されて、偏光ビームスプリッタ４４に戻り、偏光ビームスプリッタ４４を透過する。偏光ビームスプリッタ４４を透過した参照ビームＲ３は、参照ビームＲ４となり、１／４波長板５０を介して固定鏡４０に向かい、固定鏡４０により反射されて、再び１／４波長板５０を介してＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ４４により反射される。
【００３６】
偏光ビームスプリッタ４４から射出した測定ビームＭ４及び参照ビームＲ４は、ヘテロダイン干渉し、光検出器（図示せず）に入射する。光検出器は、測定ビームＭ４と参照ビームＲ４とが重なり合った領域で生じる干渉に基づいて、移動鏡ＭＭＸ、即ち、ウエハステージ（被計測物体）ＷＳＴのＸ軸方向への移動量を計測する。なお、この実施の形態にかかる多軸レーザ干渉計１０は、ダブルパス方式であり、第１の計測軸の測定ビームＭ１及びＭ２並びに第２の計測軸の測定ビームＭ３及びＭ４が偏光ビームスプリッタと移動鏡との間を２往復するため、高い計測分解能を有している。
【００３７】
なお、多軸レーザ干渉計１０においては、第１の計測軸及び第２の計測軸の下段に第３の計測軸及び第４の計測軸が設けられており、この第３の計測軸及び第４の計測軸は第１の計測軸及び第２の計測軸と同一の構成を有している。また、多軸レーザ干渉計１２においては、４つの計測軸が設けられており、この４つの計測軸も多軸レーザ干渉計１０の第１の計測軸、第２の計測軸、第３の計測軸及び第４の計測軸と同一の構成を有している。多軸レーザ干渉計１２の光検出器（図示せず）は、測定ビームと参照ビームとが重なり合った領域で生じる干渉に基づいて、移動鏡ＭＭＹ、即ち、ウエハステージ（被計測物体）ＷＳＴのＹ軸方向への移動量を計測する。
【００３８】
次に、多軸レーザ干渉計１０の計測軸の間隔の計測について説明を行なう。図２に示す制御部２６は、Ｙ軸駆動部２４に対して制御信号の出力を行なう。Ｙ軸駆動部２４は、制御信号に基づいてウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に移動させる。計測用ビーム光源・検出装置１８から射出された軸間隔計測用ビームは、図３に示すように、移動鏡ＭＭＸの端部に設けられた４５°エッジ面５２により反射される。４５°エッジ面５２により反射された軸間隔計測用ビームは、図３に示す位置に移動鏡ＭＭＸが位置している場合には、多軸レーザ干渉計１０の１／４波長板３４に入射することなく直進する。
【００３９】
一方、移動鏡ＭＭＸが図３において上方向に移動することにより、計測用ビーム光源・検出装置１８から射出された軸間隔計測用ビームが移動鏡ＭＭＸの４５°エッジ面５２により反射され多軸レーザ干渉計１０の１／４波長板３４に入射した場合には、軸間隔計測用ビームは、１／４波長板３４を透過し、偏光ビームスプリッタ３２及びコーナーキューブ３６で反射され、再び４５°エッジ面５２に戻り、４５°エッジ面５２により反射され、計測用ビーム光源・検出装置１８に入射する。図４に示す位置に移動鏡ＭＭＸが移動した場合には、計測用ビーム光源・検出装置１８より射出された軸間隔計測用ビームは、移動鏡ＭＭＸの４５°エッジ面５２により反射されて、１／４波長板３４を透過し、偏光ビームスプリッタ３２に入射する。偏光ビームスプリッタ３２により反射された軸間隔計測用ビームは、第１のコーナーキューブ３６の頂点３６ａに到達し、第１のコーナーキューブ３６の頂点３６ａにより反射され、再び偏光ビームスプリッタ３２により反射され、１／４波長板３４を透過し、移動鏡ＭＭＸの４５°エッジ面５２により反射され、計測用ビーム光源・検出装置１８に入射する。
【００４０】
このようにして、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に移動させることにより、計測用ビーム光源・検出装置１８から射出された軸間隔計測用ビームを第１のコーナーキューブ３６の頂点３６ａに導光する。制御部２６は、１／４波長板３４を透過し偏光ビームスプリッタ３２及びコーナーキューブ３６で反射され再び４５°エッジ面５２に戻り４５°エッジ面５２により反射され計測用ビーム光源・検出装置１８に戻ってきた軸間隔計測用ビームの検出信号を受信し、その検出信号に基づいて、第１のコーナーキューブ３６の頂点３６ａにより反射されたか否かの判別を行なう。第１のコーナーキューブ３６の頂点３６ａにより反射されたと判別された場合には、制御部２６は、多軸干渉計１２により計測される干渉計測信号を受信し、その干渉計測信号に基づいて第１のコーナーキューブ３６の頂点３６ａにより反射された軸間隔計測用ビームの位置を計測する。
【００４１】
次に、ウエハステージＷＳＴを更に上方向に移動させることにより、計測用ビーム光源・検出装置１８から射出された軸間隔計測用ビームを第２のコーナーキューブ４８の頂点４８ａに導光する。制御部２６は、１／４波長板４６を透過し偏光ビームスプリッタ４４及びコーナーキューブ４８で反射され再び４５°エッジ面５２に戻り４５°エッジ面５２により反射され計測用ビーム光源・検出装置１８に戻ってきた軸間隔計測用ビームの検出信号を受信し、その検出信号に基づいて、第２のコーナーキューブ４８の頂点４８ａにより反射されたか否かの判別を行なう。第２のコーナーキューブ４８の頂点４８ａにより反射されたと判別された場合には、制御部２６は、多軸干渉計１２により計測される干渉計測信号を受信し、その干渉計測信号に基づいて第２のコーナーキューブ４８の頂点４８ａにより反射された軸間隔計測用ビームの位置を計測する。次に、制御部２６は、計測された第１のコーナーキューブ３６の頂点３６ａにより反射された軸間隔計測用ビームの位置及び第２のコーナーキューブ４８の頂点４８ａにより反射された軸間隔計測用ビームの位置に基づいて、第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を算出する。
【００４２】
次に、この第１の実施の形態にかかる計測軸間隔計測装置を用いた計測軸間隔計測方法の説明を行なう。図５は、この実施の形態にかかる計測軸間隔計測装置を用いた計測軸間隔計測方法を説明するためのフローチャートである。
【００４３】
まず、制御部２６から出力される制御信号に基づいて計測用ビーム光源・検出装置１８から射出される軸間隔計測用ビームを、移動鏡ＭＭＸの４５°エッジ面５２を介して多軸レーザ干渉計１０の第１の計測軸に含まれる第１のコーナーキューブ３６に導く（ステップＳ１０）。次に、第１のコーナーキューブ３６により反射された軸間隔計測用ビームを計測用ビーム光源・検出装置１８により検出する（ステップＳ１１）。次に、制御部２６は、計測用ビーム光源・検出装置１８において検出された軸間隔計測用ビームが第１のコーナーキューブ３６の頂点３６ａにより反射されたか否かの判別を行なう（ステップＳ１２）。
【００４４】
即ち、計測用ビーム光源・検出装置１８において検出された軸間隔計測用ビームの光強度分布は、第１のコーナーキューブ３６の頂点３６ａが面落ちしているため軸間隔計測用ビームが第１のコーナーキューブ３６の頂点３６ａにより反射された時に若干減少し暗部を形成する。従って、制御部２６は、軸間隔計測用ビームの光強度分布が暗部を形成した時に、軸間隔計測用ビームが第１のコーナーキューブ３６の頂点３６ａにより反射されたと判別する。
【００４５】
次に、ステップＳ１２において軸間隔計測用ビームが第１のコーナーキューブ３６の頂点３６ａにより反射されたと判別された場合には、制御部２６は、多軸干渉計１２により計測される干渉計測信号を受信し、その干渉計測信号に基づいて計測用ビーム光源・検出装置１８より検出された軸間隔計測用ビーム、即ち、第１のコーナーキューブ３６の頂点３６ａにより反射された軸間隔計測用ビームの位置を計測する（ステップＳ１３）。この軸間隔計測用ビームの位置を計測することにより第１のコーナーキューブ３６の頂点３６ａの位置を計測することができる。
【００４６】
一方、ステップＳ１２において軸間隔計測用ビームが第１のコーナーキューブ３６の頂点３６ａにより反射されていないと判別された場合には、ステップＳ１１の動作に戻り、軸間隔計測用ビームが第１のコーナーキューブ３６の頂点３６ａにより反射されたと判別されるまで、ステップＳ１１〜ステップＳ１２の動作を繰り返す。
【００４７】
次に、制御部２６から送信される制御信号に基づいて計測用ビーム光源・検出装置１８から射出される軸間隔計測用ビームを、移動鏡ＭＭＸの４５°エッジ面５２を介して多軸レーザ干渉計１０の第２の計測軸に含まれる第２のコーナーキューブ４８に導く（ステップＳ１４）。次に、次に、第２のコーナーキューブ４８により反射された軸間隔計測用ビームを計測用ビーム光源・検出装置１８により検出する（ステップＳ１５）。次に、制御部２６は、計測用ビーム光源・検出装置１８において検出された軸間隔計測用ビームが第２のコーナーキューブ４８の頂点４８ａにより反射されたか否かの判別を行なう（ステップＳ１６）。
【００４８】
即ち、計測用ビーム光源・検出装置１８において検出された軸間隔計測用ビームの光強度分布は、第２のコーナーキューブ４８の頂点４８ａが面落ちしているため軸間隔計測用ビームが第２のコーナーキューブ４８の頂点４８ａにより反射された時に若干減少し暗部を形成する。従って、制御部２６は、軸間隔計測用ビームの光強度分布が暗部を形成した時に、軸間隔計測用ビームが第２のコーナーキューブ４８の頂点４８ａにより反射されたと判別する。
【００４９】
ステップＳ１６において軸間隔計測用ビームが第２のコーナーキューブ４８の頂点４８ａにより反射されたと判別された場合には、制御部２６は、多軸干渉計１２により計測される干渉計測信号を受信し、その干渉計測信号に基づいて計測用ビーム光源・検出装置１８より検出された軸間隔計測用ビーム、即ち、第２のコーナーキューブ４８の頂点４８ａにより反射された軸間隔計測用ビームの位置を計測する（ステップＳ１７）。この軸間隔計測用ビームの位置を計測することにより第２のコーナーキューブ４８の頂点４８ａの位置を計測することができる。
【００５０】
一方、ステップＳ１６において軸間隔計測用ビームが第２のコーナーキューブ４８の頂点４８ａにより反射されていないと判別された場合には、ステップＳ１５の動作に戻り、軸間隔計測用ビームが第２のコーナーキューブ４８の頂点４８ａにより反射されたと判別されるまで、ステップＳ１５〜ステップＳ１６の動作を繰り返す。次に、制御部２６は、ステップＳ１３において計測された第１のコーナーキューブ３６の頂点３６ａより反射された軸間隔計測用ビームの位置及びステップＳ１７において計測された第２のコーナーキューブ４８の頂点４８ａより反射された軸間隔計測用ビームの位置に基づいて、第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を算出する（ステップＳ１８）。
【００５１】
なお、この実施の形態においては、多軸レーザ干渉計１０の第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を算出するための計測軸間隔計測方法の説明を行なったが、上述の計測軸間隔計測方法を用いることにより多軸レーザ干渉計１０に備えられている第３の計測軸と第４の計測軸との間隔、第１の計測軸と第３の計測軸との間隔、または第２の計測軸と第４の計測軸との間隔を算出することができる。また、上述の計測軸間隔計測方法を用いることにより多軸レーザ干渉計１２の４つの計測軸の何れか２つの計測軸間の間隔も算出することができる。
【００５２】
この第１の実施の形態にかかる計測軸間隔計測装置によれば、第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を正確に算出することができる。従って、多軸レーザ干渉計により計測された第１の計測軸の位置及び第２の計測軸の位置、並びに多軸レーザ干渉計の計測軸間隔計測装置により算出された第１の計測軸と第２の計測軸との間隔に基づいてウエハステージの傾きを正確に算出することができる。
【００５３】
次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態にかかる多軸レーザ干渉計の計測軸間隔計測装置の説明を行なう。なお、この第２の実施の形態にかかる多軸レーザ干渉計の計測軸間隔計測装置には、第１の実施の形態にかかる多軸レーザ干渉計１０（図１または図２参照）に代えて多軸レーザ干渉計１１が、多軸レーザ干渉計１２（図１または図２参照）に代えて多軸レーザ干渉計１１と同一の構成を有する多軸レーザ干渉計（図示せず）が設けられている。また、多軸干渉計１１には、多軸干渉計１０（図３参照）において一体として構成されているハーフプリズム３０及びプリズム４２に代えて、別体として構成されているハーフプリズム３１及びプリズム４３が設けられている。また、第１の実施の形態にかかる多軸干渉計の計測軸間隔計測装置（図１または図２参照）に備えられているＸ軸計測用ビーム光源・検出装置１８及びＹ軸計測用ビーム光源・検出装置２０に代えて、多軸レーザ干渉計１０から射出される計測用ビームを検出する検出装置１９（図６参照）及び多軸レーザ干渉計１２から射出される計測用ビームを検出する検出装置（図示せず）が設けられている。
【００５４】
その他の点については、第１の実施の形態にかかる多軸レーザ干渉計の計測軸の間隔を計測する計測軸間隔計測装置と同一の構成を有している。また、この第２の実施の形態にかかる計測軸間隔計測装置においては、第１の実施の形態にかかる計測軸間隔計測装置と同一の構成を有しているものには、同一の符号を付して説明を行なう。
【００５５】
図６は、第２の実施の形態にかかるヘテロダイン干渉法を用いたダブルパス方式の多軸レーザ干渉計（多軸干渉計）１１の計測軸間隔の計測を説明するための図である。この第２の実施の形態にかかる多軸レーザ干渉計１１の計測軸間隔の計測を行なう場合には、制御部２６は、Ｙ軸駆動部２４に対して制御信号の出力を行なう。Ｙ軸駆動部２４は、制御部２６により出力された制御信号に基づいてウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に移動させる。レーザ光源（計測用ビーム光源）１４（図１参照）から射出されたレーザビームは、ハーフプリズム１６（図１参照）により分割され、多軸レーザ干渉計１１に入射する。多軸レーザ干渉計１１に入射したレーザビームはハーフプリズム３１により分割され、ハーフプリズム３１により反射されたレーザビームは、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３２に入射する。ここで、レーザビームには、偏光方向が直交し、僅かな周波数差を有する２つの偏光成分、即ち入射面に垂直な方向に偏光した成分（Ｐ偏光成分）及び入射面に平行な方向に偏光した成分（Ｓ偏光成分）が混在している。
【００５６】
偏光ビームスプリッタ３２に入射したレーザビームのＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ３２を透過して、計測用ビームとなり１／４波長板３４を介してウエハステージＷＳＴ（図１参照）の一端に固定されている移動鏡ＭＭＸにより反射され、１／４波長板３４を介して偏光ビームスプリッタ３２及びコーナーキューブ３６により順次反射される。コーナーキューブ３６により反射された計測用ビームは、再び偏光ビームスプリッタ３２により反射され、１／４波長板３４を介して移動鏡ＭＭＸに向かう。移動鏡ＭＭＸに入射した計測用ビームは、図６に示す位置に移動鏡ＭＭＸが移動している場合には、移動鏡ＭＭＸの端部に設けられている４５°エッジ面５２により反射される。４５°エッジ面５２により反射された計測用ビームは、検出装置１９に入射する。
【００５７】
制御部２６は、第１の計測軸の測定ビームＭ２の光路（第１の光路）を介して射出された計測用ビームの位置を計測するために、検出装置１９の予め規定されている所定位置において計測用ビームが検出されたか否かの判別を行なう。予め規定されている所定位置において計測用ビームが検出されたと判別された場合には、制御部２６は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を計測するための多軸レーザ干渉計（図示せず）により干渉計測信号を受信して、その干渉計測信号に基づいて第１の計測軸の測定ビームＭ２の光路を介して射出された計測用ビームの位置を計測する。
【００５８】
また、ハーフプリズム３１により反射され、偏光ビームスプリッタ３２、１／４波長板３４を透過した計測用ビームは、Ｙ軸方向に移動を続けている移動鏡ＭＭＸの４５°エッジ面５２により反射され、検出装置１９より検出される。制御部２６は、第１の計測軸の測定ビームＭ１の光路（第２の光路）を介して射出された計測用ビームの位置を計測するために、検出装置１９の予め規定されている所定位置において計測用ビームが検出されたか否かの判別を行なう。予め規定されている所定位置において計測用ビームが検出されたと判別された場合には、制御部２６は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を計測するための多軸レーザ干渉計（図示せず）により干渉計測信号を受信して、その干渉計測信号に基づいて第１の計測軸の測定ビームＭ１の光路を介して射出された計測用ビームの位置を計測する。
【００５９】
また、ハーフプリズム３１を透過し、プリズム４３により反射され、偏光ビームスプリッタ４４、１／４波長板４６を透過した計測用ビームは、移動鏡ＭＭＸにより反射され、１／４波長板４６を介して偏向ビームスプリッタ４４、コーナーキューブ４８により順次反射される。コーナーキューブ４８により反射された計測用ビームは、再び偏光ビームスプリッタ４４により反射され、１／４波長板４６を透過して、Ｙ軸方向に移動を続けている移動鏡ＭＭＸの４５°エッジ面５２により反射され、検出装置１９より検出される。制御部２６は、第２の計測軸の測定ビームＭ４の光路（第３の光路）を介して射出された計測用ビームの位置を計測するために、検出装置１９の予め規定されている所定位置において計測用ビームが検出されたか否かの判別を行なう。予め規定されている所定位置において計測用ビームが検出されたと判別された場合には、制御部２６は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を計測するための多軸レーザ干渉計（図示せず）により干渉計測信号を受信して、その干渉計測信号に基づいて第２の計測軸の測定ビームＭ４の光路を介して射出された計測用ビームの位置を計測する。
【００６０】
また、プリズム４３により反射され、偏光ビームスプリッタ４４、１／４波長板４６を透過した計測用ビームは、Ｙ軸方向に移動を続けている移動鏡ＭＭＸの４５°エッジ面５２により反射され、検出装置１９より検出される。制御部２６は、第２の計測軸の測定ビームＭ３の光路（第４の光路）を介して射出された計測用ビームの位置を計測するために、検出装置１９の予め規定されている所定位置において計測用ビームが検出されたか否かの判別を行なう。予め規定されている所定位置において計測用ビームが検出されたと判別された場合には、制御部２６は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を計測するための多軸レーザ干渉計（図示せず）により干渉計測信号を受信して、その干渉計測信号に基づいて第２の計測軸の測定ビームＭ３の光路を介して射出された計測用ビームの位置を計測する。
【００６１】
また、制御部２６は、計測された第１の計測軸の測定ビームＭ２の光路（第１の光路）を介して射出された計測用ビームの位置、第１の計測軸の測定ビームＭ１の光路（第２の光路）を介して射出された計測用ビームの位置、第２の計測軸の測定ビームＭ４の光路（第３の光路）を介して射出された計測用ビームの位置、及び第２の計測軸の測定ビームＭ３の光路（第４の光路）を介して射出された計測用ビームの位置に基づいて、第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を算出する。
【００６２】
次に、この第２の実施の形態にかかる計測軸間隔計測装置を用いた計測軸間隔計測方法の説明を行なう。図７は、この実施の形態にかかる計測軸間隔計測装置を用いた計測軸間隔計測方法を説明するためのフローチャートである。
【００６３】
まず、制御部２６から出力される制御信号に基づいてレーザ光源（計測用ビーム光源）１４から射出される計測用ビームを、多軸レーザ干渉計１１に導光する（ステップＳ２０）。計測用ビームは、ハーフプリズム３１により反射され、偏光ビームスプリッタ３２を透過して、１／４波長板３４を介して移動鏡ＭＭＸにより反射される。移動鏡ＭＭＸにより反射された計測用ビームは、１／４波長板３４を介して偏光ビームスプリッタ３２により反射されて、コーナーキューブ３６により反射されて、再び偏光ビームスプリッタ３２により反射されて、１／４波長板３４を介して移動鏡ＭＭＸに向かう。移動鏡ＭＭＸが図６に示す位置にある場合には、移動鏡ＭＭＸの端部に設けられている４５°エッジ面５２により反射された計測用ビームを検出装置１９により検出する（ステップＳ２１）。次に、制御部２６は、検出装置１９の予め規定されている所定位置において計測用ビームが検出されたか否かの判別を行なう（ステップＳ２２）。
【００６４】
即ち、検出装置１９の所定位置において計測用ビームの光強度分布ピークを検出したか否かの判別を行なう。ステップＳ２２において検出装置１９の所定位置において計測用ビームが検出されたと判別された場合には、制御部２６は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を計測するための多軸レーザ干渉計（図示せず）により干渉計測信号を受信して、その干渉計測信号に基づいて検出装置１９より検出された計測用ビームの位置、即ち、第１の計測軸の第１の光路における計測用ビームの位置を計測する（ステップＳ２３）。一方、ステップＳ２２において検出装置１９の所定位置において計測用ビームが検出されていないと判別された場合には、ステップＳ２１の動作に戻り、検出装置１９の所定位置において計測用ビームが検出されたと判別されるまで、ステップＳ２１〜ステップＳ２２の動作を繰り返す。
【００６５】
次に、移動鏡ＭＭＸが図６において上方向に移動することにより、ハーフプリズム３１により反射され偏光ビームスプリッタ３２、１／４波長板３４を透過した計測用ビームは、移動鏡ＭＭＸの４５°エッジ面５２により反射され、検出装置１９により検出される（ステップＳ２４）。次に、制御部２６は、検出装置１９の所定位置において計測用ビームが検出されたか否かの判別を行なう（ステップＳ２５）。
【００６６】
ステップＳ２５において検出装置１９の所定位置において計測用ビームが検出されたと判別された場合には、制御部２６は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を計測するための多軸レーザ干渉計（図示せず）により干渉計測信号を受信して、その干渉計測信号に基づいて検出装置１９より検出された計測用ビームの位置、即ち、第１の計測軸の第２の光路における計測用ビームの位置を計測する（ステップＳ２６）。一方、ステップＳ２５において検出装置１９の所定位置において計測用ビームが検出されていないと判別された場合には、ステップＳ２４の動作に戻り、検出装置１９の所定位置において計測用ビームが検出されたと判別されるまで、ステップＳ２４〜ステップＳ２５の動作を繰り返す。
【００６７】
次に、移動鏡ＭＭＸが図６において上方向に移動することにより、ハーフプリズム３１を透過し、プリズム４３により反射され、偏光ビームスプリッタ４４、１／４波長板４６を透過した計測用ビームは、移動鏡ＭＭＸにより反射されて、１／４波長板４６を介して偏光ビームスプリッタ４４、コーナーキューブ４８により順次反射される。コーナーキューブ４８により反射された計測用ビームは、再び偏光ビームスプリッタ４４により反射されて、１／４波長板４６を介して移動鏡ＭＭＸの４５°エッジ面５２により反射され、検出装置１９により検出される（ステップＳ２７）。次に、制御部２６は、検出装置１９の所定位置において計測用ビームが検出されたか否かの判別を行なう（ステップＳ２８）。
【００６８】
ステップＳ２８において検出装置１９の所定位置において計測用ビームが検出されたと判別された場合には、制御部２６は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を計測するための多軸レーザ干渉計（図示せず）により干渉計測信号を受信して、その干渉計測信号に基づいて検出装置１９より検出された計測用ビームの位置、即ち、第２の計測軸の第３の光路における計測用ビームの位置を計測する（ステップＳ２９）。一方、ステップＳ２８において検出装置１９の所定位置において計測用ビームが検出されていないと判別された場合には、ステップＳ２７の動作に戻り、検出装置１９の所定位置において計測用ビームが検出されたと判別されるまで、ステップＳ２７〜ステップＳ２８の動作を繰り返す。
【００６９】
次に、移動鏡ＭＭＸが図６において上方向に移動することにより、ハーフプリズム３１を透過し、プリズム４３により反射され、偏光ビームスプリッタ４４、１／４波長板４６を透過した計測用ビームは、移動鏡ＭＭＸの４５°エッジ面５２により反射され、検出装置１９により検出される（ステップＳ３０）。次に、制御部２６は、検出装置１９の所定位置において計測用ビームが検出されたか否かの判別を行なう（ステップＳ３１）。
【００７０】
ステップＳ３１において検出装置１９の所定位置において計測用ビームが検出されたと判別された場合には、制御部２６は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を計測するための多軸レーザ干渉計（図示せず）により干渉計測信号を受信して、その干渉計測信号に基づいて検出装置１９より検出された計測用ビームの位置、即ち、第２の計測軸の第４の光路における計測用ビームの位置を計測する（ステップＳ３２）。一方、ステップＳ３１において検出装置１９の所定位置において計測用ビームが検出されていないと判別された場合には、ステップＳ３０の動作に戻り、検出装置１９の所定位置において計測用ビームが検出されたと判別されるまで、ステップＳ３０〜ステップＳ３１の動作を繰り返す。
【００７１】
次に、制御部２６は、ステップＳ２３において計測された第１の計測軸の第１の光路における計測用ビームの位置、ステップＳ２６において計測された第１の計測軸の光路における計測用ビームの位置、ステップＳ２９において計測された第２の計測軸の第３の光路における計測用ビームの位置、及びステップＳ３２において計測された第２の計測軸の第４の光路における計測用ビームの位置に基づいて、第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を算出する（ステップＳ３３）。
【００７２】
なお、この実施の形態においては、多軸レーザ干渉計１１の第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を算出するための計測軸間隔計測方法の説明を行なったが、上述の計測軸間隔計測方法を用いることにより多軸レーザ干渉計１１に備えられている第３の計測軸と第４の計測軸との間隔、第１の計測軸と第３の計測軸との間隔、または第２の計測軸と第４の計測軸との間隔を算出することができる。また、上述の計測軸間隔計測方法を用いることによりウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を計測するための多軸レーザ干渉計（図示せず）の４つの計測軸の何れか２つの計測軸間の間隔も算出することができる。
【００７３】
この第２の実施の形態にかかる計測軸間隔計測装置によれば、第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を正確に算出することができる。従って、多軸レーザ干渉計により計測された第１の計測軸の位置及び第２の計測軸の位置、並びに多軸レーザ干渉計の計測軸間隔計測装置により算出された第１の計測軸と第２の計測軸との間隔に基づいてウエハステージの傾きを正確に算出することができる。
【００７４】
次に、第１の実施の形態若しくは第２の実施の形態にかかる計測軸間隔計測装置を備える多軸レーザ干渉計、又は第１の実施の形態若しくは第２の実施の形態にかかる計測軸間隔方法により計測軸の間隔が計測された多軸干渉計を備えるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置について説明する。図８は、第１の実施の形態又は第２の実施の形態にかかる計測軸間隔計測装置により計測軸の間隔が計測された多軸レーザ干渉計を有する投影露光装置の構成を示す図である。図８に示すＸＹＺ直交座標系は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で走査露光時のレチクル（マスク）Ｒ及びウエハ（感光性基板）Ｗの走査方向に直交する非走査方向（即ち、図８の紙面に垂直な方向）に沿ってＸ軸を取り、走査方向（即ち、図７の紙面に平行な方向）に沿ってＹ軸を取っている。
【００７５】
光源５１から射出された露光光ＩＬは、ミラー５２及びコンデンサレンズ５３を介して、レチクルステージ（マスクステージ）ＲＳＴ上に保持されているレチクル（マスク）Ｒを照明する。レチクルＲの露光光ＩＬによるパターン像は、投影光学系ＰＬを介して、ウエハステージ（基板ステージ）ＷＳＴ上に保持されフォトレジストが塗布されたウエハ（感光性基板）Ｗ上に投影露光される。この投影露光装置は、レチクルステージＲＳＴの＋Ｙ方向に設置されたレチクルステージ多軸レーザ干渉計５４、レチクルステージＲＳＴの＋Ｘ方向に設置されたレチクルステージ多軸レーザ干渉計（図示せず）を備えている。また、この投影露光装置は、ウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向に設置されたウエハステージ多軸レーザ干渉計５５、ウエハステージＷＳＴの＋Ｘ方向に設置されたウエハステージ多軸レーザ干渉計（図示せず）を備えている。なお、＋Ｙ方向レチクルステージ多軸レーザ干渉計５４、＋Ｘ方向レチクルステージ多軸レーザ干渉計、＋Ｙ方向ウエハステージ多軸レーザ干渉計５５、及び＋Ｘ方向ウエハステージ多軸レーザ干渉計は、第１の実施の形態又は第２の実施の形態にかかる計測軸間隔計測装置により計測軸の間隔が計測された多軸レーザ干渉計である。
【００７６】
＋Ｙ方向レチクルステージ多軸レーザ干渉計５４、＋Ｘ方向レチクルステージ多軸レーザ干渉計、＋Ｙ方向ウエハステージ多軸レーザ干渉計５５、及び＋Ｘ方向ウエハステージ多軸レーザ干渉計により計測された計測値は、主制御系５６に入力される。主制御系５６は、その計測値に基づいて、駆動系（図示せず）等を介してレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの位置及び傾きを計測し、補正する。
【００７７】
この投影露光装置によれば、レチクルステージＲＳＴの走査方向に沿った位置及びウエハステージＷＳＴの走査方向に沿った位置及び傾きの計測を極めて正確に行うことができる。従って、レチクルＲに形成された転写パターンの像をウエハＷに極めて正確に重ね合わせ露光することができる。
【００７８】
次に、図９及び図１０に示すフローチャートを参照して、図８に示す投影露光装置を用いて感光性基板としてのウエハ等に所定の回路パターンを形成するマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を説明する。
【００７９】
まず、図１０のステップＳ３０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、その１ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。次に、レチクルステージ多軸干渉計及びウエハステージ多軸干渉計によりレチクルステージ及びウエハステージの位置計測を行ない、レチクルステージ及びウエハステージの位置及び傾きの補正を行なう。なお、レチクルステージ及びウエハステージの傾きを算出するために必要な計測軸間隔は、第１の実施の形態又は第２の実施の形態にかかる計測軸間隔計測装置により求められている。
【００８０】
ステップＳ３０３において、レチクル上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップＳ３０４において、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをレチクルとしてエッチングを行うことによって、レチクル上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【００８１】
また、上述の実施の形態にかかる多軸レーザ干渉計及び計測軸間隔計測装置を有する投影露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１０のフローチャートを参照して液晶表示素子の製造方法の説明を行う。図１０において、パターン形成工程Ｓ４０１では、レチクルステージ多軸干渉計及びウエハステージ多軸干渉計によりレチクルステージ及びウエハステージの位置計測を行ない、レチクルステージ及びウエハステージの位置及び傾きの補正を行なう。なお、レチクルステージ及びウエハステージの傾きを算出するために必要な計測軸間隔は、第１の実施の形態又は第２の実施の形態にかかる計測軸間隔計測装置により求められている。
【００８２】
次に、上述の実施の形態にかかる多軸レーザ干渉計及び計測軸間隔計測装置を有する投影露光装置を用いてレチクルのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レチクル剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２へ移行する。
【００８３】
次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、又はＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
【００８４】
その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００８５】
【発明の効果】
この発明の計測軸間隔計測装置によれば、多軸干渉計の第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を正確に算出することができるため、基板ステージ及びマスクステージの傾きを正確に求めることができる。
【００８６】
また、この発明の計測軸間隔計測方法によれば、多軸干渉計の第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を正確に算出することができるため、基板ステージ及びマスクステージの傾きを正確に求めることができる。
【００８７】
また、この発明の多軸干渉計によれば、この発明の計測軸間隔計測装置を備えているため、第１の計測軸と第２の計測軸との間隔を正確に算出することができ、被計測物体の傾きを正確に算出することができる。
【００８８】
また、この発明の露光装置によれば、この発明の多軸干渉計を備えているため、マスクステージ及び基板ステージの傾きを正確に行うことができ、マスクに形成された転写パターンの像を感光性基板に極めて正確に重ね合わせ露光することができる。
【００８９】
また、この発明の露光方法によれば、この発明の露光装置を用いることから、基板ステージ及びマスクステージの傾きを正確に求めることができるため、微細な露光パターンの露光を良好に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態にかかる計測軸間隔計測装置の構成を示す斜視図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態にかかる計測軸間隔計測装置のシステム構成を示す図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態にかかるダブルパス方式の多軸レーザ干渉計の計測軸間隔の計測を説明するための図である。
【図４】この発明の第１の実施の形態にかかるダブルパス方式の多軸レーザ干渉計の計測軸間隔の計測を説明するための図である。
【図５】この発明の第１の実施の形態にかかる計測軸間隔計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】この発明の第２の実施の形態にかかるダブルパス方式の多軸レーザ干渉計の計測軸間隔の計測を説明するための図である。
【図７】この発明の第２の実施の形態にかかる計測軸間隔計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態にかかるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置の構成を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０，１１，１２…多軸レーザ干渉計、１４…レーザ光源、１６，３０，３１…ハーフプリズム、１８，２０…計測用レーザ光源・検出装置、１９…検出装置、２２…Ｘ軸駆動部、２４…Ｙ軸駆動部、２６…制御部、３２，４４…偏光ビームスプリッタ、３４，３８，４６，５０…１／４波長板、４０…固定鏡、３６，４８…コーナキューブ、４２，４３…プリズム、５１…光源、５２…ミラー、５３…コンデンサレンズ、５４，５５…多軸レーザ干渉計、５５…主制御系、ＩＬ…露光光、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ。

Claims (10)

1. 軸間隔計測用ビームを射出する計測用ビーム光源と、
   前記計測用ビーム光源から射出された軸間隔計測用ビームを多軸干渉計の第１の計測軸に含まれる第１のコーナキューブ又は前記多軸干渉計の第２の計測軸に含まれる第２のコーナキューブに導く導光手段と、
   前記第１のコーナキューブ又は前記第２のコーナキューブにより反射された前記軸間隔計測用ビームを検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された前記軸間隔計測用ビームが前記第１のコーナキューブの頂点又は前記第２のコーナキューブの頂点により反射されたことを判別する判別手段と、
   前記判別手段により前記第１のコーナキューブの頂点により反射されたと判別された前記軸間隔計測用ビームの位置、及び前記判別手段により前記第２のコーナキューブの頂点により反射されたと判別された前記軸間隔計測用ビームの位置を計測する計測手段と、
   前記計測手段により計測された前記第１のコーナキューブの頂点により反射された前記軸間隔計測用ビームの位置、及び前記第２のコーナキューブの頂点により反射された前記軸間隔計測用ビームの位置に基づいて前記多軸干渉計の前記第１の計測軸と前記第２の計測軸との間隔を算出する軸間隔算出手段と
   を備えることを特徴とする計測軸間隔計測装置。
2. 前記計測用ビーム光源及び前記検出手段は、一体的に構成されていることを特徴とする請求項１記載の計測軸間隔計測装置。
3. 多軸干渉計の計測軸間隔を計測するための計測用ビームを射出する計測用ビーム光源と、
   前記多軸干渉計から射出される前記計測用ビームを検出する検出手段と、
   前記検出手段の所定位置において前記計測用ビームが検出されたことを判別する判別手段と、
   前記判別手段により前記検出手段の所定位置において検出されたと判別された前記多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第１の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、前記判別手段により前記検出手段の所定位置において検出されたと判別された前記多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第２の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、前記判別手段により前記検出手段の所定位置において検出されたと判別された前記多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第３の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、及び前記判別手段により前記検出手段の所定位置において検出されたと判別された前記多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第４の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置を計測する計測手段と、
   前記検出手段の所定位置において検出された前記多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第１の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、前記検出手段の所定位置において検出された前記多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第２の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、前記検出手段の所定位置において検出された前記多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第３の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、及び前記検出手段の所定位置において検出された前記多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第４の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置に基づいて前記多軸干渉計の前記第１の計測軸と前記第２の計測軸との間隔を算出する軸間隔算出手段と
   を備えることを特徴とする計測軸間隔計測装置。
4. 計測用ビーム光源から射出された軸間隔計測用ビームを多軸干渉計の第１の計測軸に含まれる第１のコーナキューブ又は前記多軸干渉計の第２の計測軸に含まれる第２のコーナキューブに導く導光工程と、
   前記第１のコーナキューブ又は前記第２のコーナキューブにより反射された前記軸間隔計測用ビームを検出する検出工程と、
   前記検出工程により検出された前記軸間隔計測用ビームが前記第１のコーナキューブの頂点又は前記第２のコーナキューブの頂点により反射されたことを判別する判別工程と、
   前記判別工程により前記第１のコーナキューブの頂点により反射されたと判別された前記軸間隔計測用ビームの位置、及び前記判別工程により前記第２のコーナキューブの頂点により反射されたと判別された前記軸間隔計測用ビームの位置を計測する計測工程と、
   前記計測工程により計測された前記第１のコーナキューブの頂点により反射された前記軸間隔計測用ビームの位置、及び前記第２のコーナキューブの頂点により反射された前記軸間隔計測用ビームの位置に基づいて前記多軸干渉計の前記第１の計測軸と前記第２の計測軸との間隔を算出する軸間隔算出工程と
   を備えることを特徴とする計測軸間隔計測方法。
5. 多軸干渉計の計測軸間隔を計測するための計測用ビームを該多軸干渉計に導く導光工程と、
   前記多軸干渉計から射出される前記計測用ビームを検出装置において検出する検出工程と、
   前記検出工程において検出された前記計測用ビームが前記検出装置の所定位置において検出されたことを判別する判別工程と、
   前記判別工程により前記検出装置の所定位置において検出されたと判別された前記多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第１の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、前記判別工程により前記検出装置の所定位置において検出されたと判別された前記多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第２の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、前記判別工程により前記検出装置の所定位置において検出されたと判別された前記多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第３の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、及び前記判別工程により前記検出装置の所定位置において検出されたと判別された前記多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第４の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置を計測する計測工程と、
   前記検出装置の所定位置において検出された前記多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第１の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、前記検出装置の所定位置において検出された前記多軸干渉計の第１の計測軸を構成する第２の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、前記検出装置の所定位置において検出された前記多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第３の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置、及び前記検出装置の所定位置において検出された前記多軸干渉計の第２の計測軸を構成する第４の光路を介して射出された前記計測用ビームの位置に基づいて前記多軸干渉計の前記第１の計測軸と前記第２の計測軸との間隔を算出する軸間隔算出工程と
   を備えることを特徴とする計測軸間隔計測方法。
6. 被計測物体に向けて複数の計測軸を形成する多軸干渉計であって、
   請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の計測軸間隔計測装置を備えることを特徴とする多軸干渉計。
7. マスクに形成された転写パターンを感光性基板に転写する露光装置において、
   前記マスクを載置するマスクステージと、
   前記感光性基板を載置する基板ステージと、
   前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の位置を計測するための請求項４又は請求項５に記載の計測軸間隔計測方法により計測軸間隔の計測が行なわれている多軸干渉計と
   を備えることを特徴とする露光装置。
8. マスクに形成された転写パターンを感光性基板に転写する露光装置において、
   前記マスクを載置するマスクステージと、
   前記感光性基板を載置する基板ステージと、
   前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の位置を計測するための請求項６に記載の多軸干渉計と
   を備えることを特徴とする露光装置。
9. 請求項４又は請求項５に記載の計測軸間隔計測方法により計測軸間隔の計測が行なわれている多軸干渉計を用いて前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の位置を計測する計測工程と、
   照明光学系を用いて前記マスクを照明する照明工程と、
   前記マスクに形成された転写パターンを前記感光性基板上に形成するパターン形成工程と
   を含むことを特徴とする露光方法。
10. 請求項６に記載の多軸干渉計を用いて前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の位置を計測する計測工程と、
    照明光学系を用いて前記マスクを照明する照明工程と、
    前記マスクに形成された転写パターンを前記感光性基板上に形成するパターン形成工程と
    を含むことを特徴とする露光方法。

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