JP4172204B2 - Exposure method, exposure apparatus, and device manufacturing method - Google Patents

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Description

【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て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１９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１９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。また、基板ステージＰＳＴ上における−Ｘ側の端部にはＹ軸方向に延在する移動鏡５０２ａが設けられ、−Ｙ側の端部にはＸ軸方向に延在する移動鏡５０２ｂが設けられ、これら移動鏡５０２ａ、５０２ｂのそれぞれと対向する位置には、移動鏡５０２ａ、５０２ｂにレーザ光を照射することにより基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置を検出可能なレーザ干渉計５０１ａ、５０１ｂがそれぞれ設けられている。
【０００５】
上記露光装置ＥＸＪにより感光基板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。
露光装置ＥＸＪは、レーザ干渉計５０１ａ、５０１ｂで感光基板Ｐの位置を検出しつつアライメント光学系５００Ａ、５００Ｂでパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ４のそれぞれの４隅に設けられているアライメントマークｍ１〜ｍ４を順次検出する。具体的には、露光装置ＥＸＪは、基板ステージＰＳＴを所定位置に配置し感光基板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、及びこれに対応する不図示のマスクアライメントマークを、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。次いで、露光装置ＥＸＪは基板ステージＰＳＴを移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂでパターン形成領域ＰＡ１の＋Ｘ側の２つの基板アライメントマークｍ４、ｍ３を投影光学系ＰＬａ及びＰＬｇを介して検出する。このマーク検出を行っている間、レーザ干渉計は基板ステージＰＳＴ（感光基板Ｐ）の位置を検出している。第１のパターン形成領域ＰＡ１のアライメントマークｍ１〜ｍ４を検出したら、露光装置ＥＸＪは、第１のパターン形成領域ＰＡ１のアライメントマークｍ１〜ｍ４の検出動作同様、基板ステージＰＳＴを移動してアライメント光学系５００Ａ、５００Ｂにより第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し、次いで、基板アライメントマークｍ３、ｍ４を検出する。このときもレーザ干渉計は感光基板Ｐの位置を検出している。以下、同様に、露光装置ＥＸＪは第３、第４のパターン形成領域ＰＡ３、ＰＡ４の基板アライメントマークｍ１〜ｍ４を順次検出する。
【０００６】
以上のようにして、露光装置ＥＸＪはマスクＭと感光基板Ｐとのステップ移動を繰り返しながら感光基板Ｐ及びマスクＭの位置をレーザ干渉計で検出しつつ各パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ４のそれぞれのアライメントマークｍ１〜ｍ４を検出する。そして、露光装置ＥＸＪ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を行う。露光処理を行う際には、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とをＸ軸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、以下、同様に、パターン形成領域ＰＡ３、ＰＡ２、ＰＡ１に対する走査露光処理が行われる。
【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は、レーザ干渉計で感光基板Ｐ（パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ４）の位置を検出しながら各パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ４に対応するアライメントマークｍ１〜ｍ４を検出した後、パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ４のそれぞれに対して露光処理する構成である。ここで、感光基板Ｐを大型化した場合、レーザ干渉計による各パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ４の位置検出を行うために、感光基板Ｐの大型化に伴って移動鏡も大型化、すなわち長尺化する必要がある。しかしながら、移動鏡を長尺化すると移動鏡の反射面が撓んでしまう等、加工精度上問題が生じる。短い移動鏡をパターン形成領域のそれぞれに対応させて複数設置するとともにこれら移動鏡に対応して複数のレーザ干渉計を設け、これら複数のレーザ干渉計のうち感光基板Ｐ（パターン形成領域）の位置検出に用いるレーザ干渉計を切り替えながら位置検出することも考えられるが、切り替え誤差が発生して精度良い位置検出を行うことができなくなる場合がある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、基板上に複数のパターン形成領域（デバイス）を形成する際に、これらパターン形成領域のそれぞれの位置検出及びアライメント処理を精度良く行って精度良い露光処理ができ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は、実施の形態に示す図１〜図１８に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光方法は、マスク（Ｍ）と基板（Ｐ）とを第１の方向（Ｘ）に同期移動して基板（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、基板（Ｐ）を複数の露光領域（ＰＡ１〜ＰＡ９）のブロック（ＢＲ１〜ＢＲ３）に分割し、複数の露光領域（ＰＡ１〜ＰＡ９）のブロック（ＢＲ１〜ＢＲ３）毎にマスク（Ｍ）と基板（Ｐ）との位置合わせを行った後にマスク（Ｍ）のパターンを基板（Ｐ）に露光することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、基板に露光する露光領域（パターン形成領域）を複数のブロックに分割し、アライメント（位置合わせ）処理及び露光処理をブロック毎に順次行う構成としたので、基板が大型化しても基板を複数のブロックに分割してそれぞれの処理を行えばよく、各ブロック毎に精度良いアライメント処理及び露光処理を行うことができる。そして、各ブロックに対する上記処理（アライメント処理及び露光処理）における位置検出動作は複数の位置検出装置を切り替えることなく１つの位置検出装置で行うことができるので、１つのブロックに対する処理（アライメント処理及び露光処理）において装置の切り替え誤差が生じない。
【００１１】
本発明の露光装置（ＥＸ）は、マスク（Ｍ）と基板（Ｐ）とを第１の方向（Ｘ）に同期移動して基板（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の方向（Ｘ）に並べて配置され、基板（Ｐ）の第１の方向（Ｘ）と交差する第２の方向（Ｙ）における位置を検出可能な複数の位置検出装置（Ｐｙ１〜Ｐｙ３）と、マスク（Ｍ）に対して基板（Ｐ）をアライメントするアライメント部（ＡＬ）と、基板（Ｐ）の位置に応じて複数の位置検出装置（Ｐｙ１〜Ｐｙ３）を切り替え制御するとともに、基板（Ｐ）に露光する露光領域（ＰＡ１〜ＰＡ９）に対応して複数の位置検出装置（Ｐｙ１〜Ｐｙ３）のうちの１つを選択して該位置検出装置の検出位置に基づきアライメント部（ＡＬ）でアライメントして露光する制御装置（ＣＯＮＴ）とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、位置検出装置を走査方向である第１の方向に複数並べて配置し、基板の位置に応じて複数の位置検出装置を切り替え制御するようにしたので、移動鏡が短くても基板の位置に応じて位置検出に用いる位置検出装置を切り替えることにより、複数の露光領域毎に位置検出を行うことができる。そして、複数の露光領域のうち第１の露光領域を露光する際、第１の位置検出装置の検出結果に基づいてアライメント部でアライメント処理した後に露光し、第２の露光領域を露光する際には第２の位置検出装置の検出結果に基づいてアライメント部でアライメント処理した後に露光することにより、１つの露光領域（パターン形成領域）に対する処理の際には複数の位置検出装置の切り替え動作を行わずに１つの位置検出装置で位置検出できるので、露光領域のそれぞれに関して位置検出装置の切り替え誤差を含ませることなく精度良い位置検出及び露光処理を行うことができる。
【００１３】
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。
【００１４】
本発明によれば、複数の露光領域のブロック毎に高精度なアライメント処理及び露光処理ができるので、製造されるデバイスパターン精度を向上できる。
【００１５】
【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（アライメント部）ＡＬと、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴのＸ軸方向（第１の方向）における位置を検出する複数のレーザ干渉計（位置検出装置）Ｍｘ１、Ｍｘ２と、マスクステージＭＳＴのＹ軸方向（第２の方向）における位置を検出するレーザ干渉計（位置検出装置）Ｍｙ１と、感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴのＸ軸方向（第１の方向）における位置を検出する複数のレーザ干渉計（位置検出装置）Ｐｘ１、Ｐｘ２と、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向（第２の方向）における位置を検出する複数のレーザ干渉計（位置検出装置）Ｐｙ１、Ｐｙ２、Ｐｙ３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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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にはレーザ干渉計Ｍｙ１が対向して配置されている。レーザ干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２のそれぞれは移動鏡３２ａにレーザ光を照射し、移動鏡３２ａとの距離を検出する。レーザ干渉計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、レーザ干渉計Ｍｙ１は移動鏡３２ｂにレーザ光を照射し、移動鏡３２ｂとの距離を検出する。レーザ干渉計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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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（位置検出装置）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つのレーザ干渉計（位置検出装置）Ｐｙ１、Ｐｙ２、Ｐｙ３が対向して配置されている。ここで、複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って等間隔に並べで配置されている。移動鏡３４ａとレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２とにより感光基板ＰのＸ軸方向（第１の方向）における位置を検出可能な位置検出装置が構成されている。また、移動鏡３４ｂとレーザ干渉計Ｐｙ１、Ｐｙ２、Ｐｙ３とにより感光基板ＰのＹ軸方向（第２の方向）における位置を検出可能な位置検出装置が構成されている。レーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２のそれぞれは移動鏡３４ａにレーザ光を照射し、移動鏡３４ａとの距離を検出する。レーザ干渉計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、レーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３は移動鏡３４ｂにレーザ光を照射し、移動鏡３４ｂとの距離を検出する。レーザ干渉計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。
【００３４】
ここで、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を検出する際、基板ステージＰＳＴの移動に応じて、すなわち、感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置に応じて、複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のうち位置検出に用いるレーザ干渉計を切り替えるようになっている。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。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。ここで、以下の説明において、Ｙ軸方向に並ぶパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３を「ブロックＢＲ１」、パターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６を「ブロックＢＲ２」、パターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９を「ブロックＢＲ３」と適宜称する。したがって、感光基板ＰはＸ軸方向に関して分割された３つのブロックＢＲ１、ＢＲ２、ＢＲ３に設定される。また、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隅にアライメントマーク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隅にアライメントマーク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隅にアライメントマークｍ５、ｍ６が配置される。
【００５８】
そして、Ｘ軸方向に並ぶレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３の配置（間隔）は、感光基板Ｐ上でＸ軸方向に並ぶ複数のブロックＢＲ１、ＢＲ２、ＢＲ３に対応するように設定されている。すなわち、レーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３の間隔は、パターン形成領域ＰＡ１、ＰＡ４、ＰＡ７のＸ軸方向における長さに応じて設定されている。また、感光基板Ｐは大型基板であって、移動鏡３４ｂのＸ軸方向における長さは感光基板ＰのＸ軸方向における長さよりも短く、移動鏡３４ｂは高い加工精度で製造されている。
【００５９】
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。そして、制御装置ＣＯＮＴは、このときの基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びθＺ方向における位置をレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２を用いて検出するとともに、複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のうちパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３（ブロックＢＲ１）に対応する１つのレーザ干渉計Ｐｙ１を選択し、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置をレーザ干渉計Ｐｙ１を用いて検出する。このとき、レーザ干渉計Ｐｙ２、Ｐｙ３は移動鏡３４ｂと対向していない。そして、制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計で基板ステージＰＳＴの位置を検出しつつ、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６と−Ｘ側から１列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとを対向した状態で、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。
【００６０】
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、レーザ干渉計Ｐｙ１で基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を検出するとともにレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴのＸ軸及びθＺ方向における位置を検出し、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）。
【００６１】
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）。
【００６２】
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）。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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、レーザ干渉計Ｐｙ１、及びＰｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴの位置検出をしつつ、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。
【００６６】
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、レーザ干渉計Ｐｙ１、及びＰｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴの位置検出をしつつ、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。
【００６７】
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、Ｙ軸方向に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。
【００６８】
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、レーザ干渉計Ｐｙ１、及びＰｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴの位置検出をしつつ、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。
【００６９】
上記ステップＳＢ１〜ＳＢ７における基板ステージＰＳＴのＸ軸方向の位置検出、すなわち、複数のパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３（ブロックＢＲ１）に対するアライメント処理及び露光処理におけるＸ軸方向の位置検出は、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軸方向の位置検出はレーザ干渉計Ｐｙ１により行われる。すなわち、Ｘ軸方向に複数並んだレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のうち位置検出に用いるレーザ干渉計はＰｙ１の１つである。そして、この１つのレーザ干渉計Ｐｙ１で位置検出し、このレーザ干渉計Ｐｙ１の位置検出値に基づきアライメントマーク検出を行ってマスクＭと感光基板Ｐとのアライメント処理を行った後、マスクＭのパターンがパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３に露光される。そして、ここでは、Ｙ軸方向に複数並んだパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３のそれぞれが順次連続露光されるとともに、この連続露光中において複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のうちのパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３（ブロックＢＲ１）に対応する特定のレーザ干渉計Ｐｙ１が位置検出に用いられる構成となっている。
【００７０】
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。そして、制御装置ＣＯＮＴは複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のうちパターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６（ブロックＢＲ２）に対応する１つのレーザ干渉計Ｐｙ２を選択する。制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置が移動したことに伴い、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向の位置検出に用いるレーザ干渉計をレーザ干渉計Ｐｙ１から前記選択したレーザ干渉計Ｐｙ２に切り替える（ステップＳＢ８）。
【００７１】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、このときの基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びθＺ方向における位置をレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２を用いて検出するとともに、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置をレーザ干渉計Ｐｙ２を用いて検出する。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計で基板ステージＰＳＴの位置を検出しつつ、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６と−Ｘ側から３列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとを対向した状態で、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）。
【００７２】
レーザ干渉計をＰｙ１からＰｙ２に切り替える際、レーザ干渉計Ｐｙ１の位置検出結果がレーザ干渉計Ｐｙ２の位置検出に用いられる。具体的には、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計Ｐｙ１からレーザ干渉計Ｐｙ２に切り替える際に、例えば、レーザ干渉計Ｐｙ１による基板ステージＰＳＴの位置検出動作を所定回数行うとともにレーザ干渉計Ｐｙ２による基板ステージＰＳＴの位置検出動作を所定回数行い、これらの検出結果の平均値の差を求める。そして、前記求めた差を補正値とし、この補正値に基づいてレーザ干渉計Ｐｙ２による基板ステージＰＳＴの位置検出動作を行う。このように、ブロックＢＲ２（パターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６）に関するアライメント処理の一部であるレーザ干渉計Ｐｙ２の位置検出動作にはＸ軸方向で隣接するブロックＢＲ１（パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３）のアライメント結果の一部であるレーザ干渉計Ｐｙ１の位置検出結果が用いられる。
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。
【００７３】
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、レーザ干渉計Ｐｙ２で基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を検出するとともにレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びθＺ軸方向における位置を検出し、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）。
【００７４】
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）。
【００７５】
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）。
【００７６】
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、レーザ干渉計Ｐｙ２、及びＰｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴの位置を検出しつつ、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。
【００７７】
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、レーザ干渉計Ｐｙ２、及びＰｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴの位置を検出しつつパターン形成領域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。
【００７８】
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、レーザ干渉計Ｐｙ２、及びＰｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴの位置を検出しつつパターン形成領域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。
【００７９】
上記ステップＳＢ９〜ＳＢ７１４における基板ステージＰＳＴのＸ軸方向の位置検出、すなわち、複数のパターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６（ブロックＢＲ２）に対するアライメント処理及び露光処理におけるＸ軸方向の位置検出は、図１２及び図１３に示すようにレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２により行われ、Ｙ軸方向の位置検出はレーザ干渉計Ｐｙ２により行われる。すなわち、Ｘ軸方向に複数並んだレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のうち位置検出に用いるレーザ干渉計はＰｙ２の１つである。そして、この１つのレーザ干渉計Ｐｙ２で位置検出し、このレーザ干渉計Ｐｙ２の位置検出値に基づきアライメントマーク検出を行ってマスクＭと感光基板Ｐとのアライメント処理を行った後、マスクＭのパターンがパターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６に露光される。そして、ここでも、Ｙ軸方向に複数並んだパターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６のそれぞれが順次連続露光されるとともに、この連続露光中において複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のうちのパターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６（ブロックＢＲ２）に対応する特定のレーザ干渉計Ｐｙ２が位置検出に用いられる構成となっている。
【００８０】
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。そして、制御装置ＣＯＮＴは複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のうちパターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９（ブロックＢＲ３）に対応する１つのレーザ干渉計Ｐｙ３を選択する。制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置が移動したことに伴い、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向の位置検出に用いるレーザ干渉計をレーザ干渉計Ｐｙ２から前記選択したレーザ干渉計Ｐｙ３に切り替える（ステップＳＢ１６）。
【００８１】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、このときの基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びθＺ方向における位置をレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２を用いて検出するとともに、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置をレーザ干渉計Ｐｙ３を用いて検出する。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計で基板ステージＰＳＴの位置を検出しつつ、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６と−Ｘ側から５列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとを対向した状態で、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。
【００８２】
ここでも、レーザ干渉計をＰｙ２からＰｙ３に切り替える際、レーザ干渉計Ｐｙ２の位置検出結果がレーザ干渉計Ｐｙ３の位置検出に用いられる。すなわち、ブロックＢＲ３（パターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９）に関するアライメント処理の一部であるレーザ干渉計Ｐｙ３の位置検出動作には、Ｘ軸方向で隣接するブロックＢＲ２（パターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６）のアライメント結果の一部であるレーザ干渉計Ｐｙ２の位置検出結果が用いられる。
【００８３】
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、レーザ干渉計Ｐｙ３で基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を検出するとともにレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びθＺ方向における位置を検出し、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）。
【００８４】
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）。
【００８５】
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）。
【００８６】
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、レーザ干渉計Ｐｙ３、及びＰｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴの位置を検出しつつパターン形成領域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。
【００８７】
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、レーザ干渉計Ｐｙ３、及びＰｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴの位置を検出しつつパターン形成領域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。
【００８８】
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、レーザ干渉計Ｐｙ３、及びＰｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴの位置を検出しつつパターン形成領域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。
【００８９】
上記ステップＳＢ１７〜ＳＢ２３における基板ステージＰＳＴのＸ軸方向の位置検出、すなわち、複数のパターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９（ブロックＢＲ３）に対するアライメント処理及び露光処理におけるＸ軸方向の位置検出は、図１４及び図１５に示すようにレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２により行われ、Ｙ軸方向の位置検出はレーザ干渉計Ｐｙ３により行われる。すなわち、Ｘ軸方向に複数並んだレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のうち位置検出に用いるレーザ干渉計はＰｙ３の１つである。そして、この１つのレーザ干渉計Ｐｙ３で位置検出し、このレーザ干渉計Ｐｙ３の位置検出値に基づきアライメントマーク検出を行ってマスクＭと感光基板Ｐとのアライメント処理を行った後、マスクＭのパターンがパターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９に露光される。そして、ここでも、Ｙ軸方向に複数並んだパターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９のそれぞれが順次連続露光されるとともに、この連続露光中において複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のうちのパターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９（ブロックＢＲ３）に対応する特定のレーザ干渉計Ｐｙ３が位置検出に用いられる構成となっている。
【００９０】
以上説明したように、感光基板Ｐに露光するパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ９を複数のブロックＢＲ１〜ＢＲ３に分割し、ブロック毎にアライメント処理及び露光処理し、この処理を複数のブロックＢＲ１〜ＢＲ３のそれぞれについて順次行うようにしたので、感光基板Ｐが大型化しても感光基板Ｐを複数のブロックに分割し、各ブロックに対応するレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３を設けることにより、１つのブロックに対してレーザ干渉計を切り替えることなく各ブロック毎に精度良いアライメント処理及び露光処理ができる。
【００９１】
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。
【００９２】
なお、上述したように、レーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３の間隔（配置）はＸ軸方向に並ぶパターン形成領域（ブロック）のそれぞれに対応して設定され、パターン形成領域のそれぞれが互いに隣接する場合にはレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３の配置はパターン形成領域のＸ軸方向の長さ（大きさ）に応じて設定される。一方、Ｘ軸方向に並ぶパターン形成領域が互いに離間して設定されている場合には、複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３の配置はパターン形成領域の大きさ及び互いの間隔に応じて設定される。
【００９３】
上記実施形態では、移動鏡３４ｂは１つの移動鏡であるが、Ｘ軸方向に並ぶ複数のブロックＢＲ１〜ＢＲ３のそれぞれに対応するように分割した複数（３つ）の移動鏡を基板ステージＰＳＴ上に配置する構成でもよい。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
半導体デバイスは、図１８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マスク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。
【０１０５】
【発明の効果】
以上説明したように、基板に露光する露光領域を複数のブロックに分割し、ブロック毎にアライメント処理及び露光処理し、この処理を複数のブロックのそれぞれについて順次行うようにしたので、基板が大型化しても基板を複数のブロックに分割し、各ブロックに対応する位置検出装置を設けることにより、１つのブロックに対して位置検出装置を切り替えることなく各ブロック毎に精度良いアライメント処理及び露光処理ができる。
【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】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１９】従来の露光装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
３２ａ、３２ｂ 移動鏡（位置検出装置）
３４ａ、３４ｂ 移動鏡（位置検出装置）
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（アライメント部）
ＢＲ１〜ＢＲ３ ブロック
ＣＯＮＴ 制御装置
ＥＸ 露光装置
Ｍ マスク
ｍ１〜ｍ６ アライメントマーク
ＭＳＴ マスクステージ
Ｍｘ１、Ｍｘ２ レーザ干渉計（位置検出装置）
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
ＰＳＴ 基板ステージ
Ｐｘ１、Ｐｘ２ レーザ干渉計（位置検出装置）
Ｐｙ１〜Ｐｙ３ レーザ干渉計（位置検出装置）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure method, an exposure apparatus, and a device manufacturing method that expose a mask pattern on a substrate by moving the mask and the substrate synchronously.
[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. 19 is a view showing an example of a conventional multi-lens scan type exposure apparatus.
As shown in FIG. 19, 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. Further, a movable mirror 502a extending in the Y-axis direction is provided at the −X side end on the substrate stage PST, and a movable mirror 502b extending in the X-axis direction is provided at the −Y side end. The laser interferometer 501a capable of detecting the positions of the substrate stage PST in the X-axis direction and the Y-axis direction by irradiating the movable mirrors 502a and 502b with laser light at positions facing the respective movable mirrors 502a and 502b. , 501b are provided.
[0005]
A case where four devices (pattern formation regions) PA1 to PA4 are formed on the photosensitive substrate P by the exposure apparatus EXJ will be described.
The exposure apparatus EXJ detects alignment marks m1 to m4 provided at the four corners of the pattern formation areas PA1 to PA4 with the alignment optical systems 500A and 500B while detecting the position of the photosensitive substrate P with the laser interferometers 501a and 501b. Detect sequentially. Specifically, the exposure apparatus EXJ arranges the substrate stage PST at a predetermined position, and corresponds to the two substrate alignment marks m1 and m2 on the −X side of the first pattern formation region PA1 on the photosensitive substrate P, and this. A mask alignment mark (not shown) is detected by the alignment optical systems 500A and 500B via the projection optical systems PLa and PLg. Next, the exposure apparatus EXJ moves the substrate stage PST, and the alignment optical systems 500A and 500B detect the two substrate alignment marks m4 and m3 on the + X side of the pattern formation area PA1 via the projection optical systems PLa and PLg. During the mark detection, the laser interferometer detects the position of the substrate stage PST (photosensitive substrate P). When the alignment marks m1 to m4 in the first pattern formation area PA1 are detected, the exposure apparatus EXJ moves the substrate stage PST and moves the alignment optical system in the same manner as the detection operation of the alignment marks m1 to m4 in the first pattern formation area PA1. The substrate alignment marks m1 and m2 in the second pattern formation area PA2 and the mask alignment marks corresponding thereto are detected by 500A and 500B, and then the substrate alignment marks m3 and m4 are detected. Also at this time, the laser interferometer detects the position of the photosensitive substrate P. Hereinafter, similarly, the exposure apparatus EXJ sequentially detects the substrate alignment marks m1 to m4 in the third and fourth pattern formation areas PA3 and PA4.
[0006]
As described above, the exposure apparatus EXJ repeats the step movement between the mask M and the photosensitive substrate P while detecting the positions of the photosensitive substrate P and the mask M with the laser interferometer, and aligns each of the pattern formation areas PA1 to PA4. The marks m1 to m4 are detected. Then, the exposure apparatus EXJ obtains the position error between the mask M and the photosensitive substrate P for each pattern formation region, and image characteristics such as shift, rotation, and scaling based on the detection results of the alignment optical systems 500A and 500B. A correction value is calculated from the obtained error information, and an exposure process is performed based on the correction value. When performing the exposure process, the exposure process is performed on the pattern formation region PA4 that has been subjected to the alignment process last. That is, the pattern formation region PA4 of the photosensitive substrate P is illuminated by illuminating the mask M with exposure light while synchronously moving the substrate stage PST supporting the photosensitive substrate P and the mask stage MST supporting the mask M in the X-axis direction. Is subjected to the exposure process. When the exposure process for the pattern formation area PA4 is completed, the scanning exposure process for the pattern formation areas PA3, PA2, and PA1 is similarly performed.
[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, pattern detection is performed after the alignment marks m1 to m4 corresponding to the pattern formation areas PA1 to PA4 are detected while detecting the position of the photosensitive substrate P (pattern formation areas PA1 to PA4) with a laser interferometer. In this configuration, each of the areas PA1 to PA4 is subjected to exposure processing. Here, when the photosensitive substrate P is enlarged, in order to detect the positions of the pattern formation areas PA1 to PA4 by the laser interferometer, the moving mirror is also enlarged, that is, lengthened as the photosensitive substrate P is enlarged. There is a need to. However, when the moving mirror is lengthened, there is a problem in processing accuracy such as the reflecting surface of the moving mirror is bent. A plurality of short moving mirrors are installed corresponding to each of the pattern forming regions, and a plurality of laser interferometers are provided corresponding to these moving mirrors, and the position of the photosensitive substrate P (pattern forming region) among these laser interferometers. Although it is conceivable to detect the position while switching the laser interferometer used for detection, there may be a case where switching errors occur and accurate position detection cannot be performed.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances. When a plurality of pattern formation regions (devices) are formed on a substrate, the position detection and alignment processing of each pattern formation region is performed with high accuracy. It is an object of the present invention to provide an exposure method, an exposure apparatus, and a device manufacturing method that can perform good exposure processing.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention adopts the following configuration corresponding to FIGS. 1 to 18 shown in the embodiment.
The exposure method of the present invention is an exposure method in which the mask (M) and the substrate (P) are moved synchronously in the first direction (X) to expose the pattern of the mask (M) to the substrate (P). The substrate (P) is divided into blocks (BR1 to BR3) of a plurality of exposure regions (PA1 to PA9), and a mask (M) and a substrate (for each block (BR1 to BR3) of the plurality of exposure regions (PA1 to PA9) After the alignment with P), the pattern of the mask (M) is exposed on the substrate (P).
[0010]
According to the present invention, the exposure area (pattern formation area) to be exposed on the substrate is divided into a plurality of blocks, and the alignment (positioning) process and the exposure process are sequentially performed for each block. In addition, the substrate may be divided into a plurality of blocks and the respective processes may be performed, and accurate alignment processing and exposure processing can be performed for each block. Since the position detection operation in the above processing (alignment processing and exposure processing) for each block can be performed by one position detection device without switching a plurality of position detection devices, the processing (alignment processing and exposure) for one block is performed. In the processing, no device switching error occurs.
[0011]
The exposure apparatus (EX) of the present invention exposes a pattern of a mask (M) to the substrate (P) by moving the mask (M) and the substrate (P) synchronously in the first direction (X). In the apparatus, a plurality of position detection devices (Py1) arranged in the first direction (X) and capable of detecting positions in the second direction (Y) intersecting the first direction (X) of the substrate (P). To Py3), an alignment unit (AL) that aligns the substrate (P) with respect to the mask (M), and a plurality of position detection devices (Py1 to Py3) according to the position of the substrate (P). , One of a plurality of position detection devices (Py1 to Py3) corresponding to the exposure regions (PA1 to PA9) to be exposed on the substrate (P), and an alignment unit (based on the detection position of the position detection device) AL) Alignment and exposure control Characterized in that it comprises a location (CONT).
[0012]
According to the present invention, a plurality of position detection devices are arranged side by side in the first direction that is the scanning direction, and the plurality of position detection devices are controlled to be switched according to the position of the substrate. By switching the position detection device used for position detection according to the position of the substrate, position detection can be performed for each of a plurality of exposure regions. And when exposing the 1st exposure field among a plurality of exposure fields, after performing alignment processing in an alignment part based on the detection result of the 1st position detection device, when exposing the 2nd exposure field Performs exposure after performing alignment processing by the alignment unit based on the detection result of the second position detection device, thereby performing switching operation of a plurality of position detection devices in processing for one exposure region (pattern formation region). Therefore, the position detection can be performed with high accuracy without including the switching error of the position detection apparatus for each of the exposure regions.
[0013]
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).
[0014]
According to the present invention, since high-precision alignment processing and exposure processing can be performed for each block of a plurality of exposure regions, the accuracy of a manufactured device pattern can be improved.
[0015]
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. A plurality of laser interferometers (position detection devices) Mx1 for detecting the positions in the X-axis direction (first direction) of an alignment system (alignment unit) AL that detects the alignment mark and the mask stage MST that supports the mask M , Mx2 and a laser interferometer (position detecting device) M that detects the position of the mask stage MST in the Y-axis direction (second direction). 1, a plurality of laser interferometers (position detection devices) Px 1 and Px 2 for detecting the position of the substrate stage PST supporting the photosensitive substrate P in the X-axis direction (first direction), and the Y-axis direction of the substrate stage PST ( A plurality of laser interferometers (position detection devices) Py1, Py2, and Py3 that detect positions in the second direction) are provided. 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).
[0016]
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.
[0017]
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.
[0018]
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.
[0019]
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.
[0020]
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.
[0021]
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.
[0022]
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.
[0023]
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.
[0024]
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.
[0025]
As shown in FIG. 1, movable mirrors 32a and 32b are provided in the orthogonal directions at the respective edges of 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 to face 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 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 driving unit MSTD to thereby move the mask stage MST to a desired position (posture). ).
[0026]
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.
[0027]
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.
[0028]
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.
[0029]
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.
[0030]
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.
[0031]
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.
[0032]
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.
[0033]
As shown in FIG. 1, movable mirrors (position detection devices) 34 a and 34 b are respectively installed in the orthogonal directions on the edges in the X-axis direction and the Y-axis direction on the substrate stage PST. A plurality of, in the present embodiment, two laser interferometers Px1 and Px2 are arranged facing each other on the movable mirror 34a extending in the Y-axis direction. In addition, a plurality of, in this embodiment, three laser interferometers (position detection devices) 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 Py1 to Py3 is arranged at equal intervals along the X-axis direction. The movable mirror 34a and the laser interferometers Px1 and Px2 constitute a position detection device that can detect the position of the photosensitive substrate P in the X-axis direction (first direction). The movable mirror 34b and the laser interferometers Py1, Py2, and Py3 constitute a position detection device that can detect the position of the photosensitive substrate P in the Y-axis direction (second direction). Each of the laser interferometers Px1 and Px2 irradiates the movable mirror 34a with laser light and detects the distance from the movable 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 the rotation about the Z axis based on the detection results of the laser interferometers Px1 and Px2. Find the amount. Further, 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 drive unit PSTD to place the substrate stage PST at a desired position. Set to (Posture).
[0034]
Here, when detecting the position of the substrate stage PST in the Y-axis direction, the control device CONT responds to the movement of the substrate stage PST, that is, according to the position of the substrate stage PST supporting the photosensitive substrate P in the X-axis direction. Thus, the laser interferometer used for position detection among the plurality of laser interferometers Py1 to Py3 is switched.
[0035]
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).
[0036]
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. Furthermore, the projection regions 50a to 50g are arranged in parallel so that the end portions (boundary portions and joint portions) of the adjacent projection regions overlap in the Y-axis direction. The Then, by arranging the boundary portions of the projection regions 50a to 50g in parallel so as to overlap in the Y-axis direction, the total of the widths of the projection regions 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.
[0037]
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”.
[0038]
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.
[0039]
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).
[0040]
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 “□”.
[0041]
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.
[0042]
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).
[0043]
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.
[0044]
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.
[0045]
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.
[0046]
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.
[0047]
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.
[0048]
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.
[0049]
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.
[0050]
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.
[0051]
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.
[0052]
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.
[0053]
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.
[0054]
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.
[0055]
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.
[0056]
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.
[0057]
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. Of the plurality of pattern formation areas PA1 to PA9, three pattern formation areas PA1 to PA3 are set in the Y-axis direction (second direction), and three pattern formation areas PA4 to PA6 are arranged in the Y-axis direction. Three pattern formation areas PA7 to PA9 are set side by side in the Y-axis direction. Here, in the following description, the pattern formation regions PA1 to PA3 arranged in the Y-axis direction are appropriately referred to as “block BR1”, the pattern formation regions PA4 to PA6 as “block BR2”, and the pattern formation regions PA7 to PA9 as “block BR3” as appropriate. Called. Therefore, the photosensitive substrate P is set to three blocks BR1, BR2, and BR3 divided in the X-axis direction. Further, each of the 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. Alignment marks m1 to m6 arranged in the Y-axis direction are arranged at predetermined intervals in the X-axis direction, so that alignment is performed at each of the four corners of the pattern formation areas PA3, PA6, and PA9. mark m1 and m2 are arranged and aligned at the four corners of each of the pattern formation areas PA2, PA5 and PA8 mark m3 and m4 are arranged and aligned at the four corners of each of the pattern formation areas PA1, PA4 and PA7 mark m5 and m6 are arranged.
[0058]
The arrangement (interval) of the laser interferometers Py1 to Py3 arranged in the X axis direction is set so as to correspond to the plurality of blocks BR1, BR2, and BR3 arranged in the X axis direction on the photosensitive substrate P. That is, the intervals between the laser interferometers Py1 to Py3 are set according to the lengths of the pattern formation regions PA1, PA4, PA7 in the X-axis direction. The photosensitive substrate P is a large substrate, and the length of the movable mirror 34b in the X-axis direction is shorter than the length of the photosensitive substrate P in the X-axis direction, and the movable mirror 34b is manufactured with high processing accuracy.
[0059]
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, 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 control device CONT detects the position of the substrate stage PST in the X-axis direction and the θZ direction at this time using the laser interferometers Px1 and Px2, and among the plurality of laser interferometers Py1 to Py3, the pattern formation region PA1. One laser interferometer Py1 corresponding to ~ PA3 (block BR1) is selected, and the position of the substrate stage PST in the Y-axis direction is detected using the laser interferometer Py1. At this time, the laser interferometers Py2 and Py3 are not opposed to the movable mirror 34b. The controller CONT detects the position of the substrate stage PST with a laser interferometer, and in a state where the alignment systems AL1 to AL6 face each of the alignment marks m1 to m6 in the first row from the −X side, Alignment marks m1 to m6 corresponding to the respective pattern formation areas (exposure areas) PA1 to PA3 arranged in the axial direction are simultaneously detected (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.
[0060]
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. The alignment systems AL1 to AL6 face each other, the position of the substrate stage PST in the Y-axis direction is detected by the laser interferometer Py1, and the position of the substrate stage PST in the X-axis and θZ directions is detected by the laser interferometers Px1 and Px2. And the alignment marks m1 to m6 are simultaneously detected (step SB2).
[0061]
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).
[0062]
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).
[0063]
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 in the Z-axis direction from the system image plane.
[0064]
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.
[0065]
Next, after correcting the image characteristics based on the correction parameter obtained in step SB3, the control device CONT performs exposure on the pattern formation area PA1 while detecting the position of the substrate stage PST with the laser interferometers Py1, Px1, and Px2. Processing is performed (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.
[0066]
Next, the control device CONT corrects the image characteristics based on the correction parameter, and then performs an exposure process on the pattern formation region PA2 while detecting the position of the substrate stage PST with the laser interferometers Py1, Px1, and Px2 (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. .
[0067]
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 aligned in the Y-axis direction, the pattern formation areas PA1 and PA2 adjacent to each other in the Y-axis direction are opposite to each other. In this configuration, the photosensitive substrate P is exposed by synchronous movement of directions. 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.
[0068]
Next, after correcting the image characteristics based on the correction parameter, the control device CONT performs exposure processing on the pattern formation region PA3 while detecting the position of the substrate stage PST with the laser interferometers Py1, Px1, and Px2 (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.
[0069]
The position detection in the X-axis direction of the substrate stage PST in the above steps SB1 to SB7, that is, the position detection in the X-axis direction in the alignment processing and exposure processing for the plurality of pattern formation regions PA1 to PA3 (block BR1) is shown in FIGS. 11, the laser interferometers Px1 and Px2 perform the position detection in the Y-axis direction, and the laser interferometer Py1 performs the position detection. That is, among the laser interferometers Py1 to Py3 arranged in the X-axis direction, the laser interferometer used for position detection is one of Py1. Then, the position of the mask M is detected by detecting the position by the single laser interferometer Py1, detecting the alignment mark based on the position detection value of the laser interferometer Py1, and performing the alignment process between the mask M and the photosensitive substrate P. Are exposed to the pattern formation areas PA1 to PA3. In addition, here, each of the plurality of pattern formation areas PA1 to PA3 arranged in the Y-axis direction is sequentially exposed continuously, and the pattern formation areas PA1 to PA3 among the plurality of laser interferometers Py1 to Py3 during the continuous exposure. A specific laser interferometer Py1 corresponding to (block BR1) is used for position detection.
[0070]
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 AL1. Each of ~ AL6 is opposed. Then, the control device CONT selects one laser interferometer Py2 corresponding to the pattern formation areas PA4 to PA6 (block BR2) among the plurality of laser interferometers Py1 to Py3. As the position of the substrate stage PST in the X-axis direction moves, the control device CONT changes the laser interferometer used for detecting the position of the substrate stage PST in the Y-axis direction from the laser interferometer Py1 to the selected laser interferometer Py2. Switching (step SB8).
[0071]
Then, the control device CONT detects the position of the substrate stage PST in the X-axis direction and the θZ direction using the laser interferometers Px1 and Px2, and also detects the position of the substrate stage PST in the Y-axis direction by the laser interferometer Py2. To detect. The control device CONT detects the position of the substrate stage PST with a laser interferometer, and faces the alignment systems AL1 to AL6 and the alignment marks m1 to m6 in the third row from the −X side in the Y-axis direction. Alignment marks m1 to m6 corresponding to the plurality of arranged pattern formation areas (exposure areas) PA4 to PA6 are simultaneously detected (step SB9).
[0072]
When the laser interferometer is switched from Py1 to Py2, the position detection result of the laser interferometer Py1 is used for position detection of the laser interferometer Py2. Specifically, when the control device CONT switches from the laser interferometer Py1 to the laser interferometer Py2, for example, the laser interferometer Py1 performs the position detection operation of the substrate stage PST for a predetermined number of times and the substrate stage PST by the laser interferometer Py2. The position detection operation is performed a predetermined number of times, and the difference between the average values of these detection results is obtained. The obtained difference is used as a correction value, and the position detection operation of the substrate stage PST by the laser interferometer Py2 is performed based on the correction value. As described above, in the position detection operation of the laser interferometer Py2 which is a part of the alignment process related to the block BR2 (pattern formation regions PA4 to PA6), the alignment of the block BR1 (pattern formation regions PA1 to PA3) adjacent in the X-axis direction is performed. The position detection result of the laser interferometer Py1, which is a part of the result, is used.
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.
[0073]
Next, as shown in FIG. 12B, the control unit CONT moves the substrate stage PST in the −X direction, and each of the alignment marks m1 to m6 in the fourth column from the −X side provided on the photosensitive substrate P. And the alignment systems AL1 to AL6 are opposed to each other, the position of the substrate stage PST in the Y-axis direction is detected by the laser interferometer Py2, and the X-axis direction and the θZ-axis direction of the substrate stage PST are detected by the laser interferometers Px1 and Px2. The position is detected, and each of the alignment marks m1 to m6 is detected simultaneously (step SB10).
[0074]
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).
[0075]
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).
[0076]
Next, the control device CONT corrects the image characteristics based on the correction parameter obtained in step SB11, and then detects the position of the substrate stage PST with the laser interferometers Py2, Px1, and Px2, and exposes the pattern formation region PA4. Processing is performed (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.
[0077]
Next, after correcting the image characteristics based on the correction parameter, the control device CONT performs an exposure process on the pattern formation region PA5 while detecting the position of the substrate stage PST with the laser interferometers Py2, Px1, and Px2 (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.
[0078]
Next, after correcting the image characteristics based on the correction parameter, the control device CONT performs an exposure process on the pattern formation region PA6 while detecting the position of the substrate stage PST with the laser interferometers Py2, Px1, and Px2 (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.
[0079]
The position detection in the X-axis direction of the substrate stage PST in the above steps SB9 to SB714, that is, the position detection in the X-axis direction in the alignment process and the exposure process for the plurality of pattern formation areas PA4 to PA6 (block BR2) is shown in FIGS. As shown in FIG. 13, the laser interferometers Px1 and Px2 perform the position detection in the Y-axis direction, and the laser interferometer Py2 performs the position detection. That is, among the laser interferometers Py1 to Py3 arranged in the X-axis direction, the laser interferometer used for position detection is one of Py2. Then, the position of the mask M and the photosensitive substrate P are aligned by detecting the position with the single laser interferometer Py2, detecting the alignment mark based on the position detection value of the laser interferometer Py2, and then the pattern of the mask M. Are exposed to the pattern formation areas PA4 to PA6. Also here, each of the plurality of pattern formation areas PA4 to PA6 arranged in the Y-axis direction is successively continuously exposed, and the pattern formation areas PA4 to PA6 of the plurality of laser interferometers Py1 to Py3 during this continuous exposure. A specific laser interferometer Py2 corresponding to (block BR2) is used for position detection.
[0080]
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. Then, the control device CONT selects one laser interferometer Py3 corresponding to the pattern formation areas PA7 to PA9 (block BR3) among the plurality of laser interferometers Py1 to Py3. As the position of the substrate stage PST in the X-axis direction is moved, the control device CONT changes the laser interferometer used for detecting the position of the substrate stage PST in the Y-axis direction from the laser interferometer Py2 to the selected laser interferometer Py3. Switching (step SB16).
[0081]
Then, the control device CONT detects the position of the substrate stage PST in the X-axis direction and the θZ direction using the laser interferometers Px1 and Px2, and also detects the position of the substrate stage PST in the Y-axis direction by the laser interferometer Py3. To detect. The control device CONT detects the position of the substrate stage PST with a laser interferometer, and faces the alignment systems AL1 to AL6 and the alignment marks m1 to m6 in the fifth column from the −X side in the Y-axis direction. Alignment marks m1 to m6 corresponding to the plurality of arranged pattern formation areas (exposure areas) PA7 to PA9 are simultaneously detected (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.
[0082]
Again, when the laser interferometer is switched from Py2 to Py3, the position detection result of the laser interferometer Py2 is used for position detection of the laser interferometer Py3. That is, in the position detection operation of the laser interferometer Py3 that is a part of the alignment process for the block BR3 (pattern formation regions PA7 to PA9), the alignment result of the block BR2 (pattern formation regions PA4 to PA6) adjacent in the X-axis direction is used. The position detection result of the laser interferometer Py2 that is a part of is used.
[0083]
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, the position of the substrate stage PST in the Y-axis direction is detected by the laser interferometer Py3, and the X-axis direction and the θZ direction of the substrate stage PST are detected by the laser interferometers Px1 and Px2. The position is detected, and each of the alignment marks m1 to m6 is detected simultaneously (step SB18).
[0084]
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).
[0085]
Here, after the fifth alignment mark is detected, 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 sixth alignment mark. 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 uses the detection results of the substrate AF detection systems 60a to 60g for each of the pattern formation areas PA7 to PA9 of the photosensitive substrate P. A surface shape is obtained (step SB20).
[0086]
Next, after correcting the image characteristics based on the correction parameter obtained in step SB18, the control device CONT performs exposure processing on the pattern formation region PA7 while detecting the position of the substrate stage PST with the laser interferometers Py3, Px1, and Px2. Is performed (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, so that the pattern forming area PA7 is exposed. 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.
[0087]
Next, after correcting the image characteristics based on the correction parameter, the control device CONT performs an exposure process on the pattern formation region PA8 while detecting the position of the substrate stage PST with the laser interferometers Py3, Px1, and Px2 (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.
[0088]
Next, after correcting the image characteristics based on the correction parameter, the control device CONT performs an exposure process on the pattern formation region PA9 while detecting the position of the substrate stage PST with the laser interferometers Py3, Px1, and Px2 (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.
[0089]
The position detection in the X-axis direction of the substrate stage PST in the above steps SB17 to SB23, that is, the position detection in the X-axis direction in the alignment processing and exposure processing for the plurality of pattern formation regions PA7 to PA9 (block BR3) is shown in FIGS. As shown in FIG. 15, the laser interferometers Px1 and Px2 perform the position detection in the Y axis direction, and the laser interferometer Py3 performs the position detection. That is, among the laser interferometers Py1 to Py3 arranged in the X-axis direction, the laser interferometer used for position detection is one of Py3. Then, the position of the mask M is detected by detecting the position by the single laser interferometer Py3, detecting the alignment mark based on the position detection value of the laser interferometer Py3, and performing the alignment process between the mask M and the photosensitive substrate P. Are exposed to the pattern formation areas PA7 to PA9. Also here, a plurality of pattern formation areas PA7 to PA9 arranged in the Y-axis direction are successively exposed successively, and the pattern formation areas PA7 to PA9 among the plurality of laser interferometers Py1 to Py3 during the continuous exposure. A specific laser interferometer Py3 corresponding to (block BR3) is used for position detection.
[0090]
As described above, the pattern formation areas PA1 to PA9 to be exposed on the photosensitive substrate P are divided into a plurality of blocks BR1 to BR3, and alignment processing and exposure processing are performed for each block, and this processing is performed on each of the plurality of blocks BR1 to BR3. Therefore, even if the photosensitive substrate P is enlarged, the photosensitive substrate P is divided into a plurality of blocks, and laser interferometers Py1 to Py3 corresponding to the respective blocks are provided, so that laser is applied to one block. Accurate alignment processing and exposure processing can be performed for each block without switching the interferometer.
[0091]
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.
[0092]
As described above, the intervals (arrangements) between the laser interferometers Py1 to Py3 are set corresponding to the pattern formation regions (blocks) arranged in the X-axis direction, and the pattern formation regions are adjacent to each other. The arrangement of the laser interferometers Py1 to Py3 is set according to the length (size) in the X-axis direction of the pattern formation region. On the other hand, when the pattern formation regions arranged in the X-axis direction are set apart from each other, the arrangement of the plurality of laser interferometers Py1 to Py3 is set according to the size of the pattern formation region and the interval between them. .
[0093]
In the above embodiment, the movable mirror 34b is a single movable mirror, but a plurality (three) of movable mirrors divided so as to correspond to each of the plurality of blocks BR1 to BR3 arranged in the X-axis direction are arranged on the substrate stage PST. The structure arrange | positioned may be sufficient.
[0094]
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.
[0095]
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.
[0096]
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), F 2 A laser (157 nm) can be used.
[0097]
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.
[0098]
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. 2 When a laser is used, a catadioptric system or a refractive optical system is used.
[0099]
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.
[0100]
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.
[0101]
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.
[0102]
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.
[0103]
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.
[0104]
As shown in FIG. 18, the semiconductor device has a step 201 for designing the function / 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 mask 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.
[0105]
【The invention's effect】
As described above, the exposure area to be exposed on the substrate is divided into a plurality of blocks, alignment processing and exposure processing are performed for each block, and this processing is sequentially performed for each of the plurality of blocks. However, by dividing the substrate into a plurality of blocks and providing a position detection device corresponding to each block, accurate alignment processing and exposure processing can be performed for each block without switching the position detection device for one block. .
[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 flowchart showing an example of a manufacturing process of a semiconductor device.
FIG. 19 is a perspective view showing a conventional exposure apparatus.
[Explanation of symbols]
32a, 32b Moving mirror (position detection device)
34a, 34b Moving mirror (position detection device)
60 (60a-60g) substrate side AF detection system
70 (70a to 70d) Mask side AF detection system
AL (AL1 to AL6) Alignment system (alignment part)
BR1 to BR3 block
CONT control device
EX exposure equipment
M mask
m1-m6 alignment mark
MST mask stage
Mx1, Mx2 Laser interferometer (position detector)
P Photosensitive substrate (substrate)
PA1 to PA9 Pattern formation area (exposure area)
PL (PLa to PLg) Projection optical system
PST substrate stage
Px1, Px2 Laser interferometer (position detection device)
Py1-Py3 laser interferometer (position detector)

Claims (12)

基板ステージ上に載置された基板にパターンを露光する露光方法において、
前記基板ステージの第２の方向における位置を１つの位置検出装置で検出し、該１つの位置検出装置の検出結果に基づいて前記基板の位置合わせを行って該基板に前記パターンを露光する処理を、前記基板を前記第２の方向と直交する第１の方向に分割して設定される第１および第２の露光領域ごとに行う露光工程と、
前記第１の露光領域に対する前記処理の後、前記第２の露光領域に対する前記処理を行うまでに、前記処理に用いる前記１つの位置検出装置を前記第１の露光領域に対応付けられた位置検出装置から前記第２の露光領域に対応付けられた位置検出装置に切り替える切替工程と、
を含むことを特徴とする露光方法。 In an exposure method for exposing a pattern to a substrate placed on a substrate stage ,
A process of detecting the position of the substrate stage in the second direction with one position detection device, aligning the substrate based on the detection result of the one position detection device, and exposing the pattern to the substrate. An exposure step for each of the first and second exposure regions set by dividing the substrate in a first direction orthogonal to the second direction;
After the process on the first exposure area, the position detection device associated with the first exposure area is used for the one position detection device used for the process before the process on the second exposure area is performed. A switching step of switching from a device to a position detection device associated with the second exposure area;
An exposure method comprising : 前記基板は、前記第１の露光領域を含み前記第２の方向に並ぶ複数の露光領域で構成される第１の露光領域ブロックと、前記第２の露光領域を含み前記第２の方向に並ぶ複数の露光領域で構成される第２の露光領域ブロックとが設定され、
前記露光工程は、前記第１および第２の露光領域ブロックごとに、前記処理を当該第１または第２の露光領域ブロックを構成する前記複数の露光領域に対して連続的に行い、
前記切替工程は、前記第１の露光領域ブロックに対する前記処理の後、前記第２の露光領域ブロックに対する前記処理を行うまでに、前記１つの位置検出装置の切り替えを行うことを特徴とする請求項１記載の露光方法。 The substrate includes a first exposure area block including a plurality of exposure areas including the first exposure area and arranged in the second direction, and includes the second exposure area and aligned in the second direction. A second exposure area block composed of a plurality of exposure areas is set,
The exposure step continuously performs the processing on the plurality of exposure areas constituting the first or second exposure area block for each of the first and second exposure area blocks,
The switching step includes switching the one position detecting device after performing the processing for the first exposure area block and before performing the processing for the second exposure area block. 2. The exposure method according to 1 . 前記露光工程は、前記第１および第２の露光領域ブロックごとに、当該第１または第２の露光領域ブロックを構成する前記複数の露光領域に対して前記基板上に設けられた複数のアライメントマークを同時検出し、該複数のアライメントマークの検出結果と前記基板ステージの位置の検出結果とに基づいて前記基板の位置合わせを行うことを特徴とする請求項２記載の露光方法。 In the exposure step, a plurality of alignment marks provided on the substrate with respect to the plurality of exposure areas constituting the first or second exposure area block for each of the first and second exposure area blocks. 3. The exposure method according to claim 2, wherein the alignment of the substrate is performed based on a detection result of the plurality of alignment marks and a detection result of the position of the substrate stage . 前記位置検出装置は、前記基板ステージ上で前記第１の方向に延在された鏡部材に対して前記第２の方向へレーザ光を照射するレーザ干渉計を用いて、前記第２の方向における前記基板ステージの位置を検出す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。 The position detecting device uses a laser interferometer that irradiates a mirror member extending in the first direction on the substrate stage with laser light in the second direction, in the second direction. The exposure method according to claim 1, wherein the position of the substrate stage is detected . 前記パターンを有するマスクが載置されるマスクステージと前記基板ステージとを介して前記マスクと前記基板とを前記第１の方向に同期移動しつつ前記パターンを該基板に露光することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の露光方法。The pattern is exposed to the substrate while the mask and the substrate are synchronously moved in the first direction via the mask stage on which the mask having the pattern is placed and the substrate stage. The exposure method according to any one of claims 1 to 4. 基板ステージ上に載置された基板にパターンを露光する露光装置において、
第１の方向に並べて配置され、該第１の方向と直交する第２の方向における前記基板ステージの位置を検出する複数の位置検出装置と、
前記基板ステージの前記第２の方向における位置を前記複数の位置検出装置のうちの１つの位置検出装置で検出し、該１つの位置検出装置の検出結果に基づいて前記基板の位置合わせを行って該基板に前記パターンを露光する処理を、前記基板を前記第１の方向に分割して設定される第１および第２の露光領域ごとに行うとともに、前記第１の露光領域に対する前記処理の後、前記第２の露光領域に対する前記処理を行うまでに、前記１つの位置検出装置を前記第１の露光領域に対応付けられた位置検出装置から前記第２の位置検出装置に対応付けられた位置検出装置に切り替える制御装置とを備えることを特徴とする露光装置。 In an exposure apparatus that exposes a pattern to a substrate placed on a substrate stage ,
Are arranged side by side in a first direction, a plurality of position detecting device for detecting the position of said substrate stage in a second direction perpendicular to the first direction,
The position of the substrate stage in the second direction is detected by one position detection device of the plurality of position detection devices, and the substrate is aligned based on the detection result of the one position detection device. The process of exposing the pattern to the substrate is performed for each of the first and second exposure areas set by dividing the substrate in the first direction, and after the process for the first exposure area The position associated with the second position detection device from the position detection device associated with the first exposure region before the processing for the second exposure region is performed. An exposure apparatus comprising: a control device that switches to a detection device . 前記基板は、前記第１の露光領域を含み前記第２の方向に並ぶ複数の露光領域で構成される第１の露光領域ブロックと、前記第２の露光領域を含み前記第２の方向に並ぶ複数の露光領域で構成される第２の露光領域ブロックとが設定され、
前記制御装置は、前記第１および第２の露光領域ブロックごとに、前記処理を当該第１または第２の露光領域ブロックを構成する前記複数の露光領域に対して連続的に行うとともに、前記第１の露光領域ブロックに対する前記処理の後、前記第２の露光領域ブロック に対する前記処理を行うまでに、前記１つの位置検出装置の切り替えを行うことを特徴とする請求項６記載の露光装置。 The substrate includes a first exposure area block including a plurality of exposure areas including the first exposure area and arranged in the second direction, and includes the second exposure area and aligned in the second direction. A second exposure area block composed of a plurality of exposure areas is set,
The control device continuously performs the process on the plurality of exposure areas constituting the first or second exposure area block for each of the first and second exposure area blocks, and 7. The exposure apparatus according to claim 6 , wherein after the process for one exposure area block , the one position detection apparatus is switched before the process for the second exposure area block is performed . 前記基板上に設けられたアライメントマークを検出するアライメント部を備え、
前記制御装置は、前記第１および第２の露光領域ブロックごとに、当該第１または第２の露光領域ブロックを構成する前記複数の露光領域に対して前記基板上に設けられた複数の前記アライメントマークを同時検出し、該複数のアライメントマークの検出結果と前記基板ステージの位置の検出結果とに基づいて前記基板の位置合わせを行うことを特徴とする請求項７記載の露光装置。 An alignment unit for detecting an alignment mark provided on the substrate;
The control device includes a plurality of alignments provided on the substrate with respect to the plurality of exposure regions constituting the first or second exposure region block for each of the first and second exposure region blocks. 8. The exposure apparatus according to claim 7, wherein marks are detected simultaneously, and alignment of the substrate is performed based on detection results of the plurality of alignment marks and detection results of the position of the substrate stage . 前記複数の位置検出装置の前記第１の方向の間隔は、前記第１および第２の露光領域の前記第１の方向の大きさに基づいて設定されることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項記載の露光装置。9. The interval in the first direction of the plurality of position detection devices is set based on the size of the first and second exposure regions in the first direction. The exposure apparatus according to any one of the above. 前記位置検出装置は、前記基板ステージ上で前記第１の方向に延在された鏡部材に対して前記第２の方向へレーザ光を照射するレーザ干渉計を有することを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項記載の露光装置。The said position detection apparatus has a laser interferometer which irradiates a laser beam to the said 2nd direction with respect to the mirror member extended in the said 1st direction on the said substrate stage, The said interferometer is characterized by the above-mentioned. The exposure apparatus according to claim 9. 前記パターンを有するマスクが載置されるマスクステージを備え、A mask stage on which a mask having the pattern is placed;
前記制御装置は、前記マスクステージおよび前記基板ステージを介して前記マスクと前記基板とを前記第１の方向に同期移動しつつ前記パターンを該基板に露光することを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一項記載の露光装置。  The control device exposes the pattern to the substrate while synchronously moving the mask and the substrate in the first direction via the mask stage and the substrate stage. The exposure apparatus according to any one of the above. 請求項１〜請求項５のいずれか一項記載の露光方法、あるいは請求項６〜請求項１１のいずれか一項記載の露光装置を用いて、前記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 exposure method according to any one claim of claims 1 to 5 or using an exposure apparatus according to any one of claims 6 to claim 11, comprising the steps of exposing the pattern on the substrate, wherein And a step of developing the exposed substrate.
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