JP4210871B2

JP4210871B2 - Exposure equipment

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Publication number: JP4210871B2
Application number: JP29977597A
Authority: JP
Inventors: 哲夫谷口
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2017-10-31
Also published as: WO1999023692A1; JPH11135400A; AU9648198A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程中で、マスクパターンを感光性の基板上に転写するために使用される露光装置に関し、特に露光ビームの状態、又は結像特性等を計測するための計測装置を備えた露光装置に使用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子等を製造する際に、所定の露光光のもとでマスクとしてのレチクルのパターンを投影光学系を介してレジストの塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に転写する工程で、従来は一括露光型の投影露光装置（ステッパー）が多用されていた。最近では、投影光学系を大型化することなく大面積のレチクルのパターンを高精度に転写するために、レチクル及びウエハを投影光学系に対して同期走査して露光を行うステップ・アンド・スキャン方式のような走査露光型の投影露光装置（走査型露光装置）も注目されている。
【０００３】
これらの露光装置では、常に適正な露光量で、且つ高い結像特性を維持した状態で露光を行う必要があるため、レチクルの位置決めを行うレチクルステージ、又はウエハの位置決めを行うウエハステージには、露光光の照度等の状態、及び投影倍率等の結像特性を計測するための計測装置が備えられている。例えばウエハステージに備えられている計測装置としては、投影光学系に対する露光光の入射エネルギーを計測するための照射量モニタ、及び投影像の位置やコントラスト等を計測するための空間像検出系等がある。一方、レチクルステージ上に備えられている計測装置としては、例えば投影光学系の結像特性計測用に用いられる指標マークが形成された基準板がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如き従来の露光装置においては、レチクルステージ、又はウエハステージに設けられた計測装置を用いて、露光量の適正化が図られると共に、高い結像特性が維持されていた。これに対して、最近の露光装置には、半導体素子等を製造する際の露光工程のスループット（生産性）を高めることも要求されている。スループットを向上させるための方法としては、単位時間当たりの露光エネルギーを増加させる方法の他に、ステージの駆動速度を大きくして、一括露光型ではステッピング時間を短縮し、走査露光型ではステッピング時間及び走査露光時間を短縮する方法がある。
【０００５】
このようにステージの駆動速度を向上させるには、ステージ系が同じ大きさである場合にはより大きい出力の駆動モータを使用すればよく、逆に従来と同じ出力の駆動モータで駆動速度を向上させるには、ステージ系を小型化、軽量化する必要がある。ところが、前者のようにより大きい出力の駆動モータを使用すると、その駆動モータから発生する熱量が増大する。このように増大する熱量は、ステージ系の微妙な熱変形を生じて、露光装置で要求されている高い位置決め精度が得られなくなる恐れがある。そこで、位置決め精度の劣化を防止して、駆動速度を向上するには、後者のようにステージ系をできるだけ小型化、軽量化することが望まれる。
【０００６】
特に、走査露光型の露光装置では、駆動速度の向上によって走査露光時間も短縮されてスループットが大きく改善されると共に、ステージ系の小型化によってレチクルとウエハとの同期精度も向上して、結像性能や重ね合わせ精度も向上するという大きな利点がある。ところが、従来のようにレチクルステージ、又はウエハステージに各種計測装置が備えられている場合には、ステージを小型化するのは困難である。
【０００７】
更に、レチクルステージ、又はウエハステージに露光光の状態、又は結像特性等を計測するための計測装置が備えられている場合、その計測装置には通常アンプ等の熱源が付属していると共に、計測中に露光光の照射によってその計測装置の温度が次第に上昇する。その結果、レチクルステージ、又はウエハステージが微妙に熱変形して、位置決め精度や重ね合わせ精度等が劣化する恐れもある。現状では、計測装置の温度上昇による位置決め精度等の劣化は僅かなものであるが、今後、半導体素子等の回路パターンが一層微細化するにつれて、計測装置の温度上昇の影響を抑制する必要性が高まると予想される。
【０００８】
本発明は斯かる点に鑑み、露光光の状態、又は結像特性を計測する機能を維持した状態で、レチクル、又はウエハを位置決めするためのステージを小型化できる露光装置を提供することを第１の目的とする。
更に本発明は、露光光の状態、又は結像特性を計測する計測装置を備えると共に、その計測装置を使用して計測する際の温度上昇の悪影響を軽減できる露光装置を提供することを第２の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の露光装置は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンを露光ビームを用いて基板（Ｗ）上に転写する露光装置において、その基板を保持して所定の領域を移動する第１のステージ（ＷＳＴ）と、その第１のステージとは独立して移動自在に配置され、その基板を保持しない第２のステージ（１４）と、この第２のステージに設けられてその露光ビームの状態を計測する計測装置（１８）と、その第１のステージに保持された基板の露光中、その露光ビームの照射位置から離れた待避位置にその第２のステージを配置するとともに、その露光ビームの照射位置にその第２のステージを配置して、その第１のステージへの基板のロードと並行してその計測装置によるその露光ビームの状態の計測を実行可能とする制御装置（１０）と、を備えたものである。
【００１０】
斯かる本発明によれば、本来の露光に使用するその第１のステージには露光に必要な最小限の機能のみを持たせることによって、その第１のステージの大きさは必要最小限にできるため、ステージの小型化、軽量化が可能になる。一方、露光に直接必要がなく、露光ビームの照度等の状態を計測する計測装置は、別の第２のステージに搭載されるため、露光ビームの状態も計測できる。
【００１１】
この場合、その計測装置の一例は、露光ビームの全体のパワーを計測する光電センサ、又はその露光ビームの照度分布を計測する照度むらセンサ等である。
また、その第２のステージは、一例として例えばその第１のステージの移動面上で、その第１のステージとは独立に移動自在に配置されているものである。このとき、その第１のステージの代わりにその第２のステージを配置することによって、マスク、又は基板が実際に配置される面の近傍での露光ビームの状態が計測できる。
【００１２】
また、その露光ビームが照射される位置とその露光ビームが照射されない位置との間でその第１のステージを移動させる制御装置（１０）を備えることが望ましい。このとき、計測時にはその第１のステージが露光ビームの照射位置から待避される。
また、その露光ビームが照射される位置とその露光ビームが照射されない位置との間でその第２のステージを移動させる制御装置（１０）を備えることが望ましい。これによって、計測時にはその第２のステージの計測装置が露光ビームの照射位置に移動する。
【００１３】
また、その第１のステージがその露光ビームを照射される位置に有るときに、その第２のステージをその露光ビームが照射されない位置に位置決めする制御装置（１０）を備えることが望ましい。これによって、露光時、及び計測時で２つのステージを効率的に使い分けられる。
次に、本発明による第２の露光装置は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）上に投影する露光装置において、その基板を保持して所定の領域を移動する第１のステージ（ＷＳＴ）と、その第１のステージとは独立して移動自在に配置され、その基板を保持しない第２のステージ（１４）と、この第２のステージに設けられてその投影光学系の結像特性を計測する計測装置（２０）と、その第１のステージに保持された基板の露光中、その投影光学系の露光領域から離れた待避位置にその第２のステージを配置するとともに、その投影光学系と対向してその第２のステージを配置して、その第１のステージへの基板のロードと並行してその計測装置によるその結像特性の計測を実行可能とする制御装置（１０）と、を備えたものである。
【００１４】
斯かる本発明によれば、本来の露光に使用するその第１のステージには露光に必要な最小限の機能のみを持たせることによって、その第１のステージの小型化、軽量化が可能になる。一方、露光に直接必要がなく、ディストーション等の結像特性を計測する計測装置は、別の第２のステージに搭載されるため、結像特性も計測できる。
【００１５】
この場合、その計測装置の一例は、投影像の位置センサ、計測用指標マーク、又は計測用基準面等である。
また、その第２のステージは、一例として例えばその第１のステージの移動面上で、その第１のステージとは独立に移動自在に配置されているものである。このとき、その第１のステージの代わりにその第２のステージを配置することによって、その基板が実際に配置される面での結像特性が計測できる。
【００１６】
また、その投影光学系による露光領域内の位置と、この露光領域の外側の所定の位置との間でその第１のステージを移動させる制御装置（１０）を備えることが望ましい。このとき、計測時にはその第１のステージが露光領域から待避される。
同様に、その投影光学系による露光領域内の位置と、この露光領域の外側の所定の位置との間でその第２のステージを移動させる制御装置（１０）を備えることが望ましい。このとき、計測時にはその第２のステージの計測装置が露光領域に移動する。
【００１７】
次に、本明細書の「発明の実施の形態」に記載された別の発明（以下、「本発明の第３、第４、第５、及び第６の露光装置」という。）は、以下の通りである。
即ち、本発明の第３の露光装置は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンを露光ビームを用いて基板（Ｗ）上に転写する露光装置において、その露光ビームの状態を計測する計測装置（１８，１９）が配置されたステージ（４１）と、このステージに備えられてその計測装置を冷却する冷却装置（４４，４５Ａ，４５Ｂ）と、を有するものである。斯かる本発明によれば、その計測装置を使用して露光ビームの照度等を計測する際にその計測装置が温度上昇しても、その冷却装置によって冷却されるため、露光部にはその温度上昇の影響が及ばない。
【００１８】
次に、本発明の第４の露光装置は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）上に投影する露光装置において、その投影光学系の結像特性を計測する計測装置（２０，４２，４３）が配置されたステージ（４１）と、このステージに備えられてその計測装置を冷却する冷却装置（４４，４５Ａ，４５Ｂ）と、を有するものである。斯かる本発明によれば、その計測装置を使用して結像特性を計測する際にその計測装置が温度上昇しても、その冷却装置によって冷却されるため、露光部にはその温度上昇の影響が及ばない。
【００１９】
次に、本発明の第５の露光装置は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンを露光ビームを用いて基板（Ｗ）上に転写する露光装置において、そのマスクとその基板との何れか一方を保持して所定の領域を移動する第１のステージ（ＷＳＴ；４１Ａ）と、その露光ビームの状態を計測する計測装置（１８，１９）が搭載された第２のステージ（１４；４１Ａａ）と、その第１のステージとその第２のステージとの間に配置され、その第２のステージから伝導する熱を遮断する断熱部材（４８）と、を備えたものである。斯かる本発明によれば、その計測装置が熱源を含んでいても、又はその計測装置を使用して露光ビームの照度等を計測する際にその計測装置が温度上昇しても、その断熱部材によって熱伝導が阻害され、露光部にはその熱源や温度上昇の影響が及ばない。
【００２０】
この場合、その断熱部材の一例は、熱伝導率の低い固体材料（４８）、又は温度調整された気体である。温度調整された気体としては、空調されている気体等が使用される。
次に、本発明の第６の露光装置は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）上に投影する露光装置において、その基板を保持して所定の領域を移動する第１のステージ（ＷＳＴ；４１Ａ）と、その投影光学系の結像特性を計測する計測装置（２０）が搭載された第２のステージ（１４；４１Ａａ）と、その第１のステージとその第２のステージとの間に配置され、その第２のステージから伝導する熱を遮断する断熱部材（４８）と、を備えたものである。斯かる本発明によれば、その計測装置を使用して結像特性を計測する際にその計測装置が温度上昇しても、又はその計測装置が熱源を含んでいても、その断熱部材によって熱伝導が阻害されるため、露光部にはその温度上昇等の影響が及ばない。
【００２１】
この場合も、その断熱部材の一例は、熱伝導率の低い固体材料（４８）、又は温度調整された気体である。
また、本発明の第１及び第２の露光装置においては、その第２のステージ（１４）が、この第２ステージの位置の基準となる基準部材を有していれば、この第２ステージの位置を正確に求めることができる。
同様に、本発明の第３及び第４の露光装置においては、ステージ（１４）が、このステージの位置の基準となる基準部材を有していれば、このステージの位置を正確に求めることができる。
また、本発明の第２の露光装置においては、その投影光学系（ＰＬ）による露光領域内において、その第１のステージ（ＷＳＴ）の位置とその第２のステージ（１４）の位置とが、共通の干渉計（１５）により計測されれば、その第１のステージの位置とその第２のステージの位置とを正確に求めることができるとともに、装置構成を簡単にできる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態につき図１〜図４を参照して説明する。
図１は本例で使用されるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置を示し、この図１において露光時には、露光光源、ビーム整形光学系、照度分布均一化用のフライアイレンズ、光量モニタ、可変開口絞り、視野絞り、及びリレーレンズ系等を含む照明系１から射出された露光光ＩＬは、ミラー２、及びコンデンサレンズ３を介してレチクルＲのパターン面（下面）のスリット状の照明領域を照明する。露光光ＩＬとしては、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）、若しくはＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）等のエキシマレーザ光、ＹＡＧレーザの高調波、又は水銀ランプのｉ線（波長３６５ｎｍ）等が使用できる。照明系１内の可変開口絞りを切り換えることによって、通常の照明方法、輪帯照明、いわゆる変形照明、及び小さいコヒーレンスファクタ（σ値）の照明等の内の所望の照明方法を選択できるように構成されている。露光光源がレーザ光源である場合には、その発光タイミング等は装置全体の動作を統轄制御する主制御系１０が、不図示のレーザ電源を介して制御する。
【００２３】
レチクルＲのその露光光ＩＬによる照明領域９（図３参照）内のパターンの像は、投影光学系ＰＬを介して投影倍率β（βは、１／４倍、又は１／５倍等）で縮小されて、フォトレジストが塗布されたウエハＷ上のスリット状の露光領域１２に投影される。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向に直交する非走査方向（即ち、図１の紙面に垂直な方向）に沿ってＸ軸を取り、走査方向（即ち、図１の紙面に平行な方向）に沿ってＹ軸を取って説明する。
【００２４】
先ず、ウエハＷのアライメント用のオフ・アクシス方式で画像処理方式のアライメントセンサ１６が投影光学系ＰＬに隣接して設けられており、アライメントセンサ１６の検出信号が主制御系１０内のアライメント処理系に供給されている。アライメントセンサ１６は、ウエハＷ上に形成されている位置合わせ用のマーク（ウエハマーク）等の位置検出を行うために使用される。アライメントセンサ１６の検出中心と投影光学系ＰＬによるレチクルＲの投影像の中心との間隔（ベースライン量）は予め高精度に求められて、主制御系１０内のアライメント処理系に記憶されており、アライメントセンサ１６の検出結果、及びそのベースライン量よりウエハＷの各ショット領域とレチクルＲの投影像とが高精度に重ね合わせられる。不図示であるが、レチクルＲの上方にはレチクルＲ上のアライメントマークを検出するためのレチクルアライメント顕微鏡が配置されている。
【００２５】
次に、レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴ上に真空吸着によって保持され、レチクルステージＲＳＴは、Ｙ方向に平行に配置された２本のガイド４Ａ及び４Ｂ上にエアーベアリングを介してＹ方向に移動自在に載置されている。更に本例では、ガイド４Ａ及び４Ｂ上に、レチクルステージＲＳＴとは独立にエアーベアリングを介してＹ方向に移動自在に計測用ステージ５が載置されている。
【００２６】
図３は、レチクルステージＲＳＴ及び計測用ステージ５を示す平面図であり、この図３において、Ｙ方向（走査方向）に伸びたガイド４Ａ及び４Ｂに沿って、それぞれ不図示のリニアモータ等によってＹ方向に駆動されるようにレチクルステージＲＳＴ、及び計測用ステージ５が載置されている。ガイド４Ａ，４Ｂの長さは、走査露光時のレチクルステージＲＳＴの移動ストロークよりも、少なくとも計測用ステージ５の幅分だけ長く設定されている。また、レチクルステージＲＳＴは、Ｙ方向に移動する粗動ステージと、この粗動ステージ上で２次元的な位置が微調整できる微動ステージとを組み合わせて構成されている。
【００２７】
そして、計測用ステージ５上にＸ方向に細長いガラス板よりなる基準板６が固定され、基準板６上に投影光学系ＰＬの結像特性計測用の複数の指標マークＩＭが所定の配置で形成されている。基準板６は、レチクルＲに対する露光光のスリット状の照明領域９、より正確には投影光学系ＰＬのレチクルＲ側の視野を覆うことができるだけの大きさを備えている。基準板６を使用することで、結像特性計測用の専用レチクルを用意しておく必要がなく、且つ、実露光用のレチクルＲとその専用レチクルとの交換時間も不要となるため、結像特性を高頻度に計測でき、投影光学系ＰＬの経時変化に正確に追従することができる。
【００２８】
このように本例では、基準板６用の計測用ステージ５が独立に設けられ、本来のレチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲの他に計測用の部材は搭載されていない。即ち、レチクルステージＲＳＴは、走査露光のために必要最小限の走査、及び位置決め機能のみを備えればよいため、レチクルステージＲＳＴの小型化、軽量化が実現されている。従って、レチクルステージＲＳＴをより高速に走査できるため、露光工程のスループットが向上する。特に縮小投影の場合には、レチクルステージＲＳＴの走査速度はウエハステージの走査速度の１／β倍（例えば４倍、５倍等）になるため、走査速度の上限はレチクルステージでほぼ決定されることがあり、この場合には本例では特にスループットが大きく向上する。
【００２９】
また、ガイド４Ａ，４Ｂに対して＋Ｙ方向に設置されたレーザ干渉計７ＹからレチクルステージＲＳＴの＋Ｙ方向の側面の移動鏡にレーザビームが照射され、＋Ｘ方向に設置された２軸のレーザ干渉計７Ｘ１，７Ｘ２からレチクルステージＲＳＴの＋Ｘ方向の側面の移動鏡にレーザビームが照射され、レーザ干渉計７Ｙ，７Ｘ１，７Ｘ２によってレチクルステージＲＳＴのＸ座標、Ｙ座標、及び回転角が計測され、計測値が図１の主制御系１０に供給され、主制御系１０はその計測値に基づいてリニアモータ等を介してレチクルステージＲＳＴの速度や位置を制御する。また、ガイド４Ａ，４Ｂに対して−Ｙ方向に設置されたレーザ干渉計８Ｙから計測用ステージ５の−Ｙ方向の側面の移動鏡にレーザビームが照射され、レーザ干渉計８Ｙによって計測される計測用ステージ５のＹ座標が主制御系１０に供給されている。Ｙ軸のレーザ干渉計７Ｙ及び８Ｙの光軸は、それぞれＹ方向に沿って照明領域９の中心、即ち投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通過しており、レーザ干渉計７Ｙ及び８Ｙは、それぞれ常時レチクルステージＲＳＴ及び計測用ステージ５の走査方向の位置を計測している。
【００３０】
そして、結像特性の計測時に、レチクルステージＲＳＴを＋Ｙ方向に待避させて、基準板６が照明領域９を覆うように計測用ステージ５をＹ方向に移動すると、レーザ干渉計７Ｘ１，７Ｘ２からのレーザビームがレチクルステージＲＳＴの側面から外れて計測用ステージ５の＋Ｘ方向の側面の移動鏡に照射されるようになる。このときにレーザ干渉計８Ｙ及び７Ｘ１，７Ｘ２から得られる計測値に基づいて、主制御系１０はリニアモータ等を介して計測用ステージ５の位置を高精度に制御する。なお、この際に基準板６を照明領域９に対してより高精度に位置合わせしたい場合には、基準板６上にアライメントマークを形成しておき、このマークの位置をレチクルアライメント顕微鏡を用いて検出すればよい。
【００３１】
一方、計測中には、レチクルステージＲＳＴの非走査方向の位置は計測されないが、露光のためにレチクルステージＲＳＴが照明領域９下に達すれば、再びレーザ干渉計７Ｘ１，７Ｘ２からのレーザビームがレチクルステージＲＳＴの移動鏡に照射されるようになる。そして、最終的な位置合わせはレチクルアライメント顕微鏡を用いて行われるため、レーザ干渉計７Ｘ１，７Ｘ２からのレーザビームが途切れることの不都合は無い。
【００３２】
図１に戻り、ウエハＷは不図示のウエハホルダを介してウエハステージＷＳＴ上に保持され、ウエハステージＷＳＴは定盤１３上にエアーベアリングを介してＸ方向、Ｙ方向に移動自在に載置されている。ウエハステージＷＳＴには、ウエハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）、及び傾斜角を制御するフォーカス・レベリング機構も組み込まれている。また、定盤１３上にウエハステージＷＳＴとは別体でエアーベアリングを介してＸ方向、Ｙ方向に移動自在に各種の計測装置が備えられた計測用ステージ１４が載置されている。計測用ステージ１４にも、その上面のフォーカス位置を制御する機構が組み込まれている。
【００３３】
図２は、ウエハステージＷＳＴ、及び計測用ステージ１４を示す平面図であり、この図２において、定盤１３の表面の内部には例えば所定の配列でコイル列が埋め込まれ、ウエハステージＷＳＴの底面、及び計測用ステージ１４の底面にはそれぞれヨークと共に磁石列が埋め込まれ、そのコイル列、及び対応する磁石列によってそれぞれ平面モータが構成され、この平面モータによってウエハステージＷＳＴ、及び計測用ステージ１４のＸ方向、Ｙ方向の位置、及び回転角が互いに独立に制御されている。なお、平面モータについては、例えば特開平８−５１７５６号公報においてより詳細に開示されている。
【００３４】
本例のウエハステージＷＳＴは、露光に必要な最小限の機能のみを備えている。即ち、ウエハステージＷＳＴは、フォーカス・レベリング機構を備えると共に、ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハＷを吸着保持するウエハホルダ（ウエハＷの底面側）と、ウエハステージＷＳＴの位置計測用の基準マーク板１７との２つの部材が固定されている。基準マーク板１７上には、Ｘ方向及びＹ方向の位置基準となる基準マーク（不図示）が形成されており、この基準マークの位置をアライメントセンサ１６で検出することによって、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）の例えばレチクルＲの投影像に対する位置関係が検出される。
【００３５】
また、計測用ステージ１４の表面は、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの表面とほぼ同じ高さに設定されている。そして、計測用ステージ１４には、投影光学系ＰＬを通過した露光光の全部の単位時間当たりのエネルギー（入射エネルギー）を計測するための光電センサよりなる照射量モニタ１８、投影光学系ＰＬによるスリット状の露光領域１２内での照度分布を計測するための光電センサよりなる照度むらセンサ１９、及び結像特性測定用のスリット２１Ｘ，２１Ｙが形成された測定板２０が固定されている。測定板２０のＸ軸のスリット２１Ｘ、及びＹ軸のスリット２１Ｙの底面側にはそれぞれ集光レンズ、及び光電センサが配置され、測定板２０、及び光電センサ等より空間像検出系が構成されている。なお、そのスリット２１Ｘ，２１Ｙの代わりに、矩形開口のエッジを使用してもよい。そして、照射量モニタ１８の受光面は、露光領域１２を覆う大きさに形成されると共に、照度むらセンサ１９の受光部はピンホール状となっており、照射量モニタ１８及び照度むらセンサ１９の検出信号は図１の主制御系１０に供給されている。
【００３６】
また、測定板２０の底部の光電センサの検出信号は図１の結像特性演算系１１に供給されている。この場合、投影光学系ＰＬの結像特性の計測時には、図３のレチクル側の計測用ステージ５上の基準板６が照明領域９に移動され、基準板９に形成されている指標マークＩＭの像がウエハステージ側に投影され、その像を計測板２０上のスリット２１Ｘ，２１ＹでそれぞれＸ方向、Ｙ方向に走査しつつ、底部の光電センサからの検出信号を結像特性演算系１１で取り込む。結像特性演算系１１では、その検出信号を処理してその指標マークＩＭの像の位置、及びコントラスト等を検出し、この検出結果より投影像の像面湾曲、ディストーション、ベストフォーカス位置等の結像特性を求めて主制御系１０に出力する。更に、不図示であるが、投影光学系ＰＬ内の所定のレンズを駆動して所定のディストーション等の結像特性を補正する機構も設けられており、主制御系１０はこの補正機構を介して投影光学系ＰＬの結像特性を補正できるように構成されている。
【００３７】
図２において、計測用ステージ１４に備えられている照射量モニタ１８、照度むらセンサ１９、及び測定板２０の底部の光電センサ等のセンサには、何れもアンプ等の発熱源、及び電源や通信用の信号ケーブルが接続されている。従って、それらのセンサが露光用のウエハステージＷＳＴに搭載されていると、センサに付随する熱源や信号ケーブルの張力によって位置決め精度等が劣化する恐れがある。また、結像特性等の計測中の露光光の照射による熱エネルギーも位置決め精度の悪化等を招く恐れがある。これに対して本例では、それらのセンサが露光用のウエハステージＷＳＴから分離された計測用ステージ１４に設けられているため、ウエハステージＷＳＴを小型化、軽量化できると共に、計測用のセンサの熱源や計測中の露光光の熱エネルギーによる位置決め精度の低下が防止できる利点がある。ウエハステージＷＳＴの小型化によって、ウエハステージＷＳＴの移動速度や制御性が向上し、露光工程のスループットが高まると共に、位置決め精度等がより向上する。
【００３８】
また、定盤１３に対して＋Ｙ方向に設置されたレーザ干渉計１５ＹからウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向の側面の移動鏡にレーザビームが照射され、−Ｘ方向に設置された２軸のレーザ干渉計１５Ｘ１，１５Ｘ２からウエハステージＷＳＴの−Ｘ方向の側面の移動鏡にレーザビームが照射され、レーザ干渉計１５Ｙ，１５Ｘ１，１５Ｘ２によってウエハステージＷＳＴのＸ座標、Ｙ座標、及び回転角が計測され、計測値が図１の主制御系１０に供給され、主制御系１０はその計測値に基づいて平面モータを介してウエハステージＷＳＴの速度や位置を制御する。また、露光光の入射エネルギー等の計測時には、それらの位置計測用のレーザビームは計測用ステージ１４の移動鏡に照射される。
【００３９】
図４は、露光光の入射エネルギー等の計測時のウエハステージＷＳＴ、及び計測用ステージ１４の配置の一例を示し、この図４に示すようにウエハステージＷＳＴを露光領域１２から離れた位置に待避させて、露光領域１２が計測用ステージ１４上にかかるように計測用ステージ１４を移動すると、レーザ干渉計１５Ｙ，１５Ｘ１，１５Ｘ２からのレーザビームが、ウエハステージＷＳＴの側面から外れて計測用ステージ１４の側面の移動鏡に照射されるようになる。このときにレーザ干渉計１５Ｙ及び１５Ｘ１，１５Ｘ２から得られる計測値に基づいて、主制御系１０は平面モータを介して計測用ステージ１４の位置を高精度に制御する。なお、平面モータをオープンループで駆動することによってもウエハステージＷＳＴ、及び計測用ステージ１４の位置は大まかに制御できるため、レーザビームが照射されていない状態では、主制御系１０はウエハステージＷＳＴ、及び計測用ステージ１４の位置を平面モータを用いてオープンループ方式で駆動する。但し、レーザ干渉計１５Ｙ，１５Ｘ１，１５Ｘ２の他に、ウエハステージＷＳＴ、及び計測用ステージ１４の位置を所定精度で検出するためのリニアエンコーダ等を設けておき、レーザビームが照射されていない状態では、それらのリニアエンコーダ等を用いて位置計測を行ってもよい。
【００４０】
図１に戻り、不図示であるが、投影光学系ＰＬの側面には、ウエハＷの表面の複数の計測点にスリット像を斜めに投影し、その反射光によって再結像されるスリット像の横ずれ量から対応する計測点のフォーカス位置を検出する斜入射方式の焦点位置検出系（ＡＦセンサ）が配置されている。その焦点位置検出系の検出結果に基づいて、走査露光中のウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの像面に合焦される。なお、図２では省略しているが、計測用ステージ１４上にはその焦点位置検出系用の基準面を有する基準部材も搭載されている。
【００４１】
次に、本例の投影露光装置の動作につき説明する。先ず、ウエハステージ側の計測用ステージ１４を用いて投影光学系ＰＬに対する露光光ＩＬの入射光量を計測する。この場合、レチクルＲがロードされた状態での入射光量を計測するために、図１において、レチクルステージＲＳＴ上に露光用のレチクルＲがロードされ、レチクルＲが露光光ＩＬの照明領域上に移動する。その後、図４に示すように、ウエハステージＷＳＴは定盤１３上で例えば＋Ｙ方向に待避し、計測用ステージ１４が投影光学系ＰＬによる露光領域１２に向かって移動する。その後、計測用ステージ１４上の照射量モニタ１８の受光面が露光領域１２を覆う位置で計測用ステージ１４が停止し、この状態で照射量モニタ１８を介して露光光ＩＬの光量が計測される。
【００４２】
主制御系１０では、その計測された光量を結像特性演算系１１に供給する。この際に、例えば照明系１内で露光光ＩＬから分岐して得られる光束を検出して得られる計測値も結像特性演算系１１に供給されており、結像特性演算系１１では、２つの計測値に基づいて、照明系１内でモニタされる光量から投影光学系ＰＬに入射する光量を間接的に演算するための係数を算出して記憶する。この間に、ウエハステージＷＳＴにはウエハＷがロードされる。その後、図２に示すように、計測用ステージ１４は露光領域１２から離れた位置に待避し、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの中心が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ（露光領域１２の中心）付近に位置するように、ウエハステージＷＳＴの移動が行われる。ウエハステージＷＳＴが待避中であるときには、図４に示すように、レーザ干渉計１５Ｙ，１５Ｘ１，１５Ｘ２からのレーザビームは照射されないため、例えば平面モータをオープンループ方式で駆動することによって位置制御が行われている。
【００４３】
その後、計測用ステージ１４が露光領域１２から待避して、ウエハステージＷＳＴにレーザ干渉計１５Ｙ，１５Ｘ１，１５Ｘ２からのレーザビームが照射されるようになった時点で、ウエハステージＷＳＴの位置はそれらのレーザ干渉計の計測値に基づいて制御されるようになる。その後、レチクルＲの上方の不図示のレチクルアライメント顕微鏡を用いて、レチクルＲ上の所定のアライメントマークと、図２の基準マーク部材１７上の所定の基準マークとの位置ずれ量を所定の目標値にするように、レチクルステージＲＳＴを駆動することによって、レチクルＲのアライメントが行われる。これとほぼ同時に、その基準マーク部材１７上の別の基準マークの位置を図１のアライメントセンサ１６で検出することによって、ウエハステージＷＳＴのレチクルＲの投影像に対する位置関係（ベースライン量）が正確に検出される。
【００４４】
次に、アライメントセンサ１６を介してウエハＷ上の所定のショット領域（サンプルショット）に付設されたウエハマークの位置を検出することによって、ウエハＷの各ショット領域の配列座標が求められる。その後、その配列座標、及びアライメントセンサ１６の既知のベースライン量に基づいて、ウエハＷの露光対象のショット領域とレチクルＲのパターン像との位置合わせを行いながら、走査露光が行われる。
【００４５】
走査露光時には、図１において、露光光ＩＬの照明領域９（図３参照）に対して、レチクルステージＲＳＴを介してレチクルＲが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度ＶＲで走査されるのに同期して、露光領域１２に対してウエハステージＷＳＴを介してウエハＷが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度β・ＶＲ（βは投影倍率）で走査される。走査方向が逆であるのは、投影光学系ＰＬが反転像を投影することによる。そして、１つのショット領域への露光が終了すると、ウエハステージＷＳＴのステッピングによって次のショット領域が走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で各ショット領域への露光が順次行われる。この走査露光中には、図２及び図３に示すように、ウエハステージ側の計測用ステージ１４、及びレチクルステージ側の計測用ステージ５はそれぞれ露光領域外に待避している。
【００４６】
また、露光中には、例えば照明系１内で露光光ＩＬから分岐した光束の光量が常時計測されて結像特性演算系１１に供給され、結像特性演算系１１では、供給される光量の計測値、及び予め求めてある係数に基づいて投影光学系ＰＬに入射する露光光ＩＬの光量を算出し、露光光ＩＬの吸収によって発生する投影光学系ＰＬの結像特性（投影倍率、ディストーション等）の変化量を計算し、この計算結果を主制御系１０に供給する。主制御系１０では、例えば投影光学系ＰＬ内の所定のレンズを駆動することによって、その結像特性の補正を行う。
【００４７】
以上が、通常の露光であるが、本例の投影露光装置のメンテナンス等で装置状態を計測するときには、計測用ステージ１４を露光領域１２側に移動して計測を行う。例えば、露光領域１２内の照度均一性を測定するときは、レチクルＲをレチクルステージＲＳＴから除いた後、図４において、照度むらセンサ１９を露光領域１２内でＸ方向、Ｙ方向に微動しながら照度分布を計測する。この際に、計測用ステージ１４の位置をより正確に求める必要があれば、ウエハステージＷＳＴと同様に基準マーク部材１７に相当する基準マーク部材を計測用ステージ１４上に設け、アライメントセンサ１６でその基準マーク部材内の基準マークの位置を測定するようにしてもよい。
【００４８】
次に、レチクルステージ側の計測用ステージ５、及びウエハステージ側の計測用ステージ１４を用いて、投影光学系ＰＬの結像特性を測定する動作につき説明する。この場合、図３において、レチクルステージＲＳＴは＋Ｙ方向に待避して、計測用ステージ５上の基準板６が照明領域９内に移動する。このとき、計測用ステージ５には非走査方向のレーザ干渉計７Ｘ１，７Ｘ２からのレーザビームも照射されるようになるため、レーザ干渉計８Ｙ，７Ｘ１，７Ｘ２の計測値に基づいて計測用ステージ５の位置は高精度に位置決めできる。
【００４９】
このときに、既に説明したように、ウエハステージ側には複数の指標マークＩＭの像が投影光学系ＰＬを介して投影される。この状態で、図４において、計測用ステージ１４を駆動して、測定板２０上のスリットでその指標マークＩＭの像をＸ方向、Ｙ方向に走査し、測定板２０の底部の光電センサの検出信号を結像特性演算系１１で処理することによって、それらの像の位置、及びコントラストが求められる。また、測定板２０のフォーカス位置を所定量ずつ変えながら、それらの像の位置、及びコントラストが求められる。これらの測定結果より、結像特性演算系１１は、投影光学系ＰＬの投影像のベストフォーカス位置、像面湾曲、ディストーション（倍率誤差を含む）といった結像特性の変動量を求める。この変動量は主制御系１０に供給され、その変動量が許容範囲を超える場合には、主制御系１０は投影光学系ＰＬの結像特性を補正する。
【００５０】
上記の実施の形態では、図２に示すように、ウエハステージＷＳＴ及び計測用ステージ１４は、それぞれ定盤１３上で平面モータによって駆動されている。しかしながら、１次元モータの組み合わせによってウエハステージＷＳＴ及び計測用ステージ１４を２次元的に駆動する構成も可能である。
そこで、次に、ウエハステージ、及び計測用ステージをそれぞれ１次元モータを組み合わせた機構で駆動する第２の実施の形態につき、図５を参照して説明する。本例も、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に本発明を適用したものであり、図５において図１及び図２に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
【００５１】
図５（ａ）は本例の投影露光装置のウエハステージ側を示す平面図、図５（ｂ）はその正面図であり、図５（ａ），（ｂ）において、定盤３３の上面にＸ方向に沿って平行に２本のＸ軸リニアガイド３４Ａ及び３４Ｂが設置され、Ｘ軸リニアガイド３４Ａ及び３４Ｂを連結するように、Ｙ方向（走査方向）に細長いＹ軸リニアガイド３２が設置されている。Ｙ軸リニアガイド３２は、不図示のリニアモータによってＸ軸リニアガイド３４Ａ，３４Ｂに沿ってＸ方向に駆動される。
【００５２】
また、Ｙ軸リニアガイド３２に沿ってそれぞれＹ方向に移動自在に、且つ互いに独立にウエハステージ３１、及び計測用ステージ３５が配置され、ウエハステージ３１上に不図示のウエハホルダを介してウエハＷが吸着保持され、計測用ステージ３５上には照射量モニタ１８、照度むらセンサ１９、及び測定板２０が固定され、測定板２０の底部には光電センサが組み込まれている。この場合、ウエハステージ３１、及び計測用ステージ３５の底面はそれぞれエアーベアリングを介して定盤３３上に載置され、ウエハステージ３１、及び計測用ステージ３５はそれぞれ独立に不図示のリニアモータを介してＹ軸リニアガイド３２に沿ってＹ方向に駆動される。即ち、ウエハステージ３１、及び計測用ステージ３５はそれぞれ独立にＹ軸リニアガイド３２、及びＸ軸リニアガイド３４Ａ，３４Ｂに沿って２次元的に駆動される。そして、本例においても、図３のレチクルステージ側のレーザ干渉計７Ｙ，７Ｘ１，７Ｘ２，８Ｙと同様な４軸のレーザ干渉計によって、ウエハステージ３１、及び計測用ステージ３５の２次元的な位置が計測され、この計測結果に基づいてウエハステージ３１、及び計測用ステージ３５の位置や駆動速度が制御されている。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００５３】
本例において、露光光の照射エネルギー、又は投影光学系の結像特性を計測する際には、露光光による露光領域に対して−Ｙ方向に離れた位置にウエハステージ３１が待避して、その露光領域に計測用ステージ３５が移動する。一方、露光時には、露光光による露光領域に対して＋Ｙ方向に離れた位置に計測用ステージ３５が待避する。その後、ウエハステージ３１をＸ方向、Ｙ方向にステッピングさせて、ウエハＷ上の露光対象のショット領域を露光領域に対する走査開始位置に移動した後、ウエハステージ３１をＹ軸リニアガイド３２に沿ってＹ方向に定速移動することによって、当該ショット領域への走査露光が行われる。
【００５４】
上述のように本例によれば、Ｙ軸リニアガイド３２に沿って計測用ステージ３５がウエハステージ３１とは独立に配置されている。この構成によって、より高いステージの制御精度が要求される走査方向（Ｙ方向）の駆動では、計測用ステージ３５を駆動する必要がないと共に、ウエハステージ３１は小型化、軽量化されているため、走査速度が向上でき、走査露光時の同期精度等も向上している。一方、非走査方向（Ｘ方向）に対しては計測用ステージ３５も同時に駆動されるため、駆動機構に対する負荷は大きくなる。しかしながら、非走査方向では走査方向に比べてそれ程高い制御精度が要求されないため、そのような負荷の増加の影響は小さい。更に、発熱源としての計測用ステージ３５がウエハステージ３１から分離されているため、ウエハステージ３１の位置決め精度等の低下が防止されている。
【００５５】
なお、本例において、図５（ａ），（ｂ）に２点鎖線で示すようにＹ軸リニアガイド３２と並列に第２のＹ軸リニアガイド３６をＸ方向に移動自在に配置し、このＹ軸リニアガイド３２に計測用ステージ３５をＹ方向に移動自在に配置してもよい。これによって、ウエハステージ３１をＸ方向へ駆動する際の制御精度も向上する。
【００５６】
また、上記の第１の実施の形態では、図３に示すように、同一のガイド４Ａ，４Ｂに沿ってレチクルステージＲＳＴ、及び計測用ステージ５が配置されているが、図２のウエハステージ側のようにレチクルステージＲＳＴ、及び計測用ステージ５が独立に２次元的に動けるようにしてもよい。
更に、上記の実施の形態では、ウエハＷが載置されるウエハステージＷＳＴ，３１はそれぞれ１つ設けられているが、ウエハＷが載置されるウエハステージを複数個設けても良い。この場合、１つのウエハステージで露光を行い、他方のウエハステージでアライメント用の計測、あるいはウエハ交換を行う方法を使用することもできる。同様に、レチクルステージ側にもレチクルＲが載置される複数のレチクルステージを設け、これら複数のレチクルステージに異なるレチクルを載置して、これらのレチクルを順次ウエハ上の同一のショット領域に露光条件（フォーカス位置、露光量、照明条件等）を変えて露光するようにしてもよい。
【００５７】
次に、本発明の第３の実施の形態につき図６及び図７を参照して説明する。本例は、ウエハステージに設けられた計測装置を冷却する冷却装置を設けたものであり、図６及び図７において図１及び図２に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
図６は、本例の投影露光装置を示し、この図６において、投影光学系ＰＬによる露光領域１２側にウエハＷが配置され、ウエハＷは不図示のウエハホルダを介してウエハステージ４１上に保持され、ウエハステージ４１は定盤１３上に例えば平面モータによってＸ方向、Ｙ方向に駆動されるように載置されている。不図示であるがウエハステージ４１内にはウエハＷのフォーカス位置、及び傾斜角を制御する機構も組み込まれている。更に、ウエハステージ４１にはウエハＷを囲むように露光光ＩＬや結像特性の計測機構が組み込まれている。
【００５８】
図７は、図６のウエハステージ４１の平面図を示し、この図７において、ウエハＷ（ウエハホルダ）の近傍には、基準マーク部材１７、照射量モニタ１８、照度むらセンサ１９、スリット２１Ｘ，２１Ｙが形成された測定板２０が配置されている。また、ウエハステージ４１上で照射量モニタ１８の近傍には、持ち運びできる基準照度計を設置するための凹部４７が形成されており、凹部４７に基準照度計を設置して露光光ＩＬの入射エネルギーを計測することによって、異なる投影露光装置間の照度のマッチングを取れるようになっている。更に、ウエハステージ４１上の一隅に平坦度等の基準となる基準平面が形成された基準部材４６も固定されている。本例では、これらの計測機構の熱源を冷却するための冷却装置が設けられている。
【００５９】
即ち、図６に一部を切り欠いて示すように、測定板２０のスリット２１Ｙの底部に集光レンズ４２、及び光電センサ４３が配置され、不図示であるが光電センサ４３にはアンプ等も接続されている。そこで、ウエハステージ４１の内部に光電センサ４３の近傍を通過するように冷却管４４が設置され、冷却管４４には大きな可撓性を有する配管４５Ａを介して、外部の冷却装置より低温の液体よりなる冷媒が供給され、配管４５Ａ内を通過した冷媒は大きな可撓性を有する配管４５Ｂを介してその冷却装置に戻されている。また、その冷却管４４は、図７の照射量モニタ１８、照度むらセンサ１９の近傍、並びに基準照度計用の凹部４７、基準マーク部材１７、基準部材４６の底部をも通過している。本例では、これらの計測装置のアンプ等の熱源からの熱エネルギーが冷却管４４内の冷媒を介して排出されるため、その熱エネルギーによってウエハＷの位置決め精度等が悪化することがない。また、露光光ＩＬの入射エネルギー等の計測時に、照射量モニタ１８や照度むらセンサ１９に露光光ＩＬが照射された場合でも、その照射エネルギーは冷却管４４内の冷媒を介して排出されるため、その照射エネルギーによってウエハＷの位置決め精度等が悪化することがない。
【００６０】
なお、本例では液体よりなる冷媒を使用して計測装置を冷却しているが、例えば空調用の空気等をそれらの計測装置の近傍に集中的に送風して冷却を行ってもよい。
次に、本発明の第４の実施の形態につき図８を参照して説明する。本例は、ウエハステージ上でウエハの配置領域（第１のステージ）と計測装置の配置領域（第２のステージ）との間に断熱部材を設けたものであり、図８において図７に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
【００６１】
図８は、図７のウエハステージ４１と同様に定盤上をＸ方向、Ｙ方向に駆動されるウエハステージ４１Ａを示し、この図８において、ウエハステージ４１Ａの上部は、熱伝導率の低い材料よりなる断熱板４８によって、計測装置設置領域４１Ａａと、それ以外の領域とに分かれている。熱伝導率の低い材料としては、ステンレススチール、鉄、黄銅等の金属、セラミックス、又はガラス等が使用できる。そして、後者の領域上にウエハホルダ（不図示）を介してウエハＷが載置されると共に、位置基準となる基準マーク部材１７が設置され、前者の計測装置設置領域４１Ａａ内に、位置基準となるマークが形成された基準マーク部材１７Ａ、照射量モニタ１８、照度むらセンサ１９、基準平面を有する基準部材４６、及びスリットが形成された測定板２０が配置されている。更に、計測装置設置領域４１Ａａ上には、基準照度計を設置するための凹部４７が形成されている。
【００６２】
本例においても、露光光や結像特性の計測時に計測装置設置領域４１Ａａ内の計測装置が使用されるが、これらの計測装置のアンプ等で発生する熱エネルギーは断熱板４８によってウエハＷ側には拡散しにくいため、ウエハＷの位置決め精度等が悪化することがない。同様に、計測時に露光光によって与えられる照射エネルギーも断熱板４８によってウエハＷ側には拡散しにくい利点がある。
【００６３】
なお、例えば図２に示すように、ウエハステージＷＳＴと計測用ステージ１４とが分離している構成でも、ウエハステージＷＳＴと計測用ステージ１４との間の空調された空気を断熱部材とみなすことができる。また、レチクルステージ側でも、レチクルが載置される領域と、計測装置が設置される領域との間に断熱部材を配置するようにしてもよい。
【００６４】
また、上記の実施の形態は本発明をステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に適用したものであるが、本発明は一括露光型の投影露光装置（ステッパー）にも適用できると共に、投影光学系を使用しないプロキシミティ方式の露光装置にも適用できる。また、露光装置のみならず、ウエハ等を位置決めするためのステージを使用する検査装置、又はリペア装置等に用いてもよい。
【００６５】
このように、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の第１及び第２の露光装置によれば、基板を移動するための第１のステージに対して計測装置を備えた第２のステージが独立に設けられているため、それぞれ露光ビーム（露光光）の状態、又は投影光学系の結像特性を計測する機能を維持した状態で、基板を位置決めするためのステージを小型化、軽量化できる利点がある。従って、これらのステージの制御性能を向上でき、露光工程のスループットも向上すると共に、計測装置を構成する光電センサ、又はアンプ等の熱源が露光用のステージから分離されることになって、重ね合わせ精度等が向上する。特に本発明をステップ・アンド・スキャン方式のような走査露光型の露光装置に適用すると、走査速度の向上によってスループットが大きく向上するため、本発明の効果は特に大きい。
【００６７】
これらの場合、第２のステージは、第１のステージとは独立に移動自在に配置されているときには、その第１のステージを迅速に計測領域に移動できる。
また、露光ビームが照射される位置（露光領域）と、露光ビームが照射されない位置（非露光領域）との間で第１のステージを移動させる制御装置を備えたときには、計測時に迅速にその第１のステージを待避できる。
【００６８】
また、露光ビームが照射される位置（露光領域）と、露光ビームが照射されない位置（非露光領域）との間で第２のステージを移動させる制御装置を備えたときには、露光時に迅速にその第２のステージを待避できる。
また、第１のステージが露光ビームを照射される位置に有るときに、第２のステージを露光ビームが照射されない位置に位置決めする制御装置を備えたときには、それら２つのステージを効率的に使い分けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の投影露光装置を示す概略構成図である。
【図２】図１のウエハステージＷＳＴ、及び計測用ステージ１４を示す平面図である。
【図３】図１のレチクルステージＲＳＴ、及び計測用ステージ５を示す平面図である。
【図４】その第１の実施の形態において、計測用ステージ１４を用いて露光光の状態等を計測する場合の説明に供する平面図である。
【図５】（ａ）は本発明の第２の実施の形態の投影露光装置のウエハステージ、及び計測用ステージを示す平面図、（ｂ）は図５（ａ）の正面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態の投影露光装置を示す一部を切り欠いた概略構成図である。
【図７】図６の投影露光装置のウエハステージを示す平面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態の投影露光装置のウエハステージを示す平面図である。
【符号の説明】
Ｒレチクル
ＲＳＴレチクルステージ
４Ａ，４Ｂガイド
５レチクルステージ側の計測用ステージ
６基準板
ＰＬ投影光学系
Ｗウエハ
ＷＳＴ，３１，４１，４１Ａウエハステージ
１０主制御系
１１結像特性演算系
１３定盤
１４，３５ウエハステージ側の計測用ステージ
１７基準マーク部材
１８照射量モニタ
１９照度むらセンサ
２０測定板
３２Ｙ軸リニアガイド
３３定盤
３４Ａ，３４ＢＸ軸リニアガイド
４８断熱板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus used to transfer a mask pattern onto a photosensitive substrate in a lithography process for manufacturing, for example, a semiconductor element, a liquid crystal display element, or a thin film magnetic head, and more particularly to an exposure beam. It is suitable for use in an exposure apparatus equipped with a measuring device for measuring the above state or imaging characteristics.
[0002]
[Prior art]
When manufacturing a semiconductor element or the like, a process of transferring a reticle pattern as a mask under a predetermined exposure light onto a resist-coated wafer (or glass plate or the like) via a projection optical system. In many cases, a batch exposure type projection exposure apparatus (stepper) was used. Recently, in order to transfer a reticle pattern with a large area with high accuracy without increasing the size of the projection optical system, a step-and-scan method is used in which exposure is performed by synchronously scanning the reticle and wafer with respect to the projection optical system. Such a scanning exposure type projection exposure apparatus (scanning type exposure apparatus) is also attracting attention.
[0003]
In these exposure apparatuses, since it is necessary to always perform exposure with an appropriate exposure amount and with high imaging characteristics maintained, the reticle stage for positioning the reticle or the wafer stage for positioning the wafer has A measuring device is provided for measuring the state of the exposure light such as the illuminance and the imaging characteristics such as the projection magnification. For example, the measurement apparatus provided in the wafer stage includes an irradiation amount monitor for measuring the incident energy of exposure light to the projection optical system, and an aerial image detection system for measuring the position and contrast of the projection image. is there. On the other hand, as a measuring apparatus provided on the reticle stage, for example, there is a reference plate on which index marks used for measuring imaging characteristics of a projection optical system are formed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional exposure apparatus as described above, the exposure amount is optimized by using a measuring device provided on the reticle stage or the wafer stage, and high imaging characteristics are maintained. On the other hand, recent exposure apparatuses are also required to increase the throughput (productivity) of the exposure process when manufacturing semiconductor elements and the like. In addition to increasing the exposure energy per unit time as a method for improving the throughput, the stage driving speed is increased to shorten the stepping time in the batch exposure type, and the stepping time and the scanning exposure type in the scanning exposure type. There is a method for shortening the scanning exposure time.
[0005]
In order to improve the drive speed of the stage in this way, if the stage system is the same size, a drive motor with a larger output may be used. In order to achieve this, it is necessary to reduce the size and weight of the stage system. However, if a drive motor with a larger output is used as in the former case, the amount of heat generated from the drive motor increases. The amount of heat that increases in this way may cause subtle thermal deformation of the stage system, making it impossible to obtain the high positioning accuracy required by the exposure apparatus. Therefore, in order to prevent the deterioration of positioning accuracy and improve the driving speed, it is desired to make the stage system as small and light as possible as in the latter case.
[0006]
In particular, in a scanning exposure type exposure apparatus, the scanning exposure time is shortened by improving the driving speed, and the throughput is greatly improved, and the miniaturization of the stage system also improves the synchronization accuracy between the reticle and the wafer, thereby forming an image. There is a great advantage that the performance and overlay accuracy are improved. However, when the reticle stage or the wafer stage is provided with various measuring devices as in the prior art, it is difficult to reduce the size of the stage.
[0007]
Furthermore, when the reticle stage or wafer stage is equipped with a measuring device for measuring the state of exposure light, imaging characteristics, etc., the measuring device usually comes with a heat source such as an amplifier, During the measurement, the temperature of the measuring device gradually increases due to the exposure light. As a result, the reticle stage or the wafer stage may be slightly thermally deformed, and the positioning accuracy and overlay accuracy may be deteriorated. At present, the degradation of positioning accuracy and the like due to the temperature rise of the measuring device is slight, but as the circuit pattern of semiconductor elements and the like becomes further miniaturized in the future, there is a need to suppress the influence of the temperature rise of the measuring device. Expected to increase.
[0008]
In view of the above, the present invention provides an exposure apparatus capable of downsizing a reticle or a stage for positioning a wafer while maintaining the function of measuring the state of exposure light or imaging characteristics. 1 purpose.
Furthermore, the present invention provides a second exposure apparatus that includes a measurement device that measures the state of exposure light or imaging characteristics, and that can reduce the adverse effects of temperature rise when measuring using the measurement device. The purpose.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  A first exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus that transfers a pattern formed on a mask (R) onto a substrate (W) using an exposure beam. The first exposure apparatus holds a substrate and moves a predetermined region. One stage (WST) and its first stage are independentIs movable and does not hold the boardIn the second stage (14) and this second stageProvidedA measuring device (18) for measuring the state of the exposure beam;During exposure of the substrate held on the first stage, the second stage is disposed at a retracted position away from the exposure beam irradiation position, and the second stage is disposed at the exposure beam irradiation position. A control device (10) capable of executing measurement of the state of the exposure beam by the measurement device in parallel with loading of the substrate to the first stage;It is equipped with.
[0010]
According to the present invention, the size of the first stage can be minimized by providing the first stage used for the original exposure with only the minimum functions necessary for the exposure. Therefore, the stage can be reduced in size and weight. On the other hand, a measurement apparatus that measures the state of the exposure beam, such as the illuminance, is not necessary for exposure and is mounted on another second stage, so that the state of the exposure beam can also be measured.
[0011]
In this case, an example of the measuring device is a photoelectric sensor that measures the overall power of the exposure beam, or an illuminance unevenness sensor that measures the illuminance distribution of the exposure beam.
For example, the second stage is movably arranged independently of the first stage on the moving surface of the first stage, for example. At this time, by disposing the second stage instead of the first stage, the state of the exposure beam in the vicinity of the surface on which the mask or the substrate is actually disposed can be measured.
[0012]
Further, it is desirable to include a control device (10) for moving the first stage between a position where the exposure beam is irradiated and a position where the exposure beam is not irradiated. At this time, at the time of measurement, the first stage is retracted from the irradiation position of the exposure beam.
Further, it is desirable to include a control device (10) for moving the second stage between a position where the exposure beam is irradiated and a position where the exposure beam is not irradiated. As a result, the measurement device of the second stage moves to the exposure position of the exposure beam during measurement.
[0013]
  Further, it is desirable to include a control device (10) for positioning the second stage at a position where the exposure beam is not irradiated when the first stage is at a position where the exposure beam is irradiated. As a result, the two stages can be used efficiently at the time of exposure and at the time of measurement.
  Next, a second exposure apparatus according to the present invention holds the substrate in the exposure apparatus that projects the pattern formed on the mask (R) onto the substrate (W) via the projection optical system (PL). The first stage (WST) that moves in a predetermined area is independent of the first stage.Is movable and does not hold the boardSecond stage (14) and this second stageProvided inA measuring device (20) for measuring the imaging characteristics of the projection optical system;During the exposure of the substrate held on the first stage, the second stage is disposed at a retracted position away from the exposure area of the projection optical system, and the second stage faces the projection optical system. And a control device (10) capable of performing measurement of the imaging characteristics by the measurement device in parallel with loading of the substrate to the first stage;It is equipped with.
[0014]
According to the present invention, it is possible to reduce the size and weight of the first stage by providing the first stage used for the original exposure with only the minimum functions necessary for the exposure. Become. On the other hand, a measuring apparatus that measures imaging characteristics such as distortion, which is not directly required for exposure, is mounted on another second stage, so that imaging characteristics can also be measured.
[0015]
In this case, an example of the measurement device is a position sensor of a projection image, a measurement index mark, or a measurement reference plane.
For example, the second stage is movably arranged independently of the first stage on the moving surface of the first stage, for example. At this time, by disposing the second stage instead of the first stage, it is possible to measure the imaging characteristics on the surface where the substrate is actually disposed.
[0016]
Further, it is desirable to include a control device (10) for moving the first stage between a position within the exposure area by the projection optical system and a predetermined position outside the exposure area. At this time, the first stage is withdrawn from the exposure area during measurement.
Similarly, it is desirable to include a control device (10) that moves the second stage between a position within the exposure area by the projection optical system and a predetermined position outside the exposure area. At this time, at the time of measurement, the measuring device of the second stage moves to the exposure area.
[0017]
  Next, another invention (hereinafter referred to as “third, fourth, fifth, and sixth exposure apparatuses of the present invention”) described in “Embodiments of the Invention” of the present specification is as follows. It is as follows.
That isThe third exposure apparatus of the present invention is a measurement apparatus (18) for measuring the state of an exposure beam in an exposure apparatus that transfers a pattern formed on a mask (R) onto a substrate (W) using the exposure beam. , 19) and a cooling device (44, 45A, 45B) provided in this stage for cooling the measuring device. According to the present invention, when measuring the illuminance of the exposure beam using the measuring device, even if the measuring device rises in temperature, it is cooled by the cooling device. The impact of the rise will not be affected.
[0018]
Next, a fourth exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus that projects a pattern formed on a mask (R) onto a substrate (W) via a projection optical system (PL). A stage (41) on which measurement devices (20, 42, 43) for measuring image characteristics are arranged, and a cooling device (44, 45A, 45B) provided on this stage for cooling the measurement devices It is. According to the present invention, when measuring the imaging characteristics using the measuring device, even if the measuring device rises in temperature, it is cooled by the cooling device. There is no impact.
[0019]
Next, a fifth exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus for transferring a pattern formed on a mask (R) onto a substrate (W) using an exposure beam, and either the mask or the substrate. A first stage (WST; 41A) that moves in a predetermined region while holding the second stage (14; 41Aa) on which a measurement device (18, 19) that measures the state of the exposure beam is mounted. And a heat insulating member (48) disposed between the first stage and the second stage and blocking heat conducted from the second stage. According to the present invention, even if the measuring device includes a heat source, or the measuring device rises in temperature when measuring the illuminance or the like of the exposure beam using the measuring device, the heat insulating member Therefore, the heat conduction is hindered, and the exposed portion is not affected by the heat source or the temperature rise.
[0020]
In this case, an example of the heat insulating member is a solid material (48) having a low thermal conductivity or a temperature-controlled gas. As the temperature-adjusted gas, air-conditioned gas or the like is used.
Next, a sixth exposure apparatus of the present invention holds the substrate in the exposure apparatus that projects the pattern formed on the mask (R) onto the substrate (W) via the projection optical system (PL). A first stage (WST; 41A) that moves in a predetermined area; a second stage (14; 41Aa) that is equipped with a measuring device (20) that measures the imaging characteristics of the projection optical system; And a heat insulating member (48) disposed between the first stage and the second stage to block heat conducted from the second stage. According to the present invention, even when the measuring device rises in temperature when measuring the imaging characteristics using the measuring device, or even if the measuring device includes a heat source, heat is generated by the heat insulating member. Since conduction is hindered, the exposed portion is not affected by the temperature rise or the like.
[0021]
  Also in this case, an example of the heat insulating member is a solid material (48) having a low thermal conductivity or a temperature-controlled gas.
  In the first and second exposure apparatuses of the present invention, if the second stage (14) has a reference member that serves as a reference for the position of the second stage, The position can be determined accurately.
Similarly, in the third and fourth exposure apparatuses of the present invention, if the stage (14) has a reference member that serves as a reference for the position of the stage, the position of the stage can be accurately obtained. it can.
In the second exposure apparatus of the present invention, the position of the first stage (WST) and the position of the second stage (14) in the exposure region by the projection optical system (PL) are as follows: If the measurement is performed by the common interferometer (15), the position of the first stage and the position of the second stage can be accurately obtained, and the apparatus configuration can be simplified.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a step-and-scan projection exposure apparatus used in this example. In FIG. 1, an exposure light source, a beam shaping optical system, a fly-eye lens for uniforming illuminance distribution, a light amount monitor, The exposure light IL emitted from the illumination system 1 including a variable aperture stop, a field stop, a relay lens system, and the like passes through the mirror 2 and the condenser lens 3 to form a slit-like illumination area on the pattern surface (lower surface) of the reticle R. Illuminate. As the exposure light IL, excimer laser light such as KrF (wavelength 248 nm) or ArF (wavelength 193 nm), harmonics of YAG laser, or i-line (wavelength 365 nm) of a mercury lamp can be used. By switching the variable aperture stop in the illumination system 1, it is possible to select a desired illumination method among normal illumination methods, annular illumination, so-called modified illumination, illumination with a small coherence factor (σ value), and the like. Has been. When the exposure light source is a laser light source, its light emission timing and the like are controlled by a main control system 10 that controls the overall operation of the apparatus via a laser power source (not shown).
[0023]
The image of the pattern in the illumination area 9 (see FIG. 3) of the reticle R by the exposure light IL is projected at the projection magnification β (β is 1/4 times, 1/5 times, etc.) via the projection optical system PL. The image is reduced and projected onto the slit-shaped exposure region 12 on the wafer W coated with the photoresist. Hereinafter, the Z-axis is taken in parallel with the optical axis AX of the projection optical system PL, and in the plane perpendicular to the Z-axis, the non-scanning direction (that is, in FIG. A description will be given by taking the X axis along the direction perpendicular to the paper surface and taking the Y axis along the scanning direction (that is, the direction parallel to the paper surface of FIG. 1).
[0024]
First, an off-axis alignment sensor 16 for alignment of the wafer W is provided adjacent to the projection optical system PL, and a detection signal from the alignment sensor 16 is an alignment processing system in the main control system 10. Has been supplied to. The alignment sensor 16 is used to detect the position of an alignment mark (wafer mark) formed on the wafer W. The distance (baseline amount) between the detection center of the alignment sensor 16 and the center of the projection image of the reticle R by the projection optical system PL is obtained in advance with high accuracy and stored in the alignment processing system in the main control system 10. The shot areas of the wafer W and the projection image of the reticle R are superimposed with high accuracy based on the detection result of the alignment sensor 16 and the amount of the baseline. Although not shown, a reticle alignment microscope for detecting an alignment mark on the reticle R is disposed above the reticle R.
[0025]
Next, the reticle R is held on the reticle stage RST by vacuum suction, and the reticle stage RST is movable in the Y direction via air bearings on the two guides 4A and 4B arranged in parallel to the Y direction. It is mounted on. Furthermore, in this example, the measurement stage 5 is mounted on the guides 4A and 4B so as to be movable in the Y direction via an air bearing independently of the reticle stage RST.
[0026]
FIG. 3 is a plan view showing the reticle stage RST and the measurement stage 5. In FIG. 3, Y guides 4 A and 4 B extending in the Y direction (scanning direction) are respectively provided by a linear motor (not shown). Reticle stage RST and measurement stage 5 are placed so as to be driven in the direction. The lengths of the guides 4A and 4B are set to be longer by at least the width of the measurement stage 5 than the movement stroke of the reticle stage RST during scanning exposure. In addition, reticle stage RST is configured by combining a coarse movement stage that moves in the Y direction and a fine movement stage that can finely adjust a two-dimensional position on the coarse movement stage.
[0027]
A reference plate 6 made of a glass plate elongated in the X direction is fixed on the measurement stage 5, and a plurality of index marks IM for measuring the imaging characteristics of the projection optical system PL are formed in a predetermined arrangement on the reference plate 6. Has been. The reference plate 6 is large enough to cover the slit-shaped illumination area 9 of the exposure light for the reticle R, more precisely the field of view of the projection optical system PL on the reticle R side. By using the reference plate 6, it is not necessary to prepare a dedicated reticle for measuring the imaging characteristics, and the time required for exchanging the reticle R for actual exposure with the dedicated reticle is not required. The characteristics can be measured with high frequency, and the temporal change of the projection optical system PL can be accurately followed.
[0028]
As described above, in this example, the measurement stage 5 for the reference plate 6 is provided independently, and no measurement member other than the reticle R is mounted on the original reticle stage RST. That is, the reticle stage RST only needs to have the minimum necessary scanning and positioning functions for scanning exposure, and thus the reticle stage RST is reduced in size and weight. Accordingly, the reticle stage RST can be scanned at a higher speed, so that the throughput of the exposure process is improved. Particularly in the case of reduction projection, the scanning speed of reticle stage RST is 1 / β times (for example, 4 times, 5 times, etc.) the scanning speed of the wafer stage, so the upper limit of the scanning speed is almost determined by the reticle stage. In this case, the throughput is particularly improved in this example.
[0029]
Also, a laser beam is irradiated from the laser interferometer 7Y installed in the + Y direction with respect to the guides 4A and 4B to the movable mirror on the side surface in the + Y direction of the reticle stage RST, and a biaxial laser interferometer installed in the + X direction. The laser beam is irradiated from 7X1, 7X2 to the movable mirror on the side surface in the + X direction of reticle stage RST, and the X coordinate, Y coordinate, and rotation angle of reticle stage RST are measured by laser interferometers 7Y, 7X1, 7X2, and the measured value Is supplied to the main control system 10 of FIG. 1, and the main control system 10 controls the speed and position of the reticle stage RST via a linear motor or the like based on the measured value. In addition, the laser interferometer 8Y installed in the −Y direction with respect to the guides 4A and 4B is irradiated with a laser beam on the movable mirror on the side surface in the −Y direction of the measurement stage 5 and measured by the laser interferometer 8Y. The Y coordinate of the working stage 5 is supplied to the main control system 10. The optical axes of the Y-axis laser interferometers 7Y and 8Y pass through the center of the illumination area 9, that is, the optical axis AX of the projection optical system PL along the Y direction, respectively. The laser interferometers 7Y and 8Y are respectively The positions of the reticle stage RST and the measurement stage 5 in the scanning direction are always measured.
[0030]
When the imaging stage is measured, when the reticle stage RST is retracted in the + Y direction and the measurement stage 5 is moved in the Y direction so that the reference plate 6 covers the illumination area 9, the laser interferometers 7X1 and 7X2 The laser beam deviates from the side surface of reticle stage RST and is irradiated onto the movable mirror on the side surface in the + X direction of measurement stage 5. At this time, based on the measurement values obtained from the laser interferometers 8Y and 7X1, 7X2, the main control system 10 controls the position of the measurement stage 5 with high accuracy via a linear motor or the like. In this case, if it is desired to align the reference plate 6 with respect to the illumination area 9 with higher accuracy, an alignment mark is formed on the reference plate 6 and the position of this mark is determined using a reticle alignment microscope. What is necessary is just to detect.
[0031]
On the other hand, during measurement, the position of reticle stage RST in the non-scanning direction is not measured. However, if reticle stage RST reaches under illumination area 9 for exposure, the laser beam from laser interferometers 7X1 and 7X2 is again emitted from the reticle. The moving mirror of the stage RST is irradiated. Since the final alignment is performed using a reticle alignment microscope, there is no inconvenience that the laser beams from the laser interferometers 7X1 and 7X2 are interrupted.
[0032]
Returning to FIG. 1, wafer W is held on wafer stage WST via a wafer holder (not shown), and wafer stage WST is placed on surface plate 13 movably in the X and Y directions via air bearings. Yes. Wafer stage WST also incorporates a focus / leveling mechanism for controlling the position (focus position) and tilt angle of wafer W in the Z direction. Further, on the surface plate 13, a measurement stage 14 provided with various measurement devices is mounted separately from wafer stage WST via an air bearing so as to be movable in the X direction and the Y direction. The measurement stage 14 also incorporates a mechanism for controlling the focus position on the upper surface.
[0033]
FIG. 2 is a plan view showing wafer stage WST and measurement stage 14. In FIG. 2, a coil array is embedded in the surface of surface plate 13 in a predetermined arrangement, for example, and the bottom surface of wafer stage WST. A magnet array is embedded in the bottom surface of the measurement stage 14 together with the yoke, and a planar motor is constituted by the coil array and the corresponding magnet array, respectively. The planar motor is used to form the wafer stage WST and the measurement stage 14. The position in the X direction, the Y direction, and the rotation angle are controlled independently of each other. The flat motor is disclosed in more detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-51756.
[0034]
  Wafer stage WST of this example has only the minimum functions necessary for exposure. That is, the wafer stage WST is focused and leveled.mechanismOn the wafer stage WST, two members, a wafer holder for attracting and holding the wafer W (the bottom side of the wafer W) and a reference mark plate 17 for measuring the position of the wafer stage WST are fixed. A reference mark (not shown) serving as a position reference in the X direction and the Y direction is formed on the reference mark plate 17, and the position of the reference mark is detected by the alignment sensor 16, whereby the wafer stage WST (wafer) For example, the positional relationship of W) with respect to the projected image of the reticle R is detected.
[0035]
Further, the surface of measurement stage 14 is set to be substantially the same height as the surface of wafer W on wafer stage WST. The measurement stage 14 includes an irradiation amount monitor 18 composed of a photoelectric sensor for measuring all energy (incident energy) per unit time of the exposure light that has passed through the projection optical system PL, and a slit formed by the projection optical system PL. An illuminance unevenness sensor 19 composed of a photoelectric sensor for measuring the illuminance distribution in the exposure area 12 and a measurement plate 20 on which slits 21X and 21Y for measuring imaging characteristics are formed are fixed. A condenser lens and a photoelectric sensor are arranged on the bottom surface side of the X-axis slit 21X and the Y-axis slit 21Y of the measurement plate 20, respectively, and an aerial image detection system is configured by the measurement plate 20, the photoelectric sensor, and the like. Yes. Instead of the slits 21X and 21Y, an edge of a rectangular opening may be used. The light receiving surface of the dose monitor 18 is formed to have a size that covers the exposure region 12, and the light receiving portion of the illuminance unevenness sensor 19 has a pinhole shape. The detection signal is supplied to the main control system 10 of FIG.
[0036]
Further, the detection signal of the photoelectric sensor at the bottom of the measurement plate 20 is supplied to the imaging characteristic calculation system 11 of FIG. In this case, at the time of measuring the imaging characteristics of the projection optical system PL, the reference plate 6 on the measurement stage 5 on the reticle side in FIG. 3 is moved to the illumination area 9 and the index mark IM formed on the reference plate 9 is changed. The image is projected on the wafer stage side, and the detection signal from the photoelectric sensor at the bottom is captured by the imaging characteristic calculation system 11 while scanning the image in the X direction and Y direction by the slits 21X and 21Y on the measurement plate 20, respectively. . The imaging characteristic calculation system 11 processes the detection signal to detect the position and contrast of the image of the index mark IM. Based on the detection result, the image surface curvature, distortion, best focus position, and the like are determined. Image characteristics are obtained and output to the main control system 10. Further, although not shown, a mechanism for driving a predetermined lens in the projection optical system PL to correct imaging characteristics such as a predetermined distortion is also provided, and the main control system 10 passes through this correction mechanism. The imaging characteristic of the projection optical system PL can be corrected.
[0037]
In FIG. 2, a sensor such as a dose monitor 18, an illuminance unevenness sensor 19, and a photoelectric sensor at the bottom of the measurement plate 20 provided in the measurement stage 14 all have a heat source such as an amplifier, a power source and a communication. A signal cable is connected. Therefore, when these sensors are mounted on the wafer stage WST for exposure, the positioning accuracy and the like may deteriorate due to the heat source accompanying the sensors and the tension of the signal cable. In addition, thermal energy due to exposure light exposure during measurement of imaging characteristics and the like may also cause deterioration in positioning accuracy. In contrast, in this example, since these sensors are provided on the measurement stage 14 separated from the wafer stage WST for exposure, the wafer stage WST can be reduced in size and weight, and the sensor for measurement can be reduced. There is an advantage that a decrease in positioning accuracy due to the heat energy of the heat source and exposure light during measurement can be prevented. By downsizing wafer stage WST, the moving speed and controllability of wafer stage WST are improved, the throughput of the exposure process is increased, and positioning accuracy and the like are further improved.
[0038]
In addition, a laser beam is irradiated from the laser interferometer 15Y installed in the + Y direction to the surface plate 13 onto the movable mirror on the side surface in the + Y direction of the wafer stage WST, and the biaxial laser interferometer installed in the −X direction. The laser beam is irradiated from 15X1 and 15X2 to the movable mirror on the side surface in the −X direction of wafer stage WST, and the X coordinate, Y coordinate, and rotation angle of wafer stage WST are measured and measured by laser interferometers 15Y, 15X1 and 15X2. The value is supplied to the main control system 10 of FIG. 1, and the main control system 10 controls the speed and position of the wafer stage WST via the planar motor based on the measured value. Further, when measuring the incident energy or the like of exposure light, the position measuring laser beam is applied to the moving mirror of the measuring stage 14.
[0039]
FIG. 4 shows an example of the arrangement of wafer stage WST and measurement stage 14 when measuring the incident energy of exposure light, etc., and as shown in FIG. 4, wafer stage WST is retracted to a position away from exposure area 12. When the measurement stage 14 is moved so that the exposure region 12 is on the measurement stage 14, the laser beams from the laser interferometers 15Y, 15X1, and 15X2 are separated from the side surface of the wafer stage WST, and the measurement stage 14 is moved. It will be irradiated to the moving mirror on the side. At this time, based on the measurement values obtained from the laser interferometers 15Y and 15X1, 15X2, the main control system 10 controls the position of the measurement stage 14 with high accuracy via a planar motor. Note that the position of wafer stage WST and measurement stage 14 can also be roughly controlled by driving the planar motor in an open loop. Therefore, in a state where the laser beam is not irradiated, main control system 10 has wafer stage WST, And the position of the measurement stage 14 is driven by an open loop method using a planar motor. However, in addition to the laser interferometers 15Y, 15X1, and 15X2, a linear encoder for detecting the position of the wafer stage WST and the measurement stage 14 with a predetermined accuracy is provided, and the laser beam is not irradiated. Alternatively, position measurement may be performed using such a linear encoder or the like.
[0040]
Returning to FIG. 1, although not shown, a slit image is obliquely projected onto a plurality of measurement points on the surface of the wafer W on the side surface of the projection optical system PL, and a slit image re-imaged by the reflected light is projected. An oblique incidence type focus position detection system (AF sensor) that detects the focus position of the corresponding measurement point from the lateral shift amount is arranged. Based on the detection result of the focal position detection system, the surface of the wafer W during scanning exposure is focused on the image plane of the projection optical system PL. Although omitted in FIG. 2, a reference member having a reference surface for the focal position detection system is also mounted on the measurement stage 14.
[0041]
Next, the operation of the projection exposure apparatus of this example will be described. First, the incident light quantity of the exposure light IL with respect to the projection optical system PL is measured using the measurement stage 14 on the wafer stage side. In this case, in order to measure the amount of incident light with the reticle R loaded, in FIG. 1, the reticle R for exposure is loaded on the reticle stage RST, and the reticle R moves onto the illumination area of the exposure light IL. To do. Thereafter, as shown in FIG. 4, wafer stage WST is retracted, for example, in the + Y direction on surface plate 13, and measurement stage 14 moves toward exposure area 12 by projection optical system PL. Thereafter, the measurement stage 14 stops at a position where the light receiving surface of the dose monitor 18 on the measurement stage 14 covers the exposure region 12, and the amount of exposure light IL is measured via the dose monitor 18 in this state. .
[0042]
The main control system 10 supplies the measured light quantity to the imaging characteristic calculation system 11. At this time, for example, a measurement value obtained by detecting a light beam obtained by branching from the exposure light IL in the illumination system 1 is also supplied to the imaging characteristic calculation system 11. Based on the two measured values, a coefficient for indirectly calculating the amount of light incident on the projection optical system PL from the amount of light monitored in the illumination system 1 is calculated and stored. During this time, wafer W is loaded onto wafer stage WST. After that, as shown in FIG. 2, the measurement stage 14 is retracted to a position away from the exposure area 12, and the center of the wafer W on the wafer stage WST is the optical axis AX of the projection optical system PL (the center of the exposure area 12). Wafer stage WST is moved so as to be located in the vicinity. When wafer stage WST is retracted, as shown in FIG. 4, the laser beams from laser interferometers 15Y, 15X1, and 15X2 are not irradiated. Therefore, for example, position control is performed by driving a planar motor in an open loop manner. It has been broken.
[0043]
Thereafter, when the measurement stage 14 is retracted from the exposure region 12 and the laser beam from the laser interferometers 15Y, 15X1, and 15X2 is irradiated to the wafer stage WST, the position of the wafer stage WST is changed to those positions. Control is performed based on the measurement value of the laser interferometer. Thereafter, using a reticle alignment microscope (not shown) above the reticle R, a positional deviation amount between a predetermined alignment mark on the reticle R and a predetermined reference mark on the reference mark member 17 in FIG. 2 is set to a predetermined target value. As described above, the reticle R is aligned by driving the reticle stage RST. At substantially the same time, the position of another reference mark on the reference mark member 17 is detected by the alignment sensor 16 in FIG. 1, so that the positional relationship (baseline amount) of the wafer stage WST with respect to the projected image of the reticle R is accurate. Detected.
[0044]
Next, by detecting the position of a wafer mark attached to a predetermined shot area (sample shot) on the wafer W via the alignment sensor 16, the arrangement coordinates of each shot area of the wafer W are obtained. Thereafter, scanning exposure is performed while aligning the exposure area of the wafer W with the pattern image of the reticle R based on the array coordinates and the known baseline amount of the alignment sensor 16.
[0045]
At the time of scanning exposure, in FIG. 1, the reticle R is scanned in the + Y direction (or -Y direction) at the speed VR with respect to the illumination area 9 (see FIG. 3) of the exposure light IL via the reticle stage RST. Synchronously, the wafer W is scanned with respect to the exposure region 12 in the −X direction (or + X direction) at the speed β · VR (β is the projection magnification) via the wafer stage WST. The scanning direction is reversed because the projection optical system PL projects a reverse image. When the exposure to one shot area is completed, the next shot area is moved to the scanning start position by stepping of wafer stage WST, and thereafter, the exposure to each shot area is sequentially performed by the step-and-scan method. . During this scanning exposure, as shown in FIGS. 2 and 3, the measurement stage 14 on the wafer stage side and the measurement stage 5 on the reticle stage side are respectively retracted outside the exposure area.
[0046]
Further, during exposure, for example, the light amount of the light beam branched from the exposure light IL in the illumination system 1 is constantly measured and supplied to the imaging characteristic calculation system 11. The amount of exposure light IL incident on the projection optical system PL is calculated based on the measured value and a predetermined coefficient, and the imaging characteristics (projection magnification, distortion, etc.) of the projection optical system PL generated by the absorption of the exposure light IL are calculated. ) And the calculation result is supplied to the main control system 10. The main control system 10 corrects its imaging characteristics by driving a predetermined lens in the projection optical system PL, for example.
[0047]
The above is the normal exposure, but when the apparatus state is measured for maintenance of the projection exposure apparatus of this example, the measurement stage 14 is moved to the exposure region 12 side to perform the measurement. For example, when measuring the illuminance uniformity in the exposure region 12, after removing the reticle R from the reticle stage RST, the illuminance unevenness sensor 19 is finely moved in the X and Y directions in the exposure region 12 in FIG. Measure the illuminance distribution. At this time, if it is necessary to obtain the position of the measurement stage 14 more accurately, a reference mark member corresponding to the reference mark member 17 is provided on the measurement stage 14 similarly to the wafer stage WST, and the alignment sensor 16 You may make it measure the position of the reference mark in a reference mark member.
[0048]
  Next, using the measurement stage 5 on the reticle stage side and the measurement stage 14 on the wafer stage side, an image of the projection optical system PL is formed.CharacteristicThe operation for measuring the will be described. In this case, in FIG. 3, reticle stage RST is retracted in the + Y direction, and reference plate 6 on measurement stage 5 moves into illumination area 9. At this time, since the measurement stage 5 is also irradiated with laser beams from the laser interferometers 7X1 and 7X2 in the non-scanning direction, the measurement stage 5 is based on the measurement values of the laser interferometers 8Y, 7X1 and 7X2. Can be positioned with high accuracy.
[0049]
At this time, as already described, images of a plurality of index marks IM are projected on the wafer stage side via the projection optical system PL. In this state, in FIG. 4, the measurement stage 14 is driven, the image of the index mark IM is scanned in the X direction and the Y direction by the slit on the measurement plate 20, and the photoelectric sensor at the bottom of the measurement plate 20 is detected. By processing the signals by the imaging characteristic calculation system 11, the position and contrast of those images are obtained. Further, the position and contrast of the images are obtained while changing the focus position of the measurement plate 20 by a predetermined amount. From these measurement results, the imaging characteristic calculation system 11 obtains a variation amount of imaging characteristics such as the best focus position, curvature of field, distortion (including magnification error) of the projection image of the projection optical system PL. This fluctuation amount is supplied to the main control system 10, and when the fluctuation amount exceeds the allowable range, the main control system 10 corrects the imaging characteristics of the projection optical system PL.
[0050]
In the above embodiment, as shown in FIG. 2, wafer stage WST and measurement stage 14 are each driven on a surface plate 13 by a planar motor. However, a configuration in which wafer stage WST and measurement stage 14 are driven two-dimensionally by a combination of one-dimensional motors is also possible.
Accordingly, a second embodiment in which the wafer stage and the measurement stage are each driven by a mechanism in which a one-dimensional motor is combined will be described with reference to FIG. In this example as well, the present invention is applied to a step-and-scan type projection exposure apparatus. In FIG. 5, portions corresponding to those in FIG. 1 and FIG. .
[0051]
FIG. 5A is a plan view showing the wafer stage side of the projection exposure apparatus of this example, FIG. 5B is a front view thereof, and in FIGS. 5A and 5B, the upper surface of the surface plate 33 is shown. Two X-axis linear guides 34A and 34B are installed in parallel along the X direction, and an elongated Y-axis linear guide 32 is installed in the Y direction (scanning direction) so as to connect the X-axis linear guides 34A and 34B. ing. The Y-axis linear guide 32 is driven in the X direction along the X-axis linear guides 34A and 34B by a linear motor (not shown).
[0052]
A wafer stage 31 and a measurement stage 35 are arranged so as to be movable in the Y direction along the Y-axis linear guide 32 and independently of each other, and the wafer W is placed on the wafer stage 31 via a wafer holder (not shown). The dose monitor 18, the illuminance unevenness sensor 19, and the measurement plate 20 are fixed on the measurement stage 35, and a photoelectric sensor is incorporated at the bottom of the measurement plate 20. In this case, the bottom surfaces of the wafer stage 31 and the measurement stage 35 are mounted on the surface plate 33 via air bearings, respectively, and the wafer stage 31 and the measurement stage 35 are independently connected via a linear motor (not shown). And driven in the Y direction along the Y-axis linear guide 32. That is, the wafer stage 31 and the measurement stage 35 are independently driven two-dimensionally along the Y-axis linear guide 32 and the X-axis linear guides 34A and 34B. Also in this example, the two-dimensional positions of the wafer stage 31 and the measurement stage 35 are measured by the four-axis laser interferometer similar to the laser interferometers 7Y, 7X1, 7X2, and 8Y on the reticle stage side in FIG. Is measured, and the position and driving speed of the wafer stage 31 and the measurement stage 35 are controlled based on the measurement result. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0053]
In this example, when measuring the irradiation energy of the exposure light or the imaging characteristics of the projection optical system, the wafer stage 31 is retracted at a position away from the exposure area by the exposure light in the −Y direction. The measurement stage 35 moves to the exposure area. On the other hand, at the time of exposure, the measurement stage 35 is retracted at a position away from the exposure area by the exposure light in the + Y direction. Thereafter, the wafer stage 31 is stepped in the X direction and the Y direction, and the shot area to be exposed on the wafer W is moved to the scanning start position with respect to the exposure area, and then the wafer stage 31 is moved along the Y-axis linear guide 32 in the Y direction. By moving at a constant speed in the direction, scanning exposure to the shot area is performed.
[0054]
As described above, according to this example, the measurement stage 35 is arranged along the Y-axis linear guide 32 independently of the wafer stage 31. With this configuration, in the driving in the scanning direction (Y direction) where higher stage control accuracy is required, the measurement stage 35 need not be driven, and the wafer stage 31 is reduced in size and weight. The scanning speed can be improved, and the synchronization accuracy at the time of scanning exposure is also improved. On the other hand, since the measurement stage 35 is also driven in the non-scanning direction (X direction), the load on the driving mechanism increases. However, since the control accuracy is not so high in the non-scanning direction as compared with the scanning direction, the influence of such an increase in load is small. Furthermore, since the measurement stage 35 as a heat source is separated from the wafer stage 31, a decrease in the positioning accuracy of the wafer stage 31 is prevented.
[0055]
In this example, as shown by the two-dot chain line in FIGS. 5A and 5B, a second Y-axis linear guide 36 is arranged in parallel with the Y-axis linear guide 32 so as to be movable in the X direction. The measurement stage 35 may be arranged on the Y-axis linear guide 32 so as to be movable in the Y direction. This also improves the control accuracy when driving the wafer stage 31 in the X direction.
[0056]
In the first embodiment, the reticle stage RST and the measurement stage 5 are arranged along the same guides 4A and 4B as shown in FIG. 3, but the wafer stage side in FIG. As described above, the reticle stage RST and the measurement stage 5 may be moved independently two-dimensionally.
Further, in the above embodiment, one wafer stage WST, 31 on which the wafer W is placed is provided, but a plurality of wafer stages on which the wafer W is placed may be provided. In this case, it is also possible to use a method in which exposure is performed on one wafer stage and alignment measurement or wafer exchange is performed on the other wafer stage. Similarly, a plurality of reticle stages on which the reticle R is placed are also provided on the reticle stage side, different reticles are placed on the plurality of reticle stages, and these reticles are sequentially exposed to the same shot area on the wafer. You may make it expose by changing conditions (focus position, exposure amount, illumination conditions, etc.).
[0057]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this example, a cooling device for cooling the measuring device provided on the wafer stage is provided. In FIG. 6 and FIG. 7, portions corresponding to FIG. 1 and FIG. Is omitted.
FIG. 6 shows the projection exposure apparatus of this example. In FIG. 6, a wafer W is arranged on the exposure area 12 side by the projection optical system PL, and the wafer W is held on the wafer stage 41 via a wafer holder (not shown). The wafer stage 41 is placed on the surface plate 13 so as to be driven in the X and Y directions by, for example, a planar motor. Although not shown, a mechanism for controlling the focus position and tilt angle of the wafer W is also incorporated in the wafer stage 41. Further, the wafer stage 41 incorporates exposure light IL and an imaging characteristic measuring mechanism so as to surround the wafer W.
[0058]
FIG. 7 is a plan view of the wafer stage 41 of FIG. 6. In FIG. 7, a reference mark member 17, an irradiation amount monitor 18, an illuminance unevenness sensor 19, slits 21X and 21Y are located near the wafer W (wafer holder). A measuring plate 20 with a formed is disposed. Further, a concave portion 47 for installing a portable reference illuminometer is formed in the vicinity of the dose monitor 18 on the wafer stage 41, and the incident illuminance of the exposure light IL is set by installing the reference illuminometer in the concave portion 47. By measuring the illuminance, illuminance matching between different projection exposure apparatuses can be obtained. Further, a reference member 46 in which a reference plane serving as a reference such as flatness is formed at one corner on the wafer stage 41 is also fixed. In this example, a cooling device for cooling the heat sources of these measuring mechanisms is provided.
[0059]
That is, as shown in FIG. 6 with a part cut away, the condenser lens 42 and the photoelectric sensor 43 are arranged at the bottom of the slit 21Y of the measuring plate 20, and although not shown, the photoelectric sensor 43 includes an amplifier and the like. It is connected. Therefore, a cooling pipe 44 is installed inside the wafer stage 41 so as to pass through the vicinity of the photoelectric sensor 43, and the cooling pipe 44 is provided with a liquid having a temperature lower than that of an external cooling device via a pipe 45A having great flexibility. The refrigerant that has been supplied and has passed through the pipe 45A is returned to the cooling device via the pipe 45B having great flexibility. Further, the cooling pipe 44 also passes through the irradiation amount monitor 18 and the illuminance unevenness sensor 19 in FIG. 7, as well as the reference illuminometer recess 47, the reference mark member 17, and the bottom of the reference member 46. In this example, since heat energy from a heat source such as an amplifier of these measuring devices is discharged through the refrigerant in the cooling pipe 44, the positioning accuracy of the wafer W does not deteriorate due to the heat energy. Further, even when the exposure light IL is irradiated to the irradiation amount monitor 18 or the illuminance unevenness sensor 19 when measuring the incident energy of the exposure light IL, the irradiation energy is discharged through the refrigerant in the cooling pipe 44. The positioning accuracy of the wafer W does not deteriorate due to the irradiation energy.
[0060]
In this example, the measuring device is cooled by using a liquid refrigerant, but cooling may be performed by, for example, intensively blowing air for air conditioning in the vicinity of the measuring device.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this example, a heat insulating member is provided between the wafer arrangement area (first stage) and the measurement apparatus arrangement area (second stage) on the wafer stage, and corresponds to FIG. 7 in FIG. The same reference numerals are given to the parts to be described, and detailed description thereof will be omitted.
[0061]
8 shows a wafer stage 41A that is driven in the X and Y directions on the surface plate in the same manner as the wafer stage 41 in FIG. 7. In FIG. 8, the upper part of the wafer stage 41A is made of a material having low thermal conductivity. The heat insulating plate 48 is divided into a measurement device installation area 41Aa and other areas. As the material having low thermal conductivity, metals such as stainless steel, iron, brass, ceramics, glass, or the like can be used. Then, a wafer W is placed on the latter area via a wafer holder (not shown), and a reference mark member 17 serving as a position reference is installed, which serves as a position reference in the former measurement apparatus installation area 41Aa. A reference mark member 17A on which a mark is formed, a dose monitor 18, an illuminance unevenness sensor 19, a reference member 46 having a reference plane, and a measurement plate 20 on which a slit is formed are arranged. Further, a recess 47 for installing a reference illuminance meter is formed on the measurement device installation area 41Aa.
[0062]
Also in this example, the measurement device in the measurement device installation area 41Aa is used when measuring the exposure light and the imaging characteristics, but the heat energy generated by the amplifier of these measurement devices is transferred to the wafer W side by the heat insulating plate 48. Is difficult to diffuse, so that the positioning accuracy of the wafer W does not deteriorate. Similarly, there is an advantage that the irradiation energy given by the exposure light at the time of measurement is not easily diffused to the wafer W side by the heat insulating plate 48.
[0063]
For example, as shown in FIG. 2, even in the configuration in which wafer stage WST and measurement stage 14 are separated, air conditioned between wafer stage WST and measurement stage 14 can be regarded as a heat insulating member. it can. Further, on the reticle stage side, a heat insulating member may be arranged between the region where the reticle is placed and the region where the measuring device is installed.
[0064]
In the above-described embodiment, the present invention is applied to a step-and-scan type projection exposure apparatus. However, the present invention can be applied to a batch exposure type projection exposure apparatus (stepper) and projection optics. The present invention can also be applied to a proximity type exposure apparatus that does not use a system. Further, not only the exposure apparatus but also an inspection apparatus using a stage for positioning a wafer or the like, a repair apparatus, or the like may be used.
[0065]
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can have various configurations without departing from the gist of the present invention.
[0066]
【The invention's effect】
  First of the present inventionas well asAccording to the second exposure apparatus,substrateSince the second stage equipped with the measuring device is provided independently of the first stage for moving the light, the state of the exposure beam (exposure light) or the imaging characteristics of the projection optical system is measured. In a state that maintains the function tosubstrateThere is an advantage that the stage for positioning can be reduced in size and weight. Therefore, the control performance of these stages can be improved, the throughput of the exposure process can be improved, and the heat source such as the photoelectric sensor or amplifier constituting the measuring apparatus is separated from the exposure stage, so Accuracy and the like are improved. In particular, when the present invention is applied to a scanning exposure type exposure apparatus such as a step-and-scan system, the throughput is greatly improved by improving the scanning speed, and thus the effect of the present invention is particularly great.
[0067]
In these cases, when the second stage is movably arranged independently of the first stage, the first stage can be quickly moved to the measurement region.
In addition, when a control device is provided that moves the first stage between a position where the exposure beam is irradiated (exposure area) and a position where the exposure beam is not irradiated (non-exposure area), the first stage can be quickly measured. The first stage can be saved.
[0068]
Further, when a control device is provided for moving the second stage between a position where the exposure beam is irradiated (exposure area) and a position where the exposure beam is not irradiated (non-exposure area), the first stage can be quickly displayed during exposure. The second stage can be saved.
In addition, when the first stage is at a position where the exposure beam is irradiated and the controller is provided to position the second stage at a position where the exposure beam is not irradiated, the two stages can be used efficiently. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram showing a projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing wafer stage WST and measurement stage 14 in FIG. 1. FIG.
3 is a plan view showing reticle stage RST and measurement stage 5 in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a plan view for explaining the case of measuring the state of exposure light using the measurement stage 14 in the first embodiment.
5A is a plan view showing a wafer stage and a measurement stage of a projection exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a front view of FIG. 5A.
FIG. 6 is a schematic block diagram showing a projection exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention with a part cut away.
7 is a plan view showing a wafer stage of the projection exposure apparatus in FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a plan view showing a wafer stage of a projection exposure apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
R reticle
RST reticle stage
4A, 4B guide
5 Measurement stage on the reticle stage side
6 Reference plate
PL projection optical system
W wafer
WST, 31, 41, 41A Wafer stage
10 Main control system
11 Imaging characteristic calculation system
13 Surface plate
14, 35 Measuring stage on the wafer stage side
17 Reference mark material
18 Irradiation monitor
19 Illuminance unevenness sensor
20 measuring plate
32 Y-axis linear guide
33 Surface plate
34A, 34B X-axis linear guide
48 Insulation plate

Claims

In an exposure apparatus for transferring a pattern formed on a mask onto a substrate using an exposure beam,
A first stage holding the substrate and moving in a predetermined area;
A second stage that is movably arranged independently of the first stage and does not hold the substrate ;
A measuring device provided on the second stage for measuring the state of the exposure beam;
During the exposure of the substrate held on the first stage, the second stage is disposed at a retracted position away from the irradiation position of the exposure beam, and the second stage is disposed at the irradiation position of the exposure beam. An exposure apparatus comprising: a control device capable of executing measurement of the state of the exposure beam by the measurement device in parallel with loading of the substrate onto the first stage .

The exposure apparatus according to claim 1, further comprising a projection optical system that projects the pattern onto the substrate, wherein the measurement apparatus is capable of measuring an imaging characteristic of the projection optical system.

In an exposure apparatus that projects a pattern formed on a mask onto a substrate via a projection optical system,
A first stage holding the substrate and moving in a predetermined area;
A second stage that is movably arranged independently of the first stage and does not hold the substrate ;
A measuring device provided on the second stage for measuring the imaging characteristics of the projection optical system;
During the exposure of the substrate held on the first stage, the second stage is disposed at a retracted position away from the exposure area of the projection optical system, and the second stage is opposed to the projection optical system. And a control device capable of executing the measurement of the imaging characteristics by the measurement device in parallel with the loading of the substrate onto the first stage .

A plurality of the first stages are provided, and held in a first stage different from the first stage in parallel with exposure of the substrate held in one of the plurality of first stages. The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein measurement for alignment of the substrate to be performed or replacement of the substrate is performed.

5. The exposure apparatus according to claim 1, further comprising a driving device including a planar motor that independently drives the first stage and the second stage. 6.

5. A drive unit that includes a linear motor that is partially shared by the first stage and the second stage, and that drives the first stage and the second stage independently. The exposure apparatus according to any one of the above.

The exposure apparatus according to claim 1, further comprising an alignment system that detects a mark on the substrate, wherein the second stage has a reference mark that can be detected by the alignment system.

The exposure apparatus according to claim 1, further comprising an alignment system that detects a mark on the substrate, wherein the first stage has a reference mark that can be detected by the alignment system.

9. The scanning exposure of the substrate according to claim 1, further comprising: a mask stage that holds the mask, wherein the mask and the substrate are moved synchronously by the mask stage and the first stage. The exposure apparatus described.

10. The apparatus according to claim 1, further comprising: a mask stage that holds the mask; and a measurement stage that includes a mark member that is irradiated with the exposure beam and is movable independently of the mask stage. Exposure equipment.

The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 10, further comprising a plurality of independently movable mask stages each holding a mask.