位置調整装置の制御方法、位置調整装置、及び露光装置
【課題】 センサ原点のドリフトを抑制する。
【解決手段】 被計測手段のリファレンスの位置を計測手段で定期的に計測して該計測結果を記憶手段に記録データとして記憶し、システムリセットが発生した時に、前記計測手段を初期化し（Ｓ２３）、前記記憶手段に記憶された記録データのうち最新の記録データに基づいて原点オフセットを算出し（Ｓ２５）、被計測手段の位置を前記計測手段で計測し（Ｓ２６）、当該計測結果及び原点オフセットに基づいて定められる位置を位置調整動作の基準となる原点とする。
【解決手段】 被計測手段のリファレンスの位置を計測手段で定期的に計測して該計測結果を記憶手段に記録データとして記憶し、システムリセットが発生した時に、前記計測手段を初期化し（Ｓ２３）、前記記憶手段に記憶された記録データのうち最新の記録データに基づいて原点オフセットを算出し（Ｓ２５）、被計測手段の位置を前記計測手段で計測し（Ｓ２６）、当該計測結果及び原点オフセットに基づいて定められる位置を位置調整動作の基準となる原点とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイスの製造工程の１つとして設けられるフォトリソグラフィ工程において用いられる露光装置及び該露光装置に用いて好適な位置調整装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイスは、一般的にフォトリソグラフィ技術を用いて製造される。フォトリソグラフィ技術は、微細なパターンが形成されたマスク又はレチクル（以下、これらを総称するときには「マスク」という）を照明光で照明し、パターンをフォトレジスト等の感光剤が塗布された半導体ウエハや透明ガラス基板等の基板上に転写し、感光剤を現像することで基板表面にレジストパターンを形成し、その基板に対してエッチング等の各種処理を施す技術である。露光装置はマスクのパターンを基板上に転写する際に用いられる。
【０００３】
露光装置としては種々の方式のものが実現されているが、例えば半導体素子を製造する場合には、マスクに形成されたパターン全体を一度に投影し得るイメージフィールドを有する投影光学系を介して基板をステップ・アンド・リピート方式で露光する投影露光装置（所謂、ステッパ）と、マスクと基板とを同期移動させつつ、マスクに形成されたパターンを基板上に逐次走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置とが用いられることが多い。
【０００４】
近年のマイクロデバイスの微細化に伴って、上記の何れの露光装置にも高い露光精度が要求されている。露光精度を向上させるためには、マスクのパターンが形成されている面（以下、パターン面という）と基板表面との共役関係を正確に保つとともに、残存収差が極力低減された状態となるように投影光学系を調整する必要がある。マスクのパターン面と基板表面との共役関係を保つ技術として、投影光学系の焦点位置の変動に応じて、焦点位置に対する基板の位置ずれを補正する技術、及び投影光学系の焦点位置変動に応じて投影光学系に含まれる一部のレンズ群を光軸方向に移動させて投影光学系の焦点位置ずれを補正する技術がある。
【０００５】
また、例えば、以下の特許文献１は、非露光中には基板を投影光学系の光軸方向に移動させて投影光学系の焦点位置に対する基板の位置ずれを補正し、露光中（走査露光中）には投影光学系の光軸方向における基板の位置を変化させずに投影光学系に含まれる一部の光学素子（レンズ等）を光軸方向に移動させて投影光学系の焦点位置ずれを補正する技術を開示している。
【０００６】
このようなレンズ等の可動物体の駆動は、圧電素子等のアクチュエータにより行われ、該可動物体の位置を計測する計測装置の計測結果に基づいて、その駆動をフィードバック制御することにより、該可動物体の位置を正確に位置決めしている。計測装置は、目盛りを有するスケール、該スケールの目盛りを光学的に計測する計測ヘッド、該計測ヘッドの出力を信号処理する制御部等を有するセンサを備えて構成されている。通常、スケールは可動物体に固定され、計測ヘッドは該可動物体を保持する保持部材（鏡筒等）に固定される。計測ヘッドは、照明されたスケールからの反射光を計測するための光学系、受光素子等を備えて構成される。照明光はヘッド外部に設けられたレーザダイオード等の光源から光ファイバを経由してヘッドまで導かれている。
【０００７】
スケールには、目盛りとは別にあるいは特定の目盛りが他の目盛りと区別できるように形成された特別の目盛り（以下、リファレンスということがある）が設けられており、システムの運転開始時あるいはシステムリセット時には、該可動物体の可動限界、例えばアクチュエータが最も縮小した位置を基準として、アクチュエータを伸張させ、計測ヘッドが該リファレンスを計測した位置を原点とし、この原点を基準として該可動物体の位置が計測され、該可動物体が所定の目標位置に位置決めされる。
【０００８】
上述したセンサにおいては、スケールのリファレンスを計測して得られる位置を原点とするので、見かけ上は原点位置は変動することはない。しかし、計測ヘッド内部に設けられる光学系の歪み、光源の変動、各種部材の固定部の歪み、光ファイバやその他のケーブルのテンションの変動、その他の要因により、その原点位置が経時的にドリフト（変動）することが判明した。即ち、ある時点において計測ヘッドが原点として計測した位置と、その後の時点において計測ヘッドが原点として計測した位置は、絶対的な座標系においては異なっている。
【０００９】
ところで、露光装置の運転開始時あるいはエラーその他の要因によるシステムリセット（初期化）時においては、当該センサもリセット（初期化）される。このようなシステムリセットを伴わない場合には、基準としている原点位置は変動しないため、原点ドリフトが発生した場合であっても、その影響はない。しかし、システムリセットが発生すると、原点位置が再計測されるため、原点ドリフト分がその計測値に含まれてしまい、システムリセットが発生する毎に、累積的にその誤差が積算されることになる。
【００１０】
このため、可動物体を目標位置に正確に位置決めしたとしても、実際には可動物体の位置は累積されたドリフト分だけ適正な位置からずれてしまうことになり、投影光学系の結像性能を十分に調整することが困難であった。このことは、センサの製造から初期の段階において特に顕著であり、長期間（例えば、２〜３年）の経過により安定することも判明しているが、高精度な露光を実現するために、投影光学系の結像性能の高精度な調整が求められる近時においては問題となる。
【００１１】
また、近時においては、原点同期型のセンサが開発されている。このセンサは、上述したリファレンスを計測した位置を、計測ヘッドによる計測信号に対して原点が同期していないという視点から非同期原点と定義し、該非同期原点を計測した後の、指定した位相（以下、指定位相という）の計測信号の出力時における位置を原点（この原点を計測信号の特定の位相に同期しているという視点から同期原点と定義する）とするものである。計測信号の位相情報さえ保持していれば、センサを初期化しても、常に同じ原点（同期原点）を基準とすることができ、非同期原点の計測再現性による誤差や原点ドリフトによる影響を緩和することができる。
【００１２】
しかしながら、このような原点同期型センサにおいても、長期間の経過により非同期原点のドリフトが進行して当該同期原点を跨いでしまうと、それまで採用していた同期原点と１周期ずれた位置を同期原点とすることになり、計測信号の周期分だけ原点トビが発生してしまうという問題があった。
【００１３】
よって本発明の目的は、経時的に発生する原点ドリフトによる影響を抑制し、可動物体の位置の高精度な位置調整を行えるようにすることである。本発明の他の目的は、高精度な露光を実現できるようにすることである。
【特許文献１】特開平１１−２７４０７０号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するため、本発明の第１の観点によると、位置調整対象としての可動物体を駆動する駆動手段と、所定のリファレンスを有する被計測手段に対する相対位置を光学的に計測する計測手段とを備え、該被計測手段及び該計測手段の一方が前記可動物体に取り付けられ、該計測手段による計測結果に従って前記可動物体の位置を調整する位置調整装置の制御方法であって、前記リファレンスの位置を前記計測手段で事前に（定期的に及び／又は必要に応じて）計測して該計測結果を記憶手段に記録データとして記憶する事前計測記憶ステップと、システムリセットが発生した時に実行されるリセットステップとを備え、前記リセットステップは、前記計測手段を初期化する初期化ステップと、前記記憶手段に記憶された記録データ（例えば、最新の記録データ）に基づいて原点位置のドリフト量を算出するドリフト量算出ステップと、前記リファレンスの位置を前記計測手段で計測する計測ステップと、並びに前記計測ステップで計測された計測結果及び前記ドリフト量算出ステップで算出されたドリフト量に相当する原点オフセットに基づいて前記可動物体の位置を調整する位置調整ステップとを含む位置調整装置の制御方法が提供される。
【００１５】
上述した課題を解決するため、本発明の第２の観点によると、位置調整対象としての可動物体を駆動する駆動手段と、所定のリファレンスを有する被計測手段に対する相対位置を光学的に計測する計測手段とを備え、該被計測手段及び該計測手段の一方が前記可動物体に取り付けられ、該計測手段による計測結果に従って前記可動物体の位置を調整する位置調整装置であって、前記リファレンスの位置を前記計測手段で事前に（定期的に及び／又は必要に応じて）計測して該計測結果を記憶手段に記録データとして記憶する事前計測記憶手段と、システムリセットが発生した時に、前記計測手段を初期化し、前記記憶手段に記憶された記録データ（例えば、最新の記録データ）に基づいて原点位置のドリフト量を算出するドリフト量算出手段と、前記リファレンスの位置を前記計測手段で計測し、当該計測結果及び前記ドリフト量算出手段で算出されたドリフト量に基づいて、前記可動物体の位置を調整する位置調整手段とを備える位置調整装置が提供される。
【００１６】
前記第１の観点又は第２の観点に係る発明では、被検出手段のリファレンスの位置を計測して原点とする処理（以下、原点計測処理ともいう）を事前に実施して、記録データとして記憶しておき、システムリセットが発生した時に、記録データ（例えば、最新の記録データ）に基づいて原点位置のドリフト量を算出し、原点計測処理を行って得られる計測結果と該ドリフト量とに基づいて定められる位置を位置調整の基準としたので、システムリセット前における該可動物体の位置とシステムリセット後における該可動物体の位置は絶対座標系において整合がとれたものとなり、原点ドリフトが生じている場合であっても、最適な目標位置に該可動物体を位置決めすることができるようになる。
【００１７】
上述した課題を解決するため、本発明の第３の観点によると、位置調整対象としての可動物体を駆動する駆動手段と、所定のリファレンスを有する被計測手段に対する相対位置を光学的に計測する計測手段とを備え、該被計測手段及び該計測手段の一方が前記可動物体に取り付けられ、前記リファレンスの位置を該計測手段により計測した位置を非同期原点とし、該非同期原点を計測した後の指定位相に係る該計測手段の計測信号の出力時における位置を同期原点とし、該同期原点を基準として前記可動物体の位置を調整する位置調整装置の制御方法であって、前記リファレンスの位置を前記計測手段で事前に計測して該計測結果を記憶手段に記録データとして記憶する事前計測記憶ステップと、システムリセットが発生した時に実行されるリセットステップとを備え、前記リセットステップは、前記計測手段を初期化する初期化ステップと、前記リファレンスの位置を前記計測手段で計測する計測ステップと、前記記憶手段に記憶された記録データ（例えば、最新の記録データ）に基づいて、前記非同期原点の位置のドリフト量を算出するドリフト量算出ステップと、前記ドリフト量算出ステップで算出された前記ドリフト量が予め決められた所定の閾値を越えるか否かを判断する判断ステップと、前記判断ステップで越えると判断された場合に、前記記録データに基づく非同期原点の位置を基準として前記指定位相を最適化する最適化ステップと、前記最適化ステップで求められた指定位相及び最適化前の指定位相に基づき原点オフセットを算出するオフセット算出ステップと、前記計測ステップで計測された非同期原点及び最適化後の指定位相により定まる同期原点、並びに前記オフセット算出ステップで算出された原点オフセットに基づいて、前記可動物体の位置を調整する位置調整ステップとを含む位置調整装置の制御方法が提供される。
【００１８】
上述した課題を解決するため、本発明の第４の観点によると、位置調整対象としての可動物体を駆動する駆動手段と、所定のリファレンスを有する被計測手段に対する相対位置を光学的に計測する計測手段とを備え、該被計測手段及び該計測手段の一方が前記可動物体に取り付けられ、前記リファレンスの位置を該計測手段により計測した位置を非同期原点とし、該非同期原点を計測した後の指定位相に係る該計測手段の計測信号の出力時における位置を同期原点とし、該同期原点を基準として前記可動物体の位置を調整する位置調整装置であって、前記リファレンスの位置を前記計測手段で事前に計測して該計測結果を記憶手段に記録データとして記憶する事前計測記憶手段と、システムリセットが発生した時に、前記計測手段を初期化し、前記リファレンスの位置を前記計測手段で計測し、前記記憶手段に記憶された記録データ（例えば、最新の記録データ）に基づいて前記非同期原点の位置のドリフト量を算出するドリフト量算出手段と、前記ドリフト量算出手段により算出された前記ドリフト量が予め決められた所定の閾値を越えるか否かを判断し、越えると判断された場合に、前記記録データに基づく非同期原点の位置を基準として前記指定位相を最適化する最適化手段と、前記最適化手段で求められた指定位相及び最適化前の指定位相に基づき原点オフセットを算出し、前記計測された非同期原点及び最適化後の指定位相により定まる同期原点、並びに前記原点オフセットに基づいて、前記可動物体の位置を調整する位置調整手段とを備える位置調整装置が提供される。
【００１９】
前記第３の観点又は第４の観点に係る発明では、原点同期型を採用した場合において、原点トビの発生の有無を非同期原点のドリフト量と所定の閾値により判断し、原点トビが発生するおそれがある場合に、指定位相を最適化し、計測された非同期原点及び最適化後の指定位相により定まる同期原点と最適化前後の指定位相に基づく原点オフセットとに基づいて定められる位置を位置調整動作の基準としたので、システムリセットの前後において原点トビが発生することがなくなり、システムリセット前における該可動物体の位置とシステムリセット後における該可動物体の位置は絶対座標系において整合がとれたものとなり、原点ドリフトが生じている場合であっても、最適な目標位置に該可動物体を位置決めすることができるようになる。
【００２０】
ここで、前記第１〜第４の何れかの観点に係る発明においては、原点位置のドリフト量の算出に、原点計測処理（例えば、システムリセット直前の原点計測処理）により求められた記録データを用いている。ここで、当該位置調整装置が採用される露光装置等においては、計測手段を含む部分の温度、湿度等の環境を高精度に調整してその計測結果の信頼性を向上させるようにしている。しかし、当該露光装置等においてエラーの発生やメンテナンスが実施されると、扉の開放やパージガスの開放等が行われ、その際に該計測手段を含む部分の環境変動（温度、湿度変化等）が生じ、計測結果に誤差が生じる結果、位置調整にも誤差が生じる。例えば、環境温度が変動すると検出用の照明光の波長変動が生じたり、計測手段を構成する金属系の部品の熱膨張により各部の相対位置関係が変動し誤差要因となる。また、湿度が変動すると、計測手段を構成する部品の接着に用いている接着剤の吸湿により計測手段内部の光学部品の位置が変動し誤差要因となる。このような状態で、原点計測処理を実施した場合のその計測結果は信頼性の低いものとなり、装置のメンテナンスの終了後にシステムリセットが発生した場合、前記第１〜第４の観点の何れかに係る発明をそのまま適用したとすると、異常環境下で計測された記録データを用いる場合があり、この場合の記録データは信頼性の低いものであるから、適正な原点位置を得ることができない場合がある。
【００２１】
このような環境問題を解決するため、本発明の第５の観点によると、本発明の第１又は第３の観点に係る位置調整装置の制御方法において、前記位置調整装置の周囲の環境を計測して所定の条件に適合する場合を環境正常モード、適合しない場合を環境異常モードとする環境モード設定ステップを備え、前記記録データを前記記憶手段に記憶する際に、当該計測時において前記環境モード設定ステップの判断結果が異常モードである場合に該異常を示す情報を該記録データに関連付けて異常データとして記憶し、前記ドリフト量算出ステップでは、前記記憶手段に記憶された記録データのうち前記異常データを除外した記録データを用いるようにした位置調整装置の制御方法が提供される。この場合において、前記環境モード設定ステップが環境異常モードを設定している場合であって前記システムリセットが発生した場合に原点異常モードを、前記環境モード判断ステップが環境正常モードを設定している場合であって前記システムリセットが発生した場合に原点正常モードを設定する原点モード設定ステップを更に備え、前記記録データを前記記憶手段に記憶する際に、前記原点モード設定ステップの判断結果が異常モードである場合には、該異常を示す情報を該記録データに関連付けて異常データとして記憶するようにできる。
【００２２】
また、上述した環境問題を解決するため、本発明の第６の観点によると、本発明の第２又は第４の観点に係る位置調整装置において、前記位置調整装置の周囲の環境を計測して所定の条件に適合する場合を環境正常モード、適合しない場合を環境異常モードとする環境モード設定手段を備え、前記記録データを前記記憶手段に記憶する際に、当該計測時において前記環境モード設定手段の判断結果が異常モードである場合に該異常を示す情報を該記録データに関連付けて異常データとして記憶し、前記ドリフト量算出手段は、前記記憶手段に記憶された記録データのうち、前記異常データを除外した記録データを用いるようにした位置調整装置が提供される。この場合において、前記環境モード設定手段が環境異常モードを設定している場合であって前記システムリセットが発生した場合に原点異常モードを、前記環境モード設定手段が環境正常モードを設定している場合であって前記システムリセットが発生した場合に原点正常モードを設定する原点モード設定手段を更に備え、前記記録データを前記記憶手段に記憶する際に、前記原点モード設定手段の判断結果が異常モードである場合には、該異常を示す情報を該記録データに関連付けて異常データとして記憶するようにできる。
【００２３】
本発明の第５又は第６の観点に係る発明によると、環境異常モード又は原点異常モード中に採取された記録データは除外されるので、信頼性の高い記録データを用いることができ、適正な原点を設定することができるため、可動物体の位置調整の精度を向上することができる。
【００２４】
ところで、前記ドリフト量算出ステップ又は前記ドリフト量算出手段で用いる記録データの採取の時点から当該システムリセット発生時点までには、例えば最新の記録データを用いたとしてもある程度の時間が経過しており、その間における原点ドリフトが問題となることも考えられる。例えば、システムダウンが比較的に長期に及んだような場合である。このような場合には、前記記憶手段に記憶された複数の記録データ（前記異常データがある場合には該異常データを除外した複数の記録データ）に基づいて、原点位置のドリフト量の推移に関する近似式を算出し、該近似式から現在時点（当該システムリセット発生時点）における原点位置のドリフト量を予測するようにするとよい。この予測に用いる近似式としては、例えば１次近似式又はフーリエ展開式を用いることができる。このような予測を行うことにより、記録データの採取からシステムリセット発生時までにある程度の時間がある場合であっても、現在時点における実際のドリフト量に近いドリフト量を得ることができ、前記可動物体をさらに正確に位置調整できるようになる。
【００２５】
上述した課題を解決するため、本発明の第７の観点によると、投影光学系を介してパターン像を物体に投影転写する露光装置において、前記投影光学系内の一部の光学部材を前記可動物体として、該光学部材の位置を調整するため、本発明の第２、第４若しくは第６の観点又はこれらの改良に係る位置調整装置を備える露光装置が提供される。
【００２６】
可動物体としての光学部品を高精度に位置決めすることができるので、投影光学系の光学特性を精密に調整することができ、その結果、露光精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る露光装置の全体構成の概略を示す図である。図１に示す露光装置は、図１中の投影光学系ＰＬに対してマスクとしてのレチクルＲと基板としてのウエハＷとを相対的に移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンをウエハＷに逐次転写して半導体素子を製造するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。
【００２８】
なお、以下の説明においては、図１中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハＷに対して平行となるように設定され、Ｚ軸がウエハＷに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ直交座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態ではレチクルＲ及びウエハＷを同期移動させる方向（同期移動方向）をＹ方向に設定している。
【００２９】
図１において、１は断面が略長方形状の平行光束である露光光ＩＬを射出する露光光源であり、例えばＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）である。露光光源１からの波長１９３ｎｍの紫外パルスよりなる露光光ＩＬは、ビームマッチングユニット（ＢＭＵ）２を通り、光アッテネータとしての可変減光器３に入射する。露光光源１の発光の開始及び停止、並びに出力（発振周波数、パルスエネルギー、パルス数）は、ウエハＷ上のフォトレジストに対する露光光の強度（照度）を制御するための露光制御ユニット３３が制御する。また、露光制御ユニット３３は、可変減光器３における減光率を段階的、又は連続的に調整する。
【００３０】
可変減光器３を通った露光光ＩＬは、レンズ系４ａ，４ｂよりなるビーム成形系５を経て第１段のオプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ、又はホモジナイザ）としての第１フライアイレンズ６に入射する。この第１フライアイレンズ６から射出された露光光ＩＬは、第１レンズ系７ａ、光路折り曲げ用のミラー８、及び第２レンズ系７ｂを介して第２段のオプティカル・インテグレータとしての第２フライアイレンズ９に入射する。
【００３１】
第２フライアイレンズ９の射出面（射出側焦点面）、即ちレチクルＲのパターン面に対する光学的なフーリエ変換面（照明系の瞳面、投影光学系ＰＬの瞳面と光学的に共役な面）には開口絞り板１０が、駆動モータ１０ｃによって回転自在に配置されている。開口絞り板１０は回転軸の周りで回転自在に構成された円板からなり、通常照明用の円形の開口絞り１０ａ、輪帯照明用の開口絞り（図示省略）、複数（例えば４極）の偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞り１０ｂ、及び小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の小円形の開口絞り（図示省略）が周方向に沿って形成されている。
【００３２】
開口絞り板１０の回転軸は駆動モータ１０ｃの回転軸に接続されており、駆動モータ１０ｃを駆動して開口絞り板１０を回転軸の周りで回転させることにより、第２フライアイレンズ９の射出面に配置する開口絞りを切り替えることができる。第２フライアイレンズ９の射出面に配置される開口絞りに応じて、その射出面における露光光ＩＬの強度分布が変更される。駆動モータ１０ｃの駆動は露光装置の全体の動作を統括制御する主制御系３４が制御する。なお、開口絞り板１０の代わりに、例えば照明光学系内に交換して配置される複数の回折光学素子、照明光学系の光軸に沿って可動なプリズム（円錐プリズムなど）、及びズーム光学系を含む成形光学系を、光源１と第１フライアイレンズ６との間に配置し、照明光学系の瞳面上での露光光ＩＬの光量分布（２次光源の大きさや形状）、即ちレチクルＲの照明条件の変更に伴う光量損失を抑えることが好ましい。なお、第１及び第２段のオプティカル・インテグレータ６、９はそれぞれフライアイレンズに限られるものではなく、その少なくとも一方が内面反射型インテグレータ（ロッドなど）あるいは回折光学素子などでもよい。
【００３３】
第２フライアイレンズ９から射出されて開口絞り板１０に形成された開口絞りの何れかを通過した露光光ＩＬは、透過率が高く反射率が低いビームスプリッタ１１に入射する。ビームスプリッタ１１を透過した露光光ＩＬは、光軸ＩＡＸに沿ってレンズ系１２，１３を順次経て、固定ブラインド（固定照明視野絞り）１４及び可動ブラインド（可動照明視野絞り）１５に入射する。本実施形態では、固定ブラインド１４はレチクルＲのパターン面（下面）との共役面から光軸ＩＡＸ方向に所定量だけ離れて配置され、可動ブラインド１５は実質的にその共役面に配置されている。レチクルＲはそのパターン面が投影光学系ＰＬの物体面（第１面）とほぼ一致するように配置され、このブラインド１４，１５によって規定される、レチクルＲのパターン面上で露光光ＩＬが照射される照明視野領域（照明領域）ＩＡは、投影光学系ＰＬの円形視野内で光軸ＡＸをほぼ中心とし、かつ走査露光時にレチクルＲが移動される同期移動方向（以下では走査方向とも呼び、本例ではＹ方向と一致）と直交する非走査方向（Ｘ方向）に伸びる直線スリット状又は矩形状（以下、まとめて「スリット状」という）となっている。
【００３４】
なお、照明領域ＩＡは走査方向の幅が固定ブラインド１４によって規定されるが、ウエハＷ上の各ショット領域の走査露光の開始直後及び終了直前の所定期間に、露光対象のショット領域以外が不要に露光されるのを防止するため、可動ブラインド１５によって走査方向の幅が変更される。また、可動ブラインド１５は照明領域ＩＡの非走査方向の幅を規定するとともに、例えばレチクルＲのパターン領域のサイズに応じて非走査方向の幅を可変とする。
【００３５】
露光時に可動ブラインド１５を通過した露光光ＩＬは、光路折り曲げ用のミラー１７、結像用のレンズ系１８、コンデンサレンズ１９、及び主コンデンサレンズ系２０を順次介して、マスクとしてのレチクルＲのパターン面（下面）の照明領域（照明視野領域）ＩＡを照明する。露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域ＩＡ内の回路パターンの像が両側テレセントリックな投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率α（αは例えば１／４又は１／５等）で、投影光学系ＰＬの結像面（第２面）に配置された基板としてのウエハＷ上のスリット状の露光領域ＥＡ（投影光学系ＰＬに関して照明領域ＩＡと共役な領域）に投影される。なお、投影光学系ＰＬは片側テレセントリックであっても良い。
【００３６】
本実施形態の投影光学系ＰＬは、ジオプトリック系（屈折系）であるが、カタジオプトリック系（反射屈折系）や反射系も使用できることはいうまでもない。また、投影光学系ＰＬは、所定の気温（例えば、２５℃）、所定の大気圧（例えば、１気圧）の下で露光光ＩＬの波長に関して最良に収差補正されており、かかる条件下においてレチクルＲとウエハＷとは互いに共役になっている。また、本例の露光装置ではケーラー照明が採用されており、前述した照明光学系の瞳面に形成される２次光源（多数の光源像からなる面光源）が投影光学系ＰＬの瞳面に結像される。なお、投影光学系ＰＬは複数のレンズ等の光学素子を有し、その光学素子の硝材としては露光光ＩＬの波長に応じて石英、蛍石等の光学材料から選択される。
【００３７】
図１において、レチクルＲは、マスクステージとしてのレチクルステージ２１上に吸着保持され、レチクルステージ２１は、レチクルベース２２上でＹ方向に等速移動できると共に、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ軸回りの回転方向にレチクルＲを微動できるようになっている。レチクルステージ２１には移動鏡２３が取り付けられており、移動鏡２３の鏡面に対面してレーザ干渉計２４が設けられている。このレーザ干渉計２４によってレチクルステージ２１（レチクルＲ）の２次元的な位置及び回転角がリアルタイムに計測されている。このレーザ干渉計２４の計測結果及び主制御系３４からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット２５がレチクルステージ２１の走査速度、及び位置の制御を行う。
【００３８】
一方、ウエハＷは、ウエハホルダ２６を介して基板ステージとしてのウエハステージ２７上に吸着保持され、ウエハステージ２７は、ウエハベース２８上で投影光学系ＰＬの像面と平行なＸＹ平面に沿って２次元移動する。即ち、ウエハステージ２７は、ウエハベース２８上でＹ方向に一定速度で移動すると共に、Ｘ方向、Ｙ方向にステップ移動する。更に、ウエハステージ２７には、ウエハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）、並びにＸ軸及びＹ軸の回りの傾斜角（θｘ及びθｙ方向の回転量）を制御するＺレベリング機構も組み込まれている。なお、Ｚレベリング機構は上記３つの方向に加えてＸ方向、Ｙ方向、及びＺ軸回りのθｚ方向にもウエハＷを微動可能としてもよい。
【００３９】
ウエハステージ２７には移動鏡２９が取り付けられており、移動鏡２９の鏡面に対面してレーザ干渉計３０が設けられている。このレーザ干渉計３０によってウエハステージ２７のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角がリアルタイムに計測されている。レーザ干渉計３０の計測結果及び主制御系３４からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット（リニアモータ、ボイスコイルモータなどのアクチュエータを含む）３１がウエハステージ２７の走査速度、及び位置の制御を行う。なお、移動鏡２９を設ける代わりに、例えばウエハステージ２７の端面（側面）を鏡面加工して形成される反射面を用いてもよい。
【００４０】
また、ウエハステージ２７上のウエハＷの近傍には、ウエハＷの露光面と同じ高さの受光面を有する光電検出器からなる照射量センサ３２が設置されている。この照射量センサ３２は、前述の露光領域ＥＡと同程度以上の大きさの受光面を有し、その受光面に設けられた透過部から露光光ＩＬを受光して露光領域ＥＡ内での照射量を検出するものであり、照射量を測定するときには、ウエハステージ２７を駆動して受光面が露光領域ＥＡとほぼ一致するように照射量センサ３２を配置する。さらに、ウエハステージ２７は固定したままレチクルステージ２１を駆動し、レチクルＲのパターン領域及び投影光学系ＰＬを通過する露光光ＩＬが照射量センサ３２で受光され、照射量センサ３２から出力される検出信号は露光制御ユニット３３に供給される。
【００４１】
また、前述したビームスプリッタ１１で反射された光は、集光レンズ３５を介して光電検出器よりなるインテグレータセンサ３６の受光面に集光されている。インテグレータセンサ３６の受光面は、一例としてレチクルＲのパターン形成面及びウエハＷの露光面とほぼ共役であり、インテグレータセンサ３６の検出信号（光電変換信号）は、露光制御ユニット３３に供給されている。
【００４２】
露光制御ユニット３３にはインテグレータセンサ３６の出力信号からウエハＷ上での照射量（単位時間当たりの露光量）を求めるための変換係数等が格納されている。インテグレータセンサ３６の受光面はレチクルＲのパターン面とほぼ共役な位置に配置されているので、第２フライアイレンズ９の射出面に配置された開口絞り板１０により照明条件を変更した場合でも、インテグレータセンサ３６の検出信号に誤差が生じないようになっている。なお、インテグレータセンサ３６の受光面を、投影光学系ＰＬにおけるレチクルＲのパターンのフーリエ変換面（瞳面）と実質的に共役な観察面に配置して、この観察面を通過する全光束を受光できるようにしても構わない。
【００４３】
更に、本実施形態では、ビームスプリッタ１１に関してインテグレータセンサ３６と反対側に集光レンズ３７と光電検出器よりなるウエハ反射率センサ３８とが設置されており、ウエハ反射率センサ３８の受光面は集光レンズ３７によりウエハＷの表面とほぼ共役になっている。この場合、レチクルＲを透過して投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に照射される露光光ＩＬのうちで、ウエハＷでの反射光が、投影光学糸ＰＬ、レチクルＲ等を介してウエハ反射率センサ３８で受光され、この検出信号（光電変換信号）が露光制御ユニット３３に供給される。
【００４４】
露光制御ユニット３３は、照射量センサ３２の検出信号などから算出される、レチクルＲを介して投影光学系ＰＬに入射する露光光ＩＬの単位時間当たりの光エネルギー、及びウエハ反射率センサ３８の検出信号から算出されるウエハＷでの反射光の単位時間当たりの光エネルギーを算出する。算出された光エネルギーは主制御系３４に出力される。主制御系３４は、この光エネルギーに基づいて、投影光学系ＰＬを通過する露光光ＩＬの単位時間当たりの光エネルギーを求める。更に、このように求められた光エネルギーに露光時間を乗じて得られる熱エネルギーと所定のパラメータ（時定数）に基づいて、主制御系３４は投影光学系ＰＬの各結像特性の変化量を求める。なお、露光光ＩＬの入射に起因して生じる投影光学系ＰＬの結像特性の変化量を計算するために、例えば露光装置の立ち上げ時に、投影光学系ＰＬに露光光ＩＬを長時間（１時間以上）に渡って照射しながら所定間隔でその結像特性（倍率、フォーカス、収差など）を計測して前述のパラメータを決定しているが、結像特性が短期的に大きく変動する所定期間（例えば、照射開始から２０〜３０分程度）内でのみ、短い間隔で多数回、結像特性の計測を行い、その計測値の移動平均に基づいて前述のパラメータを決定するようにしてもよい。
【００４５】
また、投影光学系ＰＬの鏡筒付近には環境センサ（温度センサ、湿度センサ、大気圧センサ等）３９が設けられており、主制御系３４は環境センサ３９の検出結果に基づいて環境変動による投影光学系ＰＬの各結像特性の変化量を求める。そして、主制御系３４は、結像特性制御部４０を介して投影光学系ＰＬに設けられた結像特性調整部４１を制御することで、露光光ＩＬの入射及び環境（大気圧など）の変動による投影光学系ＰＬの各結像特性の変化を補正する。なお、投影光学系ＰＬの結像特性の調整についての詳細は後述する。
【００４６】
なお、環境センサ３９は投影光学系ＰＬの鏡筒の内部と鏡筒の外部との２箇所に設けることが好ましい。このように投影光学系ＰＬの内部と外部との２箇所に環境センサ３９を設けるのは、投影光学系ＰＬ内部には、投影光学系ＰＬ外部の空気とは別の気体（例えば、窒素又はヘリウム）が充填又はフロー供給される場合があるからである。この投影光学系ＰＬの鏡筒の内部に設けられる環境センサ３９は、後述する異常／正常モードの設定にも利用される。
【００４７】
また、本実施形態においては、投影光学系ＰＬの結像面に向けてピンホール又はスリット状の像を形成するための結像光束を、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して斜め方向から供給する照射光学系４２ａと、その結像光束のウエハＷ表面での反射光束を受光する受光光学系４２ｂとからなる斜入射方式の焦点位置検出系４２が設けられている。この焦点位置検出系４２により、ウエハＷ表面の結像面に対するＺ方向の位置及び傾斜角を検出してウエハＷと投影光学系ＰＬとの合焦状態を検出することができるようになっている。
【００４８】
更に、レチクルＲ裏面側には、スリット状の像を形成するための結像光束を、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して斜め方向から供給する照射光学系４３ａと、その結像光束のレチクルＲ裏面での反射光束を受光する受光光学系４３ｂとからなる斜入射方式の焦点位置検出系４３が設けられている。この焦点位置検出系４３により、投影光学系ＰＬの物体面（即ち、結像面）に対するレチクルＲ裏面（パターン面）のＺ方向の位置及び傾斜角を検出してウエハＷとレチクルＲとの共役関係の状態を検出することができるようになっている。
【００４９】
次に、投影光学系ＰＬに設けられた結像特性調整部４１の概略構成及び動作について説明する。図２は、本実施形態の露光装置が備える投影光学系ＰＬの概略構成を示す図であり、図３は、投影光学系の分割鏡筒のうちの一つの分割鏡筒を示す上面図である。なお、図２及び図３においても、図１に示したＸＹＺ直交座標系と同様のＸＹＺ直交座標系を設定して各部材の位置関係について説明する。
【００５０】
図２に示すように、投影光学系ＰＬの鏡筒５０は複数の分割鏡筒５０ａ〜５０ｌを備えており、フランジ５１を介して、図示せぬ露光装置のフレームに支持されている。これら複数の分割鏡筒５０ａ〜５０ｌは、光軸ＡＸ方向に積層されている。そして、本実施形態では、複数の分割鏡筒５０ａ〜５０ｌのうち、分割鏡筒５０ｂ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ，５０ｇにより支持されているレンズ５２ｂ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇは、光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）に移動可能かつＸ方向又はＹ方向を軸として傾斜（チルト）可能な可動レンズとなっている。レンズ５２ｂ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇを保持している分割鏡筒５０ｂ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ，５０ｇの構成につき、分割鏡筒５０ｂの構成を代表させて説明する。なお、他の分割鏡筒５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ，５０ｇの構成については、分割鏡筒５０ｂの構成とほぼ同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５１】
分割鏡筒５０ｂは、分割鏡筒５０ｂの（Ｚ方向）上下に位置する分割鏡筒５０ａ，５０ｃと接続される外側環５３ｂと、レンズ５２ｂを保持するレンズ枠５４ｂとを備えている。このレンズ枠５４ｂは、外側環５３ｂに対して光軸方向（Ｚ方向）に移動可能かつＸ軸に平行な軸又はＹ軸に平行な軸の周りでチルト可能となるように、外側環５３ｂに連結されている。また、分割鏡筒５０ｂは、外側環５３ｂに取り付けられたアクチュエータ５５ｂを備えている。このアクチュエータ５５ｂとしては、例えば圧電素子を適用することができる。アクチュエータ５５ｂは、図１に示す結像特性制御部４０の制御の下で、例えば弾性ヒンジから構成される変位拡大機構としてのリンク機構を介してレンズ枠５４ｂを駆動する。このアクチュエータ５５ｂは、分割鏡筒５０ｂの３箇所に取り付けられており、これにより、レンズ枠５４ｂの３箇所が独立に光軸方向（Ｚ方向）へ移動する。
【００５２】
図３を参照して詳述する。なお、以下の説明では分割鏡筒５０ｂ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ，５０ｇ及びそれを構成する各部材を区別せずにそれらの何れかを指定する場合には、符号の末尾に付される記号「ａ」〜「ｇ」を省略して説明する。図３において、レンズ５２の周縁には、３つの鍔部６１ａ〜６１ｃがＸＹ平面内における方位角１２０°毎に設けられている。そして、レンズ枠５４は、クランプ部６２ａ〜６２ｃを備えており、これらがレンズ５２の３つの鍔部６１ａ〜６１ｃを保持している。そして、レンズ枠５４は、ＸＹ平面内における方位角１２０°ごとの駆動点ＤＰ１〜ＤＰ３の位置で、リンク機構を介して３つのアクチュエータ（不図示）によりＺ方向に沿って独立に駆動される。
【００５３】
ここで、３つのアクチュエータによるＺ方向の駆動量が同じ量である場合は、レンズ枠５４は外側環５３に対しＺ方向（光軸方向）へ移動することとなり、３つのアクチュエータによるＺ方向の駆動量が異なる量である場合は、レンズ枠５４は外側環５３に対しＸ軸に平行な軸又はＹ軸に平行な軸の周りで傾くこととなる。図１に示す結像特性調整部４１は以上の構成により実現されている。
【００５４】
さて、図２に戻り、分割鏡筒５０ｂは、外側環５３ｂに取り付けられ、例えば光学式エンコーダからなる駆動量計測部５６ｂを備えている。この駆動量計測部５６ｂは、図３に示した方位角１２０°ごとの３つの計測点ＭＰ１〜ＭＰ３の位置における外側環５３ｂに対するレンズ枠５４ｂのＺ方向（光軸方向）の移動量を計測する。従って、アクチュエータ５５ｂ及び駆動量計測部５６ｂにより、レンズ枠５４ｂの移動、ひいてはレンズ５２ｂの移動をクローズドループで制御することができる。この駆動量計測部５６ｂの構成については後に詳述する。
【００５５】
図２に示した分割鏡筒５０ａ〜５０ｌのうち、分割鏡筒５０ａ，５０ｃ，５０ｈ，５０ｉ，５０ｊ，５０ｋ，５０ｌにより支持されているレンズ５２ａ，５２ｃ，５２ｈ，５２ｉ，５２ｊ，５２ｋ，５２ｌは、固定レンズとなっている。これらの固定レンズ５２ａ，５２ｃ，５２ｈ，５２ｉ，５２ｊ，５２ｋ，５２ｌを保持している分割鏡筒５０ａ，５０ｃ，５０ｈ，５０ｉ，５０ｊ，５０ｋ，５０ｌの構成につき、分割鏡筒５０ｃの構成を代表させて説明する。なお、分割鏡筒５０ｃ以外の他の分割鏡筒５０ａ，５０ｈ，５０ｉ，５０ｊ，５０ｋ，５０ｌの構成については、分割鏡筒５０ｃの構成とほぼ同様であるため、ここでは説明を省略する。分割鏡筒５０ｃは、分割鏡筒５０ｃの（Ｚ方向）上下に位置する分割鏡筒５０ｂ，５０ｄと接続される外側環５３ｃと、当該外側環５３ｃに取り付けられてレンズ５２ｃを保持するレンズ枠５４ｃとを備えて構成される。
【００５６】
本実施形態においては、アクチュエータ５５として、高精度、低発熱、高剛性及び高クリーン度の圧電素子を使用して、この圧電素子の駆動力を弾性ヒンジからなるリンク機構により拡大させる構成としているため、圧電素子自体のコンパクト化を図れる利点がある。なお、アクチュエータ５５を圧電素子で構成する代わりに、磁歪アクチュエータや流体圧アクチュエータで構成しても良い。また、上記レンズ５２ａ〜５２ｌは単一のレンズ素子から構成されることもあり、複数のレンズ素子を組み合わせたレンズ群からなることもある。
【００５７】
以上の構成の投影光学系ＰＬにおいては、レンズ５２ａ，５２ｃ，５２ｈ，５２ｉ，５２ｊ，５２ｋ，５２ｌの姿勢（光軸ＡＸ方向の位置及びＸＹ平面に対する傾斜）を変えることなくレンズ５２ｂ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇの姿勢を可変することができる。本例では結像特性制御部４０によりこれらのレンズの内、１つのレンズの姿勢を調整することにより、又は複数のレンズの姿勢を互いに関連付けて調整することにより、投影光学系ＰＬの少なくとも１つの結像特性を制御することができる。本例では、５つの回転対称な結像特性、即ち倍率、ディストーション（歪曲収差）、コマ収差、像面湾曲、及び球面収差を個別に調整可能となっており、これに加えて偏心収差（例えば、偏心ディストーション（偏心歪曲収差）、偏心コマ収差、偏心非点収差、及び偏心球面収差の少なくとも１つ）の調整も行うようにしてもよい。
【００５８】
次に、駆動量計測部５６（５６ｂ，５６ｄ，５６ｅ，５６ｆ，５６ｄ）並びに結像特性制御部４０及び結像特性調整部４１を備えて構成される結像特性調整装置について、図４及び図５を参照して説明する。まず、駆動量計測部５６に採用される計測手段としてのセンサＳは、図４に示されているように、レンズ５２が固定されたレンズ枠５４に取り付けられたスケール１００、外側環５３に支持部材１１７を介して取り付けられた計測ヘッド１１０及びセンサ制御ユニット１２０を備えて構成されている。スケール１００には光学的に検出可能な目盛り１０１が一定の間隔で周期的に形成されている。また、スケール１００の中央部近傍には、目盛り１０１とは区別可能な基準となる目盛り（リファレンス）１０２が形成されている。計測ヘッド１１０は、レンズ系１１１、１１２、１１３、及びビームスプリッタ１１４等から構成される検出光学系及び受光素子１１５を備えており、外部のレーザダイオード等からなる光源から光ファイバ１１６を経由して供給される検出用照明光はレンズ系１１３を介してビームスプリッタ１１４に導かれ、該ビームスプリッタ１１４で反射されてレンズ系１１１を介してスケール１００に照射される。
【００５９】
スケール１００で反射された反射光はレンズ系１１１を介してビームスプリッタ１１４に導かれ、該ビームスプリッタ１１４を透過してレンズ系１１２を介してフォートダイオード等からなる受光素子１１５に入射され、光電変換されてその計測信号がセンサ制御ユニット１２０に供給される。この計測信号はセンサ制御ユニット１２０において、所定の分解能となるように分周されて結像特性制御部４０が備える制御ユニット１３０（図５参照）に供給される。
【００６０】
結像特性制御部４０は、図５に示されているように、結像特性制御ユニット１３０、及びレンズ枠５４を介してレンズ５２を駆動するアクチュエータ５５を制御するアクチュエータ制御ユニット１４０を備えて構成されている。結像特性制御ユニット１３０とアクチュエータ制御ユニット１４０、及び結像特性制御ユニット１３０とセンサ制御ユニット１２０とは、それぞれ信号線を介してデータ通信できるように構成されている。
【００６１】
結像特性制御ユニット１３０は、ＣＰＵユニット、Ｉ／Ｏユニット、及び電源投入判断デバイス１３１を備えて構成されている。電源投入判断デバイス１３１は、電源切断されない限り、その保持するデータの内容が変更されないデバイスであり、電源投入後のシステムリセットの後に、所定のデータをセットすると、このデバイスの保持内容を参照することにより、受け取ったシステムリセット信号が電源の投入によるものか、又はエラー等に起因するシステムリセットによるものであるかを判断することができる。
【００６２】
また、結像特性制御ユニット１３０は、露光装置の主制御系３４等と信号線を介してデータ通信可能に接続されている。露光装置において電源投入時や何らかのエラーが発生した場合には、露光装置の主制御系３４からシステムリセット信号が結像特性制御ユニット１３０及びアクチュエータ制御ユニット１４０に送られ、結像特性制御ユニット１３０及びアクチュエータ制御ユニット１４０において、初期化のための所定のシーケンスが実行されるようになっている。また、結像特性制御ユニット１３０は、露光装置の主制御系３４からシステムリセット信号を受け取った時に、必要に応じてセンサ制御ユニット１２０に対してセンサ制御系リセット信号を送るようになっている。
【００６３】
［原点ドリフト対策１］
次に、本実施形態の結像特性調整装置の原点ドリフトを補正するための第１の対策について説明する。この対策は、スケール１００に形成されたリファレンス１０２の位置を計測して得られる位置を位置調整の基準とする非同期型原点を採用する場合の対策である。
【００６４】
図６及び図７は、結像特性制御部４０によるシステムリセットに関する処理を示すフローチャートである。まず、図６に示されているように、原点位置定期計測シーケンス（原点位置事前計測シーケンス）が実行される。
【００６５】
図６において、露光装置の主制御系３４は、何らかのエラーが発生した場合又は電源が投入された場合に、システムリセット信号を結像特性制御部４０の結像特性制御ユニット１３０に送るので、当該リセット信号の有無を監視・判断し（Ｓ１１）、システムリセットが発生していない場合（Ｎｏの場合）には、予め定められた一定期間が経過したか否かが判断される（Ｓ１２）。このＳ１２における判断基準とされる当該一定期間は、任意に定められるが、一例として、１日（２４時間）を例示することができる。Ｓ１２において、一定期間が経過していないと判断された場合（Ｎｏの場合）にはＳ１１に戻り、システムリセットの発生の有無の監視が継続される。Ｓ１２において、一定期間が経過したと判断された場合（Ｙｅｓの場合）には、センサ原点位置計測が実行される（Ｓ１３）。
【００６６】
Ｓ１３で実行されるセンサ原点位置計測は、まず、アクチュエータ５５を駆動して該アクチュエータの物理的可動限界で定まる上限位置又は下限位置（ここでは、アクチュエータが最も縮小した下限位置とする）を初期位置に設定し、次いで、計測ヘッド１１０の計測信号をモニタしつつアクチュエータ５５を駆動してスケール１００のリファレンス１０２を探索し、該リファレンス１０２の形状等に起因する特徴波形が得られた位置を求める処理である。次いで、得られた計測結果を記録データとして記憶保持するため、この計測データを主制御系３４に転送する。主制御部３４は、これを受けて、送られた記録データを自らが備える記憶装置、あるいは該主制御系３４にデータ通信可能に接続されたファイルサーバ等が備える記憶装置に記憶保持する（Ｓ１４）。記録データが記憶される記憶装置は、例えばハードディスク装置を例示することができる。この記憶装置は、かかるハードディスク装置に限られず、システムの電源切断やエラー等に伴うシステムリセットが実行された場合であっても、その記憶内容を保持できる記憶装置であれば、どのようなものでもよい。
【００６７】
なお、ここでは、記録データの保存先は、露光装置の主制御系３４等のこの結像特性制御部４０の外部の装置としたが、例えば結像特性制御ユニット１３０内にフラッシュメモリ等の記憶手段（電源供給が停止されても記憶内容を保持できるものに限る）を設けて、これに記憶保持させるようにしてもよい。Ｓ１４で、記録データを主制御系３４に転送した後は、Ｓ１１に戻ってシステムリセット信号の監視が継続される。上述した原点位置定期計測シーケンスが実行されることにより、システムリセットが発生しない場合には、予め定められた一定期間毎に、原点位置計測が行われ、記録データとして蓄積保存される。なお、ここでは、センサやその他の装置の健全性の判断の基礎データとなり得るので、記録データの全てを記憶保持するものとするが、この処理においては、最新の記録データと、露光装置の立ち上げ時に最初になされる原点位置計測に係る記録データ又はこれを再現できるデータがあれば十分である。
【００６８】
Ｓ１１において、システムリセット信号を検出した場合（Ｙｅｓの場合）には、リセットシーケンスが実行される。このリセットシーケンスの内容は、図７に示されている。図７において、まず、装置の状態チェック処理が実行される（Ｓ２１）。この状態チェック処理は、システムリセット信号の発生原因をチェックする処理である。この状態チェック処理では、結像特性制御ユニット１３０内の電源投入判断デバイス１３１の設定内容が参照されるとともに、センサ制御ユニット１２０にセンサエラーの発生の有無が問い合わせされ、システムリセット信号が電源投入によるものであるか、露光装置側のエラー等に起因するシステムリセットによるものであるか、センサエラーに起因するシステムリセットによるものであるかが調査される。次いで、状態チェック処理の調査内容が判断され（Ｓ２２）、システムリセット信号が電源投入に起因するものである場合、又はセンサエラーに起因するものである場合には、イニシャルシーケンスが実行され（Ｓ２３〜Ｓ２９）、システムリセット信号が露光装置側のエラー等に起因するシステムリセットによるものである場合であって、センサエラーに起因するものでない場合には、ノーマルシーケンスが実行される（Ｓ３０〜Ｓ３３）。
【００６９】
イニシャルシーケンスは、センサ制御系の初期化を伴うシーケンスである。イニシャルシーケンスにおいては、まず、センサ制御ユニット１２０に対してセンサ制御系リセット信号が出力され、センサ制御ユニット１２０を含むセンサ制御系が全て初期化される（Ｓ２３）。次いで、主制御系３４等が備える外部の記憶装置から最新の記録データ（直前の記録データ）及び露光装置の立ち上げ時に記憶された初期記録データ等が読み込まれ（Ｓ２４）、読み込んだ記録データに基づいて原点位置のドリフト量が算出される（Ｓ２５）。このＳ２５では、露光装置の立ち上げ時における初期記録データと最終記録に係る最新の記録データの差分が算出される。つまり、このドリフト量は、露光装置立ち上げ時から直前の原点位置計測時までのセンサのドリフト量である。次いで、Ｓ１３と同様のセンサ原点位置計測が実施され（Ｓ２６）、Ｓ２６で計測された計測結果をＳ２５で算出されたドリフト量に相当する原点オフセット（ここでは、ドリフト量＝原点オフセット）で補正して得られる位置を基準としてサーボオン（即ち、位置調整制御が開始）される（Ｓ２７）。リセット発生前に基準としていたセンサ原点に近いセンサ原点を基準として制御されることになるので、センサの原点ドリフト分は計測値に僅かしか反映されることはないことになる。
【００７０】
その後、Ｓ２６で計測した上述した所定の初期位置を基準としたリファレンスの位置を記録データとして記憶するため、Ｓ１４と同様に主制御系３４に送り（Ｓ２８）、更に電源投入デバイス１３１に、電源がオンされた状態であることを示す所定のデータがセットされ（Ｓ２９）、システムリセット処理が終了される。なお、Ｓ２９の後には、Ｓ１１に戻ってシステムリセット信号の有無の監視が継続される。
【００７１】
ノーマルシーケンスは、上述のイニシャルシーケンスとは異なり、センサ制御系の初期化を伴わないシーケンスである。このノーマルシーケンスにおいては、まず、主制御系３４等が備える外部の記憶装置から最新の記録データ（直前の記録データ）が読み込まれ、センサ原点位置計測が実行される（Ｓ３１）。Ｓ３１で行われるセンサ原点位置計測は、図６のＳ１３又は図７のＳ２６で行われるセンサ原点位置計測と同様である。次いで、Ｓ３０で読み込んだ最終記録に係る記録データに基づいて定まるセンサ原点位置を基準としてサーボオン（位置調整制御が開始）される（Ｓ３２）。つまり、リセット発生前に基準としていたセンサ原点と同じセンサ原点を基準として制御されることになるので、センサの原点ドリフト分は計測値に反映されることはない。その後、Ｓ３１で計測した上述した所定の初期位置を基準としたリファレンスの位置を記録データとして記憶するため、Ｓ１４と同様に主制御系３４に送り（Ｓ３３）、システムリセット処理が終了される。なお、Ｓ３３の後には、Ｓ１１に戻ってシステムリセット信号の有無の監視が継続される。
【００７２】
このノーマルシーケンスでは、センサ制御ユニット１２０を含むセンサ制御系はリセットされていないので、直前に実行されたイニシャルシーケンスで採用されたセンサ原点が継続的に使用されることになる。
【００７３】
なお、イニシャルシーケンスにおいて、当該イニシャルシーケンスの実行直前に行われた記録データ採取のためのセンサ原点位置計測の実行時から当該イニシャルシーケンスの実行時までの経過時間に応じた原点ドリフトに伴う誤差は計測値に含まれてしまうことになる。これを抑制するためには、図６のＳ１２における定期計測の一定時間を短くして、計測頻度を多くすれば、記録データの採取の間隔が短くなり、イニシャルシーケンスが実行された際の前回の記録データの採取からの経過時間を短くすることができ、計測結果に含まれる原点ドリフトに伴う誤差を小さくすることが可能である。但し、原点ドリフトは短期間のうちに大きく発生することは稀であり、またセンサ原点計測処理を頻繁に繰り返すと、露光処理のスループットを低下させるおそれがあるので、原点ドリフトの発生の傾向とスループットの観点から適宜な期間に設定するのがよい。
【００７４】
本実施形態では、定期的に行うセンサ原点位置計測は、１日１回程度の必要性を考慮して、当該一定期間を２４時間に設定しているとともに、ノーマルシーケンス又はイニシャルシーケンスが実行された場合には、Ｓ２４とＳ３０において、センサ原点位置計測が行われるので、図６のＳ１２における一定時間は、ノーマルシーケンス又はイニシャルシーケンスで行われるセンサ原点位置計測の実施から起算するようにしている。原点位置定期計測を前回の原点位置定期計測の実行時を起算時として一定期間の経過毎に実行するようにし、あるいは露光装置の運転状況等に応じて当該一定期間を変化させるようにしてもよい。また、このセンサ原点位置計測は、ここでは定期的に実施するものとしたが、必ずしも定期的である必要はなく、事前に（システムリセットが発生する前に）行われていさえすれば、不定期的であってもよい。例えば、露光処理との関係でスループットを低下させないように適宜にタイミングをずらしてもよい。つまり、例えば１日１回の計測を実施する場合には、常に厳密に同じ時刻に行う必要はなく、多少ずれていても問題はない。
【００７５】
上述したような処理を実行することにより、原点ドリフトの影響を極めて小さくすることができる。ここで、図８及び図９に示す本実施形態のような原点ドリフトの補正のあるシステムの状態を、図１０及び図１１に示す従来の補正のないシステムの状態と比較して説明する。図８及び図１０において、縦軸は絶対座標におけるセンサ原点位置（単位ｎｍ）を、横軸は時間の経過を表している。
【００７６】
図８中の線分Ｌ１及びＬ２、図１０中の線分Ｌ３は原点ドリフトを示している。原点ドリフトは、実際には複雑に変化するものであるが、図８及び図１０では説明のために単純なものとして表示している。図９は図８中の初期原点開始位置ａ１、定期原点位置計測ａ２、ａ３、ノーマルリセットａ４、定期原点位置計測ａ５、ノーマルリセットａ６、イニシャルリセットａ７、ノーマルリセットａ８、定期原点位置計測ａ９、ノーマルリセットａ１０、及び定期原点位置計測ａ１１に対応して、絶対座標位置（単位ｎｍ）、センサ原点位置（単位ｎｍ）、絶対座標からの偏差（単位ｎｍ）、及び原点オフセット（単位ｎｍ）を例示したものである。図１１は図１０中の初期原点開始位置ｂ１、システムリセットｂ２〜ｂ６に対応して、絶対座標位置（単位ｎｍ）、センサ原点位置（単位ｎｍ）、及び絶対座標からの偏差（単位ｎｍ）を例示したものである。
【００７７】
図１０及び図１１に示すように、従来は、システムリセットが発生すると、常にセンサ制御系も初期化され、初期化の前後において、センサ原点の関連性はなくなり、スケールのリファレンスを計測したその計測値をセンサ原点とするため、センサ原点は常に「０」であるが、これは計測ヘッドからの出力が見かけ上「０」なだけであって、絶対座標系においては、原点オフセットの変動に応じた偏差が発生していることがわかる。このため、露光処理時において、投影光学系の収差等の結像特性の調整のために、同じ目標位置にレンズを位置合わせしたとしても、システムリセットが発生する毎に、センサ原点の絶対座標系における位置が累積的に変動し、その結果、実際のレンズの位置は原点ドリフト量に応じてずれた位置となり、これでは投影光学系の結像性能を最適な状態に調整することができないことがわかる。
【００７８】
これに対して、本実施形態を採用すると、以下のような改善が見られる。まず、図８において、システムリセットは、ａ４、ａ６、ａ７、ａ８、ａ１０にて生じているが、上述したようにシステムリセットが発生した場合に、センサ制御系のリセットが必要か否かをチェックし（図７のＳ２１，Ｓ２２における状態チェック及び判断）、センサ制御系の初期化を行うイニシャルリセットと、センサ制御系の初期化を行わないノーマルリセットに分けて、センサ制御系のリセット回数を従来よりも少なくしている。センサ制御系のリセットを行わなければ、前回のセンサ制御系のリセット時（イニシャルリセット時）のセンサ原点をそのまま用いることができるので、例えば図９においてａ１〜ａ６に対応する絶対座標からの偏差が、全て初期原点開始位置に等しい「０」となっていることからもわかるように、原点ドリフトが生じていても、計測結果にその誤差が含まれることはない。
【００７９】
電源投入時又はセンサエラーが発生した場合には、センサリセットを避けることはできないので、この場合には、センサリセットによりそれより以前に使用していたセンサ原点をそのまま使用することはできない。このため、原点ドリフト量に相当する原点オフセットを算出して補正するようにしている。この原点オフセットをセンサ原点に対する補正値とすることにより、それ以前に使用していたセンサ原点に極めて近いセンサ原点を設定することができ、従来と比較して、原点ドリフトによる結像特性の悪化を極めて小さくすることができる。なお、図９において、図８のａ６、ａ７に対応する絶対座標からの偏差を比較するとわかるように、当該偏差として１０ｎｍが発生している。これは、前回の原点位置計測（ノーマルリセットａ６）の時点からイニシャルリセットａ７が実施されるまでの間の時間においても、原点ドリフトが生じており、この間の原点ドリフトは補正することができないためである。しかし、その誤差は、上述したように、原点位置定期計測の実行間隔を適宜に短く設定することにより小さくすることができ、実用範囲内に収めることが可能である。
【００８０】
［原点ドリフト対策２］
次に、本実施形態の結像特性調整装置の原点ドリフトを補正するための第２の対策について説明する。上述した第１の対策では、スケール１００に形成されたリファレンス１０２の位置を計測して得られる位置を結像特性を調整するための基準とする非同期型原点を採用する場合の対策について説明したが、この第２の対策は、同期型原点を採用する場合の対策である。なお、上述した所定の初期位置を基準としてリファレンスを計測した位置により定まる原点を、計測ヘッドによる計測信号に対して原点が同期していないという視点から非同期原点と呼んでいるのに対し、該非同期原点を計測した後の、指定された位相の計測信号の出力時における位置を原点とする、即ち計測信号の特定の位相に同期しているという視点から同期原点と呼んでいる。
【００８１】
まず、原点同期型のセンサについて、図１２及び図１３を参照して簡単に説明する。上述したリファレンスの位置計測においては、計測毎にその再現性に伴う誤差が生じ得る。この影響を抑制するために原点同期型センサが開発されている。
【００８２】
図１２及び図１３において、（Ａ）は計測ヘッドから出力される信号周期α（μｍ）の計測信号（メジャーメント信号）であり、（Ｂ）は非同期原点信号を表している。図１２に示されているように、原点同期型センサにおいては、非同期原点検出信号が検出された後の、計測信号の所定の位相、図１２（Ａ）ではｘ°に係る計測信号の最初の出力時の位置を同期原点とするものである。計測の再現性等により非同期原点の計測位置に多少のバラツキがある場合であっても、常に同じ原点（図１２（Ａ）の符号ａで示す同期原点）を得ることができることがわかる。
【００８３】
しかしながら、図１３に示されているように、センサ制御系を初期化した場合には、非同期原点の検出信号に原点ドリフトによる変動分が乗ってしまうことは、上述した非同期型の場合と同様であり、それが大きくなると、非同期原点の検出位置が同期原点の検出位置（図１３（Ａ）中符号ａで示す位置）を越えてしまい、この場合には、非同期原点検出信号が検出された後の、計測信号の所定の位相（ｘ°）に係る計測信号の最初の出力時の位置が同期原点とされるため、図１３（Ａ）において符号ｂで示す位置が同期原点となる。即ち、信号周期αだけ同期原点位置の原点トビが発生する。この状態で、レンズの位置調整を行うと、目標値から当該原点トビに相当する分だけずれた位置にレンズを位置決めしてしまうことになり、投影光学系の結像特性の調整を十分に行うことができない。
【００８４】
この問題を解決するために、この第２の対策では、図６及び図１４に示すようなシーケンスを実行する。まず、上述した第１の対策と同じように、図６に示す原点位置定期計測シーケンスが実行される。なお、この計測により求められる原点は、非同期原点である。
【００８５】
図６のＳ１１において、システムリセット信号を検出した場合（Ｙｅｓの場合）には、リセットシーケンスが実行される。このリセットシーケンスの内容は、図１４に示されている。図１４において、まず、装置の状態チェック処理が実行される（Ｓ５１）。この状態チェック処理は、システムリセット信号の発生原因をチェックする処理である。この状態チェック処理では、結像特性制御ユニット１３０内の電源投入判断デバイスの設定内容が参照されるとともに、センサ制御ユニット１２０にセンサエラーの発生の有無が問い合わせされ、システムリセット信号が電源投入によるものであるか、露光装置側のエラー等に起因するシステムリセットによるものであるか、センサエラーに起因するシステムリセットによるものであるかが調査される。次いで、状態チェック処理の調査内容が判断され（Ｓ５２）、システムリセット信号が電源投入に起因するものである場合、又はセンサエラーに起因するものである場合には、イニシャルシーケンスが実行され（Ｓ５３〜Ｓ６７）、システムリセット信号が露光装置側のエラー等に起因するシステムリセットによるものである場合であって、センサエラーに起因するものでない場合には、ノーマルシーケンスが実行される（Ｓ６８〜Ｓ７３）。
【００８６】
イニシャルシーケンスは、センサ制御系の初期化を伴うシーケンスである。イニシャルシーケンスにおいては、まず、センサ制御ユニット１２０に対してセンサ制御系リセット信号が出力され、センサ制御ユニット１２０を含むセンサ制御系が全て初期化される（Ｓ５３）。次いで、主制御系３４等が備える外部の記憶装置から最新の記録データ（直前の記録データ）及び前回のセンサキャリブレーション（後述のＳ５８）を伴うイニシャルシーケンスにおいて行われたセンサ原点位置計測（後述するＳ５６）に係る記録データが読み込まれ（Ｓ５４）、この記録データに基づいて原点ドリフト量が算出される（Ｓ５５）。このＳ５５では、前回のセンサキャリブレーションの実行を伴うイニシャルシーケンスの実行時に採取した記録データと最終記録に係る最新の記録データの差分が算出される。つまり、この原点ドリフト量は、前回のセンサキャリブレーションを伴うイニシャルシーケンス実行時から直前の原点位置計測時までのセンサの原点ドリフト量である。次いで、Ｓ１３と同様のセンサ原点位置計測が実施される（Ｓ５６）。なお、この計測により求められる原点は、非同期原点である。
【００８７】
次いで、Ｓ５５で求められた原点ドリフト量が予め決められた所定の閾値を越えているか否かが判断される（Ｓ５７）。この閾値は、計測信号の信号周期及び原点ドリフトの進行傾向等に基づいて適宜な値に予め定められ、当該原点ドリフト量が当該閾値を越えていると判断した場合（Ｙｅｓの場合）には、センサキャリブレーションが実行される（Ｓ５８）。このセンサキャリブレーションは、直前の記録データにより定まる非同期原点の位置を基準として、同期原点を定める際の上述した指定位相が最適値となるように取り直す処理である。即ち、当該非同期原点を挟んで直前の指定位相に係る位置と直後の指定位相（直前の指定位相から１周期後の指定位相）に係る位置のほぼ中央に当該非同期原点が位置するように、当該指定位相を定める処理である。従って、従前の指定位相とは異なる指定位相が定められる。
【００８８】
このセンサキャリブレーションを、図１５を参照してさらに詳細に説明する。図１５において、（Ａ）は計測ヘッドから出力される信号周期α（μｍ）の計測信号（メジャーメント信号）であり、（Ｂ）は非同期原点の検出信号であって初期の状態を、（Ｃ）は非同期原点の検出信号であって原点ドリフトによりシフトした状態を表している。原点同期型センサにおいては、上述したように非同期原点検出信号が検出された後の、指定位相（例えば、図１５（Ａ）では指定位相ｘ°とする）に係る計測信号の最初の出力時の位置（同図中符号ａの位置）が同期原点とされる。原点ドリフトが進行し、検出される非同期原点の位置が例えば同図中の右側にシフトし、同期原点に係る指定位相（図１５（Ａ）中に符号ａで示す）を越えると原点トビが発生する。そこで、非同期原点検出信号の位置が当該指定位相を越えないように適宜に閾値を設定して（例えば、当該指定位相に対して±ｚ°：図１５中符号ｂで示す）、非同期原点検出信号がシフトして、図１５（Ｃ）に示すように、この閾値を越えた場合に、指定位相を取り直す。即ち、図１５（Ｄ）に示されているように、当該非同期原点検出信号（図１５（Ｃ））を挟んで直前の指定位相（求めるべき新たな指定位相）に係る位置ｃと直後の指定位相（直前の指定位相から１周期後の指定位相）に係る位置の中央に当該非同期原点検出信号が位置するように、当該指定位相ｙ°を定める。
【００８９】
図１４に戻り、その後、露光装置の立ち上げ時におけるイニシャルシーケンスの実行時の指定位相と新たな指定位相との差分に係る距離を算出してこれを原点オフセットとし（Ｓ５９）、当該原点オフセット及びＳ５８で求められた指定位相を記憶保持し（Ｓ６０）、Ｓ５６で計測された非同期原点及びＳ５８で求められた新たな指定位相に基づいて同期原点が定めされる（Ｓ６１）。原点オフセット及び指定位相の記憶保持は、記録データの記憶保持と同様に主制御系３４の記憶装置等の外部の記憶装置になされる。次いで、Ｓ６１で定められた同期原点をＳ５９で算出された原点オフセットで補正して得られる位置を基準としてサーボオン（即ち、位置調整制御が開始）される（Ｓ６２）。
【００９０】
Ｓ５７において、当該原点ドリフト量が当該閾値を越えていないと判断した場合（Ｎｏの場合）には、前回のイニシャルシーケンスの実行時に主制御系３４の記憶装置等に記憶された原点オフセット及び指定位相が読み込まれ（Ｓ６３）、Ｓ５６で計測された非同期原点及び読み込んだ指定位相に基づいて、同期原点が定められる（Ｓ６４）。次いで、Ｓ６４で定められた同期原点をＳ６３で読み込まれた原点オフセットで補正して得られる位置を基準としてサーボオン（即ち、位置調整制御が開始）される（Ｓ６５）。この場合の同期原点は、当該リセット前に用いられていた同期原点と同じである。
【００９１】
その後、Ｓ５６で計測した上述した所定の初期位置を基準としたリファレンスの位置を記録データとして記憶するため、Ｓ１４と同様に主制御系３４に送り（Ｓ６６）、更に電源投入デバイスに、電源がオンされた状態であることを示す所定のデータがセットされ（Ｓ６７）、システムリセット処理が終了される。なお、Ｓ６７の後には、図６のＳ１１に戻ってシステムリセット信号の有無の監視が継続される。
【００９２】
ノーマルシーケンスは、上述のイニシャルシーケンスとは異なり、センサ制御系の初期化を伴わないシーケンスである。このノーマルシーケンスにおいては、まず、Ｓ５４と同様に主制御系３４等が備える外部の記憶装置から最新の記録データ（直前の記録データ）が読み込まれ、センサ原点位置計測が実行される（Ｓ６９）。Ｓ６９で行われるセンサ原点位置計測は、Ｓ５６で行われるセンサ原点位置計測と同様である。次いで、前回のイニシャルシーケンスの実行時に主制御系３４の記憶装置等に記憶された原点オフセット及び指定位相が読み込まれ（Ｓ７０）、Ｓ６９で計測された非同期原点及び読み込んだ指定位相に基づいて、同期原点が定められる（Ｓ７１）。次いで、Ｓ７１で定められた同期原点をＳ７０で読み込まれた原点オフセットで補正して得られる位置を基準としてサーボオン（即ち、位置調整制御が開始）される（Ｓ７３）。この場合の同期原点は、当該リセット前に用いられていた同期原点と同じである。
【００９３】
上述したような処理を実行することにより、原点ドリフトの影響を殆ど皆無にすることができる。ここで、図１６及び図１７に示す本実施形態の第２の対策ような原点ドリフトの補正のあるシステムの状態を、図１８及び図１９に示す従来の補正のないシステムの状態と比較して説明する。図１６及び図１８において、縦軸は絶対座標におけるセンサ原点位置（単位ｎｍ）を、横軸は時間の経過を表している。
【００９４】
図１６中の線分Ｌ１、図１８中の線分Ｌ２は原点ドリフトを示している。原点ドリフトは、実際には複雑に変化するものであるが、図１６及び図１８では説明のために単純なものとして表示している。図１７は図１６中の初期原点開始位置ｃ１、システムリセットｃ２〜ｃ６に対応して、絶対座標位置（単位ｎｍ）、センサ同期原点位置（単位ｎｍ）、絶対座標からの偏差（単位ｎｍ）、及び原点オフセット（単位ｎｍ）を例示したものである。なお、図１６におけるシステムリセットは、イニシャルリセットを意味するものとする。図１９は図１８中の初期原点開始位置ｄ１、システムリセットｄ２〜ｄ６に対応して、絶対座標位置（単位ｎｍ）、センサ同期原点位置（単位ｎｍ）、及び絶対座標からの偏差（単位ｎｍ）を例示したものである。
【００９５】
図１８及び図１９に示すように、従来は、システムリセット（同図のｄ２〜ｄ４）が発生しても、原点ドリフトにより非同期原点が同期原点を越えない限り、常に同一の同期原点が生成され、この場合には問題は生じない。原点ドリフトが大きくなり、非同期原点が同期原点を越えてしまった場合には、あるシステムリセット（同図ではｄ５）において、原点トビが発生する。原点トビが発生した場合であっても、その原点トビが生じた同期原点がセンサ原点とされるため、センサ同期原点位置は常に「０」であるが、これは見かけ上「０」なだけであって、絶対座標系においては、原点トビに応じた偏差（計測信号の周期α）が発生していることがわかる。このため、露光処理時において、投影光学系の収差等の結像特性の調整のために、同じ目標位置にレンズを位置合わせしたとしても、原点トビが発生したシステムリセットの前後において、当該原点トビに応じた誤差が発生し、これでは投影光学系の結像性能を最適な状態に調整することができないことがわかる。
【００９６】
これに対して、本実施形態の第２の対策を採用すると、以下のような改善が見られる。まず、図１６において、システムリセットｃ２、ｃ３、ｃ５においては上述した同期原点の原理により原点トビは発生しないが、システムリセットｃ４、ｃ６において原点トビが生じている。この原点トビは、従前の指定位相とキャリブレーションにより最適化された新たな指定位相との差に相当する。この場合においても、原点トビが発生した前後で同じ同期原点を用いているので、図１７のセンサ同期原点位置は「０」のままであるが、原点トビによりずれた量が原点オフセット（β、β＋γ）として管理され、当該原点トビに相当する分だけこの原点オフセットにより補正するようにしたので、絶対座標からの偏差を原点トビの発生の有無にかかわらず、「０」とすることができることがわかる。
【００９７】
［原点ドリフト対策３］
次に、本実施形態の結像特性調整装置の原点ドリフトを補正するための第３の対策について説明する。上述した第１及び第２の対策では、センサの周囲環境（温度、圧力等）は正常であることを前提としていた。しかし、実際の露光装置の環境は通常は厳密に管理されているが、何らかの障害や異常が発生した場合（例えば、温湿度が制御されたパージガスの供給停止、メンテナンスのための扉開放等）には、センサ周囲の環境は変化し、センサを構成する各種部材の熱膨張や部材を接着する接着剤の吸湿による形状変化等により、原点ドリフトが急激に生じ得る。この第３の対策は、このような環境異常が発生した場合を考慮した対策である。
【００９８】
この第３の対策を実施するため、センサ（結像特性調整装置の計測ヘッド）の周囲の環境（温度センサ、湿度センサ）を検出する環境センサを設ける。この実施形態の露光装置は、投影光学系ＰＬの内外に環境センサ３９（図１参照）を備えているので、この環境センサ３９（鏡筒内部に設けられたもの）を用いる。
【００９９】
これらの環境センサの検出結果がそれぞれについて予め定められた所定の条件を満たすか否かを判断し、何れか一方又は双方が当該所定の条件を満たさない場合には環境異常モードを設定し、双方が当該所定の条件を満たす場合には環境正常モードを設定する。これらのモードは相反するモードが設定されない限り継続する。
【０１００】
また、環境異常モードにおいて、上述したイニシャルリセット（センサ制御系の初期化を伴うリセット）が発生した場合には、原点異常モードを設定し、環境異常モードがその後環境正常モードになった後にイニシャルリセットが発生した場合には原点正常モードを設定する。これらのモードは相反するモードが設定されない限り継続する。
【０１０１】
上述した第１及び第２の対策においてセンサ原点位置計測が実行され、その計測結果を記録データとして記録する際に、当該計測実行時において、前記環境異常モード若しくは前記原点異常モード又は双方である場合には、異常を示す情報（異常フラグ）を、その余の場合には、正常を示す情報（正常フラグ）を該記録データに関連付けて記憶させる。そして、当該記録データのうち最新の記録データを用いて処理を行う場合には、前記第１又は第２の対策における説明では、全ての記録データのうち最新のものを用いるものとしたが、異常フラグを伴う記録データを除外した記録データ（即ち、正常フラグを伴う記録データ）のうち最新の記録データを用いるものとする。このようにすることで、信頼性に欠ける異常フラグが設定された記録データを用いて処理することが防止される。
【０１０２】
図２０はこの第３の対策の具体例を説明するための図である。同図（Ａ）は、センサ周囲の環境（温度、湿度）状態を示しており、温度及び湿度の両方が正常な期間ｅ１の後、露光装置の瞬停等に伴い温度又は湿度の一方又は双方が異常な期間ｅ２となり、その後回復し、温度及び湿度の両方が正常な期間ｅ３となっている。一例として、正常な期間ｅ１ではノーマルリセット(1)、イニシャルリセット(2)、原点位置計測(3)が発生し、異常な期間ｅ２ではノーマルリセット(4)、原点位置計測(5)、イニシャルリセット(6)が発生し、その後の正常な期間ｅ３ではイニシャルリセット(7)が発生している。
【０１０３】
同図（Ｂ）は（Ａ）の環境状態に従って設定された環境モード（温度・湿度正常／異常モード）を示しており、正常な期間ｅ１に対応して温度・湿度正常モードが、異常な期間ｅ２に対応して温度・湿度異常モードが、その後の正常な期間ｅ３に対応して温度・湿度正常モードが設定されている。また、同図（Ｃ）は原点モード（原点正常／異常モード）を示しており、正常な期間ｅ１に対応して原点正常モードが設定されているとともに、異常な期間ｅ２に入ってもイニシャルリセットが発生するまでは原点正常モードが続いており、イニシャルリセット(6)が発生した時点で原点異常モードとなっている。この原点異常モードはその後の正常な期間ｅ３になってもすぐには解除されず、正常な期間ｅ３になった後の最初のイニシャルリセット(7)の発生により原点正常モードとなる。同図（Ｄ）は装置異常をオペレータ等に通知（警告）するための状態を示しており、温度・湿度異常モード又は原点異常モードである場合に装置異常とされ、その他のときには装置正常とされている。装置異常時には、継続的に警告が発せられ、又は露光動作の開始操作等が行われたときに警告が発せられる（例えば、警告ダイアログの表示などが行われる）。なお、温度・湿度異常モードにおいてイニシャルリセットが一度も発生しないで温度・湿度正常モードになった場合には、原点異常モードになることはない。
【０１０４】
ノーマルリセット(1)、イニシャルリセット(2)及び原点位置計測(3)については、こられが発生した時点のモードは温度・湿度正常モードであり且つ原点正常モードであるから、これらの処理に伴い採取された記録データには正常フラグが付与されて正常データとして記憶保持される。ノーマルリセット(4)、原点位置計測(5)及びイニシャルリセット(6)については温度・湿度異常モード又は原点異常モードであるから、これらの処理に伴い採取された記録データには異常フラグが付与されて異常データとして記憶保持される。イニシャルリセット(7)については温度・湿度正常モードであり、原点正常モードに復帰しているので、これに伴い採取される記録データには正常フラグが付与されて正常データとして記憶保持される。
【０１０５】
例えば、イニシャルリセット(7)においては、この処理で用いる最新の記録データは、イニシャルリセット(6)で採取された記録データではなく（本第３の対策を採用しない場合には(6)で採取された記録データが用いられる）、正常フラグが付与された最新の記録データ、即ち原点位置計測(3)で採取された記録データである。なお、温度・湿度異常モードにおいてイニシャルリセットが発生しなかった場合にはその後の温度・湿度正常モードにおいてシステムリセットが発生した場合には、前記第１又は第２対策において常に、即ちノーマルシーケンスを実行すべきと判断される場合であっても、イニシャルシーケンスが実行される。これは、環境異常によりセンサに予期せぬ障害が発生している可能性があり、これを復帰させるためにセンサ制御系のリセットが必要だからである。また、原点異常モードの期間においてシステムリセット（例えば、(6)）が発生した場合には、それ以降、温度・湿度正常モードになってイニシャルシーケンスが実行されるまでの間のシステムリセットは同様にノーマルシーケンスを実行すべきと判断される場合であっても、全てイニシャルシーケンスを実行する。なお、エラーなどによるチャンバの停止、メンテナンス時などにおけるチャンバの扉やパネルの開放などに起因したチャンバ内の温度変化によって、前述したセンサ制御ユニット１２０（例えば中継アンプ部など）の温度が変動する。この温度が通常時の温度に対して大きく変動した状態でこの第３の対策を実行しても原点位置が誤った位置に設定される可能性があるので、結像特性制御ユニット１３０は原点異常の内部ステータスをオンにするとともに、主制御系３４は各種コマンドの開始のタイミングでそのステータスがオンとなっているか否かをチェックするようにし、原点異常のステータスがオンであるときは、各種計測（また露光）の開始前に、処理開始不可能として警告ダイアログを表示することが好ましい。この場合、前述の温度が正常に戻った後にこの第３の対策が実行され、原点位置が再設定されたら結像特性制御ユニット１３０は原点異常の内部ステータスをオフにする。
【０１０６】
この第３の対策によれば、装置異常時に採取した記録データを用いず、装置正常時に採取した記録データが用いられるので、レンズの位置調整の基準となる原点位置をより正確に定めることができ、位置調整の高精度化を図ることができる。
【０１０７】
［原点ドリフト対策４］
次に、本実施形態の結像特性調整装置の原点ドリフトを補正するための第４の対策について説明する。上述した第１の対策において、例えば、図８のａ６のノーマルリセット（前回の原点位置計測）の時点からイニシャルリセットａ７が実施されるまでの間に１０ｎｍの偏差が発生しており、この間に発生した原点ドリフトは補正できない、と説明した。この第４の対策は、複数の記録データに基づいてこの間に発生する原点ドリフトを予測して、この間の原点ドリフトについても補正するようにしたものであり、半導体製造工場の停電等で露光装置（結像特性調整装置）を長期間停止させたような場合に特に有効な対策である。なお、この第４の実施形態は、上述した第１〜第３の実施形態の改良であり、以下では改良点のみ説明することにする。
【０１０８】
ここで、原点ドリフトの発生要因の主たるものを、簡単にまとめておくと、以下の３つの形態に分類することができる。
（１）一方向的（線形的）な変動
センサ内の光学系や該光学系を保持する部材、その他の部材の機械的な歪みによる変動、光源の変動等
（２）周期的な変動
センサ内の光ファイバに与えられているテンション又はその開放による変動等
（３）無相関的な変動
他の不確定な要素による変動
【０１０９】
この第４の対策では、上述の３つの形態について、以下のような予測処理を実施する。これを図２１を参照して説明する。図２１は、原点ドリフトの予測処理を示すフローチャートであり、この予測処理は、図７のＳ２４及びＳ２５又は図１４のＳ５４及びＳ５５と置き換えて行われる処理である。なお、この対策では、記録データの記憶ステップ（図６のＳ１４、図７のＳ２８，Ｓ３３、図１４のＳ６６，Ｓ７３）において記憶される記録データは、累積的に全て記憶保持されているものとする。
【０１１０】
まず、この処理が開始されると、過去Ｎ日間に採取された記録データが読み込まれる（Ｓ１０１）。このＮは、この結像特性調整装置の仕様や特性等に応じて予め決められた日数であり、例えばＮ＝３０〜９０日程度に設定される。定期原点計測処理（図６のＳ１３）を１日１回実施するものとすると、通常はシステムリセットの発生によっても原点計測処理が行われるので、記憶されるデータ数はＮよりも多くなる。
【０１１１】
次に、データ数が（Ｎ／Ｘ）日間分（Ｘはこの結像特性調整装置の仕様や特性等に応じて予め決められた数であり、例えばＸ＝２程度に設定される）以上であるか否かを判断し（Ｓ１０２）、満たないと判断した場合（Ｎｏの場合）には、上記（３）の無相関的な変動と判断し、図７のＳ２５、図１４のＳ５５と同様に最新の記録データに基づいてドリフト量を算出して（Ｓ１０３）、図７のＳ２６又は図１４のＳ５６に戻る。従って、この場合には、ドリフト量の予測は行われず、上述した第１〜第３の実施形態と同様の処理となる。
【０１１２】
ここで、図２２に示すように、例えば、Ｎ＝３０日、Ｘ＝２として、過去３０日間に採取されたデータ数が９個の場合、（データ数）＜（Ｎ／Ｘ）であるため、データ不足として予測処理を実施しない。なお、図２２において、縦軸は原点変動量（ドリフト量［ｎｍ］）、横軸は時間（ｄａｙ）であり、システムリセットの発生日（同図で３０日）から遡って３０日目を初日（０）として、初日から２１日までに９個の記録データが採取され、２２〜２７日まで装置が停止し、３０日目にシステムリセットが発生して、本処理が行われることが示されている。
【０１１３】
Ｓ１０２において、データ数が（Ｎ／Ｘ）以上であると判断した場合（Ｙｅｓの場合）には、読み込んだ記録データに基づく原点ドリフトが一方向的な変動か否かを判断する（Ｓ１０４）。この判断は、読み込んだ複数の記録データに基づいて最小自乗法等を用いて１次元近似式及び分散を算出し、該分散が予め決められた所定の規定値以上であるか否かにより行う。Ｓ１０４において、該分散が該規定値未満である場合（Ｎｏの場合）には、上記（２）の一方向的な変動と判断し、該１次元近似式にシステムリセットの発生日を代入して当該システムリセット発生日における原点位置のドリフト量を算出し（Ｓ１０５）、図７のＳ２６又は図１４のＳ５６に戻る。
【０１１４】
図２３に示すように、例えば、Ｎ＝３０日、Ｘ＝２として、過去３０日間に採取されたデータ数が２１個の場合、（データ数）≧（Ｎ／Ｘ）であるため、１次元近似式ＥＱ１が算出され、その分散が所定の規定値未満である場合に、１次元近似による予測が行われる。なお、図２３において、縦軸は原点変動量（ドリフト量［ｎｍ］）、横軸は時間（ｄａｙ）であり、システムリセットの発生日（同図で３０日）から遡って３０日目を初日（０）として、初日から２１日までに２１個の記録データが採取され、２２〜２７日まで装置が停止し、３０日目にシステムリセットが発生して、１次元近似式ＥＱ１に３０日が代入されてドリフト量が求められることが示されている。
【０１１５】
Ｓ１０４において、該分散が該規定値以上と判断された場合（Ｙｅｓの場合）には、読み込んだ記録データに基づく原点ドリフトが周期的な変動か否かを判断する（Ｓ１０６）。この判断は、読み込んだ複数の記録データに基づいてフーリエ展開して各係数と周波数毎のパワー（振幅）を求め、最大パワーに係る周波数を決定し、当該最大パワーに係る周波数が最小周波数であるか否かにより行う。例えば、読み込んだ記録データが、図２４に示すようなものである場合に、これをフーリエ展開すると、図２５に示すような結果を得ることができる。
【０１１６】
なお、図２４において、縦軸は原点変動量（ドリフト量［ｎｍ］）、横軸は時間（ｄａｙ）であり、システムリセットの発生日（同図で３０日）から遡って３０日目を初日（０）として、初日から２１日までに２１個の記録データが採取され、２２〜２７日まで装置が停止し、３０日目にシステムリセットが発生して、この処理が行われることが示されている。また、図２５において、縦軸は振幅（パワー［ｎｍ］）、横軸は周波数（Ｈｚ）であり、最大パワーに係る周波数は同図中ＦＥ１で示され、最小周波数は同図中ＦＥ２で示されており、最大パワーに係る周波数ＦＥ１は最小周波数ＦＥ２に一致していないので、周期性を有すると判断される。周期性を有しない場合には、最大パワーに係る周波数ＦＥ１は最小周波数ＦＥ２に一致することになる。
【０１１７】
Ｓ１０６において、周期性を有しないと判断された場合（Ｎｏの場合）には、上記（３）の無相関的な変動と判断し、図７のＳ２５、図１４のＳ５５と同様に最新の記録データに基づいてドリフト量を算出して（Ｓ１０３）、図７のＳ２６又は図１４のＳ５６に戻る。従って、この場合には、ドリフト量の予測は行われず、上述した第１〜第３の実施形態と同様に、最新の記録データに基づく処理となる。これは、無相関的な変動の場合には、予測処理を行うと予測値が大幅に変化してしまう可能性が高いため、予測処理は実施しない方がよいと考えられるからである。
【０１１８】
Ｓ１０６において、周期性を有すると判断した場合（Ｙｅｓの場合）には、周期的な変動予測が行われる（Ｓ１０７）。この周期的な変動予測は、読み込んだ複数の記録データに基づき決定されたフーリエ展開式にシステムリセットの発生日を代入して当該システムリセット発生日における原点位置のドリフト量を算出することにより行う。ここで、例えば、図２４に示すような記録データが読み込まれた場合には、図２６に示すように、フーリエ展開式ＥＱ２が算出され、このフーリエ展開式ＥＱ２に３０日が代入されて、当該システムリセット発生時におけるドリフト量が求められることになる。この予測処理の後は、図７のＳ２６又は図１４のＳ５６に戻る。
【０１１９】
なお、この第４の対策において、上述した第３の対策を併用する場合には、Ｓ１０１において読み込まれる記録データは、異常データ（異常フラグが設定された記録データ）を除外した正常データ（正常フラグが設定された記録データ又は異常フラグが設定されていない記録データ）とする。
【０１２０】
上述した第４の対策によると、原点ドリフトの推移が一方向的である場合又は周期性を有する場合には、それぞれに対応した１次元近似又はフーリエ展開による予測処理を実施して、システムリセット発生時におけるドリフト量を予測するようにしたので、直前の記録データの採取からシステムリセットの発生までの間に発生する原点ドリフトをも補正することができるようになる。従って、上述した第１又は第２の対策よりも、原点ドリフトによる結像特性の悪化をさらに小さくすることができる。
【０１２１】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【０１２２】
例えば、上記実施形態では結像特性調整部４１によって投影光学系ＰＬの５つのレンズを移動するものとしたが、可動とするレンズの数は４つ以下または６つ以上でも良いし、調整対象とする結像性能も前述した倍率及び４つの収差に限定されるものではなく任意で構わない。また、投影光学系ＰＬが光学素子としてレンズ以外、例えば反射素子（ミラー、凹面鏡など）あるいは平行平面板などを含み、かつそのレンズ以外の光学素子を可動とする場合には、上記第１〜第４の対策のいずれか１つを適用して同様の効果を得るようにしてもよい。さらに、照明光学系を構成する少なくとも１つの光学素子、例えばオプティカル・インテグレータ、ズームレンズ、プリズム、コンデンサーレンズ、あるいは視野絞り（スリット）などを可動とする場合にも、上記第１〜第４の対策のいずれか１つを適用して同様の効果を得るようにしてもよい。また、投影光学系または照明光学系などを構成する光学部材だけでなく、これ以外に高精度の駆動が要求される可動部材、あるいは露光装置以外の光学装置などに対しても、上記第１〜第４の対策のいずれか１つを適用して同様の効果を得るようにしてもよい。
【０１２３】
また、上記実施形態では本発明をステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパー）にも適用することができる。さらに、ミラープロジェクション・アライナー、ステップ・アンド・スティッチ方式、プロキシミティ方式あるいはコンタクト方式の露光装置、例えば投影光学系の物体面上での露光光の強度分布を可変とする可変成形マスクを用いるマスクレス露光装置などにも本発明を適用することができる。
【０１２４】
また、上記実施形態では露光光ＩＬとしてＡｒＦエキシマレーザから射出されるレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いていたが、超高圧水銀ランプから射出されるｇ線（波長４３６ｎｍ）及びｉ線（波長３６５ｎｍ）又は、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）若しくはＦ２レーザ（波長１５７ｎｍ）から射出されるレーザ光、又は金属蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波等を用いても良い。
【０１２５】
さらに、例えば国際公開（ＷＯ）９９／４６８３５号に開示されているように、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いてもよい。
【０１２６】
また、レーザプラズマ光源、又はＳＯＲから発生する軟Ｘ線領域、例えば波長１３．４ｎｍ、又は１１．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を用いるようにしてもよい。さらに、投影光学系は、反射光学系、屈折光学系、及び反射屈折光学系のいずれを用いてもよいし、縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれを用いてもよい。
【０１２７】
さらに、半導体素子の製造に用いられるデバイスパターンをウエハ上に転写する露光装置だけでなく、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられるデバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置等にも本発明を適用することができる。また、露光装置で使用するマスク（レチクル）の製造に用いられる露光装置にも本発明を適用することができる。さらに、例えば国際公開（ＷＯ）９９／４９５０４号に開示される液浸型露光装置にも本発明を適用することができる。また、例えば国際公開（ＷＯ）９８／２４１１５号、９８／４０７９１号に開示されるように、露光動作とアライメント動作（マーク検出動作）とをほぼ並行に可能な２つのウエハステージを備える露光装置にも本発明を適用することができる。
【０１２８】
複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージや基板ステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、さらに総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより本実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルーム内で行うことが望ましい。
【０１２９】
半導体素子は、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいて、レチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを製造するステップ、上述した実施形態の露光装置等によりレチクルのパターンをウエハに露光転写するステップ、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、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施形態に係る露光装置の全体構成の概略を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る露光装置が備える投影光学系の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態の投影光学系の分割鏡筒のうちの一つの分割鏡筒を示す上面図である。
【図４】本発明の実施形態の結像特性調整装置の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態の結像特性調整装置の制御系の概略構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態の第１又は第２の対策における原点位置定期計測シーケンスを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態の第１の対策におけるリセットシーケンスを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態の第１の対策を採用したシステムの状態を説明するための図である。
【図９】図７に対応する具体例を示す図である。
【図１０】従来の非同期原点型のシステムの状態を説明するための図である。
【図１１】図１０に対応する具体例を示す図である。
【図１２】原点同期型センサの原理を説明するための図である。
【図１３】原点同期型センサの原点ドリフトによる原点トビの発生を説明するための図である。
【図１４】本発明の実施形態の第２の対策におけるリセットシーケンスを示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施形態の第２の対策におけるキャリブレーションを説明するための図である。
【図１６】本発明の実施形態の第２の対策を採用したシステムの状態を説明するための図である。
【図１７】図１６に対応する具体例を示す図である。
【図１８】従来の原点同期型を採用したシステムの状態を説明するための図である。
【図１９】図１８に対応する具体例を示す図である。
【図２０】本発明の実施形態の第３の対策を説明するための図である。
【図２１】本発明の実施形態の第４の対策における予測処理を示すフローチャートである。
【図２２】本発明の実施形態の第４の対策の具体例を説明するための図であり、データ不足の場合を示す図である。
【図２３】本発明の実施形態の第４の対策の具体例を説明するための図であり、１次元近似によりドリフト量を予測する場合を示す図である。
【図２４】本発明の実施形態の第４の対策の具体例を説明するための図であり、採取された記録データの一例を示す図である。
【図２５】本発明の実施形態の第４の対策の具体例を説明するための図であり、周期性の有無の判断を説明するための図である。
【図２６】本発明の実施形態の第４の対策の具体例を説明するための図であり、フーリエ展開によりドリフト量を予測する場合を示す図である。
【符号の説明】
【０１３１】
３４…主制御系
４０…結像特性制御部
４１…結像特性調整部
５２ｂ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇ…レンズ
５５ｂ，５５ｄ，５５ｅ，５５ｆ，５５ｇ…アクチュエータ
５６ｂ，５６ｄ，５６ｅ，５６ｆ，５６ｄ…駆動量計測部
ＰＬ…投影光学系
Ｒ…レチクル（マスク）
Ｗ…ウエハ（基板）
Ｓ…センサ
１００…スケール
１０２…リファレンス
１１０…計測ヘッド
１２０…センサ制御ユニット
１３０…結像特性制御ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイスの製造工程の１つとして設けられるフォトリソグラフィ工程において用いられる露光装置及び該露光装置に用いて好適な位置調整装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイスは、一般的にフォトリソグラフィ技術を用いて製造される。フォトリソグラフィ技術は、微細なパターンが形成されたマスク又はレチクル（以下、これらを総称するときには「マスク」という）を照明光で照明し、パターンをフォトレジスト等の感光剤が塗布された半導体ウエハや透明ガラス基板等の基板上に転写し、感光剤を現像することで基板表面にレジストパターンを形成し、その基板に対してエッチング等の各種処理を施す技術である。露光装置はマスクのパターンを基板上に転写する際に用いられる。
【０００３】
露光装置としては種々の方式のものが実現されているが、例えば半導体素子を製造する場合には、マスクに形成されたパターン全体を一度に投影し得るイメージフィールドを有する投影光学系を介して基板をステップ・アンド・リピート方式で露光する投影露光装置（所謂、ステッパ）と、マスクと基板とを同期移動させつつ、マスクに形成されたパターンを基板上に逐次走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置とが用いられることが多い。
【０００４】
近年のマイクロデバイスの微細化に伴って、上記の何れの露光装置にも高い露光精度が要求されている。露光精度を向上させるためには、マスクのパターンが形成されている面（以下、パターン面という）と基板表面との共役関係を正確に保つとともに、残存収差が極力低減された状態となるように投影光学系を調整する必要がある。マスクのパターン面と基板表面との共役関係を保つ技術として、投影光学系の焦点位置の変動に応じて、焦点位置に対する基板の位置ずれを補正する技術、及び投影光学系の焦点位置変動に応じて投影光学系に含まれる一部のレンズ群を光軸方向に移動させて投影光学系の焦点位置ずれを補正する技術がある。
【０００５】
また、例えば、以下の特許文献１は、非露光中には基板を投影光学系の光軸方向に移動させて投影光学系の焦点位置に対する基板の位置ずれを補正し、露光中（走査露光中）には投影光学系の光軸方向における基板の位置を変化させずに投影光学系に含まれる一部の光学素子（レンズ等）を光軸方向に移動させて投影光学系の焦点位置ずれを補正する技術を開示している。
【０００６】
このようなレンズ等の可動物体の駆動は、圧電素子等のアクチュエータにより行われ、該可動物体の位置を計測する計測装置の計測結果に基づいて、その駆動をフィードバック制御することにより、該可動物体の位置を正確に位置決めしている。計測装置は、目盛りを有するスケール、該スケールの目盛りを光学的に計測する計測ヘッド、該計測ヘッドの出力を信号処理する制御部等を有するセンサを備えて構成されている。通常、スケールは可動物体に固定され、計測ヘッドは該可動物体を保持する保持部材（鏡筒等）に固定される。計測ヘッドは、照明されたスケールからの反射光を計測するための光学系、受光素子等を備えて構成される。照明光はヘッド外部に設けられたレーザダイオード等の光源から光ファイバを経由してヘッドまで導かれている。
【０００７】
スケールには、目盛りとは別にあるいは特定の目盛りが他の目盛りと区別できるように形成された特別の目盛り（以下、リファレンスということがある）が設けられており、システムの運転開始時あるいはシステムリセット時には、該可動物体の可動限界、例えばアクチュエータが最も縮小した位置を基準として、アクチュエータを伸張させ、計測ヘッドが該リファレンスを計測した位置を原点とし、この原点を基準として該可動物体の位置が計測され、該可動物体が所定の目標位置に位置決めされる。
【０００８】
上述したセンサにおいては、スケールのリファレンスを計測して得られる位置を原点とするので、見かけ上は原点位置は変動することはない。しかし、計測ヘッド内部に設けられる光学系の歪み、光源の変動、各種部材の固定部の歪み、光ファイバやその他のケーブルのテンションの変動、その他の要因により、その原点位置が経時的にドリフト（変動）することが判明した。即ち、ある時点において計測ヘッドが原点として計測した位置と、その後の時点において計測ヘッドが原点として計測した位置は、絶対的な座標系においては異なっている。
【０００９】
ところで、露光装置の運転開始時あるいはエラーその他の要因によるシステムリセット（初期化）時においては、当該センサもリセット（初期化）される。このようなシステムリセットを伴わない場合には、基準としている原点位置は変動しないため、原点ドリフトが発生した場合であっても、その影響はない。しかし、システムリセットが発生すると、原点位置が再計測されるため、原点ドリフト分がその計測値に含まれてしまい、システムリセットが発生する毎に、累積的にその誤差が積算されることになる。
【００１０】
このため、可動物体を目標位置に正確に位置決めしたとしても、実際には可動物体の位置は累積されたドリフト分だけ適正な位置からずれてしまうことになり、投影光学系の結像性能を十分に調整することが困難であった。このことは、センサの製造から初期の段階において特に顕著であり、長期間（例えば、２〜３年）の経過により安定することも判明しているが、高精度な露光を実現するために、投影光学系の結像性能の高精度な調整が求められる近時においては問題となる。
【００１１】
また、近時においては、原点同期型のセンサが開発されている。このセンサは、上述したリファレンスを計測した位置を、計測ヘッドによる計測信号に対して原点が同期していないという視点から非同期原点と定義し、該非同期原点を計測した後の、指定した位相（以下、指定位相という）の計測信号の出力時における位置を原点（この原点を計測信号の特定の位相に同期しているという視点から同期原点と定義する）とするものである。計測信号の位相情報さえ保持していれば、センサを初期化しても、常に同じ原点（同期原点）を基準とすることができ、非同期原点の計測再現性による誤差や原点ドリフトによる影響を緩和することができる。
【００１２】
しかしながら、このような原点同期型センサにおいても、長期間の経過により非同期原点のドリフトが進行して当該同期原点を跨いでしまうと、それまで採用していた同期原点と１周期ずれた位置を同期原点とすることになり、計測信号の周期分だけ原点トビが発生してしまうという問題があった。
【００１３】
よって本発明の目的は、経時的に発生する原点ドリフトによる影響を抑制し、可動物体の位置の高精度な位置調整を行えるようにすることである。本発明の他の目的は、高精度な露光を実現できるようにすることである。
【特許文献１】特開平１１−２７４０７０号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するため、本発明の第１の観点によると、位置調整対象としての可動物体を駆動する駆動手段と、所定のリファレンスを有する被計測手段に対する相対位置を光学的に計測する計測手段とを備え、該被計測手段及び該計測手段の一方が前記可動物体に取り付けられ、該計測手段による計測結果に従って前記可動物体の位置を調整する位置調整装置の制御方法であって、前記リファレンスの位置を前記計測手段で事前に（定期的に及び／又は必要に応じて）計測して該計測結果を記憶手段に記録データとして記憶する事前計測記憶ステップと、システムリセットが発生した時に実行されるリセットステップとを備え、前記リセットステップは、前記計測手段を初期化する初期化ステップと、前記記憶手段に記憶された記録データ（例えば、最新の記録データ）に基づいて原点位置のドリフト量を算出するドリフト量算出ステップと、前記リファレンスの位置を前記計測手段で計測する計測ステップと、並びに前記計測ステップで計測された計測結果及び前記ドリフト量算出ステップで算出されたドリフト量に相当する原点オフセットに基づいて前記可動物体の位置を調整する位置調整ステップとを含む位置調整装置の制御方法が提供される。
【００１５】
上述した課題を解決するため、本発明の第２の観点によると、位置調整対象としての可動物体を駆動する駆動手段と、所定のリファレンスを有する被計測手段に対する相対位置を光学的に計測する計測手段とを備え、該被計測手段及び該計測手段の一方が前記可動物体に取り付けられ、該計測手段による計測結果に従って前記可動物体の位置を調整する位置調整装置であって、前記リファレンスの位置を前記計測手段で事前に（定期的に及び／又は必要に応じて）計測して該計測結果を記憶手段に記録データとして記憶する事前計測記憶手段と、システムリセットが発生した時に、前記計測手段を初期化し、前記記憶手段に記憶された記録データ（例えば、最新の記録データ）に基づいて原点位置のドリフト量を算出するドリフト量算出手段と、前記リファレンスの位置を前記計測手段で計測し、当該計測結果及び前記ドリフト量算出手段で算出されたドリフト量に基づいて、前記可動物体の位置を調整する位置調整手段とを備える位置調整装置が提供される。
【００１６】
前記第１の観点又は第２の観点に係る発明では、被検出手段のリファレンスの位置を計測して原点とする処理（以下、原点計測処理ともいう）を事前に実施して、記録データとして記憶しておき、システムリセットが発生した時に、記録データ（例えば、最新の記録データ）に基づいて原点位置のドリフト量を算出し、原点計測処理を行って得られる計測結果と該ドリフト量とに基づいて定められる位置を位置調整の基準としたので、システムリセット前における該可動物体の位置とシステムリセット後における該可動物体の位置は絶対座標系において整合がとれたものとなり、原点ドリフトが生じている場合であっても、最適な目標位置に該可動物体を位置決めすることができるようになる。
【００１７】
上述した課題を解決するため、本発明の第３の観点によると、位置調整対象としての可動物体を駆動する駆動手段と、所定のリファレンスを有する被計測手段に対する相対位置を光学的に計測する計測手段とを備え、該被計測手段及び該計測手段の一方が前記可動物体に取り付けられ、前記リファレンスの位置を該計測手段により計測した位置を非同期原点とし、該非同期原点を計測した後の指定位相に係る該計測手段の計測信号の出力時における位置を同期原点とし、該同期原点を基準として前記可動物体の位置を調整する位置調整装置の制御方法であって、前記リファレンスの位置を前記計測手段で事前に計測して該計測結果を記憶手段に記録データとして記憶する事前計測記憶ステップと、システムリセットが発生した時に実行されるリセットステップとを備え、前記リセットステップは、前記計測手段を初期化する初期化ステップと、前記リファレンスの位置を前記計測手段で計測する計測ステップと、前記記憶手段に記憶された記録データ（例えば、最新の記録データ）に基づいて、前記非同期原点の位置のドリフト量を算出するドリフト量算出ステップと、前記ドリフト量算出ステップで算出された前記ドリフト量が予め決められた所定の閾値を越えるか否かを判断する判断ステップと、前記判断ステップで越えると判断された場合に、前記記録データに基づく非同期原点の位置を基準として前記指定位相を最適化する最適化ステップと、前記最適化ステップで求められた指定位相及び最適化前の指定位相に基づき原点オフセットを算出するオフセット算出ステップと、前記計測ステップで計測された非同期原点及び最適化後の指定位相により定まる同期原点、並びに前記オフセット算出ステップで算出された原点オフセットに基づいて、前記可動物体の位置を調整する位置調整ステップとを含む位置調整装置の制御方法が提供される。
【００１８】
上述した課題を解決するため、本発明の第４の観点によると、位置調整対象としての可動物体を駆動する駆動手段と、所定のリファレンスを有する被計測手段に対する相対位置を光学的に計測する計測手段とを備え、該被計測手段及び該計測手段の一方が前記可動物体に取り付けられ、前記リファレンスの位置を該計測手段により計測した位置を非同期原点とし、該非同期原点を計測した後の指定位相に係る該計測手段の計測信号の出力時における位置を同期原点とし、該同期原点を基準として前記可動物体の位置を調整する位置調整装置であって、前記リファレンスの位置を前記計測手段で事前に計測して該計測結果を記憶手段に記録データとして記憶する事前計測記憶手段と、システムリセットが発生した時に、前記計測手段を初期化し、前記リファレンスの位置を前記計測手段で計測し、前記記憶手段に記憶された記録データ（例えば、最新の記録データ）に基づいて前記非同期原点の位置のドリフト量を算出するドリフト量算出手段と、前記ドリフト量算出手段により算出された前記ドリフト量が予め決められた所定の閾値を越えるか否かを判断し、越えると判断された場合に、前記記録データに基づく非同期原点の位置を基準として前記指定位相を最適化する最適化手段と、前記最適化手段で求められた指定位相及び最適化前の指定位相に基づき原点オフセットを算出し、前記計測された非同期原点及び最適化後の指定位相により定まる同期原点、並びに前記原点オフセットに基づいて、前記可動物体の位置を調整する位置調整手段とを備える位置調整装置が提供される。
【００１９】
前記第３の観点又は第４の観点に係る発明では、原点同期型を採用した場合において、原点トビの発生の有無を非同期原点のドリフト量と所定の閾値により判断し、原点トビが発生するおそれがある場合に、指定位相を最適化し、計測された非同期原点及び最適化後の指定位相により定まる同期原点と最適化前後の指定位相に基づく原点オフセットとに基づいて定められる位置を位置調整動作の基準としたので、システムリセットの前後において原点トビが発生することがなくなり、システムリセット前における該可動物体の位置とシステムリセット後における該可動物体の位置は絶対座標系において整合がとれたものとなり、原点ドリフトが生じている場合であっても、最適な目標位置に該可動物体を位置決めすることができるようになる。
【００２０】
ここで、前記第１〜第４の何れかの観点に係る発明においては、原点位置のドリフト量の算出に、原点計測処理（例えば、システムリセット直前の原点計測処理）により求められた記録データを用いている。ここで、当該位置調整装置が採用される露光装置等においては、計測手段を含む部分の温度、湿度等の環境を高精度に調整してその計測結果の信頼性を向上させるようにしている。しかし、当該露光装置等においてエラーの発生やメンテナンスが実施されると、扉の開放やパージガスの開放等が行われ、その際に該計測手段を含む部分の環境変動（温度、湿度変化等）が生じ、計測結果に誤差が生じる結果、位置調整にも誤差が生じる。例えば、環境温度が変動すると検出用の照明光の波長変動が生じたり、計測手段を構成する金属系の部品の熱膨張により各部の相対位置関係が変動し誤差要因となる。また、湿度が変動すると、計測手段を構成する部品の接着に用いている接着剤の吸湿により計測手段内部の光学部品の位置が変動し誤差要因となる。このような状態で、原点計測処理を実施した場合のその計測結果は信頼性の低いものとなり、装置のメンテナンスの終了後にシステムリセットが発生した場合、前記第１〜第４の観点の何れかに係る発明をそのまま適用したとすると、異常環境下で計測された記録データを用いる場合があり、この場合の記録データは信頼性の低いものであるから、適正な原点位置を得ることができない場合がある。
【００２１】
このような環境問題を解決するため、本発明の第５の観点によると、本発明の第１又は第３の観点に係る位置調整装置の制御方法において、前記位置調整装置の周囲の環境を計測して所定の条件に適合する場合を環境正常モード、適合しない場合を環境異常モードとする環境モード設定ステップを備え、前記記録データを前記記憶手段に記憶する際に、当該計測時において前記環境モード設定ステップの判断結果が異常モードである場合に該異常を示す情報を該記録データに関連付けて異常データとして記憶し、前記ドリフト量算出ステップでは、前記記憶手段に記憶された記録データのうち前記異常データを除外した記録データを用いるようにした位置調整装置の制御方法が提供される。この場合において、前記環境モード設定ステップが環境異常モードを設定している場合であって前記システムリセットが発生した場合に原点異常モードを、前記環境モード判断ステップが環境正常モードを設定している場合であって前記システムリセットが発生した場合に原点正常モードを設定する原点モード設定ステップを更に備え、前記記録データを前記記憶手段に記憶する際に、前記原点モード設定ステップの判断結果が異常モードである場合には、該異常を示す情報を該記録データに関連付けて異常データとして記憶するようにできる。
【００２２】
また、上述した環境問題を解決するため、本発明の第６の観点によると、本発明の第２又は第４の観点に係る位置調整装置において、前記位置調整装置の周囲の環境を計測して所定の条件に適合する場合を環境正常モード、適合しない場合を環境異常モードとする環境モード設定手段を備え、前記記録データを前記記憶手段に記憶する際に、当該計測時において前記環境モード設定手段の判断結果が異常モードである場合に該異常を示す情報を該記録データに関連付けて異常データとして記憶し、前記ドリフト量算出手段は、前記記憶手段に記憶された記録データのうち、前記異常データを除外した記録データを用いるようにした位置調整装置が提供される。この場合において、前記環境モード設定手段が環境異常モードを設定している場合であって前記システムリセットが発生した場合に原点異常モードを、前記環境モード設定手段が環境正常モードを設定している場合であって前記システムリセットが発生した場合に原点正常モードを設定する原点モード設定手段を更に備え、前記記録データを前記記憶手段に記憶する際に、前記原点モード設定手段の判断結果が異常モードである場合には、該異常を示す情報を該記録データに関連付けて異常データとして記憶するようにできる。
【００２３】
本発明の第５又は第６の観点に係る発明によると、環境異常モード又は原点異常モード中に採取された記録データは除外されるので、信頼性の高い記録データを用いることができ、適正な原点を設定することができるため、可動物体の位置調整の精度を向上することができる。
【００２４】
ところで、前記ドリフト量算出ステップ又は前記ドリフト量算出手段で用いる記録データの採取の時点から当該システムリセット発生時点までには、例えば最新の記録データを用いたとしてもある程度の時間が経過しており、その間における原点ドリフトが問題となることも考えられる。例えば、システムダウンが比較的に長期に及んだような場合である。このような場合には、前記記憶手段に記憶された複数の記録データ（前記異常データがある場合には該異常データを除外した複数の記録データ）に基づいて、原点位置のドリフト量の推移に関する近似式を算出し、該近似式から現在時点（当該システムリセット発生時点）における原点位置のドリフト量を予測するようにするとよい。この予測に用いる近似式としては、例えば１次近似式又はフーリエ展開式を用いることができる。このような予測を行うことにより、記録データの採取からシステムリセット発生時までにある程度の時間がある場合であっても、現在時点における実際のドリフト量に近いドリフト量を得ることができ、前記可動物体をさらに正確に位置調整できるようになる。
【００２５】
上述した課題を解決するため、本発明の第７の観点によると、投影光学系を介してパターン像を物体に投影転写する露光装置において、前記投影光学系内の一部の光学部材を前記可動物体として、該光学部材の位置を調整するため、本発明の第２、第４若しくは第６の観点又はこれらの改良に係る位置調整装置を備える露光装置が提供される。
【００２６】
可動物体としての光学部品を高精度に位置決めすることができるので、投影光学系の光学特性を精密に調整することができ、その結果、露光精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る露光装置の全体構成の概略を示す図である。図１に示す露光装置は、図１中の投影光学系ＰＬに対してマスクとしてのレチクルＲと基板としてのウエハＷとを相対的に移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンをウエハＷに逐次転写して半導体素子を製造するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。
【００２８】
なお、以下の説明においては、図１中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハＷに対して平行となるように設定され、Ｚ軸がウエハＷに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ直交座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態ではレチクルＲ及びウエハＷを同期移動させる方向（同期移動方向）をＹ方向に設定している。
【００２９】
図１において、１は断面が略長方形状の平行光束である露光光ＩＬを射出する露光光源であり、例えばＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）である。露光光源１からの波長１９３ｎｍの紫外パルスよりなる露光光ＩＬは、ビームマッチングユニット（ＢＭＵ）２を通り、光アッテネータとしての可変減光器３に入射する。露光光源１の発光の開始及び停止、並びに出力（発振周波数、パルスエネルギー、パルス数）は、ウエハＷ上のフォトレジストに対する露光光の強度（照度）を制御するための露光制御ユニット３３が制御する。また、露光制御ユニット３３は、可変減光器３における減光率を段階的、又は連続的に調整する。
【００３０】
可変減光器３を通った露光光ＩＬは、レンズ系４ａ，４ｂよりなるビーム成形系５を経て第１段のオプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ、又はホモジナイザ）としての第１フライアイレンズ６に入射する。この第１フライアイレンズ６から射出された露光光ＩＬは、第１レンズ系７ａ、光路折り曲げ用のミラー８、及び第２レンズ系７ｂを介して第２段のオプティカル・インテグレータとしての第２フライアイレンズ９に入射する。
【００３１】
第２フライアイレンズ９の射出面（射出側焦点面）、即ちレチクルＲのパターン面に対する光学的なフーリエ変換面（照明系の瞳面、投影光学系ＰＬの瞳面と光学的に共役な面）には開口絞り板１０が、駆動モータ１０ｃによって回転自在に配置されている。開口絞り板１０は回転軸の周りで回転自在に構成された円板からなり、通常照明用の円形の開口絞り１０ａ、輪帯照明用の開口絞り（図示省略）、複数（例えば４極）の偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞り１０ｂ、及び小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の小円形の開口絞り（図示省略）が周方向に沿って形成されている。
【００３２】
開口絞り板１０の回転軸は駆動モータ１０ｃの回転軸に接続されており、駆動モータ１０ｃを駆動して開口絞り板１０を回転軸の周りで回転させることにより、第２フライアイレンズ９の射出面に配置する開口絞りを切り替えることができる。第２フライアイレンズ９の射出面に配置される開口絞りに応じて、その射出面における露光光ＩＬの強度分布が変更される。駆動モータ１０ｃの駆動は露光装置の全体の動作を統括制御する主制御系３４が制御する。なお、開口絞り板１０の代わりに、例えば照明光学系内に交換して配置される複数の回折光学素子、照明光学系の光軸に沿って可動なプリズム（円錐プリズムなど）、及びズーム光学系を含む成形光学系を、光源１と第１フライアイレンズ６との間に配置し、照明光学系の瞳面上での露光光ＩＬの光量分布（２次光源の大きさや形状）、即ちレチクルＲの照明条件の変更に伴う光量損失を抑えることが好ましい。なお、第１及び第２段のオプティカル・インテグレータ６、９はそれぞれフライアイレンズに限られるものではなく、その少なくとも一方が内面反射型インテグレータ（ロッドなど）あるいは回折光学素子などでもよい。
【００３３】
第２フライアイレンズ９から射出されて開口絞り板１０に形成された開口絞りの何れかを通過した露光光ＩＬは、透過率が高く反射率が低いビームスプリッタ１１に入射する。ビームスプリッタ１１を透過した露光光ＩＬは、光軸ＩＡＸに沿ってレンズ系１２，１３を順次経て、固定ブラインド（固定照明視野絞り）１４及び可動ブラインド（可動照明視野絞り）１５に入射する。本実施形態では、固定ブラインド１４はレチクルＲのパターン面（下面）との共役面から光軸ＩＡＸ方向に所定量だけ離れて配置され、可動ブラインド１５は実質的にその共役面に配置されている。レチクルＲはそのパターン面が投影光学系ＰＬの物体面（第１面）とほぼ一致するように配置され、このブラインド１４，１５によって規定される、レチクルＲのパターン面上で露光光ＩＬが照射される照明視野領域（照明領域）ＩＡは、投影光学系ＰＬの円形視野内で光軸ＡＸをほぼ中心とし、かつ走査露光時にレチクルＲが移動される同期移動方向（以下では走査方向とも呼び、本例ではＹ方向と一致）と直交する非走査方向（Ｘ方向）に伸びる直線スリット状又は矩形状（以下、まとめて「スリット状」という）となっている。
【００３４】
なお、照明領域ＩＡは走査方向の幅が固定ブラインド１４によって規定されるが、ウエハＷ上の各ショット領域の走査露光の開始直後及び終了直前の所定期間に、露光対象のショット領域以外が不要に露光されるのを防止するため、可動ブラインド１５によって走査方向の幅が変更される。また、可動ブラインド１５は照明領域ＩＡの非走査方向の幅を規定するとともに、例えばレチクルＲのパターン領域のサイズに応じて非走査方向の幅を可変とする。
【００３５】
露光時に可動ブラインド１５を通過した露光光ＩＬは、光路折り曲げ用のミラー１７、結像用のレンズ系１８、コンデンサレンズ１９、及び主コンデンサレンズ系２０を順次介して、マスクとしてのレチクルＲのパターン面（下面）の照明領域（照明視野領域）ＩＡを照明する。露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域ＩＡ内の回路パターンの像が両側テレセントリックな投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率α（αは例えば１／４又は１／５等）で、投影光学系ＰＬの結像面（第２面）に配置された基板としてのウエハＷ上のスリット状の露光領域ＥＡ（投影光学系ＰＬに関して照明領域ＩＡと共役な領域）に投影される。なお、投影光学系ＰＬは片側テレセントリックであっても良い。
【００３６】
本実施形態の投影光学系ＰＬは、ジオプトリック系（屈折系）であるが、カタジオプトリック系（反射屈折系）や反射系も使用できることはいうまでもない。また、投影光学系ＰＬは、所定の気温（例えば、２５℃）、所定の大気圧（例えば、１気圧）の下で露光光ＩＬの波長に関して最良に収差補正されており、かかる条件下においてレチクルＲとウエハＷとは互いに共役になっている。また、本例の露光装置ではケーラー照明が採用されており、前述した照明光学系の瞳面に形成される２次光源（多数の光源像からなる面光源）が投影光学系ＰＬの瞳面に結像される。なお、投影光学系ＰＬは複数のレンズ等の光学素子を有し、その光学素子の硝材としては露光光ＩＬの波長に応じて石英、蛍石等の光学材料から選択される。
【００３７】
図１において、レチクルＲは、マスクステージとしてのレチクルステージ２１上に吸着保持され、レチクルステージ２１は、レチクルベース２２上でＹ方向に等速移動できると共に、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ軸回りの回転方向にレチクルＲを微動できるようになっている。レチクルステージ２１には移動鏡２３が取り付けられており、移動鏡２３の鏡面に対面してレーザ干渉計２４が設けられている。このレーザ干渉計２４によってレチクルステージ２１（レチクルＲ）の２次元的な位置及び回転角がリアルタイムに計測されている。このレーザ干渉計２４の計測結果及び主制御系３４からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット２５がレチクルステージ２１の走査速度、及び位置の制御を行う。
【００３８】
一方、ウエハＷは、ウエハホルダ２６を介して基板ステージとしてのウエハステージ２７上に吸着保持され、ウエハステージ２７は、ウエハベース２８上で投影光学系ＰＬの像面と平行なＸＹ平面に沿って２次元移動する。即ち、ウエハステージ２７は、ウエハベース２８上でＹ方向に一定速度で移動すると共に、Ｘ方向、Ｙ方向にステップ移動する。更に、ウエハステージ２７には、ウエハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）、並びにＸ軸及びＹ軸の回りの傾斜角（θｘ及びθｙ方向の回転量）を制御するＺレベリング機構も組み込まれている。なお、Ｚレベリング機構は上記３つの方向に加えてＸ方向、Ｙ方向、及びＺ軸回りのθｚ方向にもウエハＷを微動可能としてもよい。
【００３９】
ウエハステージ２７には移動鏡２９が取り付けられており、移動鏡２９の鏡面に対面してレーザ干渉計３０が設けられている。このレーザ干渉計３０によってウエハステージ２７のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角がリアルタイムに計測されている。レーザ干渉計３０の計測結果及び主制御系３４からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット（リニアモータ、ボイスコイルモータなどのアクチュエータを含む）３１がウエハステージ２７の走査速度、及び位置の制御を行う。なお、移動鏡２９を設ける代わりに、例えばウエハステージ２７の端面（側面）を鏡面加工して形成される反射面を用いてもよい。
【００４０】
また、ウエハステージ２７上のウエハＷの近傍には、ウエハＷの露光面と同じ高さの受光面を有する光電検出器からなる照射量センサ３２が設置されている。この照射量センサ３２は、前述の露光領域ＥＡと同程度以上の大きさの受光面を有し、その受光面に設けられた透過部から露光光ＩＬを受光して露光領域ＥＡ内での照射量を検出するものであり、照射量を測定するときには、ウエハステージ２７を駆動して受光面が露光領域ＥＡとほぼ一致するように照射量センサ３２を配置する。さらに、ウエハステージ２７は固定したままレチクルステージ２１を駆動し、レチクルＲのパターン領域及び投影光学系ＰＬを通過する露光光ＩＬが照射量センサ３２で受光され、照射量センサ３２から出力される検出信号は露光制御ユニット３３に供給される。
【００４１】
また、前述したビームスプリッタ１１で反射された光は、集光レンズ３５を介して光電検出器よりなるインテグレータセンサ３６の受光面に集光されている。インテグレータセンサ３６の受光面は、一例としてレチクルＲのパターン形成面及びウエハＷの露光面とほぼ共役であり、インテグレータセンサ３６の検出信号（光電変換信号）は、露光制御ユニット３３に供給されている。
【００４２】
露光制御ユニット３３にはインテグレータセンサ３６の出力信号からウエハＷ上での照射量（単位時間当たりの露光量）を求めるための変換係数等が格納されている。インテグレータセンサ３６の受光面はレチクルＲのパターン面とほぼ共役な位置に配置されているので、第２フライアイレンズ９の射出面に配置された開口絞り板１０により照明条件を変更した場合でも、インテグレータセンサ３６の検出信号に誤差が生じないようになっている。なお、インテグレータセンサ３６の受光面を、投影光学系ＰＬにおけるレチクルＲのパターンのフーリエ変換面（瞳面）と実質的に共役な観察面に配置して、この観察面を通過する全光束を受光できるようにしても構わない。
【００４３】
更に、本実施形態では、ビームスプリッタ１１に関してインテグレータセンサ３６と反対側に集光レンズ３７と光電検出器よりなるウエハ反射率センサ３８とが設置されており、ウエハ反射率センサ３８の受光面は集光レンズ３７によりウエハＷの表面とほぼ共役になっている。この場合、レチクルＲを透過して投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に照射される露光光ＩＬのうちで、ウエハＷでの反射光が、投影光学糸ＰＬ、レチクルＲ等を介してウエハ反射率センサ３８で受光され、この検出信号（光電変換信号）が露光制御ユニット３３に供給される。
【００４４】
露光制御ユニット３３は、照射量センサ３２の検出信号などから算出される、レチクルＲを介して投影光学系ＰＬに入射する露光光ＩＬの単位時間当たりの光エネルギー、及びウエハ反射率センサ３８の検出信号から算出されるウエハＷでの反射光の単位時間当たりの光エネルギーを算出する。算出された光エネルギーは主制御系３４に出力される。主制御系３４は、この光エネルギーに基づいて、投影光学系ＰＬを通過する露光光ＩＬの単位時間当たりの光エネルギーを求める。更に、このように求められた光エネルギーに露光時間を乗じて得られる熱エネルギーと所定のパラメータ（時定数）に基づいて、主制御系３４は投影光学系ＰＬの各結像特性の変化量を求める。なお、露光光ＩＬの入射に起因して生じる投影光学系ＰＬの結像特性の変化量を計算するために、例えば露光装置の立ち上げ時に、投影光学系ＰＬに露光光ＩＬを長時間（１時間以上）に渡って照射しながら所定間隔でその結像特性（倍率、フォーカス、収差など）を計測して前述のパラメータを決定しているが、結像特性が短期的に大きく変動する所定期間（例えば、照射開始から２０〜３０分程度）内でのみ、短い間隔で多数回、結像特性の計測を行い、その計測値の移動平均に基づいて前述のパラメータを決定するようにしてもよい。
【００４５】
また、投影光学系ＰＬの鏡筒付近には環境センサ（温度センサ、湿度センサ、大気圧センサ等）３９が設けられており、主制御系３４は環境センサ３９の検出結果に基づいて環境変動による投影光学系ＰＬの各結像特性の変化量を求める。そして、主制御系３４は、結像特性制御部４０を介して投影光学系ＰＬに設けられた結像特性調整部４１を制御することで、露光光ＩＬの入射及び環境（大気圧など）の変動による投影光学系ＰＬの各結像特性の変化を補正する。なお、投影光学系ＰＬの結像特性の調整についての詳細は後述する。
【００４６】
なお、環境センサ３９は投影光学系ＰＬの鏡筒の内部と鏡筒の外部との２箇所に設けることが好ましい。このように投影光学系ＰＬの内部と外部との２箇所に環境センサ３９を設けるのは、投影光学系ＰＬ内部には、投影光学系ＰＬ外部の空気とは別の気体（例えば、窒素又はヘリウム）が充填又はフロー供給される場合があるからである。この投影光学系ＰＬの鏡筒の内部に設けられる環境センサ３９は、後述する異常／正常モードの設定にも利用される。
【００４７】
また、本実施形態においては、投影光学系ＰＬの結像面に向けてピンホール又はスリット状の像を形成するための結像光束を、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して斜め方向から供給する照射光学系４２ａと、その結像光束のウエハＷ表面での反射光束を受光する受光光学系４２ｂとからなる斜入射方式の焦点位置検出系４２が設けられている。この焦点位置検出系４２により、ウエハＷ表面の結像面に対するＺ方向の位置及び傾斜角を検出してウエハＷと投影光学系ＰＬとの合焦状態を検出することができるようになっている。
【００４８】
更に、レチクルＲ裏面側には、スリット状の像を形成するための結像光束を、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して斜め方向から供給する照射光学系４３ａと、その結像光束のレチクルＲ裏面での反射光束を受光する受光光学系４３ｂとからなる斜入射方式の焦点位置検出系４３が設けられている。この焦点位置検出系４３により、投影光学系ＰＬの物体面（即ち、結像面）に対するレチクルＲ裏面（パターン面）のＺ方向の位置及び傾斜角を検出してウエハＷとレチクルＲとの共役関係の状態を検出することができるようになっている。
【００４９】
次に、投影光学系ＰＬに設けられた結像特性調整部４１の概略構成及び動作について説明する。図２は、本実施形態の露光装置が備える投影光学系ＰＬの概略構成を示す図であり、図３は、投影光学系の分割鏡筒のうちの一つの分割鏡筒を示す上面図である。なお、図２及び図３においても、図１に示したＸＹＺ直交座標系と同様のＸＹＺ直交座標系を設定して各部材の位置関係について説明する。
【００５０】
図２に示すように、投影光学系ＰＬの鏡筒５０は複数の分割鏡筒５０ａ〜５０ｌを備えており、フランジ５１を介して、図示せぬ露光装置のフレームに支持されている。これら複数の分割鏡筒５０ａ〜５０ｌは、光軸ＡＸ方向に積層されている。そして、本実施形態では、複数の分割鏡筒５０ａ〜５０ｌのうち、分割鏡筒５０ｂ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ，５０ｇにより支持されているレンズ５２ｂ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇは、光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）に移動可能かつＸ方向又はＹ方向を軸として傾斜（チルト）可能な可動レンズとなっている。レンズ５２ｂ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇを保持している分割鏡筒５０ｂ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ，５０ｇの構成につき、分割鏡筒５０ｂの構成を代表させて説明する。なお、他の分割鏡筒５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ，５０ｇの構成については、分割鏡筒５０ｂの構成とほぼ同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５１】
分割鏡筒５０ｂは、分割鏡筒５０ｂの（Ｚ方向）上下に位置する分割鏡筒５０ａ，５０ｃと接続される外側環５３ｂと、レンズ５２ｂを保持するレンズ枠５４ｂとを備えている。このレンズ枠５４ｂは、外側環５３ｂに対して光軸方向（Ｚ方向）に移動可能かつＸ軸に平行な軸又はＹ軸に平行な軸の周りでチルト可能となるように、外側環５３ｂに連結されている。また、分割鏡筒５０ｂは、外側環５３ｂに取り付けられたアクチュエータ５５ｂを備えている。このアクチュエータ５５ｂとしては、例えば圧電素子を適用することができる。アクチュエータ５５ｂは、図１に示す結像特性制御部４０の制御の下で、例えば弾性ヒンジから構成される変位拡大機構としてのリンク機構を介してレンズ枠５４ｂを駆動する。このアクチュエータ５５ｂは、分割鏡筒５０ｂの３箇所に取り付けられており、これにより、レンズ枠５４ｂの３箇所が独立に光軸方向（Ｚ方向）へ移動する。
【００５２】
図３を参照して詳述する。なお、以下の説明では分割鏡筒５０ｂ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ，５０ｇ及びそれを構成する各部材を区別せずにそれらの何れかを指定する場合には、符号の末尾に付される記号「ａ」〜「ｇ」を省略して説明する。図３において、レンズ５２の周縁には、３つの鍔部６１ａ〜６１ｃがＸＹ平面内における方位角１２０°毎に設けられている。そして、レンズ枠５４は、クランプ部６２ａ〜６２ｃを備えており、これらがレンズ５２の３つの鍔部６１ａ〜６１ｃを保持している。そして、レンズ枠５４は、ＸＹ平面内における方位角１２０°ごとの駆動点ＤＰ１〜ＤＰ３の位置で、リンク機構を介して３つのアクチュエータ（不図示）によりＺ方向に沿って独立に駆動される。
【００５３】
ここで、３つのアクチュエータによるＺ方向の駆動量が同じ量である場合は、レンズ枠５４は外側環５３に対しＺ方向（光軸方向）へ移動することとなり、３つのアクチュエータによるＺ方向の駆動量が異なる量である場合は、レンズ枠５４は外側環５３に対しＸ軸に平行な軸又はＹ軸に平行な軸の周りで傾くこととなる。図１に示す結像特性調整部４１は以上の構成により実現されている。
【００５４】
さて、図２に戻り、分割鏡筒５０ｂは、外側環５３ｂに取り付けられ、例えば光学式エンコーダからなる駆動量計測部５６ｂを備えている。この駆動量計測部５６ｂは、図３に示した方位角１２０°ごとの３つの計測点ＭＰ１〜ＭＰ３の位置における外側環５３ｂに対するレンズ枠５４ｂのＺ方向（光軸方向）の移動量を計測する。従って、アクチュエータ５５ｂ及び駆動量計測部５６ｂにより、レンズ枠５４ｂの移動、ひいてはレンズ５２ｂの移動をクローズドループで制御することができる。この駆動量計測部５６ｂの構成については後に詳述する。
【００５５】
図２に示した分割鏡筒５０ａ〜５０ｌのうち、分割鏡筒５０ａ，５０ｃ，５０ｈ，５０ｉ，５０ｊ，５０ｋ，５０ｌにより支持されているレンズ５２ａ，５２ｃ，５２ｈ，５２ｉ，５２ｊ，５２ｋ，５２ｌは、固定レンズとなっている。これらの固定レンズ５２ａ，５２ｃ，５２ｈ，５２ｉ，５２ｊ，５２ｋ，５２ｌを保持している分割鏡筒５０ａ，５０ｃ，５０ｈ，５０ｉ，５０ｊ，５０ｋ，５０ｌの構成につき、分割鏡筒５０ｃの構成を代表させて説明する。なお、分割鏡筒５０ｃ以外の他の分割鏡筒５０ａ，５０ｈ，５０ｉ，５０ｊ，５０ｋ，５０ｌの構成については、分割鏡筒５０ｃの構成とほぼ同様であるため、ここでは説明を省略する。分割鏡筒５０ｃは、分割鏡筒５０ｃの（Ｚ方向）上下に位置する分割鏡筒５０ｂ，５０ｄと接続される外側環５３ｃと、当該外側環５３ｃに取り付けられてレンズ５２ｃを保持するレンズ枠５４ｃとを備えて構成される。
【００５６】
本実施形態においては、アクチュエータ５５として、高精度、低発熱、高剛性及び高クリーン度の圧電素子を使用して、この圧電素子の駆動力を弾性ヒンジからなるリンク機構により拡大させる構成としているため、圧電素子自体のコンパクト化を図れる利点がある。なお、アクチュエータ５５を圧電素子で構成する代わりに、磁歪アクチュエータや流体圧アクチュエータで構成しても良い。また、上記レンズ５２ａ〜５２ｌは単一のレンズ素子から構成されることもあり、複数のレンズ素子を組み合わせたレンズ群からなることもある。
【００５７】
以上の構成の投影光学系ＰＬにおいては、レンズ５２ａ，５２ｃ，５２ｈ，５２ｉ，５２ｊ，５２ｋ，５２ｌの姿勢（光軸ＡＸ方向の位置及びＸＹ平面に対する傾斜）を変えることなくレンズ５２ｂ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇの姿勢を可変することができる。本例では結像特性制御部４０によりこれらのレンズの内、１つのレンズの姿勢を調整することにより、又は複数のレンズの姿勢を互いに関連付けて調整することにより、投影光学系ＰＬの少なくとも１つの結像特性を制御することができる。本例では、５つの回転対称な結像特性、即ち倍率、ディストーション（歪曲収差）、コマ収差、像面湾曲、及び球面収差を個別に調整可能となっており、これに加えて偏心収差（例えば、偏心ディストーション（偏心歪曲収差）、偏心コマ収差、偏心非点収差、及び偏心球面収差の少なくとも１つ）の調整も行うようにしてもよい。
【００５８】
次に、駆動量計測部５６（５６ｂ，５６ｄ，５６ｅ，５６ｆ，５６ｄ）並びに結像特性制御部４０及び結像特性調整部４１を備えて構成される結像特性調整装置について、図４及び図５を参照して説明する。まず、駆動量計測部５６に採用される計測手段としてのセンサＳは、図４に示されているように、レンズ５２が固定されたレンズ枠５４に取り付けられたスケール１００、外側環５３に支持部材１１７を介して取り付けられた計測ヘッド１１０及びセンサ制御ユニット１２０を備えて構成されている。スケール１００には光学的に検出可能な目盛り１０１が一定の間隔で周期的に形成されている。また、スケール１００の中央部近傍には、目盛り１０１とは区別可能な基準となる目盛り（リファレンス）１０２が形成されている。計測ヘッド１１０は、レンズ系１１１、１１２、１１３、及びビームスプリッタ１１４等から構成される検出光学系及び受光素子１１５を備えており、外部のレーザダイオード等からなる光源から光ファイバ１１６を経由して供給される検出用照明光はレンズ系１１３を介してビームスプリッタ１１４に導かれ、該ビームスプリッタ１１４で反射されてレンズ系１１１を介してスケール１００に照射される。
【００５９】
スケール１００で反射された反射光はレンズ系１１１を介してビームスプリッタ１１４に導かれ、該ビームスプリッタ１１４を透過してレンズ系１１２を介してフォートダイオード等からなる受光素子１１５に入射され、光電変換されてその計測信号がセンサ制御ユニット１２０に供給される。この計測信号はセンサ制御ユニット１２０において、所定の分解能となるように分周されて結像特性制御部４０が備える制御ユニット１３０（図５参照）に供給される。
【００６０】
結像特性制御部４０は、図５に示されているように、結像特性制御ユニット１３０、及びレンズ枠５４を介してレンズ５２を駆動するアクチュエータ５５を制御するアクチュエータ制御ユニット１４０を備えて構成されている。結像特性制御ユニット１３０とアクチュエータ制御ユニット１４０、及び結像特性制御ユニット１３０とセンサ制御ユニット１２０とは、それぞれ信号線を介してデータ通信できるように構成されている。
【００６１】
結像特性制御ユニット１３０は、ＣＰＵユニット、Ｉ／Ｏユニット、及び電源投入判断デバイス１３１を備えて構成されている。電源投入判断デバイス１３１は、電源切断されない限り、その保持するデータの内容が変更されないデバイスであり、電源投入後のシステムリセットの後に、所定のデータをセットすると、このデバイスの保持内容を参照することにより、受け取ったシステムリセット信号が電源の投入によるものか、又はエラー等に起因するシステムリセットによるものであるかを判断することができる。
【００６２】
また、結像特性制御ユニット１３０は、露光装置の主制御系３４等と信号線を介してデータ通信可能に接続されている。露光装置において電源投入時や何らかのエラーが発生した場合には、露光装置の主制御系３４からシステムリセット信号が結像特性制御ユニット１３０及びアクチュエータ制御ユニット１４０に送られ、結像特性制御ユニット１３０及びアクチュエータ制御ユニット１４０において、初期化のための所定のシーケンスが実行されるようになっている。また、結像特性制御ユニット１３０は、露光装置の主制御系３４からシステムリセット信号を受け取った時に、必要に応じてセンサ制御ユニット１２０に対してセンサ制御系リセット信号を送るようになっている。
【００６３】
［原点ドリフト対策１］
次に、本実施形態の結像特性調整装置の原点ドリフトを補正するための第１の対策について説明する。この対策は、スケール１００に形成されたリファレンス１０２の位置を計測して得られる位置を位置調整の基準とする非同期型原点を採用する場合の対策である。
【００６４】
図６及び図７は、結像特性制御部４０によるシステムリセットに関する処理を示すフローチャートである。まず、図６に示されているように、原点位置定期計測シーケンス（原点位置事前計測シーケンス）が実行される。
【００６５】
図６において、露光装置の主制御系３４は、何らかのエラーが発生した場合又は電源が投入された場合に、システムリセット信号を結像特性制御部４０の結像特性制御ユニット１３０に送るので、当該リセット信号の有無を監視・判断し（Ｓ１１）、システムリセットが発生していない場合（Ｎｏの場合）には、予め定められた一定期間が経過したか否かが判断される（Ｓ１２）。このＳ１２における判断基準とされる当該一定期間は、任意に定められるが、一例として、１日（２４時間）を例示することができる。Ｓ１２において、一定期間が経過していないと判断された場合（Ｎｏの場合）にはＳ１１に戻り、システムリセットの発生の有無の監視が継続される。Ｓ１２において、一定期間が経過したと判断された場合（Ｙｅｓの場合）には、センサ原点位置計測が実行される（Ｓ１３）。
【００６６】
Ｓ１３で実行されるセンサ原点位置計測は、まず、アクチュエータ５５を駆動して該アクチュエータの物理的可動限界で定まる上限位置又は下限位置（ここでは、アクチュエータが最も縮小した下限位置とする）を初期位置に設定し、次いで、計測ヘッド１１０の計測信号をモニタしつつアクチュエータ５５を駆動してスケール１００のリファレンス１０２を探索し、該リファレンス１０２の形状等に起因する特徴波形が得られた位置を求める処理である。次いで、得られた計測結果を記録データとして記憶保持するため、この計測データを主制御系３４に転送する。主制御部３４は、これを受けて、送られた記録データを自らが備える記憶装置、あるいは該主制御系３４にデータ通信可能に接続されたファイルサーバ等が備える記憶装置に記憶保持する（Ｓ１４）。記録データが記憶される記憶装置は、例えばハードディスク装置を例示することができる。この記憶装置は、かかるハードディスク装置に限られず、システムの電源切断やエラー等に伴うシステムリセットが実行された場合であっても、その記憶内容を保持できる記憶装置であれば、どのようなものでもよい。
【００６７】
なお、ここでは、記録データの保存先は、露光装置の主制御系３４等のこの結像特性制御部４０の外部の装置としたが、例えば結像特性制御ユニット１３０内にフラッシュメモリ等の記憶手段（電源供給が停止されても記憶内容を保持できるものに限る）を設けて、これに記憶保持させるようにしてもよい。Ｓ１４で、記録データを主制御系３４に転送した後は、Ｓ１１に戻ってシステムリセット信号の監視が継続される。上述した原点位置定期計測シーケンスが実行されることにより、システムリセットが発生しない場合には、予め定められた一定期間毎に、原点位置計測が行われ、記録データとして蓄積保存される。なお、ここでは、センサやその他の装置の健全性の判断の基礎データとなり得るので、記録データの全てを記憶保持するものとするが、この処理においては、最新の記録データと、露光装置の立ち上げ時に最初になされる原点位置計測に係る記録データ又はこれを再現できるデータがあれば十分である。
【００６８】
Ｓ１１において、システムリセット信号を検出した場合（Ｙｅｓの場合）には、リセットシーケンスが実行される。このリセットシーケンスの内容は、図７に示されている。図７において、まず、装置の状態チェック処理が実行される（Ｓ２１）。この状態チェック処理は、システムリセット信号の発生原因をチェックする処理である。この状態チェック処理では、結像特性制御ユニット１３０内の電源投入判断デバイス１３１の設定内容が参照されるとともに、センサ制御ユニット１２０にセンサエラーの発生の有無が問い合わせされ、システムリセット信号が電源投入によるものであるか、露光装置側のエラー等に起因するシステムリセットによるものであるか、センサエラーに起因するシステムリセットによるものであるかが調査される。次いで、状態チェック処理の調査内容が判断され（Ｓ２２）、システムリセット信号が電源投入に起因するものである場合、又はセンサエラーに起因するものである場合には、イニシャルシーケンスが実行され（Ｓ２３〜Ｓ２９）、システムリセット信号が露光装置側のエラー等に起因するシステムリセットによるものである場合であって、センサエラーに起因するものでない場合には、ノーマルシーケンスが実行される（Ｓ３０〜Ｓ３３）。
【００６９】
イニシャルシーケンスは、センサ制御系の初期化を伴うシーケンスである。イニシャルシーケンスにおいては、まず、センサ制御ユニット１２０に対してセンサ制御系リセット信号が出力され、センサ制御ユニット１２０を含むセンサ制御系が全て初期化される（Ｓ２３）。次いで、主制御系３４等が備える外部の記憶装置から最新の記録データ（直前の記録データ）及び露光装置の立ち上げ時に記憶された初期記録データ等が読み込まれ（Ｓ２４）、読み込んだ記録データに基づいて原点位置のドリフト量が算出される（Ｓ２５）。このＳ２５では、露光装置の立ち上げ時における初期記録データと最終記録に係る最新の記録データの差分が算出される。つまり、このドリフト量は、露光装置立ち上げ時から直前の原点位置計測時までのセンサのドリフト量である。次いで、Ｓ１３と同様のセンサ原点位置計測が実施され（Ｓ２６）、Ｓ２６で計測された計測結果をＳ２５で算出されたドリフト量に相当する原点オフセット（ここでは、ドリフト量＝原点オフセット）で補正して得られる位置を基準としてサーボオン（即ち、位置調整制御が開始）される（Ｓ２７）。リセット発生前に基準としていたセンサ原点に近いセンサ原点を基準として制御されることになるので、センサの原点ドリフト分は計測値に僅かしか反映されることはないことになる。
【００７０】
その後、Ｓ２６で計測した上述した所定の初期位置を基準としたリファレンスの位置を記録データとして記憶するため、Ｓ１４と同様に主制御系３４に送り（Ｓ２８）、更に電源投入デバイス１３１に、電源がオンされた状態であることを示す所定のデータがセットされ（Ｓ２９）、システムリセット処理が終了される。なお、Ｓ２９の後には、Ｓ１１に戻ってシステムリセット信号の有無の監視が継続される。
【００７１】
ノーマルシーケンスは、上述のイニシャルシーケンスとは異なり、センサ制御系の初期化を伴わないシーケンスである。このノーマルシーケンスにおいては、まず、主制御系３４等が備える外部の記憶装置から最新の記録データ（直前の記録データ）が読み込まれ、センサ原点位置計測が実行される（Ｓ３１）。Ｓ３１で行われるセンサ原点位置計測は、図６のＳ１３又は図７のＳ２６で行われるセンサ原点位置計測と同様である。次いで、Ｓ３０で読み込んだ最終記録に係る記録データに基づいて定まるセンサ原点位置を基準としてサーボオン（位置調整制御が開始）される（Ｓ３２）。つまり、リセット発生前に基準としていたセンサ原点と同じセンサ原点を基準として制御されることになるので、センサの原点ドリフト分は計測値に反映されることはない。その後、Ｓ３１で計測した上述した所定の初期位置を基準としたリファレンスの位置を記録データとして記憶するため、Ｓ１４と同様に主制御系３４に送り（Ｓ３３）、システムリセット処理が終了される。なお、Ｓ３３の後には、Ｓ１１に戻ってシステムリセット信号の有無の監視が継続される。
【００７２】
このノーマルシーケンスでは、センサ制御ユニット１２０を含むセンサ制御系はリセットされていないので、直前に実行されたイニシャルシーケンスで採用されたセンサ原点が継続的に使用されることになる。
【００７３】
なお、イニシャルシーケンスにおいて、当該イニシャルシーケンスの実行直前に行われた記録データ採取のためのセンサ原点位置計測の実行時から当該イニシャルシーケンスの実行時までの経過時間に応じた原点ドリフトに伴う誤差は計測値に含まれてしまうことになる。これを抑制するためには、図６のＳ１２における定期計測の一定時間を短くして、計測頻度を多くすれば、記録データの採取の間隔が短くなり、イニシャルシーケンスが実行された際の前回の記録データの採取からの経過時間を短くすることができ、計測結果に含まれる原点ドリフトに伴う誤差を小さくすることが可能である。但し、原点ドリフトは短期間のうちに大きく発生することは稀であり、またセンサ原点計測処理を頻繁に繰り返すと、露光処理のスループットを低下させるおそれがあるので、原点ドリフトの発生の傾向とスループットの観点から適宜な期間に設定するのがよい。
【００７４】
本実施形態では、定期的に行うセンサ原点位置計測は、１日１回程度の必要性を考慮して、当該一定期間を２４時間に設定しているとともに、ノーマルシーケンス又はイニシャルシーケンスが実行された場合には、Ｓ２４とＳ３０において、センサ原点位置計測が行われるので、図６のＳ１２における一定時間は、ノーマルシーケンス又はイニシャルシーケンスで行われるセンサ原点位置計測の実施から起算するようにしている。原点位置定期計測を前回の原点位置定期計測の実行時を起算時として一定期間の経過毎に実行するようにし、あるいは露光装置の運転状況等に応じて当該一定期間を変化させるようにしてもよい。また、このセンサ原点位置計測は、ここでは定期的に実施するものとしたが、必ずしも定期的である必要はなく、事前に（システムリセットが発生する前に）行われていさえすれば、不定期的であってもよい。例えば、露光処理との関係でスループットを低下させないように適宜にタイミングをずらしてもよい。つまり、例えば１日１回の計測を実施する場合には、常に厳密に同じ時刻に行う必要はなく、多少ずれていても問題はない。
【００７５】
上述したような処理を実行することにより、原点ドリフトの影響を極めて小さくすることができる。ここで、図８及び図９に示す本実施形態のような原点ドリフトの補正のあるシステムの状態を、図１０及び図１１に示す従来の補正のないシステムの状態と比較して説明する。図８及び図１０において、縦軸は絶対座標におけるセンサ原点位置（単位ｎｍ）を、横軸は時間の経過を表している。
【００７６】
図８中の線分Ｌ１及びＬ２、図１０中の線分Ｌ３は原点ドリフトを示している。原点ドリフトは、実際には複雑に変化するものであるが、図８及び図１０では説明のために単純なものとして表示している。図９は図８中の初期原点開始位置ａ１、定期原点位置計測ａ２、ａ３、ノーマルリセットａ４、定期原点位置計測ａ５、ノーマルリセットａ６、イニシャルリセットａ７、ノーマルリセットａ８、定期原点位置計測ａ９、ノーマルリセットａ１０、及び定期原点位置計測ａ１１に対応して、絶対座標位置（単位ｎｍ）、センサ原点位置（単位ｎｍ）、絶対座標からの偏差（単位ｎｍ）、及び原点オフセット（単位ｎｍ）を例示したものである。図１１は図１０中の初期原点開始位置ｂ１、システムリセットｂ２〜ｂ６に対応して、絶対座標位置（単位ｎｍ）、センサ原点位置（単位ｎｍ）、及び絶対座標からの偏差（単位ｎｍ）を例示したものである。
【００７７】
図１０及び図１１に示すように、従来は、システムリセットが発生すると、常にセンサ制御系も初期化され、初期化の前後において、センサ原点の関連性はなくなり、スケールのリファレンスを計測したその計測値をセンサ原点とするため、センサ原点は常に「０」であるが、これは計測ヘッドからの出力が見かけ上「０」なだけであって、絶対座標系においては、原点オフセットの変動に応じた偏差が発生していることがわかる。このため、露光処理時において、投影光学系の収差等の結像特性の調整のために、同じ目標位置にレンズを位置合わせしたとしても、システムリセットが発生する毎に、センサ原点の絶対座標系における位置が累積的に変動し、その結果、実際のレンズの位置は原点ドリフト量に応じてずれた位置となり、これでは投影光学系の結像性能を最適な状態に調整することができないことがわかる。
【００７８】
これに対して、本実施形態を採用すると、以下のような改善が見られる。まず、図８において、システムリセットは、ａ４、ａ６、ａ７、ａ８、ａ１０にて生じているが、上述したようにシステムリセットが発生した場合に、センサ制御系のリセットが必要か否かをチェックし（図７のＳ２１，Ｓ２２における状態チェック及び判断）、センサ制御系の初期化を行うイニシャルリセットと、センサ制御系の初期化を行わないノーマルリセットに分けて、センサ制御系のリセット回数を従来よりも少なくしている。センサ制御系のリセットを行わなければ、前回のセンサ制御系のリセット時（イニシャルリセット時）のセンサ原点をそのまま用いることができるので、例えば図９においてａ１〜ａ６に対応する絶対座標からの偏差が、全て初期原点開始位置に等しい「０」となっていることからもわかるように、原点ドリフトが生じていても、計測結果にその誤差が含まれることはない。
【００７９】
電源投入時又はセンサエラーが発生した場合には、センサリセットを避けることはできないので、この場合には、センサリセットによりそれより以前に使用していたセンサ原点をそのまま使用することはできない。このため、原点ドリフト量に相当する原点オフセットを算出して補正するようにしている。この原点オフセットをセンサ原点に対する補正値とすることにより、それ以前に使用していたセンサ原点に極めて近いセンサ原点を設定することができ、従来と比較して、原点ドリフトによる結像特性の悪化を極めて小さくすることができる。なお、図９において、図８のａ６、ａ７に対応する絶対座標からの偏差を比較するとわかるように、当該偏差として１０ｎｍが発生している。これは、前回の原点位置計測（ノーマルリセットａ６）の時点からイニシャルリセットａ７が実施されるまでの間の時間においても、原点ドリフトが生じており、この間の原点ドリフトは補正することができないためである。しかし、その誤差は、上述したように、原点位置定期計測の実行間隔を適宜に短く設定することにより小さくすることができ、実用範囲内に収めることが可能である。
【００８０】
［原点ドリフト対策２］
次に、本実施形態の結像特性調整装置の原点ドリフトを補正するための第２の対策について説明する。上述した第１の対策では、スケール１００に形成されたリファレンス１０２の位置を計測して得られる位置を結像特性を調整するための基準とする非同期型原点を採用する場合の対策について説明したが、この第２の対策は、同期型原点を採用する場合の対策である。なお、上述した所定の初期位置を基準としてリファレンスを計測した位置により定まる原点を、計測ヘッドによる計測信号に対して原点が同期していないという視点から非同期原点と呼んでいるのに対し、該非同期原点を計測した後の、指定された位相の計測信号の出力時における位置を原点とする、即ち計測信号の特定の位相に同期しているという視点から同期原点と呼んでいる。
【００８１】
まず、原点同期型のセンサについて、図１２及び図１３を参照して簡単に説明する。上述したリファレンスの位置計測においては、計測毎にその再現性に伴う誤差が生じ得る。この影響を抑制するために原点同期型センサが開発されている。
【００８２】
図１２及び図１３において、（Ａ）は計測ヘッドから出力される信号周期α（μｍ）の計測信号（メジャーメント信号）であり、（Ｂ）は非同期原点信号を表している。図１２に示されているように、原点同期型センサにおいては、非同期原点検出信号が検出された後の、計測信号の所定の位相、図１２（Ａ）ではｘ°に係る計測信号の最初の出力時の位置を同期原点とするものである。計測の再現性等により非同期原点の計測位置に多少のバラツキがある場合であっても、常に同じ原点（図１２（Ａ）の符号ａで示す同期原点）を得ることができることがわかる。
【００８３】
しかしながら、図１３に示されているように、センサ制御系を初期化した場合には、非同期原点の検出信号に原点ドリフトによる変動分が乗ってしまうことは、上述した非同期型の場合と同様であり、それが大きくなると、非同期原点の検出位置が同期原点の検出位置（図１３（Ａ）中符号ａで示す位置）を越えてしまい、この場合には、非同期原点検出信号が検出された後の、計測信号の所定の位相（ｘ°）に係る計測信号の最初の出力時の位置が同期原点とされるため、図１３（Ａ）において符号ｂで示す位置が同期原点となる。即ち、信号周期αだけ同期原点位置の原点トビが発生する。この状態で、レンズの位置調整を行うと、目標値から当該原点トビに相当する分だけずれた位置にレンズを位置決めしてしまうことになり、投影光学系の結像特性の調整を十分に行うことができない。
【００８４】
この問題を解決するために、この第２の対策では、図６及び図１４に示すようなシーケンスを実行する。まず、上述した第１の対策と同じように、図６に示す原点位置定期計測シーケンスが実行される。なお、この計測により求められる原点は、非同期原点である。
【００８５】
図６のＳ１１において、システムリセット信号を検出した場合（Ｙｅｓの場合）には、リセットシーケンスが実行される。このリセットシーケンスの内容は、図１４に示されている。図１４において、まず、装置の状態チェック処理が実行される（Ｓ５１）。この状態チェック処理は、システムリセット信号の発生原因をチェックする処理である。この状態チェック処理では、結像特性制御ユニット１３０内の電源投入判断デバイスの設定内容が参照されるとともに、センサ制御ユニット１２０にセンサエラーの発生の有無が問い合わせされ、システムリセット信号が電源投入によるものであるか、露光装置側のエラー等に起因するシステムリセットによるものであるか、センサエラーに起因するシステムリセットによるものであるかが調査される。次いで、状態チェック処理の調査内容が判断され（Ｓ５２）、システムリセット信号が電源投入に起因するものである場合、又はセンサエラーに起因するものである場合には、イニシャルシーケンスが実行され（Ｓ５３〜Ｓ６７）、システムリセット信号が露光装置側のエラー等に起因するシステムリセットによるものである場合であって、センサエラーに起因するものでない場合には、ノーマルシーケンスが実行される（Ｓ６８〜Ｓ７３）。
【００８６】
イニシャルシーケンスは、センサ制御系の初期化を伴うシーケンスである。イニシャルシーケンスにおいては、まず、センサ制御ユニット１２０に対してセンサ制御系リセット信号が出力され、センサ制御ユニット１２０を含むセンサ制御系が全て初期化される（Ｓ５３）。次いで、主制御系３４等が備える外部の記憶装置から最新の記録データ（直前の記録データ）及び前回のセンサキャリブレーション（後述のＳ５８）を伴うイニシャルシーケンスにおいて行われたセンサ原点位置計測（後述するＳ５６）に係る記録データが読み込まれ（Ｓ５４）、この記録データに基づいて原点ドリフト量が算出される（Ｓ５５）。このＳ５５では、前回のセンサキャリブレーションの実行を伴うイニシャルシーケンスの実行時に採取した記録データと最終記録に係る最新の記録データの差分が算出される。つまり、この原点ドリフト量は、前回のセンサキャリブレーションを伴うイニシャルシーケンス実行時から直前の原点位置計測時までのセンサの原点ドリフト量である。次いで、Ｓ１３と同様のセンサ原点位置計測が実施される（Ｓ５６）。なお、この計測により求められる原点は、非同期原点である。
【００８７】
次いで、Ｓ５５で求められた原点ドリフト量が予め決められた所定の閾値を越えているか否かが判断される（Ｓ５７）。この閾値は、計測信号の信号周期及び原点ドリフトの進行傾向等に基づいて適宜な値に予め定められ、当該原点ドリフト量が当該閾値を越えていると判断した場合（Ｙｅｓの場合）には、センサキャリブレーションが実行される（Ｓ５８）。このセンサキャリブレーションは、直前の記録データにより定まる非同期原点の位置を基準として、同期原点を定める際の上述した指定位相が最適値となるように取り直す処理である。即ち、当該非同期原点を挟んで直前の指定位相に係る位置と直後の指定位相（直前の指定位相から１周期後の指定位相）に係る位置のほぼ中央に当該非同期原点が位置するように、当該指定位相を定める処理である。従って、従前の指定位相とは異なる指定位相が定められる。
【００８８】
このセンサキャリブレーションを、図１５を参照してさらに詳細に説明する。図１５において、（Ａ）は計測ヘッドから出力される信号周期α（μｍ）の計測信号（メジャーメント信号）であり、（Ｂ）は非同期原点の検出信号であって初期の状態を、（Ｃ）は非同期原点の検出信号であって原点ドリフトによりシフトした状態を表している。原点同期型センサにおいては、上述したように非同期原点検出信号が検出された後の、指定位相（例えば、図１５（Ａ）では指定位相ｘ°とする）に係る計測信号の最初の出力時の位置（同図中符号ａの位置）が同期原点とされる。原点ドリフトが進行し、検出される非同期原点の位置が例えば同図中の右側にシフトし、同期原点に係る指定位相（図１５（Ａ）中に符号ａで示す）を越えると原点トビが発生する。そこで、非同期原点検出信号の位置が当該指定位相を越えないように適宜に閾値を設定して（例えば、当該指定位相に対して±ｚ°：図１５中符号ｂで示す）、非同期原点検出信号がシフトして、図１５（Ｃ）に示すように、この閾値を越えた場合に、指定位相を取り直す。即ち、図１５（Ｄ）に示されているように、当該非同期原点検出信号（図１５（Ｃ））を挟んで直前の指定位相（求めるべき新たな指定位相）に係る位置ｃと直後の指定位相（直前の指定位相から１周期後の指定位相）に係る位置の中央に当該非同期原点検出信号が位置するように、当該指定位相ｙ°を定める。
【００８９】
図１４に戻り、その後、露光装置の立ち上げ時におけるイニシャルシーケンスの実行時の指定位相と新たな指定位相との差分に係る距離を算出してこれを原点オフセットとし（Ｓ５９）、当該原点オフセット及びＳ５８で求められた指定位相を記憶保持し（Ｓ６０）、Ｓ５６で計測された非同期原点及びＳ５８で求められた新たな指定位相に基づいて同期原点が定めされる（Ｓ６１）。原点オフセット及び指定位相の記憶保持は、記録データの記憶保持と同様に主制御系３４の記憶装置等の外部の記憶装置になされる。次いで、Ｓ６１で定められた同期原点をＳ５９で算出された原点オフセットで補正して得られる位置を基準としてサーボオン（即ち、位置調整制御が開始）される（Ｓ６２）。
【００９０】
Ｓ５７において、当該原点ドリフト量が当該閾値を越えていないと判断した場合（Ｎｏの場合）には、前回のイニシャルシーケンスの実行時に主制御系３４の記憶装置等に記憶された原点オフセット及び指定位相が読み込まれ（Ｓ６３）、Ｓ５６で計測された非同期原点及び読み込んだ指定位相に基づいて、同期原点が定められる（Ｓ６４）。次いで、Ｓ６４で定められた同期原点をＳ６３で読み込まれた原点オフセットで補正して得られる位置を基準としてサーボオン（即ち、位置調整制御が開始）される（Ｓ６５）。この場合の同期原点は、当該リセット前に用いられていた同期原点と同じである。
【００９１】
その後、Ｓ５６で計測した上述した所定の初期位置を基準としたリファレンスの位置を記録データとして記憶するため、Ｓ１４と同様に主制御系３４に送り（Ｓ６６）、更に電源投入デバイスに、電源がオンされた状態であることを示す所定のデータがセットされ（Ｓ６７）、システムリセット処理が終了される。なお、Ｓ６７の後には、図６のＳ１１に戻ってシステムリセット信号の有無の監視が継続される。
【００９２】
ノーマルシーケンスは、上述のイニシャルシーケンスとは異なり、センサ制御系の初期化を伴わないシーケンスである。このノーマルシーケンスにおいては、まず、Ｓ５４と同様に主制御系３４等が備える外部の記憶装置から最新の記録データ（直前の記録データ）が読み込まれ、センサ原点位置計測が実行される（Ｓ６９）。Ｓ６９で行われるセンサ原点位置計測は、Ｓ５６で行われるセンサ原点位置計測と同様である。次いで、前回のイニシャルシーケンスの実行時に主制御系３４の記憶装置等に記憶された原点オフセット及び指定位相が読み込まれ（Ｓ７０）、Ｓ６９で計測された非同期原点及び読み込んだ指定位相に基づいて、同期原点が定められる（Ｓ７１）。次いで、Ｓ７１で定められた同期原点をＳ７０で読み込まれた原点オフセットで補正して得られる位置を基準としてサーボオン（即ち、位置調整制御が開始）される（Ｓ７３）。この場合の同期原点は、当該リセット前に用いられていた同期原点と同じである。
【００９３】
上述したような処理を実行することにより、原点ドリフトの影響を殆ど皆無にすることができる。ここで、図１６及び図１７に示す本実施形態の第２の対策ような原点ドリフトの補正のあるシステムの状態を、図１８及び図１９に示す従来の補正のないシステムの状態と比較して説明する。図１６及び図１８において、縦軸は絶対座標におけるセンサ原点位置（単位ｎｍ）を、横軸は時間の経過を表している。
【００９４】
図１６中の線分Ｌ１、図１８中の線分Ｌ２は原点ドリフトを示している。原点ドリフトは、実際には複雑に変化するものであるが、図１６及び図１８では説明のために単純なものとして表示している。図１７は図１６中の初期原点開始位置ｃ１、システムリセットｃ２〜ｃ６に対応して、絶対座標位置（単位ｎｍ）、センサ同期原点位置（単位ｎｍ）、絶対座標からの偏差（単位ｎｍ）、及び原点オフセット（単位ｎｍ）を例示したものである。なお、図１６におけるシステムリセットは、イニシャルリセットを意味するものとする。図１９は図１８中の初期原点開始位置ｄ１、システムリセットｄ２〜ｄ６に対応して、絶対座標位置（単位ｎｍ）、センサ同期原点位置（単位ｎｍ）、及び絶対座標からの偏差（単位ｎｍ）を例示したものである。
【００９５】
図１８及び図１９に示すように、従来は、システムリセット（同図のｄ２〜ｄ４）が発生しても、原点ドリフトにより非同期原点が同期原点を越えない限り、常に同一の同期原点が生成され、この場合には問題は生じない。原点ドリフトが大きくなり、非同期原点が同期原点を越えてしまった場合には、あるシステムリセット（同図ではｄ５）において、原点トビが発生する。原点トビが発生した場合であっても、その原点トビが生じた同期原点がセンサ原点とされるため、センサ同期原点位置は常に「０」であるが、これは見かけ上「０」なだけであって、絶対座標系においては、原点トビに応じた偏差（計測信号の周期α）が発生していることがわかる。このため、露光処理時において、投影光学系の収差等の結像特性の調整のために、同じ目標位置にレンズを位置合わせしたとしても、原点トビが発生したシステムリセットの前後において、当該原点トビに応じた誤差が発生し、これでは投影光学系の結像性能を最適な状態に調整することができないことがわかる。
【００９６】
これに対して、本実施形態の第２の対策を採用すると、以下のような改善が見られる。まず、図１６において、システムリセットｃ２、ｃ３、ｃ５においては上述した同期原点の原理により原点トビは発生しないが、システムリセットｃ４、ｃ６において原点トビが生じている。この原点トビは、従前の指定位相とキャリブレーションにより最適化された新たな指定位相との差に相当する。この場合においても、原点トビが発生した前後で同じ同期原点を用いているので、図１７のセンサ同期原点位置は「０」のままであるが、原点トビによりずれた量が原点オフセット（β、β＋γ）として管理され、当該原点トビに相当する分だけこの原点オフセットにより補正するようにしたので、絶対座標からの偏差を原点トビの発生の有無にかかわらず、「０」とすることができることがわかる。
【００９７】
［原点ドリフト対策３］
次に、本実施形態の結像特性調整装置の原点ドリフトを補正するための第３の対策について説明する。上述した第１及び第２の対策では、センサの周囲環境（温度、圧力等）は正常であることを前提としていた。しかし、実際の露光装置の環境は通常は厳密に管理されているが、何らかの障害や異常が発生した場合（例えば、温湿度が制御されたパージガスの供給停止、メンテナンスのための扉開放等）には、センサ周囲の環境は変化し、センサを構成する各種部材の熱膨張や部材を接着する接着剤の吸湿による形状変化等により、原点ドリフトが急激に生じ得る。この第３の対策は、このような環境異常が発生した場合を考慮した対策である。
【００９８】
この第３の対策を実施するため、センサ（結像特性調整装置の計測ヘッド）の周囲の環境（温度センサ、湿度センサ）を検出する環境センサを設ける。この実施形態の露光装置は、投影光学系ＰＬの内外に環境センサ３９（図１参照）を備えているので、この環境センサ３９（鏡筒内部に設けられたもの）を用いる。
【００９９】
これらの環境センサの検出結果がそれぞれについて予め定められた所定の条件を満たすか否かを判断し、何れか一方又は双方が当該所定の条件を満たさない場合には環境異常モードを設定し、双方が当該所定の条件を満たす場合には環境正常モードを設定する。これらのモードは相反するモードが設定されない限り継続する。
【０１００】
また、環境異常モードにおいて、上述したイニシャルリセット（センサ制御系の初期化を伴うリセット）が発生した場合には、原点異常モードを設定し、環境異常モードがその後環境正常モードになった後にイニシャルリセットが発生した場合には原点正常モードを設定する。これらのモードは相反するモードが設定されない限り継続する。
【０１０１】
上述した第１及び第２の対策においてセンサ原点位置計測が実行され、その計測結果を記録データとして記録する際に、当該計測実行時において、前記環境異常モード若しくは前記原点異常モード又は双方である場合には、異常を示す情報（異常フラグ）を、その余の場合には、正常を示す情報（正常フラグ）を該記録データに関連付けて記憶させる。そして、当該記録データのうち最新の記録データを用いて処理を行う場合には、前記第１又は第２の対策における説明では、全ての記録データのうち最新のものを用いるものとしたが、異常フラグを伴う記録データを除外した記録データ（即ち、正常フラグを伴う記録データ）のうち最新の記録データを用いるものとする。このようにすることで、信頼性に欠ける異常フラグが設定された記録データを用いて処理することが防止される。
【０１０２】
図２０はこの第３の対策の具体例を説明するための図である。同図（Ａ）は、センサ周囲の環境（温度、湿度）状態を示しており、温度及び湿度の両方が正常な期間ｅ１の後、露光装置の瞬停等に伴い温度又は湿度の一方又は双方が異常な期間ｅ２となり、その後回復し、温度及び湿度の両方が正常な期間ｅ３となっている。一例として、正常な期間ｅ１ではノーマルリセット(1)、イニシャルリセット(2)、原点位置計測(3)が発生し、異常な期間ｅ２ではノーマルリセット(4)、原点位置計測(5)、イニシャルリセット(6)が発生し、その後の正常な期間ｅ３ではイニシャルリセット(7)が発生している。
【０１０３】
同図（Ｂ）は（Ａ）の環境状態に従って設定された環境モード（温度・湿度正常／異常モード）を示しており、正常な期間ｅ１に対応して温度・湿度正常モードが、異常な期間ｅ２に対応して温度・湿度異常モードが、その後の正常な期間ｅ３に対応して温度・湿度正常モードが設定されている。また、同図（Ｃ）は原点モード（原点正常／異常モード）を示しており、正常な期間ｅ１に対応して原点正常モードが設定されているとともに、異常な期間ｅ２に入ってもイニシャルリセットが発生するまでは原点正常モードが続いており、イニシャルリセット(6)が発生した時点で原点異常モードとなっている。この原点異常モードはその後の正常な期間ｅ３になってもすぐには解除されず、正常な期間ｅ３になった後の最初のイニシャルリセット(7)の発生により原点正常モードとなる。同図（Ｄ）は装置異常をオペレータ等に通知（警告）するための状態を示しており、温度・湿度異常モード又は原点異常モードである場合に装置異常とされ、その他のときには装置正常とされている。装置異常時には、継続的に警告が発せられ、又は露光動作の開始操作等が行われたときに警告が発せられる（例えば、警告ダイアログの表示などが行われる）。なお、温度・湿度異常モードにおいてイニシャルリセットが一度も発生しないで温度・湿度正常モードになった場合には、原点異常モードになることはない。
【０１０４】
ノーマルリセット(1)、イニシャルリセット(2)及び原点位置計測(3)については、こられが発生した時点のモードは温度・湿度正常モードであり且つ原点正常モードであるから、これらの処理に伴い採取された記録データには正常フラグが付与されて正常データとして記憶保持される。ノーマルリセット(4)、原点位置計測(5)及びイニシャルリセット(6)については温度・湿度異常モード又は原点異常モードであるから、これらの処理に伴い採取された記録データには異常フラグが付与されて異常データとして記憶保持される。イニシャルリセット(7)については温度・湿度正常モードであり、原点正常モードに復帰しているので、これに伴い採取される記録データには正常フラグが付与されて正常データとして記憶保持される。
【０１０５】
例えば、イニシャルリセット(7)においては、この処理で用いる最新の記録データは、イニシャルリセット(6)で採取された記録データではなく（本第３の対策を採用しない場合には(6)で採取された記録データが用いられる）、正常フラグが付与された最新の記録データ、即ち原点位置計測(3)で採取された記録データである。なお、温度・湿度異常モードにおいてイニシャルリセットが発生しなかった場合にはその後の温度・湿度正常モードにおいてシステムリセットが発生した場合には、前記第１又は第２対策において常に、即ちノーマルシーケンスを実行すべきと判断される場合であっても、イニシャルシーケンスが実行される。これは、環境異常によりセンサに予期せぬ障害が発生している可能性があり、これを復帰させるためにセンサ制御系のリセットが必要だからである。また、原点異常モードの期間においてシステムリセット（例えば、(6)）が発生した場合には、それ以降、温度・湿度正常モードになってイニシャルシーケンスが実行されるまでの間のシステムリセットは同様にノーマルシーケンスを実行すべきと判断される場合であっても、全てイニシャルシーケンスを実行する。なお、エラーなどによるチャンバの停止、メンテナンス時などにおけるチャンバの扉やパネルの開放などに起因したチャンバ内の温度変化によって、前述したセンサ制御ユニット１２０（例えば中継アンプ部など）の温度が変動する。この温度が通常時の温度に対して大きく変動した状態でこの第３の対策を実行しても原点位置が誤った位置に設定される可能性があるので、結像特性制御ユニット１３０は原点異常の内部ステータスをオンにするとともに、主制御系３４は各種コマンドの開始のタイミングでそのステータスがオンとなっているか否かをチェックするようにし、原点異常のステータスがオンであるときは、各種計測（また露光）の開始前に、処理開始不可能として警告ダイアログを表示することが好ましい。この場合、前述の温度が正常に戻った後にこの第３の対策が実行され、原点位置が再設定されたら結像特性制御ユニット１３０は原点異常の内部ステータスをオフにする。
【０１０６】
この第３の対策によれば、装置異常時に採取した記録データを用いず、装置正常時に採取した記録データが用いられるので、レンズの位置調整の基準となる原点位置をより正確に定めることができ、位置調整の高精度化を図ることができる。
【０１０７】
［原点ドリフト対策４］
次に、本実施形態の結像特性調整装置の原点ドリフトを補正するための第４の対策について説明する。上述した第１の対策において、例えば、図８のａ６のノーマルリセット（前回の原点位置計測）の時点からイニシャルリセットａ７が実施されるまでの間に１０ｎｍの偏差が発生しており、この間に発生した原点ドリフトは補正できない、と説明した。この第４の対策は、複数の記録データに基づいてこの間に発生する原点ドリフトを予測して、この間の原点ドリフトについても補正するようにしたものであり、半導体製造工場の停電等で露光装置（結像特性調整装置）を長期間停止させたような場合に特に有効な対策である。なお、この第４の実施形態は、上述した第１〜第３の実施形態の改良であり、以下では改良点のみ説明することにする。
【０１０８】
ここで、原点ドリフトの発生要因の主たるものを、簡単にまとめておくと、以下の３つの形態に分類することができる。
（１）一方向的（線形的）な変動
センサ内の光学系や該光学系を保持する部材、その他の部材の機械的な歪みによる変動、光源の変動等
（２）周期的な変動
センサ内の光ファイバに与えられているテンション又はその開放による変動等
（３）無相関的な変動
他の不確定な要素による変動
【０１０９】
この第４の対策では、上述の３つの形態について、以下のような予測処理を実施する。これを図２１を参照して説明する。図２１は、原点ドリフトの予測処理を示すフローチャートであり、この予測処理は、図７のＳ２４及びＳ２５又は図１４のＳ５４及びＳ５５と置き換えて行われる処理である。なお、この対策では、記録データの記憶ステップ（図６のＳ１４、図７のＳ２８，Ｓ３３、図１４のＳ６６，Ｓ７３）において記憶される記録データは、累積的に全て記憶保持されているものとする。
【０１１０】
まず、この処理が開始されると、過去Ｎ日間に採取された記録データが読み込まれる（Ｓ１０１）。このＮは、この結像特性調整装置の仕様や特性等に応じて予め決められた日数であり、例えばＮ＝３０〜９０日程度に設定される。定期原点計測処理（図６のＳ１３）を１日１回実施するものとすると、通常はシステムリセットの発生によっても原点計測処理が行われるので、記憶されるデータ数はＮよりも多くなる。
【０１１１】
次に、データ数が（Ｎ／Ｘ）日間分（Ｘはこの結像特性調整装置の仕様や特性等に応じて予め決められた数であり、例えばＸ＝２程度に設定される）以上であるか否かを判断し（Ｓ１０２）、満たないと判断した場合（Ｎｏの場合）には、上記（３）の無相関的な変動と判断し、図７のＳ２５、図１４のＳ５５と同様に最新の記録データに基づいてドリフト量を算出して（Ｓ１０３）、図７のＳ２６又は図１４のＳ５６に戻る。従って、この場合には、ドリフト量の予測は行われず、上述した第１〜第３の実施形態と同様の処理となる。
【０１１２】
ここで、図２２に示すように、例えば、Ｎ＝３０日、Ｘ＝２として、過去３０日間に採取されたデータ数が９個の場合、（データ数）＜（Ｎ／Ｘ）であるため、データ不足として予測処理を実施しない。なお、図２２において、縦軸は原点変動量（ドリフト量［ｎｍ］）、横軸は時間（ｄａｙ）であり、システムリセットの発生日（同図で３０日）から遡って３０日目を初日（０）として、初日から２１日までに９個の記録データが採取され、２２〜２７日まで装置が停止し、３０日目にシステムリセットが発生して、本処理が行われることが示されている。
【０１１３】
Ｓ１０２において、データ数が（Ｎ／Ｘ）以上であると判断した場合（Ｙｅｓの場合）には、読み込んだ記録データに基づく原点ドリフトが一方向的な変動か否かを判断する（Ｓ１０４）。この判断は、読み込んだ複数の記録データに基づいて最小自乗法等を用いて１次元近似式及び分散を算出し、該分散が予め決められた所定の規定値以上であるか否かにより行う。Ｓ１０４において、該分散が該規定値未満である場合（Ｎｏの場合）には、上記（２）の一方向的な変動と判断し、該１次元近似式にシステムリセットの発生日を代入して当該システムリセット発生日における原点位置のドリフト量を算出し（Ｓ１０５）、図７のＳ２６又は図１４のＳ５６に戻る。
【０１１４】
図２３に示すように、例えば、Ｎ＝３０日、Ｘ＝２として、過去３０日間に採取されたデータ数が２１個の場合、（データ数）≧（Ｎ／Ｘ）であるため、１次元近似式ＥＱ１が算出され、その分散が所定の規定値未満である場合に、１次元近似による予測が行われる。なお、図２３において、縦軸は原点変動量（ドリフト量［ｎｍ］）、横軸は時間（ｄａｙ）であり、システムリセットの発生日（同図で３０日）から遡って３０日目を初日（０）として、初日から２１日までに２１個の記録データが採取され、２２〜２７日まで装置が停止し、３０日目にシステムリセットが発生して、１次元近似式ＥＱ１に３０日が代入されてドリフト量が求められることが示されている。
【０１１５】
Ｓ１０４において、該分散が該規定値以上と判断された場合（Ｙｅｓの場合）には、読み込んだ記録データに基づく原点ドリフトが周期的な変動か否かを判断する（Ｓ１０６）。この判断は、読み込んだ複数の記録データに基づいてフーリエ展開して各係数と周波数毎のパワー（振幅）を求め、最大パワーに係る周波数を決定し、当該最大パワーに係る周波数が最小周波数であるか否かにより行う。例えば、読み込んだ記録データが、図２４に示すようなものである場合に、これをフーリエ展開すると、図２５に示すような結果を得ることができる。
【０１１６】
なお、図２４において、縦軸は原点変動量（ドリフト量［ｎｍ］）、横軸は時間（ｄａｙ）であり、システムリセットの発生日（同図で３０日）から遡って３０日目を初日（０）として、初日から２１日までに２１個の記録データが採取され、２２〜２７日まで装置が停止し、３０日目にシステムリセットが発生して、この処理が行われることが示されている。また、図２５において、縦軸は振幅（パワー［ｎｍ］）、横軸は周波数（Ｈｚ）であり、最大パワーに係る周波数は同図中ＦＥ１で示され、最小周波数は同図中ＦＥ２で示されており、最大パワーに係る周波数ＦＥ１は最小周波数ＦＥ２に一致していないので、周期性を有すると判断される。周期性を有しない場合には、最大パワーに係る周波数ＦＥ１は最小周波数ＦＥ２に一致することになる。
【０１１７】
Ｓ１０６において、周期性を有しないと判断された場合（Ｎｏの場合）には、上記（３）の無相関的な変動と判断し、図７のＳ２５、図１４のＳ５５と同様に最新の記録データに基づいてドリフト量を算出して（Ｓ１０３）、図７のＳ２６又は図１４のＳ５６に戻る。従って、この場合には、ドリフト量の予測は行われず、上述した第１〜第３の実施形態と同様に、最新の記録データに基づく処理となる。これは、無相関的な変動の場合には、予測処理を行うと予測値が大幅に変化してしまう可能性が高いため、予測処理は実施しない方がよいと考えられるからである。
【０１１８】
Ｓ１０６において、周期性を有すると判断した場合（Ｙｅｓの場合）には、周期的な変動予測が行われる（Ｓ１０７）。この周期的な変動予測は、読み込んだ複数の記録データに基づき決定されたフーリエ展開式にシステムリセットの発生日を代入して当該システムリセット発生日における原点位置のドリフト量を算出することにより行う。ここで、例えば、図２４に示すような記録データが読み込まれた場合には、図２６に示すように、フーリエ展開式ＥＱ２が算出され、このフーリエ展開式ＥＱ２に３０日が代入されて、当該システムリセット発生時におけるドリフト量が求められることになる。この予測処理の後は、図７のＳ２６又は図１４のＳ５６に戻る。
【０１１９】
なお、この第４の対策において、上述した第３の対策を併用する場合には、Ｓ１０１において読み込まれる記録データは、異常データ（異常フラグが設定された記録データ）を除外した正常データ（正常フラグが設定された記録データ又は異常フラグが設定されていない記録データ）とする。
【０１２０】
上述した第４の対策によると、原点ドリフトの推移が一方向的である場合又は周期性を有する場合には、それぞれに対応した１次元近似又はフーリエ展開による予測処理を実施して、システムリセット発生時におけるドリフト量を予測するようにしたので、直前の記録データの採取からシステムリセットの発生までの間に発生する原点ドリフトをも補正することができるようになる。従って、上述した第１又は第２の対策よりも、原点ドリフトによる結像特性の悪化をさらに小さくすることができる。
【０１２１】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【０１２２】
例えば、上記実施形態では結像特性調整部４１によって投影光学系ＰＬの５つのレンズを移動するものとしたが、可動とするレンズの数は４つ以下または６つ以上でも良いし、調整対象とする結像性能も前述した倍率及び４つの収差に限定されるものではなく任意で構わない。また、投影光学系ＰＬが光学素子としてレンズ以外、例えば反射素子（ミラー、凹面鏡など）あるいは平行平面板などを含み、かつそのレンズ以外の光学素子を可動とする場合には、上記第１〜第４の対策のいずれか１つを適用して同様の効果を得るようにしてもよい。さらに、照明光学系を構成する少なくとも１つの光学素子、例えばオプティカル・インテグレータ、ズームレンズ、プリズム、コンデンサーレンズ、あるいは視野絞り（スリット）などを可動とする場合にも、上記第１〜第４の対策のいずれか１つを適用して同様の効果を得るようにしてもよい。また、投影光学系または照明光学系などを構成する光学部材だけでなく、これ以外に高精度の駆動が要求される可動部材、あるいは露光装置以外の光学装置などに対しても、上記第１〜第４の対策のいずれか１つを適用して同様の効果を得るようにしてもよい。
【０１２３】
また、上記実施形態では本発明をステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパー）にも適用することができる。さらに、ミラープロジェクション・アライナー、ステップ・アンド・スティッチ方式、プロキシミティ方式あるいはコンタクト方式の露光装置、例えば投影光学系の物体面上での露光光の強度分布を可変とする可変成形マスクを用いるマスクレス露光装置などにも本発明を適用することができる。
【０１２４】
また、上記実施形態では露光光ＩＬとしてＡｒＦエキシマレーザから射出されるレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いていたが、超高圧水銀ランプから射出されるｇ線（波長４３６ｎｍ）及びｉ線（波長３６５ｎｍ）又は、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）若しくはＦ２レーザ（波長１５７ｎｍ）から射出されるレーザ光、又は金属蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波等を用いても良い。
【０１２５】
さらに、例えば国際公開（ＷＯ）９９／４６８３５号に開示されているように、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いてもよい。
【０１２６】
また、レーザプラズマ光源、又はＳＯＲから発生する軟Ｘ線領域、例えば波長１３．４ｎｍ、又は１１．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を用いるようにしてもよい。さらに、投影光学系は、反射光学系、屈折光学系、及び反射屈折光学系のいずれを用いてもよいし、縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれを用いてもよい。
【０１２７】
さらに、半導体素子の製造に用いられるデバイスパターンをウエハ上に転写する露光装置だけでなく、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられるデバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置等にも本発明を適用することができる。また、露光装置で使用するマスク（レチクル）の製造に用いられる露光装置にも本発明を適用することができる。さらに、例えば国際公開（ＷＯ）９９／４９５０４号に開示される液浸型露光装置にも本発明を適用することができる。また、例えば国際公開（ＷＯ）９８／２４１１５号、９８／４０７９１号に開示されるように、露光動作とアライメント動作（マーク検出動作）とをほぼ並行に可能な２つのウエハステージを備える露光装置にも本発明を適用することができる。
【０１２８】
複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージや基板ステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、さらに総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより本実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルーム内で行うことが望ましい。
【０１２９】
半導体素子は、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいて、レチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを製造するステップ、上述した実施形態の露光装置等によりレチクルのパターンをウエハに露光転写するステップ、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、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施形態に係る露光装置の全体構成の概略を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る露光装置が備える投影光学系の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態の投影光学系の分割鏡筒のうちの一つの分割鏡筒を示す上面図である。
【図４】本発明の実施形態の結像特性調整装置の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態の結像特性調整装置の制御系の概略構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態の第１又は第２の対策における原点位置定期計測シーケンスを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態の第１の対策におけるリセットシーケンスを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態の第１の対策を採用したシステムの状態を説明するための図である。
【図９】図７に対応する具体例を示す図である。
【図１０】従来の非同期原点型のシステムの状態を説明するための図である。
【図１１】図１０に対応する具体例を示す図である。
【図１２】原点同期型センサの原理を説明するための図である。
【図１３】原点同期型センサの原点ドリフトによる原点トビの発生を説明するための図である。
【図１４】本発明の実施形態の第２の対策におけるリセットシーケンスを示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施形態の第２の対策におけるキャリブレーションを説明するための図である。
【図１６】本発明の実施形態の第２の対策を採用したシステムの状態を説明するための図である。
【図１７】図１６に対応する具体例を示す図である。
【図１８】従来の原点同期型を採用したシステムの状態を説明するための図である。
【図１９】図１８に対応する具体例を示す図である。
【図２０】本発明の実施形態の第３の対策を説明するための図である。
【図２１】本発明の実施形態の第４の対策における予測処理を示すフローチャートである。
【図２２】本発明の実施形態の第４の対策の具体例を説明するための図であり、データ不足の場合を示す図である。
【図２３】本発明の実施形態の第４の対策の具体例を説明するための図であり、１次元近似によりドリフト量を予測する場合を示す図である。
【図２４】本発明の実施形態の第４の対策の具体例を説明するための図であり、採取された記録データの一例を示す図である。
【図２５】本発明の実施形態の第４の対策の具体例を説明するための図であり、周期性の有無の判断を説明するための図である。
【図２６】本発明の実施形態の第４の対策の具体例を説明するための図であり、フーリエ展開によりドリフト量を予測する場合を示す図である。
【符号の説明】
【０１３１】
３４…主制御系
４０…結像特性制御部
４１…結像特性調整部
５２ｂ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇ…レンズ
５５ｂ，５５ｄ，５５ｅ，５５ｆ，５５ｇ…アクチュエータ
５６ｂ，５６ｄ，５６ｅ，５６ｆ，５６ｄ…駆動量計測部
ＰＬ…投影光学系
Ｒ…レチクル（マスク）
Ｗ…ウエハ（基板）
Ｓ…センサ
１００…スケール
１０２…リファレンス
１１０…計測ヘッド
１２０…センサ制御ユニット
１３０…結像特性制御ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置調整対象としての可動物体を駆動する駆動手段と、所定のリファレンスを有する被計測手段に対する相対位置を光学的に計測する計測手段とを備え、該被計測手段及び該計測手段の一方が前記可動物体に取り付けられ、該計測手段による計測結果に従って前記可動物体の位置を調整する位置調整装置の制御方法であって、
前記リファレンスの位置を前記計測手段で事前に計測して該計測結果を記憶手段に記録データとして記憶する事前計測記憶ステップと、
システムリセットが発生した時に実行されるリセットステップとを備え、
前記リセットステップは、
前記計測手段を初期化する初期化ステップと、
前記記憶手段に記憶された記録データに基づいて原点位置のドリフト量を算出するドリフト量算出ステップと、
前記リファレンスの位置を前記計測手段で計測する計測ステップと、
並びに前記計測ステップで計測された計測結果及び前記ドリフト量算出ステップで算出されたドリフト量に相当する原点オフセットに基づいて前記可動物体の位置を調整する位置調整ステップと
を含むことを特徴とする位置調整装置の制御方法。
【請求項２】
位置調整対象としての可動物体を駆動する駆動手段と、所定のリファレンスを有する被計測手段に対する相対位置を光学的に計測する計測手段とを備え、該被計測手段及び該計測手段の一方が前記可動物体に取り付けられ、前記リファレンスの位置を該計測手段により計測した位置を非同期原点とし、該非同期原点を計測した後の指定位相に係る該計測手段の計測信号の出力時における位置を同期原点とし、該同期原点を基準として前記可動物体の位置を調整する位置調整装置の制御方法であって、
前記リファレンスの位置を前記計測手段で事前に計測して該計測結果を記憶手段に記録データとして記憶する事前計測記憶ステップと、
システムリセットが発生した時に実行されるリセットステップとを備え、
前記リセットステップは、
前記計測手段を初期化する初期化ステップと、
前記リファレンスの位置を前記計測手段で計測する計測ステップと、
前記記憶手段に記憶された記録データに基づいて、前記非同期原点の位置のドリフト量を算出するドリフト量算出ステップと、
前記ドリフト量算出ステップで算出された前記ドリフト量が予め決められた所定の閾値を越えるか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップで越えると判断された場合に、前記記録データに基づく非同期原点の位置を基準として前記指定位相を最適化する最適化ステップと、
前記最適化ステップで求められた指定位相及び最適化前の指定位相に基づき原点オフセットを算出するオフセット算出ステップと、
前記計測ステップで計測された非同期原点及び最適化後の指定位相により定まる同期原点、並びに前記オフセット算出ステップで算出された原点オフセットに基づいて、前記可動物体の位置を調整する位置調整ステップと
を含むことを特徴とする位置調整装置の制御方法。
【請求項３】
前記位置調整装置の周囲の環境を計測して所定の条件に適合する場合を環境正常モード、適合しない場合を環境異常モードとする環境モード設定ステップを備え、
前記記録データを前記記憶手段に記憶する際に、当該計測時において前記環境モード設定ステップの判断結果が異常モードである場合に該異常を示す情報を該記録データに関連付けて異常データとして記憶し、
前記ドリフト量算出ステップでは、前記記憶手段に記憶された記録データのうち前記異常データを除外した記録データを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置調整装置の制御方法。
【請求項４】
前記環境モード設定ステップが環境異常モードを設定している場合であって前記システムリセットが発生した場合に原点異常モードを、前記環境モード判断ステップが環境正常モードを設定している場合であって前記システムリセットが発生した場合に原点正常モードを設定する原点モード設定ステップを更に備え、
前記記録データを前記記憶手段に記憶する際に、前記原点モード設定ステップの判断結果が異常モードである場合には、該異常を示す情報を該記録データに関連付けて異常データとして記憶することを特徴とする請求項３に記載の位置調整装置の制御方法。
【請求項５】
前記ドリフト量算出ステップでは、前記記憶手段に記憶された記録データ又は前記異常データがある場合には該異常データを除外した記録データのうち、最新の記録データを用いることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の位置調整装置の制御方法。
【請求項６】
前記ドリフト量算出ステップは、前記記憶手段に記憶された複数の記録データ又は前記異常データがある場合には該異常データを除外した複数の記録データに基づいて、原点位置のドリフト量の推移に関する近似式を算出し、該近似式から現在時点における原点位置のドリフト量を予測する予測ステップを含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の位置調整装置の制御方法。
【請求項７】
前記ドリフト量予測ステップでは、前記近似式として１次近似式を用い、該１次近似式に関する前記記録データの分散が予め決められた規定値未満である場合に、該１次近似式を用いて前記ドリフト量を予測することを特徴とする請求項６に記載の位置調整装置の制御方法。
【請求項８】
前記ドリフト量予測ステップでは、前記近似式としてフーリエ展開式を用い、該フーリエ展開式に周期性が認められる場合に、該フーリエ展開式を用いて前記ドリフト量を予測することを特徴とする請求項６に記載の位置調整装置の制御方法。
【請求項９】
位置調整対象としての可動物体を駆動する駆動手段と、所定のリファレンスを有する被計測手段に対する相対位置を光学的に計測する計測手段とを備え、該被計測手段及び該計測手段の一方が前記可動物体に取り付けられ、該計測手段による計測結果に従って前記可動物体の位置を調整する位置調整装置であって、
前記リファレンスの位置を前記計測手段で事前に計測して該計測結果を記憶手段に記録データとして記憶する事前計測記憶手段と、
システムリセットが発生した時に、前記計測手段を初期化し、前記記憶手段に記憶された記録データに基づいて原点位置のドリフト量を算出するドリフト量算出手段と、
前記リファレンスの位置を前記計測手段で計測し、当該計測結果及び前記ドリフト量算出手段で算出されたドリフト量に基づいて、前記可動物体の位置を調整する位置調整手段と
を備えることを特徴とする位置調整装置。
【請求項１０】
位置調整対象としての可動物体を駆動する駆動手段と、所定のリファレンスを有する被計測手段に対する相対位置を光学的に計測する計測手段とを備え、該被計測手段及び該計測手段の一方が前記可動物体に取り付けられ、前記リファレンスの位置を該計測手段により計測した位置を非同期原点とし、該非同期原点を計測した後の指定位相に係る該計測手段の計測信号の出力時における位置を同期原点とし、該同期原点を基準として前記可動物体の位置を調整する位置調整装置であって、
前記リファレンスの位置を前記計測手段で事前に計測して該計測結果を記憶手段に記録データとして記憶する事前計測記憶手段と、
システムリセットが発生した時に、前記計測手段を初期化し、前記リファレンスの位置を前記計測手段で計測し、前記記憶手段に記憶された記録データに基づいて前記非同期原点の位置のドリフト量を算出するドリフト量算出手段と、
前記ドリフト量算出手段により算出された前記ドリフト量が予め決められた所定の閾値を越えるか否かを判断し、越えると判断された場合に、前記記録データに基づく非同期原点の位置を基準として前記指定位相を最適化する最適化手段と、
前記最適化手段で求められた指定位相及び最適化前の指定位相に基づき原点オフセットを算出し、前記計測された非同期原点及び最適化後の指定位相により定まる同期原点、並びに前記原点オフセットに基づいて、前記可動物体の位置を調整する位置調整手段と
を備えることを特徴とする位置調整装置。
【請求項１１】
前記位置調整装置の周囲の環境を計測して所定の条件に適合する場合を環境正常モード、適合しない場合を環境異常モードとする環境モード設定手段を備え、
前記記録データを前記記憶手段に記憶する際に、当該計測時において前記環境モード設定手段の判断結果が異常モードである場合に該異常を示す情報を該記録データに関連付けて異常データとして記憶し、
前記ドリフト量算出手段は、前記記憶手段に記憶された記録データのうち、前記異常データを除外した記録データを用いることを特徴とする請求項９又は１０に記載の位置調整装置。
【請求項１２】
前記環境モード設定手段が環境異常モードを設定している場合であって前記システムリセットが発生した場合に原点異常モードを、前記環境モード設定手段が環境正常モードを設定している場合であって前記システムリセットが発生した場合に原点正常モードを設定する原点モード設定手段を更に備え、
前記記録データを前記記憶手段に記憶する際に、前記原点モード設定手段の判断結果が異常モードである場合には、該異常を示す情報を該記録データに関連付けて異常データとして記憶することを特徴とする請求項１１に記載の位置調整装置。
【請求項１３】
前記ドリフト量算出手段は、前記記憶手段に記憶された記録データ又は前記異常データがある場合には該異常データを除外した記録データのうち、最新の記録データを用いることを特徴とする請求項９〜１２の何れか一項に記載の位置調整装置。
【請求項１４】
前記ドリフト量算出手段は、前記記憶手段に記憶された複数の記録データ又は前記異常データがある場合には該異常データを除外した複数の記録データに基づいて、原点位置のドリフト量の推移に関する近似式を算出し、該近似式から現在時点における原点位置のドリフト量を予測するドリフト量予測手段を含むことを特徴とする請求項９〜１２の何れか一項に記載の位置調整装置。
【請求項１５】
前記ドリフト量予測手段は、前記近似式として１次近似式を用い、該１次近似式に関する前記記録データの分散が予め決められた規定値未満である場合に、該１次近似式を用いて前記ドリフト量を予測することを特徴とする請求項１４に記載の位置調整装置。
【請求項１６】
前記ドリフト量予測手段は、前記近似式としてフーリエ展開式を用い、該フーリエ展開式に周期性が認められる場合に、該フーリエ展開式を用いて前記ドリフト量を予測することを特徴とする請求項１４に記載の位置調整装置。
【請求項１７】
投影光学系を介してパターン像を物体に投影転写する露光装置において、
前記投影光学系内の一部の光学部材を前記可動物体として、該光学部材の位置を調整するため、請求項９〜１６の何れか一項に記載の位置調整装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１】
位置調整対象としての可動物体を駆動する駆動手段と、所定のリファレンスを有する被計測手段に対する相対位置を光学的に計測する計測手段とを備え、該被計測手段及び該計測手段の一方が前記可動物体に取り付けられ、該計測手段による計測結果に従って前記可動物体の位置を調整する位置調整装置の制御方法であって、
前記リファレンスの位置を前記計測手段で事前に計測して該計測結果を記憶手段に記録データとして記憶する事前計測記憶ステップと、
システムリセットが発生した時に実行されるリセットステップとを備え、
前記リセットステップは、
前記計測手段を初期化する初期化ステップと、
前記記憶手段に記憶された記録データに基づいて原点位置のドリフト量を算出するドリフト量算出ステップと、
前記リファレンスの位置を前記計測手段で計測する計測ステップと、
並びに前記計測ステップで計測された計測結果及び前記ドリフト量算出ステップで算出されたドリフト量に相当する原点オフセットに基づいて前記可動物体の位置を調整する位置調整ステップと
を含むことを特徴とする位置調整装置の制御方法。
【請求項２】
位置調整対象としての可動物体を駆動する駆動手段と、所定のリファレンスを有する被計測手段に対する相対位置を光学的に計測する計測手段とを備え、該被計測手段及び該計測手段の一方が前記可動物体に取り付けられ、前記リファレンスの位置を該計測手段により計測した位置を非同期原点とし、該非同期原点を計測した後の指定位相に係る該計測手段の計測信号の出力時における位置を同期原点とし、該同期原点を基準として前記可動物体の位置を調整する位置調整装置の制御方法であって、
前記リファレンスの位置を前記計測手段で事前に計測して該計測結果を記憶手段に記録データとして記憶する事前計測記憶ステップと、
システムリセットが発生した時に実行されるリセットステップとを備え、
前記リセットステップは、
前記計測手段を初期化する初期化ステップと、
前記リファレンスの位置を前記計測手段で計測する計測ステップと、
前記記憶手段に記憶された記録データに基づいて、前記非同期原点の位置のドリフト量を算出するドリフト量算出ステップと、
前記ドリフト量算出ステップで算出された前記ドリフト量が予め決められた所定の閾値を越えるか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップで越えると判断された場合に、前記記録データに基づく非同期原点の位置を基準として前記指定位相を最適化する最適化ステップと、
前記最適化ステップで求められた指定位相及び最適化前の指定位相に基づき原点オフセットを算出するオフセット算出ステップと、
前記計測ステップで計測された非同期原点及び最適化後の指定位相により定まる同期原点、並びに前記オフセット算出ステップで算出された原点オフセットに基づいて、前記可動物体の位置を調整する位置調整ステップと
を含むことを特徴とする位置調整装置の制御方法。
【請求項３】
前記位置調整装置の周囲の環境を計測して所定の条件に適合する場合を環境正常モード、適合しない場合を環境異常モードとする環境モード設定ステップを備え、
前記記録データを前記記憶手段に記憶する際に、当該計測時において前記環境モード設定ステップの判断結果が異常モードである場合に該異常を示す情報を該記録データに関連付けて異常データとして記憶し、
前記ドリフト量算出ステップでは、前記記憶手段に記憶された記録データのうち前記異常データを除外した記録データを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置調整装置の制御方法。
【請求項４】
前記環境モード設定ステップが環境異常モードを設定している場合であって前記システムリセットが発生した場合に原点異常モードを、前記環境モード判断ステップが環境正常モードを設定している場合であって前記システムリセットが発生した場合に原点正常モードを設定する原点モード設定ステップを更に備え、
前記記録データを前記記憶手段に記憶する際に、前記原点モード設定ステップの判断結果が異常モードである場合には、該異常を示す情報を該記録データに関連付けて異常データとして記憶することを特徴とする請求項３に記載の位置調整装置の制御方法。
【請求項５】
前記ドリフト量算出ステップでは、前記記憶手段に記憶された記録データ又は前記異常データがある場合には該異常データを除外した記録データのうち、最新の記録データを用いることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の位置調整装置の制御方法。
【請求項６】
前記ドリフト量算出ステップは、前記記憶手段に記憶された複数の記録データ又は前記異常データがある場合には該異常データを除外した複数の記録データに基づいて、原点位置のドリフト量の推移に関する近似式を算出し、該近似式から現在時点における原点位置のドリフト量を予測する予測ステップを含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の位置調整装置の制御方法。
【請求項７】
前記ドリフト量予測ステップでは、前記近似式として１次近似式を用い、該１次近似式に関する前記記録データの分散が予め決められた規定値未満である場合に、該１次近似式を用いて前記ドリフト量を予測することを特徴とする請求項６に記載の位置調整装置の制御方法。
【請求項８】
前記ドリフト量予測ステップでは、前記近似式としてフーリエ展開式を用い、該フーリエ展開式に周期性が認められる場合に、該フーリエ展開式を用いて前記ドリフト量を予測することを特徴とする請求項６に記載の位置調整装置の制御方法。
【請求項９】
位置調整対象としての可動物体を駆動する駆動手段と、所定のリファレンスを有する被計測手段に対する相対位置を光学的に計測する計測手段とを備え、該被計測手段及び該計測手段の一方が前記可動物体に取り付けられ、該計測手段による計測結果に従って前記可動物体の位置を調整する位置調整装置であって、
前記リファレンスの位置を前記計測手段で事前に計測して該計測結果を記憶手段に記録データとして記憶する事前計測記憶手段と、
システムリセットが発生した時に、前記計測手段を初期化し、前記記憶手段に記憶された記録データに基づいて原点位置のドリフト量を算出するドリフト量算出手段と、
前記リファレンスの位置を前記計測手段で計測し、当該計測結果及び前記ドリフト量算出手段で算出されたドリフト量に基づいて、前記可動物体の位置を調整する位置調整手段と
を備えることを特徴とする位置調整装置。
【請求項１０】
位置調整対象としての可動物体を駆動する駆動手段と、所定のリファレンスを有する被計測手段に対する相対位置を光学的に計測する計測手段とを備え、該被計測手段及び該計測手段の一方が前記可動物体に取り付けられ、前記リファレンスの位置を該計測手段により計測した位置を非同期原点とし、該非同期原点を計測した後の指定位相に係る該計測手段の計測信号の出力時における位置を同期原点とし、該同期原点を基準として前記可動物体の位置を調整する位置調整装置であって、
前記リファレンスの位置を前記計測手段で事前に計測して該計測結果を記憶手段に記録データとして記憶する事前計測記憶手段と、
システムリセットが発生した時に、前記計測手段を初期化し、前記リファレンスの位置を前記計測手段で計測し、前記記憶手段に記憶された記録データに基づいて前記非同期原点の位置のドリフト量を算出するドリフト量算出手段と、
前記ドリフト量算出手段により算出された前記ドリフト量が予め決められた所定の閾値を越えるか否かを判断し、越えると判断された場合に、前記記録データに基づく非同期原点の位置を基準として前記指定位相を最適化する最適化手段と、
前記最適化手段で求められた指定位相及び最適化前の指定位相に基づき原点オフセットを算出し、前記計測された非同期原点及び最適化後の指定位相により定まる同期原点、並びに前記原点オフセットに基づいて、前記可動物体の位置を調整する位置調整手段と
を備えることを特徴とする位置調整装置。
【請求項１１】
前記位置調整装置の周囲の環境を計測して所定の条件に適合する場合を環境正常モード、適合しない場合を環境異常モードとする環境モード設定手段を備え、
前記記録データを前記記憶手段に記憶する際に、当該計測時において前記環境モード設定手段の判断結果が異常モードである場合に該異常を示す情報を該記録データに関連付けて異常データとして記憶し、
前記ドリフト量算出手段は、前記記憶手段に記憶された記録データのうち、前記異常データを除外した記録データを用いることを特徴とする請求項９又は１０に記載の位置調整装置。
【請求項１２】
前記環境モード設定手段が環境異常モードを設定している場合であって前記システムリセットが発生した場合に原点異常モードを、前記環境モード設定手段が環境正常モードを設定している場合であって前記システムリセットが発生した場合に原点正常モードを設定する原点モード設定手段を更に備え、
前記記録データを前記記憶手段に記憶する際に、前記原点モード設定手段の判断結果が異常モードである場合には、該異常を示す情報を該記録データに関連付けて異常データとして記憶することを特徴とする請求項１１に記載の位置調整装置。
【請求項１３】
前記ドリフト量算出手段は、前記記憶手段に記憶された記録データ又は前記異常データがある場合には該異常データを除外した記録データのうち、最新の記録データを用いることを特徴とする請求項９〜１２の何れか一項に記載の位置調整装置。
【請求項１４】
前記ドリフト量算出手段は、前記記憶手段に記憶された複数の記録データ又は前記異常データがある場合には該異常データを除外した複数の記録データに基づいて、原点位置のドリフト量の推移に関する近似式を算出し、該近似式から現在時点における原点位置のドリフト量を予測するドリフト量予測手段を含むことを特徴とする請求項９〜１２の何れか一項に記載の位置調整装置。
【請求項１５】
前記ドリフト量予測手段は、前記近似式として１次近似式を用い、該１次近似式に関する前記記録データの分散が予め決められた規定値未満である場合に、該１次近似式を用いて前記ドリフト量を予測することを特徴とする請求項１４に記載の位置調整装置。
【請求項１６】
前記ドリフト量予測手段は、前記近似式としてフーリエ展開式を用い、該フーリエ展開式に周期性が認められる場合に、該フーリエ展開式を用いて前記ドリフト量を予測することを特徴とする請求項１４に記載の位置調整装置。
【請求項１７】
投影光学系を介してパターン像を物体に投影転写する露光装置において、
前記投影光学系内の一部の光学部材を前記可動物体として、該光学部材の位置を調整するため、請求項９〜１６の何れか一項に記載の位置調整装置を備えることを特徴とする露光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００６−２１０８５８（Ｐ２００６−２１０８５８Ａ）
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４９５３９（Ｐ２００５−４９５３９）
【出願日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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