CN1332470A - 曝光装置、表面位置调节单元、掩模和器件制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种曝光装置,它包括一个投影光学系统,该系统具有一个能够在一次拍摄中对扫描曝光装置中的拍摄区曝光的象场。这允许在拍摄区是扫描曝光装置的最大曝光范围时进行1对1的曝光。另外,主控制单元根据图案的最小线条宽度改变对曝光量有用的曝光系统的控制因子。只在允许降低曝光精度时改变控制因子,使得状态(或值)变到曝光量优先于分辨率的状态。与在所有时间以相同的曝光量因子控制曝光系统的情形相比,这使得本装置能够提高曝光量而同时维持曝光精度。

Description

曝光装置、表面位置调节单元、掩模和器件制造方法

发明领域

本发明涉及一种曝光装置、表面位置调节单元、掩模和器件制造方法。并尤其涉及用在平版印刷法中以制造诸如半导体器件或液晶显示器的曝光装置、适于调节曝光装置中基片的表面位置的表面位置调节单元、可恰当地用在曝光装置中的掩模和利用曝光装置的器件制造方法。

背景技术

传统上在制造诸如半导体器件或液晶显示器等器件的平版印刷法中，基于分步重复法的静态型投影曝光装置(所谓的步进器)、基于分步扫描法的扫描型投影曝光装置(分步扫描型投影曝光装置：所谓的扫描步进器)等主要用作投影曝光装置。

半导体器件通过在基片如晶片上叠置数十层电路图案而形成，但是每层中每个图案的线条宽度不同。即存在这些层：主要由这样的电路图案组成的临界层，这些电路图案具有与最近的边缘投影曝光装置的分辨率限度水平相同的精细线条宽度，最近的边缘投影曝光装置诸如是利用KrF准离子激光器作为光源的扫描步进器(以下视情况而定总称为“KrF扫描器单元”)；由这样的电路图案组成的非临界层，这些电路图案的线条宽度比临界层的宽；和由线条宽度介于临界层和非临界层之间的电路图案组成的中间层。

一般来说，当曝光波长较短并当曝光波长相同时，分辨率变高，当投影光学系统的数值孔径(N.A)增大时，分辨率，即可分辨的最小线条宽度变小。另外，静态型曝光装置(也称作单镜头(one shot)曝光装置)如步进器的分辨率与扫描步进器相比远为低劣，但曝光量高。因此，在半导体器件等的实际制造场所中，依据层而采用各种类型的曝光装置，并且通常利用多种类型的曝光装置制造同一电子器件。作为依据层而利用多种类型的曝光装置的方法，经常用到混合-匹配法；常结合使用具有短曝光波长的扫描步进器(例如KrF扫描器单元)和具有长曝光波长的步进器(如i线步进器)。

另外，对于投影曝光装置，在基片如晶片的表面与投影光学系统的最佳成象面重合的状态下，需要把掩模的图案转移到基片上。鉴于此种原因，在投影曝光装置中设置一个探测晶片表面在投影光学系统的光轴方向上的位置(以下简称高度位置)的系统一高度位置探测系统。近年来，因为当只在一个点处进行晶片的高度位置测量时，由于步骤对晶片表面的影响而不能精确地探测高度位置，所以提议一个在晶片的多个点处探测高度位置的高度位置探测系统(以下也称作“多点AF系统”)。例如，此多点AF系统照射的光从倾斜的方向穿过多个以预定的间距分布在晶片上的狭槽，并根据反射离开晶片的光与多个对应于各个狭槽光的光电探测传感器(光电探测元件)之间的位置关系，以较高的精确度探测晶片上多个点处的高度位置。

另外，对于高度位置探测系统，当晶片的高度位置偏离最佳焦点位置、并且反射离开晶片的光没有到达光电探测元件的光电探测区时(当晶片的高度位置处于光电探测元件的可探测高度位置的范围之外时)，高度位置的探测变得很困难。另外，对于从一个倾斜的方向向晶片上照射多个狭缝光、在晶片上形成多个以预定的间距排列的狭缝图象，并用多个光电探测传感器分别探测每个狭缝光的反射光的多点AF系统，如果晶片的高度位置偏离目标位置，则晶片上的狭缝图象在狭缝图象的分布方向上偏离。当晶片上狭缝图象的偏离量达到狭缝图象的间距(两相邻狭缝图象之间的间隙)的一半(1/2)时，这些反射光相对于它们对应的光电探测传感器逐个地移位并入射到挨着对应的光电探测传感器布置的光电探测传感器上。因此，除布置在边缘的光电探测传感器以外的光电探测传感器与当晶片表面位于目标位置时输出相同的信号。在这种情况下，多点AF系统可能在探测中出错并认为晶片表面的位置处于目标位置，尽管事实上晶片表面是离开了目标位置。

因此，对于目前的投影曝光装置，一般布置一个称作跟踪传感器的光电探测传感器。跟踪传感器探测基片表面从目标位置的偏离方向，甚至在因为基片表面的高度位置偏离目标位置而不能探测高度位置的情况下，并当反射离开基片的用于探测高度位置的多个光束相对于它们对应的光电探测传感器逐个移动并入射到挨着对应的光电探测传感器排列的光电探测传感器上时，跟踪传感器探测到基片的高度位置离开目标位置。例如，在日本公开(未审)专利申请JP07-130635和相应的美国专利US5,569,930中公开一种包括跟踪传感器的多点AF系统。

另外，在诸如常规步进器的投影曝光装置的情况下，对提高曝光量有用而对提高分辨率没有一点儿用的条件，如在拍摄点之间基片平台面的步进速度、位置设置法中允许的位置误差等在进行曝光时总是相同。即在被称作处理程序文件的一类用于设置曝光条件的数据库中，没有任何选择地设置各种控制参数。换言之，对于常规的投影曝光装置，利用可曝光的最小线条宽度作为目标设置控制参数，如平台面参数；无论所需的图案线条宽度如何。

此处，常规步进器的可曝光的最大面积(以下称作“曝光范围”)例如为22mm×22mm见方，而扫描步进器的曝光范围例如为25mm×33mm的矩形，大小和形状上有所不同。因此，当根据前述的混合-匹配覆盖步进器的拍摄区和扫描步进器的拍摄区，并当执行所谓的1对1曝光时，能够曝光较大面积的扫描步进器的实际曝光面积必需限定在步进器的曝光范围内。因而，扫描步进器的性能(较大的曝光范围)不能得到有效的利用。

另一方面，当覆盖扫描步进器的一个拍摄区和步进器的两个相邻拍摄区、并执行所谓的2对1曝光时，因为两个拍摄区的中心不同，仍然可能有拍摄旋转误差、拍摄放大等。

另外，对于常规步进器和扫描步进器，根据掩模的不同排列法，分别使用具有不同配置和数量的校准标记的掩模。例如在美国专利US5,989,761中公开了一种利用具有不同曝光范围的步进器和扫描步进器的混合-匹配法。

另外，对于常规的投影曝光装置，对应于跟踪传感器的测量点位于投影区内中心部分周围的一个或两个点处。或是在其余的相反端中心部分的附近，把一对点设置在一组用作投影区的矩形区域的相反端的外部。因此，根据如何设置首先进行曝光的拍摄区(第一拍摄区)，可能会发生在第一次曝光时当跟踪传感器的测量点偏离晶片的情形。即，通常对于第一拍摄，选择晶片的周边拍摄，但在周边拍摄是所谓的逐边拍摄的情况下，将没有一个跟踪传感器的测量点不位于晶片上。跟踪传感器主要用于在第一拍摄曝光时在最佳焦点位置附近迅速地设置晶片表面。因此，为了有效地展示跟踪传感器的功能，需要设置第一拍摄点，使得上述情况不会发生。因而拍摄区的分布以及第一拍摄点的确定(选取)受限。

另外，如上所述，对于常规的投影曝光装置，无论经受曝光的最小线条宽度怎样，装置的参数总是固定的，所以，在转印具有精细线条宽度的图案和转印具有宽线条宽度的图案这两种情况下曝光都以相同的精度进行。即甚至在曝光一个粗糙层——具有宽线条宽度的图案时，设置的控制参数如曝光时台面振动的允许值、自动聚焦时基片表面相对于目标表面的位置偏移允许值等都与曝光中间层或临界层——具有较窄的线条宽度(根据投影光学系统的曝光波长和数值孔径设置的可分辨的最小线条宽度)一样。

因此，甚至在所需的曝光精度较低且在曝光量上体现更大的优势的情况下，利用相同的控制值进行曝光，与所需的曝光精度较高且要求分辨率优先的情况一样。

发明概述

考虑到上述情况提出了本发明，并且本发明的第一个目的是提供一种静态型曝光装置，它可以充分体现扫描曝光装置的性能，并能够有效抑制由扫描曝光装置形成的图案发生覆盖误差。

本发明的第二个目的在于提供一种能够用于扫描曝光装置和静态型曝光装置的掩模。

本发明的第三个目的在于提供一种表面位置调节单元，它能够迅速地调节投影光学系统的光轴方向上与第二物体有关的位置偏移，在该单元上投影第一个物体的图案。

另外，本发明的第四个目的在于提供一种曝光装置，当在基片上设置(选择)分区布局并当设置分区的曝光序列时，该装置具有改进的自由度。

另外，本发明的第五个目的在于提供一种有益于提高器件生产率的器件制造方法。

根据本发明的第一方面，提供一种第一曝光装置，该装置在掩模和基片处于的状态下利用能量束经掩模对基片曝光，曝光装置包括一个曝光系统，曝光系统包括：一个投影光学系统，该系统具有一个足够大的象场，以致利用扫描曝光装置一次曝光的基片上的分区可以通过把从掩模出射的能量束投射到基片上一次拍摄曝光；和一个放置基片的基片台面。

扫描曝光装置在此称作基于扫描法的曝光装置，如扫描步进器(扫描分步型投影曝光装置)，它把掩模的图案转印到基片的分区上，而同时掩模和基片同步移动。

对于这种曝光装置，曝光系统包括一个投影光学系统，该系统具有一个足够大的象场，以致在掩模和基片稳定的状态下，利用扫描曝光装置一次曝光的基片上的分区可以通过把从掩模出射的能量束投射到基片上一次拍摄曝光。因此，在执行如前所述的混合-匹配时，利用扫描曝光装置一次曝光的拍摄区可以一次拍摄曝光。因此，通过1对1的曝光，可以把扫描曝光装置的最大曝光范围设置为拍摄区，并且这样能够使扫描曝光装置的性能充分地显示出来，还变得可以抑制剩余误差，如由于对最外层的覆盖所致的拍摄旋转、拍摄放大，这是因为两种曝光装置(扫描曝光装置和本发明的曝光装置)具有相同的拍摄中心。

在这种情况下，利用扫描曝光装置曝光的一个分区可以有矩形形状，大小为(25mm×33mm)或(26mm×33mm)。并且在这种情况下，掩模可以为6英寸大小，投影光学系统可以有1/4的投影放大率。

对于本发明涉及的第一曝光装置，利用扫描曝光装置曝光的一个分区可以有矩形形状，大小为(22m×26mm)。在这种情况下，掩模可以为6英寸大小，投影光学系统可以有1/5的投影放大率。

对于本发明涉及的第一曝光装置，象场可以有圆形形状，扫描曝光装置的分区基本上与圆形直径内切。即，在一个分区是大小为(amm×bmm)的矩形时，象场可以是直径至少为D≈(a²＋b²)^1/2的圆形。

对于本发明涉及的第一曝光装置，投影光学系统能够分辨基片上线条宽度为0.35μm的图案。

对于本发明涉及的第一曝光装置，曝光装置还可包括：一个控制系统，整体控制曝光系统，并根据要转印的图案的最小线条宽度改变涉及曝光量的曝光系统的控制因子。在这种情况下，曝光系统包括一个控制系统，该系统根据转印图案的最小线条宽度改变涉及曝光量的曝光系统控制因子(以下称作“曝光量控制因子”)。因此，例如当要转印图案的最小线条宽度很细并且需要精确的曝光精度下曝光时，改变曝光量因子，使得状态(或值)变到分辨率优先曝光量的状态。而当要转印图案的最小线条宽度很宽并且需要适中的曝光精度下曝光时，改变曝光量因子，使得状态(或值)变到曝光量优先于分辨率的状态。因此，与在所有时间以相同的曝光量因子控制曝光系统的情形相比，本发明的曝光系统显然能够提高曝光量。另外，在这种情况下，因为曝光量控制因子的改变使得状态(或值)变到只在曝光精度不需要太高的情况下、即在允许曝光精度降低一定程度的情况下才显示曝光量更具优势的状态，所以曝光精度可以维持在足够的水平。

因此，当利用扫描曝光装置如扫描步进器执行混合-匹配时，扫描曝光装置的性能充分展示出来，而曝光精度(包括覆盖精度)也同时可维持在足够的水平。在这种情况下也可以提高曝光量。

在这种情况下，经受改变的控制因子至少包括下列量之一：与基片台面的位置设置精度有关的物理量的允许值；基片台面的位置设置判定结束的时间；基片表面的目标表面偏离投影光学系统的光轴方向的误差允许值；由于能量束的照射而储存在投影光学系统中的热量的允许值；曝光期间基片台面振动量的允许值；基片上曝光量的允许误差；与基片的排列测量精度有关的物理量；和在排列测量时自动聚焦的开/关。

在这种情况下，与基片台面的位置设置精度有关的物理量的允许值可以至少包括偏离位置设置目标值的允许误差、最大允许速度和最大允许加速度中的一项。另外，与基片的排列测量精度有关的物理量可以至少包括与从基片上的多种校准标记中选择用于排列测量的校准标记的量和校准标记的测量时间中的一项。

对于本发明涉及的第一曝光装置，控制系统可以分两个阶段改变控制因子，即在最小线条宽度小于0.7μm的情况和在最小线条宽度等于或大于0.7μm的情况。

根据本发明的第二方面，提供一种表面位置调节单元，该单元使得第二物体的表面几乎与投影形成在第一物体上的图案的投影光学系统的象面重合，该单元包括：照射系统，该系统通过利用投影光学系统从相对于第二物体倾斜的方向照射第一光束而在图案的投影区内形成多个第一照射点，并通过从倾斜方向向第二物体照射第二光束而在投影区的至少一个角的附近形成第二照射点；第一光电探测传感器，能够分别光电探测出从每个第一照射点反射的光，并输出对应于第二物体表面相对预定基准面的偏移量的偏移信号，其中预定基准面与每个第一照射点处投影光学系统的光学方向有关；第二光电探测传感器，能够光电探测从第二物体反射的第二光束；一个保持第二物体的台面，该台面至少可以在光学方向被驱动；和一个驱动单元，该单元根据第二光电探测传感器的输出在光轴方向驱动台面，从而在投影光学系统的最佳成象面附近布置第二物体的表面，并根据每个点处第一光电传感器的输出在光轴方向驱动台面，从而使得第二物体的表面几乎与投影光学系统的最佳成象面重合。

利用此单元，第一光电传感器探测第二物体的表面关于预定基准面(例如目标面)在投影光学系统的光轴方向的偏移量。但是，当第二物体的位置在光轴方向偏移时，第一光束的反射光、即从照射系统照射到第二物体上多个第一照射点的光分别照射从对应于第一光电探测传感器移动过来的位置上，并且当探测不到第二物体在光轴方向的位置时可能会发生这种情况。因此，驱动单元根据第二光电探测传感器的输出移动台面，从而把保持在台面上的第二物体的表面布置到投影光学系统的最佳成象面附近。并且当第二物体的表面在光轴方向的位置布置在投影光学系统的最佳成象面附近、并且通过对应的第一光电探测传感器光电探测照射到多个第一照射点上的第一光束的反射光时，驱动单元根据各个第一光电探测传感器发出的偏移信号在光轴方向移动台面，从而使得第二物体的的表面几乎与投影光学系统的最佳成象面重合。在这种情况下，第二光电探测传感器可以告知第二物体的表面位于投影光学系统象面的附近，并且这样使得第二物体的表面能够与投影光学系统的最佳成象面平滑地重合。另外，因为照射系统以倾斜的方向将第二光束照射到第二物体上，并且在投影区的至少一个角附近形成第二照射点，所以通过调节第二物体和投影光学系统在垂直于光轴的平面内的位置关系，很容易在第二物体上形成第二照射点。因此，即使第二物体上通过投影光学系统投影第一物体图案的拍摄区的形状被局部地切片，也可以迅速地调节第二物体在投影光学系统光轴方向上的位置偏移。

对于根据本发明的表面位置调节单元，最好把至少一个第二照射点分别布置在投影区四个角的附近，并且把第二光电探测传感器分别对应于每个第二照射点分布。在这种情况下，在第二物体上形成至少一个第二照射点而无需调节的如上所述第二物体和投影光学系统在垂直于光轴的平面内的位置关系。因此，即使第二物体上通过投影光学系统投影第一物体图案的拍摄区的形状被局部地切片，第二物体在投影光学系统光轴方向上的位置也可以很迅速地并且是更容易地调节。

在这种情况下，可以从至少四个对应于第二照射点的第二光电探测传感器中选择使用的第二探测传感器。在这种情况下，即使第二物体上通过投影光学系统投影第一物体图案的拍摄区的形状被局部地切片，根据拍摄区的形状选择适当的第二光电探测传感器也变得可能。

对于根据本发明的表面位置调节单元，当至少一个第二照射点分别布置在投影区的四个角附近，当投影区被沿垂直于光轴的二维方向分成四个矩形区，每个矩形区被对角分成两个三角形区时，每个第二照射点可以布置在位于两个三角形区域外侧的区域内。

对于根据本发明的表面位置调节单元，第二光电探测传感器可以起跟踪传感器的作用，并且第二光电探测传感器的输出可包括实际上是否有要探测的探测信号。

对于根据本发明的表面位置调节单元，可以在多个第一光电探测传感器中进行用于第一光电探测传感器的任意选择。

对于根据本发明的表面位置调节单元，当第二物体的表面处于投影光学系统最佳成象面的附近时，驱动单元可以利用第一光电探测传感器和第二光电探测传感器二者的输出。即当第二物体的表面处于投影光学系统最佳成象面的附近时，第二光电探测传感器可以输出对应于第二物体的表面相对于预定基准面在光轴方向的偏移量的输出信号，并且驱动单元可以利用此输出以及第一光电探测传感器的输出，以便调节第二物体在光轴方向的表面位置。

根据本发明的第三方面，提供一种第二曝光装置，该装置通过投影光学系统把掩模的图案转印到基片上，其中第一物体是掩模，第二物体是基片，曝光装置包括本发明的表面位置调节单元，从而使得基片的表面与投影光学系统的最佳成象面重合，曝光装置还有一个转印图案的曝光系统。

利用该装置，即使基片上被投影掩模图案的拍摄区(投影区，即分区)具有一个被局部切片的形状，也可以迅速地调节基片在投影光学系统光轴方向的位置偏移。因此，甚至当在基片上设置所谓的切片分区时也不会有严重的问题。由此可以提高基片的面积利用率，并增大在基片上布置拍摄区时的自由度。

在这种情况下，最好在投影光学系统投影区的四个角附近分别形成至少一个第二照射点，并且分别对应于每个第二照射点布置第二光电探测传感器。在这种情况下，基片上任何位置的分区(包括切片的分区)可以设置(选择)成被首先执行曝光的分区而没有任何问题，因此，也可以提高设置(选择)分区的曝光序列时的自由度。

对于根据本发明的第二曝光装置，第二照射点可以形成在投影区多个角的附近，驱动单元可以根据基片上对应于投影区的分区位置选择形成在多个角中至少一个角附近的第二照射点，并能够根据第二光电传感器对第二照射点处第二物体表面反射的光的光电探测结果驱动台面。在这种情况下，当对应于被投影光学系统投影掩模图案的投影区的分区是一个切片的拍摄区时，驱动单元根据分区的形状选择合适的第二照射点，使得能够根据第二传感器对选取的照射点处第二物体表面反射光的光电探测结果在光轴方向驱动台面并控制其位置。另外，还可以根据分区(拍摄区)的大小选择使用的第二光电探测传感器。

对于根据本发明的第二曝光装置，投影光学系统可以有足够大的象场，以致在掩模和基片稳定的状态下，基片上的分区可以一次拍摄曝光，分区是利用扫描曝光装置一次曝光的区域，而扫描曝光装置用于在利用掩模对基片进行曝光过程之前和之后对基片进行扫描曝光。在这种情况下，通过1对1曝光，扫描曝光装置的最大可曝光面积可以设置成拍摄区，并且这使得扫描曝光装置的性能能够充分地展示出来，并且还因为两种曝光装置具有相同的拍摄中心，所以可以抑制由于覆盖最外层所致的拍摄旋转、拍摄放大等剩余误差。

在这种情况下，曝光装置还可包括：一个控制系统，该系统整体控制曝光系统，并根据要转印的图案的最小线条宽度改变涉及曝光量的曝光系统的控制因子。

对于根据本发明的第二曝光装置，无论投影光学系统的象场有多大，曝光装置还可包括：一个控制系统，该系统整体控制曝光系统，并根据要转印的图案的最小线条宽度改变涉及曝光量的曝光系统的控制因子。在这种情况下，例如当要转印图案的最小线条宽度很细并且需要精确的曝光精度下曝光时(如在临界层曝光时)，改变曝光量因子，使得状态(或值)变到分辨率优先于曝光量的状态，而当在转印图案的最小线条宽度很宽并且需要适中的曝光精度下曝光时(如在非临界层曝光时(表层或中间层))，改变曝光量因子，使得状态(或值)变到曝光量优先于分辨率的状态。因此，与在所有时间以相同的曝光量因子控制曝光系统的情形相比，本发明的曝光系统显然能够提高曝光量。

在利用扫描曝光装置和静态型曝光装置的混合-匹配曝光中，当基片上的分区通过扫描曝光装置曝光、以致可以利用如上所述的静态型曝光装置一次拍摄曝光时，静态型曝光装置可以利用具有与扫描曝光装置常规使用的掩模上相同的图案的掩模。还采用该步骤，则扫描曝光装置和静态型曝光装置利用非常一致的掩模的可能性提高。对于扫描曝光装置和静态型曝光装置的掩模，掩模校准标记的分布不同。在这种的条件下制造本发明涉及的掩模。

根据本发明的第四方面，提供一种用在曝光装置中的掩模，该掩模包括：一个掩模基片；和一种预定的图案，该图案形成在掩模基片的一侧并包括电路图案和关于扫描曝光装置的掩模校准标记以及关于静态型曝光装置的掩模校准标记。

根据本发明的掩模，包含关于各个装置的校准标记，因此，在诸如执行混合-匹配的情况下，可以在扫描曝光装置和静态型曝光装置中使用该种掩模。

在这种情况下，预定的图案还包括一种关于天线(aerial)图象测量的图案。

另外在平版印刷过程中，通过利用本发明的第一曝光装置或第二曝光装置，可以在基片上精确地形成一种图案，这使得可以生产具有较高集成度的微器件。因此，从本发明的另一个方面，提供一种利用本发明的第一曝光装置或第二曝光装置的器件制造方法。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明实施例的曝光装置的分布简图；

图2是图1中照明单元部分的详图；

图3是图1中的十字丝从图案表面一侧(从图1中的下表面侧)看去的平面视图；

图4是表示图1中晶片支架的平面视图；

图5是图1中带有台面单元的焦点位置探测系统的详细布局图；

图6A是图案形成板的平面视图；

图6B是晶片表面上对应于图6A中图案形成板的图案图象的分布图；

图6C是对应于图6A中图案形成板的光电探测传感器视图；

图7A是形成在晶片上的拍摄区实例的布局图；

图7B是形成在晶片上的另一拍摄区实例的布局图；

图8A是图案形成板的改进实例平面图；

图8B是晶片基片上对应于图8A中图案形成板的图案图象分布图；

图9是利用本发明的扫描曝光装置和曝光装置进行混合-匹配时的实例释意图；

图10是涉及曝光装置一系列处理操作的主控制器的控制算法流程图；

图11是关于两种模式：经过曝光1的最小线条宽度为大于或等于0.3μm并小于0.7μm的模式，经过曝光的最小线条宽度等于或大于0.7μm的模式设置曝光量控制参数的数据表实例视图；

图12是用于解释设置图11中两种模式的X，Y允许值的视图，表示减速完成后关于X台面和Y台面(基片台面)目标值的位置误差瞬时变化；

图13是Z方向狭缝图象(第二照射点)的适当分布范围释意图；

图14根据本发明器件制造方法的实施例流程图；和

图15是图14中步骤204的处理流程图。

优选实施例

下面参照图1至12对根据本发明的实施例进行详细的描述。在图1中示出了涉及实施例的曝光装置的布局。曝光装置10是一种基于分步-重复法的缩小投影曝光装置(所谓的步进器)。并且曝光装置10包括在清洁室的地板表面沿X方向(图1中的水平方向)相邻布置的一个主体室12和一个机械室20。

主体室12被隔离壁分成两个室：室22和室24。位于图1中左侧的室22中安放一个主控制器28(参见图5)、主控制器28旁边的处理器以及后面将要描述的用作控制系统的配置。另外，在室22内通过一个图中未示出的隔离壁的分隔，形成两个垂直设置的室36a和36b。上部室36a充当十字丝装载机室，在其中布置一个由十字丝库(图中未示出)和一个连接的机械手组成的十字丝装载机40a等等。另外，下部室36b充当晶片装载机室，在其中布置一个由晶片输送器(图中未示出)和连接的机械手组成的晶片装载机等。另外，在室22的外部布置一个输入/输出单元29(参见图5)，如显示器和键盘。

室24充当一个安装曝光系统100大部分的曝光室。曝光系统100包括：一个照明单元ILU，该照明单元利用波长为365nm的紫外区域(i-线)中的放射线对充当掩模的十字丝R照明；一个固定十字丝R的十字丝台面RST；一个分布在图1中十字丝台面RST之下的投影光学系统PL；和一个布置在投影光学系统PL之下的台面24，在台面24上安置一个充当基片(和第二物体)的晶片W。如图1所示，照明单元ILU的一部分(图1中的右手侧)安放在机械室20中，其余部分安放在曝光室24中构成曝光系统100的其他部件。布置在曝光室24中。

在机械室20中，安放包括冷却器、加热器和空气分配扇(图中均省去)的空调单元等。利用这些空调单元经空气供给/排出管系统(未示出)对曝光室24、十字丝装载机室36a和晶片装载机室36b进行空气调节，控制这些室的温度，使得目标温度维持在±0.1℃左右。另外，如果需要，在空气供给/排出系统的各个地方布置用于滤除尘粒的空气过滤器(HEPA过滤器，ULPA过滤器等)。顺便说一下，也可以在空气供给/排出系统中需要的地方布置化学过滤器以滤除有机材料或离子。另外，在机械室20中，一部分照明单元ILU和空气调节单元布置在两个由隔离壁(图中未示出)分隔的独立室中，并且空调单元对布置一部分照明单元ILU的室进行空气调节。

接下来，对构成曝光系统100的每个部件进行详细的描述。如图2所示，照明单元ILU实际上被分成两个外壳部分。在图2中右手侧示出的外壳50是一个安放用作曝光光源的超高压汞灯(以下称作汞灯)的灯壳。而在图2中左手侧示出的外壳44是一个安放各种类型的光学元件的照明系统外壳。

在灯壳50的内部以预定的位置关系布置汞灯14、椭圆形反射镜16、快门(图中未示出)、干涉滤光片18等。另外，在照明系统外壳44内，从右侧排列安放第一延迟透镜30、十字挡板32、第二延迟透镜34和反射镜M2。并且在灯壳50和照明系统外壳44的分界线部分，布置一个统一照明光学系统26，该系统包括一个入射透镜或一个光学积分器等(如蝇眼透镜，内反射型积分器(如棒状透镜)或光学衍射元件，在本实施例中，采用蝇眼透镜，以下统称为蝇眼透镜)。另外，在照明系统外壳44的输出端部，即反射镜M2以下，布置一个主会聚透镜38。

下面根据图2对构成照明单元ILU(不包括外壳)的每个部分的操作进行详细的描述。从汞灯14发出的照明光EL被椭圆形反射镜16会聚到第二焦点。在第二焦点附近，设置一个由快门驱动机构(图中未示出)打开/闭合的快门(图中未示出)，并且当快门打开时，照明光EL经反射镜M1入射到干涉滤光片18上。并且干涉滤光片18只抽取曝光所需要的波长谱陷如波长为365nm的i线。作为曝光光线，波长为436nm的其它的i线、g线也可以采用，或是采用多种类型波长的光的混合。另外，不用汞灯14，光源可以由准离子激光器或发射远紫外区域脉冲光如KrF准离子激光(波长：248nm)或ArF准离子激光束(波长：193nm)的激光器构成。

穿过干涉滤光片18(i线成份)的曝光光线EL然后进入统一照明光学系统26。构成统一照明光学系统26的蝇眼透镜出口侧的焦平面与汞灯14具有共轭的位置关系，并构成第二光源平面。

从构成蝇眼透镜第二光源平面的每个点光源(元件)发出的光穿过照明系统孔径光阑(图中未示出)、第一延迟透镜30，并照亮十字挡板32。在这种情况下，作为十字挡板32，采用开口形状可以变化的可变挡板。这种情况下，用开口形状可变的可变挡板作为十字挡板32。如图5所示，布置活动挡板作为由两个L形活动挡板45A和45B组成的十字挡板32(以下活动挡板将称作“活动挡板45A和45B”)。活动挡板45A和45B的排列表面与十字丝R的图案表面共轭。并且活动挡板45A和45B通过活动挡板驱动机构43A和43B驱动，它们的操作由主控制器28控制。在利用内反射型积分器作为光学积分器的情况下，前述的第二光源平面变成入射面一侧，并且例如，十字挡板(掩模挡板)32挨着出射面布置，出射面基本上与十字图案共轭。

再参见图2，透过十字挡板32开口的照明光EL(i线成份)透过第二延迟透镜34，并且再被反射镜M2反射，再经主会聚透镜38照射到按照与第二光源平面成傅立叶变换的位置关系布置的十字丝R上。在这种情况下，蝇眼透镜的各个透镜元件通过经主会聚透镜38照射十字丝R而扮演着光学积分器的角色。因此，由十字丝R上的十字挡板的开口设置的照明区可以被均匀地照明。

在此实施例中，灯壳50通过两个软管46A和46B连接到化学过滤器风扇单元FFU。化学过滤器风扇单元FFU由化学过滤器、结合风扇的空气分布部分和ULPA过滤器(图中均省去)构成，这些构件从图2中的右侧起排列。在这种情况下，HEPA过滤器的图2的左手边缘和灯壳50的上边缘通过软管46A连接，灯壳50中的空气从分布在下边缘的排气部分46B排出。另外，在化学过滤器的右手边上凸出设置一个空气入口48。

化学过滤器可以有各种结构，只要它可以滤除云状材料(化学材料)，如成为主线(mainline)的硫酸铵，也可以采用各种类型的化学过滤器，如静电型、活性炭型、化学添加活性碳型、离子交换型等。

下面简要地描述化学过滤器风扇单元FFU的操作。当主控制器28(见图5)开启汞灯14时，组合在空气分布部分中的风扇同时被驱动，被空气入口48吸入的空气经化学过滤器风扇单元FFU和软管46A提供给灯壳50。

被空气入口48吸入的空气通过透过化学过滤器变成化学净化的空气(即去除了云状材料的空气)。然后，当通过ULPA过滤器去除物理尘埃(空气颗粒)之后，空气经软管46A供给灯壳50。

供给灯壳50的净化空气是化学清洁的，也是物理清洁的，由于汞灯14的发热而变成热空气，并经排出部分46B排出。

空气入口48通过自然吸气吸入外部空气(清洁室环境中的空气)，并由于风扇的旋转在上述的空气循环中空气分配部分下游端的气压相对于外界气压(图中未示出)而为正，上游端的气压为负，因此，从气压相对于外部气压为负的部分吸入的外部空气的量之主要部分几乎与从灯壳50流出的空气相等。

如上所述，在实施例中，因为被化学过滤器滤除云状材料的空气被供给灯壳50，所以椭圆形反射镜16的光学反射面或透射面、汞灯14、反射镜M1等不会变朦胧。因此，可以避免由于光学系统透射率的下降等所致的曝光装置性能的下降。

顺便说一下，供给灯壳50的空气可以经软管等返回化学过滤器风扇单元FFU。这样可以延长化学过滤器的寿命，导致降低运行成本并提高维持能力成为可能。在这种情况下，冷却器可以布置在化学过滤器风扇单元FFU内，以致从灯壳50中排出的空气可以冷却下来。

同时，如图2所示，作为工厂公用设施的干燥空气经结合化学过滤器和HEPA过滤器(或ULPA过滤器)的过滤器单元FU一直供给照明系统外壳44。在这种情况下，通过化学过滤器滤除云状材料的空气供给照明系统外壳44，因此透镜、反射镜等的光学反射面或透射面不会变朦胧，由此避免了曝光装置的性能由于光学系统的透射率下降等所致的降低。在这种情况下，因为照明系统外壳44不是密封的，所以供给的干燥空气由于自然排出而泄漏到曝光室中。

再参见图1，十字丝台面RST在其上表面的四个角部分有一个真空抽吸部分52，并且通过真空抽吸部分52，十字丝R被固定在十字丝台面RST上。十字丝台面RST有一个对应于图案区PA(参见图3)的开口(图中省去)，它是一个形成十字丝R的电路图案的区域。并且十字丝台面RST通过驱动机构(图中未示出)可在X方向、Y方向和θ_z方向(绕Z轴的旋转方向)细微地移动。

接下来根据图3对用在本实施例中的十字丝R进行描述。图3是从图案表面一侧(从图1中的下表面)观察十字丝时的平面图。作为十字丝R，采用方形的玻璃基片，它有6英尺的边长或152.4mm的周长。在玻璃基片的一个表面(图3中的上表面)上形成一个矩形图案区PA，该区的横向长度为W(W例如大约为100mm)和纵向长度为L(L例如大约为132mm)。图案区PA的中心与玻璃基片的中心在设计上重合。以下将把图案区PA的中心称作十字丝中心Rc。在图案区PA的周围，布置一个遮蔽带BS，宽度大约为2mm。

对于投影光学系统，需要在曝光之前在预定的基准位置排列十字丝。作为排列的基准，通常布置十字丝校准标记。并且通过利用十字丝校准显微镜(下面将描述用在本实施例中的十字丝校准显微镜)测量十字丝校准标记，获得与十字丝基准位置的偏差(ΔX，ΔY和Δθ)，并且进行十字丝的排列，细微地驱动十字丝(细调)并校正这些偏差。十字丝校准总是在曝光之前进行，无论是第一层、第二层还是其它层；因此，需要提前在所有的十字丝上形成十字丝校准标记。

在用于本实施例的十字丝R上，如图3中所示，沿穿过十字丝中心Rc的X轴，在关于十字丝中心Rc对称的位置处远离图案区PA外边缘(遮蔽带BS的内边缘)设置一对十字丝校准标记Rx1y和Rx2θ。除这一对十字丝标记外，如图3所示在十字丝3上，穿过十字丝中心Rc，在关于Y轴对称分布的遮蔽带BS附近(离开0.1-0.2mm)分别形成七对十字丝校准标记Rxy1，Rxy2，Rxy3，Rxy4，Rxy5，Rxy6，Rxy7，Rxy8，Rxy9，Rxy10，Rxy11，Rxy12，Rxy13和Rxy14。

关于这些标记，十字丝标记对Rxy13和Rxy14分布在穿过十字丝中心Rc的X轴上。另外，十字丝标记Rxy1，Rxy3和Rxy5与十字丝标记Rxy7，Rxy9和Rxy11分别关于穿过十字丝中心Rc的X轴对称，类似地，十字丝标记Rxy2，Rxy4和Rxy6与十字丝标记Rxy8，Rxy10和Rxy12分别关于穿过十字丝中心Rc的X轴对称。

如图3所示，在十字丝R上，接近遮蔽带BS的外部关于穿过十字丝中心Rc的Y轴对称分布地形成非上述十字丝校准标记的四对测量标记MPMa₁，MPMb₁，MPMa₂，MPMb₂，MPMc₁，MPMc₂，MPMd₁和MPMd₂，用于成象特性的测量。在这种情况下，测量标记MPMa₁，MPMb₁，MPMc₁与MPMc₂与MPMa₂，MPMb₂，MPMd₁和MPMd₂关于穿过十字丝中心Rc的X轴对称。

参见图1，在十字丝R之上分布一对十字丝校准显微镜RA1和RA2，该显微镜具有诸如CCD的拾取装置，并根据图象处理法利用具有曝光波长的光作为校准用的照明光工作。在这种情况下，关于包含投影光学系统光轴AX的YZ平面对称分布地设置十字丝校准显微镜RA1和RA2。另外，这些十字丝校准显微镜RA1和RA2具有一种能够沿X轴方向在穿过光轴AX的XZ平面内往复运动。

一般地，在十字丝R安置在十字丝台面RST的状态下，这些十字丝校准显微镜RA1和RA2布置在它们可以观察分布在十字丝R遮蔽带外的一对十字丝校准标记Rx1y和Rx2θ中的每一个的位置。即十字丝校准标记Rx1y和Rx2θ通常用于曝光装置10的十字丝校准。换言之，十字丝校准标记Rx1y和Rx2θ是用于静态型曝光装置如曝光装置10的掩模校准标记。

但是，十字丝校准显微镜RA1和RA2沿X轴方向往复移动。因此，当然可以用一对靠近图案区PA布置的校准标记Rxy13和Rxy14作为十字丝校准标记，代替使用十字丝校准标记Rx1y和Rx2θ。

每一种情况下，通过利用十字丝校准显微镜RA1和RA2可以校准十字丝R，使得图案区PA的中心(十字丝中心Rc)穿过投影光学系统的光轴AX。

同时，在十字丝R用于扫描曝光装置如扫描步进器中的情况下，七对十字丝校准标记-Rxy1，Rxy2，Rxy3，Rxy4，Rxy5，Rxy6，Rxy7，Rxy8，Rxy9，Rxy10，Rxy11，Rxy12，Rxy13和Rxy14中至少一对用作十字丝校准标记。即十字丝校准标记Rxy1至Rxy14是用于扫描曝光装置的掩模校准标记，并且尤其是十字丝校准标记Rxy13和Rxy14i是可以用在静态型曝光装置和扫描型曝光装置中的标记。

从到目前为止的描述中显而易见，对于本实施例中的曝光装置10，因为十字丝校准显微镜RA1和RA2可以在X轴方向移动，所以可以利用至少一对适当的十字丝校准标记进行十字丝校准，甚至在使用一个用于扫描曝光装置的十字丝的情况下也是如此。

投影光学系统PL通过一个主体柱状物(图中未示出)保持在十字丝R之下，以光轴AX方向作为Z轴方向。投影光学系统PL例如是一个由多个透镜元件(折射光学元个)和固定这些透镜元件的镜筒组成的双远心折射光学系统，透镜元件以预定的间隔分布在光轴AX方向。作为投影光学系统PL，使用一种数值孔径N.A.为0.52、投影放大率为1/4、象平面一侧上的象场Ef为直径D≈41.4mm的圆形的投影光学系统(参见图9)，并且该投影光学系统可以分辨晶片上线条宽度约为0.3μm的图案。对于这种投影光学系统PL，因为方程(25×25＋33×33)^1/2＝41.4是成立的，所以可以一次曝光25mm×33mm的矩形曝光范围。

参见图1，台面单元42具有：一个底座54；一个可以在底座54上沿图1中Y轴方向往复运动的Y台面56；一个可以在Y台面56上沿垂直于Y轴方向的X轴方向往复运动的X台面58；和一个用作布置在X台面58上的基片台面的基片台面架60。另外，在基片台面架60上，安置一个形状几乎为圆形的晶片支架62，晶片支架62通过真空抽吸保持晶片W。

图4是晶片支架62的平面简图。如图4所示，晶片支架62有一个几乎为圆形的外壁(边部)64和一个位于晶片支架62中心部分的三叶形内壁66。由外壁64和具有预定形状的内壁66围成的区域是真空区VA，在此区域内，整个区域中以基本上相等的间隔布置大量直径约为0.15mm、高度约为0.02mm的销钉。内壁66和外壁64的高度也大约为0.02mm。另外，在真空区VA内的半径方向以120°的圆心角间隔布置多个真空开口70。在晶片W安置在晶片支架62上的晶片W装载状态下，由晶片W的下表面、内壁66和外壁64围住的销钉68之间的空间通过真空泵(图中未示出)的负压经多个真空开口70抽吸真空，晶片支架62通过抽吸固定晶片W。

如图4所示，晶片支架62外壁64的外部，在几乎整个圆周区域上形成一个凸缘部分72。在凸缘部分72上，各处一共形成五个U形槽口74A-74E。设置这些槽口74A-74E使得可以布置晶片边缘传感器，以便探测晶片W的边缘，获得其中心位置偏差和旋转偏差。即，在对应于槽口74A-74E内侧的凸缘部分72上侧和下侧位置处分别布置组成透射型光电探测单元的发光元件和光电探测元件(或光电探测元件和发光元件)。布置在对应于槽口74A内部的传感器用于探测晶片W的槽口，该晶片W安置成槽口面朝0°(六点钟的方向)的方向。布置在对应于槽口74B内部的传感器用于探测晶片W的槽口，该晶片W安置在槽口面朝90°(三点钟的方向)的方向。布置在对应于槽口74C内部位置的传感器用于探测晶片W的周围部分的一部分，该晶片W安置在槽口面朝0°(六点钟的方向)的方向。布置在对应于槽口74D内部的传感器用于探测周围部分的一部分，无论晶片的安置方向怎样(0°方向或90°方向)。并且布置在对应于槽口74E内部位置的传感器用于探测晶片W的周围部分的一部分，该晶片W安置在槽口面朝90°(三点钟的方向)的方向。

回过来参见图1，基片台面架60位于X台面58的XY方向，并且在能够在Z轴方向和相对于XY平面倾斜地运动的状态下连接。并且，基片台面架60由三个转轴(图中未示出)在三个不同的支撑点处支撑。这三个转轴在Z轴方向由晶片驱动单元21独立地驱动(参见图5)，并且由于此操作，保持在基片台面架60上的晶片W的表面位置(在Z轴方向以及相对于XY平面倾斜的位置)设置成一个理想的状态。

活动反射镜27固定在基片台面架60上，基片台面架60在X方向、Y方向和θz方向(围绕Z轴的旋转方向)的位置由一个布置在基片台面架60外部的干涉仪31监测。由干涉仪31获得的位置信息发送给主控制器28(参见图5)。并且，例如，基片台面架60的端面可以是镜面抛光的，以致于可以用作干涉仪31的反射面(对应于活动反射镜27的反射面)。主控制器28通过晶片驱动单元21(此单元包括X台面58和Y台面56的所有驱动系统和基片台面架60的驱动系统)控制Y台面56、X台面58及基片台面架60的定位操作，如图5所示，并且还有处于控制之下的整个装置的操作。

另外，在基片台面架60的一边上，固定一个在其上形成各种类型的准标的准标板FM。这些类型的准标板包括用于基线测量(后面将要描述)的基准标记，根据偏轴法测量从校准系统的探测中心到投影光学系统PL的光轴和十字丝校准线等的距离。另外，在基片台面架60的一边上，固定一个根据狭缝扫描法构成天线图象测量单元的部件的基准平面板(图中未示出)，其中狭缝扫描法在日本公开专利申请JP08-83753及对应的美国专利申请US5,650,840中有详细的描述。在此基准平面板上，形成一个预定的狭缝，并且在基片台面架60中布置一个光电探测光学元件，从而探测经过狭缝入射基片台面架60的光。以上引证的公开在此全部引为基准。

在投影光学系统PL镜筒的-Y侧(图1的上表面一侧)，根据偏轴法布置一个用作标记探测系统的校准系统ALG。作为此校准系统ALG，例如，采用一个FIA(场图象校准)系统校准传感器，该传感器结合一个焦距探测系统，通过一个宽带光如汞灯照明标记，并通过图象处理标记图象来测量标记的位置，如同日本公开专利申请JP07-321030及对应的美国专利US5,721,605中的详细描述。此校准系统AJG能够测量XY二维方向上准标板FM的准标以及设置在基片台面架60上的晶片上的校准标记的位置。以上的公开内容在此引为基准。

来自校准系统ALG的信息发送给校准控制单元(图中未示出)。并且校准控制单元对该信息进行模拟-数字(A/D)转换，并且通过算术处理数字转换后的波形信号探测标记位置。然后把标记位置的探测信号发送给主控制器28。

作为校准系统ALG，例如可以采用一个校准传感器，除FIA系统等采用的成象法(图象处理法)外，该校准传感器例如采用基于衍射光或散射光的探测的探测法。例如，可以使用这样一种校准系统，该系统照射几乎垂直于晶片上校准标记的相干光并探测标记产生的干涉用相同级次的衍射光(±1级、±2级、…±n级衍射光)。在这种情况下，可以依次独立地探测衍射光并采用至少一个顺序的探测结果，或者可以把多个具有不同波长的相干光照射到校准标记上，并可以探测因波长合适而用于干涉的每一级的衍射光。

对于曝光系统100，当实现前述的十字丝校准时，主控制器28根据校准系统ALG的探测信号进行十字丝R和晶片W的校准。并根据焦点探测系统的探测信号，主控制器28在Z轴方向和倾斜方向驱动并控制基片台面架60，从而通过驱动单元21调节晶片W的表面位置，使得十字丝R的图案表面和晶片W的表面关于投影光学系统PL共轭，并且投影光学系统PL的成象面与晶片W的表面重合(晶片W的表面处于投影光学系统PL最佳成象面的焦深范围内)。然后，在以此方式完成位置设置和聚焦的状态中，从照明单元ILU发出的照明光EL以几乎均匀的照明照射到十字丝R的图案区PA上，并且通过投影光学系统PL在晶片W上形成十字丝R的图案的缩小象，其中晶片W的表面涂覆一种光致抗蚀剂。

另外，在此实施例中，布置多个焦点位置探测系统。此系统是一个基于斜入射法的焦点探测系统，当晶片W通过投影光学系统P1而位于图案的投影区(以下将把对应于此投影区的晶片W上的区域称作“曝光区”)内时，在关于充当基准的虚表面(基准面)并平行于XY平面的Z方向(光轴AX的方向)探测晶片W表面的位置。如图1所示，多个焦点位置探测系统包括一个照射系统74，该系统从关于晶片W表面上的光轴AX预定的角度从入射方向照射多束成象光束，还包括一个光电探测系统76，该系统单独光电探测从晶片W表面反射的成象光。

更具体地说，如图5所示，照射系统74的配置包括：一个光纤束81；一个会聚透镜82；一个图案形成板83；一个透镜84；一个反射镜85；一个照射物镜86等。另外，光电探测系统76的配置包括：一个会聚物镜87；一个旋转方向振动片88；一个成象透镜89；一个光电探测狭缝板98；一个具有多个光电传感器的光电探测单元90等。

现在描述组成多焦点位置探测系统(74，76)的每个部分的操作。照明光IL从照明光源(图中未示出)经光纤束81导向，该照明光具有一种不同于曝光光的波长，因此，它不对晶片W上涂覆的光致抗蚀剂曝光。从光纤束81发出的照明光通过会聚透镜82，然后对图案形成板83照明。通过图案形成板83的照明光经透镜84、反射镜85和照射物镜86投影到晶片W表面，形成在图案形成板83上的图案图象投影并形成在晶片W的表面上。从晶片W反射的照明光(图案图象的光)通过会聚物镜87、旋转方向振动片88和成象透镜89，并再在布置于光电探测单元90之前的光电探测狭缝板98上形成图象。光学探测单元90有多个光电探测传感器，如光电二极管，分别光电探测投影到晶片W上的多个图案图象的反射光，并且在光电探测狭缝板98上设置对应于各个光电探测传感器的狭缝。因此，利用每个光电探测传感器探测经每个狭缝重新形成在光电探测狭缝板98上的图案图象的光，并且来自每个传感器的探测信号(光电转换信号)经传感器选择电路93提供给信号处理单元91。

主控制器28经振动激励单元(如振动器或超声振动器等)给旋转方向振动片88提供振动。因为旋转方向振动片88振动所有从晶片W反射的每个图案图象的光，所以重新形成在光电探测狭缝板98上的每个图案图象和每个光电探测元件相对振动。信号处理单元91利用振动激励单元92的振动信号对由传感器选择电路93选取的光电探测单元90上的多个光电探测元件的每个探测信号执行同步探测，从而获得聚焦信号(S曲线信号)，并再把聚焦信号发送给主控制器28。

当晶片W的表面与基准面(例如，投影光学系统PL的成象平面)重合时，主控制器28提前对每个光电探测传感器进行校准，如调节布置在狭缝板98之前的平行玻璃板的角度或提供对聚焦信号值的补偿，使得每个聚焦信号合计为0。

图6A表示图案形成板83。如图6A所示，在图案形成板83上按5×5矩阵布局形成25孔图案(5×5＝25)P₁₁-P₅₅。在此情况下，列方向(图6A中的横向)相邻的孔隙图案之间的间隙为D1，行(图6A中的纵向)方向相邻的孔隙图案之间的间隙为D2(＞D1)。例如，D2＝1.35×D1。另外，图6A中，在位于第一行第一列的孔隙图案P₁₁和位于第二行第一列的孔隙图案P21之间形成孔隙图案P60。另外，在位于第一行第五列的孔隙图案P₁₅和位于第二行第五列的孔隙图案P25之间形成孔隙图案P70。另外，在位于第四行第一列的孔隙图案P₄₁和位于第五行第一列的孔隙图案P₅₁之间形成孔隙图案P80。并且在位于第四行第五列的孔隙图案P₄₅和位于第五行第五列的孔隙图案P₅₅之间形成孔隙图案P90。因而在图案形成板83上总共形成29个孔隙图案。

这些孔隙图案是狭缝形的，在图案形成板83四边的方向(X，Y方向)为45度角，这些孔隙图案的图象由光学投影系统PL投影到晶片W表面上十字丝图案的投影区(曝光区)。

在此实施例中，来自照射系统74的图象光(图案图象的光)从关于XZ平面内的光轴AX以斜向预定的角度2照射到晶片W表面(或准标板FM的表面)上。关于图象光，反射离开晶片W的光在与图象光对称倾斜的方向从照射系统74与关于XZ平面内的光轴AX成斜向以预定角度2行进，并被光电探测系统76探测，如前所述。即来自照射系统74的图象光及其反射光从上看沿X轴从一端移到另一端。

因此，在晶片W表面的曝光区Ef，如图6B所示，形成第一光的第一照射点，该光通过孔隙图案P₁₁-P₅₅，该图案是一个布置成关于X轴和Y轴45度倾斜的总共25个狭缝形孔隙图案的5×5矩阵。并且在每个第一照射点形成每个孔隙图案P₁₁-P₅₅(以下称作“狭缝图象”)的图象S₁₁-S₅₅。这种情况下，曝光区Ef的大小为25mm×33mm，并且在此曝光区Ef中以5×5矩阵的形式形成狭缝图象S₁₁-S₅₅。列方向(图6B中的横向)中相邻狭缝图象之间的间隙为d1(例如，d1是5.8mm)，行方向(图6B中的纵向)中相邻狭缝图象之间的间隙为d2(例如，d2是7.8mm)。

在此实施例的多焦点位置探测系统(74，76)中，以上描述的狭缝图象S₁₁-S₅₅用于获得晶片W和预定的基准面如投影光学系统PL的成象面之间在光轴方向AX(Z轴方向)上的偏差量，即利用充当测量点的各个中心点获得晶片W的Z位置。

另外，如图6B所示，通过孔隙图案P60的第二光束在晶片W表面上的狭缝图象S₁₁和S₂₁之间形成第二照射点，并在第二照射点形成一个狭缝图象S60。同样的，通过孔隙图案P70的第二光束在晶片W表面上的狭缝图象S₁₅和S₂₅之间形成第二照射点，并在第二照射点形成一个狭缝图象S70。另外，通过孔隙图案P80的第二光束在晶片W表面上的狭缝图象S₄₁和S₅₁之间形成第二照射点，并在第二照射点形成一个狭缝图象S80。以及通过孔隙图案P90的第二光束在晶片W表面上的狭缝图象S₄₅和S₅₅之间形成第二照射点，并在第二照射点形成一个狭缝图象S90。

狭缝图象S60-S90与各个狭缝图象S₁₁-S₅₅有着几乎相同的大小，并同样关于X轴和Y轴倾斜45°。第一列中狭缝图象S₁₁-S₅₁的各个中心点、狭缝图象S60的中心点以及狭缝图象S80的中心点都分布在同一条线上，该线与Y轴平行。另外，狭缝图象S60的中心点位于狭缝图象S₁₁的中心点和狭缝图象S₂₁的中心点之间的中点处。并且，狭缝图象S80的中心点位于狭缝图象S₄₁的中心点和狭缝图象S₅₁的中心点之间的中点处。

与上面类似，第五列中狭缝图象S₁₅-S₅₅的各个中心点、狭缝图象S70的中心点以及狭缝图象S90的中心点都分布在同一条线上，该线与Y轴平行。另外，狭缝图象S70的中心点位于狭缝图象S₁₅的中心点和狭缝图象S₂₅的中心点之间的中点处。并且，狭缝图象S90的中心点位于狭缝图象S₄₅的中心点和狭缝图象S₅₅的中心点之间的中点处。

如早先所述，形成狭缝图象S₁₁-S₅₅、S60、S70、S80和S90的光关于晶片W的表面倾斜照射，XZ平面充当关于晶片W的入射面。因此，当晶片W的Z位置(高度位置)改变时，每个狭缝图象的照射位置沿X轴方向(同一行中狭缝图象的方向，例如，分布狭缝图象S₁₅-S₁₅的方向)移动。

此实施例中，在曝光区Ef中布置用于焦点位置探测的5×5(＝25)狭缝图象，但是，如果在曝光区Ef的整个区域内以基本上相等的间隙分布狭缝图象，则狭缝图象的数量可以是任何数。

图6C表示多焦点位置探测系统(74，76)的光电探测单元90。在光电探测单元90上，布置用作由五行五列的光电二极管矩阵组成的第一光电探测传感器的光电传感器D₁₁-D₅₅。这些光电传感器D₁₁-D₅₅分别布置成相对于X轴和Y轴倾斜45度。并且与光电传感器相对应，在分布在光电探测单元90的前面的光电探测狭缝板98上(图1中的下表面)，面对光电传感器D₁₁-D₅₅分别形成关于X轴和Y轴倾斜45度的狭缝。这样避免狭缝图象S₁₁-S₅₅的反射光以外的光(如散射光)进入光电传感器D₁₁-D₅₅。

这种情况下，在分布在面对光电传感器D₁₁-D₅₅的光电探测狭缝板98上的狭缝上，分别重新形成图6B中所示的狭缝图象S₁₁-S₅₅。并且通过利用旋转方向振动片88旋转振动反射离开晶片W表面的光，在光电探测狭缝板98上每个重新形成的狭缝图象的位置在图6C中的箭头RD的方向振动。因此，由信号处理单元91通过传感器选择电路93同步探测每个光电传感器D₁₁-D₅₅的探测信号与旋转振动频率信号。

另外，如图6C所示，在光电传感器D₁₁和D₂₁之间，布置一个用作在X轴方向延伸预定长度的第二光电探测传感器的跟踪传感器D60。在光电探测狭缝板98上与跟踪传感器D60相对的部分上形成一个沿X轴方向延伸的对应于跟踪传感器D60的狭缝形开口。跟踪传感器D60例如是一个阵列传感器，在光电传感器D₁₁-D₁₅的分布方向(X轴方向)上有多个光电探测区。当跟踪传感器D60从狭缝图象S60接收反射光(来自狭缝图象的图象光)时，它通过传感器选择电路93把探测信号输出给信号处理单元91。并且，通过用作基准位置AC的跟踪传感器D60的中心部分(以下称作中心位置“AC”)，信号处理单元91测量狭缝图象S60的反射光的光电探测位置与中心位置AC的偏差量和偏差方向。在光电传感器D₁₁-D₅₅之间，中心位置AC位于穿过布置在第一列中的光电传感器D₁₁-D₅₁的中心点的直线上。即，当狭缝图象S60的反射光照射到跟踪传感器D60的中心点时，晶片W的Z位置几乎与形成狭缝图象S60的照射点处的最佳焦点位置重合。

与上述一样，如图6C中所示，在光电传感器D₁₅和D₂₅、D₄₁和D₅₁以及D₄₅和D₅₅之间，分别沿X轴方向延伸预定长度地布置用作第二光电探测传感器的跟踪传感器D70、D80、和D90。作为这些跟踪传感器D70、D80、和D90，采用具有与光电传感器D60一样结构的阵列传感器。并且，在光电探测狭缝板98上与这些跟踪传感器D70、D80、和D90相对的部分上，分别形成与跟踪传感器D70、D80、和D90对应的在X轴方向延伸的狭缝形开口。当这些跟踪传感器D70、D80、和D90接收来自狭缝图象S70、S80、和S90的反射光(来自狭缝图象的图象光)时，它们通过传感器选择电路93把探测信号输出给信号处理单元91。然后，信号处理单元91测量来自狭缝图象S70、S80、和S90的反射光的光电探测位置与跟踪传感器的各个中心位置AC的偏差量和偏差方向。跟踪传感器D80的中心位置AC位于穿过布置在第一列中的光电传感器D₁₁-D₅₁的中心点的直线上。另外，跟踪传感器D70和D90的中心位置AC位于穿过布置在第五列中的光电传感器D₁₅-D₅₅的中心点的直线上。因此，当狭缝图象S70、S80、和S90的反射光照射到跟踪传感器D70、D80、和D90的中心点时，晶片W的Z位置几乎与形成狭缝图象S70、S80、和S90的各照射点处的最佳焦点位置重合。

响应于主控制器28的指令，在光电转换信号的输出线(称作O₁-O_n)的n线(例如n是10)中，传感器选择电路93把来自四个组成前述传感器阵列的跟踪传感器D60、D70、D80、和D90中的一个的探测信号输出给一个具体的输出线，如O_n。传感器选择电路93也是一个电路，它分别把光电传感器D₁₅-D₅₅的选取的(n-1)个光电传感器，如9个光电传感器的探测信号输出给其余的输出线O₁-O_n-1。

在信号处理单元91中，布置n个分别连结n个输出线O₁-O_n的每一个的信号处理电路及一信号输出电路，其中信号输出电路数字转换这些信号处理电路输出的信号，并把它们作为一系列数据输出给主控制器28。

主控制器28由一个微电脑(或工作站)构成，并全面控制构成曝光系统100的每个部分，其中微电脑包括一个CPU(中央处理单元)，一个ROM(只读存储器)，一个RAM(随机存取存储器)，I/O接口等。

与主控制器28一起，还布置输入/输出单元29。此输入/输出单元29包括一个指向装置，如键盘和鼠标，以及一个显示器等。操作者通过此输出/输出单元29输入各种数据。

接下来将简要地描述对晶片W的焦点矫正控制，在利用具有本实施例中前述布局的曝光系统100依次把十字丝R的图案转印到晶片W上每个拍摄区时的第一拍摄曝光之前进行该调平控制。假设预备工作如十字丝校准、校准系统ALG的基线测量以及晶片校准等都已完成。此外，十字挡板32的开口设定得与十字丝R的图案区PA的大小匹配。关于十字丝校准、基线测量等预备工作的细节例如在日本公开专利申请JP04-324923及对应的美国专利US5,243,195中公开。以上公开的内容在此全部引为基准。

另外，如同上述的晶片校准，例如及实行EGA(增强的全面校准)。在日本公开专利申请JP61-44429及对应的美国专利US4,780,617中详细描述的EGA是一种校准方法，通过测量沿多个特定的拍摄区(三个或多个)设置的校准标记的位置而获得晶片上每个拍摄区的分布坐标，其中特定的拍摄区提前从晶片上的多个拍摄区选取，并且利用基于测量结果和晶片上每个拍摄点的设计分布坐标的最小二乘法进行预定的统计计算。以上公开的内容在此全部引为基准。

首先描述在晶片W上形成拍摄区SAm(m＝1，2，…，M)的情况，如图7A所示。

在此情况下，因为没有一个拍摄区SAm是所谓的切片拍摄，所以根据提前储存在存储器中的拍摄图样数据或根据操作者输入的指令，主控制器28向传感器选择电路93发送指令以从跟踪传感器D60、D70、D80和D90中选择任意一个传感器，并根据缺省设置选择光电探测传感器。通过此操作，例如跟踪传感器D60、光电传感器D₁₁、D₁₅、D₂₂、D₂₄、D₃₃、D₄₂、D₄₄、D₅₁和D₅₅通过传感器选择电路93分别连结到十个信号输出线O₁-O₁₀的每一个。

然后，主控制器28根据晶片校准结果通过晶片驱动单元21驱动X台面58和Y台面56，并把基片台面架60保持的晶片W上的第一拍摄区设置到十字丝图案的投影位置。

并且，当照射系统74照射照明光IL时，在晶片W上按照前述方式形成狭缝图象S₁₁-S₅₅和S60-S90。但是，如果晶片W的表面从最佳焦点位置偏离到+Z方向，则从狭缝图象S₁₁-S₅₅和S60-S90反射的光移到布置在光电探测单元90前面的光电探测狭缝板98上图6C中的左手侧。当晶片W表面在+Z方向的偏移量小于某一特定值时，即，如果光电探测狭缝板98上狭缝图象S₁₁-S₅₅和S60-S90反射的光的偏移量小于X轴方向光电传感器的间隔时，则没有一个光电传感器接收狭缝图象S₁₁-S₅₅的图象光。而当晶片W的表面在+Z方向的偏移量几乎与上述的某一特定值重合的情况下，狭缝图象S₁₁-S₅₅的图象光入射到布置在相应光电传感器左手侧的各个光电传感器上(以下这种状态将被称作“间距移动”)。因而，布置在第五列光电传感器(D₁₅、D₂₅、D₃₅、D₄₅和D₅₅)以外的光电传感器D接收来自狭缝图象的反射光。

在上述每一种情况下，狭缝图象S60的反射光在图6C中从跟踪传感器D60中心位置AC到左侧定位的光电探测区处被光电探测，并且探测信号经传感器选择电路93被输出给信号处理单元91。在前述方式中，信号处理单元91测量狭缝图象S60反射光的光电探测位置与中心位置AC的偏移方向和偏移量，并把结果输出给主控制器28。然后主控制器28伺服控制基片台面架60，使得狭缝图象S60的反射光位于跟踪传感器D60的中心位置AC，并把晶片W的Z位置布置在最佳焦点位置附近。

另一方面，如果晶片W的表面从最佳焦点位置偏离到-Z方向，则狭缝图象S₁₁-S₅₅和S60-S90的反射光移动到布置在光电探测单元90前面的光电探测狭缝板98上图6C中的右手侧。在这种情况下，也是根据偏移量，没有一个光电传感器接收狭缝图象S₁₁-S₅₅的图象光，或非布置在第一列光电传感器(D₁₁、D₂₁、D₃₁、D₄₁和D₅₁)的光电传感器D接收来自狭缝图象的反射光(间距移动状态)。不管每个狭缝图象是被相应的光电传感器光电探测还是被相邻的光电传感器光电探测，不同的光电传感器显然不仅涉及晶片W相对于先前称作多焦点位置探测系统的基准面(对应于投影光学系统的成象面)的偏移量，即涉及光电探测狭缝板98和光电探测传感器上狭缝图象的偏移量的问题，而且实际上还涉及由于振动片的狭缝图象的振动范围。

在上述任一情况下，狭缝图象S60的反射光在定位在跟踪传感器D60中心位置AC到右侧光电探测区光电探测，探测信号经传感器选择电路93输出给信号处理单元91。并且在前述方式中，信号处理单元91测量狭缝图象S60反射光的光电探测位置离中心位置AC的偏离方向和偏离量，并把结果输出给主控制器28。然后主控制器28伺服控制基片台面架60，使得狭缝图象S60的反射光位于跟踪传感器D60的中心位置AC，并把晶片W的Z位置布置在最佳焦点位置附近。

当以此方式调节晶片W的Z位置时，分别在对应的光电探测传感器D₁₁-D₅₅上重新形成用于探测Z位置的狭缝图象S₁₁-S₅₅。但是，在此情况下，因为只选择了D₁₁、D₁₅、D₂₂、D₂₄、D₃₃、D₄₂、D₄₄、D₅₁和D₅₅，这些光电传感器分别把探测信号输出给信号处理单元91，如图5所示。信号处理单元91把对应于各个探测信号的聚焦信号输出给主控制器28。然后主控制器28测量根据每个焦点信号选择的每个测量点的Z位置，并根据这些Z位置例如获得晶片W上的一个区的虚平面，并通过晶片驱动单元21控制Z位置和相对于基片台面架60的XY平面，使得晶片W上的拍摄区与最佳焦点位置重合(与曝光区Ef重合)。即在此方式中对晶片W实行焦点矫正控制。

如前所述，在本实施例中，可以同时获得晶片W离最佳焦距位置的Z位置的偏移量和偏移方向，并且甚至在发生间距移动时，也可以迅速地把晶片表面布置到最佳焦点位置附近。

顺便说一下，通过在X轴方向伸长跟踪传感器D60、D70、D80和D90，可以把晶片W表面的Z位置迅速地移到最佳焦点位置附近，甚至当狭缝图象S₁₁-S₁₅反射光的位置移动变得比X轴方向中光电传感器的间距还大时也如此。

并且，主控制器28打开布置在照明单元ILU内的快门，并利用照明光EL照射十字丝R以曝光，从而把十字丝R的图案转印到晶片W的第一拍摄区上。

然后主控制器28转印十字丝R的图案，同时控制Y台面56和X台面58的运动，并依次从第二拍摄区把该拍摄区的位置设置到十字丝图案的投影区上。从第二拍摄区上看，与第一拍摄区的情况相同，可以利用跟踪传感器实行焦点矫正控制。但是，因为第一拍摄区曝光时晶片表面几乎与最佳焦点位置重合，所以在从第二拍摄区开始进行曝光的情况下，晶片W表面距离最佳焦点位置的偏移量不大。因此，当从第二拍摄区依次进行曝光时，不需要利用跟踪传感器在最佳焦点位置附近布置晶片表面的操作，只利用光电传感器实行焦点矫正控制。

接下来，对在晶片W上形成拍摄区SAm(m＝1，2，…，P)的情况进行描述，如图7B所示。在这种情况下，拍摄区SAm的一部分是所谓的切片拍摄。并且在此情况下，从四个分区拍摄区SA₁、SA₈、SA_k和SA_p选择第一拍摄区的可能性很高。当拍摄区SA₁设置成第一拍摄区时，主控制器28把指令发送给传感器选择电路93，从而根据提前储存在存储器中的拍摄映射数据或根据操作者输入的指令选择跟踪传感器D90。或者，在把拍摄区SA₈设置为第一拍摄区的情况下，主控制器28类似地把指令发送给传感器选择电路93，从而跟踪传感器D80。在把拍摄区SA_k设置为第一拍摄区时，主控制器28类似地把指令发送给传感器选择电路93，从而跟踪传感器D70。最后，在把拍摄区SA_p设置为第一拍摄区的情况下，主控制器28类似地把指令发送给传感器选择电路93，从而跟踪传感器D60。另外，在所有的情况下，主控制器28类似地把指令发送给传感器选择电路93，从而选择根据缺省设置选择光电探测传感器。

通过此操作，从跟踪传感器D60、D70、D80和D90由传感器选择电路93选取的传感器连结到信号输出线O₁₀，并且光电传感器D₁₁、D₁₅、D₂₂、D₂₄、D₃₃、D₄₂、D₄₄、D₅₁和D₅₅分别连结到其余的九个输出线O₁-O₉。

接下来，与上述类似，主控制器28根据晶片校准结果通过晶片驱动单元21驱动X台面58和Y台面56，并把由基片台面架60保持的晶片W上的第一拍摄区设置到十字丝图案的投影位置。并且按照与前述相同的方式，把选择跟踪传感器(传感器D60、D70、D80和D90中预定的传感器)的探测信号经传感器选择电路93输出给信号处理单元91。同样，信号处理单元91测量对应于选取的跟踪传感器的狭缝图象S60反射光的光电探测位置与中心位置AC的偏移方向和偏移量，并把结果输出给主控制器28。然后主控制器28伺服控制基片台面架60，使得狭缝图象S60的反射光位于选取的跟踪传感器的中心位置AC，并把晶片W的Z位置布置在最佳焦点位置附近。

以下，在对图7A中所示晶片W上的每个曝光区进行曝光时执行相同的操作。并且如前所述，在本实施例中，可以把晶片表面布置在最佳焦点位置的附近，这没有任何问题，即使把切片拍摄区设置为晶片W上的第一拍摄区。

图8A表示照射系统74中图案形成板的改进实例。在图8A中所示的图案形成板83’上，除孔隙图案P₁₁-P₅₅和P₆₀-P₉₀以外，在第二行第三列的孔隙图案P₂₃和第三行第三列的孔隙图案P₃₃之间形成一个孔隙图案P100。

图8B表示当采用图8A中所示的图案形成板83’时，晶片W表面上曝光区Ef内形成的狭缝图象。在此情况下，形成的是孔隙图案P100的狭缝图象而不是孔隙图案P₁₁-P₅₅的狭缝图案S₁₁-S₅₅和孔隙图案P₆₀-P₉₀的狭缝图象S60-S90。

图8C表示布置在对应于图8A中图案形成板83’的光电探测系统76内的光电探测单元90’的改进例。在图8C中所示的光电探测单元90’中，取代图6C中所示的跟踪传感器D60-D90，布置用作第二光电探测传感器的跟踪传感器D600-D900，它们具有与光电传感器D₁₁-D₅₅一致的分布。类似于图6C中的跟踪传感器D60-D90，这些跟踪传感器D600-D900用于探测“间距移动”，但是这些跟踪传感器D600-D900通过探测晶片W表面上狭缝图象S60-S90的反射光是否入射到各自的传感器而探测是否有“间距移动”，并且只有当狭缝图象S60的反射光入射时，才输出探测信号。另外，在图8C的光电探测单元90’上，方向差异传感器D100布置在第二行的光电传感器D₂₁-D₂₅和第三行的光电传感器D₃₁-D₃₅之间，作为一个光电探测狭缝图象S100的反射光的传感器。方向差异传感器D100在同行的光电传感器方向延伸，如在布置光电传感器D₂₁-D₂₅的方向(图8中的水平方向)，并且例如方向差异传感器D100的长度几乎与光电传感器D₂₁和光电传感器D₂₅的间隔相等。另外，方向差异传感器D100分成两部分：光电探测区D100a和光电探测区D100b，中心点处于纵向，作为界限。方向差异传感器D100探测狭缝图象S100的反射光时，它区分晶片W表面是在+Z还是在-Z方向相对于投影光学系统PL的成象面偏离。例如，当狭缝图象S100的反射光入射到光电探测区D100a时，方向差异传感器D100输出探测信号以警示晶片W表面已在-Z方向偏离，并当狭缝图象S100的反射光入射到光电探测区D100b上时，它输出探测信号以警示晶片W表面已在+Z方向偏离。

在利用图8A中的图案形成板83’和图8C中光电探测单元90’的情况下，主控制器28根据方向差异传感器D100的输出调节晶片W表面的Z位置，并还根据是否探测到跟踪传感器D600-D900选取的至少一个传感器发出的探测信号检查是否发生“间距移动”。因此，晶片W表面的Z位置可以迅速地移到最佳焦点位置附近，使得狭缝图象S₁₁-S₅₅的反射光分别入射到对应的光电传感器D₁₁-D₅₅。并当晶片W表面的Z位置移到到最佳焦点位置附近时，主控制器28根据从光电传感器D₁₁-D₅₅中选取的至少一个光电传感器的探测信号控制基片台面架60的Z驱动(和相对于XY平面的倾斜)，并调节晶片W表面与投影光学系统PL最佳成象面之间的位置关系。类似于前述利用图案形成板83和光电探测单元90的情况，在利用图8A和图8C中改进例相关的图案形成板83’和光电探测单元90’的情况下，根据晶片W上要曝光的拍摄区的位置，可以部分地选择并使用跟踪传感器D600-D900。

接下来，对利用本实施例中的曝光系统100执行与扫描曝光装置的混合-匹配的情况进行描述。

在此情况下，曝光区Ef’为25mm×8mm并具有如图9中所示的25mm×33mm大小的矩形拍摄区(分区)SA’的KrF扫描器用作扫描曝光装置。此KrF扫描器包括一个投影光学系统PL’，晶片一侧上的象场是直径为d＝(8²＋25²)^1/2≈26.25mm的圆。图9表示在箭头SD方向被扫描的曝光区Ef’，但是实际上，曝光区Ef’固定，晶片W被在与箭头SD相反的方向上扫描。

在此情况下，从图3中显而易见，本实施例中曝光系统100曝光区Ef的大小与KrF扫描器的拍摄区SA’的大小一致。因此，当执行混合-匹配时，与常规的i-线步进器不同，它可以进行所谓的1对1曝光。当然，在混合-匹配中，KrF扫描器用于对临界层的曝光，对于线条和间隔为0.3μm或更大的中间层的曝光以及对非临界层(粗糙层)的曝光采用曝光系统100。用本实施例的曝光系统100，可以在曝光200mm的晶片时实现每小时120片的高曝光量。

下面将描述通过曝光装置10执行的一系列处理操作，主要基准图10中的流程，该图表示主控制器28(或更具体地说是CPU)的控制工作步骤，必要时，还基准其它的附图。

作为一个假设，提前制定一个如图11所示的数据库，并且储存到主控制器28的RAM中。下面将对图11中的数据库进行简单的描述。要转印曝光的图案的最小线条宽度(以下称作“要曝光的最小线条宽度”)1表示转印到W上的图案图象的线条宽度，图案是一个在形成于十字丝R上的电路图案中具有最小线条宽度的图案，并且是一个表示所需的曝光精度的值。从图11中显而易见，在实施例中预备两种模式：一个模式是经过曝光1的最小线条宽度为等于或大于0.3μm并小于0.7μm(为方便起见以下称作“中等模式”)；一个模式是要曝光1的最小线条宽度为等于或大于0.7μm(为方便起见以下称作“粗糙模式”)。并且对于每种模式，设置与曝光系统100的曝光量有关的控制因子，如X，Y允许值、Z允许值、校准测量的屏幕数、样品拍摄数。

在图11中，X，Y允许值是判断拍摄之间步进操作时X台面58(基片台面架60)和Y台面架56的位置设置清单(位置设置是否已经完成)的基准值。X，Y允许值表示相对目标值(目标位置)的X轴方向和Y轴方向中设置位置误差允许范围的端值，或误差的绝对值(当在目标值的正负端误差的最大允许值相等的情况下)。下面将基准图12对通过模式设置X，Y允许值的原因。

在拍摄之间执行X台面58和Y台面56的步进操作期间，台面移动，使得在加速→恒速移动→减速之后，台面移动到静止状态，并且速度变化几乎呈梯形形状。图12表示减速完成后位置误差随目标值的瞬时变化。如图12所示，位置设置时，X台面58和Y台面56振动。通常，当位置误差(err)相对目标值处于预定的允许值范围时判定位置设置完成。一般地，通过标准偏差设置允许范围，即RMS值作为一个基准。并且，从图12中显而易见，当位置误差(err)的允许范围设置在B表示的范围时，判定位置设置完成的时间比位置误差的允许范围设置在A表示的范围时早T1的时间，因而导致曝光量的提高。因此，在此实施例中，从提高曝光量而同时维持所需的曝光精确度方面考虑，通过模式，通过根据经过曝光1的最小线条宽度、换言之，所需的曝光精确度，改变X、Y允许值以及由此的允许误差的范围(在图12中参见A、B)来设置X，Y允许值，

返回来参见图11，Z允许值是曝光时散焦的允许值。即当晶片W表面做得与投影光学系统PL的成象面(目标面)重合时，根据多焦点位置探测系统(74，76)的输出，Z允许值表示设置相对目标表面在光轴方向(Z轴方向)涉及的晶片W表面位置误差允许范围的端值，或误差的绝对值(当在目标表面的正负端误差的最大允许值相等的情况下)。例如，在要曝光1的最小线条宽度很细并且所需的曝光精度严格的情况下，能够曝光的散焦量变得非常小。相反，当要曝光1的最小线条宽度不是太细并且所需的曝光精度适中的情况下，能够曝光的散焦量即使很大也几乎不影响曝光精度。焦点的预聚焦时间依据于Z允许值，因此Z允许值影响曝光系统100的曝光量。

在图11中，用于校准测量的屏幕数是校准时拾取图象的屏幕数。FIA系统传感器如校准系统ALG拾取关于同一标记的多个屏幕的图象，以便根据多个屏幕的图象信号的平均值探测标记位置。因此，通过改变拾取的图象的屏幕数，即通过改变用于测量的屏幕数，可以提高或降低测量精度。测量的屏幕数影响着测量时间。

另外，样品拍摄数称作EGA上的样品拍摄数，它从第二层开始对每层曝光之前进行，如日本公开专利申请No.61-44429及对应的美国专利US4,780,617中所述。改变样品拍摄的数量意味着改变十字丝和晶片之间的位置校准精度。另外，样品拍摄数影响测量时间。并且，代替用样品拍摄数，可以采用由EGA法探测的晶片W上的校准标记数，或是与样品拍摄数相结合。

当给予开始的指令时，输入要曝光1的最小线条宽度并且操作者通过输入/输出装置29完成用于设置其它曝光条件的各种输入后，开始图10中的控制算法。

首先，在步骤102中，判断要曝光1的最小线条宽度是否满足储存在RAM中预定储存区中的0.3μm≤1＜0.7μm。例如，如果操作者输入1＝0.35μm作为经受曝光1的最小线条宽度，则在步骤102的判断结果是肯定的，因此，流程进行到步骤104。

在步骤104中，根据前述图11中的数据表，选择中等模式参数。之后，流程进行到步骤110以及预定的准备工作，如十字丝校准和基线测量，并且以预定的程序执行对对应于图案区PA的十字挡板32的开口的设置。

在下一步骤112中，利用晶片装载机(图中未示出)和设置在基片台面架60上的输运机构(图中未示出)执行晶片交换(在基片台面架60上没有晶片的情况下，只是晶片的装载)。

接下来，在步骤114中，根据上述的EGA法执行晶片校准。晶片校准时，利用样品拍摄数12以及在测量设置在样品拍摄5上的每个校准标记时的测量屏幕数执行校准标记的位置测量。并且，根据测量结果，即根据每个校准标记的位置信息，该信把基准系统ALG的指数中心作为基准，以及根据测量每个校准标记时的基片台面架60的位置信息，计算台面坐标系统(X，Y)的每个校准标记的位置。然后，根据此计算结果和晶片W上每个拍摄区的设计布局坐标，利用最小二乘法进行预定的统计计算，从而获得晶片W上每个拍摄区的布局坐标(位置设置时目标位置的坐标)。

在下一个步骤116中，以下列方式执行基于分步-重复法的曝光，并且把十字丝R的图案依次转印到晶片W上的每个拍摄区。

即，根据在步骤114中获得的晶片校准结果，通过晶片驱动单元21驱动X台面58和Y台面56，把由基片台面架60保持的晶片W上的第一拍摄区定位于十字丝图案的投影位置。在此情况下，当在X轴方向和Y轴方向对于目标值的位置误差处于±0.1μm的范围内时，进行是否完成了位置设置的判断。并且几乎在完成此位置设置的同时，照明光IL从照射系统74照射到晶片W上，并在第一拍摄的曝光之前，以预定的程序执行前述的焦点矫正控制。进行此操作时，通过晶片驱动单元21控制Z驱动和相对于基片台面架60的XY平面的倾斜，使得晶片W上的第一次拍摄与处于最佳焦点位置的目标平面的位置偏差、换言之散焦的允许量落在预定的误差范围(±0.1μm)。在此情况下，当晶片W的位置设置完成之后执行焦点矫正控制，但是，也可以在晶片W的位置设置完成之前开始焦点矫正控制，或至少可以在晶片的步进操作期间开始利用多焦点位置探测系统的测量。

然后，打开照明单元ILU内的快门，使得曝光光EL照射到十字丝R，把十字丝R的图案转印到晶片W的第一拍摄区上。

第一拍摄完成后，从第二拍摄区开始依次转印十字丝图案，同时通过驱动和控制Y台面56及X台面58依次执行拍摄区到十字丝图案的投影区的位置设置。从第二拍摄区开始，当在X轴方向和Y轴方向对于目标值的位置误差处于±0.1μm的范围内时，进行是否完成了位置设置的判断，并当关于焦点矫正控制的散焦落在预定的误差范围(±0.1μm)时，开始曝光。

并且，当以此方式完成对晶片W的曝光时，流程进行到步骤118，并判断是否完成了对晶片上计划分片的曝光。当此判断的结果为否定时，流程返回到步骤112，并且重复步骤112-118中表示的处理和判断。最后，当对计划的分片曝光完成时，步骤118中的判断为肯定，并且在此程序中的一系列操作结束。

同时，在前述步骤102中的判断为否定时，流程进行到步骤106并判断要曝光1的最小线条宽度是否满足1≥0.7μm。例如，如果操作者输入1＝0.8μm作为要曝光的最小线条宽度，则步骤106中的判断结果为肯定，因此，流程进行到步骤108。

在步骤106中，根据前述图11中的数据表，选择粗糙模式参数。此后，流程进行到步骤110，并在预定的程序下执行前述的预备工作。然后重复执行步骤112-118中表示的处理和判断，直到步骤118中的判断变为肯定。在此情况下，在步骤114中根据前述的EGA法执行晶片校准。并且在晶片校准时，利用样品拍摄数3以及在测量设置在样品拍摄1上的每个校准标记时的测量屏幕数执行校准标记的位置测量。另外，在步骤116中，类似于前面的描述，执行基于分步-重复法的曝光，从而把十字丝R的图案依次转印到晶片W的每个拍摄区上。并且当在X轴方向和Y轴方向对于目标值的位置误差处于±0.1μm的范围内时，判断是否在两次拍摄的步进操作时完成了位置设置。另外，利用落在预定误差范围(±0.1μm)内的散焦允许值执行曝光前的焦点矫正控制。

同时，如果操作者输入1＝0.2μm作为要曝光1的最小线条宽度，则步骤102中的判断以及步骤106中的判断被依次否定，并且流程进行到步骤120。在步骤120中，线条宽度输入反常性显示在输入/输出装置29的显示器上，并且被迫结束程序。这是因为对于曝光装置10，分辨率的限度是0.3μm的线条宽度，更精细的图案预定为不能曝光的图案。因此，线条宽度输入反常性的原因没有关系，无论它只是操作者的输入失误还是曝光的层实际是一个具有小于0.3μm的最小线条宽度的临界层。

如前所述，利用本实施例中的曝光装置10，根据图10中的流程图执行一系列处理。因此，根据所需的曝光精度(在本实施例中，根据经过曝光1的最小线条宽度判断曝光精度)，按照下列描述的方式改变下列各项：a.基片台面架60的X、Y允许值，即在对两次拍摄期间的步进操作判断位置设置时，相对目标值的位置误差(err)的允许值；b.Z允许值，即焦点矫正控制时的散焦允许值；c.校准测量的屏幕数；d.EGA上的样品拍摄数。

即，当选择中等模式时，即所需的曝光精度高，并且需要高精度地进行基片台面架60的位置设置时，主控制器28设置较小的X，Y允许值，并且在进行下一个操作之前等待充分的时间进行基片台面架60的位置设置，使得曝光精度达到最高。相反，当选择粗糙模式，即所需的曝光精度不太高，基片台面架60的位置设置可以较粗时，主控制器28设置较大的X，Y允许值，并且缩短设置位置的时间。因而，与无论所需的曝光精度如何都把X，Y的允许值设置为常数相比，可以提高曝光量。

另外，在选择中等模式时，即所需的曝光精度较高、因此曝光时的散焦允许值设置为一个较小值的情况下，并且在所需的曝光精度不是太高的情况下，散焦的允许值多少都设置的较宽松。结果，与前一种情况相比，后一种情形中预聚焦时间变短，使得与无论所需的曝光精度怎样都把散焦的允许值设置为常数时相比，可以减少曝光处理的时间。在此情况下，可以充分地保证曝光精度。

另外，当选择所需的曝光精度较高的中等模式时，主控制器28增大EGA上的样品拍摄数，并当选择所需的曝光精度不太高的粗糙模式时，主控制器28减少EGA上的样品拍摄数。结果，与无论所需的曝光精度怎样都采用相同的样品拍摄数时相比，曝光量可以提高。并且，也可以充分地维持曝光精度。

另外，当选择所需的曝光精度较高的中等模式时，主控制器28增大校准测量的屏幕数，而当选择所需的曝光精度不太高的粗糙模式时，主控制器28减少校准测量的屏幕数。结果，与无论所需的曝光精度怎样都采用相同的校准测量屏幕数时相比，由于减少了校准时间而可以提高曝光量。并且也可以充分地维持曝光精度。

从目前的描述显而易见，在本实施例中，表面位置调节单元的结构包括：由照射系统74和光电探测系统76(包括光电传感器D₁₁-D₅₅，跟踪传感器D60、D70、D80和D90或跟踪传感器D600、D700、D800和D900，以及方向差异传感器D100等)组成的多焦点位置探测系统；基片台面架60；晶片驱动单元21；和主控制器28等。

作为详细的描述，本实施例中的曝光装置10包括一个投影光学系统PL，该系统具有一个足以曝光的大象场，例如，足以通过在十字丝R和晶片W几乎静止的状态下通过把十字丝R发出的曝光光EL投影到晶片W上而对KrF扫描器的晶片上的一个拍摄区(分区)曝光。因此，执行前述的混合-匹配时，可以利用扫描曝光装置如KrF扫描器一次拍摄完成曝光的拍摄区可以一次拍摄曝光。因此，通过1对1曝光，扫描曝光装置能够曝光的最大范围可以设置为拍摄区，并且因此可以完全展示扫描曝光装置的性能。另外，因为扫描曝光装置和曝光装置10中的拍摄中心相同，所以可以抑制剩余误差，如由于最外层的叠置所致的拍摄旋转或拍摄放大。

因此，在平版印刷过程中，要制造一个诸如半导体器件，包括一个曝光过程，利用一个扫描曝光装置，通过利用本实施例中的曝光装置10进行混合-匹配可以实现高精度和高曝光量的曝光。

另外，对于本实施例中的曝光装置10，因为主控制器28根据要曝光1的最小线条宽度按上述方式改变曝光量控制因子，如a-d项，所以当对相同的晶片执行曝光时，与根据在所有时间相同的曝光量控制因子控制曝光系统100时相比，曝光量可以明显地提高。同时，因为曝光量控制因子改变到这种状态，即所需的曝光精度不是太高，换言之，曝光精度可以降到某一程度的情况下优先考虑曝光量，所以曝光精度可以维持在一个充分的精度水平。

在以上的实施例中，描述了主控制器28改变四个曝光量控制因子的情况，其中四个曝光量控制因子是：a.基片台面架60的X，Y允许值；b.Z允许值；c.校准测量的屏幕数；和d.根据要曝光1的最小线条宽度，在EGA上的样品拍摄数。但是本发明并不局限于这些，并且可以根据经过曝光的最小线条宽度改变a.-d.项中的任一一项、二项或三项。在这种情况下，曝光量可以提高。当然，也可以维持很高的曝光精度。

另外，代替、或附加于目前描述的曝光量控制因子外，主控制器28可以根据要曝光1的最小线条宽度改变下列曝光量控制因子：e.与基片台面架60的位置设置精度有关的物理量的允许值；f.基片台面架60的位置设置判断完成时的时间；g.由于曝光光EL的照射，储存在投影光学系统PL中的热量允许值(所谓的E值限度)；h.曝光期间基片台面架60的振动量允许值；i.提供到晶片上的曝光量允许误差；j.与晶片校准测量精度有关的物理量；和k.校准测量时自动聚焦的开/关，等等。

e项---与基片台面架60的位置设置精度有关的物理量的允许值--除前述a项外可以包括至少两次拍摄期间步进操作的最大允许速度或最大允许加速度。例如，当选择粗糙模式时，通过从中等模式的值开始提高两次拍摄期间步进操作的最大允许速度或最大允许加速度，可以减少两次拍摄之间的步进时间，由此可以减少对晶片W曝光处理所需的时间(曝光处理时间)。但是，当步进速度提高时，加速/减速的绝对值增大，这是因为在有限(两次拍摄间的距离)的距离下以更高的速度执行步进。在这种情况下，通过改变相对于目标值的位置误差的允许值来判断位置设置的解决情况、从而与步进速度的提高相匹配，可以不增加位置设置解决时间地减少曝光的步进时间。但是，考虑到由于步进速度的提高以及位置设置解决时间的减少所致的曝光处理时间的减少，也不必一定这样做，并且如果在基片台面架60的步进操作期间速度和加速度/减速度变化到总曝光量增大的程度，则可以在所有的时间里采用相同的关于目标值的位置误差允许值来判断位置设置的解决情况。

另外，f项--基片台面架60的位置设置判断完成时的时间是指预定的时间t。此预定时间t是达到位置误差状态处于预定范围时所需的时间。此时，可以判定位置设置完成。当选择粗糙模式时，与选择中等模式相比可以减少预定时间t。

另外，由于下列原因，g项中所谓的E值限度包括在曝光量控制因子中。投影光学系统PL的成象特性由于吸收照明光时储存在系统中的热量而改变，但是，成象特性中改变的允许范围依据所需的曝光精度而不同。在这种情况下，当热量储存的水平超过允许水平时，曝光必需停止，从而冷却投影光学系统。因而，改变E值限度将影响曝光量。即，当选择粗糙模式时，成象特性变化的允许范围可以设置得比选择中等模式时大，因此储存在投影光学系统中的热量的允许值变大。

并且，由于下列原因，h项--曝光期间基片台面架60振动量的允许值包括在曝光量控制因子中。曝光期间经受曝光1的最小线条宽度和XY平面内允许的台面振动之间有一个固定的关系。一般地，当经受曝光的最小线条宽度很细时，曝光时的台面振动必需很小，否则振动将影响曝光。相反，当要曝光的最小线条宽度不是太细时，即使曝光时或多或少地发生振动，对曝光也没有负作用。在后一种情况下，通过在伴随基片台面架运动的振动完全被阻止之前的一个状态下开始下一个操作，可以减少总处理时间。即当选择粗糙模式时，基片台面架60的振动量允许值可以设置得比中等模式时大。

另外，由于下列原因，i项--提供到晶片上的曝光量允许误差包括在曝光量控制因子中，尽管因为在此情况下每个脉冲的能量有涨落，所以当光源是一个脉冲光源时有一些特殊的问题。即提供到晶片上的曝光量允许误差依据经受曝光的最小线条宽度而不同，并且曝光量误差可以通过至少改变曝光时光源发出并照射到晶片W的脉冲数或重复频率(发射周期)而改变。在利用脉冲光源的情况下，因为有一个单位脉冲的能量涨落，所以曝光量的控制精度提高得越多，照射到晶片上的脉冲数越多。另一方面，当照射到晶片上的脉冲数减少时，曝光量控制精度也降低，而曝光量提高。因此，如果目标曝光量相同，则在选择粗糙模式的情况下，照射到晶片上的脉冲数比选择中等模式时的减少。另外，如果照射到晶片上的脉冲数相同，则通过提高重复频率，曝光所需的时间减少。因而，在选择粗糙模式的情况下，光源的脉冲发射重复频率高于选择中等模式的情况。

另外，j项—与晶片的校准测量精度有关的物理量，至少可以包括EGA测量时样品拍摄的选择，即校准标记的测量时间，或与待测量的校准标记的选择有关的物理量。改变校准标记的测量时间不限于改变c项--校准测量的屏幕数的方法。另外，作为涉及校准标记的选择的量，除d项-样品拍摄数以外，还包括关于样品拍摄的选择范围决定拍摄区的范围，在半径范围内拍摄区将具有作为半径中心的晶片中心。如果样品拍摄的选择范围较小，则通过EGA测量设置的每次拍摄的位置误差可能较大，但是，用于标记测量的晶片的移动时间减少，因此EGA测量所需的时间缩短。因此，当选择粗糙模式时，样品拍摄的选择范围与选择中等模式时相比设置得较小。上述的j项物理量可以包括晶片上通过EGA测量探得的校准标记的数量，如涉及每个样品拍摄待探测的校准标记数的量。

另外，出于下列原因，k项--校准测量时自动聚焦的开/关--包括在曝光量控制因子中。通常，在很多情况下焦点探测系统组合到校准系统ALG如FIA系统中。在这种情况下，当利用开启的焦点探测系统对在校准标记探测时执行晶片的自动聚焦时，它本身提高校准标记的测量精度，但是，测量所需的总时间增大。因而，校准测量时自动聚焦的开/关影响曝光量。因此，可以根据所需的曝光精度、换言之，经受曝光的最小线条宽度转换开/关。即，当选择粗糙模式时，自动聚焦转换为“关”，而在中等模式下自动聚焦转换为“开”。

另外，当焦点位置探测系统的目标表面的各种校准或基线之间的间隔(投影光学系统PL的图案投影位置和校准系统ALG的探测中心之间的位置关系)比选择粗糙模式时长时，与选择中等模式时相比，曝光量可以提高。

在上述实施例中，描述了主控制器28根据操作者输入的经受曝光1的最小线条宽度值，依据自己的判断改变曝光量控制因子的情形。但是本发明并不局限于此。例如，涉及曝光时采用的控制因子的参数值可以分别设置在处理程序文件中，该文件是一个包含各种参数设置以便控制曝光系统的文件。在这种情况下，操作者分别提前在处理程序文件中设置各种参数值，并且控制系统根据处理程序文件控制曝光系统，使得根据经受曝光的最小线条宽度改变曝光时的控制因子。因此，常规的处理程序文件中的简单改变是足够的，不需要制定包含判定程序的新的复杂的曝光处理程序(软件)。

另外，曝光系统可以布置成操作者可以手工选择中等模式或粗糙模式。或者，控制系统可以利用条形码阅读器拾取用于曝光的十字丝R的信息，并根据收集的信息，控制系统可以自动判断经受曝光的最小线条宽度。

另外，例如日本公开专利申请JP07-122473及其对应的美国专利US569,40(申请提交日：1995年12月8日))中的公开，在某些情况下，采用通过利用类似于对十字丝(掩模)的EGA的方法获得放大、旋转等的校准法。并且根据经受曝光的图案的最小线条宽度，可以改变EGA上的样品拍摄数，使得掩模和基片之间的相对校准精度得以改变。以上公开的内容在此全部引为基准。

另外，在本实施例中用作曝光装置10里的十字丝R的玻璃基片表面上，除了电路图案外，还包括用于扫描曝光装置的十字丝校准标记Rxy1-Rxy14，和一对通常被静态型曝光装置采用的十字丝校准标记Rx1y和Rx2θ。因此，例如当执行混合-匹配时，可以在扫描曝光装置和静态型曝光装置中都用十字丝R。并且在本实施例中的曝光装置10中使用十字丝R的情况下，因为一对十字丝校准显微镜RA1和RA2在X轴方向运动，所以可以利用提供的十字丝校准标记Rxy1-Rxy14中的一对位于Y轴方向中心位置的十字丝校准标记Rxy13和Rxy14执行十字丝校准。另外，对于本实施例中的曝光装置10，因为一对十字丝校准显微镜RA1和RA2可以在X方向运动，所以可以没有任何问题地执行十字丝校准，甚至当使用一个用在扫描曝光装置中的十字丝时(在该十字丝上只形成用于扫描曝光装置的十字丝校准标记)。

另外，在十字丝R上，设置测量图案MPMa₁，MPMb₁，MPMa₂，MPMb₂，MPMc₁，MPMc₂，MPMd₁和MPMd₂，用于在根据狭缝-扫描法通过天线图案测量单元测量投影光学系统的成象特性时的天线图象测量。因此，在利用十字丝R的情况下，不需要制备一个唯一用于其上形成有测量图案的天线图象测量的测量十字丝(测试十字丝)，自然地，在天线图象测量时，需要改变十字挡板32的开口的位置和大小，使得只有每个测量图案的周边被曝光光线EL照明。

另外，对于本实施例中的曝光装置，构成焦点位置探测系统(74，76)的照射系统74在Z位置后形成狭缝图象S60,S70,S80，和S90(第二照射点)，每个形成的图象接近晶片W上投影区(曝光区)Ef的四个角，十字丝R的图案区PA内投影电路图案。另外，在曝光装置中，跟踪传感器D60，D70，D80和D90(或D600，D700，D800和D900)布置成能够分别光电探测来自每个第二照射点的反射光(狭缝图象光)。因此，即使把投影区的一部分矩形切片，即，即使把要曝光的拍摄区切片拍摄，至少也有一个第二照射点(狭缝图象S60，S70，S80，和S90中的一个)可以形成在晶片W上(拍摄区)，并且根据对应于反射光的跟踪传感器的输出，主控制器28移动基片台面架60并能够把保持在基片台面架60上的晶片W布置到投影光学系统PL的最佳成象面附近。晶片W布置到投影光学系统PL的最佳成象面附近之后，多个第一照射点的光(狭缝图象S₁₁-S₅₅)分别被对应的光电传感器D₁₁-D₅₅接收。并且，主控制器28根据选取的光电传感器的偏差信号在光轴方向驱动并控制基片台面架，使得晶片W表面几乎与投影光学系统PL的最佳成象面重合。在此方式中，即使经受曝光的拍摄区被所谓的切片拍摄，也可以迅速地调节晶片W在光轴方向的位置偏差，并且可以迅速地使晶片表面与投影光学系统PL的最佳成象面重合。

因此，对于本实施例的曝光装置10，在晶片W上布置所谓的切片拍摄区不会产生任何麻烦。因此，不仅是前述图7A中所示的拍摄区布局、而且图7B中拍摄区的布局都变得可能。与图7A和7B比较时明显看出，晶片的面积利用率可以提高，并且也增大了在晶片上布置拍摄区的自由度。

另外，在此实施例中，因为在投影区Ef内的四个角附近一个挨一个地形成第二照射点，并且分别布置对应于每个第二照射点的跟踪传感器，所以任何位置的拍摄区(包括分片的拍摄区)都可以没有任何问题地设置(选择)成用于曝光的第一拍摄区。因此，设置(选择)拍摄区的曝光序列时可以增大自由度。

但是，本发明并不局限于这些，并且只需要布置一个跟踪传感器，在晶片W上十字丝图案的投影区上一个角的附近可以形成对应于跟踪传感器的狭缝图象(第二照射点)。甚至在这种情况下，通过在晶片W上的适当位置处选择一个拍摄区作为第一拍摄区，甚至在拍摄区是所谓的切片拍摄区时也可以迅速地调节晶片W在光轴方向的位置偏差。

或者，可以在晶片上十字丝图案投影区的四个角中分别形成用于Z向跟踪(第二照射点)的多个狭缝图象，并且可以布置对应于第二照射点数量的跟踪传感器，该传感器分别接收来自这些狭缝图象的反射光。在这种情况下，如图13所示，投影区Ef可以沿XY二维方向分成四个矩形区Ef1-Ef4，并且每个分区Efi(i＝1，2，3，4)可以沿对角线分成两个，从而形成两个三角形区。并且，在位于外侧(图13中的斜线部分)的三角形区域中布置每个第二照射点。

另外，在上述实施例中，描述了根据晶片上第一拍摄区的位置，从四个跟踪传感器中选择将要使用的跟踪传感器的情况。即当由投影光学系统PL投影十字丝图案的晶片上的投影区Ef被分成具有矩形部分的拍摄分区时，要根据拍摄区的形状选择适合的跟踪传感器。因此，在分别在晶片上十字丝图案的投影区的四个角中形成多个用于Z向跟踪的狭缝图象、并且对应于第二照射点的数量布置分别接收来自这些狭缝图象的反射光的跟踪传感器的情况下，可以根据拍摄区的大小选择使用的跟踪传感器。或者，如果布置多个跟踪传感器，则跟踪传感器不必是可以选择的。

类似地，在上述实施例中，已经说明了可以从多个光电传感器D₁₁-D₅₅中选择光电传感器的情况。但是，本发明并不局限于此，多个光电传感器可同时使用。

同样地，在上述实施例中，当晶片W表面布置在投影光学系统PL的最佳成象面附近时，选取的跟踪传感器可以与从光电传感器D₁₁-D₅₅中选取的光电传感器一起用于焦点矫正控制。这是因为当晶片W表面布置在投影光学系统PL的最佳成象面附近时，跟踪传感器D60-D90基本上输出对应于晶片W表面相对于预定基准面在光轴方向偏差量的信号作为探测信号，并且作为跟踪传感器D600-D900，采用类似于光电传感器D₁₁-D₅₅的传感器。另外，在上述实施例中，可以制作软件以执行光电传感器或跟踪传感器的选择。

顺便说一下，在上述实施例中，用于混合-匹配的扫描曝光装置中拍摄区(分区)的大小为25mm×33mm的矩形。但是，大小不限于此，也可以是26mm×33mm的矩形。在这种情况下，与上述实施例一样，可以采用6英寸的十字丝，投影光学系统PL的投影放大率为1/4。

或者，扫描曝光装置中拍摄区可以是22mm×26mm的矩形。在这种情况下，可以采用6英寸的十字丝，投影光学系统PL的投影放大率为1/5。

在这些情况下，类似于上述实施例，作为静态型曝光装置的投影光学系统，可以使用象场(晶片一侧)具有一定直径的投影光学系统，在直径上基本上记录扫描曝光装置的拍摄区。即，当扫描曝光装置中的分区是(amm×bmm)大小的矩形时，作为静态型曝光装置的投影光学系统，可以使用具有D≈(a²＋b²)^1/2次方直径的象场的系统。

在上述实施例中，描述了光源由一个汞灯、KrF准离子激光器或ArF准离子激光器等组成的情形。但是本发明并不局限于此，也可以采用一个谐波(harmonic)，这通过放大由DFB半导体激光器或光纤激光器发出的红外或可见光范围的单波长激光束、并利用非线性光学晶体将波长转换成紫外光而获得，其中光纤激光器具有一个例如掺铒(Er)(或铒和镱(Yb))的光纤放大器。

本发明不仅适用于制造半导体器件的曝光装置，而且还适用于在制造一个包括液晶显示器的显示器时把器件图案转印到玻璃板上的曝光装置，制造薄膜磁头时把器件图案转印到陶瓷薄片上的曝光装置，和制造拾取装置(如CCD)、DNA晶片、掩模或十字丝等的曝光装置。

本发明上述实施例中的曝光装置10可以通过把照明光学系统和投影光学系统组合到曝光装置主体中并进行光学校准，同时把由各种机械组件构成的十字丝台面RST、X台面58、Y台面56以及基片台面架60等组成的台面单元42组合到曝光装置的主体，连结导线和管系并再进行总校准(电调节操作调节)而制成，其中照明光学系统由多个透镜组成。曝光装置最好在清洁室中制作，室中的温度、清洁度等均受到控制。

……器件制造方法

下面描述在平版印刷过程中利用上述实施例中曝光装置10制造器件的方法。

图14是表示一个制造器件(半导体芯片如IC或LSI，液晶板，CCD，薄磁头，微型机械等)的实例的流程图。如图14所示，在步骤201(设计步骤)中，为器件(如半导体器件的电路设计)设计功能/性能，并设计一个实现功能的图案。在步骤202(掩模制造步骤)中，制造其上形成有设计的电路图案的掩模。在步骤203(晶片制造步骤)中，通过利用硅材等制造一个晶片。

接下来，在步骤204中(晶片处理步骤)，通过平版印刷等利用在步骤201至203中制备的掩模和晶片在晶片上形成一个实际的电路，如前所述。在步骤205中(器件组装步骤)，利用步骤204中处理的晶片组装一个器件。在步骤205中，根据需要进行切割、粘结和包装(芯片封装)等处理。

最后，在步骤206中(检查步骤)，进行对器件的工作测试、耐用性测试等。在这些步骤之后，完成器件并发货。

图15是在制造半导体器件中上述步骤204的详细流程图。参见图15，在步骤211(氧化步骤)中，氧化晶片的表面。在步骤212中(CVD步骤)，在晶片表面上形成一个绝缘膜。在步骤213中(电极形成步骤)，通过气相沉积在晶片上形成一个电极。在步骤214中(离子置入步骤)，把离子置入到晶片中。上述步骤211至214构成晶片处理中的各个步骤的预处理，并根据各个步骤中所需的处理选择性地执行。

当在晶片处理的各个步骤中完成上述预处理时，如下执行一项后处理。在此后处理中，首先，在步骤215中(抗蚀剂形成步骤)，给晶片涂覆一层光致抗蚀剂。接下来，在步骤216中(曝光步骤)，通过上述的曝光装置10和其它曝光装置把掩模上的电路图案转印到晶片上。然后，在步骤217中(显影步骤)，对曝光的晶片显影。并且在步骤218中(蚀刻步骤)，通过蚀刻除去剩下抗蚀剂的部分以外的部分上的曝光元件。最后，在步骤219中(抗蚀剂除去步骤)，蚀刻完成后除去剩余的不需要的抗蚀剂。

通过重复执行这些预处理和后处理步骤，在晶片上形成多个电路图案。

通过利用本实施例中目前所述的器件制造方法，把在上述实施例中描述的曝光装置10用到曝光过程(步骤216)中。因此，以增大的曝光量进行曝光，而同时维持足够的曝光精度。尤其在使用扫描曝光装置的曝光过程包含于平版印刷过程以制造诸如半导体器件的器件时，通过利用上述实施例中描述的曝光装置进行混合-匹配，可以达到很高的精度和很高的曝光量。因此，具有精密图案的微型器件的生产率可以通过提高曝光量得以提高，不会降低其生产率。

本发明的上述实施例是优选实施例，本领域的技术人员很容易认识到，在不脱离本发明实质和范围的前提下，可以做各种增减、改型和替换。这些改型、增减和替换将都落在本发明由权利要求限定的范围之内。

Claims (29)

1.一种曝光装置，该装置在掩模和基片处于稳定的状态下利用能量束经掩模对基片曝光，该曝光装置由一个曝光系统构成，曝光系统包括：

一个投影光学系统，该系统具有一个足够大的象场，以致利用扫描曝光装置一次曝光的基片上的分区可以通过把从掩模出射的能量束投射到基片上一次拍摄曝光；和

一个放置基片的基片台面。

2.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于利用扫描曝光装置曝光的一个分区具有矩形形状，大小为25mm×33mm和26mm×33mm中的一种。

3.如权利要求2所述的曝光装置，其特征在于掩模为6英寸大小，投影光学系统具有1/4的投影放大率。

4.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于利用扫描曝光装置曝光的一个分区具有矩形形状，大小为22mm×26mm。

5.如权利要求4所述的曝光装置，其特征在于掩模为6英寸大小，投影光学系统具有1/5的投影放大率。

6.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于象场为具有某一直径的圆形，在其中刻划扫描曝光装置的分区。

7.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于投影光学系统能够分辨基片上线条宽度为0.35μm的图案。

8.如权利要求1所述的曝光装置，还包括：

一个控制系统，它整体控制曝光系统，并根据要转印的图案的最小线条宽度改变涉及曝光量的曝光系统的控制因子。

9.如权利要求8所述的曝光装置，其特征在于经受上述改变的控制因子至少包括下列之一：

与基片台面的位置设置精度有关的物理量的允许值；

到判定基片台面的位置设置结束时的时间；

基片表面的目标表面偏离投影光学系统的光轴方向的误差允许值；

由于能量束的照射而储存在投影光学系统中的热量的允许值；

曝光期间基片台面振动量的允许值；

供给基片上的曝光量的允许误差；

与基片的排列测量精度有关的物理量；和

在排列测量时自动聚焦的开/关。

10.如权利要求9所述的曝光装置，其特征在于与基片台面的位置设置精度有关的物理量的允许值至少包括偏离位置设置目标值的允许误差、最大允许速度和最大允许加速度中的一项。

11.如权利要求9所述的曝光装置，其特征在于与基片的排列测量精度有关的物理量至少包括与从基片上的多种校准标记中选择用于排列测量的校准标记的选择有关的量和校准标记的测量时间中的一项。

12.如权利要求8所述的曝光装置，其特征在于控制系统分两个阶段改变控制因子，即在最小线条宽度小于0.7μm的情况下和在最小线条宽度等于或大于0.7μm的情况下。

13.一种包括平版印刷过程的器件制造方法，其特征在于在平版印刷过程中利用根据权利要求1的曝光装置执行曝光。

14.一种表面位置调节单元，该单元使得第二物体的表面几乎与用于投影形成在第一物体上的图案的投影光学系统的象面重合，该单元包括：

照射系统，该系统通过利用投影光学系统从相对于第二物体倾斜的方向照射第一光束而在图案的投影区内形成多个第一照射点，并通过从倾斜方向向第二物体照射第二光束而在投影区的至少一个中心的附近形成第二照射点；

第一光电探测传感器，能够分别光电探测从每个第一照射点反射的光，并输出对应于第二物体表面相对预定基准面的偏移量的偏移信号，其中预定基准面与每个第一照射点处投影光学系统的光学方向有关；

第二光电探测传感器，能够光电探测从第二物体反射的第二光束；

一个保持第二物体的台面，该台面至少可以在光学方向被驱动；和

一个驱动单元，该单元根据第二光电探测传感器的输出在光轴方向驱动台面，从而在投影光学系统的最佳成象面附近布置第二物体的表面，并根据每个点处第一光电传感器的输出在光学方向驱动台面，从而使得第二物体的表面几乎与投影光学系统的最佳成象面重合。

15.如权利要求14所述的表面位置调节单元，其特征在于把至少一个第二照射点分别布置在投影区四个角的附近，并且把第二光电探测传感器分别对应于每个第二照射点布置。

16.如权利要求15所述的表面位置调节单元，其特征在于从至少四个对应于第二照射点的第二光电探测传感器中选择要使用的第二光电探测传感器。

17.如权利要求15所述的表面位置调节单元，其特征在于当投影区被沿垂直于光轴的二维方向分成四个矩形区，并且每个矩形区被对角分成两个三角形区时，把每个第二照射点布置在位于两个三角形区域中外侧的区域内。

18.如权利要求14所述的表面位置调节单元，其特征在于第二光电探测传感器起跟踪传感器的作用，并且第二光电探测传感器的输出包括实际上是否有要探测的探测信号。

19.如权利要求14所述的表面位置调节单元，其特征在于在多个第一光电探测传感器中进行要使用的第一光电探测传感器的任意选择。

20.如权利要求14所述的表面位置调节单元，其特征在于当第二物体的表面处于投影光学系统最佳成象面的附近时，驱动单元利用第一光电探测传感器和第二光电探测传感器二者的输出。

21.一种曝光装置，包括：

一个曝光系统，该系统在掩模和基片处于稳定状态下，用投影光学系统把掩模上的图案转印到基片上，其中曝光系统有一个表面位置调节单元，它使得基片的表面与投影光学系统的最佳成象面重合，其中

所述表面位置调节单元包括：

照射系统，该系统通过利用投影光学系统从相对于基片倾斜的方向照射第一光束而在图案的投影区内形成多个第一照射点，并通过从倾斜方向向基片照射第二光束而在投影区的至少一个角附近形成第二照射点；

第一光电探测传感器，能够分别光电探测从每个第一照射点反射的光，并输出对应于基片表面相对预定基准面的偏移量的偏移信号，其中预定基准面与每个第一照射点处投影光学系统的光学方向有关；

第二光电探测传感器，能够光电探测从基片反射的第二光束；

一个保持基片的台面，该台面至少可以在光学方向被驱动；和

一个驱动单元，该单元根据第二光电探测传感器的输出在光轴方向驱动台面，从而在投影光学系统的最佳成象面附近布置基片的表面，并根据每个点处第一光电传感器的输出在光学方向驱动台面，从而使得基片的表面几乎与投影光学系统的最佳成象面重合。

22.如权利要求21所述的曝光装置，其特征在于至少在投影光学系统投影区的四个角附近分别形成一个第二照射点，并且分别对应于第二照射点布置第二光电探测传感器。

23.如权利要求21所述的曝光装置，其特征在于第二照射点形成在投影区多个角的附近，

驱动单元根据基片上对应于投影区的分区位置选择形成在多个角中至少一个角附近的第二照射点，并能够根据第二光电传感器对第二照射点处第二物体表面反射的光的光电探测结果驱动台面。

24.如权利要求21所述的曝光装置，其特征在于投影光学系统有足够大的象场，以致在掩模和基片稳定的状态下，基片上的分区可以一次拍摄曝光，分区是利用扫描曝光装置一次曝光的区域，而扫描曝光装置用于在利用掩模对基片进行曝光过程之前和之后对基片进行扫描曝光。

25.如权利要求24所述的曝光装置，其特征在于曝光装置还包括：一个控制系统，该系统整体控制曝光系统，并根据要转印的图案的最小线条宽度改变涉及曝光量的曝光系统的控制因子。

26.如权利要求21所述的曝光装置，其特征在于曝光装置还包括：一个控制系统，该系统整体控制曝光系统，并根据要转印的图案的最小线条宽度改变涉及曝光量的曝光系统的控制因子。

27.一种包括平版印刷过程的器件制造方法，其特征在于在平版印刷过程中利用如权利要求21所述的曝光装置进行曝光。

28.一种用在曝光装置中的掩模，该掩模包括：

一个掩模基片；和

一种预定的图案，该图案形成在掩模基片的一侧并包括电路图案和关于扫描曝光装置的掩模校准标记以及关于静态型曝光装置的掩模校准标记。

29.如权利要求28所述的掩模，其特征在于预定的图案还包括一种关于天线图象测量的图案。

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