JPH11251213A - 露光装置及び同装置における位置計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アライメント用の特定パターンと受光部との
相対移動時の設定位置情報と実位置情報との間の差の影
響をキャンセルして、前記特定パターンの正確な位置計
測が可能な露光装置及び同装置における位置計測方法を
提供する。 【解決手段】 レチクルＲとウェハＷとのステッピング
露光時における相対的基準位置を検出する際に、主制御
系１００は最新の２回のレチクルステージ５に関する位
置検出信号の差の有無を観察する。差がある場合には、
本来静止しているべきレチクルパターンに微小な位置ず
れが生じていると判別され、前記差を用いて、レチクル
ＲとウェハＷとのアライメントの基礎となる前記相対的
基準位置を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体集
積回路等の製造過程のフォトリソグラフィ工程で使用さ
れる、微細パターンの投影転写用の露光装置、及び同装
置におけるアライメント用特定パターンの位置計測方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気
ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程で使
用される露光装置においては、フォトマスク又はレチク
ル（以下、「レチクル」を例にして説明する。）に形成
された線幅の微細な回路パターンが高解像力の投影光学
系を介してレジスト層を塗布したウエハ等の感光基板
（以下、「ウエハ」を例にして説明する。）上に投影露
光される。そして、従来より、この種の露光装置とし
て、ウエハが載置されたウエハステージを歩進（ステッ
ピング）させて、レチクルステージ上のレチクルに形成
された回路パターンをウエハ上の各ショット領域に順次
露光するステップ・アンド・リピート方式の露光装置
（以下、「ステッパ」という。）が提案されている。

【０００３】前記ステッパにおいては、ウエハステージ
が投影光学系の光軸と直交する平面内で所定の方向へ二
次元移動する構成とされ、その二次元移動（ステッピン
グ移動）に伴うウエハ座標位置がウエハステージ上の移
動鏡及び外部のレーザ干渉計により常時計測されてい
る。そして、計測されたウエハ座標位置情報に基づきウ
エハステージの移動量が制御され、投影光学系の露光フ
ィールドの中心（光軸）とウエハ上の各ショット領域の
中心とが一致する位置でウエハステージを停止させて前
記露光動作を行うようになっている。

【０００４】そのため、前記ステッパにおいては、ウエ
ハ上の各ショット領域毎にレチクルの回路パターンを正
確に位置決めして露光するべく、露光のためのステッピ
ング移動開始前にウエハとレチクルとの位置合せ（アラ
イメント）を正確に行う必要がある。このような位置合
わせのための位置検出方法として、例えば特開平８−８
３７５３号公報に記載されているような、レチクルアラ
イメントマークの投影像の光強度分布から焦点位置等を
検出する方法が提案されている。

【０００５】すなわち、前記公報に記載された投影像の
位置検出方法では、回路パターンを感光基板上に投影露
光するための露光用光源を、レチクルアライメントマー
クの投影像の位置検出のためにレチクルパターンを照射
する照明光の光源として兼用している。この状態で、ウ
ェハを載置するウエハステージ上に設けられた所定形状
の開口パターンに投影光学系を介してレチクルアライメ
ントマークとしてのライン・アンド・スペースパターン
を投影する。そして、その投影像を前記開口パターン上
で相対移動させることにより、当該開口パターンを透過
した投影像の光強度を検出している。

【０００６】ここで、前記相対移動は、開口パターンを
備えたウエハステージをスキャンすることにより行なっ
ている。そのスキャンの際には、投影光学系の光軸に垂
直な平面（ＸＹ平面）内で互いに直交するＸＹ方向にお
けるウエハステージの位置をレーザ干渉計により計測す
る一方、投影光学系の光軸に平行なＺ方向におけるウエ
ハステージの位置をいわゆる斜入射光学系により計測し
ている。そして、ウエハステージが前記ＸＹＺ方向のう
ちいずれかの方向へ一定間隔進んだことをレーザ干渉計
等により計測したタイミングで、その時点におけるレー
ザ干渉計及び斜入射光学系からの前記各計測値と、前記
開口パターンを透過した投影像を光電変換して得た光強
度分布とから最適露光条件となる焦点位置やレチクルと
感光基板との相対位置を検出するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近時における半導体素
子の高度集積化に伴い、回路パターンは、一層、微細化
及び多層化する傾向にある。このため、前記ステッパに
おいては、さらなる高解像度化、線幅制御性の向上及び
アライメント精度の向上に対する要求が高まっている。
そのため、レチクル上に形成されたレチクルアライメン
トマークのウエハ上における位置の計測、及び、ウエハ
上に既に露光してある回路パターンとその上へ重ねて露
光される新たなレチクルの回路パターンとの位置合わせ
を、より一層正確に行う必要が生じることが予想され
る。

【０００８】ところが、前記公報に記載の従来構成は、
前記ライン・アンド・スペースパターンの投影像の光強
度の検出時に、ウェハステージの移動を伴うものとなっ
ている。このため、ウェハステージの移動により誘起さ
れる微小な振動がレチクルステージに伝達され、前記投
影像が微小移動するおそれがある。このような微小移動
が生じると、前記投影像の目標となる設計上の位置と実
計測位置との間にずれが発生し、そのずれ量が投影像の
位置計測誤差となる。そして、この位置計測誤差は、従
来許容されてきたレベルのものであっても、前記のよう
なステッパの高性能化要求の下では、十分なレチクルと
ウェハとの相対位置の計測精度の確保を困難にするおそ
れがある。

【０００９】本発明は、このような従来の技術に存在す
る問題点に着目してなされたものである。その目的とし
ては、アライメント用の特定パターンと受光部との相対
移動時において、予め定められた設定位置情報と実位置
情報との間に差が発生しても、その差の影響をキャンセ
ルして、前記特定パターンの正確な位置計測が可能な露
光装置及び同装置における位置計測方法を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、露光装置に係る本願請求項１の発明は、マスクステ
ージ（５）側及び基板ステージ（８、９）側のうち一方
のステージ側に配置された特定パターン（ＲＰ）を所定
の照明光（ＩＬ）により照射する発光部（２）と、前記
照明光（ＩＬ）の照射に基づき前記特定パターン（Ｒ
Ｐ）から発生する光束を前記一方又は他方のステージ
（８）側に配置された受光部（１６）を介して受光する
光検出手段（１７）と、前記両ステージ（５、８、９）
の相対移動時における実位置を所定タイミング毎に検出
する位置検出手段（７、１２、１３）と、前記光検出手
段（１７）から出力される光情報と前記位置検出手段
（７、１２、１３）から出力される実位置情報とに基づ
く前記相対移動の方向に関する特定パターン（ＲＰ）の
位置計測中において、前記相対移動時におけるステージ
（５）の所定時間毎の設定位置情報と前記位置検出手段
（７、１２、１３）から出力された実位置情報との間に
差がある場合には、その差を用いて前記特定パターン
（ＲＰ）の位置計測結果を補正する位置計測手段（１０
０、２００）とを備えたことを要旨とするものである。

【００１１】このため、本願請求項１の発明において
は、前記両ステージの相対移動時に、前記設定位置情報
と実位置情報との間の差、すなわち所定タイミングにお
ける前記両ステージのうち一方に配置された特定パター
ンの到達すべき位置と実際に到達している位置との間に
ずれが生じていても、そのずれ量に基づいて前記特定パ
ターンの位置計測結果が補正される。そして、この補正
により前記ずれの影響がキャンセルされる。

【００１２】また、本願請求項２の発明では、前記請求
項１に記載の発明において、前記位置計測手段（１０
０、２００）は、前記両ステージ（５、８、９）の相対
移動時において静止状態とされる静止側ステージ（５）
の実位置情報を、前記位置検出手段（１２）の出力タイ
ミング毎に当該静止側ステージ（５）について得られる
複数の実位置情報を平均化して得るものであることを要
旨とするものである。

【００１３】このため、本願請求項２の発明において
は、前記請求項１に記載の発明の作用に加えて、静止側
ステージについて得られる複数の実位置情報を平均化す
ることにより、その静止側ステージの前記相対移動に伴
う微小移動の状況を正確に把握することができる。

【００１４】また、本願請求項３の発明は、前記請求項
１又は請求項２に記載の発明において、前記光検出手段
（１７）は、前記照明光（ＩＬ）の照射に基づき前記特
定パターン（ＲＰ）から発生する光束を投影光学系
（１）を介して受光するものであることを要旨とするも
のである。

【００１５】このため、本願請求項３の発明において
は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加
えて、前記特定パターンの位置計測結果が、投影光学系
のディストーション等の影響を含めた状態で補正され
る。そして、マスク上のパターンを基板上に投影露光す
る際に、より正確なアライメントが可能となる。

【００１６】また、本願請求項４の発明は、前記請求項
３に記載の発明において、前記位置計測手段（１００、
２００）は、前記静止側ステージ（５）の位置情報に関
する前記差を投影光学系（１）の投影倍率に応じて換算
した補正値を用いて前記特定パターン（ＲＰ）の位置計
測結果を補正するものであることを要旨とするものであ
る。

【００１７】このため、本願請求項４の発明において
は、前記請求項３に記載の発明の作用に加えて、投影倍
率が等倍でない場合に、座標系のスケールの大きなステ
ージ側の位置検出手段から出力される実位置情報に基づ
いてその差を検出することで、その差の検出及び計測精
度を向上させることができる。この高精度に計測された
実位置情報の差を用いることにより、前記特定パターン
を一層精度よく補正することができる。

【００１８】また、本願請求項５の発明は、前記請求項
１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の発明におい
て、前記両ステージ（５、８）の相対移動時において、
ステージ（５、８）は、投影光学系（１）の光軸（Ａ
Ｘ）と直交する方向に沿って相対移動するものであるこ
とを要旨とするものである。

【００１９】このため、本願請求項５の発明は、前記請
求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の発明の作
用に加えて、前記投影光学系の光軸と直交する方向に沿
う前記両ステージの相対移動に伴う予想外の微小移動の
影響をキャンセルすることが可能となる。

【００２０】また、本願請求項６の発明は、前記請求項
１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の発明におい
て、前記各ステージ（５、８、９）の相対移動時におい
て、ステージ（５、８、９）は、投影光学系（１）の光
軸（ＡＸ）と直交する方向及び前記光軸（ＡＸ）に平行
な方向に沿って相対移動するものであることを要旨とす
るものである。

【００２１】このため、本願請求項６の発明において
は、前記請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載
の発明の作用に加えて、前記投影光学系の光軸と直交す
る方向及び同光軸に平行な方向に沿う前記各ステージの
相対移動に伴う予想外の微小移動の影響をキャンセルす
ることが可能となる。

【００２２】また、露光装置における位置計測方法に係
る請求項７の発明は、特定パターン（ＲＰ）を所定の照
明光（ＩＬ）により照射し、その照明光（ＩＬ）の照射
に基づき前記特定パターン（ＲＰ）から発生する光束を
受光部（１６）を介して受光するとともに、前記特定パ
ターン（ＲＰ）と受光部（１６）との相対移動時におけ
る実位置を所定タイミング毎に検出し、前記光束の受光
に基づく光情報と前記実位置情報とに基づき前記相対移
動の方向に関する特定パターン（ＲＰ）の位置を計測す
る露光装置における位置計測方法において、前記特定パ
ターン（ＲＰ）と受光部（１６）との相対移動時におけ
る位置情報について予め定められた設定位置情報と前記
実位置情報との間に差がある場合には、その差を用いて
前記特定パターン（ＲＰ）の位置計測結果を補正するこ
とを要旨とするものである。

【００２３】このため、本願請求項７の発明において
は、前記特定パターンと受光部との相対移動時に、前記
設定位置情報と実位置情報との間の差、すなわち所定タ
イミングにおける前記特定パターンの到達すべき位置と
実際に到達している位置との間にずれが生じていても、
そのずれ量に基づいて前記特定パターンの位置計測結果
が補正され、この補正により前記ずれの影響がキャンセ
ルされる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、ステップ・アン
ド・リピート方式のステッパ及び同ステッパにおける位
置計測方法に具体化した一実施形態を図１〜図４に基づ
いて説明する。なお、図１に示すように、本実施形態で
は、投影光学系１の光軸ＡＸに平行な方向にＺ軸を取
り、光軸ＡＸに直交する平面内で図１の紙面に平行な方
向にＸ軸を、また、同様に図１の紙面に垂直な方向にＹ
軸を取っている。

【００２５】図１はステッパ全体の概略構成を示したも
のであり、同図において、露光光源２から射出される照
明光ＩＬは、コリメータレンズ、フライアイレンズ、レ
チクルブラインドなどからなる照度均一化照明系３によ
り照度分布がほぼ均一な光束に変換される。このように
変換された照明光ＩＬが、ダイクロイックミラー４に入
射され、ダイクロイックミラー４によって垂直下方へ折
り曲げられ、マスクとしてのレチクルＲを照射するよう
に構成されている。つまり、露光光源２、照度均一化照
明系３及びダイクロイックミラー４により、発光部が構
成されている。

【００２６】そして、前記照明光ＩＬが前記レチクルＲ
を照明することにより、そのレチクルＲ上に描画された
回路パターンの像が投影光学系１を介して、基板として
のウエハＷ上に投影露光されるようになっている。この
際、レチクルＲ上の回路パターンは、投影光学系１の所
定の投影倍率にて相似変形された状態で、ウェハＷ上に
投影される。つまり、レチクルＲ上の回路パターンの線
幅が例えば２．５〜１０μｍ程度とした場合、前記投影
倍率が例えば１／５倍であれば０．５〜２μｍ程度の線
幅に縮小された回路パターンとしてウェハＷ上に投影さ
れる。

【００２７】なお、本実施形態における前記露光光源２
には、例えば波長１９３ｎｍのレーザ光を発光するＡｒ
Ｆエキシマレーザ光源が使用されている。そして、本実
施形態では、この露光光源２が、前記レチクルＲ上の回
路パターンを前記ウェハＷ上に投影露光するための露光
用光源、及び、同レチクルＲ上に形成された特定パター
ンとしてのレチクルパターンＲＰ（図２参照）の投影像
の位置計測のための照明用光源として兼用されている。

【００２８】また、本実施形態のステッパは、ステッピ
ング露光時において前記Ｘ軸方向に沿う＋Ｘ方向へステ
ッピング移動してウエハＷ上の各ショット領域に回路パ
ターンを投影露光するものである。ここで、図１は、前
記投影像の位置計測時の状態を示すため、同図において
ウエハＷは露光位置に位置していない。

【００２９】前記ダイクロイックミラー４の下方には、
モータ等からなる図示しない駆動系により移動可能とさ
れたマスクステージとしてのレチクルステージ５が設け
られている。すなわち、レチクルステージ５は、前記Ｚ
軸方向に微動可能で、かつ、光軸ＡＸに直交する平面
（ＸＹ平面）内でＸ軸方向及びＹ軸方向に移動及び前記
Ｚ軸周りに微小回転が可能とされている。また、レチク
ルステージ５上には前記レチクルＲが真空吸着により固
定保持され、このレチクルＲ上には前述した回路パター
ンの他に、その回路パターンの周辺に位置するようにし
てレチクルパターンＲＰ（図２参照）が形成されてい
る。

【００３０】また、前記レチクルステージ５上のＸ軸方
向及びＹ軸方向の端部には移動鏡６がそれぞれ取付けら
れ、これらの移動鏡６と対向するようにしてレチクルス
テージ５の周辺には光波干渉計７がそれぞれ配置されて
いる。なお、図１には、Ｘ軸方向用の光波干渉計のみを
図示している。この光波干渉計７は、前記移動鏡６に例
えばＨｅ−Ｎｅレーザを当て、入反射するレーザ光の干
渉を利用して、例えば０．６ｎｍ単位でレチクルステー
ジ５のＸＹ方向の実位置を検出するレチクルステージ５
側の位置検出手段を構成するものである。この光波干渉
計７から出力されたレチクルステージ５側の実位置情報
としてのレチクルステージ５の位置検出信号は、ＣＰＵ
からなる主制御系１００及び（同主制御系１００を介し
て）投影像位置検出系２００へ供給されるようになって
いる。これらの主制御系１００及び投影像位置検出系２
００により位置計測手段が構成されている。

【００３１】一方、前記レチクルステージ５の下方に
は、同ステージ５との間に前記投影光学系１を挟むよう
にして、基板ステージとしてのウエハステージ８が移動
可能に設けられている。このウエハステージ８は、前記
ＸＹ平面内でＸ軸方向及びＹ軸方向に移動及び前記Ｚ軸
周りに微小回転が可能とされている。また、前記ウエハ
ステージ８上には前記Ｚ軸方向に移動可能な同じく基板
ステージとしてのＺステージ９が設けられている。これ
らウエハステージ８及びＺステージ９は、モータ等から
なる図示しない駆動系により移動可能とされている。そ
して、Ｚステージ９上のウエハホルダ１０に前記ウエハ
Ｗが真空吸着保持され、このＺステージ９をＺ軸方向へ
移動させることにより、ウエハＷの表面と前記投影光学
系１の結像面とを一致させることができるようになって
いる。

【００３２】なお、前記ウエハステージ８上のＸ軸方向
及びＹ軸方向の端部にも、前記レチクルステージ５の場
合と同様に、移動鏡１１がそれぞれ取付けられている。
そして、これらの移動鏡１１と対向するようにウエハス
テージ８の周辺には、同ステージ８のＸＹ方向の位置を
検出する光波干渉計１２がそれぞれ配置されている。な
お、この光波干渉計１２についても、前記光波干渉計７
と同様に、図１には、Ｘ軸方向用の光波干渉計のみを図
示している。

【００３３】また、前記ウエハステージ８の上方には、
前記Ｚステージ９の前記投影光学系１の光軸ＡＸと対応
する部分におけるＺ軸方向の位置を検出可能ないわゆる
斜入射光学方式の焦点位置検出系（以下、「ＡＦセン
サ」と呼ぶ。）１３が設けられている。このＡＦセンサ
１３は、前記投影光学系１を左右から挟むように配置さ
れ、ウエハＷの表面に非感光性の照明光を所定形状のス
リットを介して斜め上方から照射する投光系１４と、そ
の照射に基づく投影像のウエハＷ表面からの反射像の結
像光を受光する受光系１５とから構成されている。

【００３４】そして、これら光波干渉計１２及びＡＦセ
ンサ１３は、ウェハステージ８側の位置検出手段を構成
するものである。これらの光波干渉計１２及びＡＦセン
サ１３から出力されたウェハステージ８側の実位置情報
としてのウェハステージ８及びＺステージ９の位置検出
信号は、前記主制御系１００及び（同主制御系１００を
介して）前記投影像位置検出系２００へ供給されるよう
になっている。

【００３５】また、前記ウエハステージ８におけるＺス
テージ９上のウエハホルダ１０に近接した位置には、所
定形状のセンサパターンＳＰ（図３参照）を開口形成し
た受光部としての基準板１６が設置されている。ここ
で、前記照明光ＩＬの照射に基づきレチクルパターンＲ
Ｐから発生する光束により、そのレチクルパターンＲＰ
の投影像が投影光学系１を介してウエハＷ側に投影され
る。この投影像を形成する結像光は、前記基準板１６で
受光されるようになっている。

【００３６】前記基準板１６の下部には、前記センサパ
ターンＳＰを透過した投影像の結像光をウエハステージ
８の外部に設けられた光検出手段としての受光センサ１
７に導くためのミラー１８及び光ファイバー１９等から
なる伝送光学系２０が配置されている。前記受光センサ
１７の出力は、光情報としての光電信号として前記各光
波干渉計７，１２及びＡＦセンサ１３からの位置検出信
号と共に投影像位置検出系２００に取り込まれる。そし
て、この投影像位置検出系２００に取り込まれた各信号
は、その投影像位置検出系２００内で演算処理されるこ
とにより投影光学系１による投影像の光強度分布が検出
されるようになっている。

【００３７】前記主制御系１００からは、前記各光波干
渉計７、１２、ＡＦセンサ１３及び受光センサ１７に対
して、所定時間毎、例えばウェハステージ８が所定の距
離を移動する毎に出力される同期信号が出力されるよう
になっている。この同期信号に同期して、前記各光波干
渉計７、１２及びＡＦセンサ１３からの各位置検出信号
と受光センサ１７からの光電信号とが、前記主制御系１
００を介して前記投影像位置検出系２００に並列して取
り込まれるように構成されている。また、前記主制御系
１００には前記露光光源２の発光を制御するための光源
制御系３００が接続され、この光源制御系３００による
発光制御に基づき前記露光光源２が発光するようになっ
ている。

【００３８】次に、本実施形態における前記投影像の位
置計測のための機構について説明する。図２はレチクル
Ｒ上に描画された前記レチクルパターンＲＰとその周辺
を示したものであり、同図においてはＲＰ１がＸ方向計
測用、ＲＰ２がＹ方向計測用のレチクルパターンを示し
ている。各レチクルパターンＲＰ１，ＲＰ２は、前記投
影像の位置計測時の相対移動（スキャン）方向（Ｘ軸方
向又はＹ軸方向）へ所定ピッチで等間隔に並び、かつ、
スキャン方向と直交する方向に長い複数本（本実施形態
では７本）のスリット状の透過部２１ａ〜２１ｇをクロ
ム膜からなる遮光部２２の中に形成したライン・アンド
・スペースパターンである。なお、各レチクルパターン
ＲＰ１，ＲＰ２は、前記基準板１６に形成されたセンサ
パターンＳＰとの対比において、そのスキャン方向の長
さがセンサパターンＳＰのスキャン方向の長さよりも短
く、かつ、そのスキャン方向と直交する方向の長さがセ
ンサパターンＳＰのスキャン方向と直交する方向の長さ
よりも長く形成されている。また、図示はしないが、前
記レチクルパターンＲＰとしては、パターンの形成方向
による結像位置の差（非点収差）を考慮して、前記各レ
チクルパターンＲＰ１，ＲＰ２をそれぞれ４５゜回転さ
せた配置状態となる４５゜及び１３５゜方向計測用の各
パターンも設けられている。

【００３９】一方、図３はウエハステージ８上の前記基
準板１６に矩形状に開口形成されたセンサパターンＳＰ
とその周辺を示したものである。同図において、ＳＰ１
はＸ方向及びＹ方向計測用の前記各レチクルパターンＲ
Ｐ１，ＲＰ２に対応するセンサパターンであり、ＳＰ２
は前記４５゜及び１３５゜方向計測用の図示されていな
いレチクルパターンに対応するセンサパターンである。
各センサパターンＳＰ１，ＳＰ２は、前記スキャン方向
の端部が直線状のエッヂ２３となった正方形状の透過部
２４をクロム膜からなる遮光部２５の中に形成してなる
開口パターンである。なお、前記両センサパターンＳＰ
１，ＳＰ２は、いずれか一方のセンサパターン（ＳＰ１
又はＳＰ２）により前記各レチクルパターンＲＰ１等の
うち一つのレチクルパターン（例えばＲＰ１）がスキャ
ンされている間は、他方のセンサパターン（ＳＰ２又は
ＳＰ１）の正方形開口内に他の一切のレチクルＲ上のパ
ターンが掛からないように配置されている。

【００４０】次に、本実施形態のステッパにおける投影
像位置計測の動作について説明する。まず、主制御系１
００は、図示しない駆動系によりウエハステージ８を駆
動して、図１に示すように、ウエハステージ８（及びＺ
ステージ９）を投影像位置計測のための計測開始点に移
動させる。すなわち、レチクルステージ５を静止側ステ
ージとして、ウエハステージ８上の前記基準板１６を前
記投影光学系１の有効露光フィールド内に移動させる。
具体的には、前記レチクルステージ５の光波干渉計７及
びウエハステージ８の光波干渉計１２を用い、後述する
スキャン時において前記レチクルパターンＲＰの投影像
が対応するセンサパターンＳＰ上を通過する位置へウエ
ハステージ８を移動させる。

【００４１】なお、本実施形態において、Ｚステージ９
は、予めＡＦセンサ１３を用いて投影光学系１の結像位
置にセンサパターンＳＰが位置するように位置調節され
ているものとする。

【００４２】前記計測開始点へのウエハステージ８（及
びＺステージ９）の移動が完了すると、主制御系１００
は光源制御系３００を介して露光光源２を発振させる。
すると、その露光光源２から射出された照明光ＩＬによ
りレチクルＲ上のレチクルパターンＲＰが照射され、そ
の照射に基づくレチクルパターンＲＰの投影像が投影光
学系１を介して基準板１６上に投影される。

【００４３】一方、前記主制御系１００は、前記光源制
御系３００に対する制御指令とともに前記駆動系へウエ
ハステージ８等を移動開始させるための制御指令を送
る。そのため、前記露光光源２からの照明光ＩＬにより
レチクルパターンＲＰが照射された状態において、ウエ
ハステージ８等はレチクルステージ５に対して相対移動
することになる。

【００４４】本実施形態では、前記主制御系１００から
駆動系への制御指令は、ウエハステージ８を＋Ｘ方向
（図１において右方向）へ移動させるための制御指令で
あったものとして以下説明する。

【００４５】さて、ウエハステージ８（及びＺステージ
９）が前記計測開始点に位置した状態において、前記露
光光源２から射出された照明光ＩＬにより図２に示す両
レチクルパターンＲＰ１，ＲＰ２のうちＸ方向計測用の
レチクルパターンＲＰ１が照射される。そして、そのレ
チクルパターンＲＰ１の投影像が、基準板１６上の前記
センサパターンＳＰ１の近傍位置における遮光部２５上
に投影される。この状態では、前記レチクルパターンＲ
Ｐ１の各透過部２１ａ〜２１ｇに対応する投影像の結像
光は、未だセンサパターンＳＰ１の透過部２４に入射し
ていない。そのため、受光センサ１７が前記結像光を受
光することもなく、従って、受光センサ１７から出力さ
れる光電信号の出力値はゼロのままである。

【００４６】なお、本実施形態では、このＸ方向計測用
のレチクルパターンＲＰ１の照射に際して、前記照明光
ＩＬによりＹ方向計測用のレチクルパターンＲＰ２が照
射されないように、照度均一化照明系３において図示し
ない可変視野絞りを用いて照明光ＩＬの通過範囲を制限
されている。

【００４７】そして、その状態から主制御系１００の制
御指令に基づきウエハステージ８が＋Ｘ方向へ移動を開
始すると、光波干渉計１２によりウエハステージ８のＸ
軸方向座標位置が、例えば０．６ｎｍ単位で検出され
る。そのウェハステージ８のＸ軸方向座標位置の検出に
同期して、レチクルステージ５のＸ軸方向座標位置及び
Ｚステージ９のＺ軸方向座標位置が前記光波干渉計７及
びＡＦセンサ１３によりそれぞれ検出される。そして、
それらの各位置検出信号は主制御系１００へそれぞれ逐
次供給され、レチクルステージ５、ウェハステージ８及
びＺステージ９の実位置が逐次検出される。

【００４８】主制御系１００は、前記光波干渉計１２か
らの位置検出信号に基づきウエハステージ８上のセンサ
パターンＳＰの＋Ｘ方向への移動量を観察する。そし
て、主制御系１００は、前記移動量が所定値（例えば３
０ｎｍ）に達したことを判別すると、同期信号を光源制
御系３００、各光波干渉計７、１２、ＡＦセンサ１３及
び受光センサ１７に出力する。

【００４９】この同期信号に従って、光源制御系３００
は露光光源２を発光させ、そのパルス発光に基づく照明
光ＩＬによって前記レチクルパターンＲＰ１が照射され
る。そして、ウエハステージ８の＋Ｘ方向へ移動に伴っ
て、前記照明光ＩＬの照射に基づくレチクルパターンＲ
Ｐ１の投影像の結像光がセンサパターンＳＰ１の透過部
２４に入射し始める。すなわち、ウエハステージ８の＋
Ｘ方向への移動に伴い、前記レチクルパターンＲＰ１の
各透過部２１ａ〜２１ｇのうち最も＋Ｘ方向側に位置す
る透過部２１ａに対応するスリット状投影像の結像光
が、まず最初にセンサパターンＳＰ１の透過部２４に入
射する。

【００５０】次いで、前記ウエハステージ８を＋Ｘ方向
へ更に移動させることにより、レチクルパターンＲＰ１
の全ての透過部２１ａ〜２１ｇに対応する投影像がセン
サパターンＳＰ１の透過部２４上でスキャンされる。そ
して、そのスキャン時における入射光量が、前記主制御
系１００からの同期信号の出力毎に受光センサ１７によ
り測定されると共に、光電信号に光電変換される。その
光電信号は、前記入射光量の測定と同様に、前記同期信
号に同期して、光波干渉計７、１２及びＡＦセンサ１３
から出力される位置検出信号と並列に、主制御系１００
を介して投影像位置検出系２００へ取り込まれる。

【００５１】ここで、前記スキャン時における受光セン
サ１７からの光電信号の信号強度Ｉは、前記ウェハステ
ージ８の移動、つまりセンサパターンＳＰ１の移動に伴
って図４に示すように変化する。なお、同図において、
縦軸は前記同期信号の発生毎に取り込まれた各光電信号
の信号強度Ｉ、横軸はその各光電信号取り込み時におけ
るウェハステージ８のＸ軸方向の座標位置ｘをそれぞれ
表している。

【００５２】すなわち、前記信号強度Ｉの数値（受光セ
ンサ１７で測定された前記投影像の結像光の光強度と等
価）は、ウエハステージ８が＋Ｘ方向へ移動するに従い
次第に大きくなる。そして、その信号強度Ｉの数値は、
レチクルパターンＲＰ１の投影像とセンサパターンＳＰ
１の透過部２４とが一致した位置において極大となり、
その位置から更にウエハステージ８が＋Ｘ方向へ移動す
るに従い小さくなる。これは、レチクルパターンＲＰ１
の投影像とセンサパターンＳＰ１の透過部２４とが一致
した位置においては、レチクルパターンＲＰ１における
全ての透過部２１ａ〜２１ｇに対応する投影像の結像光
がセンサパターンＳＰ１の透過部２４を通過するからで
ある。

【００５３】従って、図４に示す前記各光電信号の信号
強度Ｉの前記ウェハステージ８の座標位置ｘに関する積
分波形から、その積分波形の極大値に対応する位置がレ
チクルＲとウエハＷとのステッピング露光に際しての相
対的基準位置として検出される。そして、この基準位置
に基づきレチクルＲとウエハＷとの相対的位置合せ（ア
ライメント）が行われる。

【００５４】さて、このレチクルＲとウェハＷとのアラ
イメントのためのスキャン時に、ウェハステージ８及び
Ｚステージ９の移動に伴ってごく微小な振動が生じ、そ
の微小振動がレチクルステージ５側に伝達されることが
ある。これにより、本来静止されているべきレチクルス
テージ５に微小な位置ずれが生じることがある。この状
態では、前述のように検出されたレチクルＲとウェハＷ
との相対的基準位置に、前記微小な位置ずれに起因する
誤差が含まれることになる。このような誤差が、例えば
線幅０．５μｍ以下の非常に微細なパターンを形成しよ
うとする場合に線幅制御性等の低下を招いたりすること
がある。また、１枚のウェハＷに多数層の微細な回路パ
ターンを重ね合わせて形成する場合には、各回路パター
ン間の厳密な位置合わせが困難になるおそれがある。

【００５５】これに対して、本実施形態のステッパで
は、前述のように、光波干渉計１２により移動側のウェ
ハステージ８のＸ軸方向の座標位置が計測され、ＡＦセ
ンサ１３によりＺステージ９のＺ軸方向の座標位置が計
測されるのと同時に、静止側のレチクルステージ５のＸ
軸方向の座標位置が光波干渉計７により計測されるよう
になっている。これらの光波干渉計７、１２及びＡＦセ
ンサ１３からの各ステージ５、８、９に関する位置検出
信号は、主制御系１００に入力される。

【００５６】主制御系１００は、レチクルＲ側の光波干
渉計７からの位置検出信号が入力される毎に、その位置
検出信号と設定位置情報としての前回入力された同位置
検出信号とを比較して、レチクルステージ５に前記微小
な位置ずれが生じている否かを判別する。ここで、主制
御系１００は、前記両位置検出信号の間に差があると判
別すると、その差に対応するレチクルステージ５の位置
ずれ量を算出する。

【００５７】ここで、本実施形態のステッパは、レチク
ルＲ上の回路パターンが、所定の投影倍率の投影光学系
１を介して、その投影倍率に応じて相似変形されてウェ
ハＷ上に投影露光されるものとなっている。つまり、前
記投影倍率が、例えば１／５倍であるとすれば、ウェハ
Ｗ上の投影像は、レチクルＲ上に描画された回路パター
ンの１／５の大きさとなる。これは、レチクルステージ
５側の光波干渉計７により検出されるレチクル座標系
と、ウェハステージ８側の光波干渉計１２により検出さ
れるウェハ座標系とが、前記投影倍率に応じて異なるス
ケールを持っていることを意味している。このため、前
記レチクルパターンＲＰの投影像も、前記投影倍率に応
じて、基準板１６上に相似変形された状態で投影された
ものとなる。

【００５８】そこで、主制御系１００は、前記のように
算出されたレチクルステージ５の位置ずれ量を前記投影
光学系１の投影倍率に応じて換算したオフセット量を求
める。そして、主制御系１００は、そのオフセット量を
補正値として前記レチクルＲとウェハＷとの相対的基準
位置に対して加減し、その相対的基準位置を補正する。

【００５９】さて、本実施形態では、上記のようにステ
ッパを構成したことにより、次のような効果を得ること
ができる。 （ａ） 本実施形態のステッパ及びその位置計測方法に
おいては、照明光ＩＬの照射に基づくレチクルパターン
ＲＰの投影像の結像光を基準板１６上のセンサパターン
ＳＰに対して相対移動（スキャン）させるようになって
いる。このスキャン時における前記センサパターンＳＰ
を介した前記投影像の結像光を受光センサ１７で受光す
る。そして、主制御系１００及び投影像位置検出系２０
０において、その受光時の光強度とその受光に同期する
光波干渉計１２からのウェハステージ８の位置検出信号
とに基づいて、レチクルＲとウェハＷとのステッピング
露光時における相対的基準位置が検出される。この相対
的基準位置に基づいて、アライメントを行うようになっ
ている。

【００６０】この相対的基準位置の計測に際して、主制
御系１００は最新の２回のレチクルステージ５に関する
位置検出信号の差の有無を観察する。すなわち、前記レ
チクルパターンＲＰと基準板１６に形成されたセンサパ
ターンＳＰとのスキャン時に、レチクルステージ５に関
する前記位置検出信号の差がある場合には、本来静止さ
れているべきレチクルパターンＲＰに微小な位置ずれが
生じていると判別される。そして、このような位置ずれ
が生じているときには、前記のようにレチクルＲとウェ
ハＷとのアライメントの基礎となる前記相対的基準位置
が前記差を用いて補正される。従って、前記ずれの影響
がキャンセルされ、前記レチクルＲとウェハＷとの正確
なアライメントが可能になる。そして、より微細な回路
パターンの露光時にも十分な線幅制御性を確保すること
ができる。また、微細な回路パターンを多数層重ねあせ
て露光形成する場合にも、各層間の正確な位置合わせが
可能となって、例えば製品の歩留まりを向上することが
できる。

【００６１】（ｂ） 本実施形態のステッパにおいて
は、前記スキャン時において、移動状態となるウェハス
テージ８の移動距離が所定量に達する毎に、露光光源２
がパルス発光されると共に、前記受光センサに１７によ
りセンサパターンＳＰを介したレチクルパターンＲＰの
投影像の結像光の光強度の測定が行われる。ついで、こ
の結像光の光強度の各測定結果から、前記スキャン時の
センサパターンＳＰの全区間にわたる前記光強度に基づ
く光電信号の信号強度変化の積分波形が求められる。そ
して、この積分波形の極大値に対応する座標位置から、
ウェハステージ８との相対位置関係において定まる静止
状態となるレチクルステージ５の実位置が平均化された
状態で求められる。従って、スキャン時におけるレチク
ルステージ５の微小移動の状況を正確に把握することが
できる。

【００６２】（ｃ） 本実施形態のステッパにおいて
は、受光センサ１７が照明光ＩＬの照射に基づきレチク
ルパターンＲＰから発生する投影像を投影光学系１を介
して受光するようになっている。このため、受光センサ
１７で受光される前記レチクルパターンＲＰの投影像の
結像光は、投影光学系１のディストーション等の影響を
含んだものとなる。ここで、前述のように、受光センサ
１７における入射光量の変化の積分波形からレチクルＲ
とウェハＷとの相対的基準位置が求められる。そして、
スキャン中における光波干渉計７によるレチクルステー
ジ５の位置検出信号に変化が観察されたときにはその変
化の差分を用いて前記相対的基準位置が補正される。従
って、この相対的基準位置の補正は、前記投影光学系１
のディストーション等の影響を含んだ状態でなされる。
従って、レチクルＲ上の回路パターンを、投影光学系１
を介してウェハＷ上に投影露光する際に、より正確なア
ライメントが可能となる。

【００６３】（ｄ） 本実施形態のステッパにおいて
は、ウェハステージ８側の光波干渉計１２で検出される
ウェハ座標系に比べて、スケールが５倍大きなレチクル
座標系を検出するレチクルステージ５側の光波干渉計７
により、レチクルステージ５の微小な位置ずれの発生を
直接検出している。ここで、レチクルステージ５上の所
定の距離は、ウェハステージ８では１／５倍の距離に相
当することを意味している。従って、前記レチクルステ
ージ５の微小な位置ずれ量の計測を、その位置ずれ量の
計測にレチクルステージ５側の光波干渉計７からの位置
検出信号を直接用いることとあいまって、高精度に行う
ことができる。そして、前記相対的基準位置の補正をよ
り精度よく行うことができ、一層正確なアライメントが
可能になる。

【００６４】（ｅ） 本実施形態のステッパにおいて
は、レチクルステージ５及びウェハステージ８の相対移
動時において、両ステージ５、８は、投影光学系１の光
軸ＡＸと直交する方向に沿って相対移動するものとなっ
ている。このため、前述の補正を加えることで、相対的
基準位置の計測時におけるＸ軸方向又はＹ軸方向に沿う
前記両ステージ５、８の相対移動に伴う予想外の微小移
動の影響をキャンセルすることが可能となる。

【００６５】（変更例）なお、本発明の実施形態は、以
下のように変更してもよい。 ・ 前記実施形態では、レチクルステージ５に微小な位
置ずれが生じた場合に、その位置ずれ量を光波干渉計７
からの最新の２回の位置検出信号の差をとることにより
求めたが、スキャン中における任意の複数回の位置検出
信号の分布から、ばらつき、最大値と最小値との差を求
め、これらの値を用いて前記相対的基準位置の補正を行
うものとしてもよい。このようにした場合、前記実施形
態における（ａ）〜（ｅ）に記載の効果に加えて、前記
相対的基準位置の補正に用いる設定位置情報と実位置情
報との差の値を平均化することができるという効果が得
られる。

【００６６】・ 前記実施形態では、投影像位置検出の
ためのスキャン時において、ウエハステージ８と共にセ
ンサパターンＳＰを＋Ｘ方向へ移動させたが、計測開始
点の位置設定次第では−Ｘ方向へ移動させる構成として
もよい。すなわち、レチクルパターンＲＰの投影像とセ
ンサパターンＳＰとが相対移動する方向であれば、前記
実施形態の場合と逆方向へ移動させる構成としてもよ
い。このようにしても、前記実施形態における前記
（ａ）〜（ｅ）に記載したのと同様の効果を奏し得る。

【００６７】・ 前記実施形態では、前記スキャン時に
おいてレチクルパターンＲＰの投影像とセンサパターン
ＳＰとをＸ軸方向に沿って相対移動させる構成とした
が、同じくＹ軸方向に沿って相対移動させる構成として
もよい。この場合には、ウエハステージ８をＹ軸方向へ
移動させると共に、Ｙ方向計測用のレチクルパターンＲ
Ｐ２が露光光源２により照射され、このレチクルパター
ンＲＰ２の各透過部２１ａ〜２１ｇに対応する投影像を
センサパターンＳＰ１上でスキャンさせる。このように
しても、前記第１実施形態における前記（ａ）〜（ｅ）
に記載したのと同様の効果を奏し得る。

【００６８】・ 前記実施形態では、ウエハステージ８
をＸ軸方向に沿って移動させることにより、レチクルパ
ターンＲＰの投影像とセンサパターンＳＰとをＸＹ平面
内ににおいて相対移動させる構成としたが、ウエハステ
ージ８は停止状態としたままでＺステージ９のみをＺ軸
方向へ移動させることにより、レチクルパターンＲＰの
投影像とセンサパターンＳＰとをＺ軸方向に沿って相対
移動させる構成としてもよい。この場合には、予めレチ
クルパターンＲＰとセンサパターンＳＰとがＸＹ方向に
おいて一致するようにレチクルステージ５とウエハステ
ージ８とが位置合わせされたＸＹ平面内での位置を計測
開始点としておき、その位置からＺステージ９をレチク
ルステージ５に対して相対移動させる。

【００６９】この場合には、レチクルパターンＲＰの投
影像とセンサパターンＳＰとが結像関係になると、すな
わち、Ｚステージ９の移動に伴いセンサパターンＳＰが
焦点位置に来ると、レチクルパターンＲＰの透過部２１
ａ〜２１ｇを通過した結像光束はほぼ全てセンサパター
ンＳＰの透過部２４を通過することとなり、その時点の
Ｚ軸方向座標位置で受光センサ１７からの光電信号の強
度はピーク値となる。従って、このようにすれば、前記
第１実施形態の（ａ）〜（ｄ）に記載の効果に加えて、
投影光学系１の焦点位置を容易且つ確実に検出すること
ができるとともに、Ｚ軸方向に沿う前記両ステージ５、
９の相対移動に伴う予想外の微小移動の影響をもキャン
セルすることが可能となる。

【００７０】また、Ｚステージ９のＺ軸方向座標位置検
出に使用される前記ＡＦセンサ１３を複数設け、複数の
点（多点）で位置検出するようにすれば投影光学系１の
像面湾曲等にも良好に対処することができる。

【００７１】・ また、前記実施形態では、レチクルパ
ターンＲＰの投影像とセンサパターンＳＰとを投影光学
系１の光軸ＡＸに直交する平面（ＸＹ平面）内でのみ相
対移動する構成としたが、これを更に光軸ＡＸに平行な
Ｚ軸方向へも同時に相対移動する構成としてもよい。す
なわち、Ｘ軸方向とＺ軸方向の２方向又はＹ軸方向とＺ
軸方向の２方向へ同時に相対移動する構成とする。

【００７２】この場合には、図４に示す積分波形におけ
る階段状落差が、Ｚステージ９の移動に伴いセンサパタ
ーンＳＰが結像位置（焦点位置）に近づくに従い明瞭に
なり、その結像位置から離れるに従い不明瞭になる。ま
た、図４の積分波形をＸ軸方向の座標値について微分し
た微分波形では、センサパターンＳＰが結像位置（焦点
位置）に近づくに従い振幅が大きくなり、その結像位置
から離れるに従い振幅は小さくなる。これは、センサパ
ターンＳＰが結像位置にあるとき、そのセンサパターン
ＳＰに掛かった投影像のコントラストは最大となってお
り、像の存在位置と非存在位置の区別が明瞭になるのに
対して、センサパターンＳＰがＺ軸方向において結像位
置からずれているときには、前記投影像のコントラスト
は低下し、像の存在位置と非存在位置の区別が不明瞭に
なっていくからである。従って、この場合には、前記実
施形態の（ａ）〜（ｅ）に記載の効果に加えて、投影光
学系１の焦点位置をも容易且つ確実に検出することがで
きるとともに、前述の補正を行うことでその焦点位置検
出時におけるＺ軸方向に沿う前記各ステージ５、８、９
の相対移動に伴う予想外の微小移動の影響をもキャンセ
ルすることが可能となる。

【００７３】・ また、前記実施形態では、前記スキャ
ン時においてレチクルパターンＲＰの投影像とセンサパ
ターンＳＰとをＸＹ平面内において１つの方向（Ｘ軸方
向）へのみ相対移動させる構成としたが、これをＸＹ平
面内において２つの方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に相
対移動させる構成としてもよい。また、この場合におい
て更にＺ軸方向へも相対移動させる構成、すなわち、Ｘ
ＹＺ方向という３つの方向へ同時に相対移動させる構成
とすることも可能である。

【００７４】この場合には、レチクルパターンＲＰが図
示されていない４５゜及び１３５゜方向計測用の各パタ
ーンが使用されると共に、センサパターンＳＰにはそれ
らのレチクルパターンに対応するセンサパターンＳＰ２
が使用される。このようにしても、前記実施形態の
（ａ）〜（ｅ）に記載の効果と同様の効果を奏し得る。

【００７５】・ また、前記実施形態では、レチクルパ
ターンＲＰ側は停止状態としてセンサパターンＳＰ側の
みを移動させることによりレチクルパターンＲＰの投影
像とセンサパターンＳＰとを相対移動させたが、センサ
パターンＳＰ側を停止状態としてレチクルパターンＲＰ
側のみを移動させる構成、または両者ＳＰ，ＲＰを同時
に異なる方向へ移動させる構成としてもよい。このよう
にしても、前記実施形態の（ａ）〜（ｅ）に記載の効果
と同様の効果を奏し得る。

【００７６】・ また、前記実施形態では、レチクルＲ
の上方からレチクルパターンＲＰを照射すると共に、投
影光学系１を介してウエハＷ側に投影されたその投影像
を、基準板１６上のセンサパターンＳＰにより受光する
構成としたが、レチクルパターンＲＰを照射した照明光
束が投影光学系１を介してその投影像をセンサパターン
ＳＰ上に投影する構成ならば、投影像の結像光を受光す
る構成は前記実施形態の態様には限定されない。

【００７７】例えば、前記実施形態における基準板１６
を反射鏡とし、その基準板１６により反射された投影像
を再び投影光学系１を介してレチクルＲ側に導き、レチ
クルＲを通過した投影像の結像光をレチクルＲの上方に
設けた受光センサに入射させる構成としてもよい。

【００７８】また、例えば、露光光源２からの照明光を
光ファイバー等によりウエハステージ８内へ導くと共
に、その導入光を基準板１６の下方からセンサパターン
ＳＰの透過部２４を通して射出させ、投影光学系１を通
過した光によってレチクルパターンＲＰを照射し、その
投影像を上記と同様にレチクルＲの上方に設けた受光セ
ンサに入射させる構成としてもよい。

【００７９】また、例えば、ウエハＷ側の基準板１６に
スリット状パターンを形成し、その基準板１６の下方か
ら同パターンを通して照明光を射出させると共に、投影
光学系１を通過した前記照明光をレチクルＲの像面側に
反射させ、再び投影光学系１を通過させて前記スリット
状パターンにて受光する構成としてもよい。

【００８０】以上のように構成しても、前記実施形態の
（ａ）〜（ｅ）に記載の効果と同様の効果を奏し得る。 ・ また、前記実施形態では、レチクルパターンＲＰを
ライン・アンド・スペースパターンにより構成している
が、ホールパターンや矩形状パターンまたは所定ピッチ
間隔で連続する複数のホールパターンにより構成しても
よい。また、センサパターンＳＰについても、矩形状の
開口パターンには限定されず、ライン・アンド・スペー
スパターンにて構成するなど、任意に変更してもよい。
このようにしても、前記実施形態の（ａ）〜（ｅ）に記
載の効果と同様の効果を奏し得る。

【００８１】・ また、前記実施形態では、露光光源２
が投影露光のための露光用光源及び投影像位置検出のた
めの照明用光源として兼用しているが、照明用光源を露
光光源２とは独立した専用の光源として別途に設ける構
成としてもよい。このようにしても、前記実施形態の
（ａ）〜（ｅ）に記載の効果と同様の効果を奏し得る。

【００８２】・ また、投影光学系１のイメージフィー
ルド内の複数点にそれぞれレチクルパターンを配置し、
前記実施形態と同様に、複数点の各々での、Ｘ方向又は
Ｙ方向に関するレチクルパターンの投影像の位置を検出
することで、光波干渉計１２によって規定される直交座
標系ＸＹ上でのレチクルＲ（すなわち、その投影像）の
位置だけでなく、投影光学系１の投影倍率やディストー
ション（歪曲収差）なども求めることができる。さら
に、その複数点の各々での、Ｚ方向に関するレチクルパ
ターンの投影像の位置を検出することで、投影光学系１
の焦点位置だけでなく、像面傾斜、像面湾曲、非点収差
なども求めることができる。なお、前述の複数点の各々
での投影像位置を検出するときには、複数のレチクルパ
ターンが形成されたレチクルを投影光学系１の物体面側
に配置してもよいし、あるいは少なくとも１つのレチク
ルパターンが形成されたレチクルを、投影光学系１の物
体面側で移動するようにしてもよい。

【００８３】・ 前記実施形態の投影光学系１の投影倍
率は、１／５倍に限定されるものではなく、任意の縮小
倍率としてもよい。このようにしても、前記実施形態の
（ａ）〜（ｅ）に記載の効果を奏し得る。

【００８４】また、投影光学系１の投影倍率は、レチク
ルＲ上の回路パターンの像がそのままウェハＷ上に投影
される等倍率、あるいは、レチクルＲ上の回路パターン
の像がウェハＷ上に拡大投影される拡大倍率としてもよ
い。このようにした場合、前記実施形態の（ａ）〜
（ｃ）、（ｅ）に記載の効果を奏し得る。

【００８５】・また、前記実施形態では、ステップ・ア
ンド・リピート式の露光装置に具体化したが、本発明は
ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に具体化し
てもよい。このようにしても、前記第１実施形態の
（ａ）〜（ｅ）に記載の効果と同様の効果を奏し得る。

【００８６】・また、ステップ・アンド・リピート方
式、又はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に
用いられる露光用照明光は、ＫｒＦエキシマレーザ（波
長２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎ
ｍ）以外、例えば波長１５７ｎｍのＦ₂レーザ、ＹＡＧ
レーザの高調波または金属蒸気レーザの高調波などでも
よい。

【００８７】また、露光用照明光は、パルス光に限定さ
れるものでもなく、連続光である、例えばｇ線（波長４
３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、ｉ線（波長３６
５ｎｍ）等の可視光あるいは紫外光の輝線などを用いて
もよい。

【００８８】さらに、露光用照明光として、例えば５〜
１５ｎｍ（軟Ｘ線領域）に発振スペクトルを有するＥＵ
Ｖ（Extreme Ultra Violet）光を用いてもよい。なお、
ＥＵＶ光を使用する露光装置は、反射マスク上での照明
領域を円弧スリット状に規定するとともに、複数の反射
光学素子（ミラー）のみからなる縮小投影光学系を有
し、縮小投影光学系の倍率に応じた速度比で反射マスク
とウエハとを同期移動して反射マスクのパターンをウエ
ハ上に転写する。

【００８９】

【発明の効果】以上詳述したように、本願請求項１及び
請求項７の発明によれば、マスク側及び基板側のうち一
方のステージに配置された特定パターンにおいて、その
位置計測中のある瞬間に到達すべき位置からのずれが生
じていても、特定パターンの位置計測結果への前記ずれ
の影響をキャンセルすることができる。従って、マスク
と基板とのアライメントの基準となる特定パターンの位
置計測結果の精度が向上されて、より正確なアライメン
トを行うことができる。また、より微細な回路パターン
の露光時にも十分な線幅制御性を確保することができ
る。

【００９０】また、本願請求項２の発明によれば、前記
請求項１に記載の発明の効果に加えて、前記各ステージ
の相対移動時における静止側ステージの微小移動の状況
を正確に把握することができる。

【００９１】また、本願請求項３の発明によれば、前記
請求項１または請求項２に記載の発明の効果に加えて、
投影光学系のディストーション等の影響を含めた状態
で、特定パターンの位置計測結果を補正することができ
る。

【００９２】また、本願請求項４の発明によれば、前記
請求項３に記載の発明の効果に加えて、特定パターンの
実位置情報の検出及びその量の計測を高精度で行うこと
ができ、一層正確なアライメントを行うことができる。

【００９３】また、本願請求項５の発明によれば、前記
請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の発明の
効果に加えて、特定パターンの位置計測時における位置
ずれの影響を確実にキャンセルすることができる。

【００９４】また、本願請求項６の発明によれば、前記
請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の発明の
効果に加えて、投影光学系の焦点位置検出時における各
ステージの微小移動の影響を確実にキャンセルすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を具体化した露光装置全体の概略構成
図。

【図２】 レチクルパターン及びその周辺を示す平面
図。

【図３】 センサパターン及びその周辺を示す平面図。

【図４】 受光センサからの光電信号の積分波形を示す
図。

【符号の説明】

１…投影光学系、２…発光部の一部を構成する露光光
源、３…発光部の一部を構成する照度均一化照明系、４
…発光部の一部を構成するダイクロイックミラー、５…
マスクステージとしてのレチクルステージ、７…位置検
出手段を構成する光波干渉計、８…基板ステージとして
のウエハステージ、９…基板ステージとしてのＺステー
ジ、１２…位置検出手段を構成する光波干渉計、１３…
位置検出手段を構成するＡＦセンサ、１６…受光部とし
ての基準板、１７…光検出手段を構成する受光センサ、
１００…位置計測手段の一部を構成する主制御系、２０
０…位置計測手段の一部を構成する投影像位置検出系、
ＡＸ…投影光学系の光軸、ＩＬ…照明光、Ｒ…マスクと
してのレチクル、ＲＰ…特定パターンとしてのレチクル
パターン、Ｗ…基板としてのウェハ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクステージ側及び基板ステージ側の
   うち一方のステージ側に配置された特定パターンを所定
   の照明光により照射する発光部と、 前記照明光の照射に基づき前記特定パターンから発生す
   る光束を前記一方又は他方のステージ側に配置された受
   光部を介して受光する光検出手段と、 前記両ステージの相対移動時における実位置を所定タイ
   ミング毎に検出する位置検出手段と、 前記光検出手段から出力される光情報と前記位置検出手
   段から出力される実位置情報とに基づく前記相対移動の
   方向に関する特定パターンの位置計測中において、前記
   相対移動時におけるステージの所定時間毎の設定位置情
   報と前記位置検出手段から出力された実位置情報との間
   に差がある場合には、その差を用いて前記特定パターン
   の位置計測結果を補正する位置計測手段とを備えた露光
   装置。
2. 【請求項２】 前記位置計測手段は、前記両ステージの
   相対移動時において静止状態とされる静止側ステージの
   実位置情報を、前記位置検出手段の出力タイミング毎に
   当該静止側ステージについて得られる複数の実位置情報
   を平均化して得るものである請求項１に記載の露光装
   置。
3. 【請求項３】 前記光検出手段は、前記照明光の照射に
   基づき前記特定パターンから発生する光束を投影光学系
   を介して受光するものである請求項１又は請求項２に記
   載の露光装置。
4. 【請求項４】 前記位置計測手段は、前記静止側ステー
   ジの位置情報に関する前記差を投影光学系の投影倍率に
   応じて換算した補正値を用いて前記特定パターンの位置
   計測結果を補正するものである請求項３に記載の露光装
   置。
5. 【請求項５】 前記両ステージの相対移動時において、
   ステージは、投影光学系の光軸と直交する方向に沿って
   相対移動するものである請求項１〜請求項４のうちいず
   れか一項に記載の露光装置。
6. 【請求項６】 前記両ステージの相対移動時において、
   ステージは、投影光学系の光軸と直交する方向及び前記
   光軸に平行な方向に沿って相対移動するものである請求
   項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の露光装置。
7. 【請求項７】 特定パターンを所定の照明光により照射
   し、その照明光の照射に基づき前記特定パターンから発
   生する光束を受光部を介して受光するとともに、前記特
   定パターンと受光部との相対移動時における実位置を所
   定タイミング毎に検出し、前記光束の受光に基づく光情
   報と前記実位置情報とに基づき前記相対移動の方向に関
   する特定パターンの位置を計測する露光装置における位
   置計測方法において、 前記特定パターンと受光部との相対移動時における位置
   情報について予め定められた設定位置情報と前記実位置
   情報との間に差がある場合には、その差を用いて前記特
   定パターンの位置計測結果を補正する位置計測方法。