露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法
【課題】十分に高精度なパターンの重ね合わせ（位置合わせ）を実現する。
【解決手段】パターンＰＡを非走査方向（Ｘ軸方向）に関して複数の部分パターンＰＡａ，ＰＡｂに分割し、部分パターンＰＡａ，ＰＡｂの像（部分像）のそれぞれについて像の形成状態を調整するとともに、部分像のうちの互いに隣接する部分像を繋ぎ合わせて、ウエハＷ上に形成する。この場合、パターン全体の像を一度の露光で物体上に形成する場合に比べて、複数の部分パターンの像それぞれの形成状態がより最適となるように調整できる。この結果、十分に高精度なパターンの重ね合わせ（位置合わせ）を実現することが可能となる。
【解決手段】パターンＰＡを非走査方向（Ｘ軸方向）に関して複数の部分パターンＰＡａ，ＰＡｂに分割し、部分パターンＰＡａ，ＰＡｂの像（部分像）のそれぞれについて像の形成状態を調整するとともに、部分像のうちの互いに隣接する部分像を繋ぎ合わせて、ウエハＷ上に形成する。この場合、パターン全体の像を一度の露光で物体上に形成する場合に比べて、複数の部分パターンの像それぞれの形成状態がより最適となるように調整できる。この結果、十分に高精度なパターンの重ね合わせ（位置合わせ）を実現することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイスの製造におけるリソグラフィ工程で用いられる露光方法及び露光装置、並びに前記露光方法を利用するデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイスの製造工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（スキャナ）などが、主として用いられている。
【０００３】
この種の露光装置では、照明光を、レチクル（マスク）と投影光学系を介して感応剤（レジスト）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、ウエハと総称する）上に投射することにより、レチクルに形成されたパターン（デバイスパターン）がウエハ上に配列された複数のショット領域のそれぞれに転写される。特に半導体素子の場合、ウエハ上に数十層ものパターンが重ね合わせて形成されるため、各層間でのパターン（デバイスパターン）の高い重ね合わせ精度（位置合わせ精度）が要求される。
【０００４】
そこで、露光工程では、ウエハの位置合わせ（ウエハアライメント）のため、近年では、一部の複数のアライメントマークの位置情報の検出結果を用いて所定の統計演算を行い、全てのショット領域の配列座標、又はショット領域の配列座標に加えて各ショットの倍率を含む変形量を高精度に求めるエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式が、広く採用されている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）。
【０００５】
近年では、何十もの工程毎に、解像力を備える露光装置、量産性を備える露光装置等、適当な露光装置を混ぜ合わせて使用するミックスアンドマッチと呼ばれる露光装置の使用法が多く採用されている。ここで、ウエハ上に投影されるパターンの像（投影像）の歪みは、通常、露光装置間（号機間）で異なる。この一方、デバイスパターンは次第に微細化しており、要求される重ね合わせ精度（位置合わせ精度）は、年々厳しくなっている。このため、ミックスアンドマッチを採用した場合などにも、微細パターンの重ね合わせ精度を向上させることができる、新たな技術の出現が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，２４３，１９５号明細書
【特許文献２】米国特許第６，８７６，９４６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の事情の下でなされたもので、第１の観点からすると、エネルギビームを物体に照射し、所定のパターンの像を前記物体上に形成する露光方法であって、
所定の走査方向に直交する非走査方向に関して前記パターンが少なくとも２分割された複数の部分パターンの像のそれぞれに対して前記物体を前記走査方向に走査することを、前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整しながら少なくとも２回繰り返し、前記複数の部分パターンの像が繋ぎ合わされた前記パターンの像を物体上に形成する露光方法である。
【０００８】
これによれば、パターン全体の像を一度の露光で物体上に形成する場合に比べて、複数の部分パターンの像それぞれの形成状態がより最適となるように調整できるので、結果的に十分に高精度なパターンの重ね合わせ（位置合わせ）を実現することが可能となる。
【０００９】
本発明は、第２の観点からすると、本発明の露光方法により、物体上にパターンを形成することと；前記パターンが形成された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法である。
【００１０】
本発明は、第３の観点からすると、エネルギビームを物体に照射し、所定のパターンの像を前記物体上に形成する露光装置であって、物体を保持して少なくとも所定の走査方向に移動する移動体と；前記物体が前記移動体に保持されたままの状態で、前記走査方向に直交する非走査方向に関して前記パターンが少なくとも２分割された複数の部分パターンの像のそれぞれに対して前記物体を前記走査方向に前記移動体を介して走査することを、前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整しながら少なくとも２回繰り返し、前記複数の部分パターンの像が繋ぎ合わされた前記パターンの像を物体上に形成する制御系と；を備える露光装置である。
【００１１】
これによれば、制御系は、非走査方向に関してパターンが少なくとも２分割された複数の部分パターンの像のそれぞれに対して物体を走査方向に走査することを、部分パターンの像それぞれについて物体上での形成状態を調整しながら少なくとも２回繰り返し、複数の部分パターンの像が繋ぎ合わされた前記パターンの像を物体上に形成する。このため、パターン全体の像を一度の露光で物体上に形成する場合に比べて、複数の部分パターンの像それぞれの形成状態がより最適となるように調整できるので、結果的に十分に高精度なパターンの重ね合わせ（位置合わせ）を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の露光装置の概略的な構成を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は可変スリットの概略構成を示す図、図２（Ｂ）は第１の実施形態における可変スリット装置の一使用状態を示す図、図２（Ｃ）はレチクル上の照明領域に照射される照明光の強度分布（照明領域内の照度分布）を示す図である。
【図３】図３（Ａ）は第１の実施形態におけるテストレチクルの一例を示す平面図、図３（Ｂ）は投影像の歪みの記述方法を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）はウエハ上に転写された計測用マークの一例を示す図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の計測マークの検出結果から求められる像歪みデータを示す図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｄ）は、第１の実施形態における分割露光法を説明するための図（その１）である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は、第１の実施形態における分割露光法を説明するための図（その２）である。
【図７】第２の実施形態におけるテストレチクルの一例を示す平面図である。
【図８】計測マークの検出結果から求められる像歪みデータを示す図である。
【図９】図９（Ａ）は変形例における可変スリット装置の使用状態を示す図、図９（Ｂ）はレチクル上の照明領域に照射される照明光の強度分布（照明領域内の照度分布）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図６（Ｄ）に基づいて説明する。
【００１４】
図１には、本発明の一実施形態の露光装置１００の概略的な構成が示されている。露光装置１００は、投影像の歪みを調整する機能を有するステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（以下、特に必要がない限り、単に、露光装置と呼ぶ）である。後述するように、本実施形態では投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される走査方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
【００１５】
露光装置１００は、光源１９及び照明光学系１０を含む照明系ＩＯＰ、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルステージＲＳＴを駆動するレチクルステージ駆動系２２、レチクルＲに形成されたパターンを感応剤（レジスト）が塗布されたウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持して水平面（ＸＹ平面）内を移動するウエハステージＷＳＴ、ウエハステージＷＳＴを駆動するウエハステージ駆動系２４、及びこれらの制御系等を備えている。
【００１６】
光源としては、一例として真空紫外域（波長２００ｎｍ〜１７０ｎｍ）の光を発するパルス光源であるＡｒＦエキシマレーザ（出力波長１９３ｎｍ）が用いられている。
【００１７】
照明光学系１０は、所定の位置関係で配置された、ビーム整形光学系２１、エネルギ粗調器２０、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）２３、照明系開口絞り板２５、ビームスプリッタ２６、第１リレーレンズ２８Ａ、第２リレーレンズ２８Ｂ、レチクルブラインド３０Ａ、可変スリット装置４０、光路折り曲げ用のミラーＭ及びコンデンサレンズ３３等を含む。なお、オプティカル・インテグレータとしては、フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ、又は回折光学素子などが用いられるが、図１ではフライアイレンズを用いているので、以下では「フライアイレンズ」とも呼ぶ。
【００１８】
エネルギ粗調器２０は、光源１９から入射したレーザビームＬＢの断面形状を整形するビーム整形光学系２１後方のレーザビームＬＢの光路上に配置され、回転板（レボルバ）３４の周囲に透過率（＝１−減光率）の異なる複数個（例えば６個）のＮＤフィルタ（図１ではそのうちの２個のＮＤフィルタが示されている）を配置し、回転板３４を駆動モータ３８で回転させることにより、入射するレーザビームＬＢに対する透過率を１００％から複数段階で切り換えることができる。駆動モータ３８は、主制御装置５０によって制御される。なお、エネルギ粗調器２０を、複数個のＮＤフィルタを備えた２段のレボルバ、又は透過率の異なる複数のメッシュフィルタ等を備えた１段若しくは複数段のフィルタ交換部材により構成しても良い。
【００１９】
エネルギ粗調器２０の後方では、円板状部材から成る照明系開口絞り板２５がフライアイレンズ２３を介して配置されている。照明系開口絞り板２５には、ほぼ等角度間隔で、例えば通常の円形開口より成る開口絞り（通常絞り）、小さな円形開口より成りコヒーレンスファクタであるσ値を小さくするための開口絞り（小σ絞り）、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り、及び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置して成る変形開口絞り（図１ではこのうちの２種類の開口絞りのみが図示されている）等が配置されている。照明系開口絞り板２５は、主制御装置５０により制御されるモータ等の駆動装置４１により回転され、これによりいずれかの開口絞りが照明光ＩＬの光路上に選択的に設定される。
【００２０】
なお、本実施形態においては、照明系開口絞り板２５を用いて照明条件を変更しているが、照明条件を変更する光学素子（光学系）はこれに限らない。例えば米国特許６，５６３，５６７号明細書に開示されているような光学系を用いて照明条件を変更しても良い。
【００２１】
照明系開口絞り板２５後方の照明光ＩＬの光路上に、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリッタ２６が配置され、更にこの後方の光路上に、レチクルブラインド３０Ａ及び可変スリット装置４０を介在させて第１リレーレンズ２８Ａ及び第２リレーレンズ２８Ｂを含むリレー光学系が配置されている。
【００２２】
レチクルブラインド３０Ａは、レチクルＲのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、レチクルＲ上の照明領域ＩＡＲを規定する矩形開口が形成されている。レチクルブラインド３０Ａは、例えば２枚のＬ字のプレート部材を有しており、この２枚のプレート部材を駆動することで、矩形開口の大きさ及び形状を任意の矩形状に調整可能である。レチクルブラインド３０Ａの２枚のプレート部材は、主制御装置５０により制御される不図示のアクチュエータによって駆動される。
【００２３】
レチクルブラインド３０Ａの近傍に可変スリット装置４０が配置されている。可変スリット装置４０は、照明領域ＩＡＲ内の照明光ＩＬの強度分布（照度分布）を調整するために用いられる。この点については後述する。
【００２４】
第２リレーレンズ２８Ｂ後方の照明光ＩＬの光路上には、当該第２リレーレンズ２８Ｂを通過した照明光ＩＬをレチクルＲに向けて反射する折り曲げミラーＭが配置され、このミラーＭの後方の照明光ＩＬの光路上にコンデンサレンズ３３が配置されている。
【００２５】
一方、ビームスプリッタ２６の一方の面（表面）で反射された照明光ＩＬは、集光レンズ４４を介して光電変換素子より成るインテグレータセンサ４６で受光され、インテグレータセンサ４６の光電変換信号が、不図示のホールド回路及びＡ／Ｄ変換器などを介して出力ＤＳ（digit/pulse）として主制御装置５０に供給される。インテグレータセンサ４６としては、例えば真空紫外域で感度があり、且つ光源１９からのパルス光を検出するために高い応答周波数を有するＰＩＮ型のフォトダイオード等が使用できる。
【００２６】
従って、露光中には、インテグレータセンサ４６の出力信号よりレチクルＲを介して投影光学系ＰＬを通過する照明光ＩＬの光量がモニタされ、その光量に基づいて、投影光学系ＰＬを通過する光の全光量がより正確にモニタできるようになっている。
【００２７】
図２（Ａ）には、可変スリット装置４０の概略構成が示されている。可変スリット装置４０は、レチクルブラインド３０Ａで規定されるレチクルＲ上でＸ軸方向に伸びるスリッット状の照明領域ＩＡＲを必要に応じてさらに一部制限する装置である。ここで、照明領域ＩＡＲは、図１からも分かるように、ＸＹ平面に平行な面内の領域であり、可変スリット装置４０の一部を構成する一対の可動ブラインド３０Ｂ１，３０Ｂ２等が配置されるＸＺ平面に直交しているが、ここでは説明の便宜上から照明領域ＩＡＲが、ＸＺ平面に平行な領域として描かれている。照明光ＩＬは、折り曲げミラーＭによってその光路が垂直に折り曲げられるので、このような表現方法を採用しても特に支障はない。
【００２８】
照明領域ＩＡＲは、その長さ（Ｘ軸方向に関する長さ）はＤ、幅（Ｙ軸方向に関する長さ）はＷである。可変スリット装置４０は、一対の可動ブラインド３０Ｂ１，３０Ｂ２と、可動ブラインド３０Ｂ１，３０Ｂ２の駆動装置３５１，３５２、照明領域ＩＡＲの一長辺に沿って（Ｘ軸方向に）配列された複数のブレード４２ｋ（ｋ＝１〜Ｋ、本実施形態ではＫ＝４２）、複数のブレード４２ｋのそれぞれを照明領域ＩＡＲの短辺方向に対応する方向（Ｚ軸方向）に駆動するアクチュエータ（不図示）等と、を有する。
【００２９】
一対の可動ブラインド３０Ｂ１，３０Ｂ２は、照明領域ＩＡＲの長さＤに対応する長さより長く、幅Ｗに対応する幅より狭いプレート部材から成り、レチクルＲ（のパターン面）上の照明領域ＩＡＲに共役な領域を照明領域ＩＡＲの短辺方向に対応する方向（Ｚ軸方向）に挟んで配置され、それぞれ、駆動装置３５１，３５２によって、照明領域ＩＡＲの短辺方向に対応する方向（Ｚ軸方向）に往復駆動される。一対の可動ブラインド３０Ｂ１，３０Ｂ２は、主制御装置５０により、駆動装置３５１，３５２を介して駆動され、例えば、走査露光の開始時及び終了時に照明領域ＩＡＲを更に制限することによって、不要な露光を防止する。
【００３０】
複数のブレード４２ｋは、照明領域ＩＡＲと共役な領域の−Ｚ側に配置され、アクチュエータ（不図示）により、照明領域ＩＡＲの短辺方向に対応する方向（Ｚ軸方向）に個別に駆動され、照明領域ＩＡＲ（に照射される照明光ＩＬ）を部分的に遮光する。例えば図２（Ｂ）に示されるように、ブレード４２２３〜４２４２を、−Ｚ側の移動限界位置近傍に位置させたまま、ブレード４２１〜４２２０を＋Ｚ側の移動限界位置近傍まで駆動し、残りのブレード４２２１、４２２２を、それぞれ照明領域ＩＡＲの２／３、１／３を覆う位置に位置決めすることにより、照明領域ＩＡＲ（及びこれと共役な領域）における照明光ＩＬの強度（すなわち照度）の分布は、図２（Ｃ）に示される曲線ｗａのようになる。ここで、曲線ｗａの台形部分の−Ｘ側の傾斜部は、レチクルブラインド３０Ａが、レチクルＲのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置されていることから形成され、曲線ｗａの台形部分の＋Ｘ側の傾斜部は、ブレード４２２１、４２２２の位置調整の結果として形成されている。
【００３１】
ブレード４２１〜４２４２の配置を、図２（Ｂ）と光軸ＡＸを中心として、左右対称に設定することで、照明領域ＩＡＲにおける照度の分布は、図２（Ｃ）に示される曲線ｗｂのようになる。
【００３２】
ここで、可変スリット装置４０として、例えば米国特許第５，８９５，７３７号明細書に開示される可調節スリット装置と同様の構成の装置を用いることもできるし、あるいは米国特許出願公開第２００９／００７３４０４号明細書に開示される可変スリット装置と同様の構成の装置を用いることもできる。後者の米国特許出願公開第２００９／００７３４０４号明細書に開示される可変スリット装置では、複数のブレード４２ｋと同様のブレードを含む第１、第２形状設定部が、本実施形態におけるレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲに共役な領域の＋Ｚ側、−Ｚ側にそれぞれ配置される。
【００３３】
図１に戻り、レチクルステージＲＳＴは、照明系の下方に配置されている。ここで、レチクルステージＲＳＴ上には、パターンが形成されたレチクルＲが例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ駆動系２２により、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能で、且つ走査方向（Ｙ軸方向）に所定のストローク範囲で所定の走査速度で駆動可能である。
【００３４】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置はレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報は主制御装置５０に送られ、該主制御装置５０では、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動系２２を介してレチクルステージＲＳＴを駆動（位置制御）する。
【００３５】
投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向とされている。投影光学系ＰＬとしては、例えば、レンズ鏡筒３２の内部に光軸ＡＸ方向に沿って所定間隔で配置され、保持された複数枚のレンズエレメント２７、２９、３３、３１を含む両側テレセントリックな屈折光学系が用いられている。投影光学系ＰＬの投影倍率はβ（βは、例えば、１／４、あるいは１／５）である。このため、照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによってレチクルＲが照明されると、その照明光ＩＬの照射領域（照明領域）ＩＡＲ内のレチクルＲのパターンの像が、投影光学系ＰＬにより縮小されてレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上に投影される。そして、ウエハＷ上の上記照明領域ＩＡＲと共役な領域（露光領域）に、パターンの縮小像（部分倒立像）が形成される（レジストにパターンの潜像が形成される）。
【００３６】
露光装置１００には、投影光学系ＰＬの結像特性、例えば諸収差を補正する結像特性補正装置が設けられている。投影光学系ＰＬの結像特性としては球面収差（結像位置の収差）、コマ収差（倍率の収差）、非点収差、像面湾曲、歪曲収差（ディストーション）等があり、結像特性補正装置は、これらの諸収差を補正する機能を有しているが、以下の説明においては、説明の簡略化のため、主として、投影光学系ＰＬによるレチクルＲのパターンの投影像の歪みに関する（ディストーション、原理上は倍率の収差も含む）の補正を行なうものとする。
【００３７】
結像特性補正装置は、ウエハＷ上の先行する特定レイヤ（例えば前レイヤ）のショット領域（区画領域）に転写されたパターンの歪みに合わせてレチクルＲのパターンの投影像を歪ませる働きをもつ。
【００３８】
図１において、投影光学系ＰＬを構成する、レチクルＲに最も近いレンズエレメント２７は支持部材２８に固定され、レンズエレメント２７に続くレンズエレメント２９，３３，３１，…は投影光学系ＰＬのレンズ鏡筒３２に固定されている。支持部材２８は、伸縮自在の複数（ここでは３つ）の駆動素子、例えばピエゾ素子１１ａ、１１ｂ、１１ｃ（但し、図１では紙面奥側の駆動素子１１ｃは図示せず）を介して投影光学系ＰＬのレンズ鏡筒３２と連結されている。駆動素子１１ａ、１１ｂ、１１ｃに印加される駆動電圧が結像特性制御部１２によって独立して制御され、これによって、レンズエレメント２７が光軸ＡＸに直交する面に対して任意に傾斜及び光軸ＡＸ方向に移動可能な構成となっている。各駆動素子によるレンズエレメント２７の駆動量は不図示の位置センサにより厳密に測定され、その位置はサーボ制御により目標値に保たれるようになっている。本実施形態では、結像特性制御部１２、及び該結像特性制御部１２によってその位置及び／又は姿勢が制御されるレンズエレメント２７等を含んで結像特性補正装置が構成されている。なお、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとはレンズエレメント２９等の固定のレンズエレメントの共通の光軸を指すものとする。
【００３９】
ここで、上述の結像特性補正装置では、説明の便宜上から、レンズエレメント２７のみが、移動可能である場合について説明したが、実際には、投影光学系ＰＬでは、複数枚のレンズエレメント、あるいはレンズ群が、上記レンズエレメント２７と同様にして移動可能に構成されている。
【００４０】
ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの図１における下方に配置されている。ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハホルダ９が設けられている。ウエハホルダ９上にはウエハＷが真空吸着等により保持されている。
【００４１】
ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ等を含むウエハステージ駆動系２４により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｚ軸方向、Ｚ軸回りの回転方向（θｚ方向）、Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向）に微小駆動される。従って、ウエハホルダ９は、ウエハステージ駆動系２４により、投影光学系ＰＬの最良結像面に対し、任意方向に傾斜可能で、かつ光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）に微動が可能で、さらに光軸ＡＸに平行なＺ軸回りに回転可能に構成されている。なお、ウエハステージＷＳＴに代えて、ＸＹ平面内で移動（θｚ方向の回転を含む）可能なステージと、該ステージ上でウエハホルダ９を保持してＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向に微動可能なテーブルとを用いることとしても良い。
【００４２】
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（ヨーイング（θｚ方向の回転）を含む）及びＸＹ平面に対する傾斜（ピッチング（θｘ方向の回転）及びローリング（θｙ方向の回転））はウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」と呼ぶ）１８によって、移動鏡１７を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は主制御装置５０に送られ、主制御装置５０では、その位置情報（又は速度情報）に基づいてウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）をウエハステージ駆動系２４を介して制御する。
【００４３】
また、ウエハステージＷＳＴ上には、基準マーク板ＦＭが固定されている。基準マーク板ＦＭの表面は、ウエハＷの表面とほぼ同一高さに設定されている。基準マーク板ＦＭの表面には、レチクルアライメント用の第１基準マーク及び後述するアライメント系のベースライン計測用の第２基準マークなどが所定の位置関係で形成されている。
【００４４】
投影光学系ＰＬの側面には、ウエハＷ上の各ショット領域に付設されたアライメントマーク（ウエハマーク）及び基準マーク板ＦＭ上の第２基準マークを検出するためのアライメント系８が設けられている。アライメント系８としては、例えば、画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント系８の検出結果は、アライメント信号処理系（不図示）を介して主制御装置５０に送られる。
【００４５】
また、投影光学系ＰＬの下端部の近傍には、前述の露光領域内及びその近傍の複数の検出点におけるウエハＷのＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）を検出する多点焦点位置検出系（１３，１４）が設けられている。多点焦点位置検出系として、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示される斜入射方式の検出系が用いられている。多点焦点位置検出系は、投影光学系ＰＬの最良結像面に向けて結像光束を光軸ＡＸに対して斜めに射出する照射光学系１３と、ウエハＷの表面からの反射光束をスリットを介して受光する受光光学系１４と、を含む。多点焦点位置検出系（１３、１４）で検出されるウエハの面位置情報は、主制御装置５０に供給される。
【００４６】
この他、露光装置１００には、レチクルステージＲＳＴの上方に、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示されるような一対のレチクルアライメント系（図示省略）が設けられている。レチクルアライメント系は、一例として照明光ＩＬと同じ波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から構成されている。レチクルアライメント系の検出信号は、不図示のアライメント信号処理系を介して主制御装置５０に供給される。
【００４７】
主制御装置５０は、例えば、マイクロコンピュータ（あるいはワークステーション）から構成され、露光装置１００の構成各部を統括制御する。
【００４８】
次に、本実施形態の露光装置１００において行われるパターンの投影像の歪み（ディストーション）の計測について説明する。
【００４９】
投影像の歪み（ディストーション）の計測は、テストレチクルを用いたウエハの露光（テスト露光）、ウエハ上に転写された像（転写像）の検出、及びその検出結果を用いた像歪みデータ（ディストーション・データ）の作成を含む。
【００５０】
露光装置１００などの走査型露光装置では、例えば図３（Ａ）に示されるテストレチクルＲ１が用いられる。テストレチクルＲ１は、その中央部に、幅Ｄ及び長さＷのパターン領域ＰＡ１を有する。ここで、幅Ｄ及び長さＷは、それぞれ、照明領域ＩＡＲの長さＤ及び幅Ｗ（図２（Ａ）参照）に等しい。パターン領域ＰＡ１内には、テストレチクルＲ１の中心（レチクルセンタ）を中心として、ＸＹ２次元方向に所定間隔ΔｄでＩ１×Ｊ１個、例えば３×１３個の計測用マークＭｉｊ（ｉ＝１〜Ｉ１，ｊ＝１〜Ｊ１）が、形成されている。
【００５１】
オペレータ等からのテスト露光の指示（ディストーション計測指示）に応じて、露光装置１００が備える主制御装置５０により、以下の手順で、テスト露光が実行される。
【００５２】
主制御装置５０は、レチクル搬送系（不図示）を介してテストレチクルＲ１をレチクルステージＲＳＴ上にロードする。ロード後、主制御装置５０は、レチクルアライメントを行う。これにより、テストレチクルＲ１の中心（レチクルセンタ）が投影光学系ＰＬの光軸にほぼ一致すると同時に、テストレチクルＲ１の向きもレチクル干渉計１６の測長軸によって規定される基準座標軸に平行になるようレチクルステージＲＳＴが位置決めされる。さらに、主制御装置５０は、照明領域ＩＡＲがテストレチクルＲ１のパターン領域ＰＡ１に一致するように、照明光学系１０内のレチクルブラインド３０Ａの開口の大きさ及び位置を調整する。このとき、可変スリット装置４０の全てのブレード４２ｋ（ｋ＝１〜４２）が、−Ｚ側の移動限界位置近傍に位置しており、照明領域ＩＡＲの遮光はされていない。
【００５３】
次に、主制御装置５０は、ウエハ搬送系（不図示）を用いて、テスト用ウエハＷをウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ９）上にロードする。ロード後、主制御装置５０は、ウエハ干渉計１８の計測値をリセットする。
【００５４】
リセット後、主制御装置５０は、テスト露光を開始する。主制御装置５０は、ウエハ干渉計１８の計測結果をモニタしつつウエハステージ駆動系２４を介してウエハステージＷＳＴを駆動して、ウエハＷ上の第１ショット領域（の中心）が投影光学系ＰＬの光軸にほぼ一致するようウエハステージＷＳＴを位置決めする。位置決め後、主制御装置５０は、テストレチクルＲ１のパターン領域ＰＡ１のパターンを、静止露光により、第１ショット領域内に転写する。これにより、テストレチクルＲ１を用いた第１の露光条件下での露光が終了する。
【００５５】
主制御装置５０は、予め定められた手順に従って露光条件、例えば照明条件等を変更する。主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴをステップ駆動して、ウエハＷ上の第２ショット領域（の中心）が投影光学系ＰＬの光軸にほぼ一致するようウエハステージＷＳＴを位置決めする。位置決め後、主制御装置５０は、変更後の第２の露光条件下で、上と同様に、パターン領域ＰＡ１のパターンを、静止露光により、第２ショット領域内に転写する。
【００５６】
主制御装置５０は、第３ショット領域以降についても同様にパターンを転写する。
【００５７】
全ての露光条件下でテストレチクルＲ１のパターンがテスト用ウエハＷ上に転写されると（テスト露光が終了すると）、主制御装置５０に接続されたディスプレイ（不図示）上にその旨が表示される。
【００５８】
次に、オペレータ等から主制御装置５０に接続された入力装置（不図示）を介してテスト用ウエハＷの現像が指示されると、主制御装置５０からの指示に応じ、ウエハ搬送系（不図示）によりウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ９）上のテスト用ウエハＷが不図示のコータ・ディベロッパ（Ｃ／Ｄ）に搬送される。搬送後、Ｃ／Ｄ（不図示）によりテスト用ウエハＷが現像され、例えば図４（Ａ）に示されるように、テスト用ウエハＷ上にテストレチクルＲ１のパターンに対応するレジスト像（レジストパターン）が形成される。図４（Ａ）には、テストレチクルＲ１のパターンに対応するレジスト像に歪みが生じた場合のテスト用ウエハＷ上に形成された計測用マークＭｉｊ同士を結ぶ線が実線で示され、テストレチクルＲ１のパターンに対応するレジスト像に歪みが生じなかった場合のテスト用ウエハＷ上に形成された計測用マークＭｉｊ同士を結ぶ線が点線で示されている。
【００５９】
そして、オペレータ等から入力装置（不図示）を介してテスト用ウエハＷ上に形成された計測用マークＭｉｊ（ｉ＝１〜Ｉ１，ｊ＝１〜Ｊ１）の検出が指示されると、主制御装置５０は、現像されたテスト用ウエハＷをウエハ搬送系（不図示）に指示を与えて再びウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ９）上にロードする。ロード後、主制御装置５０は、ウエハ干渉計１８の計測結果をモニタしつつウエハステージ駆動系２４を介してウエハステージＷＳＴを駆動し、アライメント系８を用いて、テスト用ウエハＷ上の第１ショット領域内に形成された計測用マークＭｉｊのレジスト像を順次検出する。主制御装置５０は、計測用マークＭｉｊのレジスト像の検出結果と、各レジスト像検出時のウエハ干渉計１８の計測値とを用いて、計測用マークＭｉｊのレジスト像のステージ座標系上における位置を順次演算し、それらの演算結果を内部メモリ（不図示）に記憶する。
【００６０】
主制御装置５０は、上と同様に、その他のショット領域に形成された計測用マークＭｉｊのレジスト像を検出し、それらのステージ座標系上における位置を演算し、内部メモリ（不図示）に記憶する。
【００６１】
このようにして、全ての露光条件の下で形成された計測用マークＭｉｊのレジスト像の位置が内部メモリ（不図示）に記憶され、計測用マークＭｉｊの検出が終了する。
【００６２】
次に、主制御装置５０は、内部メモリ（不図示）に記憶された計測用マークＭｉｊのレジスト像の位置を、各ショット領域の基準点、例えばショット領域の中心点を原点とする理想的な座標系（ショット座標系）における座標データにそれぞれ変換する。そして、主制御装置５０は、各計測用マークＭｉｊのレジスト像の座標データと対応するレジスト像の設計上の位置座標との差に基づいて、各計測用マークＭｉｊのレジスト像の位置ずれ量を、ショット領域毎（すなわち、露光条件毎）に求める。
【００６３】
主制御装置５０は、さらに、必要に応じ、上で求められたレジスト像の位置ずれ量を補正処理する。すなわち、主制御装置５０は、レジスト像の位置ずれ量から、所定の許容値を超える異常値データを除去し、除去後の位置ずれ量の平均を求め、それをセンタ・シフト量として全ての位置ずれ量から除去する（センタ・シフト補正）。さらに、主制御装置５０は、センタ・シフト補正された位置ずれ量からレチクル製造誤差（パターン描画誤差などを含む）を除去する（レチクル製造誤差補正）。さらに、主制御装置５０は、レチクル製造誤差が補正された位置ずれ量からアライメントマーク製造誤差を除去する（アライメントマーク製造誤差補正）。さらに、主制御装置５０は、アライメントマーク製造誤差を補正した位置ずれ量からレチクルローテーション量を算出して除去する（レチクルローテーション補正）。
【００６４】
このようにして得られた位置ずれ量のデータを、以下の説明においては、像歪みデータと呼ぶ。最後に、主制御装置５０は、この像歪みデータを露光条件毎に求め、主制御装置５０に接続された記憶装置（不図示）内のデータベースに登録する。
【００６５】
なお、投影光学系ＰＬの結像特性は経時的に変化し得るため、露光装置１００では、定期的に、投影像の歪み（像歪みデータの作成）を行うこととする。
【００６６】
前述の如く、投影像の歪みは、図３（Ａ）に示されるテストレチクルＲ１のパターン領域ＰＡ１内の各計測用マークＭｉｊのレジスト像の位置ずれ量、すなわち、パターン領域ＰＡ１の投影光学系ＰＬによる像が形成される像面内の複数の離散点における、上記レジスト像に対応する投影像の位置ずれ量として与えられる。以下の説明では、像面上における上記複数の離散点を、便宜上、計測用マークと同一の符号を用いて、Ｍｉｊと表記する。離散点Ｍｉｊの像面内でのＸ，Ｙ位置はＸｊ，Ｙｉである。（離散点Ｍｉｊでの）投影像の歪みは、図３（Ｂ）に示されるように、像面内のベクトルｄＲｉｊ（＝（ｄＸｉｊ，ｄＹｉｊ））を用いて表される。従って、全離散点Ｍｉｊ（ｉ＝１〜Ｉ１，ｊ＝１〜Ｊ１）での投影像のずれｄＲｉｊにより、一例として図４（Ｂ）に示されるように、像面内における投影像の歪みが記述される。ここで、像面と呼んでいるのは、投影光学系ＰＬによるパターンの投影像が形成される面内の長さＬ1＝βＤ、幅Ｌ2＝βＷの像領域を指す。
【００６７】
本実施形態の露光装置１００では、十分に高い重ね合わせ精度（位置合わせ精度）でレチクルＲのパターンをウエハＷ上に形成するために、パターンを複数の部分パターンに分割し、部分パターンの像（部分像）のそれぞれについて形成状態（転写状態）を最適化してウエハ上に転写（形成）する分割露光法を、採用している。以下、分割露光法の詳細について説明する。
【００６８】
露光に先立って、上述の通り像歪みデータｄＲｉｊ（ｉ＝１〜Ｉ１，ｊ＝１〜Ｊ１）が得られているものとする。また、像歪みデータｄＲｉｊ（ｉ＝１〜Ｉ１，ｊ＝１〜Ｊ１）に対し、レチクルＲ上のパターン領域ＰＡ内のパターンを、図５（Ａ）に示されるように、部分パターンＰＡａ，ＰＡｂに２分割することとする。これに対応して、ウエハＷ上のショット領域Ｓは、２つの部分領域Ｓａ，Ｓｂに２分割される。なお、図５（Ａ）において、レチクルＲ側とウエハＷ側とで別々の照明領域ＩＡＲが存在するかのように図示されているが、これは、レチクルのパターンの倒立像がウエハＷ上に投影される様子を模式的に示したものである。図５（Ｂ）〜図５（Ｄ）、及び図６（Ａ）〜図６（Ｄ）においても同様である。
【００６９】
次に、実際の分割露光法の説明に先立って、レチクルＲのパターンのウエハＷ上への投影像の歪み補正に関する補足説明を行っておく。
【００７０】
前述の通り、露光装置１００では、結像特性補正装置の結像特性制御部１２を介してレンズエレメント２７を駆動することで、レチクルＲのパターンのウエハＷ上への投影像の歪みを補正することができる。ここで、レンズエレメント２７を駆動して補正することのできる投影像の歪みは、第１補正関数ΔＲ(1)（Ｘ，Ｙ）＝（ΔＸ(1)（Ｘ，Ｙ），ΔＹ(1)（Ｘ，Ｙ））を用いて記述されるものとする。
【００７１】
第１補正関数ΔＲ(1)（Ｘ，Ｙ）のＸ成分ΔＸ(1)（Ｘ，Ｙ）及びＹ成分ΔＹ(1)（Ｘ，Ｙ）は、次のように、ＸＹ座標の２変数多項式（ΣｍｎＫｍｎＹｍＸｎ，ΣｍｎＨｍｎＹｍＸｎ）を用いて与えることができる。
【００７２】
ΔＸ(1)（Ｘ，Ｙ）＝Ｋ00＋Ｋ10Ｙ1＋Ｋ01Ｘ1＋Ｋ20Ｙ2＋Ｋ11Ｙ1Ｘ1＋Ｋ02Ｘ2
＋Ｋ30Ｙ3＋Ｋ21Ｙ2Ｘ1＋Ｋ12Ｙ1Ｘ2＋Ｋ03Ｘ3＋Ｋ40Ｙ4＋Ｋ50Ｙ5＋Ｋ60Ｙ …（１）
ΔＹ(1)（Ｘ，Ｙ）＝Ｈ00＋Ｈ10Ｙ1＋Ｈ01Ｘ1＋Ｈ20Ｙ2＋Ｈ11Ｙ1Ｘ1＋Ｈ02Ｘ2
＋Ｈ30Ｙ3＋Ｈ21Ｙ2Ｘ1＋Ｈ12Ｙ1Ｘ2＋Ｈ03Ｘ3
＋Ｈ40Ｙ4＋Ｈ31Ｙ3Ｘ1＋Ｈ50Ｙ5＋Ｈ40Ｙ4Ｘ1＋Ｈ60Ｙ6＋Ｈ50Ｙ5Ｘ1 …（２）
ここで、各係数Ｋmn，Ｈmnと駆動対象のレンズとの関係は、予め定められており、各係数Ｋmn，Ｈmnの値が決定した式（１）及び式（２）は、投影像の歪みを補正するための可動レンズ等の各調整対象の具体的な調整内容、すなわち投影像の歪みの調整内容を記述する。
【００７３】
そこで、主制御装置５０は、先に求めた像歪みデータｄＲｉｊを用いて、最小自乗法等を適用して、式（１）及び式（２）中の係数Ｋmn，Ｈmnを決定する。ただし、２つの部分パターンＰＡａ，ＰＡｂのそれぞれについて投影像の歪みを補正するため、次の自乗誤差εａ，εｂが最小となるように、係数Ｋmn，Ｈmnの２通りの組を決定する。
【００７４】
εa＝Σij（ｄＲij−ΔＲ(1)（Ｘi，Ｙj））２ｗa（Ｘi／β） …（３ａ）
εb＝Σij（ｄＲij−ΔＲ(1)（Ｘi，Ｙj））２ｗb（Ｘi／β） …（３ｂ）
ここで、ｗａ（Ｘｉ／β），ｗｂ（Ｘｉ／β）は、可変スリット装置４０を用いてレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲに照射される照明光ＩＬの強度分布（照度分布）であり、それぞれ、部分パターンＰＡａ，ＰＡｂを照明する際の照度分布である（図２（Ｃ）参照）。最小自乗誤差εａ，εｂを用いることにより、それぞれ、ウエハＷ上の分割領域Ｓａ，Ｓｂに投影される部分パターンＰＡａ，ＰＡｂの投影像の歪みを記述する２組の第１補正関数ΔＲ(1)（Ｘ，Ｙ）（係数Ｋmn，Ｈmn）が得られる。なお、ここで求められる２組の係数Ｋmn，Ｈmnの値を用いて表される第１補正関数ΔＲ(1)（Ｘ，Ｙ）を、それぞれ、ΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(1b)（Ｘ，Ｙ）と表記する。
【００７５】
ただし、係数Ｋmn，Ｈmnを決定する際、第１補正関数ΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(1b)（Ｘ，Ｙ）が境界Ｘ＝０上で連続的に接続するための境界条件ΔＲ(1a)（Ｘ＝０，Ｙ）＝ΔＲ(1b)（Ｘ＝０，Ｙ），ｄΔＲ(1a)（Ｘ＝０，Ｙ）／ｄＸ＝ｄΔＲ(1b)（Ｘ＝０，Ｙ）／ｄＸを課すこととする。
【００７６】
なお、第１補正関数ΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(1b)（Ｘ，Ｙ）の作成は、例えば、露光装置１００の起動時に、像歪みデータｄＲｉｊが作成（更新）される毎に、あるいはオペレータ等からの指示があった時等に、適宜、行われる。
【００７７】
上で求めた第１補正関数ΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(1b)（Ｘ，Ｙ）を用いて、分割露光を行う。
【００７８】
主制御装置５０は、レチクル搬送系（不図示）を用いてレチクルＲをレチクルステージＲＳＴ上にロードする。また、主制御装置５０は、ウエハ搬送系（不図示）を用いてウエハＷをウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ９）上にロードする。ロード後、レチクルアライメント、アライメント系８のベースライン計測、及びウエハアライメント（例えばショット内多点ＥＧＡ）の準備作業が行われる。なお、レチクルアライメント、ベースライン計測等については、米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに詳細に開示されている。また、ショット内多点ＥＧＡについては、米国特許第６，８７６，９４６号明細書などに詳細に開示されている。ここで、ショット内多点ＥＧＡとは、ショット内の複数のウエハアライメントマークの位置検出データを用いて例えば上記米国特許明細書に開示される最小２乗法を利用した統計演算によりウエハＷ上の全てのショット領域の配列座標及び各ショットの倍率を含む変形量を求めるアライメント手法を意味する。
【００７９】
ショット内多点ＥＧＡにより、通常のＥＧＡにより得られる６種類のウエハ誤差パラメータ（Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関するウエハ（中心位置）のオフセット（平行移動）、ステージ座標系（又はショット配列）の直交度誤差、ウエハの残存回転誤差、ウエハのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する線形伸縮）に加えて、ウエハＷ上の各ショット領域の、Ｘ軸方向（非走査方向）に関する倍率（線形伸縮）（非スキャン方向倍率）、Ｙ軸方向（走査方向）に関する倍率（線形伸縮）（スキャン方向倍率）、残存回転誤差、及び直交度誤差が定められる。
【００８０】
主制御装置５０は、レチクルアライメント、ベースライン計測、及びウエハアライメントの結果に基づいて、ウエハＷ上のショット領域のそれぞれに、順次、レチクルＲのパターンを、以下の分割露光により重ね合わせて転写する。ここで、レチクルＲのパターンをウエハＷ上の各ショット領域に転写するための露光開始直前及び露光終了直後には、可動ブラインド３０Ｂ１，３０Ｂ２が、主制御装置５０の指示に応じ、駆動装置３５１，３５２により駆動され、不要な露光が防止されるが、以下では、この点についての説明は省略する。
【００８１】
主制御装置５０は、レチクルアライメント、ベースライン計測、及びウエハアライメントの結果に基づいて、ウエハＷ上の第１ショット領域の露光のための加速開始位置にウエハステージＷＳＴを移動させる。次に、主制御装置５０は、可変スリット装置４０のブレード４２１〜４２４２を図２（Ｂ）に示されるように駆動する。これにより、レチクルＲ上では、図５（Ａ）に示されるように、光軸ＡＸの＋Ｘ側でレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲの＋Ｘ側の半部が遮光され、照明領域ＩＡＲの−Ｘ側の半部のみが照度分布ｗａ（図２（Ｃ）参照）で照明される。
【００８２】
さらに、主制御装置５０は、第１補正関数ΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ）によって記述される投影像の歪みの補正内容に基づいて、例えば米国特許出願公開第２００７／０２６０４１９号明細書などに開示されているように、レンズエレメント２７を駆動して、パターンの投影像の歪み（図４（Ａ）参照）を補正する。これにより、ウエハＷ上の被露光領域の−Ｘ側半部の領域において、投影像の歪みが補正される。
【００８３】
可変スリット装置４０を用いての照明領域の調整と第１補正関数ΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ）を用いてのレンズエレメント２７の駆動調整の後、主制御装置５０は、走査露光により、部分パターンＰＡａをウエハＷ上の分割領域Ｓａに転写する。
【００８４】
走査露光では、主制御装置５０は、レチクル干渉計１６とウエハ干渉計１８の計測結果を監視して、図５（Ａ）に示されるように、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとをそれぞれの走査開始位置（加速開始位置）に移動させる。そして、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴをＹ軸方向に、ただし互いに逆向き（それぞれ＋Ｙ方向、−Ｙ方向）に、相対駆動する。ここで、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴがそれぞれの目標速度に達すると、図５（Ｂ）に示されるように、露光光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域ＰＡａが照明され始め、ウエハＷ上の分割領域Ｓａに対する走査露光が開始される。
【００８５】
主制御装置５０は、走査露光中、Ｙ軸方向についてのレチクルステージＲＳＴの速度ＶｒとウエハステージＷＳＴの速度Ｖｗとを投影光学系ＰＬの投影倍率に対応する速度比に維持するように、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同期して駆動する。
【００８６】
そして、図５（Ｃ）に示されるように、レチクルＲとウエハＷとがＹ軸方向に移動してレチクルＲのパターン領域ＰＡａの異なる領域が紫外パルス光で逐次照明され、同時にウエハＷがレチクルＲと逆方向に移動することにより、図５（Ｄ）に示されるように、分割領域Ｓａの走査露光が終了する。
【００８７】
分割領域Ｓａに対する走査露光が終了すると、主制御装置５０は、ウエハＷとレチクルＲとの減速を開始するととともに可変スリット装置４０のブレード４２１〜４２４２を、図２（Ｂ）に示される配置と光軸ＡＸに関して左右対称となる配置に駆動する。これにより、レチクルＲ上では、図６（Ａ）に示されるように、光軸ＡＸの−Ｘ側でレチクルＲ上の照明領域の−Ｘ側の半部が遮光され、照明領域の＋Ｘ側の半部のみが照度分布ｗｂ（図２（Ｃ）参照）で照明される。
【００８８】
さらに、主制御装置５０は、第１補正関数ΔＲ(1b)（Ｘ，Ｙ）によって記述される投影像の歪みの補正内容に従ってレンズエレメント２７を駆動して、パターンの投影像の歪み（図４（Ａ）参照）を補正する。これにより、ウエハＷ上の被露光領域の＋Ｘ側半部の領域で投影像の歪みが補正される。
【００８９】
可変スリット装置４０を用いての照明領域の調整と第１補正関数ΔＲ(1b)（Ｘ，Ｙ）を用いてのレンズエレメント２７の駆動調整の後、主制御装置５０は、走査露光により、部分パターンＰＡｂをウエハＷ上の分割領域Ｓｂに転写する。
【００９０】
主制御装置５０は、図６（Ａ）に示されるように、分割領域Ｓａに対する露光のための相対走査が終了して停止した時点では、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとは、分割領域Ｓｂの露光のためのそれぞれの走査開始位置（加速開始位置）に位置している。そして、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴを、パターン領域ＰＡａを用いた露光時とは逆方向に、Ｙ軸方向に沿って、ただし互いに逆向き（−Ｙ方向、＋Ｙ方向）に、相対駆動する。これにより、図６（Ｂ）に示されるように、露光光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域ＰＡｂが照明され始め、ウエハＷ上の分割領域Ｓｂに対する走査露光が開始される。そして、図６（Ｃ）に示されるように、レチクルＲとウエハＷとがＹ軸方向に移動してレチクルＲのパターン領域ＰＡｂの異なる領域が紫外パルス光で逐次照明され、同時にウエハＷがレチクルＲと逆方向に移動することにより、図６（Ｄ）に示されるように、分割領域Ｓｂの走査露光が終了する。露光終了後、主制御装置５０は、ウエハＷとレチクルＲとを減速させて停止する。
【００９１】
分割領域Ｓａ，Ｓｂに対する２回の分割露光では、ウエハステージＷＳＴは、Ｘ軸方向に駆動（ステッピング駆動）されることなく、Ｙ軸に平行な同一の直線経路上を往復駆動される。従って、２回の分割露光により、部分パターンＰＡａ，ＰＡｂが繋ぎ合わされてウエハＷ上のショット領域Ｓ内に転写される。すなわち、パターン領域ＰＡ内の全パターンがショット領域Ｓへ転写される。分割領域Ｓａ，Ｓｂに対する露光の際に、それぞれ設定される台形の照度分布（曲線）ｗａ、ｗｂ（図２（Ｃ）参照）が、両者の境界部分で、ともに斜辺となっており、かつ、その境界部のいずれのＸ位置においても、ｗａ、ｗｂの和がともに１（正規化後の値）となっている。従って、ショット領域Ｓ内における露光量はほぼ均一である。
【００９２】
ショット領域Ｓに対する露光が終了すると、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴを次のショット領域に対する走査開始位置（加速開始位置）へ駆動（ステッピング駆動）する。そして、先と同様に、次のショット領域に対する分割露光を行う。その他のショット領域以降についても同様の動作を行う。それにより、ウエハＷ上の全てのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。
【００９３】
以上詳細に説明したように、本第１の実施形態の露光装置１００によると、主制御装置５０は、非走査方向に関してレチクルＲのパターンＰＡが２分割された部分パターンＰＡａ、ＰＡｂの像（部分像）のそれぞれに対してウエハＷを走査方向に走査する（実際には、レチクルＲとウエハＷとを走査方向に相対走査する）ことを、部分パターンＰＡａ、ＰＡｂの像それぞれについてウエハＷ上での形成状態を調整しながら２回繰り返し、部分パターンＰＡａ、ＰＡｂの像が繋ぎ合わされたパターンＰＡの像をウエハＷ上に形成する。このため、部分パターンＰＡａ、ＰＡｂの像（部分像）それぞれの形成に必要な投影光学系ＰＬの視野内の部分領域のみについて、部分像それぞれの形成状態、具体的には、部分像それぞれの歪みが最適となるように、それぞれの部分像の歪みの調整のための投影光学系ＰＬの光学特性、具体的には例えばディストーション（倍率の収差を含む）を調整すれば良いことになる。従って、投影光学系ＰＬの視野内の全域に対してディストーションを調整してパターンＰＡ全体の像を一度の露光でウエハＷ上に形成する場合に比べて、それぞれの部分像の形成の際の投影光学系ＰＬのディストーションをより高精度に（部分像それぞれの形成状態がより最適となるように）調整することができ、結果的に十分に高精度なパターンの重ね合わせ（位置合わせ）を実現することが可能となる。
【００９４】
なお、分割露光では、ウエハステージＷＳＴによるウエハＷの保持を解除することなく、複数回の分割露光が繰り返される。ここで、上記実施形態では、複数回（２回）の分割露光を全てのショット領域に対して順次行ったが、これに代えて、１回目の分割露光を全てのショット領域に対して行い、その後２回目の分割露光を全てのショット領域に対して行うことも可能である。
【００９５】
本第１の実施形態では、補正関数として（２変数）多項式を用いるものとした。この場合、露光装置の投影像の歪みを補正する機能に応じて、多項式の次数を選択することとすることができる。また、多項式に限らず、例えば、フーリエ多項式（ΣｍＫｍｓｉｎ（２πｍｙ）＋ΣｎＨｎｃｏｓ（２πｎｙ））を用いても良い。この場合にも、露光装置の機能に応じて、フーリエ多項式の次数を選択することができる。
【００９６】
《第２実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を、図７及び図８に基づいて説明する。本第２の実施形態では、前述の第１の実施形態における露光装置１００が使用される。ここで、前述した第１の実施形態と同一の構成部分については同一の符号を用いるとともに、その詳細説明を省略する。
【００９７】
露光装置１００に対するパターンの投影像の歪み（ディストーション）の計測において、例えば図７に示されるテストレチクルＲ２を用いることができる。テストレチクルＲ２は、その中央部に、幅Ｄ及び長さＬのパターン領域ＰＡ２を有する。ここで、幅Ｄは照明領域ＩＡＲの長辺の長さＤ（図２（Ａ）参照）に等しく、長さＬは露光に用いられるレチクルＲに対する走査長（デバイスパターンの長さ、ウエハＷ上のショット領域の長さの１／β倍）に等しい。パターン領域ＰＡ２内には、テストレチクルＲ２の中心（レチクルセンタ）を中心として、ＸＹ２次元方向に所定間隔ΔｄでＩ２×Ｊ２個、例えば１５×１１個の計測用マークＭｉｊ（ｉ＝１〜Ｉ２，ｊ＝１〜Ｊ２）が、形成されている。
【００９８】
オペレータ等からのテスト露光の指示（ディストーション計測指示）に応じて、露光装置１００が備える主制御装置５０により、以下の手順で、テスト露光が実行される。
【００９９】
主制御装置５０は、レチクル搬送系（不図示）を介してテストレチクルＲ２をレチクルステージＲＳＴ上にロードする。ロード後、主制御装置５０は、レチクルアライメントを行う。主制御装置５０は、必要に応じて、さらに、レチクルブラインド３０Ａの開口の大きさ及び位置を調整する。このとき、可変スリット装置４０は、全てのブレード４２ｋ（ｋ＝１〜４２）が、−Ｚ側の移動限界位置近傍に位置しており、照明領域ＩＡＲは全く遮光されていない。
【０１００】
主制御装置５０は、ウエハ搬送系（不図示）を用いて、テスト用ウエハＷをウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ９）上にロードする。ロード後、主制御装置５０は、ウエハ干渉計１８の計測値をリセットする。
【０１０１】
リセット後、主制御装置５０は、走査露光を開始する。主制御装置５０は、レチクル干渉計１６とウエハ干渉計１８の計測結果を監視して、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとをそれぞれの走査開始位置（加速開始位置）に移動させる。そして、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴをＹ軸方向に、ただし互いに逆向きに、相対駆動することで、テストレチクルＲ２のパターン領域ＰＡ２のパターンの像を、第１の露光条件下で、走査露光により、テスト用ウエハＷ上の第１ショット領域に転写する。
【０１０２】
第１ショット領域に対する走査露光が終了すると、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴを第２ショット領域に対する走査開始位置（加速開始位置）へ駆動（ステッピング駆動）する。それと同時に、主制御装置５０は、予め定められた手順に従って露光条件、例えば照明条件等を変更する。主制御装置５０は、変更後の第２の露光条件下で、上と同様に、パターン領域ＰＡ２のパターンを第２ショット領域内に転写する。
【０１０３】
主制御装置５０は、第３ショット領域以降についても同様にパターンを転写する。
【０１０４】
全ての露光条件下でテストレチクルＲ２のパターンがテスト用ウエハＷ上に転写されると（テスト露光が終了すると）、主制御装置５０に接続されたディスプレイ（不図示）上にその旨が表示される。
【０１０５】
上述の通りテストレチクルＲ２のパターンの像が形成されたテスト用ウエハＷは、前述の第１の実施形態と同様に、Ｃ／Ｄ（不図示）により現像され、アライメント系８を用いて計測用マークＭｉｊのレジスト像が検出される。その検出結果に基づき、主制御装置５０により、例えば図８に示されるように、露光用レチクルのデバイスパターンの全領域に対応する像歪みデータｄＲｉｊが作成される。
【０１０６】
投影像の歪みｄＲｉｊに対し、前述の第１の実施形態と同様に、結像特性補正装置の結像特性制御部１２を介してレンズエレメント２７を駆動することにより投影像の歪みを補正することができるだけでなく、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動を微調整（補正）することにより投影像の歪みを補正することもできる。ここで、同期駆動を微調整して補正することのできる投影像の歪みは、第２補正関数ΔＲ(2)（Ｘ，Ｙ）＝（ΔＸ(2)（Ｘ，Ｙ），ΔＹ(2)（Ｘ，Ｙ））を用いて記述されるものとする。なお、レンズエレメント２７を駆動して補正することのできる投影像の歪みは、先と同様に、第１補正関数ΔＲ(1)（Ｘ，Ｙ）＝（ΔＸ(1)（Ｘ，Ｙ），ΔＹ(1)（Ｘ，Ｙ））を用いて記述されるものとする。
【０１０７】
第２補正関数ΔＲ(2)（Ｘ，Ｙ）のＸ成分ΔＸ(2)（Ｘ，Ｙ）及びＹ成分ΔＹ(2)（Ｘ，Ｙ）は、次のように、ＸＹ座標の２変数多項式（ΣｍｎｋｍｎＹｍＸｎ，ΣｍｎｈｍｎＹｍＸｎ）を用いて与えられる。
【０１０８】
ΔＸ(2)（Ｘ，Ｙ）＝ｋ00＋ｋ10Ｙ1＋ｋ20Ｙ2＋ｋ30Ｙ3＋ｋ40Ｙ4＋ｋ50Ｙ5 …（４）
ΔＹ(2)（Ｘ，Ｙ）＝ｈ00＋ｈ10Ｙ1＋ｈ01Ｘ1＋ｈ20Ｙ2＋ｈ11Ｙ1Ｘ1
＋ｈ30Ｙ3＋ｈ21Ｙ2Ｘ1＋ｈ40Ｙ4＋ｈ31Ｙ3Ｘ1＋ｈ50Ｙ5＋ｈ40Ｙ4Ｘ1 …（５）
ここで、各係数ｋmn，ｈmnとステージＲＳＴ，ＷＳＴの同期駆動との関係は、予め定められており、各係数ｋmn，ｈmnの値が決定した式（４）及び式（５）は、投影像の歪みを補正するためのステージＲＳＴ，ＷＳＴの同期駆動の具体的な調整内容、すなわち投影像の歪みの調整内容を記述する。
【０１０９】
そこで、主制御装置５０は、先に求めた像歪みデータｄＲｉｊを用いて、最小自乗法等を適用して、式（１）及び式（２）中の係数Ｋmn，Ｈmnとともに式（４）及び式（５）中の係数ｋmn，ｈmnを決定する。ただし、２つの部分パターンＰＡａ，ＰＡｂのそれぞれについて投影像の歪みを補正するため、次の自乗誤差εａ，εｂが最小となるように、係数Ｋmn，Ｈmn，ｋmn，ｈmnの２通りの組を決定する。
【０１１０】
εa＝Σij（ｄＲij−ΔＲ(1)（Ｘi，Ｙj）−ΔＲ(2)（Ｘi，Ｙj））２ｗa（Ｘi／β）
…（６ａ）
εb＝Σij（ｄＲij−ΔＲ(1)（Ｘi，Ｙj）−ΔＲ(2)（Ｘi，Ｙj））２ｗb（Ｘi／β）
…（６ｂ）
最小自乗誤差εａ，εｂを用いることにより、それぞれ、ウエハＷ上の分割領域Ｓａ，Ｓｂに投影される部分パターンＰＡａ，ＰＡｂの投影像の歪みを記述する２組の第１及び第２補正関数ΔＲ(1)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(2)（Ｘ，Ｙ）（係数Ｋmn，Ｈmn，ｋmn，ｈmn）が得られる。なお、ここで求められる２組の係数Ｋmn，Ｈmnの値を用いて表される第１補正関数ΔＲ(1)（Ｘ，Ｙ）をそれぞれΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(1b)（Ｘ，Ｙ）、また２組の係数ｋmn，ｈmnの値を用いて表される第２補正関数ΔＲ(2)（Ｘ，Ｙ）をそれぞれΔＲ(2a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(2b)（Ｘ，Ｙ）と表記する。
【０１１１】
ただし、係数ｋmn，ｈmnを決定する際、第２補正関数ΔＲ(2a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(2b)（Ｘ，Ｙ）が境界Ｘ＝０上で連続的に接続するための境界条件ΔＲ(2a)（Ｘ＝０，Ｙ）＝ΔＲ(2b)（Ｘ＝０，Ｙ），ｄΔＲ(2a)（Ｘ＝０，Ｙ）／ｄＸ＝ｄΔＲ(2b)（Ｘ＝０，Ｙ）／ｄＸを課すこととする。勿論、前述の通り、第１補正関数ΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(2b)（Ｘ，Ｙ）の境界条件も課される。
【０１１２】
上で求めた第１及び第２補正関数ΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(1b)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(2a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(2b)（Ｘ，Ｙ）を用いて、主制御装置５０により、第１の実施形態と同様の分割露光が行われる。ただし、部分パターンＰＡａをウエハＷ上の分割領域Ｓａに転写する際、主制御装置５０は、第１補正関数ΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ）により表される歪みの補正内容に基づいて、結像特性補正装置の結像特性制御部１２を介してレンズエレメント２７を駆動すると同時に、第２補正関数ΔＲ(2a)（Ｘ，Ｙ）により表される歪みの補正に基づいて、例えば米国特許出願公開第２００７／０２６０４１９号明細書などに開示されるように、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの同期駆動を微調整しつつ、走査露光を行う。一方、部分パターンＰＡｂをウエハＷ上の分割領域Ｓｂに転写する際には、主制御装置５０は、第１補正関数ΔＲ(1b)（Ｘ，Ｙ）により表される歪みの補正内容に基づいて、結像特性補正装置の結像特性制御部１２を介してレンズエレメント２７を駆動すると同時に、第２補正関数ΔＲ(2b)（Ｘ，Ｙ）により表される歪みの補正に基づいて、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動を調整しつつ、走査露光を行う。
【０１１３】
ここで、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴの同期駆動の調整とは、レチクルステージ駆動系２２とウエハステージ駆動系２４とを介して走査露光時におけるレチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）とウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）との走査方向の速度比を調整すること、及び両ステージＲＳＴ，ＷＳＴの走査方向を僅かにずらすことを含む。前者によれば、投影像の走査方向についての倍率を補正することができ、後者によれば、投影像を歪ませることができる。
【０１１４】
以上説明した本第２の実施形態によると、前述した第１の実施形態と同様に、パターンの全体像を一度にウエハ上に形成する場合に比較して、一層高精度なパターンの重ね合わせ（位置合わせ）を実現することができる。また、本第２の実施形態によると、投影光学系ＰＬのダイナミックな光学特性、例えばダイナミック像面におけるディストーションを調整することができる。
【０１１５】
なお、第１及び第２の実施形態では、パターンを非走査方向に均等に２分割し、それらの分割パターンを２回に分けて分割露光することとした。ここで、パターンを均等に分割する必要はなく、投影像の歪みに応じて分割すれば良い。例えば、図４（Ｂ）あるいは図８に示される投影像の歪みに対し、パターンを非走査方向の中央部分と両端部分とに２分割することも考えられる。この分割パターンに対し、図９（Ａ）に示されるように、可変スリット装置４０のブレード４２１３〜４２３０を、−Ｚ側の移動限界位置近傍に位置させたまま、ブレード４２１〜４２１０，及び４２３３〜４２４２を＋Ｚ側の移動限界位置近傍まで駆動し、ブレード４２１１，４２３２を、照明領域ＩＡＲの２／３覆う位置に、ブレード４２１２，４２３１を、照明領域ＩＡＲの１／３を覆う位置に、それぞれ位置決めする。これにより、照明領域ＩＡＲ（及びこれと共役な領域）における照明光ＩＬの強度（すなわち照度）の分布は、図９（Ｂ）に示される曲線ｗｃのようになる。また、逆に、可変スリット装置４０のブレード４２１〜４２１０，及び４２３３〜４２４２を−Ｚ側の移動限界位置近傍に位置させた状態で、ブレード４２１３〜４２３０を、＋Ｚ側の移動限界位置近傍まで駆動し、ブレード４２１２，４２３１を、照明領域ＩＡＲの２／３覆う位置に、ブレード４２１１，４２３２を、照明領域ＩＡＲの１／３を覆う位置に、それぞれ位置決めする。これにより、照明領域ＩＡＲ（及びこれと共役な領域）における照明光ＩＬの強度（すなわち照度）の分布は、図９（Ｂ）に示される曲線ｗｄのようになる。この場合、レチクルＲ上の照明領域ＩＡＲの非走査方向の両端部分が照度分布ｗdで照明される。パターンを非走査方向の中央部分と両端部分とに２分割した分割パターンを、図５（Ａ）〜図６（Ｄ）を用いて説明したように、ただし照度分布ｗc，ｗdを切り換えて、分割露光する。
【０１１６】
ここで、この場合のパターンの分割は、見方によっては、パターンを非走査方向の中央部分と、＋Ｘ側部分と、−Ｘ側部分とに３分割しているとも見ることができる。このことからも分かるように、パターンを非走査方向に３以上に分割する分割露光を行っても勿論良い。
【０１１７】
なお、上記第１及び第２の実施形態では、投影光学系ＰＬの一部を構成する光学素子を駆動して投影光学系ＰＬの光学特性（パターンの投影像の形成状態（例えば歪み））を調整（補正）する結像特性補正装置を、露光装置が備えているものとした。しかし、これに限らず、結像特性補正装置としては、投影光学系ＰＬの一部を構成する光学素子を駆動する構成に代えて、あるいは加えて、投影光学系ＰＬ内の一部の気密空間内のガス圧を制御してその屈折率を調整する構成、及び／又は照明光ＩＬの波長を調整する構成を採用しても良い。
【０１１８】
なお、上記第１及び第２の実施形態では、露光装置１００の主制御装置５０が像歪みデータの作成を行うこととしたが、露光装置１００を含んで構成されるデバイス製造システムを統括管理するホストコンピュータ等が行うこととしても良い。その場合、ホストコンピュータは、決定又は更新された係数Ｋmn，Ｈmnの値のセット、又は係数Ｋmn，Ｈmn及びｋmn，ｈmnの値のセットを、露光装置１００の主制御装置５０に送信するようにすれば良い。
【０１１９】
また、上記第１及び第２の実施形態では、露光装置１００が備える主制御装置５０により、アライメント系８を用いて、投影像の歪みの計測が行われるものとしたが、これに限らず、専用の計測装置により投影像の歪みの計測が行われる構成を採用しても良い。また、主制御装置５０の機能の一部を、別のコンピュータに受け持たせても良い。例えば、像歪みデータの管理に関する機能を有する、専用の像歪み管理コンピュータを設けても良い。
【０１２０】
また、上記第１及び第２実施形態における分割露光法では、部分パターンの像のそれぞれについて歪みを補正して、ウエハ上に転写した。ここで、歪みの補正に代えて又は歪みの補正とともにフォーカスを調整して、部分パターンの像のそれぞれをウエハ上に転写することも可能である。この場合、照明光ＩＬの照明領域内の異なる複数個所にフォーカス計測用マークが形成されたテストレチクルを用いて、前述の第１又は第２の実施形態と同様に、ただしフォーカス（ウエハステージＷＳＴのＺ位置）を変えつつ、テスト用ウエハを露光する。テスト用ウエハ上に転写されたフォーカス計測用マークを検出し、その検出結果より、例えば、フォーカス計測用マーク毎のコントラスト・フォーカス特性を求める。分割露光では、このコントラスト・フォーカス特性に基づいて、例えばウエハステージＷＳＴ（及びレチクルステージＲＳＴ）をフォーカス・レベリング制御すること等により、部分パターンの像（パターンの部分像）のそれぞれについてフォーカスを調整する。
【０１２１】
また、波面収差を補正して、部分パターンの像のそれぞれをウエハ上に転写することも可能である。この場合、例えば照明光ＩＬの照明領域内の異なる複数個所にピンホールパターンが形成されたテストレチクルを用いて、そのテストレチクルのピンホールパターンの投影光学系ＰＬによる像を、例えばシャックハルトマン方式の波面収差計測器を用いて検出する。この検出の結果得られる、各ピンホール像の結像点における位置ずれデータと、各結像点の座標データとに基づいて、所定の原理に従ってピンホール像の結像点に対応する、すなわち投影光学系ＰＬの視野内の第１計測点〜第ｎ計測点にそれぞれ対応する波面（波面収差）、例えばツェルニケ多項式の各項の係数（例えば第１項の係数Ｚ１〜第３７項の係数Ｚ３７）を変換プログラムに従って演算する。かかる波面収差の計測の手順については、例えば米国特許出願公開第２００５／０２０６８５０号明細書に詳細に開示されている。分割露光に際しては、上記米国特許出願公開第２００５／０２０６８５０号明細書に開示される、第２通信サーバ９３０が備えるプロセッサの処理アルゴリズム（最適化プログラム）のモード２の選択下において、各分割パターンについて露光の際に設定される照明領域ＩＡＲの部分領域に対応する投影光学系の視野内の範囲を、それぞれ最適化フィールド範囲に設定して、最適化処理を行い、レンズエレメント２７等の調整要素の（最適）調整量を、各最適化フィールド範囲に対応して求め、その調整量に応じて各調整要素を調整（駆動）することにより、部分パターンの像のそれぞれについて波面収差を補正することができる。
【０１２２】
なお、歪みの補正とともにフォーカスを調整して、部分パターンの像のそれぞれをウエハ上に転写する場合にも、上記米国特許出願公開第２００５／０２０６８５０号明細書に開示される、第２通信サーバ９３０が備えるプロセッサの処理アルゴリズム（最適化プログラム）のモード２の選択下において、ディストーション及びフォーカス（フォーカスに関連する像面湾曲、球面収差）を最適化対象の結像性能とし、それらの目標値（ターゲット）を指定し、かつ各分割パターンについて露光の際に設定される照明領域ＩＡＲの部分領域に対応する投影光学系の視野内の範囲を、それぞれ最適化フィールド範囲に設定して、最適化処理を行い、各調整要素（レンズエレメント２７等の可動の光学素子及びウエハＷ等）の（最適）調整量（各自由度方向の駆動量）を、各最適化フィールド範囲に対応して求め、その調整量に応じて各調整要素を調整（駆動）することとしても良い。
【０１２３】
なお、上記第１、第２の実施形態、及び変形例では、可変スリット装置を、一対の可動ブラインド３０Ｂ１，３０Ｂ２と、複数のブレード４２ｋとを含んで構成された場合について例示したが、一対の可動ブラインド３０Ｂ１，３０Ｂ２は必ずしも設けられていなくても良い。また、非走査方向に関するパターンの分割に応じて、照明領域ＩＡＲ内の非走査方向に関する照度分布を変更する装置は、上記実施形態のような可変スリット装置に限らず、例えば液晶などの非発光型空間光変調器を用いても良い。
【０１２４】
なお、上記実施形態では、露光装置１００が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置である場合について説明したが、これに限らず、光学系と液体とを介してウエハの露光を行う液浸型の露光装置に本発明を適用しても勿論良い。
【０１２５】
また、上記実施形態の投影露光装置に対し、投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系は屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、この投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。
【０１２６】
また、照明光は、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）に限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光や、Ｆ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光として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光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）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良い。
【０１２７】
また、上記実施形態では、各露光装置の照明光としては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を用いるＥＵＶ露光装置に本発明を適用することができる。その他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。
【０１２８】
また、上述の実施形態の露光装置１００では、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。かかる可変成形マスクを用いる場合には、ウエハ又はガラスプレート等が搭載されるステージが、可変成形マスクに対して走査されるので、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。
【０１２９】
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）を、露光装置１００として採用することができる。
【０１３０】
さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置に、本発明を適用しても良い。
【０１３１】
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。
【０１３２】
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
【０１３３】
半導体素子などの電子デバイスは、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たレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態のリソグラフィシステムの一部を構成する露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、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。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明の露光方法及び露光装置は、エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、半導体素子又は液晶表示素子などの電子デバイスを製造するのに適している。
【符号の説明】
【０１３５】
１２…結像特性制御部、１６…レチクル干渉計、１８…ウエハ干渉計、２２…レチクルステージ駆動系、２４…ウエハステージ駆動系、４０…可変スリット装置、５０…主制御装置、１００…露光装置、ＩＯＰ…照明系、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイスの製造におけるリソグラフィ工程で用いられる露光方法及び露光装置、並びに前記露光方法を利用するデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイスの製造工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（スキャナ）などが、主として用いられている。
【０００３】
この種の露光装置では、照明光を、レチクル（マスク）と投影光学系を介して感応剤（レジスト）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、ウエハと総称する）上に投射することにより、レチクルに形成されたパターン（デバイスパターン）がウエハ上に配列された複数のショット領域のそれぞれに転写される。特に半導体素子の場合、ウエハ上に数十層ものパターンが重ね合わせて形成されるため、各層間でのパターン（デバイスパターン）の高い重ね合わせ精度（位置合わせ精度）が要求される。
【０００４】
そこで、露光工程では、ウエハの位置合わせ（ウエハアライメント）のため、近年では、一部の複数のアライメントマークの位置情報の検出結果を用いて所定の統計演算を行い、全てのショット領域の配列座標、又はショット領域の配列座標に加えて各ショットの倍率を含む変形量を高精度に求めるエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式が、広く採用されている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）。
【０００５】
近年では、何十もの工程毎に、解像力を備える露光装置、量産性を備える露光装置等、適当な露光装置を混ぜ合わせて使用するミックスアンドマッチと呼ばれる露光装置の使用法が多く採用されている。ここで、ウエハ上に投影されるパターンの像（投影像）の歪みは、通常、露光装置間（号機間）で異なる。この一方、デバイスパターンは次第に微細化しており、要求される重ね合わせ精度（位置合わせ精度）は、年々厳しくなっている。このため、ミックスアンドマッチを採用した場合などにも、微細パターンの重ね合わせ精度を向上させることができる、新たな技術の出現が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，２４３，１９５号明細書
【特許文献２】米国特許第６，８７６，９４６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の事情の下でなされたもので、第１の観点からすると、エネルギビームを物体に照射し、所定のパターンの像を前記物体上に形成する露光方法であって、
所定の走査方向に直交する非走査方向に関して前記パターンが少なくとも２分割された複数の部分パターンの像のそれぞれに対して前記物体を前記走査方向に走査することを、前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整しながら少なくとも２回繰り返し、前記複数の部分パターンの像が繋ぎ合わされた前記パターンの像を物体上に形成する露光方法である。
【０００８】
これによれば、パターン全体の像を一度の露光で物体上に形成する場合に比べて、複数の部分パターンの像それぞれの形成状態がより最適となるように調整できるので、結果的に十分に高精度なパターンの重ね合わせ（位置合わせ）を実現することが可能となる。
【０００９】
本発明は、第２の観点からすると、本発明の露光方法により、物体上にパターンを形成することと；前記パターンが形成された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法である。
【００１０】
本発明は、第３の観点からすると、エネルギビームを物体に照射し、所定のパターンの像を前記物体上に形成する露光装置であって、物体を保持して少なくとも所定の走査方向に移動する移動体と；前記物体が前記移動体に保持されたままの状態で、前記走査方向に直交する非走査方向に関して前記パターンが少なくとも２分割された複数の部分パターンの像のそれぞれに対して前記物体を前記走査方向に前記移動体を介して走査することを、前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整しながら少なくとも２回繰り返し、前記複数の部分パターンの像が繋ぎ合わされた前記パターンの像を物体上に形成する制御系と；を備える露光装置である。
【００１１】
これによれば、制御系は、非走査方向に関してパターンが少なくとも２分割された複数の部分パターンの像のそれぞれに対して物体を走査方向に走査することを、部分パターンの像それぞれについて物体上での形成状態を調整しながら少なくとも２回繰り返し、複数の部分パターンの像が繋ぎ合わされた前記パターンの像を物体上に形成する。このため、パターン全体の像を一度の露光で物体上に形成する場合に比べて、複数の部分パターンの像それぞれの形成状態がより最適となるように調整できるので、結果的に十分に高精度なパターンの重ね合わせ（位置合わせ）を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の露光装置の概略的な構成を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は可変スリットの概略構成を示す図、図２（Ｂ）は第１の実施形態における可変スリット装置の一使用状態を示す図、図２（Ｃ）はレチクル上の照明領域に照射される照明光の強度分布（照明領域内の照度分布）を示す図である。
【図３】図３（Ａ）は第１の実施形態におけるテストレチクルの一例を示す平面図、図３（Ｂ）は投影像の歪みの記述方法を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）はウエハ上に転写された計測用マークの一例を示す図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の計測マークの検出結果から求められる像歪みデータを示す図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｄ）は、第１の実施形態における分割露光法を説明するための図（その１）である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は、第１の実施形態における分割露光法を説明するための図（その２）である。
【図７】第２の実施形態におけるテストレチクルの一例を示す平面図である。
【図８】計測マークの検出結果から求められる像歪みデータを示す図である。
【図９】図９（Ａ）は変形例における可変スリット装置の使用状態を示す図、図９（Ｂ）はレチクル上の照明領域に照射される照明光の強度分布（照明領域内の照度分布）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図６（Ｄ）に基づいて説明する。
【００１４】
図１には、本発明の一実施形態の露光装置１００の概略的な構成が示されている。露光装置１００は、投影像の歪みを調整する機能を有するステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（以下、特に必要がない限り、単に、露光装置と呼ぶ）である。後述するように、本実施形態では投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される走査方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
【００１５】
露光装置１００は、光源１９及び照明光学系１０を含む照明系ＩＯＰ、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルステージＲＳＴを駆動するレチクルステージ駆動系２２、レチクルＲに形成されたパターンを感応剤（レジスト）が塗布されたウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持して水平面（ＸＹ平面）内を移動するウエハステージＷＳＴ、ウエハステージＷＳＴを駆動するウエハステージ駆動系２４、及びこれらの制御系等を備えている。
【００１６】
光源としては、一例として真空紫外域（波長２００ｎｍ〜１７０ｎｍ）の光を発するパルス光源であるＡｒＦエキシマレーザ（出力波長１９３ｎｍ）が用いられている。
【００１７】
照明光学系１０は、所定の位置関係で配置された、ビーム整形光学系２１、エネルギ粗調器２０、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）２３、照明系開口絞り板２５、ビームスプリッタ２６、第１リレーレンズ２８Ａ、第２リレーレンズ２８Ｂ、レチクルブラインド３０Ａ、可変スリット装置４０、光路折り曲げ用のミラーＭ及びコンデンサレンズ３３等を含む。なお、オプティカル・インテグレータとしては、フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ、又は回折光学素子などが用いられるが、図１ではフライアイレンズを用いているので、以下では「フライアイレンズ」とも呼ぶ。
【００１８】
エネルギ粗調器２０は、光源１９から入射したレーザビームＬＢの断面形状を整形するビーム整形光学系２１後方のレーザビームＬＢの光路上に配置され、回転板（レボルバ）３４の周囲に透過率（＝１−減光率）の異なる複数個（例えば６個）のＮＤフィルタ（図１ではそのうちの２個のＮＤフィルタが示されている）を配置し、回転板３４を駆動モータ３８で回転させることにより、入射するレーザビームＬＢに対する透過率を１００％から複数段階で切り換えることができる。駆動モータ３８は、主制御装置５０によって制御される。なお、エネルギ粗調器２０を、複数個のＮＤフィルタを備えた２段のレボルバ、又は透過率の異なる複数のメッシュフィルタ等を備えた１段若しくは複数段のフィルタ交換部材により構成しても良い。
【００１９】
エネルギ粗調器２０の後方では、円板状部材から成る照明系開口絞り板２５がフライアイレンズ２３を介して配置されている。照明系開口絞り板２５には、ほぼ等角度間隔で、例えば通常の円形開口より成る開口絞り（通常絞り）、小さな円形開口より成りコヒーレンスファクタであるσ値を小さくするための開口絞り（小σ絞り）、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り、及び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置して成る変形開口絞り（図１ではこのうちの２種類の開口絞りのみが図示されている）等が配置されている。照明系開口絞り板２５は、主制御装置５０により制御されるモータ等の駆動装置４１により回転され、これによりいずれかの開口絞りが照明光ＩＬの光路上に選択的に設定される。
【００２０】
なお、本実施形態においては、照明系開口絞り板２５を用いて照明条件を変更しているが、照明条件を変更する光学素子（光学系）はこれに限らない。例えば米国特許６，５６３，５６７号明細書に開示されているような光学系を用いて照明条件を変更しても良い。
【００２１】
照明系開口絞り板２５後方の照明光ＩＬの光路上に、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリッタ２６が配置され、更にこの後方の光路上に、レチクルブラインド３０Ａ及び可変スリット装置４０を介在させて第１リレーレンズ２８Ａ及び第２リレーレンズ２８Ｂを含むリレー光学系が配置されている。
【００２２】
レチクルブラインド３０Ａは、レチクルＲのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、レチクルＲ上の照明領域ＩＡＲを規定する矩形開口が形成されている。レチクルブラインド３０Ａは、例えば２枚のＬ字のプレート部材を有しており、この２枚のプレート部材を駆動することで、矩形開口の大きさ及び形状を任意の矩形状に調整可能である。レチクルブラインド３０Ａの２枚のプレート部材は、主制御装置５０により制御される不図示のアクチュエータによって駆動される。
【００２３】
レチクルブラインド３０Ａの近傍に可変スリット装置４０が配置されている。可変スリット装置４０は、照明領域ＩＡＲ内の照明光ＩＬの強度分布（照度分布）を調整するために用いられる。この点については後述する。
【００２４】
第２リレーレンズ２８Ｂ後方の照明光ＩＬの光路上には、当該第２リレーレンズ２８Ｂを通過した照明光ＩＬをレチクルＲに向けて反射する折り曲げミラーＭが配置され、このミラーＭの後方の照明光ＩＬの光路上にコンデンサレンズ３３が配置されている。
【００２５】
一方、ビームスプリッタ２６の一方の面（表面）で反射された照明光ＩＬは、集光レンズ４４を介して光電変換素子より成るインテグレータセンサ４６で受光され、インテグレータセンサ４６の光電変換信号が、不図示のホールド回路及びＡ／Ｄ変換器などを介して出力ＤＳ（digit/pulse）として主制御装置５０に供給される。インテグレータセンサ４６としては、例えば真空紫外域で感度があり、且つ光源１９からのパルス光を検出するために高い応答周波数を有するＰＩＮ型のフォトダイオード等が使用できる。
【００２６】
従って、露光中には、インテグレータセンサ４６の出力信号よりレチクルＲを介して投影光学系ＰＬを通過する照明光ＩＬの光量がモニタされ、その光量に基づいて、投影光学系ＰＬを通過する光の全光量がより正確にモニタできるようになっている。
【００２７】
図２（Ａ）には、可変スリット装置４０の概略構成が示されている。可変スリット装置４０は、レチクルブラインド３０Ａで規定されるレチクルＲ上でＸ軸方向に伸びるスリッット状の照明領域ＩＡＲを必要に応じてさらに一部制限する装置である。ここで、照明領域ＩＡＲは、図１からも分かるように、ＸＹ平面に平行な面内の領域であり、可変スリット装置４０の一部を構成する一対の可動ブラインド３０Ｂ１，３０Ｂ２等が配置されるＸＺ平面に直交しているが、ここでは説明の便宜上から照明領域ＩＡＲが、ＸＺ平面に平行な領域として描かれている。照明光ＩＬは、折り曲げミラーＭによってその光路が垂直に折り曲げられるので、このような表現方法を採用しても特に支障はない。
【００２８】
照明領域ＩＡＲは、その長さ（Ｘ軸方向に関する長さ）はＤ、幅（Ｙ軸方向に関する長さ）はＷである。可変スリット装置４０は、一対の可動ブラインド３０Ｂ１，３０Ｂ２と、可動ブラインド３０Ｂ１，３０Ｂ２の駆動装置３５１，３５２、照明領域ＩＡＲの一長辺に沿って（Ｘ軸方向に）配列された複数のブレード４２ｋ（ｋ＝１〜Ｋ、本実施形態ではＫ＝４２）、複数のブレード４２ｋのそれぞれを照明領域ＩＡＲの短辺方向に対応する方向（Ｚ軸方向）に駆動するアクチュエータ（不図示）等と、を有する。
【００２９】
一対の可動ブラインド３０Ｂ１，３０Ｂ２は、照明領域ＩＡＲの長さＤに対応する長さより長く、幅Ｗに対応する幅より狭いプレート部材から成り、レチクルＲ（のパターン面）上の照明領域ＩＡＲに共役な領域を照明領域ＩＡＲの短辺方向に対応する方向（Ｚ軸方向）に挟んで配置され、それぞれ、駆動装置３５１，３５２によって、照明領域ＩＡＲの短辺方向に対応する方向（Ｚ軸方向）に往復駆動される。一対の可動ブラインド３０Ｂ１，３０Ｂ２は、主制御装置５０により、駆動装置３５１，３５２を介して駆動され、例えば、走査露光の開始時及び終了時に照明領域ＩＡＲを更に制限することによって、不要な露光を防止する。
【００３０】
複数のブレード４２ｋは、照明領域ＩＡＲと共役な領域の−Ｚ側に配置され、アクチュエータ（不図示）により、照明領域ＩＡＲの短辺方向に対応する方向（Ｚ軸方向）に個別に駆動され、照明領域ＩＡＲ（に照射される照明光ＩＬ）を部分的に遮光する。例えば図２（Ｂ）に示されるように、ブレード４２２３〜４２４２を、−Ｚ側の移動限界位置近傍に位置させたまま、ブレード４２１〜４２２０を＋Ｚ側の移動限界位置近傍まで駆動し、残りのブレード４２２１、４２２２を、それぞれ照明領域ＩＡＲの２／３、１／３を覆う位置に位置決めすることにより、照明領域ＩＡＲ（及びこれと共役な領域）における照明光ＩＬの強度（すなわち照度）の分布は、図２（Ｃ）に示される曲線ｗａのようになる。ここで、曲線ｗａの台形部分の−Ｘ側の傾斜部は、レチクルブラインド３０Ａが、レチクルＲのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置されていることから形成され、曲線ｗａの台形部分の＋Ｘ側の傾斜部は、ブレード４２２１、４２２２の位置調整の結果として形成されている。
【００３１】
ブレード４２１〜４２４２の配置を、図２（Ｂ）と光軸ＡＸを中心として、左右対称に設定することで、照明領域ＩＡＲにおける照度の分布は、図２（Ｃ）に示される曲線ｗｂのようになる。
【００３２】
ここで、可変スリット装置４０として、例えば米国特許第５，８９５，７３７号明細書に開示される可調節スリット装置と同様の構成の装置を用いることもできるし、あるいは米国特許出願公開第２００９／００７３４０４号明細書に開示される可変スリット装置と同様の構成の装置を用いることもできる。後者の米国特許出願公開第２００９／００７３４０４号明細書に開示される可変スリット装置では、複数のブレード４２ｋと同様のブレードを含む第１、第２形状設定部が、本実施形態におけるレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲに共役な領域の＋Ｚ側、−Ｚ側にそれぞれ配置される。
【００３３】
図１に戻り、レチクルステージＲＳＴは、照明系の下方に配置されている。ここで、レチクルステージＲＳＴ上には、パターンが形成されたレチクルＲが例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ駆動系２２により、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能で、且つ走査方向（Ｙ軸方向）に所定のストローク範囲で所定の走査速度で駆動可能である。
【００３４】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置はレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報は主制御装置５０に送られ、該主制御装置５０では、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動系２２を介してレチクルステージＲＳＴを駆動（位置制御）する。
【００３５】
投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向とされている。投影光学系ＰＬとしては、例えば、レンズ鏡筒３２の内部に光軸ＡＸ方向に沿って所定間隔で配置され、保持された複数枚のレンズエレメント２７、２９、３３、３１を含む両側テレセントリックな屈折光学系が用いられている。投影光学系ＰＬの投影倍率はβ（βは、例えば、１／４、あるいは１／５）である。このため、照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによってレチクルＲが照明されると、その照明光ＩＬの照射領域（照明領域）ＩＡＲ内のレチクルＲのパターンの像が、投影光学系ＰＬにより縮小されてレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上に投影される。そして、ウエハＷ上の上記照明領域ＩＡＲと共役な領域（露光領域）に、パターンの縮小像（部分倒立像）が形成される（レジストにパターンの潜像が形成される）。
【００３６】
露光装置１００には、投影光学系ＰＬの結像特性、例えば諸収差を補正する結像特性補正装置が設けられている。投影光学系ＰＬの結像特性としては球面収差（結像位置の収差）、コマ収差（倍率の収差）、非点収差、像面湾曲、歪曲収差（ディストーション）等があり、結像特性補正装置は、これらの諸収差を補正する機能を有しているが、以下の説明においては、説明の簡略化のため、主として、投影光学系ＰＬによるレチクルＲのパターンの投影像の歪みに関する（ディストーション、原理上は倍率の収差も含む）の補正を行なうものとする。
【００３７】
結像特性補正装置は、ウエハＷ上の先行する特定レイヤ（例えば前レイヤ）のショット領域（区画領域）に転写されたパターンの歪みに合わせてレチクルＲのパターンの投影像を歪ませる働きをもつ。
【００３８】
図１において、投影光学系ＰＬを構成する、レチクルＲに最も近いレンズエレメント２７は支持部材２８に固定され、レンズエレメント２７に続くレンズエレメント２９，３３，３１，…は投影光学系ＰＬのレンズ鏡筒３２に固定されている。支持部材２８は、伸縮自在の複数（ここでは３つ）の駆動素子、例えばピエゾ素子１１ａ、１１ｂ、１１ｃ（但し、図１では紙面奥側の駆動素子１１ｃは図示せず）を介して投影光学系ＰＬのレンズ鏡筒３２と連結されている。駆動素子１１ａ、１１ｂ、１１ｃに印加される駆動電圧が結像特性制御部１２によって独立して制御され、これによって、レンズエレメント２７が光軸ＡＸに直交する面に対して任意に傾斜及び光軸ＡＸ方向に移動可能な構成となっている。各駆動素子によるレンズエレメント２７の駆動量は不図示の位置センサにより厳密に測定され、その位置はサーボ制御により目標値に保たれるようになっている。本実施形態では、結像特性制御部１２、及び該結像特性制御部１２によってその位置及び／又は姿勢が制御されるレンズエレメント２７等を含んで結像特性補正装置が構成されている。なお、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとはレンズエレメント２９等の固定のレンズエレメントの共通の光軸を指すものとする。
【００３９】
ここで、上述の結像特性補正装置では、説明の便宜上から、レンズエレメント２７のみが、移動可能である場合について説明したが、実際には、投影光学系ＰＬでは、複数枚のレンズエレメント、あるいはレンズ群が、上記レンズエレメント２７と同様にして移動可能に構成されている。
【００４０】
ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの図１における下方に配置されている。ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハホルダ９が設けられている。ウエハホルダ９上にはウエハＷが真空吸着等により保持されている。
【００４１】
ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ等を含むウエハステージ駆動系２４により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｚ軸方向、Ｚ軸回りの回転方向（θｚ方向）、Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向）に微小駆動される。従って、ウエハホルダ９は、ウエハステージ駆動系２４により、投影光学系ＰＬの最良結像面に対し、任意方向に傾斜可能で、かつ光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）に微動が可能で、さらに光軸ＡＸに平行なＺ軸回りに回転可能に構成されている。なお、ウエハステージＷＳＴに代えて、ＸＹ平面内で移動（θｚ方向の回転を含む）可能なステージと、該ステージ上でウエハホルダ９を保持してＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向に微動可能なテーブルとを用いることとしても良い。
【００４２】
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（ヨーイング（θｚ方向の回転）を含む）及びＸＹ平面に対する傾斜（ピッチング（θｘ方向の回転）及びローリング（θｙ方向の回転））はウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」と呼ぶ）１８によって、移動鏡１７を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は主制御装置５０に送られ、主制御装置５０では、その位置情報（又は速度情報）に基づいてウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）をウエハステージ駆動系２４を介して制御する。
【００４３】
また、ウエハステージＷＳＴ上には、基準マーク板ＦＭが固定されている。基準マーク板ＦＭの表面は、ウエハＷの表面とほぼ同一高さに設定されている。基準マーク板ＦＭの表面には、レチクルアライメント用の第１基準マーク及び後述するアライメント系のベースライン計測用の第２基準マークなどが所定の位置関係で形成されている。
【００４４】
投影光学系ＰＬの側面には、ウエハＷ上の各ショット領域に付設されたアライメントマーク（ウエハマーク）及び基準マーク板ＦＭ上の第２基準マークを検出するためのアライメント系８が設けられている。アライメント系８としては、例えば、画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント系８の検出結果は、アライメント信号処理系（不図示）を介して主制御装置５０に送られる。
【００４５】
また、投影光学系ＰＬの下端部の近傍には、前述の露光領域内及びその近傍の複数の検出点におけるウエハＷのＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）を検出する多点焦点位置検出系（１３，１４）が設けられている。多点焦点位置検出系として、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示される斜入射方式の検出系が用いられている。多点焦点位置検出系は、投影光学系ＰＬの最良結像面に向けて結像光束を光軸ＡＸに対して斜めに射出する照射光学系１３と、ウエハＷの表面からの反射光束をスリットを介して受光する受光光学系１４と、を含む。多点焦点位置検出系（１３、１４）で検出されるウエハの面位置情報は、主制御装置５０に供給される。
【００４６】
この他、露光装置１００には、レチクルステージＲＳＴの上方に、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示されるような一対のレチクルアライメント系（図示省略）が設けられている。レチクルアライメント系は、一例として照明光ＩＬと同じ波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から構成されている。レチクルアライメント系の検出信号は、不図示のアライメント信号処理系を介して主制御装置５０に供給される。
【００４７】
主制御装置５０は、例えば、マイクロコンピュータ（あるいはワークステーション）から構成され、露光装置１００の構成各部を統括制御する。
【００４８】
次に、本実施形態の露光装置１００において行われるパターンの投影像の歪み（ディストーション）の計測について説明する。
【００４９】
投影像の歪み（ディストーション）の計測は、テストレチクルを用いたウエハの露光（テスト露光）、ウエハ上に転写された像（転写像）の検出、及びその検出結果を用いた像歪みデータ（ディストーション・データ）の作成を含む。
【００５０】
露光装置１００などの走査型露光装置では、例えば図３（Ａ）に示されるテストレチクルＲ１が用いられる。テストレチクルＲ１は、その中央部に、幅Ｄ及び長さＷのパターン領域ＰＡ１を有する。ここで、幅Ｄ及び長さＷは、それぞれ、照明領域ＩＡＲの長さＤ及び幅Ｗ（図２（Ａ）参照）に等しい。パターン領域ＰＡ１内には、テストレチクルＲ１の中心（レチクルセンタ）を中心として、ＸＹ２次元方向に所定間隔ΔｄでＩ１×Ｊ１個、例えば３×１３個の計測用マークＭｉｊ（ｉ＝１〜Ｉ１，ｊ＝１〜Ｊ１）が、形成されている。
【００５１】
オペレータ等からのテスト露光の指示（ディストーション計測指示）に応じて、露光装置１００が備える主制御装置５０により、以下の手順で、テスト露光が実行される。
【００５２】
主制御装置５０は、レチクル搬送系（不図示）を介してテストレチクルＲ１をレチクルステージＲＳＴ上にロードする。ロード後、主制御装置５０は、レチクルアライメントを行う。これにより、テストレチクルＲ１の中心（レチクルセンタ）が投影光学系ＰＬの光軸にほぼ一致すると同時に、テストレチクルＲ１の向きもレチクル干渉計１６の測長軸によって規定される基準座標軸に平行になるようレチクルステージＲＳＴが位置決めされる。さらに、主制御装置５０は、照明領域ＩＡＲがテストレチクルＲ１のパターン領域ＰＡ１に一致するように、照明光学系１０内のレチクルブラインド３０Ａの開口の大きさ及び位置を調整する。このとき、可変スリット装置４０の全てのブレード４２ｋ（ｋ＝１〜４２）が、−Ｚ側の移動限界位置近傍に位置しており、照明領域ＩＡＲの遮光はされていない。
【００５３】
次に、主制御装置５０は、ウエハ搬送系（不図示）を用いて、テスト用ウエハＷをウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ９）上にロードする。ロード後、主制御装置５０は、ウエハ干渉計１８の計測値をリセットする。
【００５４】
リセット後、主制御装置５０は、テスト露光を開始する。主制御装置５０は、ウエハ干渉計１８の計測結果をモニタしつつウエハステージ駆動系２４を介してウエハステージＷＳＴを駆動して、ウエハＷ上の第１ショット領域（の中心）が投影光学系ＰＬの光軸にほぼ一致するようウエハステージＷＳＴを位置決めする。位置決め後、主制御装置５０は、テストレチクルＲ１のパターン領域ＰＡ１のパターンを、静止露光により、第１ショット領域内に転写する。これにより、テストレチクルＲ１を用いた第１の露光条件下での露光が終了する。
【００５５】
主制御装置５０は、予め定められた手順に従って露光条件、例えば照明条件等を変更する。主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴをステップ駆動して、ウエハＷ上の第２ショット領域（の中心）が投影光学系ＰＬの光軸にほぼ一致するようウエハステージＷＳＴを位置決めする。位置決め後、主制御装置５０は、変更後の第２の露光条件下で、上と同様に、パターン領域ＰＡ１のパターンを、静止露光により、第２ショット領域内に転写する。
【００５６】
主制御装置５０は、第３ショット領域以降についても同様にパターンを転写する。
【００５７】
全ての露光条件下でテストレチクルＲ１のパターンがテスト用ウエハＷ上に転写されると（テスト露光が終了すると）、主制御装置５０に接続されたディスプレイ（不図示）上にその旨が表示される。
【００５８】
次に、オペレータ等から主制御装置５０に接続された入力装置（不図示）を介してテスト用ウエハＷの現像が指示されると、主制御装置５０からの指示に応じ、ウエハ搬送系（不図示）によりウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ９）上のテスト用ウエハＷが不図示のコータ・ディベロッパ（Ｃ／Ｄ）に搬送される。搬送後、Ｃ／Ｄ（不図示）によりテスト用ウエハＷが現像され、例えば図４（Ａ）に示されるように、テスト用ウエハＷ上にテストレチクルＲ１のパターンに対応するレジスト像（レジストパターン）が形成される。図４（Ａ）には、テストレチクルＲ１のパターンに対応するレジスト像に歪みが生じた場合のテスト用ウエハＷ上に形成された計測用マークＭｉｊ同士を結ぶ線が実線で示され、テストレチクルＲ１のパターンに対応するレジスト像に歪みが生じなかった場合のテスト用ウエハＷ上に形成された計測用マークＭｉｊ同士を結ぶ線が点線で示されている。
【００５９】
そして、オペレータ等から入力装置（不図示）を介してテスト用ウエハＷ上に形成された計測用マークＭｉｊ（ｉ＝１〜Ｉ１，ｊ＝１〜Ｊ１）の検出が指示されると、主制御装置５０は、現像されたテスト用ウエハＷをウエハ搬送系（不図示）に指示を与えて再びウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ９）上にロードする。ロード後、主制御装置５０は、ウエハ干渉計１８の計測結果をモニタしつつウエハステージ駆動系２４を介してウエハステージＷＳＴを駆動し、アライメント系８を用いて、テスト用ウエハＷ上の第１ショット領域内に形成された計測用マークＭｉｊのレジスト像を順次検出する。主制御装置５０は、計測用マークＭｉｊのレジスト像の検出結果と、各レジスト像検出時のウエハ干渉計１８の計測値とを用いて、計測用マークＭｉｊのレジスト像のステージ座標系上における位置を順次演算し、それらの演算結果を内部メモリ（不図示）に記憶する。
【００６０】
主制御装置５０は、上と同様に、その他のショット領域に形成された計測用マークＭｉｊのレジスト像を検出し、それらのステージ座標系上における位置を演算し、内部メモリ（不図示）に記憶する。
【００６１】
このようにして、全ての露光条件の下で形成された計測用マークＭｉｊのレジスト像の位置が内部メモリ（不図示）に記憶され、計測用マークＭｉｊの検出が終了する。
【００６２】
次に、主制御装置５０は、内部メモリ（不図示）に記憶された計測用マークＭｉｊのレジスト像の位置を、各ショット領域の基準点、例えばショット領域の中心点を原点とする理想的な座標系（ショット座標系）における座標データにそれぞれ変換する。そして、主制御装置５０は、各計測用マークＭｉｊのレジスト像の座標データと対応するレジスト像の設計上の位置座標との差に基づいて、各計測用マークＭｉｊのレジスト像の位置ずれ量を、ショット領域毎（すなわち、露光条件毎）に求める。
【００６３】
主制御装置５０は、さらに、必要に応じ、上で求められたレジスト像の位置ずれ量を補正処理する。すなわち、主制御装置５０は、レジスト像の位置ずれ量から、所定の許容値を超える異常値データを除去し、除去後の位置ずれ量の平均を求め、それをセンタ・シフト量として全ての位置ずれ量から除去する（センタ・シフト補正）。さらに、主制御装置５０は、センタ・シフト補正された位置ずれ量からレチクル製造誤差（パターン描画誤差などを含む）を除去する（レチクル製造誤差補正）。さらに、主制御装置５０は、レチクル製造誤差が補正された位置ずれ量からアライメントマーク製造誤差を除去する（アライメントマーク製造誤差補正）。さらに、主制御装置５０は、アライメントマーク製造誤差を補正した位置ずれ量からレチクルローテーション量を算出して除去する（レチクルローテーション補正）。
【００６４】
このようにして得られた位置ずれ量のデータを、以下の説明においては、像歪みデータと呼ぶ。最後に、主制御装置５０は、この像歪みデータを露光条件毎に求め、主制御装置５０に接続された記憶装置（不図示）内のデータベースに登録する。
【００６５】
なお、投影光学系ＰＬの結像特性は経時的に変化し得るため、露光装置１００では、定期的に、投影像の歪み（像歪みデータの作成）を行うこととする。
【００６６】
前述の如く、投影像の歪みは、図３（Ａ）に示されるテストレチクルＲ１のパターン領域ＰＡ１内の各計測用マークＭｉｊのレジスト像の位置ずれ量、すなわち、パターン領域ＰＡ１の投影光学系ＰＬによる像が形成される像面内の複数の離散点における、上記レジスト像に対応する投影像の位置ずれ量として与えられる。以下の説明では、像面上における上記複数の離散点を、便宜上、計測用マークと同一の符号を用いて、Ｍｉｊと表記する。離散点Ｍｉｊの像面内でのＸ，Ｙ位置はＸｊ，Ｙｉである。（離散点Ｍｉｊでの）投影像の歪みは、図３（Ｂ）に示されるように、像面内のベクトルｄＲｉｊ（＝（ｄＸｉｊ，ｄＹｉｊ））を用いて表される。従って、全離散点Ｍｉｊ（ｉ＝１〜Ｉ１，ｊ＝１〜Ｊ１）での投影像のずれｄＲｉｊにより、一例として図４（Ｂ）に示されるように、像面内における投影像の歪みが記述される。ここで、像面と呼んでいるのは、投影光学系ＰＬによるパターンの投影像が形成される面内の長さＬ1＝βＤ、幅Ｌ2＝βＷの像領域を指す。
【００６７】
本実施形態の露光装置１００では、十分に高い重ね合わせ精度（位置合わせ精度）でレチクルＲのパターンをウエハＷ上に形成するために、パターンを複数の部分パターンに分割し、部分パターンの像（部分像）のそれぞれについて形成状態（転写状態）を最適化してウエハ上に転写（形成）する分割露光法を、採用している。以下、分割露光法の詳細について説明する。
【００６８】
露光に先立って、上述の通り像歪みデータｄＲｉｊ（ｉ＝１〜Ｉ１，ｊ＝１〜Ｊ１）が得られているものとする。また、像歪みデータｄＲｉｊ（ｉ＝１〜Ｉ１，ｊ＝１〜Ｊ１）に対し、レチクルＲ上のパターン領域ＰＡ内のパターンを、図５（Ａ）に示されるように、部分パターンＰＡａ，ＰＡｂに２分割することとする。これに対応して、ウエハＷ上のショット領域Ｓは、２つの部分領域Ｓａ，Ｓｂに２分割される。なお、図５（Ａ）において、レチクルＲ側とウエハＷ側とで別々の照明領域ＩＡＲが存在するかのように図示されているが、これは、レチクルのパターンの倒立像がウエハＷ上に投影される様子を模式的に示したものである。図５（Ｂ）〜図５（Ｄ）、及び図６（Ａ）〜図６（Ｄ）においても同様である。
【００６９】
次に、実際の分割露光法の説明に先立って、レチクルＲのパターンのウエハＷ上への投影像の歪み補正に関する補足説明を行っておく。
【００７０】
前述の通り、露光装置１００では、結像特性補正装置の結像特性制御部１２を介してレンズエレメント２７を駆動することで、レチクルＲのパターンのウエハＷ上への投影像の歪みを補正することができる。ここで、レンズエレメント２７を駆動して補正することのできる投影像の歪みは、第１補正関数ΔＲ(1)（Ｘ，Ｙ）＝（ΔＸ(1)（Ｘ，Ｙ），ΔＹ(1)（Ｘ，Ｙ））を用いて記述されるものとする。
【００７１】
第１補正関数ΔＲ(1)（Ｘ，Ｙ）のＸ成分ΔＸ(1)（Ｘ，Ｙ）及びＹ成分ΔＹ(1)（Ｘ，Ｙ）は、次のように、ＸＹ座標の２変数多項式（ΣｍｎＫｍｎＹｍＸｎ，ΣｍｎＨｍｎＹｍＸｎ）を用いて与えることができる。
【００７２】
ΔＸ(1)（Ｘ，Ｙ）＝Ｋ00＋Ｋ10Ｙ1＋Ｋ01Ｘ1＋Ｋ20Ｙ2＋Ｋ11Ｙ1Ｘ1＋Ｋ02Ｘ2
＋Ｋ30Ｙ3＋Ｋ21Ｙ2Ｘ1＋Ｋ12Ｙ1Ｘ2＋Ｋ03Ｘ3＋Ｋ40Ｙ4＋Ｋ50Ｙ5＋Ｋ60Ｙ …（１）
ΔＹ(1)（Ｘ，Ｙ）＝Ｈ00＋Ｈ10Ｙ1＋Ｈ01Ｘ1＋Ｈ20Ｙ2＋Ｈ11Ｙ1Ｘ1＋Ｈ02Ｘ2
＋Ｈ30Ｙ3＋Ｈ21Ｙ2Ｘ1＋Ｈ12Ｙ1Ｘ2＋Ｈ03Ｘ3
＋Ｈ40Ｙ4＋Ｈ31Ｙ3Ｘ1＋Ｈ50Ｙ5＋Ｈ40Ｙ4Ｘ1＋Ｈ60Ｙ6＋Ｈ50Ｙ5Ｘ1 …（２）
ここで、各係数Ｋmn，Ｈmnと駆動対象のレンズとの関係は、予め定められており、各係数Ｋmn，Ｈmnの値が決定した式（１）及び式（２）は、投影像の歪みを補正するための可動レンズ等の各調整対象の具体的な調整内容、すなわち投影像の歪みの調整内容を記述する。
【００７３】
そこで、主制御装置５０は、先に求めた像歪みデータｄＲｉｊを用いて、最小自乗法等を適用して、式（１）及び式（２）中の係数Ｋmn，Ｈmnを決定する。ただし、２つの部分パターンＰＡａ，ＰＡｂのそれぞれについて投影像の歪みを補正するため、次の自乗誤差εａ，εｂが最小となるように、係数Ｋmn，Ｈmnの２通りの組を決定する。
【００７４】
εa＝Σij（ｄＲij−ΔＲ(1)（Ｘi，Ｙj））２ｗa（Ｘi／β） …（３ａ）
εb＝Σij（ｄＲij−ΔＲ(1)（Ｘi，Ｙj））２ｗb（Ｘi／β） …（３ｂ）
ここで、ｗａ（Ｘｉ／β），ｗｂ（Ｘｉ／β）は、可変スリット装置４０を用いてレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲに照射される照明光ＩＬの強度分布（照度分布）であり、それぞれ、部分パターンＰＡａ，ＰＡｂを照明する際の照度分布である（図２（Ｃ）参照）。最小自乗誤差εａ，εｂを用いることにより、それぞれ、ウエハＷ上の分割領域Ｓａ，Ｓｂに投影される部分パターンＰＡａ，ＰＡｂの投影像の歪みを記述する２組の第１補正関数ΔＲ(1)（Ｘ，Ｙ）（係数Ｋmn，Ｈmn）が得られる。なお、ここで求められる２組の係数Ｋmn，Ｈmnの値を用いて表される第１補正関数ΔＲ(1)（Ｘ，Ｙ）を、それぞれ、ΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(1b)（Ｘ，Ｙ）と表記する。
【００７５】
ただし、係数Ｋmn，Ｈmnを決定する際、第１補正関数ΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(1b)（Ｘ，Ｙ）が境界Ｘ＝０上で連続的に接続するための境界条件ΔＲ(1a)（Ｘ＝０，Ｙ）＝ΔＲ(1b)（Ｘ＝０，Ｙ），ｄΔＲ(1a)（Ｘ＝０，Ｙ）／ｄＸ＝ｄΔＲ(1b)（Ｘ＝０，Ｙ）／ｄＸを課すこととする。
【００７６】
なお、第１補正関数ΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(1b)（Ｘ，Ｙ）の作成は、例えば、露光装置１００の起動時に、像歪みデータｄＲｉｊが作成（更新）される毎に、あるいはオペレータ等からの指示があった時等に、適宜、行われる。
【００７７】
上で求めた第１補正関数ΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(1b)（Ｘ，Ｙ）を用いて、分割露光を行う。
【００７８】
主制御装置５０は、レチクル搬送系（不図示）を用いてレチクルＲをレチクルステージＲＳＴ上にロードする。また、主制御装置５０は、ウエハ搬送系（不図示）を用いてウエハＷをウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ９）上にロードする。ロード後、レチクルアライメント、アライメント系８のベースライン計測、及びウエハアライメント（例えばショット内多点ＥＧＡ）の準備作業が行われる。なお、レチクルアライメント、ベースライン計測等については、米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに詳細に開示されている。また、ショット内多点ＥＧＡについては、米国特許第６，８７６，９４６号明細書などに詳細に開示されている。ここで、ショット内多点ＥＧＡとは、ショット内の複数のウエハアライメントマークの位置検出データを用いて例えば上記米国特許明細書に開示される最小２乗法を利用した統計演算によりウエハＷ上の全てのショット領域の配列座標及び各ショットの倍率を含む変形量を求めるアライメント手法を意味する。
【００７９】
ショット内多点ＥＧＡにより、通常のＥＧＡにより得られる６種類のウエハ誤差パラメータ（Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関するウエハ（中心位置）のオフセット（平行移動）、ステージ座標系（又はショット配列）の直交度誤差、ウエハの残存回転誤差、ウエハのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する線形伸縮）に加えて、ウエハＷ上の各ショット領域の、Ｘ軸方向（非走査方向）に関する倍率（線形伸縮）（非スキャン方向倍率）、Ｙ軸方向（走査方向）に関する倍率（線形伸縮）（スキャン方向倍率）、残存回転誤差、及び直交度誤差が定められる。
【００８０】
主制御装置５０は、レチクルアライメント、ベースライン計測、及びウエハアライメントの結果に基づいて、ウエハＷ上のショット領域のそれぞれに、順次、レチクルＲのパターンを、以下の分割露光により重ね合わせて転写する。ここで、レチクルＲのパターンをウエハＷ上の各ショット領域に転写するための露光開始直前及び露光終了直後には、可動ブラインド３０Ｂ１，３０Ｂ２が、主制御装置５０の指示に応じ、駆動装置３５１，３５２により駆動され、不要な露光が防止されるが、以下では、この点についての説明は省略する。
【００８１】
主制御装置５０は、レチクルアライメント、ベースライン計測、及びウエハアライメントの結果に基づいて、ウエハＷ上の第１ショット領域の露光のための加速開始位置にウエハステージＷＳＴを移動させる。次に、主制御装置５０は、可変スリット装置４０のブレード４２１〜４２４２を図２（Ｂ）に示されるように駆動する。これにより、レチクルＲ上では、図５（Ａ）に示されるように、光軸ＡＸの＋Ｘ側でレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲの＋Ｘ側の半部が遮光され、照明領域ＩＡＲの−Ｘ側の半部のみが照度分布ｗａ（図２（Ｃ）参照）で照明される。
【００８２】
さらに、主制御装置５０は、第１補正関数ΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ）によって記述される投影像の歪みの補正内容に基づいて、例えば米国特許出願公開第２００７／０２６０４１９号明細書などに開示されているように、レンズエレメント２７を駆動して、パターンの投影像の歪み（図４（Ａ）参照）を補正する。これにより、ウエハＷ上の被露光領域の−Ｘ側半部の領域において、投影像の歪みが補正される。
【００８３】
可変スリット装置４０を用いての照明領域の調整と第１補正関数ΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ）を用いてのレンズエレメント２７の駆動調整の後、主制御装置５０は、走査露光により、部分パターンＰＡａをウエハＷ上の分割領域Ｓａに転写する。
【００８４】
走査露光では、主制御装置５０は、レチクル干渉計１６とウエハ干渉計１８の計測結果を監視して、図５（Ａ）に示されるように、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとをそれぞれの走査開始位置（加速開始位置）に移動させる。そして、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴをＹ軸方向に、ただし互いに逆向き（それぞれ＋Ｙ方向、−Ｙ方向）に、相対駆動する。ここで、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴがそれぞれの目標速度に達すると、図５（Ｂ）に示されるように、露光光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域ＰＡａが照明され始め、ウエハＷ上の分割領域Ｓａに対する走査露光が開始される。
【００８５】
主制御装置５０は、走査露光中、Ｙ軸方向についてのレチクルステージＲＳＴの速度ＶｒとウエハステージＷＳＴの速度Ｖｗとを投影光学系ＰＬの投影倍率に対応する速度比に維持するように、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同期して駆動する。
【００８６】
そして、図５（Ｃ）に示されるように、レチクルＲとウエハＷとがＹ軸方向に移動してレチクルＲのパターン領域ＰＡａの異なる領域が紫外パルス光で逐次照明され、同時にウエハＷがレチクルＲと逆方向に移動することにより、図５（Ｄ）に示されるように、分割領域Ｓａの走査露光が終了する。
【００８７】
分割領域Ｓａに対する走査露光が終了すると、主制御装置５０は、ウエハＷとレチクルＲとの減速を開始するととともに可変スリット装置４０のブレード４２１〜４２４２を、図２（Ｂ）に示される配置と光軸ＡＸに関して左右対称となる配置に駆動する。これにより、レチクルＲ上では、図６（Ａ）に示されるように、光軸ＡＸの−Ｘ側でレチクルＲ上の照明領域の−Ｘ側の半部が遮光され、照明領域の＋Ｘ側の半部のみが照度分布ｗｂ（図２（Ｃ）参照）で照明される。
【００８８】
さらに、主制御装置５０は、第１補正関数ΔＲ(1b)（Ｘ，Ｙ）によって記述される投影像の歪みの補正内容に従ってレンズエレメント２７を駆動して、パターンの投影像の歪み（図４（Ａ）参照）を補正する。これにより、ウエハＷ上の被露光領域の＋Ｘ側半部の領域で投影像の歪みが補正される。
【００８９】
可変スリット装置４０を用いての照明領域の調整と第１補正関数ΔＲ(1b)（Ｘ，Ｙ）を用いてのレンズエレメント２７の駆動調整の後、主制御装置５０は、走査露光により、部分パターンＰＡｂをウエハＷ上の分割領域Ｓｂに転写する。
【００９０】
主制御装置５０は、図６（Ａ）に示されるように、分割領域Ｓａに対する露光のための相対走査が終了して停止した時点では、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとは、分割領域Ｓｂの露光のためのそれぞれの走査開始位置（加速開始位置）に位置している。そして、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴを、パターン領域ＰＡａを用いた露光時とは逆方向に、Ｙ軸方向に沿って、ただし互いに逆向き（−Ｙ方向、＋Ｙ方向）に、相対駆動する。これにより、図６（Ｂ）に示されるように、露光光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域ＰＡｂが照明され始め、ウエハＷ上の分割領域Ｓｂに対する走査露光が開始される。そして、図６（Ｃ）に示されるように、レチクルＲとウエハＷとがＹ軸方向に移動してレチクルＲのパターン領域ＰＡｂの異なる領域が紫外パルス光で逐次照明され、同時にウエハＷがレチクルＲと逆方向に移動することにより、図６（Ｄ）に示されるように、分割領域Ｓｂの走査露光が終了する。露光終了後、主制御装置５０は、ウエハＷとレチクルＲとを減速させて停止する。
【００９１】
分割領域Ｓａ，Ｓｂに対する２回の分割露光では、ウエハステージＷＳＴは、Ｘ軸方向に駆動（ステッピング駆動）されることなく、Ｙ軸に平行な同一の直線経路上を往復駆動される。従って、２回の分割露光により、部分パターンＰＡａ，ＰＡｂが繋ぎ合わされてウエハＷ上のショット領域Ｓ内に転写される。すなわち、パターン領域ＰＡ内の全パターンがショット領域Ｓへ転写される。分割領域Ｓａ，Ｓｂに対する露光の際に、それぞれ設定される台形の照度分布（曲線）ｗａ、ｗｂ（図２（Ｃ）参照）が、両者の境界部分で、ともに斜辺となっており、かつ、その境界部のいずれのＸ位置においても、ｗａ、ｗｂの和がともに１（正規化後の値）となっている。従って、ショット領域Ｓ内における露光量はほぼ均一である。
【００９２】
ショット領域Ｓに対する露光が終了すると、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴを次のショット領域に対する走査開始位置（加速開始位置）へ駆動（ステッピング駆動）する。そして、先と同様に、次のショット領域に対する分割露光を行う。その他のショット領域以降についても同様の動作を行う。それにより、ウエハＷ上の全てのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。
【００９３】
以上詳細に説明したように、本第１の実施形態の露光装置１００によると、主制御装置５０は、非走査方向に関してレチクルＲのパターンＰＡが２分割された部分パターンＰＡａ、ＰＡｂの像（部分像）のそれぞれに対してウエハＷを走査方向に走査する（実際には、レチクルＲとウエハＷとを走査方向に相対走査する）ことを、部分パターンＰＡａ、ＰＡｂの像それぞれについてウエハＷ上での形成状態を調整しながら２回繰り返し、部分パターンＰＡａ、ＰＡｂの像が繋ぎ合わされたパターンＰＡの像をウエハＷ上に形成する。このため、部分パターンＰＡａ、ＰＡｂの像（部分像）それぞれの形成に必要な投影光学系ＰＬの視野内の部分領域のみについて、部分像それぞれの形成状態、具体的には、部分像それぞれの歪みが最適となるように、それぞれの部分像の歪みの調整のための投影光学系ＰＬの光学特性、具体的には例えばディストーション（倍率の収差を含む）を調整すれば良いことになる。従って、投影光学系ＰＬの視野内の全域に対してディストーションを調整してパターンＰＡ全体の像を一度の露光でウエハＷ上に形成する場合に比べて、それぞれの部分像の形成の際の投影光学系ＰＬのディストーションをより高精度に（部分像それぞれの形成状態がより最適となるように）調整することができ、結果的に十分に高精度なパターンの重ね合わせ（位置合わせ）を実現することが可能となる。
【００９４】
なお、分割露光では、ウエハステージＷＳＴによるウエハＷの保持を解除することなく、複数回の分割露光が繰り返される。ここで、上記実施形態では、複数回（２回）の分割露光を全てのショット領域に対して順次行ったが、これに代えて、１回目の分割露光を全てのショット領域に対して行い、その後２回目の分割露光を全てのショット領域に対して行うことも可能である。
【００９５】
本第１の実施形態では、補正関数として（２変数）多項式を用いるものとした。この場合、露光装置の投影像の歪みを補正する機能に応じて、多項式の次数を選択することとすることができる。また、多項式に限らず、例えば、フーリエ多項式（ΣｍＫｍｓｉｎ（２πｍｙ）＋ΣｎＨｎｃｏｓ（２πｎｙ））を用いても良い。この場合にも、露光装置の機能に応じて、フーリエ多項式の次数を選択することができる。
【００９６】
《第２実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を、図７及び図８に基づいて説明する。本第２の実施形態では、前述の第１の実施形態における露光装置１００が使用される。ここで、前述した第１の実施形態と同一の構成部分については同一の符号を用いるとともに、その詳細説明を省略する。
【００９７】
露光装置１００に対するパターンの投影像の歪み（ディストーション）の計測において、例えば図７に示されるテストレチクルＲ２を用いることができる。テストレチクルＲ２は、その中央部に、幅Ｄ及び長さＬのパターン領域ＰＡ２を有する。ここで、幅Ｄは照明領域ＩＡＲの長辺の長さＤ（図２（Ａ）参照）に等しく、長さＬは露光に用いられるレチクルＲに対する走査長（デバイスパターンの長さ、ウエハＷ上のショット領域の長さの１／β倍）に等しい。パターン領域ＰＡ２内には、テストレチクルＲ２の中心（レチクルセンタ）を中心として、ＸＹ２次元方向に所定間隔ΔｄでＩ２×Ｊ２個、例えば１５×１１個の計測用マークＭｉｊ（ｉ＝１〜Ｉ２，ｊ＝１〜Ｊ２）が、形成されている。
【００９８】
オペレータ等からのテスト露光の指示（ディストーション計測指示）に応じて、露光装置１００が備える主制御装置５０により、以下の手順で、テスト露光が実行される。
【００９９】
主制御装置５０は、レチクル搬送系（不図示）を介してテストレチクルＲ２をレチクルステージＲＳＴ上にロードする。ロード後、主制御装置５０は、レチクルアライメントを行う。主制御装置５０は、必要に応じて、さらに、レチクルブラインド３０Ａの開口の大きさ及び位置を調整する。このとき、可変スリット装置４０は、全てのブレード４２ｋ（ｋ＝１〜４２）が、−Ｚ側の移動限界位置近傍に位置しており、照明領域ＩＡＲは全く遮光されていない。
【０１００】
主制御装置５０は、ウエハ搬送系（不図示）を用いて、テスト用ウエハＷをウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ９）上にロードする。ロード後、主制御装置５０は、ウエハ干渉計１８の計測値をリセットする。
【０１０１】
リセット後、主制御装置５０は、走査露光を開始する。主制御装置５０は、レチクル干渉計１６とウエハ干渉計１８の計測結果を監視して、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとをそれぞれの走査開始位置（加速開始位置）に移動させる。そして、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴをＹ軸方向に、ただし互いに逆向きに、相対駆動することで、テストレチクルＲ２のパターン領域ＰＡ２のパターンの像を、第１の露光条件下で、走査露光により、テスト用ウエハＷ上の第１ショット領域に転写する。
【０１０２】
第１ショット領域に対する走査露光が終了すると、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴを第２ショット領域に対する走査開始位置（加速開始位置）へ駆動（ステッピング駆動）する。それと同時に、主制御装置５０は、予め定められた手順に従って露光条件、例えば照明条件等を変更する。主制御装置５０は、変更後の第２の露光条件下で、上と同様に、パターン領域ＰＡ２のパターンを第２ショット領域内に転写する。
【０１０３】
主制御装置５０は、第３ショット領域以降についても同様にパターンを転写する。
【０１０４】
全ての露光条件下でテストレチクルＲ２のパターンがテスト用ウエハＷ上に転写されると（テスト露光が終了すると）、主制御装置５０に接続されたディスプレイ（不図示）上にその旨が表示される。
【０１０５】
上述の通りテストレチクルＲ２のパターンの像が形成されたテスト用ウエハＷは、前述の第１の実施形態と同様に、Ｃ／Ｄ（不図示）により現像され、アライメント系８を用いて計測用マークＭｉｊのレジスト像が検出される。その検出結果に基づき、主制御装置５０により、例えば図８に示されるように、露光用レチクルのデバイスパターンの全領域に対応する像歪みデータｄＲｉｊが作成される。
【０１０６】
投影像の歪みｄＲｉｊに対し、前述の第１の実施形態と同様に、結像特性補正装置の結像特性制御部１２を介してレンズエレメント２７を駆動することにより投影像の歪みを補正することができるだけでなく、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動を微調整（補正）することにより投影像の歪みを補正することもできる。ここで、同期駆動を微調整して補正することのできる投影像の歪みは、第２補正関数ΔＲ(2)（Ｘ，Ｙ）＝（ΔＸ(2)（Ｘ，Ｙ），ΔＹ(2)（Ｘ，Ｙ））を用いて記述されるものとする。なお、レンズエレメント２７を駆動して補正することのできる投影像の歪みは、先と同様に、第１補正関数ΔＲ(1)（Ｘ，Ｙ）＝（ΔＸ(1)（Ｘ，Ｙ），ΔＹ(1)（Ｘ，Ｙ））を用いて記述されるものとする。
【０１０７】
第２補正関数ΔＲ(2)（Ｘ，Ｙ）のＸ成分ΔＸ(2)（Ｘ，Ｙ）及びＹ成分ΔＹ(2)（Ｘ，Ｙ）は、次のように、ＸＹ座標の２変数多項式（ΣｍｎｋｍｎＹｍＸｎ，ΣｍｎｈｍｎＹｍＸｎ）を用いて与えられる。
【０１０８】
ΔＸ(2)（Ｘ，Ｙ）＝ｋ00＋ｋ10Ｙ1＋ｋ20Ｙ2＋ｋ30Ｙ3＋ｋ40Ｙ4＋ｋ50Ｙ5 …（４）
ΔＹ(2)（Ｘ，Ｙ）＝ｈ00＋ｈ10Ｙ1＋ｈ01Ｘ1＋ｈ20Ｙ2＋ｈ11Ｙ1Ｘ1
＋ｈ30Ｙ3＋ｈ21Ｙ2Ｘ1＋ｈ40Ｙ4＋ｈ31Ｙ3Ｘ1＋ｈ50Ｙ5＋ｈ40Ｙ4Ｘ1 …（５）
ここで、各係数ｋmn，ｈmnとステージＲＳＴ，ＷＳＴの同期駆動との関係は、予め定められており、各係数ｋmn，ｈmnの値が決定した式（４）及び式（５）は、投影像の歪みを補正するためのステージＲＳＴ，ＷＳＴの同期駆動の具体的な調整内容、すなわち投影像の歪みの調整内容を記述する。
【０１０９】
そこで、主制御装置５０は、先に求めた像歪みデータｄＲｉｊを用いて、最小自乗法等を適用して、式（１）及び式（２）中の係数Ｋmn，Ｈmnとともに式（４）及び式（５）中の係数ｋmn，ｈmnを決定する。ただし、２つの部分パターンＰＡａ，ＰＡｂのそれぞれについて投影像の歪みを補正するため、次の自乗誤差εａ，εｂが最小となるように、係数Ｋmn，Ｈmn，ｋmn，ｈmnの２通りの組を決定する。
【０１１０】
εa＝Σij（ｄＲij−ΔＲ(1)（Ｘi，Ｙj）−ΔＲ(2)（Ｘi，Ｙj））２ｗa（Ｘi／β）
…（６ａ）
εb＝Σij（ｄＲij−ΔＲ(1)（Ｘi，Ｙj）−ΔＲ(2)（Ｘi，Ｙj））２ｗb（Ｘi／β）
…（６ｂ）
最小自乗誤差εａ，εｂを用いることにより、それぞれ、ウエハＷ上の分割領域Ｓａ，Ｓｂに投影される部分パターンＰＡａ，ＰＡｂの投影像の歪みを記述する２組の第１及び第２補正関数ΔＲ(1)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(2)（Ｘ，Ｙ）（係数Ｋmn，Ｈmn，ｋmn，ｈmn）が得られる。なお、ここで求められる２組の係数Ｋmn，Ｈmnの値を用いて表される第１補正関数ΔＲ(1)（Ｘ，Ｙ）をそれぞれΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(1b)（Ｘ，Ｙ）、また２組の係数ｋmn，ｈmnの値を用いて表される第２補正関数ΔＲ(2)（Ｘ，Ｙ）をそれぞれΔＲ(2a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(2b)（Ｘ，Ｙ）と表記する。
【０１１１】
ただし、係数ｋmn，ｈmnを決定する際、第２補正関数ΔＲ(2a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(2b)（Ｘ，Ｙ）が境界Ｘ＝０上で連続的に接続するための境界条件ΔＲ(2a)（Ｘ＝０，Ｙ）＝ΔＲ(2b)（Ｘ＝０，Ｙ），ｄΔＲ(2a)（Ｘ＝０，Ｙ）／ｄＸ＝ｄΔＲ(2b)（Ｘ＝０，Ｙ）／ｄＸを課すこととする。勿論、前述の通り、第１補正関数ΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(2b)（Ｘ，Ｙ）の境界条件も課される。
【０１１２】
上で求めた第１及び第２補正関数ΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(1b)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(2a)（Ｘ，Ｙ），ΔＲ(2b)（Ｘ，Ｙ）を用いて、主制御装置５０により、第１の実施形態と同様の分割露光が行われる。ただし、部分パターンＰＡａをウエハＷ上の分割領域Ｓａに転写する際、主制御装置５０は、第１補正関数ΔＲ(1a)（Ｘ，Ｙ）により表される歪みの補正内容に基づいて、結像特性補正装置の結像特性制御部１２を介してレンズエレメント２７を駆動すると同時に、第２補正関数ΔＲ(2a)（Ｘ，Ｙ）により表される歪みの補正に基づいて、例えば米国特許出願公開第２００７／０２６０４１９号明細書などに開示されるように、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの同期駆動を微調整しつつ、走査露光を行う。一方、部分パターンＰＡｂをウエハＷ上の分割領域Ｓｂに転写する際には、主制御装置５０は、第１補正関数ΔＲ(1b)（Ｘ，Ｙ）により表される歪みの補正内容に基づいて、結像特性補正装置の結像特性制御部１２を介してレンズエレメント２７を駆動すると同時に、第２補正関数ΔＲ(2b)（Ｘ，Ｙ）により表される歪みの補正に基づいて、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動を調整しつつ、走査露光を行う。
【０１１３】
ここで、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴの同期駆動の調整とは、レチクルステージ駆動系２２とウエハステージ駆動系２４とを介して走査露光時におけるレチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）とウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）との走査方向の速度比を調整すること、及び両ステージＲＳＴ，ＷＳＴの走査方向を僅かにずらすことを含む。前者によれば、投影像の走査方向についての倍率を補正することができ、後者によれば、投影像を歪ませることができる。
【０１１４】
以上説明した本第２の実施形態によると、前述した第１の実施形態と同様に、パターンの全体像を一度にウエハ上に形成する場合に比較して、一層高精度なパターンの重ね合わせ（位置合わせ）を実現することができる。また、本第２の実施形態によると、投影光学系ＰＬのダイナミックな光学特性、例えばダイナミック像面におけるディストーションを調整することができる。
【０１１５】
なお、第１及び第２の実施形態では、パターンを非走査方向に均等に２分割し、それらの分割パターンを２回に分けて分割露光することとした。ここで、パターンを均等に分割する必要はなく、投影像の歪みに応じて分割すれば良い。例えば、図４（Ｂ）あるいは図８に示される投影像の歪みに対し、パターンを非走査方向の中央部分と両端部分とに２分割することも考えられる。この分割パターンに対し、図９（Ａ）に示されるように、可変スリット装置４０のブレード４２１３〜４２３０を、−Ｚ側の移動限界位置近傍に位置させたまま、ブレード４２１〜４２１０，及び４２３３〜４２４２を＋Ｚ側の移動限界位置近傍まで駆動し、ブレード４２１１，４２３２を、照明領域ＩＡＲの２／３覆う位置に、ブレード４２１２，４２３１を、照明領域ＩＡＲの１／３を覆う位置に、それぞれ位置決めする。これにより、照明領域ＩＡＲ（及びこれと共役な領域）における照明光ＩＬの強度（すなわち照度）の分布は、図９（Ｂ）に示される曲線ｗｃのようになる。また、逆に、可変スリット装置４０のブレード４２１〜４２１０，及び４２３３〜４２４２を−Ｚ側の移動限界位置近傍に位置させた状態で、ブレード４２１３〜４２３０を、＋Ｚ側の移動限界位置近傍まで駆動し、ブレード４２１２，４２３１を、照明領域ＩＡＲの２／３覆う位置に、ブレード４２１１，４２３２を、照明領域ＩＡＲの１／３を覆う位置に、それぞれ位置決めする。これにより、照明領域ＩＡＲ（及びこれと共役な領域）における照明光ＩＬの強度（すなわち照度）の分布は、図９（Ｂ）に示される曲線ｗｄのようになる。この場合、レチクルＲ上の照明領域ＩＡＲの非走査方向の両端部分が照度分布ｗdで照明される。パターンを非走査方向の中央部分と両端部分とに２分割した分割パターンを、図５（Ａ）〜図６（Ｄ）を用いて説明したように、ただし照度分布ｗc，ｗdを切り換えて、分割露光する。
【０１１６】
ここで、この場合のパターンの分割は、見方によっては、パターンを非走査方向の中央部分と、＋Ｘ側部分と、−Ｘ側部分とに３分割しているとも見ることができる。このことからも分かるように、パターンを非走査方向に３以上に分割する分割露光を行っても勿論良い。
【０１１７】
なお、上記第１及び第２の実施形態では、投影光学系ＰＬの一部を構成する光学素子を駆動して投影光学系ＰＬの光学特性（パターンの投影像の形成状態（例えば歪み））を調整（補正）する結像特性補正装置を、露光装置が備えているものとした。しかし、これに限らず、結像特性補正装置としては、投影光学系ＰＬの一部を構成する光学素子を駆動する構成に代えて、あるいは加えて、投影光学系ＰＬ内の一部の気密空間内のガス圧を制御してその屈折率を調整する構成、及び／又は照明光ＩＬの波長を調整する構成を採用しても良い。
【０１１８】
なお、上記第１及び第２の実施形態では、露光装置１００の主制御装置５０が像歪みデータの作成を行うこととしたが、露光装置１００を含んで構成されるデバイス製造システムを統括管理するホストコンピュータ等が行うこととしても良い。その場合、ホストコンピュータは、決定又は更新された係数Ｋmn，Ｈmnの値のセット、又は係数Ｋmn，Ｈmn及びｋmn，ｈmnの値のセットを、露光装置１００の主制御装置５０に送信するようにすれば良い。
【０１１９】
また、上記第１及び第２の実施形態では、露光装置１００が備える主制御装置５０により、アライメント系８を用いて、投影像の歪みの計測が行われるものとしたが、これに限らず、専用の計測装置により投影像の歪みの計測が行われる構成を採用しても良い。また、主制御装置５０の機能の一部を、別のコンピュータに受け持たせても良い。例えば、像歪みデータの管理に関する機能を有する、専用の像歪み管理コンピュータを設けても良い。
【０１２０】
また、上記第１及び第２実施形態における分割露光法では、部分パターンの像のそれぞれについて歪みを補正して、ウエハ上に転写した。ここで、歪みの補正に代えて又は歪みの補正とともにフォーカスを調整して、部分パターンの像のそれぞれをウエハ上に転写することも可能である。この場合、照明光ＩＬの照明領域内の異なる複数個所にフォーカス計測用マークが形成されたテストレチクルを用いて、前述の第１又は第２の実施形態と同様に、ただしフォーカス（ウエハステージＷＳＴのＺ位置）を変えつつ、テスト用ウエハを露光する。テスト用ウエハ上に転写されたフォーカス計測用マークを検出し、その検出結果より、例えば、フォーカス計測用マーク毎のコントラスト・フォーカス特性を求める。分割露光では、このコントラスト・フォーカス特性に基づいて、例えばウエハステージＷＳＴ（及びレチクルステージＲＳＴ）をフォーカス・レベリング制御すること等により、部分パターンの像（パターンの部分像）のそれぞれについてフォーカスを調整する。
【０１２１】
また、波面収差を補正して、部分パターンの像のそれぞれをウエハ上に転写することも可能である。この場合、例えば照明光ＩＬの照明領域内の異なる複数個所にピンホールパターンが形成されたテストレチクルを用いて、そのテストレチクルのピンホールパターンの投影光学系ＰＬによる像を、例えばシャックハルトマン方式の波面収差計測器を用いて検出する。この検出の結果得られる、各ピンホール像の結像点における位置ずれデータと、各結像点の座標データとに基づいて、所定の原理に従ってピンホール像の結像点に対応する、すなわち投影光学系ＰＬの視野内の第１計測点〜第ｎ計測点にそれぞれ対応する波面（波面収差）、例えばツェルニケ多項式の各項の係数（例えば第１項の係数Ｚ１〜第３７項の係数Ｚ３７）を変換プログラムに従って演算する。かかる波面収差の計測の手順については、例えば米国特許出願公開第２００５／０２０６８５０号明細書に詳細に開示されている。分割露光に際しては、上記米国特許出願公開第２００５／０２０６８５０号明細書に開示される、第２通信サーバ９３０が備えるプロセッサの処理アルゴリズム（最適化プログラム）のモード２の選択下において、各分割パターンについて露光の際に設定される照明領域ＩＡＲの部分領域に対応する投影光学系の視野内の範囲を、それぞれ最適化フィールド範囲に設定して、最適化処理を行い、レンズエレメント２７等の調整要素の（最適）調整量を、各最適化フィールド範囲に対応して求め、その調整量に応じて各調整要素を調整（駆動）することにより、部分パターンの像のそれぞれについて波面収差を補正することができる。
【０１２２】
なお、歪みの補正とともにフォーカスを調整して、部分パターンの像のそれぞれをウエハ上に転写する場合にも、上記米国特許出願公開第２００５／０２０６８５０号明細書に開示される、第２通信サーバ９３０が備えるプロセッサの処理アルゴリズム（最適化プログラム）のモード２の選択下において、ディストーション及びフォーカス（フォーカスに関連する像面湾曲、球面収差）を最適化対象の結像性能とし、それらの目標値（ターゲット）を指定し、かつ各分割パターンについて露光の際に設定される照明領域ＩＡＲの部分領域に対応する投影光学系の視野内の範囲を、それぞれ最適化フィールド範囲に設定して、最適化処理を行い、各調整要素（レンズエレメント２７等の可動の光学素子及びウエハＷ等）の（最適）調整量（各自由度方向の駆動量）を、各最適化フィールド範囲に対応して求め、その調整量に応じて各調整要素を調整（駆動）することとしても良い。
【０１２３】
なお、上記第１、第２の実施形態、及び変形例では、可変スリット装置を、一対の可動ブラインド３０Ｂ１，３０Ｂ２と、複数のブレード４２ｋとを含んで構成された場合について例示したが、一対の可動ブラインド３０Ｂ１，３０Ｂ２は必ずしも設けられていなくても良い。また、非走査方向に関するパターンの分割に応じて、照明領域ＩＡＲ内の非走査方向に関する照度分布を変更する装置は、上記実施形態のような可変スリット装置に限らず、例えば液晶などの非発光型空間光変調器を用いても良い。
【０１２４】
なお、上記実施形態では、露光装置１００が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置である場合について説明したが、これに限らず、光学系と液体とを介してウエハの露光を行う液浸型の露光装置に本発明を適用しても勿論良い。
【０１２５】
また、上記実施形態の投影露光装置に対し、投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系は屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、この投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。
【０１２６】
また、照明光は、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）に限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光や、Ｆ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光として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光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）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良い。
【０１２７】
また、上記実施形態では、各露光装置の照明光としては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を用いるＥＵＶ露光装置に本発明を適用することができる。その他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。
【０１２８】
また、上述の実施形態の露光装置１００では、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。かかる可変成形マスクを用いる場合には、ウエハ又はガラスプレート等が搭載されるステージが、可変成形マスクに対して走査されるので、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。
【０１２９】
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）を、露光装置１００として採用することができる。
【０１３０】
さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置に、本発明を適用しても良い。
【０１３１】
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。
【０１３２】
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
【０１３３】
半導体素子などの電子デバイスは、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たレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態のリソグラフィシステムの一部を構成する露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、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。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明の露光方法及び露光装置は、エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、半導体素子又は液晶表示素子などの電子デバイスを製造するのに適している。
【符号の説明】
【０１３５】
１２…結像特性制御部、１６…レチクル干渉計、１８…ウエハ干渉計、２２…レチクルステージ駆動系、２４…ウエハステージ駆動系、４０…可変スリット装置、５０…主制御装置、１００…露光装置、ＩＯＰ…照明系、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギビームを物体に照射し、所定のパターンの像を前記物体上に形成する露光方法であって、
所定の走査方向に直交する非走査方向に関して前記パターンが少なくとも２分割された複数の部分パターンの像のそれぞれに対して前記物体を前記走査方向に走査することを、前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整しながら少なくとも２回繰り返し、前記複数の部分パターンの像が繋ぎ合わされた前記パターンの像を物体上に形成する露光方法。
【請求項２】
前記物体は、該物体を保持して少なくとも前記走査方向に移動する移動体に保持されたままの状態で、複数の部分パターンの像のそれぞれに対して走査される請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記移動体は、前記部分像のそれぞれに対して前記物体を走査する度に前記走査方向に関する移動方向が反転される請求項２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記エネルギビームは、前記パターンが形成されたマスクを介して前記物体上に照射され、
前記マスクを保持して前記走査方向に移動する別の移動体と前記移動体との同期駆動を調整することにより、前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整する請求項２又は３に記載の露光方法。
【請求項５】
前記エネルギビームは、光学系を介して前記物体上に照射され、
前記光学系の結像性能を調整することで前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整する請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項６】
前記結像性能の調整は、前記光学系の一部を構成する光学部材を駆動すること又前記エネルギビームの波長を変化させることで行われる請求項５に記載の露光方法。
【請求項７】
前記移動体を駆動することにより、前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整する請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項８】
前記エネルギビームが照射される前記物体の面と共役な面内の照明領域内部の前記非走査方向に関する照度分布を、前記部分パターンの像それぞれに応じて変更する請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項９】
前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態の調整には、各部分パターンの像の歪み、波面収差、及びフォーカスのうちの少なくとも１つの調整が含まれる請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光方法により、物体上にパターンを形成することと；
前記パターンが形成された前記物体を現像することと；
を含むデバイス製造方法。
【請求項１１】
エネルギビームを物体に照射し、所定のパターンの像を前記物体上に形成する露光装置であって、
物体を保持して少なくとも所定の走査方向に移動する移動体と；
前記物体が前記移動体に保持されたままの状態で、前記走査方向に直交する非走査方向に関して前記パターンが少なくとも２分割された複数の部分パターンの像のそれぞれに対して前記物体を前記走査方向に前記移動体を介して走査することを、前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整しながら少なくとも２回繰り返し、前記複数の部分パターンの像が繋ぎ合わされた前記パターンの像を物体上に形成する制御系と；を備える露光装置。
【請求項１２】
前記制御系は、前記移動体を前記部分像のそれぞれに対して前記物体を走査する度に、前記走査方向に関する前記移動体の移動方向を反転させる請求項１１に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記パターンが形成されたマスクを保持して前記走査方向に移動する別の移動体をさらに備え、
前記エネルギビームは、前記マスクを介して前記物体上に照射され、
前記制御系は、前記マスクを保持して前記走査方向に移動する別の移動体と前記移動体との同期駆動を調整することにより、前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整する請求項１１又は１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記エネルギビームを前記物体上に照射する光学系をさらに備え、
前記制御系は、前記光学系の結像性能を調整することで前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整する請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記光学系の一部を構成する可動の光学部材を含み、前記結像性能を調整する結像特性調整装置をさらに備え、
前記制御系は、前記結像特性調整装置を介して前記光学系の結像性能を調整する請求項１４に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記制御系は、前記エネルギビームの波長を変化させることで、前記光学系の結像性能を調整する請求項１４又は１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記制御系は、前記移動体を駆動することにより、前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整する請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記エネルギビームが照射される前記物体の面と共役な面内の照明領域内部の前記非走査方向に関する照度分布を、前記部分パターンの像それぞれに応じて変更する変更装置をさらに備える請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態の調整には、各部分パターンの像の歪み、波面収差、及びフォーカスのうちの少なくとも１つの調整が含まれる請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１】
エネルギビームを物体に照射し、所定のパターンの像を前記物体上に形成する露光方法であって、
所定の走査方向に直交する非走査方向に関して前記パターンが少なくとも２分割された複数の部分パターンの像のそれぞれに対して前記物体を前記走査方向に走査することを、前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整しながら少なくとも２回繰り返し、前記複数の部分パターンの像が繋ぎ合わされた前記パターンの像を物体上に形成する露光方法。
【請求項２】
前記物体は、該物体を保持して少なくとも前記走査方向に移動する移動体に保持されたままの状態で、複数の部分パターンの像のそれぞれに対して走査される請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記移動体は、前記部分像のそれぞれに対して前記物体を走査する度に前記走査方向に関する移動方向が反転される請求項２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記エネルギビームは、前記パターンが形成されたマスクを介して前記物体上に照射され、
前記マスクを保持して前記走査方向に移動する別の移動体と前記移動体との同期駆動を調整することにより、前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整する請求項２又は３に記載の露光方法。
【請求項５】
前記エネルギビームは、光学系を介して前記物体上に照射され、
前記光学系の結像性能を調整することで前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整する請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項６】
前記結像性能の調整は、前記光学系の一部を構成する光学部材を駆動すること又前記エネルギビームの波長を変化させることで行われる請求項５に記載の露光方法。
【請求項７】
前記移動体を駆動することにより、前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整する請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項８】
前記エネルギビームが照射される前記物体の面と共役な面内の照明領域内部の前記非走査方向に関する照度分布を、前記部分パターンの像それぞれに応じて変更する請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項９】
前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態の調整には、各部分パターンの像の歪み、波面収差、及びフォーカスのうちの少なくとも１つの調整が含まれる請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光方法により、物体上にパターンを形成することと；
前記パターンが形成された前記物体を現像することと；
を含むデバイス製造方法。
【請求項１１】
エネルギビームを物体に照射し、所定のパターンの像を前記物体上に形成する露光装置であって、
物体を保持して少なくとも所定の走査方向に移動する移動体と；
前記物体が前記移動体に保持されたままの状態で、前記走査方向に直交する非走査方向に関して前記パターンが少なくとも２分割された複数の部分パターンの像のそれぞれに対して前記物体を前記走査方向に前記移動体を介して走査することを、前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整しながら少なくとも２回繰り返し、前記複数の部分パターンの像が繋ぎ合わされた前記パターンの像を物体上に形成する制御系と；を備える露光装置。
【請求項１２】
前記制御系は、前記移動体を前記部分像のそれぞれに対して前記物体を走査する度に、前記走査方向に関する前記移動体の移動方向を反転させる請求項１１に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記パターンが形成されたマスクを保持して前記走査方向に移動する別の移動体をさらに備え、
前記エネルギビームは、前記マスクを介して前記物体上に照射され、
前記制御系は、前記マスクを保持して前記走査方向に移動する別の移動体と前記移動体との同期駆動を調整することにより、前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整する請求項１１又は１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記エネルギビームを前記物体上に照射する光学系をさらに備え、
前記制御系は、前記光学系の結像性能を調整することで前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整する請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記光学系の一部を構成する可動の光学部材を含み、前記結像性能を調整する結像特性調整装置をさらに備え、
前記制御系は、前記結像特性調整装置を介して前記光学系の結像性能を調整する請求項１４に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記制御系は、前記エネルギビームの波長を変化させることで、前記光学系の結像性能を調整する請求項１４又は１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記制御系は、前記移動体を駆動することにより、前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態を調整する請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記エネルギビームが照射される前記物体の面と共役な面内の照明領域内部の前記非走査方向に関する照度分布を、前記部分パターンの像それぞれに応じて変更する変更装置をさらに備える請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記部分パターンの像それぞれの前記物体上での形成状態の調整には、各部分パターンの像の歪み、波面収差、及びフォーカスのうちの少なくとも１つの調整が含まれる請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の露光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１５５０４０（Ｐ２０１１−１５５０４０Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４００２（Ｐ２０１０−１４００２）
【出願日】平成２２年１月２６日（２０１０．１．２６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２６日（２０１０．１．２６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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