JPH10214783A - 投影露光装置及び投影露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スループットの向上及び基板ステージの小型
・軽量化を図る。 【解決手段】 測長軸ＢＩ1Ｘ、ＢＩ３Ｙの計測値を用
いてステージＷＳ１の位置を管理しつつ基板Ｗ１に対し
投影光学系ＰＬを介しての露光が行なわれる間に、ステ
ージＷＳ２上の基板Ｗ２のアライメントマークと基準板
ＦＭ２との位置関係がアライメント系２４ｂの検出結果
と測長軸ＢＩ５Ｙの計測値を用いて正確に検出されるよ
うに、２つのステージの動作を制御する。また、両ステ
ージの動作が終了すると、測長軸ＢＩ３Ｙの計測値を用
いてステージＷＳ２の位置計測が可能な状態で測長軸Ｂ
Ｉ３Ｙの干渉計をリセットするとともに、投影光学系の
投影領域内の所定の基準点（マスクパターン像の投影中
心）との位置関係を検出可能な位置に基準板ＦＭ２が位
置決めされるようにステージＷＳ２の動作を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投影露光装置及び
投影露光方法に係り、更に詳しくはマスクに形成された
パターンの像を投影光学系を介して感応基板上に投影露
光する投影露光装置及び投影露光方法に関し、特に２つ
の基板ステージを独立して移動させて、露光処理と他の
処理とを並行して行なう点に特徴を有するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子又は液晶表示素子
等をフォトリソグラフィ工程で製造する場合に、種々の
露光装置が使用されているが、現在では、フォトマスク
又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパタ
ーン像を、投影光学系を介して表面にフォトレジスト等
の感光材が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基
板（以下、適宜「感応基板」と称する）上に転写する投
影露光装置が一般的に使用されている。近年では、この
投影露光装置として、感応基板を２次元的に移動自在な
基板ステージ上に載置し、この基板ステージにより感応
基板を歩進（ステッピング）させて、レチクルのパター
ン像を感応基板上の各ショット領域に順次露光する動作
を繰り返す、所謂ステップ・アンド・リピート方式の縮
小投影露光装置（いわゆるステッパー）が主流となって
いる。

【０００３】最近になって、このステッパー等の一括型
露光装置に改良を加えた、ステップ・アンド・スキャン
方式の投影露光装置（例えば特開平７−１７６４６８号
公報等に記載された様な走査型露光装置）も比較的多く
用いられるようになってきた。このステップ・アンド・
スキャン方式の投影露光装置は、ステッパーに比べる
と大フィールドをより小さな光学系で露光できるため、
投影光学系の製造が容易であるとともに、大フィールド
露光によるショット数の減少により高スループットが期
待出来る、投影光学系に対してレチクル及びウエハを
相対走査することで平均化効果があり、ディストーショ
ンや焦点深度の向上が期待出来る等のメリットがある。
さらに、半導体素子の集積度が１６Ｍ（メガ）から６４
ＭのＤＲＡＭ、更に将来的には２５６Ｍ、１Ｇ（ギガ）
というように時代とともに高くなるのに伴い、大フィー
ルドが必須になるため、ステッパーに代わってスキャン
型投影露光装置が主流になるであろうと言われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この種の投影露光装置
は、主として半導体素子等の量産機として使用されるも
のであることから、一定時間内にどれだけの枚数のウエ
ハを露光処理できるかという処理能力、すなわちスルー
プットを向上させることが必然的に要請される。

【０００５】これに関し、ステップ・アンド・スキャン
方式の投影露光装置の場合、大フィールドを露光する場
合には先に述べたように、ウエハ内に露光するショット
数が少なくなるのでスループットの向上が見込まれる
が、露光はレチクルとウエハとの同期走査による等速移
動中に行なわれることから、その等速移動領域の前後に
加減速領域が必要となり、仮にステッパーのショットサ
イズと同等の大きさのショットを露光する場合には、却
ってステッパーよりスループットが落ちる可能性があ
る。

【０００６】この種の投影露光装置における処理の流れ
は、大要次のようになっている。

【０００７】 まず、ウエハローダを使ってウエハを
ウエハテーブル上にロードするウエハロード工程が行な
われる。

【０００８】 次に、サーチアライメント機構により
ウエハの大まかな位置検出を行なうサーチアライメント
工程が行なわれる。このサーチアライメント工程は、具
体的には、例えば、ウエハの外形を基準としたり、ある
いは、ウエハ上のサーチアライメントマークを検出する
ことにより行なわれる。

【０００９】 次に、ウエハ上の各ショット領域の位
置を正確に求めるファインアライメント工程が行なわれ
る。このファインアライメント工程は、一般にＥＧＡ
（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式が用
いられ、この方式は、ウエハ内の複数のサンプルショッ
トを選択しておき、当該サンプルショットに付設された
アライメントマーク（ウエハマーク）の位置を順次計測
し、この計測結果とショット配列の設計値とに基づい
て、いわゆる最小自乗法等による統計演算を行なって、
ウエハ上の全ショット配列データを求めるものであり
（特開昭６１−４４４２９号公報等参照）、高スループ
ットで各ショット領域の座標位置を比較的高精度に求め
ることができる。

【００１０】 次に、上述したＥＧＡ方式等により求
めた各ショット領域の座標位置と予め計測したベースラ
イン量とに基づいて露光位置にウエハ上の各ショット領
域を順次位置決めしつつ、投影光学系を介してレチクル
のパターン像をウエハ上に転写する露光工程が行なわれ
る。

【００１１】 次に、露光処理されたウエハテーブル
上のウエハをウエハアンローダを使ってウエハアンロー
ドさせるウエハアンロード工程が行なわれる。このウエ
ハアンロード工程は、露光処理を行なうウエハの上記
のウエハロード工程と同時に行なわれる。すなわち、
ととによってウエハ交換工程が構成される。

【００１２】このように、従来の投影露光装置では、ウ
エハ交換→サーチアライメント→ファインアライメント
→露光→ウエハ交換……のように、大きく４つの動作が
１つのウエハステージを用いて繰り返し行なわれてい
る。

【００１３】また、この種の投影露光装置のスループッ
トＴＨＯＲ［枚／時間］は、上述したウエハ交換時間を
Ｔ１、サーチアライメント時間をＴ２、ファインアライ
メント時間をＴ３、露光時間をＴ４とした場合に、次式
（１）のように表すことができる。

【００１４】 ＴＨＯＲ＝３６００／（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４） ………（１） 上記Ｔ１〜Ｔ４の動作は、Ｔ１→Ｔ２→Ｔ３→Ｔ４→Ｔ
１……のように順次（シーケンシャルに）繰り返し実行
される。このため、Ｔ１〜Ｔ４までの個々の要素を高速
化すれば分母が小さくなって、スループットＴＨＯＲを
向上させることができる。しかし、上述したＴ１（ウエ
ハ交換時間）とＴ２（サーチアライメント時間）は、ウ
エハ１枚に対して一動作が行なわれるだけであるから改
善の効果は比較的小さい。また、Ｔ３（ファインアライ
メント時間）の場合は、上述したＥＧＡ方式を用いる際
にショットのサンプリング数を少なくしたり、ショット
単体の計測時間を短縮すればスループットを向上させる
ことができるが、逆にアライメント精度を劣化させるこ
とになるため、安易にＴ３を短縮することはできない。

【００１５】また、Ｔ４（露光時間）は、ウエハ露光時
間とショット間のステッピング時間とを含んでいる。例
えば、ステップ・アンド・スキャン方式のような走査型
投影露光装置の場合は、ウエハ露光時間を短縮させる分
だけレチクルとウエハの相対走査速度を上げる必要があ
るが、同期精度が劣化することから、安易に走査速度を
上げることができない。

【００１６】また、この種の投影露光装置で上記スルー
プット面の他に、重要な条件としては、解像度、焦
点深度（ＤＯＦ：Depth of Forcus ）、線幅制御精度
が挙げられる。解像度Ｒは、露光波長をλとし、投影レ
ンズの開口数をＮ．Ａ．（Numerical Aperture )とする
と、λ／Ｎ．Ａ．に比例し、焦点深度ＤＯＦはλ／
（Ｎ．Ａ．）² に比例する。

【００１７】このため、解像度Ｒを向上させる（Ｒの値
を小さくする）には、露光波長λを小さくするか、ある
いは開口数Ｎ．Ａ．を大きくする必要がある。特に、最
近では半導体素子等の高密度化が進んでおり、デバイス
ルールが０．２μｍＬ／Ｓ（ライン・アンド・スペー
ス）以下となってきていることから、これらのパターン
を露光する為には照明光源としてＫｒＦエキシマレーザ
を用いている。しかしながら、前述したように半導体素
子の集積度は、将来的に更に上がることは必至であり、
ＫｒＦより短波長な光源を備えた装置の開発が望まれ
る。このようなより短波長な光源を備えた次世代の装置
の候補として、ＡｒＦエキシマレーザを光源とした装
置、電子線露光装置等が代表的に挙げられるが、ＡｒＦ
エキシマレーザの場合は、酸素のある所では光が殆ど透
過せず、高出力が出にくい上、レーザの寿命も短く、装
置コストが高いという技術的な課題が山積しており、ま
た、電子線露光装置の場合、光露光装置に比べてスルー
プットが著しく低いという不都合があることから、短波
長化を主な観点とした次世代機の開発は思うようにいか
ないというのが現実である。

【００１８】解像度Ｒを上げる他の手法としては、開口
数Ｎ．Ａ．を大きくすることも考えられるが、Ｎ．Ａ．
を大きくすると、投影光学系のＤＯＦが小さくなるとい
うデメリットがある。このＤＯＦは、ＵＤＯＦ（User D
epth of Forcus：ユーザ側で使用する部分：パターン段
差やレジスト厚等）と、装置自身の総合焦点差とに大別
することができる。これまでは、ＵＤＯＦの比率が大き
かったため、ＤＯＦを大きく取る方向が露光装置開発の
主軸であり、このＤＯＦを大きくとる技術として例えば
変形照明等が実用化されている。

【００１９】ところで、デバイスを製造するためには、
Ｌ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）、孤立Ｌ（ライ
ン）、孤立Ｓ（スペース）、及びＣＨ（コンタクトホー
ル）等が組み合わさったパターンをウエハ上に形成する
必要があるが、上記のＬ／Ｓ、孤立ライン等のパターン
形状毎に最適露光を行なうための露光パラメータが異な
っている。このため、従来は、ＥＤ−ＴＲＥＥ（レチク
ルが異なるＣＨは除く）という手法を用いて、解像線幅
が目標値に対して所定の許容誤差内となり、かつ所定の
ＤＯＦが得られるような共通の露光パラメータ（コヒー
レンスファクタσ、Ｎ．Ａ．、露光制御精度、レチクル
描画精度等）を求めて、これを露光装置の仕様とするこ
とが行なわれている。しかしながら、今後は以下のよう
な技術的な流れがあると考えられている。

【００２０】プロセス技術（ウェハ上平坦化）向上に
より、パターン低段差化、レジスト厚減少が進み、ＵＤ
ＯＦが１μｍ台→０．４μｍ以下になる可能性がある。

【００２１】露光波長がｇ線（４３６ｎｍ）→ｉ線
（３６５ｎｍ）→ＫｒＦ（２４８ｎｍ）と短波長化して
いる。しかし、今後はＡｒＦ（１９３）までの光源しか
検討されてなく、その技術的ハードルも高い。その後は
ＥＢ露光に移行する。

【００２２】ステップ・アンド・リピートのような静
止露光に代わりステップ・アンド・スキャンのような走
査露光がステッパの主流になる事が予想されている。こ
の技術は、径の小さい投影光学系で大フィールド露光が
可能であり（特にスキャン方向）、その分高Ｎ．Ａ．化
を実現し易い。

【００２３】上記のような技術動向を背景にして、限界
解像度を向上させる方法として、二重露光法が見直さ
れ、この二重露光法をＫｒＦ及び将来的にはＡｒＦ露光
装置に用い、０．１μｍＬ／Ｓまで露光しようという試
みが検討されている。一般に二重露光法は以下の３つの
方法に大別される。

【００２４】（１）露光パラメータの異なるＬ／Ｓ、孤
立線を別々のレチクルに形成し、各々最適露光条件によ
り同一ウエハ上に二重に露光を行なう。

【００２５】（２）位相シフト法等を導入すると、孤立
線よりＬ／Ｓの方が同一ＤＯＦにて限界解像度が高い。
これを利用することにより、１枚目のレチクルで全ての
パターンをＬ／Ｓで形成し、２枚目のレチクルにてＬ／
Ｓを間引きすることで孤立線を形成する。

【００２６】（３）一般に、Ｌ／Ｓより孤立線は、小さ
なＮ．Ａ．にて高い解像度を得ることができる（但し、
ＤＯＦは小さくなる）。そこで、全てのパターンを孤立
線で形成し、１枚目と２枚目のレチクルによってそれぞ
れ形成した孤立線の組み合わせにより、Ｌ／Ｓを形成す
る。

【００２７】上記の二重露光法は解像度向上、ＤＯＦ向
上の２つの効果がある。

【００２８】しかし、二重露光法は、複数のレチクルを
使って露光処理を複数回行なう必要があるため、従来の
装置に比べて露光時間（Ｔ４）が倍以上になり、スルー
プットが大幅に劣化するという不都合があったことか
ら、現実には、二重露光法はあまり真剣に検討されてな
く、従来より露光波長の紫外化、変形照明、位相シフト
レチクル等により、解像度、焦点深度（ＤＯＦ）の向上
が行なわれてきた。

【００２９】しかしながら、先に述べた二重露光法をＫ
ｒＦ，ＡｒＦ露光装置に用いると０．１μｍＬ／Ｓまで
の露光が実現することにより、２５６Ｍ、１ＧのＤＲＡ
Ｍの量産を目的とする次世代機の開発の有力な選択肢で
あることは疑いなく、このためのネックとなる二重露光
法の課題であるスループットの向上のため新技術の開発
が待望されていた。

【００３０】これに関し、前述した４つの動作、すなわ
ちウエハ交換、サーチアライメント、ファインアライメ
ント、及び露光動作の内の複数動作同士を部分的にでも
同時並行的に処理できれば、これら４つの動作をシーケ
ンシャルに行なう場合に比べて、スループットを向上さ
せることができると考えられ、そのためには基板ステー
ジを複数設けることが前提となるが、このことは理論上
は簡単に思えるが、現実には基板ステージを複数設け、
充分な効果を発揮させるためには、解決しなければなら
ない多くの問題が山積している。例えば、現状と同程度
の大きさの基板ステージを単に２つ並べて配置するので
は、装置の設置面積（いわゆるフットプリント）が著し
く増大し、露光装置が置かれるクリーンルームのコスト
アップを招くという不都合がある。また、高精度な重ね
合わせを実現するためには、同一の基板ステージ上の感
応基板に対し、アライメントを実行した後、そのアライ
メントの結果を用いてマスクのパターン像と感応基板の
位置合わせを実行して露光を行なう必要があるため、単
に２つの基板ステージの内、一方を例えば露光専用、他
方をアライメント専用等とすることは、現実的な解決策
とは成り得ない。

【００３１】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その第１の目的は、露光動作とアライメント動作等
との並行処理によりスループットの向上及び基板ステー
ジの小型・軽量化を図ることが可能な投影露光装置を提
供することにある。

【００３２】また、本発明の第２の目的は、スループッ
トの向上及びステージの小型・軽量化を図ることが可能
な投影露光方法を提供することにある。

【００３３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンの像を投影光学
系（ＰＬ）を介して感応基板（Ｗ１，Ｗ２）上に投影露
光する投影露光装置であって、感応基板（Ｗ１）を保持
して２次元平面内を移動可能な第１基板ステージ（ＷＳ
１）と；感応基板（Ｗ２）を保持して前記第１基板ステ
ージ（ＷＳ１）と同一平面内を前記第１基板ステージ
（ＷＳ１）とは独立に移動可能な第２基板ステージ（Ｗ
Ｓ２）と；前記投影光学系（ＰＬ）とは別に設けられ、
前記基板ステージ（ＷＳ１，ＷＳ２）上又は前記基板ス
テージ（ＷＳ１，ＷＳ２）に保持された感応基板（Ｗ
１，Ｗ２）上のマークを検出するためのアライメント系
（例えば２４ａ）と；前記投影光学系（ＰＬ）の投影中
心と前記アライメント系（２４ａ）の検出中心とを通る
第１軸方向の一方側から前記第１基板ステージ（ＷＳ
１）の前記第１軸方向の位置を常に計測する第１測長軸
（ＢＩ１Ｘ）と、前記第１軸方向の他方側から前記第２
基板ステージ（ＷＳ２）の前記第１軸方向の位置を常に
計測する第２測長軸（ＢＩ２Ｘ）と、前記投影光学系
（ＰＬ）の投影中心で前記第１軸と垂直に交差する第３
測長軸（ＢＩ３Ｙ）と、前記アライメント系（２４ａ）
の検出中心で前記第１軸と垂直に交差する第４測長軸
（ＢＩ４Ｙ）とを備え、これらの測長軸（ＢＩ１Ｘ〜Ｂ
Ｉ４Ｙ）により前記第１及び第２基板ステージ（ＷＳ１
及びＷＳ２）の２次元位置をそれぞれ計測する干渉計シ
ステムと；前記第１基板ステージ（ＷＳ１）及び第２基
板ステージ（ＷＳ２）の内の一方のステージの位置が前
記干渉計システムの前記第３測長軸（ＢＩ３Ｙ）の計測
値を用いて管理され，該一方のステージに保持された感
応基板が露光される間に、前記第１基板ステージ（ＷＳ
１）及び第２基板ステージ（ＷＳ２）の内の他方のステ
ージに保持された感応基板上のアライメントマークと前
記他方のステージ上の基準点との位置関係が前記アライ
メント系（２４ａ）の検出結果と前記干渉計システムの
第４測長軸（ＢＩ４Ｙ）の計測値とを用いて検出される
ように前記２つの基板ステージ（ＷＳ１、ＷＳ２）の動
作を制御した後に、前記第３測長軸（ＢＩ３Ｙ）の計測
値を用いて前記他方のステージの位置計測が可能な状態
で前記第３測長軸（ＢＩ３Ｙ）の干渉計をリセットする
とともに、前記投影光学系（ＰＬ）の投影領域内の所定
の基準点との位置関係を検出可能な位置に前記他方のス
テージ上の基準点が位置決めされるように前記他方のス
テージの動作を制御する制御手段（９０）と；を有す
る。

【００３４】これによれば、干渉計システムの第１測長
軸、第２測長軸により第１基板ステージ、第２基板ステ
ージの第１軸方向の位置が常に計測されるので、いずれ
の基板ステージについても第１軸方向に垂直な方向の位
置を露光時、アライメントマーク計測時等に正確に計測
すれば、第１、第２基板ステージの２次元位置を管理で
きる。この場合、制御手段では、第１基板ステージ及び
第２基板ステージの内の一方のステージの位置が干渉計
システムの第３測長軸の計測値を用いて管理され，該一
方のステージに保持された感応基板が露光される間に、
第１基板ステージ及び第２基板ステージの内の他方のス
テージに保持された感応基板上のアライメントマークと
他方のステージ上の基準点との位置関係がアライメント
系の検出結果と干渉計システムの第４測長軸の計測値と
を用いて検出されるように２つの基板ステージの動作を
制御した後に、第３測長軸の計測値を用いて他方のステ
ージの位置計測が可能な状態で第３測長軸の干渉計をリ
セットするとともに、投影光学系の投影領域内の所定の
基準点との位置関係を検出可能な位置に他方のステージ
上の基準点が位置決めされるように他方のステージの動
作を制御する。

【００３５】すなわち、制御手段では前記一方のステー
ジに保持された感応基板に対し、投影光学系の投影中心
で第１軸方向の測長軸（第１測長軸及び第２測長軸）に
垂直に交差する第３測長軸の計測値を用いて一方のステ
ージの位置をアッベ誤差なく管理しつつ投影光学系を介
してのマスクのパターン像の露光が行なわれる間に、他
方のステージに保持された感応基板上のアライメントマ
ークと他方のステージ上の基準点との位置関係がアライ
メント系の検出結果とアライメント系の検出中心で第１
軸方向の測長軸（第１測長軸及び第２測長軸）に垂直に
交差する第４測長軸の計測値を用いてアッベ誤差なく正
確に検出されるように、２つの基板ステージの動作を制
御することができ、このようにして一方の基板ステージ
上の露光動作と他方のステージ上のアライメント動作と
を並行して行なうことができるので、スループットの向
上を図ることが可能である。

【００３６】また、制御手段では、上記の両ステージの
動作が終了すると、第３測長軸の計測値を用いて他方の
ステージの位置計測が可能な状態で第３測長軸の干渉計
をリセットするとともに、投影光学系の投影領域内の所
定の基準点との位置関係を検出可能な位置に他方のステ
ージ上の基準点が位置決めされるように他方のステージ
の動作を制御する。このため、ステージ上の基準点と感
応基板上のアライメントマークとの位置関係が計測され
た（アライメントが終了した）他方のステージについて
は、アライメントマークの計測時に使用された第４測長
軸が計測不能状態におちいっても、何等の不都合なく、
第３測長軸の計測値を用いてその位置を管理することが
できるようになり、他方のステージ上の基準点と投影光
学系の投影領域内の所定の基準点との位置関係を検出
し、この位置関係と前記アライメント計測結果と第３測
長軸の計測値とを用いて投影光学系の投影領域と感応基
板との位置合わせを行ないつつ露光を行なうことが可能
となる。すなわち、アライメント時の他方のステージの
位置を管理していた測長軸が計測不能となっても、別の
測長軸により露光時の他方のステージの位置管理を行な
うことが可能となることから、上記各測長軸の干渉計ビ
ームを反射させるためのステージ反射面を小型化するこ
とができ、これにより基板ステージを小型化することが
できる。

【００３７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の投影露光装置において、前記投影光学系（ＰＬ）に関
して前記アライメント系（２４ａ）の反対側に前記第１
軸上に検出中心を有する別のアライメント系（２４ｂ）
を有し、前記干渉計システムは、前記別のアライメント
系（２４ｂ）の検出中心で前記第１軸と垂直に交差する
第５測長軸（ＢＩ５Ｙ）を備え、前記制御手段（９０）
は、前記一方のステージの位置が前記干渉計システムの
前記第３測長軸（ＢＩ３Ｙ）の計測値を用いて管理さ
れ，該一方のステージに保持された感応基板が露光され
る間に、前記他方のステージに保持された感応基板上の
アライメントマークと前記他方のステージ上の基準点と
の位置関係が前記アライメント系の検出結果と前記干渉
計システムの第４測長軸（ＢＩ４Ｙ）の計測値とを用い
て検出されるように前記２つの基板ステージの動作を制
御した後に、前記第５測長軸（ＢＩ５Ｙ）の計測値を用
いて前記一方のステージの位置計測が可能な状態で前記
第５測長軸（ＢＩ５Ｙ）の干渉計をリセットするととも
に、前記別のアライメント系（２４ｂ）の検出領域内に
前記一方の基板ステージ上の基準点が位置決めされるよ
うに前記一方のステージの動作を制御することを特徴と
する。

【００３８】これによれば、制御手段では前記一方のス
テージに保持された感応基板に対し、投影光学系の投影
中心で第１軸方向の測長軸（第１測長軸及び第２測長
軸）に垂直に交差する第３測長軸の計測値を用いて一方
のステージの位置をアッベ誤差なく管理しつつ投影光学
系を介してのマスクのパターン像の露光が行なわれる間
に、他方のステージに保持された感応基板上のアライメ
ントマークと他方のステージ上の基準点との位置関係が
アライメント系の検出結果とアライメント系の検出中心
で第１軸方向の測長軸（第１測長軸及び第２測長軸）に
垂直に交差する第４測長軸の計測値を用いてアッベ誤差
なく正確に検出されるように、２つの基板ステージの動
作を制御することができ、このようにして一方の基板ス
テージ上の露光動作と他方のステージ上のアライメント
動作とが並行して行なわれることとなる。

【００３９】また、制御手段では、上記の両ステージの
動作が終了すると、第５測長軸の計測値を用いて一方の
ステージの位置計測が可能な状態で第５測長軸の干渉計
をリセットするとともに、別のアライメント系の検出領
域内に一方の基板ステージ上の基準点が位置決めされる
ように一方のステージの動作を制御する。このため、感
応基板に対する露光が終了した一方のステージについて
は、露光時に使用された第３測長軸が計測不能状態にな
っても、何等の不都合なく、別のアライメント系の検出
中心で第１軸方向の測長軸（第１測長軸及び第２測長
軸）に垂直に交差する第５測長軸の計測値を用いてアッ
ベ誤差なくその位置を管理することができるようにな
り、別のアライメント系により一方の基板ステージ上の
基準点の位置と、一方のステージ上に保持された感応基
板のアラメントマークの位置とを露光に引き続いて計測
することができるようになる。従って、２つの基板ステ
ージを第１軸方向にずらし、アライメント動作が終了し
た他方の基板ステージの位置計測が第３測長軸の計測値
を用いて可能な状態で第３測長軸の干渉計をリセット
し、第５測長軸の計測値を用いて露光動作が終了した一
方のステージの位置計測が可能な状態で第５測長軸の干
渉計をリセットすることにより、一方のステージ側の露
光動作と他方のステージ側の露光動作を容易に切り替え
ることが可能になる。

【００４０】この場合において、請求項３に記載の発明
の如く、第１基板ステージ（ＷＳ１）及び第２基板ステ
ージ（ＷＳ２）との間で感応基板（Ｗ１，Ｗ２）の受け
渡しを行なう搬送システム（１８０〜２００）をさらに
有する場合には、前記制御手段は、前記別のアライメン
ト系（２４ｂ）の検出領域内に前記一方の基板ステージ
上の基準点を位置決めした状態で、前記一方のステージ
と前記搬送システム（１８０〜２００）との間で基板の
受け渡しを行なうようにすることが望ましい。このよう
にする場合には、上記の露光動作とアライメント動作と
の切り替えに加え、制御手段により、干渉計システムの
第５測長軸のリセットとともに別のアライメント系の検
出領域内に一方の基板ステージ上の基準点を位置決めし
た状態で一方のステージと搬送システムとの間で基板の
受け渡しが行なわれるので、アライメント開始動作であ
る基準点の位置計測と感応基板の交換とを基板ステージ
の静止状態で行なうことができる。更に、基板交換位置
からアライメント開始位置への基板ステージの移動時間
が零となるのに加え、先に説明した時間Ｔ１、時間Ｔ２
及び時間Ｔ３の動作を一方の基板ステージ側で行ない、
時間Ｔ４の動作を他方の基板ステージ側で行なうことが
可能になるので、請求項２に記載の発明の場合に比べて
も一層スループットの向上を図ることが可能となる。

【００４１】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の投影露光装置において、前記第１基板ステージ（ＷＳ
１）及び前記第２基板ステージ（ＷＳ２）上には前記ス
テージの基準点としての基準マーク（ＭＫ１，ＭＫ２，
ＭＫ３）がそれぞれ形成され、前記投影光学系（ＰＬ）
の投影領域内の所定の基準点は前記マスク（Ｒ）のパタ
ーン像の投影中心であり、前記マスク（Ｒ）のパターン
像の投影中心と前記ステージ上の基準マークとの相対位
置関係を前記マスク（Ｒ）と前記投影光学系（ＰＬ）を
介して検出するマーク位置検出手段（１４２，１４４）
を更に有することを特徴とする。

【００４２】これによれば、制御手段では一方のステー
ジに保持された感応基板に対し、第３測長軸の計測値を
用いて一方のステージの位置をアッベ誤差なく管理しつ
つ投影光学系を介してのマスクのパターン像の露光が行
なわれる間に、他方のステージに保持された感応基板上
のアライメントマークと他方のステージ上の基準マーク
（ＭＫ２）との位置関係がアライメント系（２４ａ）の
検出結果と第４測長軸の計測値を用いてアッベ誤差なく
正確に検出されるように、２つの基板ステージの動作を
制御することができ、このようにして一方の基板ステー
ジ上の露光動作と他方のステージ上のアライメント動作
とが並行して行なわれることとなる。

【００４３】また、制御手段では、上記の両ステージの
動作が終了すると、第３測長軸の計測値を用いて他方の
ステージの位置計測が可能な状態で第３測長軸の干渉計
をリセットするとともに、マスクのパターン像の投影中
心との位置関係を検出可能な位置に他方のステージ上の
基準点（ＭＫ１，ＭＫ３）が位置決めされるように他方
のステージの動作を制御する。このため、ステージ上の
基準点（ＭＫ２）と感応基板上のアライメントマークと
の位置関係が計測された他方のステージについては、ア
ライメントマークの計測時に使用された第４測長軸が計
測不能状態になっても、何等の不都合なく、第３測長軸
の計測値を用いてその位置を管理することができるよう
になり、他方のステージ上の基準点（ＭＫ１，ＭＫ３）
とマスクのパターン像の投影中心との相対位置関係をマ
スク（Ｒ）と投影光学系（ＰＬ）を介して検出するマー
ク位置検出手段（１４２，１４４）を用いて検出するこ
とができ、この位置関係と前記アライメント計測結果と
第３測長軸の計測値とを用いて投影光学系（ＰＬ）によ
るマスクのパターン像と感応基板との位置合わせを行な
いつつ露光を行なうことが可能となる。

【００４４】請求項５に記載の発明は、マスク（Ｒ）の
パターンの像を投影光学系（ＰＬ）を介して感応基板
（Ｗ１、Ｗ２）上に投影露光する投影露光方法であっ
て、感応基板（Ｗ１、Ｗ２）を保持して各々同一の平面
内を独立に移動可能な２つの基板ステージ（ＷＳ１、Ｗ
Ｓ２）を用意し；所定の干渉計により前記２つのステー
ジの内の一方の位置計測を行いながら、該一方のステー
ジに保持された感応基板上に前記マスクのパターン像を
投影露光し、前記一方のステージに保持された基板の露
光中に、前記所定の干渉計とは別の干渉計により前記２
つのステージの内の他方のステージの位置計測を行いな
がら、該他方のステージに保持された感応基板上の位置
合わせマークと前記他方のステージ上の基準点との位置
関係を計測し；前記一方のステージに保持された感応基
板の露光終了後に、前記所定の干渉計により前記他方の
ステージの位置計測が可能な状態で前記所定の干渉計を
リセットをするとともに、前記投影光学系の投影領域内
の所定の基準点との位置関係を検出可能な位置に前記他
方のステージの基準点を位置決めし；前記計測された位
置関係に基づき、前記リセットされた所定の干渉計を用
いて前記他方のステージ上に保持された感応基板とマス
クのパターン像との位置合わせを行うことを特徴とす
る。

【００４５】これによれば、一方のステージに保持され
た感応基板の露光動作と、他方のステージに保持された
感応基板の位置合わせマークと該ステージ上の基準点と
の位置関係の計測（アライメント動作）とが、並行して
行われる。この際、一方のステージの位置は所定の干渉
計によって管理され、他方のステージの位置は別の干渉
計によって管理される。そして、一方のステージ側の露
光動作が終了すると、それまで一方のステージの位置を
管理していた所定の干渉計により他方のステージの位置
計測が可能な状態でその所定の干渉計がリセットされる
とともに、投影光学系の投影領域内の所定の基準点との
位置関係を検出可能な位置に他方のステージの基準点が
位置決めされる。続いて、先に計測された他方のステー
ジに保持された感応基板上の位置合わせマークと他方の
ステージ上の基準点との位置関係に基づき、リセットさ
れた所定の干渉計を用いて他方のステージ上に保持され
た感応基板とマスクのパターン像との位置合わせが行わ
れ、マスクのパターン像が感応基板上に投影露光され
る。

【００４６】すなわち、一方の基板ステージに保持され
た感応基板の露光動作と他方のステージに保持された感
応基板のアライメント動作とが並行して行われた後に、
一方の基板ステージが所定の基板交換位置に退避するの
と並行して他方のステージが投影光学系の方に移動さ
れ、その他方のステージがその位置を所定の干渉計によ
り計測可能な位置までくると、当該所定の干渉計がリセ
ットされ、投影光学系の投影領域内の所定の基準点（例
えば、マスクのパターン像の投影中心）との位置関係を
検出可能な位置に他方のステージの基準点が位置決めさ
れ、両者の位置関係が検出されると、この検出結果と先
にアライメント動作の際に計測されたステージ上の基準
点と位置合わせマークとの位置関係とに基づいてリセッ
ト後の所定の干渉計で位置を管理しつつ他方のステージ
上に保持された感応基板とマスクのパターン像との位置
合わせが露光時に行われる。

【００４７】従って、一方の基板ステージ上の感応基板
の露光動作と他方の基板ステージ上の感応基板のアライ
メント動作とを並行して行なうことによりスループット
の向上を図ることができるとともに、アライメント時の
他方のステージの位置を管理していた別の干渉計が計測
不能となっても、所定の干渉計により露光時の他方のス
テージの位置管理を行なうことが可能となることから、
上記各干渉計の干渉計ビームを反射させるためのステー
ジ反射面を小型化することができ、これにより基板ステ
ージを小型化することができる。

【００４８】請求項６に記載の発明は、マスク（Ｒ）に
形成されたパターンの像を投影光学系（ＰＬ）を介して
感応基板（Ｗ１，Ｗ２）上に投影露光する投影露光装置
であって、感応基板（Ｗ１）を保持して２次元平面内を
移動可能な第１基板ステージ（ＷＳ１）と；感応基板
（Ｗ２）を保持して前記第１基板ステージ（ＷＳ１）と
同一平面内を前記第１基板ステージ（ＷＳ１）とは独立
に移動可能な第２基板ステージ（ＷＳ２）と；前記投影
光学系（ＰＬ）とは別に設けられ、前記基板ステージ
（ＷＳ１，ＷＳ２）上の基準マーク及び前記基板ステー
ジに保持された感応基板上のマークを検出するためのア
ライメント系（例えば２４ａ）と；前記投影光学系（Ｐ
Ｌ）の投影中心と前記アライメント系（２４ａ）の検出
中心とを通る第１軸方向の一方側から前記第１基板ステ
ージ（ＷＳ１）の前記第１軸方向の位置を計測するため
の第１測長軸（ＢＩ１Ｘ）と、前記第１軸方向の他方側
から前記第２基板ステージ（ＷＳ２）の前記第１軸方向
の位置を計測するための第２測長軸（ＢＩＸ２）と、前
記投影光学系（ＰＬ）の投影中心で前記第１軸と直交す
る第３測長軸（ＢＩ３Ｙ）と、前記アライメント系（２
４ａ）の検出中心で前記第１軸と直交する第４測長軸
（ＢＩ４Ｙ）とを備え、これらの測長軸（ＢＩ１Ｘ〜Ｂ
Ｉ４Ｙ）により前記第１及び第２基板ステージ（ＷＳ１
及びＷＳ２）の２次元位置をそれぞれ計測する干渉計シ
ステムと；前記第１基板ステージ（ＷＳ１）及び前記第
２基板ステージ（ＷＳ２）の内の一方のステージの位置
を前記干渉計システムの第３測長軸（ＢＩ３Ｙ）を用い
て管理しつつ該一方のステージ上の感応基板を露光して
いる間に、前記他方のステージの位置を前記干渉計シス
テムの第４測長軸（ＢＩ４Ｙ）を使って管理しつつ前記
他方のステージに保持された感応基板上のマークと前記
他方のステージ上の基準マークとの位置関係を前記アラ
イメント系（２４ａ）を用いて求めるとともに、前記一
方のステージに保持された感応基板の露光後に、前記他
方のステージの位置を前記第３測長軸（ＢＩ３Ｙ）を用
いて管理しつつ前記投影光学系（ＰＬ）による前記マス
クのパターン像の投影位置と前記他方のステージ上の基
準マークとの位置関係を求める制御手段（９０）と；を
有する。

【００４９】これによれば、制御手段では、第１基板ス
テージ及び第２基板ステージの内の一方のステージの位
置を干渉計システムの第３測長軸の計測値を用いて管理
しつつ該一方のステージ上の感応基板を露光している間
に、他方のステージに保持された感応基板上のマークと
他方のステージ上の基準マークとの位置関係をアライメ
ント系を用いて求めるとともに、一方のステージに保持
された感応基板の露光後に、他方のステージの位置を第
３測長軸を用いて管理しつつ投影光学系によるマスクの
パターン像の投影位置と他方のステージ上の基準マーク
との位置関係を求める。

【００５０】すなわち、制御手段では前記一方のステー
ジに保持された感応基板に対し、投影光学系の投影中心
で第１軸方向の測長軸（第１測長軸及び第２測長軸）に
直交する第３測長軸の計測値を用いて一方のステージの
位置をアッベ誤差なく管理しつつ投影光学系を介しての
マスクのパターン像の露光が行なわれる間に、他方のス
テージに保持された感応基板上のマークと他方のステー
ジ上の基準マークとの位置関係をアライメント系の検出
結果とアライメント系の検出中心で第１軸方向の測長軸
（第１測長軸及び第２測長軸）に直交する第４測長軸の
計測値を用いてアッベ誤差なく正確に検出し、このよう
にして一方の基板ステージ上の露光動作と他方のステー
ジ上のアライメント動作とを並行して行なうことができ
るので、スループットの向上を図ることが可能である。

【００５１】また、制御手段では、一方のステージに保
持された感応基板の露光後、すなわち上記の両ステージ
の動作終了後に、他方のステージの位置を第３測長軸を
用いて管理しつつ投影光学系によるマスクのパターン像
の投影位置と他方のステージ上の基準マークとの位置関
係を求める。このため、ステージ上の基準マークと感応
基板上のアライメントマークとの位置関係が計測された
（アライメントが終了した）他方のステージについて
は、アライメントマークの計測時に使用された第４測長
軸が計測不能状態におちいっても、何等の不都合なく、
第３測長軸の計測値を用いてその位置を管理することが
できるようになり、他方のステージ上の基準マークと投
影光学系によるマスクのパターン像の投影位置との関係
を求め、この位置関係と前記アライメント計測結果と第
３測長軸の計測値とを用いて投影光学系の投影領域と感
応基板との位置合わせを行ないつつ露光を行なうことが
可能となる。すなわち、アライメント時の他方のステー
ジの位置を管理していた測長軸が計測不能となっても、
別の測長軸により露光時の他方のステージの位置管理を
行なうことから、上記各測長軸の干渉計ビームを反射さ
せるためのステージ反射面を小型化することができ、こ
れにより基板ステージを小型化することができる。

【００５２】この場合において、請求項７に記載の発明
の如く、前記一方のステージに保持された感応基板の露
光後であって前記投影光学系（ＰＬ）による前記マスク
（Ｒ）のパターン像の投影位置と前記他方のステージ上
の基準マークとの位置関係を求めるときに、前記干渉計
システムの第３測長軸（ＢＩ３Ｙ）の計測値をリセット
するようにしても良い。

【００５３】請求項８に記載の発明は、上記請求項６に
記載の投影露光装置において、前記制御手段（９０）
は、前記他方のステージに保持された感応基板上のマー
クとその他方のステージ上の基準マークとの位置関係及
び、前記投影光学系による前記マスクのパターン像の投
影位置と前記他方のステージ上の基準マークとの位置関
係を求めたときの前記第３測長軸の計測結果に基づいて
前記他方のステージの位置を制御しながら前記他方のス
テージに保持された感応基板を露光することを特徴とす
る。

【００５４】これによれば、他方のステージに保持され
た感応基板上のマークとその他方のステージ上の基準マ
ークとの位置関係（これは同一のセンサ、すなわちアラ
イメント系で求められている）及び、投影光学系による
マスクのパターン像の投影位置と他方のステージ上の基
準マークとの位置関係を求めたときの第３測長軸の計測
結果に基づいて他方のステージの位置を制御しながら他
方のステージに保持された感応基板を露光するので、他
方のステージに保持された感応基板上のマークとその他
方のステージ上の基準マークとの位置関係を求めた後
に、その位置関係を求めた際に他方のステージの位置を
管理していた第４測長軸が計測不能となっても、何らの
不都合が生じることなく、露光の際に感応基板を高精度
に露光位置に位置決めすることが可能になる。

【００５５】この場合において、請求項９に記載の発明
の如く、前記制御手段（９０）は、前記他方のステージ
に保持された感応基板の露光後に、前記他方のステージ
上の基準マークが前記アライメント系の検出領域内に入
るように前記他方のステージを位置決めして感応基板の
交換を行うようにすることが望ましい。

【００５６】このようにする場合には、制御手段によ
り、アライメント系の検出領域内に他方の基板ステージ
上の基準マークを位置決めした状態で他方のステージ上
の基板交換が行われるので、アライメント開始動作と感
応基板の交換とを基板ステージの静止状態で行なうこと
ができる。更に、基板交換位置からアライメント開始位
置への基板ステージの移動時間が零となるのに加え、先
に説明した時間Ｔ１、時間Ｔ２及び時間Ｔ３の動作を他
方の基板ステージ側で行ない、時間Ｔ４の動作を一方の
基板ステージ側で行なうことが可能になるので、スルー
プットの向上が可能である。

【００５７】また、この場合において、請求項１０に記
載の発明の如く、前記他方のステージ上の基準マークを
前記アライメント系で検出するときに前記干渉計システ
ムの第４測長軸の計測値をリセットするようにしても良
い。

【００５８】請求項１１に記載の発明は、マスク（Ｒ）
に形成されたパターンの像を投影光学系（ＰＬ）を介し
て感応基板（Ｗ）上に投影露光する投影露光装置であっ
て、感応基板（Ｗ１）を保持して２次元平面内を移動可
能な第１基板ステージ（ＷＳ１）と；感応基板（Ｗ２）
を保持して前記第１基板ステージ（ＷＳ１）と同一平面
内を前記第１基板ステージ（ＷＳ１）とは独立に移動可
能な第２基板ステージ（ＷＳ２）と；前記第１基板ステ
ージ（ＷＳ１）及び前記第２基板ステージ（ＷＳ２）と
の間で感応基板の受け渡しを行う搬送システム（１８０
〜２００）と；前記投影光学系（ＰＬ）とは別に設けら
れ、前記基板ステージ上の基準マーク及び前記基板ステ
ージに保持された感応基板上のマークを検出するための
アライメント系（例えば２４ａ）と；前記第１基板ステ
ージ（ＷＳ１）と前記第２基板ステージ（ＷＳ２）の内
の一方のステージが前記搬送システム（１８０〜２０
０）との間で感応基板の受け渡しを行う間に、他方のス
テージが露光動作を行うように前記２つの基板ステージ
を制御する制御手段（９０）とを有し、該制御手段（９
０）は、前記一方のステージが前記搬送システムとの間
で感応基板の受け渡しを行うときに前記一方のステージ
上の基準マークが前記アライメント系の検出領域内に入
るように前記一方のステージを制御することを特徴とす
る。

【００５９】これによれば、制御手段により、第１基板
ステージ及び第２基板ステージの内の一方のステージが
搬送システムとの間で感応基板の受け渡しを行う間に、
他方のステージが露光動作を行うように両ステージの動
作が制御される。従って、先に説明した時間Ｔ１の動作
と、時間Ｔ４の動作とが並行処理できる。また、制御手
段により、一方のステージが搬送システムとの間で感応
基板の受け渡しを行うときに一方のステージ上の基準マ
ークがアライメント系の検出領域内に入るように一方の
ステージが制御されるので、アライメント開始動作であ
る基準マークの位置計測と感応基板の交換とを基板ステ
ージの静止状態で行なうことができる。更に、基板交換
位置からアライメント開始位置への基板ステージの移動
時間が零となるのに加え、先に説明した時間Ｔ１、時間
Ｔ２及び時間Ｔ３の動作を一方の基板ステージ側で行な
い、時間Ｔ４の動作を他方の基板ステージ側で行なうこ
とが可能になる。従って、時間（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ
４）を要していた従来のシーケンシャルな処理に比べて
スループットを向上させることが可能になる。

【００６０】

【発明の実施の形態】

《第１の実施形態》以下、本発明の第１の実施形態を図
１ないし図１５に基づいて説明する。

【００６１】図１には、一実施形態に係る投影露光装置
１０の概略構成が示されている。この投影露光装置１０
は、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の走査露
光型の投影露光装置である。

【００６２】この投影露光装置１０は、ベース盤１２上
を感応基板としてのウエハＷ１、Ｗ２をそれぞれ保持し
て独立して２次元方向に移動する第１、第２の基板ステ
ージとしてのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２を備えたス
テージ装置、このステージ装置の上方に配置された投影
光学系ＰＬ、投影光学系ＰＬの上方でマスクとしてのレ
チクルＲを主として所定の走査方向、ここではＹ軸方向
（図１における紙面直交方向）に駆動するレチクル駆動
機構、レチクルＲを上方から照明する照明系及びこれら
各部を制御する制御系等を備えている。

【００６３】前記ステージ装置は、ベース盤１２上に不
図示の空気軸受けを介して浮上支持され、Ｘ軸方向（図
１における紙面左右方向）及びＹ軸方向（図１における
紙面直交方向）に独立して２次元移動可能な２つのウエ
ハステージＷＳ１、ＷＳ２と、これらのウエハステージ
ＷＳ１、ＷＳ２を駆動するステージ駆動系と、ウエハス
テージＷＳ１、ＷＳ２の位置を計測する干渉計システム
とを備えている。

【００６４】これをさらに詳述すると、ウエハステージ
ＷＳ１、ＷＳ２の底面には不図示のエアパッド（例え
ば、真空予圧型空気軸受け）が複数ヶ所に設けられてお
り、このエアパッドの空気噴き出し力と真空予圧力との
バランスにより例えば数ミクロンの間隔を保った状態
で、ベース盤１２上に浮上支持されている。

【００６５】ベース盤１２上には、図３の平面図に示さ
れるように、Ｘ軸方向に延びる２本のＸ軸リニアガイド
（例えば、いわゆるムービングコイル型のリニアモータ
の固定側マグネットのようなもの）１２２、１２４が平
行に設けられており、これらのＸ軸リニアガイド１２
２、１２４には、当該各Ｘ軸リニアガイドに沿って移動
可能な各２つの移動部材１１４、１１８及び１１６、１
２０がそれぞれ取り付けられている。これら４つの移動
部材１１４、１１８、１１６、１２０の底面部には、Ｘ
軸リニアガイド１２２又は１２４を上方及び側方から囲
むように不図示の駆動コイルがそれぞれ取り付けられて
おり、これらの駆動コイルとＸ軸リニアガイド１２２又
は１２４とによって、各移動部材１１４、１１６、１１
８、１２０をＸ軸方向に駆動するムービングコイル型の
リニアモータが、それぞれ構成されている。但し、以下
の説明では、便宜上、上記移動部材１１４、１１６、１
１８、１２０をＸ軸リニアモータと呼ぶものとする。

【００６６】この内２つのＸ軸リニアモータ１１４、１
１６は、Ｙ軸方向に延びるＹ軸リニアガイド（例えば、
ムービングマグネット型のリニアモータの固定側コイル
のようなもの）１１０の両端にそれぞれ設けられ、ま
た、残り２つのＸ軸リニアモータ１１８、１２０は、Ｙ
軸方向に延びる同様のＹ軸リニアガイド１１２の両端に
固定されている。従って、Ｙ軸リニアガイド１１０は、
Ｘ軸リニアモータ１１４、１１６によってＸ軸リニアガ
イド１２２、１２４に沿って駆動され、またＹ軸リニア
ガイド１１２は、Ｘ軸リニアモータ１１８、１２０によ
ってＸ軸リニアガイド１２２、１２４に沿って駆動され
るようになっている。

【００６７】一方、ウエハステージＷＳ１の底部には、
一方のＹ軸リニアガイド１１０を上方及び側方から囲む
不図示のマグネットが設けられており、このマグネット
とＹ軸リニアガイド１１０とによってウエハステージＷ
Ｓ１をＹ軸方向に駆動するムービングマグネット型のリ
ニアモータが構成されている。また、ウエハステージＷ
Ｓ２の底部には、他方のＹ軸リニアガイド１１２を上方
及び側方から囲む不図示のマグネットが設けられてお
り、このマグネットとＹ軸リニアガイド１１２とによっ
てウエハステージＷＳ２をＹ軸方向に駆動するムービン
グマグネット型のリニアモータが構成されている。

【００６８】すなわち、本実施形態では、上述したＸ軸
リニアガイド１２２、１２４、Ｘ軸リニアモータ１１
４、１１６、１１８、１２０、Ｙ軸リニアガイド１１
０、１１２及びウエハステージＷＳ１、ＷＳ２底部の不
図示のマグネット等によってウエハステージＷＳ１、Ｗ
Ｓ２を独立してＸＹ２次元駆動するステージ駆動系が構
成されている。このステージ駆動系は、図１のステージ
制御装置３８によって制御される。

【００６９】なお、Ｙ軸リニアガイド１１０の両端に設
けられた一対のＸ軸リニアモータ１１４、１１６のトル
クを若干可変する事で、ウエハステージＷＳ１に微少ヨ
ーイングを発生させたり、除去する事も可能である。同
様に、Ｙ軸リニアガイド１１２の両端に設けられた一対
のＸ軸リニアモータ１１８、１２０のトルクを若干可変
する事で、ウエハステージＷＳ２に微少ヨーイングを発
生させたり、除去する事も可能である。

【００７０】前記ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２上に
は、不図示のウエハホルダを介してウエハＷ１、Ｗ２が
真空吸着等により固定されている。ウエハホルダは、不
図示のＺ・θ駆動機構によって、ＸＹ平面に直交するＺ
軸方向及びθ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微小駆動さ
れるようになっている。また、ウエハステージＷＳ１、
ＷＳ２の上面には、種々の基準マークが形成された基準
マーク板ＦＭ１、ＦＭ２がウエハＷ１、Ｗ２とそれぞれ
ほぼ同じ高さになるように設置されている。これらの基
準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２は、例えば各ウエハステージ
の基準位置を検出する際に用いられる。

【００７１】また、ウエハステージＷＳ１のＸ軸方向一
側の面（図１における左側面）２０とＹ軸方向一側の面
（図１における紙面奥側の面）２１とは、鏡面仕上げが
なされた反射面となっており、同様に、ウエハステージ
ＷＳ２のＸ軸方向他側の面（図１における右側面）２２
とＹ軸方向の一側の面２３とは、鏡面仕上げがなされた
反射面となっている。これらの反射面に、後述する干渉
計システムを構成する各測長軸の干渉計ビームが投射さ
れ、その反射光を各干渉計で受光することにより、各反
射面の基準位置（一般には投影光学系側面や、アライメ
ント光学系の側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面
とする）からの変位を計測し、これにより、ウエハステ
ージＷＳ１、ＷＳ２の２次元位置がそれぞれ計測される
ようになっている。なお、干渉計システムの測長軸の構
成については、後に詳述する。

【００７２】前記投影光学系ＰＬとしては、ここでは、
Ｚ軸方向の共通の光軸を有する複数枚のレンズエレメン
トから成り、両側テレセントリックで所定の縮小倍率、
例えば１／５を有する屈折光学系が使用されている。こ
のため、ステップ・アンド・スキャン方式の走査露光時
におけるウエハステージの走査方向の移動速度は、レチ
クルステージの移動速度の１／５となる。

【００７３】この投影光学系ＰＬのＸ軸方向の両側に
は、図１に示されるように、同じ機能を持ったオフアク
シス（off-axis）方式のアライメント系２４ａ、２４ｂ
が、投影光学系ＰＬの光軸中心（レチクルパターン像の
投影中心と一致）よりそれぞれ同一距離だけ離れた位置
に設置されている。これらのアライメント系２４ａ、２
４ｂは、ＬＳＡ（Laser Step Alignment）系、ＦＩＡ
（ Filed Image Alignment）系、ＬＩＡ（Laser Interf
erometric Alignment ）系の３種類のアライメントセン
サを有しており、基準マーク板上の基準マーク及びウエ
ハ上のアライメントマークのＸ、Ｙ２次元方向の位置計
測を行なうことが可能である。

【００７４】ここで、ＬＳＡ系は、レーザ光をマークに
照射して、回折・散乱された光を利用してマーク位置を
計測する最も汎用性のあるセンサであり、従来から幅広
いプロセスウエハに使用される。ＦＩＡ系は、ハロゲン
ランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明
し、このマーク画像を画像処理することによってマーク
位置を計測するセンサであり、アルミ層やウエハ表面の
非対称マークに有効に使用される。また、ＬＩＡ系は、
回折格子状のマークに周波数をわずかに変えたレーザ光
を２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させ
て、その位相からマークの位置情報を検出するセンサで
あり、低段差や表面荒れウエハに有効に使用される。

【００７５】本実施形態では、これら３種類のアライメ
ントセンサを、適宜目的に応じて使い分け、ウエハ上の
３点の一次元マークの位置を検出してウエハの概略位置
計測を行なういわゆるサーチアライメントや、ウエハ上
の各ショット領域の正確な位置計測を行なうファインア
ライメント等を行なうようになっている。

【００７６】この場合、アライメント系２４ａは、ウエ
ハステージＷＳ１上に保持されたウエハＷ１上のアライ
メントマーク及び基準マーク板ＦＭ１上に形成された基
準マークの位置計測等に用いられる。また、アライメン
ト系２４ｂは、ウエハステージＷＳ２上に保持されたウ
エハＷ２上のアライメントマーク及び基準マーク板ＦＭ
２上に形成された基準マークの位置計測等に用いられ
る。

【００７７】これらのアライメント系２４ａ、２４ｂを
構成する各アライメントセンサからの情報は、アライメ
ント制御装置８０によりＡ／Ｄ変換され、デジタル化さ
れた波形信号を演算処理してマーク位置が検出される。
この結果が主制御装置９０に送られ、主制御装置９０か
らその結果に応じてステージ制御装置に対し露光時の同
期位置補正等が指示されるようになっている。

【００７８】さらに、本実施形態の露光装置１０では、
図１では図示を省略したが、レチクルＲの上方に、図５
に示されるような、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ
上のレチクルマーク（図示省略）と基準マーク板ＦＭ
１、ＦＭ２上のマークとを同時に観察するための露光波
長を用いたＴＴＲ（Through The Reticle ）アライメン
ト光学系から成る一対のマーク位置検出手段としてのレ
チクルアライメント顕微鏡１４２、１４４が設けられて
いる。これらのレチクルアライメント顕微鏡１４２、１
４４の検出信号は、主制御装置９０に供給されるように
なっている。この場合、レチクルＲからの検出光をそれ
ぞれレチクルアライメント顕微鏡１４２及び１４４に導
くための偏向ミラー１４６及び１４８が移動自在に配置
され、露光シーケンスが開始されると、主制御装置９０
からの指令のもとで、不図示のミラー駆動装置によりそ
れぞれ偏向ミラー１４６及び１４８が待避される。な
お、レチクルアライメント顕微鏡１４２、１４４と同等
の構成は、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開
示されているのでここでは詳細な説明については省略す
る。

【００７９】また、図１では図示を省略したが、投影光
学系ＰＬ、アライメント系２４ａ、２４ｂのそれぞれに
は、図４に示されるように、合焦位置を調べるためのオ
ートフォーカス／オートレベリング計測機構（以下、
「ＡＦ／ＡＬ系」という）１３０、１３２、１３４が設
けられている。この内、ＡＦ／ＡＬ系１３２は、スキャ
ン露光によりレチクルＲ上のパターンをウエハ（Ｗ１又
はＷ２）上に正確に転写するには、レチクルＲ上のパタ
ーン形成面とウエハＷの露光面とが投影光学系ＰＬに関
して共役になっている必要があることから、ウエハＷの
露光面が投影光学系ＰＬの像面に焦点深度の範囲内で合
致しているかどうか（合焦しているかどうか）を検出す
るために、設けられているものである。本実施形態で
は、ＡＦ／ＡＬ系１３２として、いわゆる多点ＡＦ系が
使用されている。

【００８０】ここで、このＡＦ／ＡＬ系１３２を構成す
る多点ＡＦ系の詳細構成について、図５及び図６に基づ
いて説明する。

【００８１】このＡＦ／ＡＬ系（多点ＡＦ系）１３２
は、図５に示されるように、光ファイバ束１５０、集光
レンズ１５２、パターン形成板１５４、レンズ１５６、
ミラー１５８及び照射対物レンズ１６０から成る照射光
学系１５１と、集光対物レンズ１６２、回転方向振動板
１６４、結像レンズ１６６、受光器１６８から成る集光
光学系１６１とから構成されている。

【００８２】ここで、このＡＦ／ＡＬ系（多点ＡＦ系）
１３２の上記構成各部についてその作用と共に説明す
る。

【００８３】露光光ＥＬとは異なるウエハＷ１（又はＷ
２）上のフォトレジストを感光させない波長の照明光
が、図示しない照明光源から光ファイバ束１５０を介し
て導かれ、この光ファイバ束１５０から射出された照明
光が、集光レンズ１５２を経てパターン形成板１５４を
照明する。このパターン形成板１５４を透過した照明光
は、レンズ１５６、ミラー１５８及び照射対物レンズ１
６０を経てウエハＷの露光面に投影され、ウエハＷ１
（又はＷ２）の露光面に対してパターン形成板１５４上
のパターンの像が光軸ＡＸに対して斜めに投影結像され
る。ウエハＷ１で反射された照明光は、集光対物レンズ
１６２、回転方向振動板１６４及び結像レンズ１６６を
経て受光器１６８の受光面に投影され、受光器１６８の
受光面にパターン形成板１５４上のパターンの像が再結
像される。ここで、主制御装置９０は、加振装置１７２
を介して回転方向振動板１６４に所定の振動を与えると
ともに、受光器１６８の多数（具体的には、パターン形
成板１５４のスリットパターンと同数）の受光素子から
の検出信号を信号処理装置１７０に供給する。また、信
号処理装置１７０は、各検出信号を加振装置１７２の駆
動信号で同期検波して得た多数のフォーカス信号をステ
ージ制御装置３８を介して主制御装置９０へ供給する。

【００８４】この場合、パターン形成板１５４には、図
６に示されるように、例えば５×９＝４５個の上下方向
のスリット状の開口パターン９３−１１〜９３−５９が
形成されており、これらのスリット状の開口パターンの
像がウエハＷの露光面上にＸ軸及びＹ軸に対して斜め
（４５°）に投影される。この結果、図４に示されるよ
うなＸ軸及びＹ軸に対して４５°に傾斜したマトリクス
配置のスリット像が形成される。なお、図４における符
号ＩＦは、照明系により照明されるレチクル上の照明領
域と共役なウエハ上の照明フィールドを示す。この図４
からも明らかなように、投影光学系ＰＬ下の照明フィー
ルドＩＦより２次元的に十分大きいエリアに検出用ビー
ムが照射されている。

【００８５】その他のＡＦ／ＡＬ系１３０、１３４も、
このＡＦ／ＡＬ系１３２と同様に構成されている。すな
わち、本実施形態では、露光時の焦点検出に用いられる
ＡＦ／ＡＬ系１３２とほぼ同一の領域をアライメントマ
ークの計測時に用いられるＡＦ／ＡＬ機構１３０、１３
４によっても検出ビームが照射可能な構成となってい
る。このため、アライメント系２４ａ、２４ｂによるア
ライメントセンサの計測時に、露光時と同様のＡＦ／Ａ
Ｌ系の計測、制御によるオートフォーカス／オートレベ
リングを実行しつつアライメントマークの位置計測を行
なうことにより、高精度なアライメント計測が可能にな
る。換言すれば、露光時とアライメント時との間で、ス
テージの姿勢によるオフセット（誤差）が発生しなくな
る。

【００８６】次に、レチクル駆動機構について、図１及
び図２に基づいて説明する。

【００８７】このレチクル駆動機構は、レチクルベース
盤３２上をレチクルＲを保持してＸＹの２次元方向に移
動可能なレチクルステージＲＳＴと、このレチクルステ
ージＲＳＴを駆動する不図示のリニアモータと、このレ
チクルステージＲＳＴの位置を管理するレチクル干渉計
システムとを備えている。

【００８８】これを更に詳述すると、レチクルステージ
ＲＳＴには、図２に示されるように、２枚のレチクルＲ
１、Ｒ２がスキャン方向（Ｙ軸方向）に直列に設置でき
る様になっており、このレチクルステージＲＳＴは、不
図示のエアーベアリング等を介してレチクルベース盤３
２上に浮上支持され、不図示のリニアモータ等から成る
駆動機構３０（図１参照）によりＸ軸方向の微小駆動、
θ方向の微小回転及びＹ軸方向の走査駆動がなされるよ
うになっている。なお、駆動機構３０は、前述したステ
ージ装置と同様のリニアモータを駆動源とする機構であ
るが、図１では図示の便宜上及び説明の便宜上から単な
るブロックとして示しているものである。このため、レ
チクルステージＲＳＴ上のレチクルＲ１、Ｒ２が例えば
二重露光の際に選択的に使用され、いずれのレチクルに
ついてもウエハ側と同期スキャンできる様な構成となっ
ている。

【００８９】このレチクルステージＲＳＴ上には、Ｘ軸
方向の一側の端部に、レチクルステージＲＳＴと同じ素
材（例えばセラミック等）から成る平行平板移動鏡３４
がＹ軸方向に延設されており、この移動鏡３４のＸ軸方
向の一側の面には鏡面加工により反射面が形成されてい
る。この移動鏡３４の反射面に向けて図１の干渉計シス
テム３６を構成する測長軸ＢＩ６Ｘで示される干渉計か
らの干渉計ビームが照射され、干渉計ではその反射光を
受光してウエハステージ側と同様にして基準面に対する
相対変位を計測することにより、レチクルステージＲＳ
Ｔの位置を計測している。ここで、この測長軸ＢＩ６Ｘ
を有する干渉計は、実際には独立に計測可能な２本の干
渉計光軸を有しており、レチクルステージのＸ軸方向の
位置計測と、ヨイーング量の計測が可能となっている。
この測長軸ＢＩ６Ｘを有する干渉計は、後述するウエハ
ステージ側の測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘを有する干渉計
１６、１８からのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のヨー
イング情報やＸ位置情報に基づいてレチクルとウエハの
相対回転（回転誤差）をキャンセルする方向にレチクル
ステージＲＳＴを回転制御したり、Ｘ方向同期制御を行
なうために用いられる。

【００９０】一方、レチクルステージＲＳＴの走査方向
（スキャン方向）であるＹ軸方向の他側（図１における
紙面手前側）には、一対のコーナーキューブミラー３
５、３７が設置されている。そして、不図示の一対のダ
ブルパス干渉計から、これらのコーナーキューブミラー
３５、３７に対して図２に測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ８Ｙで
示される干渉計ビームが照射され、レチクルベース盤３
２上の反射面にコーナーキューブミラー３５、３７より
戻され、そこで反射したそれぞれの反射光が同一光路を
戻り、それぞれのダブルパス干渉計で受光され、それぞ
れのコーナーキューブミラー３５、３７の基準位置（レ
ファレンス位置で前記レチクルベース盤３２上の反射
面）からの相対変位が計測される。そして、これらのダ
ブルパス干渉計の計測値が図１のステージ制御装置３８
に供給され、その平均値に基づいてレチクルステージＲ
ＳＴのＹ軸方向の位置が計測される。このＹ軸方向位置
の情報は、ウエハ側の測長軸ＢＩ３Ｙを有する干渉計の
計測値に基づくレチクルステージＲＳＴとウエハステー
ジＷＳ１又はＷＳ２との相対位置の算出、及びこれに基
づく走査露光時の走査方向（Ｙ軸方向）のレチクルとウ
エハの同期制御に用いられる。

【００９１】一方、レチクルステージＲＳＴの走査方向
（スキャン方向）であるＹ軸方向の他側（図１における
紙面手前側）には、一対のコーナーキューブミラー３
５、３７が設置されている。そして、不図示の一対のダ
ブルパス干渉計から、これらのコーナーキューブミラー
３５、３７に対して図２に測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ８Ｙで
示される干渉計ビームが照射され、レチクルベース盤３
２上の反射面にコーナーキューブミラー３５、３７より
戻され、そこで反射したそれぞれの反射光が同一光路を
戻りそれぞれのダブルパス干渉計で受光され、それぞれ
のコーナーキューブミラー３５、３７の基準位置（レフ
ァレンス位置で前記レチクルベース盤３２上の反射面）
からの相対変位が計測される。そして、これらのダブル
パス干渉計の計測値が図１のステージ制御装置３８に供
給され、その平均値に基づいてレチクルステージＲＳＴ
のＹ軸方向の位置が計測される。このＹ軸方向位置の情
報は、ウエハ側の測長軸ＢＩ３Ｙを有する干渉計の計測
値に基づくレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷ
Ｓ１又はＷＳ２との相対位置の算出、及びこれに基づく
走査露光時の走査方向（Ｙ軸方向）のレチクルとウエハ
の同期制御に用いられる。

【００９２】すなわち、本実施形態では、干渉計３６及
び測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ８Ｙで示される一対のダブルパ
ス干渉計によってレチクル干渉計システムが構成されて
いる。

【００９３】次に、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２
の位置を管理する干渉計システムについて、図１ないし
図３を参照しつつ説明する。

【００９４】これらの図に示されるように、投影光学系
ＰＬの投影中心とアライメント系２４ａ、２４ｂのそれ
ぞれの検出中心とを通る第１軸（Ｘ軸）に沿ってウエハ
ステージＷＳ１のＸ軸方向一側の面には、図１の干渉計
１６からの第１測長軸ＢＩ１Ｘで示される干渉計ビーム
が照射され、同様に、第１軸に沿ってウエハステージＷ
Ｓ２のＸ軸方向の他側の面には、図１の干渉計１８から
の第２測長軸ＢＩ２Ｘで示される干渉計ビームが照射さ
れている。そして、干渉計１６、１８ではこれらの反射
光を受光することにより、各反射面の基準位置からの相
対変位を計測し、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のＸ軸
方向位置を計測するようになっている。ここで、干渉計
１６、１８は、図２に示されるように、各３本の光軸を
有する３軸干渉計であり、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ
２のＸ軸方向の計測以外に、チルト計測及びθ計測が可
能となっている。各光軸の出力値は独立に計測できる様
になっている。ここで、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２
のθ回転を行なう不図示のθステージ及びＺ軸方向の微
小駆動及び傾斜駆動を行なう不図示のＺ・レベリングス
テージは、実際には、反射面の下にあるので、ウエハス
テージのチルト制御時の駆動量は全て、これらの干渉計
１６、１８によりモニターする事ができる。

【００９５】なお、第１測長軸ＢＩ１Ｘ、第２測長軸Ｂ
Ｉ２Ｘの各干渉計ビームは、ウエハステージＷＳ１、Ｗ
Ｓ２の移動範囲の全域で常にウエハステージＷＳ１、Ｗ
Ｓ２に当たるようになっており、従って、Ｘ軸方向につ
いては、投影光学系ＰＬを用いた露光時、アライメント
系２４ａ、２４ｂの使用時等いずれのときにもウエハス
テージＷＳ１、ＷＳ２の位置は、第１測長軸ＢＩ１Ｘ、
第２測長軸ＢＩ２Ｘの計測値に基づいて管理される。

【００９６】また、図２及び図３に示されるように、投
影光学系ＰＬの投影中心で第１軸（Ｘ軸）と垂直に交差
する第３測長軸ＢＩ３Ｙを有する干渉計と、アライメン
ト系２４ａ、２４ｂのそれぞれの検出中心で第１軸（Ｘ
軸）とそれぞれ垂直に交差する第４測長軸としての測長
軸ＢＩ４Ｙ、ＢＩ５Ｙをそれぞれ有する干渉計とが設け
られている（但し、図中では測長軸のみが図示されてい
る）。

【００９７】本実施形態の場合、投影光学系ＰＬを用い
た露光時のウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のＹ方向位置
計測には、投影光学系の投影中心、すなわち光軸ＡＸを
通過する測長軸ＢＩ３Ｙの干渉計の計測値が用いられ、
アライメント系２４ａの使用時のウエハステージＷＳ１
のＹ方向位置計測には、アライメント系２４ａの検出中
心、すなわち光軸ＳＸを通過する測長軸ＢＩ４Ｙの計測
値が用いられ、アライメント系２４ｂ使用時のウエハス
テージＷＳ２のＹ方向位置計測には、アライメント系２
４ｂの検出中心、すなわち光軸ＳＸを通過する測長軸Ｂ
Ｉ５Ｙの計測値が用いられる。

【００９８】従って、各使用条件により、Ｙ軸方向の干
渉計測長軸がウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の反射面よ
り外れる事となるが、少なくとも一つの測長軸、すなわ
ち測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘはそれぞれのウエハステー
ジＷＳ１、ＷＳ２の反射面から外れることがないので、
使用する干渉計光軸が反射面上に入った適宜な位置でＹ
側の干渉計のリセットを行なうことができる。この干渉
計のリセット方法については、後に詳述する。

【００９９】なお、上記Ｙ計測用の測長軸ＢＩ３Ｙ、Ｂ
Ｉ４Ｙ、ＢＩ５Ｙの各干渉計は、各２本の光軸を有する
２軸干渉計であり、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のＹ
軸方向の計測以外に、チルト計測が可能となっている。
各光軸の出力値は独立に計測できるようにになっている

【０１００】本実施形態では、干渉計１６、１８及び測
長軸ＢＩ３Ｙ、ＢＩ４Ｙ、ＢＩ５Ｙを有する３つの干渉
計の合計５つの干渉計によって、ウエハステージＷＳ
１、ＷＳ２の2次元座標位置を管理する干渉計システム
が構成されている。

【０１０１】また、本実施形態では、後述するように、
ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の内の一方が露光シーケ
ンスを実行している間、他方はウエハ交換、ウエハアラ
イメントシーケンスを実行するが、この際に両ステージ
の干渉がないように、各干渉計の出力値に基づいて主制
御装置９０の指令に応じてステージ制御装置３８によ
り、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の移動が管理されて
いる。

【０１０２】次に、照明系について、図１に基づいて説
明する。この照明系は、図１に示されるように、露光光
源４０、シャッタ４２、ミラー４４、ビームエキスパン
ダ４６、４８、第１フライアイレンズ５０、レンズ５
２、振動ミラー５４、レンズ５６、第２フライアイレン
ズ５８、レンズ６０、固定ブラインド６２、可動ブライ
ンド６４、リレーレンズ６６、６８等から構成されてい
る。

【０１０３】ここで、この照明系の上記構成各部につい
てその作用とともに説明する。

【０１０４】光源であるＫｒＦエキシマレーザと減光シ
ステム（減光板、開口絞り等）よりなる光源部４０から
射出されたレーザ光は、シャッタ４２を透過した後、ミ
ラー４４により偏向されて、ビームエキスパンダ４６、
４８により適当なビーム径に整形され、第１フライアイ
レンズ５０に入射される。この第１フライアイレンズ５
０に入射された光束は、２次元的に配列されたフライア
イレンズのエレメントにより複数の光束に分割され、レ
ンズ５２、振動ミラー５４、レンズ５６により再び各光
束が異なった角度より第２フライアイレンズ５８に入射
される。この第２フライアイレンズ５８より射出された
光束は、レンズ６０により、レチクルＲと共役な位置に
設置された固定ブラインド６２に達し、ここで所定形状
にその断面形状が規定された後、レチクルＲの共役面か
ら僅かにデフォーカスされた位置に配置された可動ブラ
インド６４を通過し、リレーレンズ６６、６８を経て均
一な照明光として、レチクルＲ上の上記固定ブラインド
６２によって規定された所定形状、ここでは矩形スリッ
ト状の照明領域ＩＡ（図２参照）を照明する。

【０１０５】次に、制御系について図１に基づいて説明
する。この制御系は、装置全体を統括的に制御する制御
手段としての主制御装置９０を中心に、この主制御装置
９０の配下にある露光量制御装置７０及びステージ制御
装置３８等から構成されている。

【０１０６】ここで、制御系の上記構成各部の動作を中
心に本実施形態に係る投影露光装置１０の露光時の動作
について説明する。

【０１０７】露光量制御装置７０は、レチクルＲとウエ
ハ（Ｗ１又はＷ２）との同期走査が開始されるのに先立
って、シャッタ駆動装置７２に指示してシャッタ駆動部
７４を駆動させてシャッタ４２をオープンする。

【０１０８】この後、ステージ制御装置３８により、主
制御装置９０の指示に応じてレチクルＲとウエハ（Ｗ１
又はＷ２）、すなわちレチクルステージＲＳＴとウエハ
ステージ（ＷＳ１又はＷＳ２）の同期走査（スキャン制
御）が開始される。この同期走査は、前述した干渉計シ
ステムの測長軸ＢＩ３Ｙと測長軸ＢＩ１Ｘ又はＢＩ２Ｘ
及びレチクル干渉計システムの測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ８
Ｙと測長軸ＢＩ６Ｘの計測値をモニタしつつ、ステージ
制御装置３８によってレチクル駆動部３０及びウエハス
テージの駆動系を構成する各リニアモータを制御するこ
とにより行なわれる。

【０１０９】そして、両ステージが所定の許容誤差以内
に等速度制御された時点で、露光量制御装置７０では、
レーザ制御装置７６に指示してパルス発光を開始させ
る。これにより、照明系からの照明光により、その下面
にパターンがクロム蒸着されたレチクルＲの前記矩形の
照明領域ＩＡが照明され、その照明領域内のパターンの
像が投影光学系ＰＬにより１／５倍に縮小され、その表
面にフォトレジストが塗布されたウエハ（Ｗ１又はＷ
２）上に投影露光される。ここで、図２からも明らかな
ように、レチクル上のパターン領域に比べ照明領域ＩＡ
の走査方向のスリット幅は狭く、上記のようにレチクル
Ｒとウエハ（Ｗ１又はＷ２）とを同期走査することで、
パターンの全面の像がウエハ上のショット領域に順次形
成される。

【０１１０】ここで、前述したパルス発光の開始と同時
に、露光量制御装置７０は、ミラー駆動装置７８に指示
して振動ミラー５４を駆動させ、レチクルＲ上のパター
ン領域が完全に照明領域ＩＡ（図２参照）を通過するま
で、すなわちパターンの全面の像がウエハ上のショット
領域に形成されるまで、連続してこの制御を行なうこと
で２つのフライアイレンズ５０、５８で発生する干渉縞
のムラ低減を行なう。

【０１１１】また、上記の走査露光中にショットエッジ
部でのレチクル上の遮光領域よりも外に照明光が漏れな
いように、レチクルＲとウエハＷのスキャンと同期して
可動ブラインド６４がブラインド制御装置３９によって
駆動制御されており、これらの一連の同期動作がステー
ジ制御装置３８により管理されている。

【０１１２】ところで、上述したレーザ制御装置７６に
よるパルス発光は、ウエハＷ１、Ｗ２上の任意の点が照
明フィールド幅（ｗ）を通過する間にｎ回（ｎは正の整
数）発光する必要があるため、発振周波数をｆとし、ウ
エハスキャン速度をＶとすると、次式（２）を満たす必
要がある。

【０１１３】ｆ／ｎ＝Ｖ／ｗ ………………（２） また、ウエハ上に照射される１パルスの照射エネルギー
をＰとし、レジスト感度をＥとすると、次式（３）を満
たす必要がある。

【０１１４】ｎＰ＝Ｅ ………………（３） このように、露光量制御装置７０は、照射エネルギーＰ
や発振周波数ｆの可変量について全て演算を行ない、レ
ーザ制御装置７６に対して指令を出して露光光源４０内
に設けられた減光システムを制御することによって照射
エネルギーＰや発振周波数ｆを可変させたり、シャッタ
駆動装置７２やミラー駆動装置７８を制御するように構
成されている。

【０１１５】さらに、主制御装置９０では、例えば、ス
キャン露光時に同期走査を行なうレチクルステージとウ
エハステージの移動開始位置（同期位置）を補正する場
合、各ステージを移動制御するステージ制御装置３８に
対して補正量に応じたステージ位置の補正を指示する。

【０１１６】更に、本実施形態の投影露光装置では、ウ
エハステージＷＳ１との間でウエハの交換を行なう第１
の搬送システムと、ウエハステージＷＳ２との間でウエ
ハ交換を行なう第２の搬送システムとが設けられてい
る。

【０１１７】第１の搬送システムは、図７に示されるよ
うに、左側のウエハローディング位置にあるウエハステ
ージＷＳ１との間で後述するようにしてウエハ交換を行
なう。この第１の搬送システムは、Ｙ軸方向に延びる第
１のローディングガイド１８２、このローディングガイ
ド１８２に沿って移動する第１のスライダ１８６及び第
２のスライダ１９０、第１のスライダ１８６に取り付け
られた第１のアンロードアーム１８４、第２のスライダ
１９０に取り付けられた第１のロードアーム１８８等を
含んで構成される第１のウエハローダと、ウエハステー
ジＷＳ１上に設けられた３本の上下動部材から成る第１
のセンターアップ１８０とから構成される。

【０１１８】ここで、この第１の搬送システムによるウ
エハ交換の動作について、簡単に説明する。

【０１１９】ここでは、図７に示されるように、左側の
ウエハローディング位置にあるウエハステージＷＳ１上
にあるウエハＷ１’と第１のウエハローダにより搬送さ
れてきたウエハＷ１とが交換される場合について説明す
る。

【０１２０】まず、主制御装置９０では、ウエハステー
ジＷＳ１上の不図示のウエハホルダのバキュームを不図
示のスイッチを介してオフし、ウエハＷ１’の吸着を解
除する。

【０１２１】次に、主制御装置９０では、不図示のセン
ターアップ駆動系を介してセンターアップ１８０を所定
量上昇駆動する。これにより、ウエハＷ１’が所定位置
まで持ち上げられる。この状態で、主制御装置９０で
は、不図示のウエハローダ制御装置に第１のアンロード
アーム１８４の移動を支持する。これにより、ウエハロ
ーダ制御装置により第１のスライダ１８６が駆動制御さ
れ、第１のアンロードアーム１８４がローディングガイ
ド１８２に沿ってウエハステージＷＳ１上まで移動して
ウエハＷ１’の真下に位置する。

【０１２２】この状態で、主制御装置９０では、センタ
ーアップ１８０を所定位置まで下降駆動させる。このセ
ンターアップ１８０の下降の途中で、ウエハＷ１’が第
１のアンロードアーム１８４に受け渡されるので、主制
御装置９０ではウエハローダ制御装置に第１のアンロー
ドアーム１８４のバキューム開始を指示する。これによ
り、第１のアンロードアーム１８４にウエハＷ１’が吸
着保持される。

【０１２３】次に、主制御装置９０では、ウエハローダ
制御装置に第１のアンロードアーム１８４の退避と第１
のロードアーム１８８の移動開始を指示する。これによ
り、第１のスライダ１８６と一体的に第１のアンロード
アーム１８４が図７の−Ｙ方向に移動を開始すると同時
に第２のスライダ１９０がウエハＷ１を保持した第１の
ロードアーム１８８と一体的に＋Ｙ方向に移動を開始す
る。そして、第１のロードアーム１８８がウエハステー
ジＷＳ１の上方に来たとき、ウエハローダ制御装置によ
り第２のスライダ１９０が停止されるとともに第１のロ
ードアーム１８８のバキュームが解除される。

【０１２４】この状態で、主制御装置９０ではセンター
アップ１８０を上昇駆動し、センターアップ１８０によ
りウエハＷ１を下方から持ち上げさせる。次いで、主制
御装置９０ではウエハローダ制御装置にロードアームの
退避を指示する。これにより、第２のスライダ１９０が
第１のロードアーム１８８と一体的に−Ｙ方向に移動を
開始して第１のロードアーム１８８の退避が行なわれ
る。この第１のロードアーム１８８の退避開始と同時に
主制御装置９０では、センターアップ１８０の下降駆動
を開始してウエハＷ１をウエハステージＷＳ１上の不図
示のウエハホルダに載置させ、当該ウエハホルダのバキ
ュームをオンにする。これにより、ウエハ交換の一連の
シーケンスが終了する。

【０１２５】第２の搬送システムは、同様に、図８に示
されるように、右側のウエハローディング位置にあるウ
エハステージＷＳ２との間で上述と同様にしてウエハ交
換を行なう。この第２の搬送システムは、Ｙ軸方向に延
びる第２のローディングガイド１９２、この第２のロー
ディングガイド１９２に沿って移動する第３のスライダ
１９６及び第４のスライダ２００、第３のスライダ１９
６に取り付けられた第２のアンロードアーム１９４、第
４のスライダ２００に取り付けられた第２のロードアー
ム１９８等を含んで構成される第２のウエハローダと、
ウエハステージＷＳ２上に設けられた不図示の第２のセ
ンターアップとから構成される。

【０１２６】次に、図７及び図８に基づいて、本実施形
態の特徴である２つのウエハステージによる並行処理に
ついて説明する。

【０１２７】図７には、ウエハステージＷＳ２上のウエ
ハＷ２を投影光学系ＰＬを介して露光動作を行なってい
る間に、左側ローディング位置にて上述の様にしてウエ
ハステージＷＳ１と第１の搬送システムとの間でウエハ
の交換が行なわれている状態の平面図が示されている。
この場合、ウエハステージＷＳ１上では、ウエハ交換に
引き続いて後述するようにしてアライメント動作が行な
われる。なお、図７において、露光動作中のウエハステ
ージＷＳ２の位置制御は、干渉計システムの測長軸ＢＩ
２Ｘ、ＢＩ３Ｙの計測値に基づいて行なわれ、ウエハ交
換とアライメント動作が行なわれるウエハステージＷＳ
１の位置制御は、干渉計システムの測長軸ＢＩ１Ｘ、Ｂ
Ｉ４Ｙの計測値に基づいて行なわれる。

【０１２８】この図７に示される左側のローディング位
置ではアライメント系２４ａの真下にウエハステージＷ
Ｓ１の基準マーク板ＦＭ１上の基準マークが来るような
配置となっている（図９（Ａ）参照）。このため、主制
御装置９０では、アライメント系２４ａにより基準マー
ク板ＦＭ１上の基準マークＭＫ２を検出する以前に、干
渉計システムの測長軸ＢＩ４Ｙの干渉計のリセットを実
行している。

【０１２９】図９（Ｂ）には、基準マークＭＫ２の形状
の一例及びそれをアライメント系２４ａのＦＩＡ系セン
サで検出する画像取り込みの様子が示されている。この
図９（Ｂ）において、符号ＳｘはＣＣＤの画像取り込み
範囲を示し、符号Ｍで示される十字状マークは、ＦＩＡ
系センサ内の指標である。ここでは、Ｘ軸方向の画像取
り込み範囲のみが示されているが、実際にはＹ軸方向に
ついても同様の画像取り込みが行われることは勿論であ
る。

【０１３０】図９（Ｃ）には、図９（Ｂ）のマークＭＫ
２の画像をＦＩＡ系のセンサで取り込んだ際にアライメ
ント制御装置８０内の画像処理系にて得られた波形信号
が示されている。アライメント制御装置８０ではこの波
形信号を解析することで指標中心を基準とするマークＭ
Ｋ２の位置を検出し、主制御装置９０では、前記マーク
ＭＫ２の位置と測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ４Ｙの干渉計の計
測結果とに基づいて測長軸ＢＩ１ＸとＢＩ４Ｙを用いた
座標系（以下、適宜「第１のステージ座標系」という）
における基準マーク板ＦＭ１上のマークＭＫ２の座標位
置を算出する。

【０１３１】上述したウエハ交換、干渉計のリセットに
引き続いて、サーチアライメントが行なわれる。そのウ
エハ交換後に行なわれるサーチアライメントとは、ウエ
ハＷ１の搬送中になされるプリアライメントだけでは位
置誤差が大きいため、ウエハステージＷＳ１上で再度行
なわれるプリアライメントのことである。具体的には、
ステージＷＳ１上に載置されたウエハＷ１上に形成され
た３つのサーチアライメントマーク（図示せず）の位置
をアライメント系２４ａのＬＳＡ系のセンサ等を用いて
計測し、その計測結果に基づいてウエハＷ１のＸ、Ｙ、
θ方向の位置合わせを行なう。このサーチアライメント
の際の各部の動作は、主制御装置９０により制御され
る。

【０１３２】このサーチアライメントの終了後、ウエハ
Ｗ１上の各ショット領域の配列をここではＥＧＡを使っ
て求めるファインアライメントが行なわれる。具体的に
は、干渉計システム（測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ４Ｙ）によ
り、ウエハステージＷＳ１の位置を管理しつつ、設計上
のショット配列データ（アライメントマーク位置デー
タ）をもとに、ウエハステージＷＳ１を順次移動させつ
つ、ウエハＷ１上の所定のサンプルショットのアライメ
ントマーク位置をアライメント系２４ａのＦＩＡ系のセ
ンサ等で計測し、この計測結果とショット配列の設計座
標データに基づいて最小自乗法による統計演算により、
全てのショット配列データを演算する。これにより、上
記の第１ステージ座標系上で各ショットの座標位置が算
出される。なお、このＥＧＡの際の各部の動作は主制御
装置９０により制御され、上記の演算は主制御装置９０
により行なわれる。

【０１３３】そして、主制御装置９０では、各ショット
の座標位置から前述した基準マークＭＫ２の座標位置を
減算することで、マークＭＫ２に対する各ショットの相
対位置関係を算出する。

【０１３４】本実施形態の場合、前述したように、アラ
イメント系２４ａによる計測時に、露光時と同じＡＦ／
ＡＬ系１３２（図４参照）の計測、制御によるオートフ
ォーカス／オートレベリングを実行しつつアライメント
マークの位置計測が行なわれ、アライメント時と露光時
との間にステージの姿勢によるオフセット（誤差）を生
じさせないようにすることができる。

【０１３５】ウエハステージＷＳ１側で、上記のウエハ
交換、アライメント動作が行なわれている間に、ウエハ
ステージＷＳ２側では、図１２に示されるような２枚の
レチクルＲ１、Ｒ２を使い、露光条件を変えながら連続
してステップ・アンド・スキャン方式により二重露光が
行なわれる。

【０１３６】具体的には、前述したウエハＷ１側と同様
にして事前にマークＭＫ２に対する各ショットの相対位
置関係の算出が行われており、この結果と、レチクルア
ライメント顕微鏡１４４、１４２による基準アーク板Ｆ
Ｍ１上マークＭＫ１，ＭＫ３とそれに対応するレチクル
上マークＲＭＫ１，ＲＭＫ３のウエハ面上投影像の相対
位置検出（これについては後に詳述する）の結果とに基
づいて、ウエハＷ２上のショット領域を投影光学系ＰＬ
の光軸下方に順次位置決めしつつ、各ショット領域の露
光の都度、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷ
Ｓ２とを走査方向に同期走査させることにより、スキャ
ン露光が行なわれる。

【０１３７】このようなウエハＷ２上の全ショット領域
に対する露光がレチクル交換後にも連続して行なわれ
る。具体的な二重露光の露光順序としては、図１３
（Ａ）に示されるように、ウエハＷ１の各ショット領域
をレチクルＲ２（Ａパターン）を使ってＡ１〜Ａ１２ま
で順次スキャン露光を行なった後、駆動系３０を用いて
レチクルステージＲＳＴを走査方向に所定量移動してレ
チクルＲ１（Ｂパターン）を露光位置に設定した後、図
１３（Ｂ）に示されるＢ１〜Ｂ１２の順序でスキャン露
光を行なう。この時、レチクルＲ２とレチクルＲ１では
露光条件（ＡＦ／ＡＬ、露光量）や透過率が異なるの
で、レチクルアライメント時にそれぞれの条件を計測
し、その結果に応じて条件の変更を行なう必要がある。

【０１３８】このウエハＷ２の二重露光中の各部の動作
も主制御装置９０によって制御される。

【０１３９】上述した図７に示す２つのウエハステージ
ＷＳ１、ＷＳ２上で並行して行なわれる露光シーケンス
とウエハ交換・アライメントシーケンスとは、先に終了
したウエハステージの方が待ち状態となり、両方の動作
が終了した時点で図８に示す位置までウエハステージＷ
Ｓ１、ＷＳ２が移動制御される。そして、露光シーケン
スが終了したウエハステージＷＳ２上のウエハＷ２は、
右側ローディングポジションでウエハ交換がなされ、ア
ライメントシーケンスが終了したウエハステージＷＳ１
上のウエハＷ１は、投影光学系ＰＬの下で露光シーケン
スが行なわれる。

【０１４０】図８に示される右側ローディングポジショ
ンでは、左側ローディングポジションと同様にアライメ
ント系２４ｂの下に基準マーク板ＦＭ２上の基準マーク
ＭＫ２が位置づけられるようになっており、前述のウエ
ハ交換動作とアライメントシーケンスとが実行される事
となる。勿論、干渉計システムの測長軸ＢＩ５Ｙを有す
る干渉計のリセット動作は、アライメント系２４ｂによ
る基準マーク板ＦＭ２上のマークＭＫ２の検出に先立っ
て実行されている。

【０１４１】次に、図７の状態から図８の状態へ移行す
る際の、主制御装置９０による干渉計のリセット動作に
ついて説明する。

【０１４２】ウエハステージＷＳ１は、左側ローディン
グポジションでアライメントを行なった後に、図８に示
される投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ中心（投影中心）の真
下に基準マーク板ＦＭ１上の基準マークが来る位置（図
１０（Ａ）参照）まで移動されるが、この移動の途中で
測長軸ＢＩ４Ｙの干渉計ビームが、ウエハステージＷＳ
１の反射面２１に入射されなくなるので、アライメント
終了後直ちに図８の位置までウエハステージＷＳ１を移
動させることは困難である。このため、本実施形態で
は、次のような工夫をしている。

【０１４３】すなわち、先に説明したように、本実施形
態では左側ローディングポジションにウエハステージＷ
Ｓ１がある場合に、アライメント系２４ａの真下に基準
マーク板ＦＭ１が来るように設定されており、この位置
で測長軸ＢＩ４Ｙの干渉計がリセットされているので、
この位置までウエハステージＷＳ１を一旦戻し、その位
置から予めわかっているアライメント系２４ａの検出中
心と投影光学系ＰＬの光軸中心（投影中心）との距離
（便宜上ＢＬとする）にもとづいて、干渉計ビームの切
れることのない測長軸ＢＩ１Ｘの干渉計１６の計測値を
モニタしつつ、ウエハステージＷＳ１を距離ＢＬだけＸ
軸方向右側に移動させる。これにより、図８に示される
位置までウエハステージＷＳ１が移動されることにな
る。

【０１４４】そして、主制御装置９０では、図１０
（Ａ）に示されるように、レチクルアライメント顕微鏡
１４４、１４２により露光光を用いて基準マーク板ＦＭ
１上マークＭＫ１，ＭＫ３とそれに対応するレチクル上
マークＲＭＫ１，ＲＭＫ３のウエハ面上投影像の相対位
置検出を行なう。

【０１４５】図１０（Ｂ）にはレチクルＲ上のマークＲ
ＭＫ（ＲＭＫ１、ＲＭＫ２）のウエハ面上投影像が示さ
れ、図（Ｃ）には基準マーク板上のマークＭＫ（ＭＫ
１、ＭＫ３）が示されている。また、図１０（Ｄ）には
図１０（Ａ）の状態で、レチクルアライメント顕微鏡１
４４、１４２にレチクルＲ上のマークＲＭＫ（ＲＭＫ
１、ＲＭＫ２）のウエハ面上投影像と基準マーク板上の
マークＭＫ（ＭＫ１、ＭＫ３）を同時に検出する画像取
り込みの様子が示されている。この図１０（Ｄ）におい
て、符号ＳＲｘはレチクルアライメント顕微鏡を構成す
るＣＣＤの画像取り込み範囲を示す。図１０（Ｅ）に
は、上記で取り込まれた画像が不図示の画像処理系で処
理され得られた波形信号が示されている。

【０１４６】主制御装置９０ではこの波形信号波形の取
り込みをするのに先立って、測長軸ＢＩ３Ｙの干渉計を
リセットする。リセット動作は、次に使用する測長軸が
ウエハステージ側面を照射できるようになった時点で実
行することができる。

【０１４７】これにより、測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ３Ｙを
用いた座標系（第２のステージ座標系）における基準マ
ーク板ＦＭ１上のマークＭＫ１，ＭＫ３の座標位置と、
レチクルＲ上マークＲＭＫのウエハ面上投影像座標位置
が検出されることとなり、両者の差により露光位置（投
影光学系ＰＬの投影中心）と基準マーク板ＦＭ１上マー
クＭＫ１，ＭＫ３座標位置の相対位置関係が求められ
る。

【０１４８】そして、主制御装置９０では、先に求めた
基準板ＦＭ１上マークＭＫ２に対する各ショットの相対
位置関係と、露光位置と基準板ＦＭ１上マークＭＫ１，
ＭＫ３座標位置の相対関係より、最終的に露光位置と各
ショットの相対位置関係を算出する。その結果に応じ
て、図１１に示されるように、ウエハＷ１上の各ショッ
トの露光が行なわれることとなる。

【０１４９】上述のように、干渉計のリセット動作を行
なっても高精度アライメントが可能な理由は、アライメ
ント系２４ａにより基準マーク板ＦＭ１上の基準マーク
を計測した後、ウエハＷ１上の各ショット領域のアライ
メントマークを計測することにより、基準マークと、ウ
エハマークの計測により算出された仮想位置との間隔を
同一のセンサにより算出しているためである。この時点
で基準マークと露光すべき位置の相対位置関係（相対距
離）が求められていることから、露光前にレチクルアラ
イメント顕微鏡１４２、１４４により露光位置と基準マ
ーク位置との対応がとれていれば、その値に前記相対距
離を加えることにより、Ｙ軸方向の干渉計の干渉計ビー
ムがウエハステージの移動中に切れて再度リセットを行
なったとしても高精度な露光動作を行なうことができる
からである。

【０１５０】なお、基準マークＭＫ１〜ＭＫ３は常に同
じ基準板上にあるので、描画誤差を予め求めておけばオ
フセット管理のみで変動要因は無い。また、ＲＭＫ１，
ＲＭＫ２もレチクル描画誤差によるオフセットを持つ可
能性があるが、例えば特開平５―６７２７１号公報に開
示されるように、レチクルアライメント時に複数マーク
を用いて描画誤差の軽減を行なうか、レチクルマーク描
画誤差を予め計測しておけば、同様にオフセット管理の
みで対応できる。

【０１５１】また、アライメント終了位置から図８の位
置にウエハステージＷＳ１が移動する間に、測長軸ＢＩ
４Ｙが切れないような場合には、測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ
４Ｙの計測値をモニタしつつ、アライメント終了後に直
ちに、図８の位置までウエハステージＷＳ１を直線的に
移動させてもよいことは勿論である。この場合、ウエハ
ステージＷＳ１のＹ軸と直交する反射面２１に投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸを通る測長軸ＢＩ３Ｙがかかった時点
以後、レチクルアライメント顕微鏡１４４、１４２によ
る基準マーク板ＦＭ１上マークＭＫ１，ＭＫ３とそれに
対応するレチクル上マークＲＭＫ１，ＲＭＫ３のウエハ
面上投影像の相対位置検出より以前のいずれの時点で干
渉計のリセット動作を行なうようにしても良い。

【０１５２】上記と同様にして、露光終了位置からウエ
ハステージＷＳ２を図８に示される右側のローディング
ポジションまで移動させ、測長軸ＢＩ５Ｙの干渉計のリ
セット動作を行なえば良い。

【０１５３】また、図１４には、ウエハステージＷＳ１
上に保持されるウエハＷ１上の各ショット領域を順次露
光する露光シーケンスのタイミングの一例が示されてお
り、図１５には、これと並列的に行なわれるウエハステ
ージＷＳ２上に保持されるウエハＷ２上のアライメント
シーケンスのタイミングが示されている。本実施形態で
は、２つのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２を独立して２
次元方向に移動させながら、各ウエハステージ上のウエ
ハＷ１、Ｗ２に対して露光シーケンスとウエハ交換・ア
ライメントシーケンスとを並行して行なうことにより、
スループットの向上を図っている。

【０１５４】ところが、２つのウエハステージを使って
２つの動作を同時並行処理する場合は、一方のウエハス
テージ上で行なわれる動作が外乱要因として、他方のウ
エハステージで行なわれる動作に影響を与える場合があ
る。また、逆に、一方のウエハステージ上で行なわれる
動作が他方のウエハステージで行なわれる動作に影響を
与えない動作もある。そこで、本実施形態では、並行処
理する動作の内、外乱要因となる動作とならない動作と
に分けて、外乱要因となる動作同士、あるいは外乱要因
とならない動作同士が同時に行なわれるように、各動作
のタイミング調整が図られる。

【０１５５】例えば、スキャン露光中は、ウエハＷ１と
レチクルＲとを等速で同期走査させることから外乱要因
とならない上、他からの外乱要因を極力排除する必要が
ある。このため、一方のウエハステージＷＳ１上でのス
キャン露光中は、他方のウエハステージＷＳ２上のウエ
ハＷ２で行なわれるアライメントシーケンスにおいて静
止状態となるようにタイミング調整がなされる。すなわ
ち、アライメントシーケンスにおけるマーク計測は、ウ
エハステージＷＳ２をマーク位置で静止させた状態で行
なわれるため、スキャン露光にとって外乱要因となら
ず、スキャン露光中に並行してマーク計測を行なうこと
ができる。これを図１４及び図１５で見ると、図１５に
おいてウエハＷ１に対し動作番号「１、３、５、７、
９、１１、１３、１５、１７、１９、２１、２３」で示
されるスキャン露光と、図１６においてウエハＷ２に対
し動作番号「１、３、５、７、９、１１、１３、１５、
１７、１９、２１、２３」で示される各アライメントマ
ーク位置におけるマーク計測動作が相互に同期して行な
われていることがわかる。一方、アライメントシーケン
スにおいても、スキャン露光中は、等速運動なので外乱
とはならず高精度計測が行なえることになる。

【０１５６】また、ウエハ交換時においても同様のこと
が考えられる。特に、ロードアームからウエハをセンタ
ーアップに受け渡す際に生じる振動等は、外乱要因とな
り得るため、スキャン露光前、あるいは、同期走査が等
速度で行なわれるようになる前後の加減速時（外乱要因
となる）に合わせてウエハの受け渡しをするようにして
も良い。

【０１５７】上述したタイミング調整は、主制御装置９
０によって行なわれる。

【０１５８】以上説明したように、本実施形態の投影露
光装置１０によると、２枚のウエハをそれぞれ独立に保
持する２つのウエハステージＷＳ１，ＷＳ２を具備し、
これら２つのウエハステージをＸＹＺ方向に独立に移動
させて、一方のウエハステージでウエハ交換とアライメ
ント動作を実行する間に、他方のウエハステージで露光
動作を実行する事とし、両方の動作が終了した時点でお
互いの動作を切り換えるようにしたことから、スループ
ットを大幅に向上させることが可能になる。

【０１５９】また、上記の動作を切り換える際に、切り
換え後の動作で使用される測長軸の干渉計をリセットす
ると同時にウエハステージ上に配置された基準マーク板
の計測シーケンスをも行なうようにしたことから、干渉
計システムの測長軸がウエハステージの反射面（移動鏡
を別に設ける場合は、該移動鏡）から外れても特に不都
合がなく、ウエハステージの反射面（移動鏡を別に設け
る場合は移動鏡）を短くする事が可能となるので、ウエ
ハステージの小型化を容易に実現でき、具体的にはウエ
ハステージの一辺の長さをウエハ直径より僅かに大きい
程度の大きさにまで小型化することができ、これにより
独立に可動できる２つのウエハステージを装置に容易に
組み込む事が可能となるのに加え、各ウエハステージの
位置決め性能を向上させることが可能になる。

【０１６０】さらに、露光動作の行われる方のウエハス
テージについては、測長用干渉計リセットと同時に投影
光学系ＰＬを介したレチクルアライメント顕微鏡１４
２、１４４（露光光アライメントセンサ）により基準マ
ーク板上のマーク計測を行い、ウエハ交換・アライメン
ト動作の行われる方のウエハステージについては測長用
干渉計リセットと同時にアライメント系２４ａ又は２４
ｂ（オフアクシスアライメントセンサ）により基準マー
ク板上のマーク計測を行う事としたことから、各アライ
メント系によるアライメント、投影光学系による露光の
際もウエハステージの位置を管理する干渉計測長軸を切
り換える事が可能となる。この場合において、基準マ
ーク板上マークの計測をアライメント系２４ａ又は２４
ｂにて行なう際に、該マークの座標位置を第１のステー
ジ座標系上で計測し、その後にウエハ上のサンプルシ
ョットのアライメントマークを検出してＥＧＡ演算によ
り各ショットの配列座標（露光用座標位置）を第１のス
テージ座標系上で求め、上記との結果から基準マ
ーク板上マークと各ショットの露光用座標位置との相対
位置関係を求め、露光前にレチクルアライメント顕微
鏡１４２、１４４により投影光学系ＰＬを介して基準マ
ーク板上のマークとレチクル投影座標位置との相対位置
関係を第２のステージ座標系上で検出し、上記と
とを用いて各ショットの露光を行なうこととしたので、
ウエハステージの位置を管理する干渉計測長軸を切り換
えても高精度で露光を行なうことができる。この結果、
従来の様な投影光学系の投影中心とアライメント系の検
出中心との間隔を計測するベースライン計測を行なうこ
となく、ウエハの位置合わせが可能となり、特開平７―
１７６４６８号公報に記載されるような大きな基準マー
ク板の搭載も不要となる。

【０１６１】また、上記実施形態によると、投影光学系
ＰＬを挟んでマーク検出を行なう少なくとも２つのアラ
イメント系を具備しているため、２つのウエハステージ
を交互にずらすことにより、各アライメント系を交互に
使って行なわれるアライメント動作と露光動作とを並行
処理することが可能になる。

【０１６２】その上、上記実施形態によると、ウエハ交
換を行なうウエハローダがアライメント系の近辺、特
に、各アライメント位置で行なえるように配置されてい
るため、ウエハ交換からアライメントシーケンスへの移
行が円滑に行なわれ、より高いスループットを得ること
ができる。

【０１６３】さらに、上記実施形態によると、上述した
ような高スループットが得られるため、オフアクシスの
アライメント系を投影光学系ＰＬより大きく離して設置
したとしてもスループットの劣化の影響が殆ど無くな
る。このため、直筒型の高Ｎ．Ａ．（開口数）であって
且つ収差の小さい光学系を設計して設置することが可能
となる。

【０１６４】また、上記実施形態によると、２つのアラ
イメント系及び投影光学系ＰＬの各光軸のほぼ中心を計
測する干渉計からの干渉計ビームを各光学系毎に有して
いるため、アライメント時や投影光学系を介してのパタ
ーン露光時のいずれの場合にも２つのウエハステージ位
置をアッべ誤差のない状態でそれぞれ正確に計測するこ
とができ、２つのウェハステージを独立して正確に移動
させることが可能になる。

【０１６５】さらに、２つのウェハステージＷＳ１、Ｗ
Ｓ２が並ぶ方向（ここではＸ軸方向）に沿って両側から
投影光学系ＰＬの投影中心に向けて設けられた測長軸Ｂ
Ｉ１Ｘ、ＢＩ２Ｘは、常にウエハステージＷＳ１、ＷＳ
２に対して照射され、各ウエハステージのＸ軸方向位置
を計測するため、２つのウエハステージが互いに干渉し
ないように移動制御することが可能になる。

【０１６６】また、上記実施形態によると、複数枚のレ
チクルＲを使って二重露光を行なうことから、高解像度
とＤＯＦ（焦点深度）の向上効果が得られる。この二重
露光法は、露光工程を少なくとも２度繰り返さなければ
ならないため、露光時間が長くなって大幅にスループッ
トが低下するという不都合があったが、本実施形態の投
影露光装置を用いることにより、スループットが大幅に
改善できるため、スループットを低下させることなく高
解像度とＤＯＦの向上効果とを得ることができる。

【０１６７】例えば、Ｔ１（ウエハ交換時間）、Ｔ２
（サーチアライメント時間）、Ｔ３（ファインアライメ
ント時間）、Ｔ４（１回の露光時間）において、８イン
チウエハにおける各処理時間をＴ１：９秒、Ｔ２：９
秒、Ｔ３：１２秒、Ｔ４：２８秒とした場合、１つのウ
エハステージを使って一連の処理がシーケンシャルに行
われる従来の露光装置により二重露光が行なわれると、
スループットＴＨＯＲ＝３６００／（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３
＋Ｔ４＊２）＝３６００／（３０＋２８＊２）＝４１
［枚／時］となり、１つのウエハステージを使って一重
露光法を実施する従来装置のスループット（ＴＨＯＲ＝
３６００／（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）＝３６００／５
８＝６２［枚／時］）と比べてスループットが６６％ま
でダウンする。これに対し、本実施形態の投影露光装置
を用いてＴ１、Ｔ２及びＴ３とＴ４とを並列処理しなが
ら二重露光を行なう場合は、露光時間の方が大きいた
め、スループットＴＨＯＲ＝３６００／（２８＋２８）
＝６４［枚／時］となり、高解像度とＤＯＦの向上効果
を維持しつつスループットを大幅に改善することが可能
となる。また、露光時間が長い分、ＥＧＡ点数を増やす
ことが可能となり、アライメント精度が向上する。

【０１６８】《第２の実施形態》次に、本発明の第２の
実施形態を図１６及び図１７に基づいて説明する。ここ
で、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成
部分については、同一の符号を用いるとともにその説明
を簡略にし若しくは省略するものとする。

【０１６９】この第２の実施形態に投影露光装置は、図
１６に示されるように、ウエハステージＷＳ１の一辺の
長さ（ＷＳ２の一辺の長さもこれと同じ）が、測長軸Ｂ
Ｉ４ＹとＢＩ３Ｙとの相互間距離ＢＬ（測長軸ＢＩ５Ｙ
とＢＩ３Ｙとの相互間距離もこれと同じ）より長くなっ
ているため、アライメントシーケンスの終了位置から露
光シーケンスの開始位置までウエハステージＷＳ１（又
はＷＳ２）が移動する間に、測長ビームＢＩ４Ｙ（又は
ＢＩ５Ｙ）がステージの反射面から切れないようになっ
ている点に特徴を有する。このため、後述するように、
干渉計のリセット後に、基準マーク板の基準マークの計
測が可能となる点が、前述した第１の実施形態の場合と
異なるが、その他の部分の構成等は前述した第１の実施
形態の投影露光装置１０と同様になっている。

【０１７０】図１６には、ウエハステージＷＳ１上ウエ
ハＷ１のアライメントが終了した後に測長軸ＢＩ３Ｙの
干渉計のリセットを行なっている様子が示されている。

【０１７１】この図１６からも明らかなように、ウエハ
ステージＷＳ１の位置を管理している測長軸ＢＩ１Ｘ，
ＢＩ４Ｙの干渉計はアライメント系２４ａによるウエハ
Ｗ１のファインアライメント（前述したＥＧＡにより行
なわれる）動作以降、干渉計ビームがウエハステージＷ
Ｓ１のＹ軸方向一端面に形成された反射面から外れるこ
とがないので、主制御装置９０では測長軸ＢＩ１Ｘ，Ｂ
Ｉ４Ｙの干渉計の計測値をモニタしつつウエハステージ
ＷＳ１をアラメント終了位置から投影レンズＰＬの下に
基準マーク板ＦＭ１が位置づけられる図１６の位置まで
移動させる。この際、基準マーク板ＦＭ１を投影レンズ
ＰＬの真下に位置決めする直前で測長軸ＢＩ３Ｙの干渉
計ビームがウエハステージＷＳ１の反射面にて反射され
るようになる。

【０１７２】この場合、ウエハステージＷＳ１の位置制
御は、測長軸ＢＩ１Ｘ，ＢＩ４Ｙの干渉計の計測値に基
づいて行なわれているので、前述した第１の実施形態の
場合と異なり、主制御装置９０では、ウエハステージＷ
Ｓ１の位置を正確に管理できており、この時点（基準マ
ーク板ＦＭ１を投影レンズＰＬの真下に位置決めする直
前）で、測長軸ＢＩ３Ｙの干渉計をリセットする。リセ
ット終了後、ウエハステージＷＳ１の位置制御は測長軸
ＢＩ１Ｘ，ＢＩ３Ｙの干渉計の計測値に基づいて行なわ
れるようになる（第１のステージ座標系から第２のステ
ージ座標系に座標系の切り替えが行なわれる）。

【０１７３】その後、主制御装置９０では図１６に示さ
れる位置にウエハステージＷＳ１を位置決めし、レチク
ル顕微鏡１４２、１４４を用いて前述した第１の実施形
態の場合と同様に、露光光を用いて基準マーク板ＦＭ１
上のマークＭＫ１，ＭＫ３とそれに対応するレチクル上
マークＲＭＫ１，ＲＭＫ３のウエハ面上投影像の相対位
置検出、すなわちマークＲＭＫ１，ＲＭＫ３と露光位置
（投影光学系ＰＬの投影中心）との相対位置関係の検出
を行なった後、予め求められている基準マーク板ＦＭ１
上のマークＭＫ２に対する各ショットの相対位置関係と
露光位置と基準マーク板ＦＭ１上マークＭＫ１，ＭＫ３
座標位置の相対位置関係より最終的に露光位置と各ショ
ットの相対位置関係を算出し、その結果に応じて露光
（前述した２重露光）を行なう（図１１参照）。

【０１７４】この露光中に、露光位置に応じて測長軸Ｂ
Ｉ４Ｙは反射面からはずれ計測不能となるが、既にウエ
ハステージＷＳ１の位置制御のための測長軸の切り換え
が行なわれているので不都合は無い。

【０１７５】このようにして一方のウエハステージＷＳ
１側で露光シーケンスの動作が行なわれている間、他方
のウエハステージＷＳ２は、測長軸ＢＩ２Ｘ，ＢＩ５Ｙ
の干渉計の計測値に基づいて位置制御がなされており、
Ｗ交換シーケンス及びウエハアライメントシーケンスが
実行されている。この場合、ウエハステージＷＳ１側で
は、前述の如く、２重露光が行なわれるので、ウエハス
テージＷＳ２側のウエハ交換シーケンス及びウエハアラ
イメントシーケンスの動作の方が先に終了し、ウエハス
テージＷＳ２はその後待機状態となっている。

【０１７６】ウエハＷ１の露光が全て終了した時点で、
主制御装置９０では測長軸ＢＩ１Ｘ，ＢＩ３Ｙの干渉計
の計測値をモニタしつつ、測長軸ＢＩ４Ｙの干渉計ビー
ムがウエハステージＷＳ１の反射面にて反射される位置
までウエハステージＷＳ１を移動し、測長軸ＢＩ４Ｙの
干渉計をリセットする。リセット動作終了後に、主制御
装置９０では再びウエハステージＷＳ１の制御のための
測長軸を測長軸ＢＩ１Ｘ，ＢＩ４Ｙに切り換えてウエハ
ステージＷＳ１をローディングポジションに移動する。

【０１７７】この移動中に、今度は測長軸ＢＩ３Ｙの干
渉計ビームが反射面からはずれ計測不能となるが、既に
ウエハステージＷＳ１の位置制御のための測長軸の切り
換えが行なわれているので不都合は無い。

【０１７８】主制御装置９０では、ウエハステージＷＳ
１のローディングポジションへ向けて移動させるのと並
行して、ウエハステージＷＳ２の基準マーク板ＦＭ２を
投影光学系ＰＬの下へ位置決めすべく、ウエハステージ
ＷＳ２の移動を開始する。この移動の途中で、前述と同
様にして測長軸ＢＩ３Ｙの干渉計のリセットを実行し、
その後、前述と同様にして、レチクル顕微鏡１４２、１
４４を用いて基準マーク板ＦＭ２上のマークＭＫ１，Ｍ
Ｋ３とそれに対応するレチクル上マークＲＭＫ１，ＲＭ
Ｋ３のウエハ面上投影像の相対位置検出、すなわちマー
クＲＭＫ１，ＲＭＫ３と露光位置（投影光学系ＰＬの投
影中心）との相対位置関係の検出を行なった後、予め求
められている基準マーク板ＦＭ２上のマークＭＫ２に対
する各ショットの相対位置関係と露光位置と基準マーク
板ＦＭ２上マークＭＫ１，ＭＫ３座標位置の相対位置関
係より最終的に露光位置と各ショットの相対位置関係を
算出し、その結果に応じて露光（前述した２重露光）を
開始する。

【０１７９】図１７には、このようにしてウエハステー
ジＷＳ１がローディングポジションまで移動され、ウエ
ハステージＷＳ２側で露光シーケンスの動作が行なわれ
ている時の様子が示されている。

【０１８０】このローディングポジションでは、第１の
実施形態の場合と同様に、アライメント系２４ａの下に
基準マーク板ＦＭ１上のマークＭＫ２が位置づけされる
ようになっており、主制御装置９０では、ウエハ交換終
了と同時に第１のステージ座標系（ＢＩ１Ｘ，ＢＩ４
Ｙ）上でマークＭＫ２の座標位置を第１の実施形態の場
合と同様にして検出する。次にウエハＷ１上のマークに
対してＥＧＡ計測を実施し、同じ座標系における各ショ
ットの座標位置を算出する。即ち、各ショットの座標位
置から基準板ＦＭ１上のマークＭＫ２の座標位置を減じ
てマークＭＫ２に対する各ショットの相対位置関係を算
出する。この時点でＥＧＡ動作を終了し、ウエハステー
ジＷＳ２上ウエハＷ２の露光終了を待って、再び図１６
の状態に移行することとなる。

【０１８１】以上説明した本第２の実施形態の投影露光
装置によると、前述した第１の実施形態と同等の効果を
得られる他、アライメントシーケンスの動作終了後、露
光シーケンスの動作に切り換える際のステージの移動の
途中で切り換え前と切り換え後にそれぞれ使用される測
長軸が同時にウエハステージの反射面で反射されるよう
にし、また、露光シーケンスの動作終了後、ウエハ交換
・アライメントシーケンスの動作に切り換える際のステ
ージの移動の途中で切り換え前と切り換え後にそれぞれ
使用される測長軸が同時にウエハステージの反射面で反
射されるようにしたことから、測長用干渉計リセット後
に投影光学系ＰＬを介した露光光アライメントセンサ
（レチクルアライメント顕微鏡１４２，１４４）により
基準マーク板上のマーク計測を行い、ウエハ交換の際に
もこれに先立って測長用干渉計のリセットを実行し、ウ
エハ交換終了後にオフアクシスアライメントセンサ（ア
ライメント系２４ａ，２４ｂ）により基準板上のマーク
計測を行うことが可能になる。従って、各アライメント
系によるアライメント動作と投影光学系ＰＬによる露光
動作との切り換えの途中、及び投影光学系ＰＬによる露
光動作とウエハ交換動作の切り換えの途中で、切り換え
後の動作で使用する測長軸を有する干渉計にステージ制
御の干渉計を切り換えることが可能となる。従って、基
準マーク板上のマーク計測と同時に測長軸の切り換えを
行なっていた第１の実施形態の場合に比べて一層スルー
プットの向上を図ることが可能となる。

【０１８２】なお、上記第１、第２の実施形態では、本
発明が二重露光法を用いてウエハの露光を行なう装置に
適用された場合について説明したが、これは、前述の如
く、本発明の装置により、一方のウエハステージ側で２
枚のレチクルにて２回露光を行なう（二重露光）間に、
独立に可動できる他方のウエハステージ側でウエハ交換
とウエハアライメントを並行して実施する場合に、従来
の一重露光よりも高いスループットが得られるとともに
解像力の大幅な向上が図れるという特に大きな効果があ
るためである。しかしながら、本発明の適用範囲がこれ
に限定されるものではなく、一重露光法により露光する
場合にも本発明は好適に適用できるものである。例え
ば、８インチウエハの各処理時間（Ｔ１〜Ｔ４）が前述
と同様であるとすると、本発明のように２つのウエハス
テージを使って一重露光法で露光処理する場合、Ｔ１、
Ｔ２、Ｔ３を１グループとし（計３０秒）、Ｔ４（２８
秒）と並列処理を行なうと、スループットはＴＨＯＲ＝
３６００／３０＝１２０［枚／時］となり、１つのウエ
ハステージを使って一重露光法を実施する従来装置のス
ループットＴＨＯＲ＝６２［枚／時］に比べてほぼ倍の
高スループットを得ることが可能となる。

【０１８３】また、上記実施形態では、ステップ・アン
ド・スキャン方式により走査露光を行なう場合について
説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、
ステップ・アンド・リピート方式による静止露光を行な
う場合及び電子線露光装置（ＥＢ露光装置）やＸ線露光
装置、さらにはチップとチップを合成するスティッチン
グ露光時であっても同様に適用できることは勿論であ
る。

【０１８４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜４及び
６〜１１に記載の発明によれば、スループットの向上及
び基板ステージの小型・軽量化を図ることができるとい
う従来にない優れた効果がある。

【０１８５】また、請求項５に記載の発明によれば、ス
ループットの向上及びステージの小型・軽量化を図るこ
とが可能な投影露光方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態にかかる投影露光装置の概略構
成を示す図である。

【図２】２つのウエハステージとレチクルステージと投
影光学系とアライメント系の位置関係を示す斜視図であ
る。

【図３】ウエハステージの駆動機構の構成を示す平面図
である。

【図４】投影光学系とアライメント系にそれぞれ設けら
れているＡＦ／ＡＬ系を示す図である。

【図５】ＡＦ／ＡＬ系とＴＴＲアライメント系の構成を
示す投影露光装置の概略構成を示す図である。

【図６】図５のパターン形成板の形状を示す図である。

【図７】２つのウエハステージを使ってウエハ交換・ア
ライメントシーケンスと露光シーケンスとが行なわれて
いる状態を示す平面図である。

【図８】図７のウエハ交換・アライメントシーケンスと
露光シーケンスとの切り換えを行なった状態を示す図で
ある。

【図９】アライメント系による基準マーク板上の基準マ
ークの検出動作を説明するための図であって、（Ａ）は
アライメント系２４ａの真下に基準マーク板ＦＭ１上の
基準マークＭＫ２が位置づけされた様子を示す図、
（Ｂ）は基準マークＭＫ２の形状の一例及びそれをアラ
イメント系２４ａのＦＩＡ系センサで検出する画像取り
込みの様子を示す図、（Ｃ）はマークＭＫ２の画像をＦ
ＩＡ系のセンサで取り込んだ際に画像処理系にて得られ
た波形信号を示す図である。

【図１０】レチクルアライメント顕微鏡による基準マー
ク板上マークの計測動作を説明するための図であって、
（Ａ）はレチクルアライメント顕微鏡により露光光を用
いて基準マーク板ＦＭ１上マークＭＫ１，ＭＫ３とそれ
に対応するレチクル上マークＲＭＫ１，ＲＭＫ３のウエ
ハ面上投影像の相対位置検出を行なっている様子を示す
図、（Ｂ）はレチクルＲ上のマークＲＭＫのウエハ面上
投影像を示す図、（Ｃ）は基準マーク板上のマークＭＫ
を示す図、（Ｄ）は（Ａ）における画像取り込みの様子
を示す図、（Ｅ）は取り込まれた画像が処理され得られ
た波形信号を示す図である。

【図１１】最終的に算出された露光位置と各ショットの
相対位置関係に応じてウエハ上の各ショットの露光が行
なわれる状態を示す概念図である。

【図１２】２枚のレチクルを保持する二重露光用のレチ
クルステージを示す図である。

【図１３】二重露光の際の露光順序を説明するための図
であって、（Ａ）は図１２のパターンＡのレチクルを使
ってウエハの露光を行なう際の露光順序を示す図であ
り、（Ｂ）は図１２のパターンＢのレチクルを使ってウ
エハの露光を行なう際の露光順序を示す図である。

【図１４】２つのウエハステージの一方に保持されたウ
エハ上の各ショット領域毎の露光順序を示す図である。

【図１５】２つのウエハステージの他方に保持されたウ
エハ上の各ショット領域毎のマーク検出順序を示す図で
ある。

【図１６】第２の実施形態の動作を説明するための図で
あって、ウエハステージＷＳ１上ウエハＷ１のアライメ
ントが終了した後に測長軸ＢＩ３Ｙを有する干渉計のリ
セットを行なっている様子を示す図である。

【図１７】第２の実施形態の動作を説明するための図で
あって、ウエハステージＷＳ１がローディングポジショ
ンまで移動され、ウエハステージＷＳ２側で露光シーケ
ンスの動作が行なわれている時の様子を示す図である。

【符号の説明】

１０ 投影露光装置 ２４ａ、２４ｂ アライメント系 ９０ 主制御装置 １４２、１４４ レチクルアライメント顕微鏡 １８０ センターアップ １８２ 第１のローディングガイド １８４ 第１のアンロードアーム １８６ 第１のスライダ １８８ 第１のロードアーム １９０ 第２のスライダ １９２ 第２のローディングガイド １９４ 第２のアンロードアーム １９６ 第３のスライダ １９８ 第２のロードアーム ２００ 第４のスライダ Ｗ１、Ｗ２ ウエハ ＷＳ１、ＷＳ２ ウエハステージ ＰＬ 投影光学系 ＢＩ１Ｘ〜ＢＩ５Ｙ 測長軸 Ｒ レチクル ＭＫ１、ＭＫ２、ＭＫ３ 基準マーク

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクに形成されたパターンの像を投影
   光学系を介して感応基板上に投影露光する投影露光装置
   であって、 感応基板を保持して２次元平面内を移動可能な第１基板
   ステージと；感応基板を保持して前記第１基板ステージ
   と同一平面内を前記第１基板ステージとは独立に移動可
   能な第２基板ステージと；前記投影光学系とは別に設け
   られ、前記基板ステージ上又は前記基板ステージに保持
   された感応基板上のマークを検出するためのアライメン
   ト系と；前記投影光学系の投影中心と前記アライメント
   系の検出中心とを通る第１軸方向の一方側から前記第１
   基板ステージの前記第１軸方向の位置を常に計測する第
   １測長軸と、前記第１軸方向の他方側から前記第２基板
   ステージの前記第１軸方向の位置を常に計測する第２測
   長軸と、前記投影光学系の投影中心で前記第１軸と垂直
   に交差する第３測長軸と、前記アライメント系の検出中
   心で前記第１軸と垂直に交差する第４測長軸とを備え、
   これらの測長軸により前記第１及び第２基板ステージの
   ２次元位置をそれぞれ計測する干渉計システムと；前記
   第１基板ステージ及び第２基板ステージの内の一方のス
   テージの位置が前記干渉計システムの前記第３測長軸の
   計測値を用いて管理され，該一方のステージに保持され
   た感応基板が露光される間に、前記第１基板ステージ及
   び第２基板ステージの内の他方のステージに保持された
   感応基板上のアライメントマークと前記他方のステージ
   上の基準点との位置関係が前記アライメント系の検出結
   果と前記干渉計システムの第４測長軸の計測値とを用い
   て検出されるように前記２つの基板ステージの動作を制
   御した後に、前記第３測長軸の計測値を用いて前記他方
   のステージの位置計測が可能な状態で前記第３測長軸の
   干渉計をリセットするとともに、前記投影光学系の投影
   領域内の所定の基準点との位置関係を検出可能な位置に
   前記他方のステージ上の基準点が位置決めされるように
   前記他方のステージの動作を制御する制御手段と；を有
   する投影露光装置。
2. 【請求項２】 前記投影光学系に関して前記アライメン
   ト系の反対側に前記第１軸上に検出中心を有する別のア
   ライメント系を有し、 前記干渉計システムは、前記別のアライメント系の検出
   中心で前記第１軸と垂直に交差する第５測長軸を備え、 前記制御手段は、前記一方のステージの位置が前記干渉
   計システムの前記第３測長軸の計測値を用いて管理さ
   れ，該一方のステージに保持された感応基板が露光され
   る間に、前記他方のステージに保持された感応基板上の
   アライメントマークと前記他方のステージ上の基準点と
   の位置関係が前記アライメント系の検出結果と前記干渉
   計システムの第４測長軸の計測値とを用いて検出される
   ように前記２つの基板ステージの動作を制御した後に、
   前記第５測長軸の計測値を用いて前記一方のステージの
   位置計測が可能な状態で前記第５測長軸の干渉計をリセ
   ットするとともに、前記別のアライメント系の検出領域
   内に前記一方の基板ステージ上の基準点が位置決めされ
   るように前記一方のステージの動作を制御することを特
   徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
3. 【請求項３】 前記第１基板ステージ及び前記第２基板
   ステージとの間で感応基板の受け渡しを行なう搬送シス
   テムをさらに有し、 前記制御手段は、前記別のアライメント系の検出領域内
   に前記一方の基板ステージ上の基準点を位置決めした状
   態で、前記一方のステージと前記搬送システムとの間で
   基板の受け渡しを行なうことを特徴とする請求項２に記
   載の投影露光装置。
4. 【請求項４】 前記第１基板ステージ及び前記第２基板
   ステージ上には前記ステージの基準点としての基準マー
   クがそれぞれ形成され、 前記投影光学系の投影領域内の所定の基準点は前記マス
   クのパターン像の投影中心であり、 前記マスクのパターン像の投影中心と前記ステージ上の
   基準マークとの相対位置関係を前記マスクと前記投影光
   学系を介して検出するマーク位置検出手段を更に有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
5. 【請求項５】 マスクのパターンの像を投影光学系を介
   して感応基板上に投影露光する投影露光方法であって、 感応基板を保持して各々同一の平面内を独立に移動可能
   な２つの基板ステージを用意し、 所定の干渉計により前記２つのステージの内の一方の位
   置計測を行いながら、該一方のステージに保持された感
   応基板上に前記マスクのパターン像を投影露光し、 前
   記一方のステージに保持された基板の露光中に、前記所
   定の干渉計とは別の干渉計により前記２つのステージの
   内の他方のステージの位置計測を行いながら、該他方の
   ステージに保持された基板上の位置合わせマークと前記
   他方のステージ上の基準点との位置関係を計測し、 前記一方のステージに保持された基板の露光終了後に、
   前記所定の干渉計により前記他方のステージの位置計測
   が可能な状態で前記所定の干渉計のリセットをするとと
   もに、前記投影光学系の投影領域内の所定の基準点との
   位置関係を検出可能な位置に前記他方のステージの基準
   点を位置決めし、 前記計測された位置関係に基づき、前記リセットされた
   所定の干渉計を用いて前記他方のステージ上に保持され
   た感応基板とマスクのパターン像との位置合わせを行う
   ことを特徴とする投影露光方法。
6. 【請求項６】 マスクに形成されたパターンの像を投影
   光学系を介して感応基板上に投影露光する投影露光装置
   であって、 感応基板を保持して２次元平面内を移動可能な第１基板
   ステージと；感応基板を保持して前記第１基板ステージ
   と同一平面内を前記第１基板ステージとは独立に移動可
   能な第２基板ステージと；前記投影光学系とは別に設け
   られ、前記基板ステージ上の基準マーク及び前記基板ス
   テージに保持された感応基板上のマークを検出するため
   のアライメント系と；前記投影光学系の投影中心と前記
   アライメント系の検出中心とを通る第１軸方向の一方側
   から前記第１基板ステージの前記第１軸方向の位置を計
   測するための第１測長軸と、前記第１軸方向の他方側か
   ら前記第２基板ステージの前記第１軸方向の位置を計測
   するための第２測長軸と、前記投影光学系の投影中心で
   前記第１軸と直交する第３測長軸と、前記アライメント
   系の検出中心で前記第１軸と直交する第４測長軸とを備
   え、これらの測長軸により前記第１及び第２基板ステー
   ジの２次元位置をそれぞれ計測する干渉計システムと；
   前記第１基板ステージ及び前記第２基板ステージの内の
   一方のステージの位置を前記干渉計システムの第３測長
   軸を用いて管理しつつ該一方のステージ上の感応基板を
   露光している間に、前記他方のステージの位置を前記干
   渉計システムの第４測長軸を使って管理しつつ前記他方
   のステージに保持された感応基板上のマークと前記他方
   のステージ上の基準マークとの位置関係を前記アライメ
   ント系を用いて求めるとともに、前記一方のステージに
   保持された感応基板の露光後に、前記他方のステージの
   位置を前記第３測長軸を用いて管理しつつ前記投影光学
   系による前記マスクのパターン像の投影位置と前記他方
   のステージ上の基準マークとの位置関係を求める制御手
   段と；を有することを特徴とする投影露光装置。
7. 【請求項７】 前記一方のステージに保持された感応基
   板の露光後であって前記投影光学系による前記マスクの
   パターン像の投影位置と前記他方のステージ上の基準マ
   ークとの位置関係を求めるときに、前記干渉計システム
   の第３測長軸の計測値をリセットすることを特徴とする
   請求項６に記載の投影露光装置。
8. 【請求項８】 前記制御手段は、前記他方のステージに
   保持された感応基板上のマークとその他方のステージ上
   の基準マークとの位置関係及び、前記投影光学系による
   前記マスクのパターン像の投影位置と前記他方のステー
   ジ上の基準マークとの位置関係を求めたときの前記第３
   測長軸の計測結果に基づいて前記他方のステージの位置
   を制御しながら前記他方のステージに保持された感応基
   板を露光することを特徴とする請求項６に記載の投影露
   光装置。
9. 【請求項９】 前記制御手段は、前記他方のステージに
   保持された感応基板の露光後に、前記他方のステージ上
   の基準マークが前記アライメント系の検出領域内に入る
   ように前記他方のステージを位置決めして感応基板の交
   換を行うことを特徴とする請求項８に記載の投影露光装
   置。
10. 【請求項１０】 前記他方のステージ上の基準マークを
    前記アライメント系で検出するときに前記干渉計システ
    ムの第４測長軸の計測値をリセットすることを特徴とす
    る請求項９に記載の投影露光装置。
11. 【請求項１１】マスクに形成されたパターンの像を投影
    光学系を介して感応基板上に投影露光する投影露光装置
    であって、 感応基板を保持して２次元平面内を移動可能な第１基板
    ステージと；感応基板を保持して前記第１基板ステージ
    と同一平面内を前記第１基板ステージとは独立に移動可
    能な第２基板ステージと；前記第１基板ステージ及び前
    記第２基板ステージとの間で感応基板の受け渡しを行う
    搬送システムと；前記投影光学系とは別に設けられ、前
    記基板ステージ上の基準マーク及び前記基板ステージに
    保持された基板上のマークを検出するためのアライメン
    ト系と；前記第１基板ステージと前記第２基板ステージ
    の内の一方のステージが前記搬送システムと感応基板の
    受け渡しを行う間に、他方のステージが露光動作を行う
    ように前記２つの基板ステージを制御する制御手段とを
    有し、 該制御手段は、前記一方のステージが前記搬送システム
    との間で感応基板の受け渡しを行うときに前記一方のス
    テージ上の基準マークが前記アライメント系の検出領域
    内に入るように前記一方のステージを制御することを特
    徴とする投影露光装置。