JP2005322755A - 誤差検出方法、位置合わせ方法、露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のマーク検出系相互間における、各マーク検出系の特性のみに起因する検出誤差を求める。
【解決手段】基板Ｗ２の静止座標系上での位置座標、及びマーク検出系２４ａ、２４ｂの検出基準点ＳＸａ，ＳＸｂの静止座標系上での位置座標を管理しつつ、基板上に形成されたマークとマーク検出系の検出基準点との位置関係を、第１マーク検出系２４ａ及び第２マーク検出系２４ｂそれぞれにより検出する。すなわち、マークの静止座標系上での位置座標、ひいては基板上でのマークの位置が各マーク検出系により検出されることとなる。従って、同一基板上に形成された同一マークの位置を比較することで、基板及びマークによる影響を受けない、マーク検出系の特性のみに起因する検出誤差を求めることが可能となる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、誤差検出方法、位置合わせ方法、露光方法に係り、更に詳しくは、複数のマーク検出系相互間の検出誤差を検出する誤差検出方法、該誤差検出方法により検出された検出誤差を考慮して第１基板と第２基板とを所定の基準位置に位置合わせする位置合わせ方法、該位置合わせ方法を用いる露光方法に関する。

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。

この種の露光装置では、ＸＹ駆動可能なステージ上に載置されたウエハに対する露光を行い、露光動作が終了すると、ウエハ交換、アライメントを行い、それから露光を行い、再びウエハ交換を行うというように大きく３つの動作が繰り返し行われていた。このため、ウエハ交換、アライメントにかかる時間（以下、適宜「オーバーヘッド時間」と呼ぶ）が、装置のスループットを低下させる原因となっていた。

最近では、このスループットの低下を抑制するため、アライメント検出系及び基板ステージをそれぞれ２台ずつ設けたダブルステージ（ツインステージ）タイプの露光装置が提案されている（例えば、特開平８−５１０６９号公報等参照）。この種の露光装置では、一方の基板ステージ上のウエハの露光中に、他方の基板ステージ上でウエハ交換、アライメントを行うというシーケンスが採用されている。すなわち、２台の基板ステージを用いた同時並行処理によって、装置のスループットを向上しようとするのである。

しかしながら、アライメント検出系によりウエハ上のマークの位置検出を行う場合には、ウエハに形成されるマーク形状がウエハの製造プロセス毎に異なることやウエハの組成変化が生じること等により、各ウエハ間には検出誤差が生じることが分かっている。その上、上述のように１台の露光装置内に複数のアライメント検出系が搭載される場合には、アライメント検出系を構成する光学系に固有の収差が存在すること等により、たとえ同一のウエハ上に形成された同一マークの位置検出を行ったとしても、マークの位置検出に使用されるアライメント検出系毎に異なる検出結果（計測結果）を得ることとなる。

このため、同一の条件下（同一のプロセス）で製造された同一のロットのウエハのアライメント処理を行う場合であっても、それぞれのウエハのアライメント計測を行うアライメント検出系が異なれば、位置制御、重ね合わせ結果が異なることとなる。

すなわち、例えば２台のアライメント検出系が搭載された露光装置で、１ロットのウエハを２台のアライメント検出系で交互に計測した場合には、重ね合わせ結果が１枚置きに異なるため、露光精度の良不良が交互に表れることが推測される。

従って、複数のアライメント検出系相互間の検出誤差を予め正確に検出することができる方法が必要となる。

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、複数のマーク検出系相互間の検出誤差を精度良く検出することができる誤差検出方法を提供することにある。

本発明の第２の目的は、複数枚の基板を複数のマーク検出系を用いて連続処理するに当たり、いずれの基板をも精度良く所望の位置に位置合わせすることができる位置合わせ方法を提供することにある。

本発明の第３の目的は、露光精度を向上することが可能な露光方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、複数のマーク検出系相互間の検出誤差を検出する誤差検出方法であって、基板（Ｗ１又はＷ２）上に形成された所定のマーク（ＳＸ_n，ＳＹ_n）を第１マーク検出系（２４ａ）を用いて検出し、前記所定のマークに関する第１の位置情報を得る第１工程と；前記第１マーク検出系とは異なる第２マーク検出系（２４ｂ）を用いて前記所定のマークを検出し、前記所定のマークに関する第２の位置情報を得る第２工程と；前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とに基づいて前記第１及び第２マーク検出系相互間の検出誤差を算出する第３工程と；を含む。

これによれば、第１工程で、基板上に形成された所定のマークを第１マーク検出系を用いて検出し、所定のマークに関する第１の位置情報を得、第２工程で、第２マーク検出系を用いて所定のマークを検出し、所定のマークに関する第２の位置情報を得る。この場合、第１の位置情報と第２の位置情報とは、同一基板上の同一マークを検出した結果得られるそのマークに関する位置情報であるから、マーク検出系相互間に検出誤差がなければ、同一の位置情報となる筈である。すなわち、第１の位置情報と第２の位置情報との差は、マーク検出系相互間の検出誤差に対応する。そこで、第３工程では、これを利用して、第１の位置情報と第２の位置情報とに基づいて第１及び第２マーク検出系相互間の検出誤差を算出することにより、同一基板上の同一マークを検出した際のマーク検出系相互間の検出誤差（アライメント誤差）を正確に求めることが可能となる。

請求項４に記載の発明に係る誤差検出方法は、基板保持部材（Ｈ２）上に保持された基板（Ｗ２）を前記基板保持部材とともに第１ステージ（ＷＳＴ１）上に搭載する工程と；前記基板保持部材上に存在する少なくとも１つの基準マーク（２７Ａ〜２７Ｄ）と前記基板上の少なくとも１つの位置合わせマーク（ＳＸ_n，ＳＹ_n）とを第１マーク検出系（２４ａ）を用いてそれぞれ検出し、該検出結果に基づいて前記検出対象の基準マークと前記検出対象の位置合わせマークとの相対位置関係を求める第１計測工程と；前記基板を前記基板保持部材とともに第２ステージ（ＷＳＴ２）上に搭載する工程と；前記検出対象の基準マークと前記検出対象の位置合わせマークとを前記第１マーク検出系とは異なる第２マーク検出系（２４ｂ）を用いてそれぞれ検出し、該検出結果に基づいて前記相対位置関係を求める第２計測工程と；前記第１計測工程と前記第２計測工程との計測結果に基づいて、前記第１マーク検出系と前記第２マーク検出系との相互間の検出誤差を算出する工程と；を含む。

これによれば、基板保持部材上に保持された基板を基板保持部材とともに第１ステージ上に搭載し、基板保持部材上の基準マークと基板上の位置合わせマークとを第１マーク検出系を用いてそれぞれ検出し、該検出結果に基づいて前記検出対象の基準マークと位置合わせマークとの相対位置関係（以下、「第１の相対位置情報」と呼ぶ）を求める。次いで、基板を基板保持部材とともに第２ステージ上に搭載し、上記検出対象の基準マークと上記検出対象の位置合わせマークとを第２マーク検出系を用いてそれぞれ検出し、該検出結果に基づいて検出対象の基準マークと位置合わせマークとの相対位置関係（以下、「第２の相対位置情報」と呼ぶ）を求める。そして、上で求めた第１、第２の相対位置情報に基づいて、第１マーク検出系と第２マーク検出系との相互間の検出誤差を算出する。

ここで、第１計測工程と第２計測工程とにおける検出対象である基準マーク及び位置合わせマークがともに同一のマークである限り、その検出対象である基準マークと位置合わせマークとの位置関係は不変である。従って、第１計測工程で計測される第１の相対位置情報と第２計測工程で計測される第２の相対位置情報との差は、マーク検出系相互間の検出誤差に対応する。そこで、第１、第２の相対位置情報とに基づいて第１及び第２マーク検出系相互間の検出誤差を算出することにより、マーク検出系相互間の検出誤差（アライメント誤差）を正確に求めることが可能となる。

本発明にかかる誤差検出方法によれば、複数のマーク検出系相互間の検出誤差を精度良く検出することができるという効果がある。

また、本発明にかかる位置合わせ方法によれば、複数枚の基板を複数のマーク検出系を用いて連続処理するに当たり、いずれの基板をも精度良く所望の位置に位置合わせすることができるという効果がある。

また、本発明に係る露光方法によれば、露光精度を向上することができるという効果がある。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。図１には、本発明に係る誤差検出方法、位置合わせ方法及び露光方法の実施に好適な一実施形態の露光装置の概略構成が示されている。この露光装置１０は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。

この露光装置１０は、不図示の光源及び照明光学系ＩＯＰを含み、露光用照明光によりレチクルＲを上方から照明する照明系、レチクルＲを主として所定の走査方向（Ｙ軸方向（図１における紙面直交方向））に駆動するレチクル駆動系、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（第１基板）としてのウエハＷ１、基板（第２基板）としてのウエハＷ２をそれぞれ保持して独立して２次元面（ＸＹ面）上を移動する第１ステージとしてのウエハステージＷＳＴ１、第２ステージとしてのウエハステージＷＳＴ２を含むステージ装置２０等を備えている。

前記光源としては、ここでは、ＡｒＦエキシマレーザ光源（出力波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光源（出力波長２４８ｎｍ）などの近紫外域のパルス光を出力するパルスレーザ光源が用いられている。なお、光源として、Ｆ₂レーザ光源（出力波長１５７ｎｍ）その他の真空紫外域のパルス紫外光を出力するレーザ光源、又はＥＵＶ光を発するもの等を用いても良い。

光源は、そのパルス発光の繰り返し周波数（発振周波数）やパルスエネルギなどが、主制御装置９０の管理下にある不図示のレーザ制御装置によって制御されるようになっている。

前記照明光学系ＩＯＰは、２次光源形成光学系、ビームスプリッタ、集光レンズ系、レチクルブラインド、及び結像レンズ系（いずれも図示省略）等から構成され、レチクルＲ上の矩形（あるいは円弧状）の照明領域ＩＡＲ（図２参照）を均一な照度で照明する。照明光学系ＩＯＰとしては、例えば特開平９−３２０９５６号公報などに開示されるものと同様の構成のものが用いられている。

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３２に沿ってＸＹ２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３０と、レチクルステージＲＳＴの位置を管理するレチクル干渉計システム３６とを備えている。

レチクルステージＲＳＴは、実際には、例えばエアベアリングを介してレチクルベース盤３２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てＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）にボイスコイルモータ等により微少駆動可能な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。

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、レチクル駆動部３０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。なお、レチクル駆動部３０は、リニアモータ、ボイスコイルモータ等を駆動源とする機構であるが、図１では図示の便宜上から単なるブロックとして示されている。

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３４がＹ軸方向に延設されており、この移動鏡３４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３４の反射面に向けて図１の干渉計システム３６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ＢＩ６Ｘを有する干渉計は、実際には独立に計測可能な２つ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ＢＩ１Ｘ（又はＢＩ２Ｘ）を有する干渉計１６（又は１８）からのウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）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方向同期制御（位置合わせ）を行うために用いられる。

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３５Ａ，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，ＢＩ８Ｙ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３２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、そこ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３２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系３８に供給され、その平均値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置が計測される。この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。

すなわち、本実施形態では、測長軸ＢＩ６Ｘ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レチクル干渉計システム３６が構成されている。

図１に戻り、前記投影光学系ＰＬは、物体面側（レチクル側）と像面側（ウエハ側）の両方がテレセントリックで１／４（又は１／５）縮小倍率の縮小系が用いられている。このため、レチクルＲに照明光学系ＩＯＰから照明光（紫外パルス光）が照射されると、レチクルＲ上に形成された回路パターンの部分倒立像が投影光学系ＰＬの像面側に結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置されたウエハＷ上の複数ショット領域のうちの１つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。

前記ステージ装置２０は、ベース盤１２上に不図示のエアベアリングを介して浮上支持され、Ｘ軸方向（図１における紙面内左右方向）及びＹ軸方向（図１における紙面直交方向）に独立して２次元移動可能な２つのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と、これらのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をそれぞれ駆動するステージ駆動系等を備えている。

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が不図示のエアベアリング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。上記合計４つのスライダ８２、８４、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、ムービングマグネット型のＸ軸リニアモータがそれぞれ構成され、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、ムービングマグネット型の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。

上記４つのＸ軸リニアモータ（スライダ）８２〜８５の内の２つ、すなわちＸ軸リニアモータ８２、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８０、８１は、各一対のＸ軸リニアモータ８２，８３、８４，８５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。

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８１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。

本実施形態では、上述した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、ウエハステージＷＳＴ１をＸＹ２次元駆動するステージ駆動系が構成され、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、ウエハステージＷＳＴ２をウエハステージＷＳＴ１と独立にＸＹ２次元駆動するステージ駆動系が構成されている。また、前記Ｘ軸リニアモータ８２〜８４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系３８によって制御される。

前記ウエハステージＷＳＴ１上には、図１及び図２等に示されるように、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は、図４に示されるように、段付き円板状の形状を有しており、その上面に、同心円で径の異なる溝６４が複数形成されている。これらの溝６４には不図示の吸引孔が多数設けられており、これら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。

また、ウエハステージＷＳＴ１には、図４に示されるように、ウエハホルダＨ１の底部小径部が嵌合可能な丸穴７２が形成されている。ウエハホルダＨ１は、この丸穴７２にその底部小径部が嵌合した状態で、不図示の真空吸引機構による真空吸引力により、ウエハＷ１と同様に、ウエハステージＷＳＴ１に固定されるようになっている。

前記丸穴７２の内部の底面には、図４に示されるように、その中心部に円形のガイド穴７４が上下方向に形成されている。このガイド穴７４の内部には、該ガイド穴７４に沿って上下動可能なホルダ支持部材７６が挿入されており、このホルダ支持部材７６は、不図示の駆動機構によって上下動可能に構成されている。

また、丸穴７２の内部の底面上には、不図示の駆動機構により駆動される３本の上下動ピン（センターアップ）７８が設けられている。これらの上下動ピン７８は、ウエハホルダＨ１がウエハステージＷＳＴ１上に吸着固定された状態では、それぞれの先端部が、それぞれの上下動ピン７８に対向するウエハホルダＨ１部分にそれぞれ形成された不図示の丸孔をそれぞれ介してウエハホルダＨ１の上面側に出没可能になっている。従って、ウエハ交換時には、３本の上下動ピン７８によってウエハＷ１を３点で支持し、あるいは上下動させたりすることができるようになっている。

また、ウエハステージＷＳＴ１の上面には、基準マーク板ＦＭ１がウエハＷ１とほぼ同じ高さになるように設置されている。この基準マーク板ＦＭ１の表面には、図８に示されるように、所定の位置関係で、一対の第１基準マークＭＫ１，ＭＫ３と、第２基準マークＭＫ２とが形成されている。

更に、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に示されるように、後述する干渉計システムを構成する各測長軸の干渉計からの干渉計ビーム（測長ビーム）が投射され、それぞれ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側面や、アライメント顕微鏡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。

他方のウエハステージＷＳＴ２の構成は、ウエハホルダ部分を除けば、上述したウエハステージＷＳＴ１と同様となっている。

すなわち、ウエハステージＷＳＴ２上には、図２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いるが、その上面のウエハＷ２の周囲の部分に所定の位置関係、具体的には正方形の各頂点の位置に、４つの計測用基準板２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄが配設されている。これらの計測用基準板２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ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、これらの計測用基準板２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄの上面には、図８の拡大平面図に示されるように、理想的な２次元マークより成る同一形状の基準マーク２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄがそれぞれ形成されている。これらの基準マーク２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄは、Ｘ軸方向に所定のピッチで配列されたライン・アンド・スペースパターンより成るＸ軸マーク２６Ｘと、Ｙ方向に所定のピッチで配列されたライン・アンド・スペースパターンよりなるＹ軸マーク２６Ｙとが組み合わされたマークである。

なお、計測用基準板２１Ａ〜２１Ｄは、後述するアライメント顕微鏡２４ａ、２４ｂのキャリブレーションの際の計測の基準となるものであるから、アライメント顕微鏡２４ａ、２４ｂを構成する検出光学系の収差によって計測結果が変動しないよう、収差の影響を受け難い形状（ピッチ、段差、組成等）に作成するのが好ましい。また、これらの計測用基準板の位置関係が変動しないように、ウエハホルダＨ２には低膨張率の素材を用い、且つ高い剛性が保たれるように作成することが好ましい。

計測用基準板２１Ａ〜２１Ｄが設けられている点を除けば、ウエハホルダＨ２は、前述したウエハホルダＨ１と全く同様に構成されている。すなわち、このウエハホルダＨ２は、段付き円板状の形状を有し、ウエハステージＷＳＴ２の上面に設けられた丸穴７３（図６（Ａ）参照）にその底部小径部が嵌合した状態で、不図示のバキュームチャック等を介して吸着される。

ウエハステージＷＳＴ２の上面には、図２に示されるように、基準マーク板ＦＭ２がウエハＷ２とそれぞれほぼ同じ高さになるように設置されている。この基準マーク板ＦＭ２の上面にも基準マーク板ＦＭ１と同様の位置関係で第１基準マークＭＫ１，ＭＫ３、及び第２基準マークＭＫ２が形成されている。

また、ウエハステージＷＳＴ２の上面に設けられた前記丸穴７３の内底面の中心部には、図６（Ａ）に示されるように、ホルダ支持部材７７が配置されている。このホルダ支持部材７７は、不図示の駆動機構によって不図示の円形のガイド穴に沿って上下動されるようになっている。

また、丸穴７３の内底面上には、図６（Ａ）に示されるように、ウエハ交換時にウエハＷ２を３点で支持するとともに上下動させる３つの上下動ピン７９が設けられている。これらの上下動ピン７９は、ホルダＨ２がウエハステージＷＳＴ２上に吸着固定された状態では、それぞれの先端部がこれらの上下動ピン７９に対応して設けられた不図示の丸孔を介してホルダＨ２を貫通した状態で上下動するようになっている。

更に、ウエハステージＷＳＴ２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９６ｃ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９６ｄがＸ軸方向に延設されている。これらの移動鏡９６ｃ，９６ｄの各反射面には、後述する干渉計システムを構成する各測長軸の干渉計かからの干渉計ビームが投射され、ウエハステージＷＳＴ２の２次元位置が上記ウエハステージＷＳＴ１と同様にして計測されるようになっている。

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-axis）方式の第１マーク検出系としてのアライメント顕微鏡２４ａと、第２マーク検出系としてのアライメント顕微鏡２４ｂとが、投影光学系ＰＬの光軸中心（レチクルパターン像の投影中心とほぼ一致）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。

前記アライメント顕微鏡２４ａ、２４ｂとしては、本実施形態では、画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるＦＩＡ（Filed Image Alignment）系のアライメントセンサが用いられている。これらのアライメント顕微鏡２４ａ、２４ｂは、例えば特開２０００−７７７２９号などに開示されるように、ブロードバンドな光を発する光源（例えばハロゲンランプ）、検出用光学系（照明光学系、結像光学系）、及び撮像素子（ＣＣＤ）等を含んで構成されている。これらのアライメント顕微鏡２４ａ、２４ｂでは、光源からのブロードバンド（広帯域）光により照明光学系を介して検出対象であるマークを照明し、このマーク近傍からの反射光が結像光学系を構成する指標板上に結像され、この指標板からの光がＣＣＤで受光され、マークの像が指標板上の指標マークの像とともにＣＣＤの撮像面に結像される。このＣＣＤからの画像信号（撮像信号）に所定の信号処理を施すことにより、検出基準点である指標マークの中心を基準とするマークの位置を計測することができる。

本実施形態では、アライメント顕微鏡２４ａは、ウエハステージＷＳＴ１上に保持されたウエハ上のアライメントマーク、基準マーク板ＦＭ１上に形成された基準マーク、及び前述した計測用基準板２１Ａ〜２１Ｄ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、アライメント顕微鏡２４ｂは、ウエハステージＷＳＴ２上に保持されたウエハ上のアライメントマーク及び基準マーク板ＦＭ２上に形成された基準マーク、及び計測用基準板２１Ａ〜２１Ｄに形成された基準マークの位置計測等に用いられる。

これらのアライメント顕微鏡２４ａ、２４ｂからの画像信号は、不図示のアライメント制御装置で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指標マーク中心を基準とするマークの位置が検出される。このマーク位置の情報が、不図示のアライメント制御装置から主制御装置９０に送られるようになっている。

アライメント顕微鏡２４ａ、２４ｂの内部に、ＦＩＡ系のセンサの他、レーザ光をマークに照射して、回折・散乱された光を利用してマーク位置を計測する最も汎用性のあるＬＳＡ（Laser Step Alignment）系のアライメントセンサ、及び回折格子状のマークに周波数をわずかに変えたレーザ光を２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させて、その位相からマークの位置情報を検出するＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment）系のアライメントセンサの少なくとも一方を、併せて組み込んでも良い。このようにすると、ＬＳＡ系は、幅広いプロセスウエハに対して使用でき、また、ＬＩＡ系は、低段差や表面荒れウエハに対して有効に使用できるので、これら３種類のアライメントセンサを、適宜目的に応じて使い分けることが、可能になる。

次に、各ウエハステージの２次元位置を計測する前記干渉計システムについて、図１〜図３を参照しつつ説明する。

図２に示されるように、ウエハステージＷＳＴ１上のＸ移動鏡９６ａの反射面には、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとアライメント顕微鏡２４ａの光軸ＳＸａ（前述した指標マークの中心に一致）とを通るＸ軸に沿って、Ｘ軸干渉計１６(図１、図３参照）からの測長軸ＢＩ１Ｘで示される干渉計ビームが照射されている。同様に、ウエハステージＷＳＴ２上のＸ移動鏡９６ｃの反射面には、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとアライメント顕微鏡２４ｂの光軸ＳＸｂ（前述した指標マークの中心に一致）とを通るＸ軸に沿って、Ｘ軸干渉計１８(図１、図３参照）からの測長軸ＢＩ２Ｘで示される干渉計ビームが照射されている。そして、Ｘ軸干渉計１６、１８ではＸ移動鏡９６ａ、９６ｃからの反射光をそれぞれ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、Ｘ軸干渉計１６、１８は、図２に示されるように、各３つの光軸を有する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、チルト計測及びθｚ（ヨーイング）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、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Ｘ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、アライメント顕微鏡２４ａ、２４ｂの使用時等の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。

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の光軸ＡＸで測長軸ＢＩ１Ｘ，ＢＩ２Ｘと垂直に交差する測長軸ＢＩ２Ｙを有するＹ軸干渉計４６と、アライメント顕微鏡２４ａ、２４ｂ光軸ＳＸａ，ＳＸｂで測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘとそれぞれ垂直に交差する測長軸ＢＩ１Ｙ、ＢＩ３Ｙをそれぞれ有するＹ軸干渉計４４，４８とが設けられている。

本実施形態の場合、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の光軸ＡＸを通過する測長軸ＢＩ２Ｙを有するＹ軸干渉計４６の計測値が用いられ、アライメント顕微鏡２４ａの使用時等のウエハステージＷＳＴ１のＹ方向位置計測には、アライメント顕微鏡２４ａの光軸ＳＸａを通過する測長軸ＢＩ１Ｙを有するＹ軸干渉計４４の計測値が用いられ、アライメント顕微鏡２４ｂ使用時等のウエハステージＷＳＴ２のＹ方向位置計測には、アライメント顕微鏡２４ｂの光軸ＳＸｂを通過する測長軸ＢＩ３Ｙを有するＹ軸干渉計４８の計測値が用いられる。

従って、各使用条件により、Ｙ軸干渉計の測長軸がウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の反射面より外れることとなるが、少なくとも１つの測長軸、すなわち測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２ＸはそれぞれのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の反射面から外れることがないので、後述するように、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軸干渉計のリセットを行なうことができるようになっている。

なお、上記Ｙ軸干渉計４４、４６、４８は、図２から明らかなように、各２つの光軸を有する２軸干渉計であり、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＹ軸方向の計測以外に、チルト計測が可能となっている。また、各光軸の出力値は独立に計測できるようになっている。

本実施形態では、Ｘ軸干渉計１６、１８及び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ＸＹ２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。そして、この干渉計システムを構成する各干渉計の計測値は、図１に示されるステージ制御系３８及びこれを介して主制御装置９０に送られるようになっている。ステージ制御系３８では、主制御装置９０からの指示に応じ、各干渉計の出力値に基づいてウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を前述した各ステージ駆動系を介して制御するようになっている。

また、図３に示されるように、Ｘ軸リニアガイド８７の−Ｙ側（図３における紙面内下側）には、回転、上下動、及び伸縮動作が可能なロボットアームを有する多関節ロボットから成る一対のウエハローダ４１Ａ、４１Ｂが、所定間隔を隔てて設置されている。一方のウエハローダ４１Ａは、ウエハステージＷＳＴ１と不図示のウエハキャリア（カセット）との間で、ウエハを搬送する。他方のウエハローダ４１Ｂは、ウエハステージＷＳＴ２とウエハキャリア（カセット）の間でウエハを搬送する。

また、ウエハローダ４１Ａとウエハローダ４１Ｂとの間には、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２に対するウエハホルダＨ１，Ｈ２の搬入及びウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２からのウエハホルダＨ１，Ｈ２の回収を行うホルダ搬送機構５１が設けられている。このホルダ搬送機構５１は、ウエハローダ４１Ａ、４１Ｂと同様の多関節ロボットによって構成されているが、これらに比べて大きなアームを有している。

また、Ｘ軸リニアガイド８７の＋Ｘ側には、ウエハホルダを一時的に載置するためのテーブル６２が設けられている。

更に、本実施形態では、図示は省略されているが、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と基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２上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）方式のレチクルアライメント顕微鏡が設けられている。これらのレチクルアライメント顕微鏡の検出信号は、不図示のアライメント制御装置を介して主制御装置９０に供給されるようになっている。なお、レチクルアライメント顕微鏡の構成は、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示されているのでここでは詳細な説明については省略する。

また、図示は省略されているが、投影光学系ＰＬ、アライメント顕微鏡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）がそれぞれ設けられている。このように、投影光学系ＰＬ及び一対のアライメント顕微鏡２４ａ、２４ｂのそれぞれに、ＡＦ／ＡＬ系を設けた露光装置の構成は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報に詳細に開示されており、公知であるから、ここではこれ以上の説明を省略する。

次に、上述のようにして構成された、露光装置１０における露光処理工程における一連の動作について、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２上における動作の流れを時系列的に示す図５に沿って、且つ適宜他の図を参照して説明する。なお、以下の各部の動作は、主制御装置９０の管理の下、その配下にあるステージ制御系３８その他の制御装置の制御の下で行われるが、以下においては、説明の簡略化のため、特に明示する必要がある場合を除き、各制御装置に関する記述は省略するものとする。

前提として、露光処理シーケンスの開始前の状態にあるため、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２上には、ともに、ウエハ及びウエハホルダは載置されていないものとする。また、両ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２は、アライメント顕微鏡２４ａの真下に基準マーク板ＦＭ１が位置する左側ローディングポジション、及びアライメント顕微鏡２４ｂの真下に基準マーク板ＦＭ２が位置する右側ローディングポジションにそれぞれ静止しているものとする（図６（Ａ）参照）。このとき、ウエハステージＷＳＴ１の位置は、測長軸ＢＩ１Ｘを有する干渉計１６と測長軸ＢＩ１Ｙを有する干渉計４４との計測値に基づいてステージ制御系３８によってサーボ制御され、ウエハステージＷＳＴ２位置は、測長軸ＢＩ２Ｘを有する干渉計１８と測長軸ＢＩ３Ｙを有する干渉計４８との計測値に基づいてステージ制御系３８によってサーボ制御されている。従って、これ以前に、測長軸ＢＩ１Ｙを有する干渉計４４と、測長軸ＢＩ３Ｙを有する干渉計４８とは、主制御装置９０により、ステージ制御系３８を介してそれぞれリセットされている。

まず、図５のステップ１０２では、次のようにして、ウエハステージＷＳＴ１上にウエハホルダＨ２がロードされる。

すなわち、まず、ホルダ搬送機構５１によって、ウエハステージＷＳＴ１上方にウエハホルダＨ２が搬送される。この状態で前述したホルダ支持部材７６（図４参照）がガイド穴７４に沿って上昇し、ウエハホルダＨ２を下方から支持する。次いで、ホルダ搬送機構５１を構成するロボットアームが僅かに下降後、ウエハステージＷＳＴ１上から退避する。この退避開始から所定時間経過後、ホルダ支持部材７６が下降してウエハホルダＨ２がウエハステージＷＳＴ１上に載置される。その後、ウエハステージＷＳＴ１上の不図示の真空吸着機構のバキュームがオンにされる。

このようにして、ウエハホルダＨ２のウエハステージＷＳＴ１上へのロードが終了すると、図５のステップ１０４に処理が移行する。このステップ１０４では、ウエハローダ４１Ａ（図３参照）によってウエハホルダＨ２上にロット内の第１枚目のウエハＷ２がロードされる。具体的には、図６（Ａ）に示されるように、まず、ウエハローダ４１Ａが不図示のウエハキャリア内よりウエハＷ２を取り出し、ウエハステージＷＳＴ１（ウエハホルダＨ２）の上方まで搬送する。この状態で、上下動ピン７８が上昇し、上下動ピン７８によりウエハＷ２が下方から持ち上げられる。次いで、ウエハローダ４１Ａが僅かに下降後、ウエハステージＷＳＴ１上から退避する。この退避開始から所定時間経過後、上下動ピン７８が下降してウエハＷ２がウエハホルダＨ２に載置される。その後、ウエハホルダＨ２によるウエハＷ２のバキュームがオンにされる。これにより、ウエハＷ２のロードが終了する。

上記のウエハＷ２のロードと並行してウエハステージＷＳＴ２側では、図５のステップ２０２の処理が行われる。このステップ２０２では、不図示のホルダ用キャリアからホルダ搬送機構５１により搬送されたウエハホルダＨ１が、前述と同様の手順でウエハステージＷＳＴ２上にロードされる。このウエハホルダＨ１のロードは、前述したウエハＷ２のロードとほぼ同時に終了する。

〔第１計測工程〕
ウエハＷ２のロードが終了すると、ウエハステージＷＳＴ１側では、図５中の２重枠で囲まれた第１計測工程のステップ１０６、１０８の処理が順次行われる。

この第１計測工程のステップ１０６では、例えば特開昭６１−２２２４９号公報に開示されるようなエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式のアライメント計測（誤差パラメータの計測）がウエハＷ２に対して実行される。

すなわち、ウエハＷ２上には、図８に示されるように、複数のショット領域ＳＡ_n（ｎ＝１，２，……）が直交する座標系（（α，β）とする）に沿ってマトリックス状に配列され、各ショット領域ＳＡ_nには前工程での露光及び現像等によりそれぞれチップパターンが形成されている。また、各ショット領域ＳＡ_nには、ショット領域ＳＡ_n毎に、ＥＧＡ方式のアライメントに使われる位置合わせマークＳＸ_n、ＳＹ_nが付随して設けられている。この位置合わせマークＳＸ_n及びＳＹ_nは、それぞれウエハＷ２上の直交座標系（α，β）の軸方向（α軸方向及びβ軸方向）に所定ピッチで形成された凹凸のライン・アンド・スペースパターンである。これらのマークＳＸ_n、ＳＹ_nにより各ショット領域ＳＡ_nの基準位置となる中心点（以下、「基準点」と呼ぶ）の座標位置が計測（あるいは算出）できるようになっている。

ここで、ＥＧＡ方式のウエハアライメントについて簡単に説明すると、１枚のウエハにおいて予め特定ショット領域として選択された複数個（３個以上必要であり、通常７〜１５個程度）のショット領域のみの位置座標を計測し、これらの計測値から統計演算処理（最小自乗法等）を用いてウエハ上の全てのショット領域の位置座標（ショット配列）を算出した後、この算出したショット配列に従ってウエハステージをステッピングさせていくものである。このＥＧＡ方式は計測時間が短くて済み、ランダムな計測誤差に対して平均化効果が期待できるという長所がある。

ここで、ＥＧＡ方式で行われている統計処理方法について簡単に説明する。

基準点の設計上の座標値が（Ｄxn，Ｄyn）であるショット領域について、実際に露光するにあたって位置決めすべきステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上の座標（Ｆxn，Ｆyn）を、次式（１）で示される線形モデルで表現するものとする。

式（１）において、θは、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）に対するウエハの座標系（α，β）の残留回転誤差、ｗは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のウエハステージの送りが正確に直交していないことにより生じる直交度誤差、Ｒｘ及びＲｙは、α方向及びβ方向についてのウエハスケーリング、Ｏｘ，Ｏｙは、ウエハがウエハステージに対して全体的に微少量だけずれることにより生じるオフセット量である。

式（１）より、各ショット位置における設計値からの位置ずれ（εxn，εyn）は次式（２）で表される。

式（１）を行列の演算式で書き表すと、以下のようになる。
Ｆｎ＝Ａ・Ｄｎ＋Ｏ ……（３）
但し、

そして、ウエハ上から選択されたｍ（ｍ≧３なる整数）個の特定ショット領域（サンプルショット）について実測して得られた配列座標値と、対応するショット領域について式（１）に基づいて求めた計算上の配列座標値（Ｆxn，Ｆyn）との平均的な偏差が最小になるように、オフセット量（Ｏｘ，Ｏｙ）を決定後、式（３）の行列要素（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を最小自乗法を用いて決定する。なお、この最小自乗法を用いたオフセット量等の決定方法については、特開昭６１−４４４２９号公報に詳述されているので、詳しい説明は省略する。また、式（３）の行列要素（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を決定することは、残留回転誤差θ、直交度誤差ｗ、ウエハスケーリングＲｘ、Ｒｙの４つの誤差パラメータを求めることと同義であるので、以下においては、上記行列要素、オフセット量を纏めて誤差パラメータ（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，Ｏｘ，Ｏｙ）と表すものとする。

このようにして、誤差パラメータが算出されると、この誤差パラメータと、各ショット領域の設計上の配列座標とを式（１）に代入することにより、各ショット領域の配列座標（Ｆxn，Ｆyn）を高精度に算出することができる。

従って、このステップ１０６では、ウエハＷ２上の予め定めたｍ個のサンプルショットの位置合わせマークＳＸ_n、ＳＹ_nを、アライメント顕微鏡２４ａを用いて順次検出し、その検出結果（アライメント顕微鏡２４ａの検出基準点を基準とする各位置合わせマークＳＸ_n、ＳＹ_nの位置座標）と、それぞれのマークの検出時の干渉計１６、４４の計測値とに基づいて、各サンプルショットの配列座標を求め、この配列座標を用いて、前述のようにして、誤差パラメータ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、Ｏｘ、Ｏｙ）を決定する。

なお、ここで決定される６つの誤差パラメータ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、Ｏｘ、Ｏｙ）を、（ａ₁、ｂ₁、ｃ₁、ｄ₁、Ｏｘ₁、Ｏｙ₁）と表すこととし、以下においては、説明の便宜上、これを纏めてＥＧＡ_amと呼ぶものとする。すなわち、誤差パラメータＥＧＡ_amは、次式（４）の行列で表される。

上記ステップ１０６の処理が終了すると、次のステップ１０８では、アライメント顕微鏡２４ａによるＥＧＡ方式のアライメント（誤差パラメータの計測）がウエハホルダＨ２に対して実行される。

このステップ１０８では、上記ウエハホルダＨ２上に設けられた４つの計測用基準板２１Ａ〜２１Ｄ上に形成された基準マーク２７Ａ〜２７Ｄの座標に基づいて、６つの誤差パラメータが、上記と同様に最小自乗法により決定される。なお、ここで決定される６つのパラメータ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、Ｏｘ、Ｏｙ）を（ａ₁’、ｂ₁’、ｃ₁’、ｄ₁’、Ｏｘ₁’、Ｏｙ₁’）と表すこととし、以下においては、説明の便宜上、これを纏めてＥＧＡ_afと呼ぶものとする。すなわち、誤差パラメータＥＧＡ_afは、次式（５）の行列で表される。

以上、第１計測工程（ステップ１０６、１０８）の計測結果より、アライメント顕微鏡２４ａにおいて計測されるウエハホルダＨ２の計測結果を基準とするウエハＷ２の計測結果（誤差パラメータ）ＥＧＡ_aが、次式（６）により求められる。このパラメータＥＧＡ_aは、ウエハの製造プロセスに起因する誤差成分と、アライメント顕微鏡２４ａの特性（検出光学系の収差等）に起因する誤差成分とを含んでいると推定される。

ＥＧＡ_a＝ＥＧＡ_am−ＥＧＡ_af …（６）

ウエハステージＷＳＴ１側で、上記ステップ１０６における誤差パラメータの計測が行われている間に、ウエハステージＷＳＴ２側では、これと並行して、ステップ２０４においてウエハローダ４１Ｂ（図３参照）によるロット内の第２枚目のウエハＷ１のロードが行われる。このウエハＷ１のロードは、ウエハローダ４１Ｂ及び上下動ピン７９（図６（Ａ）参照）によってウエハＷ２の場合と同様にして行われる。なお、このウエハＷ１のロードが完了した時点（図５にＴ１で示される時点）でのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の状態が図６（Ｂ）に示されている。

このようにして、ウエハＷ１のロードが終了すると、ウエハステージＷＳＴ２側では、ステップ２０６において、ウエハＷ１がウエハホルダＨ１とともに、ウエハステージＷＳＴ２からウエハステージＷＳＴ２近傍に設けられたテーブル６２上に移載される。このステップ２０６においては、図６（Ｃ）に示されるように、ホルダ搬送機構５１の伸縮、回転、上下動及び、ウエハステージＷＳＴ２上の上下動ピン７９の上下動等により、ウエハホルダＨ１がテーブル６２上に移載されるようになっている。また、この際、ウエハホルダＨ１とウエハＷ１との位置関係は常に一定に保たれ、位置ずれ等は一切起こらないようになっている。

このウエハホルダＨ１の移載は、ステップ１０８の誤差パラメータの計測終了より前に終了する。

ウエハステージＷＳＴ１側でステップ１０８における誤差パラメータの計測が終了した段階で、ステップ１１０の処理が行われる。このステップ１１０では、図７（Ａ）に示されるように、ホルダ搬送機構５１により、ウエハホルダＨ２がウエハＷ２と一体でウエハステージＷＳＴ１からウエハステージＷＳＴ２の上方へ搬送される。そして、ウエハホルダＨ２及びウエハＷ２は、ホルダ支持部材７７の上下動等の動作により、前述したステップ１０２と同様にしてウエハステージＷＳＴ２上に載置され、これによりウエハホルダＨ２とウエハＷ２とのウエハステージＷＳＴ１からウエハステージＷＳＴ２への移載が行われる。この場合も、ウエハホルダＨ２とウエハＷ２の位置関係は一様に保たれた状態となっている。

〔第２計測工程〕
上述のようにして、ウエハステージＷＳＴ２へのウエハホルダＨ２及びウエハＷ２の移載が終了すると、ウエハステージＷＳＴ２側では、図５中で２重枠で囲まれた第２計測工程のステップ２０８、２１０の処理が行われる。

この第２計測工程のステップ２０８では、アライメント顕微鏡２４ｂを用いたウエハＷ２に対するＥＧＡ方式のアライメント計測（誤差パラメータ計測）が前述したステップ１０６と同様に実行される。

ここで決定される６つの誤差パラメータ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、Ｏｘ、Ｏｙ）を（ａ₂、ｂ₂、ｃ₂、ｄ₂、Ｏｘ₂、Ｏｙ₂）と表すこととし、以下においては、説明の便宜上、これを纏めてＥＧＡ_bmと表すものとする。すなわち、誤差パラメータＥＧＡ_bmは、次式（７）の行列で表される。

次のステップ２１０では、アライメント顕微鏡２４ｂを用いて、ウエハホルダＨ２上の４つの計測用基準板２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄのアライメント計測（誤差パラメータ計測）が前述のステップ１０８と同様に実行される。このとき求められる６つの誤差パラメータ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、Ｏｘ、Ｏｙ）を（ａ₂’、ｂ₂’、ｃ₂’、ｄ₂’、Ｏｘ₂’、Ｏｙ₂’）と表すこととし、以下においては、説明の便宜上、これを纏めてＥＧＡ_bfと表すものとする。すなわち、誤差パラメータＥＧＡ_bfは次式（８）の行列で表される。

以上、第２計測工程（ステップ２０８、２１０）の結果より、アライメント顕微鏡２４ｂを用いて計測されたウエハホルダＨ２の計測結果を基準としたウエハＷ２の計測結果（誤差パラメータ）ＥＧＡ_bは次式（９）により求められる。このパラメータＥＧＡ_bは、ウエハの製造プロセスに起因する誤差成分と、アライメント顕微鏡２４ｂの特性（例えば検出光学系の収差等）に起因する誤差成分とを含んでいると推測される。

ＥＧＡ_b＝ＥＧＡ_bm−ＥＧＡ_bf …（９）

上述した第１、第２計測工程（ステップ１０６、１０８、２０８、２１０）では、同一のウエハ（Ｗ２）及び同一のウエハホルダ（Ｈ２）の位置関係を一定に保った状態で別々のアライメント顕微鏡によりそれぞれに形成されたマークを計測しているため、ＥＧＡ_a、ＥＧＡ_bに含まれるウエハの製造プロセスに起因する誤差成分は、同一であるものと推定される。従って、次式（１０）に示されるように、ＥＧＡ_aとＥＧＡ_bとの差をとることにより、アライメント顕微鏡２４ａ，２４ｂそれぞれの特性（検出光学系の収差等）に起因する誤差成分の差、すなわちアライメント顕微鏡２４ａ，２４ｂ相互間の検出誤差を導き出すことができる。

ＥＧＡ_b-a＝ＥＧＡ_b−ＥＧＡ_a …（１０）

なお、ここで算出された値ＥＧＡ_b-aを補正値として用いたウエハのアライメント方法については、後に詳述する。

ウエハステージＷＳＴ２側において、上記ステップ２０８、２１０の計測が行われている間に、ウエハステージＷＳＴ１側では、ステップ１１２とステップ１１４の処理が行われる。ステップ１１２においては、図７（Ｂ）に示されるように、テーブル６２上に載置されたままの状態にあるウエハホルダＨ１がウエハＷ１とともに、ホルダ搬送機構５１によってウエハステージＷＳＴ１に向けて搬送され、ウエハステージＷＳＴ１上にロードされる（図９（Ａ）等参照）。このウエハホルダＨ１とウエハＷ１とのテーブル６２からウエハステージＷＳＴ１への移載は、ウエハステージＷＳＴ２側のステップ２０８の処理より先に終了する。この終了時点以後は、ウエハステージＷＳＴ１上にはウエハホルダＨ１が常駐し、ウエハステージＷＳＴ２上にはウエハホルダＨ２が常駐することとなる。

続いて、ウエハステージＷＳＴ１側では、ステップ１１４におけるウエハアライメントが行われる。このステップ１１４の処理が開始される時点では、ウエハステージＷＳＴ１は、図９（Ａ）に示されるように、左側のローディングポジションに位置しており、アライメント顕微鏡２４ａの真下にウエハステージＷＳＴ１上の基準マーク板ＦＭ１が位置している。そこで、主制御装置９０では、アライメント顕微鏡２４ａにより基準マーク板ＦＭ１上の基準マークＭＫ２（図８参照）を検出する。このときも、ウエハステージＷＳＴ１の位置は、前述したように、測長軸ＢＩ１Ｘを有する干渉計１６と測長軸ＢＩ１Ｙを有する干渉計４４との計測値に基づいてステージ制御系３８によってサーボ制御されている。

前記基準マークＭＫ２の検出に際しては、アライメント顕微鏡２４ａにより基準マークＭＫ２の画像が取り込まれ、この画像信号に基づいて不図示のアライメント制御装置により、指標マーク中心を基準とする基準マークＭＫ２の位置情報が算出され、この位置情報が不図示のアライメント制御装置から主制御装置９０に送られる。主制御装置９０では、その基準マークＭＫ２の位置情報と測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ１Ｙの干渉計１６、４４の計測結果とに基づいて、測長軸ＢＩ１ＸとＢＩ１Ｙを用いた座標系における基準マーク板ＦＭ１上の基準マークＭＫ２の位置座標を算出する。

主制御装置９０では、上述した基準マークＭＫ２の座標位置の算出に引き続いて、前述したＥＧＡアライメント計測を行って、各ショット領域ＳＡ_nの位置座標を算出する。具体的には、アライメント顕微鏡２４ａにより、ウエハステージＷＳＴ１上に載置されたウエハＷ１上のサンプルショットに形成された位置合わせマークＳＸ_n、ＳＹ_nの位置検出を行い、ウエハ上のショット領域で計測されるマークの座標とマークの設計値とに基づいて最小自乗法により６つの誤差パラメータ（ＥＧＡ_arとする）を決定する。但し、通常、この誤差パラメータ（ＥＧＡ結果）を補正するため、ユーザが補正値（ＥＧＡ_auとする）を設定する場合が多いので、主制御装置９０では、次式（１１）によりユーザの補正を考慮した誤差パラメータＥＧＡ₁を求める。

ＥＧＡ₁＝ＥＧＡ_ar＋ＥＧＡ_au …（１１）

次いで、主制御装置９０では、この誤差パラメータＥＧＡ₁と、各ショット領域ＳＡ_nの設計上の配列座標とを前述した式（１）に代入することによって各ショット領域ＳＡ_nの配列座標を算出し、その算出した各ショット領域ＳＡ_nの位置座標から前述した基準マークＭＫ２の位置座標を減算することで、基準マークＭＫ２に対する各ショット領域ＳＡ_nの相対位置関係を算出する。

これにより、ステップ１１４におけるウエハＷ１に対するアライメントが終了する。このアライメントは、ウエハステージＷＳＴ２側の前述した第２計測工程の終了前に終了する。

次に、ウエハステージＷＳＴ１側では、ステップ１１６の露光動作に移行するが、この露光開始に先立って、いわゆるレチクルパターンの投影位置を求めるために、ウエハステージＷＳＴ１は、図９（Ｂ）に示される、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの真下に基準マーク板ＦＭ１が位置する位置まで移動される。しかしながら、図３からも容易に想像されるように、この移動の途中で測長軸ＢＩ１Ｙの干渉計ビームが、ウエハステージＷＳＴ１のＹ移動鏡９６ｂに照射されなくなるので、アライメント終了後直ちに図９（Ｂ）の位置までウエハステージＷＳＴ１を移動させることは困難である。

そこで、本実施形態では、次のような工夫がなされている。先に説明したように、本実施形態では左側ローディングポジションにウエハステージＷＳＴ１がある場合に、アライメント顕微鏡２４ａの真下に基準マーク板ＦＭ１が来るように設定されており、この位置で測長軸ＢＩ１Ｙの干渉計４４がリセットされている。そこで、主制御装置９０では、この位置までウエハステージＷＳＴ１を一旦戻し、その位置から予めわかっているアライメント顕微鏡２４ａの検出中心（光軸ＳＸａに一致）と投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとの距離（便宜上ＢＬとする）に基づいて、干渉計ビームの切れることのない測長軸ＢＩ１Ｘの干渉計１６の計測値をモニタしつつ、ウエハステージＷＳＴ１を距離ＢＬだけ＋Ｘ側に移動させる。これにより、図９（Ｂ）に示される位置までウエハステージＷＳＴ１を移動させることができる。

次いで、主制御装置９０では、一対のレチクルアライメント顕微鏡（図示省略）により露光光を用いて基準マーク板ＦＭ１上の基準マークＭＫ１，ＭＫ３とそれに対応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対位置検出を行なう。

ここで、主制御装置９０では、上記の相対位置検出（レチクルアライメント顕微鏡による前記各マーク像の画像信号の取り込み）をするのに先立って、測長軸ＢＩ２Ｙの干渉計４６をリセットしている。リセット動作は、次に使用する測長軸がＹ移動鏡を照射できるようになった時点で実行することができる。

このため、上記の相対位置検出では、測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｙを用いた座標系における基準マーク板ＦＭ１上の基準マークＭＫ１，ＭＫ３の座標位置と、レチクルＲ上マークのウエハ面上投影像座標位置が検出される。そして、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ＦＭ１上の基準マークＭＫ１，ＭＫ３の座標位置との相対位置関係が求められる。

なお、アライメント終了位置から図９（Ｂ）の位置にウエハステージＷＳＴ１が移動する間に、測長軸ＢＩ１Ｙが切れないような場合には、測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ１Ｙの計測値をモニタしつつ、アライメント終了後に直ちに、図９（Ｂ）の位置までウエハステージＷＳＴ１を直線的に移動させても良いことは勿論である。この場合、ウエハステージＷＳＴ１のＹ移動鏡９６ｂに投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通る測長軸ＢＩ２Ｙがかかった時点以後、レチクルアライメント顕微鏡による基準マーク板ＦＭ１上の基準マークＭＫ１，ＭＫ３とそれに対応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対位置検出より以前のいずれの時点で干渉計のリセット動作を行なうようにしても良い。

そして、主制御装置９０では、先に求めた基準マーク板ＦＭ１上の基準マークＭＫ２に対するウエハＷ１上の各ショット領域ＳＡ_nの相対位置関係、及び露光位置と基準マーク板ＦＭ１上の一対の基準マークＭＫ１，ＭＫ３の座標位置との相対位置関係より、最終的に露光位置と各ショット領域の相対位置関係を算出する。

そして、その算出結果に基づいて、ウエハＷ１上の各ショット領域ＳＡ_nが次のようにしてステップ・アンド・スキャン方式で露光される。

すなわち、ステージ制御系３８では、主制御装置９０から前述のアライメント結果に基づいて与えられる指令に応じ、前述した干渉計システムの測長軸ＢＩ２Ｙと測長軸ＢＩ１Ｘの計測値をモニタしつつ、ステージ駆動系を制御してウエハＷ１の第１ショットの露光のための走査開始位置にウエハステージＷＳＴ１を移動する。

次に、ステージ制御系３８では、主制御装置９０の指示に応じてレチクルＲとウエハＷ１、すなわちレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１とのＹ軸方向の相対走査を開始する。両ステージＲＳＴ、ＷＳＴ１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、照明光学系ＩＯＰ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、ステージ制御系３８が、前述した干渉計システムの測長軸ＢＩ２Ｙと測長軸ＢＩ１Ｘ及びレチクル干渉計システムの測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ８Ｙと測長軸ＢＩ６Ｘの計測値をモニタしつつ、レチクル駆動部３０及びステージ駆動系を制御することにより行われる。

この走査露光の開始に先立って、両ステージ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、ステージ制御系３８によって不図示のブラインド駆動装置を介して照明光学系ＩＯＰ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遮光されることは、通常のスキャニング・ステッパと同様である。

ステージ制御系３８は、レチクル駆動部３０及びステージ駆動系を介してレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴ１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ＷＳＴ１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。

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Ｗ１上の第１ショット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ショットに縮小転写される。

また、不図示のブラインド駆動装置では、ステージ制御系３８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。

上述のようにして、第１ショット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、ステージ制御系３８により、ステージ駆動系を介してウエハステージＷＳＴ１がＸ、Ｙ軸方向にステップ移動され、第２ショットの露光のための走査開始位置に移動される。

そして、主制御装置９０の指示に応じて、ステージ制御系３８、及び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Ｗ１上の第２ショットに対して上記と同様の走査露光が行われる。

このようにして、ウエハＷ１上のショットの走査露光と次ショット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Ｗ１上の露光対象ショットの全てにレチクルＲのパターンが順次転写される（図９（Ｃ）参照）。

一方、ウエハステージＷＳＴ１側で、上述のようにしてウエハＷ１の露光が行われている間、ウエハステージＷＳＴ２側では、ステップ２１０の誤差パラメータの計測が終了し、前述したステップ１１４と同様にして、ウエハＷ２のアライメント計測が行われる（ステップ２１２）。

すなわち、主制御装置９０では、ウエハステージＷＳＴ２を、右側のローディングポジションに移動し、アライメント顕微鏡２４ｂの真下にウエハステージＷＳＴ２の基準マーク板ＦＭ２を位置させる。そこで、アライメント顕微鏡２４ｂを用いて基準マーク板ＦＭ２上の基準マークＭＫ２を検出し、アライメント顕微鏡２４ｂの指標マーク中心を基準とする基準マークＭＫ２の位置情報を取り込む。このとき、ウエハステージＷＳＴ２の位置は、前述したように、測長軸ＢＩ２Ｘを有する干渉計１８と測長軸ＢＩ３Ｙを有する干渉計４８との計測値に基づいてステージ制御系３８によってサーボ制御されている。

次いで、主制御装置９０では、その基準マークＭＫ２の位置情報と測長軸ＢＩ２Ｘを有する干渉計１８と測長軸ＢＩ３Ｙを有する干渉計４８との計測結果とに基づいて、測長軸ＢＩ２ＸとＢＩ３Ｙを用いた座標系における基準マーク板ＦＭ２上の基準マークＭＫ２の位置座標を算出する。

次いで、主制御装置９０では、アライメント顕微鏡２４ｂにより、ウエハステージＷＳＴ２上に載置されたウエハＷ２上のサンプルショットに形成された位置合わせマークＳＸ_n、ＳＹ_nの位置検出を行い（図９（Ｃ）参照）、ウエハ上のショット領域で計測されるマークの座標とマークの設計値とに基づいて最小自乗法により６つの誤差パラメータ（ＥＧＡ_brとする）を決定する。そして、主制御装置９０では、前述したユーザによって設定された補正値ＥＧＡ_auを考慮した誤差パラメータＥＧＡ₂を、次式（１２）に基づいて算出する。
ＥＧＡ₂＝（ＥＧＡ_br−ＥＧＡ_b-a）＋ＥＧＡ_au …（１２）

上式（１２）では、実際にアライメント顕微鏡２４ｂにより計測されたウエハＷ２のアライメント結果ＥＧＡ_brから前述したアライメント顕微鏡の特性（検出光学系の収差等）のみに起因するアライメント顕微鏡２４ａ、２４ｂ相互間の検出誤差ＥＧＡ_b-aを差し引いているため、アライメント顕微鏡２４ｂによる検出結果をアライメント顕微鏡２４ａでの検出結果と同等となるように換算していることになる。従って、本実施形態によれば、複数のアライメント顕微鏡２４ａ、２４ｂを用いているにも拘わらず、単一のアライメント顕微鏡を用いた場合と同等の検出結果を得ることが可能である。

次いで、主制御装置９０では、この誤差パラメータＥＧＡ₂と、ウエハＷ２の各ショット領域ＳＡ_nの設計上の配列座標とを前述した式（１）に代入することによって各ショット領域ＳＡ_nの配列座標を算出し、その算出した各ショット領域ＳＡ_nの位置座標から前述した基準マーク板ＦＭ２上の基準マークＭＫ２の位置座標を減算することで、基準マークＭＫ２に対する各ショット領域ＳＡ_nの相対位置関係を算出する。

これにより、ステップ２１２におけるウエハＷ２に対するアライメントが終了する。このアライメントは、ウエハステージＷＳＴ１側の前述したウエハＷ１に対する露光動作より前に終了する。従って、ウエハステージＷＳＴ２は、その後、前述した右側ローディングポジションに移動して、ステップ１１６におけるウエハＷ１の露光が終了するのを待つ、待ち状態となる。

なお、上記のウエハステージＷＳＴ２側でのステップ２１２におけるウエハＷ２のアライメントでは、前述したステップ２０８において既にウエハＷ２の誤差パラメータの計測が実行されているので、そこで得られた誤差パラメータＥＧＡ_bmを上式（１２）中の誤差パラメータＥＧＡ_brに代入して、ユーザによって設定された補正値ＥＧＡ_auを考慮した誤差パラメータＥＧＡ₂を求めることとしても良い。この場合には、ステップ２１２では、再度ウエハＷ２のサンプルショットの位置合わせマークを計測することなく、右側ローディングポジションへのウエハステージＷＳＴ２の移動と、そこにおける基準マークＭＫ２の位置情報の取り込み、及び所定の演算のみを行えば良い。

そして、ウエハステージＷＳＴ１側でウエハＷ１に対する露光が終了すると、主制御装置９０では、ウエハステージＷＳＴ１を左側ローディングポジションに移動する。この際、主制御装置９０では、測長軸ＢＩ３Ｙの干渉計のリセット動作を前述と同様にして行う。そして、左側ローディングポジションにウエハステージＷＳＴ１を静止させた状態で、ウエハローダ４１Ａにより、露光済みのウエハ（この場合、ウエハＷ１）と、次のウエハ（この場合、ロット内の第３枚目のウエハ（Ｗ３とする））との交換が行われる（ステップ１１８）。

次いで、ウエハステージＷＳＴ１側では、ステップ１２０、１２２でウエハＷ３に対して、前述したステップ１１４、１１６とそれぞれ同様にしてアライメント、露光動作が順次行われる。その後は、同様のウエハ交換、アライメント、露光動作が繰り返し行われる。

一方、ウエハステージＷＳＴ２側で、ステップ１１６において、ウエハＷ１に対する露光が終了すると、待機状態にあったウエハステージＷＳＴ２が、露光位置へ移動し、ステップ２１４で、前述したステップ１１６と同様にして、ウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２に対してステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われる。このウエハＷ２の露光動作と並行して、ウエハステージＷＳＴ１側では、ステップ１１８、１２０のウエハ交換、アライメントが行われている。そして、このウエハＷ２に対する露光動作は、ステップ１２０のアライメントの終了より少し遅れて終了する。

その後、ウエハステージＷＳＴ２側では、ウエハ交換、アライメント、露光がウエハステージＷＳＴ２側と同様にして順次繰り返し行われる。

本実施形態では、上述の如く、一方のウエハステージ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上ではウエハ交換、アライメントが行われる。即ち、両ウエハステージ上で、前記の並行処理が繰り返し行われる（図５参照）。

その後は、Ｎロット（Ｎは、例えば１、１ロットは例えば２５枚）のウエハに対する露光が終了する度毎に、露光処理シーケンスが一旦終了し、その時点で上述したアライメント顕微鏡２４ａ、２４ｂ相互間の検出誤差ＥＧＡ_b-aの計測が行われ、これに引き続いて、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２による並行処理が前述と同様にして繰り返し行われるようになっている。

以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１０によると、２枚のウエハをそれぞれ独立に保持する２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を具備し、これら２つのウエハステージをＸＹ面内で独立に移動させて、一方のウエハステージ上でウエハ交換とアライメント動作を実行する間に、他方のウエハステージ上で露光動作を実行することとし、両方の動作が終了した時点でお互いの動作を切り換えるようにしている。このため、単一のウエハステージ上で、ウエハ交換、アライメント、露光をシーケンシャルに繰り返し行う場合に比べて、スループットを大幅に向上させることが可能になる。

また、２つのアライメント顕微鏡２４ａ、２４ｂを用いているにもかかわらず、一方のアライメント顕微鏡の計測結果が補正されることで、１つのアライメント顕微鏡を用いてアライメントを行う場合と同等の精度を得ることができる。すなわち、使用する各アライメント顕微鏡でのアライメント精度が同等となり、良好なアライメント精度を得ることができる。従って、同一ロット内のウエハについては、いずれのアライメント顕微鏡を用いてアライメントが行われても、レチクルパターンとウエハ上の各ショット領域に既に形成されているチップパターン（回路パターン）との重ね合せを高精度かつ均一にすることができる。

更に、本実施形態によると、上述したような高スループットが得られるため、オフアクシスのアライメント顕微鏡を投影光学系ＰＬより大きく離して設置したとしてもスループットの劣化の影響が殆ど無くなる。このため、直筒型の高Ｎ．Ａ.（開口数）であって且つ収差の小さい光学系を設計して設置することが可能となる。

なお、本実施形態では、ウエハホルダＨ２上の計測用基準板２１Ａ〜２１Ｄ上に形成された基準マークとウエハＷ２上に形成された位置合わせマークの位置関係によりアライメント顕微鏡間の検出誤差を求めたが、これに限らず、ウエハ又はウエハホルダ等のマーク形成部材上に形成された同一のプロセスマーク又は基準マークを、別々のアライメント顕微鏡で検出し、それぞれの検出中心とマークの位置関係を求め、それぞれの顕微鏡によるマークの検出時の顕微鏡とマーク形成部材との相対位置関係とに基づいて、アライメント顕微鏡間の検出誤差を求めるようにしても良い。

また、本実施形態では、計測用基準板はウエハホルダＨ２のみに配設されていたが、これに限らずウエハホルダＨ２のみならず、ウエハホルダＨ１上にも設けるようにしても良い。

更に、前述した計測用基準板に代えて、ウエハホルダ上に、基準マークを直接形成したり、あるいは、ウエハ上にレジストが塗布されない部分を設け、この部分に基準マークを設けるようにしても良い。前者の場合、ウエハホルダ上のウエハの載置される部分．を凹部とし、ウエハの表面とウエハホルダ上のマークが形成される部分の表面とが同一の高さとされることが好ましい。

また、本実施形態では、アライメント顕微鏡間の検出誤差を求めるために、ウエハ及びウエハホルダ上に形成されたマーク位置をそれぞれ４つ検出し、マークの設計値からのずれを最小にする所定の統計演算を行ったが、これに限らず、少なくとも３つのマークを計測することにより、オフセット、スケーリング（伸縮）、ローテーション（回転誤差）、直交度誤差より成る６個の誤差パラメータを算出することができる。また、少なくとも１つ又は２つのマークを検出することとしても良く、この場合には、検出（算出）できる成分に制限があるが、同様にアライメント顕微鏡間の検出誤差を検出することができる。また、位置合わせマーク、基準マークともに１次元マーク、２次元マークの何れを用いても構わない。

また、本実施形態では、アライメント顕微鏡が２本搭載された露光装置について説明したが、これに限らず、３本以上のマーク検出系を有する装置であれば、本発明は同様に適用が可能である。

なお、上記実施形態では、アライメント顕微鏡の検出誤差の検出をロットの１枚目のウエハを用いて行うこととしたが、これに限らず、ロット内の他のウエハあるいは同種の適当なプロセスウエハを用いても同様に実施できる。また、本実施形態のように実際に露光が行われるプロセスウエハを用いて位置検出誤差を検出するのみならず、理想的なマークが形成された計測用のウエハを別に用意してそのマーク位置を検出することで、各アライメント顕微鏡間の位置検出誤差を検出することも可能である。

なお、前述したアライメント顕微鏡の検出誤差の検出、すなわちアライメント顕微鏡のキャリブレーションは、露光開始前に必ず実施しても良いが、プロセスによるアライメント誤差がロット間で安定していれば、同種のプロセスで実施したキャリブレーション結果を用いることとして、露光開始前のアライメント顕微鏡の検出誤差の検出のための前述した計測動作を省略しても良い。

また、このアライメント顕微鏡の検出誤差について、その値を数多く蓄積し、それらの傾向分析を行うことで各アライメント顕微鏡の検出誤差を推測し、実測値に対してフィードフォワード的に補正をかけることも可能である。

また、ウエハ毎に２つのアライメント顕微鏡２４ａ，２４ｂのうちのどちらを用いてアライメント計測を行ったのかを覚えておくようにしておき、以降の処理で、この情報を活用するようにしても良い。例えば、ウエハＷ１の１層目をアライメント顕微鏡２４ａを用いて計測した場合には、そのウエハＷ１の２層目以降のアライメント計測時には１層目で使用したのと同じアライメント顕微鏡（アライメント顕微鏡２４ａ）を使うようにすれば、アライメント顕微鏡自身に起因するアライメント誤差を低減できる。

また、ウエハ毎に２つのステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のうちのどちらを使って露光処理したかを覚えておくようにしておき、以降の処理でこの情報を活用するようにしても良い。例えば、ウエハＷ２の１層目を露光した時に使ったステージがＷＳＴ１であるならば、ウエハＷ２の２層目を１層目上に重ね露光するときにステージＷＳＴ１を使うようにすれば、ステージ起因の重ね合わせ誤差を低減することができる。

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。

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）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。

一実施形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。 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２つのアライメント顕微鏡の位置関係を示す斜視図である。 ウエハステージの駆動系の構成、及びウエハ、ウエハホルダの搬送系を示す平面図である。 ウエハステージをホルダとともに一部破砕して示す図である。 ２つのウエハステージ動作を説明するためのタイミングチャートである。 図６（Ａ）〜（Ｃ）は、２つのアライメント顕微鏡間の位置検出誤差の検出方法を説明するための図である。 図７（Ａ）、（Ｂ）は、２つのアライメント顕微鏡間の位置検出誤差の検出方法を説明するための図である。 図６（Ｂ）のウエハステージＷＳＴ１を拡大して示す平面図である。 図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、２つのウエハステージによる同時並行処理について説明するための図である

符号の説明

２４ａ…アライメント顕微鏡（第１マーク検出系）、２４ｂ…アライメント顕微鏡（第２マーク検出系）、２７Ａ〜２７Ｄ…基準マーク、Ｈ１，Ｈ２…ウエハホルダ（基板保持部材）、ＳＸ_n，ＳＹ_n…位置合わせマーク（位置検出マーク）、Ｗ１…ウエハ（第１基板、基板）、Ｗ２…ウエハ（第２基板、基板）、ＷＳＴ１…ウエハステージ（第１ステージ）、ＷＳＴ２…ウエハステージ（第２ステージ）。

Claims (5)

1. 複数のマーク検出系相互間の検出誤差を検出する誤差検出方法であって、
   基板上に形成された所定のマークを第１マーク検出系を用いて検出し、前記所定のマークに関する第１の位置情報を得る第１工程と；
   前記第１マーク検出系とは異なる第２マーク検出系を用いて前記所定のマークを検出し、前記所定のマークに関する第２の位置情報を得る第２工程と；
   前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とに基づいて前記第１及び第２マーク検出系相互間の検出誤差を算出する第３工程と；を含む誤差検出方法。
2. 請求項１に記載の誤差検出方法により、第１及び第２マーク検出系相互間の前記検出誤差を検出する工程と；
   前記第１マーク検出系を用いて第１基板上に形成された位置検出マークの位置を検出し、この検出結果に基づいて前記第１基板を所定の基準位置に位置合わせする工程と；
   前記第２マーク検出系を用いて第２基板上に形成された位置検出マークの位置を検出し、この検出結果と前記検出誤差とに基づいて前記第２基板を所定の基準位置に位置合わせする工程と；を含む位置合わせ方法。
3. 請求項２に記載の位置合わせ方法を用いて、前記第１基板と前記第２基板とを所定の基準位置に位置合わせし、
   前記位置合わせが行われる度に、前記第１基板と第２基板とをそれぞれ露光することを特徴とする露光方法。
4. 基板保持部材上に保持された基板を前記基板保持部材とともに第１ステージ上に搭載する工程と；
   前記基板保持部材上に存在する少なくとも１つの基準マークと前記基板上の少なくとも１つの位置合わせマークとを第１マーク検出系を用いてそれぞれ検出し、該検出結果に基づいて前記検出対象の基準マークと前記検出対象の位置合わせマークとの相対位置関係を求める第１計測工程と；
   前記基板を前記基板保持部材とともに第２ステージ上に搭載する工程と；
   前記検出対象の基準マークと前記検出対象の位置合わせマークとを前記第１マーク検出系とは異なる第２マーク検出系を用いてそれぞれ検出し、該検出結果に基づいて前記相対位置関係を求める第２計測工程と；
   前記第１計測工程と前記第２計測工程との計測結果に基づいて、前記第１マーク検出系と前記第２マーク検出系との相互間の検出誤差を算出する工程と；を含む誤差検出方法。
5. 請求項４に記載の誤差検出方法により第１マーク検出系と第２マーク検出系との相互間の前記検出誤差を検出する工程と；
   前記第１マーク検出系を用いて前記第１ステージ上に搭載される基板上の位置合わせマークを検出した検出結果に基づいて、前記第１ステージの位置を制御しつつ、前記第１ステージ上の前記基板を露光する工程と；
   前記第２マーク検出系を用いて前記第２ステージ上に搭載される基板上の位置合わせマークを検出した検出結果と前記検出誤差とに基づいて、前記第２ステージの位置を制御しつつ、前記第２ステージ上の前記基板を露光する工程と；を含む露光方法。
   

Images