JP5414288B2 - 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マスク等のパターンと露光対象の基板との位置合わせを行って、露光光でそのパターン及び投影光学系を介して物体を露光する露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。

例えば半導体デバイス等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するためのリソグラフィ工程中で使用されるステッパー等の一括露光型の投影露光装置又はスキャニングステッパー等の走査露光型の投影露光装置等の露光装置においては、レチクル（又はフォトマスク等）のパターンの像と露光対象のウエハ（又はガラス基板等）との位置合わせを高精度を行うために、予め所定の基準部材に形成された基準マークを用いて、レチクルのパターンの像とウエハアライメント系の検出中心との位置関係であるベースラインを計測していた。そして、ウエハ上の所定のアライメントマークの位置をウエハアライメント系により計測し、この計測結果より例えばＥＧＡ（エンハンスド・グローバル・アライメント）方式で各ショット領域の配列座標を求め、この配列座標及びそのベースラインを用いて高精度に位置合わせを行っていた（例えば、特許文献１参照）。

この場合、その基準部材は極めて線膨張率が小さい材料から形成されているが、それでも露光装置の雰囲気の温度変動によって基準マークの間隔が僅かに変化すると、そのベースラインに誤差が混入して重ね合わせ精度が低下する。そこで、その基準部材の温度を計測し、この計測値に基づいて基準マークの間隔を補正することで、ベースラインの計測精度を高めた露光装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特公平４−４７９６８号公報 特開２００６−２２８８９０号公報

最近、露光装置によっては、ウエハのフォトレジストの適正露光量（ドーズ）が大きいか、又はレチクルのパターンの透過率（透過パターンの割合）が大きいと、露光後のウエハの重ね合わせ精度が低下する傾向のあることが分かって来た。これは、露光光の強度が大きくなるか、又は露光時間が長くなるために、レチクルから投影光学系までの部材の温度が変動して、露光中に予め計測してあるベースラインが変動することに起因すると考えられる。

本発明はこのような事情に鑑み、露光光の強度が大きいか又は露光時間が長い場合にも、高い重ね合わせ精度が得られる露光技術及びデバイス製造技術を提供することを目的とする。

本発明による露光方法は、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、そのパターンの像の位置情報を計測し、その位置情報を用いてその基板とそのパターンの像との位置合わせ情報を求め、そのパターンの像の位置の変動量を所定部材の温度情報から予測し、その変動量が所定値に達していない場合は、該変動量に基づいてその位置合わせ情報を補正し、その変動量がその所定値に達している場合は、その位置情報を再計測するとともに、該再計測した位置情報を用いてその位置合わせ情報を求めるものである。
また、本発明による露光装置は、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、そのパターンの像の位置情報を検出する像位置検出系と、その位置情報を用いてその基板とそのパターンの像との位置合わせ情報を求める制御装置と、そのパターンの像の位置の変動に関係する所定部材の温度情報を計測する第１の温度センサと、を備え、その制御装置は、その第１の温度センサの計測結果に基づいてそのパターンの像の位置の変動量を予測し、該変動量が所定値に達していない場合は、その変動量に基づいてその位置合わせ情報を補正し、その変動量がその所定値に達している場合は、その位置情報を再計測するとともに、該再計測した位置情報を用いてその位置合わせ情報を求めるものである。

また、本発明によるデバイス製造方法は、本発明の露光方法又は露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成された基板を処理することと、を含むものである。

本発明によれば、パターンの像の位置の変動量を所定部材の温度情報から予測し、この予測結果に基づいて位置合わせ情報を補正しているため、露光光の強度が大きいか又は露光時間が長く、その所定部材の温度が変動しても、高い重ね合わせ精度が得られる。さらに、所定部材の温度情報の計測は他の動作と並行に実行できるため、露光工程のスループットは低下しない。

以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図１〜図４を参照して説明する。本実施形態は、一括露光型（静止露光型）の投影露光装置であるステッパー型の露光装置で露光を行う場合に本発明を適用したものである。
図１は、本実施形態に係る露光装置１００の概略構成を示す。図１において、露光装置１００は、アーク放電型の水銀ランプ及びシャッタ等を含む露光光源（不図示）と、この露光光源からの露光用の照明光（露光光）ＩＬによりレチクルＲ（マスク）を照明する照明光学系１０とを備えている。さらに、露光装置１００は、レチクルＲを位置決めするレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲから射出された照明光ＩＬをフォトレジスト（感光材料）が塗布されたウエハＷ（基板）上に投射する投影光学系ＰＬと、ウエハＷの位置決め及び移動を行うウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系２と、その他の駆動系等とを備えている。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行にＺ軸を取り、これに垂直な面内の直交する２方向にＸ軸及びＹ軸を取り、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の周りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。

照明光ＩＬとしては、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）が使用されているが、ｉ線の他に、ｇ線、ｈ線、若しくはこれらの混合光等が使用できる。さらに、露光用の光源としては、水銀ランプ等の放電ランプの他に、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）若しくはＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）などの紫外パルスレーザ光源、ＹＡＧレーザの高調波発生光源、固体レーザ（半導体レーザなど）の高調波発生装置なども使用することができる。

照明光学系１０は、例えば特開２００１−３１３２５０号公報（対応する米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書）などに開示されるように、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ、ロッドインテグレータ、回折光学素子など）等を含む照度均一化光学系、照明光ＩＬの強度をモニタするインテグレータセンサ、レチクルブラインド（可変視野絞り）、及びコンデンサ光学系等を含んでいる。照明光学系１０は、レチクルブラインドで規定されたレチクルＲのパターン領域ＰＡを囲む矩形の照明領域１８Ｒを照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。また、通常照明、２極若しくは４極照明、又は輪帯照明等の照明条件に応じて、照明光学系１０内の瞳面における照明光ＩＬの強度分布が不図示の設定機構によって切り換えられる。

主制御系２の制御のもとで、露光量制御系（不図示）が照明光学系１０内のインテグレータセンサの出力に基づいて、ウエハＷのフォトレジストが適正露光量（ドーズ）で露光されるように、露光光源の出力及びシャッターの開閉（露光時間）を制御する。
照明光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域１８Ｒ内の回路パターンは、両側テレセントリック（又はウエハ側に片側テレセントリック）の投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率（例えば１／４，１／５等の縮小倍率）で、ウエハＷ上の一つのショット領域ＳＡ上の露光領域１８Ｗ（照明領域１８Ｒと共役な領域）に投影される。投影光学系ＰＬは例えば屈折系であるが、反射屈折系等も使用できる。レチクルＲのパターン面（レチクル面）及びウエハＷの表面（ウエハ面）がそれぞれ投影光学系ＰＬの物体面及び像面に配置される。

レチクルＲはレチクルホルダ（不図示）を介してレチクルステージＲＳＴ上に吸着保持され、レチクルステージＲＳＴはレチクルベース１２のＸＹ平面に平行な上面で微動して、レチクルＲのＸ方向、Ｙ方向の位置及びθｚ方向の回転角の微調整を行う。レチクルステージＲＳＴの少なくともＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を含む２次元的な位置の情報（位置情報）は、レチクルステージＲＳＴに設けられた移動鏡（又は鏡面加工された側面の反射面）と、Ｘ軸のレーザ干渉計１４Ｘと、Ｙ軸の２軸のレーザ干渉計１４ＹＡ，１４ＹＢとを含むレチクル側干渉計システムによって計測されて、ステージ駆動系４及び主制御系２に供給される。ステージ駆動系４は、その位置情報及び主制御系２からの制御情報に基づいて、不図示の駆動機構（ボイスコイルモータなど）を介してレチクルステージＲＳＴの２次元的な位置を制御する。

なお、点線で示すように、レチクルステージＲＳＴの上方に、照明光学系１０の光軸をＸ方向に挟むように外側に退避可能なミラーを介して、例えば画像処理方式のレチクルアライメント系（以下、ＲＡ系という）４０Ａ，４０Ｂが配置されている場合もある。ＲＡ系４０Ａ，４０Ｂは、必要に応じて照明光ＩＬと同じ波長の照明光（アライメント光）を用いて、レチクルＲのパターン領域ＰＡをＸ方向に挟むように形成されているアライメントマーク１６Ａ，１６Ｂと、ウエハステージＷＳＴ上の所定の基準マークの像との位置ずれ量を計測し、計測結果をアライメント制御部６に供給する。アライメント制御部６は、その計測結果を用いてレチクルＲのアライメント及びベースラインの計測を行う。

ただし、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ内の後述の空間像計測系３４によってアライメントマーク１６Ａ，１６Ｂの像の位置を計測できるため、ＲＡ系４０Ａ，４０Ｂを省略することができる。
また、投影光学系ＰＬの＋Ｙ方向の側面において、ウエハＷ上のアライメントマークの位置を計測するオフアクシス方式で例えば画像処理方式のウエハアライメント系３８が不図示のフレームに支持されている。本実施形態では、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと、ウエハアライメント系３８の検出中心（詳細後述）を通りＺ軸に平行な直線とは、Ｙ軸に平行な直線上に位置している。

また、ウエハＷはウエハホルダ２０を介してウエハステージＷＳＴ上に吸着保持されている。ウエハステージＷＳＴは、ウエハベース２６のＸＹ平面に平行な上面でＸ方向、Ｙ方向に移動するＸＹステージ２４と、Ｚチルトステージ２２とを備え、Ｚチルトステージ２２上にウエハＷが保持されている。Ｚチルトステージ２２は、例えばＺ方向に変位可能な３箇所のＺ駆動部（不図示）を個別に駆動して、Ｚチルトステージ２２の上面（ウエハＷ）の光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）の位置、及びθｘ、θｙ方向の回転角を制御する。

さらに、投影光学系ＰＬの側面に、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応する米国特許第５，４４８，３３２号明細書）等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ（不図示）が設けられている。このオートフォーカスセンサによって、ウエハＷの表面の投影光学系ＰＬの像面に対するＺ方向へのデフォーカス量、及びθｘ、θｙ方向の傾斜角が求められて、ステージ駆動系４に供給される。ステージ駆動系４は、そのオートフォーカスセンサの計測結果に基づいて、ウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの像面に合焦されるように、Ｚチルトステージ２２を駆動する。

また、ウエハステージＷＳＴのＺチルトステージ２２のＸ軸及びＹ軸にほぼ垂直な側面は鏡面加工された反射面とされ、その反射面が移動鏡として使用される。なお、その反射面の代わりにロッド状の移動鏡を使用してもよい。Ｚチルトステージ２２のＸ軸にほぼ垂直な反射面に対向して、それぞれ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ及びウエハアライメント系３８の検出中心を通りＺ軸に平行な直線を通るように、Ｘ軸に平行に計測用レーザビームを照射する２台のＸ軸のレーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦが不図示のフレームに支持されている。

また、Ｚチルトステージ２２のＹ軸にほぼ垂直な反射面に対向して、Ｙ軸に平行にＸ方向に所定間隔の計測用レーザビームを照射する２台のＹ軸のレーザ干渉計３６ＹＡ，３６ＹＢが不図示のフレームに支持されている。レーザ干渉計３６ＹＡ，３６ＹＢからの計測用レーザビームの中心は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通過している。
Ｘ軸のレーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦはそれぞれ光軸ＡＸ及びウエハアライメント系３８の検出中心の位置でＺチルトステージ２２（ウエハＷ）のＸ方向の位置を計測する。一例として、いわゆるアッベ誤差を低減するために、露光時にはレーザ干渉計３６ＸＰの計測値が使用され、アライメント時にはレーザ干渉計３６ＸＦの計測値が使用される。また、Ｙ軸のレーザ干渉計３６ＹＡ，ＹＢはそれぞれＺチルトステージ２２（ウエハＷ）のＹ方向の位置を計測する。これら２つの計測値からＺチルトステージ２２のθｚ方向の回転角も計測できる。

Ｚチルトステージ２２の反射面と、レーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦと、レーザ干渉計３６ＹＡ，３６ＹＢとを含むウエハ側干渉計システムによって、ウエハステージＷＳＴ（Ｚチルトステージ２２）の少なくともＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を含む２次元的な位置の情報（位置情報）が計測されて、ステージ駆動系４及び主制御系２に供給される。その位置情報はアライメント制御系６にも供給される。ステージ駆動系４は、その位置情報及び主制御系２からの制御情報に基づいて、不図示の駆動機構（リニアモータなど）を介して、ウエハステージＷＳＴのＸＹステージ２４の２次元的な位置を制御する。

また、Ｚチルトステージ２２上のウエハホルダ２０の近傍には線膨張率の極めて小さい材料からなる平板状の基準部材２８が固定され、基準部材２８上の遮光膜中にＸ方向に所定間隔の基準マークとしての十字型のスリットパターン３０Ａ，３０Ｂと、反射膜よりなる２次元の基準マーク３２とが形成されている。スリットパターン３０Ａ，３０Ｂの間隔は、レチクルＲのアライメントマーク１６Ａ，１６Ｂの像の間隔とほぼ同じに設定されている。さらに、アライメントマーク１６Ａ，１６Ｂの像の中心にスリットパターン３０Ａ，３０Ｂの中心をほぼ合わせた状態で、基準マーク３２がウエハアライメント系３８の検出中心にほぼ合致するように、スリットパターン３０Ａ，３０Ｂと基準マーク３２との位置関係が定められている。その位置関係の情報は、既知の定数としてアライメント制御系６内の記憶装置に記憶されている。

また、Ｚチルトステージ２２内の基準部材２８の底面に、スリットパターン３０Ａ，３０Ｂを通過した光束を受光する空間像計測系３４が収納され、空間像計測系３４の検出信号がアライメント制御系６に供給されている。空間像計測系３４は、実際にはスリットパターン３０Ａ，３０Ｂに対応して２つの同じ構成の空間像計測系３４Ａ，３４Ｂ（図２（Ｂ）参照）に分かれている。

図２（Ａ）は、図１の露光装置においてベースライン計測時のレチクルＲからウエハステージＷＳＴまでの構成の要部を示し、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の基準部材２８を示す拡大平面図である。図２（Ａ）において、空間像計測系３４Ａ（３４Ｂ）は、スリットパターン３０Ａ（３０Ｂ）を通過した光束を集光するレンズ系３４Ｃと、集光された光束を受光するフォトダイオード等の光電センサ３４Ｄとを含んでいる。そして、図２（Ｂ）に示すように、レチクルＲのアライメントマーク１６Ａ（１６Ｂ）の投影光学系ＰＬによる像１６ＡＰ（１６ＢＰ）をスリットパターン３０Ａ（３０Ｂ）でＸ方向、Ｙ方向に走査しながら空間像計測系３４Ａ（３４Ｂ）の検出信号をアライメント制御系６で処理することによって、アライメントマーク１６Ａ，１６Ｂの像の位置を計測できる。

図２（Ａ）に示すように、ウエハアライメント系３８は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ型の２次元の撮像素子３８ｄと照明系及び受光系（不図示）とを収納する本体部３８ａと、検出光をできるだけ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに近い位置でウエハＷ上に照射するための落射用のミラー３８ｅ及び送光光学系（不図示）を収納し、Ｙ方向に延びた送光部（落射用金物）３８ｂとを含んでいる。撮像素子３８ｄの撮像信号は図１のアライメント制御系６に供給される。アライメント制御系６は、その撮像信号を処理して、例えば撮像素子３８ｄの所定の基準画素に対する被検マークの像のＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を計測し、この計測値にウエハステージＷＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置（座標値）を加算することで、ウエハステージＷＳＴの座標系上での被検マークの座標を求める。その基準画素の被検面上の共役像の位置が、ウエハアライメント系３８の検出中心３８Ｃ（図２（Ｂ）参照）となる。なお、検出中心３８Ｃは、撮像素子３８ｄとは別の位置に配置した指標マークの像によって規定してもよい。

アライメント制御系６が、ウエハＷ上の所定の複数のアライメントマークの座標を統計処理して例えばＥＧＡ方式でウエハＷ上の全部のショット領域の配列座標を算出することで、ウエハＷのアライメントが行われる。さらに、そのウエハＷ上の各ショット領域の配列座標を、レチクルＲのパターンの像の中心（露光中心）と、ウエハアライメント系３８の検出中心３８ＣとのＸ方向及びＹ方向の間隔（位置関係）であるベースラインだけシフトさせることで、各ショット領域とレチクルＲのパターンの像とを正確に重ね合わせることができる。そのベースラインは定期的に、及び必要に応じて実測され、実測値がアライメント制御系６内の記憶装置に記憶されている。

なお、本実施形態では、レチクルＲのパターンの像の露光中心１６ＣＰは、レチクルＲのアライメントマーク１６Ａ，１６Ｂの像１６ＡＰ，１６ＢＰの中心である。
ベースラインの計測時には、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、レチクルＲのアライメントマーク１６Ａ，１６Ｂの像１６ＡＰ，１６ＢＰの位置に、基準部材２８のスリットパターン３０Ａ，３０Ｂがほぼ来るように、ウエハステージＷＳＴが位置決めされる。この状態で、ウエハアライメント系３８によって、基準部材２８上の基準マーク３２に対する検出中心３８ＣのＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量FIAX，FIAYが計測される。

その後、空間像計測系３４Ａ，３４Ｂによって、スリットパターン３０Ａ，３０Ｂに対するアライメントマークの像１６ＡＰ，１６ＢＰのＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量が計測される。この結果、スリットパターン３０Ａ，３０Ｂの中心３０Ｃに対するアライメントマークの像１６ＡＰ，１６ＢＰの中心（露光中心１６ＣＰ）のＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量ＲＸ，ＲＹが計測される。なお、アライメントマークの像１６ＡＰ，１６ＢＰの各中心を通る直線は、スリットパターン３０Ａ，３０Ｂの各中心を通る直線に平行であるものとする。

また、中心３０Ｃと基準マーク３２とのＹ方向の間隔ＢＬＹ０は既知であり、それらのＸ方向の間隔は０であるとする。この結果、アライメント制御系６は、Ｘ方向のベースラインＢＬＸ（極めて小さい値）及びＹ方向のベースラインＢＬＹを次式から算出できる。なお、位置ずれ量FIAY，ＲＹ及びFIAX，ＲＸの符号は、＋Ｙ方向及び＋Ｘ方向に正の符号を取る。

ＢＬＸ＝FIAX−ＲＸ …（１Ａ）
ＢＬＹ＝ＢＬＹ０＋FIAY−ＲＹ …（１Ｂ）
なお、例えば雰囲気の僅かな温度変化によって基準部材２８の長さが変化すると、基準となる間隔ＢＬＹ０が僅かに変化するが、この変化は無視できる程度である。しかしながら、より高精度にベースラインＢＬＹを求めたい場合には、基準部材２８の温度変化による間隔ＢＬＹＯの変化を考慮して、ベースラインＢＬＹを計算してもよい。

図１において、ウエハＷのアライメント終了後に、アライメント制御系６から主制御系２に対してウエハＷ上の全部のショット領域の配列座標及びベースラインの情報が供給される。その後、主制御系２は、レチクルＲのパターンの像とウエハＷの露光対象のショット領域とが重なり合うように、ステージ駆動系４を介してレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを制御する。そして、照明光学系１０から所定の露光時間だけレチクルＲに照明光ＩＬを照射して、レチクルＲのパターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の当該ショット領域に転写露光する。この一つのショット領域の露光動作と、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作とが繰り返されて、ステップ・アンド・リピート方式でウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターン像が露光される。

この露光に際して、ウエハＷのフォトレジストのドーズが大きい場合、又はレチクルＲの透過率が大きい場合に、照明光ＩＬの照射熱によって上記のベースラインが次第に変動する恐れがある。なお、ベースラインは例えば定期的に計測されているため、その計測頻度を高めることによってベースラインの変動の影響は低減される。しかしながら、ベースラインの計測頻度を高めると露光工程のスループットが低下する。そこで、本実施形態では、露光装置１００中の所定の部材の温度情報からそのベースラインの変動量を予測する。

ここで、ベースライン計測時の計測値に対するベースラインの変動量を、レチクルＲのパターンの像の露光中心１６ＣＰのＸ方向、Ｙ方向への変動量ΔＲＸ，ΔＲＹと、ウエハアライメント系３８の検出中心３８ＣのＸ方向、Ｙ方向への変動量ΔFIAX，ΔFIAYとに分けて考慮する。
前者の露光中心１６ＣＰの変動量ΔＲＸ，ΔＲＹの要因は、主にレチクルステージＲＳＴ（又はレチクルホルダ）及び投影光学系ＰＬの先端（ウエハ側）のレンズを保持する先端のレンズホルダ（先玉金物）４６の熱膨張（熱変形）であると考えられる。なお、投影光学系ＰＬの複数箇所のレンズホルダ及び／又は鏡筒の一部の熱膨張を考慮してもよい。一方、後者のウエハアライメント系３８の検出中心３８Ｃの変動量ΔFIAX，ΔFIAYの要因は、主にアライメント用の光束に起因する送光部３８ｂのフレームの熱膨張（熱変形）であると考えられる。

なお、レチクルステージＲＳＴ、レンズホルダ４６、及び送光部３８ｂのフレームは線膨張率ができるだけ小さい金属等から形成されているが、基準部材２８に比べると線膨張率は大きくなる。
本実施形態では、レチクルステージＲＳＴ（又はレチクルホルダ）、投影光学系ＰＬのレンズホルダ４６、及びウエハアライメント系３８の送光部３８ｂのフレームにそれぞれ温度センサ４４Ａ，４４Ｂ及び４４Ｃが固定され、温度センサ４４Ａ〜４４Ｃで計測されるレチクルステージＲＳＴ、レンズホルダ４６、及び送光部３８ｂの温度ＴＲＳ，ＴＰＬ及びTFIAの情報がアライメント制御系６に供給されている。温度センサ４４Ａ〜４４Ｃとしては、白金抵抗体又は熱電対等が使用可能である。

また、一例として、フォトレジストのドーズが或る高い値の場合に、実際に露光装置１００で多数のウエハに露光を行い、所定の時間間隔でウエハステージＷＳＴによって基準部材２８の位置を同じ位置に位置決めしてからベースラインの計測を行ってみた。さらに、ベースラインの計測と同時にレチクルステージＲＳＴ、レンズホルダ４６、及びウエハアライメント系３８の送光部３８ｂの温度ＴＲＳ，ＴＰＬ及びTFIAを計測した。その結果、１回目のベースライン計測時からのレチクルステージＲＳＴ及びレンズホルダ４６の温度変動をΔＴＲＳ及びΔＴＰＬとして、温度変動ΔＴＲＳ及びΔＴＰＬが小さい範囲では、一例として図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、露光中心１６ＣＰのＹ方向の変動量ΔＲＹは、温度変動ΔＴＲＳ及びΔＴＰＬに対してほぼ比例関係にあることが分かった。さらに、変動量ΔＲＹは、温度変動ΔＴＲＳ及びΔＴＰＬの相関によっても異なることが分かった。なお、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）において、黒点が実測値であり、直線は１次関数で近似したものである。また、温度変動ΔＴＲＳ，ΔＴＰＬが負の値になるのは、冷却機構又は雰囲気との熱交換等によってレチクルステージＲＳＴ及びレンズホルダ４６の温度が低下する場合を示す。

また、ウエハアライメント系３８の送光部３８ｂの温度変動をΔTFIAとして、温度変動ΔTFIAが小さい範囲では、その検出中心３８ＣのＹ方向の変動量ΔFIAYは、一例として図３（Ｃ）に示すように、温度変動ΔTFIAに対してほぼ比例関係にあることが分かった。なお、露光中心１６ＣＰのＸ方向の変動量ΔＲＸも、温度変動ΔＴＲＳ，ΔＴＰＬが小さい範囲では、温度変動ΔＴＲＳ，ΔＴＰＬに対してほぼ比例関係にあり、検出中心３８ＣのＸ方向の変動量ΔFIAXも、温度変動ΔTFIAが小さい範囲では、温度変動ΔTFIAに対してほぼ比例関係にあることが分かった。

そこで、本実施形態では、或る時刻ｔにおけるレチクルＲのパターンの露光中心１６ＣＰのＸ方向、Ｙ方向の変動量ΔＲＸ，ΔＲＹを、以下のように補正係数αｘ，αｙ，βｘ，βｙ，γｘ，γｙ、投影光学系ＰＬのレンズホルダ４６の温度変動量ΔＴＰＬ、及びレチクルステージＲＳＴの温度変動ΔＴＲＳを用いて表す。
ΔＲＸ＝αｘ×ΔＴＰＬ＋βｘ×ΔＴＲＳ＋γｘ×ΔＴＰＬ×ΔＴＲＳ …（２Ａ）
ΔＲＹ＝αｙ×ΔＴＰＬ＋βｙ×ΔＴＲＳ＋γｙ×ΔＴＰＬ×ΔＴＲＳ …（２Ｂ）
この場合、補正係数γｘ，γｙは、温度変動量ΔＴＰＬ及びΔＴＲＳの相関係数である。補正係数αｘ，αｙ，βｘ，βｙ，γｘ，γｙは一例として露光装置毎に、さらに必要に応じてウエハ上のフォトレジストのドーズの範囲毎、及びレチクルの透過率の範囲毎等に予め実測又はシミュレーションによって求めておき、アライメント制御系６の記憶部に記憶しておく。

同様に、或る時刻ｔにおけるウエハアライメント系３８の検出中心３８ＣのＸ方向、Ｙ方向の変動量ΔFIAX，ΔFIAYを、以下のように補正係数αｎｘ，αｎｙ（ｎ＝１〜Ｎ）、及びウエハアライメント系３８の送光部３８ｂの温度変動量ΔTFIAを用いてＮ次の関数で表す。なお、和記号Σは、ｎに関して１からＮまでの値の和を表す。ここで、Ｎは１以上の整数であり、本実施形態ではＮ＝５である。

ΔFIAX＝Σ［αｎｘ×ΔTFIAⁿ］ …（３Ａ）
ΔFIAY＝Σ［αｎｙ×ΔTFIAⁿ］ …（３Ｂ）
その補正係数αｎｘ，αｎｙは一例として露光装置毎に、さらに必要に応じてウエハ上のフォトレジストのドーズの範囲毎、及びレチクルの透過率の範囲毎等に予め実測又はシミュレーションによって求めておき、アライメント制御系６の記憶部に記憶しておく。

次に、本実施形態の露光装置１００において、露光工程中にベースラインの変動量を補正する動作の一例につき図４のフローチャートを参照して説明する。この動作は主制御系２によって制御される。
先ず図４のステップ１０１において、図１のレチクルステージＲＳＴ上にレチクルＲがロードされ、例えば基準部材２８のスリットパターン３０Ａ，３０Ｂ及び空間像計測系３４を用いてレチクルＲのアライメントが行われる。この結果、スリットパターン３０Ａ，３０Ｂの中心が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸにほぼ合致するようにウエハステージＷＳＴを位置決めした状態で、レチクルＲのアライメントマークの像１６ＡＰ，１６ＢＰの各中心を通る直線がスリットパターン３０Ａ，３０Ｂの各中心を通る直線に平行になり、かつ像１６ＡＰ，１６ＢＰはスリットパターン３０Ａ，３０Ｂの近傍に位置決めされる。

この後、図２（Ａ）、図２（Ｂ）を参照して説明したように、基準部材２８を用いて式（１Ａ）及び（１Ｂ）で表されるＸ方向及びＹ方向のベースラインＢＬＸ，ＢＬＹを計測し、計測値をアライメント制御系６内の記憶部に記憶する（ステップ１０２）。また、アライメント制御系６は、Ｘ方向、Ｙ方向のベースラインの補正値ΔＢＬＸ，ΔＢＬＹを０にリセットするとともに、温度センサ４４Ａ〜４４Ｃで計測される投影光学系ＰＬのレンズホルダ４６、レチクルステージＲＳＴ、及びウエハアライメント系３８の送光部３８ｂの温度ＴＰＬ，ＴＲＳ，TFIAの値を記憶する（ステップ１０３）。

次に、ウエハステージＷＳＴ上にフォトレジストが塗布された未露光のウエハＷをロードする（ステップ１０４）。次のステップ１０５において、アライメント制御系６は、温度センサ４４Ａ〜４４Ｃを介して投影光学系ＰＬのレンズホルダ４６、レチクルステージＲＳＴ、及びウエハアライメント系３８の送光部３８ｂの温度ＴＰＬ，ＴＲＳ，TFIAを取得し、最も新しくベースライン計測を行った直後に計測された温度ＴＰＬ，ＴＲＳ，TFIAに対する温度変動ΔＴＰＬ，ΔＴＲＳ，ΔTFIAを算出する。さらに、アライメント制御系６は、温度変動ΔＴＰＬ，ΔＴＲＳを式（２Ａ）、（２Ｂ）に代入して、レチクルＲの露光中心１６ＣＰのＸ方向、Ｙ方向の変動量ΔＲＸ，ΔＲＹを計算するとともに、温度変動ΔTFIAを式（３Ａ）、（３Ｂ）に代入して、ウエハアライメント系３８の検出中心３８ＣのＸ方向、Ｙ方向の変動量ΔFIAX，ΔFIAYを計算する。

次のステップ１０６において、アライメント制御系６は、これらの変動量を用いてベースラインのＸ方向の補正量ΔＢＬＸ及びＹ方向の補正量ΔＢＬＹを次のように計算する。
ΔＢＬＸ＝ΔFIAX−ΔＲＸ …（４Ａ）
ΔＢＬＹ＝ΔFIAY−ΔＲＹ …（４Ｂ）
また、アライメント制御系６は、これらの補正量ΔＢＬＸ，ΔＢＬＹを最も新しく計測したＸ方向、Ｙ方向のベースラインＢＬＸ，ＢＬＹに加算して、次のように補正後のベースラインＢＬＸ’，ＢＬＹ’を求める。この補正後のベースラインＢＬＸ’，ＢＬＹ’は主制御系２に供給される。

ＢＬＸ’＝ＢＬＸ＋ΔＢＬＸ …（５Ａ）
ＢＬＹ’＝ＢＬＹ＋ΔＢＬＹ …（５Ｂ）
なお、ステップ１０５及び１０６の動作は、極めて短時間に実行できるため、例えばステップ１０４のウエハのローディング動作中に実質的に並行に実行することも可能である。従って、ステップ１０５及び１０６の動作によって露光工程のスループットは全く影響を受けない。

その後、ウエハアライメント系３８を介してウエハＷ上の所定個数のアライメントマークの位置を検出することでウエハＷのアライメントが行われ、これによって求められたウエハＷ上の全部のショット領域の配列座標が主制御系２に供給される（ステップ１０７）。その後、主制御系２の制御のもとで、その配列座標及び補正後のベースラインＢＬＸ’，ＢＬＹ’を用いて、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターンの像が高精度に重ね合わせて露光される（ステップ１０８）。そして、ウエハＷのアンロードが行われた後（ステップ１０９）、未露光のウエハがあるかどうかが判定され（ステップ１１０）、未露光のウエハがある場合には、ステップ１１１に移行して、ベースラインを計測するかどうかが判定される。このベースラインの計測は、いわゆるインターバル・ベースライン計測であり、例えば所定の複数枚のウエハ又は１ロットのウエハの露光毎に実行される。

ステップ１１１でベースライン計測を行わないと判定した場合には、動作はステップ１０４に戻り、次のウエハに対してステップ１０４からステップ１１０までの動作が繰り返される。即ち、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬのレンズホルダ４６、及びウエハアライメント系３８の送光部３８ｂの温度が計測され、この計測値に基づいてベースラインの補正値が計算され、補正後のベースラインを用いてウエハとレチクルＲのパターンの像との位置合わせが行われて、露光が行われる。従って、露光中に温度変動によってレチクルＲの露光中心１６ＣＰ及び／又はウエハアライメント系３８の検出中心３８Ｃの位置が次第に変動しても、時間を要するベースライン計測を行うことなく、高い重ね合わせ精度が得られる。

一方、ステップ１１１でベースライン計測を行うと判定した場合には、動作はステップ１１２に移行して、ステップ１０２と同様に、式（１Ａ）及び（１Ｂ）のベースラインＢＬＸ，ＢＬＹを計測し、計測値をアライメント制御系６内の記憶部に記憶する。次のステップ１１３において、アライメント制御系６は、ベースラインの補正値ΔＢＬＸ，ΔＢＬＹを０にリセットするとともに、温度センサ４４Ａ〜４４Ｃで計測される投影光学系ＰＬのレンズホルダ４６、レチクルステージＲＳＴ、及びウエハアライメント系３８の送光部３８ｂの温度ＴＰＬ，ＴＲＳ，TFIAの値を記憶する。

その後、動作はステップ１０４に戻り、次のウエハに対してステップ１０４からステップ１１０までの動作が繰り返される。即ち、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬのレンズホルダ４６、及びウエハアライメント系３８の送光部３８ｂの温度が計測され、この計測値に基づいてステップ１１２で求めたベースラインに対する補正値が計算され、補正後のベースラインを用いてウエハとレチクルＲのパターンの像との位置合わせが行われて、露光が行われる。従って、露光中に温度変動によってレチクルＲの露光中心１６ＣＰ及び／又はウエハアライメント系３８の検出中心３８Ｃの位置の変動量が大きくなっても、ベースラインの実測値の更新によって計測誤差（計算誤差）が大きくなることが防止されて、高い重ね合わせ精度が得られる。

その後、ステップ１１０で露光対象のウエハがなくなったときに露光工程が終了する。
本実施形態の作用効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の露光装置１００は、照明光ＩＬでレチクルＲのパターンを照明し、照明光ＩＬでそのパターン及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光する露光装置において、そのパターンの像（パターン像）の位置を検出する空間像計測系３４Ａ，３４Ｂと、そのパターン像の位置の変動に関係する所定部材であるレチクルステージＲＳＴ及び投影光学系ＰＬのレンズホルダ４６の温度を計測する温度センサ４４Ａ，４４Ｂと、温度センサ４４Ａ，４４Ｂの計測結果に基づいてそのパターン像の位置の変動量を予測し、この予測結果に基づいてそのパターン像とウエハＷとの位置合わせ情報であるＸ方向、Ｙ方向のベースラインＢＬＸ，ＢＬＹを補正するアライメント制御系６及び主制御系２（制御装置）と、を備えている。

また、露光装置１００による露光方法は、レチクルＲのパターン像の中心（露光中心１６ＣＰ）の位置を計測し（ステップ１０２又は１１２）、露光中心１６ＣＰの位置の変動量を温度センサ４４Ａ，４４Ｂの計測結果（レチクルステージＲＳＴ及びレンズホルダ４６の温度変動）から予測し（ステップ１０５）、この予測結果に基づいてそのベースラインを補正するものである（ステップ１０６）。

本実施形態によれば、レチクルＲの露光中心１６ＣＰの変動量をレチクルステージＲＳＴ及びレンズホルダ４６の温度変動から予測し、この予測結果に基づいてベースラインを補正しているため、照明光ＩＬの強度が大きいか又は露光時間が長く、レチクルステージＲＳＴ等の温度が変化して露光中心１６ＣＰの位置が変動しても、変動後のベースラインを正確に予測できる。従って、ベースライン計測によるスループットの低下を招くことなく、高い重ね合わせ精度が得られる。

（２）また、露光装置１００はウエハＷのアライメントマークの位置を検出するウエハアライメント系３８を備え、ステップ１０２、１１２では、レチクルＲの露光中心とウエハアライメント系３８の検出中心との位置関係であるベースラインを計測し、ステップ１０６ではそのベースラインを補正している。従って、ベースラインが変動しても高い重ね合わせ精度が得られる。

（３）また、本実施形態では、レチクルステージＲＳＴ及び投影光学系ＰＬのレンズホルダ４６の温度の計測値を用いてレチクルＲのパターン像の位置の変動量を計算しているため、その像の位置の変動量を高精度に計算できる。しかしながら、例えばレチクルステージＲＳＴ又はレンズホルダ４６の温度変動によるそのパターン像の位置の変動量が少ない場合には、レチクルステージＲＳＴ又はレンズホルダ４６のみの温度を計測し、この温度変動からその像の位置の変動量を計算してもよい。

さらに、レンズホルダ４６の代わりに、又はレンズホルダ４６とともに、投影光学系ＰＬ内の他のレンズ、レンズホルダ、又は鏡筒の温度を計測し、この計測結果からその像の位置の変動量を計算してもよい。
（４）また、本実施形態では、ウエハアライメント系３８の送光部３８ｂの温度を計測する温度センサ４４Ｃを備え、温度センサ４４Ｃで計測される送光部３８ｂの温度変動からウエハアライメント系３８の検出中心３８Ｃの位置の変動量を予測し（ステップ１０５）、この変動量をも用いてベースラインの補正値を求めている（ステップ１０６）。従って、より高い重ね合わせ精度が得られる。

なお、ウエハアライメント系３８内の他の部分（例えば撮像素子３８ｄの支持部材）の温度変動から検出中心３８Ｃの位置の変動量を予測してもよい。さらに、例えばウエハステージＷＳＴのＺチルトステージ２２の温度変動によっても検出中心３８Ｃの位置が相対的に変動するような場合には、Ｚチルトステージ２２に設けた温度センサ（不図示）及び温度センサ４４Ｃの少なくとも一方の計測値から検出中心３８Ｃの位置の変動量を予測してもよい。

ただし、ウエハアライメント系３８の送光部３８ｂ等の温度変動による検出中心３８Ｃの位置の変動量が小さい場合には、温度センサ４４Ｃを省略して、検出中心３８Ｃの位置変動に起因するベースラインの補正を行う必要はない。
（５）また、レチクルＲの露光中心１６ＣＰの変動量ΔＲＸ，ΔＲＹを、式（２Ａ）、（２Ｂ）で示すように、レチクルステージＲＳＴの温度変動量ΔＴＲＳ及びレンズホルダ４６の温度変動量ΔＴＰＬの１次式を含む式で計算しているため、計算が容易である。

なお、レチクルＲの露光中心の変動量ΔＲＸ，ΔＲＹを温度変動量ΔＴＰＬ，ΔＴＲＳの２次以上の式で表してもよい。さらに、計算は複雑化するが、変動量ΔＲＸ，ΔＲＹを温度変動量ΔＴＰＬ，ΔＴＲＳの指数関数等で表してもよい。同様に、ウエハアライメント系３８の検出中心３８Ｃの変動量ΔFIAX，ΔFIAYを温度変動量ΔTFIAの指数関数等で表してもよい。

また、レチクルＲの露光中心の変動量ΔＲＸ，ΔＲＹ（式（２Ａ）、（２Ｂ）で計算される値）にそれぞれ所定の上限値を定め、温度変動量ΔＴＰＬ及びΔＴＲＳにも所定の上限を定めておき、変動量ΔＲＸ，ΔＲＹがその上限値に達するか、又は温度変動量ΔＴＰＬ又はΔＴＲＳがその上限に達したときに、ステップ１０８のベースラインの補正値の計算を行う代わりに、ベースライン計測を行うようにしてもよい。

同様に、ウエハアライメント系３８の検出中心３８Ｃの式（３Ａ）、（３Ｂ）から計算される変動量ΔFIAX，ΔFIAYにもそれぞれ所定の上限値を定め、温度変動量ΔTFIAにも所定の上限を定めておき、変動量ΔFIAX，ΔFIAYがその上限値に達するか、又は温度変動量ΔTFIAがその上限に達したときに、ベースライン計測を行うようにしてもよい。
（６）また、本実施形態では、レチクルＲの露光中心の位置の変動量ΔＲＸ，ΔＲＹを計算しているが、例えばレチクルＲのパターンの透過率分布のＸ方向の非対称性が大きいような場合には、露光中にレチクルＲのアライメントマーク１６Ａ，１６Ｂの像の回転角、即ちレチクルＲのパターン像の回転角が変動する恐れがある。そこで、例えば図１のレチクルステージＲＳＴの＋Ｘ方向及び−Ｘ方向の側面にそれぞれ温度センサを設け、これら２つの温度センサの計測値の変動量の差からレチクルＲのパターン像の回転角の変動量を予測してもよい。この場合には、一例として、ステップ１０８のウエハに対する露光の直前で、予測されたパターン像の回転角の変動量を相殺するように、レチクルステージＲＳＴのθｚ方向の回転角を補正すればよい。

（７）また、本実施形態では、ステップ１０７で、ウエハアライメント系３８によってウエハＷ上の複数のアライメントマークの位置を検出し、ステップ１０８で、その検出結果と上記の補正されたベースラインとを用いてウエハＷの各ショット領域とレチクルＲのパターンの像との位置合わせを行っている。従って、スループットを低下させることなく、高い重ね合わせ精度が得られる。

次に、本発明の実施形態の他の例につき図５を参照して説明する。本実施形態は、いわゆるツイン・ウエハステージ方式の露光装置で露光を行う場合に本発明を適用したものであり、図５において図１に対応する部分には同一又は類似する符号を付してその詳細な説明を省略する。
図５は、本実施形態の露光装置１００Ａを示す平面図である。図５において、露光装置１００Ａは、それぞれ図１のウエハステージＷＳＴと同様の構成の第１及び第２のウエハステージWSTA，WSTBと、投影光学系ＰＬと、この上に配置されてレチクルＲを位置決めするレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲを照明する照明光学系（不図示）と、例えば画像処理型のウエハアライメント系３８Ｔとを備えている。

ウエハステージWSTA，WSTBは共通のウエハベース２６Ａ上に、不図示のレーザ干渉計システムの計測値に基づいてＸ方向、Ｙ方向に独立に駆動されるように載置され、これらのウエハステージWSTA，WSTBの上方にＹ方向に所定間隔で投影光学系ＰＬとウエハアライメント系３８Ｔとが不図示のフレームに支持されている。ウエハステージWSTA，WSTB上の基準部材２８Ａ，２８ＢにはそれぞれレチクルＲのアライメントマーク１６Ａ，１６Ｂの像に対応したスリットパターン３０Ａ，３０Ｂが形成され、この下方に図１の空間像計測系３４と同様の空間像計測系が配置されている。また、ウエハステージWSTA，WSTB上の基準部材２８Ａ，２８Ｂの近傍に温度センサ４４ＤＡ，４４ＤＢが設置され、温度センサ４４ＤＡ，４４ＤＢの計測値、並びにレチクルステージＲＳＴ及び投影光学系ＰＬの先端部のレンズホルダに設けた温度センサ（不図示）の計測値が図１のアライメント制御系６と同様のアライメント制御系に供給されている。

この実施形態では、第１のウエハステージWSTAは経路５０Ａに沿って投影光学系ＰＬの下方とウエハアライメント系３８Ｔの下方との間を移動し、第２のウエハステージWSTBは経路５０Ｂに沿ってウエハアライメント系３８Ｔの下方と投影光学系ＰＬの下方との間を移動する。そして、例えば第１のウエハステージWSTA上のウエハＷＡに対して投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパターン像を露光しているときに、第２のウエハステージWSTB上のウエハＷＢに対してウエハアライメント系３８Ｔによってアライメントを行うことができるため、露光工程のスループットを向上できる。

また、この実施形態では、アライメント位置と露光位置とが異なるため、ベースラインの概念がなくなっている。そこで、一例として、先ず第１のウエハステージWSTAをウエハアライメント系３８Ｔの下方に移動して、ウエハＷＡ上の所定のアライメントマークの位置を、ウエハアライメント系３８Ｔを用いて基準部材２８Ａ上のスリットパターン３０Ａ，３０Ｂを基準として計測する。この計測結果を統計処理して、ウエハＷＡ上の全部のショット領域ＳＡの配列座標（ＳＡＸ，ＳＡＹ）を基準部材２８Ａのスリットパターン３０Ａ，３０Ｂの中心を基準として求める。

その後、ウエハステージWSTAを投影光学系ＰＬの下方に移動し、さらに基準部材２８Ａのスリットパターン３０Ａ，３０ＢをレチクルＲのアライメントマーク１６Ａ，１６Ｂの像の近傍に移動して、スリットパターン３０Ａ，３０Ｂに対するアライメントマーク１６Ａ，１６Ｂの像の位置関係を計測する。この後、アライメントマーク１６Ａ，１６Ｂの像の各中心を通る直線をスリットパターン３０Ａ，３０Ｂの各中心を通る直線に平行にした後、スリットパターン３０Ａ，３０Ｂの中心に対するアライメントマーク１６Ａ，１６Ｂの像の中心（露光中心）のＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量（ΔＴＸ，ΔＴＹ）を求める。この後は、各ショット領域の上記の配列座標（ＳＡＸ，ＳＡＹ）をその位置ずれ量（ΔＴＸ，ΔＴＹ）だけシフトさせることで、ウエハＷＡの各ショット領域にレチクルＲのパターン像を重ね合わせて露光できる。

この場合に、温度変動による重ね合わせ誤差を低減するためには、予め例えば実測によって、その位置ずれ量（ΔＴＸ，ΔＴＹ）の変動量をレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、及びウエハステージWSTAの温度変動の関数として求めておけばよい。また、その位置ずれ量（ΔＴＸ，ΔＴＹ）の変動量は、レチクルステージＲＳＴ及び投影光学系ＰＬの温度変動に起因するレチクルＲの露光中心の位置の変動量（レチクル像の変動量）（ΔＴＸ１，ΔＴＹ１）と、ウエハステージWSTAの温度変動に起因する基準部材２８ＡとウエハＷＡとの位置関係の変動量（ショット配列の変動量）（ΔＴＸ２，ΔＴＹ２）とに分離可能である。

そこで、ウエハＷＡの露光前及び露光中に、ウエハＷＡとレチクルＲとの位置合わせ情報として、レチクルステージＲＳＴ及び／又は投影光学系ＰＬの温度変動によるレチクル像の変動量（ΔＴＸ１，ΔＴＹ１）と、ウエハステージWSTAの温度変動によるショット配列の変動量（ΔＴＸ２，ΔＴＹ２）との少なくとも一方を補正してもよい。これは第２のウエハステージWSTB上のウエハＷＢに露光を行う場合でも同様である。これによって、それらの部材の温度変動に起因する位置ずれ量を補正して、重ね合わせ誤差を低減できる。

また、上記の実施形態の露光方法（又は露光装置）を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図６に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたレチクル（マスク）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した実施形態の露光方法によりレチクルのパターンを基板（感光基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。

言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光方法又は露光装置を用いて基板（ウエハ）を露光することと、露光された基板を処理すること（ステップ２２４）とを含んでいる。この際に、上記の実施形態の露光方法又は露光装置によれば、スループットを低下させることなく重ね合わせ精度が向上しているため、高精度に電子デバイスを製造できる。

なお、本発明は、上述の一括露光型の露光装置で露光する場合の他に、スキャニングステッパー等の走査露光型の露光装置で露光する場合にも適用できる。さらに、本発明は、例えば国際公開第２００４／０５３９５５号パンフレット、又は欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書等に開示されている液浸型露光装置で露光する場合にも同様に適用することができる。

また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems)、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の露光工程にも適用することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、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。

実施形態の一例で使用される露光装置を示す斜視図である。 （Ａ）はベースライン計測時の図１の露光装置の要部を示す一部を切り欠いた図、（Ｂ）は図２（Ａ）の基準部材２８を示す拡大平面図である。 （Ａ）は温度変動量ΔＴＲＳとレチクル像の位置変動量ΔＲＹとの関係の一例を示す図、（Ｂ）は温度変動量ΔＴＰＬとレチクル像の位置変動量ΔＲＹとの関係の一例を示す図、（Ｃ）は温度変動量ΔTFIAとアライメント系の検出中心の位置変動量ΔFIAYとの関係の一例を示す図である。 ベースラインの変動量を補正しながら露光を行う動作の一例を示すフローチャートである。 実施形態の他の例の露光装置を示す平面図である。 電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。

Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＰＬ…投影光学系、Ｗ，ＷＡ，ＷＢ…ウエハ、ＷＳＴ，WSTA，WSTB…ウエハステージ、２…主制御系、６…アライメント制御系、１０…照明光学系、２８…基準部材、３０Ａ，３０Ｂ…スリットパターン、３４…空間像計測系、３８…ウエハアライメント系、４４Ａ〜４４Ｃ，４４ＤＡ，４４ＤＢ…温度センサ、４６…レンズホルダ

Claims (17)

1. 露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、
   前記パターンの像の位置情報を計測し、
   前記位置情報を用いて前記基板と前記パターンの像との位置合わせ情報を求め、
   前記パターンの像の位置の変動量を所定部材の温度情報から予測し、
   前記変動量が所定値に達していない場合は、該変動量に基づいて前記位置合わせ情報を補正し、前記変動量が前記所定値に達している場合は、前記位置情報を再計測するとともに、該再計測した位置情報を用いて前記位置合わせ情報を求めることを特徴とする露光方法。
2. 前記パターンの像の位置情報を計測する際に、前記基板のマークの位置情報を検出するマーク検出系の検出基準と前記パターンの像との位置関係を計測し、
   前記位置合わせ情報を補正する際に、前記位置関係を補正することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 露光対象の基板は独立に移動する２つの基板ステージに保持されており、
   前記位置合わせ情報に基づいて２つの前記基板ステージの一方の基板ステージ上の基板を前記投影光学系を介して露光するときに、
   他方の基板ステージ上の基板のマークの位置情報をマーク検出系を介して検出することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
4. 前記パターンはマスクステージに保持されたマスクに形成され、
   前記パターンの像の位置の変動量を、前記マスクステージ及び前記投影光学系の少なくとも一方の温度情報から予測することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の露光方法。
5. 前記マーク検出系の検出基準位置の変動量を、前記基板を保持する基板ステージ及び前記マーク検出系の少なくとも一方の温度情報から予測し、
   前記パターンの像の位置及び前記検出基準位置の変動量の予測結果に基づいて前記位置関係を補正することを特徴とする請求項２に記載の露光方法。
6. 前記パターンの像の位置の変動量を、前記所定部材の温度変化であるΔＴのＮ次多項式（Ｎは１以上の整数）として予測することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の露光方法。
7. 前記パターンの像の位置の変動量は、前記マスクステージの複数個所での前記温度情報を用いて予測される、前記パターンの像の回転角の変動量を含むことを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
8. 前記基板を露光する前に、
   前記マーク検出系を用いて前記基板の複数のマークの位置情報を検出し、
   該検出結果及び前記補正された位置関係を用いて前記パターンの像と前記基板との位置合わせを行うことを特徴とする請求項２又は５に記載の露光方法。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
   前記パターンが形成された基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。
10. 露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
    前記パターンの像の位置情報を検出する像位置検出系と、
    前記位置情報を用いて前記基板と前記パターンの像との位置合わせ情報を求める制御装置と、
    前記パターンの像の位置の変動に関係する所定部材の温度情報を計測する第１の温度センサと、を備え、
    前記制御装置は、前記第１の温度センサの計測結果に基づいて前記パターンの像の位置の変動量を予測し、該変動量が所定値に達していない場合は、前記変動量に基づいて前記位置合わせ情報を補正し、前記変動量が前記所定値に達している場合は、前記位置情報を再計測するとともに、該再計測した位置情報を用いて前記位置合わせ情報を求めることを特徴とする露光装置。
11. 前記基板のマークを検出するマーク検出系を備え、
    前記位置合わせ情報は、前記マーク検出系の検出基準と前記パターンの像との位置関係を含むことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
12. 露光対象の基板を保持して独立に移動する２つの基板ステージと、
    前記基板のマークの位置情報を検出するマーク検出系とを備え、
    前記位置合わせ情報に基づいて２つの前記基板ステージの一方の基板ステージ上の基板を前記投影光学系を介して露光するときに、
    他方の基板ステージ上の基板のマークの位置情報を前記マーク検出系を介して検出することを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
13. 前記パターンが形成されたマスクを保持するマスクステージを備え、
    前記第１の温度センサは前記マスクステージ及び前記投影光学系の少なくとも一方の温度情報を計測することを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載の露光装置。
14. 前記基板を保持する基板ステージと、
    前記基板ステージ及び前記マーク検出系の少なくとも一方の温度情報を計測する第２の温度センサとをさらに備え、
    前記制御装置は、前記第２の温度センサの計測結果に基づいて前記マーク検出系の検出基準位置の変動量を予測し、前記パターンの像の位置の変動量及び前記検出基準位置の変動量の予測結果に基づいて前記位置関係を補正することを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
15. 前記制御装置は、前記パターンの像の位置の変動量を、前記所定部材の温度変化であるΔＴのＮ次多項式（Ｎは１以上の整数）として予測することを特徴とする請求項１０から１４のいずれか一項に記載の露光装置。
16. 前記制御装置は、
    前記マーク検出系を用いて前記基板の複数のマークの位置情報を検出し、
    該検出結果及び前記補正された位置関係を用いて前記パターンの像と前記基板との位置合わせを行うことを特徴とする請求項１１又は１４に記載の露光装置。
17. 請求項１０から１６のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
    前記パターンが形成された基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。

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