JP3809676B2 - 走査型露光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程中で、マスクパターンを感光基板上に転写するために使用される露光装置に関し、更に詳しくはステップ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の露光装置（走査型露光装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体素子を製造する際に、レチクル上のパターンの一部を投影光学系を介してウエハ上に投影した状態で、レチクルとウエハとを投影光学系に対して同期走査することにより、レチクル上のパターンの像を逐次ウエハ上の各ショット領域に転写する所謂ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が使用されている。
【０００３】
このようなステップ・アンド・スキャン方式では通常縮小倍率の投影光学系が使用されるため、レチクルステージとウエハステージとをその縮小倍率に応じた速度比で独立に駆動する必要があり、且つ各ショット領域間の移動はステッピング方式で行うため、ステージ系の機構は複雑で、極めて高度な制御が必要である（例えば特開平７−１７６４６８号公報参照）。
【０００４】
そのため、図１０に示すように、従来よりステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置のステージはレーザ干渉計の計測値に基づいて速度、及び位置が制御されていた。即ち、図１０（ａ１）及び（ａ２）において、ウエハＷが載置されるウエハステージ５１にはＸ軸の移動鏡５２Ｘ及びＹ軸の移動鏡５２Ｙが固定され、レチクルＲが載置されるレチクルステージ５４にもＸ軸の移動鏡５５Ｘ及びＹ軸の移動鏡５５Ｙが固定されている。そして、ウエハＷが移動する平面の直交座標系をＸ軸及びＹ軸として、走査露光時の走査方向をＹ軸に沿った方向（Ｙ方向）とすると、従来は走査方向用のＹ軸の移動鏡５２Ｙ及び５５Ｙに対して平行にそれぞれ２本の計測用のレーザビーム５３Ｙ１，５３Ｙ２、及び５６Ｙ１，５６Ｙ２が照射され、非走査方向用の移動鏡５２Ｘ及び５５Ｘに対してそれぞれ１本の計測用のレーザビーム５３Ｘ及び５６Ｘが照射され、走査方向の位置（Ｙ座標）は２軸のレーザ干渉計で計測され、非走査方向の位置（Ｘ座標）は１軸のレーザ干渉計で計測されていた。
【０００５】
このとき、走査方向のＹ座標は２軸のレーザ干渉計の平均値で表され、更に、２軸のＹ座標の差分より、ウエハステージ５１（ウエハＷ）及びレチクルステージ５４（レチクルＲ）の回転角が計測され、走査露光時には両ステージ５１及び５４のＸ座標、及びＹ座標が投影倍率に応じた位置関係となり、且つ両ステージの相対回転角が一定となるように両ステージ５１及び５４の同期走査が行われていた。なお、通常は反転投影の投影光学系が使用されるため、ウエハステージ５１とレチクルステージ５４との走査方向は逆であるが、簡単のために正立像が投影されるものとして両ステージの走査方向が共に−Ｙ方向であるとしている。
【０００６】
即ち、走査露光時には、移動鏡の反射面が正確にＸ軸及びＹ軸に平行であるとすると、ウエハステージ５１によってスリット状の露光領域５８に対してウエハＷが−Ｙ方向に移動するのと同期して、レチクルステージ５４によってスリット状の照明領域５７に対してレチクルＲが−Ｙ方向に移動して、ウエハＷ上の１つのショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。この結果露光されるショット領域は、図１０（ａ３）に拡大して示すショット領域ＳＡａのように正確な矩形であり、ウエハＷ上に形成されるショット配列は、図１０（ａ４）に示すようにＸ軸、及びＹ軸に沿って配列される格子状である。
【０００７】
これに対して、ウエハステージ５１のヨーイングによって、図１０（ｂ１）に示すように移動鏡５２Ｘ，５２Ｙが角度θだけ時計回りに回転すると、ウエハＷの走査方向は、矢印６０ｂで示すように移動鏡５２Ｘの反射面に沿った方向（本来のＹ軸に対して角度θだけ傾斜した方向）となり、ウエハＷの非走査方向へのステッピング方向は、矢印６１ｂで示すように移動鏡５２Ｙの反射面に沿った方向となる。この場合、移動鏡５２Ｙの傾斜によってウエハステージ５１の回転が検出され、それに合わせてレチクルステージ５４も角度θだけ回転されるため、図１０（ｂ２）の矢印５９ｂで示すように、レチクルＲも角度θだけ回転した状態で、且つその回転した方向に走査される。従って、走査露光によってウエハＷ上で露光されるショット領域（レチクルＲのパターン像の転写領域）は、図１０（ｂ３）のショット領域ＳＡｂで示すように、回転はしているが正確な矩形であり、ウエハＷ上のショット配列（図１０（ｂ４）参照）も、回転はしているが配列方向が直交する格子状（以下、「直交格子状」と呼ぶ）である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く従来のステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置では、ウエハステージ及びレチクルステージの座標位置はそれぞれレーザ干渉計によって計測され、レーザ干渉計用の２軸の移動鏡の直交度が良好である場合には、仮にウエハステージがヨーイングによって回転しても露光されるショット領域の形状は矩形であり、得られるショット配列も直交格子状であった。
【０００９】
しかしながら、雰囲気気体の温度変化、又は露光光の照射による温度上昇等によって、ステージが熱変形したり、又はレーザ干渉計用の移動鏡自体が熱変形したりすることによって、それらの移動鏡の直交度が悪化したような場合に、露光されるショット領域の形状が矩形でなくなると共に、ショット配列も直交格子状でなくなる恐れがあった。これは主に、従来はステージの走査方向の位置を２軸のレーザ干渉計で計測し、得られた計測値の差分によってステージの回転角を求めていたこと、即ち図１０の例では走査方向用の移動鏡５２Ｙ，５５Ｙに対してヨーイング計測用のレーザ干渉計からのレーザビームが照射されていたことに依ると考えられる。
【００１０】
具体的に、図１０（ｃ１）はウエハステージ側の非走査方向用、即ちヨーイング計測が行われない移動鏡５２Ｘが角度θだけ傾斜した状態を示す。この場合、ウエハＷの走査方向は矢印６０ｃで示すように、傾斜した移動鏡５２Ｘの反射面に沿った方向であるが、ウエハステージの回転角の変化は検出されないため、図１０（ｃ２）に示すように、レチクルＲ（レチクルステージ５４）は−Ｙ方向に走査される。そのため、ウエハＷ上に形成されるショット領域は、図１０（ｃ３）のショット領域ＳＡｃで示すように平行四辺形となり、ショット配列（図１０（ｃ４）参照）も平行四辺形状となる。
【００１１】
また、図１０（ｄ１）はウエハステージ側の走査方向用、即ちヨーイング計測が行われている移動鏡５２Ｙが角度θだけ傾斜した状態を示す。この場合、ウエハＷの走査方向は−Ｙ方向であるが、ウエハステージの回転角の変化が検出されるため、図１０（ｄ２）に矢印５９ｄで示すように、レチクルＲは本来のＹ軸に対して角度θだけ回転した状態で、且つ角度θだけ傾斜した方向に走査される。そのため、ウエハＷ上に形成されるショット領域は、図１０（ｄ３）のショット領域ＳＡｄで示すように平行四辺形を９０°回転させた形状となり、ショット配列（図１０（ｄ４）参照）も同様の形状となる。
【００１２】
図１０（ｃ４）又は（ｄ４）に示すショット配列の配列誤差は、線形誤差（１次誤差）であるため、その上のレイヤへの露光を行う際には、例えば所謂エンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式のアライメントを行って統計処理によってショット配列を求め、求められたショット配列に従ってウエハステージのステッピングを行うことによって実質的にその配列誤差が補正できる。しかしながら、ショット領域ＳＡｃ，ＳＡｄで示すようにショット領域の形状が変形した場合、図１０（ａ１）のスリット状の露光領域５８のＹ方向の幅をＤ、移動鏡の回転角をθ（ｒａｄ）とすると、ウエハＷ上に露光される像は走査露光中に非走査方向に略Ｄ・θだけ横シフトした像と等価になり、像劣化を起こすという不都合がある。
【００１３】
また、所謂ミックス・アンド・マッチ方式で露光を行うため、ショット領域ＳＡｃ，ＳＡｄのような変形したショット領域上にステッパーのような一括露光型の露光装置で重ね合わせ露光を行うものとしても、一括露光型ではそのような変形したショット形状に合わせた補正はできない。そのため、そのような変形したショット領域はディストーション誤差を含むことになり、マッチング精度が悪化するという不都合があった。
【００１４】
更に、レーザ干渉計の移動鏡の傾きが変化する場合のみならず、その移動鏡に走査方向に沿った曲がりがある場合にも、露光されるショット領域の形状が歪むという不都合があった。
本発明は斯かる点に鑑み、ステージの位置を計測するための干渉計の移動鏡の角度が変化した場合でも、感光基板上で露光されるショット領域の形状を所望の形状に維持できる走査型露光装置を提供することを第１の目的とする。
【００１５】
更に本発明は、その移動鏡に曲がりがある場合でも、感光基板上で露光されるショット領域の形状を所望の形状に維持できる走査型露光装置を提供することを第２の目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の走査型露光装置は、転写用のパターンが形成されたマスク（１２）を移動するマスクステージ（９〜１１）と、感光性の基板（５）を移動する基板ステージ（１〜４）とを有し、そのマスクを露光用の照明光で照明した状態で、その基板ステージを介して基板（５）を所定方向に走査するのと同期して、そのマスクステージを介してマスク（１２）をその所定方向に対応する方向に走査することにより、基板（５）上にマスク（１２）のパターンを逐次転写する走査型露光装置において、その基板ステージの走査方向（Ｙ方向）の位置を、この走査方向に直交する非走査方向に沿った２箇所で計測する２軸の基板側干渉計（１３Ｙ１，１３Ｙ２，７Ｙ）と、その基板ステージのその非走査方向（Ｘ方向）の位置をその走査方向に沿った２箇所で計測する２軸の基板側干渉計（１３Ｘ１，１３Ｘ２，７Ｘ）と、その非走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値に基づいてその基板ステージとそのマスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段（２２Ｄ，４４Ｒ，４４Ｌ）と、その非走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値の差分と、その走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値の差分との差に基づいて、その基板ステージの移動方向を補正する移動方向補正手段（２２Ａ，２２Ｂ）と、を有するものである。
【００１７】
斯かる本発明によれば、例えば図２に示すように、基板（５）を移動するための基板ステージの非走査方向用の移動鏡（７Ｘ）に対向して２軸の干渉計本体（１３Ｘ１，１３Ｘ２）が配置され、２軸の平均値により座標を定めると共に、これら２軸の計測値の差分よりその基板ステージの非走査方向でのヨーイング量（回転角）が求められ、このヨーイング量に応じてマスク（１２）が回転される。この際のマスクステージの回転角は、例えば走査方向、又は非走査方向の何れかに配置した２軸の干渉計の計測値の差分から求めることができる。
【００１８】
この結果、例えば図３（ｃ１）〜（ｃ４）に示すように、その基板ステージの非走査方向の移動鏡（７Ｘ）の角度が変化した場合、基板（５）及びマスク（１２）が同じ角度で傾斜して走査されるため、基板（５）上に露光されるショット領域（ＳＡ３）は回転していても矩形のままである。また、例えば図３（ｄ１）〜（ｄ４）に示すように、その基板ステージの走査方向の移動鏡（７Ｙ）の角度が変化した場合、基板（５）及びマスク（１２）は共に傾斜することなく走査されるため、基板（５）上に露光されるショット領域（ＳＡ４）は矩形のままである。即ち、本発明によって基板（５）及びマスク（１２）の走査方向が常に同一となるために、基板（５）上に露光されるショット領域の形状は目標とする形状に維持される。
【００１９】
このようにショット領域の形状が目標とする形状となっても、図３（ｃ４）又は（ｄ４）に示すように、ショット配列は直交格子（配列方向が直交する格子）状ではなくなる。このショット配列を更に直交格子状とするために、その非走査方向用の２軸の基板側干渉計（１３Ｘ１，１３Ｘ２，７Ｘ）の計測値の差分（ヨーイング量）と、その走査方向用の２軸の基板側干渉計（１３Ｙ１，１３Ｙ２，７Ｙ）の計測値の差分（ヨーイング量）との差に基づいてその基板ステージの移動方向を補正する移動方向補正手段（２２Ａ，２２Ｂ）が設けられている。
【００２０】
このとき、本発明によって計測される非走査方向のヨーイング量と、その走査方向のヨーイング量との差を用いて、例えばその基板ステージの非走査方向のステッピング方向を補正すれば、例えば図３（ｃ４）又は（ｄ４）に示されているショット配列が点線で示す直交格子状になる。
次に、マスクステージ側の移動鏡（２１Ｘ，２１Ｙ）が傾斜して直交度が悪化している場合について検討する。この場合にも、従来例のようにそのマスクステージの走査方向用の移動鏡（２１Ｙ）の位置を２軸の干渉計で計測し、これら２軸の計測値の差分に基づいてそのマスクステージの回転角を制御すると、露光されるショット領域の形状が矩形でなくなる恐れがある。
【００２１】
即ち、図４（ａ２）及び（ｂ２）、並びに図５（ａ２）及び（ｂ２）はそれぞれマスクステージの走査方向用の移動鏡（２１Ｙ）に対向して２軸の干渉計本体を配置し、非走査方向用の移動鏡（２１Ｘ）に対向して１軸の干渉計本体を配置した例を示している。また、図４（ａ１）及び（ａ２）は、本発明の第１の走査型露光装置と同じく基板ステージの非走査方向の位置を２軸の干渉計で計測する例を示し、図５（ａ１）及び（ａ２）は、従来例のように基板ステージの走査方向の位置を２軸の干渉計で計測する例を示している。
【００２２】
これらの場合、図４（ａ２）、又は図５（ａ２）に示すように、マスクステージの走査方向の移動鏡（２１Ｙ）がマスク（１２）に対して角度θだけ傾斜していると、移動鏡（２１Ｙ）が基板ステージに対して平行になるように走査されるため、矢印（３７ａ，３８ａ）で示すように、マスク（１２）が回転した状態で基板（５）の走査方向に対して傾斜して走査される。従って、露光されるショット領域（ＳＡ５，ＳＡ７）の形状は平行四辺形を９０°回転した形状となる。これに対して、図４（ｂ２）、又は図５（ｂ２）に示すように、マスクステージの非走査方向の移動鏡（２１Ｘ）がマスク（１２）に対して角度θだけ傾斜していると、移動鏡（２１Ｙ）が基板ステージに対して平行になるように走査されるために、矢印（３７ｂ，３８ｂ）で示すように、マスク（１２）の走査方向が基板（５）の走査方向に対して傾斜して、露光されるショット領域（ＳＡ６，ＳＡ８）の形状は平行四辺形となる。
【００２３】
そこで、このようなショット領域の変形を避けるため、本発明による第２の走査型露光装置は、転写用のパターンが形成されたマスク（１２）を移動するマスクステージ（９〜１１）と、感光性の基板（５）を移動する基板ステージ（１〜４）とを有し、マスク（１２）を露光用の照明光で照明した状態で、その基板ステージを介して基板（５）を所定方向（Ｙ方向）に走査するのと同期して、そのマスクステージを介してマスク（１２）をその所定方向に対応する方向（Ｙ方向）に走査することにより、基板（５）上にマスク（１２）のパターンを逐次転写する走査型露光装置において、その基板ステージの走査方向に直交する非走査方向（Ｘ方向）の位置をその走査方向に沿った２箇所で計測する２軸の基板側干渉計（１３Ｘ１，１３Ｘ２，７Ｘ）と、そのマスクステージの走査方向に直交する非走査方向の位置をそのマスクステージの走査方向に沿った２箇所で計測する２軸のマスク側干渉計（１４Ｘ１，１４Ｘ２，２１Ｘ）と、その２軸の基板側干渉計の計測値、及びその２軸のマスク側干渉計の計測値に基づいてその基板ステージとそのマスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段（２２Ｄ，４４Ｒ，４４Ｌ）と、を有するものである。
【００２４】
斯かる本発明によれば、例えば図７に示すように、基板ステージの非走査方向の移動鏡（７Ｘ）の位置が２軸の干渉計で計測され、マスクステージの非走査方向の移動鏡（２１Ｘ）の位置も２軸の干渉計で計測され、移動鏡（７Ｘ）の２箇所の計測値の差分よりその基板ステージのヨーイング量が求められ、移動鏡（２１Ｘ）の２箇所の計測値の差分よりそのマスクステージの回転角が求められる。従って、図７（ａ２）又は（ｂ２）に示すように、マスクステージ側の走査方向の移動鏡（２１Ｙ）、又は非走査方向の移動鏡（２１Ｘ）の何れかがマスク（１２）に対して傾斜しても、マスク（１２）の走査方向は基板（５）の走査方向に平行になり、露光されるショット領域（ＳＡ１３，ＳＡ１４）の形状は、回転（ショットローテーション）は生じても矩形となる。
【００２５】
次に、本発明の実施の形態に記載された走査型露光装置は、転写用のパターンが形成されたマスク（１２）を移動するマスクステージ（９〜１１）と、感光性の基板（５）を移動する基板ステージ（１〜４）とを有し、マスク（１２）を露光用の照明光で照明した状態で、その基板ステージを介して基板（５）を所定方向（Ｙ方向）に走査するのと同期して、そのマスクステージを介してマスク（１２）をその所定方向に対応する方向（Ｙ方向）に走査することにより、基板（５）上にマスク（１２）のパターンを逐次転写する走査型露光装置において、その基板ステージ、及びそのマスクステージの一方のステージ（９〜１１）の走査方向の位置をこの走査方向に直交する非走査方向に沿った２箇所で計測する第１の２軸の干渉計（１４Ｙ１，１４Ｙ２，２１Ｙ）と、その一方のステージのその非走査方向の位置をこのステージの走査方向に沿った２箇所で計測する第２の２軸の干渉計（１４Ｘ１，１４Ｘ２，２１Ｘ）と、この第１の２軸の干渉計の計測値の差分に基づいてその一方のステージの回転角を検出し、この検出結果、及びその第２の２軸の干渉計の計測値の差分に基づいてその第２の２軸の干渉計用の移動鏡（２１Ｘ）の曲がり量を算出する移動鏡曲がり量算出手段（２２Ａ）と、を備えたものである。
【００２６】
斯かる本発明によれば、例えばそのマスクステージの走査方向の位置計測用に２軸の干渉計（１４Ｙ１，１４Ｙ２，２１Ｙ）を配置し、非走査方向の位置計測用に２軸の干渉計（１４Ｘ１，１４Ｘ２，２１Ｘ）を配置した場合、例えば図９に示すように、非走査方向の干渉計の移動鏡（２１Ｘ）が曲がっていると、マスク（１２）は曲がりながら走査されるため、露光されるショット領域が歪む可能性がある。そこで、マスクステージを走査方向に移動させたときに、走査方向の２軸の干渉計の計測値の差分が一定になるようにしてそのマスクステージのヨーイングが発生しないようにする。この状態で、非走査方向用の２軸の干渉計の計測値の差分をモニタすると、非走査方向の移動鏡（２１Ｘ）の曲がり形状が計測できる。実際の走査露光時には、そのように計測された移動鏡（２１Ｘ）の曲がり分だけ、その２軸の干渉計の計測値を補正することによって、そのマスクステージが走査方向に直線的に移動して、より矩形に近いショット領域が露光される。
【００２７】
また、上述の本発明の各走査型露光装置においては、その基板ステージ及びそのマスクステージの一方のステージの走査方向に直交する非走査方向の位置を計測する２軸の干渉計の計測値の差分をモニタし、このようにモニタされる差分が所定の閾値を超えた際に、マスク（１２）とその基板ステージとの位置関係を計測する計測手段（６，１９，２０）を更に備えることが望ましい。そのように２軸の干渉計の計測値の差分が所定の閾値を超えるのは、熱変形等によって干渉計用の移動鏡の傾斜角が大きく変化したためと予想される。このときにマスク（１２）とその基板ステージとの位置関係を再計測することによって、マスク（１２）と基板（５）との位置関係を補正できるため、露光されるショット領域の形状誤差が減少する。また、このような場合、移動鏡の曲がり量も変化している可能性があるので、移動鏡の曲がり量をも再計測するようにしてもよい。
次に、本発明による第３の走査型露光装置は、転写用のパターンが形成されたマスク（１２）を保持して移動するマスクステージ（９〜１１）と、感光性の基板（５）を保持して移動する基板ステージ（１〜４）とを有し、そのマスクを露光用の照明光で照明した状態で、そのマスクステージとその基板ステージとをそれぞれ走査方向に沿って互いに反対方向に互いに異なる速度で同期して走査することにより、その基板上にそのマスクのパターンを逐次転写する走査型露光装置において、そのマスクステージの、その走査方向に直交する非走査方向の位置を、その走査方向に沿って離れた複数箇所で計測する複数軸のマスク側干渉計（１４Ｘ１，１４Ｘ２，２１Ｘ）を有し、そのマスク側干渉計は、そのマスクステージがその走査方向に移動している最中に、その非走査方向におけるそのマスクステージの位置を、その複数箇所で同時に測定すると共に、各計測軸毎にその測定値を出力するものである。
本発明によれば、その複数軸のマスク側干渉計の測定値を用いることによって、そのマスクステージの走査中にそのマスクステージの回転角を測定できる。従って、そのマスクステージの回転角を例えばその基板ステージの走査方向に応じて制御することによって、その基板上に露光されるショット領域の形状を目標とする形状に維持できる。
本発明において、その複数軸のマスク側干渉計の計測値に基づいて、その基板ステージとそのマスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段（２２Ｄ，４４Ｒ，４４Ｌ）を更に有してもよい。その回転角補正手段を用いて、例えばそのマスクとその基板との走査方向を同一にすることによって、その基板上に露光されるショット領域の形状を目標とする形状に維持できる。
また、その基板ステージの、その走査方向に直交する非走査方向の位置を、その走査方向に沿って離れた複数箇所で計測する複数軸の基板側干渉計（１３Ｘ１，１３Ｘ２，７Ｘ）を更に有し、その基板側干渉計は、その基板ステージがその走査方向に移動している最中に、その非走査方向におけるその基板ステージの位置を、その複数箇所で同時に測定すると共に、各計測軸毎にその測定値を出力してもよい。
また、その複数軸の基板側干渉計の計測値、及びその複数軸のマスク側干渉計の計測値に基づいてその基板ステージとそのマスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段（２２Ｄ，４４Ｒ，４４Ｌ）を更に有してもよい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による走査型露光装置の実施の形態の一例につき図面を参照して説明する。本例は、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は本例の投影露光装置を示し、この図１において、図示省略された照明光学系からの露光光ＥＬによる矩形の照明領域（以下、「スリット状の照明領域」という）によりレチクル１２上のパターンが照明され、そのパターンの像が投影光学系８を介してフォトレジストが塗布されたウエハ５上に投影される。この状態で、露光光ＥＬのスリット状の照明領域に対して、レチクル１２が図１の紙面に対して前方向（又は後方向）に一定速度Ｖで走査されるのに同期して、ウエハ５は図１の紙面に対して後方向（又は前方向）に一定速度Ｖ／Ｍ（１／Ｍは投影光学系８の投影倍率）で走査される。投影倍率（１／Ｍ）は、例えば１／４，１／５等である。以下、投影光学系８の光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内でレチクル１２及びウエハ５の設計上の走査方向（即ち、図１の紙面に垂直な方向）にＹ軸を、この走査方向に直交する非走査方向（即ち、図１の紙面に沿った方向）にＸ軸を取って説明する。但し、後述のようにステージ系の座標計測用の干渉計の移動鏡の傾斜等によって、実際の走査方向はＹ軸に平行な方向（Ｙ方向）から外れることがある。
【００２９】
次に、本例のレチクル１２及びウエハ５のステージ系について説明する。先ず、レチクル支持台９上にＹ方向に駆動自在にレチクルＹ軸駆動ステージ１０が載置され、このレチクルＹ軸駆動ステージ１０上にレチクル微小駆動ステージ１１が載置され、レチクル微小駆動ステージ１１上にレチクル１２が真空チャック等により保持されている。レチクル微小駆動ステージ１１は、Ｘ方向、Ｙ方向及び回転方向（θ方向）にそれぞれ微小量だけ且つ高精度にレチクル１２の位置制御を行う。レチクル支持台９、レチクルＹ軸駆動ステージ１０、及びレチクル微小駆動ステージ１１よりレチクルステージが構成されている。レチクル微小駆動ステージ１１上には移動鏡２１が配置され、レチクル支持台９上に配置された干渉計本体１４によって、常時レチクル微小駆動ステージ１１のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の位置がモニタされている。即ち、干渉計本体１４は実際には、図２（ａ）に示す４軸の干渉計本体１４Ｘ１，１４Ｘ２，１４Ｙ１，１４Ｙ２を総称している。干渉計本体１４により得られた位置情報が、装置全体の動作を統轄制御する主制御系２２Ａに供給されている。主制御系２２Ａは、レチクル駆動装置２２Ｄを介してレチクルＹ軸駆動ステージ１０及びレチクル微小駆動ステージ１１の動作を制御する。
【００３０】
一方、ウエハ支持台１上には、Ｙ方向に駆動自在にウエハＹ軸駆動ステージ２が載置され、その上にＸ方向に駆動自在にウエハＸ軸駆動ステージ３が載置され、その上にＺθ軸駆動ステージ４が設けられ、このＺθ駆動ステージ４上にウエハ５が真空吸着によって保持されている。Ｚθ軸駆動ステージ４は、ウエハ５のＺ方向の位置、傾斜角、及び微小回転角の制御を行う。ウエハ支持台１、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Ｚθ軸駆動ステージ４よりウエハステージが構成されている。Ｚθ軸駆動ステージ４上にも移動鏡７が固定され、外部に配置された干渉計本体１３により、Ｚθ軸駆動ステージ４のＸ方向、Ｙ軸方向及びθ方向の位置がモニタされ、干渉計本体１３により得られた位置情報も主制御系２２Ａに供給されている。即ち、干渉計本体１３も実際には、図２（ｂ）に示す４軸の干渉計本体１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２を総称している。主制御系２２Ａは、ウエハ駆動装置２２Ｂ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Ｚθ軸駆動ステージ４の位置決め動作を制御する。
【００３１】
また、後述するが、ウエハステージ側の干渉計本体１３によって計測される座標により規定されるウエハ座標系と、レチクルステージ側の干渉計本体１４によって計測される座標により規定されるレチクル座標系との対応をとるために、Ｚθ軸駆動ステージ４上のウエハ５の近傍に所定の基準マークが形成された基準マーク板６が固定されている。その基準マーク中にはＺθ軸駆動ステージ４の内部に導かれた照明光により底面側から照明されている基準マーク、即ち発光性の基準マークもある。
【００３２】
本例のレチクル１２の上方には、基準マーク板６上の基準マークとレチクル１２上のアライメントマークとを同時に観察するためのレチクルアライメント顕微鏡１９及び２０が配置されている。この場合、レチクル１２からの検出光をそれぞれアライメント顕微鏡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、露光シーケンスが開始されると、主制御系２２Ａからの指令のもとで、ミラー駆動装置１７及び１８によりそれぞれ偏向ミラー１５及び１６は退避される。更に、投影光学系８のＹ方向の側面部に、ウエハ５上のアライメントマーク（ウエハマーク）の位置を検出するためのオフ・アクシス方式のアライメントセンサ３４が配置されている。また、主制御系２２Ａには、オペレータからのコマンドを入力したり、計測データを表示したりするためのコンソール２２Ｃが接続されている。
【００３３】
次に、図２を参照して本例のステージ系用の干渉計（干渉式測長器）の構成につき説明する。
図２（ａ）は、図１のレチクル微小駆動ステージ１１を示す平面図、図２（ｂ）は、図１のウエハステージ側のＺθ軸駆動ステージ４を示す平面図であり、図２（ａ）において、レチクル微動ステージ１１上にはレチクル１２が真空吸着等によって保持され、レチクル１２上のＸ方向に細長いスリット状の照明領域３１に露光光が照射されている。
【００３４】
レチクル１２（レチクル微小駆動ステージ１１）はＹ方向に走査されるため、レチクル微小駆動ステージ１１の＋Ｘ方向の端部に、走査方向（Ｙ方向）に沿って延びた平行平板ガラスよりなる移動鏡２１Ｘが設置され、干渉計本体１４Ｘ１及び１４Ｘ２より移動鏡２１Ｘの反射面に、Ｙ方向に間隔Ｌ１で平行に計測用のレーザビーム（計測用ビーム）ＬＲＸ１及びＬＲＸ２が照射されている。干渉計本体１４Ｘ１，１４Ｘ２はそれぞれ参照鏡と、移動鏡２１Ｘ及びその参照鏡からのレーザビームの干渉光を受光するレシーバと、このレシーバからの光電変換信号を処理する信号処理部とを備え、そのレシーバからの光電変換信号を処理することによって移動鏡２１Ｘの反射面のＸ座標が検出できるように構成されている。移動鏡２１Ｘはレチクル１２の加速、露光、減速時に両計測用ビームＬＲＸ１，ＬＲＸ２が移動鏡２１Ｘから外れることが無いように十分長く形成されている。更に、計測用ビームＬＲＸ１，ＬＲＸ２は、スリット状の照明領域３１の中心（投影光学系８の光軸ＡＸ）に対してＹ方向に振り分けになるように配置されており、干渉計本体１４Ｘ１及び１４Ｘ２の計測値をそれぞれＸＲ１及びＸＲ２とすると、これらの計測値の平均値としてレチクル１２の非走査方向の位置（Ｘ座標）ＸＲが検出され、それらの計測値の差分を間隔Ｌ１で除算することによって、レチクル１２の非走査方向から見た回転角θRXが検出される。即ち、次式が成立している。
【００３５】
ＸＲ＝（ＸＲ１＋ＸＲ２）／２ （１）
θRX＝（ＸＲ１−ＸＲ２）／Ｌ１ （２）
また、レチクル微小駆動ステージ１１の＋Ｙ方向の端部には、Ｘ方向に間隔Ｌ２で移動鏡としてのコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２が固定されており、コーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２に対してそれぞれ干渉計本体１４Ｙ１，１４Ｙ２より、走査方向に沿って平行に計測用ビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２が照射されている。また、コーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２で反射された計測用ビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２をそれぞれ反射して干渉計本体１４Ｙ１，１４Ｙ２側に戻す固定平面鏡１４Ｍ１及び１４Ｍ２が配置され、干渉計本体１４Ｙ１，１４Ｙ２はそれぞれダブルパス干渉方式でコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２のＹ座標を検出する。なお、レチクル１２はＸ方向の移動範囲は狭いと共に、コーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２の入射面に計測用ビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２が収まっている範囲では正確に位置検出を行うことができるため、走査方向の移動鏡としてはコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２を使用できる。
【００３６】
計測用ビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２も、照明領域３１の中心（光軸ＡＸ）に関してＸ方向に中心対称に振り分けされており、干渉計本体１４Ｙ１及び１４Ｙ２の計測値ＹＲ１，ＹＲ２の平均値によってレチクル１２の走査方向の位置（Ｙ座標）ＹＲが検出される。また、それらの計測値の差分を間隔Ｌ２で除算することによってレチクル１２の走査方向から見た回転角θRYが検出される。また、走査方向から見た回転角θRYと非走査方向から見た回転角θRXとの差分が、移動鏡２１Ｘとコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２との直交度誤差ΔωＲとなる。即ち、次式が成立している。
【００３７】
ＹＲ＝（ＹＲ１＋ＹＲ２）／２ （３）
θRY＝（ＹＲ１−ＹＲ２）／Ｌ２ （４）
ΔωＲ＝（ＹＲ１−ＹＲ２）／Ｌ２−（ＸＲ１−ＸＲ２）／Ｌ１ （５）
本例では通常は、（２）式の非走査方向から見た回転角θRXに基づいてレチクル１２の回転角（ヨーイング量）の補正を行う。そのため、レチクル微小駆動ステージ１１の−Ｙ方向の端面に２個のアクチュエータ４４Ｒ及び４４Ｌが設置され、アクチュエータ４４Ｒ及び４４Ｌで互いに独立に図１のレチクルＹ軸駆動ステージ１０に対してレチクル微小駆動ステージ１１を変位させることによって、レチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）の回転角が制御できるように構成されている。アクチュエータ４４Ｒ，４４Ｌの動作は図１のレチクル駆動装置２２Ｄによって制御されている。但し、後述のように、移動鏡２１Ｘの曲がり量をモニタする際には、（４）式の走査方向から見た回転角θRYに基づいてレチクル１２の回転角を制御する。
【００３８】
図２（ａ）において、移動鏡２１Ｘ及び干渉計本体１４Ｘ１，１４Ｘ２より非走査方向用の２軸のレーザ干渉計が構成され、コーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２、固定平面鏡１４Ｍ１，１４Ｍ２、及び干渉計本体１４Ｙ１，１４Ｙ２より走査方向用の２軸のレーザ干渉計が構成されている。そして、干渉計本体１４Ｘ１，１４Ｘ２によって計測されるＸ座標ＸＲ、及び干渉計本体１４Ｙ１，１４Ｙ２によって計測されるＹ座標ＹＲよりなる座標系をレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）と呼ぶ。この座標系は、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１２はそのレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）に基づいて駆動される。
【００３９】
次に、図２（ｂ）において、Ｚθ軸駆動ステージ４上にはウエハ５が真空吸着等によって保持され、ウエハ５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、走査方向に沿って発光性の２列の基準マーク４６Ａ〜４６Ｆが形成され、レチクル１２上にも対応して２列のアライメントマーク４５Ａ〜４５Ｆが形成されている。両マークを図１のアライメント顕微鏡１９，２０で検出することによってレチクルステージの座標系とウエハステージの座標系との対応が取られる。この詳細は例えば特開平７−１７６４６８号公報にも開示されている。
【００４０】
また、ウエハ５上でレチクル上の照明領域３１と共役なスリット状の露光領域３２にレチクル１２の一部のパターンの像が投影され、露光領域３２に対してウエハ５をＹ方向に走査することによって、ウエハ５上の１つのショット領域ＳＡにレチクル１２のパターンが転写される。Ｚθ軸駆動ステージ４の−Ｘ方向の端部に、走査方向（Ｙ方向）に沿って延びた平行平板ガラスよりなる移動鏡７Ｘが設置され、Ｚθ軸駆動ステージ４の−Ｙ方向の端部に移動鏡７Ｘに直交するように非走査方向に沿って延びた平行平板ガラスよりなる移動鏡７Ｙが固定されている。干渉計本体１３Ｘ１及び１３Ｘ２より移動鏡７Ｘの反射面に、Ｙ方向に間隔Ｌ３で平行に計測用ビームＬＷＸ１及びＬＷＸ２が照射され、干渉計本体１３Ｙ１及び１３Ｙ２より移動鏡７Ｙの反射面に、Ｘ方向に間隔Ｌ４で平行に計測用ビームＬＷＹ１及びＬＷＹ２が照射されている。
【００４１】
移動鏡７Ｘ，７Ｙはウエハ５の走査露光、又はステッピング時に対応する計測用ビームが外れることが無いように十分長く形成されている。更に、計測用ビームＬＷＸ１，ＬＷＸ２は、スリット状の露光領域３２の中心（光軸ＡＸ）に対してＹ方向に振り分けになるように配置されており、干渉計本体１３Ｘ１及び１３Ｘ２の計測値ＸＷ１，ＸＷ２の平均値によってウエハ５の非走査方向の位置（Ｘ座標）ＸＷが検出され、干渉計本体１３Ｙ１及び１３Ｙ２の計測値ＹＷ１，ＹＷ２の平均値によってウエハ５の走査方向の位置（Ｙ座標）ＹＷが検出される。また、計測値ＸＷ１，ＸＷ２の差分を間隔Ｌ３で除算することによって、ウエハ５のヨーイング量（回転角）θWXが検出され、計測値ＹＷ１，ＹＷ２の差分を間隔Ｌ４で除算した回転角θWYと、そのヨーイング角θWXとの差分によって移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度誤差ΔωＷが検出される。即ち、次式が成立している。
【００４２】
ＸＷ＝（ＸＷ１＋ＸＷ２）／２ （６）
ＹＷ＝（ＹＷ１＋ＹＷ２）／２ （７）
θWX＝（ＸＷ１−ＸＷ２）／Ｌ３ （８）
ΔωＷ＝（ＹＷ１−ＹＷ２）／Ｌ４−（ＸＷ１−ＸＷ２）／Ｌ３ （９）
図２（ｂ）において、移動鏡７Ｘ及び干渉計本体１３Ｘ１，１３Ｘ２より非走査方向用の２軸のレーザ干渉計が構成され、移動鏡７Ｙ及び干渉計本体１３Ｙ１，１３Ｙ２より走査方向用の２軸のレーザ干渉計が構成されている。このように干渉計本体１３Ｘ１，１３Ｘ２によって計測されるＸ座標ＸＷ、及び干渉計本体１３Ｙ１，１３Ｙ２によって計測される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。この座標系も、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、ウエハ５の走査、及びステッピングはそのウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）に沿って行われる。例えば（９）式の直交度誤差ΔωＷの補正を行わない場合、Ｚθ軸駆動ステージ４（ウエハ５）のステッピング方向は、走査方向では、移動鏡７Ｘの反射面に沿った方向（Ｘ座標ＸＷが変化しない方向）となり、非走査方向では移動鏡７Ｙの反射面に沿った方向（Ｙ座標ＹＷが変化しない方向）となる。
【００４３】
次に、本例の投影露光装置でアライメント、走査露光、及びステッピングを行う際の基本的な動作につき説明する。先ず、図２（ｂ）の基準マーク板６を用いてレチクルアライメントを行う。即ち、図１のウエハ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４６Ａ，４６Ｂを投影光学系８の露光領域３２内に移動して静止させ、レチクルＹ軸駆動ステージ１０を駆動して図２（ａ）のレチクル１２上のアライメントマーク４５Ａ，４５Ｂを照明領域３１内に移動する。そして、図１のアライメント顕微鏡１９及び２０によって、基準マーク４６Ａ，４６Ｂと対応するアライメントマーク４５Ａ，４５Ｂとの位置ずれ量を検出し、レチクルＹ軸駆動ステージ１０及びレチクル微小駆動ステージ１１を駆動して、基準マーク４６Ａ及び４６Ｂの像に対してアライメントマーク４５Ａ及び４５Ｂ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１２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、レチクルステージ側の４軸の干渉計本体１４の計測値、及びウエハステージ側の４軸の干渉計本体１３の計測値をリセットすることによって、（１）式及び（３）式より定まるレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）と、（６）式及び（７）式より定まる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。
【００４４】
また、予め走査露光時のウエハステージ側のＺθ軸駆動ステージ４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平行にしておく。このためには、一例として機械的に基準マーク４６Ａ，４６Ｃ，４６Ｅの配列方向を移動鏡７Ｘの反射面（走り面）に平行にしておけばよい。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、ソフトウェア的にＺθ軸駆動ステージ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。
【００４５】
次に、露光光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同期走査すると共に、基準マーク板６上の基準マーク４６Ｃ〜４６Ｆと対応するレチクル１２上のアライメントマーク４５Ｃ〜４５Ｆとの相対的な位置ずれ量をアライメント顕微鏡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１２の走査方向とウエハ５の走査方向との傾き角、即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１２を走査する際には、レチクルＹ軸駆動ステージ１０及びレチクル微小駆動ステージ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、ソフトウェア的にレチクル１２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１２及びウエハ５は平行に走査される。
【００４６】
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り、投影露光装置の組立調整時に、例えばレチクルＹ軸駆動ステージ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移動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ェア的な補正量を小さくし、制御精度を向上させている。このように調整されたレチクル微小駆動ステージ１１に対し、実際にレチクル１２を載置した場合、レチクル１２が外形基準等で設置されると、各移動鏡及び基準マーク板６に対しレチクル１２のアライメントマーク４５Ａ〜４５Ｆ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。
【００４７】
図２（ａ）のレチクル１２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１２のアライメントマーク４５Ａ〜４５Ｆと基準マーク板６の基準マーク４６Ａ〜４６Ｆとの位置ずれ量を計測した場合、相対的にレチクル１２又は基準マーク板６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ように計測される。しかし、基準マーク板６は移動鏡７Ｘ，７Ｙの走りに合わせて固定されているので、レチクル微小駆動ステージ１１を回転又はシフトさせることで補正が行われる。ここで、レチクル微小駆動ステージ１１を回転させた場合、移動鏡２１Ｘも同様に回転するので、レチクル１２の走り方向に対し移動鏡２１Ｘが傾くこととなるが、レチクル１２上のアライメントマーク４５Ａ〜４５Ｆは基準マーク板６上の基準マーク４６Ａ〜４６Ｆに平行になっており、走査露光時にはレチクル１２の走り方向とウエハ５の走り方向とが平行となるように制御される。
【００４８】
次に、ウエハ５上の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。一例として、図１のアライメントセンサ３４を用いてウエハ５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）のウエハマークの座標を計測し、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５上の全部のショット領域の配列座標が算出される。また、予め所謂ベースラインチェックによって、基準マーク板６を用いて、アライメントセンサ３４の検出中心と、投影光学系８の露光領域３２内の基準点との間隔（ベースライン量）が求められて主制御系２２Ａ内に記憶されている。そこで、ウエハ５上の各ショット領域の配列座標、アライメントセンサ３４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５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１２も対応する位置に位置決めされる。
【００４９】
その後、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）に従って走査露光動作が行われるが、その座標系は各移動鏡７Ｘ，７Ｙ，２１Ｘ及びコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２の反射面を基準としてソフトウェア的に補正されたものであり、これらの移動鏡等の位置がレチクル１２やウエハ５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。本例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。
【００５０】
即ち、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８の投影倍率は１／Ｍ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１２）とＺθ軸駆動ステージ４（ウエハ５）との走査方向、及び非走査方向の同期誤差ΔＸ，ΔＹは次のように表すことができる。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８は反転投影系であるが、図２に示すように、レチクルステージ側の干渉計とウエハステージ側の干渉計とは計測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。
【００５１】
ΔＸ＝（ＸＷ−ＸＷ0)・Ｍ−（ＸＲ−ＸＲ0) （１０）
ΔＹ＝（ＹＷ−ＹＷ0)・Ｍ−（ＹＲ−ＹＲ0) （１１）
また、本例では（８）式で表されるＺθ軸駆動ステージ４の非走査方向から見た回転角θWXと、（２）式で表されるレチクル微小駆動ステージ１１の非走査方向から見た回転角θRXとの差分を次のように回転方向の同期誤差Δθとする。
【００５２】
そして、走査露光時には、図１のレチクルＹ軸駆動ステージ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０となるようにレチクル微小駆動ステージ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１２上の照明領域３１への露光光の照射が開始されて露光が行われる。
【００５３】
その後、次のショット領域への露光を行うためにウエハ５のステッピングを行う際には、ウエハステージ側の移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度が悪化したときでも、ショット配列が直交格子（配列方向が直交する格子）状を維持するように、Ｚθ軸駆動ステージ４の非走査方向のステッピング方向を（９）式の直交度誤差ΔωＷ分だけ補正する。
【００５４】
更に、（９）式の直交度誤差ΔωＷ、又は（５）式の直交度誤差ΔωＲが所定の許容値を超えて大きく変化する場合は、その他のオフ・アクシス方式のアライメントセンサ３４のベースライン量の精度やその機械的な安定性に問題が発生している可能性がある。そこで、直交度誤差ΔωＷ、又はΔωＲが所定の許容値を超えて大きく変化している場合は、ウエハの交換時等に再度上記のレチクルアライメントやベースライン量の計測を行うようにする。これによって、レチクルのパターンとウエハの各ショット領域との重ね合わせ精度を向上できる。
【００５５】
次に、本例の投影露光装置で走査露光を行うことによって得られるショット領域の形状、及びショット配列の具体例につき説明する。
先ず、図３を参照して、図２に示すレチクルステージ側の移動鏡の直交度が良好で、且つウエハステージ側の移動鏡７Ｘ，７Ｙの傾きが変化した場合につき説明する。
【００５６】
図３（ａ１）〜（ｄ１）は図２（ｂ）のウエハ５が載置されるＺθ軸駆動ステージ４上の移動鏡７Ｘ，７Ｙを簡略化して示し、図３（ａ２）〜（ｄ２）は図２（ａ）のレチクル１２が載置されるレチクル微小駆動ステージ１１上の移動鏡２１Ｘ、及びコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２を簡略化して示し、コーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２をまとめて１つの移動鏡２１Ｙとしている。また、分かり易いように、図１の投影光学系８によって正立像がウエハ上に投影されるものと仮定して、図２に対してウエハステージ側の移動鏡７Ｙを＋Ｙ方向側に固定し、レチクルステージ側の移動鏡２１Ｘを−Ｘ方向側に固定している。これによって、ウエハ５及びレチクル１２の走査方向は同じ方向（−Ｙ方向、又は＋Ｙ方向）となっている。これは以下の図４〜図７においても同様である。
【００５７】
また、図３では、レチクル１２のパターン領域の輪郭は移動鏡２１Ｘ、又は２１Ｙの反射面に平行であると仮定している。更に、ウエハステージ側の走査方向用の移動鏡７Ｙに対して１本の計測用ビームＬＷＹ１が照射され、レチクルステージ側の非走査方向用の移動鏡２１Ｘに対して１本の計測用ビームＬＲＸ１が照射されているものとしている。これは、走査露光中には、ウエハステージ側では走査方向用の移動鏡７Ｙの回転角はモニタすることなく、レチクル側では非走査方向用の移動鏡２１Ｘの回転角はモニタしないことを意味している。但し、上記のようにレチクル側では通常は非走査方向用の移動鏡２１Ｘの回転角がモニタされているが、後述のようにレチクルステージ側の移動鏡２１Ｘ，２１Ｙの直交度が良好であるときには、どちらの移動鏡の回転角をモニタしても同じ結果が得られるため、図３では走査方向用の移動鏡２１Ｙの回転角をモニタしている。この場合、（１２）式の同期誤差Δθの代わりに、（８）式のウエハの回転角θWXと（４）式のレチクルの回転角θRYとの差分である次式の同期誤差Δθ’が０になるようにレチクル微小駆動ステージ１１の回転角が補正される。
【００５８】
Δθ’＝θWX−θRY （１３）
そして、図３（ａ１）に示すように、走査露光中にウエハステージ側のＺθ軸駆動ステージ４の移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度が良好で、且つ移動鏡７Ｘが理想的な直交座標系のＹ軸に平行（移動鏡７ＸはＸ軸に平行）であるときには、走査露光中に上記の（１０）式の同期誤差ΔＸ、（１１）式の同期誤差ΔＹ、及び（１３）式の同期誤差Δθ’がそれぞれ０になるように走査が行われるため、図３（ａ２）に示すように、レチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）は照明領域３１に対してＹ軸に平行に走査される。また、ウエハ５上のショット領域ＳＡ１も露光領域３２に対してＹ軸に平行に走査されるため、そのショット領域ＳＡ１の形状は、図３（ａ３）に拡大して示すように正確な矩形である。更に、１つのショット領域から次のショット領域に移動する際の、ウエハステージ側のＺθ軸駆動ステージ４のステッピング方向は、Ｘ軸及びＹ軸に平行であるため、ウエハ５上に形成されるショット配列は、図３（ａ４）に示すように直交格子状である。
【００５９】
次に、図３（ｂ１）に示すように、走査露光中にウエハステージ側の移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度が良好で、且つＺθ軸駆動ステージ４が角度θだけ時計方向に回転したときには、ウエハ５は矢印３４ｂに示すようにＹ軸に対して角度θだけ傾斜して走査される。また、レチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）も角度θだけ時計方向に回転して走査されるため、ウエハ５上のショット領域ＳＡ２の形状は、図３（ｂ３）に示すように回転はしているが正確な矩形である。更に、ウエハステージ側のＺθ軸駆動ステージ４のステッピング方向は、走査方向では矢印３４ｂで示す方向であり、非走査方向では矢印３５ｂで示すように移動鏡７Ｙの反射面に沿った方向であるため、ウエハ５上に形成されるショット配列は、図３（ｂ４）に示すように回転はしているが直交格子状である。
【００６０】
これに対して、図３（ｃ１）に示すように、図３（ａ１）と比べてウエハステージ側の非走査方向の移動鏡７Ｘの角度がθだけ変化した場合、ウエハ５は矢印３４ｃで示すようにＹ軸に対して角度θだけ傾斜して走査され、レチクル１２も図３（ｃ２）に矢印３３ｃで示すようにＹ軸に対して角度θ傾斜して走査される。その結果、図３（ｃ３）に示すように、ウエハ５上で露光されるショット領域ＳＡ３の形状は、矩形のままである。但し、この際にウエハ側で単に移動鏡７Ｘ，７Ｙに沿ってステッピングを行うと、移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度誤差が生じているために、ウエハ５上のショット配列は図３（ｃ４）に示すように平行四辺形状となり、直交格子ではなくなる。これに対して本例では、図３（ｃ１）に点線で示すように、移動鏡７Ｙには更に１軸の計測用ビームＬＷＹ２が照射されており、Ｚθ軸駆動ステージ４（ウエハ５）の非走査方向のステッピング方向は（９）式の直交度誤差ΔωＷ分だけ補正される。即ち、ウエハ５の非走査方向のステッピング方向は、図３（ｃ１）の矢印４７ｃで示すように、移動鏡７Ｙに対して角度θだけ時計回りに回転している。従って、ウエハ５上のショット配列は、図３（ｃ４）に点線の格子４８ｃに示すように、回転はしているが直交格子状となる。
【００６１】
一方、図３（ｄ１）に示すように、図３（ａ１）と比べてウエハステージ側の走査方向の移動鏡７Ｙの角度がθだけ反時計回りに変化した場合、ウエハ５は−Ｙ方向に走査される。また、移動鏡７Ｘの傾斜角はレチクル１２の回転角の補正には使用されないため、レチクル１２も図３（ｄ２）に示すように−Ｙ方向に走査され、図３（ｄ３）に示すように、ウエハ５上で露光されるショット領域ＳＡ４の形状は、矩形のままである。この際にも、ウエハ側で単に移動鏡７Ｘ，７Ｙに沿ってステッピングを行うと、ウエハ５上のショット配列は図３（ｄ４）に示すように平行四辺形を９０°回転したような配列となる。実際には本例では、ウエハ５の非走査方向のステッピング方向は（９）式の直交度誤差ΔωＷ分だけ補正されるため、ウエハ５の非走査方向のステッピング方向は、図３（ｄ１）の矢印４７ｄで示すように、移動鏡７Ｙに対して角度θだけ時計回りに回転している。従って、ウエハ５上のショット配列は、図３（ｄ４）に点線の格子４８ｄで示すように、正確な直交格子状となる。
【００６２】
なお、図３ではレチクル１２の回転角を走査方向用の移動鏡２１Ｙの回転角に基づいて補正する場合を示したが、本例では通常はレチクル１２の回転角は非走査方向用の移動鏡２１Ｘの回転角に基づいて制御されている。
図６は、そのようにレチクル１２の回転角を非走査方向用の移動鏡２１Ｘの回転角に基づいて補正する場合を示し、この図６において、移動鏡２１Ｘに２本の計測用ビームＬＲＸ１，ＬＲＸ２が照射され、移動鏡２１Ｙには１本の計測用ビームＬＲＹ１のみが照射されている点以外は図３と同一である。図６においても、ウエハステージ側の非走査方向の移動鏡７Ｘの傾斜角に応じてレチクル１２の回転角が補正されるため、ウエハステージ側の移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度が良好であるときには（図６（ａ１），（ｂ１））、レチクル１２の走査方向はウエハ５の走査方向に平行となり（図６（ａ２），（ｂ２））、露光されるショット領域ＳＡ９，ＳＡ１０の形状は矩形であり（図６（ａ３），（ｂ３））、形成されるショット配列も直交格子状である（図６（ａ４），（ｂ４））。
【００６３】
また、ウエハステージ側の非走査方向の移動鏡７Ｘが傾いて（図６（ｃ１））、ウエハ５の走査方向が矢印４０ｃで示すように傾いても、レチクル１２の走査方向も図６（ｃ２）に矢印３９ｃで示すように傾くため、露光されるショット領域ＳＡ１１の形状は矩形である（図６（ｃ３））。更に、ウエハステージ側の走査方向の移動鏡７Ｙが傾いても（図６（ｄ１））、ウエハ５及びレチクル１２の走査方向はＹ軸に平行であり（図６（ｄ２））、露光されるショット領域ＳＡ１２の形状は矩形である（図６（ｄ３））。この場合も、単にウエハステージの移動鏡７Ｘ，７Ｙに沿ってステッピングすると、得られるショット配列は図６（ｃ４），（ｄ４）に示すように直交格子ではなくなるが、実際には（９）式の直交度誤差ΔωＷだけウエハ５の非走査方向のステッピング方向が補正され、ウエハ５は矢印４１ｃ、又は矢印４１ｄの方向にステッピングするため、直交格子状のショット配列が得られる。
【００６４】
次に、レチクルステージ側の移動鏡２１Ｘ，２１Ｙが傾斜して直交度が悪化した場合について図４、図５、及び図７を参照して説明する。先ず、本例での実際の動作と比較するために、図３の構成で更にレチクルステージ側の移動鏡２１Ｘ，２１Ｙの直交度が悪化した場合を図４に示し、従来技術でレチクルステージ側の移動鏡の直交度が悪化した場合を図５に示す。
【００６５】
図４（ａ２）に示すように、レチクルステージ側の走査方向の移動鏡２１Ｙが角度θだけ傾斜すると、移動鏡２１Ｙがウエハステージ側の非走査方向の移動鏡７Ｘに直交するように回転補正が行われる。そして、ウエハ５がＹ軸に平行に走査されても（図４（ａ１））、レチクル１２は矢印３７ａで示すように回転した状態で、且つレチクルステージの非走査方向の座標が変化しないように移動鏡２１Ｘに沿って斜めに走査されるため、ウエハ５上に露光されるショット領域ＳＡ５は平行四辺形を９０°回転した形状となる（図４（ａ３））。また、図４（ｂ２）に示すように、レチクルステージの非走査方向の移動鏡２１Ｘが角度θだけ傾斜すると、移動鏡２１Ｙはウエハステージ側の非走査方向の移動鏡７Ｘに直交する状態が維持される。そして、ウエハ５がＹ軸に平行に走査されても（図４（ｂ１））、レチクル１２は矢印３７ｂで示すように移動鏡２１Ｘに沿って斜めに走査されるため、ウエハ５上に露光されるショット領域ＳＡ６は平行四辺形となる（図４（ｂ３））。また、ウエハ５上のショット配列については、ウエハステージ側の移動鏡７Ｘ，７Ｙが直交しているため、補正を行うまでもなく直交格子状となっている（図４（ａ４），（ｂ４））。
【００６６】
また、図５は、従来技術、即ち図４の構成でウエハステージ側の走査方向の移動鏡７Ｙの回転角に基づいてレチクル１２の回転角を補正する場合を示しているが、この場合にもＺθ軸駆動ステージ４（ウエハ５）の回転角は図４と同じように検出されるため、得られるショット領域の形状は矩形ではなくなる。即ち、図５（ａ２）に示すように、レチクルステージ側の走査方向の移動鏡２１Ｙが角度θだけ傾斜すると、ウエハ５がＹ軸に平行に走査されても（図５（ａ１））、レチクル１２は矢印３８ａで示すように回転した状態で、移動鏡２１Ｘに沿って斜めに走査されるため、露光されるショット領域ＳＡ７は平行四辺形を９０°回転した形状となる（図５（ａ３））。また、図５（ｂ２）に示すように、レチクルステージ側の非走査方向の移動鏡２１Ｘが角度θだけ傾斜したときには、ウエハ５がＹ軸に平行に走査されても（図５（ｂ１））、レチクル１２は矢印３８ｂで示すように斜めに走査されるため、露光されるショット領域ＳＡ８は平行四辺形となる（図５（ｂ３））。この場合も、ウエハ５上のショット配列については、直交格子状となっている（図５（ａ４），（ｂ４））。
【００６７】
このように、レチクルステージ側で走査方向の移動鏡２１Ｙの回転角に基づいてレチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）の回転角の補正を行うと、移動鏡２１Ｘ，２１Ｙの直交度が悪化したときに得られるショット領域の形状が矩形でなくなる。これを避けるために、本例では通常は、図２（ａ）で説明したように、レチクル微小駆動ステージ１１の非走査方向の移動鏡２１Ｘの回転角に基づいてレチクル微小駆動ステージ１１の回転角を補正している。
【００６８】
図７は、本例の通常の動作のようにレチクルステージ側の非走査方向の移動鏡２１Ｘの回転角に基づいてレチクル１２の回転角を補正する場合を示し、図７（ａ２）に示すように、レチクルステージ側の走査方向の移動鏡２１Ｙが角度θだけ傾斜しても、この傾斜角はレチクル１２の回転補正には使用されない。従って、ウエハ５がＹ軸に平行に走査されると（図７（ａ１））、レチクル１２もＹ軸に平行に走査されるため、露光されるショット領域ＳＡ１３は矩形である（図７（ａ３））。一方、図７（ｂ２）に示すように、レチクルステージの非走査方向の移動鏡２１Ｘが角度θだけ傾斜したときには、移動鏡２１Ｘがウエハステージの移動鏡７Ｘに平行になるようにレチクル１２の回転補正が行われる。即ち、ウエハ５がＹ軸に平行に走査されると（図７（ｂ１））、レチクル１２は角度θだけ回転した状態でＹ軸に平行に走査されるため、露光されるショット領域ＳＡ１４は回転はしているが矩形である（図７（ｂ３））。この場合も、ウエハ５上のショット配列については、直交格子状である（図７（ａ４），（ｂ４））。
【００６９】
上述のように本例によれば、ウエハステージの非走査方向の移動鏡７Ｘの回転角に基づいてレチクル１２の回転角を補正しているため、ウエハステージ側の移動鏡７Ｘ，７Ｙの傾きが生じてそれらの直交度が悪化した場合でも、図６（又は図３）に示すようにウエハ５及びレチクル１２の走査方向が平行に維持されて、ウエハ５上で露光されるショット領域の形状は矩形に保たれる。更に、レチクルステージ側についても、非走査方向の移動鏡２１Ｘの回転角に基づいてレチクル１２の回転角を補正しているため、図７に示すように、レチクルステージ側の移動鏡２１Ｘ，２１Ｙの傾きが生じてそれらの直交度が悪化した場合でも、ウエハ５及びレチクル１２の走査方向が平行に維持されて、ウエハ５上で露光されるショット領域の形状は矩形に保たれる。また、ウエハステージの非走査方向へのステッピング方向を（９）式の直交度誤差ΔωＷに基づいて補正しているため、ウエハステージの移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度が悪化しても、ウエハ上に形成されるショット配列は直交格子状となる。
【００７０】
但し、ショット配列が直交格子状となっても、例えば図７（ｂ２）に示すように、レチクル１２のパターンに対してレチクルステージの非走査方向の移動鏡２１Ｘが傾斜したときに、図７（ｂ４）に示すように各ショット領域に回転（ショットローテーション）が発生してしまう。このようなショットローテーションの発生を防止するためには、前述の（５）式のレチクルステージの移動鏡の直交度誤差ΔωＲを常時モニタし、その直交度誤差ΔωＲがショットローテーションとして許容できる誤差か否かを判断するシーケンスを露光シーケンス中に入れておけばよい。仮に、その直交度誤差ΔωＲが許容値から外れた場合、ウエハ交換時、又はショット露光の間に再度、ウエハステージ上の基準マーク板６を投影光学系５の露光領域に移動し、レチクルアライメントを実施することで、レチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）の再設定が行われ、それ以降のショットローテーションの発生を防止できる。
【００７１】
また、既にショットローテーションが発生している恐れのあるときには、所謂ショット内多点ＥＧＡ方式のアライメントを行うことによって、ウエハ５上の各ショット領域の回転角を実測すればよい。即ち、ショット内多点ＥＧＡ方式では、図８に示すように、ウエハ５上の各ショット領域内にそれぞれ複数個（例えば２個）の２次元のウエハマークＭＲ及びＭＬを形成しておく。そして、アライメント時には、ウエハ５上の全部のショット領域から例えば４個のショット領域をサンプルショット４３Ａ〜４３Ｄとして選択し、図１のアライメントセンサ３４を用いてそれらのサンプルショット４３Ａ〜４３Ｄ内の複数個のウエハマークＭＲ，ＭＬの座標を計測する。この結果を統計処理すると、例えばウエハマークＭＲ及びＭＬのＹ座標のずれ量をこれらのＸ方向の間隔で除算した結果の平均値より、ウエハ５上の各ショット領域の平均的なショットローテーションが求められる。従って、このウエハ５に対して重ね合わせ露光する際には、レチクルを予めそのショットローテーション分だけ回転しておくことによって、重ね合わせ誤差を低減することができる。
【００７２】
次に、上記の実施の形態ではレチクルステージ側の非走査方向の移動鏡２１Ｘの曲がりは無視できる程度としていたが、例えば今後ステージの位置決め精度が向上し、且つレチクルステージの走査距離が長くなった場合には、その非走査方向の移動鏡２１Ｘの曲がりの補正を行うことが望ましい。そこで、以下では図９を参照してその移動鏡２１Ｘの曲がりの計測方法、及び補正方法の一例につき説明する。
【００７３】
図９（ａ）は、図２（ａ）のレチクル微小駆動ステージ１１を示し、この図９（ａ）において、走査方向の移動鏡としてのコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２のそれぞれのＹ座標ＹＲ１，ＹＲ２が計測用ビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２によって計測され、非走査方向の移動鏡２１Ｘの２箇所のＸ座標ＸＲ１，ＸＲ２が計測用ビームＬＲＸ１，ＬＲＸ２によって計測されている。この際に、レチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）の回転補正を（２）式の非走査方向から見た回転角θRXではなく、（４）式の走査方向の回転角θRY（＝（ＹＲ１−ＹＲ２）／Ｌ２）に基づいて行う。そして、レチクル微小駆動ステージ１１の回転角をその走査方向の回転角θRYが例えば０となるように固定した状態で、レチクル微小駆動ステージ１１をＹ方向に、正確には例えば非走査方向の移動鏡２１Ｘの一方のＸ座標ＸＲ１が一定の値となるように図９（ｂ）の状態まで走査して、レチクル微小駆動ステージ１１のＹ座標ＹＲ（＝（ＹＲ１＋ＹＲ２）／２）が所定のサンプル座標ＹＲｎ（ｎ＝１，２，…）に達する毎に、移動鏡２１Ｘの２箇所のＸ座標ＸＲ１，ＸＲ２の差分ΔＸＤを求めて記憶する。ｎ番目（ｎ＝１，２，３，…）のサンプル点でのＸ座標ＸＲ１，ＸＲ２をＸＲ１ｎ，ＸＲ２ｎとすると、ｎ番目の差分ΔＸＤｎは次のようになる。
【００７４】
ΔＸＤｎ＝ＸＲ１ｎ−ＸＲ２ｎ （１４）
この際に、レチクル微小駆動ステージ１１のヨーイングは逐次補正されているので、差分ΔＸＤｎは純粋に移動鏡２１Ｘの曲がり情報であり、レチクル微小駆動ステージ１１のＹ座標ＹＲｎにおいて、それまでの差分ΔＸＤｎをそれぞれ積分すると共に、それらの中間のＹ座標ＹＲでは前後の曲がり量を補間することによって、そのＹ座標ＹＲの関数ＦＤ（ＹＲ）として移動鏡２１Ｘの曲がり量が求められて、図１の主制御系２２Ａ内に記憶される。なお、その移動鏡２１Ｘの曲がり量をスプライン関数等を用いてＹ座標ＹＲの関数として求めてもよい。
【００７５】
即ち、差分ΔＸＤｎの番号ｎは有限なため、各計測点間の補間を行う必要がある。補間に際して、サンプリング間隔が小さい場合は比例配分でよいが、サンプリング間隔が大きい場合は曲線近似やスプライン関数による補間によって補正の精度を高めることができる。
その後、走査露光を行う際には、レチクル微小駆動ステージ１１の移動鏡２１Ｘで実測されるＸ座標ＸＲ（＝（ＸＲ１＋ＸＲ２）／２）に対して、その移動鏡２１Ｘの曲がり量ＦＤ（ＹＲ）を例えば加算することによって、その移動鏡２１Ｘの曲がり量を補正したレチクル微小駆動ステージ１１の正確なＸ座標が求められる。この補正後のＸ座標を使用することによって、レチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）が直線的に走査されるため、ウエハ上に露光されるショット領域の形状が正確な矩形となる。このような移動鏡の曲がりの計測、及び補正はウエハステージ側の移動鏡にも適用できる。
【００７６】
なお、上述の実施の形態では、２つの干渉計本体の計測値の平均値を位置として、差分から回転角を求めているが、一方の干渉計本体の計測値を位置として、この位置と他方の干渉計本体の計測値との差分から回転角を求めるようにしてもよい。即ち、一方の干渉計本体を位置計測用として、他方の干渉計本体をヨーイング計測用と明確に分けてもよい。更に、２つの干渉計本体を露光領域等に対して必ずしも対称に配置する必要はない。また、各レーザ干渉計としては、シングルパス方式、ダブルパス方式、又は更に光路を多数回折り返す方式等の何れの方式を使用しても良い。更に、レチクルステージ側の移動鏡曲がりの計測方法は当然にウエハステージ側の移動鏡曲がりの計測に同様に適用することができる。
【００７７】
また、上述の実施の形態ではウエハステージには走査方向に２軸、非走査方向に２軸のレーザ干渉計が配置されているが、例えばショット配列の補正を行う必要が無い場合には、走査方向のレーザ干渉計を１軸としてもよい。また、ウエハステージの位置や回転角を求める際の平均化効果を高めるために、走査方向、及び非走査方向に３軸以上のレーザ干渉計を配置するようにしてもよい。同様に、レチクルステージ側でも、非走査方向の移動鏡の曲がり量を計測する必要がなければ、走査方向のレーザ干渉計を１軸としてもよい。また、レチクルステージの位置や回転角を求める際の平均化効果を高めるために、走査方向、及び非走査方向に３軸以上のレーザ干渉計を配置するようにしてもよい。
【００７８】
更に本発明は、レチクルステージ及びウエハステージの座標を独立に計測する種々の露光装置にも適用できるものである。このように本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【００７９】
【発明の効果】
本発明の第１の走査型露光装置によれば、基板ステージの非走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値に基づいてその基板ステージとマスクステージとの相対回転角を補正しているため、その基板側干渉計の移動鏡の角度が変化した場合でも、その基板ステージとそのマスクステージとが平行に走査される。従って、感光基板上で露光されるショット領域の形状を所望の形状（矩形等）に維持できる利点がある。そのため、ショット領域の形状の歪に伴う像劣化や、一括露光方式の露光装置とのマッチング誤差が低減される。
【００８０】
更に、非走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値の差分と、走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値の差分との差に基づいてその基板ステージの移動方向を補正する移動方向補正手段を設けたため、例えばその基板ステージの非走査方向のステッピング方向を補正することによって、感光基板上に形成されるショット配列を直交格子状にすることができる。これによって重ね合わせ誤差が更に低減される。
【００８１】
また、本発明の第２の走査型露光装置によれば、基板ステージの非走査方向の２軸の基板側干渉計の計測値、及びマスクステージの非走査方向の２軸のマスク側干渉計に基づいて、その基板ステージとマスクステージとの相対回転角を補正しているため、そのマスク側干渉計の移動鏡の角度が変化した場合でも、その基板ステージとそのマスクステージとが平行に走査される。従って、感光基板上で露光されるショット領域の形状を所望の形状（矩形等）に維持できる利点がある。
【００８２】
また、本発明の第３の走査型露光装置によれば、複数軸のマスク側干渉計の測定値を用いることによって、マスクステージの走査中にそのマスクステージの回転角を測定できる。従って、そのマスクステージの回転角を例えばその基板ステージの走査方向に応じて制御することによって、その基板上に露光されるショット領域の形状を目標とする形状に維持できる。
また、本発明の実施の形態に記載された走査型露光装置によれば、一方のステージの第１の２軸の干渉計の計測値の差分に基づいてそのステージの回転角を検出し、この検出結果、及び第２の２軸の干渉計の計測値の差分に基づいてこの第２の２軸の干渉計用の移動鏡の曲がり量を算出しているため、そのステージにヨーイングが生じていてもその移動鏡の曲がり量を正確に検出できる。従って、実際の走査露光時にはその移動鏡の曲がり量を補正しながらそのステージの走査を行うことによって、そのステージを所望の方向に正確に走査できるため、感光基板上で露光されるショット領域の形状を所望の形状に維持できる利点がある。
【００８３】
これらの場合において、その基板ステージ、及びそのマスクステージの一方のステージの走査方向に直交する非走査方向の位置を計測する２軸の干渉計の計測値の差分が所定の閾値を超えた際に、そのマスクとその基板ステージとの位置関係を計測する計測手段を更に備えた場合には、感光基板上でのショット領域の形状誤差が減少する利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による走査型露光装置の実施の形態の一例を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は図１の投影露光装置のレチクルステージ側の干渉計の配置を示す平面図、（ｂ）は図１の投影露光装置のウエハステージ側の干渉計の配置を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態において、ウエハステージ側の移動鏡の傾きが変化した場合のショット領域の形状、及びショット配列を示す説明図である。
【図４】図３の構成でマスクステージ側の移動鏡の傾きが変化した場合のショット領域の形状、及びショット配列を示す説明図である。
【図５】従来技術と同じ構成でマスクステージ側の移動鏡の傾きが変化した場合のショット領域の形状、及びショット配列を示す説明図である。
【図６】図３の構成に対してマスクステージ側でも回転角を非走査方向の２軸の干渉計で計測するようにした場合のショット領域の形状、及びショット配列を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態において、ウエハステージ及びマスクステージの両方で回転角を非走査方向の２軸の干渉計で計測するようにして、マスクステージ側の移動鏡の傾きが変化した場合のショット領域の形状、及びショット配列を示す説明図である。
【図８】ショット内多点ＥＧＡ方式で使用されるウエハマークの一例を示す平面図である。
【図９】レチクル微小駆動ステージ１１上の非走査方向の移動鏡２１Ｘの曲がり量の計測方法の説明図である。
【図１０】従来技術でウエハステージ側の移動鏡の傾きが変化した場合のショット領域の形状、及びショット配列を示す説明図である。
【符号の説明】
４ Ｚθ軸駆動ステージ
５ ウエハ
６ 基準マーク板
７Ｘ，７Ｙ ウエハステージ側の移動鏡
８ 投影光学系
１１ レチクル微小駆動ステージ
１２ レチクル
１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２ 干渉計本体
１４Ｘ１，１４Ｘ２，１４Ｙ１，１４Ｙ２ 干渉計本体
１９，２０ レチクルアライメント顕微鏡
２１Ｘ レチクルステージ側の移動鏡
２１Ｙ１，２１Ｙ２ コーナキューブ
２２Ａ 主制御系
２２Ｄ レチクル駆動装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程中で、マスクパターンを感光基板上に転写するために使用される露光装置に関し、更に詳しくはステップ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の露光装置（走査型露光装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体素子を製造する際に、レチクル上のパターンの一部を投影光学系を介してウエハ上に投影した状態で、レチクルとウエハとを投影光学系に対して同期走査することにより、レチクル上のパターンの像を逐次ウエハ上の各ショット領域に転写する所謂ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が使用されている。
【０００３】
このようなステップ・アンド・スキャン方式では通常縮小倍率の投影光学系が使用されるため、レチクルステージとウエハステージとをその縮小倍率に応じた速度比で独立に駆動する必要があり、且つ各ショット領域間の移動はステッピング方式で行うため、ステージ系の機構は複雑で、極めて高度な制御が必要である（例えば特開平７−１７６４６８号公報参照）。
【０００４】
そのため、図１０に示すように、従来よりステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置のステージはレーザ干渉計の計測値に基づいて速度、及び位置が制御されていた。即ち、図１０（ａ１）及び（ａ２）において、ウエハＷが載置されるウエハステージ５１にはＸ軸の移動鏡５２Ｘ及びＹ軸の移動鏡５２Ｙが固定され、レチクルＲが載置されるレチクルステージ５４にもＸ軸の移動鏡５５Ｘ及びＹ軸の移動鏡５５Ｙが固定されている。そして、ウエハＷが移動する平面の直交座標系をＸ軸及びＹ軸として、走査露光時の走査方向をＹ軸に沿った方向（Ｙ方向）とすると、従来は走査方向用のＹ軸の移動鏡５２Ｙ及び５５Ｙに対して平行にそれぞれ２本の計測用のレーザビーム５３Ｙ１，５３Ｙ２、及び５６Ｙ１，５６Ｙ２が照射され、非走査方向用の移動鏡５２Ｘ及び５５Ｘに対してそれぞれ１本の計測用のレーザビーム５３Ｘ及び５６Ｘが照射され、走査方向の位置（Ｙ座標）は２軸のレーザ干渉計で計測され、非走査方向の位置（Ｘ座標）は１軸のレーザ干渉計で計測されていた。
【０００５】
このとき、走査方向のＹ座標は２軸のレーザ干渉計の平均値で表され、更に、２軸のＹ座標の差分より、ウエハステージ５１（ウエハＷ）及びレチクルステージ５４（レチクルＲ）の回転角が計測され、走査露光時には両ステージ５１及び５４のＸ座標、及びＹ座標が投影倍率に応じた位置関係となり、且つ両ステージの相対回転角が一定となるように両ステージ５１及び５４の同期走査が行われていた。なお、通常は反転投影の投影光学系が使用されるため、ウエハステージ５１とレチクルステージ５４との走査方向は逆であるが、簡単のために正立像が投影されるものとして両ステージの走査方向が共に−Ｙ方向であるとしている。
【０００６】
即ち、走査露光時には、移動鏡の反射面が正確にＸ軸及びＹ軸に平行であるとすると、ウエハステージ５１によってスリット状の露光領域５８に対してウエハＷが−Ｙ方向に移動するのと同期して、レチクルステージ５４によってスリット状の照明領域５７に対してレチクルＲが−Ｙ方向に移動して、ウエハＷ上の１つのショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。この結果露光されるショット領域は、図１０（ａ３）に拡大して示すショット領域ＳＡａのように正確な矩形であり、ウエハＷ上に形成されるショット配列は、図１０（ａ４）に示すようにＸ軸、及びＹ軸に沿って配列される格子状である。
【０００７】
これに対して、ウエハステージ５１のヨーイングによって、図１０（ｂ１）に示すように移動鏡５２Ｘ，５２Ｙが角度θだけ時計回りに回転すると、ウエハＷの走査方向は、矢印６０ｂで示すように移動鏡５２Ｘの反射面に沿った方向（本来のＹ軸に対して角度θだけ傾斜した方向）となり、ウエハＷの非走査方向へのステッピング方向は、矢印６１ｂで示すように移動鏡５２Ｙの反射面に沿った方向となる。この場合、移動鏡５２Ｙの傾斜によってウエハステージ５１の回転が検出され、それに合わせてレチクルステージ５４も角度θだけ回転されるため、図１０（ｂ２）の矢印５９ｂで示すように、レチクルＲも角度θだけ回転した状態で、且つその回転した方向に走査される。従って、走査露光によってウエハＷ上で露光されるショット領域（レチクルＲのパターン像の転写領域）は、図１０（ｂ３）のショット領域ＳＡｂで示すように、回転はしているが正確な矩形であり、ウエハＷ上のショット配列（図１０（ｂ４）参照）も、回転はしているが配列方向が直交する格子状（以下、「直交格子状」と呼ぶ）である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く従来のステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置では、ウエハステージ及びレチクルステージの座標位置はそれぞれレーザ干渉計によって計測され、レーザ干渉計用の２軸の移動鏡の直交度が良好である場合には、仮にウエハステージがヨーイングによって回転しても露光されるショット領域の形状は矩形であり、得られるショット配列も直交格子状であった。
【０００９】
しかしながら、雰囲気気体の温度変化、又は露光光の照射による温度上昇等によって、ステージが熱変形したり、又はレーザ干渉計用の移動鏡自体が熱変形したりすることによって、それらの移動鏡の直交度が悪化したような場合に、露光されるショット領域の形状が矩形でなくなると共に、ショット配列も直交格子状でなくなる恐れがあった。これは主に、従来はステージの走査方向の位置を２軸のレーザ干渉計で計測し、得られた計測値の差分によってステージの回転角を求めていたこと、即ち図１０の例では走査方向用の移動鏡５２Ｙ，５５Ｙに対してヨーイング計測用のレーザ干渉計からのレーザビームが照射されていたことに依ると考えられる。
【００１０】
具体的に、図１０（ｃ１）はウエハステージ側の非走査方向用、即ちヨーイング計測が行われない移動鏡５２Ｘが角度θだけ傾斜した状態を示す。この場合、ウエハＷの走査方向は矢印６０ｃで示すように、傾斜した移動鏡５２Ｘの反射面に沿った方向であるが、ウエハステージの回転角の変化は検出されないため、図１０（ｃ２）に示すように、レチクルＲ（レチクルステージ５４）は−Ｙ方向に走査される。そのため、ウエハＷ上に形成されるショット領域は、図１０（ｃ３）のショット領域ＳＡｃで示すように平行四辺形となり、ショット配列（図１０（ｃ４）参照）も平行四辺形状となる。
【００１１】
また、図１０（ｄ１）はウエハステージ側の走査方向用、即ちヨーイング計測が行われている移動鏡５２Ｙが角度θだけ傾斜した状態を示す。この場合、ウエハＷの走査方向は−Ｙ方向であるが、ウエハステージの回転角の変化が検出されるため、図１０（ｄ２）に矢印５９ｄで示すように、レチクルＲは本来のＹ軸に対して角度θだけ回転した状態で、且つ角度θだけ傾斜した方向に走査される。そのため、ウエハＷ上に形成されるショット領域は、図１０（ｄ３）のショット領域ＳＡｄで示すように平行四辺形を９０°回転させた形状となり、ショット配列（図１０（ｄ４）参照）も同様の形状となる。
【００１２】
図１０（ｃ４）又は（ｄ４）に示すショット配列の配列誤差は、線形誤差（１次誤差）であるため、その上のレイヤへの露光を行う際には、例えば所謂エンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式のアライメントを行って統計処理によってショット配列を求め、求められたショット配列に従ってウエハステージのステッピングを行うことによって実質的にその配列誤差が補正できる。しかしながら、ショット領域ＳＡｃ，ＳＡｄで示すようにショット領域の形状が変形した場合、図１０（ａ１）のスリット状の露光領域５８のＹ方向の幅をＤ、移動鏡の回転角をθ（ｒａｄ）とすると、ウエハＷ上に露光される像は走査露光中に非走査方向に略Ｄ・θだけ横シフトした像と等価になり、像劣化を起こすという不都合がある。
【００１３】
また、所謂ミックス・アンド・マッチ方式で露光を行うため、ショット領域ＳＡｃ，ＳＡｄのような変形したショット領域上にステッパーのような一括露光型の露光装置で重ね合わせ露光を行うものとしても、一括露光型ではそのような変形したショット形状に合わせた補正はできない。そのため、そのような変形したショット領域はディストーション誤差を含むことになり、マッチング精度が悪化するという不都合があった。
【００１４】
更に、レーザ干渉計の移動鏡の傾きが変化する場合のみならず、その移動鏡に走査方向に沿った曲がりがある場合にも、露光されるショット領域の形状が歪むという不都合があった。
本発明は斯かる点に鑑み、ステージの位置を計測するための干渉計の移動鏡の角度が変化した場合でも、感光基板上で露光されるショット領域の形状を所望の形状に維持できる走査型露光装置を提供することを第１の目的とする。
【００１５】
更に本発明は、その移動鏡に曲がりがある場合でも、感光基板上で露光されるショット領域の形状を所望の形状に維持できる走査型露光装置を提供することを第２の目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の走査型露光装置は、転写用のパターンが形成されたマスク（１２）を移動するマスクステージ（９〜１１）と、感光性の基板（５）を移動する基板ステージ（１〜４）とを有し、そのマスクを露光用の照明光で照明した状態で、その基板ステージを介して基板（５）を所定方向に走査するのと同期して、そのマスクステージを介してマスク（１２）をその所定方向に対応する方向に走査することにより、基板（５）上にマスク（１２）のパターンを逐次転写する走査型露光装置において、その基板ステージの走査方向（Ｙ方向）の位置を、この走査方向に直交する非走査方向に沿った２箇所で計測する２軸の基板側干渉計（１３Ｙ１，１３Ｙ２，７Ｙ）と、その基板ステージのその非走査方向（Ｘ方向）の位置をその走査方向に沿った２箇所で計測する２軸の基板側干渉計（１３Ｘ１，１３Ｘ２，７Ｘ）と、その非走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値に基づいてその基板ステージとそのマスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段（２２Ｄ，４４Ｒ，４４Ｌ）と、その非走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値の差分と、その走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値の差分との差に基づいて、その基板ステージの移動方向を補正する移動方向補正手段（２２Ａ，２２Ｂ）と、を有するものである。
【００１７】
斯かる本発明によれば、例えば図２に示すように、基板（５）を移動するための基板ステージの非走査方向用の移動鏡（７Ｘ）に対向して２軸の干渉計本体（１３Ｘ１，１３Ｘ２）が配置され、２軸の平均値により座標を定めると共に、これら２軸の計測値の差分よりその基板ステージの非走査方向でのヨーイング量（回転角）が求められ、このヨーイング量に応じてマスク（１２）が回転される。この際のマスクステージの回転角は、例えば走査方向、又は非走査方向の何れかに配置した２軸の干渉計の計測値の差分から求めることができる。
【００１８】
この結果、例えば図３（ｃ１）〜（ｃ４）に示すように、その基板ステージの非走査方向の移動鏡（７Ｘ）の角度が変化した場合、基板（５）及びマスク（１２）が同じ角度で傾斜して走査されるため、基板（５）上に露光されるショット領域（ＳＡ３）は回転していても矩形のままである。また、例えば図３（ｄ１）〜（ｄ４）に示すように、その基板ステージの走査方向の移動鏡（７Ｙ）の角度が変化した場合、基板（５）及びマスク（１２）は共に傾斜することなく走査されるため、基板（５）上に露光されるショット領域（ＳＡ４）は矩形のままである。即ち、本発明によって基板（５）及びマスク（１２）の走査方向が常に同一となるために、基板（５）上に露光されるショット領域の形状は目標とする形状に維持される。
【００１９】
このようにショット領域の形状が目標とする形状となっても、図３（ｃ４）又は（ｄ４）に示すように、ショット配列は直交格子（配列方向が直交する格子）状ではなくなる。このショット配列を更に直交格子状とするために、その非走査方向用の２軸の基板側干渉計（１３Ｘ１，１３Ｘ２，７Ｘ）の計測値の差分（ヨーイング量）と、その走査方向用の２軸の基板側干渉計（１３Ｙ１，１３Ｙ２，７Ｙ）の計測値の差分（ヨーイング量）との差に基づいてその基板ステージの移動方向を補正する移動方向補正手段（２２Ａ，２２Ｂ）が設けられている。
【００２０】
このとき、本発明によって計測される非走査方向のヨーイング量と、その走査方向のヨーイング量との差を用いて、例えばその基板ステージの非走査方向のステッピング方向を補正すれば、例えば図３（ｃ４）又は（ｄ４）に示されているショット配列が点線で示す直交格子状になる。
次に、マスクステージ側の移動鏡（２１Ｘ，２１Ｙ）が傾斜して直交度が悪化している場合について検討する。この場合にも、従来例のようにそのマスクステージの走査方向用の移動鏡（２１Ｙ）の位置を２軸の干渉計で計測し、これら２軸の計測値の差分に基づいてそのマスクステージの回転角を制御すると、露光されるショット領域の形状が矩形でなくなる恐れがある。
【００２１】
即ち、図４（ａ２）及び（ｂ２）、並びに図５（ａ２）及び（ｂ２）はそれぞれマスクステージの走査方向用の移動鏡（２１Ｙ）に対向して２軸の干渉計本体を配置し、非走査方向用の移動鏡（２１Ｘ）に対向して１軸の干渉計本体を配置した例を示している。また、図４（ａ１）及び（ａ２）は、本発明の第１の走査型露光装置と同じく基板ステージの非走査方向の位置を２軸の干渉計で計測する例を示し、図５（ａ１）及び（ａ２）は、従来例のように基板ステージの走査方向の位置を２軸の干渉計で計測する例を示している。
【００２２】
これらの場合、図４（ａ２）、又は図５（ａ２）に示すように、マスクステージの走査方向の移動鏡（２１Ｙ）がマスク（１２）に対して角度θだけ傾斜していると、移動鏡（２１Ｙ）が基板ステージに対して平行になるように走査されるため、矢印（３７ａ，３８ａ）で示すように、マスク（１２）が回転した状態で基板（５）の走査方向に対して傾斜して走査される。従って、露光されるショット領域（ＳＡ５，ＳＡ７）の形状は平行四辺形を９０°回転した形状となる。これに対して、図４（ｂ２）、又は図５（ｂ２）に示すように、マスクステージの非走査方向の移動鏡（２１Ｘ）がマスク（１２）に対して角度θだけ傾斜していると、移動鏡（２１Ｙ）が基板ステージに対して平行になるように走査されるために、矢印（３７ｂ，３８ｂ）で示すように、マスク（１２）の走査方向が基板（５）の走査方向に対して傾斜して、露光されるショット領域（ＳＡ６，ＳＡ８）の形状は平行四辺形となる。
【００２３】
そこで、このようなショット領域の変形を避けるため、本発明による第２の走査型露光装置は、転写用のパターンが形成されたマスク（１２）を移動するマスクステージ（９〜１１）と、感光性の基板（５）を移動する基板ステージ（１〜４）とを有し、マスク（１２）を露光用の照明光で照明した状態で、その基板ステージを介して基板（５）を所定方向（Ｙ方向）に走査するのと同期して、そのマスクステージを介してマスク（１２）をその所定方向に対応する方向（Ｙ方向）に走査することにより、基板（５）上にマスク（１２）のパターンを逐次転写する走査型露光装置において、その基板ステージの走査方向に直交する非走査方向（Ｘ方向）の位置をその走査方向に沿った２箇所で計測する２軸の基板側干渉計（１３Ｘ１，１３Ｘ２，７Ｘ）と、そのマスクステージの走査方向に直交する非走査方向の位置をそのマスクステージの走査方向に沿った２箇所で計測する２軸のマスク側干渉計（１４Ｘ１，１４Ｘ２，２１Ｘ）と、その２軸の基板側干渉計の計測値、及びその２軸のマスク側干渉計の計測値に基づいてその基板ステージとそのマスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段（２２Ｄ，４４Ｒ，４４Ｌ）と、を有するものである。
【００２４】
斯かる本発明によれば、例えば図７に示すように、基板ステージの非走査方向の移動鏡（７Ｘ）の位置が２軸の干渉計で計測され、マスクステージの非走査方向の移動鏡（２１Ｘ）の位置も２軸の干渉計で計測され、移動鏡（７Ｘ）の２箇所の計測値の差分よりその基板ステージのヨーイング量が求められ、移動鏡（２１Ｘ）の２箇所の計測値の差分よりそのマスクステージの回転角が求められる。従って、図７（ａ２）又は（ｂ２）に示すように、マスクステージ側の走査方向の移動鏡（２１Ｙ）、又は非走査方向の移動鏡（２１Ｘ）の何れかがマスク（１２）に対して傾斜しても、マスク（１２）の走査方向は基板（５）の走査方向に平行になり、露光されるショット領域（ＳＡ１３，ＳＡ１４）の形状は、回転（ショットローテーション）は生じても矩形となる。
【００２５】
次に、本発明の実施の形態に記載された走査型露光装置は、転写用のパターンが形成されたマスク（１２）を移動するマスクステージ（９〜１１）と、感光性の基板（５）を移動する基板ステージ（１〜４）とを有し、マスク（１２）を露光用の照明光で照明した状態で、その基板ステージを介して基板（５）を所定方向（Ｙ方向）に走査するのと同期して、そのマスクステージを介してマスク（１２）をその所定方向に対応する方向（Ｙ方向）に走査することにより、基板（５）上にマスク（１２）のパターンを逐次転写する走査型露光装置において、その基板ステージ、及びそのマスクステージの一方のステージ（９〜１１）の走査方向の位置をこの走査方向に直交する非走査方向に沿った２箇所で計測する第１の２軸の干渉計（１４Ｙ１，１４Ｙ２，２１Ｙ）と、その一方のステージのその非走査方向の位置をこのステージの走査方向に沿った２箇所で計測する第２の２軸の干渉計（１４Ｘ１，１４Ｘ２，２１Ｘ）と、この第１の２軸の干渉計の計測値の差分に基づいてその一方のステージの回転角を検出し、この検出結果、及びその第２の２軸の干渉計の計測値の差分に基づいてその第２の２軸の干渉計用の移動鏡（２１Ｘ）の曲がり量を算出する移動鏡曲がり量算出手段（２２Ａ）と、を備えたものである。
【００２６】
斯かる本発明によれば、例えばそのマスクステージの走査方向の位置計測用に２軸の干渉計（１４Ｙ１，１４Ｙ２，２１Ｙ）を配置し、非走査方向の位置計測用に２軸の干渉計（１４Ｘ１，１４Ｘ２，２１Ｘ）を配置した場合、例えば図９に示すように、非走査方向の干渉計の移動鏡（２１Ｘ）が曲がっていると、マスク（１２）は曲がりながら走査されるため、露光されるショット領域が歪む可能性がある。そこで、マスクステージを走査方向に移動させたときに、走査方向の２軸の干渉計の計測値の差分が一定になるようにしてそのマスクステージのヨーイングが発生しないようにする。この状態で、非走査方向用の２軸の干渉計の計測値の差分をモニタすると、非走査方向の移動鏡（２１Ｘ）の曲がり形状が計測できる。実際の走査露光時には、そのように計測された移動鏡（２１Ｘ）の曲がり分だけ、その２軸の干渉計の計測値を補正することによって、そのマスクステージが走査方向に直線的に移動して、より矩形に近いショット領域が露光される。
【００２７】
また、上述の本発明の各走査型露光装置においては、その基板ステージ及びそのマスクステージの一方のステージの走査方向に直交する非走査方向の位置を計測する２軸の干渉計の計測値の差分をモニタし、このようにモニタされる差分が所定の閾値を超えた際に、マスク（１２）とその基板ステージとの位置関係を計測する計測手段（６，１９，２０）を更に備えることが望ましい。そのように２軸の干渉計の計測値の差分が所定の閾値を超えるのは、熱変形等によって干渉計用の移動鏡の傾斜角が大きく変化したためと予想される。このときにマスク（１２）とその基板ステージとの位置関係を再計測することによって、マスク（１２）と基板（５）との位置関係を補正できるため、露光されるショット領域の形状誤差が減少する。また、このような場合、移動鏡の曲がり量も変化している可能性があるので、移動鏡の曲がり量をも再計測するようにしてもよい。
次に、本発明による第３の走査型露光装置は、転写用のパターンが形成されたマスク（１２）を保持して移動するマスクステージ（９〜１１）と、感光性の基板（５）を保持して移動する基板ステージ（１〜４）とを有し、そのマスクを露光用の照明光で照明した状態で、そのマスクステージとその基板ステージとをそれぞれ走査方向に沿って互いに反対方向に互いに異なる速度で同期して走査することにより、その基板上にそのマスクのパターンを逐次転写する走査型露光装置において、そのマスクステージの、その走査方向に直交する非走査方向の位置を、その走査方向に沿って離れた複数箇所で計測する複数軸のマスク側干渉計（１４Ｘ１，１４Ｘ２，２１Ｘ）を有し、そのマスク側干渉計は、そのマスクステージがその走査方向に移動している最中に、その非走査方向におけるそのマスクステージの位置を、その複数箇所で同時に測定すると共に、各計測軸毎にその測定値を出力するものである。
本発明によれば、その複数軸のマスク側干渉計の測定値を用いることによって、そのマスクステージの走査中にそのマスクステージの回転角を測定できる。従って、そのマスクステージの回転角を例えばその基板ステージの走査方向に応じて制御することによって、その基板上に露光されるショット領域の形状を目標とする形状に維持できる。
本発明において、その複数軸のマスク側干渉計の計測値に基づいて、その基板ステージとそのマスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段（２２Ｄ，４４Ｒ，４４Ｌ）を更に有してもよい。その回転角補正手段を用いて、例えばそのマスクとその基板との走査方向を同一にすることによって、その基板上に露光されるショット領域の形状を目標とする形状に維持できる。
また、その基板ステージの、その走査方向に直交する非走査方向の位置を、その走査方向に沿って離れた複数箇所で計測する複数軸の基板側干渉計（１３Ｘ１，１３Ｘ２，７Ｘ）を更に有し、その基板側干渉計は、その基板ステージがその走査方向に移動している最中に、その非走査方向におけるその基板ステージの位置を、その複数箇所で同時に測定すると共に、各計測軸毎にその測定値を出力してもよい。
また、その複数軸の基板側干渉計の計測値、及びその複数軸のマスク側干渉計の計測値に基づいてその基板ステージとそのマスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段（２２Ｄ，４４Ｒ，４４Ｌ）を更に有してもよい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による走査型露光装置の実施の形態の一例につき図面を参照して説明する。本例は、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は本例の投影露光装置を示し、この図１において、図示省略された照明光学系からの露光光ＥＬによる矩形の照明領域（以下、「スリット状の照明領域」という）によりレチクル１２上のパターンが照明され、そのパターンの像が投影光学系８を介してフォトレジストが塗布されたウエハ５上に投影される。この状態で、露光光ＥＬのスリット状の照明領域に対して、レチクル１２が図１の紙面に対して前方向（又は後方向）に一定速度Ｖで走査されるのに同期して、ウエハ５は図１の紙面に対して後方向（又は前方向）に一定速度Ｖ／Ｍ（１／Ｍは投影光学系８の投影倍率）で走査される。投影倍率（１／Ｍ）は、例えば１／４，１／５等である。以下、投影光学系８の光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内でレチクル１２及びウエハ５の設計上の走査方向（即ち、図１の紙面に垂直な方向）にＹ軸を、この走査方向に直交する非走査方向（即ち、図１の紙面に沿った方向）にＸ軸を取って説明する。但し、後述のようにステージ系の座標計測用の干渉計の移動鏡の傾斜等によって、実際の走査方向はＹ軸に平行な方向（Ｙ方向）から外れることがある。
【００２９】
次に、本例のレチクル１２及びウエハ５のステージ系について説明する。先ず、レチクル支持台９上にＹ方向に駆動自在にレチクルＹ軸駆動ステージ１０が載置され、このレチクルＹ軸駆動ステージ１０上にレチクル微小駆動ステージ１１が載置され、レチクル微小駆動ステージ１１上にレチクル１２が真空チャック等により保持されている。レチクル微小駆動ステージ１１は、Ｘ方向、Ｙ方向及び回転方向（θ方向）にそれぞれ微小量だけ且つ高精度にレチクル１２の位置制御を行う。レチクル支持台９、レチクルＹ軸駆動ステージ１０、及びレチクル微小駆動ステージ１１よりレチクルステージが構成されている。レチクル微小駆動ステージ１１上には移動鏡２１が配置され、レチクル支持台９上に配置された干渉計本体１４によって、常時レチクル微小駆動ステージ１１のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の位置がモニタされている。即ち、干渉計本体１４は実際には、図２（ａ）に示す４軸の干渉計本体１４Ｘ１，１４Ｘ２，１４Ｙ１，１４Ｙ２を総称している。干渉計本体１４により得られた位置情報が、装置全体の動作を統轄制御する主制御系２２Ａに供給されている。主制御系２２Ａは、レチクル駆動装置２２Ｄを介してレチクルＹ軸駆動ステージ１０及びレチクル微小駆動ステージ１１の動作を制御する。
【００３０】
一方、ウエハ支持台１上には、Ｙ方向に駆動自在にウエハＹ軸駆動ステージ２が載置され、その上にＸ方向に駆動自在にウエハＸ軸駆動ステージ３が載置され、その上にＺθ軸駆動ステージ４が設けられ、このＺθ駆動ステージ４上にウエハ５が真空吸着によって保持されている。Ｚθ軸駆動ステージ４は、ウエハ５のＺ方向の位置、傾斜角、及び微小回転角の制御を行う。ウエハ支持台１、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Ｚθ軸駆動ステージ４よりウエハステージが構成されている。Ｚθ軸駆動ステージ４上にも移動鏡７が固定され、外部に配置された干渉計本体１３により、Ｚθ軸駆動ステージ４のＸ方向、Ｙ軸方向及びθ方向の位置がモニタされ、干渉計本体１３により得られた位置情報も主制御系２２Ａに供給されている。即ち、干渉計本体１３も実際には、図２（ｂ）に示す４軸の干渉計本体１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２を総称している。主制御系２２Ａは、ウエハ駆動装置２２Ｂ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Ｚθ軸駆動ステージ４の位置決め動作を制御する。
【００３１】
また、後述するが、ウエハステージ側の干渉計本体１３によって計測される座標により規定されるウエハ座標系と、レチクルステージ側の干渉計本体１４によって計測される座標により規定されるレチクル座標系との対応をとるために、Ｚθ軸駆動ステージ４上のウエハ５の近傍に所定の基準マークが形成された基準マーク板６が固定されている。その基準マーク中にはＺθ軸駆動ステージ４の内部に導かれた照明光により底面側から照明されている基準マーク、即ち発光性の基準マークもある。
【００３２】
本例のレチクル１２の上方には、基準マーク板６上の基準マークとレチクル１２上のアライメントマークとを同時に観察するためのレチクルアライメント顕微鏡１９及び２０が配置されている。この場合、レチクル１２からの検出光をそれぞれアライメント顕微鏡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、露光シーケンスが開始されると、主制御系２２Ａからの指令のもとで、ミラー駆動装置１７及び１８によりそれぞれ偏向ミラー１５及び１６は退避される。更に、投影光学系８のＹ方向の側面部に、ウエハ５上のアライメントマーク（ウエハマーク）の位置を検出するためのオフ・アクシス方式のアライメントセンサ３４が配置されている。また、主制御系２２Ａには、オペレータからのコマンドを入力したり、計測データを表示したりするためのコンソール２２Ｃが接続されている。
【００３３】
次に、図２を参照して本例のステージ系用の干渉計（干渉式測長器）の構成につき説明する。
図２（ａ）は、図１のレチクル微小駆動ステージ１１を示す平面図、図２（ｂ）は、図１のウエハステージ側のＺθ軸駆動ステージ４を示す平面図であり、図２（ａ）において、レチクル微動ステージ１１上にはレチクル１２が真空吸着等によって保持され、レチクル１２上のＸ方向に細長いスリット状の照明領域３１に露光光が照射されている。
【００３４】
レチクル１２（レチクル微小駆動ステージ１１）はＹ方向に走査されるため、レチクル微小駆動ステージ１１の＋Ｘ方向の端部に、走査方向（Ｙ方向）に沿って延びた平行平板ガラスよりなる移動鏡２１Ｘが設置され、干渉計本体１４Ｘ１及び１４Ｘ２より移動鏡２１Ｘの反射面に、Ｙ方向に間隔Ｌ１で平行に計測用のレーザビーム（計測用ビーム）ＬＲＸ１及びＬＲＸ２が照射されている。干渉計本体１４Ｘ１，１４Ｘ２はそれぞれ参照鏡と、移動鏡２１Ｘ及びその参照鏡からのレーザビームの干渉光を受光するレシーバと、このレシーバからの光電変換信号を処理する信号処理部とを備え、そのレシーバからの光電変換信号を処理することによって移動鏡２１Ｘの反射面のＸ座標が検出できるように構成されている。移動鏡２１Ｘはレチクル１２の加速、露光、減速時に両計測用ビームＬＲＸ１，ＬＲＸ２が移動鏡２１Ｘから外れることが無いように十分長く形成されている。更に、計測用ビームＬＲＸ１，ＬＲＸ２は、スリット状の照明領域３１の中心（投影光学系８の光軸ＡＸ）に対してＹ方向に振り分けになるように配置されており、干渉計本体１４Ｘ１及び１４Ｘ２の計測値をそれぞれＸＲ１及びＸＲ２とすると、これらの計測値の平均値としてレチクル１２の非走査方向の位置（Ｘ座標）ＸＲが検出され、それらの計測値の差分を間隔Ｌ１で除算することによって、レチクル１２の非走査方向から見た回転角θRXが検出される。即ち、次式が成立している。
【００３５】
ＸＲ＝（ＸＲ１＋ＸＲ２）／２ （１）
θRX＝（ＸＲ１−ＸＲ２）／Ｌ１ （２）
また、レチクル微小駆動ステージ１１の＋Ｙ方向の端部には、Ｘ方向に間隔Ｌ２で移動鏡としてのコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２が固定されており、コーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２に対してそれぞれ干渉計本体１４Ｙ１，１４Ｙ２より、走査方向に沿って平行に計測用ビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２が照射されている。また、コーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２で反射された計測用ビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２をそれぞれ反射して干渉計本体１４Ｙ１，１４Ｙ２側に戻す固定平面鏡１４Ｍ１及び１４Ｍ２が配置され、干渉計本体１４Ｙ１，１４Ｙ２はそれぞれダブルパス干渉方式でコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２のＹ座標を検出する。なお、レチクル１２はＸ方向の移動範囲は狭いと共に、コーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２の入射面に計測用ビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２が収まっている範囲では正確に位置検出を行うことができるため、走査方向の移動鏡としてはコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２を使用できる。
【００３６】
計測用ビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２も、照明領域３１の中心（光軸ＡＸ）に関してＸ方向に中心対称に振り分けされており、干渉計本体１４Ｙ１及び１４Ｙ２の計測値ＹＲ１，ＹＲ２の平均値によってレチクル１２の走査方向の位置（Ｙ座標）ＹＲが検出される。また、それらの計測値の差分を間隔Ｌ２で除算することによってレチクル１２の走査方向から見た回転角θRYが検出される。また、走査方向から見た回転角θRYと非走査方向から見た回転角θRXとの差分が、移動鏡２１Ｘとコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２との直交度誤差ΔωＲとなる。即ち、次式が成立している。
【００３７】
ＹＲ＝（ＹＲ１＋ＹＲ２）／２ （３）
θRY＝（ＹＲ１−ＹＲ２）／Ｌ２ （４）
ΔωＲ＝（ＹＲ１−ＹＲ２）／Ｌ２−（ＸＲ１−ＸＲ２）／Ｌ１ （５）
本例では通常は、（２）式の非走査方向から見た回転角θRXに基づいてレチクル１２の回転角（ヨーイング量）の補正を行う。そのため、レチクル微小駆動ステージ１１の−Ｙ方向の端面に２個のアクチュエータ４４Ｒ及び４４Ｌが設置され、アクチュエータ４４Ｒ及び４４Ｌで互いに独立に図１のレチクルＹ軸駆動ステージ１０に対してレチクル微小駆動ステージ１１を変位させることによって、レチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）の回転角が制御できるように構成されている。アクチュエータ４４Ｒ，４４Ｌの動作は図１のレチクル駆動装置２２Ｄによって制御されている。但し、後述のように、移動鏡２１Ｘの曲がり量をモニタする際には、（４）式の走査方向から見た回転角θRYに基づいてレチクル１２の回転角を制御する。
【００３８】
図２（ａ）において、移動鏡２１Ｘ及び干渉計本体１４Ｘ１，１４Ｘ２より非走査方向用の２軸のレーザ干渉計が構成され、コーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２、固定平面鏡１４Ｍ１，１４Ｍ２、及び干渉計本体１４Ｙ１，１４Ｙ２より走査方向用の２軸のレーザ干渉計が構成されている。そして、干渉計本体１４Ｘ１，１４Ｘ２によって計測されるＸ座標ＸＲ、及び干渉計本体１４Ｙ１，１４Ｙ２によって計測されるＹ座標ＹＲよりなる座標系をレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）と呼ぶ。この座標系は、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１２はそのレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）に基づいて駆動される。
【００３９】
次に、図２（ｂ）において、Ｚθ軸駆動ステージ４上にはウエハ５が真空吸着等によって保持され、ウエハ５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、走査方向に沿って発光性の２列の基準マーク４６Ａ〜４６Ｆが形成され、レチクル１２上にも対応して２列のアライメントマーク４５Ａ〜４５Ｆが形成されている。両マークを図１のアライメント顕微鏡１９，２０で検出することによってレチクルステージの座標系とウエハステージの座標系との対応が取られる。この詳細は例えば特開平７−１７６４６８号公報にも開示されている。
【００４０】
また、ウエハ５上でレチクル上の照明領域３１と共役なスリット状の露光領域３２にレチクル１２の一部のパターンの像が投影され、露光領域３２に対してウエハ５をＹ方向に走査することによって、ウエハ５上の１つのショット領域ＳＡにレチクル１２のパターンが転写される。Ｚθ軸駆動ステージ４の−Ｘ方向の端部に、走査方向（Ｙ方向）に沿って延びた平行平板ガラスよりなる移動鏡７Ｘが設置され、Ｚθ軸駆動ステージ４の−Ｙ方向の端部に移動鏡７Ｘに直交するように非走査方向に沿って延びた平行平板ガラスよりなる移動鏡７Ｙが固定されている。干渉計本体１３Ｘ１及び１３Ｘ２より移動鏡７Ｘの反射面に、Ｙ方向に間隔Ｌ３で平行に計測用ビームＬＷＸ１及びＬＷＸ２が照射され、干渉計本体１３Ｙ１及び１３Ｙ２より移動鏡７Ｙの反射面に、Ｘ方向に間隔Ｌ４で平行に計測用ビームＬＷＹ１及びＬＷＹ２が照射されている。
【００４１】
移動鏡７Ｘ，７Ｙはウエハ５の走査露光、又はステッピング時に対応する計測用ビームが外れることが無いように十分長く形成されている。更に、計測用ビームＬＷＸ１，ＬＷＸ２は、スリット状の露光領域３２の中心（光軸ＡＸ）に対してＹ方向に振り分けになるように配置されており、干渉計本体１３Ｘ１及び１３Ｘ２の計測値ＸＷ１，ＸＷ２の平均値によってウエハ５の非走査方向の位置（Ｘ座標）ＸＷが検出され、干渉計本体１３Ｙ１及び１３Ｙ２の計測値ＹＷ１，ＹＷ２の平均値によってウエハ５の走査方向の位置（Ｙ座標）ＹＷが検出される。また、計測値ＸＷ１，ＸＷ２の差分を間隔Ｌ３で除算することによって、ウエハ５のヨーイング量（回転角）θWXが検出され、計測値ＹＷ１，ＹＷ２の差分を間隔Ｌ４で除算した回転角θWYと、そのヨーイング角θWXとの差分によって移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度誤差ΔωＷが検出される。即ち、次式が成立している。
【００４２】
ＸＷ＝（ＸＷ１＋ＸＷ２）／２ （６）
ＹＷ＝（ＹＷ１＋ＹＷ２）／２ （７）
θWX＝（ＸＷ１−ＸＷ２）／Ｌ３ （８）
ΔωＷ＝（ＹＷ１−ＹＷ２）／Ｌ４−（ＸＷ１−ＸＷ２）／Ｌ３ （９）
図２（ｂ）において、移動鏡７Ｘ及び干渉計本体１３Ｘ１，１３Ｘ２より非走査方向用の２軸のレーザ干渉計が構成され、移動鏡７Ｙ及び干渉計本体１３Ｙ１，１３Ｙ２より走査方向用の２軸のレーザ干渉計が構成されている。このように干渉計本体１３Ｘ１，１３Ｘ２によって計測されるＸ座標ＸＷ、及び干渉計本体１３Ｙ１，１３Ｙ２によって計測される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。この座標系も、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、ウエハ５の走査、及びステッピングはそのウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）に沿って行われる。例えば（９）式の直交度誤差ΔωＷの補正を行わない場合、Ｚθ軸駆動ステージ４（ウエハ５）のステッピング方向は、走査方向では、移動鏡７Ｘの反射面に沿った方向（Ｘ座標ＸＷが変化しない方向）となり、非走査方向では移動鏡７Ｙの反射面に沿った方向（Ｙ座標ＹＷが変化しない方向）となる。
【００４３】
次に、本例の投影露光装置でアライメント、走査露光、及びステッピングを行う際の基本的な動作につき説明する。先ず、図２（ｂ）の基準マーク板６を用いてレチクルアライメントを行う。即ち、図１のウエハ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４６Ａ，４６Ｂを投影光学系８の露光領域３２内に移動して静止させ、レチクルＹ軸駆動ステージ１０を駆動して図２（ａ）のレチクル１２上のアライメントマーク４５Ａ，４５Ｂを照明領域３１内に移動する。そして、図１のアライメント顕微鏡１９及び２０によって、基準マーク４６Ａ，４６Ｂと対応するアライメントマーク４５Ａ，４５Ｂとの位置ずれ量を検出し、レチクルＹ軸駆動ステージ１０及びレチクル微小駆動ステージ１１を駆動して、基準マーク４６Ａ及び４６Ｂの像に対してアライメントマーク４５Ａ及び４５Ｂ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１２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、レチクルステージ側の４軸の干渉計本体１４の計測値、及びウエハステージ側の４軸の干渉計本体１３の計測値をリセットすることによって、（１）式及び（３）式より定まるレチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）と、（６）式及び（７）式より定まる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。
【００４４】
また、予め走査露光時のウエハステージ側のＺθ軸駆動ステージ４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平行にしておく。このためには、一例として機械的に基準マーク４６Ａ，４６Ｃ，４６Ｅの配列方向を移動鏡７Ｘの反射面（走り面）に平行にしておけばよい。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、ソフトウェア的にＺθ軸駆動ステージ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。
【００４５】
次に、露光光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同期走査すると共に、基準マーク板６上の基準マーク４６Ｃ〜４６Ｆと対応するレチクル１２上のアライメントマーク４５Ｃ〜４５Ｆとの相対的な位置ずれ量をアライメント顕微鏡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１２の走査方向とウエハ５の走査方向との傾き角、即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１２を走査する際には、レチクルＹ軸駆動ステージ１０及びレチクル微小駆動ステージ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、ソフトウェア的にレチクル１２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１２及びウエハ５は平行に走査される。
【００４６】
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り、投影露光装置の組立調整時に、例えばレチクルＹ軸駆動ステージ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移動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ェア的な補正量を小さくし、制御精度を向上させている。このように調整されたレチクル微小駆動ステージ１１に対し、実際にレチクル１２を載置した場合、レチクル１２が外形基準等で設置されると、各移動鏡及び基準マーク板６に対しレチクル１２のアライメントマーク４５Ａ〜４５Ｆ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。
【００４７】
図２（ａ）のレチクル１２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１２のアライメントマーク４５Ａ〜４５Ｆと基準マーク板６の基準マーク４６Ａ〜４６Ｆとの位置ずれ量を計測した場合、相対的にレチクル１２又は基準マーク板６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ように計測される。しかし、基準マーク板６は移動鏡７Ｘ，７Ｙの走りに合わせて固定されているので、レチクル微小駆動ステージ１１を回転又はシフトさせることで補正が行われる。ここで、レチクル微小駆動ステージ１１を回転させた場合、移動鏡２１Ｘも同様に回転するので、レチクル１２の走り方向に対し移動鏡２１Ｘが傾くこととなるが、レチクル１２上のアライメントマーク４５Ａ〜４５Ｆは基準マーク板６上の基準マーク４６Ａ〜４６Ｆに平行になっており、走査露光時にはレチクル１２の走り方向とウエハ５の走り方向とが平行となるように制御される。
【００４８】
次に、ウエハ５上の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。一例として、図１のアライメントセンサ３４を用いてウエハ５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）のウエハマークの座標を計測し、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５上の全部のショット領域の配列座標が算出される。また、予め所謂ベースラインチェックによって、基準マーク板６を用いて、アライメントセンサ３４の検出中心と、投影光学系８の露光領域３２内の基準点との間隔（ベースライン量）が求められて主制御系２２Ａ内に記憶されている。そこで、ウエハ５上の各ショット領域の配列座標、アライメントセンサ３４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５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１２も対応する位置に位置決めされる。
【００４９】
その後、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）に従って走査露光動作が行われるが、その座標系は各移動鏡７Ｘ，７Ｙ，２１Ｘ及びコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２の反射面を基準としてソフトウェア的に補正されたものであり、これらの移動鏡等の位置がレチクル１２やウエハ５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。本例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。
【００５０】
即ち、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８の投影倍率は１／Ｍ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１２）とＺθ軸駆動ステージ４（ウエハ５）との走査方向、及び非走査方向の同期誤差ΔＸ，ΔＹは次のように表すことができる。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８は反転投影系であるが、図２に示すように、レチクルステージ側の干渉計とウエハステージ側の干渉計とは計測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。
【００５１】
ΔＸ＝（ＸＷ−ＸＷ0)・Ｍ−（ＸＲ−ＸＲ0) （１０）
ΔＹ＝（ＹＷ−ＹＷ0)・Ｍ−（ＹＲ−ＹＲ0) （１１）
また、本例では（８）式で表されるＺθ軸駆動ステージ４の非走査方向から見た回転角θWXと、（２）式で表されるレチクル微小駆動ステージ１１の非走査方向から見た回転角θRXとの差分を次のように回転方向の同期誤差Δθとする。
【００５２】
【００５３】
その後、次のショット領域への露光を行うためにウエハ５のステッピングを行う際には、ウエハステージ側の移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度が悪化したときでも、ショット配列が直交格子（配列方向が直交する格子）状を維持するように、Ｚθ軸駆動ステージ４の非走査方向のステッピング方向を（９）式の直交度誤差ΔωＷ分だけ補正する。
【００５４】
更に、（９）式の直交度誤差ΔωＷ、又は（５）式の直交度誤差ΔωＲが所定の許容値を超えて大きく変化する場合は、その他のオフ・アクシス方式のアライメントセンサ３４のベースライン量の精度やその機械的な安定性に問題が発生している可能性がある。そこで、直交度誤差ΔωＷ、又はΔωＲが所定の許容値を超えて大きく変化している場合は、ウエハの交換時等に再度上記のレチクルアライメントやベースライン量の計測を行うようにする。これによって、レチクルのパターンとウエハの各ショット領域との重ね合わせ精度を向上できる。
【００５５】
次に、本例の投影露光装置で走査露光を行うことによって得られるショット領域の形状、及びショット配列の具体例につき説明する。
先ず、図３を参照して、図２に示すレチクルステージ側の移動鏡の直交度が良好で、且つウエハステージ側の移動鏡７Ｘ，７Ｙの傾きが変化した場合につき説明する。
【００５６】
図３（ａ１）〜（ｄ１）は図２（ｂ）のウエハ５が載置されるＺθ軸駆動ステージ４上の移動鏡７Ｘ，７Ｙを簡略化して示し、図３（ａ２）〜（ｄ２）は図２（ａ）のレチクル１２が載置されるレチクル微小駆動ステージ１１上の移動鏡２１Ｘ、及びコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２を簡略化して示し、コーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２をまとめて１つの移動鏡２１Ｙとしている。また、分かり易いように、図１の投影光学系８によって正立像がウエハ上に投影されるものと仮定して、図２に対してウエハステージ側の移動鏡７Ｙを＋Ｙ方向側に固定し、レチクルステージ側の移動鏡２１Ｘを−Ｘ方向側に固定している。これによって、ウエハ５及びレチクル１２の走査方向は同じ方向（−Ｙ方向、又は＋Ｙ方向）となっている。これは以下の図４〜図７においても同様である。
【００５７】
また、図３では、レチクル１２のパターン領域の輪郭は移動鏡２１Ｘ、又は２１Ｙの反射面に平行であると仮定している。更に、ウエハステージ側の走査方向用の移動鏡７Ｙに対して１本の計測用ビームＬＷＹ１が照射され、レチクルステージ側の非走査方向用の移動鏡２１Ｘに対して１本の計測用ビームＬＲＸ１が照射されているものとしている。これは、走査露光中には、ウエハステージ側では走査方向用の移動鏡７Ｙの回転角はモニタすることなく、レチクル側では非走査方向用の移動鏡２１Ｘの回転角はモニタしないことを意味している。但し、上記のようにレチクル側では通常は非走査方向用の移動鏡２１Ｘの回転角がモニタされているが、後述のようにレチクルステージ側の移動鏡２１Ｘ，２１Ｙの直交度が良好であるときには、どちらの移動鏡の回転角をモニタしても同じ結果が得られるため、図３では走査方向用の移動鏡２１Ｙの回転角をモニタしている。この場合、（１２）式の同期誤差Δθの代わりに、（８）式のウエハの回転角θWXと（４）式のレチクルの回転角θRYとの差分である次式の同期誤差Δθ’が０になるようにレチクル微小駆動ステージ１１の回転角が補正される。
【００５８】
Δθ’＝θWX−θRY （１３）
そして、図３（ａ１）に示すように、走査露光中にウエハステージ側のＺθ軸駆動ステージ４の移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度が良好で、且つ移動鏡７Ｘが理想的な直交座標系のＹ軸に平行（移動鏡７ＸはＸ軸に平行）であるときには、走査露光中に上記の（１０）式の同期誤差ΔＸ、（１１）式の同期誤差ΔＹ、及び（１３）式の同期誤差Δθ’がそれぞれ０になるように走査が行われるため、図３（ａ２）に示すように、レチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）は照明領域３１に対してＹ軸に平行に走査される。また、ウエハ５上のショット領域ＳＡ１も露光領域３２に対してＹ軸に平行に走査されるため、そのショット領域ＳＡ１の形状は、図３（ａ３）に拡大して示すように正確な矩形である。更に、１つのショット領域から次のショット領域に移動する際の、ウエハステージ側のＺθ軸駆動ステージ４のステッピング方向は、Ｘ軸及びＹ軸に平行であるため、ウエハ５上に形成されるショット配列は、図３（ａ４）に示すように直交格子状である。
【００５９】
次に、図３（ｂ１）に示すように、走査露光中にウエハステージ側の移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度が良好で、且つＺθ軸駆動ステージ４が角度θだけ時計方向に回転したときには、ウエハ５は矢印３４ｂに示すようにＹ軸に対して角度θだけ傾斜して走査される。また、レチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）も角度θだけ時計方向に回転して走査されるため、ウエハ５上のショット領域ＳＡ２の形状は、図３（ｂ３）に示すように回転はしているが正確な矩形である。更に、ウエハステージ側のＺθ軸駆動ステージ４のステッピング方向は、走査方向では矢印３４ｂで示す方向であり、非走査方向では矢印３５ｂで示すように移動鏡７Ｙの反射面に沿った方向であるため、ウエハ５上に形成されるショット配列は、図３（ｂ４）に示すように回転はしているが直交格子状である。
【００６０】
これに対して、図３（ｃ１）に示すように、図３（ａ１）と比べてウエハステージ側の非走査方向の移動鏡７Ｘの角度がθだけ変化した場合、ウエハ５は矢印３４ｃで示すようにＹ軸に対して角度θだけ傾斜して走査され、レチクル１２も図３（ｃ２）に矢印３３ｃで示すようにＹ軸に対して角度θ傾斜して走査される。その結果、図３（ｃ３）に示すように、ウエハ５上で露光されるショット領域ＳＡ３の形状は、矩形のままである。但し、この際にウエハ側で単に移動鏡７Ｘ，７Ｙに沿ってステッピングを行うと、移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度誤差が生じているために、ウエハ５上のショット配列は図３（ｃ４）に示すように平行四辺形状となり、直交格子ではなくなる。これに対して本例では、図３（ｃ１）に点線で示すように、移動鏡７Ｙには更に１軸の計測用ビームＬＷＹ２が照射されており、Ｚθ軸駆動ステージ４（ウエハ５）の非走査方向のステッピング方向は（９）式の直交度誤差ΔωＷ分だけ補正される。即ち、ウエハ５の非走査方向のステッピング方向は、図３（ｃ１）の矢印４７ｃで示すように、移動鏡７Ｙに対して角度θだけ時計回りに回転している。従って、ウエハ５上のショット配列は、図３（ｃ４）に点線の格子４８ｃに示すように、回転はしているが直交格子状となる。
【００６１】
一方、図３（ｄ１）に示すように、図３（ａ１）と比べてウエハステージ側の走査方向の移動鏡７Ｙの角度がθだけ反時計回りに変化した場合、ウエハ５は−Ｙ方向に走査される。また、移動鏡７Ｘの傾斜角はレチクル１２の回転角の補正には使用されないため、レチクル１２も図３（ｄ２）に示すように−Ｙ方向に走査され、図３（ｄ３）に示すように、ウエハ５上で露光されるショット領域ＳＡ４の形状は、矩形のままである。この際にも、ウエハ側で単に移動鏡７Ｘ，７Ｙに沿ってステッピングを行うと、ウエハ５上のショット配列は図３（ｄ４）に示すように平行四辺形を９０°回転したような配列となる。実際には本例では、ウエハ５の非走査方向のステッピング方向は（９）式の直交度誤差ΔωＷ分だけ補正されるため、ウエハ５の非走査方向のステッピング方向は、図３（ｄ１）の矢印４７ｄで示すように、移動鏡７Ｙに対して角度θだけ時計回りに回転している。従って、ウエハ５上のショット配列は、図３（ｄ４）に点線の格子４８ｄで示すように、正確な直交格子状となる。
【００６２】
なお、図３ではレチクル１２の回転角を走査方向用の移動鏡２１Ｙの回転角に基づいて補正する場合を示したが、本例では通常はレチクル１２の回転角は非走査方向用の移動鏡２１Ｘの回転角に基づいて制御されている。
図６は、そのようにレチクル１２の回転角を非走査方向用の移動鏡２１Ｘの回転角に基づいて補正する場合を示し、この図６において、移動鏡２１Ｘに２本の計測用ビームＬＲＸ１，ＬＲＸ２が照射され、移動鏡２１Ｙには１本の計測用ビームＬＲＹ１のみが照射されている点以外は図３と同一である。図６においても、ウエハステージ側の非走査方向の移動鏡７Ｘの傾斜角に応じてレチクル１２の回転角が補正されるため、ウエハステージ側の移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度が良好であるときには（図６（ａ１），（ｂ１））、レチクル１２の走査方向はウエハ５の走査方向に平行となり（図６（ａ２），（ｂ２））、露光されるショット領域ＳＡ９，ＳＡ１０の形状は矩形であり（図６（ａ３），（ｂ３））、形成されるショット配列も直交格子状である（図６（ａ４），（ｂ４））。
【００６３】
また、ウエハステージ側の非走査方向の移動鏡７Ｘが傾いて（図６（ｃ１））、ウエハ５の走査方向が矢印４０ｃで示すように傾いても、レチクル１２の走査方向も図６（ｃ２）に矢印３９ｃで示すように傾くため、露光されるショット領域ＳＡ１１の形状は矩形である（図６（ｃ３））。更に、ウエハステージ側の走査方向の移動鏡７Ｙが傾いても（図６（ｄ１））、ウエハ５及びレチクル１２の走査方向はＹ軸に平行であり（図６（ｄ２））、露光されるショット領域ＳＡ１２の形状は矩形である（図６（ｄ３））。この場合も、単にウエハステージの移動鏡７Ｘ，７Ｙに沿ってステッピングすると、得られるショット配列は図６（ｃ４），（ｄ４）に示すように直交格子ではなくなるが、実際には（９）式の直交度誤差ΔωＷだけウエハ５の非走査方向のステッピング方向が補正され、ウエハ５は矢印４１ｃ、又は矢印４１ｄの方向にステッピングするため、直交格子状のショット配列が得られる。
【００６４】
次に、レチクルステージ側の移動鏡２１Ｘ，２１Ｙが傾斜して直交度が悪化した場合について図４、図５、及び図７を参照して説明する。先ず、本例での実際の動作と比較するために、図３の構成で更にレチクルステージ側の移動鏡２１Ｘ，２１Ｙの直交度が悪化した場合を図４に示し、従来技術でレチクルステージ側の移動鏡の直交度が悪化した場合を図５に示す。
【００６５】
図４（ａ２）に示すように、レチクルステージ側の走査方向の移動鏡２１Ｙが角度θだけ傾斜すると、移動鏡２１Ｙがウエハステージ側の非走査方向の移動鏡７Ｘに直交するように回転補正が行われる。そして、ウエハ５がＹ軸に平行に走査されても（図４（ａ１））、レチクル１２は矢印３７ａで示すように回転した状態で、且つレチクルステージの非走査方向の座標が変化しないように移動鏡２１Ｘに沿って斜めに走査されるため、ウエハ５上に露光されるショット領域ＳＡ５は平行四辺形を９０°回転した形状となる（図４（ａ３））。また、図４（ｂ２）に示すように、レチクルステージの非走査方向の移動鏡２１Ｘが角度θだけ傾斜すると、移動鏡２１Ｙはウエハステージ側の非走査方向の移動鏡７Ｘに直交する状態が維持される。そして、ウエハ５がＹ軸に平行に走査されても（図４（ｂ１））、レチクル１２は矢印３７ｂで示すように移動鏡２１Ｘに沿って斜めに走査されるため、ウエハ５上に露光されるショット領域ＳＡ６は平行四辺形となる（図４（ｂ３））。また、ウエハ５上のショット配列については、ウエハステージ側の移動鏡７Ｘ，７Ｙが直交しているため、補正を行うまでもなく直交格子状となっている（図４（ａ４），（ｂ４））。
【００６６】
また、図５は、従来技術、即ち図４の構成でウエハステージ側の走査方向の移動鏡７Ｙの回転角に基づいてレチクル１２の回転角を補正する場合を示しているが、この場合にもＺθ軸駆動ステージ４（ウエハ５）の回転角は図４と同じように検出されるため、得られるショット領域の形状は矩形ではなくなる。即ち、図５（ａ２）に示すように、レチクルステージ側の走査方向の移動鏡２１Ｙが角度θだけ傾斜すると、ウエハ５がＹ軸に平行に走査されても（図５（ａ１））、レチクル１２は矢印３８ａで示すように回転した状態で、移動鏡２１Ｘに沿って斜めに走査されるため、露光されるショット領域ＳＡ７は平行四辺形を９０°回転した形状となる（図５（ａ３））。また、図５（ｂ２）に示すように、レチクルステージ側の非走査方向の移動鏡２１Ｘが角度θだけ傾斜したときには、ウエハ５がＹ軸に平行に走査されても（図５（ｂ１））、レチクル１２は矢印３８ｂで示すように斜めに走査されるため、露光されるショット領域ＳＡ８は平行四辺形となる（図５（ｂ３））。この場合も、ウエハ５上のショット配列については、直交格子状となっている（図５（ａ４），（ｂ４））。
【００６７】
このように、レチクルステージ側で走査方向の移動鏡２１Ｙの回転角に基づいてレチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）の回転角の補正を行うと、移動鏡２１Ｘ，２１Ｙの直交度が悪化したときに得られるショット領域の形状が矩形でなくなる。これを避けるために、本例では通常は、図２（ａ）で説明したように、レチクル微小駆動ステージ１１の非走査方向の移動鏡２１Ｘの回転角に基づいてレチクル微小駆動ステージ１１の回転角を補正している。
【００６８】
図７は、本例の通常の動作のようにレチクルステージ側の非走査方向の移動鏡２１Ｘの回転角に基づいてレチクル１２の回転角を補正する場合を示し、図７（ａ２）に示すように、レチクルステージ側の走査方向の移動鏡２１Ｙが角度θだけ傾斜しても、この傾斜角はレチクル１２の回転補正には使用されない。従って、ウエハ５がＹ軸に平行に走査されると（図７（ａ１））、レチクル１２もＹ軸に平行に走査されるため、露光されるショット領域ＳＡ１３は矩形である（図７（ａ３））。一方、図７（ｂ２）に示すように、レチクルステージの非走査方向の移動鏡２１Ｘが角度θだけ傾斜したときには、移動鏡２１Ｘがウエハステージの移動鏡７Ｘに平行になるようにレチクル１２の回転補正が行われる。即ち、ウエハ５がＹ軸に平行に走査されると（図７（ｂ１））、レチクル１２は角度θだけ回転した状態でＹ軸に平行に走査されるため、露光されるショット領域ＳＡ１４は回転はしているが矩形である（図７（ｂ３））。この場合も、ウエハ５上のショット配列については、直交格子状である（図７（ａ４），（ｂ４））。
【００６９】
上述のように本例によれば、ウエハステージの非走査方向の移動鏡７Ｘの回転角に基づいてレチクル１２の回転角を補正しているため、ウエハステージ側の移動鏡７Ｘ，７Ｙの傾きが生じてそれらの直交度が悪化した場合でも、図６（又は図３）に示すようにウエハ５及びレチクル１２の走査方向が平行に維持されて、ウエハ５上で露光されるショット領域の形状は矩形に保たれる。更に、レチクルステージ側についても、非走査方向の移動鏡２１Ｘの回転角に基づいてレチクル１２の回転角を補正しているため、図７に示すように、レチクルステージ側の移動鏡２１Ｘ，２１Ｙの傾きが生じてそれらの直交度が悪化した場合でも、ウエハ５及びレチクル１２の走査方向が平行に維持されて、ウエハ５上で露光されるショット領域の形状は矩形に保たれる。また、ウエハステージの非走査方向へのステッピング方向を（９）式の直交度誤差ΔωＷに基づいて補正しているため、ウエハステージの移動鏡７Ｘ，７Ｙの直交度が悪化しても、ウエハ上に形成されるショット配列は直交格子状となる。
【００７０】
但し、ショット配列が直交格子状となっても、例えば図７（ｂ２）に示すように、レチクル１２のパターンに対してレチクルステージの非走査方向の移動鏡２１Ｘが傾斜したときに、図７（ｂ４）に示すように各ショット領域に回転（ショットローテーション）が発生してしまう。このようなショットローテーションの発生を防止するためには、前述の（５）式のレチクルステージの移動鏡の直交度誤差ΔωＲを常時モニタし、その直交度誤差ΔωＲがショットローテーションとして許容できる誤差か否かを判断するシーケンスを露光シーケンス中に入れておけばよい。仮に、その直交度誤差ΔωＲが許容値から外れた場合、ウエハ交換時、又はショット露光の間に再度、ウエハステージ上の基準マーク板６を投影光学系５の露光領域に移動し、レチクルアライメントを実施することで、レチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）の再設定が行われ、それ以降のショットローテーションの発生を防止できる。
【００７１】
また、既にショットローテーションが発生している恐れのあるときには、所謂ショット内多点ＥＧＡ方式のアライメントを行うことによって、ウエハ５上の各ショット領域の回転角を実測すればよい。即ち、ショット内多点ＥＧＡ方式では、図８に示すように、ウエハ５上の各ショット領域内にそれぞれ複数個（例えば２個）の２次元のウエハマークＭＲ及びＭＬを形成しておく。そして、アライメント時には、ウエハ５上の全部のショット領域から例えば４個のショット領域をサンプルショット４３Ａ〜４３Ｄとして選択し、図１のアライメントセンサ３４を用いてそれらのサンプルショット４３Ａ〜４３Ｄ内の複数個のウエハマークＭＲ，ＭＬの座標を計測する。この結果を統計処理すると、例えばウエハマークＭＲ及びＭＬのＹ座標のずれ量をこれらのＸ方向の間隔で除算した結果の平均値より、ウエハ５上の各ショット領域の平均的なショットローテーションが求められる。従って、このウエハ５に対して重ね合わせ露光する際には、レチクルを予めそのショットローテーション分だけ回転しておくことによって、重ね合わせ誤差を低減することができる。
【００７２】
次に、上記の実施の形態ではレチクルステージ側の非走査方向の移動鏡２１Ｘの曲がりは無視できる程度としていたが、例えば今後ステージの位置決め精度が向上し、且つレチクルステージの走査距離が長くなった場合には、その非走査方向の移動鏡２１Ｘの曲がりの補正を行うことが望ましい。そこで、以下では図９を参照してその移動鏡２１Ｘの曲がりの計測方法、及び補正方法の一例につき説明する。
【００７３】
図９（ａ）は、図２（ａ）のレチクル微小駆動ステージ１１を示し、この図９（ａ）において、走査方向の移動鏡としてのコーナキューブ２１Ｙ１，２１Ｙ２のそれぞれのＹ座標ＹＲ１，ＹＲ２が計測用ビームＬＲＹ１，ＬＲＹ２によって計測され、非走査方向の移動鏡２１Ｘの２箇所のＸ座標ＸＲ１，ＸＲ２が計測用ビームＬＲＸ１，ＬＲＸ２によって計測されている。この際に、レチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）の回転補正を（２）式の非走査方向から見た回転角θRXではなく、（４）式の走査方向の回転角θRY（＝（ＹＲ１−ＹＲ２）／Ｌ２）に基づいて行う。そして、レチクル微小駆動ステージ１１の回転角をその走査方向の回転角θRYが例えば０となるように固定した状態で、レチクル微小駆動ステージ１１をＹ方向に、正確には例えば非走査方向の移動鏡２１Ｘの一方のＸ座標ＸＲ１が一定の値となるように図９（ｂ）の状態まで走査して、レチクル微小駆動ステージ１１のＹ座標ＹＲ（＝（ＹＲ１＋ＹＲ２）／２）が所定のサンプル座標ＹＲｎ（ｎ＝１，２，…）に達する毎に、移動鏡２１Ｘの２箇所のＸ座標ＸＲ１，ＸＲ２の差分ΔＸＤを求めて記憶する。ｎ番目（ｎ＝１，２，３，…）のサンプル点でのＸ座標ＸＲ１，ＸＲ２をＸＲ１ｎ，ＸＲ２ｎとすると、ｎ番目の差分ΔＸＤｎは次のようになる。
【００７４】
ΔＸＤｎ＝ＸＲ１ｎ−ＸＲ２ｎ （１４）
この際に、レチクル微小駆動ステージ１１のヨーイングは逐次補正されているので、差分ΔＸＤｎは純粋に移動鏡２１Ｘの曲がり情報であり、レチクル微小駆動ステージ１１のＹ座標ＹＲｎにおいて、それまでの差分ΔＸＤｎをそれぞれ積分すると共に、それらの中間のＹ座標ＹＲでは前後の曲がり量を補間することによって、そのＹ座標ＹＲの関数ＦＤ（ＹＲ）として移動鏡２１Ｘの曲がり量が求められて、図１の主制御系２２Ａ内に記憶される。なお、その移動鏡２１Ｘの曲がり量をスプライン関数等を用いてＹ座標ＹＲの関数として求めてもよい。
【００７５】
即ち、差分ΔＸＤｎの番号ｎは有限なため、各計測点間の補間を行う必要がある。補間に際して、サンプリング間隔が小さい場合は比例配分でよいが、サンプリング間隔が大きい場合は曲線近似やスプライン関数による補間によって補正の精度を高めることができる。
その後、走査露光を行う際には、レチクル微小駆動ステージ１１の移動鏡２１Ｘで実測されるＸ座標ＸＲ（＝（ＸＲ１＋ＸＲ２）／２）に対して、その移動鏡２１Ｘの曲がり量ＦＤ（ＹＲ）を例えば加算することによって、その移動鏡２１Ｘの曲がり量を補正したレチクル微小駆動ステージ１１の正確なＸ座標が求められる。この補正後のＸ座標を使用することによって、レチクル微小駆動ステージ１１（レチクル１２）が直線的に走査されるため、ウエハ上に露光されるショット領域の形状が正確な矩形となる。このような移動鏡の曲がりの計測、及び補正はウエハステージ側の移動鏡にも適用できる。
【００７６】
なお、上述の実施の形態では、２つの干渉計本体の計測値の平均値を位置として、差分から回転角を求めているが、一方の干渉計本体の計測値を位置として、この位置と他方の干渉計本体の計測値との差分から回転角を求めるようにしてもよい。即ち、一方の干渉計本体を位置計測用として、他方の干渉計本体をヨーイング計測用と明確に分けてもよい。更に、２つの干渉計本体を露光領域等に対して必ずしも対称に配置する必要はない。また、各レーザ干渉計としては、シングルパス方式、ダブルパス方式、又は更に光路を多数回折り返す方式等の何れの方式を使用しても良い。更に、レチクルステージ側の移動鏡曲がりの計測方法は当然にウエハステージ側の移動鏡曲がりの計測に同様に適用することができる。
【００７７】
また、上述の実施の形態ではウエハステージには走査方向に２軸、非走査方向に２軸のレーザ干渉計が配置されているが、例えばショット配列の補正を行う必要が無い場合には、走査方向のレーザ干渉計を１軸としてもよい。また、ウエハステージの位置や回転角を求める際の平均化効果を高めるために、走査方向、及び非走査方向に３軸以上のレーザ干渉計を配置するようにしてもよい。同様に、レチクルステージ側でも、非走査方向の移動鏡の曲がり量を計測する必要がなければ、走査方向のレーザ干渉計を１軸としてもよい。また、レチクルステージの位置や回転角を求める際の平均化効果を高めるために、走査方向、及び非走査方向に３軸以上のレーザ干渉計を配置するようにしてもよい。
【００７８】
更に本発明は、レチクルステージ及びウエハステージの座標を独立に計測する種々の露光装置にも適用できるものである。このように本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【００７９】
【発明の効果】
本発明の第１の走査型露光装置によれば、基板ステージの非走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値に基づいてその基板ステージとマスクステージとの相対回転角を補正しているため、その基板側干渉計の移動鏡の角度が変化した場合でも、その基板ステージとそのマスクステージとが平行に走査される。従って、感光基板上で露光されるショット領域の形状を所望の形状（矩形等）に維持できる利点がある。そのため、ショット領域の形状の歪に伴う像劣化や、一括露光方式の露光装置とのマッチング誤差が低減される。
【００８０】
更に、非走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値の差分と、走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値の差分との差に基づいてその基板ステージの移動方向を補正する移動方向補正手段を設けたため、例えばその基板ステージの非走査方向のステッピング方向を補正することによって、感光基板上に形成されるショット配列を直交格子状にすることができる。これによって重ね合わせ誤差が更に低減される。
【００８１】
また、本発明の第２の走査型露光装置によれば、基板ステージの非走査方向の２軸の基板側干渉計の計測値、及びマスクステージの非走査方向の２軸のマスク側干渉計に基づいて、その基板ステージとマスクステージとの相対回転角を補正しているため、そのマスク側干渉計の移動鏡の角度が変化した場合でも、その基板ステージとそのマスクステージとが平行に走査される。従って、感光基板上で露光されるショット領域の形状を所望の形状（矩形等）に維持できる利点がある。
【００８２】
また、本発明の第３の走査型露光装置によれば、複数軸のマスク側干渉計の測定値を用いることによって、マスクステージの走査中にそのマスクステージの回転角を測定できる。従って、そのマスクステージの回転角を例えばその基板ステージの走査方向に応じて制御することによって、その基板上に露光されるショット領域の形状を目標とする形状に維持できる。
また、本発明の実施の形態に記載された走査型露光装置によれば、一方のステージの第１の２軸の干渉計の計測値の差分に基づいてそのステージの回転角を検出し、この検出結果、及び第２の２軸の干渉計の計測値の差分に基づいてこの第２の２軸の干渉計用の移動鏡の曲がり量を算出しているため、そのステージにヨーイングが生じていてもその移動鏡の曲がり量を正確に検出できる。従って、実際の走査露光時にはその移動鏡の曲がり量を補正しながらそのステージの走査を行うことによって、そのステージを所望の方向に正確に走査できるため、感光基板上で露光されるショット領域の形状を所望の形状に維持できる利点がある。
【００８３】
これらの場合において、その基板ステージ、及びそのマスクステージの一方のステージの走査方向に直交する非走査方向の位置を計測する２軸の干渉計の計測値の差分が所定の閾値を超えた際に、そのマスクとその基板ステージとの位置関係を計測する計測手段を更に備えた場合には、感光基板上でのショット領域の形状誤差が減少する利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による走査型露光装置の実施の形態の一例を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は図１の投影露光装置のレチクルステージ側の干渉計の配置を示す平面図、（ｂ）は図１の投影露光装置のウエハステージ側の干渉計の配置を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態において、ウエハステージ側の移動鏡の傾きが変化した場合のショット領域の形状、及びショット配列を示す説明図である。
【図４】図３の構成でマスクステージ側の移動鏡の傾きが変化した場合のショット領域の形状、及びショット配列を示す説明図である。
【図５】従来技術と同じ構成でマスクステージ側の移動鏡の傾きが変化した場合のショット領域の形状、及びショット配列を示す説明図である。
【図６】図３の構成に対してマスクステージ側でも回転角を非走査方向の２軸の干渉計で計測するようにした場合のショット領域の形状、及びショット配列を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態において、ウエハステージ及びマスクステージの両方で回転角を非走査方向の２軸の干渉計で計測するようにして、マスクステージ側の移動鏡の傾きが変化した場合のショット領域の形状、及びショット配列を示す説明図である。
【図８】ショット内多点ＥＧＡ方式で使用されるウエハマークの一例を示す平面図である。
【図９】レチクル微小駆動ステージ１１上の非走査方向の移動鏡２１Ｘの曲がり量の計測方法の説明図である。
【図１０】従来技術でウエハステージ側の移動鏡の傾きが変化した場合のショット領域の形状、及びショット配列を示す説明図である。
【符号の説明】
４ Ｚθ軸駆動ステージ
５ ウエハ
６ 基準マーク板
７Ｘ，７Ｙ ウエハステージ側の移動鏡
８ 投影光学系
１１ レチクル微小駆動ステージ
１２ レチクル
１３Ｘ１，１３Ｘ２，１３Ｙ１，１３Ｙ２ 干渉計本体
１４Ｘ１，１４Ｘ２，１４Ｙ１，１４Ｙ２ 干渉計本体
１９，２０ レチクルアライメント顕微鏡
２１Ｘ レチクルステージ側の移動鏡
２１Ｙ１，２１Ｙ２ コーナキューブ
２２Ａ 主制御系
２２Ｄ レチクル駆動装置
Claims (7)
- 転写用のパターンが形成されたマスクを移動するマスクステージと、感光性の基板を移動する基板ステージとを有し、前記マスクを露光用の照明光で照明した状態で、前記基板ステージを介して前記基板を所定方向に走査するのと同期して、前記マスクステージを介して前記マスクを前記所定方向に対応する方向に走査することにより、前記基板上に前記マスクのパターンを逐次転写する走査型露光装置において、
前記基板ステージの走査方向の位置を、該走査方向に直交する非走査方向に沿った２箇所で計測する２軸の基板側干渉計と、
前記基板ステージの前記非走査方向の位置を前記走査方向に沿った２箇所で計測する２軸の基板側干渉計と、
前記非走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値に基づいて前記基板ステージと前記マスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段と、
前記非走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値の差分と、前記走査方向用の２軸の基板側干渉計の計測値の差分との差に基づいて、前記基板ステージの移動方向を補正する移動方向補正手段と、を有することを特徴とする走査型露光装置。 - 転写用のパターンが形成されたマスクを移動するマスクステージと、感光性の基板を移動する基板ステージとを有し、前記マスクを露光用の照明光で照明した状態で、前記基板ステージを介して前記基板を所定方向に走査するのと同期して、前記マスクステージを介して前記マスクを前記所定方向に対応する方向に走査することにより、前記基板上に前記マスクのパターンを逐次転写する走査型露光装置において、
前記基板ステージの走査方向に直交する非走査方向の位置を前記走査方向に沿った２箇所で計測する２軸の基板側干渉計と、
前記マスクステージの走査方向に直交する非走査方向の位置を前記マスクステージの走査方向に沿った２箇所で計測する２軸のマスク側干渉計と、
前記２軸の基板側干渉計の計測値及び前記２軸のマスク側干渉計の計測値に基づいて前記基板ステージと前記マスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段と、を有することを特徴とする走査型露光装置。 - 前記基板ステージ及び前記マスクステージの一方のステージの走査方向に直交する非走査方向の位置を計測する２軸の干渉計の計測値の差分が所定の閾値を超えた際に、前記マスクと前記基板ステージとの位置関係を計測する計測手段を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の走査型露光装置。
- 転写用のパターンが形成されたマスクを保持して移動するマスクステージと、感光性の基板を保持して移動する基板ステージとを有し、前記マスクを露光用の照明光で照明した状態で、前記マスクステージと前記基板ステージとをそれぞれ走査方向に沿って互いに反対方向に互いに異なる速度で同期して走査することにより、前記基板上に前記マスクのパターンを逐次転写する走査型露光装置において、
前記マスクステージの、前記走査方向に直交する非走査方向の位置を、前記走査方向に沿って離れた複数箇所で計測する複数軸のマスク側干渉計を有し、
前記マスク側干渉計は、前記マスクステージが前記走査方向に移動している最中に、前記非走査方向における前記マスクステージの位置を、前記複数箇所で同時に測定すると共に、各計測軸毎にその測定値を出力することを特徴とする走査型露光装置。 - 前記複数軸のマスク側干渉計の計測値に基づいて、前記基板ステージと前記マスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段を更に有することを特徴とする請求項４に記載の走査型露光装置。
- 前記基板ステージの、前記走査方向に直交する非走査方向の位置を、前記走査方向に沿って離れた複数箇所で計測する複数軸の基板側干渉計を更に有し、
前記基板側干渉計は、前記基板ステージが前記走査方向に移動している最中に、前記非走査方向における前記基板ステージの位置を、前記複数箇所で同時に測定すると共に、各計測軸毎にその測定値を出力することを特徴とする請求項４に記載の走査型露光装置。 - 前記複数軸の基板側干渉計の計測値、及び前記複数軸のマスク側干渉計の計測値に基づいて前記基板ステージと前記マスクステージとの相対回転角を補正する回転角補正手段を更に有することを特徴とする請求項６に記載の走査型露光装置。
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