JP2002231622A - ステージ装置及び露光装置 - Google Patents
ステージ装置及び露光装置Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B27/00—Photographic printing apparatus
- G03B27/32—Projection printing apparatus, e.g. enlarger, copying camera
- G03B27/42—Projection printing apparatus, e.g. enlarger, copying camera for automatic sequential copying of the same original
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板ステージの小型化及び装置フットプリン
トの縮減を図る。 【解決手段】 基板ステージ（ＷＳＴ１，ＷＳＴ２）上
において、基板ホルダ（Ｈ１，Ｈ２）との位置関係が一
定となるように、使用される計測シーケンス毎に複数の
基準マークが分散して配置された複数の基準マーク板
（ＦＭａ〜ＦＭｄ，ＦＭａ’〜ＦＭｄ’）が、基板ホル
ダの周辺に設けられている。このため、基板ステージ上
の僅かなスペースに基準マーク板を設けることができ
る。また、制御装置により、マーク検出系を用いて各基
準マークの位置情報を検出する検出動作を含む各種計測
シーケンスが実行される。従って、計測機能を維持した
まま、基板ステージの小型化、ひいては装置のフットプ
リントの縮減を図ることが可能となる。
トの縮減を図る。 【解決手段】 基板ステージ（ＷＳＴ１，ＷＳＴ２）上
において、基板ホルダ（Ｈ１，Ｈ２）との位置関係が一
定となるように、使用される計測シーケンス毎に複数の
基準マークが分散して配置された複数の基準マーク板
（ＦＭａ〜ＦＭｄ，ＦＭａ’〜ＦＭｄ’）が、基板ホル
ダの周辺に設けられている。このため、基板ステージ上
の僅かなスペースに基準マーク板を設けることができ
る。また、制御装置により、マーク検出系を用いて各基
準マークの位置情報を検出する検出動作を含む各種計測
シーケンスが実行される。従って、計測機能を維持した
まま、基板ステージの小型化、ひいては装置のフットプ
リントの縮減を図ることが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステージ装置及び
露光装置に係り、更に詳しくは、エネルギビームにより
基板を露光して前記基板上に所定のパターンを形成する
露光装置及び該露光装置に好適に適用できるステージ装
置に関する。
露光装置に係り、更に詳しくは、エネルギビームにより
基板を露光して前記基板上に所定のパターンを形成する
露光装置及び該露光装置に好適に適用できるステージ装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子等
を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレ
チクル（以下「レチクル」と総称する）に形成されたパ
ターンを投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウ
エハ又はガラスプレート等の基板（以下、「ウエハ」と
総称する）上に転写する露光装置が用いられている。近
年では、半導体素子の高集積化に伴い、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）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド
・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャ
ニング・ステッパ）等の逐次移動型の投影露光装置が主
流となっている。
を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレ
チクル（以下「レチクル」と総称する）に形成されたパ
ターンを投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウ
エハ又はガラスプレート等の基板（以下、「ウエハ」と
総称する）上に転写する露光装置が用いられている。近
年では、半導体素子の高集積化に伴い、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）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド
・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャ
ニング・ステッパ）等の逐次移動型の投影露光装置が主
流となっている。
【０００３】半導体素子等は、ウエハ上に複数層のパタ
ーンを重ね合せて形成されるため、ステッパ等の露光装
置では、ウエハ上に既に形成されたパターンと、レチク
ルに形成されたパターンとの重ね合せを高精度に行う必
要がある。このため、ウエハ上のパターンが形成された
ショット領域の位置を正確に計測する必要があり、この
方法として、各ショット領域に付設されたアライメント
マークの位置を種々の位置計測センサを用いて計測する
ことがなされている。
ーンを重ね合せて形成されるため、ステッパ等の露光装
置では、ウエハ上に既に形成されたパターンと、レチク
ルに形成されたパターンとの重ね合せを高精度に行う必
要がある。このため、ウエハ上のパターンが形成された
ショット領域の位置を正確に計測する必要があり、この
方法として、各ショット領域に付設されたアライメント
マークの位置を種々の位置計測センサを用いて計測する
ことがなされている。
【０００４】また、この計測のために、ウエハを保持す
るウエハステージ上には、レチクル、投影レンズ及びウ
エハの位置関係を計測する基準となる複数種類の基準マ
ークが形成されたフィデューシャルマーク板（基準マー
ク板）がウエハ近傍に設けられている。
るウエハステージ上には、レチクル、投影レンズ及びウ
エハの位置関係を計測する基準となる複数種類の基準マ
ークが形成されたフィデューシャルマーク板（基準マー
ク板）がウエハ近傍に設けられている。
【０００５】この基準マーク板は、通常はウエハステー
ジ上に１枚配置されており、基準マーク板上に形成され
た基準マークを計測することで、位置計測センサ間の相
対距離の管理、ステージの位置を計測するステージ干渉
計の直交度、及びステージ干渉計により計測される干渉
縞のカウントから距離を導き出すための換算レートの管
理などが行われている。
ジ上に１枚配置されており、基準マーク板上に形成され
た基準マークを計測することで、位置計測センサ間の相
対距離の管理、ステージの位置を計測するステージ干渉
計の直交度、及びステージ干渉計により計測される干渉
縞のカウントから距離を導き出すための換算レートの管
理などが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の管理のための計測を１枚の基準マーク板で行う場合、
その計測距離のスパンが基準マーク板のサイズによって
制約を受けるため、これにより計測精度が低下する恐れ
がある。
の管理のための計測を１枚の基準マーク板で行う場合、
その計測距離のスパンが基準マーク板のサイズによって
制約を受けるため、これにより計測精度が低下する恐れ
がある。
【０００７】このため、計測精度を向上させる手段とし
て、基準マーク板のサイズを拡大することが考えられる
が、ステージの大型化が引き起こされることが懸念され
る。特に、最近注目されている複数の基板ステージを備
える露光装置にあっては、ステージの駆動範囲を非常に
広く確保する必要があるため、装置のフットプリントを
必然的に増大させるという不都合をも有している。
て、基準マーク板のサイズを拡大することが考えられる
が、ステージの大型化が引き起こされることが懸念され
る。特に、最近注目されている複数の基板ステージを備
える露光装置にあっては、ステージの駆動範囲を非常に
広く確保する必要があるため、装置のフットプリントを
必然的に増大させるという不都合をも有している。
【０００８】また、上述した複数ステージを備える露光
装置の場合、露光用光学系を１つしか備えていない場合
が多く、このような場合に、ステージ同士の干渉を防止
する必要から露光位置とアライメント位置とが遠く離れ
る傾向がある。このため、露光位置とアライメント位置
との間でステージの位置を計測する干渉計光軸がステー
ジから外れてしまう。しかるに、このような場合であっ
ても、ステージ上の基板の露光用光学系やマスクに対す
る相対位置を精度良く管理する必要がある。
装置の場合、露光用光学系を１つしか備えていない場合
が多く、このような場合に、ステージ同士の干渉を防止
する必要から露光位置とアライメント位置とが遠く離れ
る傾向がある。このため、露光位置とアライメント位置
との間でステージの位置を計測する干渉計光軸がステー
ジから外れてしまう。しかるに、このような場合であっ
ても、ステージ上の基板の露光用光学系やマスクに対す
る相対位置を精度良く管理する必要がある。
【０００９】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、計測機能を維持したまま、その
小型化を図ることができるステージ装置を提供すること
にある。
で、その第１の目的は、計測機能を維持したまま、その
小型化を図ることができるステージ装置を提供すること
にある。
【００１０】また、本発明の第２の目的は、基板ステー
ジの小型化及び装置フットプリントの縮減が可能な露光
装置を提供することにある。
ジの小型化及び装置フットプリントの縮減が可能な露光
装置を提供することにある。
【００１１】また、本発明の第３の目的は、基板ステー
ジの小型化及び装置フットプリントの縮減が可能で、か
つ基板の位置を常に精度良く管理することが可能な露光
装置を提供することにある。
ジの小型化及び装置フットプリントの縮減が可能で、か
つ基板の位置を常に精度良く管理することが可能な露光
装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板（Ｗ１、Ｗ２）を保持する基板保持部材（Ｈ
１、Ｈ２）と；前記基板保持部材を載置して２次元移動
するとともに、前記基板保持部材との位置関係が一定と
なるように複数の基準マーク（Ｍａ１〜Ｍｄ又はＭｈ，
Ｍｉ）がそれらが使用される計測シーケンス毎に分散し
て配置された基板ステージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）と；
を備えるステージ装置である。
は、基板（Ｗ１、Ｗ２）を保持する基板保持部材（Ｈ
１、Ｈ２）と；前記基板保持部材を載置して２次元移動
するとともに、前記基板保持部材との位置関係が一定と
なるように複数の基準マーク（Ｍａ１〜Ｍｄ又はＭｈ，
Ｍｉ）がそれらが使用される計測シーケンス毎に分散し
て配置された基板ステージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）と；
を備えるステージ装置である。
【００１３】これによれば、基板ステージ上において、
基板保持部材との位置関係が一定となるように複数の基
準マークがそれらが使用される計測シーケンス毎に分散
して配置されている。このため、例えばそれぞれの基準
マークを基板保持部材の周辺部に相互にある程度の間隔
となるように配置することができる。これにより、基準
マーク間の間隔（距離）を十分大きくとることができ、
計測スパンの制約を緩和することができ、これにより計
測精度の向上を図ることができる。また、基板ステージ
上の僅かなスペースにそれぞれの基準マークを配置する
ことができる。複数の基準マークがそれらが使用される
計測シーケンス毎に分散して配置されているので、計測
に関する機能を維持することができる。従って、計測機
能を維持したまま、その小型化を図ることができる。
基板保持部材との位置関係が一定となるように複数の基
準マークがそれらが使用される計測シーケンス毎に分散
して配置されている。このため、例えばそれぞれの基準
マークを基板保持部材の周辺部に相互にある程度の間隔
となるように配置することができる。これにより、基準
マーク間の間隔（距離）を十分大きくとることができ、
計測スパンの制約を緩和することができ、これにより計
測精度の向上を図ることができる。また、基板ステージ
上の僅かなスペースにそれぞれの基準マークを配置する
ことができる。複数の基準マークがそれらが使用される
計測シーケンス毎に分散して配置されているので、計測
に関する機能を維持することができる。従って、計測機
能を維持したまま、その小型化を図ることができる。
【００１４】この場合において、請求項２に記載のステ
ージ装置の如く、前記複数の基準マーク（Ｍａ１〜Ｍ
ｄ）は、前記基板保持部材の中心を含む多角形の各頂点
位置の近傍にそれぞれ配置された少なくとも３つの基準
マークであることとすることができる。かかる場合に
は、基準マークで囲まれる多角形の領域の内部に基板保
持部材の中心が存在するので、基準マークの位置の計測
結果に基づいて基板保持部材の中心を求める場合、その
中心点は基準マーク位置のいわば内挿点に相当する。従
って、例えば、基準マークの位置情報に基づいて所定の
演算を行なうことにより、基板保持部材の中心を原点と
する保持部材座標系をある程度高い信頼度で求めること
ができる。
ージ装置の如く、前記複数の基準マーク（Ｍａ１〜Ｍ
ｄ）は、前記基板保持部材の中心を含む多角形の各頂点
位置の近傍にそれぞれ配置された少なくとも３つの基準
マークであることとすることができる。かかる場合に
は、基準マークで囲まれる多角形の領域の内部に基板保
持部材の中心が存在するので、基準マークの位置の計測
結果に基づいて基板保持部材の中心を求める場合、その
中心点は基準マーク位置のいわば内挿点に相当する。従
って、例えば、基準マークの位置情報に基づいて所定の
演算を行なうことにより、基板保持部材の中心を原点と
する保持部材座標系をある程度高い信頼度で求めること
ができる。
【００１５】上記請求項１に記載のステージ装置におい
て、請求項３に記載のステージ装置の如く、前記複数の
基準マークは、前記基板保持部材の中心を通る直線上の
前記中心に関して反対側に配置された第１基準マーク及
び第２基準マーク（Ｍｈ，Ｍｉ）を含むこととすること
ができる。かかる場合には、第１基準マークと第２基準
マークとが基板保持部材の中心を通る直線上の中心に関
して反対側に配置されているので、両基準マーク間の間
隔を基板保持部材の直径程度の長さにとることができ、
計測スパンの制約を緩和することができ、これにより計
測精度の向上を図ることができる。また、２つの基準マ
ークが基板保持部材の中心に対して対称であることか
ら、例えば基板保持部材の中心座標及び回転角を容易に
算出することが可能である。
て、請求項３に記載のステージ装置の如く、前記複数の
基準マークは、前記基板保持部材の中心を通る直線上の
前記中心に関して反対側に配置された第１基準マーク及
び第２基準マーク（Ｍｈ，Ｍｉ）を含むこととすること
ができる。かかる場合には、第１基準マークと第２基準
マークとが基板保持部材の中心を通る直線上の中心に関
して反対側に配置されているので、両基準マーク間の間
隔を基板保持部材の直径程度の長さにとることができ、
計測スパンの制約を緩和することができ、これにより計
測精度の向上を図ることができる。また、２つの基準マ
ークが基板保持部材の中心に対して対称であることか
ら、例えば基板保持部材の中心座標及び回転角を容易に
算出することが可能である。
【００１６】上記請求項１〜３に記載の各ステージ装置
では、前記各基準マークは、基板ステージ上に直接形成
されていても良いが、例えば請求項４に記載のステージ
装置の如く、前記基板ステージ上の前記基板保持部材の
周辺に設けられ、前記基準マークの少なくとも１つが、
それぞれ形成された複数の基準マーク板（ＦＭａ〜ＦＭ
ｄ，ＦＭａ’〜ＦＭｄ’）を更に備えていても良い。
では、前記各基準マークは、基板ステージ上に直接形成
されていても良いが、例えば請求項４に記載のステージ
装置の如く、前記基板ステージ上の前記基板保持部材の
周辺に設けられ、前記基準マークの少なくとも１つが、
それぞれ形成された複数の基準マーク板（ＦＭａ〜ＦＭ
ｄ，ＦＭａ’〜ＦＭｄ’）を更に備えていても良い。
【００１７】請求項５に記載の発明は、エネルギビーム
（ＩＬ）により基板（Ｗ１，Ｗ２）を露光して前記基板
上に所定のパターンを形成する露光装置であって、２次
元移動する基板ステージ（ＷＳＴ１，ＷＳＴ２）と；前
記基板ステージ上に載置され前記基板を保持する基板保
持部材（Ｈ１，Ｈ２）と；前記基板保持部材との位置関
係が一定となるように前記基板ステージ上の前記基板保
持部材の周辺に設けられ、使用される計測シーケンス毎
に複数の基準マークが分散して配置された複数の基準マ
ーク板（ＦＭａ〜ＦＭｄ，ＦＭａ’〜ＦＭｄ’）と；前
記基板ステージ上に存在するマークを検出するマーク検
出系（２４ａ，２４ｂ）と；前記マーク検出系を用いて
前記複数の基準マークの少なくとも１つを検出する検出
動作をそれぞれ含む各種計測シーケンスを実行する制御
装置（９０）と；を備える露光装置である。
（ＩＬ）により基板（Ｗ１，Ｗ２）を露光して前記基板
上に所定のパターンを形成する露光装置であって、２次
元移動する基板ステージ（ＷＳＴ１，ＷＳＴ２）と；前
記基板ステージ上に載置され前記基板を保持する基板保
持部材（Ｈ１，Ｈ２）と；前記基板保持部材との位置関
係が一定となるように前記基板ステージ上の前記基板保
持部材の周辺に設けられ、使用される計測シーケンス毎
に複数の基準マークが分散して配置された複数の基準マ
ーク板（ＦＭａ〜ＦＭｄ，ＦＭａ’〜ＦＭｄ’）と；前
記基板ステージ上に存在するマークを検出するマーク検
出系（２４ａ，２４ｂ）と；前記マーク検出系を用いて
前記複数の基準マークの少なくとも１つを検出する検出
動作をそれぞれ含む各種計測シーケンスを実行する制御
装置（９０）と；を備える露光装置である。
【００１８】これによれば、基板ステージ上において、
基板保持部材との位置関係が一定となるように基板保持
部材の周辺に、使用される計測シーケンス毎に複数の基
準マークが分散して配置された複数の基準マーク板が設
けられている。このため、基板ステージ上の僅かなスペ
ースに基準マーク板を設けることができる。また、制御
装置により、マーク検出系を用いて複数の基準マークの
少なくとも１つを検出する検出動作をそれぞれ含む各種
計測シーケンスが実行されるので、計測に関する機能を
維持することができる。従って、計測機能を維持したま
ま、基板ステージの小型化、ひいては装置のフットプリ
ントの縮減を図ることが可能となる。
基板保持部材との位置関係が一定となるように基板保持
部材の周辺に、使用される計測シーケンス毎に複数の基
準マークが分散して配置された複数の基準マーク板が設
けられている。このため、基板ステージ上の僅かなスペ
ースに基準マーク板を設けることができる。また、制御
装置により、マーク検出系を用いて複数の基準マークの
少なくとも１つを検出する検出動作をそれぞれ含む各種
計測シーケンスが実行されるので、計測に関する機能を
維持することができる。従って、計測機能を維持したま
ま、基板ステージの小型化、ひいては装置のフットプリ
ントの縮減を図ることが可能となる。
【００１９】この場合において、請求項６に記載の露光
装置の如く、前記基板ステージの位置を、直交座標系上
で管理する位置計測装置を更に備える場合、前記複数の
基準マーク板は、前記直交座標系上の第１軸方向に沿っ
て複数の基準マークが配置された第１軸方向に細長く伸
びる第１マーク板と、前記第１軸方向に直交する第２軸
方向に沿って複数の基準マークが配置された第２軸方向
に細長く伸びる第２マーク板とを含むこととすることが
できる。
装置の如く、前記基板ステージの位置を、直交座標系上
で管理する位置計測装置を更に備える場合、前記複数の
基準マーク板は、前記直交座標系上の第１軸方向に沿っ
て複数の基準マークが配置された第１軸方向に細長く伸
びる第１マーク板と、前記第１軸方向に直交する第２軸
方向に沿って複数の基準マークが配置された第２軸方向
に細長く伸びる第２マーク板とを含むこととすることが
できる。
【００２０】この場合において、請求項７に記載の露光
装置の如く、前記パターンが形成されたマスク（Ｒ）を
保持するマスクステージ（ＲＳＴ）と；前記マスクステ
ージと前記基板ステージとを前記第２軸方向に沿って同
期移動する駆動装置と；前記マスクの前記パターンの前
記第１軸方向の両側に形成された少なくとも一対のマス
クマークを計測する一対のマスク用マーク検出系（４
１、４２）と；を更に備える場合、前記第１マーク板の
前記第１軸方向の長さが前記対を成すマスクマーク間の
距離にほぼ対応する長さとされ、前記第２軸方向の長さ
が前記基準マークを形成するのに必要な長さより僅かに
大きな長さとされていることとすることができる。かか
る場合には、前記一対のマスクマークを一対のマスク用
マーク検出系により同時に計測可能な一対の基準マーク
を第１マーク板上に形成することが可能となる。
装置の如く、前記パターンが形成されたマスク（Ｒ）を
保持するマスクステージ（ＲＳＴ）と；前記マスクステ
ージと前記基板ステージとを前記第２軸方向に沿って同
期移動する駆動装置と；前記マスクの前記パターンの前
記第１軸方向の両側に形成された少なくとも一対のマス
クマークを計測する一対のマスク用マーク検出系（４
１、４２）と；を更に備える場合、前記第１マーク板の
前記第１軸方向の長さが前記対を成すマスクマーク間の
距離にほぼ対応する長さとされ、前記第２軸方向の長さ
が前記基準マークを形成するのに必要な長さより僅かに
大きな長さとされていることとすることができる。かか
る場合には、前記一対のマスクマークを一対のマスク用
マーク検出系により同時に計測可能な一対の基準マーク
を第１マーク板上に形成することが可能となる。
【００２１】上記請求項６に記載の露光装置において、
請求項８に記載の露光装置の如く、前記パターンが形成
されたマスクを保持するマスクステージと；前記マスク
ステージと前記基板ステージとを前記第２軸方向に沿っ
て同期移動する駆動装置と；前記マスクステージの位置
を計測するマスク側位置計測装置と；前記マスク上の前
記パターンの前記第１軸方向の両側に形成された複数対
のマスクマークを計測するマスク用マーク検出系と；を
更に備える場合、前記第２マーク板の前記第２軸方向の
長さが前記パターンの前記第２軸方向の長さにほぼ対応
する長さとされ、前記第１軸方向の長さが前記基準マー
クを形成するのに必要な長さより僅かに大きな長さとさ
れていることとすることができる。かかる場合には、マ
スク用マーク検出系の所定の一方を用いて行われる、マ
スク側位置計測装置と基板ステージの位置を計測する位
置計測装置とのスケーリング合わせを行うことが可能な
基準マークを第２基準マーク板上に形成することが可能
となる。
請求項８に記載の露光装置の如く、前記パターンが形成
されたマスクを保持するマスクステージと；前記マスク
ステージと前記基板ステージとを前記第２軸方向に沿っ
て同期移動する駆動装置と；前記マスクステージの位置
を計測するマスク側位置計測装置と；前記マスク上の前
記パターンの前記第１軸方向の両側に形成された複数対
のマスクマークを計測するマスク用マーク検出系と；を
更に備える場合、前記第２マーク板の前記第２軸方向の
長さが前記パターンの前記第２軸方向の長さにほぼ対応
する長さとされ、前記第１軸方向の長さが前記基準マー
クを形成するのに必要な長さより僅かに大きな長さとさ
れていることとすることができる。かかる場合には、マ
スク用マーク検出系の所定の一方を用いて行われる、マ
スク側位置計測装置と基板ステージの位置を計測する位
置計測装置とのスケーリング合わせを行うことが可能な
基準マークを第２基準マーク板上に形成することが可能
となる。
【００２２】請求項９に記載の発明は、エネルギビーム
（ＩＬ）により基板（Ｗ１，Ｗ２）を露光して前記基板
上に所定のパターンを形成する露光装置であって、２次
元移動する基板ステージ（ＷＳＴ１，ＷＳＴ２）と；前
記基板ステージの位置を計測する位置計測装置（１６，
１８，４４，４６，４８）と；前記基板ステージ上に載
置され前記基板を保持する基板保持部材（Ｈ１，Ｈ２）
と；前記基板保持部材との位置関係が一定となるように
前記基板ステージ上に設けられ、前記基板保持部材の中
心を含む多角形の各頂点位置の近傍にそれぞれ配置され
た少なくとも３つの基準マーク（Ｍａ１〜Ｍｄ）と；前
記基準マークを含む前記基板ステージ上に存在するマー
クを検出するマーク検出系（２４ａ，２４ｂ）と；前記
マーク検出系と前記位置計測装置とを用いて少なくとも
３つの基準マークの１つ又は複数を検出する検出動作を
それぞれ含む各種計測シーケンスを実行する制御装置
（９０）と；を備える露光装置である。
（ＩＬ）により基板（Ｗ１，Ｗ２）を露光して前記基板
上に所定のパターンを形成する露光装置であって、２次
元移動する基板ステージ（ＷＳＴ１，ＷＳＴ２）と；前
記基板ステージの位置を計測する位置計測装置（１６，
１８，４４，４６，４８）と；前記基板ステージ上に載
置され前記基板を保持する基板保持部材（Ｈ１，Ｈ２）
と；前記基板保持部材との位置関係が一定となるように
前記基板ステージ上に設けられ、前記基板保持部材の中
心を含む多角形の各頂点位置の近傍にそれぞれ配置され
た少なくとも３つの基準マーク（Ｍａ１〜Ｍｄ）と；前
記基準マークを含む前記基板ステージ上に存在するマー
クを検出するマーク検出系（２４ａ，２４ｂ）と；前記
マーク検出系と前記位置計測装置とを用いて少なくとも
３つの基準マークの１つ又は複数を検出する検出動作を
それぞれ含む各種計測シーケンスを実行する制御装置
（９０）と；を備える露光装置である。
【００２３】これによれば、それぞれの基準マークが多
角形の各頂点位置の近傍に配置されるので、基準マーク
間の間隔（距離）を十分大きくとることができ、計測ス
パンの制約を緩和することができ、これにより計測精度
の向上を図ることができる。また、基準マークで囲まれ
る多角形の領域の内部に基板保持部材の中心が存在する
ので、基準マークの位置の計測結果に基づいて基板保持
部材の中心を求める場合、その中心点は基準マーク位置
のいわば内挿点に相当する。従って、例えば、制御装置
では、マーク検出系と位置計測装置とを用いて基板ステ
ージ上に設けられた各基準マークの位置情報を検出し、
その位置情報に基づいて所定の演算を行なうことによ
り、基板保持部材の中心を原点とする保持部材座標系を
ある程度高い信頼度で求めることができる。また、制御
装置では、マーク検出系と位置計測装置とを用いて基板
上の前記多角形内部に存在するアライメントマークの位
置情報を任意の座標系、例えばステージ座標系上で求
め、これを前記保持部材座標系における位置情報に変換
する。これにより、例えば、基板ステージの位置が一時
的に管理できなくなった場合であっても、新たな座標系
上で基準マークを再度計測することにより、その計測結
果と前記保持部材座標系における位置情報とに基づいて
新たな座標系上で前記アライメントマークの位置情報を
高い信頼性で求めることができる。従って、前述と同様
の理由により基板ステージの大型化及び装置のフットプ
リントの拡大を招くことなく、かつ基板の位置を常に精
度良く管理することが可能となる。
角形の各頂点位置の近傍に配置されるので、基準マーク
間の間隔（距離）を十分大きくとることができ、計測ス
パンの制約を緩和することができ、これにより計測精度
の向上を図ることができる。また、基準マークで囲まれ
る多角形の領域の内部に基板保持部材の中心が存在する
ので、基準マークの位置の計測結果に基づいて基板保持
部材の中心を求める場合、その中心点は基準マーク位置
のいわば内挿点に相当する。従って、例えば、制御装置
では、マーク検出系と位置計測装置とを用いて基板ステ
ージ上に設けられた各基準マークの位置情報を検出し、
その位置情報に基づいて所定の演算を行なうことによ
り、基板保持部材の中心を原点とする保持部材座標系を
ある程度高い信頼度で求めることができる。また、制御
装置では、マーク検出系と位置計測装置とを用いて基板
上の前記多角形内部に存在するアライメントマークの位
置情報を任意の座標系、例えばステージ座標系上で求
め、これを前記保持部材座標系における位置情報に変換
する。これにより、例えば、基板ステージの位置が一時
的に管理できなくなった場合であっても、新たな座標系
上で基準マークを再度計測することにより、その計測結
果と前記保持部材座標系における位置情報とに基づいて
新たな座標系上で前記アライメントマークの位置情報を
高い信頼性で求めることができる。従って、前述と同様
の理由により基板ステージの大型化及び装置のフットプ
リントの拡大を招くことなく、かつ基板の位置を常に精
度良く管理することが可能となる。
【００２４】この場合において、前記各基準マークは、
基板ステージ上に直接形成されていても良いが、例え
ば、請求項１０に記載の露光装置の如く、前記基板ステ
ージ上の前記基板保持部材の周辺に設けられ、前記基準
マークの少なくとも１つが、それぞれ形成された複数の
基準マーク板を更に備えていても良い。
基板ステージ上に直接形成されていても良いが、例え
ば、請求項１０に記載の露光装置の如く、前記基板ステ
ージ上の前記基板保持部材の周辺に設けられ、前記基準
マークの少なくとも１つが、それぞれ形成された複数の
基準マーク板を更に備えていても良い。
【００２５】この場合において、請求項１１に記載の露
光装置の如く、前記複数の基準マーク板には、前記少な
くとも３つの基準マークが、それらが使用される計測シ
ーケンス毎に分散して配置されていることとすることが
できる。かかる場合には、通常基準マーク板上に多数存
在するマーク類を、それらの計測シーケンスに応じて分
散することで、その機能を維持しつつ、１つ１つの基準
マーク板の小型化、ひいては基準マーク板が配置される
基板ステージ及び露光装置全体の小型化を図ることが可
能となる。
光装置の如く、前記複数の基準マーク板には、前記少な
くとも３つの基準マークが、それらが使用される計測シ
ーケンス毎に分散して配置されていることとすることが
できる。かかる場合には、通常基準マーク板上に多数存
在するマーク類を、それらの計測シーケンスに応じて分
散することで、その機能を維持しつつ、１つ１つの基準
マーク板の小型化、ひいては基準マーク板が配置される
基板ステージ及び露光装置全体の小型化を図ることが可
能となる。
【００２６】上記請求項１０及び１１に記載の各露光装
置において、請求項１２に記載の露光装置の如く、前記
基板ステージの位置は、前記位置計測装置により直交座
標系上で管理されており、前記複数の基準マーク板は、
前記直交座標系上の第１軸方向に沿って複数の基準マー
クが配置された第１軸方向に細長く伸びる第１マーク板
と、前記第１軸方向に直交する第２軸方向に沿って複数
の基準マークが配置された第２軸方向に細長く伸びる第
２マーク板とを含むこととすることができる。かかる場
合には、多数存在する基準マークを、それらの使用態様
に応じて分散することで、その機能を維持しつつ、１つ
１つの基準マーク板の小型化、ひいては基準マーク板が
配置される基板ステージの小型化を図ることが可能とな
る。
置において、請求項１２に記載の露光装置の如く、前記
基板ステージの位置は、前記位置計測装置により直交座
標系上で管理されており、前記複数の基準マーク板は、
前記直交座標系上の第１軸方向に沿って複数の基準マー
クが配置された第１軸方向に細長く伸びる第１マーク板
と、前記第１軸方向に直交する第２軸方向に沿って複数
の基準マークが配置された第２軸方向に細長く伸びる第
２マーク板とを含むこととすることができる。かかる場
合には、多数存在する基準マークを、それらの使用態様
に応じて分散することで、その機能を維持しつつ、１つ
１つの基準マーク板の小型化、ひいては基準マーク板が
配置される基板ステージの小型化を図ることが可能とな
る。
【００２７】また、例えば、走査型の露光装置であれ
ば、第１軸方向を基板の非走査方向とした場合、第１マ
ーク板がこの方向について、ほぼ基板上のショット領域
の大きさを有し、走査方向には僅かな大きさを有するこ
ととすることで、マスクの両端に形成されたマスクアラ
イメントマークを計測する２眼１対のマスク用マーク検
出系により両眼で同時に計測可能な基準マークを基準マ
ーク板上に形成することが可能となる。一方、第２軸方
向を基板の走査方向とした場合、第２マーク板がこの方
向について、ほぼショット領域の大きさを有し、非走査
方向には僅かな大きさとすることで、前記マスク用マー
ク検出系の片眼を用いて行われる、マスクステージの位
置を計測する干渉計と基板ステージの位置を計測する干
渉計のスケーリング合わせを行なうことが可能な基準マ
ークを基準マーク板上に形成することが可能となる。
ば、第１軸方向を基板の非走査方向とした場合、第１マ
ーク板がこの方向について、ほぼ基板上のショット領域
の大きさを有し、走査方向には僅かな大きさを有するこ
ととすることで、マスクの両端に形成されたマスクアラ
イメントマークを計測する２眼１対のマスク用マーク検
出系により両眼で同時に計測可能な基準マークを基準マ
ーク板上に形成することが可能となる。一方、第２軸方
向を基板の走査方向とした場合、第２マーク板がこの方
向について、ほぼショット領域の大きさを有し、非走査
方向には僅かな大きさとすることで、前記マスク用マー
ク検出系の片眼を用いて行われる、マスクステージの位
置を計測する干渉計と基板ステージの位置を計測する干
渉計のスケーリング合わせを行なうことが可能な基準マ
ークを基準マーク板上に形成することが可能となる。
【００２８】請求項９に記載の露光装置において、請求
項１３に記載の露光装置の如く、前記少なくとも３つの
基準マークのそれぞれは、前記基板保持部材に形成され
ていることとすることができる。
項１３に記載の露光装置の如く、前記少なくとも３つの
基準マークのそれぞれは、前記基板保持部材に形成され
ていることとすることができる。
【００２９】請求項１４に記載の発明は、エネルギビー
ム（ＩＬ）により基板（Ｗ１，Ｗ２）を露光して前記基
板上に所定のパターンを形成する露光装置であって、２
次元移動する基板ステージ（ＷＳＴ１，ＷＳＴ２）と；
前記基板ステージの位置を計測する位置計測装置（１
６，１８，４４，４６，４８）と；前記基板ステージ上
に載置され前記基板を保持する基板保持部材（Ｈ１，Ｈ
２）と；前記基板保持部材との位置関係が一定となるよ
うに前記基板ステージ上に設けられ、前記基板保持部材
の中心を通る直線上の前記中心に関して反対側に配置さ
れた第１基準マーク及び第２基準マークを含む少なくと
も２つの基準マーク（Ｍｈ，Ｍｉ）と；前記少なくとも
２つの基準マークを含む前記基板ステージ上に存在する
マークを検出するマーク検出系（２４ａ，２４ｂ）と；
前記マーク検出系と前記位置計測装置とを用いて前記少
なくとも２つの基準マークの１つ又は複数を検出する検
出動作をそれぞれ含む各種計測シーケンスを実行する制
御装置（９０）と；を備える露光装置である。
ム（ＩＬ）により基板（Ｗ１，Ｗ２）を露光して前記基
板上に所定のパターンを形成する露光装置であって、２
次元移動する基板ステージ（ＷＳＴ１，ＷＳＴ２）と；
前記基板ステージの位置を計測する位置計測装置（１
６，１８，４４，４６，４８）と；前記基板ステージ上
に載置され前記基板を保持する基板保持部材（Ｈ１，Ｈ
２）と；前記基板保持部材との位置関係が一定となるよ
うに前記基板ステージ上に設けられ、前記基板保持部材
の中心を通る直線上の前記中心に関して反対側に配置さ
れた第１基準マーク及び第２基準マークを含む少なくと
も２つの基準マーク（Ｍｈ，Ｍｉ）と；前記少なくとも
２つの基準マークを含む前記基板ステージ上に存在する
マークを検出するマーク検出系（２４ａ，２４ｂ）と；
前記マーク検出系と前記位置計測装置とを用いて前記少
なくとも２つの基準マークの１つ又は複数を検出する検
出動作をそれぞれ含む各種計測シーケンスを実行する制
御装置（９０）と；を備える露光装置である。
【００３０】これによれば、第１基準マークと第２基準
マークとが基板保持部材の中心を通る直線上の中心に関
して反対側に配置されているので、両基準マーク間の間
隔を基板保持部材の直径程度の長さにとることができ、
計測スパンの制約を緩和することができ、これにより計
測精度の向上を図ることができる。また、両基準マーク
を結ぶ直線上に基板保持部材の中心が存在するので、基
準マークの位置の計測結果に基づいて基板保持部材の中
心を求める場合、その中心点は基準マーク位置の内挿点
に相当する。従って、例えば、制御装置では、マーク検
出系と位置計測装置とを用いて基板ステージ上に設けら
れた各基準マークの位置情報を検出し、その位置情報に
基づいて所定の演算を行なうことにより、基板保持部材
の中心を原点とする保持部材座標系をある程度高い信頼
度で求めることができる。また、制御装置では、マーク
検出系と位置計測装置とを用いて基板上の前記直線上に
存在するアライメントマークの位置情報を任意の座標
系、例えばステージ座標系上で求め、これを前記保持部
材座標系における位置情報に変換することにより、例え
ば、基板ステージの位置が一時的に管理できなくなった
場合であっても、新たな座標系上で基準マークを再度計
測することにより、その計測結果と前記基板保持部材上
の座標系における位置情報とに基づいて新たな座標系上
で前記アライメントマークの位置情報を高い信頼性で求
めることができる。従って、前述と同様の理由により、
基板ステージの大型化及び装置のフットプリントの拡大
を招くことなく、かつ基板の位置を常に精度良く管理す
ることが可能となる。また、この場合、２つの基準マー
クが基板保持部材の中心に対して対称であることから、
例えば基板保持部材の中心座標及び回転角を容易に算出
することが可能である。
マークとが基板保持部材の中心を通る直線上の中心に関
して反対側に配置されているので、両基準マーク間の間
隔を基板保持部材の直径程度の長さにとることができ、
計測スパンの制約を緩和することができ、これにより計
測精度の向上を図ることができる。また、両基準マーク
を結ぶ直線上に基板保持部材の中心が存在するので、基
準マークの位置の計測結果に基づいて基板保持部材の中
心を求める場合、その中心点は基準マーク位置の内挿点
に相当する。従って、例えば、制御装置では、マーク検
出系と位置計測装置とを用いて基板ステージ上に設けら
れた各基準マークの位置情報を検出し、その位置情報に
基づいて所定の演算を行なうことにより、基板保持部材
の中心を原点とする保持部材座標系をある程度高い信頼
度で求めることができる。また、制御装置では、マーク
検出系と位置計測装置とを用いて基板上の前記直線上に
存在するアライメントマークの位置情報を任意の座標
系、例えばステージ座標系上で求め、これを前記保持部
材座標系における位置情報に変換することにより、例え
ば、基板ステージの位置が一時的に管理できなくなった
場合であっても、新たな座標系上で基準マークを再度計
測することにより、その計測結果と前記基板保持部材上
の座標系における位置情報とに基づいて新たな座標系上
で前記アライメントマークの位置情報を高い信頼性で求
めることができる。従って、前述と同様の理由により、
基板ステージの大型化及び装置のフットプリントの拡大
を招くことなく、かつ基板の位置を常に精度良く管理す
ることが可能となる。また、この場合、２つの基準マー
クが基板保持部材の中心に対して対称であることから、
例えば基板保持部材の中心座標及び回転角を容易に算出
することが可能である。
【００３１】この場合において、請求項１５に記載の露
光装置の如く、前記基板ステージ上の前記基板保持部材
の周辺に設けられ、前記少なくとも２つの基準マークの
いずれかが形成された複数の基準マーク板を更に備える
こととすることができる。
光装置の如く、前記基板ステージ上の前記基板保持部材
の周辺に設けられ、前記少なくとも２つの基準マークの
いずれかが形成された複数の基準マーク板を更に備える
こととすることができる。
【００３２】この場合において、請求項１６に記載の露
光装置の如く、前記複数の基準マーク板には、前記少な
くとも２つの基準マークが、それらが使用される計測シ
ーケンス毎に分散して配置されていることとすることが
できる。
光装置の如く、前記複数の基準マーク板には、前記少な
くとも２つの基準マークが、それらが使用される計測シ
ーケンス毎に分散して配置されていることとすることが
できる。
【００３３】上記請求項１５及び１６に記載の各露光装
置において、請求項１７に記載の六装置の如く、前記基
板ステージの位置は、前記位置計測装置により直交座標
系上で管理されており、前記複数の基準マーク板は、前
記直交座標系上の第１軸方向に沿って前記第１基準マー
クを含む複数の基準マークが配置された第１軸方向に細
長く伸びる第１マーク板と、前記第１軸方向に直交する
第２軸方向に前記第２基準マークを含む複数の基準マー
クが配置された第２軸方向に細長く伸びる第２マーク板
とを含むこととすることができる。
置において、請求項１７に記載の六装置の如く、前記基
板ステージの位置は、前記位置計測装置により直交座標
系上で管理されており、前記複数の基準マーク板は、前
記直交座標系上の第１軸方向に沿って前記第１基準マー
クを含む複数の基準マークが配置された第１軸方向に細
長く伸びる第１マーク板と、前記第１軸方向に直交する
第２軸方向に前記第２基準マークを含む複数の基準マー
クが配置された第２軸方向に細長く伸びる第２マーク板
とを含むこととすることができる。
【００３４】上記請求項１４に記載の露光装置におい
て、請求項１８に記載の露光装置の如く、前記少なくと
も２つの基準マークのそれぞれは、前記基板保持部材に
形成されていることとすることができる。
て、請求項１８に記載の露光装置の如く、前記少なくと
も２つの基準マークのそれぞれは、前記基板保持部材に
形成されていることとすることができる。
【００３５】また、上記請求項１４、１５、１６、１８
に記載の各露光装置において、請求項１９に記載の露光
装置の如く、前記基板ステージの位置は、前記位置計測
装置により直交座標系上で管理されており、前記１基準
マークと前記第２基準マークとを結ぶ前記直線が、前記
直交座標系の両座標軸に対してほぼ４５°の傾斜を有し
ていることとすることができる。
に記載の各露光装置において、請求項１９に記載の露光
装置の如く、前記基板ステージの位置は、前記位置計測
装置により直交座標系上で管理されており、前記１基準
マークと前記第２基準マークとを結ぶ前記直線が、前記
直交座標系の両座標軸に対してほぼ４５°の傾斜を有し
ていることとすることができる。
【００３６】かかる場合には、第１基準マークと第２基
準マークとを結ぶ直線が直交座標系の座標軸に対してほ
ぼ４５°の傾斜を有するので、直交座標系の両座標軸方
向について同等の精度でマーク位置の計測を行うことが
可能となる。
準マークとを結ぶ直線が直交座標系の座標軸に対してほ
ぼ４５°の傾斜を有するので、直交座標系の両座標軸方
向について同等の精度でマーク位置の計測を行うことが
可能となる。
【００３７】なお、本発明に係る露光装置での基準マー
クの検出動作では、必ずしも基準マークの位置情報（例
えば、基板ステージの移動を規定する直交座標系上での
座標値）を検出しなくても良い。例えば、マスクあるい
はマスクステージなどに形成されるマークの位置情報
（基準マークとの相対位置関係などを含む）や投影光学
系の光学特性（投影倍率など）などの検出、マスク座標
系と基板座標系との対応付けなどで基準マークを用いる
だけでも良い。例えば、投影光学系の投影倍率は、マス
クあるいはマスクステージに形成される複数のマークと
これに対応する基板ステージ上の複数の基準マークとの
相対位置関係、又はマスクステージ側の複数のマーク同
士の位置関係と基板ステージ側の複数の基準マーク同士
の位置関係を検出することにより容易に求めることがで
きる。マスク座標系と基板座標系との対応付けも、マス
クあるいはマスクステージ上に所定方向に沿って所定間
隔で形成された複数のマークとこれに対応する基板ステ
ージ上の複数の基準マークとの相対位置関係を検出する
ことにより求めることができる。
クの検出動作では、必ずしも基準マークの位置情報（例
えば、基板ステージの移動を規定する直交座標系上での
座標値）を検出しなくても良い。例えば、マスクあるい
はマスクステージなどに形成されるマークの位置情報
（基準マークとの相対位置関係などを含む）や投影光学
系の光学特性（投影倍率など）などの検出、マスク座標
系と基板座標系との対応付けなどで基準マークを用いる
だけでも良い。例えば、投影光学系の投影倍率は、マス
クあるいはマスクステージに形成される複数のマークと
これに対応する基板ステージ上の複数の基準マークとの
相対位置関係、又はマスクステージ側の複数のマーク同
士の位置関係と基板ステージ側の複数の基準マーク同士
の位置関係を検出することにより容易に求めることがで
きる。マスク座標系と基板座標系との対応付けも、マス
クあるいはマスクステージ上に所定方向に沿って所定間
隔で形成された複数のマークとこれに対応する基板ステ
ージ上の複数の基準マークとの相対位置関係を検出する
ことにより求めることができる。
【００３８】さらに、本発明で基板ステージ上の基準マ
ークとは、基板ステージに直接形成される基準マーク、
基板ステージに固定されたマーク板に形成される基準マ
ークだけでなく、基板保持部材あるいはこれに固定され
るマーク板に形成される基準マークなどを含むものであ
る。
ークとは、基板ステージに直接形成される基準マーク、
基板ステージに固定されたマーク板に形成される基準マ
ークだけでなく、基板保持部材あるいはこれに固定され
るマーク板に形成される基準マークなどを含むものであ
る。
【００３９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
〜図４に基づいて説明する。
〜図４に基づいて説明する。
【００４０】図１には、本発明に係る露光装置１０の概
略構成が示されている。この露光装置１０は、いわゆる
ステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の露光装
置である。
略構成が示されている。この露光装置１０は、いわゆる
ステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の露光装
置である。
【００４１】この露光装置１０は、露光光ＩＬによりマ
スクとしてのレチクルＲを上方から照明する照明系２
０、前記レチクルＲを主として走査方向（ここでは、図
１における紙面直交方向であるＹ軸方向とする）に駆動
するレチクル駆動系、前記レチクルＲの下方に配置され
た投影光学系ＰＬ、該投影光学系ＰＬの下方に配置さ
れ，基板としてのウエハＷ１、Ｗ２をそれぞれ保持して
独立して２次元方向に移動する基板ステージとしてのウ
エハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を備えたステージ装
置、及びこれら各部を制御する制御系等を備えている。
スクとしてのレチクルＲを上方から照明する照明系２
０、前記レチクルＲを主として走査方向（ここでは、図
１における紙面直交方向であるＹ軸方向とする）に駆動
するレチクル駆動系、前記レチクルＲの下方に配置され
た投影光学系ＰＬ、該投影光学系ＰＬの下方に配置さ
れ，基板としてのウエハＷ１、Ｗ２をそれぞれ保持して
独立して２次元方向に移動する基板ステージとしてのウ
エハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を備えたステージ装
置、及びこれら各部を制御する制御系等を備えている。
【００４２】前記照明系２０は、例えば特開平１０−１
１２４３３号公報、特開平６−３４９７０１号公報（及
びこれに対応する米国特許第５，５３４，９７０号公
報）などに開示されるように、光源、オプティカル・イ
ンテグレータを含む照度均一化光学系、リレーレンズ、
可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド、及びダイクロ
イックミラー等（いずれも不図示）を含んで構成されて
いる。オプティカル・インテグレータとしては、フライ
アイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテ
グレータ）、あるいは回折光学素子等を用いることがで
きる。
１２４３３号公報、特開平６−３４９７０１号公報（及
びこれに対応する米国特許第５，５３４，９７０号公
報）などに開示されるように、光源、オプティカル・イ
ンテグレータを含む照度均一化光学系、リレーレンズ、
可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド、及びダイクロ
イックミラー等（いずれも不図示）を含んで構成されて
いる。オプティカル・インテグレータとしては、フライ
アイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテ
グレータ）、あるいは回折光学素子等を用いることがで
きる。
【００４３】この照明系２０では、回路パターン等が描
かれたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定された
スリット状の照明領域部分をエネルギビームとしての露
光光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、露
光光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４
８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）
などの遠紫外光、あるいはＦ2レーザ光（波長１５７ｎ
ｍ）などの真空紫外光などが用いられる。露光光ＩＬと
して、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ
線等）を用いることも可能である。
かれたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定された
スリット状の照明領域部分をエネルギビームとしての露
光光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、露
光光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４
８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）
などの遠紫外光、あるいはＦ2レーザ光（波長１５７ｎ
ｍ）などの真空紫外光などが用いられる。露光光ＩＬと
して、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ
線等）を用いることも可能である。
【００４４】前記レチクル駆動系は、レチクルＲを保持
して図１に示されるレチクルベース盤２５に沿ってＸＹ
２次元面内で移動可能なレチクルステージＲＳＴと、こ
のレチクルステージＲＳＴを駆動する不図示のリニアモ
ータ等を含むレチクル駆動部と、このレチクルステージ
ＲＳＴの位置を管理するマスク側位置計測装置としての
レチクル干渉計システム２８とを備えている。
して図１に示されるレチクルベース盤２５に沿ってＸＹ
２次元面内で移動可能なレチクルステージＲＳＴと、こ
のレチクルステージＲＳＴを駆動する不図示のリニアモ
ータ等を含むレチクル駆動部と、このレチクルステージ
ＲＳＴの位置を管理するマスク側位置計測装置としての
レチクル干渉計システム２８とを備えている。
【００４５】これを更に詳述すると、レチクルステージ
ＲＳＴは、実際には、不図示の非接触ベアリング、例え
ば真空予圧型気体静圧軸受け装置を介してレチクルベー
ス盤２５上に浮上支持され、不図示のリニアモータによ
って、走査方向であるＹ軸方向に所定ストローク範囲で
駆動されるレチクル粗動ステージと、該レチクル粗動ス
テージに対しボイスコイルモータ等からなる駆動機構に
よってＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回
転方向）に微少駆動されるレチクル微動ステージとから
構成される。このレチクル微動ステージ上に不図示の静
電チャック又は真空チャックを介してレチクルＲが吸着
保持されている。なお、図示は省略されているが、レチ
クル粗動ステージの移動により発生する反力は、例え
ば、特開平８−６３２３１号公報（及びこれに対応する
米国特許第６，２４６，２０４号）などに開示されてい
るように、レチクル粗動ステージを駆動するためのリニ
アモータの可動子と固定子とをレチクルベース盤２５に
対して互いに逆向きに相対移動させることによって排除
するようになっている。
ＲＳＴは、実際には、不図示の非接触ベアリング、例え
ば真空予圧型気体静圧軸受け装置を介してレチクルベー
ス盤２５上に浮上支持され、不図示のリニアモータによ
って、走査方向であるＹ軸方向に所定ストローク範囲で
駆動されるレチクル粗動ステージと、該レチクル粗動ス
テージに対しボイスコイルモータ等からなる駆動機構に
よってＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回
転方向）に微少駆動されるレチクル微動ステージとから
構成される。このレチクル微動ステージ上に不図示の静
電チャック又は真空チャックを介してレチクルＲが吸着
保持されている。なお、図示は省略されているが、レチ
クル粗動ステージの移動により発生する反力は、例え
ば、特開平８−６３２３１号公報（及びこれに対応する
米国特許第６，２４６，２０４号）などに開示されてい
るように、レチクル粗動ステージを駆動するためのリニ
アモータの可動子と固定子とをレチクルベース盤２５に
対して互いに逆向きに相対移動させることによって排除
するようになっている。
【００４６】上述のように、レチクルステージＲＳＴ
は、実際には、２つのステージから構成されるが、以下
においては、便宜上、レチクルステージＲＳＴは、不図
示のレチクル駆動部によりＸ軸、Ｙ軸方向の微少駆動、
θｚ方向の微少回転、及びＹ軸方向の走査駆動がなされ
る単一のステージであるものとして説明する。
は、実際には、２つのステージから構成されるが、以下
においては、便宜上、レチクルステージＲＳＴは、不図
示のレチクル駆動部によりＸ軸、Ｙ軸方向の微少駆動、
θｚ方向の微少回転、及びＹ軸方向の走査駆動がなされ
る単一のステージであるものとして説明する。
【００４７】レチクルステージＲＳＴ上には、図２に示
されるように、Ｘ軸方向の一側（＋Ｘ側）の端部に、レ
チクルステージＲＳＴと同じ素材（例えばセラミック
等）から成る平行平板移動鏡３９がＹ軸方向に延設され
ており、この移動鏡３９のＸ軸方向の一側の面には鏡面
加工により反射面が形成されている。この移動鏡３９の
反射面に向けて図１の干渉計システム２８を構成する測
長軸ＢＩ６Ｘで示される干渉計からの干渉計ビームが照
射され、その干渉計ではその反射光を受光して基準面に
対する相対変位を計測することにより、レチクルステー
ジＲＳＴの位置を計測している。ここで、この測長軸Ｂ
Ｉ６Ｘを有する干渉計は、実際には独立に計測可能な２
本の干渉計光軸を有しており、レチクルステージＲＳＴ
のＸ軸方向の位置計測と、ヨーイング量（θｚ回転量）
の計測が可能となっている。この測長軸ＢＩ６Ｘを有す
る干渉計は、後述するウエハステージ側の測長軸ＢＩ１
Ｘ（又はＢＩ２Ｘ）を有する干渉計１６（又は１８）
（図３参照）からのウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳ
Ｔ２）のヨーイング情報やＸ位置情報に基づいてレチク
ルとウエハの相対回転（回転誤差）をキャンセルする方
向にレチクルステージＲＳＴを回転制御したり、Ｘ方向
のレチクルとウエハとの位置合わせを行うために用いら
れる。
されるように、Ｘ軸方向の一側（＋Ｘ側）の端部に、レ
チクルステージＲＳＴと同じ素材（例えばセラミック
等）から成る平行平板移動鏡３９がＹ軸方向に延設され
ており、この移動鏡３９のＸ軸方向の一側の面には鏡面
加工により反射面が形成されている。この移動鏡３９の
反射面に向けて図１の干渉計システム２８を構成する測
長軸ＢＩ６Ｘで示される干渉計からの干渉計ビームが照
射され、その干渉計ではその反射光を受光して基準面に
対する相対変位を計測することにより、レチクルステー
ジＲＳＴの位置を計測している。ここで、この測長軸Ｂ
Ｉ６Ｘを有する干渉計は、実際には独立に計測可能な２
本の干渉計光軸を有しており、レチクルステージＲＳＴ
のＸ軸方向の位置計測と、ヨーイング量（θｚ回転量）
の計測が可能となっている。この測長軸ＢＩ６Ｘを有す
る干渉計は、後述するウエハステージ側の測長軸ＢＩ１
Ｘ（又はＢＩ２Ｘ）を有する干渉計１６（又は１８）
（図３参照）からのウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳ
Ｔ２）のヨーイング情報やＸ位置情報に基づいてレチク
ルとウエハの相対回転（回転誤差）をキャンセルする方
向にレチクルステージＲＳＴを回転制御したり、Ｘ方向
のレチクルとウエハとの位置合わせを行うために用いら
れる。
【００４８】一方、レチクルステージＲＳＴの走査方向
（スキャン方向）であるＹ軸方向の一側（図１における
紙面手前側）には、一対のコーナーキューブミラー３５
Ａ，３５Ｂが設置されている。そして、不図示の一対の
ダブルパス干渉計から、これらのコーナーキューブミラ
ー３５Ａ，３５Ｂに対して図２に測長軸ＢＩ７Ｙ，ＢＩ
８Ｙで示される干渉計ビームが照射される。これらの干
渉計ビームは、レチクルベース盤２５上に設けられた不
図示の反射面にコーナーキューブミラー３５Ａ，３５Ｂ
より戻される。そして、不図示の反射面で反射したそれ
ぞれの反射光が同一光路を戻り、それぞれのダブルパス
干渉計で受光され、それぞれのコーナーキューブミラー
３５Ａ，３５Ｂの基準位置（レファレンス位置で前記レ
チクルベース盤２５上の反射面）からの相対変位が計測
される。そして、これらのダブルパス干渉計の計測値が
ステージ制御装置７０（図１参照）に供給され、ステー
ジ制御装置７０により例えばその平均値に基づいてレチ
クルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置が算出され、その
算出結果が主制御装置９０に供給されるようになってい
る。ダブルパス干渉計で計測されるＹ軸方向位置の情報
は、後述するウエハ側の測長軸ＢＩ２Ｙを有するＹ軸干
渉計４６（図３参照）の計測値に基づくレチクルステー
ジＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）と
の相対位置の算出、及びこれに基づく走査露光時の走査
方向（Ｙ軸方向）のレチクルとウエハの同期制御に用い
られる。
（スキャン方向）であるＹ軸方向の一側（図１における
紙面手前側）には、一対のコーナーキューブミラー３５
Ａ，３５Ｂが設置されている。そして、不図示の一対の
ダブルパス干渉計から、これらのコーナーキューブミラ
ー３５Ａ，３５Ｂに対して図２に測長軸ＢＩ７Ｙ，ＢＩ
８Ｙで示される干渉計ビームが照射される。これらの干
渉計ビームは、レチクルベース盤２５上に設けられた不
図示の反射面にコーナーキューブミラー３５Ａ，３５Ｂ
より戻される。そして、不図示の反射面で反射したそれ
ぞれの反射光が同一光路を戻り、それぞれのダブルパス
干渉計で受光され、それぞれのコーナーキューブミラー
３５Ａ，３５Ｂの基準位置（レファレンス位置で前記レ
チクルベース盤２５上の反射面）からの相対変位が計測
される。そして、これらのダブルパス干渉計の計測値が
ステージ制御装置７０（図１参照）に供給され、ステー
ジ制御装置７０により例えばその平均値に基づいてレチ
クルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置が算出され、その
算出結果が主制御装置９０に供給されるようになってい
る。ダブルパス干渉計で計測されるＹ軸方向位置の情報
は、後述するウエハ側の測長軸ＢＩ２Ｙを有するＹ軸干
渉計４６（図３参照）の計測値に基づくレチクルステー
ジＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）と
の相対位置の算出、及びこれに基づく走査露光時の走査
方向（Ｙ軸方向）のレチクルとウエハの同期制御に用い
られる。
【００４９】すなわち、本実施形態では、測長軸ＢＩ６
Ｘで示される干渉計及び測長軸ＢＩ７Ｙ，ＢＩ８Ｙで示
される一対のダブルパス干渉計によって図１のレチクル
干渉計システム２８が構成されている。
Ｘで示される干渉計及び測長軸ＢＩ７Ｙ，ＢＩ８Ｙで示
される一対のダブルパス干渉計によって図１のレチクル
干渉計システム２８が構成されている。
【００５０】なお、レチクルＲを構成するガラス基板の
素材は、使用する光源によって使い分ける必要がある。
例えば、光源としてＦ2レーザ光源等の真空紫外光源を
用いる場合には、ホタル石やフッ化マグネシウム、フッ
化リチウム等のフッ化物結晶、あるいは水酸基濃度が１
００ｐｐｍ以下で、かつフッ素を含有する合成石英（フ
ッ素ドープ石英）などを用いる必要があり、ＡｒＦエキ
シマレーザ光源あるいはＫｒＦエキシマレーザ光源を用
いる場合には、上記各物質の他、合成石英を用いること
も可能である。
素材は、使用する光源によって使い分ける必要がある。
例えば、光源としてＦ2レーザ光源等の真空紫外光源を
用いる場合には、ホタル石やフッ化マグネシウム、フッ
化リチウム等のフッ化物結晶、あるいは水酸基濃度が１
００ｐｐｍ以下で、かつフッ素を含有する合成石英（フ
ッ素ドープ石英）などを用いる必要があり、ＡｒＦエキ
シマレーザ光源あるいはＫｒＦエキシマレーザ光源を用
いる場合には、上記各物質の他、合成石英を用いること
も可能である。
【００５１】前記投影光学系ＰＬとしては、ここでは、
Ｚ軸方向の共通の光軸を有する複数枚のレンズエレメン
トから成り、両側テレセントリックで所定の縮小倍率、
例えば１／５、又は１／４を有する屈折光学系が使用さ
れている。このため、ステップ・アンド・スキャン方式
の走査露光時におけるウエハステージの走査方向の移動
速度は、レチクルステージの移動速度の１／５又は１／
４となる。
Ｚ軸方向の共通の光軸を有する複数枚のレンズエレメン
トから成り、両側テレセントリックで所定の縮小倍率、
例えば１／５、又は１／４を有する屈折光学系が使用さ
れている。このため、ステップ・アンド・スキャン方式
の走査露光時におけるウエハステージの走査方向の移動
速度は、レチクルステージの移動速度の１／５又は１／
４となる。
【００５２】前記ステージ装置は、図１に示されるよう
に、ベース盤１２の上方に配置された２つのウエハステ
ージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と、これらのウエハステージＷ
ＳＴ１、ＷＳＴ２を駆動するステージ駆動系と、ウエハ
ステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置を計測する位置計測
装置としての干渉計システムとを備えている。ウエハス
テージＷＳＴ１、ＷＳＴ２は、不図示の非接触ベアリン
グ、例えば真空予圧型空気静圧軸受け（以下、「エアパ
ッド」と呼ぶ）を介してベース盤１２の上方に所定のク
リアランスを介して浮上支持されている。そして、ウエ
ハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２は、ステージ駆動系によ
って、第１軸方向としてのＸ軸方向（図１における紙面
左右方向）及び第２軸方向としてのＹ軸方向（図１にお
ける紙面直交方向）に独立して２次元方向に駆動可能な
構成となっている。
に、ベース盤１２の上方に配置された２つのウエハステ
ージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と、これらのウエハステージＷ
ＳＴ１、ＷＳＴ２を駆動するステージ駆動系と、ウエハ
ステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置を計測する位置計測
装置としての干渉計システムとを備えている。ウエハス
テージＷＳＴ１、ＷＳＴ２は、不図示の非接触ベアリン
グ、例えば真空予圧型空気静圧軸受け（以下、「エアパ
ッド」と呼ぶ）を介してベース盤１２の上方に所定のク
リアランスを介して浮上支持されている。そして、ウエ
ハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２は、ステージ駆動系によ
って、第１軸方向としてのＸ軸方向（図１における紙面
左右方向）及び第２軸方向としてのＹ軸方向（図１にお
ける紙面直交方向）に独立して２次元方向に駆動可能な
構成となっている。
【００５３】これを更に詳述すると、ウエハステージＷ
ＳＴ１、ＷＳＴ２の底面には不図示のエアパッドが複数
ヶ所に設けられており、これらのエアパッドの空気噴き
出し力と真空予圧力とのバランスにより例えば数μｍ程
度の間隔を保った状態で、ベース盤１２上に浮上支持さ
れている。
ＳＴ１、ＷＳＴ２の底面には不図示のエアパッドが複数
ヶ所に設けられており、これらのエアパッドの空気噴き
出し力と真空予圧力とのバランスにより例えば数μｍ程
度の間隔を保った状態で、ベース盤１２上に浮上支持さ
れている。
【００５４】ベース盤１２上には、図３の平面図に示さ
れるように、Ｘ軸方向に延びる一対のＸ軸リニアガイド
（例えば、永久磁石を内蔵する磁極ユニットから成る）
８６、８７がＹ軸方向に所定間隔を隔てて配置されてい
る。これらのＸ軸リニアガイド８６、８７の上方には、
当該各Ｘ軸リニアガイドに沿って移動可能な各２つのス
ライダ８２、８４及び８３、８５が不図示のエアパッド
をそれぞれ介して例えば数μｍ程度のクリアランスを介
して浮上支持されている。合計４つのスライダ８２、８
４、８３、８５は、Ｘ軸リニアガイド８６又は８７を上
方及び側方から囲むような断面逆Ｕ字状の形状を有し、
その内部に電機子コイルをそれぞれ内蔵している。すな
わち、本実施形態では、電機子コイルをそれぞれ内蔵す
るスライダ（電機子ユニット）８２、８４とＸ軸リニア
ガイド８６とによって、ムービングコイル型のＸ軸リニ
アモータがそれぞれ構成されている。同様にスライダ
（電機子ユニット）８３、８５とＸ軸リニアガイド８７
とによって、ムービングコイル型のＸ軸リニアモータが
それぞれ構成されている。以下においては、上記４つの
Ｘ軸リニアモータのそれぞれを、それぞれの可動子を構
成するスライダ８２、８４、８３、８５と同一の符号を
用いて、適宜、Ｘ軸リニアモータ８２、Ｘ軸リニアモー
タ８４、Ｘ軸リニアモータ８３、及びＸ軸リニアモータ
８５と呼ぶものとする。
れるように、Ｘ軸方向に延びる一対のＸ軸リニアガイド
（例えば、永久磁石を内蔵する磁極ユニットから成る）
８６、８７がＹ軸方向に所定間隔を隔てて配置されてい
る。これらのＸ軸リニアガイド８６、８７の上方には、
当該各Ｘ軸リニアガイドに沿って移動可能な各２つのス
ライダ８２、８４及び８３、８５が不図示のエアパッド
をそれぞれ介して例えば数μｍ程度のクリアランスを介
して浮上支持されている。合計４つのスライダ８２、８
４、８３、８５は、Ｘ軸リニアガイド８６又は８７を上
方及び側方から囲むような断面逆Ｕ字状の形状を有し、
その内部に電機子コイルをそれぞれ内蔵している。すな
わち、本実施形態では、電機子コイルをそれぞれ内蔵す
るスライダ（電機子ユニット）８２、８４とＸ軸リニア
ガイド８６とによって、ムービングコイル型のＸ軸リニ
アモータがそれぞれ構成されている。同様にスライダ
（電機子ユニット）８３、８５とＸ軸リニアガイド８７
とによって、ムービングコイル型のＸ軸リニアモータが
それぞれ構成されている。以下においては、上記４つの
Ｘ軸リニアモータのそれぞれを、それぞれの可動子を構
成するスライダ８２、８４、８３、８５と同一の符号を
用いて、適宜、Ｘ軸リニアモータ８２、Ｘ軸リニアモー
タ８４、Ｘ軸リニアモータ８３、及びＸ軸リニアモータ
８５と呼ぶものとする。
【００５５】上記４つのＸ軸リニアモータ（スライダ）
８２〜８５のうちの２つ、すなわちＸ軸リニアモータ８
２、８３は、Ｙ軸方向に延びるＹ軸リニアガイド（例え
ば、電機子コイルを内蔵する電機子ユニットから成る）
８０の長手方向の一端と他端にそれぞれ固定されてい
る。また、残り２つのＸ軸リニアモータ８４、８５は、
Ｙ軸方向に延びる同様のＹ軸リニアガイド８１の一端と
他端に固定されている。従って、Ｙ軸リニアガイド８
０、８１は、各一対のＸ軸リニアモータ８２，８３、８
４，８５によって、Ｘ軸に沿ってそれぞれ駆動されるよ
うになっている。
８２〜８５のうちの２つ、すなわちＸ軸リニアモータ８
２、８３は、Ｙ軸方向に延びるＹ軸リニアガイド（例え
ば、電機子コイルを内蔵する電機子ユニットから成る）
８０の長手方向の一端と他端にそれぞれ固定されてい
る。また、残り２つのＸ軸リニアモータ８４、８５は、
Ｙ軸方向に延びる同様のＹ軸リニアガイド８１の一端と
他端に固定されている。従って、Ｙ軸リニアガイド８
０、８１は、各一対のＸ軸リニアモータ８２，８３、８
４，８５によって、Ｘ軸に沿ってそれぞれ駆動されるよ
うになっている。
【００５６】ウエハステージＷＳＴ１の底部には、永久
磁石を有する磁極ユニット（図示省略）が設けられてお
り、この磁極ユニットと一方のＹ軸リニアガイド８０と
によって、ウエハステージＷＳＴ１をＹ軸方向に駆動す
るムービングマグネット型のＹ軸リニアモータが構成さ
れている。また、ウエハステージＷＳＴ２の底部には、
永久磁石を有する磁極ユニット（図示省略）が設けられ
ており、この磁極ユニットと他方のＹ軸リニアガイド８
１とによって、ウエハステージＷＳＴ２をＹ軸方向に駆
動するムービングマグネット型のＹ軸リニアモータが構
成されている。以下においては、適宜、これらのＹ軸リ
ニアモータを、それぞれの固定子を構成するリニアガイ
ド８０、８１と同一の符号を用いて、Ｙ軸リニアモータ
８０、Ｙ軸リニアモータ８１と呼ぶものとする。
磁石を有する磁極ユニット（図示省略）が設けられてお
り、この磁極ユニットと一方のＹ軸リニアガイド８０と
によって、ウエハステージＷＳＴ１をＹ軸方向に駆動す
るムービングマグネット型のＹ軸リニアモータが構成さ
れている。また、ウエハステージＷＳＴ２の底部には、
永久磁石を有する磁極ユニット（図示省略）が設けられ
ており、この磁極ユニットと他方のＹ軸リニアガイド８
１とによって、ウエハステージＷＳＴ２をＹ軸方向に駆
動するムービングマグネット型のＹ軸リニアモータが構
成されている。以下においては、適宜、これらのＹ軸リ
ニアモータを、それぞれの固定子を構成するリニアガイ
ド８０、８１と同一の符号を用いて、Ｙ軸リニアモータ
８０、Ｙ軸リニアモータ８１と呼ぶものとする。
【００５７】また、本実施形態では、前記Ｘ軸リニアモ
ータ８２〜８５及びＹ軸リニアモータ８０，８１のそれ
ぞれは、図１に示されるステージ制御装置７０によって
制御される。
ータ８２〜８５及びＹ軸リニアモータ８０，８１のそれ
ぞれは、図１に示されるステージ制御装置７０によって
制御される。
【００５８】なお、一対のＸ軸リニアモータ８２、８３
（又は８４、８５）がそれぞれ発生する推力を僅かに異
ならせることで、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ
２）のヨーイングの制御が可能である。
（又は８４、８５）がそれぞれ発生する推力を僅かに異
ならせることで、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ
２）のヨーイングの制御が可能である。
【００５９】図１に戻り、前記ウエハステージＷＳＴ１
上には、基板保持部材としてのウエハホルダＨ１が設け
られている。このウエハホルダＨ１の上面には、図４に
示されるように、同心円で径の異なる凸部７２が複数形
成されており、これらの凸部７２相互間に形成される溝
部の底面に設けられた不図示の吸引孔を介して、不図示
のバキュームポンプの真空吸引力によりウエハＷ１がウ
エハホルダＨ１上に吸着保持されるようになっている。
上には、基板保持部材としてのウエハホルダＨ１が設け
られている。このウエハホルダＨ１の上面には、図４に
示されるように、同心円で径の異なる凸部７２が複数形
成されており、これらの凸部７２相互間に形成される溝
部の底面に設けられた不図示の吸引孔を介して、不図示
のバキュームポンプの真空吸引力によりウエハＷ１がウ
エハホルダＨ１上に吸着保持されるようになっている。
【００６０】また、図４に示されるように、このウエハ
ホルダＨ１の周辺部の所定位置（更に詳しくは、ウエハ
ホルダＨ１の外側の四角形の頂点位置近傍）には、基準
マークがそれぞれ形成された４つの基準マーク板ＦＭ
ａ，ＦＭｂ，ＦＭｃ，ＦＭｄがその表面とウエハＷ１の
表面とが同一高さとなるように配置されている。これら
の基準マーク板ＦＭａ，ＦＭｂ，ＦＭｃ，ＦＭｄは、基
準マーク板保持部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄをそ
れぞれ介してウエハホルダＨ１に一体的に固定されてい
る。すなわち、基準マーク板ＦＭａ，ＦＭｂ，ＦＭｃ，
ＦＭｄとウエハホルダＨ１との位置関係が一定とされて
いる。
ホルダＨ１の周辺部の所定位置（更に詳しくは、ウエハ
ホルダＨ１の外側の四角形の頂点位置近傍）には、基準
マークがそれぞれ形成された４つの基準マーク板ＦＭ
ａ，ＦＭｂ，ＦＭｃ，ＦＭｄがその表面とウエハＷ１の
表面とが同一高さとなるように配置されている。これら
の基準マーク板ＦＭａ，ＦＭｂ，ＦＭｃ，ＦＭｄは、基
準マーク板保持部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄをそ
れぞれ介してウエハホルダＨ１に一体的に固定されてい
る。すなわち、基準マーク板ＦＭａ，ＦＭｂ，ＦＭｃ，
ＦＭｄとウエハホルダＨ１との位置関係が一定とされて
いる。
【００６１】前記基準マーク板ＦＭａ上面には、図４に
示されるように、一対の基準マークＭａ１、Ｍａ２がＸ
軸方向に所定間隔を隔てて形成されている。これらの基
準マークＭａ１、Ｍａ２は、後述する２眼一対のＲＡ顕
微鏡４１，４２（図１参照）の両眼で同時に計測が可能
な位置に配置されている。これらの基準マークＭａ１、
Ｍａ２が形成された基準マーク板ＦＭａは、Ｘ軸方向に
ついてほぼウエハＷ１上のショット領域の大きさを有
し、Ｙ軸方向については、基準マークが描画可能な程度
の大きさを有する平面視矩形の形状とされている。
示されるように、一対の基準マークＭａ１、Ｍａ２がＸ
軸方向に所定間隔を隔てて形成されている。これらの基
準マークＭａ１、Ｍａ２は、後述する２眼一対のＲＡ顕
微鏡４１，４２（図１参照）の両眼で同時に計測が可能
な位置に配置されている。これらの基準マークＭａ１、
Ｍａ２が形成された基準マーク板ＦＭａは、Ｘ軸方向に
ついてほぼウエハＷ１上のショット領域の大きさを有
し、Ｙ軸方向については、基準マークが描画可能な程度
の大きさを有する平面視矩形の形状とされている。
【００６２】また、基準マーク板ＦＭｂ上には、Ｙ軸方
向に所定間隔を隔てて３つの基準マークＭｂ１，Ｍｂ
２，Ｍｂ３が形成されている。これらの基準マークＭｂ
１，Ｍｂ２，Ｍｂ３は、いわゆるベースライン計測時に
行われるレチクルステージＲＳＴ，ウエハステージＷＳ
Ｔ１の位置をそれぞれ計測する干渉計相互間のいわゆる
スケーリング計測、すなわち、相対スキャン動作時の位
置合わせ確認を行うためのマークである。これらの基準
マークＭｂ１，Ｍｂ２，Ｍｂ３が形成された基準マーク
板ＦＭｂは、Ｙ軸方向についてウエハＷ１上のショット
領域の大きさを有し、Ｘ軸方向については、基準マーク
が描画可能な程度の大きさを有する平面視矩形の形状と
されている。
向に所定間隔を隔てて３つの基準マークＭｂ１，Ｍｂ
２，Ｍｂ３が形成されている。これらの基準マークＭｂ
１，Ｍｂ２，Ｍｂ３は、いわゆるベースライン計測時に
行われるレチクルステージＲＳＴ，ウエハステージＷＳ
Ｔ１の位置をそれぞれ計測する干渉計相互間のいわゆる
スケーリング計測、すなわち、相対スキャン動作時の位
置合わせ確認を行うためのマークである。これらの基準
マークＭｂ１，Ｍｂ２，Ｍｂ３が形成された基準マーク
板ＦＭｂは、Ｙ軸方向についてウエハＷ１上のショット
領域の大きさを有し、Ｘ軸方向については、基準マーク
が描画可能な程度の大きさを有する平面視矩形の形状と
されている。
【００６３】また、残りの基準マーク板ＦＭｃ，ＦＭｄ
上には、基準マークＭｃ，Ｍｄがそれぞれ形成されてい
る。これらの基準マークＭｃ，Ｍｄは、ウエハホルダＨ
１の中心及びウエハホルダＨ１の回転等を最小自乗法に
より求める場合等に使用されるマークである。なお、上
記各基準マーク板上に形成された各基準マークを用いた
各種計測方法については後に詳述する。
上には、基準マークＭｃ，Ｍｄがそれぞれ形成されてい
る。これらの基準マークＭｃ，Ｍｄは、ウエハホルダＨ
１の中心及びウエハホルダＨ１の回転等を最小自乗法に
より求める場合等に使用されるマークである。なお、上
記各基準マーク板上に形成された各基準マークを用いた
各種計測方法については後に詳述する。
【００６４】この場合、基準マーク板ＦＭａ，ＦＭｂ，
ＦＭｃ，ＦＭｄは、ウエハホルダＨ１の中心を含む四角
形（ほぼ正方形）の頂点位置に設けられているため、そ
の四角形の領域内（図４中の点線で囲まれた領域ＥＡ）
にウエハＷ１のほぼ全面が含まれるようになっている。
この理由については後述する。
ＦＭｃ，ＦＭｄは、ウエハホルダＨ１の中心を含む四角
形（ほぼ正方形）の頂点位置に設けられているため、そ
の四角形の領域内（図４中の点線で囲まれた領域ＥＡ）
にウエハＷ１のほぼ全面が含まれるようになっている。
この理由については後述する。
【００６５】ウエハステージＷＳＴ１の上面には、Ｘ軸
方向の一端（−Ｘ側端）にＸ軸に直交する反射面を有す
るＸ移動鏡９６ａがＹ軸方向に延設され、Ｙ軸方向の一
端（＋Ｙ側端）にＹ軸に直交する反射面を有するＹ移動
鏡９６ｂがＸ軸方向に延設されている。これらの移動鏡
９６ａ，９６ｂの各反射面には、図２及び図３に示され
るように、後述する干渉計システムを構成する所定の測
長軸を有する干渉計からの干渉計ビーム（測長ビーム）
が投射され、その反射光を各干渉計で受光することによ
り、各移動鏡反射面の基準位置（一般には投影光学系Ｐ
Ｌ側面や、アライメント系の側面に固定ミラーを配置
し、そこを基準面とする）からの変位が計測され、これ
により、ウエハステージＷＳＴ１の２次元位置が計測さ
れるようになっている。
方向の一端（−Ｘ側端）にＸ軸に直交する反射面を有す
るＸ移動鏡９６ａがＹ軸方向に延設され、Ｙ軸方向の一
端（＋Ｙ側端）にＹ軸に直交する反射面を有するＹ移動
鏡９６ｂがＸ軸方向に延設されている。これらの移動鏡
９６ａ，９６ｂの各反射面には、図２及び図３に示され
るように、後述する干渉計システムを構成する所定の測
長軸を有する干渉計からの干渉計ビーム（測長ビーム）
が投射され、その反射光を各干渉計で受光することによ
り、各移動鏡反射面の基準位置（一般には投影光学系Ｐ
Ｌ側面や、アライメント系の側面に固定ミラーを配置
し、そこを基準面とする）からの変位が計測され、これ
により、ウエハステージＷＳＴ１の２次元位置が計測さ
れるようになっている。
【００６６】他方のウエハステージＷＳＴ２の構成は、
左右対称ではあるが、上述したウエハステージＷＳＴ１
と同様になっている。
左右対称ではあるが、上述したウエハステージＷＳＴ１
と同様になっている。
【００６７】すなわち、ウエハステージＷＳＴ２上に
は、図１に示されるように、基板保持部材としてのウエ
ハホルダＨ２を介して、ウエハＷ２が不図示のバキュー
ムチャックを介して真空吸着されている。ウエハホルダ
Ｈ２は、基本的には、前述したウエハホルダＨ１と同様
に構成されており、その周囲の部分に所定の位置関係、
具体的にはほぼ正方形状の四角形の各頂点の位置に、図
２及び図３に示されるように、４つの基準マーク板ＦＭ
ａ’，ＦＭｂ’，ＦＭｃ’，ＦＭｄ’がそれぞれ配置さ
れ、基準マーク板保持部材をそれぞれ介してウエハホル
ダＨ２と一体化されている。これらの基準マーク板ＦＭ
ａ’，ＦＭｂ’，ＦＭｃ’，ＦＭｄ’の上面は、ウエハ
ホルダＨ２上に載置されるウエハＷ２の表面と同じ高さ
となるように設定されている。また、ウエハステージＷ
ＳＴ２の上面には、移動鏡９６ｃ，９６ｄがそれぞれ延
設されている。これらの移動鏡９６ｃ，９６ｄには、図
２に示されるように、後述する干渉計システムを構成す
る所定の測長軸を有する干渉計からの干渉計ビームが投
射され、その反射光を各干渉計で受光することにより、
ウエハステージＷＳＴ２の２次元位置が計測されるよう
になっている。
は、図１に示されるように、基板保持部材としてのウエ
ハホルダＨ２を介して、ウエハＷ２が不図示のバキュー
ムチャックを介して真空吸着されている。ウエハホルダ
Ｈ２は、基本的には、前述したウエハホルダＨ１と同様
に構成されており、その周囲の部分に所定の位置関係、
具体的にはほぼ正方形状の四角形の各頂点の位置に、図
２及び図３に示されるように、４つの基準マーク板ＦＭ
ａ’，ＦＭｂ’，ＦＭｃ’，ＦＭｄ’がそれぞれ配置さ
れ、基準マーク板保持部材をそれぞれ介してウエハホル
ダＨ２と一体化されている。これらの基準マーク板ＦＭ
ａ’，ＦＭｂ’，ＦＭｃ’，ＦＭｄ’の上面は、ウエハ
ホルダＨ２上に載置されるウエハＷ２の表面と同じ高さ
となるように設定されている。また、ウエハステージＷ
ＳＴ２の上面には、移動鏡９６ｃ，９６ｄがそれぞれ延
設されている。これらの移動鏡９６ｃ，９６ｄには、図
２に示されるように、後述する干渉計システムを構成す
る所定の測長軸を有する干渉計からの干渉計ビームが投
射され、その反射光を各干渉計で受光することにより、
ウエハステージＷＳＴ２の２次元位置が計測されるよう
になっている。
【００６８】なお、図２及び図３に示されるように、ウ
エハステージＷＳＴ２上の基準マーク板については、ウ
エハステージＷＳＴ１上の基準マーク板と対応するもの
について、ウエハステージＷＳＴ１において付した符号
に「’」を付して示されているので、基準マークについ
ても、便宜上、以下の説明においては基準マーク板と同
様に「’」を付して説明するものとする。
エハステージＷＳＴ２上の基準マーク板については、ウ
エハステージＷＳＴ１上の基準マーク板と対応するもの
について、ウエハステージＷＳＴ１において付した符号
に「’」を付して示されているので、基準マークについ
ても、便宜上、以下の説明においては基準マーク板と同
様に「’」を付して説明するものとする。
【００６９】図１に戻り、前記投影光学系ＰＬのＸ軸方
向の両側には、同じ機能を持ったオフアクシス（off-ax
is）方式のアライメント系２４ａ、２４ｂが、投影光学
系ＰＬの光軸（レチクルパターン像の投影中心と一致）
よりそれぞれ同一距離だけ離れた位置に設置されてい
る。これらのアライメント系２４ａ、２４ｂとしては、
ここでは、ウエハ上のレジストを感光させないブロード
バンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マー
クからの反射光により受光面に結像された対象マークの
像と不図示の指標の像とを撮像素子（ＣＣＤ）等を用い
て撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式の
ＦＩＡ（ Filed Image Alignment）系の顕微鏡が用いら
れている。これらのアライメント系２４ａ、２４ｂの出
力に基づき、基準マーク板上の基準マーク及びウエハ上
のアライメントマークのＸ、Ｙ２次元方向の位置計測を
行なうことが可能である。
向の両側には、同じ機能を持ったオフアクシス（off-ax
is）方式のアライメント系２４ａ、２４ｂが、投影光学
系ＰＬの光軸（レチクルパターン像の投影中心と一致）
よりそれぞれ同一距離だけ離れた位置に設置されてい
る。これらのアライメント系２４ａ、２４ｂとしては、
ここでは、ウエハ上のレジストを感光させないブロード
バンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マー
クからの反射光により受光面に結像された対象マークの
像と不図示の指標の像とを撮像素子（ＣＣＤ）等を用い
て撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式の
ＦＩＡ（ Filed Image Alignment）系の顕微鏡が用いら
れている。これらのアライメント系２４ａ、２４ｂの出
力に基づき、基準マーク板上の基準マーク及びウエハ上
のアライメントマークのＸ、Ｙ２次元方向の位置計測を
行なうことが可能である。
【００７０】なお、アライメント系２４ａ、２４ｂとし
て、ＦＩＡ系のみでなく、例えばコヒーレントな検出光
を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散
乱光又は回折光を検出したり、その対象マークから発生
する２つの回折光（例えば同次数）を干渉させて検出す
るアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせ
て用いることは勿論可能である。
て、ＦＩＡ系のみでなく、例えばコヒーレントな検出光
を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散
乱光又は回折光を検出したり、その対象マークから発生
する２つの回折光（例えば同次数）を干渉させて検出す
るアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせ
て用いることは勿論可能である。
【００７１】本実施形態では、アライメント系２４ａ
は、ウエハステージＷＳＴ１上に保持されたウエハＷ１
上のアライメントマーク及びウエハステージＷＳＴ１上
の各基準マーク板上に形成された基準マークの位置計測
等に用いられる。また、アライメント系２４ｂは、ウエ
ハステージＷＳＴ２上に保持されたウエハＷ２上のアラ
イメントマーク及びウエハステージＷＳＴ２上の各基準
マーク板上に形成された基準マークの位置計測等に用い
られる。
は、ウエハステージＷＳＴ１上に保持されたウエハＷ１
上のアライメントマーク及びウエハステージＷＳＴ１上
の各基準マーク板上に形成された基準マークの位置計測
等に用いられる。また、アライメント系２４ｂは、ウエ
ハステージＷＳＴ２上に保持されたウエハＷ２上のアラ
イメントマーク及びウエハステージＷＳＴ２上の各基準
マーク板上に形成された基準マークの位置計測等に用い
られる。
【００７２】これらのアライメント系２４ａ、２４ｂか
らの情報は、アライメント制御装置６０によりＡ／Ｄ変
換され、デジタル化された波形信号を演算処理してマー
ク位置、すなわちアライメント系２４ａ、２４ｂそれぞ
れの指標中心を基準とする検出対象マークの位置情報が
検出される。アライメント制御装置６０から検出結果が
主制御装置９０に送られ、主制御装置９０によって、そ
の検出結果に応じてステージ制御装置７０に対し露光時
の同期位置補正等が指示されるようになっている。
らの情報は、アライメント制御装置６０によりＡ／Ｄ変
換され、デジタル化された波形信号を演算処理してマー
ク位置、すなわちアライメント系２４ａ、２４ｂそれぞ
れの指標中心を基準とする検出対象マークの位置情報が
検出される。アライメント制御装置６０から検出結果が
主制御装置９０に送られ、主制御装置９０によって、そ
の検出結果に応じてステージ制御装置７０に対し露光時
の同期位置補正等が指示されるようになっている。
【００７３】次に、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２
の位置を管理する干渉計システムの構成等について、図
１〜図４を参照しつつ説明する。
の位置を管理する干渉計システムの構成等について、図
１〜図４を参照しつつ説明する。
【００７４】これらの図に示されるように、投影光学系
ＰＬの投影中心（光軸ＡＸ）とアライメント系２４ａ、
２４ｂのそれぞれの検出中心（光軸ＳＸａ，ＳＸｂ）と
を通る第１軸（Ｘ軸）に沿ってウエハステージＷＳＴ１
上面のＸ軸方向一側に設けられた移動鏡９６ａには、図
１のＸ軸干渉計１６からの測長軸ＢＩ１Ｘで示される干
渉計ビームが照射され、同様に、第１軸に沿ってウエハ
ステージＷＳＴ２上面のＸ軸方向他側に設けられた移動
鏡９６ｃには、図１のＸ軸干渉計１８からの測長軸ＢＩ
２Ｘで示される干渉計ビームが照射されている。そし
て、干渉計１６、１８ではこれらの反射光を受光するこ
とにより、各反射面の基準位置からの相対変位を計測
し、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸ軸方向位置
を計測するようになっている。ここで、干渉計１６、１
８は、図２に示されるように、各３本の光軸を有する３
軸干渉計であり、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の
Ｘ軸方向の計測以外に、Ｙ軸回りの回転量（ローリング
量）及びＺ軸回りの回転量（ヨーイング量）の計測が可
能となっている。各光軸の出力値は独立に計測できるよ
うになっている。なお、これまでの説明では、ウエハス
テージＷＳＴ１，ＷＳＴ２は、ともに単一のステージで
あるかのような説明を行ったが、ウエハステージＷＳＴ
１，ＷＳＴ２は、実際には、Ｙ軸モータ８０，８１によ
ってそれぞれ駆動されるステージ本体と、該ステージ本
体の上部に不図示のＺ・レベリング駆動機構を介して搭
載されたウエハテーブルとを、ともに備えている。そし
て、移動鏡は、ウエハテーブルにそれぞれ固定されてい
る。従って、ウエハＷが載置されたウエハテーブルのチ
ルト制御時の駆動量は全て、干渉計１６、１８等により
モニタする事ができる。
ＰＬの投影中心（光軸ＡＸ）とアライメント系２４ａ、
２４ｂのそれぞれの検出中心（光軸ＳＸａ，ＳＸｂ）と
を通る第１軸（Ｘ軸）に沿ってウエハステージＷＳＴ１
上面のＸ軸方向一側に設けられた移動鏡９６ａには、図
１のＸ軸干渉計１６からの測長軸ＢＩ１Ｘで示される干
渉計ビームが照射され、同様に、第１軸に沿ってウエハ
ステージＷＳＴ２上面のＸ軸方向他側に設けられた移動
鏡９６ｃには、図１のＸ軸干渉計１８からの測長軸ＢＩ
２Ｘで示される干渉計ビームが照射されている。そし
て、干渉計１６、１８ではこれらの反射光を受光するこ
とにより、各反射面の基準位置からの相対変位を計測
し、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸ軸方向位置
を計測するようになっている。ここで、干渉計１６、１
８は、図２に示されるように、各３本の光軸を有する３
軸干渉計であり、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の
Ｘ軸方向の計測以外に、Ｙ軸回りの回転量（ローリング
量）及びＺ軸回りの回転量（ヨーイング量）の計測が可
能となっている。各光軸の出力値は独立に計測できるよ
うになっている。なお、これまでの説明では、ウエハス
テージＷＳＴ１，ＷＳＴ２は、ともに単一のステージで
あるかのような説明を行ったが、ウエハステージＷＳＴ
１，ＷＳＴ２は、実際には、Ｙ軸モータ８０，８１によ
ってそれぞれ駆動されるステージ本体と、該ステージ本
体の上部に不図示のＺ・レベリング駆動機構を介して搭
載されたウエハテーブルとを、ともに備えている。そし
て、移動鏡は、ウエハテーブルにそれぞれ固定されてい
る。従って、ウエハＷが載置されたウエハテーブルのチ
ルト制御時の駆動量は全て、干渉計１６、１８等により
モニタする事ができる。
【００７５】上述の如く、ウエハステージＷＳＴ１，Ｗ
ＳＴ２はともにステージ本体、ウエハテーブル等複数の
構成部分によって構成されているが、以下においては、
説明の便宜上から、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２
は、Ｚ軸回りの回転方向（θｚ方向）を除く５自由度方
向に移動可能な単一のステージであるものとして説明す
る。勿論、ウエハステージはθｚ方向を含む６自由度方
向に移動可能であっても良い。
ＳＴ２はともにステージ本体、ウエハテーブル等複数の
構成部分によって構成されているが、以下においては、
説明の便宜上から、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２
は、Ｚ軸回りの回転方向（θｚ方向）を除く５自由度方
向に移動可能な単一のステージであるものとして説明す
る。勿論、ウエハステージはθｚ方向を含む６自由度方
向に移動可能であっても良い。
【００７６】なお、測長軸ＢＩ１Ｘ、測長軸ＢＩ２Ｘの
各干渉計ビームは、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２
の移動範囲の全域で常にウエハステージＷＳＴ１、ＷＳ
Ｔ２の移動鏡９６ａ，９６ｃに当たるようになってお
り、従って、Ｘ軸方向については、投影光学系ＰＬを用
いた露光時、アライメント系２４ａ、２４ｂの使用時等
いずれのときにもウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の
位置は、測長軸ＢＩ１Ｘ、測長軸ＢＩ２Ｘの計測値に基
づいて管理される。
各干渉計ビームは、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２
の移動範囲の全域で常にウエハステージＷＳＴ１、ＷＳ
Ｔ２の移動鏡９６ａ，９６ｃに当たるようになってお
り、従って、Ｘ軸方向については、投影光学系ＰＬを用
いた露光時、アライメント系２４ａ、２４ｂの使用時等
いずれのときにもウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の
位置は、測長軸ＢＩ１Ｘ、測長軸ＢＩ２Ｘの計測値に基
づいて管理される。
【００７７】また、本実施形態では、図２及び図３に示
されるように、投影光学系ＰＬの投影中心でＸ軸と垂直
に交差する測長軸ＢＩ２Ｙを有するＹ軸干渉計４６と、
アライメント系２４ａ、２４ｂのそれぞれの検出中心で
Ｘ軸とそれぞれ垂直に交差する測長軸ＢＩ１Ｙ、ＢＩ３
Ｙをそれぞれ有するＹ軸干渉計４４，４８とが設けられ
ている この場合、投影光学系ＰＬを用いた露光時のウエハステ
ージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＹ方向位置計測には、投影光
学系ＰＬの投影中心、すなわち光軸ＡＸを通過する測長
軸ＢＩ２Ｙの干渉計４６の計測値が用いられ、アライメ
ント系２４ａの使用時のウエハステージＷＳＴ１のＹ方
向位置計測には、アライメント系２４ａの検出中心、す
なわち光軸ＳＸａを通過する測長軸ＢＩ１Ｙの干渉計４
４の計測値が用いられ、アライメント系２４ｂ使用時の
ウエハステージＷＳＴ２のＹ方向位置計測には、アライ
メント系２４ｂの検出中心、すなわち光軸ＳＸｂを通過
する測長軸ＢＩ３Ｙの干渉計４８の計測値が用いられ
る。
されるように、投影光学系ＰＬの投影中心でＸ軸と垂直
に交差する測長軸ＢＩ２Ｙを有するＹ軸干渉計４６と、
アライメント系２４ａ、２４ｂのそれぞれの検出中心で
Ｘ軸とそれぞれ垂直に交差する測長軸ＢＩ１Ｙ、ＢＩ３
Ｙをそれぞれ有するＹ軸干渉計４４，４８とが設けられ
ている この場合、投影光学系ＰＬを用いた露光時のウエハステ
ージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＹ方向位置計測には、投影光
学系ＰＬの投影中心、すなわち光軸ＡＸを通過する測長
軸ＢＩ２Ｙの干渉計４６の計測値が用いられ、アライメ
ント系２４ａの使用時のウエハステージＷＳＴ１のＹ方
向位置計測には、アライメント系２４ａの検出中心、す
なわち光軸ＳＸａを通過する測長軸ＢＩ１Ｙの干渉計４
４の計測値が用いられ、アライメント系２４ｂ使用時の
ウエハステージＷＳＴ２のＹ方向位置計測には、アライ
メント系２４ｂの検出中心、すなわち光軸ＳＸｂを通過
する測長軸ＢＩ３Ｙの干渉計４８の計測値が用いられ
る。
【００７８】従って、各使用条件により、Ｙ軸方向の干
渉計測長軸がウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２上面に
設けられた移動鏡９６ｂ，９６ｄの反射面より外れるこ
ととなるが、少なくとも一つの測長軸、すなわち前述し
た測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘはそれぞれのウエハステー
ジＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動鏡９６ａ，９６ｃから外れ
ることがないので、使用する干渉計光軸が反射面上に入
った適宜な位置でＹ側の干渉計のリセットを行なうこと
ができる。
渉計測長軸がウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２上面に
設けられた移動鏡９６ｂ，９６ｄの反射面より外れるこ
ととなるが、少なくとも一つの測長軸、すなわち前述し
た測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘはそれぞれのウエハステー
ジＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動鏡９６ａ，９６ｃから外れ
ることがないので、使用する干渉計光軸が反射面上に入
った適宜な位置でＹ側の干渉計のリセットを行なうこと
ができる。
【００７９】なお、上記Ｙ計測用の各干渉計４４，４
６，４８は、図２に示されるように、各２本の光軸を有
する２軸干渉計であり、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳ
Ｔ２のＹ軸方向の計測以外に、Ｘ軸回りの回転量（ピッ
チング量）の計測が可能となっている。各光軸の出力値
は独立に計測できるようになっている。
６，４８は、図２に示されるように、各２本の光軸を有
する２軸干渉計であり、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳ
Ｔ２のＹ軸方向の計測以外に、Ｘ軸回りの回転量（ピッ
チング量）の計測が可能となっている。各光軸の出力値
は独立に計測できるようになっている。
【００８０】本実施形態では、２つのＸ軸干渉計１６、
１８及び３つのＹ軸干渉計４４，４６，４８の合計５つ
の干渉計によって、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２
の２次元座標位置を管理する干渉計システムが構成され
ている。
１８及び３つのＹ軸干渉計４４，４６，４８の合計５つ
の干渉計によって、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２
の２次元座標位置を管理する干渉計システムが構成され
ている。
【００８１】また、本実施形態では、後述するように、
ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の内の一方が露光シ
ーケンスを実行している間、他方はウエハ交換、ウエハ
アライメントシーケンスを実行するが、この際に両ステ
ージの干渉がないように、各干渉計の出力値に基づいて
主制御装置９０の指令に応じてステージ制御装置７０に
より、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動が管理
されている。
ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の内の一方が露光シ
ーケンスを実行している間、他方はウエハ交換、ウエハ
アライメントシーケンスを実行するが、この際に両ステ
ージの干渉がないように、各干渉計の出力値に基づいて
主制御装置９０の指令に応じてステージ制御装置７０に
より、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動が管理
されている。
【００８２】さらに、本実施形態の露光装置１０では、
図１に示されるように、レチクルＲの上方に、投影光学
系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマークＲＭ１，
ＲＭ２と基準マーク板のマークとを同時に観察するため
の露光波長を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）ア
ライメント光学系から成る一対のレチクルアライメント
顕微鏡（以下、便宜上「ＲＡ顕微鏡」と呼ぶ）４１、４
２が設けられている。これらのＲＡ顕微鏡４１、４２の
検出信号は、アライメント制御装置６０を介して、主制
御装置９０に供給されるようになっている。この場合、
レチクルＲからの検出光をそれぞれＲＡ顕微鏡４１及び
４２に導くための偏向ミラー３１及び３２が移動自在に
配置され、露光シーケンスが開始されると、主制御装置
９０からの指令のもとで、不図示のミラー駆動装置によ
りそれぞれ偏向ミラー３１及び３２が待避される。な
お、ＲＡ顕微鏡４１、４２と同等の構成は、例えば特開
平７−１７６４６８号公報（及びこれに対応する米国特
許第５，６４６，４１３号）などに詳細に開示されてい
る。
図１に示されるように、レチクルＲの上方に、投影光学
系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマークＲＭ１，
ＲＭ２と基準マーク板のマークとを同時に観察するため
の露光波長を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）ア
ライメント光学系から成る一対のレチクルアライメント
顕微鏡（以下、便宜上「ＲＡ顕微鏡」と呼ぶ）４１、４
２が設けられている。これらのＲＡ顕微鏡４１、４２の
検出信号は、アライメント制御装置６０を介して、主制
御装置９０に供給されるようになっている。この場合、
レチクルＲからの検出光をそれぞれＲＡ顕微鏡４１及び
４２に導くための偏向ミラー３１及び３２が移動自在に
配置され、露光シーケンスが開始されると、主制御装置
９０からの指令のもとで、不図示のミラー駆動装置によ
りそれぞれ偏向ミラー３１及び３２が待避される。な
お、ＲＡ顕微鏡４１、４２と同等の構成は、例えば特開
平７−１７６４６８号公報（及びこれに対応する米国特
許第５，６４６，４１３号）などに詳細に開示されてい
る。
【００８３】また、図示が省略されているが、投影光学
系ＰＬ、アライメント系２４ａ、２４ｂのそれぞれに
は、合焦位置を調べるためのオートフォーカス／オート
レベリング計測機構（以下、「ＡＦ／ＡＬ系」という）
が設けられている。この内、投影光学系ＰＬに設けられ
たＡＦ／ＡＬ系は、ウエハ（Ｗ１又はＷ２）の露光面が
投影光学系ＰＬの像面の焦点深度の範囲内に合致してい
るかどうか（合焦しているかどうか）を検出するために
設けられているものである。これは、スキャン露光によ
りレチクルＲ上のパターンをウエハ（Ｗ１又はＷ２）上
に正確に転写するには、レチクルＲ上のパターン形成面
とウエハ（Ｗ１又はＷ２）の露光面とが投影光学系ＰＬ
に関して常に共役になっていることが必要なためであ
る。本実施形態では、このＡＦ／ＡＬ系として、例えば
特開平６−２８３４０３号公報（及びこれに対応する米
国特許第５，４４８，３３２号）などに開示される、い
わゆる多点焦点位置検出系が使用されている。
系ＰＬ、アライメント系２４ａ、２４ｂのそれぞれに
は、合焦位置を調べるためのオートフォーカス／オート
レベリング計測機構（以下、「ＡＦ／ＡＬ系」という）
が設けられている。この内、投影光学系ＰＬに設けられ
たＡＦ／ＡＬ系は、ウエハ（Ｗ１又はＷ２）の露光面が
投影光学系ＰＬの像面の焦点深度の範囲内に合致してい
るかどうか（合焦しているかどうか）を検出するために
設けられているものである。これは、スキャン露光によ
りレチクルＲ上のパターンをウエハ（Ｗ１又はＷ２）上
に正確に転写するには、レチクルＲ上のパターン形成面
とウエハ（Ｗ１又はＷ２）の露光面とが投影光学系ＰＬ
に関して常に共役になっていることが必要なためであ
る。本実施形態では、このＡＦ／ＡＬ系として、例えば
特開平６−２８３４０３号公報（及びこれに対応する米
国特許第５，４４８，３３２号）などに開示される、い
わゆる多点焦点位置検出系が使用されている。
【００８４】また、アライメント系に設けられたＡＦ／
ＡＬ系も同様に構成されており、アライメント系２４
ａ、２４ｂによるアライメントセンサの計測時に、露光
時と同様のＡＦ／ＡＬ系の計測、制御によるオートフォ
ーカス／オートレベリングを実行しつつアライメントマ
ークの位置計測を行なうことにより、高精度なアライメ
ント計測が可能になる。
ＡＬ系も同様に構成されており、アライメント系２４
ａ、２４ｂによるアライメントセンサの計測時に、露光
時と同様のＡＦ／ＡＬ系の計測、制御によるオートフォ
ーカス／オートレベリングを実行しつつアライメントマ
ークの位置計測を行なうことにより、高精度なアライメ
ント計測が可能になる。
【００８５】露光装置１０の制御系は、図１に示される
ように、マイクロコンピュータ（又はワークステーショ
ン）などから成り、装置全体を統括的に制御する制御装
置としての主制御装置９０及びこの主制御装置９０の配
下にあるステージ制御装置７０、アライメント制御装置
６０等を中心として構成されている。
ように、マイクロコンピュータ（又はワークステーショ
ン）などから成り、装置全体を統括的に制御する制御装
置としての主制御装置９０及びこの主制御装置９０の配
下にあるステージ制御装置７０、アライメント制御装置
６０等を中心として構成されている。
【００８６】次に、図１に示される制御系の構成各部の
動作を中心に本実施形態に係る露光装置１０における２
つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上における同時
並行処理について、ウエハアライメント動作を中心とし
て説明する。
動作を中心に本実施形態に係る露光装置１０における２
つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上における同時
並行処理について、ウエハアライメント動作を中心とし
て説明する。
【００８７】ここでは、図２に示されるように、ウエハ
ステージＷＳＴ２側でウエハＷ２に対して露光動作が行
われ、これと並行してウエハステージＷＳＴ１側でウエ
ハＷ１のアライメント動作が行われる場合から説明を開
始する。なお、ウエハＷ１，Ｗ２の表面には、不図示で
はあるが、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に所定ピッチで多数のシ
ョット領域（区画領域）が形成されており、各ショット
領域にはそれまでの半導体製造工程によって所定の回路
パターンと、アライメント用のＸ軸ウエハマーク及びＹ
軸ウエハマークとがそれぞれ形成されているものとす
る。以下においては、これら各ウエハマークを「アライ
メントマーク」と総称するものとする。
ステージＷＳＴ２側でウエハＷ２に対して露光動作が行
われ、これと並行してウエハステージＷＳＴ１側でウエ
ハＷ１のアライメント動作が行われる場合から説明を開
始する。なお、ウエハＷ１，Ｗ２の表面には、不図示で
はあるが、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に所定ピッチで多数のシ
ョット領域（区画領域）が形成されており、各ショット
領域にはそれまでの半導体製造工程によって所定の回路
パターンと、アライメント用のＸ軸ウエハマーク及びＹ
軸ウエハマークとがそれぞれ形成されているものとす
る。以下においては、これら各ウエハマークを「アライ
メントマーク」と総称するものとする。
【００８８】ａ． まず、ウエハステージＷＳＴ２側で
は、ウエハＷ２に対して次のようにして露光が行われ
る。すなわち、ステージ制御装置７０が、主制御装置９
０から後述するウエハＷ１に対するアライメント動作と
同様にして事前に行われたアライメント結果に基づいて
与えられる指令に応じ、干渉計システムの測長軸ＢＩ２
Ｙを有する干渉計４６と測長軸ＢＩ２Ｘを有する干渉計
１８の計測値をモニタしつつ、Ｘ軸リニアモータ８４，
８５及びＹ軸リニアモータ８１を制御してウエハＷ２の
第１ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開
始位置）にウエハステージＷＳＴ２を移動する。
は、ウエハＷ２に対して次のようにして露光が行われ
る。すなわち、ステージ制御装置７０が、主制御装置９
０から後述するウエハＷ１に対するアライメント動作と
同様にして事前に行われたアライメント結果に基づいて
与えられる指令に応じ、干渉計システムの測長軸ＢＩ２
Ｙを有する干渉計４６と測長軸ＢＩ２Ｘを有する干渉計
１８の計測値をモニタしつつ、Ｘ軸リニアモータ８４，
８５及びＹ軸リニアモータ８１を制御してウエハＷ２の
第１ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開
始位置）にウエハステージＷＳＴ２を移動する。
【００８９】ｂ． 次に、ステージ制御装置７０では、
主制御装置９０の指示に応じてレチクルＲとウエハＷ
２、すなわちレチクルステージＲＳＴとウエハステージ
ＷＳＴ２とのＹ軸方向の相対走査を開始し、両者ＲＳ
Ｔ、ＷＳＴ２がそれぞれの目標走査速度に達し、等速同
期状態に達すると、照明系２０からの紫外パルス光によ
ってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露
光が開始される。上記の相対走査は、ステージ制御装置
７０が、前述した干渉計システムの測長軸ＢＩ２Ｙ、Ｂ
Ｉ２Ｘをそれぞれ有する干渉計４６、１８の計測値、及
びレチクル干渉計システム２８の測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ
８Ｙ、ＢＩ６Ｘをそれぞれ有する干渉計の計測値をモニ
タしつつ、レチクル駆動部及びＸ軸リニアモータ８４，
８５、Ｙ軸リニアモータ８１を制御することにより行わ
れる。
主制御装置９０の指示に応じてレチクルＲとウエハＷ
２、すなわちレチクルステージＲＳＴとウエハステージ
ＷＳＴ２とのＹ軸方向の相対走査を開始し、両者ＲＳ
Ｔ、ＷＳＴ２がそれぞれの目標走査速度に達し、等速同
期状態に達すると、照明系２０からの紫外パルス光によ
ってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露
光が開始される。上記の相対走査は、ステージ制御装置
７０が、前述した干渉計システムの測長軸ＢＩ２Ｙ、Ｂ
Ｉ２Ｘをそれぞれ有する干渉計４６、１８の計測値、及
びレチクル干渉計システム２８の測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ
８Ｙ、ＢＩ６Ｘをそれぞれ有する干渉計の計測値をモニ
タしつつ、レチクル駆動部及びＸ軸リニアモータ８４，
８５、Ｙ軸リニアモータ８１を制御することにより行わ
れる。
【００９０】ｃ． この走査露光の開始に先立って、両
ステージＲＳＴ、ＷＳＴ２がそれぞれの目標走査速度に
達した時点で、主制御装置９０では、不図示のレーザ制
御装置に指示してパルス発光を開始させているが、ステ
ージ制御装置７０によって不図示のブラインド駆動装置
を介して照明系２０内の可動レチクルブラインドの所定
のブレードの移動がレチクルステージＲＳＴの移動と同
期制御されている。これにより、レチクルＲ上のパター
ン領域外への紫外パルス光の照射が防止されることは、
通常のスキャニング・ステッパと同様である。
ステージＲＳＴ、ＷＳＴ２がそれぞれの目標走査速度に
達した時点で、主制御装置９０では、不図示のレーザ制
御装置に指示してパルス発光を開始させているが、ステ
ージ制御装置７０によって不図示のブラインド駆動装置
を介して照明系２０内の可動レチクルブラインドの所定
のブレードの移動がレチクルステージＲＳＴの移動と同
期制御されている。これにより、レチクルＲ上のパター
ン領域外への紫外パルス光の照射が防止されることは、
通常のスキャニング・ステッパと同様である。
【００９１】ｄ． ステージ制御装置７０は、レチクル
駆動部及びＸ軸リニアモータ８４，８５、Ｙ軸リニアモ
ータ８１を介してレチクルステージＲＳＴ及びウエハス
テージＷＳＴ２を同期制御する。その際、特に上記の走
査露光時には、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移
動速度ＶｒとウエハステージＷＳＴ２のＹ軸方向の移動
速度Ｖｗとが、投影光学系ＰＬの投影倍率（１／４倍あ
るいは１／５倍）に応じた速度比に維持されるように同
期制御を行う。
駆動部及びＸ軸リニアモータ８４，８５、Ｙ軸リニアモ
ータ８１を介してレチクルステージＲＳＴ及びウエハス
テージＷＳＴ２を同期制御する。その際、特に上記の走
査露光時には、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移
動速度ＶｒとウエハステージＷＳＴ２のＹ軸方向の移動
速度Ｖｗとが、投影光学系ＰＬの投影倍率（１／４倍あ
るいは１／５倍）に応じた速度比に維持されるように同
期制御を行う。
【００９２】上記の説明から明らかなように、本実施形
態では、ステージ制御装置７０、これによって制御され
るレチクル駆動部及びＸ軸リニアモータ８４，８５、及
びＹ軸リニアモータ８１によって、レチクルステージＲ
ＳＴとウエハステージＷＳＴ２とを同期移動する駆動装
置が構成されている。同様に、ステージ制御装置７０、
これによって制御されるレチクル駆動部及びＸ軸リニア
モータ８２，８３、及びＹ軸リニアモータ８０によって
レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１とを
同期移動する駆動装置が構成されている。
態では、ステージ制御装置７０、これによって制御され
るレチクル駆動部及びＸ軸リニアモータ８４，８５、及
びＹ軸リニアモータ８１によって、レチクルステージＲ
ＳＴとウエハステージＷＳＴ２とを同期移動する駆動装
置が構成されている。同様に、ステージ制御装置７０、
これによって制御されるレチクル駆動部及びＸ軸リニア
モータ８２，８３、及びＹ軸リニアモータ８０によって
レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１とを
同期移動する駆動装置が構成されている。
【００９３】ｅ． そして、レチクルＲのパターン領域
の異なる領域が紫外パルス光で逐次照明され、パターン
領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ
２上の第１ショット領域の走査露光が終了する。これに
より、レチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬを介して
第１ショット領域に縮小転写される。
の異なる領域が紫外パルス光で逐次照明され、パターン
領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ
２上の第１ショット領域の走査露光が終了する。これに
より、レチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬを介して
第１ショット領域に縮小転写される。
【００９４】ｆ． また、不図示のブラインド駆動装置
では、ステージ制御装置７０からの指示に基づき、走査
露光終了の直後のレチクルＲ上のパターン領域外への紫
外パルス光の照射を遮光すべく、可動レチクルブライン
ドの所定のブレードの移動をレチクルステージＲＳＴの
移動と同期制御するようになっている。
では、ステージ制御装置７０からの指示に基づき、走査
露光終了の直後のレチクルＲ上のパターン領域外への紫
外パルス光の照射を遮光すべく、可動レチクルブライン
ドの所定のブレードの移動をレチクルステージＲＳＴの
移動と同期制御するようになっている。
【００９５】ｇ． 上述のようにして、第１ショット領
域の走査露光が終了すると、主制御装置９０からの指示
に基づき、ステージ制御装置７０により、Ｘ軸リニアモ
ータ８４，８５及びＹ軸リニアモータ８１を介してウエ
ハステージＷＳＴ２がＸ、Ｙ軸方向にステップ移動さ
れ、第２ショット領域の露光のための走査開始位置（加
速開始位置）に移動される。このステッピングの際に、
ステージ制御装置７０では干渉計システムの測長軸ＢＩ
２Ｙ、測長軸ＢＩ２Ｘをそれぞれ有する干渉計４６、１
８の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴ２のＸ、
Ｙ、θｚ方向の位置変位をリアルタイムに計測する。こ
の計測結果に基づき、ステージ制御装置７０では、ウエ
ハステージＷＳＴ２のＸＹ位置変位が所定の状態になる
ようにウエハステージＷＳＴ２の位置を制御する。ま
た、ステージ制御装置７０ではウエハステージＷＳＴ２
のθｚ方向の変位の情報に基づいてレチクル駆動部を制
御し、そのウエハ側の回転変位の誤差を補償するように
レチクルステージＲＳＴ（レチクル微動ステージ）を回
転制御する。
域の走査露光が終了すると、主制御装置９０からの指示
に基づき、ステージ制御装置７０により、Ｘ軸リニアモ
ータ８４，８５及びＹ軸リニアモータ８１を介してウエ
ハステージＷＳＴ２がＸ、Ｙ軸方向にステップ移動さ
れ、第２ショット領域の露光のための走査開始位置（加
速開始位置）に移動される。このステッピングの際に、
ステージ制御装置７０では干渉計システムの測長軸ＢＩ
２Ｙ、測長軸ＢＩ２Ｘをそれぞれ有する干渉計４６、１
８の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴ２のＸ、
Ｙ、θｚ方向の位置変位をリアルタイムに計測する。こ
の計測結果に基づき、ステージ制御装置７０では、ウエ
ハステージＷＳＴ２のＸＹ位置変位が所定の状態になる
ようにウエハステージＷＳＴ２の位置を制御する。ま
た、ステージ制御装置７０ではウエハステージＷＳＴ２
のθｚ方向の変位の情報に基づいてレチクル駆動部を制
御し、そのウエハ側の回転変位の誤差を補償するように
レチクルステージＲＳＴ（レチクル微動ステージ）を回
転制御する。
【００９６】ｈ． そして、主制御装置９０の指示に応
じて、ステージ制御装置７０、不図示のレーザ制御装置
により、上述と同様に各部の動作が制御され、ウエハＷ
２上の第２ショット領域に対して上記と同様の走査露光
が行われる。
じて、ステージ制御装置７０、不図示のレーザ制御装置
により、上述と同様に各部の動作が制御され、ウエハＷ
２上の第２ショット領域に対して上記と同様の走査露光
が行われる。
【００９７】ｉ． このようにして、ウエハＷ２上のシ
ョット領域の走査露光と次ショット領域露光のためのス
テッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハＷ２上の露
光対象ショット領域にレチクルＲのパターンが順次転写
される。
ョット領域の走査露光と次ショット領域露光のためのス
テッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハＷ２上の露
光対象ショット領域にレチクルＲのパターンが順次転写
される。
【００９８】なお、上記走査露光中にウエハ上の各点に
与えられるべき積算露光量の制御は、主制御装置９０に
より、ステージ制御装置７０又は不図示のレーザ制御装
置を介して、不図示の光源の発振周波数（パルス繰り返
し周波数）、光源から出力される１パルス当たりのパル
スエネルギ、照明系２０内の減光部の減光率、及びウエ
ハステージとレチクルステージとの走査速度の少なくと
も１つを制御することにより行われる。
与えられるべき積算露光量の制御は、主制御装置９０に
より、ステージ制御装置７０又は不図示のレーザ制御装
置を介して、不図示の光源の発振周波数（パルス繰り返
し周波数）、光源から出力される１パルス当たりのパル
スエネルギ、照明系２０内の減光部の減光率、及びウエ
ハステージとレチクルステージとの走査速度の少なくと
も１つを制御することにより行われる。
【００９９】更に、主制御装置９０では、例えば、走査
露光時にレチクルステージとウエハステージの移動開始
位置（同期位置）を補正する場合、各ステージを移動制
御するステージ制御装置７０に対して補正量に応じたス
テージ位置の補正を指示する。
露光時にレチクルステージとウエハステージの移動開始
位置（同期位置）を補正する場合、各ステージを移動制
御するステージ制御装置７０に対して補正量に応じたス
テージ位置の補正を指示する。
【０１００】上記ａ．〜ｉ．のようにして、ウエハＷ２
に対してステップ・アンド・スキャン方式で露光が行わ
れるのと並行して、ウエハステージＷＳＴ１側では、次
のようにしてウエハＷ１のアライメント動作が行われ
る。
に対してステップ・アンド・スキャン方式で露光が行わ
れるのと並行して、ウエハステージＷＳＴ１側では、次
のようにしてウエハＷ１のアライメント動作が行われ
る。
【０１０１】(1) 前提として、ウエハＷ１の載置され
たウエハステージＷＳＴ１が、アライメント系２４ａの
下方に位置しているものとする（図２参照）。このと
き、図２に示されるように、ウエハステージＷＳＴ１の
位置は、測長軸ＢＩ１Ｙ、ＢＩ１Ｘをそれぞれ有する干
渉計４４，１６によって計測され、測長軸ＢＩ１Ｙ、Ｂ
Ｉ１Ｘで規定されるアライメント系２４ａを原点とする
アライメント時座標系上で計測され管理されている。こ
こで、計測される位置情報は、ステージ制御装置７０を
介して主制御装置９０に供給される。
たウエハステージＷＳＴ１が、アライメント系２４ａの
下方に位置しているものとする（図２参照）。このと
き、図２に示されるように、ウエハステージＷＳＴ１の
位置は、測長軸ＢＩ１Ｙ、ＢＩ１Ｘをそれぞれ有する干
渉計４４，１６によって計測され、測長軸ＢＩ１Ｙ、Ｂ
Ｉ１Ｘで規定されるアライメント系２４ａを原点とする
アライメント時座標系上で計測され管理されている。こ
こで、計測される位置情報は、ステージ制御装置７０を
介して主制御装置９０に供給される。
【０１０２】(2) 次に、主制御装置９０では、ウエハ
ホルダＨ１近傍に設けられた４つの基準マーク板ＦＭａ
〜ＦＭｄに形成された各基準マークのうち、４つの基準
マークＭａ１，Ｍｂ２，Ｍｃ，Ｍｄを、順次アライメン
ト系２４ａの検出視野内に位置決めするように、ステー
ジ制御装置７０を介してウエハステージＷＳＴ１の移動
を制御する。これにより、位置決めの都度、基準マーク
Ｍａ１，Ｍｂ２，Ｍｃ，ＭｄのＸ軸方向、Ｙ軸方向の位
置ずれ量（アライメント系２４ａ内部の指標マークに対
する位置ずれ量）がアライメント系２４ａを介してアラ
イメント制御装置６０によって計測され、その計測結果
が主制御装置９０に送られる。主制御装置９０では、各
基準マークの位置ずれ量とそれぞれの計測時のウエハス
テージＷＳＴ１の位置情報（干渉計４４，１６の計測
値）とに基づいて、上記アライメント時座標系における
基準マークＭａ１，Ｍｂ２，Ｍｃ，Ｍｄの座標値を求
め、メモリに記憶する。
ホルダＨ１近傍に設けられた４つの基準マーク板ＦＭａ
〜ＦＭｄに形成された各基準マークのうち、４つの基準
マークＭａ１，Ｍｂ２，Ｍｃ，Ｍｄを、順次アライメン
ト系２４ａの検出視野内に位置決めするように、ステー
ジ制御装置７０を介してウエハステージＷＳＴ１の移動
を制御する。これにより、位置決めの都度、基準マーク
Ｍａ１，Ｍｂ２，Ｍｃ，ＭｄのＸ軸方向、Ｙ軸方向の位
置ずれ量（アライメント系２４ａ内部の指標マークに対
する位置ずれ量）がアライメント系２４ａを介してアラ
イメント制御装置６０によって計測され、その計測結果
が主制御装置９０に送られる。主制御装置９０では、各
基準マークの位置ずれ量とそれぞれの計測時のウエハス
テージＷＳＴ１の位置情報（干渉計４４，１６の計測
値）とに基づいて、上記アライメント時座標系における
基準マークＭａ１，Ｍｂ２，Ｍｃ，Ｍｄの座標値を求
め、メモリに記憶する。
【０１０３】(3) 次に、主制御装置９０では、上記の
基準マークＭａ１，Ｍｂ２，Ｍｃ，Ｍｄの座標値を求め
たときと全く同様にして、ウエハＷ１上の少なくとも３
つのショット領域（正確には、前述した図４に示される
四角形の領域ＥＡの内部に含まれる少なくとも３つのシ
ョット領域）それぞれに設けられた各アライメントマー
クのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量の計測、それぞれの計
測時のウエハステージＷＳＴ１の座標（干渉計１６、４
４により計測される）より、アライメント時座標系上で
の、各アライメントマークのＸ座標、Ｙ座標を算出す
る。
基準マークＭａ１，Ｍｂ２，Ｍｃ，Ｍｄの座標値を求め
たときと全く同様にして、ウエハＷ１上の少なくとも３
つのショット領域（正確には、前述した図４に示される
四角形の領域ＥＡの内部に含まれる少なくとも３つのシ
ョット領域）それぞれに設けられた各アライメントマー
クのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量の計測、それぞれの計
測時のウエハステージＷＳＴ１の座標（干渉計１６、４
４により計測される）より、アライメント時座標系上で
の、各アライメントマークのＸ座標、Ｙ座標を算出す
る。
【０１０４】(4) 次に、主制御装置９０では、上で計
測したウエハホルダＨ１近傍の基準マークＭａ１，Ｍｂ
２，Ｍｃ，Ｍｄの座標より、最小自乗法によってウエハ
ホルダＨ１の中心座標及び回転角θ１を算出して、その
中心座標を原点とするＸＹ直交座標系を角度θ１だけ回
転させたウエハホルダＨ１の座標系（以下、「ホルダ座
標系」と呼ぶ）を決定する。
測したウエハホルダＨ１近傍の基準マークＭａ１，Ｍｂ
２，Ｍｃ，Ｍｄの座標より、最小自乗法によってウエハ
ホルダＨ１の中心座標及び回転角θ１を算出して、その
中心座標を原点とするＸＹ直交座標系を角度θ１だけ回
転させたウエハホルダＨ１の座標系（以下、「ホルダ座
標系」と呼ぶ）を決定する。
【０１０５】(5) その後、主制御装置９０では、ウエ
ハＷ１上のアライメントマークのアライメント時座標系
上での座標（実測値）を、ホルダ座標系上における座標
に変換し、変換後の座標を用いて例えば特開昭６１−４
４４２９号公報（及びこれに対応する米国特許第４，７
８０，６１７号）などに開示されるように、エンハンス
ト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式の統計処
理のモデル式を用いてウエハＷ１上のｉ番目のショット
領域の配列座標（Ｘi，Ｙi）を決定する。
ハＷ１上のアライメントマークのアライメント時座標系
上での座標（実測値）を、ホルダ座標系上における座標
に変換し、変換後の座標を用いて例えば特開昭６１−４
４４２９号公報（及びこれに対応する米国特許第４，７
８０，６１７号）などに開示されるように、エンハンス
ト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式の統計処
理のモデル式を用いてウエハＷ１上のｉ番目のショット
領域の配列座標（Ｘi，Ｙi）を決定する。
【０１０６】ここで、ホルダ座標系を決定するための基
準マークＭａ１，Ｍｂ２，Ｍｃ，Ｍｄにより規定される
四角形の領域ＥＡの内部に属するショット領域のアライ
メントマークが選択され、かつ計測されている。このた
め、これらアライメントマークの位置座標をホルダ座標
系上の座標に変換しても、信頼性の高いものとして取り
扱うことができる。従って、それらの座標値から決定さ
れる配列座標（Ｘi，Ｙi）は信頼性が高い。すなわち基
準マークＭａ１，Ｍｂ２，Ｍｃ，Ｍｄの計測誤差と同程
度の誤差しか含まないと考えられる。
準マークＭａ１，Ｍｂ２，Ｍｃ，Ｍｄにより規定される
四角形の領域ＥＡの内部に属するショット領域のアライ
メントマークが選択され、かつ計測されている。このた
め、これらアライメントマークの位置座標をホルダ座標
系上の座標に変換しても、信頼性の高いものとして取り
扱うことができる。従って、それらの座標値から決定さ
れる配列座標（Ｘi，Ｙi）は信頼性が高い。すなわち基
準マークＭａ１，Ｍｂ２，Ｍｃ，Ｍｄの計測誤差と同程
度の誤差しか含まないと考えられる。
【０１０７】上記の配列座標（Ｘi，Ｙi）は、ウエハホ
ルダＨ１に対するウエハＷ１の各ショット領域の相対位
置情報でもあり、その配列座標（Ｘi，Ｙi）は主制御装
置９０内のメモリに記憶される。なお、本実施形態では
Ｘ軸及びＹ軸に対してウエハホルダＨ１の回転誤差が残
存することを前提としているので、ウエハホルダＨ１の
座標系がＸ軸及びＹ軸に対して回転することになる。
ルダＨ１に対するウエハＷ１の各ショット領域の相対位
置情報でもあり、その配列座標（Ｘi，Ｙi）は主制御装
置９０内のメモリに記憶される。なお、本実施形態では
Ｘ軸及びＹ軸に対してウエハホルダＨ１の回転誤差が残
存することを前提としているので、ウエハホルダＨ１の
座標系がＸ軸及びＹ軸に対して回転することになる。
【０１０８】また、アライメント系２４ａは、非露光波
長の広帯域（ブロードバンド）のアライメント光を用い
ているため、基準マークＭａ１，Ｍｂ２，Ｍｃ，Ｍｄ、
及びアライメントマークは共に高精度に計測される。な
お、ウエハホルダＨ１の中心及び回転角を迅速に計測す
るためには、２次元の基準マークについて少なくとも１
個の基準マークと、別の１個の基準マークのＸ軸マーク
又はＹ軸マークを計測するだけでも良い。但し、計測す
る基準マークの個数が増加する程、平均化効果が得られ
ると共に、ウエハホルダＨ１のスケーリング（伸縮）も
考慮できるようになって高い精度が得られる。同様に、
アライメントマークについても、最小限であれば、３個
の１次元のアライメントマークの位置を計測するだけで
も良いが、スケーリング（Ｘ方向及びＹ方向）や直交度
誤差等も考慮するためには、計測するショット領域の個
数を例えば３個以上として、計測するアライメントマー
クの個数を１次元のアライメントマークに換算して６個
以上にすることが望ましい。
長の広帯域（ブロードバンド）のアライメント光を用い
ているため、基準マークＭａ１，Ｍｂ２，Ｍｃ，Ｍｄ、
及びアライメントマークは共に高精度に計測される。な
お、ウエハホルダＨ１の中心及び回転角を迅速に計測す
るためには、２次元の基準マークについて少なくとも１
個の基準マークと、別の１個の基準マークのＸ軸マーク
又はＹ軸マークを計測するだけでも良い。但し、計測す
る基準マークの個数が増加する程、平均化効果が得られ
ると共に、ウエハホルダＨ１のスケーリング（伸縮）も
考慮できるようになって高い精度が得られる。同様に、
アライメントマークについても、最小限であれば、３個
の１次元のアライメントマークの位置を計測するだけで
も良いが、スケーリング（Ｘ方向及びＹ方向）や直交度
誤差等も考慮するためには、計測するショット領域の個
数を例えば３個以上として、計測するアライメントマー
クの個数を１次元のアライメントマークに換算して６個
以上にすることが望ましい。
【０１０９】上記のウエハステージＷＳＴ１上のウエハ
Ｗ１に対するアライメント動作は、ウエハステージＷＳ
Ｔ２側の前述したウエハＷ２に対する露光動作より先に
終了し、ウエハステージＷＳＴ１は、待機状態となる。
Ｗ１に対するアライメント動作は、ウエハステージＷＳ
Ｔ２側の前述したウエハＷ２に対する露光動作より先に
終了し、ウエハステージＷＳＴ１は、待機状態となる。
【０１１０】(6) そして、ウエハＷ２に対する露光動
作が終了すると、主制御装置９０では、ウエハＷ１を露
光するため、図１に示されるように、ウエハステージＷ
ＳＴ１を投影光学系ＰＬの下方に移動することとなる。
しかし、図２及び図３から容易に想像されるように、こ
の移動の途中で、測長軸ＢＩ１Ｙで示される干渉計ビー
ムが移動鏡９６ｂから外れ、ウエハステージＷＳＴ１の
Ｙ軸方向の位置計測が不可能となる。そこで、主制御装
置９０では、次のような工夫をして、ウエハステージＷ
ＳＴ１を投影光学系ＰＬの下方に移動する。すなわち、
主制御装置９０では、基準マークＭａ１，Ｍｂ２，Ｍ
ｃ，Ｍｄのいずれか、例えば基準マークＭａ１がアライ
メント系２４ａの視野内に位置する位置まで、ステージ
制御装置７０及びＸ軸リニアモータ８２，８３及びＹ軸
リニアモータ８０を介してウエハステージＷＳＴ１を一
旦移動する。次いで、主制御装置９０では、ウエハステ
ージＷＳＴ１がＹ軸方向に関して静止した状態となるよ
うに、ステージ制御装置７０を介してＹ軸リニアモータ
８０をそのときのＹ位置を目標値としてサーボ制御する
と同時に、ウエハステージＷＳＴ１が予め求めた検出中
心ＳＸａと光軸ＡＸとの距離だけ＋Ｘ方向に移動するよ
うに、測長軸ＢＩ１Ｘを有する干渉計１６の計測値をモ
ニタしつつ、ステージ制御装置７０を介してＸ軸リニア
モータ８２、８３を駆動する。これにより、ウエハステ
ージＷＳＴ１が＋Ｘ方向に移動し、このウエハステージ
ＷＳＴ１の移動により、アライメント系２４ａの直下に
位置していた基準マークＭａ１が投影光学系ＰＬの直下
に位置することとなる。勿論、このウエハステージＷＳ
Ｔ１の移動と並行して、主制御装置９０では、上記のウ
エハステージＷＳＴ１側の移動と同様にして、ステージ
制御装置７０を介してウエハステージＷＳＴ２をアライ
メント系２４ｂ下方のウエハ交換位置まで移動してお
り、アライメント系２４ｂでウエハステージＷＳＴ２上
のいずれかの基準マークを検出可能となる直前に測長軸
ＢＩ３Ｙを有する干渉計４８をリセットしている。
作が終了すると、主制御装置９０では、ウエハＷ１を露
光するため、図１に示されるように、ウエハステージＷ
ＳＴ１を投影光学系ＰＬの下方に移動することとなる。
しかし、図２及び図３から容易に想像されるように、こ
の移動の途中で、測長軸ＢＩ１Ｙで示される干渉計ビー
ムが移動鏡９６ｂから外れ、ウエハステージＷＳＴ１の
Ｙ軸方向の位置計測が不可能となる。そこで、主制御装
置９０では、次のような工夫をして、ウエハステージＷ
ＳＴ１を投影光学系ＰＬの下方に移動する。すなわち、
主制御装置９０では、基準マークＭａ１，Ｍｂ２，Ｍ
ｃ，Ｍｄのいずれか、例えば基準マークＭａ１がアライ
メント系２４ａの視野内に位置する位置まで、ステージ
制御装置７０及びＸ軸リニアモータ８２，８３及びＹ軸
リニアモータ８０を介してウエハステージＷＳＴ１を一
旦移動する。次いで、主制御装置９０では、ウエハステ
ージＷＳＴ１がＹ軸方向に関して静止した状態となるよ
うに、ステージ制御装置７０を介してＹ軸リニアモータ
８０をそのときのＹ位置を目標値としてサーボ制御する
と同時に、ウエハステージＷＳＴ１が予め求めた検出中
心ＳＸａと光軸ＡＸとの距離だけ＋Ｘ方向に移動するよ
うに、測長軸ＢＩ１Ｘを有する干渉計１６の計測値をモ
ニタしつつ、ステージ制御装置７０を介してＸ軸リニア
モータ８２、８３を駆動する。これにより、ウエハステ
ージＷＳＴ１が＋Ｘ方向に移動し、このウエハステージ
ＷＳＴ１の移動により、アライメント系２４ａの直下に
位置していた基準マークＭａ１が投影光学系ＰＬの直下
に位置することとなる。勿論、このウエハステージＷＳ
Ｔ１の移動と並行して、主制御装置９０では、上記のウ
エハステージＷＳＴ１側の移動と同様にして、ステージ
制御装置７０を介してウエハステージＷＳＴ２をアライ
メント系２４ｂ下方のウエハ交換位置まで移動してお
り、アライメント系２４ｂでウエハステージＷＳＴ２上
のいずれかの基準マークを検出可能となる直前に測長軸
ＢＩ３Ｙを有する干渉計４８をリセットしている。
【０１１１】(7) その後、主制御装置９０では、図１
に示されるように、レチクルマークＲＭ１，ＲＭ２それ
ぞれの上方にミラー３１、３２をそれぞれ移動し、ＲＡ
顕微鏡４１，４２からの露光波長のアライメント光をレ
チクルマークＲＭ１，ＲＭ２にそれぞれ照射し、レチク
ルマークＲＭ１，ＲＭ２の周囲を通過したアライメント
光で投影光学系ＰＬを介して基準マークＭａ１，Ｍａ２
をそれぞれ照射する。これにより、基準マーク板ＦＭａ
上の基準マークＭａ１，Ｍａ２と対応するレチクルマー
クＲＭ１，ＲＭ２の像の相対位置の検出がアライメント
制御装置６０によって行われ、その検出結果が主制御装
置９０に供給される。ここで、上記の相対位置の検出に
先立って、測長軸ＢＩ２Ｙで示される干渉計ビームが移
動鏡９６ｂの反射面に当たるようになったいずれかの時
点で干渉計４６はリセットされており、その時点以後、
ウエハステージＷＳＴ１の位置は、測長軸ＢＩ２Ｙ、Ｂ
Ｉ１Ｘで規定される投影光学系ＰＬの光軸を原点とする
ＸＹ座標系（以下、「露光時座標系」と呼ぶ）上で管理
されている。
に示されるように、レチクルマークＲＭ１，ＲＭ２それ
ぞれの上方にミラー３１、３２をそれぞれ移動し、ＲＡ
顕微鏡４１，４２からの露光波長のアライメント光をレ
チクルマークＲＭ１，ＲＭ２にそれぞれ照射し、レチク
ルマークＲＭ１，ＲＭ２の周囲を通過したアライメント
光で投影光学系ＰＬを介して基準マークＭａ１，Ｍａ２
をそれぞれ照射する。これにより、基準マーク板ＦＭａ
上の基準マークＭａ１，Ｍａ２と対応するレチクルマー
クＲＭ１，ＲＭ２の像の相対位置の検出がアライメント
制御装置６０によって行われ、その検出結果が主制御装
置９０に供給される。ここで、上記の相対位置の検出に
先立って、測長軸ＢＩ２Ｙで示される干渉計ビームが移
動鏡９６ｂの反射面に当たるようになったいずれかの時
点で干渉計４６はリセットされており、その時点以後、
ウエハステージＷＳＴ１の位置は、測長軸ＢＩ２Ｙ、Ｂ
Ｉ１Ｘで規定される投影光学系ＰＬの光軸を原点とする
ＸＹ座標系（以下、「露光時座標系」と呼ぶ）上で管理
されている。
【０１１２】(8) 従って、主制御装置９０では、上記
の相対位置検出の結果と、そのときの測長軸ＢＩ２Ｙ、
ＢＩ１Ｘをそれぞれ有する干渉計４６、１６の計測値と
に基づいて、露光時座標系における基準マーク板ＦＭａ
上のマークＭａ１，Ｍａ２の座標位置と、レチクルＲ上
のマークＲＭ１，ＲＭ２のウエハ面上投影像の座標位置
を算出し、両者の差により露光位置（投影光学系ＰＬの
投影中心）と基準マーク板ＦＭａ上の基準マークＭａ
１，Ｍａ２の座標位置との位置関係、すなわち位置ずれ
量を求める。
の相対位置検出の結果と、そのときの測長軸ＢＩ２Ｙ、
ＢＩ１Ｘをそれぞれ有する干渉計４６、１６の計測値と
に基づいて、露光時座標系における基準マーク板ＦＭａ
上のマークＭａ１，Ｍａ２の座標位置と、レチクルＲ上
のマークＲＭ１，ＲＭ２のウエハ面上投影像の座標位置
を算出し、両者の差により露光位置（投影光学系ＰＬの
投影中心）と基準マーク板ＦＭａ上の基準マークＭａ
１，Ｍａ２の座標位置との位置関係、すなわち位置ずれ
量を求める。
【０１１３】この場合、レチクルマークＲＭ１及びＲＭ
２の像の中心が露光中心で、かつそれらの像の中心を通
る直線のＸ軸に対する傾斜角がレチクルパターンの像の
傾斜角となっている。ここでは、予めその傾斜角がほぼ
０になるように、レチクルステージＲＳＴの回転角が補
正されているものとする。
２の像の中心が露光中心で、かつそれらの像の中心を通
る直線のＸ軸に対する傾斜角がレチクルパターンの像の
傾斜角となっている。ここでは、予めその傾斜角がほぼ
０になるように、レチクルステージＲＳＴの回転角が補
正されているものとする。
【０１１４】なお、主制御装置９０では、上記の露光位
置（投影光学系ＰＬの投影中心）と基準マーク板ＦＭａ
上の基準マークＭａ１，Ｍａ２の座標位置との位置関係
の計測に加え、基準マーク板ＦＭｂ上の基準マークＭｂ
１〜Ｍｂ３とレチクル上に形成されたレチクルマークと
を相対移動させ、これを一方のレチクルアライメント顕
微鏡４１（又は４２）を用いて計測し、レチクルステー
ジＲＳＴの干渉計とウエハステージＷＳＴ１の干渉計の
スケーリング合わせ、すなわち、相対スキャン動作時の
レチクルＲとウエハＷ１のスキャン移動距離合わせをも
行うこととしても良い。
置（投影光学系ＰＬの投影中心）と基準マーク板ＦＭａ
上の基準マークＭａ１，Ｍａ２の座標位置との位置関係
の計測に加え、基準マーク板ＦＭｂ上の基準マークＭｂ
１〜Ｍｂ３とレチクル上に形成されたレチクルマークと
を相対移動させ、これを一方のレチクルアライメント顕
微鏡４１（又は４２）を用いて計測し、レチクルステー
ジＲＳＴの干渉計とウエハステージＷＳＴ１の干渉計の
スケーリング合わせ、すなわち、相対スキャン動作時の
レチクルＲとウエハＷ１のスキャン移動距離合わせをも
行うこととしても良い。
【０１１５】(9) その後、主制御装置９０では、基準
マークＭａ１，Ｍａ２のＸ座標、Ｙ座標を用いて、露光
時座標系に対する、前述したホルダ座標系のＸ軸方向、
Ｙ軸方向へのオフセット、及び回転角θ２を算出する。
そして、主制御装置９０では、そのオフセット、及び回
転角θ２の情報と、上記の工程で記憶してあるホルダ座
標系上でのウエハＷ１の各ショット領域の配列座標（Ｘ
i，Ｙi）とを用いて、露光時座標系におけるウエハＷ１
の各ショット領域の配列座標（ＸＡi，ＹＡi）を算出す
る。この配列座標（ＸＡi，ＹＡi）を用いると、ウエハ
Ｗ１上の各ショット領域の中心と、レチクルＲのパター
ンの像の中心とを高精度に合致させることができる。そ
の後、主制御装置９０により、ミラー３１，３２が露光
光ＩＬの光路外に待避され、その後、前述したウエハＷ
２に対する露光と同様にしてウエハステージＷＳＴ１上
ではウエハＷ１に対する露光が行われる。
マークＭａ１，Ｍａ２のＸ座標、Ｙ座標を用いて、露光
時座標系に対する、前述したホルダ座標系のＸ軸方向、
Ｙ軸方向へのオフセット、及び回転角θ２を算出する。
そして、主制御装置９０では、そのオフセット、及び回
転角θ２の情報と、上記の工程で記憶してあるホルダ座
標系上でのウエハＷ１の各ショット領域の配列座標（Ｘ
i，Ｙi）とを用いて、露光時座標系におけるウエハＷ１
の各ショット領域の配列座標（ＸＡi，ＹＡi）を算出す
る。この配列座標（ＸＡi，ＹＡi）を用いると、ウエハ
Ｗ１上の各ショット領域の中心と、レチクルＲのパター
ンの像の中心とを高精度に合致させることができる。そ
の後、主制御装置９０により、ミラー３１，３２が露光
光ＩＬの光路外に待避され、その後、前述したウエハＷ
２に対する露光と同様にしてウエハステージＷＳＴ１上
ではウエハＷ１に対する露光が行われる。
【０１１６】なお、前述のようにオフセットのみ、ある
いはそれに加えて回転角を算出する代わりに、ＲＡ顕微
鏡４１，４２の一方を用いて少なくとも３つの基準マー
クを検出して、レチクルマークに対する各基準マークの
位置ずれ量が零又は所定値となるときの座標系（露光時
座標系）上でのウエハステージ（基準マーク）のＸ座
標、Ｙ座標を求め、例えば上記のＥＧＡ方式を適用し
て、その座標系上での各ショット領域の配列座標を算出
しても良い。すなわち、基準マーク毎に露光時座標系上
での座標値と、ホルダ座標系上での座標値とをＥＧＡ方
式のモデル式に代入し、最小自乗法などによってその誤
差パラメータを算出しても良い。そして、その誤差パラ
メータが算出されたモデル式に、ホルダ座標系上での各
ショット領域の配列座標を代入することで、露光時座標
系上での各ショット領域の配列座標を算出するようにし
ても良い。
いはそれに加えて回転角を算出する代わりに、ＲＡ顕微
鏡４１，４２の一方を用いて少なくとも３つの基準マー
クを検出して、レチクルマークに対する各基準マークの
位置ずれ量が零又は所定値となるときの座標系（露光時
座標系）上でのウエハステージ（基準マーク）のＸ座
標、Ｙ座標を求め、例えば上記のＥＧＡ方式を適用し
て、その座標系上での各ショット領域の配列座標を算出
しても良い。すなわち、基準マーク毎に露光時座標系上
での座標値と、ホルダ座標系上での座標値とをＥＧＡ方
式のモデル式に代入し、最小自乗法などによってその誤
差パラメータを算出しても良い。そして、その誤差パラ
メータが算出されたモデル式に、ホルダ座標系上での各
ショット領域の配列座標を代入することで、露光時座標
系上での各ショット領域の配列座標を算出するようにし
ても良い。
【０１１７】このように、ホルダ座標系上でのウエハＷ
１の各ショット領域の配列座標（Ｘ i，Ｙi）が、信頼度
の高いものであるため、結果的にレチクルＲのパターン
像に対してウエハＷ１上の各ショット領域が精度良く重
ね合わせられることとなる。即ち、本実施形態の露光装
置によれば、高いアライメント精度（重ね合わせ精度）
が得られるようになっている。
１の各ショット領域の配列座標（Ｘ i，Ｙi）が、信頼度
の高いものであるため、結果的にレチクルＲのパターン
像に対してウエハＷ１上の各ショット領域が精度良く重
ね合わせられることとなる。即ち、本実施形態の露光装
置によれば、高いアライメント精度（重ね合わせ精度）
が得られるようになっている。
【０１１８】一方、ウエハステージＷＳＴ２上では、上
記のウエハステージＷＳＴ１側でウエハＷ１に対する露
光が行われるのと並行して、アライメント系２４ｂの下
方のウエハ交換位置で不図示のウエハ交換装置によりウ
エハ交換が行われ、その交換後のウエハ（便宜上「ウエ
ハＷ’」と呼ぶ）に対して、前述と同様の手順でアライ
メント動作が行われる。
記のウエハステージＷＳＴ１側でウエハＷ１に対する露
光が行われるのと並行して、アライメント系２４ｂの下
方のウエハ交換位置で不図示のウエハ交換装置によりウ
エハ交換が行われ、その交換後のウエハ（便宜上「ウエ
ハＷ’」と呼ぶ）に対して、前述と同様の手順でアライ
メント動作が行われる。
【０１１９】そして、ウエハＷ１に対する露光動作が終
了した時点で、ウエハステージＷＳＴ１が図２に示され
る位置（アライメント系２４ａの下方）に移動するとと
もに、ウエハ交換装置によるウエハ交換及び前述したア
ライメント動作が行われ、ウエハステージＷＳＴ２が投
影光学系ＰＬの下方に移動し、ウエハＷ’に対して露光
が行われる。このように、本実施形態では、一方のウエ
ハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）上のウエハに対す
る露光動作と並行して、他方のウエハステージＷＳＴ２
（又はＷＳＴ１）上ではウエハ交換、アライメント動作
が行われるので、高いスループットを実現することがで
きる。
了した時点で、ウエハステージＷＳＴ１が図２に示され
る位置（アライメント系２４ａの下方）に移動するとと
もに、ウエハ交換装置によるウエハ交換及び前述したア
ライメント動作が行われ、ウエハステージＷＳＴ２が投
影光学系ＰＬの下方に移動し、ウエハＷ’に対して露光
が行われる。このように、本実施形態では、一方のウエ
ハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）上のウエハに対す
る露光動作と並行して、他方のウエハステージＷＳＴ２
（又はＷＳＴ１）上ではウエハ交換、アライメント動作
が行われるので、高いスループットを実現することがで
きる。
【０１２０】以上、詳細に説明したように、本実施形態
の露光装置１０では、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷ
ＳＴ２）上において、ウエハホルダＨ１（又はＨ２）と
の位置関係が一定となるように、使用される計測シーケ
ンス毎に複数の基準マークＭａ１〜Ｍｄ（又はＭａ１’
〜Ｍｄ’）が分散して配置された４つの基準マーク板Ｆ
Ｍａ〜ＦＭｄ（又はＦＭａ’〜ＦＭｄ’）が、ウエハホ
ルダの周辺に設けられている。また、主制御装置９０に
より、アライメント系２４ａ（又は２４ｂ）を用いて各
基準マークの位置情報を検出する検出動作を含む各種計
測シーケンスが実行されるので、計測に関する機能を維
持することができる。また、使用される計測シーケンス
毎に複数の基準マークが、基準マーク板ＦＭａ〜ＦＭｄ
に分散して配置されているため、ウエハステージ上の僅
かなスペースに基準マーク板を設けることができる（図
４参照）。従って、ウエハステージの小型化、ひいては
装置のフットプリントの縮減を図ることが可能となる。
の露光装置１０では、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷ
ＳＴ２）上において、ウエハホルダＨ１（又はＨ２）と
の位置関係が一定となるように、使用される計測シーケ
ンス毎に複数の基準マークＭａ１〜Ｍｄ（又はＭａ１’
〜Ｍｄ’）が分散して配置された４つの基準マーク板Ｆ
Ｍａ〜ＦＭｄ（又はＦＭａ’〜ＦＭｄ’）が、ウエハホ
ルダの周辺に設けられている。また、主制御装置９０に
より、アライメント系２４ａ（又は２４ｂ）を用いて各
基準マークの位置情報を検出する検出動作を含む各種計
測シーケンスが実行されるので、計測に関する機能を維
持することができる。また、使用される計測シーケンス
毎に複数の基準マークが、基準マーク板ＦＭａ〜ＦＭｄ
に分散して配置されているため、ウエハステージ上の僅
かなスペースに基準マーク板を設けることができる（図
４参照）。従って、ウエハステージの小型化、ひいては
装置のフットプリントの縮減を図ることが可能となる。
【０１２１】また、ウエハホルダＨ１（又はＨ２）の中
心を含む四角形の各頂点位置の近傍に位置するように基
準マークＭａ１〜Ｍｄ（又はＭａ１’〜Ｍｄ’）が配置
されている。このため、基準マーク間の間隔（距離）を
十分大きくとることができ、計測スパンの制約を緩和す
ることができ、これにより計測精度の向上を図ることが
できる。また、基準マークで囲まれる四角形の領域の内
部にウエハホルダＨ１（又はＨ２）の中心が存在するの
で、基準マークの位置の計測結果に基づいてウエハホル
ダの中心を求める場合、その中心点は基準マーク位置の
いわば内挿点に相当する。従って、主制御装置９０が、
アライメント系と干渉計とを用いてウエハステージ上に
設けられた各基準マークの位置情報を検出し、その位置
情報に基づいて所定の演算を行なうことにより、ウエハ
ホルダの中心を原点とするホルダ座標系をある程度高い
信頼度で求めることができる。また、主制御装置９０で
は、アライメント系と干渉計とを用いてウエハ上の前記
四角形の内部に存在するアライメントマークの位置情報
を、アライメント時座標系上で求め、これをホルダ座標
系における位置情報に変換することにより、例えば、干
渉計によるウエハステージの位置計測が不可能となり、
ウエハステージの位置が一時的に管理できなくなった場
合であっても、新たな座標系（露光時座標系）上で基準
マークを再度計測することにより、その計測結果とホル
ダ座標系における位置情報とに基づいて新たな座標系上
でアライメントマークの位置情報を高い信頼性で求める
ことができる。従って、ウエハステージの大型化及び装
置のフットプリントの拡大を招くことなく、ウエハの位
置を常に精度良く管理することができる。
心を含む四角形の各頂点位置の近傍に位置するように基
準マークＭａ１〜Ｍｄ（又はＭａ１’〜Ｍｄ’）が配置
されている。このため、基準マーク間の間隔（距離）を
十分大きくとることができ、計測スパンの制約を緩和す
ることができ、これにより計測精度の向上を図ることが
できる。また、基準マークで囲まれる四角形の領域の内
部にウエハホルダＨ１（又はＨ２）の中心が存在するの
で、基準マークの位置の計測結果に基づいてウエハホル
ダの中心を求める場合、その中心点は基準マーク位置の
いわば内挿点に相当する。従って、主制御装置９０が、
アライメント系と干渉計とを用いてウエハステージ上に
設けられた各基準マークの位置情報を検出し、その位置
情報に基づいて所定の演算を行なうことにより、ウエハ
ホルダの中心を原点とするホルダ座標系をある程度高い
信頼度で求めることができる。また、主制御装置９０で
は、アライメント系と干渉計とを用いてウエハ上の前記
四角形の内部に存在するアライメントマークの位置情報
を、アライメント時座標系上で求め、これをホルダ座標
系における位置情報に変換することにより、例えば、干
渉計によるウエハステージの位置計測が不可能となり、
ウエハステージの位置が一時的に管理できなくなった場
合であっても、新たな座標系（露光時座標系）上で基準
マークを再度計測することにより、その計測結果とホル
ダ座標系における位置情報とに基づいて新たな座標系上
でアライメントマークの位置情報を高い信頼性で求める
ことができる。従って、ウエハステージの大型化及び装
置のフットプリントの拡大を招くことなく、ウエハの位
置を常に精度良く管理することができる。
【０１２２】また、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２
の位置は、干渉計によりアライメント時座標系、露光時
座標系等の直交座標系上で管理されており、複数の基準
マーク板には、直交座標系上のＸ軸方向に複数の基準マ
ークが形成されたＸ軸方向に細長く伸びる第１マーク板
（ＦＭａ，ＦＭａ’）と、Ｙ軸方向に複数の基準マーク
が配置されたＹ軸方向に細長く伸びる第２マーク板（Ｆ
Ｍｂ，ＦＭｂ’）とが含まれている。このため、多数存
在する基準マークを、それらの使用態様に応じて分散す
ることで、その機能を維持しつつ、１つ１つの基準マー
ク板の小型化、ひいては基準マーク板が配置されるウエ
ハステージの小型化を図ることが可能となっている。
の位置は、干渉計によりアライメント時座標系、露光時
座標系等の直交座標系上で管理されており、複数の基準
マーク板には、直交座標系上のＸ軸方向に複数の基準マ
ークが形成されたＸ軸方向に細長く伸びる第１マーク板
（ＦＭａ，ＦＭａ’）と、Ｙ軸方向に複数の基準マーク
が配置されたＹ軸方向に細長く伸びる第２マーク板（Ｆ
Ｍｂ，ＦＭｂ’）とが含まれている。このため、多数存
在する基準マークを、それらの使用態様に応じて分散す
ることで、その機能を維持しつつ、１つ１つの基準マー
ク板の小型化、ひいては基準マーク板が配置されるウエ
ハステージの小型化を図ることが可能となっている。
【０１２３】なお、上記実施形態では、各基準マーク
が、ウエハホルダ（基板保持部材）の周辺に設けられた
基準マーク板（ＦＭａ〜ＦＭｄ，ＦＭａ’〜ＦＭｄ’）
上に形成された場合について説明したが、これは加工の
際に要求される精度（線幅及び平坦度等）を容易に確保
するために、このようにしたものであるが、これに限ら
ず、基準マークをウエハステージ上に直接形成しても良
く、あるいはウエハホルダに形成しても良い。また、ウ
エハホルダから分離した基準マーク板をウエハステージ
上に固定しても良い。
が、ウエハホルダ（基板保持部材）の周辺に設けられた
基準マーク板（ＦＭａ〜ＦＭｄ，ＦＭａ’〜ＦＭｄ’）
上に形成された場合について説明したが、これは加工の
際に要求される精度（線幅及び平坦度等）を容易に確保
するために、このようにしたものであるが、これに限ら
ず、基準マークをウエハステージ上に直接形成しても良
く、あるいはウエハホルダに形成しても良い。また、ウ
エハホルダから分離した基準マーク板をウエハステージ
上に固定しても良い。
【０１２４】また、上記実施形態では、複数の基準マー
クを検出して得られる座標値（計測値）からホルダ座標
系を決定したが、その得られた複数の座標値を用いて、
例えばＥＧＡ方式によって各基準マークの座標値を算出
し、この計算値からホルダ座標系を決定しても良いし、
あるいはＥＧＡ方式で座標値を算出するのに用いるモデ
ル式の誤差パラメータを算出した時点で得られるパラメ
ータ、例えばオフセット及び回転誤差からホルダ座標系
を決定しても良い。また、オフアクシス方式のアライメ
ント系２４ａ，２４ｂによって少なくとも１つの基準マ
ークを検出して得られる座標値と、少なくとも３つのシ
ョット領域でアライメントマークをそれぞれ検出して得
られる座標値とを用いて、ＥＧＡ方式によって基準マー
ク及び各ショット領域の座標値を算出し、その少なくと
も１つの基準マークをＲＡ顕微鏡４１，４２で検出して
得られる座標値と先に算出した座標値との偏差に基づい
て、先に算出した各ショット領域の座標値を補正して前
述の配列座標（Ｘi，Ｙi）を決定しても良い。
クを検出して得られる座標値（計測値）からホルダ座標
系を決定したが、その得られた複数の座標値を用いて、
例えばＥＧＡ方式によって各基準マークの座標値を算出
し、この計算値からホルダ座標系を決定しても良いし、
あるいはＥＧＡ方式で座標値を算出するのに用いるモデ
ル式の誤差パラメータを算出した時点で得られるパラメ
ータ、例えばオフセット及び回転誤差からホルダ座標系
を決定しても良い。また、オフアクシス方式のアライメ
ント系２４ａ，２４ｂによって少なくとも１つの基準マ
ークを検出して得られる座標値と、少なくとも３つのシ
ョット領域でアライメントマークをそれぞれ検出して得
られる座標値とを用いて、ＥＧＡ方式によって基準マー
ク及び各ショット領域の座標値を算出し、その少なくと
も１つの基準マークをＲＡ顕微鏡４１，４２で検出して
得られる座標値と先に算出した座標値との偏差に基づい
て、先に算出した各ショット領域の座標値を補正して前
述の配列座標（Ｘi，Ｙi）を決定しても良い。
【０１２５】なお、上記実施形態においては、ウエハス
テージＷＳＴ１をアライメント系２４ａの下方（図２に
示される状態）から投影光学系ＰＬの下方（図１に示さ
れる状態）に移動する際（あるいはウエハステージＷＳ
Ｔ２をアライメント系２４ｂの下方（図１に示される状
態）から投影光学系ＰＬの下方（図２に示される状態）
に移動する際）に、ウエハホルダとウエハ、延いては基
準マーク板とウエハとの相対位置関係はできるだけ変化
しないことが望ましい。そこで、ウエハステージＷＳＴ
１（又はＷＳＴ２）のウエハホルダ及び基準マーク板が
載置される部分に、ヒータやぺルチェ素子等の加熱及び
冷却素子、並びにサーミスタ等の測温素子よりなる温度
制御装置を設け、この温度制御装置によってウエハホル
ダ、ウエハ及び基準マーク板の温度を一定に維持するよ
うにしても良い。
テージＷＳＴ１をアライメント系２４ａの下方（図２に
示される状態）から投影光学系ＰＬの下方（図１に示さ
れる状態）に移動する際（あるいはウエハステージＷＳ
Ｔ２をアライメント系２４ｂの下方（図１に示される状
態）から投影光学系ＰＬの下方（図２に示される状態）
に移動する際）に、ウエハホルダとウエハ、延いては基
準マーク板とウエハとの相対位置関係はできるだけ変化
しないことが望ましい。そこで、ウエハステージＷＳＴ
１（又はＷＳＴ２）のウエハホルダ及び基準マーク板が
載置される部分に、ヒータやぺルチェ素子等の加熱及び
冷却素子、並びにサーミスタ等の測温素子よりなる温度
制御装置を設け、この温度制御装置によってウエハホル
ダ、ウエハ及び基準マーク板の温度を一定に維持するよ
うにしても良い。
【０１２６】なお、基準マークを計測シーケンスに応じ
て分散する方法としては、上記実施形態に示した方法と
異なる分散方法を採用することも勿論可能である。
て分散する方法としては、上記実施形態に示した方法と
異なる分散方法を採用することも勿論可能である。
【０１２７】また、上記実施形態では、基準マーク板を
ウエハホルダの周辺に４つ設けるものとしたが、本発明
がこれに限定されるものではなく、図５及び図６に示さ
れるような配置方法を採用することも可能である。以
下、図５、図６に基づいて基準マークの配置の変形例に
ついて説明する。
ウエハホルダの周辺に４つ設けるものとしたが、本発明
がこれに限定されるものではなく、図５及び図６に示さ
れるような配置方法を採用することも可能である。以
下、図５、図６に基づいて基準マークの配置の変形例に
ついて説明する。
【０１２８】図５には、第１の変形例に係るウエハステ
ージＷＳＴ’が示されている。この図５からも分かるよ
うに、ウエハステージＷＳＴ’上のウエハホルダの周辺
には３つの基準マーク板ＦＭｅ，ＦＭｆ，ＦＭｇが設け
られている。これら３つの基準マーク板ＦＭｅ，ＦＭ
ｆ，ＦＭｇは、ウエハホルダの中心Ｈｃ’を内部に有す
る三角形ＥＡ’のほぼ頂点位置に配置されている。この
うち、ウエハＷの図５における下側（−Ｙ側）に設けら
れた基準マーク板ＦＭｅには、図４に示される基準マー
ク板ＦＭａと同様に二眼一対のＲＡ顕微鏡で同時に計測
できる２つの基準マークＭｅ１，Ｍｅ２が形成されてお
り、その他の基準マーク板ＦＭｆ，ＦＭｇには、図３に
示される基準マーク板ＦＭｃ，ＦＭｄと同様、前記ホル
ダ座標系を規定するための基準マークＭｆ、Ｍｇがそれ
ぞれ形成されている。
ージＷＳＴ’が示されている。この図５からも分かるよ
うに、ウエハステージＷＳＴ’上のウエハホルダの周辺
には３つの基準マーク板ＦＭｅ，ＦＭｆ，ＦＭｇが設け
られている。これら３つの基準マーク板ＦＭｅ，ＦＭ
ｆ，ＦＭｇは、ウエハホルダの中心Ｈｃ’を内部に有す
る三角形ＥＡ’のほぼ頂点位置に配置されている。この
うち、ウエハＷの図５における下側（−Ｙ側）に設けら
れた基準マーク板ＦＭｅには、図４に示される基準マー
ク板ＦＭａと同様に二眼一対のＲＡ顕微鏡で同時に計測
できる２つの基準マークＭｅ１，Ｍｅ２が形成されてお
り、その他の基準マーク板ＦＭｆ，ＦＭｇには、図３に
示される基準マーク板ＦＭｃ，ＦＭｄと同様、前記ホル
ダ座標系を規定するための基準マークＭｆ、Ｍｇがそれ
ぞれ形成されている。
【０１２９】この図５の変形例の場合も、上記実施形態
と同様、基準マークで囲まれる三角形の領域ＥＡ’の内
部にウエハホルダの中心が存在するので、基準マークの
位置の計測結果に基づいてウエハホルダの中心を求める
場合、その中心点は基準マーク位置のいわば内挿点に相
当する。従って、主制御装置９０が、アライメント系と
干渉計とを用いてウエハステージ上に設けられた各基準
マークの位置情報を検出し、その位置情報に基づいて所
定の演算を行なうことにより、ウエハホルダの中心を原
点とするホルダ座標系をある程度高い信頼度で求めるこ
とができる。また、領域ＥＡ’内部に含まれるショット
領域に付設されたアライメントマークの位置情報を用い
てＥＧＡ演算を行うことにより、その演算結果である誤
差パラメータ（Ｘ，Ｙオフセット、ローテーション、直
交度、Ｘ，Ｙスケーリング）の信頼性を、領域ＥＡ’外
部のショット領域に付設されたアライメントマークの位
置情報を用いてＥＧＡ演算を行う場合に比べて高くする
ことができる。この点は、上記実施形態でも同様であ
る。
と同様、基準マークで囲まれる三角形の領域ＥＡ’の内
部にウエハホルダの中心が存在するので、基準マークの
位置の計測結果に基づいてウエハホルダの中心を求める
場合、その中心点は基準マーク位置のいわば内挿点に相
当する。従って、主制御装置９０が、アライメント系と
干渉計とを用いてウエハステージ上に設けられた各基準
マークの位置情報を検出し、その位置情報に基づいて所
定の演算を行なうことにより、ウエハホルダの中心を原
点とするホルダ座標系をある程度高い信頼度で求めるこ
とができる。また、領域ＥＡ’内部に含まれるショット
領域に付設されたアライメントマークの位置情報を用い
てＥＧＡ演算を行うことにより、その演算結果である誤
差パラメータ（Ｘ，Ｙオフセット、ローテーション、直
交度、Ｘ，Ｙスケーリング）の信頼性を、領域ＥＡ’外
部のショット領域に付設されたアライメントマークの位
置情報を用いてＥＧＡ演算を行う場合に比べて高くする
ことができる。この点は、上記実施形態でも同様であ
る。
【０１３０】また、基準マーク板同士の間隔が、所定の
方向に対してのみ大きくなるような配置では、それに直
交する方向の間隔が小さくなるため、いわゆるＥＧＡ計
測における計測精度の低下が起こるので、ウエハホルダ
の外周にほぼ均等な角度間隔で基準マーク（基準マーク
板）を配置することが好ましい。
方向に対してのみ大きくなるような配置では、それに直
交する方向の間隔が小さくなるため、いわゆるＥＧＡ計
測における計測精度の低下が起こるので、ウエハホルダ
の外周にほぼ均等な角度間隔で基準マーク（基準マーク
板）を配置することが好ましい。
【０１３１】なお、ウエハステージ上の基準マーク板の
配置としては、本変形例や上記実施形態のような配置に
限らず、多角形の頂点に少なくとも３つの基準マークが
位置するように基準マーク板を配置すれば良く、その
数、配置位置については任意に設定することが可能であ
る。
配置としては、本変形例や上記実施形態のような配置に
限らず、多角形の頂点に少なくとも３つの基準マークが
位置するように基準マーク板を配置すれば良く、その
数、配置位置については任意に設定することが可能であ
る。
【０１３２】図６には、第２の変形例に係るウエハステ
ージＷＳＴ”が示されている。この第２の変形例に係る
ウエハステージＷＳＴ”では、図６から分かるように、
ウエハホルダの近傍に２つの基準マーク板ＦＭｈ，ＦＭ
ｉが設けられているところに特徴を有している。
ージＷＳＴ”が示されている。この第２の変形例に係る
ウエハステージＷＳＴ”では、図６から分かるように、
ウエハホルダの近傍に２つの基準マーク板ＦＭｈ，ＦＭ
ｉが設けられているところに特徴を有している。
【０１３３】これら２つの基準マーク板ＦＭｈ，ＦＭｉ
は、ウエハホルダの中心を通る直線ＥＡ”上の中心に関
して反対側に配置されており、基準マーク板ＦＭｈ，Ｆ
Ｍｉには、図３に示される基準マーク板ＦＭｃ，ＦＭｄ
と同様、ホルダ座標系を規定するための基準マークＭ
ｈ，Ｍｉが形成されている。
は、ウエハホルダの中心を通る直線ＥＡ”上の中心に関
して反対側に配置されており、基準マーク板ＦＭｈ，Ｆ
Ｍｉには、図３に示される基準マーク板ＦＭｃ，ＦＭｄ
と同様、ホルダ座標系を規定するための基準マークＭ
ｈ，Ｍｉが形成されている。
【０１３４】２つの基準マーク板をこのように配置する
ことにより、基準マーク間の間隔をウエハホルダの直径
程度の長さにとることができ、計測スパンの制約を緩和
することができ、これにより計測精度の向上を図ること
ができる。また、２つの基準マークを結ぶ直線上にウエ
ハホルダの中心が存在するので、基準マークの位置の計
測結果に基づいてウエハホルダの中心を求める場合、そ
の中心点は基準マーク位置の内挿点に相当する。従っ
て、例えば、主制御装置９０が、アライメント系と干渉
計とを用いてウエハステージ上に設けられた各基準マー
クの位置情報を検出し、その位置情報に基づいて所定の
演算を行なうことにより、ウエハホルダの中心を原点と
するホルダ座標系をある程度高い信頼度で求めることが
できる。また、主制御装置９０では、アライメント系と
干渉計とを用いてウエハ上の前記直線上に存在するアラ
イメントマークの位置情報を、例えばアライメント時座
標系上で求め、これをホルダ座標系における位置情報に
変換することにより、例えば、ウエハステージの位置が
一時的に管理できなくなった場合であっても、新たな座
標系（露光時座標系）上で基準マークを再度計測するこ
とにより、その計測結果と前記ホルダ座標系における位
置情報とに基づいて新たな座標系上でアライメントマー
クの位置情報を高い信頼性で求めることができる。従っ
て、ウエハステージの大型化及び装置のフットプリント
の拡大を招くことなく、ウエハの位置を常に精度良く管
理することが可能となる。この場合、２つの基準マーク
がウエハホルダの中心に対して対称であることから、例
えばウエハホルダの中心座標及び回転角を容易に算出す
ることが可能である。また、例えば、ウエハステージの
位置が、干渉計により直交座標系上で管理されている場
合において、２つの基準マークを結ぶ直線が直交座標系
の座標軸に対してほぼ４５°の傾斜を有するようにする
ことにより、直交座標系の両座標軸方向について同等の
精度でマーク位置の計測を行うことが可能となる。ま
た、図１の露光装置は２つのウエハステージを有するも
のとしたが、１つであっても良く、基準マーク板以外の
構成は任意で構わない。また、各基準マーク板に形成す
る基準マークは１次元マークと２次元マークのいずれで
も良いし、両者を組み合わせても良い。
ことにより、基準マーク間の間隔をウエハホルダの直径
程度の長さにとることができ、計測スパンの制約を緩和
することができ、これにより計測精度の向上を図ること
ができる。また、２つの基準マークを結ぶ直線上にウエ
ハホルダの中心が存在するので、基準マークの位置の計
測結果に基づいてウエハホルダの中心を求める場合、そ
の中心点は基準マーク位置の内挿点に相当する。従っ
て、例えば、主制御装置９０が、アライメント系と干渉
計とを用いてウエハステージ上に設けられた各基準マー
クの位置情報を検出し、その位置情報に基づいて所定の
演算を行なうことにより、ウエハホルダの中心を原点と
するホルダ座標系をある程度高い信頼度で求めることが
できる。また、主制御装置９０では、アライメント系と
干渉計とを用いてウエハ上の前記直線上に存在するアラ
イメントマークの位置情報を、例えばアライメント時座
標系上で求め、これをホルダ座標系における位置情報に
変換することにより、例えば、ウエハステージの位置が
一時的に管理できなくなった場合であっても、新たな座
標系（露光時座標系）上で基準マークを再度計測するこ
とにより、その計測結果と前記ホルダ座標系における位
置情報とに基づいて新たな座標系上でアライメントマー
クの位置情報を高い信頼性で求めることができる。従っ
て、ウエハステージの大型化及び装置のフットプリント
の拡大を招くことなく、ウエハの位置を常に精度良く管
理することが可能となる。この場合、２つの基準マーク
がウエハホルダの中心に対して対称であることから、例
えばウエハホルダの中心座標及び回転角を容易に算出す
ることが可能である。また、例えば、ウエハステージの
位置が、干渉計により直交座標系上で管理されている場
合において、２つの基準マークを結ぶ直線が直交座標系
の座標軸に対してほぼ４５°の傾斜を有するようにする
ことにより、直交座標系の両座標軸方向について同等の
精度でマーク位置の計測を行うことが可能となる。ま
た、図１の露光装置は２つのウエハステージを有するも
のとしたが、１つであっても良く、基準マーク板以外の
構成は任意で構わない。また、各基準マーク板に形成す
る基準マークは１次元マークと２次元マークのいずれで
も良いし、両者を組み合わせても良い。
【０１３５】さらに、前述の実施形態では基準マーク板
の表面をウエハ表面とほぼ同じ高さに設定するものとし
たが、必ずしも基準マーク板をその表面がウエハの表面
と同一高さになるように配置しなくても良い。また、前
述の実施形態では投影光学系ＰＬを挟んで２つのアライ
メント系２４ａ、２４ｂを配置し、ウエハステージＷＳ
Ｔ１をアライメント系２４ａと投影光学系ＰＬとの間で
移動し、ウエステージＷＳＴ２をアライメント系２４ｂ
と投影光学系ＰＬとの間で移動するものとしたが、例え
ばＷＯ９８／４０７９１号に開示されているように、ア
ライメント系２４ａ、２４ｂの一方のみを設け、一方の
アライメント系と投影光学系ＰＬとの間で２つのウエハ
ステージを入れ替える構成としても良い。さらに、ウエ
ハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の一方でのウエハの露光
と並行して、他方のウエハステージでのアライメント系
２４ａ、２４ｂによるウエハ上のマーク検出時に、例え
ば投影光学系ＰＬで用いられるＡＦセンサと同じ構成の
センサを用いてウエハ上のショット領域の段差情報を検
出しても良い。
の表面をウエハ表面とほぼ同じ高さに設定するものとし
たが、必ずしも基準マーク板をその表面がウエハの表面
と同一高さになるように配置しなくても良い。また、前
述の実施形態では投影光学系ＰＬを挟んで２つのアライ
メント系２４ａ、２４ｂを配置し、ウエハステージＷＳ
Ｔ１をアライメント系２４ａと投影光学系ＰＬとの間で
移動し、ウエステージＷＳＴ２をアライメント系２４ｂ
と投影光学系ＰＬとの間で移動するものとしたが、例え
ばＷＯ９８／４０７９１号に開示されているように、ア
ライメント系２４ａ、２４ｂの一方のみを設け、一方の
アライメント系と投影光学系ＰＬとの間で２つのウエハ
ステージを入れ替える構成としても良い。さらに、ウエ
ハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の一方でのウエハの露光
と並行して、他方のウエハステージでのアライメント系
２４ａ、２４ｂによるウエハ上のマーク検出時に、例え
ば投影光学系ＰＬで用いられるＡＦセンサと同じ構成の
センサを用いてウエハ上のショット領域の段差情報を検
出しても良い。
【０１３６】なお、上記実施形態では、光源としてＫｒ
Ｆエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザなどの紫外光
源や、Ｆ2レーザ等の真空紫外域のパルスレーザ光源を
用いるものとしたが、これに限らずＡｒ2レーザ光源
（出力波長１２６ｎｍ）などの他の真空紫外光源を用い
ても良い。また、例えば、真空紫外光として上記各光源
から出力されるレーザ光に限らず、ＤＦＢ半導体レーザ
又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視
域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（Ｅｒ）
（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）の両方）が
ドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結
晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良
い。
Ｆエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザなどの紫外光
源や、Ｆ2レーザ等の真空紫外域のパルスレーザ光源を
用いるものとしたが、これに限らずＡｒ2レーザ光源
（出力波長１２６ｎｍ）などの他の真空紫外光源を用い
ても良い。また、例えば、真空紫外光として上記各光源
から出力されるレーザ光に限らず、ＤＦＢ半導体レーザ
又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視
域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（Ｅｒ）
（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）の両方）が
ドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結
晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良
い。
【０１３７】なお、上記実施形態では、ステップ・アン
ド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用さ
れた場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれ
に限定されないことは勿論である。すなわちステップ・
アンド・リピート方式の縮小投影露光装置にも本発明は
好適に適用できる。
ド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用さ
れた場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれ
に限定されないことは勿論である。すなわちステップ・
アンド・リピート方式の縮小投影露光装置にも本発明は
好適に適用できる。
【０１３８】なお、複数のレンズから構成される照明
系、投影光学系を露光装置本体に組み込み、光学調整を
するとともに、多数の機械部品からなるレチクルステー
ジやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や
配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）
をすることにより、上記実施形態の露光装置を製造する
ことができる。なお、露光装置の製造は温度及びクリー
ン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望まし
い。
系、投影光学系を露光装置本体に組み込み、光学調整を
するとともに、多数の機械部品からなるレチクルステー
ジやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や
配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）
をすることにより、上記実施形態の露光装置を製造する
ことができる。なお、露光装置の製造は温度及びクリー
ン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望まし
い。
【０１３９】なお、本発明は、半導体製造用の露光装置
に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造
に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に
転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられる
デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光
装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、
ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも
適用することができる。また、半導体素子などのマイク
ロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、
Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレ
チクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシ
リコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置に
も本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光や
ＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的
に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石
英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フ
ッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、
プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装
置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレ
ンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウ
エハなどが用いられる。
に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造
に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に
転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられる
デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光
装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、
ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも
適用することができる。また、半導体素子などのマイク
ロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、
Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレ
チクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシ
リコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置に
も本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光や
ＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的
に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石
英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フ
ッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、
プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装
置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレ
ンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウ
エハなどが用いられる。
【０１４０】上述した本発明の実施形態及びその変形例
は、現状における好適な実施形態及びその変形例である
が、リソグラフィシステムの当業者は、本発明の精神と
範囲から逸脱することなく、上述した実施形態及び変形
例に対して、多くの付加、変形、置換をすることに容易
に想到するであろう。全てのこうした付加、変形、置換
は、前述の特許請求の範囲によって最も的確に明示され
る本発明の範囲に含まれるものである。
は、現状における好適な実施形態及びその変形例である
が、リソグラフィシステムの当業者は、本発明の精神と
範囲から逸脱することなく、上述した実施形態及び変形
例に対して、多くの付加、変形、置換をすることに容易
に想到するであろう。全てのこうした付加、変形、置換
は、前述の特許請求の範囲によって最も的確に明示され
る本発明の範囲に含まれるものである。
【０１４１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜４に記
載の各ステージ装置によれば、計測機能を維持したま
ま、その小型化を図ることができるという効果がある。
載の各ステージ装置によれば、計測機能を維持したま
ま、その小型化を図ることができるという効果がある。
【０１４２】また、請求項５〜１９に記載の各露光装置
によれば、基板ステージの小型化及び装置フットプリン
トの縮減が可能であるという効果がある。特に、請求項
９〜１９に記載の各露光装置によれば、上記に加え、基
板の位置を常に精度良く管理することができるという効
果もある。
によれば、基板ステージの小型化及び装置フットプリン
トの縮減が可能であるという効果がある。特に、請求項
９〜１９に記載の各露光装置によれば、上記に加え、基
板の位置を常に精度良く管理することができるという効
果もある。
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の概略構成
を示す図である。
を示す図である。
【図２】２つのウエハステージとレチクルステージと投
影光学系とアライメント系の位置関係を示す斜視図であ
る。
影光学系とアライメント系の位置関係を示す斜視図であ
る。
【図３】図１のステージ装置の構成を示す平面図であ
る。
る。
【図４】ウエハステージ上における基準マーク板の具体
的な配置方法を示す図である。
的な配置方法を示す図である。
【図５】第１の変形例に係るウエハステージを示す平面
図である。
図である。
【図６】第２の変形例に係るウエハステージを示す平面
図である。
図である。
１０…露光装置、１６，１８…Ｘ軸干渉計（位置計測装
置の一部）、２４ａ，２４ｂ…アライメント系（マーク
検出系）、２８…レチクル干渉計システム（マスク側位
置計測装置）、４１，４２…レチクルアライメント顕微
鏡（マスク用マーク検出系）、４４，４６，４８…Ｙ軸
干渉計（位置計測装置の一部）、７０…ステージ制御装
置（駆動装置の一部）、８１…Ｙ軸リニアモータ（駆動
装置の一部）、８４、８５…Ｘ軸リニアモータ（駆動装
置の一部）、９０…主制御装置（制御装置）、ＦＭａ〜
ＦＭｄ，ＦＭａ’〜ＦＭｄ’…基準マーク板、Ｈ１，Ｈ
２…ウエハホルダ（基板保持部材）、ＩＬ…露光光（エ
ネルギビーム）、Ｍａ１〜Ｍｄ…基準マーク、Ｗ１，Ｗ
２…ウエハ（基板）、ＷＳＴ１，ＷＳＴ２…ウエハステ
ージ（基板ステージ）。
置の一部）、２４ａ，２４ｂ…アライメント系（マーク
検出系）、２８…レチクル干渉計システム（マスク側位
置計測装置）、４１，４２…レチクルアライメント顕微
鏡（マスク用マーク検出系）、４４，４６，４８…Ｙ軸
干渉計（位置計測装置の一部）、７０…ステージ制御装
置（駆動装置の一部）、８１…Ｙ軸リニアモータ（駆動
装置の一部）、８４、８５…Ｘ軸リニアモータ（駆動装
置の一部）、９０…主制御装置（制御装置）、ＦＭａ〜
ＦＭｄ，ＦＭａ’〜ＦＭｄ’…基準マーク板、Ｈ１，Ｈ
２…ウエハホルダ（基板保持部材）、ＩＬ…露光光（エ
ネルギビーム）、Ｍａ１〜Ｍｄ…基準マーク、Ｗ１，Ｗ
２…ウエハ（基板）、ＷＳＴ１，ＷＳＴ２…ウエハステ
ージ（基板ステージ）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F031 CA02 CA05 CA07 HA13 HA16 HA53 HA57 JA04 JA06 JA14 JA17 JA22 JA28 JA29 JA32 JA38 KA06 KA07 KA08 LA03 LA08 MA27 NA02 5F046 BA04 BA05 CC01 CC16 CC19 EB03
Claims (19)
- 【請求項１】 基板を保持する基板保持部材と；前記基
板保持部材を載置して２次元移動するとともに、前記基
板保持部材との位置関係が一定となるように複数の基準
マークがそれらが使用される計測シーケンス毎に分散し
て配置された基板ステージと；を備えるステージ装置。 - 【請求項２】 前記複数の基準マークは、前記基板保持
部材の中心を含む多角形の各頂点位置の近傍にそれぞれ
配置された少なくとも３つの基準マークであることを特
徴とする請求項１に記載のステージ装置。 - 【請求項３】 前記複数の基準マークは、前記基板保持
部材の中心を通る直線上の前記中心に関して反対側に配
置された第１基準マーク及び第２基準マークを含むこと
を特徴とする請求項１に記載のステージ装置。 - 【請求項４】 前記基板ステージ上の前記基板保持部材
の周辺に設けられ、前記基準マークの少なくとも１つ
が、それぞれ形成された複数の基準マーク板を更に備え
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載
のステージ装置。 - 【請求項５】 エネルギビームにより基板を露光して前
記基板上に所定のパターンを形成する露光装置であっ
て、 ２次元移動する基板ステージと；前記基板ステージ上に
載置され前記基板を保持する基板保持部材と；前記基板
保持部材との位置関係が一定となるように前記基板ステ
ージ上の前記基板保持部材の周辺に設けられ、使用され
る計測シーケンス毎に複数の基準マークが分散して配置
された複数の基準マーク板と；前記基板ステージ上に存
在するマークを検出するマーク検出系と；前記マーク検
出系を用いて前記複数の基準マークの少なくとも１つを
検出する検出動作をそれぞれ含む各種計測シーケンスを
実行する制御装置と；を備える露光装置。 - 【請求項６】 前記基板ステージの位置を、直交座標系
上で管理する位置計測装置を更に備え、 前記複数の基準マーク板は、前記直交座標系上の第１軸
方向に沿って複数の基準マークが配置された第１軸方向
に細長く伸びる第１マーク板と、前記第１軸方向に直交
する第２軸方向に沿って複数の基準マークが配置された
第２軸方向に細長く伸びる第２マーク板とを含むことを
特徴とする請求項５に記載の露光装置。 - 【請求項７】 前記パターンが形成されたマスクを保持
するマスクステージと；前記マスクステージと前記基板
ステージとを前記第２軸方向に沿って同期移動する駆動
装置と；前記マスクの前記パターンの前記第１軸方向の
両側に形成された少なくとも一対のマスクマークを計測
する一対のマスク用マーク検出系と；を更に備え、 前記第１マーク板の前記第１軸方向の長さが前記対を成
すマスクマーク間の距離にほぼ対応する長さとされ、前
記第２軸方向の長さが前記基準マークを形成するのに必
要な長さより僅かに大きな長さとされていることを特徴
とする請求項６に記載の露光装置。 - 【請求項８】 前記パターンが形成されたマスクを保持
するマスクステージと；前記マスクステージと前記基板
ステージとを前記第２軸方向に沿って同期移動する駆動
装置と；前記マスクステージの位置を計測するマスク側
位置計測装置と；前記マスク上の前記パターンの前記第
１軸方向の両側に形成された複数対のマスクマークを計
測するマスク用マーク検出系と；を更に備え、 前記第２マーク板の前記第２軸方向の長さが前記パター
ンの前記第２軸方向の長さにほぼ対応する長さとされ、
前記第１軸方向の長さが前記基準マークを形成するのに
必要な長さより僅かに大きな長さとされていることを特
徴とする請求項６に記載の露光装置。 - 【請求項９】 エネルギビームにより基板を露光して前
記基板上に所定のパターンを形成する露光装置であっ
て、 ２次元移動する基板ステージと；前記基板ステージの位
置を計測する位置計測装置と；前記基板ステージ上に載
置され前記基板を保持する基板保持部材と；前記基板保
持部材との位置関係が一定となるように前記基板ステー
ジ上に設けられ、前記基板保持部材の中心を含む多角形
の各頂点位置の近傍にそれぞれ配置された少なくとも３
つの基準マークと；前記基準マークを含む前記基板ステ
ージ上に存在するマークを検出するマーク検出系と；前
記マーク検出系と前記位置計測装置とを用いて少なくと
も３つの基準マークの１つ又は複数を検出する検出動作
をそれぞれ含む各種計測シーケンスを実行する制御装置
と；を備える露光装置。 - 【請求項１０】 前記基板ステージ上の前記基板保持部
材の周辺に設けられ、前記基準マークの少なくとも１つ
が、それぞれ形成された複数の基準マーク板を更に備え
ることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。 - 【請求項１１】 前記複数の基準マーク板には、前記少
なくとも３つの基準マークが、それらが使用される計測
シーケンス毎に分散して配置されていることを特徴とす
る請求項１０に記載の露光装置。 - 【請求項１２】 前記基板ステージの位置は、前記位置
計測装置により直交座標系上で管理されており、 前記複数の基準マーク板は、前記直交座標系上の第１軸
方向に沿って複数の基準マークが配置された第１軸方向
に細長く伸びる第１マーク板と、前記第１軸方向に直交
する第２軸方向に沿って複数の基準マークが配置された
第２軸方向に細長く伸びる第２マーク板とを含むことを
特徴とする請求項１０又は１１に記載の露光装置。 - 【請求項１３】 前記少なくとも３つの基準マークのそ
れぞれは、前記基板保持部材に形成されていることを特
徴とする請求項９に記載の露光装置。 - 【請求項１４】 エネルギビームにより基板を露光して
前記基板上に所定のパターンを形成する露光装置であっ
て、 ２次元移動する基板ステージと；前記基板ステージの位
置を計測する位置計測装置と；前記基板ステージ上に載
置され前記基板を保持する基板保持部材と；前記基板保
持部材との位置関係が一定となるように前記基板ステー
ジ上に設けられ、前記基板保持部材の中心を通る直線上
の前記中心に関して反対側に配置された第１基準マーク
及び第２基準マークを含む少なくとも２つの基準マーク
と；前記少なくとも２つの基準マークを含む前記基板ス
テージ上に存在するマークを検出するマーク検出系と；
前記マーク検出系と前記位置計測装置とを用いて前記少
なくとも２つの基準マークの１つ又は複数を検出する検
出動作をそれぞれ含む各種計測シーケンスを実行する制
御装置と；を備える露光装置。 - 【請求項１５】 前記基板ステージ上の前記基板保持部
材の周辺に設けられ、前記少なくとも２つの基準マーク
のいずれかが形成された複数の基準マーク板を更に備え
ることを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。 - 【請求項１６】 前記複数の基準マーク板には、前記少
なくとも２つの基準マークが、それらが使用される計測
シーケンス毎に分散して配置されていることを特徴とす
る請求項１５に記載の露光装置。 - 【請求項１７】 前記基板ステージの位置は、前記位置
計測装置により直交座標系上で管理されており、 前記複数の基準マーク板は、前記直交座標系上の第１軸
方向に沿って前記第１基準マークを含む複数の基準マー
クが配置された第１軸方向に細長く伸びる第１マーク板
と、前記第１軸方向に直交する第２軸方向に前記第２基
準マークを含む複数の基準マークが配置された第２軸方
向に細長く伸びる第２マーク板とを含むことを特徴とす
る請求項１５又は１６に記載の露光装置。 - 【請求項１８】 前記少なくとも２つの基準マークのそ
れぞれは、前記基板保持部材に形成されていることを特
徴とする請求項１４に記載の露光装置。 - 【請求項１９】 前記基板ステージの位置は、前記位置
計測装置により直交座標系上で管理されており、 前記第１基準マークと前記第２基準マークとを結ぶ前記
直線が、前記直交座標系の両座標軸に対してほぼ４５°
の傾斜を有していることを特徴とする請求項１４、１
５、１６、１８のいずれか一項に記載の露光装置。
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2000-362258 | 2000-11-29 | ||
| JP2000362258 | 2000-11-29 | ||
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|---|---|
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