JP5182557B2 - パターン形成方法及びパターン形成装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

パターン形成方法及びパターン形成装置、並びにデバイス製造方法 Download PDF

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Description

本発明はパターン形成方法及びパターン形成装置、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、物体にパターンを形成するパターン形成方法及びパターン形成装置、並びに前記パターン形成方法及びパターン形成装置を用いるデバイス製造方法に関する。
半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイス（電子デバイス）を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを投影光学系を介してレジスト等が塗布された基板、例えばウエハ又はガラスプレート等の感光物体（以下、「ウエハ」と総称する）上に転写する露光装置が用いられている。
半導体素子等は、ウエハ上に複数層のパターンを重ね合せて形成される。このため、露光装置では、ウエハ上に既に形成されたパターンと、レチクルに形成されたパターンとを最適な相対位置関係にする操作（アライメント）が必要である。このアライメントの方式として、ＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式が主として用いられている。このＥＧＡ方式では、ウエハ内の特定の複数のショット領域（サンプルショット領域又はアライメントショット領域とも呼ばれる）を予め選択しておき、それらのサンプルショット領域に付設されたアライメントマーク（サンプルマーク）の位置情報を順次計測する。そして、この計測結果とショット領域の設計上の配列情報とを用いて、最小自乗法等による統計演算を行なって、ウエハ上のショット領域の配列座標を求める。そのため、ＥＧＡ方式では、高スループットで各ショット領域の配列座標を高精度に求めることができる（例えば、特許文献１参照）。
上記のアライメントでは、複数のサンプルショット領域に付設されたアライメントマークを計測するため、複数のアライメントマークがマーク検出系（アライメント検出系）の検出領域に順次位置付けられるような経路に沿って、ウエハを移動する必要がある。従来、ウエハアライメント動作（サンプルマークの計測動作）は、ウエハの露光開始に先立って行われていたので、サンプルショット領域の数が増えると、計測に多大な時間を要し、露光装置のスループットの低下を引き起こすおそれがある。
このため、最近においては、ウエハステージを２つ用意し、一方のウエハステージで露光を行っている間に他方のウエハステージでアライメントを行うという、並行処理を実行することで、露光工程全体のスループットを向上させようとする、いわゆるツインステージ方式のステージ装置が開発され、露光装置に採用されてきている。しかしながら、ツインステージは高価であるため、ツインステージを用いずに、アライメント動作によるスループットの低下を抑制する技術の出現が望まれている。
特開昭６１−４４４２９号公報
本発明は、上述した事情の下になされたものであり、第１の観点からすると、物体にパターンを形成するパターン形成方法であって、前記物体を移動させている間に、マーク検出系の少なくとも一部を移動させ、該少なくとも一部の移動中に、前記物体上のマークを検出する第１工程と；前記マークの検出結果を用いて、前記物体にパターンを形成する第２工程と；を含む第１のパターン形成方法である。
これによれば、物体を移動させている間に、マーク検出系の少なくとも一部を移動させ、該少なくとも一部の移動中に、物体上のマークを検出する。したがって、第１工程及び第２工程を含む全工程のスループットを向上することが可能となる。
この場合において、マークの検出は、少なくとも物体を、該物体を保持して移動する移動体に保持させるローディング位置から物体に対するパターン形成を開始する位置まで移動体が移動する間に行われることとしても良いし、少なくとも物体に対するパターン形成開始後（少なくともパターン形成処理中（例えば露光処理中））に行われることとしても良い。
本発明は、第２の観点からすると、物体にパターンを形成するパターン形成方法であって、前記物体を移動させている間にマーク検出系の検出領域を移動させ、該検出領域の移動中に、前記物体上のマークを検出する第１工程と；前記マークの検出結果を用いて、前記物体にパターンを形成する第２工程と；を含む第２のパターン形成方法である。
これによれば、物体の移動中にマーク検出系の検出領域を移動させ、該検出領域の移動中に、物体上のマークを検出するので、物体の移動中にマーク検出を行うことで、マークの検出に要する時間の短縮、ひいては全工程のスループットの向上を図ることが可能となる。
本発明は、第３の観点からすると、移動体に保持された物体にパターンを形成するパターン形成装置であって、少なくとも一部が移動可能なマーク検出系と；前記移動体の移動中に、前記マーク検出系によって前記物体上の１つのマークが検出されるように該１つのマークの検出中に前記マーク検出系の少なくとも一部を移動する制御装置と；を備える第１のパターン形成装置である。
これによれば、制御装置が、移動体の移動中に、マーク検出系の少なくとも一部を移動させつつ、該マーク検出系により物体上の１つのマークを検出する。したがって、パターン形成工程全体のスループットを向上することが可能となる。
この場合において、制御装置は、マークの検出が、少なくとも物体を移動体に保持させるローディング位置から物体の露光開始位置まで移動体が移動する間に行われるように、マーク検出系の少なくとも一部の移動を制御することとしても良いし、マークの検出が、少なくとも物体に対するパターン形成開始後（少なくともパターン形成処理中（例えば、露光処理中））に行われるように、マーク検出系の少なくとも一部の移動を制御することとしても良い。
本発明は、第４の観点からすると、移動体に保持された物体にパターンを形成するパターン形成装置であって、少なくとも一部が移動可能なマーク検出系と；前記移動体の移動中に、前記マーク検出系によって前記物体上の１つのマークが検出されるように、前記１つのマークの検出中に前記マーク検出系の検出領域の移動を制御する制御装置と；を備える第２のパターン形成装置である。
これによれば、制御装置が、移動体の移動中にマーク検出系の検出領域を移動して、該マーク検出系により物体上の１つのマークを検出するので、移動体の移動中にマーク検出を行うことにより、マークの検出に要する時間の短縮、ひいてはパターン形成工程全体のスループットの向上を図ることが可能となる。
また、本発明の第１又は第２のパターン形成方法、本発明の第１又は第２のパターン形成装置を用いて感応物体上にパターンを転写することにより、高集積度のマイクロデバイスの生産性を向上することが可能である。従って、本発明は、更に別の観点からすると、本発明の第１又は第２のパターン形成方法、本発明の第１又は第２のパターン形成装置を用いた感応物体上へのパターン転写工程を含むデバイス製造方法であるとも言える。
第１の実施形態に係る露光装置を示す概略図である。 図１のステージ装置を示す平面図である。 アライメント系ステージ装置の構成を示す図である。 アライメント系干渉計システムの構成を説明するための図である。 アライメント系干渉計システムの一部を拡大して示す図である。 第１の実施形態に係る露光装置の制御系を示すブロック図である。 図７（Ａ），図７（Ｂ）は、ウエハステージと計測ステージによる並行処理動作を説明するための図（その１）である。 図８（Ａ），図８（Ｂ）は、ウエハステージと計測ステージによる並行処理動作を説明するための図（その２）である。 図９（Ａ），図９（Ｂ）は、ウエハステージと計測ステージによる並行処理動作を説明するための図（その３）である。 図１０（Ａ），図１０（Ｂ）は、ウエハステージと計測ステージによる並行処理動作を説明するための図（その４）である。 ウエハステージとアライメント系の移動速度を示すグラフである。 図１２（Ａ），図１２（Ｂ）は、第２の実施形態にかかる、ウエハステージと計測ステージによる並行処理動作を説明するための図（その１）である。 図１３（Ａ），図１３（Ｂ）は、第２の実施形態にかかる、ウエハステージと計測ステージによる並行処理動作を説明するための図（その２）である。 図１４（Ａ），図１４（Ｂ）は、第２の実施形態にかかる、ウエハステージと計測ステージによる並行処理動作を説明するための図（その３）である。
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図１１に基づいて説明する。
図１には、第１の実施形態に係る露光装置１００の構成が概略的に示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャナである。
露光装置１００は、露光用照明光（以下、照明光又は露光光と呼ぶ）ＩＬをレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲに照射する照明系ＩＬＳ、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出された照明光ＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵ、ウエハＷが載置されるウエハステージＷＳＴ及び露光のための計測に用いられる計測ステージＭＳＴを含むステージ装置１５０、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２（アライメント系ＡＬＧ２については図３参照）、該アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２を２次元面（ＸＹ平面）内で移動するアクチュエータとしての駆動装置（以下、アライメント系ステージ装置と呼ぶ）１６０、及び露光装置全体の動作を統括制御する制御系としての主制御装置５０（図１では不図示、図６参照）等を含む。以下では、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向（図１では紙面内上下方向）に沿ってＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で走査露光時にレチクルＲとウエハＷとが同期移動される所定の走査方向（図１では紙面内左右方向）に沿ってＹ軸を、その走査方向に直交する非走査方向（図１ではその紙面に垂直な方向）に沿ってＸ軸を取って説明する。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向とする。
また、露光装置１００は、投影光学系ＰＬ及び液体Ｌｑを介して照明光ＩＬでウエハＷを露光する液浸露光装置である。本実施形態では、ウエハＷが対向して配置され、かつ照明光ＩＬを射出する光学部材、すなわち投影光学系ＰＬの、最も像面近くに配置される光学素子（以下では、終端光学素子、または最下端の光学素子とも呼ぶ）とウエハＷとの間の、照明光ＩＬの光路を含む液浸空間に液体Ｌｑを満たす局所液浸方式を採用し、少なくとも一部（例えば、ノズルユニットなど）がボディＢＤに設けられる液浸装置１３２を備える。液浸装置１３２は、ノズルユニットを介して液浸空間に液体Ｌｑを供給する液体供給装置１３８、及びノズルユニットを介して液浸空間の液体Ｌｑを回収する液体回収装置１３９（いずれも図１では不図示、図６参照）を含み、主制御装置５０によって制御される。ノズルユニットは、投影光学系ＰＬの下端部を囲み、内部に液体の流路を有する環状部材でもよいが、本実施形態では液体供給ノズル１３１Ａ、及び液体回収ノズル１３１Ｂで構成される。
なお、ウエハＷ上でマトリックス状に配列される複数のショット領域にはそれぞれパターンが形成され、かつショット領域毎にそのパターンと所定の位置関係でアライメントマークも形成されている。本実施形態では、アライメントマークは２次元マークである、例えばＸ軸及びＹ軸方向にそれぞれ周期的に配列される２つの１次元パターンを含み、かつウエハＷ上で複数のショット領域を区画するストリートライン（スクライブライン）に形成されている。また、ウエハＷ上のショット領域（アライメントマークを含む）の配列情報はショットマップデータとして主制御装置５０のメモリに格納されている。本実施形態では前述のＥＧＡ方式を採用するので、ウエハＷ上の複数のショット領域のうち、アライメントマークを検出すべきショット領域の位置及び個数などに関する情報（アライメントショットデータ）も既に主制御装置５０に入力されている。また、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷは、直交するストリートラインがそれぞれＸ軸及びＹ軸方向とほぼ一致し、その表面に感光層（フォトレジスト層）が形成されている。本実施形態では、撥液性を有する感光材料を用いてもよいし、あるいは感光層上に保護用のトップコート膜を形成してもよい。
照明系ＩＬＳは、光源及び照明光学系を含む。前記光源としては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光源（出力波長１９３ｎｍ）が用いられている。また、照明光学系は、例えば、所定の位置関係で配置された、ビーム整形光学系、エネルギ粗調器、オプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ、又はホモジナイザ）、照明系開口絞り板、ビームスプリッタ、リレーレンズ、レチクルブラインド、光路折り曲げ用のミラー及びコンデンサレンズ（いずれも不図示）等を含む。なお、照明系ＩＬＳの構成、各光学部材の機能などについては、例えば国際公開第２００２／１０３７６６号パンフレット（及び対応米国特許出願公開第２００３／００９８９５９号明細書）に開示されている。
前記レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターンなどがそのパターン面（図１における下面）に形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系５５によって、少なくともＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、走査方向（Ｙ軸方向）に指定された走査速度で駆動可能となっている。
レチクルステージＲＳＴの位置情報（少なくともＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向の位置情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）５３によって、移動鏡６５（実際には、Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。このレチクル干渉計５３の計測値は主制御装置５０に送られ、主制御装置５０は、このレチクル干渉計５３の計測値に基づいてレチクルステージ駆動系５５を介してレチクルステージＲＳＴの位置（及び速度）を制御する。なお、移動鏡６５は平面鏡のみでなくコーナーキューブ型ミラー（レトロリフレクタ）を含むものとしてもよいし、移動鏡６５をレチクルステージＲＳＴに固設する代わりに、例えばレチクルステージＲＳＴの端面（側面）を鏡面加工して形成される反射面を用いてもよい。
前記投影ユニットＰＵは、図１においてレチクルステージＲＳＴの下方に配置されており、床面（又はベースプレートなど）上に配置されたボディ（例えば、防振ユニットがそれぞれ設けられる３つ又は４つの支柱でベース部材が支持される保持機構を含む）ＢＤに形成された開口ＢＤａに挿入され、フランジＦＬＧを介してボディＢＤによって支持されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒１４０と、該鏡筒１４０内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を有する投影光学系ＰＬとを含む。投影光学系ＰＬとしては、例えば光軸ＡＸに沿って配列される複数のレンズ（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。この投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍）を有する。このため、照明系ＩＬＳからの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、表面にレジストが塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、「露光領域」又は「投影領域」とも呼ぶ）ＩＡに形成される。なお、本実施形態では投影ユニットＰＵをボディＢＤに載置するものとしたが、例えば国際公開第２００６／０３８９５２号パンフレットに開示されているように、図１中のボディＢＤよりも上方（＋Ｚ側）に配置されるメインフレームに対して投影ユニットＰＵを吊り下げ支持してもよい。
また、本実施形態の露光装置１００では、少なくとも走査露光中、液浸装置１３２によって、投影ユニットＰＵを介して照明光ＩＬが照射される露光領域ＩＡを含むウエハＷ上の一部に、露光領域ＩＡよりも大きくかつウエハＷよりも小さい液浸領域を局所的に形成する。投影ユニットＰＵの下端部近傍には、液浸装置１３２の一部を構成するノズルユニット、すなわち液体供給ノズル１３１Ａと、液体回収ノズル１３１Ｂとが設けられている。
前記液体供給ノズル１３１Ａには、その一端が液体供給装置１３８（図６参照）に接続された不図示の供給管の他端が接続されている。また、前記液体回収ノズル１３１Ｂには、その一端が液体回収装置１３９（図６参照）に接続された不図示の回収管の他端が接続されている。
主制御装置５０は、液体供給ノズル１３１Ａを介して投影光学系ＰＬの最下端の光学素子（レンズなど）とウエハＷとの間に液体（例えば、純水）Ｌｑを供給するとともに、液体回収ノズル１３１Ｂを介して液体Ｌｑを回収する。このとき、主制御装置５０は、液体供給ノズル１３１Ａから供給される液体Ｌｑの量と、液体回収ノズル１３１Ｂを介して回収される液体Ｌｑの量とが常に等しくなるように、液体供給装置１３８及び液体回収装置１３９を制御している。従って、ウエハＷ上には、一定量の液体Ｌｑ（図１参照）が保持される。この場合、ウエハＷ上で保持された液体Ｌｑは常に入れ替わっている。
なお、投影ユニットＰＵ下方に計測ステージＭＳＴが位置する場合にも、上記と同様に計測テーブルＭＴＢと投影ユニットＰＵとの間に液体Ｌｑを満たす、すなわち液浸領域を形成することが可能である。また、本実施形態では少なくとも液浸装置１３２のノズルユニットをボディＢＤに設けるものとしたが、前述の如く露光装置１００がメインフレームに対して投影ユニットＰＵを吊り下げ支持する構成である場合、例えば投影ユニットＰＵとは独立にそのメインフレームから吊り下げ支持されるフレームにノズルユニットを設けてもよい。
前記ステージ装置１５０は、図１、及びステージ装置１５０の平面図である図２に示されるように、ベース盤１１２上に配置されたウエハステージＷＳＴ、及び例えば特開平１１−１３５４００号公報（対応国際公開第１９９９／２３６９２号パンフレット）、特開２０００−１６４５０４号公報（対応米国特許第６,８９７,９６３号明細書）などに開示される、計測用部材（基準マーク、センサなど）を有する計測ステージＭＳＴと、これらのステージＷＳＴ（ウエハＷ）、ＭＳＴの位置（位置情報）を計測する干渉計システム１１８（図６参照）と、ステージＷＳＴ、ＭＳＴを駆動するステージ駆動系１２４（図６参照）と、を含む。図示していないが、ベース盤１１２は、例えば４つの防振ユニットを介して床面（又はベースプレートなど）上に配置されている。
ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴの底面には、不図示の非接触軸受、例えばエアベアリング（エアパッドとも呼ばれる）が複数ヶ所に設けられており、これらのエアベアリングにより、ウエハステージＷＳＴ、計測ステージＭＳＴがベース盤１１２の上面に対して数μｍ程度のクリアランスを介して支持されている。また、各ステージＷＳＴ、ＭＳＴは、ステージ駆動系１２４によって、ＸＹ平面内で互いに独立して駆動（θｚ回転を含む）されるようになっている。
これを更に詳述すると、ウエハステージＷＳＴは、図１に示されるように、上記エアベアリングがその底面に設けられたウエハステージ本体９１と、該ウエハステージ本体９１上に不図示のＺ・チルト機構（例えばボイスコイルモータなどのアクチュエータを含んで構成される）を介して搭載され、ウエハステージ本体９１に対してＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向に微小駆動されるウエハテーブルＷＴＢとを含んでいる。
ウエハテーブルＷＴＢ上には、ほぼ矩形で、その中央部にウエハＷよりも僅かに大きな内径の円形開口が形成された補助プレート（撥液プレート）１２８が設けられている。また、円形開口の内部には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。前記補助プレート１２８は、液体Ｌｑに対して撥液化処理された表面（撥液面）を有し、その表面がウエハホルダによって吸着保持されたウエハＷとほぼ面一となるように設定されている。なお、補助プレート１２８は低熱膨張率の材料、例えばガラス又はセラミックス（ショット社のゼロデュア（商品名）、Ａｌ２Ｏ３あるいはＴｉＣなど）で形成され、その表面には、例えばフッ素樹脂材料、ポリ四フッ化エチレン（テフロン（登録商標））等のフッ素系樹脂材料、アクリル系樹脂材料、あるいはシリコン系樹脂材料などにより撥液膜が形成される。
前記計測ステージＭＳＴは、上記エアベアリングがその底面に設けられた計測ステージ本体９２と、該計測ステージ本体９２上に不図示のＺ・チルト機構を介して搭載された計測テーブルＭＴＢとを含んでいる。
前記計測テーブルＭＴＢ（及び計測ステージ本体９２）には、各種計測用部材が設けられている。この計測用部材としては、例えば、特開平５−２１３１４号公報（対応する米国特許第５，２４３，１９５号明細書）などに開示される複数の基準マークが形成された基準マーク部材ＦＭ、及び投影光学系ＰＬを介して照明光ＩＬを受光するセンサなどが含まれている。本実施形態ではこのセンサとして、例えば特開平１１−１６８１６号公報（対応米国特許出願公開第２００２／００６１４６９号明細書）などに開示される照度モニタ、例えば特開昭５７−１１７２３８号公報（対応米国特許第４,４６５,３６８号明細書）などに開示される照度むらセンサ、例えば特開２００２−１４００５号公報（対応米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書）などに開示される空間像計測器、及び、例えば国際公開第２００３／０６５４２８号パンフレットなどに開示されるシャック−ハルトマン（Shack-Hartman）方式の波面収差計測器の少なくとも１つが採用される。
本実施形態では、投影光学系ＰＬと液体Ｌｑとを介して照明光ＩＬによりウエハＷを露光する液浸露光が行われるのに対応して、照明光ＩＬを用いる計測に使用される上記センサは、投影光学系ＰＬ及び液体Ｌｑを介して照明光ＩＬを受光することとなる。また、各センサは、例えば光学系などの一部だけが計測テーブルＭＴＢ（及び計測ステージ本体９２）に搭載されていても良いし、センサ全体が計測テーブルＭＴＢ（及び計測ステージ本体９２）に配置されていても良い。なお、本実施形態では計測テーブルＭＴＢ（前述の計測用部材を含んでもよい）の表面も撥液膜（撥水膜）で覆われている。
次に、ステージ駆動系１２４について説明する。図２の平面図に示されるように、ベース盤１１２の＋Ｘ側、−Ｘ側には、Ｙ軸方向に延びる一対のＹ軸固定子８６、８７がそれぞれ配置されている。これらＹ軸固定子８６，８７はその内部に複数のコイルを有する電機子ユニットによって構成されている。これらＹ軸固定子８６、８７には、Ｘ軸方向に伸びるＸ軸固定子８０の長手方向の一端と他端とにそれぞれ設けられた一対のＹ軸可動子８２，８３がそれぞれ係合している。また、Ｙ軸固定子８６、８７には、Ｘ軸方向に伸びるＸ軸固定子８１の長手方向の一端と他端とにそれぞれ設けられた一対のＹ軸可動子８４，８５がそれぞれ係合している。Ｙ軸可動子８２、８４、８３、８５のそれぞれは、複数の永久磁石を有する磁極ユニットによって構成されている。
すなわち、Ｙ軸固定子８６とＹ軸可動子８２、Ｙ軸固定子８７とＹ軸可動子８３、Ｙ軸固定子８６とＹ軸可動子８４、及びＹ軸固定子８７とＹ軸可動子８５によって、Ｙ軸可動子８２〜８５をＹ軸方向に駆動するムービングマグネット型の４つのＹ軸リニアモータがそれぞれ構成されている。以下においては、上記４つのＹ軸リニアモータを、それぞれのＹ軸可動子８２〜８５と同一の符号を用いて、適宜、Ｙ軸リニアモータ８２〜８５と呼ぶものとする。なお、Ｙ軸リニアモータとしては、ムービングコイル型のリニアモータを採用することとしても良い。
上記４つのＹ軸リニアモータのうち、２つのＹ軸リニアモータ８２、８３によって、Ｘ軸固定子８０と一体的に計測ステージＭＳＴがＹ軸方向に駆動され、残り２つのＹ軸リニアモータ８４、８５によって、Ｘ軸固定子８１と一体的にウエハステージＷＳＴがＹ軸方向に駆動される。また、ステージＭＳＴ、ＷＳＴはそれぞれ２つのＹ軸リニアモータによってθｚ方向に微小駆動される。
前記Ｘ軸固定子８０，８１のそれぞれは、例えばＸ軸方向に沿って所定間隔で配置された電機子コイルを内蔵する電機子ユニットによって構成されている。Ｘ軸固定子８１は、ウエハステージＷＳＴを構成するウエハステージ本体９１（図１参照）に形成された不図示の開口に挿入されている。ウエハステージ本体９１の上記開口の内部には、例えば磁極ユニットから成る不図示のＸ軸可動子が設けられている。すなわち、Ｘ軸固定子８１とＸ軸可動子とによりウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＸ軸リニアモータが構成されている。以下では、適宜、このＸ軸リニアモータを、その固定子であるＸ軸固定子８１と同一の符号を用いて、Ｘ軸リニアモータ８１と呼ぶ。
また、Ｘ軸固定子８０は、計測ステージＭＳＴを構成する計測ステージ本体９２（図１参照）に形成された不図示の開口に挿入されている。この計測ステージ本体９２の上記開口の内部には、磁極ユニットから成る不図示のＸ軸可動子が設けられている。すなわち、Ｘ軸固定子８０とＸ軸可動子とによって、計測ステージＭＳＴをＸ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＸ軸リニアモータが構成されている。以下では、適宜、このＸ軸リニアモータを、その固定子であるＸ軸固定子８０と同一の符号を用いて、Ｘ軸リニアモータ８０と呼ぶ。なお、Ｘ軸リニアモータ８０、８１としては、ムービングコイル型のリニアモータを採用することとしても良い。
本実施形態では、Ｙ軸リニアモータ８２〜８５及びＸ軸リニアモータ８０，８１、並びにウエハステージＷＳＴ、計測ステージＭＳＴがそれぞれ有するＺ・チルト機構によって、図６に示されるステージ駆動系１２４が構成されている。このステージ駆動系１２４を構成する上記各リニアモータが、図６に示される主制御装置５０によって制御される。なお、本実施形態では投影光学系ＰＬに対して計測ステージＭＳＴと反対側（＋Ｙ側）に、不図示の搬送装置（ウエハローダ）によってウエハＷが移送されるローディング位置ＷＥＰが設定されている。ウエハステージＷＳＴはこのローディング位置ＷＥＰまで移動してウエハＷを載置した後、投影光学系ＰＬの直下（前述の露光領域）に向けて移動する。そして、ウエハＷの露光処理が終了した後、ウエハステージＷＳＴはアンローディング位置（本実施形態ではローディング位置と同じ位置とする）まで移動し、露光処理済みのウエハＷのアンロード、及び次に露光処理すべきウエハのロード（ウエハの交換）が行われる。
ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）及び計測ステージＭＳＴの位置情報は、図６の干渉計システム１１８によって、ウエハテーブルＷＴＢ及び計測テーブルＭＴＢの側面（鏡面加工された反射面）を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。干渉計システム１１８は、図２に示されるウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置（θｚ方向の位置を含む）を検出するためのＹ干渉計１６、計測ステージＭＳＴのＹ軸方向の位置（θｚ方向の位置を含む）を検出するためのＹ干渉計１８、各ステージのＸ軸方向の位置を検出するためのＸ干渉計２４，２６、及びウエハテーブルＷＴＢのＺ軸方向の位置（θｘ方向及びθｙ方向の位置を含む）を検出するためのＺ干渉計（不図示）等を含む。干渉計システム１１８の計測値は、主制御装置５０に送られ、主制御装置５０は、この干渉計システム１１８の計測値に基づいてステージ駆動系１２４を介して各ステージＷＳＴ，ＭＳＴ（及び各テーブルＷＴＢ、ＭＴＢ）の位置などを制御する。なお、各テーブルの側面を鏡面加工するのに代えて、各テーブルに移動鏡を設けることとしても良い。また、干渉計システムとともに、又はこれに代えて、例えばリニアエンコーダ等により各ステージの位置を検出することとしても良い。
さらに、本実施形態の露光装置１００には、前述のローディング位置ＷＥＰとウエハＷの露光開始位置との間にそれぞれ検出領域を有し、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと垂直な所定面（ＸＹ平面）内で独立にその検出領域の位置が可変であるオフ・アクシス方式のアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２が設けられている。このアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２は、上記所定面内で検出領域を移動させるために、アライメント系ステージ装置１６０によってその少なくとも一部、例えば光源を除く一部（対物光学系及び受光素子などを含む）が可動となっている。したがって、ウエハステージＷＳＴの移動中にアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の一部をそれぞれ移動することにより、その検出領域がウエハステージＷＳＴ上のマーク（ウエハＷのアライメントマークなど）と所定の位置関係で移動し、これによりウエハステージＷＳＴの移動中にマークの検出が可能となっている。
なお、本実施形態では、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２が画像処理方式であるため、ウエハステージＷＳＴの移動中にマークが検出領域から外れないようにアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の一部を移動する。このため、少なくともマーク検出（撮像）が行われる所定時間中はマークと検出領域との相対速度がほぼ零となるようにアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の一部を移動することが好ましい。また、本実施形態では少なくともウエハステージＷＳＴが前述のローディング位置ＷＥＰからウエハＷの露光開始位置まで移動する間に、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２によってそれぞれウエハＷ上の複数のアライメントマークの検出が行われ、ウエハＷ上で露光処理すべきＭ個のショット領域の全部、あるいはその一部（例えば、第ｎ番目（１≦ｎ≦Ｍ−１なる整数）までのショット領域）を走査露光するために、その検出された複数のマークの位置情報が用いられる。ここで、本実施形態におけるウエハＷの露光開始位置は、ウエハＷ上で最初に露光処理すべき第１番目のショット領域が走査開始位置（加速開始位置）に設定されるときのウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）の位置である。更に、本実施形態ではウエハＷ（第１ショット領域）の露光開始後もアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の少なくとも一方によるマーク検出が行われ、第２番目以降のショット領域の全部あるいはその一部を走査露光するために、その検出されたマークの位置情報が用いられる。
また、本実施形態の露光装置１００では、投影ユニットＰＵを保持するボディＢＤに面形状検出装置１２５（図６参照）を備えるようにしても良い。この面形状検出装置１２５は、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷに対し、例えばウエハＷの直径より長いライン状のビームを斜入射させる照射系と、該照射系により照射されたビームの反射光を受光する検出器、例えば１次元ＣＣＤセンサ又はラインセンサなどを有する受光系とを含む。ここで、照射系から照射されるライン状のビームは、実際には、複数の点状（またはスリット状）のレーザ光が、例えば前述のローディング位置ＷＥＰと露光開始位置との間でＸ軸方向に関して離れて並ぶことによって形成されたビームであり、照射領域は、実際には、複数の点状のビームの照射領域の集合となっている。したがって、公知の多点ＡＦ系の検出原理と同じ原理で、複数の点状の照射領域を計測点として、各計測点でのウエハＷのＺ位置（ウエハＷが移動する所定面（ＸＹ平面）と垂直なＺ軸方向に関する位置情報）を検出することができる。主制御装置５０では、この計測結果に基づいて、ウエハＷの露光対象面の面形状に関する情報を検出することができる。
したがって、露光開始前（例えば、前述のローディング位置ＷＥＰから露光開始位置までの移動時）に、この面形状検出装置１２５の照射領域に対してウエハＷを相対的に移動し、主制御装置５０は、干渉計システム１１８による計測値（ウエハの位置）と、該検出装置１２５による検出結果とに基づいてウエハ表面のＺ位置情報の分布を算出する。そして、主制御装置５０は、露光動作の際に、前記算出結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢのＺ軸方向に関する位置、姿勢を制御することとしている。本実施形態では、面形状検出装置１２５によるウエハのＺ位置情報の検出動作の少なくとも一部が、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２によるマーク検出動作（後述）と並行して行われるので、露光開始前のＺ位置情報の検出によるスループットの低下を抑えることが可能となっている。なお、面形状検出装置１２５の照射領域を、例えばＹ軸方向に関して露光領域ＩＡ（液体Ｌｑの液浸領域）とアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の検出領域との間で、Ｘ軸方向とほぼ平行に配置することが好ましい。この場合、ウエハステージＷＳＴをローディング位置ＷＥＰから露光開始位置まで移動している間にＺ位置情報の検出動作が全て行われるので、露光精度及びスループットの両方を向上させることができる。また、前述の如く露光装置１００がメインフレームに対して投影ユニットＰＵを吊り下げ支持する構成である場合、例えば投影ユニットＰＵとは独立にメインフレームから吊り下げ支持される計測フレームに、面形状検出装置１２５の少なくとも一部を設けてもよい。
前記アライメント系ステージ装置１６０は、図１に示されるように、前記ボディＢＤとは振動的に分離して設けられたフレームＦＲと、該フレームＦＲの下面側に設けられた定盤ＢＳ１、ＢＳ２（図１では定盤ＢＳ２は不図示、図３参照）と、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２を支持し、定盤ＢＳ１、ＢＳ２のそれぞれの下面を移動基準面としてＸ軸及びＹ軸方向に移動するアライメント系ステージＡＳＴ１、ＡＳＴ２（アライメント系ステージＡＳＴ２については図３参照）と、を含む。
前記フレームＦＲは、不図示ではあるが、その四隅部で、床面（又はベースプレートなど）から立設された４本の支持柱で支持されている。このフレームＦＲは、ＹＺ断面が逆Ｕ字状の部材から成り、その＋Ｙ側端部及び−Ｙ側端部に、後述するアライメント系ステージＡＳＴ１、ＡＳＴ２を駆動するリニアモータの固定子が固定されている。
前記定盤ＢＳ１、ＢＳ２のそれぞれは、その下面（−Ｚ側の面）の平坦度が非常に高く加工された板状部材から成り、フレームＦＲから、複数（例えば３つ）の防振機構１６２を介して吊り下げ支持されている。この防振機構１６２は、例えば、ピストンとシリンダとを有し、定盤ＢＳ１（又はＢＳ２）の自重を、ピストンとシリンダとの間に形成された気体室内の気体の圧力を利用して支持する支持装置と、該支持装置のピストンを駆動するボイスコイルモータとを含む。
前記アライメント系ステージＡＳＴ１は、図３に示されるように、Ｙ軸方向に移動可能なＹステージ４２と、該Ｙステージ４２に対してＸ軸方向に移動可能なＸステージ４０とを含んでいる。
前記Ｙステージ４２は、平面視（下方から見て）略台形状の形状を有し、フレームＦＲに固定されたＹ軸固定子４６と、Ｙステージ４２の＋Ｘ側端部に固定されたＹ軸可動子４８とを含むＹリニアモータＹＬＭ１によりＹ軸に沿って駆動される。前記Ｘステージ４０は、Ｙステージ４２の下面（−Ｚ側面）に固定されたＸ軸方向を長手方向とする一対のＸ軸固定子５２Ａ、５２Ｂと、Ｘステージ４０の＋Ｙ側の端部及び−Ｙ側の端部に固定された一対のＸ軸可動子５４Ａ，５４Ｂとを含む一対のＸリニアモータＸＬＭ１、ＸＬＭ２により、Ｘ軸に沿って駆動される。
なお、一方のＸリニアモータＸＬＭ２内には、Ｘステージ４０にＹ軸方向の駆動力を作用させるボイスコイルモータも併設されており、Ｘステージ４０をＹ軸方向に微小駆動することが可能となっている。また、ＸリニアモータＸＬＭ１，ＸＬＭ２のＸ軸に沿った駆動力を異ならせることにより、Ｘステージ４０をθｚ方向に回転駆動させることが可能となっている。
前記アライメント系ＡＬＧ１は、対物レンズ等を含む光学系、及び撮像素子（例えばＣＣＤ）等を含んでいる。アライメント系ＡＬＧ１の一部を構成するＣＣＤ周辺には液体が流れる配管が設けられ、該配管を流れる液体によりＣＣＤが液冷される。これにより、対物レンズ等を含む光学系にＣＣＤを接近して配置することができるので、アライメント系ＡＬＧ１を小型化することが可能となっている。ここで、アライメント系ＡＬＧ１の光源については、アライメント系ステージによって移動させず、アライメント系ステージの外部に設け、光ファイバーなどで接続することとしている。なお、これに限らず、外部に設けられた光源からのビームをアライメント系ＡＬＧ１の光学系に伝送する、ミラーなどを含むリレー光学系を用いても良い。なお、アライメント系ＡＬＧ１は画像処理方式に限られるものではなく、その他、各種方式のセンサを用いることもできる。例えば、コヒーレントなレーザビームの照射によってアライメントマークから発生する回折光を検出するセンサでもよい。また、ＣＣＤの冷却方式は液冷に限られず空冷でも良い。
図３に示されるように、Ｙステージ４２とＸステージ４０の下面（−Ｚ側面）には、アライメント系干渉計システム６９（図６のみに図示）を構成する各種光学部材が配置されている。本実施形態の干渉計システム６９はダブルパス方式を採用し、アライメント系ステージＡＳＴ１（すなわち、アライメント系ＡＬＧ１）のＸ軸及びＹ軸方向の位置情報と、θｘ、θｙ及びθｚ方向の回転情報とを計測するものである。
以下、アライメント系干渉計システム６９について図４に基づいて説明する。この干渉計システム６９は、図４に示されるセンサヘッド部６８、Ｙステージ４２に設けられた第１、第２の折り曲げミラー部７２、７３、Ｘステージ４０に設けられた２つの光学ユニット７４、７５、及びＸ固定鏡７０Ｘ、Ｙ固定鏡７０Ｙ１等を含んでいる。Ｘ固定鏡７０Ｘは、＋Ｘ側及び−Ｘ側の側面がそれぞれ鏡面加工されて反射面が形成され、Ｙ固定鏡７０Ｙ１は、−Ｙ側の側面が鏡面加工されて反射面が形成されている。センサヘッド部６８、Ｘ固定鏡７０Ｘ、及びＹ固定鏡７０Ｙ１は、投影ユニットＰＵを支持するボディＢＤに固定されている。なお、Ｘ固定鏡７０Ｘは、フレームＦＲの一部に形成された開口部を介してボディＢＤに接続された支持部材７７（図３参照）に吊り下げ支持されている。
前記センサヘッド部６８は、その内部に光源、光学系、並びに複数の検光子（偏光子）及び複数の光電変換素子、折り曲げミラー等を内蔵している。
前記第１の折り曲げミラー部７２及び第２の折り曲げミラー部７３は、それぞれプリズム（又はミラー）を含んでいる。プリズム（又はミラー）は、ＸＺ面及びＹＺ面に対して４５°の角度をなす反射面を有している。
第１の折り曲げミラー部７２は、センサヘッド部６８から出力されたビームＢＭ１（実際には、ビームＢＭ１は上下方向（Ｚ軸方向）に離間した２本のビームから構成されるが、説明の煩雑化を避けるため、以下の説明では、１本であるものとして説明する）を反射し、前述の光学ユニット７４に入射させる。また、第２の折り曲げミラー部７３は、他方のビームＢＭ２（実際には、ビームＢＭ２は上下方向（Ｚ軸方向）に離間した２本のビームから構成される）を反射し、光学ユニット７５に入射させる。
前記ビームＢＭ１が入射する光学ユニット７４は、ミラー７４ａと、該ミラー７４ａの＋Ｙ側に所定間隔をあけて設けられた光学部材７４ｂとを含む。
光学部材７４ｂは、図５に拡大して示されるように、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４９ａ、コーナーキューブ型ミラー（レトロリフレクタ）４９ｂ、四分の一波長板（λ／４板）４９ｃ，４９ｄ、及び参照鏡４９ｅ等が一体化されて構成されている。
この光学部材７４ｂによると、ミラー７４ａで反射したビームＢＭ１は、偏光ビームスプリッタ４９ａに入射する。そして、この偏光ビームスプリッタ４９ａに入射したビームＢＭ１は、その内部の多層膜等からなる分離面を透過するＰ偏光成分から成る参照ビームＲＢＸと、分離面で反射されるＳ偏光成分から成る測定ビームＭＢＸとに分離される。
そして、上記分離面で反射された測定ビームＭＢＸは、λ／４板４９ｃを透過して円偏光に変換されて固定鏡７０Ｘで反射される。
上記固定鏡７０Ｘで反射された測定ビームは、λ／４板４９ｃを再度透過してＰ偏光となり、上記分離面を透過してコーナーキューブ型ミラー４９ｂで折り返される。そして、この折り返された測定ビームＭＢＸは、上記分離面及びλ／４板４９ｃを透過し、円偏光となって再度固定鏡７０Ｘで反射され、この反射された測定ビームはλ／４板４９ｃを透過してＳ偏光となって上記分離面で反射され、ミラー７４ａ、第１の折り曲げミラー部７２を介して、センサヘッド部６８に戻る。
一方、上記分離面を透過した参照ビーム（Ｐ偏光成分）は、λ／４板４９ｄを透過して円偏光となり、ミラー４９ｅの反射面で反射されてλ／４板４９ｄを再度透過し、Ｓ偏光となって上記分離面で反射されて、コーナーキューブ型ミラー４９ｂで折り返される。そして、この折り返された参照ビームは、上記分離面で再度反射されてλ／４板４９ｄを透過し、円偏光となってミラー４９ｅで反射され、この反射された参照ビームはλ／４板４９ｄを透過してＰ偏光となって上記分離面を透過し、前述の測定ビームの戻り光（Ｓ偏光）と同軸に合成され、ミラー７４ａ、及び第１の折り曲げミラー部７２で反射されてセンサヘッド部６８内の検出ユニットの検光子を通過する。これにより、その検光子から測定ビームＭＢＸと参照ビームＲＢＸとの干渉光が出力され、該干渉光が光電変換素子で受光され、固定鏡７０Ｘを基準としたアライメント系ステージＡＳＴ１のＸ軸方向の位置情報が主制御装置５０に送られる。前述の如く、ビームＢＭ１はＺ軸方向に離間した２本のビームから構成されるので、主制御装置５０はその２本のビームによってそれぞれ得られるＸ軸方向の位置情報から、アライメント系ステージＡＳＴ１（アライメント系ＡＬＧ１）のＸ軸方向の位置情報だけでなく、θｙ方向の回転情報（ローリング量）も検出する。
前記光学ユニット７５は、図５に拡大して示されるように、光学部材７５ａ，７５ｂと、折り曲げミラー７５ｃ，７５ｄとを含んでいる。
光学部材７５ａは、偏光ビームスプリッタ５１ａと、該偏光ビームスプリッタ５１ａの＋Ｙ側の側面に設けられたλ／４板５１ｃと、ハーフミラー５１ｂ及びミラー５１ｄとを含んでいる。光学部材７５ｂは、偏光ビームスプリッタ５２ａと、該偏光ビームスプリッタ５２ａに設けられたλ／４板５２ｃと、ミラー５２ｂ、ミラー５２ｄとを含んでいる。
光学部材７５ａでは、ミラー７３で反射したビームＢＭ２が、ハーフミラー５１ｂに入射し、該ハーフミラー５１ｂで反射する第１ビームＢＭ２ａとそのまま進行する第２ビームＢＭ２ｂとに分離される。
第１ビームＢＭ２ａは、偏光ビームスプリッタ５１ａの分離面を透過するＰ偏光成分からなる測定ビームと、分離面で反射されるＳ偏光成分からなる参照ビームとに分離される。
上記分離面を透過した測定ビームは、λ／４板５１ｃを透過して円偏光となって固定鏡７０Ｙ１で反射された後、λ／４板５１ｃを透過してＳ偏光となって上記分離面及びミラー５１ｄで反射される。そして、この反射された測定ビームは、λ／４板５１ｃを透過して円偏光となって再度固定鏡７０Ｙ１で反射された後、λ／４板５１ｃを透過してＰ偏光となり、ミラー５１ｄを介して上記分離面を透過し、図４の第２の折り曲げミラー部７３を介してセンサヘッド部６８に戻る。
一方で、上記分離面で反射された参照ビームは、偏光ビームスプリッタ５１ａで反射された後、第２の折り曲げミラー７３を介してセンサヘッド部６８に戻る。この参照ビームは、測定ビームの戻り光（Ｐ偏光）と同軸に合成されて、センサヘッド部６８内の検出ユニットの検光子を通過する。これにより、その検光子から測定ビームと参照ビームとの干渉光が出力され、該干渉光が光電変換素子で受光され、固定鏡７０Ｙ１を基準としたアライメント系ステージＡＳＴ１のＹ軸方向の位置情報が主制御装置５０に送られる。
一方、ハーフミラー５１ｂを透過した第２ビームＢＭ２ｂは、ミラー５２ｂで反射され、偏光ビームスプリッタ５２ａの分離面を透過するＰ偏光成分からなる測定ビームと、分離面で反射されるＳ偏光成分からなる参照ビームとに分離される。
上記偏光ビームスプリッタ５２ａを透過した測定ビームは、λ／４板５２ｃを透過して円偏光となって固定鏡７０Ｙ１で反射された後、λ／４板５２ｃを透過してＳ偏光となって上記分離面及びミラー５２ｄで反射される。そして、この反射された測定ビームは、λ／４板５２ｃを透過して円偏光となって再度固定鏡７０Ｙ１で反射された後、λ／４板５２ｃを透過してＰ偏光となり、ミラー５２ｄを介して上記分離面を透過し、ミラー７５ｃ、７５ｄ及び図４の第２の折り曲げミラー部７３を介してセンサヘッド部６８に戻る。
一方、偏光ビームスプリッタ５２ａで反射された参照ビームは、ミラー７５ｃ、７５ｄ及び第２の折り曲げミラー７３を介してセンサヘッド部６８に戻る。この参照ビームは、測定ビームの戻り光（Ｐ偏光）と同軸に合成されて、センサヘッド部６８内の検出ユニットの検光子を通過する。これにより、その検光子から測定ビームと参照ビームとの干渉光が出力され、該干渉光が光電変換素子で受光され、固定鏡７０Ｙ１を基準としたアライメント系ステージＡＳＴ１のＹ軸方向の位置情報が主制御装置５０に送られる。前述の如くビームＢＭ２ａ、ＢＭ２ｂはそれぞれＺ軸方向に離間した２本のビームから構成されるので、主制御装置５０はその４本のビームによってそれぞれ得られるＹ軸方向の位置情報から、アライメント系ステージＡＳＴ１（アライメント系ＡＬＧ１）のＹ軸方向の位置情報だけでなく、θｚ方向の回転情報（ヨーイング量）、及びθｘ方向の回転情報（ピッチング量）も検出する。
図３に戻り、他方のアライメント系ＡＬＧ２を移動するアライメント系ステージＡＳＴ２も左右対称ではあるが、アライメント系ステージＡＳＴ１と同様の構成となっている。
すなわち、アライメント系ステージＡＳＴ２は、Ｙ軸方向に移動可能なＹステージ１４２と、該Ｙステージ１４２に対してＸ軸方向に移動可能なＸステージ１４０とを含んでいる。
前記Ｙステージ１４２は、フレームＦＲに固定されたＹ軸固定子１４６と、Ｙステージ１４２の−Ｘ側端部に固定されたＹ軸可動子１４８とを含むＹリニアモータＹＬＭ２によりＹ軸方向に駆動され、前記Ｘステージ１４０は、Ｙステージ１４２の下面（−Ｚ側面）に固定されたＸ軸方向を長手方向とする一対のＸ軸固定子１５２Ａ、１５２Ｂと、Ｘステージ１４０の−Ｙ側及び＋Ｙ側端面に固定された一対のＸ軸可動子１５４Ａ，１５４Ｂとを含む一対のＸリニアモータＸＬＭ３、ＸＬＭ４により、Ｘ軸方向に駆動及びθｚ方向に回転駆動される。なお、ＸリニアモータＸＬＭ４には前述のＸステージ４０と同様にボイスコイルモータが併設され、Ｘステージ１４０をＹ軸方向に微小駆動することが可能となっている。
前記アライメント系ＡＬＧ２は、アライメント系ＡＬＧ１と全く同一構成の画像処理方式のアライメント系であるので、ここではその説明を省略する。
また、Ｙステージ１４２とＸステージ１４０の下面（−Ｚ側面）には、アライメント系干渉計システム１６９（図６のみに図示）を構成する各種光学部材が配置されている。
前記アライメント系干渉計システム１６９は、左右対称ではあるが、前述のアライメント系干渉計システム６９と同様の構成、機能を有しており、ここでは説明を省略するが、センサヘッド部１６８と、Ｘステージ１４０、Ｙステージ１４２上に設けられた各種光学部材とを含んでいる。本実施形態の干渉計システム１６９は、ボディＢＤに設けられた固定鏡７０Ｘ（−Ｘ側の反射面）及び固定鏡７０Ｙ２（−Ｙ側の反射面）を基準として、アライメント系ステージＡＳＴ２（アライメント系ＡＬＧ２）のＸ軸及びＹ軸方向の位置情報と、θｘ、θｙ及びθｚ方向の回転情報を検出することが可能となっている。
なお、本実施形態では定盤ＢＳ１，ＢＳ２がそれぞれ防振機構１６２を介してフレームＦＲに支持されるものとしたが、例えば床面（又はベースプレートなど）上に防振機構１６２を介してフレームＦＲを設置し、定盤ＢＳ１，ＢＳ２はフレームＦＲに固定するだけでも良い。また、本実施形態ではアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２及びステージ装置１６０をフレームＦＲに設けているが、前述の如く露光装置１００がメインフレームに対して投影ユニットＰＵを吊り下げ支持する構成である場合、例えば投影ユニットＰＵと一体にアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２及びステージ装置１６０を吊り下げ支持してもよいし、あるいは投影ユニットＰＵとは独立にメインフレームから吊り下げ支持される計測フレームにアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２及びステージ装置１６０を設けてもよい。また、アライメント系干渉計システム６９、１６９の少なくとも一部を、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２とともに計測フレームに設けてもよい。さらに、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２と前述のノズルユニットとを同一の計測フレームに設けてもよいし、あるいは異なる計測フレームに設けてもよい。
図６には、本実施形態の露光装置１００における、制御系の主要な構成がブロック図にて示されている。この図６の制御系は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含んで構成され装置全体を統括して制御する主制御装置５０を中心として構成されている。
次に、上記のように構成される露光装置１００におけるウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について、図７（Ａ）〜図１１に基づいて詳細に説明する。なお、各部の制御は主制御装置５０で行われるが、説明の煩雑を避けるため、その説明は特に必要な部分を除き省略するものとする。また、以下の動作中、主制御装置５０によって、液浸装置１３２の液体の供給動作及び回収動作が制御され、投影光学系ＰＬの最下端の光学素子の下側には常時液体Ｌｑの液浸領域が形成されている。
また、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の位置を計測するアライメント系干渉計システム６９、１６９の座標系と、ウエハステージＷＳＴの位置を計測する干渉計システム１１８の座標系との関係は、例えば計測ステージＭＳＴ上の基準マーク等を用いて事前に計測されているものとする。すなわち、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２による計測ステージＭＳＴの基準マークの検出時に、干渉計システム６９、１６９から得られるアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の位置と、干渉計システム１１８から得られる計測ステージＭＳＴの位置とに基づいて、その関係（換言すれば、干渉計システム１１８の座標系上でのアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の検出中心の位置）を求めておく。本実施形態では、上記関係、前述のショットマップデータ（アライメントショットデータを含む）、及び干渉計システム６９、１６９、１１８の計測値に基づいてアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２を移動し、ウエハＷ上のアライメントマークの検出を行う。また、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２のベースライン（投影光学系ＰＬによるレチクルパターンの投影位置とアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の検出中心との位置関係、又は距離）の計測も既に行われ、主制御装置５０はその計測時におけるアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の位置と対応付けてベースラインをメモリに格納しているものとする。このベースライン計測では、例えば特開平７−１７６４６８号公報（対応米国特許第５,６４６,４１３号明細書）などに開示される不図示のレチクルアライメント系、及び計測ステージＭＳＴの基準マークなどが用いられる。
図７（Ａ）には、前述のローディング位置にてウエハステージＷＳＴ上のウエハを交換しているときのステージ装置１５０の状態が示されている。このとき、ウエハステージＷＳＴの位置は、Ｘ干渉計２４とＹ干渉計１６とにより計測されている。ただし、ウエハステージＷＳＴには、Ｙ干渉計１６の２本のビームのうちの１本のビームのみが当たった状態となっている。また、このウエハ交換の間、計測ステージＭＳＴがウエハステージＷＳＴの代わりに投影光学系ＰＬの直下に配置され、空間像計測、波面収差計測などの各種計測が適宜行われている。
この状態から、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷが不図示のウエハ交換機構により交換されると、ウエハステージＷＳＴは、＋Ｘ方向に移動する。この移動の間、Ｙ干渉計１６の２本のビームがウエハステージＷＳＴに当たるようになるので、干渉計繋ぎ（Ｙ干渉計１６における２つの計測値の対応付け）を実行する。
その後、ウエハステージＷＳＴが更に＋Ｘ方向に移動して、図７（Ｂ）に示される位置に位置決めされた段階で、ウエハＷ上に形成されたアライメントマークの第１回目の検出動作を実行する。
この場合、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向に関する速度を示すグラフである図１１に示されるように、第１回目の検出動作（ＥＧＡ１で示される部分）の際には、ウエハステージＷＳＴは停止しており（速度０であり）、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２も所定の位置に位置決めされ、停止している（速度０）。これにより、ウエハＷ上の１組目のアライメントマークがそれぞれアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の検出領域内に設定され、干渉計１６，２４により計測されるウエハステージＷＳＴの位置情報と、アライメント系干渉計システム６９，１６９により計測されるアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の位置情報と、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２により検出されるアライメントマークの検出中心からのずれ量とに基づいて、その１組目のアライメントマークの位置情報（座標値）がそれぞれ検出されるようになっている。
なお、上記第１回目のアライメントマークの検出動作の前に、サーチアライメントマークを用いたサーチアライメントを実行することとしても良い。
次いで、上記第１回目の検出動作が終了した段階で、ウエハステージＷＳＴは、−Ｙ方向に加速を開始する。また、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２も、ウエハステージＷＳＴよりも小さな加速度で、−Ｙ方向に同時に加速を開始するとともに、アライメント系ＡＬＧ１が＋Ｘ方向、アライメント系ＡＬＧ２が−Ｘ方向に移動を開始する。そして、ウエハステージＷＳＴとアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２とのそれぞれの速度が所定速度（約６００ｍｍ／ｓ（図１１参照））となった段階で等速移動を開始する。なお、この等速移動段階では、既にアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２のＸ軸方向への移動は終了し、かつ図８（Ａ）に示されるように、ウエハＷ上の２組目のアライメントマークがそれぞれアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の検出領域内に設定されているものとする。上記の移動では、ウエハステージＷＳＴとアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２との加速度が異なっているため、ウエハＷとアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２とのＹ軸方向に関する相対的な位置関係が、図７（Ｂ）の場合と比較して所定距離（図１１の面積Ｓに相当する距離）変化するようになっている。
そして、Ｙ軸方向に関して、等速移動を開始した後、該等速移動を継続した状態で第２回目のアライメントマークの検出動作（図１１のＥＧＡ２の状態）を行う。この場合、ウエハステージＷＳＴとアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２とは速度が一致しているので、相対的な速度は０である。したがって、マーク検出を、ウエハステージＷＳＴとアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２が停止しているときと同一の条件下で行うことが可能である。
その後、上記第２回目の検出動作が終了した段階で、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２が減速を開始し、所定時間経過後に、ウエハステージＷＳＴが減速を開始する。そして、図８（Ｂ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとが最接近（又は接触）した段階で、ウエハステージＷＳＴの速度が０になるようにする。なお、上記減速中に、アライメント系ＡＬＧ１が＋Ｘ方向、アライメント系ＡＬＧ２が−Ｘ方向に移動し、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２はその検出領域内にそれぞれウエハＷ上の３組目のアライメントマークが設定されるように位置決めされる。そして、ウエハステージＷＳＴとアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２とが停止した状態で第３回目のアライメントマークの検出動作（図１１のＥＧＡ３）を実行する。
そして、第３回目の検出動作が終了すると、第１回目の計測動作と第２回目の計測動作の間と同様にして、ウエハステージＷＳＴ及びアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の加速を開始する。この場合、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとは接触した（又は微小間隔が維持された）状態で−Ｙ方向に駆動される（すなわち、計測ステージＭＳＴもウエハステージＷＳＴと同一の加速度で加速される）。また、これとともにアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２も＋Ｘ、−Ｘ方向にそれぞれ僅かに駆動され、ウエハＷ上の４組目のアライメントマークがそれぞれアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の検出領域内に設定される（図９（Ａ））。そして、ウエハステージＷＳＴ（及び計測ステージＭＳＴ）とアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２が同一の速度になった段階で、第４回目のアライメントマークの検出動作（図１１のＥＧＡ４）を実行する。この場合にも、ウエハステージＷＳＴとアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２との相対速度が０であるので、それぞれが停止しているときと同一の精度でアライメントを行うことが可能である。
その後、上記第４回目の検出動作が終了した段階で、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の減速を開始し、その後、ウエハステージＷＳＴ（計測ステージＭＳＴ）の減速を開始する。なお、この減速中に、ウエハステージＷＳＴにＸ干渉計２４、２６の両方のビームが当たるようになるので、ウエハステージＷＳＴとアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の速度が０になった段階で干渉計繋ぎ（Ｘ干渉計２４、２６の計測値の対応付け）を実行する。また、図９（Ｂ）に示されるように、減速動作中に、液体ＬｑがウエハステージＷＳＴ上に受け渡され、ウエハＷ上の５組目のアライメントマークがそれぞれアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の検出領域内に設定される。
そして、ウエハステージＷＳＴとアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の速度が０になった段階で、第５回目のアライメントマークの検出動作（図１１のＥＧＡ５）を実行する。以上のようにして、ウエハＷ上のアライメントマークをアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２により１０個検出することができるようになっている。
その後、図１０（Ａ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴはウエハＷ上の第１番目のショット領域に対する露光を実行するための露光開始位置に移動するので、その移動が終了した段階で、あるいはその移動中に、アライメント系ＡＬＧ２を用いて、ウエハＷ中央のアライメントマークを検出することとする。
このようにして合計１１個のアライメントマークを検出すると、本実施形態では、例えば特開昭６１−４４４２９号公報（及び対応米国特許第４,７８０,６１７号明細書）に開示されているＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式を採用し、主制御装置５０は、このアライメントマークの検出結果（干渉計システム１１８によって規定される直交座標系ＸＹ上での座標値）とショット領域の設計上の配列情報とを用いて、最小自乗法等による統計演算を行なって、ウエハＷ上で露光処理すべきショット領域の全部あるいはその一部（本実施形態ではウエハＷの−Ｙ側半分（上半分）のショット領域）の配列座標を算出する。そして、この算出した配列座標に基づいてウエハステージＷＳＴを移動することにより、ウエハＷの−Ｙ側半分に対する露光動作を行うことが可能となっている。なお、ここでの露光は、従来と同様のステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われるので、その詳細な説明は省略する。
そして、この−Ｙ側半分のショット領域の露光動作中、上記と同様にアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２を移動しつつ、ウエハＷの＋Ｙ側半分（下半分）に存在するアライメントマークを検出する。この場合、−Ｙ側半分のショット領域の露光を行っている間に、例えば８個のアライメントマークを検出するものとする。そして、主制御装置５０は、その検出したアライメントマークの位置情報（座標値）を用いて、ＥＧＡ方式によりウエハＷの＋Ｙ側半分（下半分）のショット領域の配列情報を算出する。
その後、−Ｙ側半分のショット領域の露光が終了した段階で、＋Ｙ側半分のショット領域の、ＥＧＡ方式によるアライメント（ショット領域の配列情報の算出）が終了することとなるので、−Ｙ側半分のショット領域に対する露光動作が全て終了した後、＋Ｙ側半分のショット領域に対する露光動作を開始することとしている。
以上のようにして、ウエハＷ全体への露光が終了した段階で、ウエハステージＷＳＴが前述したローディング位置ＷＥＰまで移動するとともに、ウエハステージＷＳＴの移動に追従して計測ステージＭＳＴが移動して液体Ｌｑが受け渡される。そして、ウエハの交換が行なわれ、次に露光処理すべきウエハを載置したウエハステージＷＳＴが図７（Ｂ）中の位置に移動するまでに、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２を図７（Ｂ）中に示された初期位置に戻し、次のウエハに対する処理を実行する。
以上詳細に説明したように、本第１の実施形態によると、ウエハステージＷＳＴがローディング位置（図７（Ａ）に示される位置）から露光開始位置（図１０（Ａ）に示される位置）まで移動する間に、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の一部を移動させつつ、該アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２を用いて、ウエハ上のマークを検出する。このため、従来のように、マーク検出のための時間を、ウエハステージＷＳＴがローディング位置から露光開始位置に移動する時間とは別に設ける必要がない。したがって、ウエハの露光処理に要する時間を短縮することができ、露光工程全体におけるスループットを向上することが可能となる。また、従来に比べて多くのアライメントマークを計測できるので、高精度なアライメントができ、高精度な露光を行うことが可能となる。
また、本第１の実施形態によると、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の少なくとも一部がウエハステージＷＳＴに追従した状態（前述の検出領域とマークとの相対速度がほぼ零の状態）で、ウエハ上のマークを検出する。このため、ウエハステージＷＳＴの移動中であっても、アライメント系を用いてマークを精度良く検出することができる。これにより、マークの検出精度を低下させることなく、マークの検出時間の短縮、ひいては露光工程全体のスループットを向上することが可能となる。
また、本第１の実施形態では、２つのアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２を用いて、ウエハ上のアライメントマークを検出しているので、１つのアライメント系を用いる場合に比べ、所定時間内に多くのマークを検出することが可能となる。
また、本第１の実施形態では、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２をＸ軸方向にも移動することとしているので、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向にのみ移動しても、ウエハ上に存在する任意のアライメントマークを検出することが可能である。したがって、ウエハステージの移動とアライメント動作とを同時に行う場合であっても、ウエハステージの移動を制限する必要が無い。
また、本第１の実施形態では、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２が、ボディＢＤとは振動的に分離したフレームＦＲに支持された定盤ＢＳ１，ＢＳ２の下面を基準面として移動する。したがって、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の移動による振動の露光精度への影響を回避することができる。一方、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の位置を計測する干渉計システムを構成する固定鏡７０Ｘ，７０Ｙ１，７０Ｙ２がボディＢＤ側に固定されているので、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の位置をボディＢＤ基準で検出することができる。
なお、上記第１の実施形態では、合計１９個のアライメントマークを検出することとしているが、本発明がこれに限られるものではなく、２０個以上又は１８個以下のアライメントマークを検出することとしても良い。特に、ウエハＷの−Ｙ側半分の露光を行っている間、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の移動によって、ウエハＷの＋Ｙ側半分に存在するほぼ全てのアライメントマークが検出可能となるので、計測するアライメントマークの数を増やしても、スループットへの影響等はない。
なお、上記第１の実施形態では、アライメント系ステージ装置１６０として、図３のような構成を採用したが、これに限らず、Ｙ軸方向に移動する１つのＹステージと、該Ｙステージに沿って、Ｘ軸方向に移動する２つのＸステージとを備える構成を採用することとしても良い。要は、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の少なくとも一部、すなわち検出領域が２次元移動可能であれば、種々の構成を採用することができる。
また、上記第１の実施形態では、露光動作開始前に検出される上記１１個のアライメントマークの位置情報を用いて、ウエハＷの−Ｙ側半分のショット領域の位置を算出し、露光動作開始後に検出される上記８個のアライメントマークの位置情報を用いて、ウエハＷの＋Ｙ側半分のショット領域の位置を算出するものとしたが、例えば、露光動作開始前に検出される少なくとも１つのアライメントマークの位置情報も用いて、ウエハＷの＋Ｙ側半分のショット領域の位置を算出してもよい。
さらに、上記第１の実施形態では、露光動作開始前に検出されたアライメントマークの位置情報のみを用いてウエハＷの−Ｙ側半分のショット領域の位置を算出するものとしたが、例えば、ウエハＷの−Ｙ側半分のショット領域のうち、第２番目以降のショット領域では、露光動作開始後に検出される少なくとも１つのアライメントマークの位置情報も用いてその位置を算出してもよい。この場合、第２番目以降の異なるショット領域において、その位置の算出で用いる、露光動作開始後に検出されるアライメントマークの位置情報の数を異ならせてもよい。例えば、露光動作開始後に検出されるアライメントマークの位置情報を順次、露光動作開始前に検出されたアライメントマークの位置情報に追加していき、第２番目以降のショット領域の位置を算出してもよい。
なお、露光動作開始前にウエハＷの−Ｙ側半分の全てのショット領域の位置を算出しなくてもよく、少なくとも第１番目のショット領域の位置を算出した時点で露光動作を開始してもよい。また、露光動作開始前に位置を算出するショット領域の個数と、露光動作開始後に位置を算出するショット領域の個数とは同一でなくてもよく、例えば露光動作開始前に位置を算出するショット領域の個数を、露光動作開始後に位置を算出するショット領域の個数よりも少なくしてもよい。この場合、上記第１の実施形態と比べて、露光動作開始前に検出するアライメントマークの個数を減らしてスループットを向上させることが可能となる。さらに、露光動作開始前のアライメントマークの検出動作では、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向だけでなくＸ軸方向にも移動してよい。
なお、本発明は、上記第１の実施形態で説明したシーケンスに限られるものではなく、例えば、以下に説明する第２の実施形態のようなシーケンスを採用することも可能である。
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本第２の実施形態は、露光装置の構成等は、上記第１の実施形態と同様であり、ウエハステージＷＳＴ上のアライメントマークの検出シーケンスのみが異なっている。以下においては、説明の重複を避けるため、第１の実施形態と同一の部分については、同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図１２（Ａ）には、第１の実施形態と同様にして、１組目のアライメントマークの検出を行っている状態が示されている（第１の実施形態の図７（Ｂ）に対応）。
この図１２（Ａ）に示される状態（ここではウエハステージＷＳＴもアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２も停止した状態）で１組目のアライメントマークの検出（第１回目の検出動作）が終了すると、ウエハステージＷＳＴとアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２は＋Ｙ方向への移動を開始する。このとき、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２は、Ｘ軸方向に関しても移動を開始する。
そして、第１の実施形態よりも、ウエハＷをＹ軸方向に長い距離移動した後（かつ、等速移動の状態）で、図１２（Ｂ）に示されるように、２組目のアライメントマークの検出（第２回目の検出動作）を実行する。この図１２（Ｂ）に示されるように、その２組目のアライメントマークは、第１の実施形態（図８（Ａ））よりも、Ｙ軸方向に関する１組目のアライメントマークとの間隔が広くなっていることがわかる。
その後、第２回目の検出動作が終了すると、ウエハステージＷＳＴとアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２は、第１の実施形態と同様に減速を開始するとともに、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２はＸ軸方向に関しても移動を開始する。そして、図１３（Ａ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとが接触（又は近接）した状態で、ウエハステージＷＳＴが停止する。なお、この状態では、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２も停止しており、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２により、３組目のアライメントマークの検出（第３回目の検出動作）を実行する。
その後、第３回目の検出動作が終了すると、第１の実施形態と同様にして、ウエハステージＷＳＴ及びアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２などの加速（移動）を開始し、所定速度で等速移動となった段階で、図１３（Ｂ）に示されるように、４組目のアライメントマークの検出（第４回目の検出動作）を実行する。該第４回目の検出動作が終了した後、ウエハステージＷＳＴ及びアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２などの減速を行い、速度が０となった時点で、図１４（Ａ）に示されるように、５組目のアライメントマークの検出（第５回目の検出動作）を実行する。
そして、第５回目の検出動作が終了すると、図１４（Ｂ）に示される露光開始位置にウエハステージＷＳＴが移動するので、その状態で、ウエハＷのほぼ中心に位置するアライメントマークを、アライメント系ＡＬＧ２を用いて検出する。
以上、ウエハステージＷＳＴがウエハ交換位置から露光開始位置に移動する間に、１１個のアライメントマークの位置が検出されているので、主制御装置５０では、該１１個のアライメントマークの検出結果を統計演算し、ＥＧＡ方式のアライメントを実行する（すなわち、ウエハ上で露光処理すべき全てのショット領域の配列情報を算出する）。
その後は、上記アライメント結果に基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式によるウエハＷの露光動作を実行する。
以上説明したように、本第２の実施形態によると、第１の実施形態と同様に、ウエハステージＷＳＴがローディング位置から露光開始位置まで移動する間に、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の一部を移動させつつ、該アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２を用いて、ウエハ上のマークを検出する。このため、従来のように、マーク検出のための時間を、ウエハステージＷＳＴがローディング位置から露光開始位置に移動する時間とは別に設ける必要がなく、したがって、露光工程全体におけるスループットを向上することが可能となる。
なお、上記第２の実施形態では、一例として１１個のアライメントマークの検出を行う場合について説明しているが、１０個以下、又は１２個以上のアライメントマークの検出を行うこととしても良い。
なお、上記各実施形態では、第１回目、第３回目、第５回目の検出動作時、及びアライメント系ＡＬＧ２による１１個目のアライメントマークの検出動作時にウエハステージＷＳＴを停止させるものとしたが、これらの検出動作もウエハステージＷＳＴの移動中に行ってもよい。この場合、Ｘ軸及びＹ軸方向の速度が同時に零とならないようにウエハステージＷＳＴを移動し、この移動中に上記１１個のアライメントマークの検出を行ってもよい。また、ウエハステージＷＳＴを等速移動している場合、例えばアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２を減速→加速→等速の順序で制御することによって、ウエハＷとアライメント系の検出領域とのＹ軸方向に関する相対位置を変更しつつ、ウエハ上で少なくともＹ軸方向に関して位置が異なる複数のアライメントマークの検出を行うことができる。さらに、上記各実施形態では、アライメントマークの検出動作中、Ｙ軸方向に関してアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の検出領域の位置を同一としたが、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の検出領域のＹ軸方向の位置が異なっていてもよい。
なお、上記各実施形態では、ウエハステージＷＳＴが、Ｙ軸方向に沿って移動する場合について説明したが、これに限らず、ウエハステージＷＳＴをＸ軸及びＹ軸に交差する方向に移動することとしても良い。この場合、アライメント系もウエハステージＷＳＴの移動に追従するように、Ｘ軸及びＹ軸に交差する方向に移動させれば良い。同様に、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向のみに移動させてもよい。この場合、複数のアライメント系の検出領域のＹ軸方向の位置を異ならせておくことが好ましい。
また、上記各実施形態では、複数のアライメントマークの検出動作中、各アライメント系の検出領域をＹ軸方向だけでなくＸ軸方向にも移動させるものとしたが、各アライメント系の検出領域をＹ軸方向のみに移動させることとしてもよい。この場合、各アライメント系によってウエハ上でＸ軸方向に関して位置が同一である、すなわちＹ軸方向のみに関して位置が異なる複数のアライメントマークが検出される。また、各アライメント系の検出領域はＹ軸方向のみに移動し、例えばウエハステージＷＳＴをＹ軸方向だけでなくＸ軸方向にも移動する、あるいは３つ以上のアライメント系を設けることにより、上記各実施形態と同様に、ウエハ上で検出すべきアライメントマークの位置及び／又は個数を任意に設定できる。
また、上記各実施形態では、ウエハステージＷＳＴの移動中にウエハＷ上のマークの検出を行なう場合に、ウエハステージＷＳＴ及びアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２を等速移動させるものとしたが、マーク検出時に必ずしも等速移動させなくても良い。すなわち、ウエハステージＷＳＴ及びアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の加速中または減速中にマーク検出を行ってもよい。要は、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の検出領域とマークとの相対速度がほぼ零となっていれば良い。なお、１つのマークの検出中にアライメント系の検出領域からそのマークが外れなければ、検出領域とマークとの相対速度が零でなくてもよい。また、上記各実施形態では、１つのマークの検出中にウエハステージＷＳＴとアライメント系の検出領域との両方を移動するものとしたが、例えばアライメント系の検出方式などによっては、そのマークの検出中に少なくともアライメント系の検出領域を移動しなくてもよい。さらに、上記各実施形態において、１つのマークの検出中はウエハステージＷＳＴとアライメント系の検出領域の両方を移動しないで、複数のマークをそれぞれ検出するためにウエハステージＷＳＴをＹ軸方向にステッピングさせるだけでもよい。この場合、１つのアライメント系によって、ウエハ上でＸ軸方向に関して位置が異なる複数のマークを検出するために、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向へのステッピング時に、そのアライメント系の検出領域、及び／又はウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に移動してもよい。
更に、上記各実施形態では、ウエハステージＷＳＴをローディング位置からＸ軸と平行に移動した後で、Ｙ軸に沿って移動してウエハの露光開始位置まで移動するものとしたが、ローディング位置から露光開始位置までのウエハステージＷＳＴの移動経路はこれに限られることなく、例えばローディング位置から露光開始位置までの移動時間が最短となる経路でウエハステージＷＳＴを移動し、この移動中にアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２によってウエハ上のマークを検出しても良い。また、上記第１実施形態ではローディング位置から露光開始位置までの移動中、及びウエハの露光動作中の両方で、上記第２実施形態ではローディング位置から露光開始位置までの移動中のみ、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２によってウエハ上のマークを検出するものとしたが、例えばウエハの露光動作中のみ、マーク検出を行うようにしてもよい。
なお、上記各実施形態では、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の回転情報を、アライメント系干渉計システム６９，１６９を用いて計測し、露光に際して、このアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の回転情報を用いるようにすることができる。この場合、例えば、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の位置情報及び回転情報と、ウエハＷの位置情報とに基づいて、マークの位置情報を検出するようにすることができる。
なお、上記各実施形態では、アライメント系を２つ備える場合について説明したが、これに限らず、１つ又は３つ以上備えていても良い。また、上記各実施形態では、アライメント系ステージＡＳＴ１，ＡＳＴ２によるアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の移動によってその検出領域を移動させるものとしたが、アライメント系ステージＡＳＴ１，ＡＳＴ２の代わりに、あるいはそれと組み合わせて、光学的に検出領域を移動する機構を用いても良い。
また、上記各実施形態では別置きフレームＦＲを用いたが、例えばステージＡＳＴ１、ＡＳＴ２に対してカウンタマス方式を適用しても良い。
また、上記各実施形態では、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとを備えるステージ装置を有する露光装置に、本発明を採用した場合について説明したが、これに限らず、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許第６，５９０，６３４号明細書）、特表２０００−５０５９５８号公報（対応米国特許第５,９６９,４４１号明細書）、米国特許第６,２０８,４０７号明細書などに開示される、ウエハステージを２つ備えるツインステージタイプのステージ装置を有する露光装置に採用することも可能である。この場合、一方のウエハステージ上のウエハに対する露光動作と並行して、他方のウエハステージ上のウエハのマーク検出を行うことができるので、単にウエハステージを一方向に移動してマーク検出を行う場合に限らず、例えば、一軸方向に沿って反復移動させながらマーク検出を行っても良いし、ウエハステージを一軸方向とこれに交差する方向とに沿って移動させながらマーク検出を行っても良い。この場合、アライメント系とウエハとのそれぞれを移動させることにより、検出対象のマークがアライメント系の検出視野（検出領域）に入っている状態から次の検出対象のマークがアライメント系の検出視野に入る状態となるまでの時間を短縮することができる。これにより、所定時間内において検出可能なマークの数を増やすことができるので、露光精度の向上を図ることが可能となる。
なお、上記各実施形態ではその説明を簡単にするため、液浸装置１３２はノズルユニットとして液体供給ノズルと液体回収ノズルとがそれぞれ１つずつ設けられるものとしたが、これに限らず、例えば国際公開第１９９９／４９５０４号パンフレットに開示されるように、多数のノズルを有する構成を採用することとしても良い。さらに、液浸装置１３２は、例えば最下端の光学素子とそれに隣接する光学素子との間の空間をも液体で満たす機構を有するものでも良い。要は、少なくとも投影光学系ＰＬを構成する最下端の光学素子とウエハＷとの間の空間に液体を供給することができるのであれば、その構成はいかなるものであっても良い。例えば、欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号パンフレット、国際公開第２００４／０５７５９０号パンフレット、国際公開第２００５／０２９５５９号パンフレット（対応米国特許出願公開第２００６／０２３１２０６号明細書）などに記載される液浸装置を用いることができる。
なお、上記各実施形態では、液体として純水（水）を用いるものとしたが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。液体としては、化学的に安定で、照明光ＩＬの透過率が高く安全な液体、例えばフッ素系不活性液体を使用しても良い。このフッ素系不活性液体としては、例えばフロリナート（米国スリーエム社の商品名）が使用できる。このフッ素系不活性液体は冷却効果の点でも優れている。また、液体として、照明光ＩＬに対する屈折率が、純水（屈折率は１．４４程度）よりも高い、例えば１．５以上の液体を用いてもよい。この液体としては、例えば、屈折率が約１．５０のイソプロパノール、屈折率が約１．６１のグリセロール（グリセリン）といったＣ−Ｈ結合あるいはＯ−Ｈ結合を持つ所定液体、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体（有機溶剤）、屈折率が約１．６０のデカリン(Decalin: Decahydronaphthalene)などが挙げられる。あるいは、これら所定液体のうち任意の２種類以上の液体が混合されたものであってもよいし、純水に上記所定液体が添加（混合）されたものであってもよい。あるいは、液体としては、純水に、Ｈ＋、Ｃｓ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−、ＳＯ４ ２−、ＰＯ４ ２−等の塩基又は酸を添加（混合）したものであってもよい。更には、純水にＡｌ酸化物等の微粒子を添加（混合）したものであってもよい。これら液体は、ＡｒＦエキシマレーザ光を透過可能である。また、液体としては、光の吸収係数が小さく、温度依存性が少なく、投影光学系（先端の光学部材）、及び／又はウエハの表面に塗布されている感光材（又は保護膜（トップコート膜）あるいは反射防止膜など）に対して安定なものであることが好ましい。また、Ｆ2レーザを光源とする場合は、フォンブリンオイルを選択すれば良い。
また、上記各実施形態で、回収された液体を再利用するようにしても良く、この場合は回収された液体から不純物を除去するフィルタを液体回収装置、又は回収管等に設けておくことが望ましい。さらに、上記各実施形態では露光装置が前述した液浸装置１３２の全てを備えるものとしたが、液浸装置１３２の一部（例えば、液体供給装置及び／又は液体回収装置など）は、露光装置が備えている必要はなく、例えば露光装置が設置される工場等の設備を代用してもよい。また、上記各実施形態では投影光学系を備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系を用いない露光装置に本発明を適用することができる。投影光学系を用いない露光装置であっても、照明光はレンズなどの光学部材を介してウエハに照射され、その光学部材とウエハとの間の空間に液浸領域が形成される。
なお、上記各実施形態では、本発明を液浸露光装置に適用した場合について説明したが、これに限らず、液浸露光装置以外、例えば液体を介さずにウエハの露光を行うドライタイプなどの露光装置に適用することも可能である。
なお、上記各実施形態では、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとを備えるステージ装置を有する露光装置に、本発明を採用した場合について説明したが、これに限らず、単一のウエハステージを備えるステージ装置を有する露光装置にも本発明を採用することが可能である。この場合、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとが接近した状態で移動するシーケンスがなくなるので、図１１におけるＥＧＡ２とＥＧＡ４との間でウエハステージＷＳＴは減速せず、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２のみが減速、加速をすることによりウエハＷとアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２との相対的な位置関係を調整すれば良い。
なお、上記各実施形態では、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の位置を計測するセンサとして、干渉計を用いたが、例えばエンコーダ等、他のセンサを用いることとしても良い。また、上記実施形態では干渉計システムを用いてレチクルステージ及びウエハステージの位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えばウエハステージの上面に設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。この場合、干渉計システムとエンコーダシステムの両方を備えるハイブリッドシステムとし、干渉計システムの計測結果を用いてエンコーダシステムの計測結果の較正（キャリブレーション）を行うことが好ましい。また、干渉計システムとエンコーダシステムとを切り替えて用いる、あるいはその両方を用いてステージの位置制御を行うようにしてもよい。
なお、上記各実施形態では、ウエハＷ表面の高さ方向の位置を、ウエハステージがウエハ交換位置から露光開始位置まで移動する間に、面形状検出装置１２５を用いて計測する場合について説明したが、これに限らず、従来と同様、斜入射方式の焦点位置検出系を用いることも可能である。
また、上記各実施形態の露光装置における投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍系及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系は屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系（カタディ・オプトリック系）のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。さらに、投影光学系を介して照明光が照射される露光領域は、投影光学系の視野内で光軸を含むオンアクシス領域であるが、例えば国際公開第２００４／１０７０１１号パンフレット（対応米国特許出願公開第２００６／０１２１３６４号明細書）に開示されるように、複数の反射面を有しかつ中間像を少なくとも１回形成する光学系（反射系または反屈系）がその一部に設けられ、かつ単一の光軸を有する、いわゆるインライン型の反射屈折系と同様に、光軸ＡＸを含まないオフアクシス領域でもよい。
また、照明光ＩＬは、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）に限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光、Ｆ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。例えば国際公開第１９９９／４６８３５号パンフレット（対応米国特許７,０２３,６１０号明細書）に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外域に波長変換した高調波を用いても良い。
また、上記各実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことは言うまでもない。例えば、近年、７０ｎｍ以下のパターンを露光するために、ＳＯＲ又はプラズマレーザを光源として、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を発生させるとともに、その露光波長（例えば１３．５ｎｍ）の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置の開発が行われている。この装置においては、円弧照明を用いてマスクとウエハを同期走査してスキャン露光する構成が考えられるので、かかる装置にも本発明を好適に適用することができる。このほか、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。
また、上記各実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも本発明は適用することができる。
また、上記各実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターンまたは反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスクとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。かかる可変成形マスクを用いる場合には、前述のアライメントマークの検出結果を考慮して、ウエハ上の複数の区画領域のうち、アライメントマーク検出時に露光していたショット領域より後に露光が行われる少なくとも一つの別のショット領域の露光の際に、電子データに基づいて形成すべき、透過パターン又は反射パターンを変化させることで、ウエハとパターン像との相対位置制御を行っても良い。
また、例えば国際公開２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。
さらに、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応米国特許第６，６１１，３１６号明細書）に開示されているように、２つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。
なお、本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上述した各種の公報、国際公開パンフレット、及び米国特許明細書における開示を援用して、本明細書の記載の一部とする。
また、物体上にパターンを形成する装置は、前述の露光装置（リソグラフィシステム）に限られず、例えばインクジェット方式にて物体上にパターンを形成する装置にも本発明を適用することができる。
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、マスクブランクス、あるいはフィルム部材など、他の物体でも良い。また、その物体の形状は円形のみならず、矩形など他の形状でもよい。
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写形成する液晶用の露光装置、有機ＥＬ、薄型磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
なお、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、上記実施形態の露光方法で、レチクルに形成されたパターンをウエハ等の物体上に転写するリソグラフィステップ、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）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記各実施形態の露光方法が実行され、物体上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスの生産性を向上することが可能である。
また、上記各実施形態の露光装置は、本願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。
以上説明したように、本発明のパターン形成方法及びパターン形成装置は、移動体に保持された物体にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。

Claims (58)

  1. 物体にパターンを形成するパターン形成方法であって、
    前記物体を移動させている間に、マーク検出系の少なくとも一部を移動させ、該少なくとも一部の移動中に、前記物体上のマークを検出する第１工程と；
    前記マークの検出結果を用いて、前記物体にパターンを形成する第２工程と；を含むパターン形成方法。
  2. 請求項１に記載のパターン形成方法において、
    前記物体の移動は、該物体を保持する移動体の移動により行われるパターン形成方法。
  3. 請求項２に記載のパターン形成方法において、
    前記マークの検出は、少なくとも前記物体を前記移動体に保持させるローディング位置から前記物体に対するパターン形成を開始する位置まで前記移動体が移動する間に行われるパターン形成方法。
  4. 請求項１に記載のパターン形成方法において、
    前記マークの検出は、少なくとも前記物体に対するパターン形成開始後に行われるパターン形成方法。
  5. 請求項４に記載のパターン形成方法において、
    前記マークの検出は、前記物体に対するパターン形成開始前にも行われるパターン形成方法。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
    前記第１工程では、前記物体と前記マーク検出系の位置関係を変更しながら、複数のマークを検出するパターン形成方法。
  7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
    前記第１工程では、マーク検出後、次のマークを検出するまでに、前記マーク検出系の少なくとも一部を前記物体の移動方向と異なる方向に移動するパターン形成方法。
  8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
    前記第１工程では、前記物体上のパターン形成対象の全ての区画領域にパターンを形成するのに必要なマークの一部を検出し、
    前記第２工程で、前記第１工程でのマークの検出結果に基づいてパターンを形成することが可能な区画領域に対してパターンを形成するのと並行して、前記全ての区画領域にパターンを形成するのに必要なマークのうちの残りのマークを検出する第３工程を更に含むパターン形成方法。
  9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
    前記パターン形成に際して、前記マーク検出系の位置情報と前記物体の位置情報とが用いられるパターン形成方法。
  10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
    前記マーク検出系の位置情報と前記物体の位置情報とに基づいて前記マークの位置情報を検出するパターン形成方法。
  11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
    前記パターン形成に際して、前記マーク検出系の回転情報が用いられるパターン形成方法。
  12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
    前記マーク検出系の位置情報及び回転情報と前記物体の位置情報とに基づいて前記マークの位置情報を検出するパターン形成方法。
  13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
    前記第１工程では、前記マーク検出系を複数用いて、複数のマークを計測するパターン形成方法。
  14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
    前記第１工程では、前記物体と前記マーク検出系とが相対的に停止した状態で前記マークを検出するパターン形成方法。
  15. 物体にパターンを形成するパターン形成方法であって、
    前記物体を移動させている間にマーク検出系の検出領域を移動させ、該検出領域の移動中に、前記物体上のマークを検出する第１工程と；
    前記マークの検出結果を用いて、前記物体にパターンを形成する第２工程と；を含むパターン形成方法。
  16. 請求項１５に記載のパターン形成方法において、
    前記第１工程では、前記物体上でパターンを形成すべき複数の区画領域が配列される第１方向に関して前記物体を移動するパターン形成方法。
  17. 請求項１６に記載のパターン形成方法において、
    前記第１工程では、前記物体上で前記第１方向に関して位置が異なる複数のマークが検出されるパターン形成方法。
  18. 請求項１６又は１７に記載のパターン形成方法において、
    前記第１工程では、前記第１方向と直交する第２方向に関して位置が異なる検出領域を有する複数のマーク検出系によって前記物体上のマークを検出するパターン形成方法。
  19. 請求項１８に記載のパターン形成方法において、
    前記第１工程では、前記第２方向に関する前記複数の検出領域の間隔を変更して、前記物体上で前記第２方向に関して位置が異なるマークを検出するパターン形成方法。
  20. 請求項１５〜１９のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
    前記第２工程では、前記物体に対するパターン形成開始後の前記マーク検出系による前記物体上のマークの検出結果も用いられるパターン形成方法。
  21. 請求項１〜２０のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
    前記マーク検出系と異なる検出系によって、前記移動中に前記物体の面形状に関する情報を検出し、前記パターン形成でその検出結果を用いるパターン形成方法。
  22. 請求項２１に記載のパターン形成方法において、
    前記面形状に関する情報の検出動作の少なくとも一部は前記マークの検出動作と並行して行われるパターン形成方法。
  23. 請求項１〜２２のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
    前記物体を露光して、パターンを形成するパターン形成方法。
  24. 請求項２３に記載のパターン形成方法において、
    前記物体は、液浸露光が行われるパターン形成方法。
  25. 請求項１〜２４のいずれか一項に記載のパターン形成方法を用いて感応物体上にパターンを形成する工程を含むデバイス製造方法。
  26. 移動体に保持された物体にパターンを形成するパターン形成装置であって、
    少なくとも一部が移動可能なマーク検出系と；
    前記移動体の移動中に、前記マーク検出系によって前記物体上の１つのマークが検出されるように該１つのマークの検出中に前記マーク検出系の少なくとも一部を移動する制御装置と；を備えるパターン形成装置。
  27. 請求項２６に記載のパターン形成装置において、
    前記マークの検出結果を用いて前記物体上にパターン形成するパターン形成装置。
  28. 請求項２６又は２７に記載のパターン形成装置において、
    前記制御装置は、前記マークの検出が、少なくとも前記物体を前記移動体に保持させるローディング位置から前記物体に対するパターン形成を開始する位置まで前記移動体が移動する間に行われるように、前記マーク検出系の少なくとも一部の移動を制御するパターン形成装置。
  29. 請求項２６に記載のパターン形成装置において、
    前記制御装置は、前記マークの検出が、少なくとも前記物体に対するパターン形成を開始した後に行われるように、前記マーク検出系の少なくとも一部の移動を制御するパターン形成装置。
  30. 請求項２９に記載のパターン形成装置において、
    前記制御装置は、前記マークの検出が、前記物体に対するパターン形成開始前にも行われるように、前記マーク検出系の少なくとも一部の移動を制御するパターン形成装置。
  31. 請求項２６〜３０のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
    前記制御装置は、前記物体上のマークを検出する際に、前記移動体の移動に追従するように、前記マーク検出系の少なくとも一部の移動を制御するパターン形成装置。
  32. 請求項２６〜３１のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
    前記制御装置は、前記物体と前記マーク検出系の位置関係を変更しつつ、前記物体上の複数のマークを検出するパターン形成装置。
  33. 請求項２６〜３２のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
    前記制御装置は、マーク検出後、次のマークを検出するまでに、前記マーク検出系の少なくとも一部を前記移動体の移動方向と異なる方向に移動するパターン形成装置。
  34. 請求項２６〜３３のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
    前記制御装置は、
    前記物体上のパターン形成対象の全ての区画領域にパターンを形成するのに必要なマークの一部を検出するとともに、
    前記必要なマークの一部の検出結果に基づいてパターンを形成することが可能な区画領域に対してパターンを形成するのと並行して、前記全ての区画領域にパターンを形成するのに必要なマークのうちの残りのマークを検出するパターン形成装置。
  35. 請求項２６〜３４のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
    前記マーク検出系は、受光素子と、該受光素子を冷却する冷却機構と、を有するパターン形成装置。
  36. 請求項２６〜３５のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
    前記マーク検出系の位置情報を検出するセンサを更に備え、
    前記パターン形成に際して、前記マーク検出系の位置情報と前記物体の位置情報とが用いられるパターン形成装置。
  37. 請求項３６に記載のパターン形成装置において、
    前記センサにより検出されるマーク検出系の位置情報と前記物体の位置情報とに基づいて前記マークの位置情報を検出するパターン形成装置。
  38. 請求項３６又は３７に記載のパターン形成装置において、
    前記センサは、前記マーク検出系の回転情報も検出し、
    前記パターン形成に際して、前記マーク検出系の回転情報が用いられるパターン形成装置。
  39. 請求項３８に記載のパターン形成装置において、
    前記センサにより検出される前記マーク検出系の位置情報及び回転情報と前記物体の位置情報とに基づいて前記マークの位置情報を検出するパターン形成装置。
  40. 請求項３６〜３９のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
    前記センサは、干渉計を含むパターン形成装置。
  41. 移動体に保持された物体にパターンを形成するパターン形成装置であって、
    少なくとも一部が移動可能なマーク検出系と；
    前記移動体の移動中に、前記マーク検出系によって前記物体上の１つのマークが検出されるように、前記１つのマークの検出中に前記マーク検出系の検出領域の移動を制御する制御装置と；を備えるパターン形成装置。
  42. 請求項４１に記載のパターン形成装置において、
    前記制御装置は、前記マーク検出系の検出領域を移動させるのと並行して、前記物体上でパターンを形成すべき複数の区画領域が配列される第１方向に関して、前記移動体を移動させるパターン形成装置。
  43. 請求項４２に記載のパターン形成装置において、
    前記マーク検出系は、前記物体上で前記第１方向に関して位置が異なる複数のマークを検出するパターン形成装置。
  44. 請求項４２又は４３に記載のパターン形成装置において、
    前記マーク検出系を複数備え、
    前記各マーク検出系の検出領域は、前記第１方向と直交する第２方向に関して位置が異なるパターン形成装置。
  45. 請求項４４に記載のパターン形成装置において、
    前記制御装置は、前記移動体の移動中に、前記マーク検出系によって前記物体上のマークを検出する際に、前記複数の検出領域の前記第２方向に関する間隔を変更して、前記物体上で前記第２方向に関して位置が異なるマークを検出するパターン形成装置。
  46. 請求項４１〜４５のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
    前記制御装置は、前記マークの検出結果を用いて前記物体にパターンを形成するパターン形成装置。
  47. 請求項４６に記載のパターン形成装置において、
    前記制御装置は、前記物体に対するパターン形成開始後の前記マーク検出系による前記物体上のマークの検出結果を用いるパターン形成装置。
  48. 請求項２６〜４７のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
    前記物体を前記移動体に保持させるローディング位置と前記物体に対するパターン形成開始位置との間に配置される複数の計測点のそれぞれで、前記物体が移動する所定面と垂直な方向に関する前記物体の位置情報を検出する検出装置を更に備えるパターン形成装置。
  49. 請求項４８に記載のパターン形成装置において、
    前記制御装置は、前記検出装置の検出結果に基づいて、前記物体の面形状に関する情報を算出するパターン形成装置。
  50. 請求項２６〜４９のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
    前記移動体とは独立して移動可能で、前記移動体上の物体を交換する間に、前記パターン形成に必要な計測を行う計測用移動体を更に備えるパターン形成装置。
  51. 請求項２６〜５０のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
    前記移動体とは独立して移動可能で、前記移動体により保持された物体に対するパターン形成が行われている間に、前記マーク検出系によってマークの検出が行われる物体を保持する別の移動体を更に備えるパターン形成装置。
  52. 請求項２６〜５１のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
    前記物体に照明光を照射する光学系を更に備え、前記照明光で前記物体を露光してパターンを形成するパターン形成装置。
  53. 請求項５２に記載のパターン形成装置において、
    前記マーク検出系は、前記光学系を支持するボディとは振動的に分離されているパターン形成装置。
  54. 請求項５２に記載のパターン形成装置において、
    前記光学系は、前記物体上にパターンを投影する投影光学系を含み、少なくとも前記投影光学系が前記ボディで支持されるパターン形成装置。
  55. 請求項５３又は５４に記載のパターン形成装置において、
    前記ボディを基準として前記マーク検出系の位置情報を検出するセンサを更に備えるパターン形成装置。
  56. 請求項５５に記載のパターン形成装置において、
    前記センサは、干渉計を含み、
    前記干渉計のうち、少なくとも参照ビームと計測ビームとに分岐する分岐光学系が前記マーク検出系の少なくとも一部とともに移動し、前記計測ビームが入射する反射面が前記ボディに設けられるパターン形成装置。
  57. 請求項５２〜５６のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
    前記光学系と前記物体との間に液体を供給する液体供給機構を更に備え、前記光学系及び前記液体を介して前記照明光で前記物体を露光するパターン形成装置。
  58. 請求項２６〜５７のいずれか一項に記載のパターン形成装置を用いて感応物体上にパターンを形成する工程を含むデバイス製造方法。
JP2007552985A 2005-12-28 2006-12-28 パターン形成方法及びパターン形成装置、並びにデバイス製造方法 Active JP5182557B2 (ja)

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