JP2002025893A

JP2002025893A - 露光装置、面位置調整装置、マスク、及びデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2002025893A
Application number: JP2000207055A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Kida; 佳己木田; Tsuneo Miyai; 恒夫宮井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2002-01-25

Abstract

(57)【要約】【課題】スキャン露光装置とのミックス・アンド・マ
ッチを行う際に、そのスキャン露光装置の能力を最大限
に発揮させ、かつ重ね合せの際の残留誤差を効果的に抑
制する静止型露光装置を提供する。【解決手段】露光装置１０は、スキャン露光装置にお
けるウエハ上の１つのショット領域を、静止露光により
一括して露光可能なイメージフィールドを有する投影光
学系ＰＬを備えている。このため、ミックス・アンド・
マッチを行う際に、スキャン露光装置で１度に露光が可
能なショット領域を一度に露光することができる。従っ
て、スキャン露光装置の最大露光可能範囲をショット領
域とした１ｉｎ１露光が可能となる。また、両方の露光
装置のショット中心が一緒なので重ね合せによるショッ
ト回転、ショット倍率等の残留誤差を極力抑制すること
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置、面位置
調整装置、マスク及びデバイス製造方法に係り、更に詳
しくは、半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイスを
製造するリソグラフィ工程で用いられる露光装置、該露
光装置における基板の面位置調整に好適な面位置調整装
置、前記露光装置に好適に用いることができるマスク、
及び前記露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子等
を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・
リピート方式の静止型投影露光装置（いわゆるステッ
パ）や、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影
露光装置（走査ステップ式投影露光装置：いわゆるスキ
ャニング・ステッパ）などの投影露光装置が主として用
いられている。

【０００３】ところで、半導体素子は、ウエハ等の基板
上に回路パターンを数十層重ね合せて形成されるが、各
層（レイヤ）におけるパターンの線幅は一様ではない。
すなわち、最先端の投影露光装置、例えばＫｒＦエキシ
マレーザを光源とするスキャニング・ステッパ（以下、
適宜「ＫｒＦスキャナ装置」と略述する）の解像限界と
同程度の細い線幅の回路パターンが大部分を占めるクリ
ティカルレイヤ、それに比べて線幅の太い回路パターン
から成るノンクリティカルレイヤ（ラフレイヤとも呼ば
れる）、及びそれらの中間の線幅の回路パターンが大部
分を占めるミドルレイヤなどが存在する。

【０００４】一般に、露光波長は短い程解像力は高くな
り、また、ステッパ等の静止型露光装置（一括露光装置
とも呼ばれる）は、スキャニング・ステッパに比べて解
像力は僅かに劣るものの高スループットである傾向があ
る。従って、実際の半導体素子等の製造現場では、各種
の露光装置をレイヤ毎に使い分けて、複数種類の露光装
置を用いて同一の電子デバイスを製造することが通常行
われている。この複数種類の露光装置をレイヤ毎に使い
分ける方法としては、露光波長の短いスキャニング・ス
テッパ（例えばＫｒＦスキャナ装置）と、露光波長の長
いステッパ（例えばｉ線ステッパ）とを組み合わせるミ
ックス・アンド・マッチが比較的多く行われている。

【０００５】また、投影露光装置では、投影光学系の最
良結像面にウエハ等の基板表面を一致させた状態でマス
クのパターンを基板上に転写する必要がある。このた
め、投影露光装置では、ウエハ表面の投影光学系の光軸
方向の位置（以下、適宜「高さ」と呼ぶ）を検出する高
さ位置検出系が設けられている。近年、ウエハの高さ位
置測定の測定点が１点では、ウエハ表面の段差の影響に
より正確な高さ位置を検出できないため、ウエハ上の複
数点における高さ位置を検出する高さ位置検出系（以
下、「多点ＡＦ系」ともいう）が提案されている。この
多点ＡＦ系は、例えば所定ピッチで並んだ複数のスリッ
ト光をウエハに対して斜め方向から照射して、その複数
のスリット光のウエハからの反射光とそれぞれのスリッ
ト光に対応する複数の受光器（受光素子）との相対位置
に基づいて、ウエハ上の複数点における高さ位置を高精
度に検出するものである。

【０００６】また、高さ位置検出系においては、ウエハ
の高さ位置がベストフォーカス位置からずれて、ウエハ
からの反射光が受光素子の受光領域からはずれたとき
（ウエハの高さ位置が受光素子によって検出可能な高さ
位置の範囲から外れたとき）には、高さ位置の検出が困
難になる。また、特に複数のスリット光をウエハに対し
て斜め方向から照射して、ウエハ上の計測方向に所定ピ
ッチで配列された複数のスリット像を形成し、各スリッ
ト光の反射光を複数の受光器によって個別に検出する多
点ＡＦ系においては、ウエハの高さ位置が目標位置から
ずれることによって、ウエハ上のスリット像はそのスリ
ット像の配列方向にずれてしまう。このウエハ上でのス
リット像のずれ量が、スリット像のピッチ（隣接する二
つのスリット像の間隔）の１／２になると、これらの反
射光は夫々対応する受光器に対して一つずつずれて入射
する。従って一番端の受光器以外の受光器は、ウエハ表
面が目標位置にあるときと同様の信号を出力する。この
とき多点ＡＦ系は、ウエハ表面が目標位置からずれてい
るにもかかわらず、そのときのウエハ表面の位置を目標
位置として誤検出してしまう場合がある。

【０００７】そこで、現行の投影露光装置では、基板の
高さ位置が目標位置からずれることにより、高さ位置の
検出ができなくなっても、基板表面の目標位置からのず
れ方向を検出したり、高さ位置検出用の複数の光束の基
板からの反射光が夫々対応する受光素子に対して一つず
つずれて入射しているときにはその基板の高さ位置が目
標位置からずれていることを検出するためのトラッキン
グセンサと呼ばれる光電センサが設けられていることが
一般的である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のステッパの露光
可能最大領域（以下、「露光範囲」と呼ぶ）のサイズ
は、例えば２２ｍｍ×２２ｍｍの正方形であり、また、
スキャニング・ステッパの露光範囲のサイズは、例えば
２５ｍｍ×３３ｍｍの長方形であり、大きさも形状も異
なっている。このため、前述したミックス・アンド・マ
ッチにより、ステッパの１ショット領域とスキャニング
・ステッパの１ショット領域とを重ね合せるような、い
わゆる１ｉｎ１露光を行う際には、広い面積の露光が可
能なスキャニング・ステッパの実際の露光領域をステッ
パの露光範囲に合わせる必要があり、スキャニング・ス
テッパの能力（大きな露光可能範囲）を有効に活用する
ことができないという不都合があった。

【０００９】一方、スキャニング・ステッパによる１シ
ョット領域とステッパによる隣接２ショット領域とを重
ね合わせるような、いわゆる２ｉｎ１露光を行う際に
は、二つのショット領域の中心が異なるため、ショット
回転、ショット倍率等の誤差が残ってしまうことがあ
る。

【００１０】また、従来の投影露光装置では、トラッキ
ングセンサに対応する計測点は、投影領域内の中心部近
傍に一つ又は二つ配置されるか、又は投影領域である矩
形領域の１組の対向辺の両外側の残りの１組の対向辺の
中央部近傍に一対配置されていた。このため、最初に露
光を行うショット領域（ファーストショット）の決定の
仕方によっては、ファーストショットの露光に際してト
ラッキングセンサの計測点がウエハ上にかからないとい
う状態が生じ得る。すなわち、通常ファーストショット
は、ウエハ上の周辺ショットが選択されるが、この周辺
ショットがいわゆる欠けショットとなった場合に、いず
れのトラッキングセンサの計測点もウエハ上に存在しな
くなる。トラッキングセンサは、主としてファーストシ
ョットの露光に際して速やかにウエハ表面をベストフォ
ーカス位置の近傍に設定するために用いられるものであ
る。従って、トラッキングセンサの機能を効果的に発揮
させるために、上述したような事態がなるべく生じない
ように、ファーストショットを決定する必要があり、ウ
エハ上のショット領域の配置やファーストショットの決
定（選択）の際の制約があった。

【００１１】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その第１の目的は、スキャニング・ステッパなどの
スキャン露光装置とのミックス・アンド・マッチを行う
際に、そのスキャン露光装置の能力を最大限に発揮させ
ることができるとともに、スキャン露光装置で形成され
たパターンとの重ね合せ誤差の発生を効果的に抑制でき
る静止型の露光装置を提供することにある。

【００１２】また、本発明の第２の目的は、スキャン露
光装置、静止型露光装置のいずれでも使用可能なマスク
を提供することにある。

【００１３】また、本発明の第３の目的は、第１物体の
パターンが投影される第２物体の投影光学系の光軸方向
に関する位置ずれを速やかに調整することができる面位
置調整装置を提供することにある。

【００１４】また、本発明の第４の目的は、基板上の区
画領域の配置の決定や、区画領域の露光順序の決定（選
択）の際の自由度を向上させることができる露光装置を
提供することにある。

【００１５】また、本発明の第５の目的は、デバイスの
生産性の向上に寄与することができるデバイス製造方法
を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、エネルギビームにより基板（Ｗ）を露光して所定の
パターンを前記基板上に形成する露光装置であって、ス
キャン露光装置における前記基板上の一つの区画領域
を、マスク（Ｒ）と前記基板（Ｗ）とをほぼ静止した状
態で、前記マスクから射出された前記エネルギビームを
前記基板に投射して一括して露光可能な大きさのイメー
ジフィールドを有する投影光学系（ＰＬ）を備えてい
る。

【００１７】ここで、スキャン露光装置とは、マスクと
基板とを同期移動しながら、そのマスクのパターンを基
板上の一つの区画領域に転写する、走査露光方式の露光
装置、例えばスキャニング・ステッパ（走査ステップ式
投影露光装置）などを意味する。

【００１８】これによれば、スキャン露光装置における
基板上の一つの区画領域（ショット領域）を、マスクと
基板とをほぼ静止した状態で、マスクから射出されたエ
ネルギビームを基板に投射して一括して露光可能な大き
さのイメージフィールドを有する投影光学系を備えてい
る。このため、前述したミックス・アンド・マッチを行
うに際して、スキャン露光装置で１度に露光が可能なシ
ョット領域を一度に露光することができる。従って、１
ｉｎ１露光により、スキャン露光装置の最大露光可能範
囲をショット領域として設定でき、これにより、スキャ
ン露光装置の能力を最大限に発揮させることができると
ともに、両方の露光装置のショット中心が一緒なので重
ね合せによるショット回転、ショット倍率等の残留誤差
を極力抑制することが可能となる。

【００１９】この場合において、請求項２に記載の発明
の如く、前記スキャン露光装置における前記一つの区画
領域は、（２５ｍｍ×３３ｍｍ）及び（２６ｍｍ×３３
ｍｍ）のいずれかのサイズの長方形状であることとする
ことができる。この場合、例えば請求項３に記載の発明
の如く、前記マスクは、６インチサイズであり、前記投
影光学系の投影倍率は１／４倍であることとすることが
できる。

【００２０】また、上記請求項１に記載の発明に係る露
光装置において、請求項４に記載の発明の如く、前記ス
キャン露光装置における前記一つの区画領域は、（２２
ｍｍ×２６ｍｍ）のサイズの長方形状であることとする
ことができる。この場合、請求項５に記載の発明の如
く、前記マスクは、６インチサイズであり、前記投影光
学系の投影倍率は１／５倍であることとすることができ
る。

【００２１】上記請求項１〜５に記載の各発明に係る露
光装置において、請求項６に記載の発明の如く、前記イ
メージフィールドは、前記スキャン露光装置における前
記一つの区画領域がほぼ内接するような直径の円形であ
ることとすることができる。すなわち、スキャン露光装
置における前記一つの区画領域が（ａｍｍ×ｂｍｍ）の
矩形である場合、イメージフィールドは、少なくとも直
径Ｄ≒（ａ²＋ｂ²）^1/ ²の円形とすることができる。

【００２２】上記請求項１〜６に記載の各発明に係る露
光装置において、請求項７に記載の発明の如く、前記投
影光学系は、前記基板上に０．３５μｍの線幅を持った
パターンを解像可能であることとすることができる。

【００２３】ところで、スキャン露光装置と静止型露光
装置とを用いたミックス・アンド・マッチ露光におい
て、上述の如く、スキャン露光装置により露光される基
板上の一つの区画領域を、静止型露光装置で一括して露
光できるようにすると、その静止型の露光装置では、従
来スキャン露光装置で用いられていたマスクと同一のパ
ターン領域を有するマスクを用いることが可能となる。
これを一歩進めると、同一マスクをスキャン露光装置と
静止型露光装置とで共用できる可能性が生じる。但し、
スキャン露光装置用のマスクと静止型露光装置用のマス
クとでは、マスクアライメントマークの配置が異なる。
このような事情の下に、なされたのが本発明のマスクで
ある。

【００２４】すなわち、請求項８に記載の発明は、一方
の面に所定のパターンが形成されたマスクであって、前
記所定のパターンには、回路パターンの他に、スキャン
露光装置用のマスクアライメントマークと静止型露光装
置用のマスクアライメントマークとが含まれることを特
徴とする。

【００２５】本発明のマスクは、それぞれの装置用のマ
スクアライメントマークが存在するので、ミックス・ア
ンド・マッチを行う場合等に、スキャン露光装置、静止
型露光装置のいずれでも使用することが可能である。

【００２６】この場合において、請求項９に記載の発明
の如く、前記所定のパターンには、空間像計測用パター
ンが更に含まれることとしても良い。

【００２７】請求項１０に記載の発明は、第１物体
（Ｒ）に形成されたパターンを第２物体（Ｗ）の面上に
投影する投影光学系（ＰＬ）の像面に前記第２物体表面
をほぼ一致させる面位置調整装置であって、前記第２物
体に対して斜め方向から第１光束を照射して前記投影光
学系による前記パターンの投影領域内に複数の第１照射
点（Ｓ₁₁〜Ｓ₅₅）を形成するととともに、前記第２物体
に対して斜め方向から第２光束を照射して前記投影領域
の少なくとも一つのコーナー近傍に第２照射点（Ｓ６
０，Ｓ７０，Ｓ８０，Ｓ９０）を形成する照射系（７
４）と；前記第１照射点からの反射光を個別に光電検出
可能で、前記各第１照射点における前記第２物体表面の
前記投影光学系の光軸方向に関する所定の基準面に対す
る偏差量に対応した偏差信号を出力可能な第１受光セン
サ（Ｄ₁₁〜Ｄ₅₅）と；前記第２光束の前記第２物体から
の反射光、すなわち前記第２照射点からの反射光を光電
検出可能な第２受光センサ（Ｄ６０、Ｄ７０，Ｄ８０，
Ｄ９０）と；前記第２物体を保持するとともに、少なく
とも前記光軸方向に駆動可能なステージ（６０）と；前
記第２受光センサの出力に基づいて前記ステージの前記
光軸方向の駆動を制御して前記第２物体表面を前記投影
光学系の最良結像面の近傍に配置するとともに、前記各
第１受光センサの出力に基づいて前記第２物体表面を前
記投影光学系の最良結像面にほぼ一致させるように前記
ステージの前記光軸方向の駆動を制御する制御装置（２
８）とを備える。

【００２８】これによれば、第１受光センサは第２物体
表面の投影光学系の光軸方向に関する所定の基準面（例
えば目標位置）に対する偏差量（ずれ量）を検出する。
ここで、第２物体の光軸方向位置が変位することによっ
て、照射系から第２物体上の複数の第１照射点に照射さ
れた第１光束の各反射光が、対応する第１受光センサか
らずれた位置にそれぞれ照射され、第２物体の光軸方向
位置の検出ができなくなってしまうことがある。そこ
で、制御装置は、第２受光センサの出力に基づいて、ス
テージを移動させることによって、ステージ上に保持さ
れた第２物体表面を投影光学系の最良結像面の近傍に配
置する。そして、第２物体表面の光軸方向位置が投影光
学系の最良結像面の近傍に配置され、複数の第１照射点
に照射された第１光束の各反射光が対応する第１受光セ
ンサによって受光されると、制御装置は、そのときの各
第１受光センサからの偏差信号に基づいて、第２物体表
面を投影光学系の最良結像面にほぼ一致させるようにス
テージの光軸方向の駆動を制御する。この場合、第２受
光センサによって第２物体表面が投影光学系の像面近傍
に位置していることを認識することも可能である。これ
により、第２物体表面を投影光学系の最良結像面に速や
かにほぼ一致させることができる。また、照射系が第２
物体に対して斜め方向から第２光束を照射して投影領域
の少なくとも一つのコーナー近傍に第２照射点を形成す
るので、光軸に直交する面内における第２物体と投影光
学系との位置関係を調整することにより、その第２照射
点を第２物体上に形成させることは容易である。従っ
て、第１物体のパターンが投影光学系により投影される
第２物体上の一つのショット領域（区画領域）が、一部
が欠けているような形状であっても、その第２物体の投
影光学系の光軸方向に関する位置ずれを速やかに調整す
ることができる。

【００２９】請求項１０に記載の発明に係る面位置調整
装置において、請求項１１に記載の発明の如く、前記第
２照射点は、前記投影領域の四つのコーナー近傍に少な
くとも各一つ形成され、当該各第２照射点に対応して前
記第２受光センサが個別に設けられていることが望まし
い。かかる場合には、上述したような光軸に直交する面
内における第２物体と投影光学系との位置関係の調整を
行うことなく、少なくとも一つの第２照射点が第２物体
上に形成される。従って、第１物体のパターンが投影光
学系により投影される第２物体上の一つのショット領域
（区画領域）が、一部が欠けているような形状であって
も、その第２物体の光軸方向に関する位置ずれを速やか
に、かつ一層容易に調整することができる。

【００３０】この場合において、請求項１２に記載の発
明の如く、前記第２照射点に対応する少なくとも四つの
第２受光センサの内から使用する第２受光センサの選択
が可能であることとしても良い。かかる場合には、第１
物体のパターンが投影光学系により投影される第２物体
上の一つのショット領域（区画領域）が、一部が欠けて
いるような形状であっても、その形状に応じ適切な第２
受光センサを選択することが可能となる。

【００３１】上記請求項１１及び１２に記載の各発明に
係る面位置調整装置において、請求項１３に記載の発明
の如く、前記投影領域を前記２次元方向に沿って四つの
矩形領域に分割し、かつ各分割領域をその対角線に沿っ
て２分割した二つの三角形領域のうちの外側に位置する
領域内に、前記各第２照射点が配置されていることとす
ることができる。

【００３２】上記請求項１０に記載の発明において、請
求項１４に記載の発明の如く、前記第２受光センサは、
トラッキングセンサとして機能し、前記第２受光センサ
の出力は、検出信号の有無を含むこととしても良い。

【００３３】上記請求項１０〜１４に記載の各発明に係
る面位置調整装置において、請求項１５に記載の発明の
如く、前記複数の第１受光センサの内から使用する第１
受光センサが任意に選択可能であることとしても良い。

【００３４】また、請求項１０〜１５に記載の各発明に
係る面位置調整装置において、請求項１６に記載の発明
の如く、前記第２物体表面が前記投影光学系の最良結像
面の近傍にあるとき、前記第１受光センサと前記第２受
光センサの出力とを併用することとしても良い。すなわ
ち、第２物体表面が投影光学系の最良結像面の近傍にあ
るとき、第２受光センサが、光軸方向に関する第２物体
表面の所定の基準面に対する偏差量に対応した信号を出
力することとし、この出力と第１受光センサの出力とを
第２物体の光軸方向の面位置調整のために併用しても良
い。

【００３５】請求項１７に記載の発明は、マスク（Ｒ）
と基板（Ｗ）とをほぼ静止させた状態で、前記マスクの
パターンを投影光学系（ＰＬ）を介して前記基板上に転
写する露光装置であって、前記第１物体が前記マスクで
あり、前記第２物体が前記基板であり、前記投影光学系
の最良結像面に前記基板表面を一致させる請求項１０〜
１６のいずれか一項に記載の面位置調整装置（２１、２
８、６０、７４、７６）を備えることを特徴とする。

【００３６】これによれば、面位置調整装置により、マ
スクパターンが投影される基板上のショット領域（投影
領域、すなわち区画領域）が、一部が欠けているような
形状であっても、投影光学系の光軸方向に関する基板の
位置ずれを速やかに調整することができる。従って、い
わゆる欠け区画領域を設けても特に支障は生じないの
で、基板の面積利用効率を向上させることができるとと
もに、基板上の区画領域の配置に際してその自由度を向
上させることができる。特に、投影領域の四つのコーナ
ー近傍に少なくとも各一つの第２照射点が形成され、当
該各第２照射点に対応して第２受光センサが個別に設け
られている場合には、最初に露光が行われる区画領域と
して、基板上のどの位置の区画領域（欠け区画領域を含
む）を決定（選択）しても支障はないので、区画領域の
露光順序の決定（選択）の際の自由度をも向上させるこ
とができる。

【００３７】この場合において、請求項１８に記載の発
明の如く、前記第２照射点は、前記投影領域の複数のコ
ーナー近傍に形成され、前記制御装置は、前記投影領域
に対応する区画領域の前記基板上での位置に応じて、前
記複数のコーナーのうちの少なくとも一つのコーナー近
傍に形成された前記第２照射点を選択して前記ステージ
の駆動を制御することとしても良い。かかる場合には、
マスクパターンが投影光学系により投影される投影領域
に対応する区画領域が、一部が欠けている欠けショット
である場合に、その形状に応じ適切な第２照射点を選択
し、その選択された照射点に対応する第２受光センサの
出力に基づいてステージの駆動、ひいては基板の光軸方
向位置を制御することができる。また、区画領域（ショ
ット領域）のサイズに応じて使用する第２受光センサを
選択することも可能である。

【００３８】上記請求項１７に記載の発明に係る露光装
置において、請求項１９に記載の発明の如く、前記投影
光学系は、前記マスクを使った前記基板の露光工程の前
又は後に、前記基板を走査露光するために使用されるス
キャン露光装置の前記基板上の一つの区画領域を前記マ
スクと前記基板とをほぼ静止した状態で一括して露光可
能な大きさのイメージフィールドを有することとしても
良い。かかる場合には、１ｉｎ１露光により、スキャン
露光装置の最大露光可能範囲をショット領域として設定
でき、これにより、スキャン露光装置の能力を最大限に
発揮させることができるとともに、両方の露光装置のシ
ョット中心が一緒なので重ね合せによるショット回転、
ショット倍率等の残留誤差を極力抑制することが可能と
なる。

【００３９】請求項２０に記載の発明に係るデバイス製
造方法は、請求項１〜７及び請求項１７〜１９のいずれ
か一項に記載の露光装置を用いて基板を露光するリソグ
ラフィ工程を含む。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
〜図１０に基づいて説明する。図１には、一実施形態に
係る露光装置の構成が概略的に示されている。この露光
装置１０は、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投
影露光装置（いわゆるステッパ）である。この露光装置
１０は、クリーンルーム床面上にＸ軸方向（図１におけ
る左右方向）に隣接して配置された本体チャンバ１２と
機械室チャンバ２０とを備えている。

【００４１】本体チャンバ１２は、隔壁により、二つの
小部屋２２ａ，２２ｂと一つの大部屋２４との三つの部
屋に仕切られている。図１における一番左の小部屋２２
ａは、その内部に後述する主制御装置２８（図５参
照）、その他のプロセッサ等が収容されている。また、
この小部屋２２ａの隣の小部屋２２ｂは、その内部が不
図示の隔壁により上下二つの部屋３６ａ，３６ｂに仕切
られている。上側の部屋３６ａは、その内部に不図示の
レチクルライブラリ及び多関節ロボットから成るレチク
ルローダ４０ａなどが設置されたレチクルローダ室とな
っている。また、下側の部屋３６ｂは、その内部に不図
示のウエハキャリアや多関節ロボットから成るウエハロ
ーダ４０ｂなどが設置されたウエハローダ室となってい
る。さらに、チャンバ１２の外側には、ディスプレイや
キーボードを備えた制御ラック（不図示）が配置されて
いる。

【００４２】前記大部屋２４は、その内部に露光装置本
体の殆どの部分が収容された露光室となっている。露光
装置本体１００は、波長３６５ｎｍの紫外域の輝線（ｉ
線）によりマスク（及び第１物体）としてのレチクルＲ
を照明する照明ユニットＩＬＵ、レチクルＲを保持する
レチクルステージＲＳＴ、レチクルステージＲＳＴの図
１における下方に配置された投影光学系ＰＬ、及びこの
投影光学系ＰＬの下方に配置され基板（及び第２物体）
としてウエハＷが載置されるステージ装置４２等を備え
ている。照明ユニットＩＬＵは、図１に示されるよう
に、その一部（図１における右側部分が機械室チャンバ
２０内に配置され、残りの部分が露光室２４内に配置さ
れている。露光装置本体１００の他の構成部分は、露光
室２４内に配置されている。

【００４３】前記機械室チャンバ２０の内部には、クー
ラー、ヒータ、送風ファン等（いずれも図示省略）を含
む空調装置が収容されている。この空調装置によって、
不図示の給排気配管系を介して露光室２４内、レチクル
ローダ室３６ａ及びウエハローダ室３６ｂ内の空調が行
われ、これらの部屋の内部は、目標温度±０．１℃程度
に温調がなされている。また、給排気系の各所には、必
要に応じて、パーティクル除去用のエアフィルタ（ＨＥ
ＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタなど）が設置されてい
る。

【００４４】次に、露光装置本体１００の構成各部につ
いて詳細に説明する。まず、照明ユニットＩＬＵについ
て説明する。この照明ユニットＩＬＵは、実際には、図
２に示されるように、二つの筐体部分に分離されてい
る。図２中の右側の筐体５０は、内部に露光用光源であ
る超高圧水銀ランプ（以下、「水銀ランプ」と呼ぶ）１
４が収容されたランプハウスとなっている。また、図２
中の左側の筐体４４は、内部に種々の光学部材が収容さ
れた照明系ハウジングとなっている。

【００４５】前記ランプハウス５０内には、水銀ランプ
１４、楕円鏡１６、不図示のシャッタ、ミラーＭ１、干
渉フィルタ１８等が所定の位置関係で配置されている。
また、照明系ハウジング４４内には、右から順に第１リ
レーレンズ３０、レチクルブラインド３２、第２リレー
レンズ３４、ミラーＭ２が収容されている。また、ラン
プハウス５０と照明系ハウジング４４との境界部分に
は、インプットレンズやフライアイレンズ（又はロッド
レンズ（内面反射型インテグレータ））等を含む照度均
一化光学系２６が配置されている。また、照明系ハウジ
ング４４の射出端部、すなわちミラーＭ２の下方部分に
は、メインコンデンサレンズ３８が配置されている。

【００４６】ここで、照明ユニットＩＬＵの構成各部
（筐体を除く）についてその作用とともに図２に基づい
て説明する。水銀ランプ１４から発せられた照明光ＥＬ
は楕円鏡１６によって第２焦点に集光される。この第２
焦点の近傍には、不図示のシャッタ駆動機構機構により
開閉される不図示のシャッタが配置され、そのシャッタ
が開状態の場合、照明光ＥＬは、ミラーＭ１を介して干
渉フィルタ１８に入射する。そして、この干渉フィルタ
１８により、露光に必要な波長スペクトル、例えば波長
３６５ｎｍのｉ線のみが取り出される。ここで、露光光
としてはｉ線の他、波長４３６ｎｍのｇ線を用いても良
く、また複数種類の波長の光の混合でも良い。なお、水
銀ランプ１４に代えて、ＫｒＦエキシマレーザ光（波
長：２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１
９３ｎｍ）のような遠紫外領域のパルス光を発するエキ
シマレーザ等によって光源を構成しても良い。

【００４７】干渉フィルタ１８を経由した照明光ＥＬ
（ｉ線成分）は照度均一化光学系２６に入射する。この
照度均一化光学系２６を構成するフライアイレンズの射
出面は、水銀ランプ１４と共役な位置関係になってお
り、２次光源面を構成している。

【００４８】そのフライアイレンズの２次光源面を構成
する各点光源（エレメント）を発した光は、不図示の照
明系開口絞り、及び第１リレーレンズ３０を介してレチ
クルブラインド３２を照明する。この場合、レチクルブ
ラインド３２としては、開口形状が可変な可変ブライン
ドが用いられている。このレチクルブラインド３２は、
図５に示されるように、２枚のＬ字状の可動ブレード４
５Ａ、４５Ｂから成る可動ブラインド（以下、この可動
ブラインドを「可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂ」とも呼
ぶ）が設けられている。この可動ブラインド４５Ａ、４
５Ｂの配置面はレチクルＲのパターン面と共役となって
いる。可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂは、可動ブライン
ド駆動機構４３Ａ、４３Ｂによって駆動されるようにな
っており、この駆動機構４３Ａ、４３Ｂの動作が主制御
装置２８によって制御されるようになっている。

【００４９】図２に戻り、そのレチクルブラインド３２
の開口を通過した照明光ＥＬ（ｉ線成分）は、第２リレ
ーレンズ３４を通過後、ミラーＭ２で折り曲げられ、メ
インコンデンサレンズ３８を介して、前記２次光源面と
フーリエ変換の位置関係にあるレチクルＲを照明する。
この場合、フライアイレンズの個々のレンズエレメント
がメインコンデンサレンズ３８を介してレチクルＲを照
明することにより、オプティカルインテグレータの役割
を果たしている。従って、レチクルＲ上のレチクルブラ
インド３２の開口で規定される照明領域内を均一に照明
することができる。

【００５０】本実施形態では、ランプハウス５０は、２
本のホース４６Ａ，４６Ｂを介してケミカルフィルタ・
ファン・ユニットＦＦＵと接続されている。ケミカルフ
ィルタ・ファン・ユニットＦＦＵは、図２における右か
ら順に配置されたケミカルフィルタ、空気冷却部として
のクーラー、ファンを内蔵した送風部、ＵＬＰＡフィル
タ（いずれも図示省略）から構成されている。この場
合、ＵＬＰＡフィルタの図２における左端とランプハウ
ス５０の上端とがホース４６Ａによって接続され、ケミ
カルフィルタの図２における右端とランプハウス５０の
下端とがホース４６Ｂによって接続されている。また、
ケミカルフィルタの右端には、外気取込口４８が突設さ
れている。

【００５１】ここで、ケミカルフィルタとしては、硫酸
アンモニウムを中心とする曇り物質（ケミカル物質）を
除去出来るものであればその構成を問わず、例えば静電
吸着タイプ、活性炭タイプ、薬品添着型活性炭タイプ、
イオン交換タイプ等のいずれのタイプのケミカルフィル
タであっても使用可能である。

【００５２】ここで、このケミカルフィルタ・ファン・
ユニットＦＦＵの作用を簡単に説明する。主制御装置５
０（図５参照）により水銀ランプ１４が点灯されると、
これと同時に送風部に内蔵されたファンが駆動され、外
気取込口４８及びランプハウス５０より取り込まれた空
気のランプハウス５０、ケミカルフィルタ・ファン・ユ
ニットＦＦＵ及びホース４６Ａ、４６Ｂより成る循環経
路内での循環が開始される。

【００５３】この循環中に、外気取込口４８及びランプ
ハウス５０より取り込まれた空気は、ケミカルフィルタ
を通ることにより、ケミカルクリーンな空気（即ち曇り
物質が除去された空気）となり、クーラーで冷却され、
ＵＬＰＡフィルタで物理的なゴミ（エアーパーティク
ル）が除去された後、ホース４６Ａを経由して、ランプ
ハウス５０内に供給される。

【００５４】ランプハウス５０内に供給されたケミカル
クリーンでしかも物理的にも清浄なエアー（空気）は、
水銀ランプ１４の発熱により、熱された空気となりホー
ス４６Ｂを通り、再度ケミカルフィルタ・ファン・ユニ
ットＦＦＵに戻される。そして、このケミカルフィルタ
・ファン・ユニットＦＦＵに戻されたケミカルクリーン
でしかも物理的にも清浄なエアー（空気）は、外気取込
口４８から取り込まれたクリーンルーム雰囲気中の空気
と一緒になって、上記の循環路に従って循環を繰り返
す。

【００５５】ここで、外気取込口４８は、自然吸気によ
り外気（クリーンルーム雰囲気中の空気）を取り入れる
もので、前述した空気の循環中には、不図示のファンの
回転により外気圧に対して送風部の下流側が正圧、上流
側が負圧となっているので、外気圧に対して正圧となっ
ている部分、主としてランプハウス５０から漏れ出す空
気とほぼ同一量の外気が取り入れられる。この外気取込
口４８を介して取り入れられる外気の量は、例えば全体
の５パーセント程度である。

【００５６】このように、本実施形態では、ケミカルク
リーンなエアーを循環させる構成にしたことから、ケミ
カルフィルタの長寿命化が可能になり、その分ケミカル
フィルタ交換の為のランニングコストを低減させること
ができ、メンテナンス性を向上させることができる。ま
た、ケミカルフィルタにより曇り物質が除去された空気
がランプハウス５０内に供給されるので、楕円鏡１６、
水銀ランプ１４、ミラーＭ１等の光学反射面や透過面に
曇りが発生することがなく、光学系の透過率の低下に起
因する露光装置の性能低下等を防止することができる。

【００５７】さらに、循環中、水銀ランプ１４の発熱に
よりランプハウス５０内のケミカルクリーンなエアーの
温度は上昇するが、ケミカルフィルタ・ファン・ユニッ
トＦＦＵを通過する際に、クーラーによって冷却される
ので、循環を繰り返すうちにケミカルクリーンなエアー
の温度が上昇して水銀ランプ１４の冷却に支障をきたす
という不都合も生じ得ない。

【００５８】なお、ケミカルフィルタ・ファン・ユニッ
トＦＦＵ内に、クーラーは必ずしも設ける必要はない。
この場合には、上記のような循環系を採用することな
く、ファンの回転により、外気をケミカルフィルタ・フ
ァン・ユニットＦＦＵ内に取り込み、そのケミカルフィ
ルタ・ファン・ユニットＦＦＵを通過する間にケミカル
クリーンでしかも物理的にも清浄となったエアー（空
気）をランプハウス５０内に供給し、その空気が水銀ラ
ンプ１４の発熱により熱された空気となったとき、それ
を排気するようにしても良い。但し、この場合には、そ
の排気は、機械室チャンバ２０内の空調装置にリターン
する空気とともに取り込まれるようにすることが望まし
い。

【００５９】一方、照明系ハウジング４４には、図２に
示されるように、ケミカルフィルタ及びＨＥＰＡフィル
タ（又はＵＬＰＡフィルタ）を内蔵するフィルタユニッ
トＦＵを介して、工場用力としてのドライエアが常時供
給されている。この場合も、ケミカルフィルタにより曇
り物質が除去された空気が照明系ハウジング４４内に供
給されるので、レンズ、ミラー等の光学反射面や透過面
に曇りが発生することがなく、光学系の透過率の低下に
起因する露光装置の性能低下等を防止することができ
る。この場合、照明系ハウジング４４の密閉性はそれほ
ど高くないので、供給されたドライエアは、自然排気に
より露光室内に漏れ出すようになっている。

【００６０】図１に戻り、レチクルステージＲＳＴは、
その上面の四つのコーナー部分に真空吸着部５２を有
し、この真空吸着部５２を介してレチクルＲがレチクル
ステージＲＳＴ上に保持されている。このレチクルステ
ージＲＳＴは、レチクルＲ上の回路パターンが形成され
た領域であるパターン領域ＰＡ（図３参照）に対応した
開口（図示省略）を有し、不図示の駆動機構によりＸ方
向、Ｙ方向、θｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微動可
能となっている。

【００６１】次に、本実施形態で用いられるレチクルＲ
について、図３に基づいて説明する。図３には、レチク
ルＲのパターン面側（図１における下面側）から見た平
面図が示されている。このレチクルＲとしては、一辺が
６インチ、すなわち約１５２．４ｍｍの正方形のガラス
基板の一方の面（図３における紙面手前側の面）に横の
長さがＷ（Ｗは、例えば約１００ｍｍ）で、縦の長さが
Ｌ（Ｌは、例えば約１３２ｍｍ）の長方形のパターン領
域ＰＡが形成されている。このパターン領域ＰＡの中心
と、ガラス基板の中心とは設計上は一致している。この
パターン領域ＰＡの中心を、以下においてはレチクルセ
ンタＲｃと呼ぶ。パターン領域ＰＡの周囲には、約２ｍ
ｍ程度の幅を有する遮光帯ＢＳが設けられている。

【００６２】投影露光装置では、露光に先立ってレチク
ルを所定の基準位置に位置合わせする必要がある。この
位置合わせの基準として、レチクル・アライメント・マ
ークが、通常設けられている。そして、このレチクル・
アライメント・マークをレチクルアライメント顕微鏡
（本実施形態のレチクル・アライメント顕微鏡について
は後述する）で計測して、レチクルの基準位置からのず
れ（ΔＸ、ΔＹ、Δθｚ）を求め、これらのずれを補正
するようにレチクルを微少駆動（微動調整）するレチク
ルの位置合わせ（レチクルアライメント）が行われる。

【００６３】レチクルアライメントは、ファーストレイ
ヤ、セカンドレイヤ以降を問わず、露光に先立って必ず
行われるため、すべてのレチクルにレチクル・アライメ
ント・マークを予め形成しておく必要がある。

【００６４】本実施形態で用いられるレチクルＲには、
図３に示されるように、レチクルセンタＲｃを通るＸ軸
上で、レチクルセンタＲｃに関して対称の位置でパター
ン領域ＰＡの外縁（遮光帯ＢＳの内縁）から約１５ｍｍ
程度離れた位置に、一対のレチクル・アライメント・マ
ークＲｘ１ｙ、Ｒｘ２θが設けられている。この他、レ
チクルＲには、図３に示されるように、レチクルセンタ
Ｒｃを通るＹ軸に関して対象となる配置で、７対のレチ
クル・アライメント・マークＲxy１，Ｒxy２、Ｒxy３，
Ｒxy４、Ｒxy５，Ｒxy６、Ｒxy７，Ｒxy８、Ｒxy９，Ｒ
xy１０、Ｒxy１１，Ｒxy１２、Ｒxy１３，Ｒxy１４が遮
光帯ＢＳに近接して（０．１〜０．２ｍｍ程度離れて）
それぞれ形成されている。

【００６５】この内、一対のレチクル・アライメント・
マークＲxy１３，Ｒxy１４は、レチクルセンタＲｃを通
るＸ軸上に配置されている。また、レチクル・アライメ
ント・マークＲxy１，Ｒxy３，Ｒxy５と、レチクル・ア
ライメント・マークＲxy７，Ｒxy９，Ｒxy１１とは、レ
チクルセンタＲｃを通るＸ軸に関してそれぞれ対称であ
り、同様に、レチクル・アライメント・マークＲxy２，
Ｒxy４，Ｒxy６と、レチクル・アライメント・マークＲ
xy８，Ｒxy１０，Ｒxy１２とは、レチクルセンタＲｃを
通るＸ軸に関してそれぞれ対称である。

【００６６】レチクルＲには、図３に示されるように、
上述したレチクル・アライメント・マークの他、結像特
性計測に用いられる４対の計測用マークＭＰＭa₁，ＭＰ
Ｍb₁、ＭＰＭa₂，ＭＰＭb₂、ＭＰＭc₁，ＭＰＭc₂、ＭＰ
Ｍd₁，ＭＰＭd₂が、レチクルセンタＲｃを通るＹ軸に関
して対称な配置で、かつ遮光帯ＢＳの外側に近接して形
成されている。この場合、計測用マークＭＰＭa₁，ＭＰ
Ｍb₁、ＭＰＭc₁，ＭＰＭc₂は、レチクルセンタＲｃを通
るＸ軸に関して、計測用マークＭＰＭa₂，ＭＰＭb₂、Ｍ
ＰＭd₁，ＭＰＭd₂に対称となっている。

【００６７】図１に戻り、レチクルＲの上方には、ＣＣ
Ｄ等の撮像素子を有し、露光波長の光をアライメント用
照明光とする画像処理方式の一対のレチクルアライメン
ト顕微鏡ＲＡ１，ＲＡ２が配置されている。この場合、
レチクルアライメント顕微鏡ＲＡ１，ＲＡ２は、投影光
学系ＰＬの光軸ＡＸを含むＹＺ平面に関して対称（左右
対称）な配置で設置されている。また、これらのレチク
ルアライメント顕微鏡ＲＡ１，ＲＡ２は光軸ＡＸを通る
ＸＺ面内でＸ軸方向に往復移動が可能な構造となってい
る。

【００６８】通常、これらのレチクルアライメント顕微
鏡ＲＡ１，ＲＡ２は、レチクルＲがレチクルステージＲ
ＳＴ上に載置された状態で、一対のレチクル・アライメ
ント・マークＲｘ１ｙ、Ｒｘ２θをそれぞれ観察可能な
位置に設定されている。すなわち、レチクル・アライメ
ント・マークＲｘ１ｙ、Ｒｘ２θが、露光装置１０のレ
チクルアライメント用として通常用いられる。換言すれ
ば、レチクル・アライメント・マークＲｘ１ｙ、Ｒｘ２
θは、露光装置１０のような静止型の露光装置用のマス
クアライメントマークである。

【００６９】但し、レチクルアライメント顕微鏡ＲＡ
１，ＲＡ２は、Ｘ軸方向に往復移動可能になっているの
で、レチクル・アライメント・マークＲｘ１ｙ、Ｒｘ２
θよりパターン領域ＰＡ側に存在する一対のレチクル・
アライメント・マークＲxy１３，Ｒxy１４を、レチクル
アライメント用のマークとして用いることは勿論可能で
ある。

【００７０】いずれにしても、レチクルアライメント顕
微鏡ＲＡ１，ＲＡ２を用いることにより、パターン領域
ＰＡの中心（レチクルセンタＲｃ）が投影光学系ＰＬの
光軸ＡＸを通るようにレチクルＲの位置決めが可能な構
成となっている。

【００７１】一方、レチクルＲを、スキャニング・ステ
ッパ等のスキャン露光装置で用いる場合には、７対のレ
チクル・アライメント・マークＲxy１，Ｒxy２、Ｒxy
３，Ｒxy４、Ｒxy５，Ｒxy６、Ｒxy７，Ｒxy８、Ｒxy
９，Ｒxy１０、Ｒxy１１，Ｒxy１２、Ｒxy１３，Ｒxy１
４の内、少なくとも一対が、レチクルアライメント用マ
ークとして用いられる。すなわち、レチクル・アライメ
ント・マークＲxy１〜Ｒxy１４は、スキャン露光装置用
のマスクアライメントマークであり、特に、レチクル・
アライメント・マークＲxy１３，Ｒxy１４は、静止型の
露光装置用とスキャン露光装置とで共用が可能なマーク
である。

【００７２】これまでの説明から明らかなように、本実
施形態の露光装置１０では、レチクルアライメント顕微
鏡ＲＡ１，ＲＡ２がＸ軸方向に可動となっているので、
スキャン露光装置用のレチクルを用いたとしても、その
うちの適当な少なくとも１組のレチクル・アライメント
・マークを用いることにより、レチクルアライメントを
実行することができる。

【００７３】前記投影光学系ＰＬは、レチクルＲの下方
でその光軸ＡＸ方向をＺ軸方向として不図示の本体コラ
ムに保持され、光軸ＡＸ方向に所定間隔で配置された複
数枚のレンズエレメント（屈折光学素子）とこれらのレ
ンズエレメントを保持する鏡筒から成る例えば両側テレ
セントリックな屈折光学系が用いられている。この投影
光学系ＰＬとしては、例えば、開口数Ｎ．Ａ．が０．５
２、投影倍率１／４、像面側のイメージフィールドが直
径約４１．４ｍｍの円形で、ウエハＷ上に０．３５μｍ
程度の線幅を持ったパターンを解像できるものが用いら
れている。この投影光学系ＰＬによると、（２５×２５
＋３３×３３）^1/2＝４１．４が成立するので、２５ｍ
ｍ×３３ｍｍの矩形の露光範囲を一度に露光することが
可能である。

【００７４】前記ステージ装置４２は、ベース５４と、
このベース５４上を図１におけるＹ方向に往復移動可能
なＹステージ５６と、このＹステージ５６上をＹ方向と
直交するＸ方向に往復移動可能なＸステージ５８と、こ
のＸステージ５８上に設けられた基板テーブル６０とを
有している。また、基板テーブル６０上に、ほぼ円形の
ウエハホルダ６２が載置され、このウエハホルダ６２に
よってウエハＷが真空吸着によって保持されている。

【００７５】図４には、ウエハホルダ６２の平面図が概
略的に示されている。この図４に示されるように、ウエ
ハホルダ６２は、ほぼ円形の外壁６４とその中央部に位
置する三つ葉状の内壁６６とで囲まれた所定形状のバキ
ューム領域ＶＡ内に、直径０．１５ｍｍ程度で高さ０．
０２ｍｍ程度の多数のピン６８がほぼ均等の間隔で全域
に渡って配置されている。内壁６６と外壁６４の高さ
も、０．０２ｍｍ程度とされている。また、バキューム
領域ＶＡ内には、中心角ほぼ１２０°の間隔で、半径方
向に沿って複数のバキューム口７０が配置されている。
ウエハホルダ６２上にウエハＷが載置されたウエハＷの
ロード状態では、複数のバキューム口７０を介して不図
示のバキュームポンプの負圧により、ウエハＷ下面と内
壁６６と外壁６４とで囲まれた空間内のピン６８の隙間
が真空吸引され、ウエハＷがウエハホルダ６２に吸着保
持される。

【００７６】ここで、ウエハホルダ６２の外壁６４のさ
らに外側には、図４に示されるように、周囲のほぼ全域
に渡ってフランジ部７２が形成されている。このフラン
ジ部７２には、所々に合計五つのＵ字状の切り欠き７４
Ａ〜７４Ｅが形成されている。これらの切り欠き７４Ａ
〜７４Ｅは、ウエハＷの中心位置ずれと回転ずれとを求
めるために、ウエハＷのエッジを検出するウエハエッジ
センサを配置するために設けられている。すなわち、切
り欠き７４Ａ〜７４Ｅ内部分のフランジ部７２の上側及
び下側には、透過型の光検出器を構成する発光素子及び
受光素子（又は受光素子及び発光素子）がそれぞれ配置
される。切り欠き７４Ａ内部分に配置されるセンサは、
ノッチの方向を０°の方向（６時の方向）に向けて載置
されるウエハＷのノッチを検出するために用いられる。
切り欠き７４Ｂ内部分に配置されるセンサは、ノッチの
方向を９０°の方向（３時の方向）に向けて載置される
ウエハＷのノッチを検出するために用いられる。切り欠
き７４Ｃ内部分に配置されるセンサは、ノッチの方向を
０°の方向（６時の方向）に向けて載置されるウエハＷ
の外周部の一部を検出するために用いられる。切り欠き
７４Ｄ内部分に配置されるセンサは、載置されるウエハ
Ｗの向きにかかわらず、ウエハＷの外周部の一部を検出
するために用いられる。切り欠き７４Ｅ内部分に配置さ
れるセンサは、ノッチの方向を９０°の方向（３時の方
向）に向けて載置されるウエハＷの外周部の一部を検出
するために用いられる。

【００７７】図１に戻り、前記基板テーブル６０は、Ｘ
ステージ５８上にＸＹ方向に位置決めされ、かつＺ軸方
向の移動及びＸＹ平面に対する傾斜が許容された状態で
取り付けられている。そして、この基板テーブル６０
は、異なる３点の支持点で不図示の３本の軸によって支
持されており、これら３本の軸がウエハ駆動装置２１
（図５参照）によって独立してＺ軸方向に駆動され、こ
れによって基板テーブル６０上に保持されたウエハＷの
面位置（Ｚ軸方向位置及びＸＹ平面に対する傾斜）が所
望の状態に設定されるようになっている。

【００７８】この基板テーブル６０上には移動鏡２７が
固定され、外部に配置された干渉計３１により、基板テ
ーブル６０のＸ方向、Ｙ方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの
回転方向）の位置がモニタされ、干渉計３１により得ら
れた位置情報が主制御装置２８（図５参照）に供給され
ている。主制御装置２８は、図５に示されるウエハ駆動
装置２１（これは、Ｘステージ５８、Ｙステージ５６の
駆動系及び基板テーブル６０の駆動系の全てを含む）を
介してＹステージ５６、Ｘステージ５８及び基板テーブ
ル６０の位置決め動作を制御すると共に、装置全体の動
作を統括制御する。

【００７９】また、基板テーブル６０上の一端部には、
各種基準マークが形成された基準マーク板ＦＭが固定さ
れている。この各種基準マークには、不図示のオフアク
シス方式のアライメント検出系の検出中心から投影光学
系ＰＬの光軸までの距離を計測するベースライン計測、
レチクルアライメントなどに用いられる基準マークが含
まれる。また、基板テーブル６０の一端部には、スリッ
トスキャン方式の空間像計測器の一部を構成している基
準平面板（不図示）が固定されている。この基準平面板
には、所定のスリットが形成されており、このスリット
を介して基板テーブル６０内部に入射した光を検出する
受光光学素子が基板テーブル６０の内部に設けられてい
る。

【００８０】この露光装置本体１００では、前述したレ
チクルアライメントなどの終了後、不図示のウエハアラ
イメント検出系の検出信号に基づいて主制御装置２８に
よりレチクルＲとウエハＷとの位置合わせ（アライメン
ト）が行なわれ、後述する焦点検出系の検出信号に基づ
いて、レチクルＲのパターン面とウエハＷ表面とが投影
光学系ＰＬに関して共役となるように、かつ投影光学系
ＰＬの結像面とウエハＷ表面とが一致する（ウエハ表面
が投影光学系ＰＬの最良結像面の焦点深度の範囲内に入
る）ように、主制御装置２８により駆動装置２１を介し
て基板テーブル６０がＺ軸方向及び傾斜方向に駆動制御
されて面位置の調整が行なわれる。このようにして位置
決め及び合焦がなされた状態で、照明系ユニットＩＬＵ
から射出された照明光ＥＬによりレチクルＲのパターン
領域ＰＡがほぼ均一な照度で照明されると、レチクルＲ
のパターンの縮小像が投影光学系ＰＬを介して表面にフ
ォトレジストが塗布されたウエハＷ上に結像される。

【００８１】更に、本実施形態では、投影光学系ＰＬに
よるパターンの投影領域（この投影領域に対応するウエ
ハＷ上の領域を以下「露光領域」と呼ぶ）内にウエハＷ
が位置したときＸＹ平面に平行な基準となる仮想的な面
（基準面）に対するウエハＷ表面のＺ方向（光軸ＡＸ方
向）の位置を検出するための斜入射光式の焦点検出系の
一つであるの多点フォーカス位置検出系が設けられてい
る。この多点フォーカス位置検出系は、図１に示される
ように、投影光学系ＰＬの光軸に対して所定角度傾斜し
た方向からウエハＷ表面に多数の結像光束を照射する照
射系７４と、それらの結像光束のウエハＷ表面からの反
射光を個別に受光する受光系７６とを備えている。これ
を更に詳述すると、照射系７４は、図５に示されるよう
に、光ファイバ束８１、集光レンズ８２、パターン形成
板８３、レンズ８４、ミラー８５及び照射対物レンズ８
６等を含んで構成されている。また、受光系７６は、集
光対物レンズ８７、回転方向振動板８８、結像レンズ８
９、受光用スリット板９８及び多数のフォトセンサを有
する受光器９０等を含んで構成されている。

【００８２】ここで、この多点フォーカス位置検出系
（７４、７６）の構成各部の作用を説明すると、露光光
とは異なるウエハＷ上のフォトレジストを感光させない
波長の照明光が、図示しない照明光源から光ファイバ束
８１を介して導かれている。光ファイバ束８１から射出
された照明光は、集光レンズ８２を経てパターン形成板
８３を照明する。パターン形成板８３を透過した照明光
（光束）ＩＬは、レンズ８４、ミラー８５及び照射対物
レンズ８６を経てウエハＷ表面に投影され、ウエハＷ表
面にはパターン形成板８３上のパターンの像が投影結像
される。ウエハＷで反射された照明光（パターン像の光
束）ＩＬは、集光対物レンズ８７、回転方向振動板８８
及び結像レンズ８９を経て受光器９０の手前側に配置さ
れた受光用スリット板９８上に再結像される。ここで、
受光器９０は、ウエハＷ上に投影される複数のパターン
像の反射光を個別に受光する複数のフォトダイオード等
の受光センサを有し、受光用スリット板９８には、各受
光センサに対応するスリットが設けられている。従っ
て、受光用スリット板９８上に再結像されたパターン像
の光束は、それぞれのスリットを介して各受光センサで
受光され、各受光センサからの検出信号（光電変換信
号）はセンサ選択回路９３を介して信号処理装置９１に
供給される。

【００８３】主制御装置２８は、加振装置（例えばバイ
ブレータや超音波振動子等）９２を介して回転方向振動
板８８に振動を与える。各スリット像のウエハＷからの
反射光は全て回転方向振動板８８によって振動されてい
るため、受光用スリット板９８上に再結像される各パタ
ーン像と各受光素子とは相対的に振動している。信号処
理装置９１は、センサ選択回路９３によって選択された
受光器９０上の複数の受光素子からの各検出信号を加振
装置９２の振動信号で同期検波してフォーカス信号（Ｓ
カーブ信号）を得て、このフォーカス信号を主制御装置
２８に供給する。

【００８４】なお、主制御装置２８は、ウエハＷの表面
が基準平面（例えば投影光学系ＰＬの結像面）と一致し
たとき、各フォーカス信号が０となるように、例えば、
スリット板９８の前面に配置された不図示のプレーンパ
ラレルの角度を調整したり、あるいはフォーカス信号の
値に電気的にオフセットを加えたりして、予め各受光セ
ンサのキャリブレーションを行っている。

【００８５】図６（Ａ）には、パターン形成板８３が示
されている。この図６（Ａ）に示されるように、パター
ン形成板８３には、５行５列のマトリクス状の配置で、
５×５＝２５個の開口パターンＰ₁₁〜Ｐ₅₅が形成されて
いる。この場合、列方向（図６（Ａ）における左右方向
で隣接する開口パターンの間隔はＤ１であり、行方向
（図６（Ａ）における上下方向で隣接する開口パターン
の間隔はＤ２（＞Ｄ１）となっている。例えば、Ｄ２＝
１．３５×Ｄ１である。また、図６（Ａ）において、１
行１列目の開口パターンＰ₁₁と２行１列目の開口パター
ンＰ₂₁との間には、開口パターンＰ６０が形成されてい
る。また、１行５列目の開口パターンＰ₁₅と２行５列目
の開口パターンＰ₂₅との間には、開口パターンＰ７０が
形成されている。また、４行１列目の開口パターンＰ₄₁
と５行１列目の開口パターンＰ₅₁との間には、開口パタ
ーンＰ８０が形成されている。また、４行５列目の開口
パターンＰ₄₅と５行５列目の開口パターンＰ₅₅との間に
は、開口パターンＰ９０が形成されている。このよう
に、パターン形成板８３には、合計で２９個の開口パタ
ーンが形成されている。

【００８６】これらの開口パターンは、パターン形成板
８３の４辺の方向（Ｘ，Ｙ方向）に対して４５度傾斜し
たスリット状となっており、これらの開口パターンの像
がウエハＷの表面の、投影光学系ＰＬによるレチクルパ
ターンの投影領域（露光領域）に投影される。

【００８７】本実施形態では、照射系７４からの像光束
は、ＸＺ平面内で光軸ＡＸに対して所定角度α傾斜した
方向からウエハＷ面（又は基準マーク板ＦＭ表面）に照
射され、この像光束のウエハＷ面からの反射光束は、Ｘ
Ｚ平面内で光軸ＡＸに対して前記照射系７４からの像光
束と対称に所定角度α傾斜した方向に進んで受光系７６
によって前記の如く受光される。すなわち、上から見る
と、照射系７４からの像光束及びその反射光束は、Ｘ軸
に沿って一方から他方へ進む。

【００８８】このため、ウエハＷ表面の露光領域Ｅｆ内
には、図６（Ｂ）に示されるように、Ｘ軸、Ｙ軸に対し
て４５度傾斜した５行５列のマトリクス状配置で５×
５、合計２５個のスリット状の開口パターンＰ₁₁〜Ｐ₅₅
を透過した第１の光束の第１の照射点が形成され、各第
１の照射点にスリット状の開口パターンＰ₁₁〜Ｐ₅₅の像
（以下、「スリット像」という）Ｓ₁₁〜Ｓ₅₅が形成され
る。この場合、露光領域Ｅｆが２５ｍｍ×３３ｍｍの領
域であり、この露光領域Ｅｆ内に、５行５列のスリット
像Ｓ₁₁〜Ｓ₅₅が形成される。列方向（図６（Ｂ）におけ
る左右方向で隣接するスリット像の間隔はｄ１（ｄ１は
例えば５．８ｍｍ）であり、行方向（図６（Ｂ）におけ
る上下方向で隣接するスリット像の間隔はｄ２（ｄ２は
例えば７．８ｍｍ）となっている。

【００８９】本実施形態の多点フォーカス位置検出系
（７４、７６）において、上記スリット像Ｓ₁₁〜Ｓ
₅₅は、それぞれの中心点を計測点として、ウエハＷと所
定の基準面、例えば投影光学系ＰＬの結像面との光軸Ａ
Ｘ方向（Ｚ軸方向）の偏差量、すなわちウエハＷのＺ位
置を求めるためのものである。

【００９０】また、図６（Ｂ）に示されるように、開口
パターンＰ６０を透過した第２光束は、ウエハＷ表面上
のスリット像Ｓ₁₁とＳ₂₁との間に第２照射点を形成し、
該第２照射点にスリット像Ｓ６０を形成する。同様に、
開口パターンＰ７０を透過した第２光束は、ウエハＷ表
面上のスリット像Ｓ₁₅とＳ₂₅との間に第２照射点を形成
し、該第２照射点にスリット像Ｓ７０を形成する。ま
た、開口パターンＰ８０を透過した第２光束は、ウエハ
Ｗ表面上のスリット像Ｓ₄₁とＳ₅₁との間に第２照射点を
形成し、該第２照射点にスリット像Ｓ８０を形成する。
また、開口パターンＰ９０を透過した第２光束は、ウエ
ハＷ表面上のスリット像Ｓ₄₅とＳ₅₅との間に第２照射点
を形成し、該第２照射点にスリット像Ｓ９０を形成す
る。

【００９１】スリット像Ｓ６０〜Ｓ９０は、スリット像
Ｓ₁₁〜Ｓ₅₅のそれぞれとほぼ同じ大きさであり、同様に
Ｘ軸及びＹ軸に対して４５°傾いている。第１列のスリ
ット像Ｓ₁₁〜Ｓ₅₁のそれぞれの中心点、スリット像Ｓ６
０の中心点、及びスリット像Ｓ８０の中心点は全てＹ軸
に平行な同一直線上にある。また、スリット像Ｓ６０の
中心点は、スリット像Ｓ₁₁の中心点とスリット像Ｓ₂₁の
中心点との中点に位置する。また、スリット像Ｓ８０の
中心点は、スリット像Ｓ₄₁の中心点とスリット像Ｓ₅₁の
中心点との中点に位置する。

【００９２】上記と同様に、第５列のスリット像Ｓ₁₅〜
Ｓ₅₅のそれぞれの中心点、スリット像Ｓ７０の中心点、
及びスリット像Ｓ９０の中心点は全てＹ軸に平行な同一
直線上にある。また、スリット像Ｓ７０の中心点は、ス
リット像Ｓ₁₅の中心点とスリット像Ｓ₂₅の中心点との中
点に位置する。また、スリット像Ｓ９０の中心点は、ス
リット像Ｓ₄₅の中心点とスリット像Ｓ₅₅の中心点との中
点に位置する。

【００９３】前述の如く、スリット像Ｓ₁₁〜Ｓ₅₅、Ｓ６
０、Ｓ７０、Ｓ８０、Ｓ９０を形成する光束は、ＸＺ平
面をウエハＷに対する入射平面として、ウエハＷの表面
に対して斜めに照射される。従って、ウエハＷのＺ位置
（高さ位置）が変化すると、各スリット像の照射位置も
Ｘ軸方向（同一行のスリット像、例えばスリット像Ｓ ₁₁
〜Ｓ₁₅の並ぶ方向）に沿って移動する。

【００９４】なお、本実施形態では、焦点位置検出用と
して５×５（＝２５個）のスリット像が露光領域Ｅｆ内
に配置されるが、露光領域Ｅｆ内の全域に渡ってほぼ均
等な間隔でスリット像Ｓが配置されるのであれば、スリ
ット像Ｓの数はいくつでも良い。

【００９５】図６（Ｃ）には、多点フォーカス位置検出
系（７４、７６）の受光器９０が示されている。この受
光器９０上にスリット像Ｓ₁₁〜Ｓ₅₅に対応して５行５列
のマトリクス状にフォトダイオード等から成る第１受光
センサとしてのフォトセンサＤ₁₁〜Ｄ₅₅が配置されてい
る。これらのフォトセンサＤ₁₁〜Ｄ₅₅のそれぞれは、Ｘ
軸、Ｙ軸に４５度傾斜して配置されている。これに対応
して、受光器９０の前面（図１における下面）側に配置
された受光用スリット板９８には、これらのフォトセン
サＤ₁₁〜Ｄ₅₅にそれぞれ対向して、Ｘ軸、Ｙ軸に対し４
５度傾斜したスリットがそれぞれ形成されている。これ
により、スリット像Ｓ₁₁〜Ｓ₅₅の反射光以外の光（例え
ば迷光）が入射しないようになっている。

【００９６】この場合、フォトセンサＤ₁₁〜Ｄ₅₅に対向
する受光用スリット板９８のスリット上に図６（Ｂ）の
スリット像Ｓ₁₁〜Ｓ₅₅がそれぞれ再結像される。そし
て、ウエハＷの表面で反射された光を、回転方向振動板
８８で回転振動することで、受光用スリット板９８上で
は再結像された各像の位置が図６（Ｃ）における矢印Ｒ
Ｄ方向に振動する。従って、各フォトセンサＤ₁₁〜Ｄ₅₅
の検出信号がセンサ選択回路９３を介して信号処理装置
９１により、回転振動周波数の信号で同期検波される。

【００９７】また、図６（Ｃ）において、フォトセンサ
Ｄ₁₁とＤ₂₁との間には、Ｘ軸方向に所定長さで伸びる第
２受光センサとしてのトラッキングセンサＤ６０が配置
されている。受光用スリット板９８のこのトラッキング
センサＤ６０に対向する部分には、Ｘ軸方向にトラッキ
ングセンサＤ６０に対応して伸びる細長いスリット状の
開口が形成されている。トラッキングセンサＤ６０は、
同一行のフォトセンサ例えば、フォトセンサＤ₁₁〜Ｄ₁₅
の並ぶ方向（Ｘ軸方向）に複数の受光領域が配列された
アレイセンサである。トラッキングセンサＤ６０は、ス
リット像Ｓ６０からの反射光（スリット像の像光束）を
受光すると、検出信号をセンサ選択回路９３を介して信
号処理装置９１に出力する。信号処理装置９１は、トラ
ッキングセンサＤ６０の中心部を基準位置ＡＣ（以下、
中心位置「ＡＣ」と呼ぶ）として、スリット像Ｓ６０か
らの反射光の受光位置とこの中心位置ＡＣとのずれ量及
びずれの方向を計測する。この中心位置ＡＣはフォトセ
ンサＤ₁₁〜Ｄ₅₅の第１列のフォトセンサＤ₁₁〜Ｄ₅₁の中
心点を結ぶ直線上にある。すなわち、スリット像Ｓ６０
からの反射光がトラッキングセンサＤ６０の中心点に照
射されたとき、スリット像Ｓ６０が形成された照射点に
おけるウエハＷのＺ位置はベストフォーカス位置とほぼ
一致している。

【００９８】上記と同様に、図６（Ｃ）において、受光
器９０上のフォトセンサＤ₁₅とＤ₂₅との間、フォトセン
サＤ₄₁とＤ₅₁の間、及びフォトセンサＤ₄₅とＤ₅₅との間
には、Ｘ軸方向に所定長さで伸びる第２受光センサとし
てのトラッキングセンサＤ７０、Ｄ８０、Ｄ９０が、そ
れぞれ配置されている。これらのトラッキングセンサＤ
７０、Ｄ８０、Ｄ９０としては、フォトセンサＤ６０と
同一の構成のアレイセンサが用いられている。そして、
受光用スリット板９８のこれらのトラッキングセンサＤ
７０、Ｄ８０、Ｄ９０にそれぞれ対向する部分には、ト
ラッキングセンサＤ７０、Ｄ８０、Ｄ９０に対応してＸ
軸方向に伸びる細長いスリット状の開口がそれぞれ形成
されている。そして、トラッキングセンサＤ７０、Ｄ８
０、Ｄ９０は、スリット像Ｓ７０、Ｓ８０、Ｓ９０から
の反射光を受光すると、検出信号をセンサ選択回路９３
を介して信号処理装置９１に出力する。信号処理装置９
１は、スリット像Ｓ７０、Ｓ８０、Ｓ９０からの反射光
のトラッキングセンサＤ７０、Ｄ８０、Ｄ９０による受
光位置と各々のトラッキングセンサの中心位置ＡＣとの
ずれ量及びずれの方向を計測する。トラッキングセンサ
Ｄ８０の中心位置ＡＣは第１列のフォトセンサＤ₁₁〜Ｄ
₅₁の中心点を結ぶ直線上にある。また、トラッキングセ
ンサＤ７０、Ｄ９０それぞれの中心位置ＡＣは第５列の
フォトセンサＤ₁₅〜Ｄ₅₅の中心点を結ぶ直線上にある。
従って、スリット像Ｓ７０、Ｓ８０、Ｓ９０からの反射
光がトラッキングセンサＤ７０、Ｄ８０、Ｄ９０の中心
点に照射されたとき、スリット像Ｓ７０、Ｓ８０、Ｓ９
０が形成されたそれぞれの照射点におけるウエハＷのＺ
位置はベストフォーカス位置とほぼ一致している。

【００９９】センサ選択回路９３は、主制御装置２８か
らの指令に応じ、ｎ本（ｎは、例えば１０）の光電変換
信号の出力線（Ｏ₁ 〜Ｏ_n とする）のうちの、特定の出
力線、例えばＯ_nに前述したアレイセンサから成る四つ
のトラッキングセンサＤ６０、Ｄ７０、Ｄ８０、Ｄ９０
のいずれか一つの検出信号を出力させるとともに、残り
の出力線Ｏ₁ 〜Ｏ_n-1のそれぞれに、フォトセンサＤ₁₁
〜Ｄ₅₅の内から選択された（ｎ−１）個、例えば９個の
フォトセンサの検出信号を個別に出力させる回路であ
る。

【０１００】信号処理装置９１の内部には、例えば、ｎ
本の出力線Ｏ₁ 〜Ｏ_n のそれぞれに個別に接続されたｎ
個の信号処理回路と、これらの信号処理回路からの出力
信号をデジタル変換するとともに、シリアルデータとし
て主制御装置２８に出力する信号出力回路等が設けられ
ている。

【０１０１】次に、上述のようにして構成された本実施
形態の露光装置本体１００により、レチクルＲのパター
ンをウエハＷ上の各ショット領域に順次転写するに際
に、ファーストショットの露光に先立って行われる、ウ
エハＷのフォーカス・レベリング制御について簡単に説
明する。前提として、レチクルアライメント、ベースラ
イン計測、及びウエハアライメント等の準備作業は終了
しているものとする。また、レチクルブラインド３２
は、レチクルＲのパターン領域ＰＡの大きさに合わせて
その開口が設定されているものとする。

【０１０２】最初に、ウエハＷ上に図７（Ａ）に示され
るようなショット領域ＳＡ_m（ｍ＝１、２、……、Ｍ）
が形成されている場合について説明する。

【０１０３】この場合、いずれのショット領域ＳＡ_mも
いわゆる欠けショットではないため、主制御装置２８
は、メモリ内に予め格納されているショットマップデー
タに基づいて、あるいはオペレータによって入力された
指令に応じて、トラッキングセンサＤ６０、Ｄ７０、Ｄ
８０、Ｄ９０の任意の一つの選択指令と、デフォルト設
定に従った受光センサの選択指令とをセンサ選択回路９
３に与える。これにより、センサ選択回路９３によっ
て、例えばトラッキングセンサＤ６０、フォトセンサＤ
₁₁、Ｄ₁₅、Ｄ₂₂、Ｄ₂₄、Ｄ₃₃、Ｄ₄₂、Ｄ₄₄、Ｄ₅₁、Ｄ₅₅
が１０本の各信号出力線Ｏ₁〜Ｏ₁₀にそれぞれ接続され
る。

【０１０４】次いで、主制御装置２８は、ウエハアライ
メント結果に基づいて、ウエハ駆動装置２１を介してＸ
ステージ５８、Ｙステージ５６を駆動し、基板テーブル
６０に保持されたウエハＷ上のファーストショットをレ
チクルパターンの投影位置に位置決めする。

【０１０５】次いで、照射系７４から照明光ＩＬが照射
されるとウエハＷ上に前述したようにして、スリット像
Ｓ₁₁〜Ｓ₅₅、及びＳ６０〜Ｓ９０が形成される。但し、
このとき、ウエハＷの表面がベストフォーカス位置から
＋Ｚ方向にずれているとすると、スリット像Ｓ₁₁〜
Ｓ₅₅、Ｓ６０〜Ｓ９０からの反射光は受光器９０の前側
の受光用スリット板９８上において図６（Ｃ）における
左側にシフトする。このとき、ウエハＷの表面の＋Ｚ方
向のずれ量が、ある値より小さい場合、すなわち、スリ
ット像Ｓ₁₁〜Ｓ₅₅からの反射光の受光用スリット板９８
上のずれ量が、Ｘ軸方向のフォトセンサ間隔より小さけ
れば、スリット像Ｓ₁₁〜Ｓ₅₅の像光束は、いずれもフォ
トセンサによって受光されない。この一方、ウエハＷの
表面の＋Ｚ方向のずれ量が、上記のある値にほぼ一致し
た場合には、スリット像Ｓ₁₁〜Ｓ₅₅の像光束が、それぞ
れに対応するフォトセンサの一つ左隣のフォトセンサに
入射する（以下、このような状態を「ピッチずれ」と呼
ぶ）。第５列のフォトセンサ（Ｄ₁₅、Ｄ₂₅、Ｄ₃₅、
Ｄ₄₅、Ｄ₅₅）以外のフォトセンサセンサＤがスリット像
からの反射光を受光する。

【０１０６】上記のいずれの場合も、スリット像Ｓ６０
からの反射光は、トラッキングセンサＤ６０の中心位置
ＡＣから図６（Ｃ）の左側に位置する受光領域で受光さ
れており、その検出信号がセンサ選択回路９３を介して
信号処理装置９１に出力される。信号処理装置９１は、
前述したようにして、スリット像Ｓ６０からの反射光の
受光位置の中心位置ＡＣからのずれの方向とずれ量を計
測して、主制御装置２８に出力する。主制御装置２８
は、スリット像Ｓ６０からの反射光がトラッキングセン
サＤ６０の中心位置ＡＣに来るように、基板テーブル６
０をサーボ制御してウエハＷのＺ位置をベストフォーカ
ス位置の近傍に配置する。

【０１０７】一方、ウエハＷの表面がベストフォーカス
位置から−Ｚ方向にずれているとすると、スリット像Ｓ
₁₁〜Ｓ₅₅、Ｓ６０〜Ｓ９０は受光用スリット板９８上に
おいて図６（Ｃ）における右側にシフトする。この場合
も、ずれ量の大小に応じて、スリット像Ｓ₁₁〜Ｓ₅₅から
の像光束は、いずれもフォトセンサによって受光されな
いか、第１列のフォトセンサ（Ｄ₁₁、Ｄ₂₁、Ｄ₃₁、
Ｄ₄₁、Ｄ₅₁）以外のフォトセンサＤがスリット像からの
反射光を受光する（ピッチずれ状態）。

【０１０８】上記のいずれの場合も、スリット像Ｓ６０
からの反射光は、トラッキングセンサＤ６０の中心位置
ＡＣの右側に位置する受光領域で受光されており、その
検出信号がセンサ選択回路９３を介して信号処理装置９
１に出力される。信号処理装置９１は、前述したように
して、スリット像Ｓ６０からの反射光の受光位置の中心
位置ＡＣからのずれの方向とずれ量を計測して、主制御
装置２８に出力する。主制御装置２８は、スリット像Ｓ
６０からの反射光がトラッキングセンサＤ６０の中心位
置ＡＣに来るように、基板テーブル６０をサーボ制御し
てウエハＷのＺ位置をベストフォーカス位置の近傍に配
置する。

【０１０９】このようにして、ウエハＷのＺ位置が調整
されると、Ｚ位置検出用のスリット像Ｓ₁₁〜Ｓ₅₅はそれ
ぞれ対応するフォトセンサＤ₁₁〜Ｄ₅₅上に再結像され
る。但し、この場合、フォトセンサＤ₁₁、Ｄ₁₅、Ｄ₂₂、
Ｄ₂₄、Ｄ₃₃、Ｄ₄₂、Ｄ₄₄、Ｄ₅₁、Ｄ₅₅のみが選択されて
いるので、これらのフォトセンサがそれぞれ図５におけ
る信号処理装置９１に検出信号を出力する。信号処理装
置９１は、それぞれの検出信号に対応したフォーカス信
号を主制御装置２８に出力する。そして、主制御装置２
８は、各フォーカス信号に基づいて選択された各計測点
のＺ位置を計測し、それらのＺ位置に基づいて例えばウ
エハＷ上の領域の仮想平面を求め、ウエハＷ上のショッ
ト領域（露光領域Ｅｆに一致）がベストフォーカス位置
と一致するようにウエハ駆動装置２１を介して基板テー
ブル６０のＺ駆動及びＸＹ平面に対する傾斜を制御す
る。すなわち、このようにしてウエハＷのフォーカス・
レベリング制御を行う。

【０１１０】このように、本実施形態では、ウエハＷの
Ｚ位置のベストフォーカス位置からのずれ量とずれの方
向とを同時に知ることができ、ピッチずれが生じている
ときでも速やかにウエハ表面をベストフォーカス位置の
近傍に配置することが可能となっている。

【０１１１】なお、トラッキングセンサＤ６０，Ｄ７
０，Ｄ８０，Ｄ９０をＸ軸方向に長くすることによっ
て、スリット像Ｓ₁₁〜Ｓ₅₅からの反射光束の位置ずれ
が、フォトセンサのＸ軸方向の間隔より大きくなっても
ウエハＷ表面のＺ位置を速やかにベストフォーカス位置
の近傍に移動できる。

【０１１２】そして、主制御装置２８では、照明ユニッ
トＩＬＵ内のシャッタを開いて露光用照明光ＥＬにより
レチクルＲを照射してウエハＷのファーストショットに
レチクルＲのパターンを転写する。

【０１１３】その後、主制御装置２８では、Ｙステージ
５６及びＸステージ５８の駆動を制御してウエハＷ上の
セカンドショット以降のショット領域をレチクルパター
ンの投影領域に順次位置決めしつつ、レチクルＲのパタ
ーンを転写する。セカンドショット以降においても、フ
ァーストショットの場合と同様に、トラッキングセンサ
を使用するフォーカス・レベリング制御は可能である。
但し、ファーストショットを露光する際に、ウエハ表面
はベストフォーカス位置とほぼ一致しているため、セカ
ンドショット以降に露光を行う場合に、ウエハＷ表面と
ベストフォーカス位置とが大きくずれることはない。従
って、セカンドショット以降の露光を行うときには、上
述したトラッキングセンサを用いてウエハ表面をベスト
フォーカス位置の近傍に配置する動作を行う必要はな
く、上述したフォトセンサを用いてフォーカス・レベリ
ング制御のみを行うようにしても良い。

【０１１４】次に、ウエハＷ上に図７（Ｂ）に示される
ようなショット領域ＳＡ_m（ｍ＝１、２、……、Ｐ）が
形成されている場合について説明する。この場合、ショ
ット領域ＳＡ_mの一部は、いわゆる欠けショットとなっ
ている。この場合、ファーストショットとして選択され
る可能性が高いのは、ショット領域ＳＡ₁、ＳＡ₈、ＳＡ
_k、ＳＡ_Pの四つの欠けショット領域である。この場合、
ファーストショットとしてショット領域ＳＡ₁が決定さ
れている場合には、主制御装置２８では、ショットマッ
プデータに基づいて、あるいはオペレータによって入力
された指令に応じて、トラッキングセンサＤ９０の選択
指令をセンサ選択回路９３に与える。また、ファースト
ショットとしてショット領域ＳＡ₈が決定されている場
合には、主制御装置２８では、同様にして、トラッキン
グセンサＤ８０の選択指令をセンサ選択回路９３に与え
る。また、ファーストショットとしてショット領域ＳＡ
_kが決定されている場合には、主制御装置２８では、同
様にして、トラッキングセンサＤ７０の選択指令をセン
サ選択回路９３に与える。また、ファーストショットと
してショット領域ＳＡ_Pが決定されている場合には、主
制御装置２８では、同様にして、トラッキングセンサＤ
６０の選択指令をセンサ選択回路９３に与える。また、
主制御装置２８では、いずれの場合もデフォルト設定に
従ったフォトセンサの選択指令をセンサ選択回路９３に
与える。

【０１１５】これにより、センサ選択回路９３によっ
て、トラッキングセンサＤ６０、Ｄ７０、Ｄ８０、Ｄ９
０の内の選択されたトラッキングセンサが信号出力線Ｏ
₁₀に接続され、フォトセンサＤ₁₁、Ｄ₁₅、Ｄ₂₂、Ｄ₂₄、
Ｄ₃₃、Ｄ₄₂、Ｄ₄₄、Ｄ₅₁、Ｄ₅₅が残りの９本の各信号出
力線Ｏ₁〜Ｏ₉にそれぞれ接続される。

【０１１６】次いで、主制御装置２８により、上記と同
様にして、ウエハアライメント結果に基づいて、ウエハ
駆動装置２１を介してＸステージ５８、Ｙステージ５６
を駆動し、基板テーブル６０に保持されたウエハＷ上の
決定されたファーストショットをレチクルパターンの投
影位置に位置決めする。そして、上述と全く同様にし
て、選択されたトラッキングセンサ（Ｄ６０、Ｄ７０、
Ｄ８０、Ｄ９０の所定の一つ）の検出信号がセンサ選択
回路９３を介して信号処理装置９１に出力される。信号
処理装置９１は、前述と同様にして、選択されたトラッ
キングセンサにおける対応するスリット像からの反射光
の受光位置の中心位置ＡＣからのずれの方向とずれ量を
計測して、主制御装置２８に出力する。主制御装置２８
は、スリット像からの反射光がその選択されたトラッキ
ングセンサの中心位置ＡＣに来るように、基板テーブル
６０をサーボ制御してウエハＷのＺ位置をベストフォー
カス位置の近傍に配置する。

【０１１７】以後、図７（Ａ）のウエハＷ上の各ショッ
ト領域を露光する場合と同様の動作が行われる。このよ
うに、本実施形態では、ファーストショットとしてウエ
ハＷ上のどこに位置する欠けショット領域が決定されて
も、支障無く、ウエハ表面をベストフォーカス位置の近
傍に配置することが可能となっている。

【０１１８】図８（Ａ）には、照射系７４内のパターン
形成板の変形例が示されている。この図８（Ａ）に示さ
れるパターン形成板８３’には、開口パターンＰ₁₁〜Ｐ
₅₅及びＰ６０〜Ｐ９０とは別に、第２行第３列の開口パ
ターンＰ₂₃と第３行第３列の開口パターンＰ₃₃との間に
開口パターンＰ１００が形成されている。

【０１１９】図８（Ｂ）には、図８（Ａ）のパターン形
成板８３’を用いたときにウエハＷ表面の露光領域Ｅｆ
内に形成されるスリット像が示されている。この場合、
パターン形成板８３’の開口パターンＰ₁₁〜Ｐ₅₅のスリ
ット像Ｓ₁₁〜Ｓ₅₅及び開口パターンＰ６０〜Ｐ９０のス
リット像Ｓ６０〜Ｓ９０とは別に、開口パターンＰ１０
０のスリット像Ｓ１００が形成されている。

【０１２０】図８（Ｃ）には、図８（Ａ）のパターン形
成板８３’に対応して受光系７６内に設けられた変形例
の受光器９０’が示されている。この図８（Ｃ）に示さ
れる受光器９０’には、前述した図６（Ｃ）におけるト
ラッキングセンサＤ６０〜Ｄ９０に代わりに、フォトセ
ンサＤ₁₁〜Ｄ₅₅と同じ構成のトラッキングセンサＤ６０
０〜Ｄ９００が第２受光センサとして配置されている。
これらのトラッキングセンサＤ６００〜Ｄ９００は、図
６（Ｃ）のトラッキングセンサＤ６０〜Ｄ９０と同様に
「ピッチずれ」を検出するためのものであるが、トラッ
キングセンサＤ６００〜Ｄ９００はウエハＷ表面のスリ
ット像Ｓ６０〜Ｓ９０からの反射光の入射の有無によつ
て「ピッチずれ」の有無を検出するもので、スリット像
Ｓ６０〜Ｓ９０からの反射光が入射したときにのみ検出
信号を出力する。さらに、図８（Ｃ）の受光器９０’に
は、第２行目のフォトセンサＤ₂₁〜Ｄ₂₅と第３行目のフ
ォトセンサＤ₃₁〜Ｄ₃₅との間に、スリット像Ｓ１００か
らの反射光を受光するためのセンサとして方向弁別セン
サＤ１００が配置されている。この方向弁別センサＤ１
００は、同一行のフォトセンサ、例えばフォトセンサＤ
₂₁〜Ｄ₂₅の並ぶ方向（図８における紙面内左右方向）に
延びており、例えばフォトセンサＤ₂₁とフォトセンサＤ
₂₅との間隔とほぼ等しい長さを有している。また、方向
弁別センサＤ１００は、その長手方向の中心点を境とし
て、受光領域Ｄ１００ａと受光領域Ｄ１００ｂとに２分
割されている。方向弁別センサＤ１００は、スリット像
Ｓ１００からの反射光を受光して、ウエハＷ表面が投影
光学系ＰＬの結像面に対して＋Ｚ方向にずれているか、
−Ｚ方向にずれているかを判別するためのものである。
例えば、方向弁別センサＤ１００は、スリット像Ｓ１０
０からの反射光が受光領域Ｄ１００ａに入射したときに
は、ウエハＷ表面がべストフォーカス位置から−Ｚ方向
にずれていることを知らせる検出信号を出力し、スリッ
ト像Ｓ１００からの反射光が受光領域Ｄ１００ｂに入射
したときにはウエハＷ表面がべストフォーカス位置から
＋Ｚ方向にずれていることを知らせる検出信号を出力す
る。

【０１２１】主制御装置２８は、図８（Ａ）のパターン
形成板８３’と図８（Ｃ）の受光器９０’を使用する場
合には、方向弁別センサＤ１００の出力に基づいてウエ
ハＷ表面のＺ位置を調整するとともに、トラッキングセ
ンサＤ６００〜Ｄ９００のうちの選択された少なくとも
一つのセンサからの検出信号の有無に基づいて「ピッチ
ずれ」が生じているか否かをチェックしている。従っ
て、スリット像Ｓ₁₁〜Ｓ ₅₅からの反射光がそれぞれ対応
するフォトセンサＤ₁₁〜Ｄ₅₅に入射するように、ウエハ
Ｗ表面のＺ位置をべストフォーカス位置の近傍に速やか
に移動することができる。ウエハＷ表面のＺ位置がべス
トフォーカス位置の近傍に移動すると、主制御装置２８
は、フォトセンサＤ₁₁〜Ｄ₅₅のうちの選択された少なく
とも一つのフォトセンサからの検出信号に基づいて基板
テーブル６０のＺ駆動（及びＸＹ平面に対する傾斜）を
制御し、ウエハＷ表面と投影光学系ＰＬの最良結像面と
の位置関係の調整を行っている。図８（Ａ）及び（Ｃ）
の変形例に係るパターン形成板８３’及び受光器９０’
を用いた場合にも、前述したパターン形成板８３及び受
光器９０を使う場合と同様に、露光対象とするショット
領域のウエハＷ上での位置に応じて、トラッキングセン
サＤ６００〜Ｄ９００の一部を選択して使うようにすれ
ば良い。

【０１２２】なお、トラッキングセンサと方向弁別セン
サを用いたフォーカス・レべリング制御の基本概念は特
開平７−１３０６３５号公報に開示されている。

【０１２３】次に、本実施形態の露光装置本体１００を
用いて、スキャン露光装置とのミックス・アンド・マッ
チを行う場合について説明する。

【０１２４】ここでは、図９示されるように、露光領域
Ｅｆ’が、２５ｍｍ×８ｍｍで、一つのショット領域Ｓ
Ａ’が２５ｍｍ×３３ｍｍの長方形であるＫｒＦスキャ
ナを、スキャン露光装置として用いるものとする。この
ＫｒＦスキャナは、ウエハ側のイメージフィールドが直
径ｄ＝（８²＋２５²）^1/2≒２６．２５ｍｍの円形であ
る投影光学系ＰＬ’を備えている。なお、この図９で
は、露光領域Ｅｆ’が矢印ＳＤの方向に走査されるよう
に図示されているが、実際には、露光領域Ｅｆ’が固定
でウエハＷが矢印ＳＤと反対向きに走査される。

【０１２５】この場合、図９からも明らかなように、本
実施形態の露光装置本体１００の露光領域Ｅｆのサイズ
とＫｒＦスキャナのショット領域ＳＡ’のサイズとが一
致している。このため、このミックス・アンド・マッチ
を行うに当たって、従来のｉ線ステッパと異なり、いわ
ゆる１ｉｎ１の露光を行うことが可能となっている。勿
論、このミックス・アンド・マッチでは、クリティカル
レイヤについてはＫｒＦスキャナを用いて露光を行い、
０．３５μｍラインアンドスペース以上のミドルレイ
ヤ、又はノンクリティカルレイヤについては、露光装置
本体１００を用いて露光を行う。本実施形態の露光装置
本体１００では、２００ｍｍウエハで１時間当たり１２
０枚という高スループットを実現することが可能であ
る。

【０１２６】これまでの説明から明らかなように、本実
施形態では、照射系７４と受光系７６（フォトセンサＤ
₁₁〜Ｄ₅₅、トラッキングセンサＤ６０，Ｄ７０，Ｄ８
０，Ｄ９０あるいはトラッキングセンサＤ６００，Ｄ７
００，Ｄ８００，Ｄ９００、方向弁別センサＤ１００等
を含む）とから成る多点焦点位置検出系、基板テーブル
６０、ウエハ駆動装置２１及び主制御装置２８等を含ん
で面位置調整装置が構成されている。

【０１２７】以上詳細に説明したように、本実施形態の
露光装置１０は、スキャン露光装置、例えばＫｒＦスキ
ャナにおけるウエハ上の一つのショット領域（区画領
域）を、レチクルＲとウエハＷとをほぼ静止した状態
で、レチクルＲから射出された露光光ＥＬをウエハＷに
投射して一括して露光可能な大きさのイメージフィール
ドを有する投影光学系ＰＬを備えている。このため、前
述したミックス・アンド・マッチを行うに際して、Ｋｒ
Ｆスキャナ等のスキャン露光装置で１度に露光が可能な
ショット領域を一度に露光することができる。従って、
１ｉｎ１露光により、スキャン露光装置の露光可能な最
大範囲をショット領域として設定でき、これにより、ス
キャン露光装置の能力を最大限に発揮させることができ
る。また、スキャン露光装置と露光装置１０とは、ショ
ット中心が一緒なので重ね合せによるショット回転、シ
ョット倍率等の残留誤差を極力抑制することが可能とな
る。

【０１２８】従って、半導体素子などのデバイスを製造
するリソグラフィ工程に、スキャン露光装置による露光
工程が含まれている場合には、本実施形態の露光装置１
０とのミックス・アンド・マッチを採用することによっ
て、高精度化、高スループット化を実現できる。

【０１２９】また、本実施形態の露光装置１０で使用す
るレチクルＲは、ガラス基板の一方の面に回路パターン
の他に、スキャン露光装置用のレチクル・アライメント
・マークＲxy１〜Ｒxy１４と、静止型露光装置で通常用
いられる一対のレチクル・アライメント・マークＲｘ１
ｙ，Ｒｘ２θとが含まれている。このため、例えばミッ
クス・アンド・マッチを行う場合等に、このレチクルＲ
は、スキャン露光装置、静止型露光装置のいずれでも使
用することが可能である。また、このレチクルＲを本実
施形態の露光装置１０で用いる場合、一対のレチクルア
ライメント顕微鏡ＲＡ１，ＲＡ２がＸ軸方向に可動なの
で、レチクル・アライメント・マークＲxy１〜Ｒxy１４
の内のＹ軸方向中央位置に位置する一対のレチクル・ア
ライメント・マークＲxy１３，Ｒxy１４を用いてレチク
ルアライメントを行うことも可能である。また、本実施
形態の露光装置１０では、一対のレチクルアライメント
顕微鏡ＲＡ１，ＲＡ２がＸ軸方向に可動なので、スキャ
ン露光装置で用いられるレチクル（スキャン露光装置用
のレチクル・アライメント・マークのみが形成されてい
る）を用いても、支障無くレチクルアライメントを実行
することが可能である。

【０１３０】また、レチクルＲには、スリットスキャン
方式の空間像計測器による投影光学系ＰＬの結像特性計
測の際に、空間像計測に用いられる計測用パターンＭＰ
Ｍa₁，ＭＰＭb₁，ＭＰＭa₂，ＭＰＭb₂，ＭＰＭc₁，ＭＰ
Ｍc₂，ＭＰＭd₁，ＭＰＭd₂が設けられている。このた
め、このレチクルＲを用いる場合には、計測用パターン
が形成された空間像計測専用の計測レチクル（テストレ
チクル）を用意する必要はない。勿論、空間像計測に際
しては、各計測用パターンの周囲部分のみが露光光ＥＬ
によって照明されるように、レチクルブラインド３２の
開口の位置、大きさを変更する必要がある。

【０１３１】また、本実施形態の露光装置では、焦点位
置検出系（７４，７６）を構成する照射系７４が、Ｚ位
置追従用のスリット像Ｓ６０，Ｓ７０，Ｓ８０，Ｓ９０
（第２照射点）を、レチクルＲのパターン領域ＰＡ内の
回路パターンが投影されるウエハＷ上の投影領域（露光
領域）Ｅｆ内の四つのコーナー近傍に各一つ形成すると
ともに、各第２照射点からの反射光束（スリット像の光
束）を個別に受光可能なトラッキングセンサＤ６０、Ｄ
７０、Ｄ８０、Ｄ９０（あるいは、Ｄ６００．Ｄ７０
０，Ｄ８００，Ｄ９００）が設けられている。このた
め、投影領域が矩形の一部が欠けているような形状であ
っても、すなわち、露光対象のショット領域がいわゆる
欠けショットであっても、少なくとも一つの第２照射点
（スリット像Ｓ６０，Ｓ７０，Ｓ８０，Ｓ９０のいずれ
か）をそのウエハＷ（ショット領域）上に形成すること
ができ、その反射光束に対応するトラッキングセンサの
出力に基づいて、主制御装置２８が、基板テーブル６０
を移動させることによって、基板テーブル６０上に保持
されたウエハＷを投影光学系ＰＬの最良結像面の近傍に
配置することができる。そして、ウエハＷが投影光学系
ＰＬの最良結像面の近傍に配置された後、複数の第１の
照射点（スリット像Ｓ₁₁〜Ｓ₅₅）からの像光束が対応す
るフォトセンサＤ₁₁〜Ｄ₅₅で個別に受光される。そし
て、主制御装置２８は、選択されたフォトセンサからの
偏差信号に基づいて、ウエハＷ表面を投影光学系ＰＬの
最良結像面にほぼ一致させるように基板テーブル６０の
光軸方向の駆動を制御する。これにより、露光対象のシ
ョット領域がいわゆる欠けショットであっても、ウエハ
Ｗの光軸方向に関する位置ずれを速やかに調整すること
ができ、ウエハ表面を投影光学系ＰＬのの最良結像面に
速やかにほぼ一致させることができる。

【０１３２】従って、本実施形態の露光装置１０では、
ウエハＷ上にいわゆる欠けショットを設けても特に支障
は生じないので、前述した図７（Ａ）のようなショット
領域の配置のみでなく、図７（Ｂ）のようなショット領
域の配置が可能となる。これら図７（Ａ）と図７（Ｂ）
とを比べると明らかなように、ウエハの面積利用効率を
向上させることができるとともに、ウエハＷ上のショッ
ト領域の配置に際してその自由度を向上させることがで
きる。

【０１３３】また、本実施形態では、投影領域Ｅｆ内の
四つのコーナー近傍に各一つの第２照射点が形成され、
各第２照射点に対応してトラッキングセンサが個別に設
けられているので、最初に露光が行われるファーストシ
ョットとして、ウエハＷ上のどの位置のショット領域
（欠けショットを含む）を決定（選択）しても支障はな
い。このため、ショット領域の露光順序の決定（選択）
の際の自由度をも向上させることができる。

【０１３４】しかしながら、本発明がこれに限定される
ものではなく、トラッキングセンサは、少なくとも一つ
設ければ良く、このトラッキングセンサに対応するスリ
ット像（第２照射点）が、ウエハＷ上のレチクルパター
ンの投影領域のいずれかのコーナー近傍に形成されれば
良い。かかる場合であっても、ファーストショットとし
てウエハＷ上の適当な位置に存在するショット領域を選
択することにより、そのショット領域がいわゆる欠けシ
ョットであっても、ウエハの光軸方向に関する位置ずれ
を速やかに調整することができる。

【０１３５】あるいは、Ｚ追従用のスリット像（第２照
射点）をウエハ上のレチクルパターンの投影領域の四つ
のコーナーにそれぞれ複数形成し、これらのスリット像
からの反射光を個別に受光するトラッキングセンサを第
２照射点の数に対応する数だけ設けても良い。この場
合、各第２照射点は、図１０に示されるように、投影領
域ＥｆをＸＹ２次元方向に沿って四つの矩形領域Ｅｆ１
〜Ｅｆ４に分割し、かつ各分割領域ＥＦｉ（ｉ＝１、
２、３、４）をその対角線に沿って２分割した二つの三
角形領域のうちの外側に位置する領域（図１０中の斜線
部）内に、配置することとすることができる。

【０１３６】また、上記実施形態では、四つのトラッキ
ングセンサの内から使用するトラッキングセンサを、フ
ァーストショットのウエハ上の位置に応じて選択する場
合について説明したが、これは、レチクルパターンが投
影光学系ＰＬにより投影されるウエハ上の投影領域Ｅｆ
が、矩形の一部が欠けている欠けショットである場合
に、その形状に応じ適切なトラッキングセンサを選択し
ていることに他ならない。従って、上述の如く、Ｚ追従
用のスリット像（第２照射点）をウエハ上のレチクルパ
ターンの投影領域の四つのコーナーにそれぞれ複数形成
し、これらのスリット像からの反射光を個別に受光する
トラッキングセンサを第２照射点の数に対応する数だけ
設ける場合に、ショット領域のサイズに応じて使用する
トラッキングセンサを選択するようにしても良い。ある
いは、複数のトラッキングセンサがある場合に、必ずし
も使用するトラッキングセンサを選択できるようにしな
くても良い。

【０１３７】同様に、上記実施形態では、複数のフォト
センサＤ₁₁〜Ｄ₅₅の内から使用するフォトセンサが任意
に選択可能である場合について説明したが、これに限ら
ず、全てのフォトセンサを同時に使用することとしても
良い。

【０１３８】また、上記実施形態では、ウエハＷ表面が
投影光学系ＰＬの最良結像面の近傍に配置されたとき、
選択されたトラッキングセンサを、フォーカス・レベリ
ング制御のために、フォトセンサＤ₁₁〜Ｄ₅₅の内の選択
されたものと併用することとしても良い。ウエハＷ表面
が投影光学系ＰＬの最良結像面の近傍にあるとき、トラ
ッキングセンサＤ６０〜Ｄ９０の場合は、検出信号とし
て光軸方向に関するウエハＷ表面の所定の基準面に対す
る偏差量に対応した信号を実質的に出力し、トラッキン
グセンサＤ６００〜Ｄ９００としては、フォトセンサＤ
₁₁〜Ｄ₅₅と同様のセンサが用いられているからである。

【０１３９】なお、上記実施形態では、ミックス・アン
ド・マッチに用いられるスキャン露光装置における一つ
のショット領域（区画領域）が、２５ｍｍ×３３ｍｍの
長方形状であるものとしたが、これに限らず、２６ｍｍ
×３３ｍｍのサイズの長方形状であっても良い。この場
合、上記実施形態と同様に、レチクルとしては、６イン
チサイズのレチクルを用い、投影光学系ＰＬの投影倍率
は１／４倍であることとすることができる。

【０１４０】あるいは、スキャン露光装置における一つ
のショット領域（区画領域）は、２２ｍｍ×２６ｍｍの
サイズの長方形状であることとすることができる。この
場合、レチクルは、６インチサイズのレチクルを用い、
投影光学系ＰＬとして投影倍率が１／５倍のものを用い
ることとすることができる。

【０１４１】これらの場合も、上記実施形態と同様に、
静止型露光装置の投影光学系として、そのイメージフィ
ールド（ウエハ側）が、スキャン露光装置における一つ
のショット領域がほぼ内接するような直径の円形である
ものを用いれば良い。すなわち、スキャン露光装置にお
ける一つの区画領域が（ａｍｍ×ｂｍｍ）の矩形である
場合、静止型露光装置の投影光学系としては、そのイメ
ージフィールドが、直径Ｄ≒（ａ²＋ｂ²）^1/2の円形の
ものを用いれば良い。

【０１４２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜７に記
載の各発明によれば、スキャニング・ステッパなどのス
キャン露光装置とのミックス・アンド・マッチを行う際
に、そのスキャン露光装置の能力を最大限に発揮させる
ことができるとともに、重ね合せに際して残留誤差の発
生を効果的に抑制できる静止型の露光装置を提供するこ
とができる。

【０１４３】また、請求項８又は９に記載の発明によれ
ば、ミックス・アンド・マッチを行う場合等に際して、
スキャン露光装置、静止型露光装置のいずれでも使用す
ることが可能なマスクを提供することができる。

【０１４４】また、請求項９〜１６に記載の各発明によ
れば、第１物体のパターンが投影光学系により投影され
る第２物体上の投影領域が、一部が欠けているような形
状であっても、その第２物体の投影光学系の光軸方向に
関する位置ずれを速やかに調整することができる面位置
調整装置を提供することができる。

【０１４５】また、請求項１７〜１９に記載の各発明に
よれば、基板上の区画領域の配置の決定や、区画領域の
順番の決定（選択）の際の自由度を向上させることがで
きる露光装置を提供することができる。

【０１４６】また、請求項２０に記載の発明に係るデバ
イス製造方法によれば、高精度化、高スループット化の
少なくとも一方によりデバイスの生産性の向上に寄与す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示
す図である。

【図２】図１の照明ユニット部分の詳細を示す図であ
る。

【図３】図１のレチクルＲをパターン面側（図１におけ
る下面側）から見て示す図（平面図）である。

【図４】図１のウエハホルダを示す平面図である。

【図５】図１の焦点位置検出系の詳細構成をステージ装
置とともに示す図である。

【図６】図６（Ａ）は、パターン形成板の一例を示す平
面図、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のパターン形成板に対
応するウエハ表面上におけるパターン像の配置を示す
図、図６（Ｃ）は、図６（Ａ）のパターン形成板に対応
する受光器を示す図である。

【図７】図７（Ａ）は、ウエハ上に形成されるショット
領域の配置の一例を示す図、図７（Ｂ）は、ウエハ上に
形成されるショット領域の配置の他の例を示す図であ
る。

【図８】図８（Ａ）は、パターン形成板の変形例を示す
平面図、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のパターン形成板に
対応するウエハ表面上におけるパターン像の配置を示す
図、図８（Ｃ）は、図８（Ａ）のパターン形成板に対応
する受光器を示す図である。

【図９】本実施形態の露光装置１０を用いて、スキャン
露光装置とのミックス・アンド・マッチを行う場合の例
を説明するための図である。

【図１０】Ｚ追従用のスリット像（第２照射点）の好適
な配置範囲を説明するための図である。

【符号の説明】

１０…露光装置、２１…ウエハ駆動装置（面位置調整装
置の一部）、２８…主制御装置（制御装置、面位置調整
装置の一部）、６０…基板テーブル（ステージ、面位置
調整装置の一部）、７４…照射系（面位置調整装置の一
部）、７６…受光系（面位置調整装置の一部）、Ｄ11〜
Ｄ55…フォトセンサ（第１受光センサ）、Ｄ６０，Ｄ７
０，Ｄ８０，Ｄ９０…トラッキングセンサ（第２受光セ
ンサ）、Ｄ６００，Ｄ７００，Ｄ８００，Ｄ９００…ト
ラッキングセンサ（第２受光センサ）、Ｓ11〜Ｓ55…ス
リット像（第１照射点）、Ｓ６０，Ｓ７０，Ｓ８０，Ｓ
９０…スリット像（第２照射点）、Ｗ…ウエハ（基板、
第２物体）、Ｒ…レチクル（マスク、第１物体）、ＰＬ
…投影光学系。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ａ５１５Ｄ５２６ＢＦターム(参考） 2H095 BA02 BA07 BE03 2H097 AB09 BA10 CA12 GB01 JA02 KA03 KA12 KA20 KA38 LA10 5F046 BA05 CA04 CB25 DA14 DB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エネルギビームにより基板を露光して所
定のパターンを前記基板上に形成する露光装置であっ
て、スキャン露光装置における前記基板上の一つの区画領域
を、マスクと前記基板とをほぼ静止した状態で、前記マ
スクから射出された前記エネルギビームを前記基板に投
射して一括して露光可能な大きさのイメージフィールド
を有する投影光学系を備えた露光装置。
【請求項２】前記スキャン露光装置における前記一つ
の区画領域は、（２５ｍｍ×３３ｍｍ）及び（２６ｍｍ
×３３ｍｍ）のいずれかのサイズの長方形状であること
を特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】前記マスクは、６インチサイズであり、
前記投影光学系の投影倍率は１／４倍であることを特徴
とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】前記スキャン露光装置における前記一つ
の区画領域は、（２２ｍｍ×２６ｍｍ）のサイズの長方
形状であることを特徴とする請求項１に記載の露光装
置。
【請求項５】前記マスクは、６インチサイズであり、
前記投影光学系の投影倍率は１／５倍であることを特徴
とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】前記イメージフィールドは、前記スキャ
ン露光装置における前記一つの区画領域がほぼ内接する
ような直径の円形であることを特徴とする請求項１〜５
のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項７】前記投影光学系は、前記基板上に０．３
５μｍの線幅を持ったパターンを解像可能であることを
特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光装
置。
【請求項８】一方の面に所定のパターンが形成された
マスクであって、前記所定のパターンには、回路パターンの他に、スキャ
ン露光装置用のマスクアライメントマークと静止型露光
装置用のマスクアライメントマークとが含まれることを
特徴とするマスク。
【請求項９】前記所定のパターンには、空間像計測用
パターンが更に含まれることを特徴とする請求項８に記
載のマスク。
【請求項１０】第１物体に形成されたパターンを第２
物体の面上に投影する投影光学系の像面に前記第２物体
表面をほぼ一致させる面位置調整装置であって、前記第２物体に対して斜め方向から第１光束を照射して
前記投影光学系による前記パターンの投影領域内に複数
の第１照射点を形成するとともに、前記第２物体に対し
て斜め方向から第２光束を照射して前記投影領域の少な
くとも一つのコーナー近傍に第２照射点を形成する照射
系と；前記第１照射点からの反射光を個別に光電検出可
能で、前記各第１照射点における前記基板表面の前記投
影光学系の光軸方向に関する所定の基準面に対する偏差
量に対応した偏差信号を出力可能な第１受光センサと；
前記第２光束の前記第２物体からの反射光を光電検出可
能な第２受光センサと；前記第２物体を保持するととも
に、少なくとも前記光軸方向に駆動可能なステージと；
前記第２受光センサの出力に基づいて前記ステージの前
記光軸方向の駆動を制御して前記第２物体表面を前記投
影光学系の最良結像面の近傍に配置するとともに、前記
各第１受光センサの出力に基づいて前記第２物体表面を
前記投影光学系の最良結像面にほぼ一致させるように前
記ステージの前記光軸方向の駆動を制御する制御装置と
を備える面位置調整装置。
【請求項１１】前記第２照射点は、前記投影領域の四
つのコーナー近傍に少なくとも各一つ形成され、当該各
第２照射点に対応して前記第２受光センサが個別に設け
られていることを特徴とする請求項１０に記載の面位置
調整装置。
【請求項１２】前記第２照射点に対応する少なくとも
四つの第２受光センサの内から使用する第２受光センサ
の選択が可能であることを特徴とする請求項１１に記載
の面位置調整装置。
【請求項１３】前記投影領域を前記２次元方向に沿っ
て四つの矩形領域に分割し、かつ各分割領域をその対角
線に沿って２分割した二つの三角形領域のうちの外側に
位置する領域内に、前記各第２照射点が配置されている
ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の面位置調
整装置。
【請求項１４】前記第２受光センサは、トラッキング
センサとして機能し、前記第２受光センサの出力は、検出信号の有無を含むこ
とを特徴とする請求項１０に記載の面位置調整装置。
【請求項１５】前記複数の第１受光センサの内から使
用する第１受光センサが任意に選択可能であることを特
徴とする請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の面位
置調整装置。
【請求項１６】前記第２物体表面が前記投影光学系の
最良結像面の近傍にあるとき、前記第１受光センサと前
記第２受光センサの出力とを併用することを特徴とする
請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の面位置調整装
置。
【請求項１７】マスクと基板とをほぼ静止させた状態
で、前記マスクのパターンを投影光学系を介して前記基
板上に転写する露光装置であって、前記第１物体が前記マスクであり、前記第２物体が前記
基板であり、前記投影光学系の最良結像面に前記基板表
面を一致させる請求項１０〜１６のいずれか一項に記載
の面位置調整装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１８】前記第２照射点は、前記投影領域の複
数のコーナー近傍に形成され、前記制御装置は、前記投影領域に対応する区画領域の前
記基板上での位置に応じて、前記複数のコーナーのうち
の少なくとも一つのコーナー近傍に形成された前記第２
照射点を選択して前記ステージの駆動を制御することを
特徴とする請求項１７に記載の露光装置。
【請求項１９】前記投影光学系は、前記マスクを使っ
た前記基板の露光工程の前又は後に、前記基板を走査露
光するために使用されるスキャン露光装置の前記基板上
の一つの区画領域を前記マスクと前記基板とをほぼ静止
した状態で一括して露光可能な大きさのイメージフィー
ルドを有することを特徴とする請求項１７に記載の露光
装置。
【請求項２０】請求項１〜７及び請求項１７〜１９の
いずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光する
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法。