JP2007115758A - 露光方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】重ね合わせ精度を維持若しくは向上させ、かつスループットの向上を図る。
【解決手段】 基板Ｗ上の最初の区画領域の露光を開始した後、最後の区画領域の露光開始までの間に、主制御装置２０は、その基板上に形成されている少なくとも１つのアライメントマークの位置情報を、マーク検出系ＡＬＧと位置検出系７４との検出結果に基づいて検出する。また、主制御装置２０は、検出されたアライメントマークの位置情報を考慮して、基板上の最初の区画領域を除く特定の複数の区画領域を露光する際の基板の移動目標位置を統計演算を含む処理により決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は露光方法及び露光装置に係り、更に詳しくは、半導体素子、液晶表示素子などの電子デバイスを製造するリソグラフィ工程で用いられる露光方法及び露光装置に関する。

半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイス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、例えばステップ・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（スキャナとも呼ばれる））などが主として用いられている。

通常、露光工程では、ウエハ上に１０層以上の回路パターン（レチクルパターン）を重ね合わせて転写するが、各層間での重ね合わせ精度が悪いと、回路上の特性に不都合が生じることがある。このような場合、チップが所期の特性を満足せず、最悪の場合にはそのチップが不良品となり、歩留りを低下させてしまう。

そこで、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を最適な相対位置関係にする操作（ウエハアライメント）が必要である。このウエハアライメントには種々の方式があるが、現在のところ、デバイス製造ラインではスループットとの兼ね合いから、主にウエハ上のいくつかのショット領域のみのアライメントマークを検出してショット領域の配列の規則性を求めることで、各ショット領域を位置合わせするグローバル・アライメント方式が使用されている。特に現在では、ウエハ上のショット領域の配列の規則性を統計的手法によって精密に特定するエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式が主流となっている。（特許文献１、２等参照）。

このＥＧＡ方式のアライメントでは、ウエハ内の特定の複数のショット領域（サンプルショット領域又はアライメントショット領域とも呼ばれる）を予め選択しておき、それらのサンプルショット領域に付設されたアライメントマーク（サンプルマーク）の位置情報を露光開始に先立って順次計測し、この計測結果とショット領域の設計上の配列情報とを用いて、最小自乗法等による統計演算を行なって、ウエハ上のショット領域の配列座標を求める。そのため、ＥＧＡ方式のアライメントでは、高スループットで各ショット領域の配列座標を比較的高精度に求めることができる。

しかしながら、半導体素子は年々高集積化し、これに伴ってデバイスパターンの実用最小線幅（デバイスルール）が微細化している。このデバイスルールの微細化に対応すべく露光装置には、より高い解像度とともに高い重ね合わせ精度を実現することが要求されるようになってきた。そして、今や重ね合わせ誤差の許容値は１０ｎｍ以下の値になりつつある。

現状では、ＥＧＡ方式のウエハアライメントにおけるサンプルショット領域の数（サンプルショット数）は通常５〜８程度である。しかし、かかるサンプルショット数では、どのようなサンプルショット領域の選択を行っても、上記数ｎｍ程度以下の重ね合わせ精度を達成できない場合が殆どであるものと考えられ、サンプルショット数（及びサンプルマークの数）を増加させることが必要不可欠になってきている。

しかしながら、サンプルショット数とスループットとはトレード・オフの関係にあるため、サンプルショット数を単に増加させることは、デバイスの大量生産を目的とする露光装置では、容易に採用できるものではない。

このような背景により、重ね合わせ精度を低下させることなく、スループットを向上させることが可能な露光装置の出現が期待されている。

特開昭６１−４４４２９号公報 米国特許第４，７８０，６１７号明細書

上記の課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。

本発明は、第１の観点からすると、エネルギビーム（ＩＬ）を照射して基板（Ｗ）を露光し、該基板上の複数の区画領域（Ｓ_i）にパターン像を順次形成する露光方法であって、前記エネルギビームの照射領域（ＩＡ）から離れた位置で、検出対象のマークを検出するマーク検出系（ＡＬＧ）を用いて、前記基板上に形成されている少なくとも１つのアライメントマーク（Ｍ１，Ｍ２）を、前記基板上の複数の区画領域のうちの最初の区画領域の露光開始後、最後の区画領域の露光開始までの間に検出する露光開始後マーク検出工程と；前記露光開始後マーク検出工程で検出されたアライメントマークの検出結果を考慮して、前記基板上の複数の区画領域のうち、最初の区画領域を除く特定の複数の区画領域を露光する際の前記基板の移動目標位置を統計演算を含む処理により決定する移動目標位置決定工程と；を含む第１の露光方法である。

これによれば、露光開始後のアライメントマークの検出は、基板上の複数の区画領域を露光するための一連の動作の一部と並行して行われるので、そのアライメンとマークの検出のためにスループットを低下させることがない。また、検出されたアライメントマークの検出結果を考慮して、基板上の複数の区画領域のうち、最初の区画領域を除く特定の複数の区画領域を露光する際の基板の移動目標位置が統計演算を含む処理により決定される。

従って、例えば、従来の同一数のサンプルマークを検出するＥＧＡ方式のウエハアライメントを採用する場合、その少なくとも一部を、露光開始後に検出することができるので、露光開始前に検出すべきサンプルマーク（アライメンとマーク）数を減少させることで、従来と同程度の重ね合わせ精度を維持しつつ従来に比べてスループットを向上させることが可能になる。また、例えば、従来よりも多い数のサンプルマークを検出するＥＧＡ方式のウエハアライメントを採用する場合、露光開始前に必要最低限のサンプルマークを検出することで露光開始前に検出すべきサンプルマーク（アライメンとマーク）数を減少させることができ、しかも露光開始後に残りのアライメントマークをスループットを低下させることなく検出して、検出したアライメントマークが所定数超えた時点以後に露光が行われる区画領域では、重ね合わせ精度を向上させることが可能となる。

従って、重ね合わせ精度を低下させることなく、スループットを向上させることができる。

本発明は、第２の観点からすると、エネルギビーム（ＩＬ）を照射して基板（Ｗ）を露光し、該基板上の複数の区画領域（Ｓ_i）にパターン像を順次形成する露光装置であって、前記エネルギビームの照射領域（ＩＡ）から所定間隔だけ離れた位置で、検出対象のマークを検出するマーク検出系（ＡＬＧ）と；前記基板の位置情報を検出する位置検出系（７４）と；前記基板上の複数の区画領域のうちの最初の区画領域の露光開始後、最後の区画領域の露光開始までの間に、前記基板上に形成されている少なくとも１つのアライメントマーク（Ｍ１，Ｍ２）の位置情報を、前記マーク検出系と前記位置検出系との検出結果に基づいて検出する検出処理系（２０）と；検出されたアライメントマークの位置情報を考慮して、前記基板上の複数の区画領域のうち、最初の区画領域を除く特定の複数の区画領域を露光する際の前記基板の移動目標位置を統計演算を含む処理により決定する移動目標位置決定装置（２０）と；を備える露光装置である。

これによれば、検出処理系により、基板上の複数の区画領域を露光するための一連の動作の一部と並行して、露光開始後、アライメントマークが検出されるので、そのアライメントマークの検出のためにスループットを低下させることがない。また、移動目標位置決定装置により、検出されたアライメントマークの位置情報を考慮して、基板上の複数の区画領域のうち、最初の区画領域を除く特定の複数の区画領域を露光する際の基板の移動目標位置が統計演算を含む処理により決定される。

従って、この露光装置によれば、上記の第１の露光方法を実行することができ、前述と同様の理由により、重ね合わせ精度を低下させることなく、スループットを向上させることができる。

本発明は、第３の観点からすると、エネルギビームを照射して基板を露光し、該基板上の複数の区画領域にパターン像を順次形成する露光方法であって、前記エネルギビームの照射領域から離れた位置で、検出対象のマークを検出するマーク検出系を用いて、前記基板上に形成されている少なくとも１つのアライメントマークを、前記基板上の少なくとも１つの特定区画領域の露光動作の一部と並行して検出する工程を含む第２の露光方法である。

これによれば、基板上の少なくとも１つの特定区画領域の露光動作の一部と並行して基板上に形成されている少なくとも１つのアライメントマークを検出するので、露光動作とは別にアライメントマークを検出する場合に比べて、露光工程全体のスループットを向上させることが可能である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図７（Ｂ）に基づいて説明する。図１には、一実施形態の露光装置１００の構成が概略的に示されている。

露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置である。この露光装置１００は、照明ユニットＩＵ、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、ウエハステージＷＳＴを含むウエハステージ装置６０、及びこれらの制御系等を備えている。なお、図１では、図示の便宜上から各部の大きさを適当な大きさに設定しており、各部の大きさは実際とは異なる。

照明ユニットＩＵは、照明系ハウジング１２と、その内部の照明光学系とを含む。照明光学系は、例えば特開２００１−３１３２５０号公報（対応する米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書）などに開示されるように、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド等（いずれも不図示）を含み、不図示の光源から出力された照明光ＩＬにより、レチクルＲ上でＸ軸方向（図１における紙面直交方向）に細長く伸びる長方形（スリット）状の照明領域ＩＡＲをほぼ均一な照度で照明する。

光源は、不図示の送光光学系を介して照明ユニットＩＵに接続されている。光源としては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光源（出力波長１９３ｎｍ）が用いられている。

レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターンなどがそのパターン面（図１における下面）に形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着（又は静電吸着）により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１４によって、ＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここでは図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。

レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置（Ｚ軸回りの回転を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、レチクル干渉計という）１６によって、移動鏡１８（実際には、Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。このレチクル干渉計１６の計測値は、主制御装置２０に送られ、主制御装置２０では、このレチクル干渉計１６の計測値に基づいてレチクルステージ駆動系１４を介してレチクルステージＲＳＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）の位置（及び速度）を制御する。

投影ユニットＰＵは、図１に示されるようにレチクルステージＲＳＴの下方に配置され、鏡筒３０と、該鏡筒３０内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を含む投影光学系ＰＬとを備えている。鏡筒３０の高さ方向の中央より幾分下方の位置には、その外周部にフランジＦＬＧが設けられており、該フランジＦＬＧを介して投影ユニットＰＵが不図示のメインフレームに支持されている。

前記投影光学系ＰＬとしては、一例としてＺ軸方向の共通の光軸ＡＸを有する複数のレンズ（図１では、最も像面に近いレンズ３２及び最も物体面に近いレンズ３４を代表的に図示）から成る屈折光学系が用いられている。この投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４倍又は１／５倍）を有する。このため、照明ユニットＩＵからの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域ともいう）ＩＡに形成される。

投影光学系ＰＬの最も像面に近い（ウエハＷに近い）光学素子（以下、「先端レンズ」という）３２の近傍には、その先端レンズ３２とウエハＷとの間の空間内に、液体、例えばＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する純水（以下、単に水という）により局所液浸領域を形成する液浸装置５０の一部を構成するノズルユニット４０が設けられている。このノズルユニット４０は、不図示の取付機構を介して投影ユニットＰＵの鏡筒３０の下端部に取り付けられている。ノズルユニット４０と鏡筒３０との間には、不図示の除振機構が設けられている。なお、ノズルユニット４０の底面に真空予圧型の気体静圧軸受を設けて、その気体静圧軸受によりノズルユニット４０をウエハＷの上方に所定のクリアランスを介して浮上支持しても良い。

ノズルユニット４０は、図２に拡大して示されるように、投影ユニットＰＵの鏡筒３０の下端部（先端レンズ３２が保持された部分）に下方から所定のクリアランスを開けて嵌合する形状の開口（上下に貫通した開口）４１が形成された平面視矩形の第１部材４２と、該第１部材４２の下面の周縁部に固定された第２部材４４とを備え、これら第１部材４２と第２部材４４とによって、見かけ上、１つの直方体（側面から見て長方形）を構成している。第１部材４２は、図２及びこの図２の底面図を示す図３を総合するとわかるように、その下面は、その中央部の開口４１の周囲部分がＸＹ平面に平行な平面４２ａになっており、この平面４２ａの周囲が外側に向かって上方に傾斜するテーパ部とされている。平面４２ａは、第２部材４４の下端面及び先端レンズ３２の下端面とほぼ面一（同一高さの面）とされている。

第１部材４２には、その内部に上端面と平面４２ａとを連通する液体供給流路４２ｂと液体回収流路４２ｃとがそれぞれ形成されている。液体供給流路４２ｂの下端部は液体供給口（又は供給ノズル）を構成し、液体回収流路４２ｃの下端部は、液体回収口（又は回収ノズル）を構成している。液体供給流路４２ｂの上部開口には、液体供給管４６の一端が接続され、該液体供給管４６の他端は、液体供給装置５２（図２では不図示、図４参照）に接続されている。また、液体回収流路４２ｃの上部開口には、液体回収管４８の一端が接続され、該液体回収管４８の他端は、液体回収装置５４（図２では不図示、図４参照）に接続されている。

ここで、液体供給ノズル、液体回収ノズルは、それぞれ１つ設けても良いが、平面４２ａに開口４１を取り囲む２重の環状の溝を形成し、その内側の溝の内部に液体供給ノズルを複数配置し、外側の溝の内部に液体回収ノズルを複数配置しても良い。

液体供給装置５２は、液体のタンク、加圧ポンプ、温度調整装置、並びに供給管４６、に対する液体の供給の開始と停止を制御するための不図示のバルブ等を備えている。バルブとしては、例えば液体の供給の開始と停止のみならず、流量の調整も可能となるように、流量制御弁を用いることが望ましい。温度調整装置は、液体タンク内の液体の温度を、例えば投影ユニットＰＵ等を中心とする露光装置が収納されているチャンバ（不図示）内の温度と同程度の温度に調整する。

液体回収装置５４は、液体のタンク及び吸引ポンプ、並びに回収管４８を介した液体の回収の開始と停止を制御するためのバルブ等を備えている。バルブとしては、前述した液体供給装置５２側のバルブに対応して流量制御弁を用いることが望ましい。

液体供給装置５２は、主制御装置２０からの指示により、供給管４６に接続されたバルブを制御して、先端レンズ３２とウエハＷとの間の空間内に水Ｌｑを供給する。同時に、液体回収装置５４は、主制御装置２０からの指示により、回収管４８に接続されたバルブを制御して、前記空間から水Ｌｑを回収する。これにより、前記空間内に一定量の水Ｌｑが保持されて、先端レンズ３２の光射出端側に局所液浸領域が形成される。

本実施形態では、局所液浸領域として、前述した露光領域ＩＡよりも一回り大きな平面視略矩形の領域が形成される。すなわち、このような局所液浸領域が形成できるのであれば、液体供給ノズル、回収ノズルの配置はいかなる配置であっても良い。

また、ノズルユニット４０の第１部材４２と第２部材４４との接合面部分には、環状給気路４３が形成されており、この環状給気路４３に連通する複数の噴出し口４５が第２部材４４の下面に所定間隔で形成されている（図３参照）。第１部材４２の内部には、環状給気路４３とノズルユニット４０の上端面とを連通する上下方向の給気路４２ｄが形成されおり、この給気路４２ｄに気体供給配管４９の一端が接続され、該気体供給配管５０の他端は、気体供給装置５１Ａ（図２では不図示、図４参照）に接続されている。気体供給装置５１Ａは、タンク、ポンプ、温度・湿度調整装置、並びに気体供給配管４９に対する気体の供給の開始と停止を制御するための不図示のバルブ等を備えている。温度・湿度調整装置は、主制御装置２０からの指示に応じて、タンク内の空気の温度を、例えば露光装置が収納されているチャンバ（不図示）内の空気の温度より幾分高く、かつタンク内の空気の湿度をチャンバ内の空気の湿度より幾分低く調整する。

ノズルユニット４０は、複数の噴出し口４５からウエハＷに向けて上述の温度及び湿度が調整された空気を噴き付ける。

図１へ戻り、投影ユニットＰＵから所定距離離れた位置には、オフアクシス・アライメント系（以下、アライメント系という）ＡＬＧが設けられている。このアライメント系ＡＬＧは、図３に示されるように、投影光学系ＰＬの＋Ｙ側でかつ−Ｘ側となる位置に配置され、投影ユニットＰＵを保持する保持部材に不図示の保持機構を介して保持されている。この保持機構は、アライメント系ＡＬＧを少なくともＸ軸方向に関して、所定の範囲で往復駆動可能な駆動機構５６（図４参照）を有している。この駆動機構５６は、アライメント系ＡＬＧの位置を計測する計測器、例えばエンコーダをその内部に有している。

アライメント系ＡＬＧとしては、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ光をウエハ上に形成された段差パターンのようなアライメントマークに照射し、照明されたアライメントマークから発生する回折光または散乱光に基づいて、アライメントマークの位置を検出するＬＳＡ（Laser Step Alignment）系のセンサが用いられている。アライメント系ＡＬＧからの信号は、不図示のアライメント信号処理系に供給される。

アライメント系ＡＬＧは、図２に示されるように、照射光学ユニット６０ａ、ハーフミラー６０ｂ、対物光学ユニット６０ｃ及び受光光学ユニット６０ｄの４部分を有している。照射光学ユニット６０ａは、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源、整形レンズ、ハーフプリズム、一対の視野合成ミラー及びその他のレンズ及びミラー等（いずれも図示せず）を含む。対物光学ユニット６０ｃは対物レンズ（不図示）を含む。受光光学ユニット６０ｄは、複数のリレーレンズ、一対の視野合成ミラー、受光素子（例えばフォトマルチプライアチューブ（ＰＭＴ）など）から成る一対のディテクタ等を含む。

このアライメント系ＡＬＧでは、照射光学ユニット６０ａ内の光源から射出された光束（波長６３３ｎｍ：直線偏光）が、整形レンズによって一方向に長い長方形の光束に整形される。その整形レンズによって整形された光束は、ハーフプリズムで第１光束と第２光速に分岐され、ミラー及びレンズを介して上記一対の視野合成ミラーに個別に入射する。そして、その一対の視野合成ミラーでそれぞれ反射された第１光束、第２光束が、照射光学ユニット６０ａからハーフミラー６０ｂを介して対物光学ユニット６０ｃ内部の対物レンズにそれぞれ入射する。

その対物レンズから第１光束（ＬＢ１とする）、第２光束（ＬＢ２とする）がウエハＷ表面に照射される。ウエハ表面では、第１光束ＬＢ１は、図７（Ａ）に示されるようなＸ軸方向に細長い長方形状の光束であり、第２光束ＬＢ２は、図７（Ｂ）に示されるようなＹ軸方向に細長い長方形状の光束である。

ウエハＷの表面には、図７（Ａ）に示されるようにＹ軸方向を長手方向とする７本のラインパターンが等間隔でＸ軸方向に並んで形成されたラインアンドスペース状の段差パターンから成る第１アライメントマークＭ１と、図７（Ｂ）に示されるようにＸ軸方向を長手方向とする７本のラインパターンが等間隔でＹ軸方向に並んで形成されたラインアンドスペース状の段差パターンから成る第２アライメントマークＭ２が形成されている。なお、アライメントマークＭ１、Ｍ２のウエハＷ上における配置については後述する。

ここで、ウエハステージＷＳＴが＋Ｙ方向に移動すると、図７（Ａ）に示されるように、第１光束ＬＢ１が矢印Ａで示されるようにアライメントマークＭ１に向かう方向に相対走査され、第１光束ＬＢ１と第１アライメントマークＭ１とが部分的に重なると、第１アライメントマークＭ１から回折反射光が発生し重なり量が多くなるほど回折反射光の強度が大きくなる。ウエハステージＷＳＴが−Ｙ方向に移動する場合も同様である。

また、ウエハステージＷＳＴが＋Ｘ方向に移動すると、図７（Ｂ）に示されるように、第２光束ＬＢ２が矢印Ｂで示されるようにアライメントマークＭ２に向かう方向に相対走査され、第２光束ＬＢ２と第２アライメントマークＭ２とが部分的に重なると、第２アライメントマークＭ２から回折反射光が発生する。ウエハステージＷＳＴが−Ｘ方向に移動する場合も同様である。

第１アライメントマークＭ１又は第２アライメントマークＭ２からの回折光（散乱光）は、対物光学ユニット６０ｃ内部の対物レンズを介して、ハーフミラー６０ｂで反射され、受光光学ユニット６０ｄ内に入射する。

そして、受光光学ユニット６０ｄ内では、それらの回折光は、リレーレンズを介して、一対の視野合成ミラーに個別に入射する。すなわち、Ｘ軸方向に沿って延びた第１アライメントマークＭ１からの回折光は、Ｙ軸方向に平行な反射面を有する一方の視野合成ミラーに入射する。また、Ｙ軸方向に沿って延びた第２アライメントマークＭ２からの回折光は、Ｘ軸方向に平行な反射面を有する他方の視野合成ミラーに入射する。

上記一方の視野合成ミラーで反射された第１アライメントマークＭ１からの回折光は、リレーレンズを介して、一方のディテクタに達する。その一方のディテクタでは、第１アライメントマークＭ１からの回折光のうち０次回折光（正反射光）を除く回折光を選択的に受光する。不図示のアライメント信号処理系では、その受光光量の変化と、そのときのウエハ干渉計７４の計測値とに基づいて、第１アライメントマークのＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を検出する。また、上記他方の視野合成ミラーで反射された第２アライメントマークＭ２からの回折光は、リレーレンズを介して、他方のディテクタに達する。こうして、その他方のディテクタでは、第２アライメントマークＭ２からの回折光のうち０次回折光（正反射光）を除く回折光を選択的に受光する。不図示のアライメント信号処理系では、その受光光量の変化と、そのときのウエハ干渉計７４の計測値とに基づいて、第２アライメントマークＭ２のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）を検出する。

なお、アライメント系ＡＬＧと同様の構成のＬＳＡ系のセンサの詳細構成については、例えば、特開平６−２２４１０３号公報（対応米国特許第５，５２５，８０８号）などに詳細に開示されている。なお、アライメント信号処理系で検出された第１アライメントマークＭ１のＹ位置情報、第２アライメントマークＭ２のＸ位置情報は、主制御装置２０に供給される。

図１に戻り、前記アライメント系ＡＬＧの下端部を取り囲む状態で、肉厚が厚く高さが低い円筒状（円環状）に形成された気体噴出ユニット６２が設けられている。この気体噴出ユニット６２は、アライメント系ＡＬＧの筐体６４の下端部の一部を構成している。

気体噴出ユニット６２は、図２に拡大して断面図にて示されるように、その内部に環状給気路６２ａが形成され、この環状給気路６２ａに連通する噴出し口６３が、その底面に所定間隔で複数配置されている（図３参照）。また、気体噴出ユニット６２の内部には、環状給気路６２ａと気体噴出ユニット６２の上端面とを連通する上下方向の給気路６２ｂが形成されおり、この給気路６２ｂに気体供給配管６１の一端が接続され、該気体供給配管６１の他端は、前述の気体供給装置５１Ａと同様に構成された気体供給装置５１Ｂ（図２では不図示、図４参照）に接続されている。気体噴出ユニット６２は、噴出し口６３からウエハＷに向けて温度及び湿度が調整された空気を噴き付ける。

図１に戻り、前記ウエハステージ装置７０は、ウエハステージベース７２と、該ウエハステージベース７２の上面の上方に配置されたウエハステージＷＳＴと、ウエハステージＷＳＴに搭載されたウエハテーブルＷＴＢと、ウエハテーブルＷＴＢの位置を計測するウエハ干渉計７４と、ウエハステージＷＳＴを駆動するウエハステージ駆動系７６（図４参照）等を備えている。

ウエハステージＷＳＴは、底面に不図示の非接触軸受、例えば空気静圧軸受（すなわち、エアベアリング（エアパッドとも呼ばれる））が複数ヶ所に設けられており、これらの空気静圧軸受からウエハステージベース７２の上面に向けて噴出された加圧空気の静圧により、ウエハステージベース７２の上面に数μｍ程度のクリアランスを介して支持され、ウエハステージ駆動系７６によって、ＸＹ面内で駆動（θｚ回転を含む）される。

ウエハテーブルＷＴＢは、ウエハステージＷＳＴ上に不図示のＺ・レベリング機構（例えばボイスコイルモータなどのアクチュエータを備えている）を介して搭載され、ウエハステージＷＳＴに対してＺ軸方向、Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向）にＺ・レベリング機構により微小駆動される。

ウエハテーブルＷＴＢ上には、ウエハＷを真空吸着システム等を介して保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。また、ウエハテーブルＷＴＢの上面には、中央部にウエハホルダ上に載置されるウエハＷの外径より僅かに大きな内径の円形開口が形成されたほぼ矩形状のプレート（撥液プレート）７８が設けられている。このプレート７８は、その表面がウエハホルダによって吸着保持されたウエハＷとほぼ面一となるように設定されている。また、プレート７８の一部には、所定形状の開口が形成され、該開口の内部にその表面に複数の基準マークが形成された基準マーク部材（不図示）が、その表面がプレート７８と同一高さとなる状態で埋め込まれている。

ウエハステージＷＳＴの位置は、ウエハ干渉計７４によって、ウエハテーブルＷＴＢの側面（鏡面加工された面）を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。ウエハ干渉計７４は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を検出するためのＹ干渉計と、Ｘ軸方向の位置を検出するためのＸ干渉計とを備えている。Ｙ干渉計とＸ干渉計は、測長軸を複数有する多軸干渉計であり、これらの干渉計によりウエハテーブルＷＴＢの回転（θｚ回転（Ｚ軸回りの回転）、θｘ回転（Ｘ軸回りの回転）及びθｙ回転（Ｙ軸回りの回転）を含む）を計測できる。

ウエハ干渉計７４の計測値は、主制御装置２０に送られ、主制御装置２０は、ウエハ干渉計７４の計測値に基づいてウエハステージ駆動系７６を介してウエハステージＷＳＴのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置、並びに回転を制御する。

なお、ウエハテーブルＷＴＢの側面を鏡面加工するのに代えて、平面鏡から成る移動鏡を設けることとしても良い。

図４には露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含む主制御装置２０を中心として構成されている。

上記のように構成された本実施形態の露光装置１００では、レチクルステージＲＳＴ上にレチクルＲがロードされ、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷがロードされた状態で、主制御装置２０による液浸装置５０の液体供給装置５２及び液体回収装置５４の各バルブの制御により、水Ｌｑの局所液浸領域を形成した状態で、レチクルアライメント系及び基準マーク部材（いずれも不図示）を用いたレチクルアライメント及びアライメント系ＡＬＧのベースライン計測などの準備処理が行われる。

次に、以下のようにして、ウエハＷ上のアライメントマークを計測するアライメント計測及び露光が行われる。なお、上記の準備処理のうち、ベースライン計測の一部はアライメント系ＡＬＧを用いて行われるため、水Ｌｑを介さないで行なわれる。

ここで、アライメント計測の説明に先立って、ウエハＷ上に形成されているアライメントマークの配置について説明する。

図５には、ウエハＷが示されている。このウエハＷ上には、それまでの工程の処理で、ショット領域Ｓ₁〜Ｓ_MまでのＭ個、一例として７６個のショット領域が形成されている。

また、このウエハＷ上には、その一部が拡大して図６に示されるように、各ショット領域Ｓ_i（ｉ＝１〜７６）の−Ｘ側のストリートライン上に前述した第１アライメントマークＭ１がＹ軸方向に所定間隔で２つ形成され、各ショット領域Ｓ_iの＋Ｙ側のストリートラインの中央には、前述した第２アライメントマークＭ２が形成されている。

本実施形態では、図５及び図６に示されるような経路ＴＲ１に沿って露光領域ＩＡがウエハＷに対して相対移動されるようなウエハステージＷＳＴの移動動作及びこれに対応するレチクルステージＲＳＴの往復移動動作によって、ウエハＷ上のショット領域Ｓ₁〜Ｓ₇₆に対するステップ・アンド・スキャン方式の液浸露光が行われる。このウエハステージＷＳＴの移動開始に先立って、主制御装置２０では、第１ショット領域Ｓ₁及びこの周囲の３〜４個のショット領域に付設された合計で６〜８個程度のマークＭ１，Ｍ２の位置情報をアライメント系ＡＬＧを用いて、前述のようにして計測する。そして、この検出されたマークＭ1，Ｍ２の位置情報を用いて、例えば特開昭６１−４４４２９号公報などに開示される最小二乗法を用いた統計演算（以下、「ＥＧＡ演算」と呼ぶ）を行い、ウエハＷ上の最初の数個のショット領域、例えばショット領域Ｓ₁〜Ｓ₇の配列座標（又は対応するショット領域Ｓ₁〜Ｓ₇のそれぞれを露光する際のウエハの移動目標位置）を求める。

そして、この求めたショット領域Ｓ₁の配列座標（又は対応するショット領域Ｓ₁を露光する際のウエハの移動目標位置）に基づいて、ウエハＷ上の第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）へウエハステージＷＳＴを移動した後、上述したウエハＷ上のショット領域Ｓ₁〜Ｓ₇₆に対するステップ・アンド・スキャン方式の液浸露光動作を開始する。本実施形態では、前述のレチクルアライメントに先立って、レチクルステージＲＳＴ上にレチクルＲがロードされる際に、不図示のバーコードリーダで読み取られたそのレチクルＲに関する情報が主制御装置２０に供給され、主制御装置２０は、そのレチクルＲに関する情報のうち、パターン領域のサイズに関する情報に基づいて、駆動機構５６を介してアライメント系ＡＬＧのＸ軸方向の位置を調整している。従って、このステップ・アンド・スキャン方式の液浸露光動作が開始される時点（すなわち、ウエハＷ上の第１ショット領域Ｓ₁の露光のためのウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴの加速開始時点）では、アライメント系ＡＬＧは、投影光学系ＰＬの光軸中心から＋Ｙ方向に所定距離離れ、かつ−Ｘ方向に（ＷＤ／２＋α）だけ離れた位置に位置決めされている。ここで、ＷＤは、ウエハ上のショット領域Ｓ_iの非走査方向の幅寸法であり、αはストリートラインの幅の約１／２の距離である。

本実施形態では、前述の経路ＴＲ１に沿ったウエハステージＷＳＴに対する露光領域ＩＡの相対移動動作と並行して、図６の経路ＴＲ２に沿ってアライメント系ＡＬＧがウエハＷに対して相対走査される。

主制御装置２０は、ウエハＷ上のｋ番目のショット領域Ｓ_k対する露光のためのウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動中に、ショット領域Ｓ_kの＋Ｙ側に隣接するショット領域（このような＋Ｙ側の隣接ショット領域が存在する場合）に付設された２つの第１アライメントマークＭ１のうちの少なくとも１つのＹ位置情報を、アライメント系ＡＬＧを用いて計測する。ここで、このアライメンとマークの検出は、レチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）とウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）とがＹ軸方向に関して同期移動される走査露光時、すなわち、ウエハステージＷＳＴ（及びレチクルステージＲＳＴ）が等速移動している最中に行われる。これにより、ステージＲＳＴ、ＷＳＴの加減速時の反力に起因する装置の振動が、アライメントマークの位置計測誤差要因となるのが効果的に抑制される。

また、主制御装置２０は、ウエハＷ上のｋ番目のショット領域Ｓ_kと該ショット領域Ｓ_kの−Ｘ側の隣接ショット領域との間のショット領域間移動動作中に、その−Ｘ側の隣接ショット領域に付設された第２アライメントマークＭ２のＸ位置情報を、アライメント系ＡＬＧを用いて計測する。

すなわち、本実施形態では、主制御装置２０は、前述のステップ・アンド・スキャン方式の液浸露光動作の開始後、すなわち第１ショット領域の露光開始後、第７６番目のショット領域の露光開始までの間に、所定の設定プログラムに従って、アライメント系ＡＬＧを用い、上述のようにしてアライメントマークＭ１，Ｍ２の位置情報を検出する。そして、主制御装置２０では、例えば、各行の最終ショット領域の露光が終了する度に、それまでに計測された全てのアライメントマークＭ１，Ｍ２の位置情報（検出結果）に基づいて、ＥＧＡ演算を行い、それ以降に露光が予定されている複数のショット領域のうち、少なくとも、次行に含まれる全てのショット領域を露光する際のウエハＷの移動目標位置（配列座標）を決定し、その決定された移動目標位置に従ってウエハＷを移動しつつ、該次行のショット領域に対する露光を行う。

このように、本実施形態では、第１ショット領域の露光開始後におけるアライメントマークの位置情報の検出に際し、検出するアライメントマークを、露光の進行に伴って徐々に増やし、前記の移動目標位置決定に際しては、その徐々に増やしたアライメントマークの位置情報（検出結果）をＥＧＡ演算の対象データに含めている。

以上説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、ウエハＷ上の第１番目のショット領域Ｓ₁の露光（又は露光のための加速）を開始した後、最終のショット領域Ｓ₇₆の露光開始までの間に、主制御装置２０により、そのウエハＷ上に形成されている複数のアライメントマークＭ1，Ｍ２の位置情報が、アライメント系ＡＬＧとウエハ干渉計７４との検出結果に基づいて検出される。

そして、主制御装置２０により、例えば、各行の最終ショット領域の露光が終了する度に、それまでに計測された全てのアライメントマークＭ１，Ｍ２の位置情報（検出結果）に基づいて、ＥＧＡ演算が行われ、それ以降に露光が予定されている複数のショット領域のうち、少なくとも、次行に含まれる全てのショット領域を露光する際のウエハＷの移動目標位置（配列座標）が決定される。

従って、第１行目のショット領域以外のショット領域の露光のためのウエハＷの移動目標位置の決定は、露光開始後に検出されたアライメントマークを含む十分な数のアライメントマークの検出結果に基づいて行われる。これにより、最終的には、十分な重ね合わせ精度を確保することが可能になる。露光開始後のアライメントマークの検出は、ウエハＷに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光に際しての一連のウエハの移動動作（及びこれに対応するレチクルＲの移動動作）と並行して行われるので、スループットを低下させることがない。

また、露光開始に先立つ、ＥＧＡ方式のウエハアライメントに際しては、最初のショット領域Ｓ₁又は、最初の行に含まれるショット領域の露光の際のウエハＷの移動目標位置を決定する（露光を開始する）のに必要十分な数（最低限の数）のショット領域、例えばその最初のショット領域Ｓ₁近傍の３〜４個のショット領域のアライメントマークＭ１，Ｍ２を、又は、その最初の行の近傍の行や最初の行自身に含まれる幾つかのショット領域のアライメントマークＭ１，Ｍ２を、露光開始に先立って検出すれば足りる。

従って、露光開始に先立って検出すべきアライメントマークの数を増加させることなく反対に減少させ、しかも重ね合わせ精度の向上を図ることが可能になる。

また、前述の如く、本実施形態では、主制御装置２０が、第１ショット領域Ｓ₁の露光開始後におけるアライメントマークの位置情報の検出に際し、検出するアライメントマークを、露光の進行に伴って徐々に増やし、前記の移動目標位置決定に際しては、その徐々に増やしたアライメントマークの位置情報（検出結果）をＥＧＡ演算の対象データに含めている。これにより、露光の進行に従って、より多くのアライメントマークの検出結果を含めた統計演算処理が行われるので、露光が進行するほど、より精度の高いウエハＷの移動目標位置の算出が可能になる。

本実施形態では、第１行目、第２行目及び第３行目というように、露光が進行すると、一度、液浸領域が通過したショット領域に付設され、その液浸領域の通過により表面が湿った（表面のレジスト層、トップコート層に分子レベルで水が入り込んだ）領域に存在するアライメントマークが検出対象となる場合がある（図６参照）。かかる場合に、液体（水）の影響によりアライメントマークの検出誤差が生じることを極力回避するため、本実施形態では、ノズルユニット４０からウエハＷに向かって、温度及び湿度が調整された空気が常時噴き付けられるようになっているとともに、気体噴出ユニット６２により噴出し口からウエハＷに向けて温度及び湿度が調整された空気が噴き付けられるようになっている。

ここで、その空気の湿度は、水分を蒸発させる観点からは、湿度がある程度低い方が望ましく、また、その蒸発による気化熱が奪われることに起因するウエハの温度低下を考慮すると、その空気の温度は、チャンバ内の目標温度より幾分高い方が望ましい。

本実施形態では、液浸領域の通過によりその表面が湿った領域であっても、上記の噴きつけられる空気によって乾かすことができるので、ストリートライン領域に存在するアライメントマークを、液体（水）の影響を受けることなく、アライメント系ＡＬＧを用いて、精度良く検出することが可能となる。

また、上述した気化熱が奪われることによるウエハの温度低下、あるいは照明光の照射エネルギの蓄積によるウエハの温度上昇などに起因して、露光の進行と共にウエハＷが伸縮することが考えられるが、このような場合であっても、露光の進行に伴って検出するアライメンとマークを徐々に増やし、前記の移動目標位置決定に際しては、その徐々に増やしたアライメントマークの位置情報（検出結果）をＥＧＡ演算の対象データに含める、本実施形態の方法を採用することで、そのウエハＷの伸縮に起因する重ね合わせ精度低下を最大限低減することができる。換言すれば、従来の露光開始前に全てのサンプルマークを検出するＥＧＡ方式のウエハアライメントに比べて、露光の進行と共にウエハＷが伸縮する場合の重ね合わせ精度を確実に向上させることができる。

なお、上記実施形態では、各行の最終ショット領域の露光が終了する度に、それまでに計測された全てのアライメントマークＭ１，Ｍ２の位置情報（検出結果）に基づいて、ＥＧＡ演算が行われ、次行に含まれる全てのショット領域を露光する際のウエハＷの移動目標位置（配列座標）が決定されるものとした。しかしながら、本発明がこれに限定されるものではない。

例えば、検出処理系（上記実施形態では主制御装置２０がこれに対応）が、ウエハＷ上の複数のショット領域のうちの最初のショット領域の露光開始後、最後のショット領域の露光開始までの間に、ウエハ上に形成されている少なくとも１つのアライメントマークの位置情報を、マーク検出系（上記実施形態ではアライメント系ＡＬＧがこれに対応）と位置検出系（上記実施形態ではウエハ干渉計７４がこれに対応）との検出結果に基づいて検出し、移動目標位置決定装置（上記実施形態では主制御装置２０がこれに対応）が、その検出されたアライメントマークの位置情報を考慮して、ウエハ上の第２番目以降のショット領域の全て又は一部（特定の複数のショット領域）を露光する際のウエハの移動目標位置を統計演算を含む処理により決定することとしても良い。

なお、上記実施形態では、実際にショット領域上が照明光（露光光）ＩＬでスキャン露光されている最中に検出されたアライメントマークの位置情報を考慮して、ウエハ上の第２番目以降のショット領域の全て又は一部（特定の複数のショット領域）を露光する際のウエハの移動目標位置を統計演算（ＥＧＡ演算）を含む処理により決定する場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態と同様に、エネルギビームを照射してウエハを露光し、該ウエハ上の複数のショット領域にパターン像を順次形成するに際し、アライメント系ＡＬＧを用いて、ウエハＷ上に形成されている少なくとも１つのアライメントマークを、ウエハＷ上の少なくとも１つの特定ショット領域に対する一連の露光動作の「一部」（例えば、特定ショット領域上に照明光ＩＬが照射される前のステージ整定のための露光準備動作など）と並行して検出することとしても良い。この場合であっても、露光動作とは別にアライメントマークを検出する場合に比べて、露光工程全体のスループットを向上させることが可能である。

また、この場合において、アライメントマークの検出結果を考慮して、ウエハ上の複数のショット領域のうち、特定ショット領域より後に露光が行われる少なくとも一つの別のショット領域の露光の際のウエハと前記パターン像との相対位置制御を行なっても良い。ここで、ウエハと前記パターン像との相対位置制御は、ウエハの移動を制御しても良いし、上記実施形態のような場合には、レチクルの位置を制御しても良いし、ウエハ及びレチクルの位置を制御しても良い。勿論、そのようにウエハとパターン像との相対位置制御が行われるように、上記のアライメントマークの検出結果を考慮して、レチクルステージ駆動系に与えるレチクルの移動目標位置、及びウエハステージ駆動系に与えるウエハの移動目標位置を決定しても良い。

なお、上記実施形態では、アライメント系ＡＬＧとして、ＬＳＡ系のセンサを用いる場合について説明したが、これに限らず、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２つの回折光（例えば同次数の回折光、あるいは同方向に回折する回折光）を干渉させて検出するアライメントセンサや、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（Field Image Alignment）系のセンサなど各種方式のセンサを用いることができる。ＦＩＡ系のセンサを用いる場合、例えば特開平１０−２２３５２１号公報などに開示されるように、検出光として白色の閃光を発する光源、例えばフラッシュランプを備えたものを用いることが好ましい。なお、撮像素子として、ライン走査形のＴＤＩ（例えばVDS Vosskuhler社製のＣＣＤ−１３００Ｚなど）を用いても良い。

また、上記実施形態では、ショット領域のサイズの変化に対応すべく、アライメント系ＡＬＧそのものがウエハ上の少なくともＸ軸方向に移動可能に構成されているものとしたが、これに限らず、例えば光路上に平行平板ガラスを挿入してこれを傾けることで照明光束（第１光束、第２光束）の光路をＸ軸方向にシフトさせても良く、要は検出用の照明光束が照射されるウエハ上の位置をシフトさせることができればその構成は問わない。

また、上記実施形態では、アライメント系ＡＬＧを投影ユニットＰＵの＋Ｙ側に１つのみ設けたが、これに限らず、アライメント系ＡＬＧを、投影ユニットＰＵの＋Ｙ側及び−Ｙ側に各１つ設けても良い。このようにすれば、露光対象となる最初のショット領域が、ウエハＷ上の＋Ｙ側のショット領域、−Ｙ側のショット領域のいずれになっても、その最初のショット領域のウエハＷ上の位置に応じてアライメント系を選択することで、いわゆる先読みによりアライメントマークの計測が可能となる。

なお、上記実施形態では、液体として純水（水）を用いるものとしたが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。液体としては、化学的に安定で、照明光ＩＬの透過率が高く安全な液体、例えばフッ素系不活性液体を使用しても良い。このフッ素系不活性液体としては、例えばフロリナート（米国スリーエム社の商品名）が使用できる。このフッ素系不活性液体は冷却効果の点でも優れている。また、液体として、照明光ＩＬに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、また、投影光学系やウエハ表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの（例えばセダー油等）を使用することもできる。また、光源としてＦ₂レーザを用いる場合には、液体として、フッ素系の液体（例えば、フォンブリンオイル）を使用することができる。

また、上記実施形態においては、投影光学系ＰＬとして、複数のレンズエレメント（屈折素子）から構成される屈折系が採用されているが、反射素子と屈折素子とを含む反射屈折系であっても良いし、屈折素子を含まない反射系であっても良い。

また、上記実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザ光源に限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光源、Ｆ₂レーザ光源などのパルスレーザ光源や、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、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ビームＬＢを、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）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。また、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良い。

なお、上記実施形態では、投影光学系ＰＬの最も像面側の光学素子が先端レンズ３２であるものとしたが、これに限らず、投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整に用いる光学プレート（平行平面板等）であっても良いし、単なるカバーガラスであっても良い。

上記実施形態においては、投影光学系ＰＬの先端素子（先端レンズ３２）の射出側の光路空間を液体（水）で満たしてウエハＷを露光しているが、投影光学系ＰＬ内の他の光路空間を液体（水）で満たしてもよい。例えば、国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレットに開示されているように、先端素子の入射面に対向する光学素子と先端素子との間の光路空間を液体（純水）で満たすようにしてもよい。

なお、上記実施形態では、本発明がステップ・アンド・スキャン方式の液浸露光装置に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、液浸露光装置ではない露光装置にも本発明は好適に適用することができ、この場合であっても、露光開始に先立って検出すべきアライメントマークの数を増加させることなく反対に減少させ、しかも重ね合わせ精度の向上を図ることが可能である。また、同様の観点から、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。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置にも本発明は適用することができる。

また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク）を用いても良い。かかるか可変成形マスクを用いる場合には、前述のアライメントマークの検出結果を考慮して、ウエハ上の複数の区画領域のうち、アライメントマーク検出時に露光していたショット領域より後に露光が行われる少なくとも一つの別のショット領域の露光の際に、電子データに基づいて形成すべき、透過パターン又は反射パターンを変化させることで、ウエハとパターン像との相対位置制御を行っても良い。

また、国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。

また、例えば欧州特許公開第１，０４１，３５７号公報に記載されているように、基板を保持するステージとは別に測定用の部材やセンサを搭載した測定ステージを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。

また、例えば、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１号明細書）に開示されているように、複数のウエハステージを備えた露光装置にも本発明を適用できる。この複数のウエハステージを備えた露光装置の場合、１つのステージ上のウエハに対する露光動作を行うのと並行して、別のステージ上のウエハのアライメント動作等を行うことで高いアライメント精度を確保した状態で高いスループットを実現できる。しかし、この場合、１枚のウエハに着目すると、アライメント動作が終了して所定時間経過後に、再度アライメントマークを検出することなく、ウエハ上のショット領域の露光が行われることとなるので、その時間の経過に起因するウエハの伸縮により、結果的にウエハ上の最終ショット近傍では重ね合わせ誤差が発生するおそれがある。特に、液浸露光を行う場合は、ウエハの伸縮が発生する蓋然性が高いので、重ね合わせ誤差が大きくなるおそれがある。

そこで、複数のウエハステージを備えた液浸露光装置の場合、本発明を適用することが望ましい。この場合、アライメント系（マーク検出系）は、大きく移動可能にすることで、１つのウエハステージ上のウエハの露光と、並行して、別のウエハステージ上のウエハ上の最低限のアライメントマークの位置情報の検出を行い、その検出後にアライメント系を移動して、そのとき露光が行われているウエハ上のアライメントマークの位置情報を検出し、その検出したアライメントマークの位置情報をも含めて、ＥＧＡ演算を行って、その露光対象のウエハ上の未だ露光が行われていないショット領域の移動目標位置を改めて算出することとすれば良い。このようにすることで、前述したウエハの伸縮に起因する重ね合わせ誤差の発生を効果的に抑制することができる。

なお、複数のレンズを含む投影光学系（投影ユニットＰＵ）を露光装置に組み込み、更に、投影ユニットＰＵに液体給排システムを取り付ける。その後、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。

露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。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。

以上説明したように、本発明の露光方法及び露光装置は、半導体素子などのマイクロデバイスの製造に適している。

一実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。 図１のノズルユニット及びアライメント系を拡大して、一部断面して示す図である。 図２のノズルユニット及びアライメント系の底面図である。 図１の露光装置の制御系の主要な構成を示す図である。 ウエハＷ及びそのウエハ上の複数のショット領域の露光の際の、照明光の照射領域（露光領域）中心のウエハに対する相対移動軌跡ＴＲ１を示す図である。 相対移動軌跡ＴＲ１に対応するアライメント系ＡＬＧの検出中心のウエハに対する相対移動軌跡ＴＲ２を示す図である。 図７（Ａ）は第１アライメントマークの構成例と、その第１アライメントマークの位置情報を検出する際の照明光束の一例を示す図、図７（Ｂ）は第２アライメントマークの構成例と、その第２アライメントマークの位置情報を検出する際の照明光束の一例を示す図である。

符号の説明

２０…主制御装置（検出処理系、移動目標位置決定装置）、４０…ノズルユニット、５０…液浸装置、６２…気体噴出ユニット、７４…ウエハ干渉計、７６…ウエハステージ駆動系、１００…露光装置、ＩＬ…照明光、Ｗ…ウエハ、Ｓ₁〜Ｓ₅₆…ショット領域、ＩＡ…露光領域、Ｍ１…第１アライメントマーク、Ｍ２…第２アライメントマーク、ＡＬＧ…アライメント系、ＰＬ…投影光学系、Ｌｑ…水（液体）。

Claims (20)

1. エネルギビームを照射して基板を露光し、該基板上の複数の区画領域にパターン像を順次形成する露光方法であって、
   前記エネルギビームの照射領域から離れた位置で、検出対象のマークを検出するマーク検出系を用いて、前記基板上に形成されている少なくとも１つのアライメントマークを、前記基板上の複数の区画領域のうちの最初の区画領域の露光開始後、最後の区画領域の露光開始までの間に検出する露光開始後マーク検出工程と；
   前記露光開始後マーク検出工程で検出されたアライメントマークの検出結果を考慮して、前記基板上の複数の区画領域のうち、最初の区画領域を除く特定の複数の区画領域を露光する際の前記基板の移動目標位置を統計演算を含む処理により決定する移動目標位置決定工程と；を含む露光方法。
2. 前記露光開始後マーク検出工程では、検出するアライメントマークを、露光の進行に伴って徐々に増やし、
   前記移動目標位置決定工程では、その徐々に増やしたアライメントマークの検出結果を前記統計演算の対象データに含めることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 前記露光開始後マーク検出工程では、前記基板上の任意の区画領域の露光中及び区画領域の露光と次の区画領域の露光との間の基板の移動動作中の少なくとも一方の期間中に、前記アライメントマークを検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
4. 基板上の任意の区画領域の露光中の前記アライメントマークの検出は、前記基板上の各区画領域の露光のための前記基板の等速移動中に行われることを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
5. 前記基板上の各区画領域に対するパターン像の形成のための露光は、光学系と液体とを介して前記エネルギビームを前記基板上に照射することで行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光方法。
6. 前記露光開始後マーク検出工程では、前記液体によって形成される局所液浸領域を通過した前記基板上の領域中に存在するアライメントマークを少なくとも１つ含む複数のアライメントマークを検出することを特徴とする請求項５に記載の露光方法。
7. 前記局所液浸領域が形成された前記基板上の領域に、その領域中に存在するアライメントマークの検出が行われるまでの間に、温度と湿度との少なくとも一方が調整された気体を吹きつける工程をさらに含む請求項６に記載の露光方法。
8. エネルギビームを照射して基板を露光し、該基板上の複数の区画領域にパターン像を順次形成する露光装置であって、
   前記エネルギビームの照射領域から離れた位置で、検出対象のマークを検出するマーク検出系と；
   前記基板の位置情報を検出する位置検出系と；
   前記基板上の複数の区画領域のうちの最初の区画領域の露光開始後、最後の区画領域の露光開始までの間に、前記基板上に形成されている少なくとも１つのアライメントマークの位置情報を、前記マーク検出系と前記位置検出系との検出結果に基づいて検出する検出処理系と；
   検出されたアライメントマークの位置情報を考慮して、前記基板上の複数の区画領域のうち、最初の区画領域を除く特定の複数の区画領域を露光する際の前記基板の移動目標位置を統計演算を含む処理により決定する移動目標位置決定装置と；
   を備える露光装置。
9. 前記検出処理系は、検出するアライメントマークを、露光の進行に伴って徐々に増やし、
   前記移動目標位置決定装置は、その徐々に増やしたアライメントマークの検出結果を前記統計演算の対象データに含めることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
10. 前記基板を移動面内で駆動する駆動系を更に備え、
    前記検出処理系は、前記基板上の任意の区画領域の露光中及び区画領域の露光と次の区画領域の露光との間の前記駆動系による基板の移動動作中の少なくとも一方の期間中に、前記アライメントマークの位置情報を検出することを特徴とする請求項８又は９に記載の露光装置。
11. 前記駆動系は、前記基板上の任意の区画領域の露光中に、前記基板を前記エネルギビームに対して所定方向に等速移動させ、
    前記検出処理系は、前記基板の等速移動中に、前記基板上の任意の区画領域の露光中の前記アライメントマークの位置情報を検出することを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
12. 前記マーク検出系の検出領域中心と前記エネルギビームの照射領域の中心との位置関係は、前記基板上の各区画領域の中心点と該各区画領域に付設されたアライメントマークとの位置関係に対応する関係に設定されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の露光装置。
13. 前記マーク検出系は、その検出領域中心の位置を所定範囲内で調整可能な構造になっていることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
14. 前記基板上に照射される前記エネルギビームが経由する光学系と；
    前記光学系と前記基板との間に液体を供給して局所液浸領域を形成する液浸装置とを更に備え、
    前記基板上の各区画領域に対するパターン像の形成のための露光は、前記光学系と前記局所液浸領域の液体とを介して前記エネルギビームを前記基板上に照射することで行われることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一項に記載の露光装置。
15. 前記検出処理系は、前記局所液浸領域を通過した前記基板上の領域中に存在するアライメントマークを少なくとも１つ含む複数のアライメントマークの位置情報を検出することを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。
16. 前記液浸装置は、前記局所液浸領域の周囲の少なくとも一部に配置された噴出し口から前記基板に向けて温度と湿度との少なくとも一方が調整された気体を噴き付ける噴出しユニットを有することを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
17. 前記マーク検出系の周囲の少なくとも一部に配置された噴出し口から前記基板に向けて温度と湿度との少なくとも一方が調整された気体を噴き付ける気体噴出機構をさらに備える請求項１５又は１６に記載の露光装置。
18. 前記マーク検出系は、前記基板上の複数の区画領域のうちの露光対象となる最初の区画領域の前記基板上の位置に応じて選択可能となるように、複数設けられていることを特徴とする請求項８〜１７のいずれか一項に記載の露光装置。
19. エネルギビームを照射して基板を露光し、該基板上の複数の区画領域にパターン像を順次形成する露光方法であって、
    前記エネルギビームの照射領域から離れた位置で、検出対象のマークを検出するマーク検出系を用いて、前記基板上に形成されている少なくとも１つのアライメントマークを、前記基板上の少なくとも１つの特定区画領域の露光動作の一部と並行して検出する工程を含む露光方法。
20. 前記アライメントマークの検出結果を考慮して、前記基板上の複数の区画領域のうち、前記特定区画領域より後に露光が行われる少なくとも一つの別の区画領域の露光の際の前記基板と前記パターン像との相対位置制御を行う工程をさらに含む請求項１９に記載の露光方法。

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