JP4168665B2 - Exposure method, exposure apparatus, and device manufacturing method - Google Patents

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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクと基板とを同期移動しつつマスクのパターンを基板に露光する露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示デバイスや半導体デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、感光基板を載置して２次元移動する基板ステージとパターンを有するマスクを載置して２次元移動するマスクステージとを有し、マスク上に形成されたパターンをマスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながら投影光学系を介して感光基板に転写するものである。露光装置としては、感光基板上にマスクのパターン全体を同時に転写する一括型露光装置と、マスクステージと基板ステージとを同期走査しつつマスクのパターンを連続的に感光基板上に転写する走査型露光装置との２種類が主に知られている。このうち、液晶表示デバイスを製造する際には、表示領域の大型化の要求から走査型露光装置が主に用いられている。
【０００３】
走査型露光装置には、複数の投影光学系を、隣り合う投影領域が走査方向で所定量変位するように、且つ隣り合う投影領域の端部（継ぎ部）どうしが走査方向と直交する方向に重複するように配置した、いわゆるマルチレンズ方式の走査型露光装置（マルチレンズスキャン型露光装置）がある。マルチレンズ方式の走査型露光装置は、良好な結像特性を維持しつつ、装置を大型化せずに大きな露光領域（パターン形成領域）を得ることができる。上記走査型露光装置における各投影光学系の視野絞りは、例えば台形形状で、走査方向の視野絞りの開口幅の合計は常に等しくなるように設定されている。そのため、隣り合う投影光学系の継ぎ部が重複して露光されるので、上記走査型露光装置は、投影光学系の光学収差や露光照度が滑らかに変化するという利点を有している。
【０００４】
図２１は、従来のマルチレンズスキャン型露光装置の一例を示す図である。
図２１に示すように、露光装置ＥＸＪは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐに投影する複数の投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇとを備えている。投影光学系ＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｄ、ＰＬｇと投影光学系ＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとは２列に千鳥状に配列されており、投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのうち隣り合う投影光学系どうし（例えば投影光学系ＰＬａとＰＬｂ、ＰＬｂとＰＬｃ）がＸ軸方向に所定量変位して配置されている。そして、投影光学系Ｐａ〜ＰＬｇのそれぞれに対応する台形状の投影領域の継ぎ部が感光基板Ｐ上で重複する。
マスクステージＭＳＴの上方には、マスクＭと感光基板Ｐとのアライメントを行うアライメント光学系５００Ａ、５００Ｂが設けられている。アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂは、不図示の駆動機構によりＹ軸方向に移動可能となっており、アライメント処理時には照明光学系ＩＬとマスクＭとの間に進入するとともに、走査露光時には照明領域から退避するようになっている。アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂは、マスクＭに形成されているマスクアライメントマークを検出するとともに、感光基板Ｐに形成されている基板アライメントマークを投影光学系ＰＬａ及びＰＬｇを介して検出する。
【０００５】
図２２〜図２４は、露光装置ＥＸＪを用いたアライメント処理手順及び露光処理手順を説明するための図である。ここでは、感光基板Ｐ上に４つのデバイス（パターン形成領域）ＰＡ１〜ＰＡ４を形成する場合について説明する。
図２２に示すように、感光基板Ｐ上のパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ４のそれぞれの４隅にはアライメントマークが形成されている。
露光装置ＥＸＪは、まず、図２２（ａ）に示すように、感光基板Ｐ上の第１のパターン形成領域ＰＡ１の−Ｘ側の２つの基板アライメントマークｍ１、ｍ２を、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂにより投影光学系ＰＬａ及びＰＬｇを介して検出する。ここで、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂは、基板アライメントマークｍ１、ｍ２に対応したマスクアライメントマーク（図２２では不図示）も同時に検出する。次いで、図２２（ｂ）に示すように、感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴにより−Ｘ側に移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂがパターン形成領域ＰＡ１の＋Ｘ側の２つの基板アライメントマークｍ３、ｍ４を投影光学系ＰＬａ及びＰＬｇを介して検出する。このとき、マスクＭもマスクステージＭＳＴにより移動し、感光基板Ｐの基板アライメントマークｍ３、ｍ４に対応したマスクアライメントマークが基板アライメントマークｍ３、ｍ４とともに検出される。次いで、図２２（ｃ）に示すように、感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴにより−Ｘ側に移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂが感光基板Ｐの第２のパターン形成領域ＰＡ２の基板アライメントマークｍ１、ｍ２、及びこれに対応するマスクアライメントマークを検出する。次いで、図２２（ｄ）に示すように、感光基板Ｐが−Ｘ側に移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂがパターン形成領域ＰＡ２の基板アライメントマークｍ３、ｍ４、及びこれに対応するマスクアライメントマークを検出する。
次いで、図２３（ａ）に示すように、感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴにより−Ｙ側にステップ移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂが第３のパターン形成領域ＰＡ３の基板アライメントマークｍ３、ｍ４、及びこれに対応するマスクアライメントマークを検出する。次いで、図２３（ｂ）に示すように、感光基板Ｐが＋Ｘ側に移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂがパターン形成領域ＰＡ３の基板アライメントマークｍ１、ｍ２、及びこれに対応するマスクアライメントマークを検出する。次いで、図２３（ｃ）に示すように、感光基板Ｐが＋Ｘ側に移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂが第４のパターン形成領域ＰＡ４の基板アライメントマークｍ３、ｍ４、及びこれに対応するマスクアライメントマークを検出する。次いで、図２３（ｄ）に示すように、感光基板Ｐが＋Ｘ側に移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂがパターン形成領域ＰＡ４の基板アライメントマークｍ１、ｍ２、及びこれに対応するマスクアライメントマークを検出する。
【０００６】
以上のようにして、マスクＭと感光基板Ｐとのステップ移動を繰り返しながら、２つのアライメント光学系５００Ａ、５００Ｂが各パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ４のそれぞれの基板アライメントマークｍ１〜ｍ４の位置情報、及びマスクアライメントマークの位置情報を検出する。そして、露光装置ＥＸＪでは、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂの検出結果に基づいて、各パターン形成領域毎のマスクＭと感光基板Ｐとの位置誤差、及びシフト、ローテーション、スケーリング等の像特性を求め、この求めた誤差情報から補正値を算出し、この補正値に基づいて露光処理が行われる。露光処理を行う際には、まず、図２４（ａ）に示すように、最後にアライメント処理を行ったパターン形成領域ＰＡ４に対する露光処理が行われる。すなわち、感光基板Ｐを支持した基板ステージＰＳＴとマスクＭを支持したマスクステージＭＳＴ（図２４では不図示）とを−Ｘ方向に同期移動しつつ、マスクＭを露光光で照明することにより、感光基板Ｐのパターン形成領域ＰＡ４に対する露光処理が行われる。パターン形成領域ＰＡ４に対する露光処理が終了したら、図２４（ｂ）に示すように、パターン形成領域ＰＡ３に対する走査露光処理を行うために、マスクＭと感光基板Ｐとの位置が設定される。すなわち、感光基板Ｐが−Ｘ方向に移動するとともに、マスクＭ（図２４では不図示）が初期位置に戻るために＋Ｘ方向に大きく移動する。そして、パターン形成領域ＰＡ３に対する走査露光処理が行われる。パターン形成領域ＰＡ３に対する露光処理が終了したら、図２４（ｃ）に示すように、パターン形成領域ＰＡ１に対する走査露光処理を行うために、マスクＭと感光基板Ｐとの位置が設定される。すなわち、感光基板Ｐは基板ステージＰＳＴにより＋Ｘ方向に大きく移動するとともに＋Ｙ方向にも移動し、マスクＭは初期位置に戻るために＋Ｘ側に大きく移動する。そして、パターン形成領域ＰＡ１に対する走査露光処理が行われる。パターン形成領域ＰＡ１に対する露光処理が終了したら、図２４（ｄ）に示すように、パターン形成領域ＰＡ２に対する走査露光処理を行うために、マスクＭと感光基板Ｐとの位置が設定される。すなわち、感光基板Ｐが−Ｘ方向に移動するとともに、マスクＭが初期位置に戻るために＋Ｘ方向に大きく移動する。そして、パターン形成領域ＰＡ２に対する走査露光処理が行われる。こうして、各パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ４のそれぞれに対する露光処理が終了する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の露光装置及び露光方法には以下に述べる問題が生じるようになった。
上述した従来の方法では、４つのパターン形成領域（デバイス）ＰＡ１〜ＰＡ４を露光処理するために、マスクＭと感光基板Ｐとをステップ移動しつつアライメントマーク検出動作を８回も行う必要があり、アライメント処理に要する時間が長かった。１枚の感光基板Ｐから製造するデバイスを更に多くしようとすると、アライメント処理時間は更に長くなる。アライメント処理時間が長くなると、露光装置全体の生産性が低下する。
一方、アライメント処理時間を短くするために、検出するアライメントマークの数を減らすことも考えられ、１つのパターン形成領域で検出するアライメントマークの数を上記４つから例えば２つに減らしてアライメント処理することも考えれるが、検出するアライメントマークの数を減らすと、スケーリング、ローテーション、あるいは直交度等の像特性が精度良く検出されず、アライメント精度の低下を招くことになる。アライメント精度が低下すると、製造するデバイスのパターン精度が低下する。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、精度を維持しつつアライメント処理時間を短縮し、生産性が向上される露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明の露光方法は、マスク（Ｍ）と基板（Ｐ）とを第１方向（Ｘ軸方向）に同期移動しつつ、基板（Ｐ）に対してマスク（Ｍ）のパターンを露光する露光方法において、第１方向と交差する第２方向（Ｙ軸方向）に配置された複数のアライメント系（ＡＬ１〜ＡＬ６）による、基板上で異なる露光領域（ＰＡ１〜ＰＡ３）の複数のアライメントマーク（ｍ１〜ｍ６）の検出を、基板を第１方向に移動して複数回行うとともに、複数のアライメント系と異なる検出系（６０）による、第１及び第２方向と直交する第３方向（Ｚ軸方向）の基板の位置検出を、第１方向への基板の移動と並行して行い、アライメント系及び検出系の検出結果に基づいて、基板上の露光領域毎に同期移動によりマスクのパターンを露光する露光方法である。
また、本発明の露光装置は、マスク（Ｍ）と基板（Ｐ）とを第１方向（Ｘ軸方向）に同期移動しつつ、基板（Ｐ）に対してマスク（Ｍ）のパターンを露光する露光装置において、第１方向と交差する第２方向（Ｙ軸方向）に配置され、基板上のアライメントマークを検出する複数のアライメント系（ＡＬ１〜ＡＬ６）と、第１及び第２方向と直交する第３方向（Ｚ軸方向）の基板の位置を検出する検出系（６０）と、複数のアライメント系による基板上で異なる露光領域（ＰＡ１〜ＰＡ３）の複数のアライメントマーク（ｍ１〜ｍ６）の検出を、基板を第１方向に移動して複数回行うとともに、検出系による基板の位置検出を、第１方向への基板の移動と並行して行う制御装置（ＣＯＮＴ）と、を備え、アライメント系及び検出系の検出結果に基づいて、基板上の露光領域毎に同期移動によりマスクのパターンを露光する露光装置（ＥＸ）である。
【００１０】
本発明によれば、複数のアライメント系による基板上で異なる露光領域の複数のアライメントマークの検出を、基板を第１方向に移動して複数回行うとともに、検出系による基板の第３方向の位置検出を、第１方向への基板の移動と並行して行う。このため、検出すべきアライメントマークの数を減らすことなく、従来に比べてアライメントマークの検出時間を短縮できるとともに、アライメントマークの検出動作と並行して第３方向の基板の位置を検出できる。従って、基板の露光前の準備動作に要する時間を短縮でき、露光処理のスループットを向上することができる。
【００１１】
本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光方法、あるいは上記記載の露光装置（ＥＸ）を用いて、マスク（Ｍ）に描いたデバイスパターンを基板（Ｐ）に露光する工程（２０４）と、該露光した基板（Ｐ）を現像する工程（２０４）とを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、露光処理のスループットが向上するので、デバイス製造の際の生産性を向上できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の露光装置について図１〜図７を参照しながら説明する。
図１は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略斜視図、図２は概略構成図である。
図１及び図２において、露光装置ＥＸは、パターンが形成されたマスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されたマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、感光基板Ｐに設けられているアライメントマークを検出するアライメント系ＡＬとを備えている。マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭと、基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐとは、投影光学系ＰＬを介して共役な位置関係に配置される。照明光学系ＩＬは複数、本実施形態では７つの照明系モジュールＩＭ（ＩＭａ〜ＩＭｇ）を有している。また、投影光学系ＰＬも、照明系モジュールＩＭの数に対応して複数、本実施形態では７つの投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇを有している。投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれは、照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇのそれぞれに対応して配置されている。感光基板Ｐはガラスプレート（ガラス基板）に感光剤（フォトレジスト）を塗布したものである。
【００１４】
ここで、本実施形態に係る露光装置ＥＸは、露光光ＥＬに対してマスクＭと感光基板Ｐとを同期移動して走査露光する走査型露光装置であり、以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な方向でマスクＭ及び感光基板Ｐの同期移動方向をＸ軸方向（第１の方向、走査方向）、Ｚ軸方向及びＸ軸方向（走査方向）と直交する方向をＹ軸方向（第２の方向、非走査方向）とする。また、Ｘ軸まわり、Ｙ軸まわり、Ｚ軸まわりのそれぞれの方向をθＸ方向、θＹ方向、θＺ方向とする。
【００１５】
図２に示すように、照明光学系ＩＬは、超高圧水銀ランプ等からなる光源１と、光源１から射出された光束を集光する楕円鏡１ａと、この楕円鏡１ａによって集光された光束のうち露光に必要な波長の光束を反射し、その他の波長の光束を透過させるダイクロイックミラー２と、ダイクロイックミラー２で反射した光束のうち更に露光に必要な波長（通常は、ｇ、ｈ、ｉ線のうち少なくとも１つの帯域）のみを通過させる波長選択フィルタ３と、波長選択フィルタ３からの光束を複数本、本実施形態では７本に分岐して、反射ミラー５を介して各照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇに入射させるライトガイド４とを備えている。
【００１６】
照明系モジュールＩＭは複数、本実施形態ではＩＭａ〜ＩＭｇの７つ設けられており（但し、図２においては、便宜上照明系モジュールＩＭｇに対応するもののみ示している）、照明光学系ＩＭａ〜ＩＭｇのそれぞれは、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに一定の間隔を持って配置されている。そして、これら複数の照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇのそれぞれから射出した露光光ＥＬは、マスクＭ上の異なる小領域（照明光学系の照明領域）をそれぞれ照明する。
【００１７】
照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇのそれぞれは、照明シャッタ６と、リレーレンズ７と、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ８と、コンデンサレンズ９とを備えている。照明シャッタ６は、ライトガイド４の光路下流側に、光路に対して進退自在に配置されている。照明シャッタ６は、光路を遮蔽したときにこの光路からの光束を遮光して、光路を解放したときに光束への遮光を解除する。照明シャッタ６には、この照明シャッタ６を光束の光路に対して進退移動させるシャッタ駆動部６ａが接続されている。シャッタ駆動部６ａは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００１８】
また、照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇのそれぞれには光量調整機構１０が設けられている。この光量調整機構１０は、光路毎に光束の照度を設定することにより各光路の露光量を調整するものであって、ハーフミラー１１と、ディテクタ１２と、フィルタ１３と、フィルタ駆動部１４とを備えている。ハーフミラー１１は、フィルタ１３とリレーレンズ７との間の光路中に配置され、フィルタ１３を透過した光束の一部をディテクタ１２へ入射する。ディテクタ１２のそれぞれは、常時、入射した光束の照度を独立して検出し、検出した照度信号を制御装置ＣＯＮＴへ出力する。
【００１９】
図３に示すように、フィルタ１３は、ガラス板１３ａ上にＣｒ等ですだれ状にパターンニングされたものであって、透過率がＸ軸方向に沿ってある範囲で線形に漸次変化するように形成されており、各光路中の照明シャッタ６とハーフミラー１１との間に配置されている。
【００２０】
これらハーフミラー１１、ディテクタ１２、及びフィルタ１３は、複数の光路毎にそれぞれ配設されている。フィルタ駆動部１４は制御装置ＣＯＮＴの指示に基づいてフィルタ１３をＸ軸方向に移動する。そして、フィルタ１３をフィルタ駆動部１４により移動することで各光路毎の光量が調整される。
【００２１】
光量調整機構１０を透過した光束はリレーレンズ７を介してフライアイレンズ８に達する。フライアイレンズ８は射出面側に二次光源を形成し、コンデンサレンズ９を介してマスクＭの照明領域を均一な照度で照射することができる。そして、コンデンサレンズ９を通過した露光光ＥＬは、照明系モジュールのうち、直角プリズム１６と、レンズ系１７と、凹面鏡１８とを備えた反射屈折型光学系１５を通過した後、マスクＭを所定の照明領域で照明する。マスクＭは、照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇを透過した各露光光ＥＬにより異なる照明領域でそれぞれ照明される。
【００２２】
マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴは、一次元の走査露光を行うべくＸ軸方向に長いストロークと、走査方向と直交するＹ軸方向に所定距離のストロークとを有している。図２に示すように、マスクステージＭＳＴは、このマスクステージＭＳＴをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動するマスクステージ駆動部ＭＳＴＤを備えている。マスクステージ駆動部ＭＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００２３】
図１に示すように、マスクステージＭＳＴ上のＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの端縁には、直交する方向に移動鏡３２ａ、３２ｂがそれぞれ設けられている。移動鏡３２ａには、複数、本実施形態では２つのレーザー干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２が対向して配置されている。また、移動鏡３２ｂにはレーザー干渉計Ｍｙ１が対向して配置されている。レーザー干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２のそれぞれは移動鏡３２ａにレーザー光を照射し、移動鏡３２ａとの距離を検出する。レーザー干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザー干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２の検出結果に基づいて、マスクステージＭＳＴのＸ軸方向における位置、及びＺ軸まわりの回転量を求める。また、レーザー干渉計Ｍｙ１は移動鏡３２ｂにレーザー光を照射し、移動鏡３２ｂとの距離を検出する。レーザー干渉計Ｍｙ１の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザー干渉計Ｍｙ１の検出結果に基づいて、マスクステージＭＳＴのＹ軸方向における位置を求める。そして、制御装置ＣＯＮＴは、レーザー干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２、及びＭｙ１の出力からマスクステージＭＳＴの位置（姿勢）をモニタし、マスクステージ駆動部ＭＳＴＤを制御することでマスクステージＭＳＴを所望の位置（姿勢）に設定する。
【００２４】
マスクＭを透過した露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれに入射する。投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇは、マスクＭの照明領域に存在するパターン像を感光基板Ｐに結像し、感光基板Ｐの特定領域（投影領域）にパターン像を投影露光するものであり、各照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇに対応して設けられている。
【００２５】
図１に示すように、複数の投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのうち、投影光学系ＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと投影光学系ＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとが２列に千鳥状に配列されている。すなわち、千鳥状に配置されている各投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇは、隣合う投影光学系どうし（例えば投影光学系ＰＬａとＰＬｂ、ＰＬｂとＰＬｃ）をＹ軸方向に所定量変位させて配置されている。これら各投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇは照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇから射出しマスクＭを透過した複数の露光光ＥＬを透過させ、基板ステージＰＳＴに載置されている感光基板ＰにマスクＭのパターン像を投影する。すなわち、各投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇを透過した露光光ＥＬは、感光基板Ｐ上の異なる投影領域にマスクＭの照明領域に対応したパターン像を所定の結像特性で結像する。
【００２６】
図２に示すように、投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれは、像シフト機構１９と、２組の反射屈折型光学系２１、２２と、視野絞り２０と、倍率調整機構２３とを備えている。像シフト機構１９は、例えば、２枚の平行平面板ガラスがそれぞれＸ軸まわりもしくはＹ軸まわりに回転することで、マスクＭのパターン像をＹ軸方向もしくはＸ軸方向にシフトする。マスクＭを透過した露光光ＥＬは像シフト機構１９を透過した後、１組目の反射屈折型光学系２１に入射する。
【００２７】
反射屈折型光学系２１は、マスクＭのパターンの中間像を形成するものであって、直角プリズム２４とレンズ系２５と凹面鏡２６とを備えている。直角プリズム２４はＺ軸まわりに回転自在となっており、マスクＭのパターン像を回転可能となっている。
【００２８】
この中間像位置には、視野絞り２０が配置されている。視野絞り２０は、感光基板Ｐ上での投影領域を設定するものであり、投影光学系ＰＬにおいてマスクＭと感光基板Ｐとに対してほぼ共役な位置に配置されている。視野絞り２０を透過した光束は、２組目の反射屈折型光学系２２に入射する。反射屈折型光学系２２は、反射屈折型光学系２１と同様、直角プリズム２７とレンズ系２８と凹面鏡２９とを備えている。直角プリズム２７もＺ軸まわりに回転自在となっており、マスクＭのパターン像を回転可能となっている。
【００２９】
反射屈折型光学系２２から射出した露光光ＥＬは、倍率調整機構２３を通過し、感光基板Ｐ上にマスクＭのパターン像を正立等倍で結像する。倍率調整機構２３は、例えば、平凸レンズ、両凸レンズ、平凸レンズの３枚のレンズから構成され、平凸レンズと平凹レンズとの間に位置する両凸レンズをＺ方向に移動させて相対位置を変化させることにより、マスクＭのパターン像の倍率を変化させる。
【００３０】
感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴは基板ホルダを有しており、基板ホルダを介して感光基板Ｐを保持する。基板ステージＰＳＴは、マスクステージＭＳＴと同様に、一次元の走査露光を行うべくＸ軸方向に長いストロークと、走査方向と直交するＹ軸方向にステップ移動するための長いストロークとを有しており、図２に示すように、この基板ステージＰＳＴをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを備えている。基板ステージ駆動部ＰＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。更に、基板ステージＰＳＴはＺ軸方向、及びθＸ、θＹ、θＺ方向にも移動可能となっている。
【００３１】
図１に示すように、基板ステージＰＳＴ上のＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの端縁には、直交する方向に移動鏡３４ａ、３４ｂがそれぞれ設置されている。Ｙ軸方向に延在する移動鏡３４ａには、複数、本実施形態では２つのレーザー干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２が対向して配置されている。また、Ｘ軸方向に延在する移動鏡３４ｂには、複数、本実施形態では３つのレーザー干渉計Ｐｙ１、Ｐｙ２、Ｐｙ３が対向して配置されている。ここで、複数のレーザー干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って等間隔に並んで設けられている。レーザー干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２のそれぞれは移動鏡３４ａにレーザー光を照射し、移動鏡３４ａとの距離を検出する。レーザー干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザー干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２の検出結果に基づいて、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置、及びＺ軸まわりの回転量を求める。また、レーザー干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３は移動鏡３４ｂにレーザー光を照射し、移動鏡３４ｂとの距離を検出する。レーザー干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザー干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３それぞれの検出結果に基づいて、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を求める。そして、制御装置ＣＯＮＴは、レーザー干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２、及びＰｙ１〜Ｐｙ３の出力から基板ステージＰＳＴの位置（姿勢）をモニタし、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを制御することで基板ステージＰＳＴを所望の位置（姿勢）に設定する。
【００３２】
マスクステージ駆動部ＭＳＴＤ及び基板ステージ駆動部ＰＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴによりそれぞれ独立して制御され、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴは、マスクステージ駆動部ＭＳＴＤ及び基板ステージ駆動部ＰＳＴＤのそれぞれの駆動のもとで、それぞれ独立して移動可能となっている。そして、制御装置ＣＯＮＴは、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴの位置をモニターしながら、両駆動部ＰＳＴＤ、ＭＳＴＤを制御することにより、マスクＭと感光基板Ｐとを投影光学系ＰＬに対して、任意の走査速度（同期移動速度）でＸ軸方向に同期移動するようになっている。
【００３３】
感光基板Ｐ上での投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇの投影領域５０ａ〜５０ｇのそれぞれは、所定形状、本実施形態では台形形状に設定される。図１に示すように、投影領域５０ａ、５０ｃ、５０ｅ、５０ｇと、投影領域５０ｂ、５０ｄ、５０ｆとは、Ｘ軸方向に対向して配置されている。さらに、投影領域５０ａ〜５０ｇは、隣り合う投影領域の端部（境界部、継ぎ部）どうしがＹ軸方向に重なり合うように並列配置される。、そして、投影領域５０ａ〜５０ｇの境界部どうしをＹ軸方向に重なり合うように並列配置することにより、Ｘ軸方向の投影領域の幅の総計がほぼ等しくなるように設定されている。こうすることにより、Ｘ軸方向に走査露光したときの露光量が等しくなるようになっている。このように、各投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇによる投影領域５０ａ〜５０ｇのそれぞれが重なり合う重複領域（継ぎ部）を設けることにより、継ぎ部における光学収差の変化や照度変化を滑らかにすることができる。
【００３４】
次に、アライメント系ＡＬについて説明する。
アライメント系ＡＬは、感光基板Ｐに設けられているアライメントマーク（基板アライメントマーク）を検出するものであって、図１及び図２に示すように、２列に配置されている投影光学系ＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと、投影光学系ＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとの間で感光基板Ｐに対向するように設けられている。アライメント系ＡＬは、Ｙ軸方向（第２の方向）に複数並んで配置されており、感光基板Ｐ上に設けられた複数の基板アライメントマークを検出する。また、２列に配置されている投影光学系ＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと、投影光学系ＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとの間には、感光基板Ｐに対向し、この感光基板ＰのＺ軸方向における位置を検出する基板側オートフォーカス検出系（ＡＦ検出系）６０と、マスクＭに対向し、このマスクＭのＺ軸方向における位置を検出するマスク側オートフォーカス検出系７０とが設けられている。基板側ＡＦ検出系６０及びマスク側ＡＦ検出系７０のそれぞれも、Ｙ軸方向に複数並んで配置されている。ここで、複数のアライメント系ＡＬ、基板側ＡＦ検出系６０、及びマスク側ＡＦ検出系７０は、図１に示すようにハウジングＨに支持されてユニット化されている。以下の説明において、ハウジングＨに支持されたＡＦ検出系６０、７０、及びアライメント系ＡＬを、適宜「アライメントユニット」と称する。
【００３５】
図４は、アライメントユニットＵの斜視図である。また、図５は、アライメントユニットＵのうちアライメント系ＡＬ、基板側ＡＦ検出系６０、及びマスク側ＡＦ検出系７０と、マスクＭ及び感光基板Ｐとの位置関係を説明するための図である。ここで、図５（ａ）はマスクＭとマスク側ＡＦ検出系７０との位置関係を示す図であり、図５（ｂ）は図４のアライメントユニットＵのＡ−Ａ矢視断面図であり、図５（ｃ）は感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴを上側（＋Ｚ側）から見た平面図である。そして、図５（ａ）に示すマスク側ＡＦ検出系７０は、図４のＢ−Ｂ断面矢視図に相当する。
図４及び図５（ｂ）に示すように、アライメント系ＡＬ（ＡＬ１〜ＡＬ６）は、非走査方向であるＹ軸方向に複数、本実施形態では６つ並んで配置されている。アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は、２列に配置されている投影光学系ＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと、投影光学系ＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとの間において、この投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇの投影領域５０ａ〜５０ｇの並び方向に沿うように配置されている。
【００３６】
図５（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に複数並んだアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち、Ｙ軸方向中央のアライメント系ＡＬ２〜ＡＬ５は投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）の内側に設けられ、Ｙ軸方向両側のアライメント系ＡＬ１、ＡＬ６は投影光学系ＰＬの外側に設けられている。ここで、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、複数のアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち、外側２つのアライメント系ＡＬ１とＡＬ６との間隔は、感光基板ＰのＹ軸方向の長さとほぼ等しく設定されている。また、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、外側２つのアライメント系ＡＬ１とＡＬ６との間隔は、マスクＭのＹ軸方向の長さよりも長く（マスクＭのＹ軸方向の長さ以上に）設定されている。
【００３７】
一方、感光基板Ｐには、図５（ｃ）に示すように、アライメント処理に用いられる複数のアライメントマーク（基板アライメントマーク）ｍ１〜ｍ６が設けられている。本実施形態において、感光基板Ｐ上にはＹ軸方向に６つ並んだアライメントマークｍ１〜ｍ６がＸ軸方向の６箇所に間隔をおいて形成されており、全部で３６個のアライメントマークが形成されている。なお、図ではアライメントマークは「●」として示されているが、例えば十字状「＋」でもボックスマーク「□」でもよい。
【００３８】
本実施形態では、感光基板Ｐ上においてＹ軸方向に６つ並んだアライメントマークｍ１〜ｍ６に対応してアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６が設けられている。そして、これら６つのアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとが対向するように設定され、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６はアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれに対向した状態で、これらアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれを同時に検出可能である。すなわち、本実施形態では、感光基板Ｐに形成されているアライメントマークｍ１〜ｍ６の配置（間隔）に基づいてアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置（間隔）が設定される。
【００３９】
図４及び図５（ｂ）に示すように、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のＸ軸方向両側には、複数の基板側ＡＦ検出系６０（６０ａ〜６０ｇ）が設けられている。本実施形態において、基板側ＡＦ検出系は６０ａ〜６０ｇの７つ設けられている。基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇは、基板ステージＰＳＴに支持された感光基板Ｐに対向する位置に設けられており、感光基板Ｐの露光面に直交する方向、すなわちＺ軸方向における位置をそれぞれ検出する。複数の基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇのうち、ＡＦ検出系６０ａ、６０ｂ、６０ｄ、６０ｆ、６０ｇがＹ軸方向に並んで配置されているとともに、ＡＦ検出系６０ｃ、６０ｅがＹ軸方向に並んで配置されている。そして、これら２列のＡＦ検出系６０ａ、６０ｂ、６０ｄ、６０ｆ、６０ｇとＡＦ検出系６０ｃ、６０ｅとがアライメント系ＡＬ（ＡＬ１〜ＡＬ６）を挟むように配置されている。
【００４０】
複数の基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇのうち、Ｙ軸方向中央の基板側ＡＦ検出系６０ｂ〜６０ｆは投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）の内側に設けられ、Ｙ軸方向両側の基板側ＡＦ検出系６０ａ、６０ｇは投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）の外側に設けられている。ここで、外側の基板側ＡＦ検出系６０ａ、６０ｇのそれぞれは、複数のアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち外側２つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ６のそれぞれに隣接して設けられている。外側２つの基板側ＡＦ検出系６０ａ、６０ｇの間隔も、感光基板ＰのＹ軸方向の長さとほぼ等しく設定されている。また、投影光学系ＰＬの内側に設けられている基板側ＡＦ検出系６０ｂ〜６０ｆは２列に千鳥状に配列されており、Ｙ軸方向においてほぼ等間隔に設けられている。
【００４１】
基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇのそれぞれの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇの検出結果に基づいて、感光基板ＰのＺ軸方向における位置を求める。更に、基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇはＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれにおいて２次元的に配置されているので、制御装置ＣＯＮＴは複数の基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇの検出結果に基づいて、感光基板ＰのＸ軸まわり方向及びＹ軸まわり方向における姿勢を求めることができる。制御装置ＣＯＮＴは、求めたＺ軸方向における位置、及びＸ軸、Ｙ軸まわり方向における姿勢に基づいて、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを駆動し、感光基板ＰのＺ軸方向における位置の調整、及びＸ軸、Ｙ軸まわり方向における姿勢の調整、すなわちレベリング調整を行う。
【００４２】
図４及び図５（ａ）に示すように、アライメントユニットＵには、複数のマスク側ＡＦ検出系７０（７０ａ〜７０ｄ）が設けられている。本実施形態において、マスク側ＡＦ検出系は７０ａ〜７０ｄの４つ設けられている。マスク側ＡＦ検出系７０ａ〜７０ｄは、マスクステージＭＳＴに支持されたマスクＭに対向する位置に設けられており、マスクＭのパターン形成面に直交する方向、すなわちＺ軸方向における位置をそれぞれ検出する。複数のマスク側ＡＦ検出系７０ａ〜７０ｄのそれぞれはＹ軸方向に等間隔で並んで配置されている。ここで、図５（ａ）に示すように、マスク側ＡＦ検出系７０ａ〜７０ｄは投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）の内側に設けられ、外側２つのマスク側ＡＦ検出系７０ａ、７０ｄの間隔は、マスクＭのＹ軸方向の長さとほぼ等しく設定されている。
【００４３】
図６はアライメント系ＡＬ１の概略構成図である。なお、他のアライメント系ＡＬ２〜ＡＬ６も、アライメント系ＡＬ１と同等の構成である。
図６に示すように、アライメント系ＡＬ１は、アライメント用検出光を射出するハロゲンランプからなるアライメント用光源８１と、光源８１から射出した検出光をリレーレンズ８３に導く光ファイバからなるライトガイド８２と、リレーレンズ８３の光路下流側に設けられたハーフミラー８４と、ハーフミラー８４と検出対象である感光基板Ｐ（アライメントマークｍ１〜ｍ６）との間に設けられ、ハーフミラー８４を通過した検出光を感光基板Ｐ上に照射する対物レンズ８５と、検出光の照射により感光基板Ｐ（アライメントマーク）で発生した反射光がハーフミラー８４を介して導かれる偏向ミラー８６と、偏向ミラー８６からの反射光を分岐するビームスプリッタ（分岐装置）８７と、ビームスプリッタ８７で分岐された２つの光束のうち一方の光束が入射する低倍率アライメント受光系８８と、他方の光束が入射する高倍率アライメント受光系８９とを備えている。低倍率アライメント受光系８８は、低倍用レンズ系８８Ａと、低倍用撮像素子（ＣＣＤ）８８Ｂとを有しており、感光基板Ｐ上の広い領域を所定の精度で計測可能である。高倍率アライメント受光系８９は、高倍用レンズ系８９Ａと、高倍用撮像素子（ＣＣＤ）８９Ｂとを有しており、感光基板Ｐの狭い領域を高精度で計測可能である。これら低倍率アライメント受光系８８Ａと高倍率アライメント受光系８８Ｂとは同軸に配置されている。そして、アライメント用検出光の感光基板Ｐ（基板アライメントマーク）に対する照射により発生した光（反射光）は、低倍率アライメント受光系８８と高倍率アライメント受光系８９とのそれぞれに受光される。
【００４４】
低倍率アライメント受光系８８は、アライメント用検出光により照射された感光基板Ｐの広い領域からの光情報に基づいて、アライメントマークｍ１（ｍ２〜ｍ６）の位置情報をラフな精度で検出するサーチアライメント処理を行う。一方、高倍率アライメント受光系８９は、アライメント用検出光により照射された感光基板Ｐの狭い領域からの光情報に基づいて、アライメントマークｍ１（ｍ２〜ｍ６）の位置情報を高い精度で検出するファインアライメント処理を行う。低倍率アライメント受光系８８及び高倍率アライメント受光系８９のそれぞれは受光信号を制御装置ＣＯＮＴに出力し、制御装置ＣＯＮＴはアライメント受光系８８、８９それぞれの受光信号に基づいて画像処理を行い、マーク位置情報を求める。ここで、制御装置ＣＯＮＴでは、低倍率アライメント受光系８８によるサーチアライメント処理結果を参照し、高倍率アライメント受光系８９によるファインアライメント処理を行う。
【００４５】
アライメント系ＡＬによりマーク位置情報を求める際、画像処理によりマークのエッジ情報からマーク位置を求める。なお、マーク位置を求める方法としてパターンマッチング法を用いるようにしてもよい。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、テンプレート画像を記憶した記憶装置（不図示）を接続しており、パターンマッチングによってテンプレートに一致するパターンの座標（ステージの移動座標系での位置）を求める。制御装置ＣＯＮＴは、この座標値を用いてつなぎ露光時や重ね合わせ露光時に生じたずれ量を求め、次回以降の露光の際には基板ステージ駆動部ＰＳＴＤに補正パラメータを与えることにより、位置合わせ精度を高める。
【００４６】
上記アライメント系ＡＬ１（ＡＬ２〜ＡＬ６）では、光源８１、ライトガイド８２、及びリレーレンズ系８３がアライメント系の送光系を構成しており、ビームスプリッタ８７、低倍率アライメント受光系８８、及び高倍率アライメント受光系８９がアライメント系の受光系を構成している。なお、光源８１は複数のアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれに設ける構成でもよいし、１つの光源８１から射出された光を複数のライドガイド（光ファイバ）８２で分岐し、この分岐した複数の光をアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれに供給する構成としてもよい。また、アライメント用検出光は感光基板Ｐのレジストに対して非感光性であることが望ましく、ハロゲンランプからなる光源８１より射出された光（白色光）のうち、特定の波長の光をカットするフィルタを、光源８１と感光基板Ｐとの間の光路上に設ける構成としてもよい。
【００４７】
図７は基板側ＡＦ検出系６０ａを示す概略構成図である。なお、他の基板側ＡＦ検出系６０ｂ〜６０ｇ、及びマスク側ＡＦ検出系７０ａ〜７０ｄも、ＡＦ検出系６０ａと同等の構成である。
図７に示すように、ＡＦ検出系６０ａは、ＡＦ用検出光を射出するＬＥＤからなるＡＦ用光源６１と、光源６１から射出した検出光が入射される送光レンズ系６２と、送光レンズ系６２を通過した光を、検出対象である感光基板Ｐ（あるいはマスクＭ）に傾斜方向から導くミラー６３と、ミラー６３を介して照射された検出光に基づき感光基板Ｐ（あるいはマスクＭ）で発生した反射光を受光レンズ系６５に導くミラー６４と、受光レンズ系６５を通過した光を受光する撮像素子（ＣＣＤ）６６とを備えている。送光レンズ系６２は、検出光を例えばスリット状に整形してから感光基板Ｐに照射する。ここで、図７に示すように、検出対象である感光基板ＰのＺ軸方向における位置がΔＺ変位すると、傾斜方向から照射されたスリット状の検出光は、撮像素子６６におけるＸ軸方向における結像位置をΔＸ変位させる。撮像素子６６の撮像信号は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは撮像素子６６による撮像位置の基準位置に対する変位量ΔＸに基づいて、感光基板ＰのＺ軸方向における変位量ΔＺを求める。ここで、受光レンズ系６５の入射面から射出面側への倍率がＮ倍（例えば１０倍）に設定されていると、撮像素子６６は、感光基板Ｐの変位ΔＺに対してＮ倍（１０倍）の感度で検出可能となる。
【００４８】
上記ＡＦ検出系６０ａ（６０ｂ〜６０ｇ、７０ａ〜７０ｄ）では、光源６１、送光レンズ系６２、及びミラー６３がＡＦ検出系の送光系を構成しており、ミラー６４、受光レンズ系６５、及び撮像素子６６がＡＦ検出系の受光系を構成している。なお、光源６１は複数のＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇ（７０ａ〜７０ｄ）のそれぞれに設ける構成でもよいし、１つの光源６１から射出された光を複数のライドガイド（光ファイバ）で分岐し、この分岐した複数の光を複数のＡＦ検出系のそれぞれに供給する構成としてもよい。また、ＡＦ用検出光も感光基板Ｐのレジストに対して非感光性であることが望ましく、光源６１より射出された光のうち、特定の波長の光をカットするフィルタを、光源６１と感光基板Ｐとの間の光路上に設ける構成としてもよい。
【００４９】
ところで、本実施形態におけるアライメント系ＡＬはオフアクシス方式であり、アライメント処理を行うに際し、マスクＭと基板アライメント系ＡＬとの相対位置であるベースライン量が計測される。以下、ベースライン計測方法について説明する。
図１、図２及び図５に示すように、マスクＭにはベースライン計測用のマーク（マスク側ＡＩＳマーク）９０が設けられており、基板ステージＰＳＴにはベースライン計測用のマーク（基板側ＡＩＳマーク）９１を有する基準部材９２が設けられている。基板側ＡＩＳマーク９１のＺ軸方向における形成位置（高さ）は、感光基板Ｐの表面（露光面）と略一致するように設定されている。また、マスク側ＡＩＳマーク９０は、マスクＭの特定位置（例えば中心位置）に対して所定の位置関係で設けられている。マスク側ＡＩＳマーク９０と基板側ＡＩＳマーク９１とは対応しており、それぞれＹ軸方向に複数並んで設けられている。また、図２に示すように、基準部材９２の下方には、基準部材９２を通過した光を受光可能なＡＩＳ受光系９４が基板ステージＰＳＴに埋設されている。ＡＩＳ受光系９４は、レンズ系９５と、レンズ系９５を介した光を受光する撮像素子（ＣＣＤ）９６とを備えている。
【００５０】
次に、図８を参照しながらベースライン計測手順を説明する。
図８（ａ）に示すように、基板側ＡＦ検出系６０が基板ステージＰＳＴに設けられている基板側ＡＩＳマーク９１を有する基準部材９２との距離を検出するとともに、マスク側ＡＦ検出系７０がマスク側ＡＩＳマーク９０を有するマスクＭとの距離を検出する。制御装置ＣＯＮＴは、基板側ＡＦ検出系６０及びマスク側ＡＦ検出系７０それぞれの検出結果に基づいて、マスクＭと基準部材９２との距離を求める（ステップＳＡ１）。
このとき、マスクＭを支持しているマスクステージＭＳＴの位置はレーザ干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２、Ｍｙ１により検出され、基板ステージＰＳＴの位置はレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２、Ｐｙ１により検出されている。つまり、マスクＭ（マスクステージＭＳＴ）はレーザ干渉計Ｍｙ１、基板ステージＰＳＴはレーザ干渉計Ｐｙ１、Ｐｙ２、Ｐｙ３のいずれかでＹ軸方向座標も検出する。
【００５１】
次いで、図８（ｂ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、いわゆるスルー・ザ・レンズ（ＴＴＬ）方式により、撮像素子９６でマスクＭのＡＩＳマーク９０と基板ステージＰＳＴ上のＡＩＳマーク９１とを検出し、この検出結果に基づいてマスクＭと基板ステージＰＳＴとの相対位置を求める（ステップＳＡ２）。
具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、撮像素子９６でマスク側ＡＩＳマーク９０の像と基板側ＡＩＳマーク９１の像とが一致するようにマスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴを移動し、照明光学系ＩＬでマスクＭのマスク側ＡＩＳマーク９０を照明する。マスクＭを通過した照明光（露光光）は投影光学系ＰＬを通過するとともに基板側ＡＩＳマーク９１を通過し撮像素子９６に導かれる。ここで、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ１で求めたマスクＭと基準部材９２との距離に基づいて、基板ステージＰＳＴのＺ軸方向における位置や投影光学系ＰＬの像特性を調整し、マスク側ＡＩＳマーク９０及び基板側ＡＩＳマーク９１のそれぞれの像を撮像素子９６で結像させる（ピントを合わせる）。このとき、マスクＭを支持しているマスクステージＭＳＴの位置はレーザ干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２、Ｍｙ１により検出され、基板ステージＰＳＴの位置はレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２、Ｐｙ１により検出されている。なお、露光光を用いて撮像素子９６でＡＩＳマーク９０、９１を撮像する際、撮像素子９６上で最適な光量（照度）が得られるように、例えば、照明光学系ＩＬ内のフィルタ１３を駆動することができる。
【００５２】
次に、図８（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは基板ステージＰＳＴを移動し、アライメント系ＡＬの計測領域中心（具体的には計測領域に設けられている指標マーク）に基板ステージＰＳＴのＡＩＳマーク９１を一致させ、このときの基板ステージＰＳＴの位置をレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２、Ｐｙ１で検出する（ステップＳＡ３）。
ステップＳＡ２及びステップＳＡ３で求めたレーザ干渉計によるステージ位置検出結果から、マスクＭとアライメント系ＡＬとの相対位置であるベースライン量が求められる。そして、求めたベースライン量に基づいて、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴ上に載置された感光基板Ｐをアライメント系ＡＬによりマスクＭに対して位置合わせ（アライメント）する。
【００５３】
なお、ベースライン計測は、露光処理開始毎に行ってもよいし、所定時間間隔毎（例えば１０時間毎、１日毎など）、及び予め設定した所定ロット数毎に行うようにしてもよい。また、上記ＡＩＳマーク９０、９１の像を撮像素子９６で撮像しつつ、投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）の像シフト機構１９、倍率調整機構２３、及びローテーション調整機構としての直角プリズム２４、２７を駆動し、投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇそれぞれのシフト、スケーリング、及びローテーションといった像特性を調整することができる。
【００５４】
次に、上述したアライメント系ＡＬを有する露光装置ＥＸにより、マスクＭと感光基板Ｐとをアライメントする方法、及びマスクＭのパターンを感光基板Ｐに露光する方法について説明する。本実施形態では、図９に示すように、感光基板Ｐ上に９つのパターン形成領域（露光領域）ＰＡ１〜ＰＡ９を設定し、これらパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ９のそれぞれに対して露光処理し、デバイスを形成するものとする。ここで、複数のパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ９のうち、パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３がＹ軸方向（第２の方向）に３つ並んで設定され、パターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６がＹ軸方向に３つ並んで設定され、パターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９がＹ軸方向に３つ並んで設定されている。これらパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ９のそれぞれは、Ｘ軸方向における大きさのほうがＹ軸方向より大きく設定されている。そして、Ｙ軸方向に並んだ複数のアライメントマークｍ１〜ｍ６のうち、アライメントマークｍ１、ｍ２がパターン形成領域ＰＡ３、ＰＡ６、ＰＡ９に配置され、アライメントマークｍ３、ｍ４がパターン形成領域ＰＡ２、ＰＡ５、ＰＡ８に配置され、アライメントマークｍ５、ｍ６がパターン形成領域ＰＡ１、ＰＡ４、ＰＡ７に配置されるように、アライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれの間隔が予め設定されている。そして、Ｙ軸方向に並んだアライメントマークｍ１〜ｍ６が、Ｘ軸方向に予め設定された間隔をおいて配置されていることにより、パターン形成領域ＰＡ３、ＰＡ６、ＰＡ９のそれぞれの４隅にアライメントｍ１、ｍ２が配置され、パターン形成領域ＰＡ２、ＰＡ５、ＰＡ８のそれぞれの４隅にアライメントｍ３、ｍ４が配置され、パターン形成領域ＰＡ１、ＰＡ４、ＰＡ７のそれぞれの４隅にアライメントｍ５、ｍ６が配置される。
【００５５】
以下、図１０〜図１５、及び図１６、図１７のフローチャート図を参照しながらアライメント処理手順及び露光処理手順について説明する。
図８を用いて説明したようにベースライン計測が行われた後、図１０（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを移動し、感光基板Ｐに設けられている−Ｘ側から１列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとを対向させる。前述したように、本実施形態では、感光基板Ｐに形成されているアライメントマークｍ１〜ｍ６の配置（間隔）に基づいてアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置（間隔）が設定されているため、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は−Ｘ側から１列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれに対向した状態で、Ｙ軸方向に複数並んだパターン形成領域（露光領域）ＰＡ１〜ＰＡ３のそれぞれに対応するアライメントマークｍ１〜ｍ６を同時に検出する（ステップＳＢ１）。
このとき、パターン形成領域ＰＡ１には２つのアライメントマークｍ５、ｍ６が配置され、パターン形成領域ＰＡ２には２つのアライメントマークｍ３、ｍ４が配置され、パターン形成領域ＰＡ３には２つのアライメントマークｍ５、ｍ６が配置されており、これらアライメントマークに対応するように、パターン形成領域ＰＡ１に対して２つのアライメント系ＡＬ５、ＡＬ６が配置され、パターン形成領域ＰＡ２に対して２つのアライメント系ＡＬ３、ＡＬ４が配置され、パターン形成領域ＰＡ３に対して２つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２が配置されている。すなわち、複数のアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は、Ｙ軸方向に並ぶパターン形成領域（露光領域）ＰＡ１〜ＰＡ３（ＰＡ４〜ＰＡ６、ＰＡ７〜ＰＡ９）のそれぞれに対応して２つずつ配置されている構成となっている。
【００５６】
次いで、図１０（ｂ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを−Ｘ方向に移動し、感光基板Ｐに設けられている−Ｘ側から２列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとを対向させ、これらアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれを同時に検出する（ステップＳＢ２）。
【００５７】
制御装置ＣＯＮＴは、パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３のそれぞれに対してＸ軸方向に所定距離離れた２箇所で１列目のアライメントマーク及び２列目のアライメントマークの位置検出を行い、これら検出結果に基づいて、各パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３に関するシフト、スケーリング、及びローテーション等の像特性を補正する補正パラメータを求める（ステップＳＢ３）。
【００５８】
ここで、１列目のアライメントマーク検出後、２列目のアライメントマークを検出するために、感光基板ＰがアライメントユニットＵに対して走査することになるが、このとき、アライメントユニットＵのうちＹ軸方向に並んだ複数の基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇのそれぞれが感光基板Ｐの表面の高さ位置をＸ軸方向において所定距離間隔で検出する。すなわち、感光基板Ｐの表面の高さ位置が碁盤目状の複数位置で検出される。これら基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇそれぞれの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇの検出結果に基づいて、感光基板Ｐのパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３それぞれの表面形状を求める（ステップＳＢ４）。
【００５９】
ところで、前述したように、複数のアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち外側２つのアライメント系ＡＬ１及びＡＬ６には、基板ＡＦ検出系６０ａ及び６０ｇが近接して設けられている。したがって、基板ＡＦ検出系６０ａ及び６０ｇによる感光基板ＰのＺ軸方向における位置情報をモニタしつつ、アライメント系によるアライメント処理（アライメントマーク検出）を行うことにより、アライメント処理時において感光基板Ｐが投影光学系の結像面からＺ軸方向に大きくずれた状態でアライメント処理してしまうといった不都合を抑えることができる。
【００６０】
また、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６には、図６を用いて説明したように、サーチアライメント用の低倍率アライメント受光系８８と、ファインアライメント用の高倍率アライメント受光系８９とが設けられている。したがって、例えば、高倍率アライメント受光系８９を用いたアライメントマーク検出が不能である場合、低倍率アライメント受光系８８に切り替えてアライメントマーク検出を行うことによりアライメントマーク検出が可能となる。このように、低倍率及び高倍率アライメント受光系を切り替えてアライメントマーク検出を行うことにより、アライメント処理を円滑に行うことができる。なお、低倍率及び高倍率アライメント受光系は全てのアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６に設ける必要はなく、少なくとも外側２つのアライメント系ＡＬ１及びＡＬ６に設けられていればよい。もちろん、全てのアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６に設けられていても構わない。
【００６１】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＢ３で求めた補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、パターン形成領域ＰＡ１に対する露光処理を行う（ステップＳＢ５）。
すなわち、図１０（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ１の＋Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを移動する。同時に、制御装置ＣＯＮＴは、図１０では不図示のマスクＭを支持したマスクステージＭＳＴも−Ｘ側に移動し、感光基板Ｐに対してマスクＭを位置合わせする。そして、マスクＭと感光基板Ｐとを投影光学系ＰＬに対して＋Ｘ方向に同期移動しつつマスクＭを露光光ＥＬで照明することにより、パターン形成領域ＰＡ１に対して露光処理が行われる。図１０（ｄ）には、パターン形成領域ＰＡ１に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。ここで、ステップＳＢ４で求めた感光基板Ｐ（パターン形成領域ＰＡ１）の表面形状データに基づいて、投影光学系の結像面と感光基板Ｐの表面とが一致するように、基板ステージＰＳＴをＺ軸方向、あるいはθＸ、θＹ方向に移動して感光基板Ｐの姿勢を制御しつつ走査露光が行われる。なお、複数の投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのうち、使用しない投影光学系（例えばパターン形成領域ＰＡ１からはみ出る投影光学系ＰＬａ、ＰＬｇ等）は、その光路を照明シャッタ６により遮蔽される。
【００６２】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、パターン形成領域ＰＡ２に対する露光処理を行う（ステップＳＢ６）。
すなわち、図１１（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ２の−Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向にステップ移動する。このとき、マスクステージＭＳＴはマスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをするために微動するだけで、ほとんど移動しなくてよい。そして、マスクＭと感光基板Ｐとを投影光学系ＰＬに対して−Ｘ方向に同期移動しつつマスクＭを露光光ＥＬで照明することにより、パターン形成領域ＰＡ２に対して露光処理が行われる。図１１（ｂ）には、パターン形成領域ＰＡ２に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。パターン形成領域ＰＡ２に対する走査露光時においても、ステップＳＢ４で求めたパターン形成領域ＰＡ２の表面形状データに基づいて、感光基板ＰのＺ軸方向の位置制御、及びレベリング制御を行いつつ走査露光が行われる。
【００６３】
ここで、パターン形成領域ＰＡ１に対する走査露光処理の際、感光基板Ｐは＋Ｘ方向に走査し、このパターン形成領域ＰＡ１に隣接するパターン形成領域ＰＡ２に対する走査露光処理の際、感光基板Ｐは−Ｘ方向に走査する。すなわち、Ｙ軸方向に並んだパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３のそれぞれに対応するＸ軸方向の２箇所でアライメントマークを検出した後、隣接する複数のパターン形成領域ＰＡ１、ＰＡ２において互いに逆方向の同期移動により感光基板Ｐを露光する構成である。こうすることにより、露光装置全体のスループットを向上できる。つまり、従来では、１つのパターン形成領域に対する露光処理終了後、次のパターン形成領域に対する露光処理を行うために、マスク（マスクステージ）を初期状態に戻すために走査方向に大きく移動しなければならなかったが、本実施形態では、１つのパターン形成領域に対する露光処理終了後、次のパターン形成領域に対する露光処理を行う際にもマスク（マスクステージ）を大きく移動する必要がないため、このマスクの移動時間を低減できるので、スループットを向上できる。そして、本実施形態では、パターン形成領域の非走査方向（Ｙ軸方向）における大きさは、走査方向（Ｘ軸方向）より小さいので、マスクを走査方向に大きく移動するよりも、図１０（ｄ）〜図１１（ａ）に示すように感光基板ＰをＹ軸方向にステップ移動するほうが移動距離が短くてすみ効果的である。
【００６４】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、パターン形成領域ＰＡ３に対する露光処理を行う（ステップＳＢ７）。
すなわち、図１１（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ３の＋Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向にステップ移動する。このときも、マスクステージＭＳＴはマスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをするために微動するだけで、ほとんど移動しなくてよい。そして、マスクＭと感光基板Ｐとを投影光学系ＰＬに対して＋Ｘ方向に同期移動しつつマスクＭを露光光ＥＬで照明することにより、パターン形成領域ＰＡ３に対して露光処理が行われる。図１１（ｄ）には、パターン形成領域ＰＡ３に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。パターン形成領域ＰＡ３に対する走査露光時においても、ステップＳＢ４で求めたパターン形成領域ＰＡ２の表面形状データに基づいて、感光基板ＰのＺ軸方向の位置制御、及びレベリング制御を行いつつ走査露光が行われる。この場合も、パターン形成領域ＰＡ３に対する露光処理時における走査方向は、隣接するパターン形成領域ＰＡ２に対する露光処理時における走査方向と逆方向に設定された構成である。
【００６５】
上記ステップＳＢ１〜ＳＢ７における基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置検出は、図１０及び図１１に示すように、レーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２により行われ、Ｙ軸方向における位置検出は、レーザ干渉計Ｐｙ１により行われる。そして、制御装置ＣＯＮＴは用いるレーザ干渉計をＰｙ１からＰｙ２に切り替える（ステップＳＢ８）。
【００６６】
次いで、図１２（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを移動し、感光基板Ｐに設けられている−Ｘ側から３列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとを対向させる。ライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は−Ｘ側から３列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれに対向した状態で、Ｙ軸方向に複数並んだパターン形成領域（露光領域）ＰＡ４〜ＰＡ６のそれぞれに対応するアライメントマークｍ１〜ｍ６を同時に検出する（ステップＳＢ９）。
このとき、レーザ干渉計Ｐｙ２を動作させ、レーザ干渉計Ｐｙ１とＰｙ２との差分を計測してオフセット１として記憶する。以後、基板ステージＰＳＴのＹ座標はレーザ干渉計Ｐｙ２の計測値とオフセット１とにより求める。
【００６７】
次いで、図１２（ｂ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを−Ｘ方向に移動し、感光基板Ｐに設けられている−Ｘ側から４列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとを対向させ、これらアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれを同時に検出する（ステップＳＢ１０）。
【００６８】
制御装置ＣＯＮＴは、パターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６のそれぞれに対してＸ軸方向に所定距離離れた２箇所で１列目のアライメントマーク及び２列目のアライメントマークの位置検出を行い、これら検出結果に基づいて、各パターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６に関するシフト、スケーリング、及びローテーション等の像特性を補正する補正パラメータを求める（ステップＳＢ１１）。
【００６９】
ここで、３列目のアライメントマーク検出後、４列目のアライメントマークを検出するために、感光基板ＰがアライメントユニットＵに対して走査することになり、このとき、アライメントユニットＵのうちＹ軸方向に並んだ複数の基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇのそれぞれが感光基板Ｐの表面の高さ位置をＸ軸方向において所定距離間隔で検出する。これら基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇそれぞれの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇの検出結果に基づいて、感光基板Ｐのパターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６それぞれの表面形状を求める（ステップＳＢ１２）。
【００７０】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＢ１１で求めた補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、パターン形成領域ＰＡ４に対する露光処理を行う（ステップＳＢ１３）。
すなわち、図１２（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ４の＋Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを移動する。そして、マスクＭと感光基板Ｐとを投影光学系ＰＬに対して＋Ｘ方向に同期移動しつつマスクＭを露光光ＥＬで照明することにより、パターン形成領域ＰＡ４に対して露光処理が行われる。図１２（ｄ）には、パターン形成領域ＰＡ４に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。ここで、ステップＳＢ１２で求めた感光基板Ｐ（パターン形成領域ＰＡ４）の表面形状データに基づいて、投影光学系の結像面と感光基板Ｐの表面とが一致するように、基板ステージＰＳＴをＺ軸方向、あるいはθＸ、θＹ方向に移動して感光基板Ｐの姿勢を制御しつつ走査露光が行われる。
【００７１】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、パターン形成領域ＰＡ５に対する露光処理を行う（ステップＳＢ１４）。
すなわち、図１３（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ５の−Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向にステップ移動する。このとき、マスクステージＭＳＴはマスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをするために微動するだけで、ほとんど移動しなくてよい。そして、マスクＭと感光基板Ｐとを投影光学系ＰＬに対して−Ｘ方向に同期移動しつつマスクＭを露光光ＥＬで照明することにより、パターン形成領域ＰＡ５に対して露光処理が行われる。図１３（ｂ）には、パターン形成領域ＰＡ５に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。
【００７２】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、パターン形成領域ＰＡ６に対する露光処理を行う（ステップＳＢ１５）。
すなわち、図１３（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ６の＋Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向にステップ移動する。このときも、マスクステージＭＳＴはマスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをするために微動するだけで、ほとんど移動しなくてよい。そして、マスクＭと感光基板Ｐとを投影光学系ＰＬに対して＋Ｘ方向に同期移動しつつマスクＭを露光光ＥＬで照明することにより、パターン形成領域ＰＡ６に対して露光処理が行われる。図１３（ｄ）には、パターン形成領域ＰＡ６に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。
【００７３】
上記ステップＳＢ９〜ＳＢ１５における基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置検出はレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２により行われ、Ｙ軸方向における位置検出は、レーザ干渉計Ｐｙ２により行われる。
そして、制御装置ＣＯＮＴは用いるレーザ干渉計をＰｙ２からＰｙ３に切り替える（ステップＳＢ１６）。
【００７４】
次いで、図１４（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを移動し、感光基板Ｐに設けられている−Ｘ側から５列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとを対向させる。ライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は−Ｘ側から５列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれに対向した状態で、Ｙ軸方向に複数並んだパターン形成領域（露光領域）ＰＡ７〜ＰＡ９のそれぞれに対応するアライメントマークｍ１〜ｍ６を同時に検出する（ステップＳＢ１７）。
このとき、レーザ干渉計Ｐｙ３を動作させ、レーザ干渉計Ｐｙ２とＰｙ３との差分をオフセット２として記憶する。以後、基板ステージＰＳＴ座標はレーザ干渉計Ｐｙ３の計測値とオフセット１とオフセット２とにより求める。
【００７５】
次いで、図１４（ｂ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを−Ｘ方向に移動し、感光基板Ｐに設けられている−Ｘ側から６列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとを対向させ、これらアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれを同時に検出する（ステップＳＢ１８）。
【００７６】
制御装置ＣＯＮＴは、パターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９のそれぞれに対してＸ軸方向に所定距離離れた２箇所で５列目のアライメントマーク及び６列目のアライメントマークの位置検出を行い、これら検出結果に基づいて、各パターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９に関するシフト、スケーリング、及びローテーション等の像特性を補正する補正パラメータを求める（ステップＳＢ１９）。
【００７７】
ここで、５列目のアライメントマーク検出後、６列目のアライメントマークを検出するために、感光基板ＰがアライメントユニットＵに対して走査する際、Ｙ軸方向に並んだ複数の基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇのそれぞれが感光基板Ｐの表面の高さ位置をＸ軸方向において所定距離間隔で検出する。これら基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇそれぞれの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇの検出結果に基づいて、感光基板Ｐのパターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９それぞれの表面形状を求める（ステップＳＢ２０）。
【００７８】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＢ１８で求めた補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、パターン形成領域ＰＡ７に対する露光処理を行う（ステップＳＢ２１）。
すなわち、図１４（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ７の＋Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを移動する。そして、マスクＭと感光基板Ｐとを投影光学系ＰＬに対して＋Ｘ方向に同期移動しつつマスクＭを露光光ＥＬで照明することにより、パターン形成領域ＰＡ７に対して露光処理が行われる。図１４（ｄ）には、パターン形成領域ＰＡ７に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。ここで、ステップＳＢ１９で求めた感光基板Ｐ（パターン形成領域ＰＡ７）の表面形状データに基づいて、投影光学系の結像面と感光基板Ｐの表面とが一致するように、基板ステージＰＳＴをＺ軸方向、あるいはθＸ、θＹ方向に移動して感光基板Ｐの姿勢を制御しつつ走査露光が行われる。
【００７９】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、パターン形成領域ＰＡ８に対する露光処理を行う（ステップＳＢ２２）。
すなわち、図１５（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ８の−Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向にステップ移動する。このとき、マスクステージＭＳＴはマスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをするために微動するだけで、ほとんど移動しなくてよい。そして、マスクＭと感光基板Ｐとを投影光学系ＰＬに対して−Ｘ方向に同期移動しつつマスクＭを露光光ＥＬで照明することにより、パターン形成領域ＰＡ８に対して露光処理が行われる。図１５（ｂ）には、パターン形成領域ＰＡ８に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。
【００８０】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、パターン形成領域ＰＡ９に対する露光処理を行う（ステップＳＢ２３）。
すなわち、図１５（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ９の＋Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向にステップ移動する。このときも、マスクステージＭＳＴはマスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをするために微動するだけで、ほとんど移動しなくてよい。そして、マスクＭと感光基板Ｐとを投影光学系ＰＬに対して＋Ｘ方向に同期移動しつつマスクＭを露光光ＥＬで照明することにより、パターン形成領域ＰＡ９に対して露光処理が行われる。図１５（ｄ）には、パターン形成領域ＰＡ９に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。
【００８１】
上記ステップＳＢ１７〜ＳＢ２３における基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置検出はレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２により行われ、Ｙ軸方向における位置検出は、レーザ干渉計Ｐｙ３により行われる。
【００８２】
以上説明したように、マスクＭと感光基板Ｐとの走査方向であるＹ軸方向に対して交差する非走査方向であるＸ軸方向にアライメント系ＡＬを６つ並べて配置したので、検出すべきアライメントマークｍ１〜ｍ６の数を減らすことなく、従来に比べてアライメントマークｍ１〜ｍ６の検出動作回数を低減できる。したがって、アライメント精度を維持しつつアライメント処理時間を短縮できる。
【００８３】
なお、本実施形態では、アライメント系はＡＬ１〜ＡＬ６の６つであるが、Ｙ軸方向に少なくとも３つ並べて配置されていればよく、これによりアライメントマークの数を減らすことなく、アライメントマークの検出動作回数を低減することができる。そして、これら複数並んだアライメント系を用いて、複数のパターン形成領域のそれぞれのアライメントマークを同時に計測するようにしたので、スループットを向上できる。
【００８４】
本実施形態におけるアライメント系ＡＬはオフアクシス方式のアライメント系である。したがって、投影光学系ＰＬを介してマスクアライメントマークと基板アライメントマークとを同時に計測するＴＴＬ方式のアライメント系に比べてマスクアライメントマークを直接検出しない構成であるので、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のうちの外側２つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ６の間隔をマスクＭの幅（Ｙ軸方向における長さ）より大きく設定できる。したがって、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置は、マスクＭの幅に関係無く自由に設定できる。
【００８５】
アライメントマークの検出は、１つのパターン形成領域に対してＸ軸方向に所定距離離れた２箇所で行う構成であるので、これらマーク検出結果に基づいて、精度良いアライメント処理を行うことができる。なお、アライメントマーク検出は、Ｘ軸方向に所定距離離れた少なくとも２箇所で行えばよく、３箇所以上の任意の複数箇所で行うようにしてもよい。アライメントマーク検出の検出箇所を多く設定することにより、アライメント精度を向上できる。
【００８６】
Ｙ軸方向に隣接するパターン形成領域のそれぞれを走査露光する際、互いに逆方向の同期移動により走査露光処理することにより、第１のパターン形成領域に対する露光処理終了後、第２のパターン形成領域に対する露光処理を行う際にもマスク（マスクステージ）を大きく移動する必要がないため、このマスクの移動時間を低減できるので、スループットを向上できる。
また、実施例では、アライメントのタイミングでＰｙ１→Ｐｙ２、Ｐｙ２→Ｐｙ３の干渉計切り替えを行ったが、２つの干渉計が動作可能なＸ位置ならばどこでも良く、露光途中や露光終了点でもよい。そうすることでアライメントが必要ではない１層目の露光でも配列精度のよい露光が可能となる。
また、オフセットの計測では、計測を複数回繰り返し行い平均化することで精度を向上することもできる。なお、平均化は０．１〜０．２ｓｅｃ．以上行うと効果が大きい。
【００８７】
ところで、上述したように、１つのパターン形成領域に対してアライメントマークは例えば４隅に設けられていることが好ましい。アライメントマークが１つのパターン形成領域に対して４つ設けられていることにより、シフト、スケーリング、ローテーション、及び直交度等の像特性を精度良く求め、アライメント処理を高精度に行うことができる。そして、４隅に設けられたアライメントマークのうちＹ軸方向に並ぶ２つのアライメントマークを同時に計測可能なようにパターン形成領域のそれぞれに対してアライメント系がＹ軸方向に少なくとも２つ配置されていることが好ましい。ところが、感光基板Ｐ上に設定されるパターン形成領域の大きさ及び数は製造するデバイスに応じて適宜変更されるため、アライメント系の配置によっては、１つのパターン形成領域に２つのアライメント系が配置されない場合が生じる。しかしながら、感光基板Ｐの幅（Ｙ軸方向の長さ）Ｌをパラメータとしてアライメント系の間隔を最適化することにより、パターン形成領域の大きさ及び数が変更しても１つのパターン形成領域に対して２つのアライメント系を配置することができる。
【００８８】
例えば、アライメント系ＡＬがＡＬ１〜ＡＬ６の６つである場合、
・アライメント系ＡＬ１とＡＬ２との間隔 ≦ （２／７）×Ｌ …（１）
・アライメント系ＡＬ３とＡＬ４との間隔 ≦ （１／５）×Ｌ …（２）
・アライメント系ＡＬ５とＡＬ６との間隔 ≦ （２／７）×Ｌ …（３）
・アライメント系ＡＬ１とＡＬ６との間隔 ≦ Ｌ …（４）
の各条件を満足するようにアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置を設定することにより、パターン形成領域の大きさ及び数が変更しても１つのパターン形成領域に対して２つのアライメント系を配置することができる。
【００８９】
このことについて、図１８を参照しながら説明する。
図１８（ａ１）は、Ｙ軸方向の幅Ｌの感光基板ＰをＹ軸方向に２分割、Ｘ軸方向に２分割し、合計４つのパターン形成領域を設定し、これら４つのパターン形成領域のそれぞれに画面（パターン）を形成する場合を示す図である。ここで、図１８（ａ２）に示すマスクＭが露光処理に用いられる。マスクＭには「Ｎｏ．１」パターンが形成されている。図１８（ａ１）中、白丸「○」が使用されるアライメント系を示しており、この例では、パターン形成領域ＰＡ２に対してアライメント系ＡＬ１、ＡＬ３が使用され、パターン形成領域ＰＡ１に対してアライメント系ＡＬ４、ＡＬ６が使用される。ここで、感光基板Ｐにはアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６に対応したアライメントマークが形成されている。アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は上記（１）〜（４）式を満足するように配置されているので、１つのパターン形成領域に対して少なくとも２つ、図１８（ａ１）の例では３つのアライメント系が配置される。ここで、各パターン形成領域のＹ軸方向における幅は同じである。
【００９０】
図１８（ｂ１）は、幅Ｌの感光基板ＰをＹ軸方向に３分割、Ｘ軸方向に２分割し、合計６つのパターン形成領域を設定し、これら６つのパターン形成領域のそれぞれに画面（パターン）を形成する場合を示す図である。ここで、図１８（ｂ２）に示すマスクＭが露光処理に用いられる。マスクＭには「Ｎｏ．１」パターンが形成されている。図１８（ｂ１）に示す例では、パターン形成領域ＰＡ３に対してアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２が使用され、パターン形成領域ＰＡ２に対してアライメント系ＡＬ３、ＡＬ４が使用され、パターン形成領域ＰＡ１に対してアライメント系ＡＬ５、ＡＬ６が使用される。この場合も、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は上記（１）〜（４）式を満足するように配置されているので、１つのパターン形成領域に対して２つのアライメント系が配置される。ここで、各パターン形成領域のＹ軸方向における幅は同じである。
【００９１】
図１８（ｃ１）は、幅Ｌの感光基板ＰをＹ軸方向に３分割、Ｘ軸方向に２分割し、合計６個のパターン形成領域を設定した場合を示す図である。ここで、図１８（ｃ２）に示すマスクＭが露光処理に用いられる。マスクＭには、「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンとが形成されている。そして、パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ６のそれぞれに対して「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンとのそれぞれを適宜転写し、Ｙ軸方向に５つ、Ｘ軸方向に２つ、合計１０個の画面（パターン）が形成される。図１８（ｃ１）に示す例では、パターン形成領域ＰＡ３に対して「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンとが同時に形成され、このときアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２が使用される。そして、パターン形成領域ＰＡ２に対して「Ｎｏ．１」パターンが形成され、このときアライメント系ＡＬ３、ＡＬ４が使用される。なお、パターン形成領域ＰＡ２に「Ｎｏ．１」パターンを形成するに際し、照明光学系ＩＬに設けたブラインド（照明領域設定装置）などにより「Ｎｏ．２」パターンに対する露光光の照明が遮断され、マスクＭの「Ｎｏ．１」パターンのみがパターン形成領域ＰＡ３に形成される。ここで、アライメント系ＡＬ３とＡＬ４との間隔は、上記（２）式のように設定されているため、これら２つのアライメント系ＡＬ３、ＡＬ４がパターン形成領域ＰＡ２に対して配置可能である。そして、パターン形成領域ＰＡ１に対して「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンとが同時に形成され、このときアライメント系ＡＬ５、ＡＬ６が使用される。この場合も、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は上記（１）〜（４）式を満足するように配置されているので、１つのパターン形成領域に対して２つのアライメント系が配置される。
【００９２】
図１８（ｄ１）は、幅Ｌの感光基板ＰをＹ軸方向に３分割、Ｘ軸方向に２分割し、合計６個のパターン形成領域を設定した場合を示す図である。ここで、図１８（ｄ２）に示すマスクＭが露光処理に用いられる。マスクＭには、「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンと「Ｎｏ．３」パターンとが形成されている。そして、パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ６のそれぞれに対して「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンと「Ｎｏ．３」パターンとのそれぞれを適宜転写し、Ｙ軸方向に７つ、Ｘ軸方向に２つ、合計１４個の画面（パターン）が形成される。図１８（ｄ１）に示す例では、パターン形成領域ＰＡ３に対して「Ｎｏ．２」パターンと「Ｎｏ．３」パターンとが同時に形成され、このときアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２が使用される。なお、パターン形成領域ＰＡ３に「Ｎｏ．２」、「Ｎｏ．３」パターンを形成するに際し、ブラインドなどにより「Ｎｏ．１」パターンに対する露光光の照明が遮断され、マスクＭの「Ｎｏ．２」、「Ｎｏ．３」パターンのみがパターン形成領域ＰＡ３に形成される。そして、パターン形成領域ＰＡ２に対して「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンと「Ｎｏ．３」パターンとが形成され、このときアライメント系ＡＬ３、ＡＬ４が使用される。そして、パターン形成領域ＰＡ１に対して「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンとが同時に形成され、このときアライメント系ＡＬ５、ＡＬ６が使用される。なお、パターン形成領域ＰＡ１に「Ｎｏ．１」、「Ｎｏ．２」パターンを形成するに際し、ブラインドなどにより「Ｎｏ．３」パターンに対する露光光の照明が遮断される。この場合も、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は上記（１）〜（４）式を満足するように配置されているので、１つのパターン形成領域に対して２つのアライメント系が配置される。
【００９３】
上記実施形態では、アライメントマークｍ１〜ｍ６はＸ軸方向に所定間隔毎に配置されている構成であるが、図１９に示すように、パターン形成領域ＰＡ１に付随するアライメントマークｍ３１、ｍ４１とパターン形成領域ＰＡ３に付随するアライメントマークｍ３３、ｍ４３とをＹ軸方向に並ぶように配置してもよい。同様に、パターン形成領域ＰＡ２に付随するアライメントマークｍ１２、ｍ２２とパターン形成領域ＰＡ４に付随するアライメントマークｍ１４、ｍ２４とをＹ軸方向に並ぶように配置してもよいし、パターン形成領域ＰＡ３に付随するアライメントマークｍ３３、ｍ４３とパターン形成領域ＰＡ５に付随するアライメントマークｍ３５、ｍ４５とをＹ軸方向に並ぶように配置してもよいし、パターン形成領域ＰＡ４に付随するアライメントマークｍ１４、ｍ２４とパターン形成領域ＰＡ６に付随するアライメントマークｍ１６、ｍ２６とをＹ軸方向に並ぶように配置してもよい。そして、これらＹ軸方向に並んだ複数のアライメントマークのうち、隣接する２つのアライメントマークを、１つのアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４のそれぞれで同時に検出するようにしてもよい。すなわち、アライメント系ＡＬ１がその計測領域でアライメントマークｍ１２とｍ１４とを同時に検出し、アライメント系ＡＬ２がその計測領域でアライメントマークｍ２２とｍ２４とを同時に検出し、アライメント系ＡＬ３がその計測領域でアライメントマークｍ３１とｍ３３とを同時に検出し、アライメント系ＡＬ４がその計測領域でアライメントマークｍ４１とｍ４３とを同時に検出する。こうすることにより、アライメントマーク検出動作の回数を低減でき、スループットを向上できる。更にこの場合、パターン形成領域の幅を狭めるように設定してもよい。
そして、露光処理するに際し、制御装置ＣＯＮＴは、まず、−Ｘ側から１列目のアライメントマークのそれぞれをアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４で検出した後、２列目のアライメントマークのそれぞれをアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４で検出する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、感光基板Ｐを＋Ｘ方向に走査しながらパターン形成領域ＰＡ１に対する露光処理を行い、次いで、感光基板Ｐを−Ｘ方向に走査しながらパターン形成領域ＰＡ２に対する露光処理を行う。以下、同様に、制御装置ＣＯＮＴは、３列目、及び４列目のアライメントマークを検出した後、感光基板Ｐを＋Ｘ方向に走査しながらパターン形成領域ＰＡ３に対する露光処理を行い、次いで、感光基板Ｐを−Ｘ方向に走査しながらパターン形成領域ＰＡ４に対する露光処理を行う。更に、制御装置ＣＯＮＴは、５列目、及び６列目のアライメントマークを検出した後、感光基板Ｐを＋Ｘ方向に走査しながらパターン形成領域ＰＡ５に対する露光処理を行い、次いで、感光基板Ｐを−Ｘ方向に走査しながらパターン形成領域ＰＡ６に対する露光処理を行う。
【００９４】
なお、感光基板Ｐに形成されるアライメントマークｍ１〜ｍ６の間隔は、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置（間隔）に応じて設定されるが、アライメント系をＹ軸方向に移動可能に設け、アライメント系どうしの間隔を変更することもできる。
【００９５】
なお、上記実施形態における露光装置ＥＸは、互いに隣接する複数の投影光学系を有する、いわゆるマルチレンズスキャン型露光装置であるが、投影光学系が１つである走査型露光装置ついても、本発明を適用することができる。
【００９６】
なお、露光装置ＥＸの用途としては角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば、半導体製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
【００９７】
本実施形態の露光装置ＥＸの光源は、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）のみならず、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ2レーザ（１５７ｎｍ）を用いることができる。
【００９８】
投影光学系ＰＬの倍率は等倍系のみならず、縮小系及び拡大系のいずれでもよい。
【００９９】
投影光学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ2レーザを用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にする。
【０１００】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
【０１０１】
ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニットと電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
【０１０２】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【０１０３】
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【０１０４】
以上のように、本願実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およ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。
【０１０５】
半導体デバイスは、図２０に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板（ウエハ、ガラスプレート）を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンを基板に露光し、この露光した基板を現像する基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のアライメント系による基板上で異なる露光領域の複数のアライメントマークの検出を、基板を第１方向に移動して複数回行うとともに、検出系による基板の第３方向の位置検出を、第１方向への基板の移動と並行して行う。このため、検出すべきアライメントマークの数を減らすことなく、従来に比べてアライメントマークの検出時間を短縮できるとともに、アライメントマークの検出動作と並行して第３方向の基板の位置を検出できる。従って、基板の露光前の準備動作に要する時間を短縮でき、露光処理のスループットを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】図１の概略構成図である。
【図３】フィルタを示す図である。
【図４】アライメント系を備えたアライメントユニットを示す概略斜視図である。
【図５】アライメント系及びＡＦ検出系の配置を説明するための図である。
【図６】アライメント系の概略構成図である。
【図７】ＡＦ検出系の概略構成図である。
【図８】ベースライン計測手順を説明するための図である。
【図９】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１１】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１２】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１３】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１４】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１５】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１６】本発明の露光方法を説明するためのフローチャート図である。
【図１７】本発明の露光方法を説明するためのフローチャート図である。
【図１８】アライメント系の配置の例を示す図である。
【図１９】本発明の露光方法の他の実施形態を示す図である。
【図２０】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【図２１】従来の露光装置を示す斜視図である。
【図２２】従来の露光方法を説明するための図である。
【図２３】従来の露光方法を説明するための図である。
【図２４】従来の露光方法を説明するための図である。
【符号の説明】
６０（６０ａ〜６０ｇ） 基板側ＡＦ検出系
７０（７０ａ〜７０ｄ） マスク側ＡＦ検出系
ＡＬ（ＡＬ１〜ＡＬ６） アライメント系
ＥＸ 露光装置
Ｍ マスク
ｍ１〜ｍ６ アライメントマーク
Ｐ 感光基板（基板）
ＰＡ１〜ＰＡ９ パターン形成領域（露光領域）
ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ） 投影光学系[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure method, an exposure apparatus, and a device manufacturing method for exposing a mask pattern onto a substrate while synchronously moving the mask and the substrate.
[0002]
[Prior art]
Liquid crystal display devices and semiconductor devices are manufactured by a so-called photolithography technique in which a pattern formed on a mask is transferred onto a photosensitive substrate. An exposure apparatus used in this photolithography process has a substrate stage on which a photosensitive substrate is placed and moved two-dimensionally, and a mask stage on which a mask having a pattern is placed and moved two-dimensionally, and is formed on the mask. The pattern thus formed is transferred to the photosensitive substrate via the projection optical system while sequentially moving the mask stage and the substrate stage. The exposure apparatus includes a batch type exposure apparatus that simultaneously transfers the entire mask pattern onto the photosensitive substrate, and a scanning type exposure that continuously transfers the mask pattern onto the photosensitive substrate while synchronously scanning the mask stage and the substrate stage. Two types of devices are mainly known. Among these, when manufacturing a liquid crystal display device, a scanning exposure apparatus is mainly used because of a demand for a large display area.
[0003]
In a scanning exposure apparatus, a plurality of projection optical systems are arranged so that adjacent projection areas are displaced by a predetermined amount in the scanning direction, and ends (joints) of adjacent projection areas are orthogonal to the scanning direction. There is a so-called multi-lens scanning exposure apparatus (multi-lens scanning exposure apparatus) arranged so as to overlap. A multi-lens scanning exposure apparatus can obtain a large exposure area (pattern formation area) without increasing the size of the apparatus while maintaining good imaging characteristics. The field stop of each projection optical system in the scanning exposure apparatus has a trapezoidal shape, for example, and is set so that the total aperture width of the field stop in the scanning direction is always equal. Therefore, since the joint portions of adjacent projection optical systems are exposed in an overlapping manner, the scanning exposure apparatus has an advantage that the optical aberration and exposure illuminance of the projection optical system change smoothly.
[0004]
FIG. 21 is a diagram showing an example of a conventional multi-lens scan type exposure apparatus.
As shown in FIG. 21, the exposure apparatus EXJ illuminates the mask stage MST supporting the mask M, the substrate stage PST supporting the photosensitive substrate P, and the mask M supported by the mask stage MST with the exposure light EL. The illumination optical system IL and a plurality of projection optical systems PLa to PLg that project an image of the pattern of the mask M illuminated by the exposure light EL onto the photosensitive substrate P supported by the substrate stage PST are provided. The projection optical systems PLa, PLc, PLd, and PLg and the projection optical systems PLb, PLd, and PLf are arranged in a zigzag pattern in two rows, and adjacent projection optical systems (for example, projection optics) among the projection optical systems PLa to PLg. System PLa and PLb, PLb and PLc) are arranged with a predetermined amount of displacement in the X-axis direction. Then, the joint portions of the trapezoidal projection areas corresponding to the projection optical systems Pa to PLg overlap on the photosensitive substrate P.
Above the mask stage MST, alignment optical systems 500A and 500B for aligning the mask M and the photosensitive substrate P are provided. The alignment optical systems 500A and 500B are movable in the Y-axis direction by a drive mechanism (not shown), enter between the illumination optical system IL and the mask M during alignment processing, and retract from the illumination area during scanning exposure. It is supposed to be. The alignment optical systems 500A and 500B detect the mask alignment mark formed on the mask M and also detect the substrate alignment mark formed on the photosensitive substrate P via the projection optical systems PLa and PLg.
[0005]
22 to 24 are diagrams for explaining the alignment processing procedure and the exposure processing procedure using the exposure apparatus EXJ. Here, a case where four devices (pattern formation regions) PA1 to PA4 are formed on the photosensitive substrate P will be described.
As shown in FIG. 22, alignment marks are formed at the four corners of each of the pattern formation areas PA1 to PA4 on the photosensitive substrate P.
First, as shown in FIG. 22A, the exposure apparatus EXJ applies two substrate alignment marks m1 and m2 on the −X side of the first pattern formation area PA1 on the photosensitive substrate P to alignment optical systems 500A and 500B. Is detected via the projection optical systems PLa and PLg. Here, alignment optical systems 500A and 500B simultaneously detect mask alignment marks (not shown in FIG. 22) corresponding to substrate alignment marks m1 and m2. Next, as shown in FIG. 22B, the photosensitive substrate P is moved to the −X side by the substrate stage PST, and the alignment optical systems 500A and 500B are two substrate alignment marks m3 and m4 on the + X side of the pattern formation region PA1. Is detected via the projection optical systems PLa and PLg. At this time, the mask M is also moved by the mask stage MST, and the mask alignment marks corresponding to the substrate alignment marks m3 and m4 of the photosensitive substrate P are detected together with the substrate alignment marks m3 and m4. Next, as shown in FIG. 22C, the photosensitive substrate P is moved to the −X side by the substrate stage PST, and the alignment optical systems 500A and 500B are moved to the substrate alignment mark m1 in the second pattern formation region PA2 of the photosensitive substrate P. , M2 and the corresponding mask alignment mark are detected. Next, as shown in FIG. 22 (d), the photosensitive substrate P moves to the -X side, and the alignment optical systems 500A and 500B cause the substrate alignment marks m3 and m4 in the pattern formation region PA2 and the corresponding mask alignment marks. Is detected.
Next, as shown in FIG. 23A, the photosensitive substrate P is stepped to the −Y side by the substrate stage PST, and the alignment optical systems 500A and 500B are moved to the substrate alignment marks m3 and m4 in the third pattern formation region PA3. And the mask alignment mark corresponding to this is detected. Next, as shown in FIG. 23B, the photosensitive substrate P moves to the + X side, and the alignment optical systems 500A and 500B move the substrate alignment marks m1 and m2 in the pattern formation region PA3 and the corresponding mask alignment marks. To detect. Next, as shown in FIG. 23C, the photosensitive substrate P moves to the + X side, and the alignment optical systems 500A and 500B cause the substrate alignment marks m3 and m4 in the fourth pattern formation region PA4 and the corresponding masks. Detect alignment marks. Next, as shown in FIG. 23 (d), the photosensitive substrate P moves to the + X side, and the alignment optical systems 500A and 500B move the substrate alignment marks m1 and m2 in the pattern formation region PA4 and the corresponding mask alignment marks. To detect.
[0006]
As described above, while the step movement between the mask M and the photosensitive substrate P is repeated, the two alignment optical systems 500A and 500B have the positional information of the respective substrate alignment marks m1 to m4 in the pattern formation regions PA1 to PA4, and The position information of the mask alignment mark is detected. Then, in the exposure apparatus EXJ, based on the detection results of the alignment optical systems 500A and 500B, the positional error between the mask M and the photosensitive substrate P for each pattern formation region, and image characteristics such as shift, rotation, and scaling are obtained. A correction value is calculated from the obtained error information, and exposure processing is performed based on the correction value. When performing the exposure process, first, as shown in FIG. 24A, an exposure process is performed on the pattern formation region PA4 that has been finally subjected to the alignment process. That is, the mask stage MST (not shown in FIG. 24) supporting the photosensitive substrate P and the mask stage MST (not shown in FIG. 24) supporting the mask M are moved synchronously in the −X direction while illuminating the mask M with exposure light. An exposure process is performed on the pattern formation area PA4 of the substrate P. When the exposure process for the pattern formation area PA4 is completed, the positions of the mask M and the photosensitive substrate P are set in order to perform the scanning exposure process for the pattern formation area PA3 as shown in FIG. That is, the photosensitive substrate P moves in the −X direction, and the mask M (not shown in FIG. 24) moves greatly in the + X direction to return to the initial position. Then, a scanning exposure process is performed on the pattern formation area PA3. When the exposure process for the pattern formation region PA3 is completed, as shown in FIG. 24C, the positions of the mask M and the photosensitive substrate P are set in order to perform the scanning exposure process for the pattern formation region PA1. That is, the photosensitive substrate P moves greatly in the + X direction and also moves in the + Y direction by the substrate stage PST, and the mask M moves greatly to the + X side to return to the initial position. Then, a scanning exposure process is performed on the pattern formation area PA1. When the exposure process for the pattern formation area PA1 is completed, as shown in FIG. 24D, the positions of the mask M and the photosensitive substrate P are set in order to perform the scanning exposure process for the pattern formation area PA2. That is, the photosensitive substrate P moves in the −X direction, and the mask M moves largely in the + X direction to return to the initial position. Then, a scanning exposure process is performed on the pattern formation area PA2. Thus, the exposure process for each of the pattern formation areas PA1 to PA4 is completed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional exposure apparatus and exposure method have the following problems.
In the conventional method described above, in order to expose the four pattern formation regions (devices) PA1 to PA4, it is necessary to perform the alignment mark detection operation eight times while moving the mask M and the photosensitive substrate P step by step. The alignment process took a long time. If more devices are manufactured from a single photosensitive substrate P, the alignment processing time becomes longer. When the alignment processing time becomes long, the productivity of the entire exposure apparatus decreases.
On the other hand, in order to shorten the alignment processing time, it is conceivable to reduce the number of alignment marks to be detected, and the alignment processing is performed by reducing the number of alignment marks detected in one pattern formation region from the above four to two, for example. However, if the number of alignment marks to be detected is reduced, image characteristics such as scaling, rotation, or orthogonality are not accurately detected, leading to a decrease in alignment accuracy. When the alignment accuracy decreases, the pattern accuracy of the device to be manufactured decreases.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an exposure method, an exposure apparatus, and a device manufacturing method that reduce the alignment processing time while maintaining accuracy and improve productivity. To do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the exposure method of the present invention comprises a mask (M) and a substrate (P).Firstdirection(X-axis direction)In the exposure method of exposing the pattern of the mask (M) to the substrate (P) while moving in synchronization withIn the second direction (Y-axis direction) intersecting the first directionArranged multiple alignment systems (AL1 to AL6)Of different exposure areas (PA1 to PA3) on the substrateMultiple alignment marks (m1 to m6)ofdetectionThe,The position of the substrate in the third direction (Z-axis direction) orthogonal to the first and second directions is detected by the detection system (60) different from the plurality of alignment systems while moving the substrate in the first direction a plurality of times. In parallel with the movement of the substrate in the first direction, the alignment system and the detection systemBased on detection resultsBy synchronous movement for each exposure area on the substratemaskThis is an exposure method for exposing the pattern.
  The exposure apparatus of the present invention includes a mask (M) and a substrate (P).Firstdirection(X-axis direction)In the exposure apparatus for exposing the pattern of the mask (M) to the substrate (P) while moving in synchronization withArranged in the second direction (Y-axis direction) intersecting the first direction to detect alignment marks on the substrateMultiple alignment systems (AL1 to AL6)And a detection system (60) for detecting the position of the substrate in a third direction (Z-axis direction) orthogonal to the first and second directions, and different exposure regions (PA1 to PA3) on the substrate by a plurality of alignment systems. Control for detecting a plurality of alignment marks (m1 to m6) a plurality of times by moving the substrate in the first direction and performing the position detection of the substrate by the detection system in parallel with the movement of the substrate in the first direction. An exposure apparatus (EX) that exposes a mask pattern by synchronous movement for each exposure region on the substrate based on the detection results of the alignment system and the detection system.
[0010]
  According to the present invention,Detection of a plurality of alignment marks in different exposure areas on the substrate by the plurality of alignment systems is performed a plurality of times by moving the substrate in the first direction, and position detection in the third direction of the substrate by the detection system is performed in the first direction. In parallel with the movement of the substrate to. For this reason, the detection time of the alignment mark can be shortened as compared with the prior art without reducing the number of alignment marks to be detected, and the position of the substrate in the third direction can be detected in parallel with the alignment mark detection operation. Therefore, the time required for the preparatory operation before the exposure of the substrate can be shortened, and the throughput of the exposure process can be improved.
[0011]
The device manufacturing method of the present invention includes a step (204) of exposing a device pattern drawn on a mask (M) to a substrate (P) using the exposure method described above or the exposure apparatus (EX) described above; And a step (204) of developing the exposed substrate (P).
[0012]
  According to the present invention,Because throughput of exposure processing improves, Productivity in device manufacturing can be improved.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The exposure apparatus of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of the exposure apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a schematic block diagram.
1 and 2, the exposure apparatus EX exposes a mask stage MST for supporting a mask M on which a pattern is formed, a substrate stage PST for supporting a photosensitive substrate P, and a mask M supported by the mask stage MST as exposure light. An illumination optical system IL that illuminates with EL, a projection optical system PL that projects an image of the pattern of the mask M illuminated with exposure light EL onto the photosensitive substrate P supported by the substrate stage PST, and a photosensitive substrate P are provided. And an alignment system AL for detecting the alignment mark. The mask M supported by the mask stage MST and the photosensitive substrate P supported by the substrate stage PST are arranged in a conjugate positional relationship via the projection optical system PL. The illumination optical system IL includes a plurality of illumination system modules IM (IMa to IMg) in the present embodiment. The projection optical system PL also has a plurality of projection optical systems PLa to PLg in the present embodiment, corresponding to the number of illumination system modules IM. Each of the projection optical systems PLa to PLg is arranged corresponding to each of the illumination system modules IMa to IMg. The photosensitive substrate P is obtained by applying a photosensitive agent (photoresist) to a glass plate (glass substrate).
[0014]
Here, the exposure apparatus EX according to the present embodiment is a scanning exposure apparatus that performs scanning exposure by synchronously moving the mask M and the photosensitive substrate P with respect to the exposure light EL. In the following description, the projection optical system PL is used. The Z axis direction is the Z axis direction, the mask M and the photosensitive substrate P are synchronously moved in the X axis direction (first direction, scanning direction), the Z axis direction, and the X axis direction (scanning). The direction orthogonal to the (direction) is defined as the Y-axis direction (second direction, non-scanning direction). The directions around the X axis, the Y axis, and the Z axis are the θX direction, the θY direction, and the θZ direction.
[0015]
As shown in FIG. 2, the illumination optical system IL includes a light source 1 composed of an ultrahigh pressure mercury lamp or the like, an elliptical mirror 1a that condenses a light beam emitted from the light source 1, and a light beam collected by the elliptical mirror 1a. Of these, the dichroic mirror 2 that reflects a light beam having a wavelength necessary for exposure and transmits a light beam having another wavelength, and a light beam reflected by the dichroic mirror 2 further has a wavelength necessary for exposure (usually g, h, i Wavelength selection filter 3 that passes only at least one band of lines), and a plurality of light beams from the wavelength selection filter 3, in this embodiment, are branched into seven, and each illumination system module via the reflection mirror 5 And a light guide 4 incident on IMa to IMg.
[0016]
There are a plurality of illumination system modules IM, seven in this embodiment, IMa to IMg (however, only those corresponding to the illumination system module IMg are shown in FIG. 2 for convenience), and the illumination optical systems IMa to IMg. Are arranged with a certain interval in the X-axis direction and the Y-axis direction. The exposure light EL emitted from each of the plurality of illumination system modules IMa to IMg illuminates different small areas (illumination areas of the illumination optical system) on the mask M, respectively.
[0017]
Each of the illumination system modules IMa to IMg includes an illumination shutter 6, a relay lens 7, a fly-eye lens 8 as an optical integrator, and a condenser lens 9. The illumination shutter 6 is disposed on the downstream side of the light path of the light guide 4 so as to be able to advance and retreat with respect to the optical path. The illumination shutter 6 blocks the light beam from the optical path when the optical path is blocked, and releases the light block from the light beam when the optical path is released. The illumination shutter 6 is connected to a shutter drive unit 6a that moves the illumination shutter 6 forward and backward with respect to the optical path of the light beam. The shutter driving unit 6a is controlled by the control device CONT.
[0018]
Moreover, the light quantity adjustment mechanism 10 is provided in each of the illumination system modules IMa to IMg. The light quantity adjusting mechanism 10 adjusts the exposure amount of each optical path by setting the illuminance of the light beam for each optical path. The half mirror 11, the detector 12, the filter 13, and the filter driving unit 14 are adjusted. I have. The half mirror 11 is disposed in the optical path between the filter 13 and the relay lens 7, and part of the light beam that has passed through the filter 13 is incident on the detector 12. Each detector 12 always independently detects the illuminance of the incident light beam, and outputs the detected illuminance signal to the control device CONT.
[0019]
As shown in FIG. 3, the filter 13 is a glass interdigital pattern formed on a glass plate 13 a so that the transmittance gradually changes linearly in a certain range along the X-axis direction. It is formed and disposed between the illumination shutter 6 and the half mirror 11 in each optical path.
[0020]
The half mirror 11, the detector 12, and the filter 13 are disposed for each of a plurality of optical paths. The filter drive unit 14 moves the filter 13 in the X-axis direction based on an instruction from the control device CONT. Then, the amount of light for each optical path is adjusted by moving the filter 13 by the filter driving unit 14.
[0021]
The light beam that has passed through the light amount adjusting mechanism 10 reaches the fly-eye lens 8 through the relay lens 7. The fly-eye lens 8 forms a secondary light source on the exit surface side, and can irradiate the illumination area of the mask M with uniform illuminance via the condenser lens 9. The exposure light EL that has passed through the condenser lens 9 passes through a catadioptric optical system 15 including a right-angle prism 16, a lens system 17, and a concave mirror 18 in the illumination system module, and then passes through a mask M to a predetermined value. Illuminate in the lighting area. The mask M is illuminated in different illumination areas by the exposure light EL transmitted through the illumination system modules IMa to IMg.
[0022]
The mask stage MST that supports the mask M has a long stroke in the X-axis direction and a stroke of a predetermined distance in the Y-axis direction orthogonal to the scanning direction so as to perform one-dimensional scanning exposure. As shown in FIG. 2, the mask stage MST includes a mask stage driving unit MSTD that moves the mask stage MST in the X-axis direction and the Y-axis direction. The mask stage driving unit MSTD is controlled by the control device CONT.
[0023]
As shown in FIG. 1, movable mirrors 32a and 32b are respectively provided in the orthogonal directions on the end edges in the X-axis direction and the Y-axis direction on the mask stage MST. A plurality of, in the present embodiment, two laser interferometers Mx1 and Mx2 are arranged opposite to the movable mirror 32a. Further, a laser interferometer My1 is arranged to face the movable mirror 32b. Each of the laser interferometers Mx1 and Mx2 irradiates the movable mirror 32a with laser light and detects the distance from the movable mirror 32a. The detection results of the laser interferometers Mx1 and Mx2 are output to the control device CONT, and the control device CONT rotates the position of the mask stage MST in the X axis direction and the rotation around the Z axis based on the detection results of the laser interferometers Mx1 and Mx2. Find the amount. The laser interferometer My1 irradiates the moving mirror 32b with laser light and detects the distance from the moving mirror 32b. The detection result of the laser interferometer My1 is output to the control device CONT, and the control device CONT obtains the position of the mask stage MST in the Y-axis direction based on the detection result of the laser interferometer My1. Then, the control device CONT monitors the position (posture) of the mask stage MST from the outputs of the laser interferometers Mx1, Mx2, and My1, and controls the mask stage drive unit MSTD to thereby move the mask stage MST to a desired position (posture). ).
[0024]
The exposure light EL that has passed through the mask M is incident on each of the projection optical systems PLa to PLg. The projection optical systems PLa to PLg form a pattern image existing in the illumination area of the mask M on the photosensitive substrate P, and project and expose the pattern image on a specific area (projection area) of the photosensitive substrate P. It is provided corresponding to the system modules IMa to IMg.
[0025]
As shown in FIG. 1, among the plurality of projection optical systems PLa to PLg, the projection optical systems PLa, PLc, PLe, and PLg and the projection optical systems PLb, PLd, and PLf are arranged in a staggered pattern in two rows. That is, the projection optical systems PLa to PLg arranged in a staggered manner are arranged by displacing adjacent projection optical systems (for example, projection optical systems PLa and PLb, PLb and PLc) by a predetermined amount in the Y-axis direction. Yes. Each of these projection optical systems PLa to PLg transmits a plurality of exposure lights EL emitted from the illumination system modules IMa to IMg and transmitted through the mask M, and a pattern image of the mask M on the photosensitive substrate P placed on the substrate stage PST. Project. That is, the exposure light EL transmitted through each of the projection optical systems PLa to PLg forms a pattern image corresponding to the illumination area of the mask M on a different projection area on the photosensitive substrate P with predetermined imaging characteristics.
[0026]
As shown in FIG. 2, each of the projection optical systems PLa to PLg includes an image shift mechanism 19, two sets of catadioptric optical systems 21 and 22, a field stop 20, and a magnification adjustment mechanism 23. . For example, the image shift mechanism 19 shifts the pattern image of the mask M in the Y-axis direction or the X-axis direction by rotating two parallel flat plate glasses around the X-axis or the Y-axis, respectively. The exposure light EL that has passed through the mask M passes through the image shift mechanism 19 and then enters the first set of catadioptric optical system 21.
[0027]
The catadioptric optical system 21 forms an intermediate image of the pattern of the mask M, and includes a right-angle prism 24, a lens system 25, and a concave mirror 26. The right-angle prism 24 is rotatable around the Z axis, and the pattern image of the mask M can be rotated.
[0028]
A field stop 20 is disposed at the intermediate image position. The field stop 20 sets a projection area on the photosensitive substrate P, and is disposed at a position substantially conjugate with the mask M and the photosensitive substrate P in the projection optical system PL. The light beam that has passed through the field stop 20 enters the second set of catadioptric optical system 22. As with the catadioptric optical system 21, the catadioptric optical system 22 includes a right-angle prism 27, a lens system 28, and a concave mirror 29. The right-angle prism 27 is also rotatable around the Z axis, and the pattern image of the mask M can be rotated.
[0029]
The exposure light EL emitted from the catadioptric optical system 22 passes through the magnification adjusting mechanism 23 and forms a pattern image of the mask M on the photosensitive substrate P at an equal magnification. The magnification adjustment mechanism 23 is composed of, for example, three lenses, a plano-convex lens, a biconvex lens, and a plano-convex lens. The biconvex lens positioned between the plano-convex lens and the plano-concave lens is moved in the Z direction to change the relative position. As a result, the magnification of the pattern image of the mask M is changed.
[0030]
The substrate stage PST that supports the photosensitive substrate P has a substrate holder, and holds the photosensitive substrate P via the substrate holder. Similar to mask stage MST, substrate stage PST has a long stroke in the X-axis direction for performing one-dimensional scanning exposure and a long stroke for stepping in the Y-axis direction orthogonal to the scanning direction. As shown in FIG. 2, a substrate stage drive unit PSTD that moves the substrate stage PST in the X-axis direction and the Y-axis direction is provided. The substrate stage drive unit PSTD is controlled by the control device CONT. Further, the substrate stage PST can also be moved in the Z-axis direction and the θX, θY, and θZ directions.
[0031]
As shown in FIG. 1, movable mirrors 34a and 34b are respectively installed in the X-axis direction and Y-axis direction on the substrate stage PST in directions orthogonal to each other. A plurality of, in this embodiment, two laser interferometers Px1 and Px2 are arranged to face each other on the movable mirror 34a extending in the Y-axis direction. In addition, a plurality of, in this embodiment, three laser interferometers Py1, Py2, and Py3 are arranged to face each other on the movable mirror 34b extending in the X-axis direction. Here, each of the plurality of laser interferometers Py <b> 1 to Py <b> 3 is provided side by side at equal intervals along the X-axis direction. Each of the laser interferometers Px1 and Px2 irradiates the moving mirror 34a with laser light and detects the distance from the moving mirror 34a. The detection results of the laser interferometers Px1 and Px2 are output to the control device CONT, and the control device CONT rotates the position of the substrate stage PST in the X-axis direction and around the Z-axis based on the detection results of the laser interferometers Px1 and Px2. Find the amount. The laser interferometers Py1 to Py3 irradiate the moving mirror 34b with laser light and detect the distance from the moving mirror 34b. The detection results of the laser interferometers Py1 to Py3 are output to the control device CONT, and the control device CONT obtains the position of the substrate stage PST in the Y-axis direction based on the detection results of the laser interferometers Py1 to Py3. Then, the control device CONT monitors the position (posture) of the substrate stage PST from the outputs of the laser interferometers Px1, Px2, and Py1 to Py3, and controls the substrate stage driving unit PSTD to place the substrate stage PST at a desired position. Set to (Posture).
[0032]
The mask stage driving unit MSTD and the substrate stage driving unit PSTD are independently controlled by the control unit CONT. The mask stage MST and the substrate stage PST are driven by the mask stage driving unit MSTD and the substrate stage driving unit PSTD, respectively. And each can be moved independently. Then, the control unit CONT controls the drive units PSTD and MSTD while monitoring the positions of the mask stage MST and the substrate stage PST, so that the mask M and the photosensitive substrate P can be arbitrarily set with respect to the projection optical system PL. Are moved synchronously in the X-axis direction at a scanning speed (synchronous movement speed).
[0033]
Each of the projection areas 50a to 50g of the projection optical systems PLa to PLg on the photosensitive substrate P is set to a predetermined shape, in this embodiment, a trapezoidal shape. As shown in FIG. 1, the projection areas 50a, 50c, 50e, and 50g and the projection areas 50b, 50d, and 50f are arranged to face each other in the X-axis direction. Further, the projection areas 50a to 50g are arranged in parallel so that ends (boundary parts, joint parts) of adjacent projection areas overlap in the Y-axis direction. In addition, by arranging the boundary portions of the projection areas 50a to 50g in parallel so as to overlap in the Y-axis direction, the total width of the projection areas in the X-axis direction is set to be substantially equal. By doing so, the exposure amount when scanning exposure is performed in the X-axis direction is made equal. As described above, by providing the overlapping region (joint portion) where the projection regions 50a to 50g by the projection optical systems PLa to PLg overlap each other, the change in optical aberration and the change in illuminance at the joint portion can be smoothed.
[0034]
Next, the alignment system AL will be described.
The alignment system AL detects an alignment mark (substrate alignment mark) provided on the photosensitive substrate P. As shown in FIGS. 1 and 2, the projection optical systems PLa arranged in two rows, Between PLc, PLe, and PLg and projection optical systems PLb, PLd, and PLf, it is provided so as to face the photosensitive substrate P. A plurality of alignment systems AL are arranged in the Y-axis direction (second direction), and detect a plurality of substrate alignment marks provided on the photosensitive substrate P. Further, between the projection optical systems PLa, PLc, PLe, and PLg arranged in two rows and the projection optical systems PLb, PLd, and PLf, the photosensitive substrate P is opposed and the Z-axis direction of the photosensitive substrate P is set. A substrate-side autofocus detection system (AF detection system) 60 that detects the position of the mask M and a mask-side autofocus detection system 70 that faces the mask M and detects the position of the mask M in the Z-axis direction are provided. . A plurality of substrate side AF detection systems 60 and mask side AF detection systems 70 are also arranged side by side in the Y-axis direction. Here, the plurality of alignment systems AL, the substrate side AF detection system 60, and the mask side AF detection system 70 are supported by the housing H as a unit as shown in FIG. In the following description, the AF detection systems 60 and 70 and the alignment system AL supported by the housing H are appropriately referred to as “alignment units”.
[0035]
FIG. 4 is a perspective view of the alignment unit U. FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the positional relationship between the alignment system AL, the substrate side AF detection system 60, and the mask side AF detection system 70 in the alignment unit U, and the mask M and the photosensitive substrate P. Here, FIG. 5A is a diagram showing a positional relationship between the mask M and the mask side AF detection system 70, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line AA of the alignment unit U in FIG. FIG. 5C is a plan view of the substrate stage PST that supports the photosensitive substrate P as viewed from the upper side (+ Z side). And the mask side AF detection system 70 shown to Fig.5 (a) is corresponded in the BB cross-sectional arrow view of FIG.
As shown in FIGS. 4 and 5B, a plurality of alignment systems AL (AL1 to AL6), six in the present embodiment, are arranged in the Y-axis direction, which is the non-scanning direction. The alignment systems AL1 to AL6 are provided between the projection optical systems PLa, PLc, PLe, and PLg arranged in two rows and the projection optical systems PLb, PLd, and PLf, and projection regions 50a of the projection optical systems PLa to PLg. It arrange | positions along the arrangement direction of -50g.
[0036]
As shown in FIG. 5B, among the plurality of alignment systems AL1 to AL6 arranged in the Y-axis direction, the alignment systems AL2 to AL5 at the center in the Y-axis direction are provided inside the projection optical system PL (PLa to PLg). The alignment systems AL1 and AL6 on both sides in the Y-axis direction are provided outside the projection optical system PL. Here, as shown in FIGS. 5B and 5C, among the plurality of alignment systems AL1 to AL6, the distance between the outer two alignment systems AL1 and AL6 is the length of the photosensitive substrate P in the Y-axis direction. It is set almost equal. Further, as shown in FIGS. 5A and 5B, the distance between the outer two alignment systems AL1 and AL6 is longer than the length of the mask M in the Y-axis direction (the length of the mask M in the Y-axis direction). Is set).
[0037]
On the other hand, as shown in FIG. 5C, the photosensitive substrate P is provided with a plurality of alignment marks (substrate alignment marks) m1 to m6 used for alignment processing. In the present embodiment, six alignment marks m1 to m6 arranged in the Y-axis direction are formed on the photosensitive substrate P at six positions in the X-axis direction, so that a total of 36 alignment marks are formed. Has been. In the drawing, the alignment mark is shown as “●”, but it may be a cross mark “+” or a box mark “□”.
[0038]
In the present embodiment, alignment systems AL1 to AL6 are provided corresponding to six alignment marks m1 to m6 arranged in the Y-axis direction on the photosensitive substrate P. Each of these six alignment systems AL1 to AL6 and each of the alignment marks m1 to m6 are set to face each other, and the alignment systems AL1 to AL6 face each of the alignment marks m1 to m6. Each of the marks m1 to m6 can be detected simultaneously. That is, in the present embodiment, the arrangement (interval) of the alignment systems AL1 to AL6 is set based on the arrangement (interval) of the alignment marks m1 to m6 formed on the photosensitive substrate P.
[0039]
As shown in FIGS. 4 and 5B, a plurality of substrate side AF detection systems 60 (60a to 60g) are provided on both sides in the X-axis direction of the alignment systems AL1 to AL6. In the present embodiment, seven substrate side AF detection systems 60a to 60g are provided. Substrate side AF detection systems 60a to 60g are provided at positions facing the photosensitive substrate P supported by the substrate stage PST, and detect positions in the direction orthogonal to the exposure surface of the photosensitive substrate P, that is, the Z-axis direction, respectively. To do. Among the plurality of substrate side AF detection systems 60a to 60g, the AF detection systems 60a, 60b, 60d, 60f, and 60g are arranged side by side in the Y axis direction, and the AF detection systems 60c and 60e are arranged in the Y axis direction. Is arranged in. The two rows of AF detection systems 60a, 60b, 60d, 60f, and 60g and the AF detection systems 60c and 60e are arranged so as to sandwich the alignment system AL (AL1 to AL6).
[0040]
Among the plurality of substrate side AF detection systems 60a to 60g, the substrate side AF detection systems 60b to 60f at the center in the Y-axis direction are provided inside the projection optical system PL (PLa to PLg), and the substrate side AFs on both sides in the Y-axis direction. The detection systems 60a and 60g are provided outside the projection optical system PL (PLa to PLg). Here, each of the outer substrate side AF detection systems 60a and 60g is provided adjacent to each of the two outer alignment systems AL1 and AL6 among the plurality of alignment systems AL1 to AL6. The distance between the two outer substrate side AF detection systems 60a and 60g is also set to be approximately equal to the length of the photosensitive substrate P in the Y-axis direction. Further, the substrate side AF detection systems 60b to 60f provided inside the projection optical system PL are arranged in a staggered manner in two rows, and are provided at substantially equal intervals in the Y-axis direction.
[0041]
The detection results of the substrate side AF detection systems 60a to 60g are output to the control device CONT, and the control device CONT determines the position of the photosensitive substrate P in the Z-axis direction based on the detection results of the substrate side AF detection systems 60a to 60g. Ask. Furthermore, since the substrate side AF detection systems 60a to 60g are two-dimensionally arranged in each of the X axis direction and the Y axis direction, the control device CONT is based on the detection results of the plurality of substrate side AF detection systems 60a to 60g. Thus, the attitude of the photosensitive substrate P in the directions around the X axis and the Y axis can be obtained. The control device CONT drives the substrate stage drive unit PSTD based on the obtained position in the Z-axis direction and the posture in the directions around the X-axis and Y-axis, adjusts the position of the photosensitive substrate P in the Z-axis direction, and X Adjustment of the posture in the direction around the axis and the Y axis, that is, leveling adjustment is performed.
[0042]
As shown in FIGS. 4 and 5A, the alignment unit U is provided with a plurality of mask side AF detection systems 70 (70a to 70d). In the present embodiment, four mask side AF detection systems 70a to 70d are provided. The mask side AF detection systems 70a to 70d are provided at positions facing the mask M supported by the mask stage MST, and detect positions in the direction perpendicular to the pattern formation surface of the mask M, that is, the Z axis direction, respectively. . Each of the plurality of mask side AF detection systems 70a to 70d is arranged side by side at equal intervals in the Y-axis direction. Here, as shown in FIG. 5A, the mask side AF detection systems 70a to 70d are provided inside the projection optical system PL (PLa to PLg), and the distance between the two outer mask side AF detection systems 70a and 70d. Is set approximately equal to the length of the mask M in the Y-axis direction.
[0043]
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the alignment system AL1. The other alignment systems AL2 to AL6 have the same configuration as the alignment system AL1.
As shown in FIG. 6, the alignment system AL1 includes an alignment light source 81 that is a halogen lamp that emits alignment detection light, and a light guide 82 that is an optical fiber that guides the detection light emitted from the light source 81 to the relay lens 83. The detection light that is provided between the half mirror 84 provided on the downstream side of the optical path of the relay lens 83 and the half mirror 84 and the photosensitive substrate P (alignment marks m1 to m6) that is the detection target and passes through the half mirror 84. Is applied to the photosensitive substrate P, the deflecting mirror 86 through which the reflected light generated on the photosensitive substrate P (alignment mark) by the irradiation of the detection light is guided through the half mirror 84, and the reflection from the deflecting mirror 86. A beam splitter (branching device) 87 for branching light and two light beams branched by the beam splitter 87 A low magnification the alignment light receiving system 88 in which one of the light beam out is incident, and the other light beam and a high magnification the alignment light receiving system 89 which enters. The low-magnification alignment light receiving system 88 includes a low-magnification lens system 88A and a low-magnification imaging device (CCD) 88B, and can measure a wide area on the photosensitive substrate P with a predetermined accuracy. The high-magnification alignment light receiving system 89 includes a high-magnification lens system 89A and a high-magnification imaging device (CCD) 89B, and can measure a narrow region of the photosensitive substrate P with high accuracy. The low magnification alignment light receiving system 88A and the high magnification alignment light receiving system 88B are arranged coaxially. The light (reflected light) generated by irradiating the photosensitive substrate P (substrate alignment mark) with the alignment detection light is received by the low-magnification alignment light-receiving system 88 and the high-magnification alignment light-receiving system 89, respectively.
[0044]
The low-magnification alignment light receiving system 88 detects the position information of the alignment mark m1 (m2 to m6) with rough accuracy based on optical information from a wide area of the photosensitive substrate P irradiated with the alignment detection light. Process. On the other hand, the high-magnification alignment light receiving system 89 is a fine that detects the position information of the alignment mark m1 (m2 to m6) with high accuracy based on the light information from the narrow region of the photosensitive substrate P irradiated by the alignment detection light. Perform alignment processing. Each of the low-magnification alignment light-receiving system 88 and the high-magnification alignment light-receiving system 89 outputs a light-receiving signal to the control device CONT, and the control device CONT performs image processing based on the light-receiving signals from the alignment light-receiving systems 88 and 89, and the mark position Ask for information. Here, the control device CONT refers to the search alignment processing result by the low magnification alignment light receiving system 88 and performs the fine alignment processing by the high magnification alignment light receiving system 89.
[0045]
When the mark position information is obtained by the alignment system AL, the mark position is obtained from the edge information of the mark by image processing. A pattern matching method may be used as a method for obtaining the mark position. That is, the control device CONT is connected to a storage device (not shown) that stores the template image, and obtains the coordinates of the pattern (position in the moving coordinate system of the stage) that matches the template by pattern matching. The control unit CONT uses this coordinate value to determine the amount of deviation that has occurred during splice exposure or overlay exposure, and gives the correction parameter to the substrate stage drive unit PSTD during the next and subsequent exposures, thereby aligning accuracy. To increase.
[0046]
In the alignment system AL1 (AL2 to AL6), the light source 81, the light guide 82, and the relay lens system 83 constitute a light transmission system of the alignment system, and include a beam splitter 87, a low magnification alignment light receiving system 88, and a high magnification. The alignment light receiving system 89 constitutes a light receiving system of the alignment system. The light source 81 may be configured to be provided in each of the plurality of alignment systems AL1 to AL6. The light emitted from one light source 81 is branched by a plurality of ride guides (optical fibers) 82, and the plurality of branched lights. May be supplied to each of alignment systems AL1 to AL6. The alignment detection light is preferably non-photosensitive to the resist on the photosensitive substrate P, and cuts light of a specific wavelength from light (white light) emitted from a light source 81 formed of a halogen lamp. The filter may be provided on the optical path between the light source 81 and the photosensitive substrate P.
[0047]
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing the substrate side AF detection system 60a. The other substrate side AF detection systems 60b to 60g and the mask side AF detection systems 70a to 70d have the same configuration as the AF detection system 60a.
As shown in FIG. 7, the AF detection system 60a includes an AF light source 61 composed of an LED that emits AF detection light, a light transmission lens system 62 into which the detection light emitted from the light source 61 is incident, and a light transmission lens. On the photosensitive substrate P (or mask M) based on the detection light irradiated through the mirror 63 and the detection light irradiated through the mirror 63, the light passing through the system 62 is guided to the photosensitive substrate P (or mask M) to be detected from the tilt direction. A mirror 64 that guides the generated reflected light to the light receiving lens system 65 and an image sensor (CCD) 66 that receives the light that has passed through the light receiving lens system 65 are provided. The light transmission lens system 62 irradiates the photosensitive substrate P after shaping the detection light into a slit shape, for example. Here, as shown in FIG. 7, when the position of the photosensitive substrate P to be detected in the Z-axis direction is displaced by ΔZ, the slit-shaped detection light emitted from the tilt direction is coupled in the X-axis direction of the image sensor 66. The image position is displaced by ΔX. The imaging signal of the imaging device 66 is output to the control device CONT, and the control device CONT obtains the displacement amount ΔZ of the photosensitive substrate P in the Z-axis direction based on the displacement amount ΔX of the imaging position with respect to the reference position. Here, when the magnification from the entrance surface to the exit surface of the light receiving lens system 65 is set to N times (for example, 10 times), the image sensor 66 is N times (10 times the displacement ΔZ of the photosensitive substrate P). (Times) sensitivity.
[0048]
In the AF detection system 60a (60b to 60g, 70a to 70d), the light source 61, the light transmission lens system 62, and the mirror 63 constitute a light transmission system of the AF detection system, and the mirror 64, the light receiving lens system 65, The image sensor 66 constitutes a light receiving system of the AF detection system. The light source 61 may be provided in each of the plurality of AF detection systems 60a to 60g (70a to 70d), or the light emitted from one light source 61 is branched by a plurality of ride guides (optical fibers). A configuration may be adopted in which a plurality of branched lights are supplied to each of a plurality of AF detection systems. In addition, it is desirable that the AF detection light is also non-photosensitive to the resist on the photosensitive substrate P, and a filter that cuts light having a specific wavelength out of the light emitted from the light source 61 is used as the light source 61 and the photosensitive substrate. It is good also as a structure provided on the optical path between P.
[0049]
By the way, the alignment system AL in this embodiment is an off-axis system, and when performing the alignment process, a baseline amount that is a relative position between the mask M and the substrate alignment system AL is measured. Hereinafter, the baseline measurement method will be described.
As shown in FIGS. 1, 2 and 5, the mask M is provided with a baseline measurement mark (mask side AIS mark) 90, and the substrate stage PST has a baseline measurement mark (substrate side). A reference member 92 having an AIS mark 91 is provided. The formation position (height) of the substrate side AIS mark 91 in the Z-axis direction is set so as to substantially coincide with the surface (exposure surface) of the photosensitive substrate P. The mask side AIS mark 90 is provided in a predetermined positional relationship with respect to a specific position (for example, the center position) of the mask M. The mask side AIS mark 90 and the substrate side AIS mark 91 correspond to each other, and a plurality of mask side AIS marks 91 are provided side by side in the Y-axis direction. As shown in FIG. 2, an AIS light receiving system 94 capable of receiving light that has passed through the reference member 92 is embedded in the substrate stage PST below the reference member 92. The AIS light receiving system 94 includes a lens system 95 and an image pickup device (CCD) 96 that receives light via the lens system 95.
[0050]
Next, a baseline measurement procedure will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 8A, the substrate side AF detection system 60 detects the distance from the reference member 92 having the substrate side AIS mark 91 provided on the substrate stage PST, and the mask side AF detection system 70 The distance from the mask M having the mask side AIS mark 90 is detected. The control device CONT obtains the distance between the mask M and the reference member 92 based on the detection results of the substrate side AF detection system 60 and the mask side AF detection system 70 (step SA1).
At this time, the position of the mask stage MST supporting the mask M is detected by the laser interferometers Mx1, Mx2, and My1, and the position of the substrate stage PST is detected by the laser interferometers Px1, Px2, and Py1. That is, the mask M (mask stage MST) also detects the Y-axis direction coordinates with the laser interferometer My1 and the substrate stage PST with any of the laser interferometers Py1, Py2, Py3.
[0051]
Next, as shown in FIG. 8B, the control unit CONT uses the so-called through-the-lens (TTL) method to connect the AIS mark 90 on the mask M and the AIS mark 91 on the substrate stage PST with the image sensor 96. Then, the relative position between the mask M and the substrate stage PST is obtained based on the detection result (step SA2).
Specifically, the control device CONT moves the mask stage MST and the substrate stage PST so that the image of the mask side AIS mark 90 and the image of the substrate side AIS mark 91 coincide with each other by the imaging device 96, and the illumination optical system IL. Then, the mask side AIS mark 90 of the mask M is illuminated. The illumination light (exposure light) that has passed through the mask M passes through the projection optical system PL and also passes through the substrate side AIS mark 91 and is guided to the image sensor 96. Here, the control device CONT adjusts the position of the substrate stage PST in the Z-axis direction and the image characteristics of the projection optical system PL based on the distance between the mask M and the reference member 92 obtained in step SA1, and the mask side AIS. The respective images of the mark 90 and the substrate side AIS mark 91 are formed by the image pickup device 96 (focused). At this time, the position of the mask stage MST supporting the mask M is detected by the laser interferometers Mx1, Mx2, and My1, and the position of the substrate stage PST is detected by the laser interferometers Px1, Px2, and Py1. Note that, for example, the filter 13 in the illumination optical system IL is driven so that an optimal amount of light (illuminance) can be obtained on the image sensor 96 when the AIS marks 90 and 91 are imaged by the image sensor 96 using exposure light. can do.
[0052]
Next, as shown in FIG. 8C, the control device CONT moves the substrate stage PST, and the substrate stage PST is moved to the center of the measurement region of the alignment system AL (specifically, an index mark provided in the measurement region). The positions of the substrate stage PST at this time are detected by the laser interferometers Px1, Px2, and Py1 (step SA3).
From the stage position detection result obtained by the laser interferometer obtained in step SA2 and step SA3, a baseline amount that is a relative position between the mask M and the alignment system AL is obtained. Then, based on the obtained baseline amount, the control device CONT aligns (aligns) the photosensitive substrate P placed on the substrate stage PST with the mask M by the alignment system AL.
[0053]
The baseline measurement may be performed every time the exposure process is started, or may be performed every predetermined time interval (for example, every 10 hours, every day, etc.) and every predetermined number of lots. In addition, while the images of the AIS marks 90 and 91 are picked up by the image pickup device 96, the right angle prisms 24 and 27 as the image shift mechanism 19, the magnification adjustment mechanism 23, and the rotation adjustment mechanism of the projection optical system PL (PLa to PLg). , And the image characteristics such as shift, scaling, and rotation of each of the projection optical systems PLa to PLg can be adjusted.
[0054]
Next, a method for aligning the mask M and the photosensitive substrate P by the exposure apparatus EX having the alignment system AL described above and a method for exposing the pattern of the mask M to the photosensitive substrate P will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 9, nine pattern formation areas (exposure areas) PA1 to PA9 are set on the photosensitive substrate P, and each of the pattern formation areas PA1 to PA9 is subjected to an exposure process, whereby the device Shall be formed. Here, among the plurality of pattern formation areas PA1 to PA9, three pattern formation areas PA1 to PA3 are set side by side in the Y axis direction (second direction), and the pattern formation areas PA4 to PA6 are 3 in the Y axis direction. Are set side by side, and three pattern formation areas PA7 to PA9 are set side by side in the Y-axis direction. Each of these pattern formation areas PA1 to PA9 is set to have a larger size in the X-axis direction than in the Y-axis direction. Among the plurality of alignment marks m1 to m6 arranged in the Y-axis direction, the alignment marks m1 and m2 are arranged in the pattern formation regions PA3, PA6, and PA9, and the alignment marks m3 and m4 are arranged in the pattern formation regions PA2, PA5, and PA8. The intervals between the alignment marks m1 to m6 are set in advance so that the alignment marks m5 and m6 are arranged in the pattern formation areas PA1, PA4, and PA7. The alignment marks m1 to m6 arranged in the Y-axis direction are arranged at predetermined intervals in the X-axis direction, so that the alignment m1 is aligned at each of the four corners of the pattern formation regions PA3, PA6, and PA9. , M2 are arranged, alignments m3, m4 are arranged at the four corners of the pattern formation regions PA2, PA5, PA8, and alignments m5, m6 are arranged at the four corners of the pattern formation regions PA1, PA4, PA7. .
[0055]
Hereinafter, the alignment processing procedure and the exposure processing procedure will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 10 to 15 and FIGS. 16 and 17.
After the baseline measurement is performed as described with reference to FIG. 8, the control unit CONT moves the substrate stage PST and -X provided on the photosensitive substrate P as shown in FIG. The alignment marks m1 to m6 in the first row from the side are made to face each of the alignment systems AL1 to AL6. As described above, in this embodiment, since the arrangement (interval) of the alignment systems AL1 to AL6 is set based on the arrangement (interval) of the alignment marks m1 to m6 formed on the photosensitive substrate P, the alignment system AL1 to AL6 are alignment marks m1 corresponding to the respective pattern formation areas (exposure areas) PA1 to PA3 arranged in the Y-axis direction in a state of facing the alignment marks m1 to m6 in the first column from the −X side. .About.m6 are detected simultaneously (step SB1).
At this time, two alignment marks m5 and m6 are arranged in the pattern formation area PA1, two alignment marks m3 and m4 are arranged in the pattern formation area PA2, and two alignment marks m5 and m6 are arranged in the pattern formation area PA3. Are arranged, and two alignment systems AL5 and AL6 are arranged for the pattern formation region PA1 and two alignment systems AL3 and AL4 are arranged for the pattern formation region PA2 so as to correspond to these alignment marks. Two alignment systems AL1 and AL2 are arranged for the pattern formation region PA3. That is, a plurality of alignment systems AL1 to AL6 are arranged in correspondence with each of pattern formation regions (exposure regions) PA1 to PA3 (PA4 to PA6, PA7 to PA9) arranged in the Y-axis direction. It has become.
[0056]
Next, as shown in FIG. 10B, the control device CONT moves the substrate stage PST in the −X direction, and the alignment marks m1 to m6 in the second row from the −X side provided on the photosensitive substrate P. Each of the alignment systems AL1 to AL6 is opposed to each other, and each of these alignment marks m1 to m6 is detected simultaneously (step SB2).
[0057]
The control device CONT detects the positions of the first row alignment marks and the second row alignment marks at two locations separated by a predetermined distance in the X-axis direction with respect to each of the pattern formation regions PA1 to PA3. Based on this, correction parameters for correcting image characteristics such as shift, scaling, and rotation for the pattern formation areas PA1 to PA3 are obtained (step SB3).
[0058]
Here, after detecting the alignment mark in the first row, the photosensitive substrate P is scanned with respect to the alignment unit U in order to detect the alignment mark in the second row. Each of the plurality of substrate AF detection systems 60a to 60g arranged in the axial direction detects the height position of the surface of the photosensitive substrate P at predetermined distance intervals in the X-axis direction. That is, the height position of the surface of the photosensitive substrate P is detected at a plurality of grid-like positions. The detection results of each of the substrate AF detection systems 60a to 60g are output to the control device CONT, and the control device CONT outputs each of the pattern formation regions PA1 to PA3 of the photosensitive substrate P based on the detection results of the substrate AF detection systems 60a to 60g. A surface shape is obtained (step SB4).
[0059]
Incidentally, as described above, the substrate AF detection systems 60a and 60g are provided close to the outer two alignment systems AL1 and AL6 among the plurality of alignment systems AL1 to AL6. Therefore, by monitoring the position information of the photosensitive substrate P in the Z-axis direction by the substrate AF detection systems 60a and 60g, the alignment processing (alignment mark detection) by the alignment system is performed, so that the photosensitive substrate P is projected optically during the alignment processing. It is possible to suppress the inconvenience that the alignment process is performed in a state greatly deviated from the image forming plane of the system in the Z-axis direction.
[0060]
In addition, as described with reference to FIG. 6, the alignment systems AL1 to AL6 are provided with a low-magnification alignment light-receiving system 88 for search alignment and a high-magnification alignment light-receiving system 89 for fine alignment. Therefore, for example, when the alignment mark detection using the high magnification alignment light receiving system 89 is impossible, the alignment mark detection can be performed by switching to the low magnification alignment light receiving system 88 and performing the alignment mark detection. As described above, the alignment process can be smoothly performed by performing the alignment mark detection by switching between the low magnification and high magnification alignment light receiving systems. Note that the low-magnification and high-magnification alignment light receiving systems do not have to be provided in all the alignment systems AL1 to AL6, and may be provided in at least the outer two alignment systems AL1 and AL6. Of course, all of the alignment systems AL1 to AL6 may be provided.
[0061]
Next, the control device CONT corrects the image characteristics based on the correction parameter obtained in step SB3, and then performs an exposure process on the pattern formation area PA1 (step SB5).
That is, as shown in FIG. 10C, the control device CONT moves the substrate stage PST so that the projection optical system PL and the + X side end of the pattern formation region PA1 face each other. At the same time, the control device CONT also moves the mask stage MST supporting the mask M (not shown in FIG. 10) to the −X side and aligns the mask M with the photosensitive substrate P. Then, the mask M and the photosensitive substrate P are synchronously moved in the + X direction with respect to the projection optical system PL, and the mask M is illuminated with the exposure light EL, whereby the exposure processing is performed on the pattern formation region PA1. FIG. 10D shows a state after the scanning exposure for the pattern formation area PA1 is completed. Here, based on the surface shape data of the photosensitive substrate P (pattern formation region PA1) obtained in step SB4, the substrate stage PST is set to Z so that the imaging surface of the projection optical system and the surface of the photosensitive substrate P coincide. Scanning exposure is performed while controlling the posture of the photosensitive substrate P by moving in the axial direction, or in the θX and θY directions. Of the plurality of projection optical systems PLa to PLg, a projection optical system that is not used (for example, the projection optical systems PLa and PLg that protrude from the pattern formation area PA1) is shielded by the illumination shutter 6.
[0062]
Next, after correcting the image characteristics based on the correction parameter, the control device CONT performs an exposure process for the pattern formation area PA2 (step SB6).
That is, as shown in FIG. 11A, the control unit CONT moves the substrate stage PST stepwise in the −Y direction so that the projection optical system PL and the −X side end of the pattern formation region PA2 face each other. At this time, the mask stage MST only moves slightly to align the mask M and the photosensitive substrate P, and hardly moves. Then, the mask M and the photosensitive substrate P are synchronously moved in the −X direction with respect to the projection optical system PL, and the mask M is illuminated with the exposure light EL, whereby the exposure processing is performed on the pattern formation region PA2. FIG. 11B shows a state after the scanning exposure for the pattern formation area PA2 is completed. Even during scanning exposure for the pattern formation area PA2, scanning exposure is performed while performing position control and leveling control of the photosensitive substrate P in the Z-axis direction based on the surface shape data of the pattern formation area PA2 obtained in step SB4. .
[0063]
Here, during the scanning exposure process for the pattern formation area PA1, the photosensitive substrate P scans in the + X direction. During the scanning exposure process for the pattern formation area PA2 adjacent to the pattern formation area PA1, the photosensitive substrate P moves in the -X direction. To scan. That is, after detecting an alignment mark at two positions in the X-axis direction corresponding to each of the pattern formation areas PA1 to PA3 arranged in the Y-axis direction, synchronous movement in opposite directions is performed in a plurality of adjacent pattern formation areas PA1 and PA2. In this configuration, the photosensitive substrate P is exposed. By doing so, the throughput of the entire exposure apparatus can be improved. That is, conventionally, after the exposure process for one pattern formation region is completed, in order to perform the exposure process for the next pattern formation region, the mask (mask stage) must be moved greatly in the scanning direction to return to the initial state. However, in this embodiment, it is not necessary to move the mask (mask stage) greatly when performing exposure processing for the next pattern formation region after the exposure processing for one pattern formation region is completed. Since travel time can be reduced, throughput can be improved. In the present embodiment, since the size of the pattern formation region in the non-scanning direction (Y-axis direction) is smaller than the scanning direction (X-axis direction), the pattern forming region in FIG. As shown in FIG. 11A, it is effective to move the photosensitive substrate P stepwise in the Y-axis direction because the moving distance is short.
[0064]
Next, after correcting the image characteristics based on the correction parameter, the control device CONT performs an exposure process on the pattern formation area PA3 (step SB7).
That is, as shown in FIG. 11C, the control device CONT moves the substrate stage PST stepwise in the −Y direction so that the projection optical system PL and the + X side end of the pattern formation region PA3 face each other. Also at this time, the mask stage MST only moves slightly to align the mask M and the photosensitive substrate P, and hardly moves. Then, the mask M and the photosensitive substrate P are synchronously moved in the + X direction with respect to the projection optical system PL, and the mask M is illuminated with the exposure light EL, whereby the exposure process is performed on the pattern formation region PA3. FIG. 11D shows a state after the scanning exposure for the pattern formation area PA3 is completed. Even during scanning exposure for the pattern formation area PA3, scanning exposure is performed while performing position control and leveling control of the photosensitive substrate P in the Z-axis direction based on the surface shape data of the pattern formation area PA2 obtained in step SB4. . Also in this case, the scanning direction in the exposure process for the pattern formation area PA3 is set to be opposite to the scanning direction in the exposure process for the adjacent pattern formation area PA2.
[0065]
As shown in FIGS. 10 and 11, the position detection in the X-axis direction of the substrate stage PST in steps SB1 to SB7 is performed by laser interferometers Px1 and Px2, and the position detection in the Y-axis direction is performed by the laser interferometer Py1. Is done. And the control apparatus CONT switches the laser interferometer to be used from Py1 to Py2 (step SB8).
[0066]
Next, as shown in FIG. 12A, the control device CONT moves the substrate stage PST, and each of the alignment marks m1 to m6 in the third row from the −X side provided on the photosensitive substrate P and the alignment system. Oppose AL1 to AL6. The alignment systems AL1 to AL6 correspond to the respective pattern formation regions (exposure regions) PA4 to PA6 arranged in the Y-axis direction in a state of facing the alignment marks m1 to m6 in the third column from the −X side. The marks m1 to m6 are detected at the same time (step SB9).
At this time, the laser interferometer Py2 is operated, and the difference between the laser interferometers Py1 and Py2 is measured and stored as offset 1. Thereafter, the Y coordinate of the substrate stage PST is obtained from the measurement value of the laser interferometer Py2 and the offset 1.
[0067]
Next, as illustrated in FIG. 12B, the control device CONT moves the substrate stage PST in the −X direction, and aligns alignment marks m <b> 1 to m <b> 6 in the fourth column from the −X side provided on the photosensitive substrate P. Each of the alignment systems AL1 to AL6 is opposed to each other, and each of these alignment marks m1 to m6 is detected simultaneously (step SB10).
[0068]
The control device CONT detects the positions of the alignment marks of the first row and the second row at two locations that are separated by a predetermined distance in the X-axis direction with respect to each of the pattern formation areas PA4 to PA6. Based on this, correction parameters for correcting image characteristics such as shift, scaling, and rotation for the pattern formation areas PA4 to PA6 are obtained (step SB11).
[0069]
Here, after detecting the alignment mark in the third row, the photosensitive substrate P is scanned with respect to the alignment unit U in order to detect the alignment mark in the fourth row. Each of the plurality of substrate AF detection systems 60a to 60g arranged in the direction detects the height position of the surface of the photosensitive substrate P at predetermined distance intervals in the X-axis direction. The detection results of each of the substrate AF detection systems 60a to 60g are output to the control device CONT, and the control device CONT outputs each of the pattern formation regions PA4 to PA6 of the photosensitive substrate P based on the detection results of the substrate AF detection systems 60a to 60g. A surface shape is obtained (step SB12).
[0070]
Next, the control device CONT corrects the image characteristics based on the correction parameter obtained in step SB11, and then performs an exposure process on the pattern formation area PA4 (step SB13).
That is, as shown in FIG. 12C, the control device CONT moves the substrate stage PST so that the projection optical system PL and the + X side end of the pattern formation region PA4 face each other. Then, the mask M and the photosensitive substrate P are moved synchronously in the + X direction with respect to the projection optical system PL, and the mask M is illuminated with the exposure light EL, whereby the exposure processing is performed on the pattern formation region PA4. FIG. 12D shows a state after the scanning exposure for the pattern formation area PA4 is completed. Here, based on the surface shape data of the photosensitive substrate P (pattern formation region PA4) obtained in step SB12, the substrate stage PST is set to Z so that the imaging surface of the projection optical system and the surface of the photosensitive substrate P coincide. Scanning exposure is performed while controlling the posture of the photosensitive substrate P by moving in the axial direction, or in the θX and θY directions.
[0071]
Next, after correcting the image characteristics based on the correction parameter, the control device CONT performs an exposure process on the pattern formation area PA5 (step SB14).
That is, as shown in FIG. 13A, the control unit CONT moves the substrate stage PST stepwise in the −Y direction so that the projection optical system PL and the −X side end of the pattern formation region PA5 face each other. At this time, the mask stage MST only moves slightly to align the mask M and the photosensitive substrate P, and hardly moves. Then, the mask M and the photosensitive substrate P are moved synchronously in the −X direction with respect to the projection optical system PL, and the mask M is illuminated with the exposure light EL, whereby the exposure processing is performed on the pattern formation region PA5. FIG. 13B shows a state after the scanning exposure for the pattern formation area PA5 is completed.
[0072]
Next, after correcting the image characteristics based on the correction parameter, the control device CONT performs an exposure process for the pattern formation area PA6 (step SB15).
That is, as shown in FIG. 13C, the control device CONT moves the substrate stage PST stepwise in the −Y direction so that the projection optical system PL and the + X side end of the pattern formation region PA6 face each other. Also at this time, the mask stage MST only moves slightly to align the mask M and the photosensitive substrate P, and hardly moves. Then, the mask M and the photosensitive substrate P are synchronously moved in the + X direction with respect to the projection optical system PL, and the mask M is illuminated with the exposure light EL, whereby the exposure process is performed on the pattern formation area PA6. FIG. 13D shows a state after the scanning exposure for the pattern formation area PA6 is completed.
[0073]
In the steps SB9 to SB15, the position of the substrate stage PST in the X-axis direction is detected by the laser interferometers Px1 and Px2, and the position detection in the Y-axis direction is performed by the laser interferometer Py2.
Then, the control device CONT switches the laser interferometer to be used from Py2 to Py3 (step SB16).
[0074]
Next, as shown in FIG. 14A, the control device CONT moves the substrate stage PST, and each of the alignment marks m1 to m6 in the fifth column from the −X side provided on the photosensitive substrate P and the alignment system. Oppose AL1 to AL6. The alignment systems AL1 to AL6 correspond to the respective pattern formation areas (exposure areas) PA7 to PA9 arranged in the Y-axis direction in a state facing the alignment marks m1 to m6 in the fifth column from the −X side. The marks m1 to m6 are detected simultaneously (step SB17).
At this time, the laser interferometer Py3 is operated, and the difference between the laser interferometers Py2 and Py3 is stored as an offset 2. Thereafter, the substrate stage PST coordinates are obtained from the measured value of the laser interferometer Py3, the offset 1 and the offset 2.
[0075]
Next, as shown in FIG. 14B, the control device CONT moves the substrate stage PST in the −X direction, and aligns the alignment marks m1 to m6 in the sixth column from the −X side provided on the photosensitive substrate P. Each of the alignment systems AL1 to AL6 is opposed to each other, and each of these alignment marks m1 to m6 is detected simultaneously (step SB18).
[0076]
The control device CONT detects the positions of the alignment marks of the fifth row and the sixth row at two positions that are separated by a predetermined distance in the X-axis direction with respect to each of the pattern formation areas PA7 to PA9. Based on this, correction parameters for correcting image characteristics such as shift, scaling, and rotation for the pattern formation areas PA7 to PA9 are obtained (step SB19).
[0077]
Here, a plurality of substrate AF detection systems arranged in the Y-axis direction when the photosensitive substrate P scans the alignment unit U in order to detect the alignment mark in the sixth row after detecting the alignment mark in the fifth row. Each of 60a to 60g detects the height position of the surface of the photosensitive substrate P at predetermined distance intervals in the X-axis direction. The detection results of each of the substrate AF detection systems 60a to 60g are output to the control device CONT, and the control device CONT outputs each of the pattern formation areas PA7 to PA9 of the photosensitive substrate P based on the detection results of the substrate AF detection systems 60a to 60g. A surface shape is obtained (step SB20).
[0078]
Next, the control device CONT corrects the image characteristics based on the correction parameter obtained in Step SB18, and then performs an exposure process on the pattern formation area PA7 (Step SB21).
That is, as shown in FIG. 14C, the control device CONT moves the substrate stage PST so that the projection optical system PL and the + X side end of the pattern formation region PA7 face each other. Then, the mask M and the photosensitive substrate P are synchronously moved in the + X direction with respect to the projection optical system PL, and the mask M is illuminated with the exposure light EL, whereby the exposure process is performed on the pattern formation region PA7. FIG. 14D shows a state after the scanning exposure for the pattern formation area PA7 is completed. Here, based on the surface shape data of the photosensitive substrate P (pattern formation region PA7) obtained in step SB19, the substrate stage PST is set to Z so that the imaging surface of the projection optical system and the surface of the photosensitive substrate P coincide. Scanning exposure is performed while controlling the posture of the photosensitive substrate P by moving in the axial direction, or in the θX and θY directions.
[0079]
Next, after correcting the image characteristics based on the correction parameter, the control device CONT performs an exposure process on the pattern formation area PA8 (step SB22).
That is, as shown in FIG. 15A, the control device CONT moves the substrate stage PST stepwise in the −Y direction so that the projection optical system PL and the −X side end of the pattern formation region PA8 face each other. At this time, the mask stage MST only moves slightly to align the mask M and the photosensitive substrate P, and hardly moves. Then, the mask M and the photosensitive substrate P are moved synchronously in the −X direction with respect to the projection optical system PL, and the mask M is illuminated with the exposure light EL, whereby the exposure processing is performed on the pattern formation region PA8. FIG. 15B shows a state after the scanning exposure for the pattern formation area PA8 is completed.
[0080]
Next, after correcting the image characteristics based on the correction parameter, the control device CONT performs an exposure process on the pattern formation area PA9 (step SB23).
That is, as shown in FIG. 15C, the control device CONT moves the substrate stage PST stepwise in the −Y direction so that the projection optical system PL and the + X side end of the pattern formation region PA9 face each other. Also at this time, the mask stage MST only moves slightly to align the mask M and the photosensitive substrate P, and hardly moves. Then, the mask M and the photosensitive substrate P are moved synchronously in the + X direction with respect to the projection optical system PL, and the mask M is illuminated with the exposure light EL, whereby the exposure process is performed on the pattern formation area PA9. FIG. 15D shows a state after the scanning exposure for the pattern formation area PA9 is completed.
[0081]
The position detection in the X-axis direction of the substrate stage PST in steps SB17 to SB23 is performed by the laser interferometers Px1 and Px2, and the position detection in the Y-axis direction is performed by the laser interferometer Py3.
[0082]
As described above, since six alignment systems AL are arranged side by side in the X-axis direction that is the non-scanning direction that intersects the Y-axis direction that is the scanning direction of the mask M and the photosensitive substrate P, the alignment to be detected Without reducing the number of the marks m1 to m6, the number of detection operations of the alignment marks m1 to m6 can be reduced as compared with the conventional case. Therefore, the alignment processing time can be shortened while maintaining the alignment accuracy.
[0083]
In the present embodiment, there are six alignment systems AL1 to AL6, but it is sufficient that at least three alignment systems are arranged in the Y-axis direction, thereby detecting the alignment mark without reducing the number of alignment marks. The number of operations can be reduced. Further, since the alignment marks arranged in a plurality of pattern formation regions are simultaneously measured using these alignment systems arranged in a plurality, the throughput can be improved.
[0084]
The alignment system AL in the present embodiment is an off-axis alignment system. Accordingly, since the mask alignment mark is not directly detected as compared with the TTL type alignment system that simultaneously measures the mask alignment mark and the substrate alignment mark via the projection optical system PL, the outside of the alignment systems AL1 to AL6. The interval between the two alignment systems AL1 and AL6 can be set larger than the width of the mask M (length in the Y-axis direction). Therefore, the arrangement of the alignment systems AL1 to AL6 can be freely set regardless of the width of the mask M.
[0085]
Since the detection of the alignment mark is performed at two positions that are separated from each other by a predetermined distance in the X-axis direction with respect to one pattern formation region, an accurate alignment process can be performed based on these mark detection results. The alignment mark detection may be performed at at least two locations that are separated by a predetermined distance in the X-axis direction, and may be performed at any plurality of three or more locations. By setting many detection points for alignment mark detection, the alignment accuracy can be improved.
[0086]
When each of the pattern formation areas adjacent in the Y-axis direction is subjected to scanning exposure, scanning exposure processing is performed by synchronous movement in the opposite directions, so that the exposure processing for the first pattern formation area is completed, and then the second pattern formation area is Since it is not necessary to move the mask (mask stage) greatly during the exposure process, the movement time of the mask can be reduced, so that the throughput can be improved.
In the embodiment, the interferometer is switched from Py1 → Py2 and Py2 → Py3 at the alignment timing. However, the X position may be any position where the two interferometers can operate, and may be in the middle of exposure or at the end of exposure. By doing so, it is possible to perform exposure with good alignment accuracy even in the first layer exposure that does not require alignment.
Further, in the offset measurement, the accuracy can be improved by repeating the measurement a plurality of times and averaging. The averaging is 0.1 to 0.2 sec. The effect is great when done above.
[0087]
By the way, as described above, the alignment marks are preferably provided at, for example, four corners with respect to one pattern formation region. By providing four alignment marks for one pattern formation region, image characteristics such as shift, scaling, rotation, and orthogonality can be obtained with high accuracy, and alignment processing can be performed with high accuracy. At least two alignment systems are arranged in the Y-axis direction for each of the pattern formation regions so that two alignment marks arranged in the Y-axis direction among the alignment marks provided at the four corners can be measured simultaneously. It is preferable. However, since the size and number of pattern formation areas set on the photosensitive substrate P are appropriately changed according to the device to be manufactured, two alignment systems are arranged in one pattern formation area depending on the arrangement of alignment systems. There are cases where it is not done. However, by optimizing the alignment system interval using the width (length in the Y-axis direction) L of the photosensitive substrate P as a parameter, even if the size and number of pattern formation regions are changed, one pattern formation region can be changed. Two alignment systems can be arranged.
[0088]
For example, when the alignment system AL is six of AL1 to AL6,
-Interval between alignment systems AL1 and AL2 ≦ (2/7) × L (1)
-Interval between alignment systems AL3 and AL4 ≦ (1/5) × L (2)
-Interval between alignment systems AL5 and AL6 ≦ (2/7) × L (3)
-Interval between alignment systems AL1 and AL6 ≤ L (4)
By arranging the alignment systems AL1 to AL6 so as to satisfy the above conditions, two alignment systems can be arranged for one pattern formation region even if the size and number of pattern formation regions are changed. Can do.
[0089]
This will be described with reference to FIG.
In FIG. 18A1, the photosensitive substrate P having a width L in the Y-axis direction is divided into two in the Y-axis direction and two in the X-axis direction to set a total of four pattern formation regions. It is a figure which shows the case where a screen (pattern) is formed in each. Here, the mask M shown in FIG. 18A2 is used for the exposure process. A “No. 1” pattern is formed on the mask M. FIG. 18A1 shows an alignment system in which white circles “◯” are used. In this example, alignment systems AL1 and AL3 are used for the pattern formation region PA2, and alignment is performed for the pattern formation region PA1. The systems AL4 and AL6 are used. Here, alignment marks corresponding to the alignment systems AL1 to AL6 are formed on the photosensitive substrate P. Since the alignment systems AL1 to AL6 are arranged so as to satisfy the above equations (1) to (4), at least two alignment systems for one pattern formation region, and three alignment systems in the example of FIG. Is placed. Here, the width in the Y-axis direction of each pattern formation region is the same.
[0090]
In FIG. 18B1, the photosensitive substrate P having a width L is divided into three parts in the Y-axis direction and two parts in the X-axis direction, and a total of six pattern formation areas are set, and a screen ( It is a figure which shows the case where a pattern) is formed. Here, the mask M shown in FIG. 18B2 is used for the exposure process. A “No. 1” pattern is formed on the mask M. In the example shown in FIG. 18B1, alignment systems AL1 and AL2 are used for the pattern formation area PA3, alignment systems AL3 and AL4 are used for the pattern formation area PA2, and alignment is performed for the pattern formation area PA1. The systems AL5 and AL6 are used. Also in this case, since the alignment systems AL1 to AL6 are arranged so as to satisfy the expressions (1) to (4), two alignment systems are arranged for one pattern formation region. Here, the width in the Y-axis direction of each pattern formation region is the same.
[0091]
FIG. 18C1 is a diagram showing a case where the photosensitive substrate P having a width L is divided into three parts in the Y-axis direction and divided into two parts in the X-axis direction to set a total of six pattern formation regions. Here, the mask M shown in FIG. 18C2 is used for the exposure process. On the mask M, a “No. 1” pattern and a “No. 2” pattern are formed. Then, each of the “No. 1” pattern and the “No. 2” pattern is appropriately transferred to each of the pattern formation areas PA1 to PA6, and a total of 10 in the Y-axis direction and two in the X-axis direction. Pieces of screens (patterns) are formed. In the example shown in FIG. 18C1, the “No. 1” pattern and the “No. 2” pattern are simultaneously formed in the pattern formation area PA3. At this time, the alignment systems AL1 and AL2 are used. Then, the “No. 1” pattern is formed in the pattern formation area PA2, and the alignment systems AL3 and AL4 are used at this time. When forming the “No. 1” pattern in the pattern formation area PA2, illumination of the exposure light for the “No. 2” pattern is blocked by a blind (illumination area setting device) provided in the illumination optical system IL, etc. Only the “No. 1” pattern of M is formed in the pattern formation area PA3. Here, since the interval between the alignment systems AL3 and AL4 is set as in the above equation (2), these two alignment systems AL3 and AL4 can be arranged with respect to the pattern formation area PA2. Then, the “No. 1” pattern and the “No. 2” pattern are simultaneously formed in the pattern formation area PA1, and at this time, the alignment systems AL5 and AL6 are used. Also in this case, since the alignment systems AL1 to AL6 are arranged so as to satisfy the expressions (1) to (4), two alignment systems are arranged for one pattern formation region.
[0092]
FIG. 18D1 is a diagram showing a case where the photosensitive substrate P having a width L is divided into three in the Y-axis direction and divided into two in the X-axis direction, and a total of six pattern formation regions are set. Here, the mask M shown in FIG. 18D2 is used for the exposure process. On the mask M, a “No. 1” pattern, a “No. 2” pattern, and a “No. 3” pattern are formed. Then, each of the “No. 1” pattern, the “No. 2” pattern, and the “No. 3” pattern is appropriately transferred to each of the pattern formation areas PA1 to PA6, and seven in the Y-axis direction, A total of 14 screens (patterns) are formed in two directions. In the example shown in FIG. 18 (d1), the “No. 2” pattern and the “No. 3” pattern are simultaneously formed in the pattern formation area PA3. At this time, the alignment systems AL1 and AL2 are used. When the “No. 2” and “No. 3” patterns are formed in the pattern formation area PA3, the illumination light exposure to the “No. 1” pattern is blocked by a blind or the like, and the “No. , Only the “No. 3” pattern is formed in the pattern formation area PA3. Then, a “No. 1” pattern, a “No. 2” pattern, and a “No. 3” pattern are formed in the pattern formation area PA2. At this time, alignment systems AL3 and AL4 are used. Then, the “No. 1” pattern and the “No. 2” pattern are simultaneously formed in the pattern formation area PA1, and at this time, the alignment systems AL5 and AL6 are used. When the “No. 1” and “No. 2” patterns are formed in the pattern formation area PA1, illumination of the exposure light for the “No. 3” pattern is blocked by a blind or the like. Also in this case, since the alignment systems AL1 to AL6 are arranged so as to satisfy the expressions (1) to (4), two alignment systems are arranged for one pattern formation region.
[0093]
In the above embodiment, the alignment marks m1 to m6 are arranged at predetermined intervals in the X-axis direction. However, as shown in FIG. 19, the alignment marks m31 and m41 associated with the pattern formation region PA1 and the pattern formation are arranged. The alignment marks m33 and m43 associated with the area PA3 may be arranged so as to be aligned in the Y-axis direction. Similarly, the alignment marks m12 and m22 associated with the pattern formation region PA2 and the alignment marks m14 and m24 associated with the pattern formation region PA4 may be arranged so as to be aligned in the Y-axis direction, or may be associated with the pattern formation region PA3. Alignment marks m33, m43 and alignment marks m35, m45 associated with the pattern formation area PA5 may be arranged in the Y-axis direction, or alignment marks m14, m24 associated with the pattern formation area PA4 and pattern formation The alignment marks m16 and m26 associated with the area PA6 may be arranged so as to be aligned in the Y-axis direction. Of the plurality of alignment marks arranged in the Y-axis direction, two adjacent alignment marks may be simultaneously detected by each of the alignment systems AL1 to AL4. That is, alignment system AL1 simultaneously detects alignment marks m12 and m14 in the measurement region, alignment system AL2 simultaneously detects alignment marks m22 and m24 in the measurement region, and alignment system AL3 detects alignment marks in the measurement region. m31 and m33 are simultaneously detected, and the alignment system AL4 simultaneously detects alignment marks m41 and m43 in the measurement region. By doing so, the number of alignment mark detection operations can be reduced and the throughput can be improved. Further, in this case, the width of the pattern formation region may be set to be narrowed.
When performing the exposure process, the control unit CONT first detects each of the alignment marks in the first row from the −X side by using the alignment systems AL1 to AL4, and then detects each of the alignment marks in the second row from the alignment systems AL1 to AL1. Detect with AL4. Then, the control device CONT performs exposure processing on the pattern formation region PA1 while scanning the photosensitive substrate P in the + X direction, and then performs exposure processing on the pattern formation region PA2 while scanning the photosensitive substrate P in the −X direction. Hereinafter, similarly, after detecting the alignment marks in the third and fourth rows, the control device CONT performs exposure processing on the pattern formation region PA3 while scanning the photosensitive substrate P in the + X direction, and then the photosensitive substrate. While scanning P in the −X direction, the pattern forming region PA4 is exposed. Further, after detecting the alignment marks in the fifth and sixth rows, the control device CONT performs exposure processing on the pattern formation region PA5 while scanning the photosensitive substrate P in the + X direction, and then moves the photosensitive substrate P to − An exposure process is performed on the pattern formation area PA6 while scanning in the X direction.
[0094]
The intervals between the alignment marks m1 to m6 formed on the photosensitive substrate P are set according to the arrangement (interval) of the alignment systems AL1 to AL6, but the alignment system is provided so as to be movable in the Y-axis direction. You can also change the interval between each other.
[0095]
The exposure apparatus EX in the above embodiment is a so-called multi-lens scan type exposure apparatus having a plurality of adjacent projection optical systems. However, the present invention also applies to a scanning type exposure apparatus having one projection optical system. Can be applied.
[0096]
Note that the use of the exposure apparatus EX is not limited to a liquid crystal exposure apparatus that exposes a liquid crystal display element pattern on a square glass plate. For example, an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor or a thin film magnetic head is manufactured. Therefore, it can be widely applied to an exposure apparatus.
[0097]
The light source of the exposure apparatus EX of this embodiment is not only g-line (436 nm), h-line (405 nm), i-line (365 nm), but also KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F2A laser (157 nm) can be used.
[0098]
The magnification of the projection optical system PL is not limited to an equal magnification system, and may be either a reduction system or an enlargement system.
[0099]
As the projection optical system PL, when using far ultraviolet rays such as excimer laser, a material that transmits far ultraviolet rays such as quartz or fluorite is used as a glass material.2When a laser is used, a catadioptric system or a refractive optical system is used.
[0100]
When a linear motor is used for the substrate stage PST and the mask stage MST, either an air levitation type using an air bearing or a magnetic levitation type using a Lorentz force or a reactance force may be used. The stage may be a type that moves along a guide, or may be a guideless type that does not have a guide.
[0101]
When a planar motor is used as the stage drive device, either the magnet unit or the armature unit is connected to the stage, and the other of the magnet unit and the armature unit is provided on the moving surface side (base) of the stage. Good.
[0102]
The reaction force generated by the movement of the substrate stage PST may be released mechanically to the floor (ground) using a frame member as described in JP-A-8-166475. The present invention can also be applied to an exposure apparatus having such a structure.
[0103]
The reaction force generated by the movement of the mask stage MST may be released mechanically to the floor (ground) using a frame member as described in JP-A-8-330224. The present invention can also be applied to an exposure apparatus having such a structure.
[0104]
As described above, the exposure apparatus of the embodiment of the present application maintains various mechanical subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured by assembling. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
[0105]
As shown in FIG. 20, the semiconductor device includes a step 201 for designing the function and performance of the device, a step 202 for producing a mask (reticle) based on the design step, and a substrate (wafer, glass plate) as a base material of the device. ), A substrate processing step 204 for exposing the reticle pattern onto the substrate by the exposure apparatus of the above-described embodiment, and developing the exposed substrate, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process) ) 205, manufactured through inspection step 206 and the like.
[0106]
【The invention's effect】
  According to the present invention, detection of a plurality of alignment marks in different exposure areas on a substrate by a plurality of alignment systems is performed a plurality of times by moving the substrate in the first direction, and the position of the substrate in the third direction by the detection system. The detection is performed in parallel with the movement of the substrate in the first direction. For this reason, the detection time of the alignment mark can be shortened as compared with the prior art without reducing the number of alignment marks to be detected, and the position of the substrate in the third direction can be detected in parallel with the alignment mark detection operation. Therefore, the time required for the preparatory operation before exposure of the substrate can be shortened,Throughput of the exposure process can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of an exposure apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating a filter.
FIG. 4 is a schematic perspective view showing an alignment unit including an alignment system.
FIG. 5 is a diagram for explaining an arrangement of an alignment system and an AF detection system.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an alignment system.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an AF detection system.
FIG. 8 is a diagram for explaining a baseline measurement procedure;
FIG. 9 is a view for explaining an exposure method of the present invention.
FIG. 10 is a view for explaining the exposure method of the present invention.
FIG. 11 is a view for explaining the exposure method of the present invention.
FIG. 12 is a view for explaining the exposure method of the present invention.
FIG. 13 is a view for explaining the exposure method of the present invention.
FIG. 14 is a view for explaining the exposure method of the present invention.
FIG. 15 is a view for explaining an exposure method of the present invention.
FIG. 16 is a flowchart for explaining the exposure method of the present invention.
FIG. 17 is a flowchart for explaining the exposure method of the present invention.
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of an arrangement of an alignment system.
FIG. 19 is a view showing another embodiment of the exposure method of the present invention.
FIG. 20 is a flowchart showing an example of a semiconductor device manufacturing process.
FIG. 21 is a perspective view showing a conventional exposure apparatus.
FIG. 22 is a diagram for explaining a conventional exposure method.
FIG. 23 is a diagram for explaining a conventional exposure method.
FIG. 24 is a diagram for explaining a conventional exposure method.
[Explanation of symbols]
60 (60a-60g) substrate side AF detection system
70 (70a to 70d) Mask side AF detection system
AL (AL1 to AL6) alignment system
EX exposure equipment
M mask
m1-m6 alignment mark
P Photosensitive substrate (substrate)
PA1 to PA9 Pattern formation area (exposure area)
PL (PLa to PLg) Projection optical system

Claims (11)

マスクと基板とを第１方向に同期移動しつつ、前記基板に対して前記マスクのパターンを露光する露光方法において、
前記第１方向と交差する第２方向に配置された複数のアライメント系による、前記基板上で異なる露光領域の複数のアライメントマークの検出を、前記基板を前記第１方向に移動して複数回行うとともに、前記複数のアライメント系と異なる検出系による、前記第１及び第２方向と直交する第３方向の前記基板の位置検出を、前記第１方向への前記基板の移動と並行して行い、前記アライメント系及び検出系の検出結果に基づいて、前記基板上の露光領域毎に前記同期移動により前記マスクのパターンを露光することを特徴とする露光方法。In the exposure method of exposing the pattern of the mask to the substrate while synchronously moving the mask and the substrate in the first direction,
According to a plurality of alignment systems, which are arranged in a second direction crossing the first direction, the detection of a plurality of alignment marks having different exposure areas on the substrate, a plurality of times by moving the substrate in the first direction And detecting the position of the substrate in a third direction orthogonal to the first and second directions by a detection system different from the plurality of alignment systems in parallel with the movement of the substrate in the first direction, An exposure method comprising exposing the pattern of the mask by the synchronous movement for each exposure region on the substrate based on detection results of the alignment system and the detection system . 前記複数のアライメントマークの配置に応じて、前記アライメント系を前記第２方向に移動してその配置を変更することを特徴とする請求項１記載の露光方法。 2. The exposure method according to claim 1 , wherein the arrangement is changed by moving the alignment system in the second direction in accordance with the arrangement of the plurality of alignment marks . 前記複数のアライメント系によって、前記異なる露光領域の複数のアライメントマークを同時に検出することを特徴とする請求項１又は２記載の露光方法。3. The exposure method according to claim 1 , wherein a plurality of alignment marks in the different exposure areas are simultaneously detected by the plurality of alignment systems . 前記基板上で前記第２方向に隣接する複数の露光領域は、前記同期移動が互いに逆方向に行われて前記マスクのパターンが露光されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の露光方法。 4. The mask pattern is exposed by exposing the plurality of exposure regions adjacent to each other in the second direction on the substrate to perform the synchronous movement in opposite directions. The exposure method according to item. マスクと基板とを第１方向に同期移動しつつ、前記基板に対して前記マスクのパターンを露光する露光装置において、
前記第１方向と交差する第２方向に配置され、前記基板上のアライメントマークを検出する複数のアライメント系と、
前記第１及び第２方向と直交する第３方向の前記基板の位置を検出する検出系と、
前記複数のアライメント系による前記基板上で異なる露光領域の複数のアライメントマークの検出を、前記基板を前記第１方向に移動して複数回行うとともに、前記検出系による前記基板の位置検出を、前記第１方向への前記基板の移動と並行して行う制御装置と、を備え、
前記アライメント系及び検出系の検出結果に基づいて、前記基板上の露光領域毎に前記同期移動により前記マスクのパターンを露光することを特徴とする露光装置。In an exposure apparatus that exposes a pattern of the mask to the substrate while synchronously moving the mask and the substrate in a first direction,
Disposed in a second direction crossing the first direction, and a plurality of alignment systems for detecting the alignment mark on the substrate,
A detection system for detecting a position of the substrate in a third direction orthogonal to the first and second directions;
The detection of a plurality of alignment marks in different exposure areas on the substrate by the plurality of alignment systems is performed a plurality of times by moving the substrate in the first direction, and the detection of the position of the substrate by the detection system is performed, A control device that performs in parallel with the movement of the substrate in the first direction ,
An exposure apparatus that exposes the pattern of the mask by the synchronous movement for each exposure region on the substrate based on detection results of the alignment system and the detection system . 前記複数のアライメント系は、前記第２方向に関する配置が可変であり、前記複数のアライメントマークの配置に応じて前記アライメント系が前記第２方向に移動されることを特徴とする請求項５記載の露光装置。 The arrangement of the plurality of alignment systems is variable in the second direction, and the alignment system is moved in the second direction according to the arrangement of the plurality of alignment marks . Exposure device. 前記複数のアライメント系によって、前記異なる露光領域の複数のアライメントマークが同時に検出されることを特徴とする請求項５又は６記載の露光装置。7. The exposure apparatus according to claim 5 , wherein a plurality of alignment marks in the different exposure areas are simultaneously detected by the plurality of alignment systems. 前記検出系は、前記第１方向に関して前記複数のアライメント系と離れて配置され、かつ前記第２方向に関して異なる複数位置でそれぞれ前記基板の前記第３方向の位置を検出することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項記載の露光装置。 The detection system, claims and detecting said first disposed apart from the plurality of alignment systems with respect to direction, and the third position of the second, respectively the substrate at different positions with respect to the direction Item 8. The exposure apparatus according to any one of Items 5 to 7. 前記マスクのパターンを前記基板に投影する投影光学系を備え、
前記複数のアライメント系、前記検出系、及び前記投影光学系は、前記第１方向に関して異なる位置に配置されることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項記載の露光装置。 A projection optical system for projecting the mask pattern onto the substrate;
The exposure apparatus according to claim 5, wherein the plurality of alignment systems, the detection system, and the projection optical system are arranged at different positions with respect to the first direction . 前記第１方向に関して異なる位置に配置され、前記マスクのパターンを前記基板に投影する複数の投影光学系を備え、
前記複数のアライメント系のうち少なくとも１つは、前記複数の投影光学系の間に配置されていることを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項記載の露光装置。A plurality of projection optical systems that are arranged at different positions with respect to the first direction and project the pattern of the mask onto the substrate;
The exposure apparatus according to any one of claims 5 to 9, wherein at least one of the plurality of alignment systems is disposed between the plurality of projection optical systems. 請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の露光方法、あるいは請求項５〜請求項１０のいずれか一項記載の露光装置を用いて、前記マスクに描いたデバイスパターンを前記基板に露光する工程と、該露光した基板を現像する工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。The device pattern drawn on the mask is exposed to the substrate using the exposure method according to any one of claims 1 to 4 or the exposure apparatus according to any one of claims 5 to 10. And a device manufacturing method comprising: developing the exposed substrate.
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