JP3412704B2 - 投影露光方法及び装置、並びに露光装置 - Google Patents

投影露光方法及び装置、並びに露光装置

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、例えばスリットスキャ
ン露光方式の投影露光方法及び装置に関する。 【0002】 【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気
ヘッド等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フ
ォトマスク又はレチクル(以下、「レチクル」と総称す
る)のパターンを感光材が塗布された基板(ウエハ、ガ
ラスプレート等)上に転写する投影露光装置が使用され
ている。従来の投影露光装置としては、ウエハの各ショ
ット領域を順次投影光学系の露光フィールド内に移動さ
せて、各ショット領域に順次レチクルのパターン像を露
光するというステップ・アンド・リピート方式の縮小投
影型露光装置(ステッパー)が多く使用されていた。 【0003】図18は従来のステッパーの要部を示し、
この図18において、ウエハステージ4の上にウエハ5
が載置され、このウエハ5の近傍のウエハステージ4上
に基準マーク板57が固定されている。そして、図示省
略された照明光学系からの露光光のもとで、レチクル1
2上のパターンの像が投影光学系8を介してウエハ5上
の各ショット領域に投影露光される。この際、ウエハス
テージ4はウエハ座標系に沿って駆動されるので、レチ
クル12のウエハ座標系上での位置及びレチクル12の
ウエハ座標系に対する回転角を計測しておく必要があ
る。そのために、レチクル12のパターン領域の近傍に
は対向するように2個のアライメントマーク(レチクル
マーク)60R及び61Rが形成され、基準マーク板5
7上には、それらレチクルマーク60R及び61Rのウ
エハ5上での設計上の間隔と等しい間隔で2個の基準マ
ーク60F及び61Fが形成されている。 【0004】また、レチクル12のレチクルマーク60
R及び61Rの上にはそれぞれレチクルアライメント顕
微鏡58及び59が配置されている。レチクルアライメ
ント顕微鏡58及び59はそれぞれ、露光光と同じ波長
のアライメント光を射出する照明光源と、レチクル12
上のレチクルマークとウエハ5上のアライメントマーク
(ウエハマーク)又は基準マーク板57上の基準マーク
とを同時に観察できるセンサーとを備えている。図18
のステッパーでウエハ5への露光を行う際には、順次ウ
エハステージ4のみをステップ・アンド・リピート方式
で移動することによって、ウエハ5の各ショット領域に
レチクル12上のパターンの像がそれぞれ露光される。 【0005】斯かるステッパーにおいて、前工程で形成
されたウエハ5上の回路パターンの上に更にレチクル1
2のパターン像を露光するような場合には、ウエハ5上
の各ショット領域の座標を規定するウエハ座標系と、レ
チクル12上のパターンの座標を規定するレチクル座標
系との対応を取る(即ちアライメントを行う)必要があ
る。ステッパーの場合には、投影光学系8の露光フィー
ルドとウエハ5上の1ショット領域の大きさが等しく、
露光する際にレチクル12を駆動する必要がないため、
ウエハ座標系とレチクル座標系の対応を以下のようにし
て取っていた。 【0006】即ち、ウエハステージ4を駆動して基準マ
ーク板57を投影光学系8の露光フィールド内に移動さ
せた後、一方のレチクルアライメント顕微鏡58によっ
てレチクルマーク60Rと基準マーク60Fとの位置ず
れ量を検出し、他方のレチクルアライメント顕微鏡59
によってレチクルマーク61Rと基準マーク61Fとの
位置ずれ量を検出して、それら位置ずれ量からウエハ座
標系上でのレチクル12のパターンの位置を求めてい
た。更に、基準マーク60Fを基準マーク61Fの位置
に移動して、レチクルアライメント顕微鏡59によって
レチクルマーク61Rと基準マーク60Fとの位置ずれ
量を検出することによって、ウエハ座標系上でのレチク
ル12の回転角を計測していた。そして、レチクル12
又はウエハステージ4を回転させてその回転角を補正す
ることによって、最終的にウエハ座標系とレチクル座標
系との対応付けを行っていた。 【0007】また、図18においては、ウエハ5上の各
ショット領域に対応して形成された各アライメントマー
ク(ウエハマーク)の位置を検出するために、投影光学
系8の側面部にオフ・アクシス方式のアライメント顕微
鏡34が設けられている。この場合、このアライメント
顕微鏡34で検出されたウエハマークの位置に基づい
て、対応するウエハ5上のショット領域が投影光学系8
の露光フィールド内に設定される。従って、予め投影光
学系8の露光フィールド内の基準点(例えば露光中心)
と、オフ・アクシス方式のアライメント顕微鏡34の観
察領域の基準点62との間隔である所謂ベースライン量
を求めておく必要がある。 【0008】従来のステッパーにおいて、そのようなベ
ースライン量を計測する際には、レチクルマーク60
R,61Rと基準マーク60F,61Fの共役像との位
置ずれ量を計測した後に、例えばベースライン量の設計
値に等しい量だけウエハステージ4を移動させて、アラ
イメント顕微鏡34によりその基準点62と基準マーク
板57上の対応する基準マークとの位置ずれ量を計測し
ていた。それらの位置ずれ量からベースライン量が求め
られていた。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】近年、半導体素子等に
おいてはパターンが微細化しているため、投影光学系の
解像力を高めることが求められている。解像力を高める
ための手法には、露光光の波長の短波長化、又は投影光
学系の開口数の増大等の手法があるが、何れの手法を用
いる場合でも、従来例と同じ程度の露光フィールドを確
保しようとすると、露光フィールドの全面で結像性能
(ディストーション、像面湾曲等)を所定の精度に維持
することが困難になってきている。そこで現在見直され
ているのが、所謂スリットスキャン露光方式の投影露光
装置である。 【0010】このスリットスキャン露光方式の投影露光
装置では、矩形状又は円弧状等の照明領域(以下、「ス
リット状の照明領域」という)に対してレチクル及びウ
エハを相対的に同期して走査しながら、そのレチクルの
パターンがウエハ上に露光される。従って、ステッパー
方式と同じ面積のパターンをウエハ上に露光するとすれ
ば、スリットスキャン露光方式では、ステッパー方式に
比べて投影光学系の露光フィールドを小さくすることが
でき、露光フィールド内での結像性能の精度が向上する
可能性がある。 【0011】また、従来のレチクルの大きさの主流は6
インチサイズであり、投影光学系の投影倍率の主流は1
/5倍であったが、半導体素子等の回路パターンの大面
積化により、倍率1/5倍のもとでのレチクルの大きさ
は6インチサイズでは間に合わなくなっている。そのた
め、投影光学系の投影倍率を例えば1/4倍に変更した
投影露光装置を設計する必要がある。そして、このよう
な被転写パターンの大面積化に応えるためにも、スリッ
トスキャン露光方式が有利である。 【0012】斯かるスリットスキャン露光方式の投影露
光装置において、従来のステッパーで用いられていたレ
チクル座標系とウエハ座標系との対応付けの手法を適用
すると、投影倍率が1/4倍になったことから、レチク
ル上の回路パターンの描画誤差によってアライメント精
度が劣化するという不都合がある。更に、特願平3−1
69781号では、ステッパーにおいてウエハステージ
を移動させることなく、複数の計測用マークの位置ずれ
量を同時に計測することににより、レチクルの回転角を
計測する技術が提案されている。しかしながら、この複
数の計測用マークの同時計測による回転角の計測という
概念は、スリットスキャン露光方式の投影露光装置の走
査方向には利用できず、レチクル座標系とウエハ座標系
との回転角及びそれら座標系の座標直交度が精度よく計
測できないという不都合があった。 【0013】また、投影光学系の露光フィールド内の基
準位置と、オフ・アクシス方式のアライメント系の基準
位置との間隔であるベースライン量の計測方法に関し
て、従来のステッパーにおけるレチクル上の1箇所(2
個の)のマークを用いる計測方法をそのままスリットス
キャン露光方式の投影露光装置に適用したのでは、レチ
クルの描画誤差の影響を大きく受けるという不都合があ
る。 【0014】本発明は斯かる点に鑑み、スリットスキャ
ン露光方式の投影露光技術において、レチクル(マス
ク)上のパターンの描画誤差の影響を低減させて、レチ
クル座標系(マスク座標系)とウエハ座標系(基板座標
系)との対応付けを正確に行えるようにすることを目的
とする。これに関して、工程によってはその対応付けの
正確さよりも迅速性が重視される場合がある。そこで、
本発明はレチクル座標系(マスク座標系)とウエハ座標
系(基板座標系)との対応付けを高いスループットで行
えるようにすることを目的とする。 【0015】更に、本発明は、スリットスキャン露光方
式の投影露光技術において、レチクル(マスク)上のパ
ターンの描画誤差の影響を低減させて、投影光学系の露
光フィールドの基準点と、オフ・アクシス方式のアライ
メント系の基準点との間隔であるベースライン量の計測
を高精度に行えるようにすることをも目的とする。 【0016】また、例えばベースライン計測を所定枚数
のウエハを交換する毎に行うような場合には、正確さよ
りも迅速性が重視されることがあると共に、同時にレチ
クル座標系(マスク座標系)とウエハ座標系(基板座標
系)との対応付けを行うことが望ましい。そこで、本発
明はベースライン量の計測を所定のウエハ交換回数毎に
行う際、レチクル座標系(マスク座標系)とウエハ座標
系(基板座標系)との対応付け、及びそのベースライン
計測を高いスループットで行えるようにすることを目的
とする。 【0017】 【課題を解決するための手段】本発明による第1の投影
露光方法は、照明光で所定形状の照明領域を照明し、前
記所定形状の照明領域内のマスク(12)上のパターン
像を投影光学系(8)を介してステージ(4)上の基板
(5)に露光し、その所定形状の照明領域に対して相対
的にマスク(12)及び基板(5)を同期して走査する
ことにより、マスク(12)上のその所定形状の照明領
域よりも広い面積のパターン像を基板(5)上に露光す
る方法において、マスク(12)上にその相対的な走査
の方向に複数の計測用マーク(29A〜29D)を形成
し、これら複数の計測用マークとほぼ共役な位置に複数
の基準マーク(35A〜35D)が形成された基準マー
ク部材(6)をステージ(4)上に配置し、マスク(1
2)及び基板(5)をその相対的な走査の方向に同期し
て移動させて、マスク(12)上の複数の計測用マーク
の内の1つの計測用マーク(29A,29B,‥‥)と
ステージ(4)上の対応する基準マーク(35A,35
B,‥‥)との位置ずれ量を順次計測し、それら複数の
計測用マークとそれら複数の基準マークとのそれぞれの
位置ずれ量より、マスク(12)上の座標系とステージ
(4)上の座標系との対応関係を求めるものである。 【0018】また、本発明による第2の投影露光方法
は、上述の発明と同じ前提部において、投影光学系
(8)の近傍に基板(5)上の位置決め用のマークの位
置を検出するためのオフ・アクシス方式のアライメント
系(34)を配置し、マスク(12)上にその相対的な
走査の方向に複数の計測用マーク(29A〜29D)を
形成し、投影光学系(8)の露光フィールド内の基準点
とオフ・アクシス方式のアライメント系(34)の基準
点との間隔に対応する間隔で第1の基準マーク(35
A)及び第2の基準マーク(37A)が形成された基準
マーク部材(6)をステージ(4)上に配置する。 【0019】そして、オフ・アクシス方式のアライメン
ト系(34)で基準部材(6)上の第2の基準マーク
(37A)を観察した状態で、マスク(12)を前記相
対的な走査の方向に移動させて、マスク(12)上の複
数の計測用マークの内の1つの計測用マーク(29A,
29B,‥‥)とステージ(4)上の第1の基準マーク
(35A)との位置ずれ量を順次計測し、それら複数の
計測用マークとそれら第1の基準マークとのそれぞれの
位置ずれ量の平均値及びオフ・アクシス方式のアライメ
ント系(34)で観察したその第2の基準マークの位置
ずれ量より、投影光学系(8)の露光フィールド内の基
準点とオフ・アクシス方式のアライメント系(34)の
基準点との間隔を求めるものである。 【0020】また、本発明の第3の投影露光方法は、そ
の第2の投影露光方法において、基準マーク部材(6)
上に、マスク(12)上の複数の計測用マーク(29A
〜29D)に対応させてその第1の基準マークを複数個
(35A〜35D)形成すると共に、これら複数の第1
の基準マーク(35A〜35D)からそれぞれ投影光学
系(8)の露光フィールド内の基準点とオフ・アクシス
方式のアライメント系(34)の基準点との間隔に対応
する間隔でその第2の基準マークを複数個(37A〜3
7D)形成し、マスク(12)及びステージ(4)をそ
の相対的な走査の方向に同期して移動させて、マスク
(12)上の複数の計測用マークの内の1つの計測用マ
ーク(29A,29B,‥‥)とステージ(4)上の対
応する第1の基準マーク(35A,35B,‥‥)との
位置ずれ量を順次計測すると共に、オフ・アクシス方式
のアライメント系(34)で複数の第2の基準マークの
内の対応する基準マーク(37A,37B,‥‥)を観
察し、それら複数の計測用マークとそれら複数の第1の
基準マークとのそれぞれの位置ずれ量の平均値及びオフ
・アクシス方式のアライメント系(34)で観察したそ
れら複数の第2の基準マークの位置ずれ量の平均値よ
り、投影光学系(8)の露光フィールド内の基準点とオ
フ・アクシス方式のアライメント系(34)の基準点と
の間隔を求めるものである。 【0021】次に、本発明の第4の投影露光方法は、上
述の発明と同じ前提部において、上述の第1の投影露光
方法と同様に、マスク(12)上の複数の計測用マーク
(29A,29B,…)と対応する基準マーク(35
A,35B,…)とのそれぞれの位置ずれ量を求める第
1工程と;そのマスク上の複数の計測用マークの内の所
定の1つの計測用マーク(29A)とそのステージ上の
対応する基準マーク(35A)との位置ずれ量を1回だ
け計測し、計測用マーク(29A)と基準マーク(35
A)との位置ずれ量を簡易的に求める第2工程と;その
第1工程とその第2工程とのどちらか一方を選択し、こ
の選択された工程で求められたその計測用マークとその
基準マークとのそれぞれの位置ずれ量に基づいてマスク
(12)上の座標系とステージ(4)上の座標系との対
応関係を求める第3工程と;を有するものである。 【0022】また、本発明の第5の投影露光方法は、上
述の発明と同じ前提部において、上述の第2の投影露光
方法と同様に、オフ・アクシス方式のアライメント系で
基準マーク部材(6)上の第2の基準マーク(37A,
37B,…)を観察した状態で、マスク(12)をその
相対的な走査の方向に移動させて、マスク(12)上の
複数の計測用マーク(29A,29B,…)の内の1つ
の計測用マークと第1の基準マーク(35A,35B,
…)との位置ずれ量を順次計測する第1工程と;オフ・
アクシス方式のアライメント系で基準マーク部材(6)
上の第2の基準マーク(37A)を観察した状態で、マ
スク(12)上の複数の計測用マークの内の所定の1つ
の計測用マーク(29A)と第1の基準マーク(35
A)との位置ずれ量を簡易的に計測する第2工程と;そ
れら第1工程と第2工程とのどちらか一方を選択する第
3工程と;この第3工程で選択された工程での計測結果
である、その計測用マークとその基準マークとの位置ず
れ量、及びそのオフ・アクシス方式のアライメント系で
観察した第2の基準マークの位置ずれ量より、そのマス
ク上の座標系とそのステージ上の座標系との対応関係
と、その投影光学系の露光フィールド内の基準点とその
オフ・アクシス方式のアライメント系の基準点との間隔
(ベースライン量)を求める第4工程と;を有するもの
である。 【0023】また、本発明の第6の投影露光方法は、上
述の発明と同じ前提部において、投影光学系(8)の近
傍に基板(5)上の位置決め用のマークの位置を検出す
るためのオフ・アクシス方式のアライメント系(34)
を配置し、マスク(12)上にその相対的な走査の方向
に複数の計測用マーク(29A,29B,…)を形成
し、これら複数の計測用マークとほぼ共役な位置に複数
の基準マークが形成された基準マーク部材(6)をステ
ージ(4)上に配置し、これら複数の基準マークはその
投影光学系の基準点とそのオフ・アクシス方式のアライ
メント系の基準点との間隔に対応する間隔で形成された
第1(35A,35B,…)及び第2(37A,37
B,…)の基準マークからなり、基板(5)を所定枚数
交換する毎に、そのオフ・アクシス方式のアライメント
系で基準マーク部材(6)上の第2の基準マーク(37
A)を観察した状態で、マスク(12)上の複数の計測
用マークの内の所定の1つの計測用マーク(29A)と
対応する第1の基準マーク(35A)との位置ずれ量を
計測し、このように計測された位置ずれ量、及びそのオ
フ・アクシス方式のアライメント系で観察した第2の基
準マーク(37A)の位置ずれ量より、そのマスク上の
座標系とそのステージ上の座標系との対応関係と、その
投影光学系の露光フィールド内の基準点とそのオフ・ア
クシス方式のアライメント系の基準点との間隔(ベース
ライン量)を求めるものである。次に、本発明の第7の
投影露光方法は、パターンが形成されたマスクと露光対
象としての基板との各々を同期して移動することによ
り、そのマスクのパターンを用いてその基板を走査露光
する投影露光方法において、その走査露光に先立ち、そ
のマスクを保持する第1ステージと該第1ステージとは
独立にその基板を保持して移動可能な第2ステージとの
少なくとも一方を所定の走査方向へ移動してその第1ス
テージとその第2ステージとを相対的に移動するととも
に、そのマスクに形成されたマークの検出を行い、その
マークの検出結果に基づいて、その第1ステージの位置
情報とその第2ステージの位置情報とを第1干渉計シス
テムと第2干渉計システムとを使ってそれぞれ計測しな
がら、その第1ステージとその第2ステージとの位置関
係を制御するものである。次に、本発明の第8の投影露
光方法は、パターンが形成されたマスクと露光対 象とし
ての基板との各々を同期して移動することにより、その
マスクのパターンを用いてその基板を走査露光する投影
露光方法において、その走査露光に先立ち、そのマスク
の走査方向に離れて形成されたそのマスクの複数のマー
クをそれぞれ検出し、そのマークの検出結果に基づい
て、その第1ステージの位置情報とその第2ステージの
位置情報とを第1干渉計システムと第2干渉計システム
とを使ってそれぞれ計測しながら、その第1ステージと
その第2ステージとの位置関係を制御するものである。
また、本発明の第の投影露光方法は、パターンが形成
されたマスクと露光対象としての基板とを同期して移動
することにより、そのマスクのパターンを用いてその基
板を走査露光する投影露光方法において、その走査露光
に先立ち、その基板を保持する第1ステージ上の基準部
材に所定の走査方向に離れて形成された複数のマークを
それぞれ検出するものである。また、本発明の第10
投影露光方法は、パターンが形成されたマスクと露光対
象としての基板とを同期して移動することにより、その
マスクのパターンを用いてその基板を走査露光する投影
露光方法において、その走査露光に先立って、その基板
を保持する第1ステージを所定の走査方向に動かすとと
もに、その第1ステージ上の基準部材に形成されたマー
クを検出するものである。また、本発明の第11の投影
露光方法は、パターンが形成されたマスクと露光対象と
しての基板との各々を同期して移動することにより、そ
の基板を走査露光する投影露光方法において、その走査
露光に先立ち、そのマスク上の所定の走査方向に離れた
複数のマークをそれぞれ検出して、そのマスクを保持す
る第1ステージの移動を制御するための第1座標系と、
その基板を保持する第2ステージの移動を制御するため
の第2座標系との対応関係を求めるものである。次に、
本発明の第1の投影露光装置は、パターンが形成された
マスクと露光対象としての基板との各々を同期して移動
することにより、そのマスクのパターンを用いてその基
板を走査露光する投影露光装置において、そのマスクを
保持して移動する第1ステージと、その基板を保持して
移動する第2ステージと、その第1ステージの位置情報
を計測する第1干渉計システムと、その第2ステージの
位置情報を計測する第2干渉計システムと、そのマスク
のマークを検出するマーク 検出系と、その走査露光に先
立ち、その第1ステージとその第2ステージとの少なく
とも一方を所定の走査方向へ移動してその第1ステージ
とその第2ステージとを相対移動するとともに、そのマ
ーク検出系でそのマスクのマークを検出し、その第1及
び第2干渉計システムでその第1ステージ及びその第2
ステージの位置情報をそれぞれ計測しながら、そのマー
ク検出系の検出結果に基づいてその第1ステージとその
第2ステージとの位置関係を制御する制御システムとを
備えたものである。また、本発明の第2の投影露光装置
は、パターンが形成されたマスクと露光対象としての基
板との各々を同期して移動することにより、そのマスク
のパターンを用いてその基板を走査露光する投影露光装
置において、そのマスクを保持して移動する第1ステー
ジと、その基板を保持して移動する第2ステージと、そ
の第1ステージの位置情報を計測する第1干渉計システ
ムと、その第2ステージの位置情報を計測する第2干渉
計システムと、そのマスクのマークを検出するマーク検
出系と、その走査露光に先立ち、そのマスクの走査方向
に離れたそのマスク上の複数のマークの各々をそのマー
ク検出系で検出し、その第1及び第2干渉計システムで
その第1ステージ及びその第2ステージの位置情報をそ
れぞれ計測しながら、そのマーク検出系の検出結果に基
づいて、その第1ステージとその第2ステージとの位置
関係を制御する制御システムと、を備えたものである。
また、本発明の第の投影露光装置は、パターンが形成
されたマスクと露光対象としての基板とを同期して移動
することにより、そのマスクのパターンを用いてその基
板を走査露光する投影露光装置において、その基板を保
持する基板ステージに設けられ、複数の基準マークが所
定の走査方向に離れて形成された基準部材と、その基準
マークを検出するためのマーク検出系とを備えたもので
ある。また、本発明の第の投影露光装置は、マスクと
基板とのそれぞれを同期して移動することにより、その
基板を走査露光する投影露光装置において、そのマスク
のパターンの像をその基板上に投影する投影系と、該投
影系の光軸に対してその基板の同期移動の方向に離れた
検出位置を有し、その基板のアライメント情報を検出す
るアライメント系と、その投影系の露光フィールド内の
基準点とそのアライメント系の基準点との位置関係を計
測する計測手段とを備え、その計測手段は、その基板を
保持するステージ上に配置された基準部材と、その投影
系を介して、その基準部材に形成されたマークを検出す
るマーク検出系とを有するものである。また、本発明の
の投影露光装置は、パターンが形成されたマスクと
露光対象としての基板とを同期移動することにより、そ
の基板を走査露光する投影露光装置において、そのマス
クを保持する第1ステージと、その基板を保持する第2
ステージと、その基板の走査露光に先立ち、その第1ス
テージの移動を制御するための第1座標系とその第2ス
テージの移動を制御するための第2座標系との対応関係
を求めるために、その同期移動の方向に離れて配置され
たそのマスク上の複数のマークを検出するマーク検出系
とを備えたものである。また、本発明の第の投影露光
装置は、パターンが形成されたマスクと露光対象として
の基板とを同期移動することにより、その基板を走査露
光する投影露光装置において、そのマスクを保持する第
1ステージと、その基板を保持する第2ステージと、そ
のマスクのパターンの像をその基板上に投影する投影系
と、その同期移動の方向に離れて配置されたそのマスク
上の複数のマークをそれぞれ検出するマーク検出系と、
そのマーク検出系とは別に設けられ、その基板のアライ
メント情報を検出するアライメント系と、そのマーク検
出系によりそのマスク上のマークとその第2ステージ上
のマークとを検出するとともに、そのアライメント系に
よりその基板を保持するその第2ステージ上のマークを
検出し、それぞれの検出結果に基づいてその投影系の露
光フィールド内の基準点とそのアライメント系の基準点
との位置関係を計測する制御システムとを備えたもので
ある。 【0024】 【作用】斯かる本発明の第1の投影露光方法に於いて
は、マスク(12)上に複数の計測用マークを配置し、
それらの計測用マークとほぼ共役な基準マークを基準マ
ーク部材(6)上に配置し、マスク(12)及びステー
ジ(4)をステッピング方式で送りながら、それぞれの
マークの位置ずれが計測される。そして、最終的に、例
えば各位置で求められた位置ずれに合わせて、最小自乗
近似等によって、マスク座標系と基板座標系とを対応付
けるパラメータ(倍率,走査方向のスケーリング,回
転,走査方向の平行度,X方向及びY方向のオフセッ
ト)を求めることにより、マスク(12)上の計測用マ
ークの描画誤差の影響を小さく抑えることができる。ま
た、相対的な走査の方向のマーク計測は順次別々に行わ
れるので非同時計測となるが、複数箇所で計測する為、
平均化効果があり、高精度計測が可能となる。 【0025】また、第2の投影露光方法によれば、マス
ク(12)側の複数の計測用マークに関する計測結果を
平均化することにより、マスク(12)の計測用マーク
の描画誤差の影響を小さくして、投影光学系(8)の基
準点とアライメント系(34)の基準点との間隔である
ベースライン量を正確に計測できる。また、第3の投影
露光方法によれば、基準マーク部材(6)上に、マスク
(12)上の複数の計測用マーク(29A〜29D)に
対応させてその第1の基準マークを複数個(35A〜3
5D)形成すると共に、これら複数の第1の基準マーク
(35A〜35D)からそれぞれ投影光学系(8)の露
光フィールド内の基準点とオフ・アクシス方式のアライ
メント系(34)の基準点との間隔に対応する間隔でそ
の第2の基準マークを複数個(37A〜37D)形成し
ているため、基準マーク側でも平均化が行われるので、
より正確にベースライン量が計測される。 【0026】次に、本発明の第4の投影露光方法によれ
ば、高いスループットを要求される場合には、第2工程
を選択して計測用マーク(29A)と基準マーク(35
A)との位置ずれ量を1回だけ計測し、高精度が要求さ
れる場合には第1工程を実行することにより、迅速性に
対する要求をも満たすことができる。この場合、第1工
程において、更に予め計測用マーク(29A)の本来の
位置からの位置ずれ量(これを「マーク誤差」と呼ぶ)
を求めて記憶しておき、第2工程を実行した場合にはそ
のマーク誤差の補正を行うことにより、高いスループッ
トと高精度との両方の要求に応えることができる。 【0027】同様に、第5の投影露光方法によれば、高
いスループットを要求される場合には、第2工程を選択
してアライメント系(34)で第2の基準マーク(37
A)を観察した状態で、1つの計測用マーク(29A)
と第1の基準マーク(35A)との位置ずれ量を1回だ
け計測し、高精度が要求される場合には第1工程を実行
することにより、迅速性に対する要求をも満たすことが
できる。この場合、第1工程において、更に予めマーク
誤差を求めて記憶しておき、第2工程を実行した場合に
はそのマーク誤差の補正を行うことにより、高いスルー
プットと高精度との両方の要求に応えることができる。 【0028】また、第6の投影露光方法によれば、基板
(5)を所定枚数交換する毎に、即ち所定枚数の基板
(5)に露光する毎に、オフ・アクシス方式のアライメ
ント系(34)で第2の基準マーク(37A)を観察し
た状態で、1つの計測用マーク(29A)と第1の基準
マーク(35A)との位置ずれ量を1回だけ計測し、こ
の計測結果よりマスク上の座標系とステージ上の座標系
との対応関係と、ベースライン量とを求める。従って、
高いスループットで計測が行われる。 【0029】 【実施例】以下、本発明の第1実施例につき図面を参照
して説明する。本実施例は、スリットスキャン露光方式
の投影露光装置でレチクルのパターンをウエハ上に露光
する場合に、本発明を適用したものである。図1は本実
施例の投影露光装置を示し、この図1において、図示省
略された照明光学系からの露光光ELによる矩形の照明
領域(以下、「スリット状の照明領域」という)により
レチクル12上のパターンが照明され、そのパターンの
像が投影光学系8を介してウエハ5上に投影露光され
る。この際に、露光光ELのスリット状の照明領域に対
して、レチクル12が図1の紙面に対して前方向に一定
速度Vで走査されるのに同期して、ウエハ5は図1の紙
面に対して後方向に一定速度V/M(1/Mは投影光学
系8の縮小倍率)で走査される。 【0030】レチクル12及びウエハ5の駆動系につい
て説明するに、レチクル支持台9上にY軸方向(図1の
紙面に垂直な方向)に駆動自在なレチクルY駆動ステー
ジ10が載置され、このレチクルY駆動ステージ10上
にレチクル微小駆動ステージ11が載置され、レチクル
微小駆動ステージ11上にレチクル12が真空チャック
等により保持されている。レチクル微小駆動ステージ1
1は、投影光学系8の光軸に垂直な面内で図1の紙面に
平行なX方向、Y方向及び回転方向(θ方向)にそれぞ
れ微小量だけ且つ高精度にレチクル12の位置制御を行
う。レチクル微小駆動ステージ11上には移動鏡21が
配置され、レチクル支持台9上に配置された干渉計14
によって、常時レチクル微小駆動ステージ11のX方
向、Y方向及びθ方向の位置がモニターされている。干
渉計14により得られた位置情報S1が主制御系22A
に供給されている。 【0031】一方、ウエハ支持台1上には、Y軸方向に
駆動自在なウエハY軸駆動ステージ2が載置され、その
上にX軸方向に駆動自在なウエハX軸駆動ステージ3が
載置され、その上にZθ軸駆動ステージ4が設けられ、
このZθ軸駆動ステージ4上にウエハ5が真空吸着によ
って保持されている。Zθ軸駆動ステージ4上にも移動
鏡7が固定され、外部に配置された干渉計13により、
Zθ軸駆動ステージ4のX方向、Y方向及びθ方向の位
置がモニターされ、干渉計13により得られた位置情報
も主制御系22Aに供給されている。主制御系22A
は、ウエハ駆動装置22B等を介してウエハY軸駆動ス
テージ2、ウエハX軸駆動ステージ3、Zθ軸駆動ステ
ージ4の位置決め動作を制御すると共に、装置全体の動
作を制御する。 【0032】また、後述するが、ウエハ側の干渉計13
によって計測される座標により規定されるウエハ座標系
と、レチクル側の干渉計14によって計測される座標に
より規定されるレチクル座標系の対応をとるために、Z
θ軸駆動ステージ4上のウエハ5の近傍に基準マーク板
6が固定されている。この基準マーク板6上には後述の
ように各種基準マークが形成されている。これらの基準
マークの中にはZθ軸駆動ステージ4側に導かれた照明
光により裏側から照明されている基準マーク、即ち発光
性の基準マークがある。 【0033】本例のレチクル12の上方には、基準マー
ク板6上の基準マークとレチクル12上のマークとを同
時に観察するためのレチクルアライメント顕微鏡19及
び20が装備されている。この場合、レチクル12から
の検出光をそれぞれレチクルアライメント顕微鏡19及
び20に導くための偏向ミラー15及び16が移動自在
に配置され、露光シーケンスが開始されると、主制御系
22Aからの指令のもとで、ミラー駆動装置17及び1
8によりそれぞれ偏向ミラー15及び16は退避され
る。更に、投影光学系8のY方向の側面部に、ウエハ5
上のアライメントマーク(ウエハマーク)を観察するた
めのオフ・アクシス方式のアライメント装置34が配置
されている。 【0034】また、主制御系22Aには、オペレータか
らのコマンドを入力するためのキーボード22Cが接続
されている。本実施例の投影露光装置には、高精度に計
測を行うモードの他に、後述のように簡易的にベースラ
イン量等の計測を行うためのクイックモードがあり、オ
ペレータはキーボード22Cを介して主制御系22A
に、これから実行するモードが、高精度モードかクイッ
クモードかを指示する。 【0035】次に、本例の投影露光装置において、ウエ
ハ5及びレチクル12をロードしてからアライメントを
終了するまでのシーケンスにつき図2のフローチャート
を参照して説明する。先ず図2のステップ101におい
て、レチクルローダー(後述)上にて外形基準でレチク
ル12のプリアライメントを行う。図3は、図1のレチ
クル微小駆動ステージ11上にレチクル12を搬送する
為のレチクルローダ系を示し、この図3のレチクルロー
ダーは、2個のレチクルアーム23A及び23Bと、こ
れらレチクルアーム23A,23Bに連結されたアーム
回転軸25と、このアーム回転軸25を回転させる回転
機構26とより構成されている。レチクルアーム23A
及び23Bのレチクル載置面にはそれぞれ真空吸着用の
溝24A及び24Bが形成されており、レチクルアーム
23A及び23Bはアーム回転軸25を介してそれぞれ
独立に回転できるように支持されている。 【0036】レチクル12のロード時には、位置A3で
他のレチクル搬送機構(不図示)よりレチクル12がレ
チクルアーム23A上に受け渡される。この際に他方の
レチクルアーム23Bは、例えば前工程で使用されたレ
チクルの搬出に使用されている。次に位置A3の近傍に
設置されたレチクル外形プリアライメント機構(不図
示)によって、レチクルアーム23A上でレチクル12
が外形基準で一定の精度にアライメントされた後、レチ
クル12はレチクルアーム23A上に真空吸着される。
次に、図2のステップ102において、回転機構26が
アーム回転軸25を介してレチクルアーム23Aを回転
させて、Y方向(図1のレチクル駆動ステージ10の待
機位置(受け渡し位置))の位置B3までレチクル12
を移動する。 【0037】このとき、真空吸着用の溝24Aは、レチ
クル微小駆動ステージ11上の吸着位置と直交した方向
で、且つレチクル12のパターン領域外の位置にあるの
で、レチクル微小駆動ステージ11が走査方向であるy
方向の最先端に移動した状態で、レチクルアーム23A
はレチクル微小駆動ステージ11上にレチクル12を自
由に出し入れできるようになっている。レチクル微小駆
動ステージ11(図1参照)上にレチクル12が達する
と、アーム回転軸25は−Z方向に下がり、レチクル微
小駆動ステージ11上の真空吸着面にレチクル12が載
置され、レチクル12の受け渡し完了後にレチクルアー
ム23Aが退避する。その後、レチクル微小駆動ステー
ジ11が位置C3の方向にレチクル12を搬送して行
く。この際に、レチクルアーム23Aと23Bとは独立
に駆動され、例えばそれぞれがレチクルロードとレチク
ルアンロードとを同時に行うことで、レチクル交換速度
が向上している。 【0038】次に図2のステップ103以下でレチクル
12のアライメントを行うが、そのための機構及び動作
につき説明する。図4(a)はレチクル12上のアライ
メントマーク(レチクルマーク)の配置を示し、図4
(b)はレチクル上で投影光学系の有効露光フィールド
と共役な領域33R内での、スリット状の照明領域明3
2等を示す。走査方向をy方向として、y方向に垂直な
方向をx方向とする。図4(a)において、レチクル1
2上の中央部のパターン領域の周囲には遮光部31が形
成され、この遮光部31の外側に形成されているレチク
ルマークは、ラフサーチ用アライメントマーク27及び
28と、ファインアライメントマーク29A〜29D及
び30A〜30Dとに分けられる。右辺側のラフサーチ
用アライメントマーク27は、走査方向であるy方向に
沿って長い直線状パターンと、この直線状パターンの両
端部に形成された十字パターンとより形成され、左辺側
のラフサーチ用アライメントマーク28は、右辺側のラ
フサーチ用アライメントマーク27と対称的に構成され
ている。 【0039】また、右辺側の遮光部31とラフサーチ用
アライメントマーク27の一方の十字パターンとの間
に、y方向に近接してファインアライメントマーク29
A,29Bが形成され、右辺側の遮光部31とラフサー
チ用アライメントマーク27の他方の十字パターンとの
間に、y方向に近接してファインアライメントマーク2
9C,29Dが形成されている。これらファインアライ
メントマーク29A〜29Dと対称的に左辺側にファイ
ンアライメントマーク30A〜30Dが形成されてお
り、これらファインアライメントマーク29A〜29D
及び30A〜30Dは、図4(a)では単に十字状マー
クとして示してあるが実際にはそれぞれ図4(c)に示
すように、3本の直線状パターンをx方向に所定間隔で
2組配列すると共に、3本の直線状パターンをy方向に
所定間隔で2組配列したものである。 【0040】先ず図2のステップ103において、図4
(a)の左辺側のラフサーチ用アライメントマーク28
を図1のレチクルアライメント顕微鏡(以下、「RA顕
微鏡」という)20で検出する。図4(b)は、この場
合のRA顕微鏡19及び20のレチクル12上での観察
領域19R及び20Rを示し、ラフサーチを行う際に
は、ラフサーチ用アライメントマーク27及び28は、
それぞれ観察領域19R及び20Rよりも外側であり、
且つ有効露光フィールドと共役な領域33Rよりも外側
にある。これは、ラフサーチの為にラフサーチ用アライ
メントマーク27,28は大きくしておく必要がある
が、それに合わせて投影光学系の露光フィールドを大き
くすると、投影レンズ径を大きくする必要がありコスト
アップになる為である。そこで本例でラフサーチを行う
際の手順につき図5を参照して説明する。 【0041】図5(a)は、ラフサーチ用アライメント
マーク28の一方の十字パターン近傍の拡大図、図5
(b)は図5(a)を縮小した図であり、この図5
(a)及び(b)において、RA顕微鏡20の正方形の
有効視野20Refの幅をWとして、レチクル12の外形
に対するパターンの描画誤差と設置誤差との和の設計値
をΔRとする。従って、図5(b)に示すように、幅Δ
Rの正方形の領域内にラフサーチ用アライメントマーク
28の一方の十字パターン28aが必ず含まれている。
検出対象はその十字パターン28aのx座標及びy座標
であるが、本例ではそのアライメントマーク28の2軸
に対して45°で交差する方向に、即ちx軸及びy軸に
斜めにその幅Wの有効視野20Refを走査する。そし
て、その斜め走査の際にアライメントマーク28を横切
ったときのx座標及びy座標として、その十字パターン
28aのx座標及びy座標を求める。 【0042】そのためには、正の実数aの整数部をIN
T(a)で表すものとして、その幅ΔRの正方形の領域
をその幅Wの有効視野20Refで走査する最低の回数で
あるサーチ画面数は、{INT(ΔR/W)+1}とな
る。このサーチ画面数は予め求めておく。そして、最初
の有効視野B5を中心としたその幅ΔRの正方形の領域
に、斜めにそれぞれ幅Wの{INT(ΔR/W)+1}
個の有効視野A5,B5,C5,‥‥を設定し、図1の
レチクル微小駆動ステージ11を駆動して、各有効視野
をステッピングして順次図5(a)の有効視野20Ref
内に設定しながら、各有効視野内の画像をサンプリング
する。 【0043】図5(b)に示すように、少なくとも幅Δ
R×ΔRのサーチ範囲中にサーチ対象のアライメントマ
ーク28の十字パターン28aは存在し、サーチ範囲に
対して十分にアライメントマーク28が大きい。従っ
て、このアライメントマーク28に対して斜め方向に有
効視野をステップ送りすれば、最小の画面数で、アライ
メントマーク28の十字パターン28aの座標を検出で
きることが分かる。そのときの画像処理は、撮像された
画面内の全ラインの走査線を加算して得られる画像信号
に対する一次元画像処理でよい。 【0044】図6は、そのように全ラインの走査線を加
算して得られた種々の画像信号を示し、図6(a)及び
(d)は図5(b)の有効視野A5で得られるx方向及
びy方向に沿う画像信号、図6(b)及び(e)は図5
(b)の有効視野B5で得られるx方向及びy方向に沿
う画像信号、図6(c)及び(f)は図5(b)の有効
視野C5で得られるx方向及びy方向に沿う画像信号で
ある。図6(b)の画像信号から十字パターン28aの
x座標が求められ、図6(f)の画像信号から十字パタ
ーン28aのy座標が求められる。 【0045】この様にしてサーチ用レチクルマーク28
を検出した後に、今度は図2のステップ104におい
て、RA顕微鏡19の観察領域にラフサーチ用アライメ
ントマーク27を移動して、同様にそのアライメントマ
ーク27の位置を検出する。但し、この場合、図1の基
準マーク板6のパターンの無い部分を投影光学系8の露
光フィールド内に移動して、そのパターンの無い部分を
底部から照明しておく。このように基準マーク板6から
射出される照明光により、それらラフサーチ用アライメ
ントマーク27及び28を裏面側から照明する。 【0046】以上のシーケンスで、図4(b)のRA顕
微鏡19及び20の観察領域19R及び20Rに対す
る、ラフサーチ用アライメントマーク27及び28の位
置及びレチクル座標系の対応を大まかに付けることがで
きる。また、RA顕微鏡の観察領域19R及び20Rと
ウエハ座標系との大まかな対応付けは、図1の基準マー
ク板6上の基準マークをRA顕微鏡19及び20で計測
することにより行うことができる。これにより、ファイ
ンアライメントマーク29A〜29D及び30A〜30
Dと、基準マーク板6上の基準マーク(後述)とが重な
らない程度の、大まかなアライメント(ラフアライメン
ト)が終了する。 【0047】但し、本例では、投影光学系8のレンズ径
を小さくするために、レチクル12上のアライメントマ
ークをラフサーチ用アライメントマークとファインアラ
イメントマークとに分けているが、投影光学系8のレン
ズ径を大きくしても良い場合は、それらラフサーチ用ア
ライメントマークとファインアライメントマークとを共
通マークにすることができる。この場合でも、図5に示
したように、斜め方向にステップ送りしてアライメント
マークをサーチする手法は流用でき、RA顕微鏡19及
び20でアライメントマークのサーチを同時に行うこと
もできる。 【0048】次に、ファインアライメントのシーケンス
について説明するが、その前にウエハステージ及びレチ
クルステージの詳細な構成につき説明する。図7(a)
はウエハステージの平面図であり、この図7(a)にお
いて、Zθ軸駆動ステージ4の上にウエハ5及び基準マ
ーク板6が配置されている。また、Zθ軸駆動ステージ
4上には、X軸用移動鏡7X及びY軸用移動鏡7Yが固
定され、ウエハ5上で図4(b)のスリット状の照明領
域32に対応するスリット状の照明領域32Wが露光光
で照明され、観察領域19W及び20Wがそれぞれ図4
(b)の観察領域19R及び20Rと共役である。 【0049】移動鏡7Xには、X軸に平行で且つそれぞ
れ投影光学系の光軸及びアライメント装置34の基準点
を通る光路に沿って間隔ILのレーザービームLWX及
びLWofが照射され、移動鏡7Yには、Y軸に平行な光
路に沿って間隔ILの2本のレーザービームLWY1及
びLWY2が照射されている。露光時には、Zθ軸駆動
ステージ4のX座標として、レーザービームLWXを用
いる干渉計で計測された座標値が使用され、Y座標とし
てレーザービームLWY1及びLWY2をそれぞれ用い
る干渉計で計測された座標値Y1 及びY2 の平均値(Y
1+Y2)/2が用いられる。また、例えば座標値Y1
2 との差分からZθ軸駆動ステージ4の回転方向(θ
方向)の回転量が計測される。それらの座標に基づい
て、Zθ軸駆動ステージ4のXY平面の位置及び回転角
が制御される。 【0050】特に、走査方向であるY方向は2個の干渉
計の計測結果の平均値を用いる事で、走査時の空気揺ら
ぎ等による誤差を平均化効果により緩和している。ま
た、オフ・アクシス方式のアライメント装置34を使用
する場合のX軸方向の位置は、所謂アッベ誤差が生じな
い様に、レーザービームLWofを使用する専用干渉計の
計測値に基づいて制御される構成である。 【0051】図7(b)は、レチクルステージの平面図
であり、この図7(b)において、レチクルY駆動ステ
ージ10上にレチクル微小駆動ステージ11が載置さ
れ、その上にレチクル12が保持されている。また、レ
チクル微小駆動ステージ11にはx軸用の移動鏡21x
及びy軸用の2個の移動鏡21y1,21y2が固定さ
れ、移動鏡21xにはx軸に平行にレーザービームLR
xが照射され、移動鏡21y1,21y2にはそれぞれ
y軸に平行にレーザービームLRy1,LRy2が照射
されている。 【0052】ウエハステージと同様に、レチクル微小駆
動ステージ11のy方向の座標は、レーザービームLR
y1及びLRy2を使用する2個の干渉計で計測された
座標値y1 及びy2 の平均値(y1+y2)/2が用いら
れる。また、x方向の座標は、レーザービームLRxを
使用する干渉計で計測された座標値が使用される。ま
た、例えば座標値y1 とy2 との差分からレチクル微小
駆動ステージ11の回転方向(θ方向)の回転量が計測
される。 【0053】この場合、走査方向であるy方向の移動鏡
21y1,21y2としてはコーナキューブ型の反射要
素が使用されており、移動鏡21y1,21y2で反射
されたレーザービームLRy1,LRy2はそれぞれ反
射ミラー39,38で反射されて戻されている。即ち、
そのレチクル用の干渉計はダブルパス干渉計であり、こ
れによって、レチクル微小駆動ステージ11の回転によ
りレーザービームの位置ずれが生じない構成になってい
る。また、ウエハステージ上と同様に、レチクル12上
にスリット状の照明領域32及びRA顕微鏡19,20
の観察領域19R,20Rが配置されている。そして、
観察領域19R及び20Rだけから、レチクル12と図
7(a)のZθ軸駆動ステージ4を観察できる様になっ
ている。この様にレチクル12とZθ軸駆動ステージ4
との関係を計測して露光時のアライメント精度及びレチ
クル12とウエハ5との回転精度を向上させる訳である
が、その方法につき図8及び図9を参照して説明する。 【0054】図8(a)は、図4(a)のレチクル12
を図7(a)の基準マーク板6上に投影して得られるレ
チクル像12Wを示し、この図8(a)において、図4
(a)のファインアライメントマーク29A〜29Dに
共役なマーク像29AW〜29DWと、ファインアライ
メントマーク30A〜30Dに共役なマーク像30AW
〜30DWとが示されている。各マーク像29AW〜2
9DW及び30AW〜30DWは、それぞれ図8(b)
に示すように、3本の直線状のパターンを4辺に配置し
た形状である。 【0055】図8(c)は、基準マーク板6上の基準マ
ークの配置を示し、この図8(c)の基準マーク板6上
には、図8(a)のマーク像29AW〜29DW及び3
0AW〜30DWとほぼ同一の配置でそれぞれ基準マー
ク35A〜35D及び36A〜36Dが形成されてい
る。これら基準マークは基準マーク板6の裏面から、露
光光と同じ波長の照明光で照明されている。また、基準
マーク板6上には、基準マーク35A及び36Aの中点
から走査方向であるY方向に間隔ILだけ離れた位置に
基準マーク37Aが形成されている。間隔ILは、図1
における投影光学系8の基準点とオフ・アクシス方式の
アライメント装置34の基準点との間隔であるベースラ
イン量と等しい。同様に、基準マーク35B及び36B
の中点、基準マーク35C及び36Cの中点及び基準マ
ーク35D及び36Dの中点からそれぞれY方向に間隔
ILだけ離れた位置に、基準マーク37B,37C及び
37Dが形成されている。 【0056】基準マーク35A〜35D,36A〜36
Dはそれぞれ図8(d)に示すように、7行×7列の直
線状パターンから構成され、且つこれら基準マーク35
A〜35D,36A〜36Dは図8(b)のマーク像2
9AW〜30DWの内部に収まる大きさである。また、
基準マーク37A〜37Dは、図8(e)に示すよう
に、X方向及びY方向に所定ピッチで形成された格子パ
ターンの内の対応する格子点を使用するものである。 【0057】この場合、先ず図2のステップ105にお
いて、ステップ103及び104の計測により得られた
結果から、レチクル12とRA顕微鏡19及び20との
相対的な位置関係及び相対的な回転角を算出し、図4
(a)のファインアライメントマーク29A及び30A
をそれぞれRA顕微鏡19及び20の観察領域19R及
び20R内に移動させる。その後、ステップ106にお
いて、図8(c)の基準マーク板6上の基準マーク35
A及び36Aをそれぞれその観察領域19R及び20R
と共役な観察領域19W及び20W(図9参照)に移動
する。これにより、図9(a)に示すように、観察領域
19W内でマーク像29AWと基準マーク35Aとが同
時に観察でき、観察領域20W内でマーク像30AWと
基準マーク36Aとが同時に観察できる。その後、図2
のステップ107において、RA顕微鏡19及び20で
観察される画像を撮像信号に変換してサンプリングする
と同時に、オフ・アクシス方式のアライメント装置34
でも対応する基準マーク像の検出信号をサンプリングす
る。 【0058】図9(a)においては、基準マーク板6上
にレチクル12の投影像であるレチクル像12Wが投影
されている。また、図9(c)に示すように、観察領域
19W及び20Wは、それぞれ投影光学系8の露光フィ
ールド内の光軸を横切る位置に有り、オフ・アクシス方
式のアライメント装置34の観察領域内に基準マーク3
7Aが収まっている。そして、スリットスキャン露光時
と同様に、図7(a)のZθ軸駆動ステージ4が上側
(Y方向)に移動するのと同期して、図7(b)のレチ
クル微小駆動ステージ11が下側(−y方向)に移動す
ると、第9(a)から図9(b)に示すように、基準マ
ーク板6とレチクル像12Wとが一緒にY方向に動く。
このとき、RA顕微鏡19,20の観察領域19W,2
0Wとオフ・アクシス方式のアライメント装置34とは
固定されているので、観察領域19W,20W及びアラ
イメント装置34の下を、符号Aが付されたマーク群
(マーク像29AW,30AW、基準マーク35A,3
6A,37A)から符号Dが付されたマーク群(マーク
像29DW,30DW、基準マーク35D,36D,3
7D)までが移動して行く。 【0059】先ず、アライメント開始後の図9(a)の
第1の静止位置では、観察領域19Wの下にマーク像2
9AW及び基準マーク35Aがあり、観察領域20Wの
下にはマーク像30AW及び基準マーク36Aがあり、
オフ・アクシス方式のアライメント装置34の下には基
準マーク37Aがあり、これら符号Aが付されたマーク
は同時にすべて観察される。第1の静止位置での計測が
終了すると、ステッピング動作によって第2の静止位置
までレチクル像12Wと基準マーク板6とを同期して移
動させる。第1の静止位置で観察領域19W,20W及
びアライメント装置34の下に存在したマーク群は符号
Aが付されたマーク群であり、第2の静止位置で観察領
域19W,20W及びアライメント装置34の下に存在
するマーク群は符号Bが付されたマーク群(図8のマー
ク像29BP、基準マーク35B,37B等)である。 【0060】以上の様なシーケンスを第3の静止位置及
び第4の静止位置(図9(b)の状態)と繰り返すこと
により、レチクル像12Wのマーク像及び基準マーク板
6上の基準マークは、符号Aが付されたマーク群、符号
Bが付されたマーク群、符号Cが付されたマーク群、符
号Dが付されたマーク群の順に、それぞれRA顕微鏡1
9,20及びオフ・アクシス方式のアライメント装置3
4によって計測されていくことになる。この動作が、図
2のステップ105〜110の動作である。この様にし
て求められた計測結果を分かり易く表現するために、計
測結果を図10に示す。 【0061】図10において、RA顕微鏡19で得られ
る測定結果を後述のように補正して求められる、基準マ
ーク35Aからマーク像29AWまでのアライメント誤
差のベクトルをALとして、同様に基準マーク35B〜
35Dからそれぞれマーク像29BW〜29DWまでの
アライメント誤差のベクトルをBL〜DLとする。同様
に、基準マーク36Aからマーク像30AWまでのアラ
イメント誤差のベクトルをARとして、基準マーク36
B〜36Dからそれぞれマーク像30BW〜30DWま
でのアライメント誤差のベクトルをBR〜DRとする。
また、オフ・アクシス方式のアライメント装置34で得
られる計測結果を後述のように補正して求められる、基
準マーク37A〜37Dからそのアライメント装置34
の基準点までの誤差ベクトルをそれぞれAO〜DOとす
る。 【0062】そして、誤差ベクトルAL,AR〜DL,
DRを得たときの、図1のレチクル側の干渉計14で計
測されたx方向の座標値、即ち図7(b)のレーザービ
ームLRxを用いて得られた座標値をそれぞれReAx
〜ReDx、誤差ベクトルAL,AR〜DL,DRを得
たときの、図1のレチクル側の干渉計14で計測された
y方向の座標値、即ち図7(b)のレーザービームLR
y1,LRy2を用いて得られた座標値をそれぞれRe
Ay1〜ReDy1,ReAy2〜ReAy2とする。
また、誤差ベクトルAL,AR〜DL,DRを得たとき
の、図1のウエハ側の干渉計13で計測されたX方向の
座標値、即ち図7(a)のレーザービームLWXを用い
て得られた座標値をそれぞれWaAX〜WaDX、誤差
ベクトルAL,AR〜DL,DRを得たときの、図1の
ウエハ側の干渉計13で計測されたY方向の座標値、即
ち図7(a)のレーザービームLWY1,LWY2を用
いて得られた座標値をそれぞれWaAY1〜WaDY
1,WaAY2〜WaDY2とする。 【0063】また、誤差ベクトルAO〜DOを得たとき
の、オフ・アクシス方式のアライメント装置専用の干渉
計で得られたX方向の座標値、即ち図7(a)のレーザ
ービームLWOFを用いて得られた座標値をそれぞれWa
AOX〜WaDOXとする。この場合、図7(a)に示
すように、ウエハ側のレーザービームLWY1,LWY
2のX方向の間隔はILであり、レチクル側のレーザー
ビームLRy1,LRy2のウエハ側での間隔はRLで
ある。 【0064】次に、図10の誤差ベクトルAL等の求め
方につき説明するために、図1のRA顕微鏡19の構成
を詳細に説明する。図11は、RA顕微鏡19及びこの
照明系を示し、この図11において、Zθ軸駆動ステー
ジ4の外部より光ファイバー44を介して露光光と同じ
波長の照明光ELがZθ軸駆動ステージ4の内部に導か
れている。光ファイバー44の代わりにレンズ系で露光
光をリレーしても良い。そのように導かれた照明光が、
レンズ45A、ビームスプリッター45B及びレンズ4
5Cを経て基準マーク板6上の基準マーク35A〜35
Dを照明し、ビームスプリッター45Bを透過した照明
光が、レンズ45D、レンズ45E、ミラー45F及び
レンズ45Gを経て基準マーク板6上の基準マーク36
A〜36Dを照明している。 【0065】例えば基準マーク35Aを透過した光は、
投影光学系8を介して、レチクル12上のファインアラ
イメントマーク29上にその基準マーク35Aの像を結
像する。その基準マーク35Aの像及びアライメントマ
ーク29からの光が、偏向ミラー15、レンズ40A、
レンズ40Bを経てハーフミラー42に達し、ハーフミ
ラー42で2分割された光がそれぞれ2次元CCDより
なるX軸用の撮像素子43X及びY軸用の撮像素子43
Yの撮像面に入射する。これら撮像素子43X及び43
Yの撮像面にはそれぞれ図12(a)に示すような、フ
ァインアライメントマーク29A及び基準マーク35像
35ARの像が投影される。この場合、X軸用の撮像素
子43Xの撮像画面43Xaは、ウエハステージ上のX
方向に平行な領域で、且つ水平走査線の方向もX方向で
あるが、Y軸用の撮像素子43Yの撮像画面43Ya
は、ウエハステージ上のY方向に平行な領域で、且つ水
平走査線の方向もY方向である。 【0066】従って、撮像素子43Xの撮像信号S4X
の加算平均から基準マーク35Aとアライメントマーク
29AとのX方向の位置ずれ量が求められ、撮像素子4
3Yの撮像信号S4Yの加算平均から基準マーク35A
とアライメントマーク29AとのY方向の位置ずれ量が
求められる。これら撮像信号S4X及びS4Yが信号処
理装置41に供給されている。 【0067】より詳細に、符号Aが付されたマーク群を
アライメントしている場合を例に取って説明すると、R
A顕微鏡19では例えば図12(a)に示されているア
ライメントマーク29Aと基準マーク像35ARとを同
時に観察する。この図12(a)において、破線で囲ま
れた撮像画面43Xa及び43Ya内の画像信号S4X
及びS4Yが、信号処理装置41内でアナログ/デジタ
ル変換によりデジタル信号として検出される。それぞれ
の走査線上の画像データは、信号処理装置41内で、X
軸及びY軸で独立に加算平均され、加算平均されたX軸
用の画像信号S4X′及びY軸用の画像信号S4Y′は
それぞれ図12(b)及び(c)に示されるようにな
る。これら画像データはそれぞれ1次元画像処理信号と
して処理される。 【0068】この様にして得られた信号を信号処理装置
41で演算処理すると、図10のレチクル12のマーク
像29AWと基準マーク板6の基準マーク35AとのX
方向及びY方向の相対的な位置ずれAL′X 及びAL′
Y が求められる。そして、図1のRA顕微鏡20によ
り、マーク像30AWと基準マーク36AとのX方向及
びY方向の相対的な位置ずれAR′X 及びAR′Y が求
められる。同様に、図10のマーク像29BW〜29D
Wと基準マーク35B〜35Dとの相対的な位置ずれ、
及びマーク像30BW〜30DWと基準マーク36B〜
36Dとの相対的な位置ずれが求められる。 【0069】しかし、例えば図12(b)のアライメン
トマーク29Aに対応する画像信号と、基準マーク像3
5ARに対応する画像信号とは、それぞれレチクル側の
干渉計とウエハ側の干渉計とによって位置を制御されて
いる。従って、例えば符号Aが付されたマーク群(図1
0の29AW,35A,30AW,36A)を計測して
いる際のレチクル側の干渉計の計測座標ReAx,Re
Ay1,ReAy2と、ウエハ側の干渉計の計測座標W
aAX,WaAY1,WaAY2とに対して、各ステー
ジの追従誤差に起因する計測誤差(=実測値−設定値)
であるΔReAx,ΔReAy1,ΔReAy2と、Δ
WaAX,ΔWaAY1,ΔWaAY2とが生ずる。こ
の計測誤差が先ほど演算により求められた相対的な位置
ずれAL′X ,AL′Y に含まれている。 【0070】そこで次式のように、計測により得られた
相対的な位置ずれからそれらの誤差を差し引いた結果
が、図10のアライメント誤差のベクトルALのX成分
ALX及びY成分ALY となる。但し、次式において
(1/M)は投影光学系8の縮小倍率であり、IL及び
RLはそれぞれ図7で説明した間隔である。 【0071】 【数1】ALX=AL′X−ΔReAx/M−ΔWaAX 【0072】 【数2】ALY=AL′Y−ΔReAy1/M−{(ΔW
aAY1+ΔWaAY2)/2−(ΔWaAY2−ΔW
aAY1)・RL/IL} 【0073】同様にして、図10のアライメント誤差の
ベクトルARのX成分ARX 及びY成分ARY も次式か
ら求められる。 【0074】 【数3】ARX=AR′X−ΔReAx/M−ΔWaAX 【0075】 【数4】ARY=AR′Y−ΔReAy2/M−{(ΔW
aAY1+ΔWaAY2)/2−(ΔWaAY2−ΔW
aAY1)×RL/IL} 【0076】次に、オフ・アクシス方式のアライメント
装置34により得られる結果を補正して得られる図10
の誤差ベクトルAO〜DOについて説明するが、そのた
めにそのアライメント装置34の構成につき図13を参
照して説明する。 【0077】図13は、そのアライメント装置34の構
成を示し、この図13において、基準マーク板6上の基
準マークからの光は、偏向ミラー部46で偏向されてハ
ーフプリズム47に入射し、ハーフプリズム47で反射
された光が白色光を用いた画像処理方式のアライメント
光学系(以下「FIA光学系」という)48に向かい、
ハーフミラーを透過した光が、ヘテロダインビームによ
り格子マークからの回折光を検出するためのアライメン
ト光学系(以下「LIA光学系」という)52に入射す
る。 【0078】先ず、FIA光学系48側から説明する
と、照明光源49からの照明光はFIA光学系48を経
た後、ハーフプリズム47及び偏向ミラー46によって
偏向されて、基準マーク板6上の基準マークを照明す
る。その戻り光は同じ光路を辿ってFIA光学系48に
戻り、FIA光学系48を通過した光がハーフプリズム
50Aに入射し、ハーフプリズム50Aを透過した光束
が2次元CCDよりなるX軸用の撮像素子51Xの撮像
面上に基準マーク板6上の基準マーク像を結像し、ハー
フプリズム50Aで反射された光束が2次元CCDより
なるY軸用の撮像素子51Yの撮像面上に基準マーク板
6上の基準マーク像を結像する。 【0079】それぞれの撮像素子51X及び51Yの撮
像面上には、図14(a)に示すような画像が結像され
る。基準マーク板6上の基準マークは格子状のパターン
の格子点であり、図14(a)にはその格子状のパター
ンの像37Pが投影されている。その格子状のパターン
の像37Pの基準マーク板6上での格子ピッチをP、暗
線の幅をLとすると、幅Lは格子ピッチPよりかなり小
さく設定されている。また、その撮像面には、基準マー
ク板6の照明光とは別の照明光で照明されたX方向用の
参照マーク(指標マーク)像48X1,48X2及びY
方向用の指標マーク像48Y1,48Y2が結像されて
いる。それら指標マーク像の位置を基準として、基準マ
ーク板6上の基準マークの位置を検出することができ
る。 【0080】具体的には、図14(a)の中でX方向と
共役な方向の撮像領域51Xa及びY方向と共役な方向
の撮像領域51Yaが、それぞれ図13の撮像素子51
X及び51Yで撮像される。撮像素子51X及び51Y
の水平走査線の方向はそれぞれX方向及びY方向と共役
な方向であり、撮像素子51X及び51Yのそれぞれの
撮像信号S5X及びS5Yが図13の信号処理装置56
に供給される。信号処理装置56では、撮像信号S5X
及びS5Yをそれぞれ加算平均して、図14(b)の画
像信号S5X′及び図14(c)の画像信号S5Y′を
得、これら画像信号から基準マーク板6上の対象とする
基準マークの位置ずれを求める。さらに詳細な構成は、
特願平4−16589号に開示されている。 【0081】検出対象とする基準マークが図10の基準
マーク37Aの場合に、図14(a)の画像処理により
得られる、基準マーク37Aの参照マークに対するX方
向及びY方向の相対的な位置ずれをそれぞれAO′fX
びAO′fYとする。このときの基準マーク板6の位置は
ウエハ座標系で管理されているので、その計測結果から
図7(a)のZθ軸駆動ステージ4の追従誤差及び回転
誤差を引いた値が、図10の誤差ベクトルAOのX成分
AOX 及びY成分AOY となる。但し、図13のFIA
光学系48に対応するX成分AOX 及びY成分AOY
それぞれAOfX及びAOfYとする。即ち、次式が得られ
る。 【0082】 【数5】AOfX=AO′fX−(WaAOX−WaAX) 【0083】 【数6】 AOfY=AO′fY−(WaAY1+WaAY2)/2 【0084】一方、図13のLIA光学系52を含むア
ライメント系では、レーザ光源53からのレーザ光が、
LIA光学系52、ハーフプリズム47を透過した後、
偏向ミラー45で偏向されて基準マーク板6上の回折格
子状の基準マークに入射する。その基準マークからの回
折光は、同じ光路を辿ってLIA光学系52に戻り、L
IA光学系52を通過した回折光は、ハーフプリズム5
0Bで2分割されてX方向用の受光素子55X及びY方
向用の受光素子55Yに入射する。 【0085】この際に、LIA光学系52内でレーザ光
源53からのレーザ光は2分割され、内部の周波数シフ
ターによってそれら2つのレーザ光の周波数にはΔfの
周波数差が与えられている。それら2つのレーザ光の干
渉光が受光素子54で受光され、その受光素子からは周
波数Δfの参照信号S6が出力される。また、それら2
つの周波数の異なるレーザ光(ヘテロダインビーム)が
ある適当な入射角で基準マーク板6上の回折格子状の基
準マークに照射され、その基準マークによるそれら2本
のレーザ光の±1次回折光が、平行に基準マーク板6に
対して垂直に戻るようになっている。、その±1次光の
干渉光は周波数Δfで光強度が変化するが、位相が基準
マークのX座標及びY座標に応じて変化する。そして、
受光素子55Xからは、基準マークのX座標に応じて位
相が変化している周波数Δfのビート信号S7Xが出力
され、受光素子55Yからは、基準マークのY座標に応
じて位相が変化している周波数Δfのビート信号S7Y
が出力され、参照信号S6及びビート信号S7X,S7
Yは信号処理装置56に供給されている。 【0086】検出対象の基準マークを図10の基準マー
ク37Aとすると、図13の信号処理装置56は、図1
4(d)に示すように、参照信号S6とビート信号S7
Xとの位相差ΔφX より、基準マーク37AのX方向の
位置ずれAO′LXを求め、図14(e)に示すように、
参照信号S6とビート信号S7Xとの位相差ΔφY
り、基準マーク37AのY方向の位置ずれAO′LXを求
める。この計測結果から図7(a)のZθ軸駆動ステー
ジ4の追従誤差及び回転誤差を引いた値が、図10の誤
差ベクトルAOのX成分AOX 及びY成分AOY とな
る。但し、図13のLIA光学系52に対応するX成分
AOX 及びY成分AOY をそれぞれAOLX及びAOLY
する。即ち、次式が得られる。 【0087】 【数7】AOLX=AO′LX−(WaAOX−WaAX) 【0088】 【数8】 AOLY=AO′LY−(WaAY1+WaAY2)/2 【0089】以上の様にして、図10の符号Aが付され
たマーク群の位置でアライメントを行うと、ALX 、A
Y 、ARX 、ARY 、AOfX、AOfY、AOLX、AO
LYの8個のデータが計測される。この様なシーケンスで
符号Aが付されたマーク群〜符号Dが付されたマーク群
までの計測を行うことによって、32個(=8×4)の
データが求められる。これら32個のデータの内で、R
A顕微鏡19及び20により得られたデータを実測デー
タDxn,Dynとして記憶し、オフ・アクシス方式のアラ
イメント装置34により得られたデータを実測データA
xn,Aynとして記憶する。その後、動作は図2のステッ
プ111に移行する。 【0090】図2のステップ111において、RA顕微
鏡19,20に対応する実測データDxn,Dynに対し
て、実際にレチクル座標系とウエハ座標系とを線形誤差
のみで変換できるようにした座標系での、x方向及びy
方向の座標をFxn及びFynとすると、これらの関係は以
下の様になる。 【0091】 【数9】 【0092】また、x方向及びy方向の非線形誤差をε
xn及びεynとすると、次式が成立する。 【0093】 【数10】 【0094】そして、これら非線形誤差(εxn,εyn
が最小となる様に最小自乗近似を用いて、(数9)の6
つのパラメータRx,Ry,θ,ω,Ox,Oyの値を
算出する。ここでx方向のスケーリングパラメータRx
はレチクル12と基準マーク板6とのx方向の倍率誤差
を示し、スケーリングパラメータRyはレチクル座標系
とウエハ座標系との走査方向(y方向)のスケーリング
誤差を示す。また、角度パラメータθはレチクル12と
基準マーク板6と回転誤差、角度パラメータωはレチク
ル座標系とウエハ座標系との走査方向の平行度、オフセ
ットパラメータOx及びOyは両者のx方向及びy方向
のオフセット値をそれぞれ示す。 【0095】次に、図2のステップ112及び113に
おいて、ベースライン量を求める。この場合、オフ・ア
クシス方式のアライメント装置34で計測されたデータ
xn及びAynの平均値をそれぞれ〈Ax〉及び〈Ay〉
として、ベースライン量計測時のオフセットは(〈A
x〉−Ox,〈Ay〉−Oy)となる。従って、アライ
メント時には、図7(a)のレーザービームLWXを用
いる干渉計(以下、「露光用干渉計LWX」とも呼ぶ)
からレーザービームLWOFを用いる干渉計(以下、「オ
フ・アクシス専用干渉計LWOF」とも呼ぶ)に制御を切
り換え、図13のFIA光学系48を使用する場合に
は、計測されたデータAxn及びAynの平均値をそれぞれ
〈Afx〉及び〈Afy〉とする。そして、オフセット
(〈Afx〉−Ox,〈Afy〉−Oy)のオフセット
を図7(a)のレーザービームLWY1,LWY2,L
OFに対応する干渉計の計測値に持たせてアライメント
処理を行えばよい。一方、図13のLIA光学系52を
使用する場合には、計測されたデータAxn及びAynの平
均値をそれぞれ〈ALx〉及び〈ALy〉とする。そし
て、干渉計の計測値に(〈ALx〉−Ox,〈ALy〉
−Oy)のオフセットをもたせれば良い。 【0096】なお、以上の補正方式は、ステージ座標系
の基準座標系を基準マーク板6上の基準マークに基づい
て設定することを意味している。この場合には、言い換
えると、例えば基準マーク板6上の基準マーク37A〜
37Dを通る軸が基準軸となり、この基準軸上で露光用
干渉計LWXの読み値を0とした場合の、この基準軸上
でのオフ・アクシス専用干渉計LWOFの読み値(ヨーイ
ング値)が求められる。そして、露光時には、露光用干
渉計LWXの読み値と、オフ・アクシス専用干渉計LW
OFの実際の読み値にそのヨーイング値の補正を行った結
果とを、それぞれ「受渡し用の干渉計値」として、この
受渡し用の干渉計値に基づいてウエハ5の位置合わせを
行うものである。 【0097】これに対して、例えば図7(a)におい
て、ステージ座標系の基準軸をX軸用の移動鏡7Xとす
る方法を使用してもよい。この場合には、先ず図7
(a)の状態で、露光用干渉計LWXの読み値、及びオ
フ・アクシス専用干渉計LWOFの読み値を同時にリセッ
ト(0に)し、以後の露光時には受渡し用の干渉計値を
用いることなく計測値そのものを使用する。一方、アラ
イメント時には、例えば基準マーク板6上の基準マーク
37A〜37Dを通る基準軸の移動鏡7Xに対する傾斜
角θXFを求め、レーザビームLWXとLWOFとの間隔I
Lを用いて、オフ・アクシス専用干渉計LWOFの読み値
にIL・θXFの補正を行って得た値を用いる。これによ
り、通常の露光時には露光用干渉計LWXの読み値、及
びオフ・アクシス専用干渉計LWOFの読み値をそのまま
使用できるようになる。 【0098】次に、計測データDxn,Dynは、ウエハ座
標系とレチクル座標系との相対誤差のみを表しているの
で、ウエハ座標系基準で最小自乗近似計算を行った場合
は、求められたパラメータRx,Ry,θ,ω,Ox,
Oyはすべてウエハ座標系を基準としたレチクル座標系
の線形誤差で表される。そこで、レチクル座標系のx座
標及びy座標をそれぞれrxn′及びryn′とすると、ウ
エハ座標系の動きに応じて次式から求められた新座標
(rxn,ryn)に基づいてレチクルを駆動すれば良い。 【0099】 【数11】 【0100】この処理では、既にオフセットOx,Oy
の補正がレチクル側でなされているので、ベースライン
量としては(〈Ax〉,〈Ay〉)のオフセットを補正
するのみでよい。また、レチクル座標系を基準とした場
合は、すべて逆の結果となり、ウエハ座標系で補正する
ことも可能である。またこれらの補正はラフアライメン
ト時はウエハ座標系で補正し、ファインアライメント時
はレチクル座標系で行う等の様に分けて制御してもかま
わない。 【0101】以上の様に本実施例によれば、1回のレチ
クルアライメント時に、複数のマークを利用してレチク
ルアライメント及びベースライン量のチェックを行うの
で、レチクルの描写誤差と、レチクル及びウエハの位置
合わせ誤差とを平均化する事が可能となり、アライメン
ト精度が向上する。更に、これらの工程をすべて同時に
行うのでスループットも向上する。更に、非走査方向
(X方向)において複数の基準マークを同時に計測でき
る基準マーク板6を採用している為に、干渉計の光路の
空気揺らぎによる誤差が生じない。 【0102】しかしながら、走査方向には基準マーク板
6がステップ的に移動するので空気揺らぎによる影響が
考えられる。その為ベースライン量のチェック時に、図
13のLIA光学系52を用いた処理を行う際に、受光
素子55X及び55Yの出力値を用いてウエハステージ
(Zθ軸駆動ステージ4等)の位置をロックして、レチ
クルアライメント及びベースライン量のチェックを行え
ば、空気揺らぎの影響は最小限に抑えられる。また、本
例のレチクルマークはレチクル12の4隅部の計8箇所
に配置されている。これはレチクル座標系とウエハ座標
系との対応関係を調べる為に、オフセットのみでなく、
パラメータRx,Ry,θ,ωが必要であり、4隅にマ
ークを配置した方がパラメータRy,θ,ωの決定には
有利である事による。更に、発光性の基準マーク板6を
用いる場合は、発光部に制限があり、基準マーク板6上
の全面を発光させることが難しい為である。 【0103】また、レチクル12上のレチクルマーク数
をnとすると、オフセットパラメータOx,Oyは1/
1/2 に平均化され、他のパラメータの誤差も小さくな
る。従って、レチクルマーク数nを増加する程誤差は小
さくなる。以下に、レチクルマーク数nとパラメータの
誤差及びベースライン量の誤差との関係をシミュレーシ
ョンした結果を示す。以下では(数11)の新座標系で
の4隅でのばらつきを、標準偏差σの3倍で且つ単位
[nm]で表す。 【0104】 【表1】 【0105】以上よりレチクルマーク数nを8個とする
ことにより、レチクル描画誤差を50nm、ステージの
ステッピング誤差を10nmとしても、レチクルアライ
メント及びベースライン量のチェックの精度を10nm
以下にできることが分かる。即ち、発光性の基準マーク
板6の制限以内で処理速度を早くして、レチクルマーク
数nを多くとっていけば、より精度を向上させる事も可
能となる。 【0106】この際に基準マーク板6上のパターニング
誤差及び投影光学系8のディストーション誤差が新座標
系の中に誤差として残るが、これらは変動がほとんどな
いので、装置調整時に露光結果を参照データと比較し
て、得られた誤差をシステムオフセットとして取り除け
ば問題はない。なお、上述実施例では、図8(c)に示
すように、基準マーク板6上に基準マーク35A〜35
Dが複数個設けられ、基準マーク37A〜37Dも複数
個設けられている。しかしながら、例えば1個の基準マ
ーク35A及び1個の基準マーク37Aのみを使用して
も、レチクル12だけを走査して計測結果を平均化する
ことにより、レチクル12上のパターンの描画誤差の影
響を低減できる。 【0107】次に、本発明の第2実施例につき、図15
及び図16のフローチャートを参照して説明する。これ
に関して、上述の第1実施例のレチクルアライメントモ
ードはレチクル上の4組のファインアライメントマーク
29A〜29D、30A〜30Dを使用して、ファイン
のレチクルアライメントを行うものであった。しかしな
がら、第1実施例の方法により1度ファインのレチクル
アライメントが行われた後は、スキャン方向のスケーリ
ング誤差、又はスキャン方向のレチクル座標系とウエハ
座標系との平行度が小さい場合等には、1組のファイン
アライメントマークを使ってレチクルアライメントやベ
ースライン計測を行うようにしてもよい。このように1
組のファインアライメントマークを使って非スキャン方
向の倍率(Rx)計測、ローテーション(θ)計測、及
びベースライン計測の3項目に対する計測を実施するア
ライメントモードを「クイックモード」と呼ぶ。このク
イックモードは、更にレチクル12上のファインアライ
メントマーク29A〜30Dの描画誤差が小さいことが
予め分かっている場合にも、適用することができる。 【0108】このクイックモードでは、例えば、レチク
ル12上の1組のファインアライメントマーク29A、
30Aと、基準マーク板6上の1組の基準マーク35
A、36Aと、基準マーク板6上の1つの基準マーク3
7Aとを使って、非スキャン方向の倍率(Rx)計測、
ローテーション(θ)計測、及びベースライン計測の3
項目に対する計測を実施する。但し、このクイックモー
ドの場合、1組のファインアライメントマーク29A、
30Aの描画誤差を補正するためには、ファインアライ
メントシーケンスで求めた、マーク29A、30Aの描
画誤差を記憶しておく必要がある。 【0109】この第2実施例の動作を図15及び図16
を参照して説明する。図15及び図16の動作は、図2
の動作にクイックモードを加えた動作であり、ファイン
モードとクィックモードとが切り換え可能となってい
る。図15のステップにおいて、図2のステップに対応
するステップには同一符号を付してその詳細説明を省略
する。 【0110】図15において、ステップ101〜104
については図2の場合と同様に、レチクルホルダー上に
レチクル12を載置し、ラフサーチ用アライメントマー
ク27及び28の位置をそれぞれRA顕微鏡19及び2
0にて検出する。次に、ステップ115でファインモー
ドとクイックモードとのどちらか一方を選択する。この
選択結果は予め図1のキーボード22Cを介してオペレ
ータから指示されている。但し、不図示のバーコード・
リーダによりレチクル12のパターン情報等を読み取
り、この結果に基づいて主制御系22Aが自動的にアラ
イメントモードを選択するようにしてもよい。 【0111】ファインモードが選択されると、図15の
ステップ105〜113が実行され、前述の如く複数の
ファインアライメントマークと複数の基準マークとを使
ったレチクルアライメント及びファインアライメントの
計測結果を使ったベースライン計測が実行される。そし
て、ステップ114で、レチクル12上の新座標系上に
おいて、本来の位置に対する実際のファインアライメン
トマーク29A及び30Aの位置の描画誤差(以下、
「マーク誤差」という)を求め、そのマーク誤差を主制
御系22A内の記憶部に記憶する。マーク誤差を求める
際には、ステップ113で求めた関係(変換パラメー
タ)より、ウエハ座標系を基準としてレチクル座標系を
求め、このレチクル座標系上でファインアライメントマ
ーク29A〜29D,30A〜30Dの設計上の座標値
に対する計測された座標値の非線形誤差を求める。この
非線形誤差がマーク誤差となる。このようにして、ファ
インアライメント時に、ステップ112、113の結果
からレチクル上の新座標系上でのマーク誤差を記憶して
おく。また、レチクル描画誤差を予め計測してある場合
は、オペレータが描画誤差を直接入力してもよい。描画
誤差に線形成分が含まれる時は特に効果が大きい。 【0112】一方、ステップ115でクイックモードが
選択されると、動作は図16のステップ116に移行す
る。そしてステップ116〜118において、図15の
ステップ105〜107と同じ動作を実行する。即ち、
クイックモードでレチクル12上の1対のファインアラ
イメントマーク30A,29A、及び基準マーク板6上
の1対の基準マーク36A,35Aの像をRA顕微鏡に
より観察し、オフ・アクシス方式のアライメント装置3
4によって1個の基準マーク37Aを検出する。また、
ステップ119の後半で、RA顕微鏡で観察したマー
ク、及びオフ・アクシス方式のアライメント装置34で
検出したマークの位置を求める。その後、ステップ11
9において、レチクル12上のファインアライメントマ
ーク30A,29Aの検出された位置に対して、図15
のステップ114で求めたマーク誤差の補正を行う。こ
れにより、クイックモードで計測するマークの個数は少
なくとも、レチクル12上のパターン描画誤差は第1実
施例のファインアライメントモードの場合とほぼ同程度
に補正できる。 【0113】次に、ステップ120において、ステップ
119での補正により得られた各マークの位置に基づい
て、(数9)の6個の変換パラメータ(Rx,Ry,
θ,ω,Ox,Oy)の内の、非スキャン方向の倍率誤
差Rx、ローテーションθ、及びオフセットOx,Oy
を求める。具体的には、図8(a)及び(c)に示すよ
うに、実測した基準マーク35A,36AのX方向(非
スキャン方向)のマーク間隔と、マーク像29AW,3
0AWのX方向の間隔との差から非スキャン方向の倍率
誤差Rxを求める。更に、基準マーク35A,36Aの
Y方向(スキャン方向)の位置ずれと、マーク像29A
W,30AWのY方向の位置ずれとの差、及びマーク間
隔からローテーションθを求める。また、オフセットO
x,Oyは基準マークとレチクルのマーク像との平均的
な位置ずれ量から求められる。 【0114】なお、このクイックモードでは、計測対象
とするマークはレチクル側と基準マーク板6側とで2個
ずつであるため、(数9)の6個の変換パラメータの内
の4個の変換パラメータしか決めることができない。そ
こで、上述のように4個の変換パラメータの値を求めて
いる。なお、例えば図4のY方向に並んだ2個のファイ
ンアライメントマーク29A,29D、及び図8(c)
の2個の基準マーク35A,35Dを計測対象と選択す
ることにより、走査方向の倍率誤差Ryを求めることが
できる。 【0115】そして、ステップ120で求められた非ス
キャン方向の倍率誤差Rx、ローテーションθ、及びオ
フセットOx,Oyに基づいてレチクルアライメントが
行われる。なお、倍率誤差の計測は、各マークの設計値
に対する各マークの計測値のずれ分に対応する倍率誤差
を予めテーブルとして用意しておき、各マークの設計値
に対する各マークの計測値のずれ分をそのテーブルに当
てはめて倍率誤差を求めるようにしてもよい。 【0116】次に、ステップ121において、基準マー
ク35A,36Aの中心座標の計測値と基準マーク37
Aの計測値とを使ってベースライン計測を行う。このよ
うに、本実施例によれば、一度ファインアライメントモ
ードを実行してレチクル12のパターンの描画誤差(マ
ーク誤差)を求めておき、クイックモードでアライメン
トを実行する場合には、そのマーク誤差の補正を行って
いるため、高いスループットで且つ高精度にスリットス
キャン方式の投影露光装置のアライメントを行うことが
できる。 【0117】次に、本発明の第3実施例につき図17の
フローチャートを参照して説明する。この第3実施例
は、ウエハを所定枚数交換する毎に、即ち所定枚数のウ
エハに露光を行う毎に、上述のクイックモードでレチク
ルアライメントとベースライン計測とを行うものであ
る。本実施例において、図1の投影露光装置でレチクル
を交換した後、例えば数100枚のウエハにレチクル1
2のパターンを順次露光する場合の動作の一例を図17
を参照して説明する。 【0118】先ず、図17のステップ211において、
前に使用したレチクルを図1のレチクル12に交換して
露光動作が開始される。この際には図15のステップ1
01〜104及び115、並びに図16のステップ11
6〜121に示す、クイックモードのレチクルアライメ
ント及びベースラインチェックの動作が実行される。そ
の後、ステップ212で変数Nに初期値として、次にレ
チクルアライメント及びベースラインチェックを行うま
でに露光するウエハの枚数を設定し、ステップ213で
ウエハをウエハステージ4上にロードする。但し、ステ
ップ213で既に露光されたウエハがあるときにはその
露光済みのウエハのアンロード(搬出)を行った後に新
たなウエハのロードを行う。 【0119】次に、ステップ214で変数Nが0である
かどうか、即ちレチクルアライメント及びベースライン
チェックを行うタイミングであるかどうかが調べられ、
変数Nが0より大きい場合にはステップ215で変数N
から1を減算してステップ216に移行する。このステ
ップ216では、図13のオフ・アクシス方式のアライ
メント装置34又はTTL方式のウエハアライメント系
を用いてウエハのアライメントを行った後、ウエハの各
ショット領域にレチクル12のパターンが露光される。
全部(指定枚数)のウエハへの露光が終了すると、その
レチクル12に関する露光工程は終了するが、全部のウ
エハへの露光が終わっていない場合には、ステップ21
3に戻って露光済みのウエハのアンロード及び新たなウ
エハのロードが行われる。その後動作はステップ214
に移行する。 【0120】また、ステップ214でN=0、即ちレチ
クルアライメント及びベースラインチェックを行うタイ
ミングである場合にはステップ217においてレチクル
12の回転誤差及び倍率誤差の計測が行われる。これは
図16のステップ120と同様である。その後、ステッ
プ218に移行し、ここでオフ・アクシス方式のアライ
メント装置34(FIA光学系48を含むアライメント
系又はLIA光学系52を含む2光束干渉アライメント
方式のウエハアライメント系)のX方向及びY方向のベ
ースラインチェックが行われる。その後、ステップ21
9で変数Nとして次にベースラインチェックを行うまで
に露光するウエハの枚数を設定してから、動作はステッ
プ216に戻る。 【0121】このように、本実施例によれば、レチクル
を交換する毎に、レチクルアライメント及びベースライ
ン計測を行うと共に、所定枚数のウエハに露光を行う毎
にクイックモードでレチクルアライメント及びベースラ
イン計測を行っているため、高いスループットで各ウエ
ハとレチクルのパターン像との重ね合わせ精度を高める
ことができる。 【0122】また、上述実施例の手法はオフ・アクシス
方式のアライメント時のベースライン計測について説明
してあるが、投影光学系のフィールド内を用いたTTL
(スルー・ザ・レンズ)方式においても本発明の適用に
より同様の効果が期待できる。このように、本発明は上
述実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の構成を取り得る。また、上述の投影露光方法に
よれば、最終的に、例えばマスク上の複数の計測用マー
クの各位置で求められた位置ずれに合わせて、最小自乗
近似等によって、マスク座標系と基板座標系とを対応付
けるパラメータ(倍率,走査方向のスケーリング,回
転,走査方向の平行度,X方向及びY方向のオフセッ
ト)を求めることにより、マスク上の計測用マークの描
画誤差の影響を小さく抑えることができる。また、上述
の投影露光装置によれば、マスク側の複数の計測用マー
クに関する計測結果を平均化することにより、マスクの
計測用マークの描画誤差を小さくして、投影光学系の基
準点とアライメント系の基準点との間隔であるベースラ
イン量を正確に計測できる。また、上述の投影露光装置
によれば、基準マーク部材上に、マスク上の複数の計測
用マークに対応させてその第1の基準マークを複数個形
成すると共に、これら複数の第1の基準マークからそれ
ぞれ投影光学系の露光フィールド内の基準点とオフ・ア
クシス方式のアライメント系の基準点との間隔に対応す
る間隔でその第2の基準マークを複数個形成しているた
め、基準マーク側でも平均化が行われるので、より正確
にベースライン量が計測される。また、上述の投影露光
方法によれば、クイックモードによる簡易的な計測工程
を選択することにより、必要に応じて高いスループット
でマスク上の座標系とステージ上の座標系との対応関係
を求めることができる。また、上述の投影露光方法によ
れば、クイックモードによる簡易的な計測工程を選択す
ることにより、必要に応じて高いスループットでマスク
上の座標系とステージ上の座標系との対応関係、及びベ
ースライン量を求めることができる。 また、上述の投影
露光方法によれば、所定枚数の基板に露光を行う毎に、
クイックモードによる簡易的な計測工程を実行している
ため、多くの基板に連続的にスキャン方式で露光を行う
場合に、高いスループットでマスク上の座標系とステー
ジ上の座標系との対応関係、及びベースライン量を求め
ることができる。 【0123】 【発明の効果】本発明によれば、マスク上の計測用マー
クの描画誤差の影響を小さく抑えることができる。 【0124】また、本発明によれば、投影光学系の基準
点とアライメント系の基準点との間隔であるベースライ
ン量を正確に計測できる。 【0125】また、本発明によれば、高いスループット
でマスク上の座標系とステージ上の座標系との対応関係
を求めることができる。 【0126】また、本発明によれば、高いスループット
でベースライン量を求めることができる。

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例の投影露光装置を示す構成図
である。 【図2】第1実施例のアライメント方法及びベースライ
ン量のチェック方法を示すフローチャートである。 【図3】レチクルローダー系を示す斜視図である。 【図4】(a)はレチクル上のアライメントマークの配
置図、(b)は投影光学系の有効視野と共役な領域での
アライメントマーク等を示す配置図、(c)はファイン
アライメントマーク29A〜30Dを示す拡大図であ
る。 【図5】(a)はレチクルの大まかなアライメントを行
う場合の説明図、(b)は図5(a)を縮小した図であ
る。 【図6】レチクルの大まかなアライメントを行うときに
撮像素子から得られる種々の撮像信号を示す波形図であ
る。 【図7】(a)はウエハ側のステージの平面図、(b)
はレチクル側のステージの平面図である。 【図8】(a)はレチクル上のマーク配置を示す投影
図、(b)はレチクル上のマークの一例を示す拡大投影
図、(c)は基準マーク板6上の基準マークの配置を示
す平面図、(d)は基準マーク35A等の一例を示す拡
大図、(e)は基準マーク37A等の一例を示す平面図
である。 【図9】レチクルアライメント及びベースライン量の計
測時の基準マーク板、レチクル、投影光学系及びアライ
メント装置の関係を示す平面図である。 【図10】レチクルアライメント及びベースライン量の
計測により得られる誤差ベクトルを示す図である。 【図11】レチクルアライメント顕微鏡19及び照明系
の構成を示す一部を切り欠いた構成図である。 【図12】(a)は図11の撮像素子で観察される画像
を示す図、(b)及び(c)はその画像に対応するX方
向及びY方向の画像信号を示す波形図である。 【図13】オフ・アクシス方式のアライメント装置34
を示す構成図である。 【図14】(a)は図13の撮像素子で観察される画像
を示す図、(b)及び(c)はその画像に対応するX方
向及びY方向の画像信号を示す波形図、(d)及び
(e)は図13のLIA光学系を介して得られる検出信
号を示す波形図である。 【図15】第2実施例のアライメント方法及びベースラ
イン量のチェック方法の一部の動作を示すフローチャー
トである。 【図16】第2実施例のアライメント方法及びベースラ
イン量のチェック方法の残りの動作を示すフローチャー
トである。 【図17】第3実施例の露光方法の動作を示すフローチ
ャートである。 【図18】従来のステッパーのアライメント系を示す一
部を切り欠いた構成図である。 【符号の説明】 4 Zθ軸駆動ステージ 5 ウエハ 6 基準マーク板 7 ウエハ側の移動鏡 8 投影光学系 11 レチクル微小駆動ステージ 12 レチクル 19,20 レチクルアライメント顕微鏡(RA顕微
鏡) 21 レチクル側の移動鏡 27,28 ラフサーチ用アライメントマーク 29A〜29D,30A〜30D ファインアライメン
トマーク 34 オフ・アクシス方式のアライメント装置 35A〜35D,36A〜36D 基準マーク 37A〜37D 基準マーク

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 G03F 9/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 照明光で所定形状の照明領域を照明し、
    前記所定形状の照明領域内のマスク上のパターン像を投
    影光学系を介してステージ上の基板に露光し、前記所定
    形状の照明領域に対して相対的に前記マスク及び前記基
    板を同期して走査することにより、前記マスク上の前記
    所定形状の照明領域よりも広い面積のパターン像を前記
    基板上に露光する投影露光方法において、 前記マスク上に前記相対的な走査の方向に複数の計測用
    マークを形成し、該複数の計測用マークとほぼ共役な位
    置に複数の基準マークが形成された基準マーク部材を前
    記ステージ上に配置し、 前記マスク及び前記基板を前記相対的な走査の方向に同
    期して移動させて、前記マスク上の複数の計測用マーク
    の内の1つの計測用マークと前記ステージ上の対応する
    基準マークとの位置ずれ量を順次計測し、 前記複数の計測用マークと前記複数の基準マークとのそ
    れぞれの位置ずれ量より、前記マスク上の座標系と前記
    ステージ上の座標系との対応関係を求めることを特徴と
    する投影露光方法。 【請求項2】 照明光で所定形状の照明領域を照明し、
    前記所定形状の照明領域内のマスク上のパターン像を投
    影光学系を介してステージ上の基板に露光し、前記所定
    形状の照明領域に対して相対的に前記マスク及び前記基
    板を同期して走査することにより、前記マスク上の前記
    所定形状の照明領域よりも広い面積のパターン像を前記
    基板上に露光する投影露光方法において、 前記投影光学系の近傍に前記基板上の位置決め用のマー
    クの位置を検出するためのオフ・アクシス方式のアライ
    メント系を配置し、前記マスク上に前記相対的な走査の
    方向に複数の計測用マークを形成し、前記投影光学系の
    露光フィールド内の基準点と前記オフ・アクシス方式の
    アライメント系の基準点との間隔に対応する間隔で第1
    及び第2の基準マークが形成された基準マーク部材を前
    記ステージ上に配置し、 前記オフ・アクシス方式のアライメント系で前記基準部
    材上の前記第2の基準マークを観察した状態で、前記マ
    スクを前記相対的な走査の方向に移動させて、前記マス
    ク上の複数の計測用マークの内の1つの計測用マークと
    前記ステージ上の前記第1の基準マークとの位置ずれ量
    を順次計測し、 前記複数の計測用マークと前記第1の基準マークとのそ
    れぞれの位置ずれ量の平均値及び前記オフ・アクシス方
    式のアライメント系で観察した前記第2の基準マークの
    位置ずれ量より、前記投影光学系の露光フィールド内の
    基準点と前記オフ・アクシス方式のアライメント系の基
    準点との間隔を求めることを特徴とする投影露光方法。 【請求項3】 前記基準マーク部材上に、前記マスク上
    の複数の計測用マークに対応させて前記第1の基準マー
    クを複数個形成すると共に、該複数の第1の基準マーク
    からそれぞれ前記投影光学系の露光フィールド内の基準
    点と前記オフ・アクシス方式のアライメント系の基準点
    との間隔に対応する間隔で前記第2の基準マークを複数
    個形成し、 前記マスク及び前記ステージを前記相対的な走査の方向
    に同期して移動させて、前記マスク上の複数の計測用マ
    ークの内の1つの計測用マークと前記ステージ上の対応
    する前記第1の基準マークとの位置ずれ量を順次計測す
    ると共に、前記オフ・アクシス方式のアライメント系で
    複数の前記第2の基準マークの内の対応する基準マーク
    を観察し、 前記複数の計測用マークと前記複数の第1の基準マーク
    とのそれぞれの位置ずれ量の平均値及び前記オフ・アク
    シス方式のアライメント系で観察した前記複数の第2の
    基準マークの位置ずれ量の平均値より、前記投影光学系
    の露光フィールド内の基準点と前記オフ・アクシス方式
    のアライメント系の基準点との間隔を求めることを特徴
    とする請求項2に記載の方法。 【請求項4】 照明光で所定形状の照明領域を照明し、
    前記所定形状の照明領域内のマスク上のパターン像を投
    影光学系を介してステージ上の基板に露光し、前記所定
    形状の照明領域に対して相対的に前記マスク及び前記基
    板を同期して走査することにより、前記マスク上の前記
    所定形状の照明領域よりも広い面積のパターン像を前記
    基板上に露光する投影露光方法において、 前記マスク上に前記相対的な走査の方向に複数の計測用
    マークを形成し、該複数の計測用マークとほぼ共役な位
    置に複数の基準マークが形成された基準マーク部材を前
    記ステージ上に配置し、 前記マスク及び前記基板を前記相対的な走査の方向に同
    期して移動させて、前記マスク上の複数の計測用マーク
    の内の1つの計測用マークと前記ステージ上の対応する
    基準マークとの位置ずれ量を順次計測し、前記計測用マ
    ークと前記基準マークとのそれぞれの位置ずれ量を求め
    る第1工程と; 前記マスク上の複数の計測用マークの内の所定の1つの
    計測用マークと前記ステージ上の対応する基準マークと
    の位置ずれ量を1回だけ計測し、前記計測用マークと前
    記基準マークとの位置ずれ量を求める第2工程と; 前記第1工程と前記第2工程とのどちらか一方を選択
    し、選択された工程で求められた前記計測用マークと前
    記基準マークとのそれぞれの位置ずれ量に基づいて前記
    マスク上の座標系と前記ステージ上の座標系との対応関
    係を求める第3工程と;を有することを特徴とする投影
    露光方法。 【請求項5】 照明光で所定形状の照明領域を照明し、
    前記所定形状の照明領域内のマスク上のパターン像を投
    影光学系を介してステージ上の基板に露光し、前記所定
    形状の照明領域に対して相対的に前記マスク及び前記基
    板を同期して走査することにより、前記マスク上の前記
    所定形状の照明領域よりも広い面積のパターン像を前記
    基板上に露光する投影露光方法において、 前記投影光学系の近傍に前記基板上の位置決め用のマー
    クの位置を検出するためのオフ・アクシス方式のアライ
    メント系を配置し、 前記マスク上に前記相対的な走査の方向に複数の計測用
    マークを形成し、該複数の計測用マークとほぼ共役な位
    置に複数の基準マークが形成された基準マーク部材を前
    記ステージ上に配置し、該複数の基準マークは前記投影
    光学系の基準点と前記オフ・アクシス方式のアライメン
    ト系の基準点との間隔に対応する間隔で配置された第1
    及び第2の基準マークからなり、 前記オフ・アクシス方式のアライメント系で前記基準マ
    ーク部材上の前記第2の基準マークを観察した状態で、
    前記マスクを前記相対的な走査の方向に移動させて、前
    記マスク上の複数の計測用マークの内の1つの計測用マ
    ークと前記第1の基準マークとの位置ずれ量を順次計測
    する第1工程と; 前記オフ・アクシス方式のアライメント系で前記基準マ
    ーク部材上の前記第2の基準マークを観察した状態で、
    前記マスク上の複数の計測用マークの内の所定の1つの
    計測用マークと前記第1の基準マークとの位置ずれ量を
    計測する第2工程と; 前記第1工程と前記第2工程とのどちらか一方を選択す
    る第3工程と; 該第3工程で選択された工程での計測結果である、前記
    計測用マークと前記基準マークとのそれぞれの位置ずれ
    量、及び前記オフ・アクシス方式のアライメント系で観
    察した前記第2の基準マークの位置ずれ量より、前記マ
    スク上の座標系と前記ステージ上の座標系との対応関係
    と、前記投影光学系の露光フィールド内の基準点と前記
    オフ・アクシス方式のアライメント系の基準点との間隔
    を求める第4工程と;を有することを特徴とする投影露
    光方法。 【請求項6】 照明光で所定形状の照明領域を照明し、
    前記所定形状の照明領域内のマスク上のパターン像を投
    影光学系を介してステージ上の基板に露光し、前記所定
    形状の照明領域に対して相対的に前記マスク及び前記基
    板を同期して走査することにより、前記マスク上の前記
    所定形状の照明領域よりも広い面積のパターン像を前記
    基板上に露光する投影露光方法において、 前記投影光学系の近傍に前記基板上の位置決め用のマー
    クの位置を検出するためのオフ・アクシス方式のアライ
    メント系を配置し、 前記マスク上に前記相対的な走査の方向に複数の計測用
    マークを形成し、該複数の計測用マークとほぼ共役な位
    置に複数の基準マークが形成された基準マーク部材を前
    記ステージ上に配置し、該複数の基準マークは前記投影
    光学系の基準点と前記オフ・アクシス方式のアライメン
    ト系の基準点との間隔に対応する間隔で形成された第1
    及び第2の基準マークからなり、 前記基板を所定枚数交換する毎に、前記オフ・アクシス
    方式のアライメント系で前記基準マーク部材上の前記第
    2の基準マークを観察した状態で、前記マスク上の複数
    の計測用マークの内の所定の1つの計測用マークと対応
    する前記第1の基準マークとの位置ずれ量を計測し、該
    計測された位置ずれ量、及び前記オフ・アクシス方式の
    アライメント系で観察した前記第2の基準マークの位置
    ずれ量より、前記マスク上の座標系と前記ステージ上の
    座標系との対応関係と、前記投影光学系の露光フィール
    ド内の基準点と前記オフ・アクシス方式のアライメント
    系の基準点との間隔を求めることを特徴とする投影露光
    方法。 【請求項7】 パターンが形成されたマスクと露光対象
    としての基板との各々を同期して移動することにより、
    前記マスクのパターンを用いて前記基板を走査露光する
    投影露光方法において、 前記走査露光に先立ち、前記マスクを保持する第1ステ
    ージと該第1ステージとは独立に前記基板を保持して移
    動可能な第2ステージとの少なくとも一方を所定の走査
    方向へ移動して前記第1ステージと前記第2ステージと
    を相対的に移動するとともに、前記マスクに形成された
    マークの検出を行い、 前記マークの検出結果に基づいて、前記第1ステージの
    位置情報と前記第2ステージの位置情報とを第1干渉計
    システムと第2干渉計システムとを使ってそれぞれ計測
    しながら、前記第1ステージと前記第2ステージとの位
    置関係を制御する ことを特徴とする投影露光方法。 【請求項8】 前記相対的な移動では、前記第1ステー
    ジ及び前記第2ステージの各々を互いに異なる走査方向
    へ移動することを特徴とする請求項に記載の方法。 【請求項9】 前記相対的な移動は、前記基板の走査露
    光時と同様に行なわれることを特徴とする請求項に記
    載の方法。 【請求項10】 前記相対的な移動では、前記第1ステ
    ージと前記第2ステージとを同期して移動させることを
    特徴とする請求項に記載の方法。 【請求項11】 前記相対的な移動は、前記第1ステー
    ジのみの移動を含むことを特徴とする請求項に記載の
    方法。 【請求項12】 前記マスクには、前記走査方向に離れ
    た複数のマークが配置されていることを特徴とする請求
    7〜11のいずれか一項に記載の方法。 【請求項13】 パターンが形成されたマスクと露光対
    象としての基板との各々を同期して移動することによ
    り、前記マスクのパターンを用いて前記基板を走査露光
    する投影露光方法において、 前記走査露光に先立ち、前記マスクの走査方向に離れて
    形成された前記マスクの複数のマークをそれぞれ検出
    し、 前記マークの検出結果に基づいて、前記第1ステージの
    位置情報と前記第2ステージの位置情報とを第1干渉計
    システムと第2干渉計システムとを使ってそれ ぞれ計測
    しながら、前記第1ステージと前記第2ステージとの位
    置関係を制御することを特徴とする投影露光方法。 【請求項14】 前記複数のマークの検出結果に基づい
    て、前記マスクの描画誤差の影響が小さくなるように前
    記第1ステージと前記第2ステージとの位置関係を制御
    することを特徴とする請求項12又は13に記載の方
    法。 【請求項15】 前記マスクのマークは、前記第2ステ
    ージ上のマークとともに検出されることを特徴とする請
    求項7〜14のいずれか一項に記載の方法。 【請求項16】 前記第2ステージ上には、前記走査方
    向に離れた複数のマークが配置されることを特徴とする
    請求項15に記載の方法。 【請求項17】 前記マスクのマークの検出結果に基づ
    いて、前記マスクのパターンを前記基板上に投影する投
    影光学系の投影基準点と前記基板上に形成されたマーク
    を検出するオフ・アクシス方式のアライメント系の検出
    基準点との位置関係を求め、該位置関係に基づいて前記
    第1ステージと前記第2ステージの位置関係が制御され
    ことを特徴とする請求項7〜16のいずれか一項に記
    載の方法。 【請求項18】 前記マスクのマークの検出結果に基づ
    いて、前記第1ステージの移動を制御するための第1座
    標系と前記第2ステージの移動を制御するための第2座
    標系との対応関係を求め、該対応関係に基づいて前記第
    1ステージと前記第2ステージとの位置関係を制御する
    ことを特徴とする請求項7〜17のいずれか一項に記載
    の方法。 【請求項19】 パターンが形成されたマスクと露光対
    象としての基板とを同期して移動することにより、前記
    マスクのパターンを用いて前記基板を走査露光する投影
    露光方法において、 前記走査露光に先立ち、前記基板を保持する第1ステー
    ジ上の基準部材に所定の走査方向に離れて形成された複
    数のマークをそれぞれ検出することを特徴とする投影露
    光方法。 【請求項20】 前記複数のマークを検出するために前
    記第1ステージを前記走査方向へ移動することを特徴と
    する請求項19に記載の方法。 【請求項21】 パターンが形成されたマスクと露光対
    象としての基板とを同期して移動することにより、前記
    マスクのパターンを用いて前記基板を走査露光する投影
    露光方法において、 前記走査露光に先立って、前記基板を保持する第1ステ
    ージを所定の走査方向に動かすとともに、前記第1ステ
    ージ上の基準部材に形成されたマークを検出することを
    特徴とする投影露光方法。 【請求項22】 前記マークの検出結果を用いて、前記
    基板上のマークを検出するオフ・アクシス方式のアライ
    メント系の検出基準点と、前記マスクのパターンの像を
    前記基板上に投影する投影光学系の検出基準との位置関
    係を求めることを特徴とする請求項19、20、又は2
    1に記載の方法。 【請求項23】 前記基準部材上のマークは、前記マス
    クのマークとともに検出されることを特徴とする請求項
    19、20、又は21に記載の方法。 【請求項24】 前記基準部材上のマークの検出結果を
    用いて、前記第1ステージの移動を制御するための第1
    座標系と前記第2ステージの移動を制御するための第2
    座標系との対応関係を求めることを特徴とする請求項1
    9〜23のいずれか一項に記載の方法。 【請求項25】 前記第1座標系は、前記第1ステージ
    の位置情報を計測する第1干渉計システムで規定され、
    前記第2座標系は、前記第2ステージの位置情報を計測
    する第2干渉計システムで規定されることを特徴とする
    請求項24に記載の方法。 【請求項26】 パターンが形成されたマスクと露光対
    象としての基板との各々を同期して移動することによ
    り、前記基板を走査露光する投影露光方法において、 前記走査露光に先立ち、前記マスク上の所定の走査方向
    に離れた複数のマークをそれぞれ検出して、前記マスク
    を保持する第1ステージの移動を制御するための第1座
    標系と、前記基板を保持する第2ステージの移動を制御
    するための第2座標系との対応関係を求めることを特徴
    とする投影露光方法。 【請求項27】 前記第1座標系は、前記第1ステージ
    の位置情報を計測するための第1干渉計システムで規定
    され、 前記第2座標系は、前記第2ステージの位置情報を計測
    するための第2干渉計システムで規定されることを特徴
    とする請求項26に記載の方法。 【請求項28】 前記マスク上のマークは、前記第2ス
    テージ上の基準部材に形成されたマークとともに検出さ
    れることを特徴とする請求項26又は27に記載の方
    法。 【請求項29】 前記基準部材上には、前記走査方向に
    離れた複数のマークが配置されることを特徴とする請求
    項28に記載の方法。 【請求項30】 前記マスク上の複数のマークを検出す
    るために、前記第1ステージを前記所定の走査方向へ移
    動することを特徴とする請求項28に記載の方法。 【請求項31】 前記マスク上のマークと前記第2ステ
    ージ上の基準マークとを検出するために、前記第1ステ
    ージの移動と並行して、前記第2ステージを前記第1ス
    テージとは異なる走査方向へ移動することを特徴とする
    請求項30に記載の方法。 【請求項32】 パターンが形成されたマスクと露光対
    象としての基板との各々を同期して移動することによ
    り、前記マスクのパターンを用いて前記基板を走査露光
    する投影露光装置において、 前記マスクを保持して移動する第1ステージと、 前記基板を保持して移動する第2ステージと、前記第1ステージの位置情報を計測する第1干渉計シス
    テムと、 前記第2ステージの位置情報を計測する第2干渉計シス
    テムと、 前記マスクのマークを検出するマーク検出系と、 前記走査露光に先立ち、前記第1ステージと前記第2ス
    テージとの少なくとも一方を所定の走査方向へ移動して
    前記第1ステージと前記第2ステージとを相対移動する
    とともに、前記マーク検出系で前記マスクのマークを検
    出し、前記第1及び第2干渉計システムで前記第1ステ
    ージ及び前記第2ステージの位置情報をそれぞれ計測し
    ながら、前記マーク検出系の検出結果に基づいて前記第
    1ステージと前記第2ステージとの位置関係を制御する
    制御システムと、を備えたことを特徴とする投影露光装
    置。 【請求項33】 前記マスクのパターンの像を前記基板
    上に投影する投影系をさらに備え前記マーク検出系は、前記マスクのマークを前記投影系
    を介して前記第2ステージ上のマークとともに検出する
    ことを特徴とする請求項32に記載の装置。 【請求項34】 前記マーク検出系とは別に、前記基板
    のアライメント情報を検出するためのアライメント系を
    さらに備え、 前記第2ステージ上には、前記マーク検出系で検出され
    るマークと前記アライメント系で検出されるマークとが
    配置され、 前記制御システムは、前記第1ステージと前記第2ステ
    ージとを相対移動するとともに、前記マーク検出系及び
    前記アライメント系による検出を行い、その検出結果に
    基づき、前記第1ステージと前記第2ステージとの位置
    関係を制御することを特徴とする請求項33に記載の装
    置。 【請求項35】 パターンが形成されたマスクと露光対
    象としての基板との各々を同期して移動することによ
    り、前記マスクのパターンを用いて前記基板を走査露光
    する投影露光装置において、 前記マスクを保持して移動する第1ステージと、 前記基板を保持して移動する第2ステージと、 前記第1ステージの位置情報を計測する第1干渉計シス
    テムと、 前記第2ステージの位置情報を計測する第2干渉計シス
    テムと、 前記マスクのマークを検出するマーク検出系と、 前記走査露光に先立ち、前記マスクの走査方向に離れた
    前記マスク上の複数のマークの各々を前記マーク検出系
    で検出し、前記第1及び第2干渉計システムで前記第1
    ステージ及び前記第2ステージの位置情報をそれぞれ計
    測しながら、前記マーク検出系の検出結果に基づいて、
    前記第1ステージと前記第2ステージとの位置関係を制
    御する制御システムと、を備えたことを特徴とする投影
    露光装置。 【請求項36】 パターンが形成されたマスクと露光対
    象としての基板とを同期して移動することにより、前記
    マスクのパターンを用いて前記基板を走査露光する投影
    露光装置において、 前記基板を保持する基板ステージに設けられ、複数の基
    準マークが所定の走査方向に離れて形成された基準部材
    と、 前記基準マークを検出するためのマーク検出系と、を備
    えたことを特徴とする投影露光装置。 【請求項37】 前記マーク検出系で前記複数の基準マ
    ークをそれぞれ検出するために、前記基準部材を前記走
    査方向へ移動する移動手段を備えたことを特徴とする請
    求項36に記載の装置。 【請求項38】 マスクと基板とのそれぞれを同期して
    移動することにより、前記基板を走査露光する投影露光
    装置において、 前記マスクのパターンの像を前記基板上に投影する投影
    系と、 該投影系の光軸に対して前記基板の同期移動の方向に離
    れた検出位置を有し、前記基板のアライメント情報を検
    出するアライメント系と、 前記投影系の露光フィールド内の基準点と前記アライメ
    ント系の基準点との位置関係を計測する計測手段とを備
    え、 前記計測手段は、前記基板を保持するステージ上に配置
    された基準部材と、前記投影系を介して、前記基準部材
    に形成されたマークを検出するマーク検出系とを有する
    ことを特徴とする投影露光装置。 【請求項39】 前記計測手段は、前記マーク検出系に
    より前記投影系を介して前記基準部材上のマークを検出
    することによって得られる情報と、前記アライメント系
    により前記基準部材上のマークを検出することによって
    得られる情報とに基づいて、前記投影系の投影基準点と
    前記アライメント系の検出基準点との位置関係を計測す
    ることを特徴とする請求項38に記載の装置。 【請求項40】 パターンが形成されたマスクと露光対
    象としての基板とを同期移動することにより、前記基板
    を走査露光する投影露光装置において、 前記マスクを保持する第1ステージと、 前記基板を保持する第2ステージと、 前記基板の走査露光に先立ち、前記第1ステージの移動
    を制御するための第1座標系と前記第2ステージの移動
    を制御するための第2座標系との対応関係を求めるため
    に、前記同期移動の方向に離れて配置された前記マスク
    上の複数のマークを検出するマーク検出系と、を備えた
    ことを特徴とする投影露光装置。 【請求項41】 パターンが形成されたマスクと露光対
    象としての基板とを同期移動することにより、前記基板
    を走査露光する投影露光装置において、 前記マスクを保持する第1ステージと、 前記基板を保持する第2ステージと、 前記マスクのパターンの像を前記基板上に投影する投影
    系と、 前記同期移動の方向に離れて配置された前記マスク上の
    複数のマークをそれぞれ検出するマーク検出系と、 前記マーク検出系とは別に設けられ、前記基板のアライ
    メント情報を検出するアライメント系と、 前記マーク検出系により前記マスク上のマークと前記第
    2ステージ上のマークとを検出するとともに、前記アラ
    イメント系により前記基板を保持する前記第2ステージ
    上のマークを検出し、それぞれの検出結果に基づいて前
    記投影系の露光フィールド内の基準点と前記アライメン
    ト系の基準点との位置関係を計測する制御システムと、
    を備えたことを特徴とする投影露光装置。
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