JP2000252182A - 露光方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レチクルステージ側のマークを落射照明方式
で検出するマーク検出系を備えた場合に、露光工程のス
ループットを向上する。 【解決手段】 露光時に、レチクルステージ３５上のレ
チクル３を露光光の照明領域６３に対して走査すること
で、レチクル３のパターンがウエハ上に転写される。レ
チクルステージ３５上に基準プレート３１を配置し、基
準プレート３１上に底面が遮光部材３２Ｒ，３２Ｌで遮
光されている評価用マーク７０Ａ，７０Ｂを形成してお
き、ウエハ交換及びウエハアライメント動作と並行し
て、可動対物光学系２４Ｒ，２４Ｌを計測位置に移動し
てレチクルアライメント系６１Ｒ，６１Ｌで落射照明方
式で評価用マーク７０Ａ，７０Ｂを検出して合焦を行っ
ておく。その後、レチクルアライメント系６１Ｒ，６１
Ｌによってレチクルマーク６４Ａ，６４Ｂの位置を検出
してレチクルアライメントを実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、撮像素子（ＣＣＤ等）、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で、所定
のパターンを基板上に転写する際に使用される露光方法
及び露光装置に関し、特に落射照明方式でマスクステー
ジ側のマークの検出を行うマーク検出系を備えた露光装
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使用される
ステッパー等の一括露光型の投影露光装置、又はステッ
プ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の投影露光装
置においては、マスクとしてのレチクルのパターンを高
精度に基板としてのウエハ（又はガラスプレート等）上
に転写するために、投影光学系の結像特性を常に所定の
状態に維持しておく必要がある。そこで、従来は例えば
定期的にレチクルステージ上に所定の評価用マークの形
成されたテストレチクルを載置し、その評価用マークの
像をウエハステージ上に投影してその像の位置やコント
ラスト等を計測し、この計測結果に基づいて投影光学系
の結像特性を求め、このように求められた結像特性が所
定の状態になるように調整を行っていた。

【０００３】ところが、このようにテストレチクルを用
いる方法では、使用するテストレチクルによって評価用
マークの描画誤差等が微妙に異なるため、結像特性の測
定結果に誤差が残存する恐れがあった。このように残存
する誤差は僅かなものであるが、今後半導体素子等の集
積度が更に向上するにつれて、次第に問題になると考え
られる。そこで、このような描画誤差等の影響を軽減す
るために、特開平８−７８３１３号公報において、レチ
クルステージ上のレチクルが載置される領域の近傍に、
評価用マークの形成された基準プレートを固定してお
き、この基準プレートを用いて投影光学系の結像特性の
評価を行う方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
においては、レチクルステージ上の基準プレートを用い
て投影光学系の結像特性を計測していたため、例えば予
めその基準プレート上の評価用マークの位置関係を高精
度に計測して記憶しておくことによって、常に高精度に
結像特性の計測を行うことができるようになった。

【０００５】また、半導体素子等の更なる高集積化に対
応するためには、ステージ系の位置決め精度を高める必
要があり、このためには、例えば評価用マークの投影像
の計測機構をウエハステージの外部に設置して、ウエハ
ステージを小型化及び軽量化することが望ましい。そこ
で、その基準プレートの評価用マークを検出するための
センサとしては、レチクルステージの上方に配置された
落射照明方式のマーク検出系が使用されている。この場
合、一例として、ウエハステージ側にも所定の基準マー
クが形成された基準マーク部材を固定しておき、落射照
明されたその基準マークの像を投影光学系を介してレチ
クルステージ上の基準プレート上に投影し、この像と評
価用マークとの位置関係をそのマーク検出系を介して検
出することによって、投影光学系の結像特性を求めるこ
とができる。

【０００６】このような落射照明方式のマーク検出系で
は、レチクルのパターンをウエハ上に転写する際（露光
時）に、露光用の照明光（露光光）の光路からそのマー
ク検出系の先端部を待避させる必要がある。このように
待避させた先端部を再びその評価用マークの計測位置に
設置した際には、デフォーカス等の検出状態の変化が生
じている恐れがあるため、実際に評価用マークの検出を
行って検出状態の確認、及び調整を行うことが望まし
い。しかしながら、落射照明方式で単にそのような検出
状態の確認を行うと、ウエハステージ側に露光光が照射
されてしまい、ウエハ上のレジストが感光する恐れがあ
るため、その検出状態の確認中には、ウエハステージは
所定の待避位置に移動している必要があり、露光工程の
スループットが低下するという不都合があった。

【０００７】また、この落射照明方式のマーク検出系
は、レチクル上のアライメントマーク（レチクルマー
ク）の位置を検出するためのレチクルアライメント顕微
鏡としても兼用できる。ところが、レチクルアライメン
ト顕微鏡として使用する場合にも、その検出状態の確認
を行うためには、ウエハステージを待避させる必要があ
るため、露光工程のスループットが低下するという不都
合がある。

【０００８】更に、そのマーク検出系の先端部を待避で
きるように構成する場合、その先端部を計測位置に設置
する際の位置や角度の再現性が或る程度悪くとも、検出
精度が低下しないような構成が望ましい。本発明は斯か
る点に鑑み、ウエハステージ側とは独立にレチクルステ
ージ側でマーク検出系等の調整を行うことができ、露光
工程のスループットを向上できる露光方法を提供するこ
とを第１の目的とする。

【０００９】また、本発明は、最終的に所定の被検マー
クの検出を行う前に、予めマーク検出系等の調整を行っ
ておくことができる露光方法を提供することを第２の目
的とする。また、本発明は、レチクルステージ側のマー
クを落射照明方式で検出できると共に、露光光の光路か
ら待避可能に構成されたマーク検出系を備えた場合に、
露光工程のスループットを向上できる露光方法を提供す
ることを第３の目的とする。

【００１０】また、本発明は、そのような露光方法の少
なくとも一つを実施できる露光装置を提供することを第
４の目的とする。更に本発明は、そのような露光方法を
実施するために、レチクルステージ側のマークを検出で
きると共に、露光光の光路に出し入れした場合の位置ず
れ等の影響が軽減されたマーク検出系を備えた露光装置
を提供することを第５の目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の露光
方法は、マスクステージ（３５）側から所定のパターン
を基板ステージ（７）上に載置された基板（５）上に転
写する露光方法において、そのマスクステージ上に複数
のマーク（７０Ａ，６４Ａ）を形成しておき、この複数
のマークの一部のマーク（７０Ａ）を落射照明した際の
照明光がその基板ステージに達しないように遮光してお
くものである。

【００１２】斯かる本発明によれば、例えば落射照明方
式のマーク検出系（６１Ｒ）でその複数のマーク中の遮
光されていないマーク（６４Ａ）の検出を行う場合に
は、予めその遮光してあるマーク（７０Ａ）を検出し
て、検出状態（合焦状態等）の調整を行っておく。この
場合、照明光は遮光されるため、基板ステージ側では感
光材料の塗布された基板の交換やアライメント等の動作
を並行して実行することができる。その後、遮光されて
いないマーク（６４Ａ）の検出を行う際には検出状態の
調整は既に実行されているため、露光工程のスループッ
トが向上する。

【００１３】この場合、その基板ステージの近傍にその
基板上の位置合わせ用マークの位置を検出するアライメ
ントセンサ（６７）を配置し、その基板ステージ上にそ
の複数のマークに対応する第１の基準マーク（６５
Ａ）、及びそのアライメントセンサ用の第２の基準マー
ク（６６）を形成しておき、その遮光されているマーク
（７０Ａ）をそのマーク検出系で検出することによって
そのマーク検出系の合焦状態の調整を行った後、その複
数のマーク中の遮光されていないマーク（６４Ａ）とそ
の第１の基準マークとの位置ずれ量をそのマーク検出系
で検出すると共に、そのアライメントセンサによってそ
の第２の基準マークの位置を検出して、そのアライメン
トセンサのベースライン量を求めるようにしてもよい。

【００１４】この場合、そのアライメントセンサによっ
てその基板上の位置合わせ用マークの位置を検出してい
る際に、そのマーク検出系の合焦状態の調整を行ってお
くことによって、そのアライメントセンサのベースライ
ン計測時には合焦状態の調整動作を省くことができるた
め、スループットを向上できる。次に、本発明の第１の
露光装置は、マスクステージ（３５）と、基板（５）を
保持して位置決めする基板ステージ（７）とを備え、そ
のマスクステージ側から所定のパターン（３）をその基
板上に転写する露光装置において、そのマスクステージ
上に形成された複数のマーク（７０Ａ，６４Ａ）の位置
をそれぞれ落射照明方式で検出するマーク検出系（６１
Ｒ）と、その複数のマークの一部のマーク（７０Ａ）を
落射照明した際の照明光がその基板ステージに達しない
ように遮光する遮光部材（３２Ｒ）と、を有するもので
ある。斯かる露光装置によって、本発明の露光方法が実
施できる。

【００１５】この場合、その露光装置が走査露光型であ
る場合には、その遮光されるマーク（７０Ａ）をそのマ
スクステージ上で走査方向にずらして配置しておくこと
によって、そのマスクステージを走査方向に駆動するだ
けでそのマーク（７０Ａ）が検出できるため、特に新た
な駆動機構等を設ける必要が無い。この場合、そのマー
ク検出系は、露光用の照明光の光路に対して挿脱自在
で、被検マークに対向する可動光学系（２４Ｒ）を備
え、その基板ステージ上に形成され、そのマーク検出系
によってその位置が検出される基準マーク（６５Ａ）
と、その遮光部材によって遮光されたマークの位置をそ
のマーク検出系によって検出する際に、そのマーク検出
系の合焦状態の調整を行う合焦機構（２２Ｒｂ，８８
Ｒ）と、を設けることが望ましい。これによって、その
可動光学系を移動してデフォーカスが発生した場合で
も、オートフォーカス方式で合焦を行うことができる。

【００１６】また、その複数のマークは、マスク（３）
上に形成された第１のマーク（６４Ａ）と、そのマスク
ステージ上に形成されると共にその遮光部材によって遮
光される第２のマーク（７０Ａ）とを含む場合に、その
第１のマークの高さとその第２のマークの高さとのオフ
セットを記憶しておくことが望ましい。この場合、その
遮光されているマークを用いてそのマーク検出系の合焦
を行った後、そのオフセットに応じて合焦状態の補正を
行うことによって、合焦動作を行うことなくそのマスク
上のマークを合焦状態で検出することができる。

【００１７】また、本発明による第２の露光装置は、マ
スク（３）を保持して位置決めするマスクステージ（３
５）と、基板（５）を保持して位置決めする基板ステー
ジ（７）とを備え、そのマスクのパターンをその基板上
に転写する露光装置において、そのマスク上に形成され
たマーク（６４Ａ）の位置を検出する光学式のマーク検
出系（６１Ｒ）を備え、このマーク検出系は、露光用の
照明光の光路に対して挿脱自在に配置され、そのマーク
からの光を所定の光路に沿って導くために複数個の反射
面を有する可動光学系（２４Ｒ，２４ＲＡ〜２４ＲＣ）
を有するものである。

【００１８】斯かる第２の露光装置によれば、露光時に
はその可動光学系を露光光の光路から待避させて、例え
ばアライメント時にはその可動光学系を被検マーク上に
移動することによって、その被検マークを検出できる。
また、その可動光学系は複数個の反射面を有するため、
その可動光学系を計測位置に位置決めしたときの位置や
傾斜角等が或る程度変化しても、デフォーカス量等を小
さく抑えることができ、検出時間を短縮することができ
る。

【００１９】この場合、その可動光学系の位置、及び傾
斜角の少なくとも一方を検出するためのセンサ（４６
ａ，４６ｂ）を備えたときには、このセンサの検出結果
に応じて検出状態を調整することによって、短時間にか
つ高精度に被検マークの位置を検出することができる。
また、その可動光学系は、複数個の複数面反射部材を有
するとき、又は３面反射部材（コーナーキューブ等）を
有するときには、その可動光学系を計測位置に移動した
ときの位置や傾斜角の誤差の影響が更に軽減される。

【００２０】次に、本発明による第２の露光方法は、マ
スクステージ（３５）上に載置されたマスク（３）のパ
ターンを基板ステージ（７）上に載置された基板（５）
上に転写する露光方法において、そのマスクステージ上
のマスクとは異なる位置に形成されたマーク（７０Ａ）
を検出するための光がその基板ステージ上に達しないよ
うにしたものである。斯かる露光方法によれば、例えば
その基板ステージ側で基板交換やアライメント情報の検
出動作等を行うのと並行して、そのマスクステージ側で
はそのマーク（７０Ａ）を用いて例えばマーク検出系等
の検出状態の調整を行うことができ、露光工程のスルー
プットが向上する。

【００２１】また、本発明による第３の露光装置は、マ
スク（３）のパターンを基板（５）上に転写する露光装
置において、そのマスクを保持するマスクステージ（３
５）と、そのマスクステージに保持されたマスクに形成
されたマーク（６４Ａ）を検出するためのマーク検出系
（６１Ｒ）と、そのマスクステージ上のマスクとは別に
形成された基準部材（３１）と、を備え、この基準部材
を使ってそのマーク検出系の調整を行うものである。斯
かる露光装置によって、その第２の露光方法を実施でき
る。

【００２２】この場合、そのマーク検出系の調整は、一
例としてそのマスクに形成されたマークを検出するとき
のそのマーク検出系の検出状態（合焦状態等）の調整を
含むものである。また、そのマスクステージに保持され
たそのマスクのマーク形成面とその基準部材のマーク形
成面との位置関係を記憶する記憶手段（８５）を更に有
し、そのマーク検出系の調整は、その記憶された位置関
係を考慮して行われることが望ましい。この場合、その
基準部材のマーク形成面を用いてそのマーク検出系の合
焦状態の調整を行った後、その記憶されている位置関係
を用いてその合焦状態の調整を行うことによって、その
マスク上のマークを検出する際には、合焦動作を行う必
要がないと共に、合焦精度が向上する。

【００２３】次に、本発明による第３の露光方法は、マ
スクステージ（３５）に保持されたマスク（３）のパタ
ーンを基板（５）上に転写する露光方法において、その
マスクステージに保持されたマスクのマーク形成面とそ
のマスクステージ上のそのマスクとは別に形成された基
準部材（３１）のマーク形成面との位置関係を計測する
ものである。斯かる本発明によれば、その基準部材を用
いて例えばマーク検出系の調整を行った後、その位置関
係を用いてその調整結果を補正することによって、その
マスク上の被検マークの検出を行う前に予めそのマーク
検出系の調整を行っておくことができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
につき図面を参照して説明する。本例は、走査露光型と
してのステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置
で露光を行う場合に本発明を適用したものである。図１
は、本例の投影露光装置を示す一部を切り欠いた正面図
であり、この図１において、露光時には露光光源系１か
ら露光用の照明光（露光光）ＩＬが射出され、射出され
た露光光ＩＬは照明系２を経てレチクル３のパターン形
成面（下面）の細長い長方形の照明領域６３（図３参
照）を均一な照度分布で照明する。露光光源系１は、露
光光源、光量可変部及び光束整形部等から構成されてお
り、露光光源としては、ＫｒＦ（発振波長２４８ｎ
ｍ）、ＡｒＦ（発振波長１９３ｎｍ）若しくはＦ₂ レー
ザ（発振波長１５７ｎｍ）等のエキシマレーザ光源、固
体レーザ光源、ＹＡＧレーザの高調波発生装置又は水銀
ランプ等が使用できる。照明系２は、フライアイレンズ
等のオプティカル・インテグレータ（ホモジナイザ
ー）、開口絞り（σ絞り）、リレー光学系、視野絞り
（レチクルブラインド）及びコンデンサレンズ系等から
構成されており、その視野絞りによってレチクル３上の
照明領域６３の形状が規定されている。

【００２５】図１において、露光時には、投影光学系４
の露光領域に基板としてのフォトレジストが塗布された
ウエハ（wafer)５が移動する。そして、露光光ＩＬのも
とでレチクル３の照明領域内のパターンが、投影光学系
４を介して投影倍率β（βは１／４，１／５等）で縮小
されてウエハ５上に投影される。ウエハ５は、例えば半
導体（シリコン等）又はＳＯＩ(silicon on insulator)
等の円板状の基板である。以下、投影光学系４の光軸Ａ
Ｘに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面（本例では水
平面）内で図１の紙面に平行にＸ軸を、図１の紙面に垂
直にＹ軸を取って説明する。この場合、レチクル３上の
照明領域６３はＸ方向に細長い長方形であり、露光時に
は後述のステージ系によってレチクル３とウエハ５とは
投影倍率βを速度比としてＹ方向（走査方向）に同期し
て走査され、これによってレチクル３のパターン領域の
パターンがウエハ５上の各ショット領域に逐次転写され
る。

【００２６】次に、図２は、図１の投影露光装置を−Ｘ
方向に見た一部を切り欠いた側面図（ただし、レチクル
ステージの位置は異なっている）、図３は、図２のレチ
クルステージ等を示す要部の平面図、図１１は本例の投
影露光装置の制御系を示すブロック図であり、図１〜図
３、図１１を参照して本例の投影露光装置の機構につき
説明する。

【００２７】図１において、ベース部材１０上に４箇所
の防振台１２を介して平板状の支持部材１３が設置さ
れ、支持部材１３の中央部の開口に投影光学系４が設置
されている。防振台１２は、それぞれエアパッド及び制
振用の電磁アクチュエータを備えた能動型の防振台であ
り、例えば支持部材１３には複数の加速度センサが設け
られ、これらの加速度センサの検出値に応じてそれらの
電磁アクチュエータを駆動することによって、床からベ
ース部材１０を介して支持部材１３、ひいては露光本体
部に伝わる振動、及び露光本体部のステージ駆動等によ
って発生する振動がそれぞれ迅速に減衰するように構成
されている。

【００２８】また、支持部材１３の底面に投影光学系４
の下部を囲むように、例えば４本の第１コラム１１（又
はＵ字型の１対のコラム等）を介して平板状のウエハベ
ース９が吊り下げられている。振動が無い状態では、ウ
エハベース９の上面は水平面（ＸＹ平面）に平行であ
り、ウエハベース９上にエアベアリングを介してＸ方
向、Ｙ方向に移動自在にウエハフレーム８が載置され、
ウエハフレーム８上にエアベアリングを介してＸ方向、
Ｙ方向に移動自在にウエハステージ７が載置され、ウエ
ハステージ７上に不図示のウエハホルダを介してウエハ
５が吸着保持されている。ウエハステージ７は、ウエハ
フレーム８上を例えばリニアモータによってＸ方向、Ｙ
方向に駆動される。本例では、ウエハステージ７の重量
に対してウエハフレーム８の重量は９倍以上に設定され
ており、ウエハステージ７を所定方向に加速度αＷ１で
駆動すると、この駆動反力によってウエハフレーム８が
逆方向にαＷ１／９以下の加速度で移動するため、ウエ
ハステージ７及びウエハフレーム８を含むステージ系の
重心位置が変化しない。このため、走査露光時の振動が
殆ど発生しない利点がある。また、ウエハフレーム８の
移動量は少ないため、ウエハベース９を小型化でき、投
影露光装置を全体として小型化することができる。

【００２９】ウエハステージ７には、ウエハ５のフォー
カス位置（Ｚ方向の位置）、及び傾斜角を制御するＺチ
ルト機構も組み込まれている。また、ウエハステージ５
の直交する２つの側面は移動鏡としてのＸ軸にほぼ垂直
な鏡面２９Ｘ、及びＹ軸にほぼ垂直な鏡面２９Ｙ（図２
参照）に加工されており、これらの鏡面２９Ｘ，２９Ｙ
にほぼ垂直にそれぞれ干渉計本体部１８Ｘ，１８Ｙから
レーザビームよりなる計測ビームが照射されている。ま
た、鏡面２９Ｘ及び２９Ｙに対応して投影光学系４の側
面下部にそれぞれ参照鏡１６Ｘ及び１６Ｙが固定されて
おり、参照鏡１６Ｘ，１６Ｙには干渉計本体部１８Ｘ，
１８Ｙからのレーザビームよりなる参照ビームが送受光
ユニット１７Ｘ，１７Ｙを介して照射されている。そし
て、Ｘ軸の干渉計本体部１８Ｘは、参照鏡１６Ｘを基準
としてウエハステージ７のＸ座標を検出し、Ｙ軸の干渉
計本体部１８Ｙは、参照鏡１６Ｙを基準としてウエハス
テージ７のＹ座標を検出する。

【００３０】干渉計本体部１８Ｘ及び１８Ｙからの計測
ビームは、実際には水平方向及びＺ方向に離れて配置さ
れた３軸の計測ビームより構成され、これらの各軸の計
測ビーム毎にそれぞれＸ座標又はＹ座標が計測されてお
り、これらの計測値は図１１のステージ制御系８２及び
装置全体の動作を統轄制御する主制御系９１に供給され
る。ステージ制御系８２は、それらの計測値を演算処理
することによって、ウエハステージ７のＸ座標、Ｙ座標
と共に、ウエハステージ７のヨーイング（Ｚ軸の回りの
回転角）、ピッチング（Ｘ軸の回りの回転角）、及びロ
ーリング（Ｙ軸の回りの回転角）を求める。また、それ
らの計測ビームの光軸はほぼ光軸ＡＸを通過しているた
め、ウエハステージ７のヨーイングによるアッベ誤差は
生じにくいが、鏡面２９Ｘ，２９Ｙとウエハ５の表面と
はＺ方向の位置がずれているため、ウエハステージ７の
ローリング及びピッチングによってＸ座標、Ｙ座標の計
測値に僅かではあるがアッベ誤差が混入する。そこで、
ステージ制御系８２は、計測されるローリング及びピッ
チングに基づいてウエハステージ７のＸ座標、Ｙ座標を
補正し、補正後の座標に基づいてリニアモータ等のウエ
ハステージ駆動部８３を介してウエハステージ７の動作
を制御する。

【００３１】図１、図２に戻り、支持部材１３の底面に
投影光学系４の側面に近接して、光学式で斜入射方式の
オートフォーカスセンサ（図示省略）と、オフ・アクシ
ス方式で例えば画像処理方式のアライメントセンサ６７
とが設置されている。そのオートフォーカスセンサで計
測されるウエハ５上の複数点のフォーカス位置に基づい
て、オートフォーカス方式及びオートレベリング方式で
ウエハステージ７内のＺチルト機構を駆動することによ
って、露光中でもウエハ５上の露光領域は投影光学系４
の像面に合焦されている。

【００３２】また、アライメントセンサ６７は、ウエハ
５上のウエハマークに照明光を照射し、そのマークの像
を撮像して得られる画像信号を図１１のアライメント信
号処理系８７に供給する。アライメント信号処理系８７
は、その画像信号に基づいてそのウエハマークの位置検
出を行い、この位置検出結果より例えばエンハスト・グ
ローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式でウエハ５上の
各ショット領域の配列座標を算出する。更に、ウエハス
テージ７上でウエハ５の近傍に、ウエハ５の表面と同じ
高さの表面を持つ基準マーク部材６が固定され、基準マ
ーク部材６上にレチクルアライメント用のＸ方向に所定
間隔で配列された１対の２次元の基準マーク６５Ａ，６
５Ｂ、及びこれらの基準マーク６５Ａ，６５Ｂの中心か
らＹ方向に所定間隔で配列された２次元の基準マーク６
６が形成されている。

【００３３】後述のように基準マーク６５Ａ，６５Ｂと
対応するレチクルステージ側のマークとを合わせた状態
で、アライメントセンサ６７によって基準マーク６６の
検出中心からの位置ずれ量を計測することによって、ア
ライメントセンサ６７の検出中心とレチクル３のパター
ン像の中心（露光中心）との間隔であるベースライン量
を求めることができ、ウエハ５上の各ショット領域の配
列座標をそのベースライン量で補正した座標に基づいて
ウエハステージ７を駆動することで、高精度にアライメ
ントが行われる。

【００３４】次に、図１において、支持部材１３の上面
には投影光学系４を囲むように配置された例えば４本の
第２コラム１４を介して平板状のレチクルベース１５が
設置されている。振動の無い状態ではレチクルベース１
５の上面も水平面に平行であり、その上面にエアベアリ
ング部２８ａを介して、かつＹ軸に沿って配置されたガ
イド（図示省略）に沿ってＹ方向に摺動自在に粗動ステ
ージ２８が載置され、粗動ステージ２８内に入れ子構造
（図３参照）で微動ステージとしてのレチクルステージ
３５が配置され、レチクルステージ３５上にレチクル３
が吸着保持されている。レチクルステージ３５もエアベ
アリング部３５ａを介してレチクルベース１５上に２次
元的に摺動自在に載置されている。

【００３５】また、粗動ステージ２８のＸ方向の両端部
に固定されてそれぞれ永久磁石を含む可動子２７Ｒ，２
７Ｌと、レチクルベース１５上に固定されたスライダ２
５Ｒ，２５Ｌに沿ってＹ方向に摺動自在に配置されてそ
れぞれコイルよりなる固定子を含むレチクルフレーム２
６Ｒ，２６ＬとからＹ軸の１対のリニアモータ６２Ｒ，
６２Ｌが構成され、これらのリニアモータ６２Ｒ，６２
Ｌによって粗動ステージ２８はＹ方向に駆動される。ま
た、図３に示すようにレチクルステージ３５は、粗動ス
テージ２８に対してＸ方向には例えばローレンツ力を用
いるアクチュエータ６８によって非接触に駆動され、Ｙ
方向には例えば電磁力を用いるいわゆるＥＩコア方式の
アクチュエータ３３Ａ〜３３Ｄ（これらをまとめて「ア
クチュエータ３３」と呼ぶ）によって非接触に駆動され
る。この際に、複数のアクチュエータ３３Ａ〜３３Ｄの
駆動量を制御することで、レチクルステージ３５を微小
回転させることも可能である。

【００３６】この場合も、レチクルステージ３５及び粗
動ステージ２８を合わせたステージ系の重量に対してレ
チクルフレーム２６Ｒ，２６Ｌの重量は９倍以上に設定
されており、粗動ステージ２８（レチクルステージ３５
も同時に移動する）をＹ方向に加速度αＲ１で駆動する
と、この駆動反力によってレチクルフレーム２６Ｒ，２
６Ｌが逆方向にαＲ１／９以下の加速度で移動するた
め、粗動ステージ２８、レチクルステージ３５及びレチ
クルフレーム２６Ｒ，２６Ｌを含むステージ系の重心位
置が変化しない。このため、走査露光時の振動が殆ど発
生しないと共に、レチクルフレーム２６Ｒ，２６Ｌの移
動量も少ない。

【００３７】図１に戻り、レチクルステージ３５の−Ｘ
方向の側面にＹ方向に沿って細長い移動鏡３０Ｘが固定
され、コラム１４に固定された干渉計本体部２０Ｘから
射出された計測ビームが、送受光ユニット１９Ｘを介し
てＸ軸に沿って移動鏡３０Ｘに照射されている。また、
投影光学系４の側面上部にＸ軸の参照鏡２１Ｘ、及びＹ
軸の参照鏡２１Ｙが固定され、干渉計本体部２０Ｘから
射出された参照ビームが参照鏡２１Ｘに照射されてお
り、干渉計本体部２０Ｘは、参照鏡２１Ｘを基準として
レチクルステージ３５のＸ座標を検出する。なお、移動
鏡３０Ｘを使用する代わりに、レチクルステージ３５の
側面を鏡面加工してもよい。

【００３８】図２に示すように、レチクルステージ３５
の−Ｙ方向の側面にコーナーキューブ型の移動鏡３０Ｙ
が固定され、コラム１４に固定された干渉計本体部２０
Ｙから射出された計測ビームが、送受光ユニット１９
Ｙ、及び粗動ステージ２８の開口部を介してＹ軸に沿っ
て移動鏡３０Ｙに照射されている。そして、干渉計本体
部２０Ｙからの参照ビームが参照鏡２１Ｙに照射され、
干渉計本体部２０Ｙは、参照鏡２１Ｙを基準としてレチ
クルステージ３５のＹ座標を検出する。干渉計本体部２
１Ｘ及び２１Ｙからの計測ビームは、実際には水平方向
及びＺ方向に離れて配置された３軸の計測ビームより構
成され、これらの各軸の計測ビーム毎にそれぞれＸ座標
又はＹ座標が計測されており、これらの計測値も図１１
のステージ制御系８２及び主制御系９１に供給される。
ステージ制御系８２は、それらの計測値を演算処理する
ことによって、レチクルステージ３５のＸ座標、Ｙ座標
と共に、レチクルステージ３５のヨーイング、ピッチン
グ及びローリングを求める。

【００３９】ただし、図３より分かるように、それらの
計測ビームの光軸はほぼ光軸ＡＸを通過していると共
に、図１、図２より分かるように、それらの計測ビーム
の光軸はレチクル３のパターン面とほぼ同じ高さに配置
されているため、レチクルステージ３５のヨーイング、
ピッチング及びローリングによるアッベ誤差は殆ど生じ
ない。そこで、ステージ制御系８２は、計測されるウエ
ハステージ７のＸ座標、Ｙ座標及びヨーイングに基づい
て、レチクルステージ駆動部８４（リニアモータ６２
Ｒ，６２Ｌ及びアクチュエータ３３，６８よりなる）を
介して粗動ステージ２８及びレチクルステージ３５の動
作を制御する。走査露光時には、リニアモータ６２Ｒ，
６２Ｌを介して粗動ステージ２８がＹ方向に一定速度で
駆動され、ウエハステージ７とレチクルステージ３５と
の同期誤差を低減させるように、粗動ステージ２８に対
してレチクルステージ３５が２次元的に駆動される。ま
た、レチクルステージ３５のピッチング及びローリング
よりリニアモータ６２Ｒ，６２Ｌ及びアクチュエータ３
３，６８の動作状態がモニタされる。

【００４０】また、図１において、レチクルベース１５
上にレチクルフレーム２６Ｒ，２６Ｌを囲むように設置
された第３コラム（図示省略）を介して照明系２が固定
され、露光光源系１は、別の不図示の支持機構に支持さ
れている。本例では、ウエハベース９、ウエハフレーム
８、ウエハステージ７、第１コラム１１、支持部材１
３、投影光学系４、第２コラム１４、レチクルベース１
５、粗動ステージ２８、レチクルステージ３５、及びリ
ニアモータ６２Ｒ，６２Ｌ等から露光本体部が構成され
ている。コラム１１，１４を用いることによって、露光
本体部は階層構造となっている。また、露光本体部は全
体として支持部材１３に固定されているため、露光本体
部がＺ方向に振動する際には、投影光学系４とレチクル
３のパターン形成面とウエハ５の表面とは同時に同じ量
だけＺ方向に振動し、レチクル３とウエハ５との共役関
係が崩れることは無い。

【００４１】次に、レチクルステージ側のアライメント
系につき詳細に説明する。図１において、レチクルステ
ージ３５の上方にＸ方向に対向するように１対のレチク
ルアライメント系６１Ｒ，６１Ｌが配置されている。右
側のレチクルアライメント系６１Ｒは、レチクルベース
１５上に固定されて２次元ＣＣＤ型等の撮像素子２２Ｒ
ａを含むアライメント光学系２２Ｒと、このアライメン
ト光学系２２Ｒに固定されて所定のレンズ系を含む固定
光学系２３Ｒと、露光光ＩＬの光路から随時待避できる
ようにＸ方向に移動自在に配置された可動対物光学系２
４Ｒとから構成されている。可動対物光学系２４Ｒは、
対物レンズ及び落射照明用のミラーを備えている。アラ
イメント光学系２２Ｒには、不図示の光ガイドを介して
露光光源系１内で露光光ＩＬから分岐された照明光、即
ち露光光ＩＬと同じ波長の照明光ＡＲが導かれており、
この照明光ＡＲを用いて落射照明方式で被検マークの照
明が行われる。

【００４２】また、レチクル３のパターン面には、図３
に示すように、パターン領域６９をＸ方向に挟むように
１対のレチクルマーク６４Ａ，６４Ｂが形成されてい
る。実際には、Ｙ方向に所定間隔で複数対のレチクルマ
ークが形成されており、レチクルマーク６４Ａ，６４Ｂ
はＸ方向に所定ピッチのライン・アンド・スペースパタ
ーン（以下「Ｌ／Ｓパターン」という）と、Ｙ方向に所
定ピッチのＬ／Ｓパターンとを組み合わせたマークであ
る。そして、図１の基準マーク部材６上の基準マーク６
５Ａ，６５Ｂは、そのレチクル３上への投影像が、レチ
クルマーク６４Ａ，６４Ｂを囲むような大きさの枠状に
配列されたＬ／Ｓパターンより形成されている。

【００４３】図１において、レチクルアライメント時に
は、基準マーク部材６上の基準マーク６５Ａ，６５Ｂの
中心が光軸ＡＸにほぼ合致するようにウエハステージ７
を位置決めした後、基準マーク６５Ａ，６５Ｂの投影光
学系４による像にレチクルマーク６４Ａ，６４Ｂがほぼ
合致するようにレチクルステージ３５を位置決めする。
この状態で、レチクルアライメント系６１Ｒ，６１Ｌの
可動対物光学系２４Ｒ，２４Ｌをそれぞれレチクルマー
ク６４Ａ，６４Ｂ上に移動する。この際に図１１のスラ
イド機構８６Ｒ，８６Ｌが使用される。そして、右側の
レチクルアライメント系６１Ｒにおいて、アライメント
光学系２２Ｒ内の露光光ＩＬと同じ波長の照明光ＡＲ
は、例えばハーフミラーで反射された後、所定のレンズ
系を介して固定光学系２３Ｒ側に導かれ、固定光学系２
３Ｒを通過した照明光ＡＲは可動対物光学系２４Ｒ内の
対物レンズを経てミラーによって下方に折り曲げられて
レチクルマーク６４Ａを落射照明する。この際に、照明
光ＡＲは露光光ＩＬと同じ波長であるため、レチクルマ
ーク６４Ａの周囲を透過した照明光ＡＲは、投影光学系
４を介して基準マーク６５Ａ上に照射され、基準マーク
６５Ａで反射された照明光ＡＲは、投影光学系４を介し
てレチクルマーク６４Ａの近傍に基準マーク６５Ａの像
を形成する。

【００４４】そして、基準マーク６５Ａで反射されてレ
チクル３を透過した照明光、及びレチクルマーク６４Ａ
で直接反射された照明光は、可動対物光学系２４Ｒ、固
定光学系２３Ｒを介してアライメント光学系２２Ｒに戻
り、アライメント光学系２２Ｒ内でレンズ系及びハーフ
ミラーを経て、結像レンズ２２Ｒｂを介して撮像素子２
２Ｒａの撮像面にレチクルマーク６４Ａ及び基準マーク
６５Ａの像を形成し、撮像素子２２Ｒａの画像信号が図
１１のマーク検出系制御系８５に供給される。即ち、合
焦状態では、撮像素子２２Ｒａの撮像面と、レチクル３
のパターン面と、基準マーク部材６の表面とは互いに共
役であり、マーク検出系制御系８５は、その画像信号を
処理して、基準マーク６５Ａの像に対するレチクルマー
ク６４Ａの像のＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量（ΔＸＲ
１，ΔＹＲ１）を検出する。

【００４５】この際に、可動対物光学系２４Ｒ，２４Ｌ
は、例えばレチクルマーク６４Ａ，６４Ｂ（被検マー
ク）の像の中心が撮像素子２２Ｒａ，２２Ｌａの撮像面
の中心にできるだけ近付くように、図１１のスライド機
構８６Ｒ，８６ＬによってＸ方向に位置決めされる。た
だし、可動対物光学系２４ＲのＸ方向への位置決めの再
現性等によっては、その撮像面とレチクル３のパターン
面に対する共役面との間に許容値以上のデフォーカスが
発生する恐れがある。そこで、マーク検出系制御系８５
では、オートフォーカス方式で合焦を行うために、一例
としてその画像信号を処理して基準マーク６５Ａ及びレ
チクルマーク６４Ａの像のコントラストを求める。ま
た、基準マーク６５Ａのレチクル３上への像、及びレチ
クルマーク６４Ａを構成するパターンの線幅は、それぞ
れレチクルアライメント系６１Ｒ内の光学系の解像限界
程度の線幅であり、デフォーカスが生じるとその撮像面
上での像のコントラストが大きく低下するように構成さ
れている。そこで、マーク検出系制御系８５では、それ
らの像のコントラストが所定の許容範囲内に収まるよう
に、図１１に示す駆動機構８８Ｒを介して結像レンズ２
２Ｒｂの光軸方向の位置を調整する。これによって、合
焦状態で高精度に両マークの像の位置ずれ量を検出する
ことができる。なお、実際にレチクルアライメントを行
う場合には、後述のように合焦動作はレチクルマーク６
４Ａとは別のマークを用いて行われるため、その合焦動
作によってスループットが低下することはない。

【００４６】なお、合焦を行うために、図１のアライメ
ント光学系２２Ｒにおいて、撮像素子２２Ｒａ自体を駆
動してもよい。更に、撮像素子２２Ｒａの前方に設けた
ビームスプリッタで反射光の一部を分岐し、分岐された
光束を更にプリズムによって光軸を中心として２分割
し、分割されたテレセントリック性の崩れた２つの光束
をそれぞれ異なる撮像素子上に結像させるようにしても
よい。これら２つの撮像素子の画像信号から求められる
マーク像の横ずれ量の差分が最も小さくなるように結像
レンズ２２Ｒｂを位置決めすることによっても、オート
フォーカス方式で合焦を行うことができる。

【００４７】同様に、図１において、右側のレチクルア
ライメント系６１Ｒと対称に左側のレチクルアライメン
ト系６１Ｌも、露光光ＩＬから分岐された照明光ＡＬを
使用して落射照明を行うと共に、アライメント光学系２
２Ｌ、固定光学系２３Ｌ及び可動対物光学系２４Ｌから
構成されている。そして、アライメント光学系２２Ｌ内
の撮像素子２２Ｌａの画像信号が図１１のマーク検出系
制御系８５に供給され、駆動機構８８Ｌを介してアライ
メント光学系２２Ｌ内の結像レンズ２２Ｌｂの位置を調
整して、その画像信号を処理することによって、オート
フォーカス方式で基準マーク６５Ｂの像に対するレチク
ルマーク６４Ｂの像のＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量
（ΔＸＲ２，ΔＹＲ２）を検出することができる。これ
らの位置ずれ量（ΔＸＲ１，ΔＹＲ１）及び（ΔＸＲ
２，ΔＹＲ２）は図１１の主制御系９１に供給され、主
制御系９１は、例えばそれらの位置ずれ量が対称に最も
小さくなるように、ステージ制御系８２を介してレチク
ルステージ３５の位置を調整する。これによって、レチ
クル３がウエハステージ７側の座標系に対して高精度に
位置合わせされたことになってレチクルアライメントが
完了する。この後、可動対物光学系２４Ｒ，２４Ｌは、
露光光ＩＬの光路外に待避する。

【００４８】このように本例では、落射照明方式のレチ
クルアライメント系６１Ｒ，６１Ｌが使用されているた
め、ウエハステージ７の基準マーク部材６の内部に照明
光学系や検出光学系を設ける必要がない。従って、ウエ
ハステージ７を小型化して、ウエハステージ７を高速、
かつ高精度に位置決めすることができる。上記のレチク
ルアライメントは、レチクルを交換した際の他に、例え
ばウエハ交換時にウエハ側のアライメントセンサ６７の
ベースライン量の計測（ベースラインチェック）を行う
際にも実施される。レチクルアライメントを行うため
に、レチクルアライメント系６１Ｒ，６１Ｌの先端部の
可動対物光学系２４Ｒ，２４Ｌを計測位置に位置決めし
たときには、上記のように合焦動作を行う必要がある
が、この際に実際にレチクルマーク６４Ａ，６４Ｂを観
察していると、露光光ＩＬと同じ波長の照明光ＡＲ，Ａ
Ｌが投影光学系４を介してウエハステージ７側に照射さ
れるため、ウエハ５を投影光学系４の露光領域外に待避
させる必要がある。このような待避動作を避けて露光工
程のスループットを向上させるために、本例では図２に
示すように、レチクルステージ３５上でレチクル３に対
して走査方向（Ｙ方向）に外れた位置に基準プレート３
１を固定し、レチクル３のパターン面と基準プレート３
１のパターン面（下面）とを設計上で同じ高さに設定し
ている。ただし、実際には製造誤差や、レチクル３の撓
み等による高さのオフセットがあるため、後述のように
予めそのオフセット、又はこのオフセットに対応する物
理量を計測しておく。更に、基準プレート３１のパター
ン面に評価用マークを形成し、この評価用マークの底面
側に遮光部材（図２では遮光部材３２Ｌだけが現れてい
る）を配置している。即ち、その遮光部材は、露光光Ｉ
Ｌを透過しない金属板等から形成されており、レチクル
ステージ３５中の基準プレート３１の底面側に設けられ
た開口の内部に配置されている。

【００４９】基準プレート３１は、露光光ＩＬに対して
透過性の材料から形成されている。その透過性の材料と
しては、露光光ＩＬの波長が１６０ｎｍ程度までである
（ＫｒＦ又はＡｒＦのエキシマレーザ光等）ときには合
成石英ガラス（ＳｉＯ₂)が使用でき、露光光ＩＬの波長
が１５０ｎｍ程度までである（Ｆ₂ レーザ光等）ときに
はフッ素をドープした石英ガラス又は蛍石（ＣａＦ₂)が
使用でき、露光光ＩＬの波長が更に短波長であるときに
は蛍石又はフッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂)等が使用でき
る。

【００５０】また、図３に示すように、基準プレート３
１のパターン面には、Ｘ方向にレチクルマーク６４Ａ，
６４Ｂの設計上の間隔と同じ間隔となるように１対の第
１の評価用マーク７０Ａ，７０Ｂ、及び１対の第２の評
価用マーク７１Ａ，７１Ｂが形成され、第１の評価用マ
ーク７０Ａ，７０Ｂの底面に遮光部材３２Ｒ，３２Ｌが
設置されている。評価用マーク７０Ａ，７０Ｂ，７１
Ａ，７１Ｂの形状はレチクルマーク６４Ａ，６４Ｂの形
状と同じであり、評価用マーク７０Ａ，７１ＡのＸ方向
の位置は、レチクルマーク６４ＡのＸ方向の設計上の位
置と同じ位置である。この場合、レチクルアライメント
系６１Ｒ，６１Ｌの可動対物光学系２４Ｒ，２４Ｌの観
察視野６１Ｒａ，６１Ｌａの中心を評価用マーク７０
Ａ，７０Ｂの中心に合わせたときに、可動対物光学系２
４Ｒ，２４Ｌから照射される照明光の照明領域は、それ
ぞれ遮光部材３２Ｒ，３２Ｌの外部にはみ出ないように
設定されている。即ち、レチクルアライメント系６１
Ｒ，６１Ｌによって評価用マーク７０Ａ，７０Ｂの位置
を検出する際の照明光は、遮光部材３２Ｒ，３２Ｌによ
って遮られてウエハステージ７側には達しないように構
成されている。

【００５１】そして、レチクルマーク６４Ａ，６４Ｂに
対する合焦動作を省略するために、予め例えば投影露光
装置の稼働開始時に、図２に示すように、レチクルアラ
イメント系６１Ｒ，６１Ｌの観察視野の中心付近に基準
プレート３１の評価用マーク７０Ａ，７０Ｂを移動し
て、図１のアライメント光学系２２Ｒ，２２Ｌ内の結像
レンズ２２Ｒｂ，２２Ｌｂの位置を合焦位置ＺＲ１，Ｚ
Ｌ１に移動して、この合焦位置ＺＲ１，ＺＬ１をマーク
検出系制御系８５内に記憶する。次に、図１に示すよう
に、レチクルアライメント系６１Ｒ，６１Ｌの観察視野
の中心付近にレチクル３のレチクルマーク６４Ａ，６４
Ｂを移動して、同様に結像レンズ２２Ｒａ，２２Ｌａを
合焦位置ＺＲ２，ＺＬ２に移動して、上記の合焦位置に
対する差分（ＺＲ２−ＺＲ１），（ＺＬ２−ＺＬ１）を
求め、これらの差分をオフセットΔＺＲ，ΔＺＬとして
マーク検出系制御系８５内に記憶しておく。この後は、
デフォーカス量と結像レンズ２２Ｒｂ，２２Ｌｂの駆動
量とがほぼ線形であると仮定すると、その記憶してある
オフセットΔＺＲ，ΔＺＬを用いて、レチクルマーク６
４Ａ，６４Ｂの位置を検出する際の合焦を行うことがで
きる。なお、オフセットΔＺＲ，ΔＺＬが許容範囲内で
あるときには、必ずしもオフセット補正を行う必要はな
い。即ち、オフセットΔＺＲ，ΔＺＬを０，０として記
憶しておいてもよい。

【００５２】また、このように結像レンズ２２Ｒｂ，２
２Ｌｂの合焦位置のオフセットを求めて記憶しておく以
外に、実際にレチクルアライメント系６１Ｒ，６１Ｌの
観察視野内での評価用マーク７０Ａ，７０ＢのＺ方向の
位置と、レチクルマーク６４Ａ，６４ＢのＺ方向の位置
との差分δＺＲ，δＺＬを求めておいてもよい。この場
合、その差分δＺＲ，δＺＬによって発生するデフォー
カス量を補正するための結像レンズ２２Ｒｂ，２２Ｌｂ
の駆動量を求めるための係数ｋＲ１，ｋＬ１を予め求め
て記憶しておくことによって、その差分δＺＲ，δＺＬ
を上記のオフセットΔＺＲ，ΔＺＬに換算することがで
きる。即ち、ΔＺＲ＝ｋＲ１・δＺＲ，ΔＺＬ＝ｋＬ１
・δＺＬが近似的に成立するため、被検マークのＺ方向
の位置の差分を求めておくことと、結像レンズ２２Ｒ
ｂ，２２Ｌｂの合焦位置の差分を求めておくこととは等
価である。

【００５３】なお、遮光部材３２Ｒ，３２Ｌを独立して
設ける代わりに、レチクルステージ３５中で基準プレー
ト３１が設置されている領域の底部の開口の一部に凸部
を設けてもよい。また、遮光部材３２Ｒ，３２Ｌを固定
して設けるのではなく、遮光部材３２Ｒ，３２Ｌを可動
式として、レチクルアライメント系６１Ｒ，６１Ｌから
の照明光ＡＲ，ＡＬによって評価用マーク７０Ａ，７０
Ｂの位置を検出する際に、投影光学系４の露光領域にウ
エハ５の少なくとも一部がかかっているときに、遮光部
材３２Ｒ，３２Ｌによって照明光ＡＲ，ＡＬを遮光する
ようにしてもよい。

【００５４】本例の投影露光装置においては、ウエハア
ライメント、走査露光、及びウエハ交換を繰り返して１
ロットのウエハに対して順次レチクルのパターンを転写
する露光工程の間に、インターバル的にレチクルアライ
メント（アライメントセンサ６７のベースラインチェッ
クを含む）が実行される。そこで、図３〜図６を参照し
てそのレチクルアライメント動作の一例につき説明す
る。

【００５５】まず、図３は、走査露光動作時のレチクル
ステージ３５等を示す平面図であり、この図３におい
て、主にリニアモータ６２Ｒ，６２Ｌ介して粗動ステー
ジ２８及びレチクルステージ３５を駆動して、点線で囲
まれた露光光の照明領域６３に対してレチクル３を＋Ｙ
方向、又は−Ｙ方向に走査するのに同期して、図１のウ
エハ５を投影光学系４の露光領域に対して−Ｙ方向、又
は＋Ｙ方向に走査することによって、ウエハ５上の各シ
ョット領域に逐次レチクルＲのパターンの像が転写され
る。この際に、照明領域６３に照射される露光光を遮ら
ないように、レチクルアライメント系６１Ｒ，６１Ｌの
先端部の可動対物光学系２４Ｒ，２４Ｌは、それぞれ計
測位置の外側に待避している。

【００５６】その後、走査露光動作が終了し、ウエハス
テージ７側でウエハの交換動作が開始されるときに、図
３に示すように、基準プレート３１の評価用マーク７０
Ａ，７０Ｂの中心が照明領域６３（この状態では露光光
は照射されていない）の中心（光軸ＡＸ）にほぼ合致す
るように、即ち評価用マーク７０Ａ，７０Ｂがレチクル
アライメント系６１Ｒ，６１Ｌによる計測位置にほぼ合
致するように、レチクルステージ３５が位置決めされ
る。この状態でウエハステージ７上ではウエハ交換動作
が行われるが、レチクルステージ３５側では図４の２点
鎖線で示すように、レチクルアライメント系６１Ｒ，６
１Ｌの観察視野６１Ｒａ，６１Ｌａの中心が評価用マー
ク７０Ａ，７０Ｂの中心にほぼ合致するように、可動対
物光学系２４Ｒ，２４Ｌの先端が露光光による照明領域
内に移動する。

【００５７】図４において、基準プレート３１上の評価
用マーク７０Ａ，７０Ｂはそれぞれレチクルアライメン
ト系６１Ｒ，６１Ｌによって検出可能な配置となってい
るが、遮光部材３２Ｒ，３２Ｌによって評価用マーク７
０Ａ，７０Ｂの周囲を透過した照明光は遮光されて、ウ
エハステージ７側に達することはない。ただし、この際
に、可動対物光学系２４Ｒ，２４Ｌを移動したことで、
図１のアライメント光学系２２Ｒ，２２Ｌ内の撮像素子
２２Ｒａ，２２Ｌａの撮像面と、評価用マーク７０Ａ，
７０Ｂとの共役関係は僅かにずれる可能性がある。

【００５８】本例のように反射光束を用いる場合、レチ
クルアライメント系６１Ｒ，６１Ｌ内の光学系のテレセ
ントリック性が僅かでも崩れているときには、デフォー
カスが発生すると被検マークの検出位置に横ずれ誤差が
生じるため、高精度に合焦を行う必要がある。そこで、
既に説明したように、図１１のマーク検出系制御系８５
は、検出されるマーク像のコントラストが最も高くなる
ように結像レンズ２２Ｒｂ，２２Ｌｂの位置を制御す
る。このオートフォーカス方式での合焦動作と並行に、
ウエハステージ７側ではウエハ交換が行われ、これに続
いて図２のアライメントセンサ６７を用いてこれから露
光するウエハのウエハマークの位置検出を行うことによ
って、例えばエンハスト・グローバル・アライメント
（ＥＧＡ）方式でウエハアライメントが実行される。

【００５９】なお、この際にレチクルアライメント系６
１Ｒ，６１Ｌによって実際に評価用マーク７０Ａ，７０
Ｂの観察視野の中心からの位置ずれ量を検出し、この検
出結果からレチクルステージ３５のＺ軸の回りの回転角
θＺを求めてもよい。この場合、この回転角θＺが所定
の許容範囲に収まるようにアクチュエータ３０を介して
粗動ステージ２８に対するレチクルステージ３５の回転
角を調整することによって、レチクルステージ３５自体
の機械的な回転角の調整を行うことができる。この結
果、レーザ干渉計からの計測ビームに対して移動鏡３０
Ｘの反射面をほぼ垂直に維持でき、レチクルステージ３
５をＹ方向に走査する場合に、次第にレチクルステージ
３５がＸ方向にシフトすることが無くなるため、同期誤
差が小さくなる。

【００６０】その後、図５に示すように、２点鎖線で示
す可動対物光学系２４Ｒ，２４Ｌの位置を固定した状態
でレチクルステージ３５をＹ方向に駆動することによっ
て、レチクルマーク６４Ａ，６４Ｂの中心をそれぞれレ
チクルアライメント系６１Ｒ，６１Ｌの観察視野６１Ｒ
ａ，６１Ｌａの中心近傍に移動する。これと並行して、
図１に示すように、ウエハステージ７を駆動することに
よって、基準マーク部材６の基準マーク６５Ａ，６５Ｂ
をレチクルマーク６４Ａ，６４Ｂとほぼ共役な位置に移
動する。

【００６１】この状態では、レチクルアライメント系６
１Ｒ，６１Ｌは図５の基準プレート３１のパターン面に
合焦しているため、レチクルマーク６４Ａ，６４Ｂ、更
には基準マーク６５Ａ，６５Ｂに対して合焦を行うため
に、既に記憶してあるオフセットΔＺＲ，ΔＺＬ分だけ
結像レンズ２２Ｒｂ，２２Ｌｂを駆動する。これによっ
て、レチクルアライメント系６１Ｒ，６１Ｌ内の光学系
にテレセントリック性の崩れがあっても、検出誤差は生
じない。そして、既に説明したように、レチクルアライ
メント系６１Ｒ，６１Ｌによって基準マーク６５Ａ，６
５Ｂの像に対するレチクルマーク６４Ａ，６４Ｂの位置
ずれ量を計測してレチクルアライメントを行うと共に、
図２のウエハ側のアライメントセンサ６７で基準マーク
６６の位置を検出することによって、アライメントセン
サ６７のベースライン量を計測する。

【００６２】その後、既に例えばＥＧＡ方式で求めてあ
るウエハの各ショット領域の配列座標をそのベースライ
ン量で補正した配列座標を用いてウエハステージ７を駆
動するのと同期して、レチクルステージ３５を駆動する
ことによって、走査露光が行われる。この場合、本例で
はウエハ交換及びウエハアライメントを行っている際
に、遮光部材３２Ｒ，３２Ｌで遮光された評価用マーク
７０Ａ，７０Ｂを用いてレチクルアライメント系６１
Ｒ，６１Ｌの合焦動作が行われており、レチクルアライ
メント時には、合焦動作を行う必要はない。従って、露
光工程のスループットが向上する利点がある。

【００６３】なお、ここでのレチクルアライメントは図
５に示すように、レチクル３上の走査方向の中心部の１
箇所のレチクルマーク６４Ａ，６４Ｂを用いて行ってい
るが、レチクル３上のレチクルマーク６４Ａ，６４Ｂの
前後にもレチクルマークを形成しておき、これらの複数
箇所のレチクルマークの位置を検出してレチクルアライ
メントを行うようにしてもよい。このようにレチクルア
ライメント系６１Ｒ，６１Ｌで複数箇所のレチクルマー
クの位置を検出する場合には、予め基準プレート３１の
評価用マーク７０Ａ，７０Ｂでの結像レンズ２２Ｒｂ，
２２Ｌｂの合焦位置に対する複数箇所のレチクルマーク
での合焦位置のオフセット値を求めて記憶しておくこと
によって、それらの複数箇所のレチクルマークの位置を
検出する際の合焦動作を省略することができる。

【００６４】次に、上記の実施の形態においては、投影
光学系４自体では像面（ベストフォーカス位置）の変動
は無いものとしていたが、実際には露光光吸収による熱
変形や大気圧変動等によって投影光学系４自体の像面の
変動が生じて、この像面の変動によって基準マーク部材
６上の基準マーク６５Ａ，６５Ｂの像とレチクルアライ
メント系６１Ｒ，６１Ｌ内の撮像面との間にデフォーカ
スが発生する恐れがある。また、投影光学系４について
は、例えば定期的に倍率誤差等を含む諸収差を計測する
必要がある。以下では、基準プレート３１を用いて投影
光学系４の像面の変動によるデフォーカス、及び倍率誤
差等を計測する方法につき図６、及び図１０を参照して
説明する。

【００６５】この場合、図６に示すようにレチクルステ
ージ３５を駆動して、レチクルアライメント系６１Ｒ，
６１Ｌの観察視野６１Ｒａ，６１Ｌａの中心近傍に、基
準プレート３１の評価用マーク７１Ａ，７１Ｂの中心を
移動し、ウエハステージ７側では、基準マーク部材６上
の基準マーク６５Ａ，６５Ｂを評価用マーク７１Ａ，７
１Ｂとほぼ共役な位置に移動する。そして、レチクルア
ライメント系６１Ｒ，６１Ｌでは照明光ＡＲ，ＡＬを照
射する。この際に評価用マーク７１Ａ，７１Ｂは遮光さ
れていないため、レチクルアライメント系６１Ｒ，６１
Ｌでは、基準マーク６５Ａ，６５Ｂ及び評価用マーク７
１Ａ，７１Ｂの像を同時に観察することができ、基準マ
ーク６５Ａ，６５Ｂの像に対する評価用マーク７１Ａ，
７１Ｂの２次元的な位置ずれ量を検出することができ
る。これらの位置ずれ量は、図１１のマーク検出系制御
系８５から主制御系９１に供給される。

【００６６】図１０は基準プレート３１上の複数の基準
マークを検出する際の遮光部材３２Ｒ，３２Ｌの作用の
説明図であり、図１０（ａ）に示すように、レチクルア
ライメント系６１Ｒ，６１Ｌからの照明光ＡＲ，ＡＬで
評価用マーク７０Ａ，７０Ｂを検出する際には、照明光
ＡＲ，ＡＬは遮光部材３２Ｒ，３２Ｌによって遮光され
てウエハステージ側には達しない。これに対して、図１
０（ｂ）に示すように、照明光ＡＲ，ＡＬで評価用マー
ク７１Ａ，７１Ｂを検出する際には、照明光ＡＲ，ＡＬ
は遮光されずにウエハステージ側に達するため、落射照
明方式で評価用マーク７１Ａ，７１Ｂ及びウエハステー
ジ上の基準マーク６５Ａ，６５Ｂを同時に検出すること
ができる。

【００６７】図１１の主制御系９１には、基準マーク６
５Ａ，６５Ｂの間隔、及び評価用マーク７１Ａ，７１Ｂ
の間隔の高精度な計測データが記憶されており、主制御
系９１は上記の２箇所のマークの位置ずれ量から、投影
光学系４の投影倍率、及びこの設計値からの誤差（倍率
誤差）を算出する。この場合、不図示であるが、図１の
投影光学系４には、所定のレンズを駆動するか、又は所
定のレンズ間の気体の圧力を制御して投影倍率、及び所
定のディストーション等を制御する結像特性補正機構が
設けられているため、主制御系９１はその結像特性補正
機構を介して投影光学系４の投影倍率を設計値に設定す
る。

【００６８】また、基準マーク部材６上に光軸からの間
隔の異なる複数の基準マークを形成しておき、基準プレ
ート３１上にも対応して評価用マークを形成しておき、
それらのマーク間の位置ずれ量を検出することによっ
て、投影光学系４のディストーションを求めるようにし
てもよい。更に、図１のレチクルアライメント系６１
Ｒ，６１Ｌ中の撮像素子２２Ｒａ，２２Ｌａの画像信号
を処理することによって、基準マーク６５Ａ，６５Ｂの
像のコントラストを求めることができる。従って、ウエ
ハステージ７中のＺチルト機構を介して基準マーク部材
６のＺ方向の位置（フォーカス位置）を所定量ずつ変化
させながら、それぞれ基準マーク６５Ａ，６５Ｂの像の
コントラストを求めて、そのコントラストが最良になる
ときのフォーカス位置を求めることによって、投影光学
系４のベストフォーカス位置を計測することができる。
この後は、基準マーク部材６の表面を計測されたベスト
フォーカス位置に設定することによって、高精度に投影
光学系４の他の結像特性を計測できると共に、露光時に
は高い解像度でレチクル３のパターン像をウエハ５上に
転写することができる。

【００６９】更に、複数の位置でベストフォーカス位置
を計測することによって、像面湾曲を計測することもで
きる。また、基準マーク６５Ａ，６５ＢをそれぞれＸ方
向に所定ピッチのＬ／ＳマークとＹ方向に所定ピッチの
Ｌ／Ｓマークとに分離して、それぞれベストフォーカス
位置を計測することによって、投影光学系４の非点収差
を計測することも可能である。

【００７０】また、図１の露光光源系１中の露光光源が
エキシマレーザ光源のようなパルス光源である場合に
は、発光開始直後にパルスエネルギー（出力）が不安定
になる場合があるため、通常はパルスエネルギーのばら
つきが所定の許容範囲内に収まるまでダミー発光が行わ
れる。また、エキシマレーザ光のような遠紫外域から真
空紫外域の露光光を使用する場合、光学系の周囲の気体
中の微量な有機物質等の化学変化によって、その光学系
の表面に曇り物質が形成されて透過率が変動することが
ある。特にＡｒＦエキシマレーザ光を使用する場合に
は、光学部材の反射防止膜の特性が変化して透過率が微
妙に変動することもある。そこで、定期的に例えば照明
系２中の光学部材の透過率を計測することが望ましい。
この場合には、一例として照明系２中にビームスプリッ
タを配置しておき、レチクルステージ３５側に照射され
る露光光ＩＬの一部を分岐して、この分岐された露光光
の光量を第１の光電検出器（例えばインテグレータセン
サ）によって検出し、レチクルステージ３５側からの反
射光をそのビームスプリッタを介して第２の光電検出器
（例えば反射率モニタ）によって検出するようにすれば
よい。

【００７１】そして、図３において、基準プレート３１
には所定の反射率の反射膜（金属膜等）を形成してお
き、基準プレート３１の底面の全体に遮光部材を配置し
ておき、例えば上記のダミー発光時に、露光光の照明領
域６３の少なくとも一部にかかるように基準プレート３
１を移動して、上記の第２の光電検出器の出力と第１の
光電検出器の出力との比の値をモニタすることによっ
て、照明系２内の光学部材の透過率、ひいては曇り物質
の付着量をモニタすることができる。

【００７２】この際に、必要に応じて基準プレート３１
を他の基準プレートと交換できるようにして、更に遮光
部材３２Ｒ，３２Ｌの面積を可変としておいてもよく、
これによって、実露光用のレチクル３のパターンに影響
されることなく、所定の光学部材、又は反射防止膜等の
透過率変動特性を高精度に計測することができる。更
に、基準マーク部材６上にも所定の反射率を持つ反射膜
を形成しておき、基準プレート３１として高透過率の基
板を配置し、基準プレート３１の底面側の遮光部材を開
放して、上記のように照明系２中の２つの光電検出器の
出力の比の値を求めることによって、投影光学系４の透
過率変動も計測することができる。

【００７３】次に、図１のレチクルアライメント系６１
Ｒの先端部の可動対物光学系２４Ｒの他の実施の形態に
つき説明する。図７（ａ）は、第２の実施の形態の可動
対物光学系２４ＲＣを示す拡大図であり、この図７
（ａ）において、図１の固定光学系２３Ｒから来た照明
光ＡＲは、対物レンズ３８を経てミラー３９で下方に偏
向された後、第１のコーナーキューブ４０で反射され
て、更に第２のコーナーキューブ４１で反射されてレチ
クル３のレチクルマーク６４Ａを含む照明領域を照明す
る。そして、レチクルマーク６４Ａからの反射光が同じ
光路を逆に進んで図１の固定光学系２３Ｒに向かう。こ
の例では、対物レンズ３８及びミラー３９は固定支持部
３６にて固定されている。一方、コーナーキューブ４０
及び４１は一体型として、露光光ＩＬの光路に対して待
避できるように移動支持部３７に固定されている。簡単
のためにコーナーキューブ４０，４１は反射面が２面で
あるように表しているが、実際には３個の反射面を有し
ている。なお、１対のコーナーキューブ４０，４１（３
面反射部材）の代わりに、１対のそれぞれ２個の反射面
を有するプリズム（２面反射部材）を使用してもよい。

【００７４】この例では、アライメント後は、移動支持
部３７を駆動して図７（ｂ）に示すように、コーナーキ
ューブ４１を露光光ＩＬの光路から待避させる。そし
て、アライメント時には再び図７（ａ）に示すように、
移動支持部３７を駆動することで照明光ＡＲがレチクル
マーク６４Ａを照明できるようにする。この場合、露光
光ＩＬの光路に挿脱する移動光学部材を、２つのコーナ
ーキューブ（２つの２面反射部材でも同様）としたた
め、移動支持部３７の位置がＺ方向にずれたとしても、
対となったコーナーキューブ４０，４１の頂点部が同じ
方向に移動して照明光ＡＬの光路長が変化しないため、
フォーカス誤差とはならない。更に、コーナーキューブ
４０，４１の頂点部間の間隔をＬとし、その頂点部間を
結ぶ直線のレチクル３の法線に対する傾斜角をθＬ、移
動支持部３７の挿脱による傾斜角の変動量をΔθとする
と、レチクル３のパターン面でのデフォーカス量Ｆ１
は、次のようになる。

【００７５】 Ｆ１＝Ｌ｛cos²（θＬ）−cos²（θＬ＋Δθ）｝ 従って、可動対物光学系２４ＲＣの設計・製造時に傾斜
角θＬの変動量Δθが所定の基準値より大きくならない
ようにしておけば、その変動量Δθによるデフォーカス
量Ｆ１は、いわゆるcos 誤差、即ちΔθの二乗のオーダ
の非常に小さな量となる。以上より、露光時とアライメ
ント時とで移動支持部３７を出し入れした場合に、レチ
クルアライメント系６１Ｒ，６１Ｌにおいて合焦動作を
実行する必要がなくなるため、処理速度が向上する。

【００７６】次に、図８（ａ）は、第３の実施の形態の
可動対物光学系２４ＲＢを示す拡大図であり、この図８
（ａ）において、図１の固定光学系２３Ｒから来た照明
光ＡＲは、対物レンズ４２を経てミラー４４で上方に偏
向された後、コーナーキューブ４５で反射されて、レチ
クル３のレチクルマーク６４Ａを含む照明領域を照明す
る。そして、レチクルマーク６４Ａで反射された照明光
は、同じ光路を逆に進む。この場合、対物レンズ４２及
びミラー４４は固定支持部４３にて固定されている。一
方、コーナーキューブ４５は、露光光ＩＬの光路に対し
て待避できるように移動支持部に固定されている。この
例ではコーナーキューブ４５は、露光時には図８（ｂ）
に示すように露光光ＩＬの光路から待避して、アライメ
ント時には図８（ａ）に示すように再び露光光ＩＬの光
路に移動するが、この出し入れの際にテレセントリック
性の変動は無い。しかし、コーナーキューブ４５の頂点
の位置がずれる分だけデフォーカスが発生する。

【００７７】そこで、この構成例では、コーナーキュー
ブ４５の上面に固定型の容量センサ等の非接触の変位セ
ンサ４６ａ，４６ｂを２箇所に配置しておき、コーナー
キューブ４５のレチクル３に対する間隔の変化量、及び
回転角の変化量そのものをモニタしている。そして、コ
ーナーキューブ４５を計測位置に設置した場合には、変
位センサ４６ａ，４６ｂによって間隔の変化量、及び回
転角の変化量を計測し、この計測結果によるデフォーカ
ス量を相殺するような図１の結像レンズ２２Ｒｂ，２２
Ｌｂの移動量を算出し、この後に結像レンズ２２Ｒｂ，
２２Ｌｂをその移動量だけ駆動して合焦を行う。これに
よって、高速に合焦を行うことができる。なお、この例
でも、コーナーキューブ４５（３面反射部材）の代わり
に２面反射部材を使用してもよい。

【００７８】次に、図９は、第４の実施の形態の可動対
物光学系２４ＲＡを示す拡大図であり、この図９
（ａ），（ｂ）においては、図８（ａ），（ｂ）のコー
ナーキューブ４５の代わりに断面形状が平行四辺形型の
２面反射部材４８が使用されている。この例では、移動
部材としての２面反射部材４８を露光光ＩＬの光路に対
して出し入れする際に平行シフト（平行な位置ずれ量）
が生じても、この平行シフトによってデフォーカス、テ
レセントリック性の崩れ量による誤差、及び位置ずれ誤
差は発生しないが、２面反射部材４８の回転誤差に対し
ては上記の各誤差が発生してしまう。そこでこれらを補
正するために、固定型の変位センサ４６ａ，４６ｂを配
置してあり、２面反射部材４８の高さの変化量、及び回
転角の変化量そのものをモニタしている。これにより、
２面反射部材４８を出し入れする際の変動量を計測し、
計測結果より結像レンズ２２Ｒｂ，２２Ｌｂの駆動量を
求めることで、高速に合焦を行うことができる。

【００７９】なお、上記の実施の形態では、レチクルア
ライメント系に本発明を適用しているが、本発明は例え
ば所定の光学系の特性の計測を行うためのマーク検出系
など、少なくとも一部を移動する必要のある光学系を使
用する場合には一般に本発明を適用することができる。
更に、干渉計による計測においても、切り換えを要する
光学部材や一部駆動する光学部材が存在する場合は、本
発明の適用によって同等の効果が期待できる。また、上
記の実施の形態では、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に本発明を適用して
いるが、本発明はステッパーのような一括露光型の投影
露光装置にも同様に適用することができ、更には投影光
学系を用いないプロキシミティ方式の露光装置にも適用
することができる。また、本発明は、露光光として波長
１００ｎｍ以下の軟Ｘ線のような極端紫外光（ＥＵＶ
光）を使用するＥＵＶ露光装置にも適用することができ
る。

【００８０】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。

【００８１】

【発明の効果】本発明の第１の露光方法によれば、複数
のマークの一部のマークを遮光してあるため、その遮光
してあるマークを用いることによって、基板ステージ
（ウエハステージ）側とは独立にマスクステージ（レチ
クルステージ）側でマーク検出系等の調整を行うことが
でき、露光工程のスループットを向上できる利点があ
る。

【００８２】従って、例えば露光対象の基板の交換、基
板のアライメント等と並行して、マスクのアライメント
用の検出系の移動や合焦動作等が可能となるため、イン
ターバル的に露光動作の間にマスクのアライメント動作
を行っても高スループットを得ることができる。また、
マスクステージ側のマークを落射照明方式で検出できる
と共に、露光光の光路から待避可能に構成されたマーク
検出系を備えた場合には、待避の前後で遮光されたマー
クによって検出状態を調整しておくことによって、露光
工程のスループットを向上できる。更に、基板ステージ
側には検出系等を設ける必要が無いため、基板ステージ
を小型化、高速化できる。

【００８３】また、本発明の第１の露光装置によれば、
その露光方法を実施できる。また、本発明の第２の露光
装置によれば、マーク検出系は、被検マークからの光を
所定の光路に沿って導くために複数個の反射面を有する
可動光学系を有しているため、そのような露光方法を実
施するために、マスクステージ側のマークを検出できる
と共に、露光光の光路に出し入れした場合の位置ずれ等
の影響が軽減される利点がある。従って、その可動光学
系を露光光の光路に再設定した際に、合焦動作等の負担
が軽くなり、更にスループットが向上する。

【００８４】また、本発明の第２の露光方法によれば、
マスクステージ上のマスクとは異なる位置に形成された
マークを検出するための光が基板ステージ上に達しない
ようにしたため、基板ステージ側とは独立にマスクステ
ージ側でマーク検出系等の調整を行うことができ、露光
工程のスループットを向上できる。また、本発明の第３
の露光装置によれば、その露光方法を実施できる。

【００８５】また、本発明の第３の露光方法によれば、
最終的に所定の被検マークの検出を行う前に、予めマー
ク検出系等の調整を行っておくことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による第１の実施の形態の投影露光装
置を示す一部を切り欠いた正面図である。

【図２】 図１の投影露光装置を−Ｘ方向に見た状態で
一部を切り欠いた側面図である。

【図３】 その実施の形態の投影露光装置で露光動作を
行う際のレチクルステージ３５等を示す平面図である。

【図４】 その実施の形態の投影露光装置で遮光された
マークの検出を行う際のレチクルステージ３５等を示す
平面図である。

【図５】 その実施の形態の投影露光装置でレチクルア
ライメントを行う際のレチクルステージ３５等を示す平
面図である。

【図６】 その実施の形態の投影露光装置で結像特性の
計測を行う際のレチクルステージ３５等を示す平面図で
ある。

【図７】 （ａ）は本発明の第２の実施の形態のレチク
ルアライメント系の可動対物光学系を示す拡大図、
（ｂ）はその可動対物光学系を待避させた状態を示す拡
大図である。

【図８】 （ａ）は本発明の第３の実施の形態のレチク
ルアライメント系の可動対物光学系を示す拡大図、
（ｂ）はその可動対物光学系を待避させた状態を示す拡
大図である。

【図９】 （ａ）は本発明の第３の実施の形態のレチク
ルアライメント系の可動対物光学系を示す拡大図、
（ｂ）はその可動対物光学系を待避させた状態を示す拡
大図である。

【図１０】 第１の実施の形態における基準プレート上
のマークと遮光部材との関係を示す斜視図である。

【図１１】 本発明の実施の形態の投影露光装置の制御
系を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…露光光源系、２…照明系、３…レチクル、４…投影
光学系、５…ウエハ、６…基準マーク部材、７…ウエハ
ステージ、１６Ｘ，１６Ｙ，２１Ｘ，２１Ｙ…参照鏡、
１７Ｘ，１７Ｙ，２０Ｘ，２０Ｙ…送受光ユニット、２
２Ｌ，２２Ｒ…アライメント光学系、２３Ｌ，２３Ｒ…
固定光学系、２４Ｌ，２４Ｒ…可動対物光学系、３０
Ｘ，３０Ｙ…移動鏡、３１…基準プレート、３２Ｒ，３
２Ｌ…遮光部材、３５…レチクルステージ、４６ａ，４
６ｂ…変位センサ、７０Ａ，７０Ｂ，７１Ａ，７１Ｂ…
評価用マーク、６１Ｒ，６１Ｌ…レチクルアライメント
系、６４Ａ，６４Ｂ…レチクルマーク、６７…ウエハ側
のアライメントセンサ、８５…マーク検出系制御系

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクステージ側から所定のパターンを
   基板ステージ上に載置された基板上に転写する露光方法
   において、 前記マスクステージ上に複数のマークを形成しておき、
   該複数のマークの一部のマークを落射照明した際の照明
   光が前記基板ステージに達しないように遮光しておくこ
   とを特徴とする露光方法。
2. 【請求項２】 前記マスクステージの上方に前記複数の
   マークの位置を落射照明方式で検出するマーク検出系を
   配置し、前記遮光されているマークを前記マーク検出系
   で検出することによって該マーク検出系の合焦状態の調
   整を行うことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
3. 【請求項３】 前記基板ステージの近傍に前記基板上の
   位置合わせ用マークの位置を検出するアライメントセン
   サを配置し、前記基板ステージ上に前記複数のマークに
   対応する第１の基準マーク、及び前記アライメントセン
   サ用の第２の基準マークを形成しておき、 前記遮光されているマークを前記マーク検出系で検出す
   ることによって前記マーク検出系の合焦状態の調整を行
   った後、 前記複数のマーク中の遮光されていないマークと前記第
   １の基準マークとの位置ずれ量を前記マーク検出系で検
   出すると共に、前記アライメントセンサによって前記第
   ２の基準マークの位置を検出して、前記アライメントセ
   ンサのベースライン量を求めることを特徴とする請求項
   ２記載の露光方法。
4. 【請求項４】 マスクステージと、基板を保持して位置
   決めする基板ステージとを備え、前記マスクステージ側
   から所定のパターンを前記基板上に転写する露光装置に
   おいて、 前記マスクステージ上に形成された複数のマークの位置
   をそれぞれ落射照明方式で検出するマーク検出系と、 前記複数のマークの一部のマークを落射照明した際の照
   明光が前記基板ステージに達しないように遮光する遮光
   部材と、 を有することを特徴とする露光装置。
5. 【請求項５】 前記マーク検出系は、露光用の照明光に
   対して挿脱自在で、被検マークに対向する可動光学系を
   備え、 前記基板ステージ上に形成され、前記マーク検出系によ
   ってその位置が検出される基準マークと、 前記遮光部材によって遮光されたマークの位置を前記マ
   ーク検出系によって検出する際に、前記マーク検出系の
   合焦状態の調整を行う合焦機構と、を設けたことを特徴
   とする請求項４記載の露光装置。
6. 【請求項６】 前記複数のマークは、マスク上に形成さ
   れた第１のマークと、前記マスクステージ上に形成され
   ると共に前記遮光部材によって遮光される第２のマーク
   とを含み、 前記第１のマークの高さと前記第２のマークの高さとの
   オフセットを記憶しておくことを特徴とする請求項４、
   又は５記載の露光装置。
7. 【請求項７】 マスクを保持して位置決めするマスクス
   テージと、基板を保持して位置決めする基板ステージ
   と、を備え、前記マスクのパターンを前記基板上に転写
   する露光装置において、 前記マスク上に形成されたマークの位置を検出する光学
   式のマーク検出系を備え、 該マーク検出系は、露光用の照明光の光路に対して挿脱
   自在に配置され、前記マークからの光を所定の光路に沿
   って導くために複数個の反射面を有する可動光学系を有
   することを特徴とする露光装置。
8. 【請求項８】 前記可動光学系の位置、及び傾斜角の少
   なくとも一方を検出するためのセンサを備えたことを特
   徴とする請求項７記載の露光装置。
9. 【請求項９】 前記可動光学系は、複数個の複数面反射
   部材を有することを特徴とする請求項７記載の露光装
   置。
10. 【請求項１０】 前記可動光学系は、３面反射部材を有
    することを特徴とする請求項７記載の露光装置。
11. 【請求項１１】 マスクステージ上に載置されたマスク
    のパターンを基板ステージ上に載置された基板上に転写
    する露光方法において、 前記マスクステージ上の前記マスクとは異なる位置に形
    成されたマークを検出するための光が前記基板ステージ
    上に達しないようにしたことを特徴とする露光方法。
12. 【請求項１２】 マスクのパターンを基板上に転写する
    露光装置において、 前記マスクを保持するマスクステージと、 前記マスクステージに保持されたマスクに形成されたマ
    ークを検出するためのマーク検出系と、 前記マスクステージ上の前記マスクとは別に形成された
    基準部材と、を備え、該基準部材を使って前記マーク検
    出系の調整を行うことを特徴とする露光装置。
13. 【請求項１３】 前記マーク検出系の調整は、前記マス
    クに形成されたマークを検出するときの前記マーク検出
    系の検出状態の調整を含むことを特徴とする請求項１２
    記載の露光装置。
14. 【請求項１４】 前記検出状態の調整は、前記マーク検
    出系の合焦状態の調整を含むことを特徴とする請求項１
    ３記載の露光装置。
15. 【請求項１５】 前記マーク検出系の調整は、前記基板
    の交換動作と前記基板のアライメント情報の検出動作と
    の内の少なくとも一方の動作中に行われることを特徴と
    する請求項１２又は１３記載の露光装置。
16. 【請求項１６】 前記マスクステージに保持された前記
    マスクのマーク形成面と前記基準部材のマーク形成面と
    の位置関係を記憶する記憶手段を更に有し、 前記マーク検出系の調整は、前記記憶された位置関係を
    考慮して行われることを特徴とする請求項１２又は１３
    記載の露光装置。
17. 【請求項１７】 マスクステージに保持されたマスクの
    パターンを基板上に転写する露光方法において、 前記マスクステージに保持されたマスクのマーク形成面
    と前記マスクステージ上の前記マスクとは別に形成され
    た基準部材のマーク形成面との位置関係を計測すること
    を特徴とする露光方法。
18. 【請求項１８】 前記位置関係は、前記マスクに形成さ
    れたマークと前記基準部材に形成されたマークとを検出
    するマーク検出系のために計測されることを特徴とする
    請求項１７記載の露光方法。