JP2004319891A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スループットの向上を図る。
【解決手段】１つの粗動ステージ７３上に、独立した２つの微動ステージ６２、７２を配置し、露光動作と並行して、フォーカス計測の全てとアライメント計測の一部とを同時に実行する。また、ウェハをチャックごと搬送する方式を前提として、チャック６１に対するウェハ６０上のパターンの位置合わせをチャックを微動ステージに搭載する前に実行する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス製造時におけるリソグラフィー工程で用いられる露光技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の露光装置の代表的な構成を図２（ａ）に示す。
【０００３】
図２（ａ）において、１はレチクル、２はレチクル１を走査するためのレチクルステージ、３はレチクルステージ２のレチクルステージガイド、４は投影系、５はパターンの位置計測用のアライメントスコープ、６、７はウェハ上面の位置計測を行うためのフォーカス計測系のフォーカス検出系（投光部）とフォーカス検出系（受光部）、８はウェハ、９はウェハ８を保持するためのチャック、１０はチャックをＸ，Ｙ，Ｚ，θ（ＸＹ平面に平行な方向の回転（つまり、Ｚ軸まわりの回転）、以下同じ。）及びチルト（ＸＹ平面に対する傾き、以下同じ。）の各方向に微小に駆動可能な微動ステージ、１１は微動ステージ１０をＸＹ方向に駆動可能な粗動ステージ、１２は粗動ステージ１１のウェハステージ定盤である。
【０００４】
この従来の半導体露光装置では、投影系４に距離ＢＬを介して隣接して配置されたアライメントスコープ５によりウェハ８上のパターンの位置を計測した後、このウェハ８を粗動ステージ１１により投影系４の下に送り込み、レチクル１上のパターンが所定の位置に転写されるように、レチクル１とウェハ８とを投影系４の倍率比の速度で、投影系４に対して相対的にスキャン動作させて、レチクル１上のパターンをウェハ８上の所定の位置に転写していた。
【０００５】
また、上記転写中には、フォーカス計測系によりウェハ上面の位置を計測し、ウェハ上面の位置が、投影系４の像面位置に一致するように微動ステージ１０により逐次フォーカス方向の位置出しを行いながら露光動作を行っていた。
【０００６】
上記従来の半導体露光装置では、以下のような課題がある。即ち、
（１）スループット向上
従来の半導体露光装置では、露光動作に入る前にアライメントスコープ５の下においてウェハ４上のパターンの位置計測を実施する必要があり、このことが装置のスループットを制限する一つの大きな要因になっていた。
（２）フォーカス検出系の計測精度向上の容易化
従来の半導体露光装置では、前述のように、ウェハに対するフォーカス計測系を投影系４の下部に配置する必要があった。このため、フォーカス計測系の計測精度向上のために、検出系の多チャンネル化、検出光学系の改良等の対策を行うことが実装スペース上困難になってきていた。
（３）投影系の設計制約の緩和
投影系４の設計においては、前述のフォーカス計測系を投影系の下部に配置するため、バックフォーカスを大きく取る必要があった。このことが、投影系４の大きな設計制約事項となっていた。このことは近年、投影系４の大ＮＡ化に伴い、より大きな問題となってきていた。また、今後のＥＵＶ露光装置のミラー投影系でも、大きな問題になると思われる。
（４）投影系下部のクリーン化対策の容易化
近年、レジストから発生するコンタミが問題視され始めており、投影系４の下部にこの対策として、クリーンエアー等の噴出しを設けている。ところが、投影系４の下部には、前述のフォーカス計測系が配置されており、このため、完全なクリーンエアー層流を作ることが困難であった。
（５）チャッククリーニングの容易化
今後の露光装置として、Ｆ２エキシマレーザ光、ＥＵＶ光を用いた半導体露光装置の開発が進んでいる。これらの半導体露光装置では、露光光の雰囲気をそれぞれ、窒素パージ、真空とする必要がある。これらの環境において使用する半導体露光装置では、ウェハチャックのクリーニングのために、定期的にウェハチャックを大気側に取り出す必要があるが、従来の露光装置では、このために必要なチャック搬送の機能が入っていなかった。
【０００７】
なお、従来の半導体露光装置の一部の問題点を改善する方法として、以下の２つの方式が提案されている。ここで、その概要を以下に説明する。
（Ａ）同一定盤上に２つの粗動ステージを配置する
図２（ｂ）は従来の半導体露光装置における改良方式１の構成を示す。ここで、２０は露光側ウェハ、２１は露光側チャック、２２は露光側微動ステージ、２３は露光側粗動ステージ、また、３０は計測側ウェハ、３１は計測側チャック、３２は計測側微動ステージ、３３は計測側粗動ステージである。
【０００８】
この改良方式１に係る半導体露光装置は、粗動ステージ、微動ステージ等を２組持っており、露光位置及び計測位置において、各ステージ上のウェハに対して、露光動作及び計測動作（アライメント計測、フォーカス計測）が同時に、かつ独立して実行可能となっている。
【０００９】
上記露光位置及び計測位置の各々で所定の処理が終了すると、微動ステージを粗動ステージから切り離し、２つの微動ステージを入れ替えることにより、計測動作が完了したウェハを露光位置に移動させ、露光動作に入れるようにしている。なお、ウェハチャック周辺には基準マーク（図示せず）が設けてあり、この基準マークを、計測位置及び露光位置で計測することにより、計測位置における計測結果（アライメント計測結果、フォーカス計測結果）を露光時に正確に反映させ、露光位置における正確なアライメントやフォーカスを実現するものである。
【００１０】
この方式１は以下に述べるようなメリットとデメリットを持っている。即ち、（メリット）
露光動作と計測動作が並行して動作可能であるため、計測動作の時間が露光動作の時間以内であれば、計測動作はスループットの低下要因とならない。このため、計測動作に必要な時間を取れるため、多点計測等による精度向上が期待できる。また、投影系とアライメント／フォーカス計測系とが離れて配置されているため、投影系の設計制約の緩和が可能である。また、投影系下部のクリーン化対策も容易となっている。
（デメリット）
２つの微動ステージ及び粗動ステージが独立に動作するため、ステージ全体が大型になる。また、２つの微動ステージを交換する機構が複雑になり、長期的な信頼性を確保することが難しく、またその複雑さのために、短時間での交換も難しい。また、一つの定盤上で２つのステージが独立に動作するため、お互いの反力の影響でステージスピードを高速化した場合にレチクルとウェハのスキャン同期精度を高精度で維持することが困難になる。また、各ステージは基本的にウェハ搬送機能しか有していないため、前述のチャック搬出機能を追加する場合にはかなりの改造が必要となる。
【００１１】
なお、この改良方式１の代表的な公知例としては、特表２０００−５０５９５８号公報がある。
【００１２】
この公知例では、上述の２つのステージが独立に動作することによるお互いの反力の影響を軽減するために、カウンタマスを用いることが開示されているが、このカウンタマスは２つのステージに対して１つであり、お互いの反力の影響を完全に除去することは困難と思われる。
【００１３】
また、図２（ｂ）の方式に近い一例としては、特開平１０−１６３０９８号公報がある。
【００１４】
この公知例では、上述の公知例と同様に、独立して動作可能な２つのステージがあるが、この２つのステージが相互干渉をしないように、特定動作時には、２つのステージ間で同期を取るようにし、ステージ間の干渉を避け、かつ、装置を小型化することが提案されている。この方式の場合には、確かに、２つのステージの干渉を回避し、装置の小型化も可能となると思われるが、同期を取るために、片方のステージでの処理が待たされる場合が発生し、小型化とスループットがトレードオフの関係になっている。また、この公知例でも、上述の反力の問題は依然として残っている。
【００１５】
また、図２（ｂ）の方式に近いもう一つの例としては、特許第３０４５９４７号公報がある。
【００１６】
この公知例はステッパに関するものであり、上述の公知例と同様に、独立して動作可能な２つのステージがあり、この２つのステージを露光位置と計測位置の下でほぼ並べてステップ動作させることが提案されている。この公知例では２つのステージの構造の記載がないため詳細は不明であるが、図２（ｂ）の方式と同様、２つのステージのお互いの反力の影響により、単独のステージと同等のステージ性能を達成することは困難と思われる。
（Ｂ）完全独立な２つのステージ
図２（ｃ）は従来の半導体露光装置における改良方式２の構成を示す。ここで、４０は露光側ウェハ、４１は露光側チャック、４２は露光側微動ステージ、４３は露光側粗動ステージ、４４は露光側ウェハステージ定盤、また、５０は計測側ウェハ、５１は計測側チャック、５２は計測側微動ステージ、５３は計測側粗動ステージ、５４は計測側ウェハステージ定盤である。
【００１７】
この方式の半導体露光装置は、完全に独立した２つのステージを持ち、計測ステージ側で、アライメント計測及びフォーカス計測後に、ウェハをチャックと一緒に、露光ステージ側に搬入し、この後、露光ステージ側で露光を行うものである。なお、上記改良方式１と同様に、チャック周辺には基準マーク（図示せず）が設けてあり、この基準マークを、計測ステージ及び露光ステージで計測することにより、計測ステージにおけるアライメント計測結果及びフォーカス計測結果を、露光ステージにおける露光時に正確に反映させ、正確なアライメント、フォーカスを実現するものである。
【００１８】
この方式２では以下のようなメリットやデメリットを持っている。即ち、
（メリット）
基本的に上記方式１と同様のメリットを有するが、さらに、この方式は、２つのステージがステージ定盤から完全に独立であるため、お互いに反力を及ぼしあうことがない。このため、各ステージのスピードを高速化した場合でもレチクルとウェハのスキャン同期精度を高精度で維持することが可能である。また、基本的にウェハチャック搬送方式であるため、前述のチャック搬出機能を実現することは比較的容易と思われる。
（デメリット）
この方式２は、完全に独立のステージを２組必要とするため、前述の方式１より装置が多少大型になってしまう。また、２組のステージの格子を正確に一致させる必要があるが、２組のステージの距離が多少離れているため、温度、気圧、気体分子組成、湿度等の影響でこの格子を一致させることが、方式１に比較して多少難しくなる。また、この方式ではチャック搬送を必要とするが、２組のステージの距離が離れているため、チャック搬送途中にチャック上のウェハ位置がチャックに対して動いてしまわないように保持することが必要となる。
【００１９】
【特許文献１】
特表２０００−５０５９５８号公報
【特許文献２】
特開平１０−１６３０９８号公報
【特許文献３】
特許第３０４５９４７号公報。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の従来の半導体露光装置の問題点を解決し、かつ、上述の改良方式１及び２の問題点をも改善できる技術を提案するものであり、具体的には、本発明が解決しようとする課題は以下の通りである。即ち、
１．スループット向上
２．フォーカス検出系の計測精度向上の容易化
３．投影系の設計制約の緩和
４．投影系下部のクリーン化対策の容易化
５．チャッククリーニングの容易化
６．装置の小型化
７．ロードロック対応の容易化
本発明は、最終的には、その露光空間が、大気、窒素パージ、真空等である色々な種類の半導体露光装置に対して適用可能で、投影系、フォーカス検出系に対して設計制約を緩和可能な、かつ高速、高精度化が実現可能で、かつコンパクトな共通プラットホームを実現することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る、１つの粗動ステージ上に、独立した２つの微動ステージを配置し、露光動作と並行して、フォーカス計測の全てと、アライメント計測の一部を同時に実行する方式を提案するものである。
【００２２】
また、本発明は上記内容を実現容易とするために、チャック搬送方式を採用し、このチャックに対するウェハ上のパターンの位置合わせを、チャックを微動ステージに搭載する前に実施することを提案するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
［本発明の概要（図１）］
図１は本発明に係る露光装置の構成を示す。
【００２４】
図１において、６０は露光側ウェハ、６１は露光側チャック、６２は露光側微動ステージ、７０は計測側ウェハ、７１は計測側チャック、７２は計測側微動ステージ、７３は露光側微動ステージ６２及び計測側微動ステージ７２を搭載して水平方向に移動可能な粗動ステージ、また、１１０は粗動ステージ７３の外部に設けられたコースアライメント部である。
【００２５】
本発明に係る半導体露光装置は、１つの粗動ステージ７３上に２組の微動ステージ６２、７２が搭載されており、露光位置及び計測位置において、１つの粗動ステージの動作で、露光及びフォーカス計測を同時に実行できるように構成されている。また、アライメント計測に関しては、露光側ウェハ６０の露光中に、計測側ウェハ７０のアライメントショットが計測位置の近傍にきた場合に、露光を一時中断して実施するようにしている。
【００２６】
なお、計測位置の計測側微動ステージ７２において、アライメント計測及びフォーカス計測が終了したウェハは、矢印で示すように、ウェハチャック７１と一緒に順次、露光位置の露光側微動ステージ６２上に移送され、次のウェハの計測動作と並行して露光動作が実施される。このため、１つの粗動ステージの動作で露光と計測とを同時に実行可能となり、高速で小型の露光装置を実現することが可能となった。
【００２７】
また、露光位置及び計測位置にあるそれぞれのウェハ上のパターンが常に所定の位置関係にあった方が、フォーカス計測の高精度化、アライメント計測の高速化のために都合が良いため、チャックに対するウェハ上のパターンの位置合わせを、微動ステージ上に搭載する前にコースアライメント部１１０において実施する。
【００２８】
本発明に係る半導体露光装置は、前述の「（Ａ）同一定盤上に２つの粗動ステージを配置する」において述べた従来の構成に対して、２つの大きな粗動ステージを駆動する代りに、小さな微動ステージの２つの可動部をほぼ固定状態で用いているためステージ干渉問題を回避し、この駆動ストロークが小さな微動ステージで、露光動作と計測動作を並行して実現可能とするために、事前に２つの微動ステージ上のウェハ上のパターンを合わせ込んでおく方式とも言える。
【００２９】
以上述べた以外にも、実際には色々な構成上の工夫を行っている。これらに関しては、以下の実施形態において、具体的に説明を行うものとする。
［具体的な実施形態の説明］
本発明に係る実施形態の半導体露光装置は、Ｆ２エキシマレーザを光源に用いたスキャンタイプの半導体露光装置である。Ｆ２エキシマレーザ光は、空気中の酸素に吸収されて減衰してしまうため、この対策として、露光光が通過する空間を窒素で置換する必要がある。本実施形態の半導体露光装置も、ステージ周辺部を含む、全ての露光光が通過する空間を窒素で置換するように構成されている。但し、本発明はＦ２エキシマレーザを光源に用いた半導体露光装置に限定されるものではなく、ＥＵＶ露光装置やＥＢ露光装置にも同様に適用できる。
［半導体露光装置の概要（図３）］
図３は本発明に係る実施形態の半導体露光装置の概要を示す平面図である。
【００３０】
本実施形態の半導体露光装置は、ウェハの搬入経路に沿って以下の各要素を備える。即ち、
図３において、１０１はウェハのローディング位置、１０２はウェハ搬送を行うウェハハンド、１０３は搬入ロードロック室、１０４はプリアライメント部、１０５は搬入ハンド、１１０はコースアライメント部、１１１はコースアライメント部１１０のコースアライメントスコープ、１１２はコースアライメント部１１０のコースフォーカスセンサ部、１１３はコースアライメント部１１０のコースチャックステージ、１２０はローディングプレート、１２１はローディングプレート１２０上のチャック搬入位置、１２２はローディングプレート１２０上のチャック搬出位置、１２３はチャック搬送を行うチャックハンド、１３０は搬出ロードロック室、１３１はウェハ、チャックの搬送が可能な搬出ハンド、１３２はウェハ、チャックの上下駆動を行う搬出Ｚ部、１４０はオープンカセット、１９０は搬入ロードロック室と搬出ロードロック室の大気側ゲートバルブ、１９１は搬入ロードロック室と搬出ロードロック室のパージ側ゲートバルブ、１９２は投影系４及びアライメントスコープ５を保持している構造体（図示せず）の支柱、１９３は粗動ステージ７３に取り付けられている、ローディングプレート１２０の位置を計測するためのローディングプレート位置センサ、１９４は窒素パージ空間、１９５は窒素パージ空間隔壁である。
【００３１】
尚、以下の各部は、図１、図２（ａ）で説明したものと同じものであり、４は投影系、５はアライメントスコープ、６２は露光側微動ステージ、７２は計測側微動ステージ、７３は粗動ステージである。
【００３２】
（動作の概略）
本実施形態の半導体露光装置は、まず、ローディング位置１０１にウェハが搬入される。このローディング位置１０１の下部には温調ユニット（図示せず）が配置されており、搬入されたウェハの温度を所定の温度範囲になるように調整している。このウェハが所定の温度になると、ウェハハンド１０２は搬入ロードロック室１０３内のプリアライメント部１０４にウェハを移動させる。プリアライメント部１０４ではウェハの外形計測とウェハに形成されたノッチを所定の回転方向に位置決めする。なお、このプリアライメント動作と搬入ロードロック室１０３への窒素パージとは同時に行うように構成されており、パージのための時間のロスをなくしている。
【００３３】
プリアライメント部１０４によるプリアライメントが完了すると、搬入ハンド１０５がプリアライメント部１０４からコースアライメント部１１０で待機しているチャック上にウェハを移動させる。このコースアライメント部１１０では、チャック上のウェハのパターンの概略的な位置及びウェハ全面の概略的な高さの計測を行い、チャックの周辺に配置されているチャック基準マークとウェハの所定パターンとが所定の相対位置関係になるようにする。この動作後、ウェハをチャックに吸着された状態で、チャックハンド１２３により、ローディングプレート１２０上のチャック搬入位置１２１に移動させる。チャック搬入位置１２１上におけるチャックは、ローディングプレート１２０が粗動ステージ７３側に移動することにより、待機中の計測側微動ステージ７２上に移動する。この位置で、計測側微動ステージ７２が上昇することにより、ローディングプレート１２０からチャックを受け取る。
【００３４】
この後、ローディングプレート１２０は、図３に示す元の位置に退避する。計測側微動ステージ７２上のウェハは、後述するフォーカス計測及びアライメント計測の終了後、ローディングプレート１２０を経由して露光側微動ステージ６２上に移動し、露光が行われる。露光が完了すると、このチャックは再度、ローディングプレート１２０を経由してチャック搬出位置１２２に移動する。
【００３５】
このチャックは再度、チャックハンド１２３によりコースアライメント部１１０に戻され、ウェハのみが搬出ロードロック室１３０内の搬出ハンド１３１により引き出され、搬出ロードロック室１３０を乾燥空気に置換した後にウェハハンド１０２がこのウェハをローディング位置１０１に戻して外部の処理装置に搬出指令を出す。
［ウェハーステージの構成、動作概要（図４）］
次に、ウェハーステージの構成及び動作の詳細について説明する。
【００３６】
図４は本発明に係る実施形態の半導体露光装置における粗動ステージの平面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【００３７】
図４において、７３は粗動ステージ、６１は露光側チャック、６２は露光側微動ステージ、７１は計測側チャック、７２は計測側微動ステージ、２０１はＸ上側カウンタマス、２０２はＸ下側カウンタマス、２０３はＹ左側カウンタマス、２０４はＹ右側カウンタマス、２０５はＸ駆動ビーム、２０６はＹ駆動ビーム、２０７はＸリニアモータマグネット、２０８はＹリニアモータマグネット、２１０はレーザ干渉計用の露光側バーミラー、２１１はレーザ干渉計用の計測側バーミラー、２２１は露光側のレーザ干渉計ビームＸ、２２２は露光側のレーザ干渉計ビームＹ、２２３は計測側のレーザ干渉計ビームＸ、２２４は計測側のレーザ干渉計ビームＹ、２３０はウェハステージ定盤、２３１はウェハステージダンパ、２３２はウェハステージベースプレートである。
【００３８】
（動作概要）
本実施形態の半導体露光装置は、粗動ステージ７３がウェハステージ定盤２３０に対して窒素の噴出により浮上している。また、Ｙリニアモータコイル（図示せず）によってＹリニアモータマグネット２０８を駆動することにより、Ｙ駆動ビーム２０６を介して粗動ステージ７３をＹ方向に移動させ、更にＸリニアモータコイル（図示せず）によってＸリニアモータマグネット２０７を駆動することにより、Ｘ駆動ビーム２０５を介して粗動ステージ７３をＸ方向に駆動可能に構成されている。
【００３９】
また、この粗動ステージ７３上には、露光側微動ステージ６２及び計測側微動ステージ７２の２つの微動ステージが搭載されており、レーザ干渉計によりそれぞれのＸＹ方向の位置計測と微小駆動とが可能となっている。また、これらの微動ステージ内の微動ステージ稼動部（図示せず）は、高さ（Ｚ軸方向）及びチルトの各方向にも内部のリニアモータにより微小駆動可能となっている。また、粗動ステージ７３は駆動時の反力を相殺するために、Ｘ上側カウンタマス２０１、Ｘ下側カウンタマス２０２、Ｙ左側カウンタマ２０３、及びＹ右側カウンタマス２０４という４つのカウンタマスをリニアモータモータ部（図示せず）に搭載されており、粗動ステージ７３の駆動時に、粗動ステージ７３と反対方向に、これらのカウンタマスを駆動することにより、粗動ステージの反力を相殺する。
【００４０】
また、粗動ステージ７３はウェハステージ定盤２３０上に構成されているが、このウェハステージ定盤２３０は床振動を遮断するための、ウェハステージダンパ２３２を介して床上に設置されている。
【００４１】
上記ステージは以下のような特徴を持っている。
（１）各微動ステージの駆動ストローク
計測側微動ステージ７２の駆動ストロークを露光側微動ステージ６２の駆動ストロークより大きくしている。これは、計測側微動ステージ７２はステージの外部からウェハチャックを搬入するため、比較的大きな搬入時の誤差量の補正駆動が必要なためである。また、一方で、露光側微動ステージ６２は、露光時にレチクルとウェハの同期を高精度に維持する必要があるため、高速応答性を達成するために駆動ストロークを比較的小さくしている。
（２）機械的共振周波数
計測側微動ステージ７２及び露光側微動ステージ６２のそれぞれの機械的共振周波数が同一にならないように（異なるように）手当てされている。これは、各微動ステージの位置決め時の相互干渉を回避するためである。
（３）制御パラメータのダイナミック制御
露光動作においては、露光側微動ステージ６２の制御ゲイン（パラメータ）を高めに、計測側微動ステージ７２の制御ゲインを低めに設定し、更に、露光動作の途中に実施するアライメント計測においては、露光側微動ステージ６２の制御ゲインを低めに、計測側微動ステージ７２の制御ゲインを高めに設定している。これは、露光動作時には、露光側微動ステージ６２はウェハとレチクルの高精度の同期制御が必要なためであり、アライメント計測時には計測側微動ステージ７２は、正確なウェハの位置情報が必要なためである。
【００４２】
なお、一方の微動ステージの制御ゲインを高めに設定し、他方の制御ゲインを低めに設定しているのは、露光時には計測側微動ステージ７２から露光側微動ステージ６２に、計測時には露光側微動ステージ６２から計測側微動ステージ７２に、不要な振動を発生させて伝えないためである。
（４）各微動ステージのバーミラーのキャリブレーション
露光側微動ステージ６２及び計測側微動ステージ７２は、その上部の稼動部を下部の固定部に対してロック状態に制御できるように構成されている。このロック状態において、粗動ステージ７３をＸＹ方向に駆動し、各微動ステージの位置をレーザ干渉計で計測することにより、各微動ステージの各Ｘ計測用バーミラーのＸ方向の各位置ごとの相対誤差と、各微動ステージの各Ｙ計測用バーミラーのＹ方向の各位置ごとの相対誤差の計測が可能になっている。これらの各バーミラー間の相対誤差は、計測部のステージ座標と露光部のステージ座標を厳密に一致させるために使用される。
（５）チャック搭載制約、
両方の微動ステージ上にチャックを搭載しているか、両方の微動ステージ上にチャックを搭載していない場合にのみ、粗動ステージ７３の駆動を行うようにしている。これは、粗動ステージ７３を高速且つ高精度に駆動するためには、粗動ステージの重量バランスを常に一定に保つことが必要だからである。
（６）ローディングプレート追尾機能
ローディングプレート１２０は、ウェハステージベースプレート２３２に固定されている。一方、粗動ステージ７３は、ウェハステージダンパ上のウェハステージ定盤２３０上にあるため、ローディングプレート１２０と各微動ステージ間でチャックを受け渡しする際には、これらを所定の位置関係にする必要がある。これを実現するために、粗動ステージ７３上にはローディングプレート位置センサ１９３が配置されており、チャックの受け渡し時には、各微動ステージを微小に駆動することにより、ローディングプレート１２０と微動ステージの上部の可動部とが所定の位置関係になるように構成されている。
［プリアライメントの構成、動作概要（図５）］
図５は本発明に係る実施形態の半導体露光装置のプリアライメント部の平面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【００４３】
図５に示すように、１０３は搬入ロードロック室、１９０は大気側ゲートバルブ、１９１はパージ側ゲートバルブ、３００はプリアライメント中のウェハ、３０１はプリアライメント投光部、３０２はプリアライメントセンサ、３０３はシートガラス（投光部側）、３０４はシートガラス（センサ側）、３０５はセンサ支持部、３０６はパージシール部、３０７は回転機構部、３０８はＺ駆動部、３０９はウェハ支持部である。
【００４４】
（動作概要）
搬入ロードロック室１０３内を乾燥空気に置換した後、大気側ゲートバルブ１９０を開放し、ウェハ３００を、前述のウェハハンド１０２によりウェハ支持部３０９に搬入する。この際、プリアライメント投光部３０１とプリアライメントセンサ３０２により、搬入されるウェハ３００の周辺エッジ位置を計測し、ウェハ支持部３０９のほぼ中央にウェハ３００の中心が一致するように、ウェハハンド１０２の伸縮及び回転動作によりウェハ３００の位置出しを行い、ウェハ支持部３０９上にウェハ３００を載置する。
【００４５】
大気側にある回転機構部３０７は、パージシール部３０６を通してウェハ３００を回転させ、この回転中にプリアライメントセンサ３０２は、ウェハの周辺エッジ位置の計測を行う。この計測によって、より精密なウェハエッジ位置情報とノッチ（またはオリフラ）の位置が計測できるため、回転機構部３０７はノッチが所定の方向を向くようにウェハを回転させる。
【００４６】
なお、このプリアライメント部１０４では、窒素パージ時間を最短にするために、搬入ロードロック室１０３の体積を最小にする必要がある。これの実現のために、プリアライメント投光部３０１とプリアライメントセンサ３０２を搬入ロードロック室１０３の外部に配置し、シートガラス（投光部側）３０３、シートガラス（センサ側）３０４を通して、検出光を搬入ロードロック室１０３の内部に入れるようにしている。
【００４７】
なお、ノッチを所定方向に回転させた後に残るＸＹ方向の外形誤差の扱いに関しては、［コースアライメントの概要］において後述する。
［コースアライメント部の構成、動作概要（図６）］
コースアライメント部の主な動作は以下の３つである。
（１）チャック上の基準マークとウェハ上のプリアライメントマークとが所定の相対位置関係になるように位置合わせを行う。また、この位置合わせ時の目標相対位置からのＸ，Ｙ，θ方向の各ずれ量を記憶する。
（２）コースアライメント部の基準位置に対して、チャック上の基準マークのθ方向を合わせる。また、ＸＹ方向については目標位置からのＸ、Ｙ方向の各ずれ量を記憶する。
（３）チャック上の基準マーク及びウェハ上の各位置の上面の高さ計測を行い、この時の計測結果を記憶する。
【００４８】
上述の機能は、本発明の半導体露光装置にとって非常に重要な機能である。なぜならば、後述する、露光側チャックと計測側チャックの各基準マークの同時計測、露光側の露光動作と並行して実施する計測側のフォーカス計測、露光側の露光動作の途中で露光を中断して実施する計測側のアライメント計測等は露光側、計測側のウェハ上のパターン位置が、かなり高い精度で所定の位置関係にあることが前提となっているからである。これらを実現するために必要な各種計測を行っているのが、ここで説明を行うコースアライメント部である。
【００４９】
以下に、コースアライメント部の構成について説明する。
【００５０】
図６は本発明に係る実施形態の半導体露光装置のコースアライメント部１１０の，平面図（ａ）、ウェハ搬入時の正面図（ｂ）、コースアライメント終了時の正面図（ｃ）、ウェハ搬出時の正面図（ｄ）である。
【００５１】
図６に示すように、１１０はコースアライメント部全体、１１１はコースアライメントスコープ、１１２はコースフォーカスセンサ部、１１３はＸ方向に移動可能なコースチャックステージ、４０１はコースアライメントスコープ１１１のチャック基準マーク計測用の対物レンズ、４０２はコースアライメントスコープ１１１のウェハ上のプリアライメントマーク検出用の対物レンズ、４０３はコースフォーカスセンサ部１１２のチャック基準プレート（後述）上面とウェハ上面の高さ計測用のファイバセンサ（５つ）、４０５はコースアライメント中のチャック、４０６はコースアライメント中のウェハ、４０７はチャック４０５を下から保持している微小量の上下及び回転駆動が可能なチャック支持部、４０８はＸ，Ｙ，θ方向に微小駆動可能で、Ｚ方向に動作可能なウェハ支持３本ピンである。
【００５２】
なお、このコースアライメント部１１０、搬入ハンド１０５、チャックハンド１２３、及びローディングプレート１２０はウェハステージベースプレート２３２に固定されており、以下に述べるコースアライメント動作等における振動がウェハステージ定盤２３０上の粗動ステージ７３等に直接伝わらないようになっている。
【００５３】
（動作概要）
図６において、ファイバセンサ４０３は、コースフォーカスセンサ部１１２の内部にほぼ等間隔に５個配置されている。最外部（最上部、最下部）のファイバセンサ２個は、チャック上面のチャック基準プレート（後述）の上面の高さ計測に用いられ、内側の３個は、チャック４０５上のウェハ４０６の上面の高さ計測に用いられる。このコースフォーカスセンサ部１１２の下をウェハ４０６が通過する際に、チャック上面のチャック基準プレート及びウェハ上面の高さの計測が行われ、この計測値は、このチャック４０５が粗動ステージ７３上の計測側微動ステージ７２に搭載された後に、Ｚ方向及びチルト方向への各補正駆動に使用され、粗動ステージ上での最終フォーカス計測の際に、ウェハ上面をフォーカス計測可能範囲に位置させるために使用される。
【００５４】
また、図６のコースアライメントスコープ１１１の対物レンズ（チャック基準マーク用）４０１は、コースアライメントスコープ１１１に固定されているものであり、チャック４０５上の左上、右上に配置されている、２個のチャック基準プレート上のチャック基準マーク（後述）の位置計測に使用する。
【００５５】
また、コースアライメントスコープ１１１の対物レンズ（ウェハマーク用）４０２は、矢印で示すように、Ｙ方向に駆動が可能なようになっており、装置のオペレータが指定した、ウェハ４０６上のプリアライメントマーク（図示せず）が観察可能なＹ方向の位置に移動して、プリアライメントマークの位置計測に使用される。なお、プリアライメントマークは、一般に、ウェハ上の２点に配置されているため、ウェハ４０６はこのマークの位置計測及び前述のチャック基準マークの計測のために、コースアライメントスコープ１１１の下で、４回一時停止し、プリアライメントマーク（２回）及びチャック基準マークの位置計測（２回）を行う。
【００５６】
なお、チャック４０５を搭載しているコースチャックステージ１１３は、その内部に矢印で示すように、Ｘ，Ｙ，θ方向に微小駆動可能で、かつ上下方向にも駆動可能なウェハ支持３本ピン４０８を持っており、前記チャック基準マークとプリアライメントマークの各計測の結果、チャック上の基準マークに対してウェハ上のプリアライメントマークが所定の相対位置になく、所定許容値以上離れていた場合には、このウェハ支持３本ピン４０８により、ウェハ４０６をチャック４０５から持ち上げ、所定の位置関係になるようにウェハ４０６をＸ，Ｙ，θ方向に微小補正駆動を行い、この後、ウェハ４０６をチャック４０５に戻すことにより、チャック上のチャック基準マークに対してウェハ上のプリアライメントマークが所定の相対位置関係になるようにしている。
【００５７】
また、前記２つのチャック基準マークの計測結果から求められるチャック基準マークのθ方向の誤差に対しては、コースチャックステージ１１３を微小回転することにより除去するようにしている。
【００５８】
以上の動作が完了後、再度、同様な動作を繰り返し、チャック上のチャック基準マークに対してウェハ上のプリアライメントマークが所定の相対位置になるように、また、チャック基準マークのθ方向の誤差を除去するようにしている。
【００５９】
なお、上記動作後に残留誤差として残る下記（１）及び（２）の２つの誤差の扱いに関しては、［コースアライメントの概要」において後述する。
（１）チャック基準マークに対するプリアライメントマークのＸ，Ｙ，θ方向の各残留誤差量
（２）コースアライメント部に対するチャック基準マークのＸ，Ｙ，θ方向の各残留誤差量
図６（ｂ）はウェハ搬入時の様子を示しており、コースチャックステージ１１３から、チャック４０５を通過して、ウェハ支持３本ピン４０８が上昇している。この上に、搬入ハンド１０５により、ウェハを載置する。ウェハ支持３本ピン４０８はコースチャックステージ１１３内に下降し、ウェハ４０６をチャック４０５上に渡す。その後、コースチャックステージ１１３は、左方に移動を開始する。ウェハ４０６が、コースフォーカスセンサ部１１２の下部にくると、ファイバセンサ４０３はチャック基準プレート上面とウェハ上面の各高さ計測を開始する。
【００６０】
上記計測と並行して、チャック基準プレート上のチャック基準マーク及びウェハ４０６上のプリアライメントマークが、コースアライメントスコープ１１１の下に位置すると、コースアライメントスコープ１１１は、これらのパタ−ンの画像情報を取り込み、チャック基準マーク及びウェハのプリアライメントマークの位置計測を行う。
【００６１】
なおこの際、ファイバセンサ４０３により、チャック基準プレート及びウェハ上面のプリアライメントマークの高さがわかっているので、コースチャックステージ１１３により、チャック４０５をＺ方向に駆動することにより、検出面が常に、コースアライメントスコープ１１１の計測像面位置にあるようにしている。
【００６２】
なお、この後の補正駆動に関しては上述した通りである。また、チャックの詳細に関しては後述するが、本実施形態の半導体露光装置で使用しているチャックは、コースチャックステージ１１３、計測側微動ステージ７２、露光側微動ステージ６２、チャックハンド１２３、ローディングプレート１２０に真空を用いた吸着固定を行う必要があるため、その裏面を平面構造としている。このため、長期的には搬送誤差の累積により、このチャックが複数の位置を移動する間に、装置の各部の所定位置からずれてしまう可能性がある。
【００６３】
この対策として、本実施形態の半導体露光装置では、上述の２箇所のステージ基準マーク位置計測結果により、チャックのＸ，Ｙ，θ方向の各位置ずれを検出して、Ｘ方向の誤差についてはチャックハンド１２３に移動させる際に、コースチャックステージ１１３のＸ方向の位置をずらすことにより、Ｙ方向の誤差についてはチャックハンド１２３に移動させる際に、チャックハンド１２３のＹ方向の位置をずらすことにより、θ方向誤差についてはチャック支持部４１２を回転させることにより、それぞれ除去するようにしている。
【００６４】
なお、全体的な説明については［コースアライメントの概要］において詳述する。
【００６５】
図６（ｃ）はコースアライメント部１１０での動作が完了し、コースアライメント部１１０からチャックハンド１２３にチャックを移動する時の様子を示す。図６（ｄ）は露光が完了したウェハを搬出する場合の様子を示す。
【００６６】
図６（ｃ），（ｄ）に示すように、搬出ハンド１３１がチャック４０５上のウェハ４０６をピックアップ可能なように、ウェハ搬入時と同様にコースチャックステージ１１３がウェハ支持３本ピン４０８により、ウェハ４０６を持ち上げる。なお、本図では示していないが、チャック４０５の搬出時には、搬出ハンド１３１は、チャック４０５の下部のチャック支持部４１２に、そのハンド部を挿入して、チャック４０５をコースチャックステージ１１３から搬出可能なようになっている。
［チャックの配管系構造の概要（図７及び図８）］
本実施形態の半導体露光装置で使用しているチャックの配管系構造等を以下に説明する。
【００６７】
本実施形態の半導体露光装置はチャックごと搬送する方式を採用しているため、チャック搬送中のウェハの位置を保持するために、チャック内部に独特の配管機構を採用している。
【００６８】
図７はチャックの配管系構造を示す平面図（ａ）、正面図（ｂ）及び側面図（ｃ）であり、図８はチャック上面の拡大図（ａ）及びチャックの微動ステージ上の支持部を含む断面図（ｂ）である。
【００６９】
図７に示すように、５００はチャック、５０１はコースアライメント部１１０においてコースチャックステージ１１３のウェハ支持３本ピン４０８が通るための３本ピン通過穴、５０２はチャックハンド１２３からのウェハＶａｃ．配管の接続部であるウェハＶａｃ．部、５０３はウェハＶａｃ．部５０２の入口部にあるウェハＶａｃ．弁、５０４はローディングプレート１２０からのウェハＶａｃ．配管の接続部であるウェハＶａｃ．部、５０５はウェハＶａｃ．部５０４の入口部にあるウェハＶａｃ．弁、５０６は露光側微動ステージ６２もしくは計測側微動ステージ７２からのウェハＶａｃ．配管の接続部であるウェハＶａｃ．部、５０７はウェハＶａｃ．部５０６の先に取り付けられたウェハＶａｃ．弁、５０８はチャック５００上にＶａｃ．（負圧）により吸引保持されたウェハである。
【００７０】
また、図８（ａ）において、６００はチャックの４隅に配置されたチャック基準プレートであり、この上面は、露光位置及び計測位置における高さの基準になるものであり、その内部には、後述するチャック基準マークが配置されている。
【００７１】
また，図８（ｂ）において、５１０はチャック上面のウェハ５０８下面領域内に配置されたチャックピン、５１１は２つの微動ステージの上部に配置されている微動ステージ可動部の上面に取り付けられた微動天板、５１２は微動天板５１１上面の、チャック５００下面領域内に配置された天板ピン、５２０はチャック上のウェハをＶａｃ．により吸着するための微動ウェハＶａｃ．、５２１はチャック５００を微動天板５１１に固定するための微動チャックＶａｃ．である。
【００７２】
（動作概略）
チャックは、コースチャックステージ１１３、チャックハンド１２３、ローディングプレート１２０、計測側微動ステージ７２、及び露光側微動ステージ６２上を、ウェハを保持したままで移動する必要がある。このため、複数の上記各ユニットからウェハ吸着用のＶａｃ．の供給が可能なようになっている。但し、上記各ユニット間でチャックを移動させる場合には、２つのユニットから同時にＶａｃ．の供給を受ける必要があり、この場合にＶａｃ．の供給系統を円滑に切り替えるために、本実施形態のチャックでは、複数のＶａｃ．入力部と、その内部にＶａｃ．弁を持っている。この弁により、特別な切り替え機構を持たなくても、Ｖａｃ．の供給系統の切り替えが可能となっている。
【００７３】
また、このチャックをＶａｃ．の吸着により固定する微動天板５１１は、チャック裏面にゴミ等が付着していた場合でも、その影響を最小限にするために、チャック上面と同様な天板ピン５１２が、その上面に配置されている。
［チャック交換機構の構成、動作概要（図９及び図１０）］
図９及び図１０に、本発明に係る実施形態のチャックの搬送方法の一例を示す。これらの図は、チャック５００が、チャックハンド１２３から、ローディングプレート１２０を経て、微動ステージ上の微動天板５１１に搭載される様子を説明したものである。
【００７４】
図９は、チャック搬入位置１２１における、チャックハンド１２３、ロ−ディングプレート１２０の様子を示した平面図（ａ）、チャックハンド１２３からローディングプレート１２０へのチャックの移動の様子を示した図（ｂ）である。図１０は、チャック搬入位置１２１における、ロ−ディングプレート１２０、微動天板５１１の様子を示した平面図（ａ）、ローディングプレート１２０から微動天板５１１へのチャックの移動の様子を示した図（ｂ）である。
【００７５】
ここで、５３０はローディングプレート１２０上で、チャックハンド１２３よりチャック５００を受け取り、保持するチャック支持部、５４０はローディングプレート１２０上のチャック支持部５３０上にチャック５００をＶａｃ．吸着保持するためのＶａｃ．を供給するチャックＶａｃ．部、５４１はチャックハンド１２３上にチャック５００をＶａｃ．吸着保持するためのＶａｃ．を供給するチャックＶａｃ．部である。
【００７６】
（動作概略）
以下に、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）を用い、チャックハンド１２３からローディングプレート１２０を経由して微動天板５１１上にチャックを移動させる動作について説明する。
（１）チャックハンド上
チャック５００がチャックハンド１２３上にある状態を【１．チャックハンド上】に示す。
【００７７】
この状態では、チャックハンド１２３上にチャック５００が搭載されており、チャック５００は、チャックハンド１２３上に、チャックＶａｃ．部５４１において、Ｖａｃ．により吸着されており、その位置が固定されている。
【００７８】
また、ウェハ５０８は、チャック５００上に、チャックＶａｃ．部５０２からＶａｃ．の供給を受けてＶａｃ．により吸着されており、その位置が固定されている。
【００７９】
この状態では、ローディングプレート１２０上のチャック支持部５３０はチャック５００とは接触していない。
（２）ローディングプレート上
チャック５００がローディングプレート１２０上にある状態を【２．ローディングプレート上】に示す。
【００８０】
この状態は、上述の【１．チャックハンド上】で示す状態において、ローディングプレート１２０上のチャック支持部５３０に配置されている、ウェハＶａｃ．部５０４及びチャックＶａｃ．部５４０をＶａｃ．状態として、チャックハンド１２３を下降させて、所定位置まで下がった状態で、チャックハンド１２３側のチャックＶａｃ．部５４１、ウェハＶａｃ．部５０２のＶａｃ．状態を大気状態に切り替え、さらにチャックハンド１２３を下降させることにより実現している。
【００８１】
なお、チャックハンド１２３のチャック保持部は上下方向のフリクション機構（図示せず）を有しており、上記動作において、チャックハンド１２３、チャック支持部５３０に所定値以上の荷重がかからないようにしている。
（３）微動ステージ上方
チャック５００がローディングプレート１２０上に固定されると、ローディングプレート１２０は粗動ステージ７３の外部位置より粗動ステージの上部に移動する。
【００８２】
この状態になった後、粗動ステージ７３はその上に搭載されている計測側微動ステージ７２の上部の可動部をＤＯＷＮ状態とし、ローディングプレート１２０にはまり込むような位置に移動する。この時の様子を【３．微動ステージ上方】に示す。
【００８３】
なお、この状態では、【２．ローディングプレート上】と同様に、チャック５はローディングプレート１２０上のチャック支持部５３０上にチャックＶａｃ．部５４０により保持されており、ウェハ５０８はローディングプレート１２０上のチャック支持部５３０上のウェハＶａｃ．部５０４によりチャック上にＶａｃ．吸着保持されている。
（４）微動ステージ天板上
チャック５００が微動天板５１１上に移動した状態を【４．微動ステージ天板上】に示す。
【００８４】
この状態は上述の【３．微動ステージ上方】で示す状態において、微動天板５１１側の微動ウェハＶａｃ．５２０、微動チャックＶａｃ．５２１をＶａｃ．状態として、微動天板５１１を上昇させ、所定位置まで上昇した状態で、ローディングプレート１２０側のチャックＶａｃ．部５４０、ウェハＶａｃ．部５０４のＶａｃ．状態を大気状態に切り替え、さらに微動天板５１１を上昇させることにより実現している。
［ウェハ、チャックの搬送動作（図１１）］
上記までは各部の動作を説明してきたが、次に、これらを連結した装置全体によるウェハ及びチャックの搬送動作について図１１を用いて説明する。なお、図中の各番号は時間的な順番を示し、以下の（番号）の説明に対応している。また、細い矢印はウェハの動きを、太い矢印はチャックの動きをそれぞれ示している。
（１）外部装置（コータ・ディベロッパ等）よりローディング位置１０１にウェハを搬入する。
【００８５】
この位置には、温調機能（図示せず）も配置されているため、ウェハが所定温度になるまで待機させる。
（２）ウェハハンド１０２により、ウェハをローディング位置１０１から搬入ロードロック室１０３内のプリアライメント部に搬入する。
【００８６】
この際、プリアライメントセンサ３０２による、概略の位置合わせをウェハハンド１０２により実施。窒素パージを開始すると同時に、ウェハを回転させ、ウェハのエッジ位置計測を行い、この結果から、ノッチもしくはオリフラを所定回転方向に設定し、かつＸＹ方向の誤差量を算出する。
（３）搬入ハンド１０５により、ウェハをプリアライメント部１０４からコースアライメント部１１０のコースチャックステージ１１３上のチャック上に移動する。この際、上記（２）で算出したＸＹ方向の誤差量は、Ｙ方向誤差に関しては搬入ハンドのピックアップ位置の補正により、Ｘ方向誤差に関してはコースチャックステージ１１３のウェハ搭載時のＸ位置により補正を行う。なお、ここ以降の動作はチャック搬送となる。
（４）コースアライメント部１１０では、コースチャックステージ１１３がコースフォーカスセンサ部１１２及びコースアライメントスコープ１１１の下を通過する際に、ウェハ全面の高さ計測を、チャックの基準プレートを基準に行い、かつチャックの基準プレート上のチャック基準マークと、ウェハ内のプリアライメントマークの位置検出を行い、チャック基準マークに対するウェハ上のプリアライメントマークが所定の相対位置になるように、ウェハ支持３本ピン４０８による補正駆動を行う。また、チャック基準マークのθ方向の誤差もここで補正駆動を行う。
（５）上記コースアライメント動作が終了すると、コースチャックステージ１１３はチャックハンド１２３の受け渡し位置に移動する。
（６）チャックハンド１２３は、コースチャックステージ１１３上のチャックを、その上にウェハを保持したままの状態で、ローディングプレート１２０上のチャック搬入位置１２１に移動させる。この際、上記（４）で計測したチャック基準マークのＸＹ方向の誤差量は、Ｘ方向誤差に関しては上記受け渡し動作時に、コースチャックステージ１１３の位置をＸ方向に補正駆動することにより、Ｙ方向誤差に関しては上記受け渡し動作時に、チャックハンド１２３の位置をＹ方向に補正駆動することによりそれぞれ除去するようにしている。
（７）ローディングプレート１２０は、粗動ステージ７３側（装置中心側）に移動し、この位置で、チャックをローディングプレート１２０から、計測側微動ステージ７２上の微動天板５１１上に移動させる。この移動が完了すると、ローディングプレート１２０は粗動ステージ７３の外部に退避する。この後、計測側微動ステージ７２はフォーカス／アライメント計測動作に入るが、この詳細については後述する。
（８）上記計測動作が完了すると、ローディングプレート１２０は再度、粗動ステージ７３側に移動し、粗動ステージ７３はこのローディングプレート１２０に、再度チャックを一時的に戻す。
（９）粗動ステージ７３はチャックをローディングプレート１２０に渡して、空になった状態で手前方向に移動し、ここで、ローディングプレート１２０から、再度、チャックを受け取る動作を行う。この動作により、計測が完了したチャックは、計測側微動ステージ７２から、露光側微動ステージ６２上に移動することになる。なお、この動作後、ローディングプレート１２０は再度、外側に退避する。露光側の微動ステージに移動したチャックは、露光動作に入る。
（１０）露光動作が終了すると、再度、ローディングプレート１２０は粗動ステージ側７３に移動し、露光が終了したチャックは、このローディングプレート１２０上のチャック搬出位置１２２に移動する。
（１１）ローディングプレート１２０に移動したチャックは、ローディングプレート１２０が外側に移動することにより、粗動ステージ７３上から退避する。
（１２）粗動ステージ７３上から退避したチャックは、チャックハンド１２３により、コースアライメント部１１０のコースチャックステージ１１３に戻される。
（１３）コースチャックステージ１１３は、ウェハ搬出位置に移動し、この位置で、ウェハ支持３本ピン４０８を上昇させて、ウェハをチャックから持ち上げる。
（１４）このウェハは、搬出ロードロック室１３０内の搬出ハンド１３１により、搬出ロードロック室内に回収される。この搬出ロードロック室１３０はウェハを回収すると、搬出ロードロック室１３０内の雰囲気を窒素から乾燥空気に置換し、その後、中心部の搬出Ｚ部１３２により上昇する。
（１５）ウェハハンド１０２は上記ウェハを搬出Ｚ部１３２より取り出し、ローディング位置１０１に移動する。
（１６）上記（１４）、（１５）の動作と並行して、ウェハが搬出ハンド１３１により取り去られ、空になったチャックは、再度、コースアライメント部のウェハ搬入位置に移動し、次のウェハの搬入に備える。
（１７）ローディング位置１０１に戻されたウェハは外部装置により回収される。
【００８７】
以上、ウェハ及びチャックの動作を、主に搬送動作の側面から順番に説明したが、実際の露光装置内の各部は並列に動作している。この並列動作に着目した説明は、アライメント計測及び露光時等のステージ部の動作説明後に行う。
［コースアライメントの概要（図１２）］
本実施形態では、前述のように１つの粗動ステージ上に２つの微動ステージを配置し、露光側チャックと計測側チャックの基準マークの同時計測、露光側の露光動作と並行して実施する計測側のフォーカス計測、露光側の露光動作の途中で、露光を中断して実施する計測側のアライメント計測等を行うものであるが、これらを粗動ステージ上で実現するためには、粗動ステージ上で、以下の３つの条件を成立させることが必要である。
（１）露光側微動ステージ上のウェハの所定パターンと、計測側微動ステージ上のウェハの所定パターンとが所定の相対位置関係にあること。
（２）露光側微動ステージ上のチャック基準マークと、計測側微動ステージ上のチャック基準マークとが所定の相対位置関係にあること。
（３）計測側微動ステージ上のウェハの概略的な高さ計測が完了しており、このウェハの全体の傾き補正（グローバルチルト補正）が可能なこと。
【００８８】
本実施形態の半導体露光装置は、上記３条件を満足させるために、以下のコースアライメント及びコースフォーカス計測を行っている。
【００８９】
なお、一部前述の内容と重複する部分はあるが、ここでコースの計測系を纏めておく。
【００９０】
また、以下の説明おいては、コースアライメントに関する実施位置としての補正駆動位置と、コースフォーカス計測に関する実施位置としての計測位置とを図１２に（番号）にて示す。
【００９１】
（ウェハのコースアライメント）
ウェハのコースアライメントは以下の３ステップから成り立っており、一部、コースアライメント部以外でも、その動作を行っている。
（１）プリアライメント部でのアライメント
プリアライメント部１０４にウェハを搬入する際に、ウェハ中心を、ほぼ、プリアライメント部１０４のウェハ支持部３０９の中心に位置させる。この後、ノッチ（またはオリフラ）位置検出を行い、このノッチを所定方向になるようにウェハを回転させる。
（２）コースアライメント部のウェハ搬入位置でのアライメント
ノッチを所定方向に回転させた後に残るＸＹ方向の外形誤差に関しては、コースアライメント部のウェハの搬入位置において、Ｙ方向に関しては搬入時の搬入ハンド１０５のＹ方向の位置補正により、Ｘ方向に関しては搬入時のコースチャックステージ１１３のＸ方向の位置補正によりそれぞれ除去し、外形計測の結果から、チャックの基準マークに対してウェハ内のプリアライメントマーク位置が所定位置になるように期待される位置にウェハの搬入を行う。
（３）コースアライメント部でのプリアライメント
上記外形計測の結果のみでは、チャックの基準マークに対して、ウェハ内のプリアライメントマークを所定の位置関係にすることは困難なため、コースアライメント部において、ウェハ内のプリアライメントマークの位置計測を行い、必要があれば、ウェハ支持３本ピン４０８により、ウェハを持ち上げ、チャック基準マークに対する位置出しを実行し、再度、プリアライメントマーク位置の計測を行い、これが所定許容値以下になるようにする。
【００９２】
なお、上記動作は、下記（５）に示す、基準マーク計測及びチャックのθ方向誤差の補正駆動と同時に行うようにしている。
【００９３】
ここで、残った所定の相対位置からのＸ，Ｙ，θ方向の各残留誤差量に関しては、後述する計測側微動ステージ上のファイインアライメント計測時に、露光側微動ステージ上のウェハとそのパターン位置が所定の相対位置関係になるように、計測側微動ステージにこのチャックを搭載後に補正駆動を行うようにしている。
【００９４】
（チャックのコースアライメント）
チャックのコースアライメントは以下の２ステップから成り立っている。
（４）空チャックでの基準マーク計測
ウェハ搬出位置において、搬出ハンド１３１によりウェハを搬出され、空になったチャックは、コースアライメント部１１０のコースアライメントスコープ１１１により、そのチャック基準マークの位置計測を行い、次のウェハの搬入前に、その位置ずれ量を求めている。この位置ずれ量の内、θ方向に関しては、コースチャックステージ上のチャックを回転することにより、ＸＹ方向に関しては、前述のウェハ搬入時の搬入ハンドのＹ方向の位置、コースチャックステージのＸ方向の位置の各補正時に同時に実施して、この成分の除去を行い、ウェハ搬入後の補正量を小さくするようにしている。
（５）ウェハ搬入後の基準マーク計測
上記（３）のウェハのプリアライメント時に、同時にチャックの基準マークの位置計測を行っており、チャックの位置ずれ量を求めるようにしている。この位置ずれ量の内、θ方向誤差に対しては、コースチャックステージ１１３を微小回転することにより除去するようにしている。また、Ｘ、Ｙ方向の各残留誤差量に関しては、ローディングプレート１２０上のチャック搬入位置１２１への搬入時にチャックハンド１２３のＹ方向の位置補正、コースチャックステージ１１３のＸ方向の位置補正により、このチャックの基準マークがチャック搬入位置１２１上の所定位置に位置するようにしている。
【００９５】
なお、上記コースチャックステージ１１３を微小回転しても残るθ方向の残留誤差量については、計測側微動ステージ７２にチャックを搬入する際に、この残留誤差量分、計測側微動ステージ７２を逆方向に回転させておき、チャック搬入後に元の位置に戻すことにより、計測側微動ステージ７２への搬入後のそのθ方向の残留誤差量がより小さくなるようにしている。
【００９６】
（ウェハのコースフォーカス計測）
ウェハのコースフォーカス計測は以下の通りである。
（６）前述の［コースアライメント部の構成、動作概要］で説明したように、コースアライメント部１１０にて、ウェハ上面のＸＹ方向の各位置における高さ計測を実施している。この高さの計測値と、後述するチャック基準平面から、チャック基準平面を基準とするウェハの平均的なフォーカス面（グローバルフォーカス面）を算出し、このウェハを計測側微動ステージ７２上に搬入後に、計測部のアライメントスコープ５の計測像面、フォーカス計測部６の計測高さに、このグローバルフォーカス面が一致するように、計測側微動ステージの高さ、及びチルト方向を駆動するようにしている。このことにより、フォーカス計測部の計測レンジを狭くすることが可能になり、フォーカス計測精度の向上が達成できる上、計測後の補正駆動量を最小にすることが可能となり、駆動誤差も最小に抑えることが可能となっている。また、アライメント計測においても、ウェハの移動に伴うフォーカスずれを最小に抑えることが可能になり、アライメント精度の向上が可能となっている。
【００９７】
なお、この高さ計測値は、前述のウェハのプリアライメントの計測時にアライメントスコープの計測像面にウェハ上面を位置させるためにも使用されている
（チャックのコースフォーカス計測）
チャックのコースフォーカス計測は以下の通りである。
（７）［コースアライメント部の構成、動作概要］で説明したように、コースアライメント部１１０にて、チャック周囲の４箇所のチャック基準プレート６００上面の高さ方向の計測を実施している。計測側微動ステージに、このチャックを搬入後には、粗動ステージの計測部において、３箇所以上のチャック基準プレートの高さ計測を実施して、チャックの基準平面を求め、この基準平面位置を基準として、前記、ウェハのグローバルフォーカス面の算出、及び位置出しを行っている。
【００９８】
なお、この高さ計測値は、前述の基準マークの計測時にアライメントスコープの計測像面に基準マーク上面を位置させるためにも使用されている。
［チャック基準マークの概要（図１３）］
図１３にチャック基準マークを示す。
【００９９】
図１３において、５００はチャック、６００はチャック５００の４隅の所定位置に配置されているチャック基準プレート、６０１はチャック基準プレートの高さを計測する静電容量センサーの計測エリア、６０２はチャック基準プレート上に配置されているチャック基準マークである。
【０１００】
本実施形態の露光装置では、図１３に示すように、チャック５００の４隅にチャック基準プレートを配置している。このチャック基準プレートの材質は石英であり、この表面には静電容量センサの計測エリア６０１が配置されている。計測エリア６０１は導電性のパターンであり、静電容量センサにて、高精度且つ高安定な計測が可能なように露光装置内の接地位置に接続されている。この計測エリアの上面位置はチャックの高さの基準になる面であり、露光位置においては、投影系の下面、計測位置においては、計測部のアライメントスコープの下面に取り付けられている複数の静電容量センサにより、その高さが計測されるようになっている。
［露光、フォーカス／アライメントの動作概要（図１４）］
本実施形態の露光装置では、１つの粗動ステージ上に搭載された２つの微動ステージ上で、露光動作と計測動作とを並行に実施することが特徴点の一つとなっている。
【０１０１】
以下に、この粗動ステージ上での動作を説明する。
【０１０２】
図１４はフォーカス／アライメントの動作概要、図１５はチャック基準マーク計測の動作概要、図１６（ａ）は露光側のチャック基準マークのフォーカス計測領域、図１６（ｂ）は計測側のチャック基準マークのフォーカス計測領域を示す。
【０１０３】
図１４において、６０は露光側チャック６１上の露光側ウェハ、７０は計測側チャック７１上の計測側ウェハ、６１０はアライメント計測を行う必要があるアライメントショット、６１１はアライメントショット６１０の近くに配置されているファインアライメント計測用のアライメントマーク、６２０は露光側ウェハ６０の露光経路、６３０は計測側ウェハ７０の計測経路、また、図１５において、６５０はレチクル及びチャック基準マークを同時に計測可能なアライメントスコープ、６５１はアライメントスコープ６５０の対物レンズ、６５２はアライメントスコープ６５０の低倍率計測用エクスパンダ、６５３はアライメントスコープ６５０の低倍率計測用ＣＣＤカメラ、６５４はアライメントスコープ６５０の高倍率計測用ＣＣＤカメラ、５はオフアクシスの位置に配置したアライメントスコープ、６６０はアライメントスコープ５の対物レンズ、６６１はアライメントスコープ５の低倍率計測用エクスパンダ、６６２はアライメントスコープ５の低倍率計測用ＣＣＤカメラ、６６３はアライメントスコープ５の高倍率計測用ＣＣＤカメラ、６７１〜６７４は露光位置でチャック基準プレートの上面位置を計測するために投影系４の像面周辺に配置された小型の静電容量センサ、６７５〜６７８は計測位置でチャック基準プレートの上面位置を計測するために、アライメントスコープ５の計測位置周辺に上記静電容量センサ６７１〜６７４と同じ位置関係で配置された小型の静電容量センサである。
【０１０４】
なお、上記アライメントスコープ６５０の計測像面は、上記静電容量センサ６７１〜６７４の計測範囲のほぼ中央に位置するようにしている。また、上記アライメントスコープ５の計測像面も、上記静電容量センサ６７５〜６７８の計測範囲のほぼ中央に位置するようにしている。
【０１０５】
また、図１６（ａ）において、６８０は露光領域の大きさを示す露光領域サイズ、６８１〜６８４は露光位置の投影系４の下面に配置された静電容量センサＳ１〜静電容量センサＳ４の各計測点である。
【０１０６】
また、図１６（ｂ）において、６８５〜６８８は、計測位置のアライメントスコープ５の下面に配置された静電容量センサＳ５〜Ｓ８の各計測点である。また、６９１〜６９５は、計測位置のアライメントスコープ５の下面に配置されたフォーカスセンサＲ１〜Ｒ５の各計測点である。
【０１０７】
なお、図１５では、フォーカス検出系６，７は１つのみしか図示していないが、実際には、この紙面と垂直方向に５個の検出系が配置されており、これらの検出系の検出位置が上記フォーカスセンサＲ１〜Ｒ５の各計測点６９１〜６９５である。
【０１０８】
（動作概要）
（１）計測位置での最初の基準マーク計測
本実施形態の半導体露光装置では、粗動ステージ７３上の計測側微動ステージ７２上に、計測側チャック７１が搭載されると、粗動ステージ７３のＸＹ方向への駆動により、露光側チャック６１上のチャック基準プレート６００の中の右上位置のチャック基準プレート上のチャック基準マーク６０２と、計測側チャック７１上のチャック基準プレート６００の中の右上位置のチャック基準プレート上のチャック基準マーク６０２とが、それぞれ、同時に、アライメントスコープ６５０及び、アライメントスコープ５の計測エリア内に入るようにする。
【０１０９】
なお、この時、計測側チャック７１の４隅の基準プレートの高さは、前述のコースアライメント部での４隅の基準プレートの計測結果より、基準プレート基準の基準平面が算出されており、この基準平面が、アライメントスコープ５の計測像面に一致するように、計測側微動ステージ７２により計測側チャック７１の高さと傾きを、上記基準マークの位置計測前に駆動しておく。
【０１１０】
また、この時、露光側チャック６１の基準プレートの高さは、このチャックが計測側微動ステージ７２上にあった時に、静電容量センサＳ５〜Ｓ８により、より精密にその高さの計測が完了しているので、この計測結果から、基準プレート上面が、アライメントスコープ６５０の計測像面に一致するように、露光側微動ステージ６２により、露光側チャック６１の高さと傾きを、上記基準マークの位置計測の前に駆動しておく。
【０１１１】
以上の動作により、各アライメントスコープの計測像面に、各基準プレートの観察面が位置することになる。
【０１１２】
この後、計測位置では、アライメントスコープ５の計測像面の周辺に配置されている静電容量センサＳ５〜Ｓ８により、基準プレートの精密高さ計測を実施し、さらに、基準プレート上面がアライメントスコープ５の計測像面に正確に一致するように、計測側微動ステージの高さ方向の補正駆動を実施し、この後、アライメントスコープ５による基準マークの精密計測を実施する。
【０１１３】
また、露光位置でも、上記動作と並行して、アライメントスコープ６５０の計測像面の周辺に配置されている静電容量センサＳ１〜Ｓ４により、基準プレートの精密高さ計測を実施し、さらに、基準プレート上面がアライメントスコープ６５０の計測像面に正確に一致するように、露光側微動ステージの高さ方向の補正駆動を実施し、この後、アライメントスコープ６５０による基準マークの精密計測を実施する。
【０１１４】
なお、この時、アライメントスコープ５、及び、アライメントスコープ６５０は高倍率計測用ＣＣＤカメラ６６３、６５４からの入力画像を用いて、位置計測を行うが、この時、同時に、低倍率計測側ＣＣＤカメラ６６２、６５３による計測も行っており、もし、基準マークが高倍での計測範囲外であった場合には、粗動ステージ７３と露光側微動ステージ６２、もしくは計測側微動ステージ７２、を駆動して、各基準マークが高倍率計測範囲に入るようにしている。
（２）計測位置での２回目の基準マーク計測
露光側チャック６１上のチャック基準プレート６００の中の右下位置のチャック基準プレート上のチャック基準マーク６０２と、計測側チャック７１上のチャック基準プレート６００の中の右下位置のチャック基準プレート上のチャック基準マーク６０２とが、それぞれ、同時に、アライメントスコープ６５０及びアライメントスコープ５の計測領域内に入るように粗動ステージを駆動し、上記（１）と同様な計測を行う。
（３）計測位置での３回目の基準マーク計測
露光側チャック６１上のチャック基準プレート６００のなかの左下位置のチャック基準プレート上のチャック基準マーク６０２と、計測側チャック７１上のチャック基準プレート６００の中の左下位置のチャック基準プレート上のチャック基準マーク６０２とが、それぞれ、同時に、アライメントスコープ６５０及びアライメントスコープ５の計測領域内に入るように粗動ステージを駆動し、上記（１）及び（２）と同様な計測を行う。
【０１１５】
以上の動作後、計測位置においては、計測側チャック７１のチャック基準マーク６０２の精密なＸＹ方向の位置と、この基準マーク基準の基準平面とを算出し、露光位置においては、露光側チャック６１のチャック基準マーク６０２の精密なＸＹ方向の位置と、この基準マーク基準の基準平面の算出とを行う。
（４）露光、フォーカス計測
以上の動作により、計測側チャック７１、露光側チャック６１の各チャック基準マークの精密な位置計測が完了したので、図１４の露光経路６２０で示すように、粗動ステージの動作により、露光側チャック６１は露光動作を開始する。
【０１１６】
なお、この露光動作においては、事前の計測部におけるフォーカス計測及びアライメント計測の結果を用いて、各種補正動作を実行するようにしているが、この内容に関しては、計測部のチャックが露光部に移動したところで説明を行う。
【０１１７】
上記露光側チャック６１の露光動作と並行して、計測側では、露光側チャック６１上のウェハの露光ショットと同じ位置にある、計測側チャック７１上のウェハの計測ショットのフォーカス計測を実施する。なお、この時、計測側チャック７１上のウェハの高さは、前述のコースフォーカスセンサ部での計測結果より事前に求められているので、このウェハのグローバルフォーカス面を算出し、このグローバルフォーカス面が、フォーカス検出系７の計測位置に一致するように、計測側微動ステージ７２により、計測側チャック７１の高さと傾きを、上記フォーカス計測の前に駆動しておく。このことにより、ウェハ全面の高精度フォーカス計測が可能になっている。
【０１１８】
また、上記フォーカス計測に入る前に、計測側チャック７１上のウェハの特定パターン位置と、露光側チャック６１上のウェハの特定パターン位置とが所定の位置関係になるように計測側微動ステージ７２の駆動を行っておく。
【０１１９】
この動作は、ウェハ上のフォーカス計測点を常に一定位置にして、高精度のフォーカス計測を達成するために必要なものであり、また、この動作は、後述する露光途中に行うアライメント計測時にアライメントスコープ５の高倍率計測において、アライメントマーク６１１を計測領域内に位置させ、精密な位置計測を行うためにも必要なものである。
【０１２０】
なお、この動作は、前述のコースアライメント部１１０において事前に計測したチャック基準マークとウェハ内のプリアライメントマークの各位置の計測結果と、上記（１）〜（３）のチャック基準マーク位置の計測結果から、計測側微動ステージ７２の駆動目標位置を算出して行う。
（５）露光、アライメント計測
以上のように、露光側チャック６１上のウェハに対しては露光が、計測側チャック７１上のウェハに対してはフォーカス計測が並行して進行するが、フォーカス計測がアライメントショット６１０の近傍にきた場合には、スキャン露光動作を途中で一旦停止し、このアライメントショット６１０のアライメントマーク６１１の精密位置計測を、アライメントスコープ５の高倍率計測により実施する。
【０１２１】
なお、上記、アライメント計測のため、粗動ステージ７３を一旦停止するが、本実施形態の半導体露光装置は、図１４に示すような、計測経路６３０をたどるため、もともと、Ｙ方向の移動に関しては、折り返し動作のため、一旦停止する必要があった。
【０１２２】
本実施形態の半導体露光装置では、このＹ方向での一旦停止動作時にＸ方向も一旦停止し、計測側チャック７１上のウェハの精密位置計測を行うものであり、アライメント計測動作に必要な時間を最短にすることが可能なようになっている。
【０１２３】
なお、図１４では、フォーカス計測が未完了な計測ショットでアライメント計測を実施しているが、フォーカス計測が完了した計測ショットが露光動作中に計測位置近傍にきた場合に、同様な動作をするようにしてもよい。
【０１２４】
この場合、グローバルフォーカス面のみのフォーカス合わせではなく、各ショット毎のフォーカス計測データを用いることにより、アライメントショットに対する、より正確なフォーカス合わせが可能となり、より精密なアライメント計測が可能となる。
（６）最後の基準マーク計測
露光側チャック６１上のウェハの露光と、計測側チャック７１上のウェハのフォーカス計測及びアライメント計測が完了すると、粗動ステージの動作により、露光側チャック６１上のチャック基準マークと、計測側チャック７１上のチャック基準マークとをアライメントスコープ６５０及びアライメントスコープ５の下に移動し、各アライメントスコープの高倍率計測により、前記露光動作並びに計測動作中に各チャックが位置ずれを発生していなかったかの確認動作を実行する。もし、この計測結果で許容所定量以上のずれ量が検出された場合には、各チャックをローディングプレート１２０に回収した状態で、各微動天板より、クリーニング用の窒素を噴出してクリーニングを行う。
【０１２５】
なお、この位置ずれ量が、許容所定量に近づいた場合にはワーニング発生、上記クリーニングでも回復不可能な量の場合にはエラー停止を行うようにしている。
（７）計測用微動ステージから露光用微動ステージへの移動
計測位置における全ての計測が終了すると、粗動ステージは右奥位置に移動する。この後、ローディングプレート１２０は粗動ステージ側（右側）に移動し、このローディングプレートは粗動ステージの右半分の上部に位置するようになる。この後、粗動ステージ７３上の２つの微動ステージを通常高さのまま、左奥位置に移動させ、ローディングプレート１２０にはまり込んだ状態にさせる。
【０１２６】
この位置で、各微動ステージは各チャックのＶａｃ．をＯＦＦ状態にして、下降することにより、各チャックをローディングプレート１２０上に移動させる。この後、粗動ステージ７３を左手前位置に移動させ、この位置で、各微動ステージを上昇させることにより、露光が完了したウェハを保持しているチャックの搬出と、計測が完了したウェハを保持しているチャックの、計測側微動ステージ７２上から露光側微動ステージ６２上への移動と次に計測すべきウェハを保持しているチャックの計測側微動ステージ７２上への搬入動作とを行うようにしている。
【０１２７】
この詳細に関しては、次の［ウェハステージ部の動作概要（図１７〜図２０）］で説明する。
（８）露光位置での最初の基準マーク計測
上記「（１）計測位置での最初の基準マーク計測」において、露光位置側の説明で述べた内容を実施する。
（９）露光位置での２回目の基準マーク計測
上記「（２）計測位置での２回目の基準マーク計測」において、露光位置側の説明で述べた内容を実施する。
（１０）露光位置での３回目の基準マーク計測
上記「（３）計測位置での３回目の基準マーク計測」において、露光位置側の説明で述べた内容を実施する。
（１１）露光
上記「（４）露光、フォーカス計測」において説明を省略した、露光時における各種補正動作について以下に説明を行う。
【０１２８】
上記（１）〜（５）での計測結果より、この露光すべきウェハの、チャック基準プレート６００の基準平面を基準とした、フォーカス検出系７によるウェハ上の各ＸＹ位置毎の上面位置と、チャック基準マークを基準とした、ウェハ上のアライメントショットの各アライメントマークの位置が求まっている。
【０１２９】
上記では、ウェハ上のＸＹ方向の各位置ごとの上面位置は、ＸＹ方向の各位置が露光位置にきた場合に、露光側微動ステージ６２により駆動が行われ、この各上面位置が投影系４の露光像面と正確に一致するようにしている。
【０１３０】
また、各アライメントマーク位置の計測結果は、計測後に、Ｘ，Ｙ，θ方向のウェハ位置誤差、ウェハ倍率誤差、ＸＹ配列直行度誤差等に分解され、露光時の粗動ステージ７３、露光側微動ステージ６２の位置、並びにレチクル、ウェハの走査速度、及び投影系の倍率補正等により補正をするようにしている。
［ウェハステージ部の動作概要（図１７〜図２０）］
本実施形態の半導体露光装置は、露光動作と計測動作が、１つの粗動ステージ上で並行して実施されるているが、ここでは、この並行動作の詳細説明を以下に行う。
【０１３１】
図１７〜図１９はウェハステージの動作概要を示す図であり、これら図では、空チャックはＡ，Ｂで、各ウェハを搭載したチャックには、ウェハの番号が記載されている。
【０１３２】
なお、ウェハＮｏ．１を保持しているチャックはチャックＮｏ．１というように、表現するものとする。また、図２０は、図１７〜図１９の動作フローであり、○で示す処理番号は、図１７〜図１９に示す処理番号と同一なことを表している。
【０１３３】
（動作概要）
本実施形態の半導体露光装置のウェハの処理開始から終了までのシーケンスはＮ枚のウェハ処理の場合、大きく以下の６ブロックに分けられる。
（１）１枚目の計測
（２）（２枚目の計測）＆（１枚目の露光）
（３）（３枚目〜Ｎ−１枚目の計測）＆（２枚目〜Ｎ−２枚目の露光）
（４）（Ｎ枚目の計測）＆（Ｎ−１枚目の露光）
（５）Ｎ枚目の露光
（６）終了処理
以下にこれら各ブロックの詳細について説明する。
（１）１枚目の計測
Ｎｏ．１：１枚目、ローディングプレート上へ移動
本実施形態の半導体露光装置は、その内部に３枚のチャックを持っており、初期状態においては、各チャックは以下の各位置に待機をしている。
＊コースアライメント部１１０上のウェハ搬入位置
＊露光側微動ステージ６２上
＊計測側微動ステージ７２上
１枚目のウェハはコースアライメント部１１０におけるコースアライメントが完了すると、図示したように、ローディングプレート１２０上のチャック搬入位置１２１上にチャックハンド１２３により搬入される。なお、チャックハンド１２３は、この後、最奥位置にて待機状態となる。
【０１３４】
Ｎｏ．２：ローディングプレート挿入
ローディングプレート１２０を粗動ステージ７３側に挿入し、この後、露光側微動ステージ６２、計測側微動ステージ７２はＵＰ状態のまま、粗動ステージを搬出位置（左奥）に移動し、各微動ステージをＤＯＷＮ状態とすることにより、空チャックＡ、空チャックＢをローディングプレート１２０上に移動させる。
【０１３５】
Ｎｏ．３：粗動ステージ、搬入位置へ移動
空チャックＡ、空チャックＢをローディングプレート１２０に渡した後、粗動ステージ７３を搬出位置（左奥）から搬入位置（左前）に移動する。この位置で、露光側微動ステージ６２、計測側微動ステージ７２をＵＰ状態として、露光側微動ステージ６２には、空チャックＢ、計測側微動ステージ７２には、１枚目の処理ウェハを搭載したチャックＮｏ．１を連結状態とする。
【０１３６】
Ｎｏ．４：ローディングプレート退避
ローディングプレート１２０を粗動ステージ７３の外部に退避させ、空チャックＢ、チャックＮｏ１の粗動ステージ７３への移動は完了状態となる。ローディングプレート１２０上の、空チャックＡはチャックハンド１２３により、コースアライメント部１１０に搬出する。
【０１３７】
Ｎｏ．５：基準マーク計測（計測側）
計測側の静電容量センサＳ５〜Ｓ８にて、チャックＮｏ．１上のチャック基準プレートの上面計測を実施する。この時、同時に、フォーカス検出系７でのフォーカス計測も実施し、静電容量センサＳ５〜Ｓ８とフォーカス検出系７のキャリブレーションを実施する。この後、計測側のアライメントスコープ（低倍率及び高倍率での同時計測）にて、チャックＮｏ．１上のチャック基準プレート６００内のチャック基準マーク６０２を計測する。
【０１３８】
なお、図示はしていないが、上述のチャック基準マーク６０２の計測は、２個所以上のチャック基準マークに対して実施する。
【０１３９】
Ｎｏ．６：フォーカス計測
実露光時と同様に粗動ステージ７３を駆動し、計測側のフォーカス検出系７により、ウェハＮｏ．１の上面全てのフォーカス計測を実施する。
【０１４０】
また、計測側のアライメントスコープ５（高倍率）にて、フォーカス計測の途中で、アライメントショットが近傍にきた場合には、図１４で示したように、アライメント計測も実施する。
【０１４１】
なお、この動作中に、図示のように、チャックＮｏ．２をローディングプレート１２０のチャック搬入位置１２１上に移動させる。
【０１４２】
Ｎｏ．７：基準マーク計測（計測側）
上記計測後、計測側のアライメントスコープ５（高倍率）にて、チャックＮｏ．１上のチャック基準プレート６００内の、チャック基準マーク６０２を計測する。
【０１４３】
計測動作中にチャックが位置ずれを起こしていないかの確認を実施する。
（２）２枚目の計測＆１枚目の露光
Ｎｏ．８：ローディングプレート挿入
ローディングプレート１２０を挿入し、この後、露光側微動ステージ６２、計測側微動ステージ７２はＵＰ状態のまま、粗動ステージ７３を搬出位置（左奥）に移動し、各微動ステージをＤＯＷＮ状態とすることにより、空チャックＢ、チャックＮｏ．１をローディングプレート１２０上に移動させる。
【０１４４】
Ｎｏ．９：粗動ステージ、搬入位置へ移動
空チャックＢ、チャックＮｏ．１をローディングプレート１２０に渡した後、粗動ステージ７３を搬出位置（左奥）から搬入位置（左前）に移動する。
【０１４５】
この位置で、露光側微動ステージ６２、計測側微動ステージ７２をＵＰ状態として、露光側微動ステージ６２には、チャックＮｏ．１を、計測側微動ステージ７２には、２枚目の処理ウェハを搭載したチャックＮｏ．２を連結状態とする。
【０１４６】
Ｎｏ．１０：ローディングプレート退避
ローディングプレートを粗動ステージの外部に退避させ、チャックＮｏ．１、チャックＮｏ．２の粗動ステージ７３への移動は完了状態となる。ローディングプレート１２０上の、空チャックＢはチャックハンド１２３により、コースアライメント部１１０に搬出する。
【０１４７】
Ｎｏ．１１：基準マーク計測（２チャック）
計測側では、計測側の静電容量センサＳ５〜Ｓ８にて、チャックＮｏ．２上のチャック基準プレート６００の上面計測を実施する。
【０１４８】
この時、同時に、フォーカス検出系７でのフォーカス計測も実施し、静電容量センサＳ５〜Ｓ８とフォーカス検出系７のキャリブレーションを実施する。この後、計測側のアライメントスコープ５（低倍率及び高倍率での同時計測）にて、チャックＮｏ．２上のチャック基準プレート６００内の、チャック基準マーク６０２を計測する。
【０１４９】
なお、図示はしていないが、上述のチャック基準マーク６０２の計測は、２個所以上のチャック基準マークに対して実施する。
【０１５０】
また、露光側では、上記動作と並行して、露光側の静電容量センサＳ１〜Ｓ４にて、チャックＮｏ．１上のチャック基準プレート６００の上面計測を実施する。
【０１５１】
この後、露光側のアライメントスコープ（低倍率及び高倍率での同時計測）にて、チャックＮｏ．１上のチャック基準プレート６００内の、チャック基準マーク６０２を計測し、露光時に必要な情報の算出を行う。
【０１５２】
Ｎｏ．１２：フォーカス計測、露光
露光部ではウェハＮｏ．１の露光動作を開始する。
【０１５３】
これと並行して、計測部のフォーカス検出系７により、ウェハＮｏ．２の全面のフォーカス計測を実施する。
【０１５４】
また、計測側のアライメントスコープ５（高倍率）にて、フォーカス計測の途中で、アライメントショットが近傍にきた場合には、図１４で示したように、ウェハＮｏ．２のアライメント計測も実施する。
【０１５５】
なお、この動作中に、図示してあるように、チャックＮｏ．３をローディングプレート１２０のチャック搬入位置１２１上に移動させる。
【０１５６】
Ｎｏ．１３：基準マーク計測（２チャック）
上記計測後、露光側、計測側のアライメントスコープ５（高倍率）にて、チャックＮｏ．１、チャックＮｏ．２上のチャック基準プレート６００内のチャック基準マーク６０２を計測する。
【０１５７】
露光動作及び計測動作中に各チャックが位置ずれを起こしていないかの確認を実施する。
（３）３枚目〜Ｎ−１枚目の計測＆２枚目〜Ｎ−２枚目の露光
Ｎｏ．１４：ローディングプレート挿入
ローディングプレート１２０を挿入し、この後、露光側微動ステージ６２、計測側微動ステージ７２はＵＰ状態のまま、粗動ステージ７３を搬出位置（左奥）に移動し、各微動ステージをＤＯＷＮ状態とすることにより、チャックＮｏ．１、チャックＮｏ．２をローディングプレート上に移動させる。
【０１５８】
Ｎｏ．１５：粗動ステージ、搬入位置へ移動
チャックＮｏ．１、チャックＮｏ．２をローディングプレート１２０に渡した後、粗動ステージ７３を搬出位置（左奥）から搬入位置（左前）に移動する。
【０１５９】
この位置で、露光側微動ステージ６２、計測側微動ステージ７２をＵＰ状態として、露光側微動ステージ６２には、チャックＮｏ．２を、計測側微動ステージ７２には、３枚目の処理ウェハを搭載したチャックＮｏ．３を連結状態とする。
【０１６０】
Ｎｏ．１６：ローディングプレート退避
ローディングプレート１２０を粗動ステージ７３の外部に退避させ、チャックＮｏ．２、チャックＮｏ．３の粗動ステージ７３への移動は完了状態となる。
【０１６１】
ローディングプレート１２０上の、露光が完了したチャックＮｏ．１はチャックハンド１２３により、コースアライメント部１１０に搬出する。
【０１６２】
Ｎｏ．１７：基準マーク計測（２チャック）
チャックＮｏ．３、チャックＮｏ．２に対し、Ｎｏ．１１と同様な基準マーク計測を実施する。
【０１６３】
Ｎｏ．１８：フォーカス計測、露光
チャックＮｏ．３、チャックＮｏ．２に対し、上記Ｎｏ．１２と同様なフォーカス計測、露光を実施。
【０１６４】
なお、この動作中に、図示してあるように、チャックＮｏ．４をローディングプレート１２０のチャック搬入位置１２１上に移動させる。
【０１６５】
Ｎｏ．１９：基準マーク計測（２チャック）
チャックＮｏ．３、チャックＮｏ．２に対し、上記Ｎｏ．１３と同様な基準マーク計測を実施。
【０１６６】
以上の動作を、最終処理ウェハを搭載したチャックＮｏ．Ｎが、ローディングプレートに搬入されるまで行う。この場合の処理は、Ｎｏ．１４〜Ｎｏ．１９の各チャックＮｏ．を１つ増やしたものになる。
（４）Ｎ枚目の計測＆Ｎ−１枚目の露光
Ｎｏ．２０：ローディングプレート挿入
チャックＮｏ．Ｎ−２、チャックＮｏ．Ｎ−１をローディングプレート１２０上に移動させる。基本的にＮｏ．１４と同様な処理を行う。
【０１６７】
Ｎｏ．２１：粗動ステージ、搬入位置へ移動
チャックＮｏ．Ｎ−２、チャックＮｏ．Ｎ−１をローディングプレート１２０に渡した後、粗動ステージ７３を搬出位置（左奥）から搬入位置（左前）に移動する。
【０１６８】
この位置で、露光側微動ステージ６２、計測側微動ステージ７２をＵＰ状態として、露光側微動ステージ６２には、チャックＮｏ．Ｎ−１を、計測側微動ステージ７２には、最終処理ウェハを搭載したチャックＮｏ．Ｎを連結状態とする。
【０１６９】
Ｎｏ．２２：ローディングプレート退避
ローディングプレート１２０を粗動ステージ７３の外部に退避させ、露光側微動ステージ６２、計測側微動ステージ７２を下降させて、チャックＮｏ．Ｎ−１、チャックＮｏ．Ｎの粗動ステージ７３への移動は完了状態となる。
【０１７０】
ローディングプレート１２０上の露光が完了したチャックＮｏ．Ｎ−２はチャックハンド１２３により、コースアライメント部１１０に搬出する。
【０１７１】
Ｎｏ．２３：基準マーク計測（２チャック）
チャックＮｏ．Ｎ、チャックＮｏ．Ｎ−１に対し、Ｎｏ．１１と同様な基準マーク計測を実施する。
【０１７２】
Ｎｏ．２４：フォーカス計測、露光
チャックＮｏ．Ｎ、チャックＮｏ．Ｎ−１に対し、上記Ｎｏ．１２と同様なフォーカス計測、露光を実施する。
【０１７３】
なお、この動作中に、図示してあるように、空チャックＡをローディングプレート１２０上のチャック搬入位置１２１上に移動させる。
【０１７４】
Ｎｏ．２５：基準マーク計測（２チャック）
チャックＮｏ．Ｎ、チャックＮｏ．Ｎ−１に対し、Ｎｏ．１３と同様な基準マーク計測を実施する。
（５）Ｎ枚目の露光
Ｎｏ．２６：ローディングプレート挿入
チャックＮｏ．Ｎ−１、チャックＮｏ．Ｎをローディングプレート１２０上に移動させる。基本的にＮｏ．１４と同様な処理を行う。
【０１７５】
Ｎｏ．２７：粗動ステージ、搬入位置へ移動
チャックＮｏ．Ｎ−１、チャックＮｏ．Ｎをローディングプレート１２０に渡した後粗動ステージ７３を搬出位置（左奥）から搬入位置（左前）に移動する。
【０１７６】
この位置で、露光側微動ステージ６２、計測側微動ステージ７２をＵＰ状態として、露光側微動ステージ６２にはチャックＮｏ．Ｎを、計測側微動ステージ７２には空チャックＡをそれぞれ連結状態とする。
【０１７７】
Ｎｏ．２８：ローディングプレート退避
ローディングプレート１２０を退避させ、露光側微動ステージ６２、計測側微動ステージ７２を下降させて、チャックＮｏ．Ｎ、空チャックＡの粗動ステージ７２への移動は完了状態となる。
【０１７８】
ローディングプレート１２０上の、露光が完了したチャックＮｏ．Ｎ−１はチャックハンド１２３により、コースアライメント部１１０に搬出する。
【０１７９】
Ｎｏ．２９：基準マーク計測（露光側）
計測側では、空チャックのため、計測は実施せず。露光側のアライメントスコープ６５０にて、チャックＮｏ．Ｎ上のチャック基準プレート６００内のチャック基準マーク６０２の計測のみ実施する。
【０１８０】
Ｎｏ．３０：露光
チャックＮｏ．Ｎの露光開始計測側は、空チャックのため、フォーカス計測等は実施しない。
【０１８１】
なお、この動作中に、図示してあるように、空チャックＢをローディングプレート１２０のチャック搬入位置１２１上に移動させる。
（６）終了処理
Ｎｏ．３１：ローディングプレート挿入
チャックＮｏ．Ｎ、空チャックＡをローディングプレート１２０上に移動させる。
【０１８２】
Ｎｏ．３２：粗動ステージ、搬入位置へ移動
チャックＮｏ．Ｎ、空チャックＡをローディングプレート１２０に渡した後粗動ステージ７３を搬出位置（左奥）から搬入位置（左前）に移動する。
【０１８３】
この位置で、露光側微動ステージ６２、計測側微動ステージ７２をＵＰ状態として、露光側微動ステージ６２には、空チャックＡを、計測側微動ステージ７２には、空チャックＢを連結状態とする。
【０１８４】
Ｎｏ．３３：ローディングプレート退避
ローディングプレート１２０を退避させ、露光側微動ステージ６２、計測側微動ステージ７２を下降させて、空チャックＡ、空チャックＢの粗動ステージへの移動は完了状態となる。
【０１８５】
ローディングプレート１２０上の、最後の露光が完了したチャックＮｏ．Ｎはチャックハンド１２３により、コースアライメント部１１０に搬出する。
【０１８６】
Ｎｏ．３４：粗動ステージを搬出位置へ移動
粗動ステージ７３を搬出位置に移動させ、全てのウェハの処理終了となる。
【０１８７】
以上、粗動ステージに関する動作を説明したが、本実施形態の半導体露光装置は、粗動ステージ７３上の露光側微動ステージ６２、計測側微動ステージ７２の両方にチャックを搭載しているか、両方にチャックを搭載していない時のみに粗動ステージを駆動するようにしている。これは、粗動ステージの重量バランスをいつも一定にして、高速駆動時でも安定したステージ性能を維持するためである。
［チャック搬出機能の概要（図２１）］
チャック搬出の様子を図２１に示す。この図において、７００は複数枚のチャックを収納可能なチャックカセットである。
【０１８８】
本実施形態の半導体露光装置は、コースアライメント部１１０のウェハ搬出位置において、搬出ハンド１３１のハンド部を、チャック４０５の下部の、チャック支持部４１２に、挿入して、チャック４０５をコースチャックステージ１１３から搬出ロードロック室１３０へ搬出する様になっている。
【０１８９】
また、搬出ロードロック室１３０に搬出されたチャック４０５は、ウェハと同様に、ウェハハンド１０２により、上述のチャックカセット７００に収納されるようになっている。
【０１９０】
なお、図２１では、搬出動作を図示しているが、チャックの搬入動作も、図示したものと、逆の順番に実施することにより可能なようになっている。
【０１９１】
［変形例］
本発明に係る実施形態の半導体露光装置の変形例としては以下のものが容易に考えられる。
１．使用するチャック枚数を２枚とした半導体露光装置。
２．使用するチャック枚数を４枚以上とし、搬送部、プリアライメント部での処理をさらに分割して並行に実行する半導体露光装置。
３．チャックを搬入位置から第１ステージに移動する手段と，第１ステージから第２ステージに移動する手段と，第２ステージから搬出位置に移動する手段をハンドとする半導体露光装置。
４．計測位置において、チャック基準プレートの高さと、ウェハの高さを同一のセンサで計測するようにした半導体露光装置。
５．計測側微動ステージを固定部とし、計測レンジが広い、フォーカス計測系、アライメント計測系による計測を実施するようにした半導体露光装置。
【０１９２】
この場合には、計測系において、計測精度を維持しながら計測レンジを広くする必要がある反面、２つの微動ステージ間の振動干渉が発生しないというメリットがある。
【０１９３】
以上説明したように、本実施形態によれば、例えば、１つの粗動ステージ上に、２組の微動ステージを配置し、露光位置及び計測位置において、１つの粗動ステージの動きで、露光、フォーカス計測、及びアライメント計測の一部を同時に実施可能となるため、高速で小型の露光装置を実現することが可能となった。
【０１９４】
また、１つの粗動ステージ上の計測側微動ステージ上で計測が完了したウェハを、隣接する露光側微動ステージ上に移動するのみで済むため、計測後にウェハがチャックに対して位置ズレを発生することがなく、露光位置でのより正確なアライメント／フォーカスの実現が可能になった。
【０１９５】
また、本実施形態の付随的な効果としては、ウェハ計測用の大型のフォーカス検出系を投影系の下部から離れた位置に配置するようにしたため、ウェハ計測用のフォーカス検出系にとっては、実装スペース制約が緩和され、このフォーカス検出系の改良、メンテナンスが非常に実施しやすくなった。
【０１９６】
また同様に、投影系にとっては、上記フォーカス計測系を投影系の下部に配置する必要が無くなったため、投影系の大きな設計制約が緩和されることになった。
【０１９７】
また、本実施形態のチャック搬出機構により、その露光空間が、窒素パージ空間、真空空間である場合でも、容易に、大気側にチャックを自動で搬出、搬入が可能となり、大幅なメンテナンス時間、及び、上記空間のクリーン度維持が可能となった。
【０１９８】
［他の実施形態］
本発明は、前述した実施形態の計測動作及び露光動作に関する制御フローを実現するソフトウェアのプログラムを、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。その場合、プログラムの機能を有していれば、形態は、プログラムである必要はない。
【０１９９】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明のクレームでは、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【０２００】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【０２０１】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【０２０２】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。
【０２０３】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【０２０４】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【０２０５】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【０２０６】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【０２０７】
［実施態様１］
原版上のパターンを基板上に露光する露光装置であって、前記基板を保持する第１チャック、第２チャック、及び第３チャックと、前記第１チャックを保持して微小駆動を行う第１微動ステージと、前記第２チャックを保持して微小駆動を行う第２微動ステージと、前記第１微動ステージ及び第２微動ステージが載置されると共に、光軸にほぼ垂直なＸＹ方向の平面内を移動可能な粗動ステージと、前記第１チャックに保持された基板に対して露光動作を実行する露光部と、前記第２チャックに保持された基板に対して計測動作を実行する計測部と、前記粗動ステージを駆動させて前記計測部による計測動作及び前記露光部による露光動作とを実行する制御部とを備え、前記制御部は、前記露光動作が完了した基板を前記第１チャックと共に、前記第１微動ステージから搬出する動作と、前記計測動作が完了した基板を前記第２チャックに保持した状態で、前記第２微動ステージから前記第１微動ステージに移動させる動作と、次の計測動作を実行すべき基板を前記第３チャックに保持した状態で、前記第２微動ステージに搬入する動作と、を連続的に実行することにより複数の基板に対する前記計測動作と前記露光動作とを並行して実行することを特徴とする。
【０２０８】
［実施態様２］
上記実施態様１において、前記第３チャックを前記第１チャックと兼用としたことを特徴とする。
【０２０９】
［実施態様３］
上記実施態様１において、前記第１チャックから第３チャックの他に更にチャックを有することを特徴とする。
【０２１０】
［実施態様４］
上記実施態様１から３のいずれかにおいて、前記露光動作中は原版及び基板を静止状態とすることを特徴とする。
【０２１１】
［実施態様５］
上記実施態様１から３のいずれかにおいて、前記露光動作中は原版及び基板を投影系に対して走査状態とすることを特徴とする。
【０２１２】
［実施態様６］
上記実施態様１から５のいずれかにおいて、前記粗動ステージの外部に、前記第１チャック及び第２チャックを一時的に保持するチャック保持機構部を有し、前記露光動作が完了した基板を保持する第１チャックと、前記計測動作が完了した基板を保持する第２チャックとを、前記粗動ステージから前記チャック保持機構部に一時的に移動させ、前記第１チャック及び第２チャックから切り離した粗動ステージを移動した後、前記第２チャックを前記粗動ステージに戻すことにより、前記第１チャックの前記第１微動ステージからの搬出と、前記第２チャックの前記第２微動ステージから第１微動ステージへの移動とを並行して行うことを特徴とする。
【０２１３】
［実施態様７］
上記実施態様１から５のいずれかにおいて、前記粗動ステージの外部に、前記第１チャック、第２チャック及び第３チャックを一時的に保持するチャック保持機構部を有し、前記露光動作が完了した基板を保持する第１チャックと、前記計測動作が完了した基板を保持する第２チャックとを、前記粗動ステージから前記チャック保持機構部に一時的に移動させ、前記第１チャック及び第２チャックから切り離した粗動ステージを移動した後、前記第２チャック及び第３チャックを前記粗動ステージに戻すことにより、前記第１チャックの前記第１微動ステージからの搬出と、前記第２チャックの前記第２微動ステージから第１微動ステージへの移動と、前記第３チャックの前記第２微動ステージへの搬入とを並行して行うことを特徴とする。
【０２１４】
［実施態様８］
上記実施態様１から５のいずれかにおいて、前記基板を保持する複数のチャックの周辺部に、少なくとも１つの高さ方向の基準面を配置し、前記露光部の投影系の下面には、前記基準面の高さ方向を計測する第１センサを配置し、前記計測部の下面には、前記基準面の高さ方向を計測する第２センサと、前記基板の高さ方向を計測する第３センサとを配置し、前記計測部は、前記第２センサにより基準面の高さを計測すると共に、前記第３センサにより基板の前記ＸＹ方向の平面内の各位置の高さを計測し、前記露光部は、前記第１センサによる基準面の高さ方向を計測した後、前記計測部において予め第２センサ及び第３センサにより計測した基準面の基板の前記ＸＹ方向の平面内の各位置の高さの計測結果と、前記第１センサの計測結果とから前記基板の前記ＸＹ方向の平面内の各位置を算出し、前記露光動作時には、基板上の各露光領域が投影系の像面位置に一致するように、基板の高さ方向、もしくは高さ方向と傾き方向への駆動を行い、露光動作を実行することを特徴とする。
【０２１５】
［実施態様９］
上記実施態様８において、前記計測部において、前記第３センサによる基板の前記ＸＹ方向の平面内の各位置の高さ計測と、前記露光部における、計測が完了した基板への露光動作とを同時に並行して実行する。
【０２１６】
［実施態様１０］
上記実施態様８又は９において、前記第１センサによる前記第１チャック上の基準面の計測と、前記第２センサによる前記第２チャック上の基準面の計測とを同時に並行して実行することを特徴とする。
【０２１７】
［実施態様１１］
上記実施態様８から１０のいずれかにおいて、前記第２センサによる前記第２チャック上の基準面の計測と、前記第３センサによる第２チャック上の基準面の計測とを同時に行うことにより、前記第２センサと第３センサのキャリブレーションを実行することを特徴とする。
【０２１８】
［実施態様１２］
上記実施態様８において、前記第２センサで基準面及び基板の高さ方向とを計測し、前記第３センサを削除可能としたことを特徴とする。
【０２１９】
［実施態様１３］
上記実施態様８において、前記第１センサ及び第２センサを同種類のセンサとしたことを特徴とする。
【０２２０】
［実施態様１４］
上記実施態様８において、前記第１センサ及び第２センサを静電容量型センサとしたことを特徴とする。
【０２２１】
［実施態様１５］
上記実施態様８において、前記第３センサは、特定マークを基板上に斜入射投影する投影部と、前記特定マークを撮像する検出部とを有することを特徴とする。
【０２２２】
［実施態様１６］
上記実施態様１から５のいずれかにおいて、前記基板を保持する複数のチャックの周辺部に、少なくとも１つの前記ＸＹ方向の基準マークを配置し、前記露光部には、前記基準マークの前記ＸＹ方向を計測する第１アライメント部を配置し、前記計測部には、前記基準マーク及び基板上のアライメントマークのＸＹ方向を計測する第２アライメント部を配置し、前記計測部は、前記第２アライメント部による基準マークのＸＹ方向の計測、及び基板上の計測ショットのアライメントマークの位置計測とを実行し、前記露光部は、前記第１アライメント部による基準マークのＸＹ方向を計測し、前記計測部において予め第２アライメント部により計測した基準マークの基板の各位置におけるＸＹ方向の計測結果と、前記第１アライメント部の基準マークのＸＹ方向の計測結果とから前記基板の各位置におけるアライメントの誤差を算出し、前記露光動作時には、基板上の所定位置に原版上のパターンが露光されるように、上記誤差を補正して露光動作を実行することを特徴とする。
【０２２３】
［実施態様１７］
上記実施態様１６において、前記計測部における、前記第２アライメント部による基板上の計測ショットのアライメントマークの位置計測は、前記露光部における基板上への露光動作中に、前記第２アライメント部に計測ショットが接近した場合に、露光動作と並行して若しくは露光動作を一時中断して実行することを特徴とする。
【０２２４】
［実施態様１８］
上記実施態様１７において、前記計測ショットのアライメントマーク位置のＹ座標において、ターン動作時のＹ方向速度がゼロになるように粗動ステージを駆動し、前記計測ショットのアライメントマーク位置のＸ座標においては、Ｘ方向速度がゼロになるように粗動ステージを一時停止することを特徴とする。
【０２２５】
［実施態様１９］
上記実施態様１６において、前記第１アライメント部による前記第１チャック上の基準マークのＸＹ方向の計測と、前記第２アライメント部による前記第２チャック上の基準マークのＸＹ方向の計測とを同時に並行して実行することを特徴とする。
【０２２６】
［実施態様２０］
上記実施態様１６において、前記第１アライメント部は高倍率と低倍率での同時計測が可能であり、前記第１チャック上の基準マークを高倍率と低倍率で同時計測し、前記基準マークが高倍率での計測可能範囲である場合には前記基準マークの位置計測を実行し、前記基準マークが高倍率での計測可能範囲外である場合には、前記低倍率での計測結果から、前記第１微動ステージ、もしくは、当該第１微動ステージと前記粗動ステージを駆動することにより、前記基準マークを高倍率での計測可能範囲に移動させ、当該基準マークの位置計測を実行することを特徴とする。
【０２２７】
［実施態様２１］
上記実施態様１６において、前記第２アライメント部は高倍率と低倍率での同時計測が可能であり、前記第２チャック上の基準マークを高倍率と低倍率で同時計測し、前記基準マークが高倍率での計測可能範囲である場合には前記基準マークの位置計測を実行し、前記基準マークが高倍率での計測可能範囲外である場合には、前記低倍率での計測結果から、前記第２微動ステージ、もしくは、当該第２微動ステージと前記粗動ステージを駆動することにより、前記基準マークを高倍率での計測可能範囲に移動させ、当該基準マークの位置計測を実行することを特徴とする。
【０２２８】
［実施態様２２］
上記実施態様１から２１のいずれかにおいて、前記チャックを前記粗動ステージに搬入する前に、当該チャック上のチャック基準マーク位置、及び、当該チャック上に保持された基板上のアライメントマーク位置を計測し、前記チャック基準マークと前記粗動ステージとが所定の位置関係になるように、前記チャックを前記粗動ステージに搬入することを特徴とする。
【０２２９】
［実施態様２３］
上記実施態様１から２２のいずれかにおいて、前記チャックを前記粗動ステージに搬入する前に、当該チャック上のチャック基準マーク位置、及び、当該チャック上に保持された基板上のアライメントマーク位置を計測し、
前記アライメントマークと前記チャック基準マークとが所定の相対位置関係になるように、前記チャックと前記基板との相対的な位置合わせを実行することを特徴とする。
【０２３０】
［実施態様２４］
上記実施態様１から２３のいずれかにおいて、前記チャックを前記粗動ステージに搬入する前に、当該チャック上のチャック基準マークの高さ、及び、当該チャック上に保持された基板のＸＹ方向の複数の位置での高さを計測し、
前記チャックを前記第２微動ステージに搬入後、前記計測結果から前記チャック基準マークの高さ及び前記基板の高さが、前記第２センサ及び第３センサの計測範囲内になるように、前記第２微動ステージにより前記チャックの高さ及び傾き方向への駆動を行うことを特徴とする。
【０２３１】
［実施態様２５］
上記実施態様１から２１のいずれかにおいて、前記第１微動ステージの駆動可能ストロークより、前記第２微動ステージの駆動ストロークを大きくしたことを特徴とする。
【０２３２】
［実施態様２６］
上記実施態様１から２１のいずれかにおいて、前記第１微動ステージと前記第２微動ステージのそれぞれの機械的共振周波数が異なるようにしたことを特徴とする。
【０２３３】
［実施態様２７］
上記実施態様１から２１のいずれかにおいて、前記第１微動ステージと前記第２微動ステージの制御パラメータを、前記露光部における露光動作時と、この露光動作中に実行する前記計測部における基板上の計測ショットのアライメントマーク位置の計測動作時とで変更することを特徴とする。
【０２３４】
［実施態様２８］
上記実施態様１から２１のいずれかにおいて、前記第１微動ステージと前記第２微動ステージのそれぞれには、前記粗動ステージのレーザ干渉計によりＸＹ方向の位置計測が可能なようにバーミラーが設けられ、前記第１微動ステージと前記第２微動ステージの少なくとも一方を前記粗動ステージに対して不動として当該粗動ステージをＸＹ方向に駆動することにより、前記第１微動ステージと前記第２微動ステージの各々のバーミラーのＸ方向の相対誤差と、Ｙ方向の相対誤差とを計測可能としたことを特徴とする。
【０２３５】
［実施態様２９］
上記実施態様１から２１のいずれかにおいて、前記第１微動ステージと前記第２微動ステージのそれぞれの天板上面が同一平面上に位置するように、天板上面のそれぞれに複数の突出部が形成されていることを特徴とする。
【０２３６】
［実施態様３０］
上記実施態様１から２１のいずれかにおいて、前記第１微動ステージと前記第２微動ステージのいずれにもチャックが保持されているか、あるいは、前記第１微動ステージと前記第２微動ステージのいずれにもチャックが保持されていない場合には、前記粗動ステージを高速で駆動することを特徴とする。
【０２３７】
［実施態様３１］
上記実施態様１から２１のいずれかにおいて、前記露光動作時及び計測動作時においては、前記第１微動ステージと前記第２微動ステージのそれぞれにチャックが保持されると共に、前記粗動ステージの外部に１つ以上のチャックがあり、前記粗動ステージの外部のチャックでは、当該チャックからの基板の搬出、次に処理する基板の搬入と、前記チャック基準面の高さ計測、前記チャック基準マークの位置計測、前記基板の高さ計測、当該基板上のアライメントマークの位置計測、前記チャック基準マークに対する基板上のアライメントマークの相対位置合わせの全て、もしくは、一部を、前記粗動ステージ上での露光動作と計測動作に並行して行うことを特徴とする。
【０２３８】
［実施態様３２］
上記実施態様１から２１のいずれかにおいて、複数のチャックはクリーンエア空間、窒素パージ空間、もしくは真空空間内を循環移動し、露光が完了した基板は、前記空間の搬出位置でチャックから取り外されて、前記空間から大気側に搬出され、これから露光する基板は、前記空間の搬入位置でチャックに大気側より搬入されることを特徴とする。
【０２３９】
［実施態様３３］
上記実施態様１から２１のいずれかにおいて、前記クリーンエア空間、窒素パージ空間、もしくは真空空間内のチャック上から基板を取り出す搬出部と、前記空間からチャックを取り出す搬出部とを兼用したことを特徴とする。
【０２４０】
［実施態様３４］
上記実施態様１から２１のいずれかにおいて、前記露光部での露光動作終了時、もしくは、前記計測部での計測動作終了時に、前記チャック基準マークの位置を再度計測し、この計測結果が所定量より大きい場合には、微動ステージの天板クリーニング、ワーニング発生、エラー停止のいずれかの処理を行うことを特徴とする。
【０２４１】
［実施態様３５］
原版上のパターンを投影系を介して基板上に露光する露光装置であって、前記基板を保持する第１チャック、第２チャック、及び第３チャックと、前記第１チャックを保持して微小駆動を行う微動ステージと、前記第２チャックを保持するチャック保持部と、前記微動ステージ及びチャック保持部が載置されると共に、前記投影系の光軸にほぼ垂直なＸＹ方向の平面内を移動可能な粗動ステージと、前記第１チャックに保持された基板に対して露光動作を実行する露光部と、前記第２チャックに保持された基板に対して計測動作を実行する計測部と、前記粗動ステージを駆動させて前記計測部による計測動作及び前記露光部による露光動作とを実行する制御部とを備え、前記制御部は、前記露光動作が完了した基板を前記第１チャックと共に、前記微動ステージから搬出する動作と、前記計測動作が完了した基板を前記第２チャックに保持した状態で、前記チャック保持部から前記微動ステージに移動させる動作と、次の計測動作を実行すべき基板を前記第３チャックに保持した状態で、前記チャック保持部に搬入する動作と、を連続的に実行することにより複数の基板に対する前記計測動作及び前記露光動作とを並行して実行することを特徴とする。
【０２４２】
［実施態様３６］
上記実施態様３５において、前記第３チャックを前記第１チャックと兼用としたことを特徴とする。
【０２４３】
［実施態様３７］
上記実施態様３５において、前記第１チャックから第３チャックの他に更にチャックを有することを特徴とする。
【０２４４】
［実施態様３８］
基板を保持する第１チャック、第２チャック、及び第３チャックと、前記第１チャックを保持して微小駆動を行う第１微動ステージと、前記第２チャックを保持して微小駆動を行う第２微動ステージと、前記第１微動ステージ及び第２微動ステージが載置されると共に、光軸にほぼ垂直なＸＹ方向の平面内を移動可能な粗動ステージと、前記第１チャックに保持された基板に対して露光動作を実行する露光部と、前記第２チャックに保持された基板に対して計測動作を実行する計測部と、前記粗動ステージを駆動させて前記計測部による計測動作及び前記露光部による露光動作とを並行して実行する制御部とを備え、前記原版上のパターンを基板に露光する露光装置における露光方法であって、前記露光動作が完了した基板を前記第１チャックと共に、前記第１微動ステージから搬出する工程と、前記計測動作が完了した基板を前記第２チャックに保持した状態で、前記第２微動ステージから前記第１微動ステージに移動させる工程と、次の計測動作を実行すべき基板を前記第３チャックに保持した状態で、前記第２微動ステージに搬入する工程とを備えることを特徴とする。
【０２４５】
［実施態様３９］
原版上のパターンを基板に露光する露光装置において、前記基板を保持するチャックを保持して微小駆動を行う複数の微動ステージと、前記複数の微動ステージが載置されると共に、光軸にほぼ垂直なＸＹ方向の平面内を移動可能な粗動ステージと、前記チャックに保持された基板に対して露光動作を実行する露光手段と、前記チャックに保持された基板に対して計測動作を実行する計測手段と、前記粗動ステージを駆動して前記計測手段による計測動作及び前記露光手段による露光動作とを並行して実行する制御手段とを具備することを特徴とする。
【０２４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各種の半導体露光装置に対して適用可能で、露光部や計測部に対して設計制約を緩和でき、かつ高速且つ高精度化が実現可能で、更にコンパクトな共通プラットホームを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態の半導体露光装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】従来の半導体露光装置の代表的な構成を示す図（ａ）、従来の改良方式１に係る構成を示す図（ｂ）、従来の改良方式２に係る構成を示す図（ｃ）である。
【図３】本発明に係る露光装置の構成を示す図である。
【図４】粗動ステージの平面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【図５】プリアライメント部の平面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【図６】コースアライメント部の、平面図（ａ）、ウェハ搬入時の正面図（ｂ）、コースアライメント終了時の正面図（ｃ）、及びウェハ搬出時の正面図（ｄ）である。
【図７】チャックの配管系構造を示す平面図（ａ）、正面図（ｂ）及び側面図（ｃ）である。
【図８】チャック上面の拡大図（ａ）及びチャックの微動ステージ上の支持部を含む断面図（ｂ）である。
【図９】チャック搬入位置におけるユニット配置図（ａ）及びチャックの移動の様子を示した図（ｂ）である。
【図１０】チャック搬入位置におけるユニット説明図（ａ）及びチャックの移動の様子を示した図（ｂ）である。
【図１１】ウェハ、チャックの搬送動作の説明図である。
【図１２】コースアライメントの概要の説明図である。
【図１３】チャック基準マークの説明図である。
【図１４】露光、フォーカス／アライメントの動作概要の説明図である。
【図１５】チャック基準マーク計測の動作概要の説明図である。
【図１６】露光側のフォーカス計測領域の説明図（ａ）及び計測側のフォーカス計測領域の説明図（ｂ）である。
【図１７】ウェハステージ部の動作概要の説明図である。
【図１８】ウェハステージ部の動作概要の説明図である。
【図１９】ウェハステージ部の動作概要の説明図である。
【図２０】ウェハステージ部の動作フローを示す図である。
【図２１】チャック搬出の説明図である。
【符号の説明】
１ レチクル
２ レチクルステージ
３ レチクルステージガイド
４ 投影系
５ アライメントスコープ
６、７ フォーカス検出系（投光部）、フォーカス検出系（受光部）
８ ウェハ
９ チャック
１０ 微動ステージ
１１ 粗動ステージ
１２ ウェハステージ定盤
２０ 露光側ウェハ
２１ 露光側チャック
２２ 露光側微動ステージ
２３ 露光側粗動ステージ
３０ 計測側ウェハ
３１ 計測側チャック
３２ 計測側微動ステージ
３３ 計測側粗動ステージ
４０ 露光側ウェハ
４１ 露光側チャック
４２ 露光側微動ステージ
４３ 露光側粗動ステージ
４４ 露光側ウェハステージ定盤
５０ 計測側ウェハ
５１ 計測側チャック
５２ 計測側微動ステージ
５３ 計測側粗動ステージ
５４ 計測側ウェハステージ定盤
６０ 露光側ウェハ
６１ 露光側チャック
６２ 露光側微動ステージ
７０ 計測側ウェハ
７１ 計測側チャック
７２ 計測側微動ステージ
７３ 粗動ステージ
１０１ ローディング位置
１０２ ウェハハンド
１０３ 搬入ロードロック室
１０４ プリアライメント部
１０５ 搬入ハンド
１１０ コースアライメント部
１１１ コースアライメントスコープ
１１２ コースフォーカスセンサ部
１１３ コースチャックステージ
１２０ ローディングプレート
１２１ チャック搬入位置
１２２ チャック搬出位置
１２３ チャックハンド
１３０ 搬出ロードロック室
１３１ 搬出ハンド
１４０ オープンカセット
１９０ 大気側ゲートバルブ
１９１ パージ側ゲートバルブ
１９２ 構造体支柱
１９３ ローディングプレート位置センサ
１９４ 窒素パージ空間
１９５ 窒素パージ空間隔壁
２０１ Ｘ上側カウンタマス
２０２ Ｘ下側カウンタマス
２０３ Ｙ左側カウンタマス
２０４ Ｙ右側カウンタマス
２０５ Ｘ駆動ビーム
２０６ Ｙ駆動ビーム
２０７ Ｘリニアモータマグネット
２０８ Ｙリニアモータマグネット
２１０ レーザ干渉計用の露光側バーミラー
２１１ レーザ干渉計用の計測側バーミラー
２２１ 露光側のレーザ干渉計ビームＸ
２２２ 露光側のレーザ干渉計ビームＹ
２２３ 計測側のレーザ干渉計ビームＹ
２２４ 計測側のレーザ干渉計ビームＹ
２３０ ウェハステージ定盤
２３１ ウェハステージダンパ
２３２ ウェハステージベースプレート
３００ プリアライメント中のウェハ
３０１ プリアライメント投光部
３０２ プリアライメントセンサ
３０３ シートガラス（投光部側）
３０４ シートガラス（センサ側）
３０５ センサ支持部
３０６ パージシール部
３０７ 回転機構部
３０８ Ｚ駆動部
３０９ ウェハ支持部
４０１ 対物レンズ
４０２ 対物レンズ
４０３ ファイバセンサ（５つ）
４０５ コースアライメント中のチャック
４０６ コースアライメント中のウェハ
４０７ チャック支持部
４０８ ウェハ支持３本ピン
５００ チャック
５０１ ３本ピン通過穴
５０２ ウェハＶａｃ．部（チャックハンド）
５０３ ウェハＶａｃ．弁（チャックハンド）
５０４ ウェハＶａｃ．部（ローディングプレート）
５０５ ウェハＶａｃ．弁（ローディングプレート）
５０６ ウェハＶａｃ．部（微動）
５０７ ウェハＶａｃ．弁（微動）
５０８ ウェハ
５１０ チャックピン
５１１ 微動天板
５１２ 天板ピン
５２０ 微動ウェハＶａｃ．
５２１ 微動チャックＶａｃ．
５３０ チャック支持部
５４０ チャックＶａｃ．部（ローディングプレート）
５４１ チャックＶａｃ．部（チャックハンド）
６００ チャック基準プレート、
６０１ 静電容量センサーの計測エリア
６０２ チャック基準マーク
６１０ アライメントショット
６１１ アライメントマーク
６２０ 露光経路
６３０ 計測経路
６５０ アライメントスコープ
６５１ 対物レンズ
６５２ 低倍率計測用エクスパンダ
６５３ 低倍率計測用ＣＣＤカメラ
６５４ 高倍率計測用ＣＣＤカメラ
６６０ 対物レンズ
６６１ 低倍率計測用エクスパンダ
６６２ 低倍率計測用ＣＣＤカメラ
６６３ 高倍率計測用ＣＣＤカメラ
６７１〜６７４ 静電容量センサ
６７５〜６７８ 静電容量センサ
６８０ 露光領域サイズ
６８１〜６８４ 静電容量センサＳ１〜静電容量センサＳ４の計測点
６８５〜６８８ 静電容量センサＳ５〜静電容量センサＳ８の計測点
６９１〜６９５ フォーカスセンサＲ１〜フォーカスセンサＲ５の計測点
７００ チャックカセット

Claims (1)

1. 原版上のパターンを基板上に露光する露光装置であって、
   前記基板を保持する第１チャック、第２チャック、及び第３チャックと、
   前記第１チャックを保持して微小駆動を行う第１微動ステージと、
   前記第２チャックを保持して微小駆動を行う第２微動ステージと、
   前記第１微動ステージ及び第２微動ステージが載置されると共に、光軸にほぼ垂直なＸＹ方向の平面内を移動可能な粗動ステージと、
   前記第１チャックに保持された基板に対して露光動作を実行する露光部と、
   前記第２チャックに保持された基板に対して計測動作を実行する計測部と、
   前記粗動ステージを駆動させて前記計測部による計測動作及び前記露光部による露光動作とを実行する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記露光動作が完了した基板を前記第１チャックと共に、前記第１微動ステージから搬出する動作と、
   前記計測動作が完了した基板を前記第２チャックに保持した状態で、前記第２微動ステージから前記第１微動ステージに移動させる動作と、
   次の計測動作を実行すべき基板を前記第３チャックに保持した状態で、前記第２微動ステージに搬入する動作と、を連続的に実行することにより複数の基板に対する前記計測動作と前記露光動作とを並行して実行することを特徴とする露光装置。

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