JPWO2018061945A1 - 計測システム及び基板処理システム、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

計測システム及び基板処理システム、並びにデバイス製造方法 Download PDF

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Abstract

マイクロデバイスの製造ラインで用いられる計測システム（５００１）は、露光装置とは独立して設けられている。計測システム（５００１）は、それぞれ基板（例えば少なくとも１つのプロセス処理を経た後、感応剤が塗布される前の基板）に対する計測処理を行なう複数の計測装置（１００１〜１００３）と、複数の計測装置と基板の受け渡しを行うための搬送システムと、を備えている。複数の計測装置は、基板に形成された複数のマークの位置情報を第１条件の設定の下で取得する第１計測装置（１００１）と、別の基板（例えば、第１計測装置において第１条件の設定の下で位置情報の取得が行われる基板と同一のロットに含まれる別の基板）に形成された複数のマークの位置情報を第１条件の設定の下で取得する第２計測装置（１００２）と、を含む。

Description

本発明は、計測システム及び基板処理システム、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しくはマイクロデバイスの製造ラインで用いるための計測システム及び計測システムを含む基板処理システム、並びに基板処理システムの一部を構成する露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
半導体素子等のマイクロデバイスを製造するリソグラフィ工程において、ウエハ上に重ね合わせ露光を行う場合、レジスト塗布、現像、エッチング、ＣＶＤ（ケミカル・ベイパー・デポジション）、ＣＭＰ（ケミカル・メカニカル・ポリッシング）などのプロセス処理工程を経たウエハには、そのプロセス起因で前層のショット領域の配列に歪みが生じることがあり、その歪みが重ね合わせ精度の低下の要因となり得る。かかる点に鑑み、近時の露光装置は、ウエハ変形の１次成分のみならず、プロセス起因で生じるショット配列の非線形成分等を補正するグリッド補正機能等を有している（例えば、特許文献１参照）。
しかるに、集積回路の微細化に伴い重ね合わせ精度の要求が次第に厳しくなっており、より高精度な補正を行うため、ウエハアライメント（ＥＧＡ）におけるサンプルショット領域の数を増やすこと、すなわち検出すべきマークの数を増やすことが不可欠である。このため、近年、スループットを維持しつつ、サンプルショット領域の数を増やすことが可能なツインステージタイプの露光装置が採用されるようになっていた。
米国特許出願公開第２００２／００４２６６４号明細書
第１の態様によれば、マイクロデバイスの製造ラインで用いられる計測システムであって、それぞれ基板に対する計測処理を行なう複数の計測装置と、前記複数の計測装置と基板の受け渡しを行うための搬送システムと、を備え、前記複数の計測装置は、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第１計測装置と、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第２計測装置と、を含み、前記第１計測装置において基板に形成された複数のマークの位置情報を第１条件の設定の下で取得し、前記第２計測装置において別の基板に形成された複数のマークの位置情報を前記第１条件の設定の下で取得することが可能な計測システムが、提供される。
第２の態様によれば、マイクロデバイスの製造ラインで用いられる計測システムであって、それぞれ基板に対する計測処理を行なう複数の計測装置と、前記複数の計測装置と基板の受け渡しを行うための搬送システムと、を備え、前記複数の計測装置は、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第１計測装置と、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第２計測装置と、を含み、前記第１計測装置において基板に形成された複数のマークの位置情報を取得し、前記第２計測装置において、前記基板と同一のロットに含まれる別の基板に形成された複数のマークの位置情報を取得することが可能な計測システムが、提供される。
第３の態様によればマイクロデバイスの製造ラインで用いられる計測システムであって、それぞれ基板に対する計測処理を行なう複数の計測装置と、前記複数の計測装置と基板の受け渡しを行うための搬送システムと、を備え、前記複数の計測装置は、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第１計測装置と、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第２計測装置と、を含み、前記第１計測装置において基板に形成された複数のマークの位置情報を第１の所定条件の設定の下で取得し、前記第２計測装置において別の基板に形成された複数のマークの位置情報を前記第１の所定条件と異なる第２の所定条件の設定の下で取得することが可能な計測システムが、提供される。
第４の態様によれば、マイクロデバイスの製造ラインで用いられる計測システムであって、基板に対する計測処理を行なう第１の計測装置と、基板に対する計測処理を行なう第２の計測装置と、を含み、前記第１の計測装置での計測処理と前記第２の計測装置での計測処理とを並行して実行可能な計測システムが、提供される。
第５の態様によれば、マイクロデバイスの製造ラインで用いられる計測システムであって、基板に対する計測処理を行なう第１の計測装置と、基板に対する計測処理を行なう第２の計測装置と、を含み、前記第１の計測装置と前記第２の計測装置の一方で計測処理された基板を、他方で計測処理可能な計測システムが、提供される。
第６の態様によれば、第１から第５の態様のいずれかに係る計測システムと、前記計測システムの前記第１計測装置、及び前記第２計測装置の少なくとも一方で前記複数のマークの位置情報の計測が終了した前記基板が載置される基板ステージを有し、該基板ステージ上に載置された前記基板に対して、該基板上の複数のマークのうち選択された一部のマークの位置情報を取得するアライメント計測及び前記基板をエネルギビームで露光する露光が行われる露光装置と、を備える基板処理システムが、提供される。
第７の態様によれば、第１から第５の態様のいずれかに係る計測システムからそれぞれ構成される第１計測システム及び第２計測システムと、前記第１計測システムの前記第１計測装置、及び前記第２計測装置の少なくとも一方で前記複数のマークの位置情報の計測が終了した基板が載置される基板ステージを有し、該基板ステージ上に載置された前記基板に対して、該基板上の複数のマークのうち選択された一部のマークの位置情報を取得するアライメント計測及び前記基板をエネルギビームで露光する露光が行われる露光装置と、を備え、前記第１計測システムが備える前記第１計測装置及び前記第２計測装置の少なくとも一方で行われる前記複数のマークの位置情報の取得は、洗浄、酸化・拡散、成膜、エッチング、イオン注入、ＣＭＰの少なくとも１つのプロセス処理を経、次の露光のために感応剤が塗布される前の基板に対して行われ、前記第２の計測システムが備える前記第１計測装置及び前記第２計測装置の少なくとも一方で行われる前記複数のマークの位置情報の取得は、前記露光装置による露光後前記現像処理後であって、エッチング処理前の基板に対して行われ、前記第１計測システム及び前記第２計測システムのそれぞれによる異なる基板に対する前記複数のマークの位置情報の取得は、前記露光装置による異なる基板に対するアライメント計測及び露光と並行して行われる基板処理システムが、提供される。
第８の態様によれば、第６態様に係る基板処理システム及び第７態様に係る基板処理システムのいずれかの一部を構成する露光装置を用いて基板を露光することと、露光された前記基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
一実施形態に係る基板処理システムを、マイクロデバイスの製造ラインで用いられる他の装置とともに示すブロック図である。 図１の基板処理システムが備える計測システムを示す外観斜視図である。 チャンバの天井部を取り去った図１の計測システムを示す平面図である。 計測システムの一部を構成する計測装置の構成を概略的に示す斜視図である。 図５（Ａ）は、図４の計測装置の一部省略した正面図（−Ｙ方向から見た図）、図５（Ｂ）は、マーク検出系の光軸ＡＸ１を通るＸＺ平面で断面した計測装置の一部省略した断面図である。 マーク検出系の光軸ＡＸ１を通るＹＺ平面で断面した計測装置の一部省略した断面図である。 第２位置計測システムの構成を説明するための図である。 計測装置の制御系を中心的に構成する制御装置の入出力関係を示すブロック図である。 図１に示される露光装置の構成を概略的に示す図である。 露光装置が備える露光制御装置の入出力関係を示すブロック図である。 １ロットのウエハを処理する際の制御装置６０ｉの処理アルゴリズムに対応するフローチャートである。 図１の基板処理システムで行われるＸマーク、Ｙマークの位置情報（座標位置情報）の計測方法の処理の流れを概略的に示す図である。 図１の基板処理システムで行われる重ね合わせずれ計測方法の処理の流れを概略的に示す図（その１）である。 図１の基板処理システムで行われる重ね合わせずれ計測方法の処理の流れを概略的に示す図（その２）である。 半導体デバイスの製造プロセスの一例を示す図である。
以下、一実施形態について図１〜図１４に基づいて説明する。図１には、マイクロデバイス（例えば、半導体デバイス）の製造ラインで用いられる一実施形態に係る基板処理システム１０００が、製造ラインで用いられる他の装置とともにブロック図にて示されている。
基板処理システム１０００は、図１に示されるように、互いにインラインにて接続された露光装置２００及びコータ・デベロッパ（レジスト塗布現像装置）３００を備えている。また、基板処理システム１０００は、計測システム５００１及び計測システム５００２を備えている。以下では、コータ・デベロッパ３００を、Ｃ／Ｄ３００と略記する。なお、インラインにて接続されるとは、ウエハ（基板）の搬送経路が実質的につながるように、異なる装置同士が接続されることを意味し、本明細書では、かかる意味で、「インラインにて接続」あるいは「インライン接続」なる用語を用いる。例えば、異なる２つの装置がインライン接続されている場合、ロボットアームなどの搬送機構を用いて、一方の装置で処理を終えたウエハ（基板）を、他方の装置へ、順次搬送することができる。なお、異なる装置がインタフェース部を介して接続される場合も、「インライン接続」と呼ぶ場合もある。
計測システム５００１は、ここでは、１つのチャンバ５０２（図２、図３参照）内に所定方向に隣接して配置された３台の計測装置１００１〜１００３、及び計測システム５００１の全体を統括的に管理する計測システム制御装置５３０１等を備えている。計測装置１００１〜１００３のそれぞれは、制御装置６０ｉ（ｉ＝１〜３）を有し、制御装置６０ｉのそれぞれは、計測システム制御装置５３０１に接続されている。なお、制御装置６０ｉ（ｉ＝１〜３）を備えずに、計測システム制御装置５３０１で計測装置１００１〜１００３のそれぞれを制御しても良い。
計測システム５００２は、１つのチャンバ（不図示）内に所定方向に隣接して配置された３台の計測装置１００４、１００５、１００６、及び計測システム５００２の全体を統括的に管理する計測システム制御装置５３０２等を備えている。計測装置１００４、１００５、１００６は、制御装置６０４、６０５、６０６をそれぞれ有し、制御装置６０ｉ（ｉ＝４〜６）のそれぞれは、計測システム制御装置５３０２に接続されている。なお、制御装置６０ｉ（ｉ＝４〜６）を備えずに、計測システム制御装置５３０２で計測装置１００４〜１００６のそれぞれを制御しても良い。
基板処理システム１０００が備える、露光装置２００及びＣ／Ｄ３００は、いずれもチャンバを有し、チャンバ同士が隣接して配置されている。
露光装置２００が有する露光制御装置２２０と、Ｃ／Ｄ３００が有する塗布現像制御装置３２０と、計測システム制御装置５３０１と、計測システム制御装置５３０２とは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１５００を介して互いに接続されている。ＬＡＮ１５００には、製造ラインの全体を管理するホストコンピュータ（ＨＯＳＴ）２０００、解析装置３０００及びホストコンピュータ２０００の管理下にある各種プロセス処理（ウエハプロセスの前工程のプロセス処理）を行う装置群も接続されている。図１では、この装置群のうち、エッチング装置２１００、ＣＭＰ装置２２００及びＣＶＤ装置などの成膜装置２３００が、代表的に示されている。この他、ＬＡＮ１５００には、洗浄装置、酸化・拡散装置及びイオン注入装置なども接続されている。
なお、基板処理システム１０００に、ホストコンピュータ２０００、解析装置３０００、エッチング装置２１００、ＣＭＰ装置２２００、成膜装置２３００の少なくとも１つが含まれても良い。
最初に、計測システムについて説明する。ここで、計測システム５００１と計測システム５００２とは、計測対象となる基板が露光前であるか、露光後であるかの相違はあるが、互いに同様に構成され、同様の機能を有しているので、以下では、計測システム５００１を代表的に取り上げて説明する。図２には、計測システム５００１の外観斜視図が示されている。計測システム５００１は、基板処理システム１０００を構成する他の装置から離れてクリーンルームの床面Ｆ上に設置されている。すなわち、計測システム５００１は、露光装置２００、及びＣ／Ｄ３００に、インライン接続されていない。
計測システム５００１は、前述の３台の計測装置１００１〜１００３が、その内部に配置されたチャンバ５０２と、該チャンバ５０２の一側に配置された、キャリアシステム５１０とを備えている。本実施形態において、キャリアシステム５１０は、ＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）システムである。以下、キャリアシステム５１０を、ＥＦＥＭシステム５１０とも呼ぶ。
なお、後述するように、本実施形態のキャリアシステム５１０は、ＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod )用であるが、ＦＯＵＰに限らず、１つ、又は複数のウエハを収容可能な他の種類のキャリア（例えば、ＳＭＩＦポッド）をキャリアシステム５１０で扱っても良い。
以下では、チャンバ５０２と、ＥＦＥＭシステム５１０とが並ぶ方向をＸ軸方向とし、床面Ｆに平行な面内でＸ軸に垂直な方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸方向として説明を行う。
図２に示されるように、チャンバ５０２は、直方体の形状を有し、その内部の第１空間には、図３に示されるように、計測装置１００１〜１００３がＸ軸方向に並んで収納されている。図３は、チャンバ５０２の天井部を取り去った計測システム５００１の平面図を示し、この図３には、計測装置１００１〜１００３それぞれが有するチャンバ１０１ｉ（ｉ＝１〜３）が示されている。なお、計測装置１００１〜１００３それぞれがチャンバ１０１ｉを備えていなくても良い。
計測システム５００１は、複数の計測装置１００１〜１００３をＸ軸方向に並べているので、計測システム５００１のＹ軸方向の幅を大きくすることなく、複数の計測装置１００１〜１００３を備えることができる。計測システム５００１などが設置される工場においては、オペレータ用の通路がＹ軸方向に延びており、上述の各種処理を行う装置（エッチング装置２１００、ＣＭＰ装置２２００など）は、その通路に沿って配置される。したがって、工場の床面Ｆを有効活用するために、計測システム５００１のＹ軸方向の幅を抑えることは重要である。
また、チャンバ５０２内の第１空間の−Ｙ側には、計測装置１００１〜１００３のそれぞれとウエハの受け渡しをすることができる搬送システム５２１が配置されている。なお、以下では、便宜上、第１空間の−Ｙ側の、搬送システム５２１が設置された空間を第２空間と呼ぶ。図２において、太い破線は、第１空間と第２空間との仮想的な仕切りを示す。
チャンバ５０２の−Ｘ側（前面側）に隣接して、床面Ｆ上には、ＥＦＥＭシステム５１０が設置されている。ＥＦＥＭシステム５１０は、ウエハ搬送用のロボットが内部に設置されたＥＦＥＭ本体５１２と、ＥＦＥＭ本体５１２の−Ｘ側（前面側）に取り付けられたロードポートとを備えたモジュール機器である。ＥＦＥＭ本体５１２には、その前面側にＦＯＵＰ用の複数のロードポート５１４（キャリア載置装置と呼んでも良い）がＹ軸方向に並んで設けられている。なお、本実施形態では、ＥＦＥＭ本体５１２は３つのロードポート５１４を有しているが、ロードポートの数は、３つに限らず、１つでも良いし、２つでも良いし、４つ以上でも良い。ここで、ＦＯＵＰとは、SEMI スタンダードE47.1に規定されている、ミニエンバイロメント方式の半導体工場で使われるウエハ用の搬送、保管を目的としたキャリアであり、正面開口式カセット一体型搬送、保管箱である。図２及び図３では、３つのロードポート５１４それぞれの上にＦＯＵＰ５２０が設置されており、ＦＯＵＰ内には、計測対象として、少なくとも１枚のウエハが収容されている。
本実施形態では、図示は省略したが、３つのロードポート５１４の真上のクリーンルームの天井近傍に、ＯＨＴ（Overhead Hoist Transport）用の軌道レールが設けられている。ＯＨＴとは、天井レベルの空間を走行する無人搬送車であり、このＯＨＴによって、ＦＯＵＰ５２０が、ロードポート５１４上に搬入される。
３つのロードポート５１４のそれぞれは、載置部５１５と載置部５１５に載置されたＦＯＵＰ５２０のカバーを開閉する開閉機構５１８（図３参照）とを有する。開閉機構５１８は、ロードポート５１４の載置部５１５に載置されたＦＯＵＰ５２０に対向する、ＥＦＥＭ本体５１２のフロント部分に設けられ、ＦＯＵＰ５２０の内部を外部に対して気密状態を保ったまま、ＦＯＵＰ５２０のカバーを開閉可能である。この種の開閉機構は、周知であるから、開閉機構５１８の構成等の説明は省略する。
ＥＦＥＭ本体５１２の内部には、ウエハを出し入れするため、カバーが開けられた状態の３つのＦＯＵＰ内部にアクセス可能なウエハ搬送用のロボット５１６（図３参照）が設けられている。なお、ＥＦＥＭ本体５１２の上部に、ＥＦＥＭ本体５１２の内部のクリーン度を保つためのＦＦＵ（Fan Filter Unit、不図示）を設け、空調機からの温調空気を、ＦＦＵを介してＥＦＥＭ本体５１２の内部に送っても良い。なお、空調機からの温調空気を用いてウエハの温度を安定させるバッファを、ＥＦＥＭ本体５１２の内部に設けても良い。
チャンバ５０２の第２空間に対向するＥＦＥＭ本体５１２の背面側の部分には、開口が形成されており、該開口が開閉部材によって開閉されるようになっている。
ＥＦＥＭシステム５１０の構成各部（ロボット５１６、開閉機構５１８など）は、計測システム制御装置５３０１（図１参照）によって制御される。
チャンバ５０２の第２空間の内部には、図３に示されるように、搬送システム５２１が設置されている。第２空間内のＹ軸方向の一側と他側とにそれぞれ配置され、チャンバ５０２のほぼ全長に渡ってＸ軸方向に延びるガイド５２２Ａ、５２２Ｂと、ガイド５２２Ａに沿って往復移動可能なロード用の搬送部材５２４と、ガイド５２２Ｂに沿って往復移動可能なアンロード用の搬送部材５２６とが設けられている。
ロード用の搬送部材５２４は、ガイド５２２Ａに内蔵された固定子と、搬送部材５２４に設けられた可動子とを有するリニアモータ（固定子が内蔵されたガイドと同一の符号を用いて、リニアモータ５２２Ａと表記する）によって、ガイド５２２Ａに沿って移動可能である。また、アンロード用の搬送部材５２６は、ガイド５２２Ｂに内蔵された固定子と、搬送部材５２６に設けられた可動子とを有するリニアモータ（固定子が内蔵されたガイドと同一の符号を用いて、リニアモータ５２２Ｂと表記する）によって、ガイド５２２Ｂに沿って移動可能である。リニアモータ５２２Ａ、５２２Ｂは、計測システム制御装置５３０１によって制御される。なお、搬送部材５２４，５２６はエアスライダなどを用いて非接触で移動するようにしても良い。また、搬送部材５２４，５２６を動かす駆動機構は、上述のリニアモータ（５２２Ａ，５２２Ｂ）に限られず、回転モータとボールねじ機構を用いた構成であっても良い。
ガイド５２２Ａは、ガイド５２２Ｂより高い位置に配置されている。このため、ロード用の搬送部材５２４が、アンロード用の搬送部材５２６の上方の空間を移動する。
なお、上述の搬送システム５２１において、搬送部材５２４とガイド５２２Ａをウエハのロードとアンロードに用い、搬送部材５２６とガイド５２２Ｂを、ウエハのロードとアンロードに用いても良い。
また、上述の搬送システム５２１は、複数の計測装置１００１〜１００３のそれぞれとウエハの受け渡しが可能であるが、搬送システム５２１が、計測装置１００１だけとウエハの受け渡しを行う搬送装置（ガイドと搬送部材を含む）、計測装置１００２だけとウエハの受け渡しを行う搬送装置（ガイドと搬送部材を含む）、計測装置１００３だけとウエハの受け渡しを行う搬送装置（ガイドと搬送部材を含む）を有していても良い。この場合、搬送装置のそれぞれは、ロード用のガイドと搬送部材、及びアンロード用のガイドと搬送部材を有していても良いし、ロードとアンロードに兼用されるガイドと搬送部材を有していても良い。
図３に示されるように、計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜３）には、搬送部材５２４及び搬送部材５２６との間で、ウエハの受け渡しを行う多関節型ロボットを有するウエハ搬送系７０ｉ（ｉ＝１〜３）が、設けられている。ウエハ搬送系７０ｉ（ｉ＝１〜３）は、チャンバ１０１ｉの開口を介して搬送部材５２４及び搬送部材５２６との間で、ウエハの受け渡しを行う。
搬送部材５２４は、ＥＦＥＭ本体５１２とチャンバ５０２との境界の近傍に設定されたウエハ受け渡し位置（ロード側ウエハ受け渡し位置）でロボット５１６からＦＯＵＰ５２０内の計測処理対象のウエハを受け取り、ウエハ搬送系７０ｉ（ｉ＝１〜３のいずれか）による計測装置１００ｉとのウエハ受け渡し位置まで搬送する。計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜３）の上述した計測処理対象のウエハは、本実施形態では、少なくとも第１層目の露光が終了し、さらに現像終了後、エッチング、酸化・拡散、成膜、イオン注入、平坦化（ＣＭＰ）などのウエハプロセスの前工程のプロセス処理のうちの必要な処理が終了したウエハであって、レジスト塗布のためＣ／Ｄ３００に搬入される前のウエハである。
なお、同一ウエハについて、計測装置１００１〜１００３の少なくとも２つで計測を行う場合には、ロード用の搬送部材５２４は、他の計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜３のいずれか）で計測が終了した計測処理対象のウエハをウエハ搬送系７０ｉ（ｉ＝１〜３のいずれか）から受け取り、ウエハ搬送系７０ｊ（ｊ＝１〜３のいずれか、ｊ≠ｉ）による計測装置１００ｊとのウエハ受け渡し位置まで搬送する。
搬送部材５２６は、ウエハ搬送系７０ｉ（ｉ＝１〜３のいずれか）から計測が終了したウエハを受け取り、ＥＦＥＭ本体５１２とチャンバ５０２との境界の近傍に設定されたアンロード側ウエハ受け渡し位置（前述のロード側ウエハ受け渡し位置の下方の位置）へ搬送する。
ロボット５１６は、搬送部材５２６によってアンロード側ウエハ受け渡し位置へ搬送された計測処理済みのウエハを、ＦＯＵＰ５２０内に搬入する（戻す）。
図１に戻り、計測装置１００１〜１００３のそれぞれとしては、本実施形態では、同様の構成の計測装置が用いられている。
なお、本実施形態では、搬送部材５２４、搬送部材５２６などの、計測装置１００ｉとのウエハの受け渡しを行うための搬送システム５２１が、チャンバ５０２の第２空間内に配置されることで、搬送部材５２４、搬送部材５２６によってウエハが搬送される空間が、結果的に気密空間となっている場合について例示したが、これに限らず、３つの計測装置１００１〜１００３を床面Ｆ上に並べて配置し、これらの計測装置１００１〜１００３（同一チャンバ内に収容されているか否かを問わない）に、搬送システム５２１が収容された気密室がその内部に形成される別のチャンバを併設しても良い。すなわち、計測システム５００１はチャンバ５０２を備えていなくても良い。
また、搬送部材５２４，５２６の代わりに、ガイドに沿って往復移動可能な多関節型ロボットを用いても良い。この場合、ウエハ搬送系７０ｉは、多関節型ロボットを備えていなくてもよく、搬送システム５２１の多関節型ロボットとウエハの受け渡しを行う、ロード用のウエハ保持部、及びアンロード用のウエハ保持部を備えていれば良い。
また、搬送部材５２４，５２６の替わりに、多関節型ロボットを用いる場合、ＥＦＥＭシステム５１０が、ロボット５１６を備えていなくても良い。この場合、搬送システム５２１の多関節型ロボットがＦＯＵＰ５２０からウエハを取り出したり、ＦＯＵＰ５２０にウエハを戻したりしても良い。
ここで、計測装置１００ｉについて詳述する。図４には、計測装置１００ｉの構成が斜視図にて概略的に示されている。なお、図４に示される計測装置１００ｉは、実際には、前述のチャンバ１０１ｉと、該チャンバ１０１ｉの内部に収容された構成部分とで構成されるが、以下では、チャンバ１０１ｉに関する説明は省略する。本実施形態に係る計測装置１００ｉでは、後述するようにマーク検出系ＭＤＳが設けられており、以下では、マーク検出系ＭＤＳの光軸ＡＸ１の方向が前述のＺ軸方向に一致し、これに直交するＸＹ平面内で、後述する可動ステージが長ストロークで移動する方向が前述のＹ軸方向に一致しているものとするとともに、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸回りの回転（傾斜）方向を、それぞれθｘ、θｙ及びθｚ方向として、説明を行う。ここで、マーク検出系ＭＤＳは、その下端（先端）に筒状の鏡筒部４１が設けられ、鏡筒部４１の内部には、共通のＺ軸方向の光軸ＡＸ１を有する複数のレンズエレメントから成る光学系（屈折光学系）が収納されている。本明細書では、説明の便宜上から鏡筒部４１の内部の屈折光学系の光軸ＡＸ１を、マーク検出系ＭＤＳの光軸ＡＸ１と称している。
図５（Ａ）には、図４の計測装置１００ｉの正面図（−Ｙ方向から見た図）が一部省略して示され、図５（Ｂ）には、光軸ＡＸ１を通るＸＺ平面で断面した計測装置１００ｉの断面図が一部省略して示されている。また、図６には、光軸ＡＸ１を通るＹＺ平面で断面した計測装置１００ｉの断面図が一部省略して示されている。
計測装置１００ｉは、図４に示されるように、光軸ＡＸ１に直交するＸＹ平面にほぼ平行な上面を有する定盤１２と、定盤１２上に配置され、ウエハＷを保持して定盤１２に対してＸ軸及びＹ軸方向に所定ストロークで移動可能で、かつＺ軸、θｘ、θｙ及びθｚ方向に微小移動（微小変位）が可能なウエハスライダ（以下、スライダと略記する）１０と、スライダ１０を駆動する駆動システム２０（図８参照）と、スライダ１０の定盤１２に対するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θｘ、θｙ及びθｚの各方向（以下、６自由度方向と称する）の位置情報を計測する第１位置計測システム３０（図４では不図示、図６、図８参照）と、スライダ１０に搭載された（保持された）ウエハＷ上のマークを検出するマーク検出系ＭＤＳを有する計測ユニット４０と、マーク検出系ＭＤＳ（計測ユニット４０）と定盤１２との相対的な位置情報を計測する第２位置計測システム５０（図８参照）と、駆動システム２０によるスライダ１０の駆動を制御しつつ、第１位置計測システム３０による計測情報及び第２位置計測システム５０による計測情報を取得し、マーク検出系ＭＤＳを用いてスライダ１０に保持されたウエハＷ上の複数のマークの位置情報を求める制御装置６０ｉ（図４では不図示、図８参照）と、を備えている。
定盤１２は、平面視矩形（又は正方形）の直方体部材から成り、その上面は平坦度が非常に高くなるように仕上げられて、スライダ１０の移動の際のガイド面が形成されている。定盤１２の素材としては、ゼロ膨張材料とも呼ばれる低熱膨張率の材料、例えばインバー型合金、極低膨張鋳鋼、あるいは極低膨張ガラスセラミックスなどが用いられている。
定盤１２には、−Ｙ側の面のＸ軸方向の中央部に１箇所、＋Ｙ側の面のＸ軸方向の両端部に各１箇所、合計で３箇所に底部が開口した切り欠き状の空所１２ａが形成されている。図４では、その３箇所の空所１２ａのうち、−Ｙ側の面に形成された空所１２ａが示されている。それぞれの空所１２ａの内部には、除振装置１４が配置されている。定盤１２は、床面Ｆ上に設置された平面視矩形のベースフレーム１６のＸＹ平面に平行な上面上で３つの除振装置１４によって、上面がＸＹ平面にほぼ平行となるように３点支持されている。なお、除振装置１４の数は、３つに限られない。
スライダ１０は、図６に示されるように、底面の四隅に空気静圧軸受（エアベアリング）１８が各１つ、合計４つ、それぞれの軸受面が、スライダ１０の下面とほぼ同一面となる状態で取付けられており、これら４つのエアベアリング１８から定盤１２に向けて噴出される加圧空気の軸受面と定盤１２の上面（ガイド面）との間の静圧（隙間内圧力）によって、スライダ１０が、定盤１２の上面上で所定のクリアランス（空隙、ギャップ）、例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されている。本実施形態では、スライダ１０は、ゼロ膨張材料の一種であるゼロ膨張ガラス（例えば、ショット社のゼロデュアなど）がその素材として用いられている。
スライダ１０の上部には、ウエハＷの直径より僅かに大きな内径の平面視円形の所定深さの凹部１０ａが形成され、凹部１０ａの内部にウエハＷの直径とほぼ同じ直径のウエハホルダＷＨが配置されている。ウエハホルダＷＨとしては、バキュームチャック、静電チャック、あるいはメカニカルチャックなどを用いることができるが、一例として、ピンチャック方式のバキュームチャックが、用いられるものとする。ウエハＷは、その上面が、スライダ１０の上面とほぼ同一面にとなる状態で、ウエハホルダＷＨによって吸着保持されている。ウエハホルダＷＨには、複数の吸引口が形成されており、この複数の吸引口が不図示の真空配管系を介してバキュームポンプ１１（図８参照）に接続されている。そして、バキュームポンプ１１のオン・オフ等が、制御装置６０ｉによって制御される。なお、スライダ１０とウエハホルダＷＨのいずれか一方、又は両方を「第１基板保持部材」と呼んでも良い。
また、スライダ１０には、ウエハホルダＷＨに形成された例えば３つの円形開口を介して上下動し、ウエハ搬送系７０ｉ（図４では不図示、図８参照）と協働してウエハをウエハホルダＷＨ上にロードするとともにウエハをウエハホルダＷＨ上からアンロードする上下動部材（不図示）が設けられている。上下動部材を駆動する駆動装置１３が制御装置６０ｉによって制御される（図８参照）。
本実施形態では、ウエハホルダＷＨとして、一例として、直径３００ｍｍの３００ミリウエハを吸着保持可能なサイズのものが用いられているものとする。なお、ウエハ搬送系７０ｉがウエハホルダＷＨ上のウエハを、上方から非接触で吸引保持する非接触保持部材、例えばベルヌーイチャックなどを有している場合には、スライダ１０に上下動部材を設ける必要はなく、ウエハホルダＷＨに上下動部材のための円形開口を形成する必要もない。
図５（Ｂ）及び図６に示されるように、スライダ１０の下面のウエハＷよりも一回り大きい領域には、２次元グレーティング（以下、単にグレーティングと呼ぶ）ＲＧ１が水平（ウエハＷ表面と平行）に配置されている。グレーティングＲＧ１は、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型の回折格子（Ｘ回折格子）と、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型回折格子（Ｙ回折格子）と、を含む。Ｘ回折格子及びＹ回折格子の格子線のピッチは、例えば１μｍと設定されている。
除振装置１４は、能動型振動分離システム（いわゆるＡＶＩＳ(Active Vibration Isolation System)）であり、加速度計、変位センサ（例えば静電容量センサなど）、及びアクチュエータ（例えばボイスコイルモータなど）、並びにエアダンパとして機能するエアマウント等を備えている。除振装置１４は、比較的高周波の振動を、エアマウント（エアダンパ）によって減衰させることができるとともに、アクチュエータにより除振（制振）することができる。したがって、除振装置１４は、定盤１２とベースフレーム１６との間で振動が伝達するのを回避することができる。なお、エアマウント（エアダンパ）に代えて、油圧式のダンパを用いても良い。
ここで、エアマウントに加えてアクチュエータを設けているのは、エアマウントの気体室内の気体の内圧は高いため、制御応答が２０Ｈｚ程度しか確保できないので、高応答の制御が必要な場合には、不図示の加速度計などの出力に応じてアクチュエータを制御する必要があるからである。但し、床振動などの微振動は、エアマウントによって除振される。
除振装置１４の上端面は、定盤１２に接続されている。エアマウントには、不図示の気体供給口を介して気体（例えば圧縮空気）を供給することが可能であり、エアマウントは、内部に充填された気体量（圧縮空気の圧力変化）に応じてＺ軸方向に所定のストローク（例えば、１ｍｍ程度）で伸縮する。このため、３つの除振装置１４それぞれが有するエアマウントを用いて定盤１２の３箇所を下方から個別に上下動させることにより、定盤１２及びこの上に浮上支持されたスライダ１０の、Ｚ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向それぞれの位置を任意に調整できるようになっている。また、除振装置１４のアクチュエータは、定盤１２を、Ｚ軸方向に駆動するのみならず、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にも駆動可能である。なお、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への駆動量は、Ｚ軸方向への駆動量に比べて小さい。３つの除振装置１４は、制御装置６０ｉに接続されている（図８参照）。なお、３つの除振装置１４のそれぞれが、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に限らず、例えば６自由度方向に定盤１２を移動できるアクチュエータを備えていても良い。制御装置６０ｉは、第２位置計測システム５０によって計測されるマーク検出系ＭＤＳ（計測ユニット４０）と定盤１２との相対的な位置情報に基づいて、後述する第１位置計測システム３０のヘッド部３２が固定される定盤１２の６自由度方向の位置が、マーク検出系ＭＤＳに対して所望の位置関係を維持するように、３つの除振装置１４のアクチュエータを常時リアルタイムで制御している。なお、３つの除振装置１４の各々をフィードフォワード制御しても良い。例えば、制御装置６０ｉは、第１位置計測システム３０の計測情報に基づいて、３つの除振装置１４の各々をフィードフォワード制御するようにしても良い。なお、制御装置６０ｉによる除振装置１４の制御についてはさらに後述する。
駆動システム２０は、図８に示されるように、スライダ１０をＸ軸方向に駆動する第１駆動装置２０Ａと、スライダ１０を第１駆動装置２０Ａと一体でＹ軸方向に駆動する第２駆動装置２０Ｂとを含む。
図４及び図６からわかるように、スライダ１０の−Ｙ側の側面には、磁石ユニット（又はコイルユニット）から成り、側面視逆Ｌ字状の一対の可動子２２ａが、Ｘ軸方向に所定間隔で固定されている。スライダ１０の＋Ｙ側の側面には、図６に示されるように、磁石ユニット（又はコイルユニット）から成る一対の可動子２２ｂ（ただし、＋Ｘ側の可動子２２ｂは不図示）が、Ｘ軸方向に所定間隔で固定されている。一対の可動子２２ａと一対の可動子２２ｂとは、左右対称に配置されているが、互いに同様に構成されている。
可動子２２ａ、２２ｂは、図４〜図６に示されるように、平面視矩形枠状の可動ステージ２４の一部を構成するＹ軸方向に所定距離離れて配置され、それぞれＸ軸方向に延びる一対の板部材２４ａ、２４ｂのＸＹ平面に実質的に平行な上面上に非接触で支持されている。すなわち、可動子２２ａ、２２ｂの下面（板部材２４ａ、２４ｂにそれぞれ対向する面）には、エアベアリング（不図示）がそれぞれ設けられ、これらのエアベアリングが板部材２４ａ、２４ｂに対して発生する浮上力（加圧空気の静圧）により、可動子２２ａ、２２ｂは、可動ステージ２４によって、下方から非接触で支持されている。なお、各一対の可動子２２ａ、２２ｂが固定されたスライダ１０の自重は、前述したように、４つのエアベアリング１８が定盤１２に対して発生する浮上力によって支持されている。
一対の板部材２４ａ、２４ｂそれぞれの上面には、図４〜図６に示されるように、コイルユニット（又は磁石ユニット）から成る固定子２６ａ、２６ｂが、Ｘ軸方向の両端部を除く領域に配置されている。
一対の可動子２２ａと固定子２６ａとの間の電磁相互作用により、一対の可動子２２ａを、Ｘ軸方向に駆動する駆動力（電磁力）及びＹ軸方向に駆動する駆動力（電磁力）が発生し、一対の可動子２２ｂと固定子２６ｂとの間の電磁相互作用により、一対の可動子２２ｂを、Ｘ軸方向に駆動する駆動力（電磁力）及びＹ軸方向に駆動する駆動力（電磁力）が発生する。すなわち、一対の可動子２２ａと固定子２６ａとによって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の駆動力を発生するＸＹリニアモータ２８Ａが構成され、一対の可動子２２ｂと固定子２６ｂとによって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の駆動力を発生するＸＹリニアモータ２８Ｂが構成され、ＸＹリニアモータ２８ＡとＸＹリニアモータ２８Ｂとによって、スライダ１０を、Ｘ軸方向に所定ストロークで駆動するとともに、Ｙ軸方向に微小駆動する第１駆動装置２０Ａが構成されている（図８参照）。第１駆動装置２０Ａは、ＸＹリニアモータ２８ＡとＸＹリニアモータ２８Ｂとがそれぞれ発生するＸ軸方向の駆動力の大きさを異ならせることにより、スライダ１０を、θｚ方向に駆動することができる。第１駆動装置２０Ａは、制御装置６０ｉによって制御される（図８参照）。本実施形態では、後述する第２駆動装置とともに第１駆動装置２０Ａにより、スライダ１０をＹ軸方向に駆動する粗微動駆動系を構成する関係から第１駆動装置２０Ａは、Ｘ軸方向の駆動力のみならず、Ｙ軸方向の駆動力も発生するが、第１駆動装置２０Ａは、Ｙ軸方向の駆動力を必ずしも発生する必要はない。
可動ステージ２４は、一対の板部材２４ａ、２４ｂと、Ｘ軸方向に所定距離離れて配置され、それぞれＹ軸方向に延びる一対の連結部材２４ｃ、２４ｄと、を有している。連結部材２４ｃ、２４ｄのＹ軸方向の両端部には、段部がそれぞれ形成されている。そして、連結部材２４ｃ、２４ｄそれぞれの−Ｙ側の段部の上に板部材２４ａの長手方向の一端部と他端部が載置された状態で、連結部材２４ｃ、２４ｄと板部材２４ａとが一体化されている。また、連結部材２４ｃ、２４ｄそれぞれの＋Ｙ側の段部の上に板部材２４ｂの長手方向の一端部と他端部が載置された状態で、連結部材２４ｃ、２４ｄと板部材２４ｂとが一体化されている（図５（Ｂ）参照）。すなわち、このようにして、一対の板部材２４ａ、２４ｂが一対の連結部材２４ｃ、２４ｄにより連結され、矩形枠状の可動ステージ２４が構成されている。
図４及び図５（Ａ）に示されるように、ベースフレーム１６上面のＸ軸方向の両端部近傍には、Ｙ軸方向に延びる一対のリニアガイド２７ａ、２７ｂが、固定されている。＋Ｘ側に位置する一方のリニアガイド２７ａの内部には、上面及び−Ｘ側の面の近傍にＹ軸方向のほぼ全長に渡るコイルユニット（又は磁石ユニット）から成るＹ軸リニアモータ２９Ａの固定子２５ａ（図５（Ｂ）参照）が収納されている。リニアガイド２７ａの上面及び−Ｘ側の面に対向して、断面Ｌ字状の磁石ユニット（又はコイルユニット）から成り、固定子２５ａとともに、Ｙ軸リニアモータ２９Ａを構成する可動子２３ａが配置されている。リニアガイド２７ａの上面及び−Ｘ側の面にそれぞれ対向する、可動子２３ａの下面及び＋Ｘ側の面には、対向する面に対して加圧空気を噴出するエアベアリングがそれぞれ固定されている。そのうち、特に、可動子２３ａの＋Ｘ側の面に固定されたエアベアリングとしては、真空予圧型のエアベアリングが用いられている。この真空予圧型のエアベアリングは、軸受面とリニアガイド２７ａの−Ｘ側の面との間の加圧空気の静圧と真空予圧力とのバランスにより、可動子２３ａとリニアガイド２７ａとの間のＸ軸方向のクリアランス（隙間、ギャップ）を一定の値に維持する。
可動子２３ａの上面上には、複数、例えば２つの直方体部材から成るＸガイド１９がＹ軸方向に所定間隔を隔てて固定されている。２つのＸガイド１９のそれぞれには、Ｘガイド１９とともに一軸ガイド装置を構成する断面逆Ｕ字状のスライド部材２１が、非接触で係合している。スライド部材２１のＸガイド１９に対向する３つの面には、エアベアリングがそれぞれ設けられている。
２つのスライド部材２１は、図４に示されるように、連結部材２４ｃの下面（−Ｚ側の面）にそれぞれ固定されている。
−Ｘ側に位置する他方のリニアガイド２７ｂは、内部にコイルユニット（又は磁石ユニット）から成るＹ軸リニアモータ２９Ｂの固定子２５ｂを収納し、左右対称であるが、リニアガイド２７ａと同様に構成されている（図５（Ｂ）参照）。リニアガイド２７ｂの上面及び＋Ｘ側の面に対向して、左右対称であるが可動子２３ａと同様の断面Ｌ字状の磁石ユニット（又はコイルユニット）から成り、固定子２５ｂとともに、Ｙ軸リニアモータ２９Ｂを構成する可動子２３ｂが配置されている。リニアガイド２７ｂの上面及び＋Ｘ側の面にそれぞれ対向して、可動子２３ｂの下面及び−Ｘ側の面には、エアベアリングがそれぞれ固定され、特に、可動子２３ｂの−Ｘ側の面に固定されたエアベアリングとして、真空予圧型のエアベアリングが用いられている。この真空予圧型のエアベアリングによって、可動子２３ｂとリニアガイド２７ｂとの間のＸ軸方向のクリアランス（隙間、ギャップ）が一定の値に維持される。
可動子２３ｂの上面と、連結部材２４ｄの底面との間には、前述と同様、Ｘガイド１９と該Ｘガイド１９に非接触で係合するスライド部材２１とによって構成される一軸ガイド装置が２つ設けられている。
可動ステージ２４は、＋Ｘ側と−Ｘ側の各２つ（合計４つ）の一軸ガイド装置を介して、可動子２３ａ、２３ｂによって下方から支持され、可動子２３ａ、２３ｂ上でＸ軸方向に移動可能である。このため、前述した第１駆動装置２０Ａにより、スライダ１０がＸ軸方向に駆動された際に、その駆動力の反力が固定子２６ａ、２６ｂが設けられた可動ステージ２４に作用し、可動ステージ２４はスライダ１０とは反対方向に運動量保存則に従って移動する。すなわち、スライダ１０に対するＸ軸方向の駆動力の反力に起因する振動の発生が、可動ステージ２４の移動によって防止（あるいは効果的に抑制）される。すなわち、可動ステージ２４が、スライダ１０のＸ軸方向の移動に際し、カウンタマスとして機能する。ただし、可動ステージ２４を、必ずしもカウンタマスとして機能させる必要はない。なお、スライダ１０は、可動ステージ２４に対してＹ軸方向に微小移動するのみなので特に設けていないが、可動ステージ２４に対してスライダ１０をＹ軸方向に駆動する駆動力に起因する振動の発生を防止（あるいは効果的に抑制）するためのカウンタマスを設けても良い。
Ｙ軸リニアモータ２９Ａは、可動子２３ａと固定子２５ａとの間の電磁相互作用により可動子２３ａをＹ軸方向に駆動する駆動力（電磁力）を発生し、Ｙ軸リニアモータ２９Ｂは、可動子２３ｂと固定子２５ｂとの間の電磁相互作用により可動子２３ｂをＹ軸方向に駆動する駆動力（電磁力）を発生する。
Ｙ軸リニアモータ２９Ａ、２９Ｂが発生するＹ軸方向の駆動力は、＋Ｘ側と−Ｘ側の各２つの一軸ガイド装置を介して、可動ステージ２４に作用する。これにより、可動ステージ２４と一体的に、スライダ１０が、Ｙ軸方向に駆動される。すなわち、本実施形態では、可動ステージ２４と、４つの一軸ガイド装置と、一対のＹ軸リニアモータ２９Ａ、２９Ｂとによって、スライダ１０をＹ軸方向に駆動する第２駆動装置２０Ｂ（図８参照）が構成されている。
本実施形態では、一対のＹ軸リニアモータ２９Ａ、２９Ｂは、定盤１２とは物理的に分離されているとともに、３つの除振装置１４によって振動的にも分離されている。なお、一対のＹ軸リニアモータ２９Ａ、２９Ｂの固定子２５ａ、２５ｂがそれぞれ設けられたリニアガイド２７ａ、２７ｂを、ベースフレーム１６に対してＹ軸方向に移動可能な構成にして、スライダ１０のＹ軸方向の駆動時におけるカウンタマスとして機能させても良い。
計測ユニット４０は、図４に示されるように、−Ｙ側の面に底部が開口した切り欠き状の空所４２ａが形成されたユニット本体４２と、その空所４２ａ内に基端部が挿入された状態でユニット本体４２に接続された前述のマーク検出系ＭＤＳと、マーク検出系ＭＤＳの先端の鏡筒部４１をユニット本体４２に接続する接続機構４３とを有している。
接続機構４３は、鏡筒部４１を不図示の取付部材を介して背面側（＋Ｙ側）で支持する支持プレート４４と、支持プレート４４をそれぞれの一端部で支持し他端部がユニット本体４２の底面に固定された一対の支持アーム４５ａ、４５ｂとを含む。
本実施形態では、マーク検出系ＭＤＳとして、例えばハロゲンランプ等の照明光源で発生する、ブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標（内部に設けられた指標板上の指標パターン）の像とを撮像素子（ＣＣＤ等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。マーク検出系ＭＤＳからの撮像信号は、信号処理装置４９（図４では不図示、図８参照）を介して制御装置６０ｉに供給されるようになっている（図８参照）。計測装置１００ｉでは、マーク検出系ＭＤＳを用いるマークの計測条件（アライメント計測条件とも呼ばれる）を切り換え（選択）設定できるようになっている。切り換え（選択）設定されるアライメント計測条件には、検出対象のマークに検出光を照射するための照射条件、マークから発生する光を受光するための受光条件、及びマークから生じる光を受光して得た光電変換信号を処理するための信号処理条件が含まれる。照射条件及び受光条件は、制御装置６０ｉによりマーク検出系ＭＤＳを介して切り換え設定され、信号処理条件は、制御装置６０ｉにより信号処理装置４９を介して切り換え設定される。
切り換え設定される照射条件には、例えば、マーク検出系ＭＤＳが有する光学系からマークに照射される検出光の波長、光量、及び光学系のＮＡ又はσのうちの少なくとも１つが含まれる。また、切り換え設定される受光条件には、マークから生じる回折光の次数、及び前記マークから生じる光の波長のうちの少なくとも１つが含まれる。
例えば、マーク検出系ＭＤＳが有する波長選択機構において使用するフィルタを選択的に照明光源からの照明光の光路上に設定することで検出光（照明光）の波長を選択することができる。また、マーク検出系ＭＤＳが有する照明視野絞り、照明開口絞り、及び結像開口絞り（例えば、輪帯照明開口絞りと併用される輪帯遮光形状の遮光部を備えた結像開口絞りなども含む）などの設定又は絞り状態を制御することで、照明条件（通常照明／変形照明）や暗視野／明視野検出方式や、光学系の開口数Ｎ．Ａ．、σ及び照明光量等を設定制御することができる。
また、切り換え設定される信号処理条件には、信号処理装置４９で使用する波形解析（波形処理）アルゴリズム、ＥＧＡ計算モデル等の信号処理アルゴリズムの選択、選択した各信号処理アルゴリズムで使用する種々のパラメータの選択の少なくとも１つが含まれる。
かかるアライメント計測条件の切り換え（選択）設定が可能なＦＩＡ系については、例えば米国特許出願公開第２００８／００１３０７３号明細書などに開示されており、本実施形態のマーク検出系ＭＤＳにおいても、同様の構成のＦＩＡ系を採用することができる。なお、上記米国特許出願公開明細書には、照明開口絞りを、通常の円形の透過部を有する照明開口絞りから輪帯状の透過部を有する照明開口絞りに変更し、更に、結像開口絞りの後段の結像開口絞りに近接した位置に位相差板を配置することにより、ＦＩＡ系（アライメントセンサ）を位相差顕微鏡型のセンサとして機能させることで、受光条件の１つとして、マークから生じる所定次数の回折光に対して所定の位相差を付与することも開示されている。本実施形態では、マーク検出系ＭＤＳは、光学系の焦点位置を調整するアライメントオートフォーカス機能をも有しているものとする。
図４の説明に戻り、鏡筒部４１と支持プレート４４との間には、概略二等辺三角形状のヘッド取付部材５１が配置されている。ヘッド取付部材５１には、図４のＹ軸方向に貫通する開口部が形成され、この開口部内に挿入された取付部材（不図示）を介して、鏡筒部４１が、支持プレート４４に取付けられている（固定されている）。また、ヘッド取付部材５１も、その裏面が支持プレート４４に固定されている。このようにして、鏡筒部４１（マーク検出系ＭＤＳ）とヘッド取付部材５１と支持プレート４４とが、一対の支持アーム４５ａ、４５ｂを介してユニット本体４２と一体化されている。
ユニット本体４２の内部には、マーク検出系ＭＤＳから検出信号として出力される撮像信号を処理して検出中心に対する対象マークの位置情報を算出し、制御装置６０ｉに出力する前述の信号処理装置４９などが配置されている。ユニット本体４２は、ベースフレーム１６上に設置された−Ｙ側から見て門型の支持フレーム４６上に、複数、例えば３つの除振装置４８を介して下方から３点支持されている。各除振装置４８は、能動型振動分離システム（いわゆるＡＶＩＳ(Active Vibration Isolation System)）であり、加速度計、変位センサ（例えば静電容量センサなど）、及びアクチュエータ（例えばボイスコイルモータなど）、並びにエアダンパ又は油圧式のダンパなどの機械式のダンパ等を備えている。各除振装置４８は、比較的高周波の振動を、機械式のダンパによって減衰させることができるとともに、アクチュエータにより除振（制振）することができる。したがって、各除振装置４８は、比較的高周波の振動が、支持フレーム４６とユニット本体４２との間で伝達するのを回避することができる。
なお、マーク検出系ＭＤＳとしては、ＦＩＡ系に限らず、例えばコヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数の回折光、あるいは同方向に回折する回折光）を干渉させて検出して検出信号を出力する回折光干渉型のアライメント検出系を、ＦＩＡ系に代えて用いても良い。あるいは、回折光干渉型のアライメント系をＦＩＡ系とともに用い、２つの対象マークを同時に検出しても良い。さらに、マーク検出系ＭＤＳとして、スライダ１０を所定方向に移動している間、対象マークに対して、計測光を所定方向に走査させるビームスキャン型のアライメント系を用いても良い。また、本実施形態では、マーク検出系ＭＤＳが、アライメントオートフォーカス機能を有しているものとしたが、これに代えて、あるいはこれに加えて、計測ユニット４０が、焦点位置検出系、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点焦点位置検出系を、備えていても良い。
第１位置計測システム３０は、図５（Ｂ）及び図６に示されるように、定盤１２の上面に形成された凹部内に配置され、定盤１２に固定されたヘッド部３２を有する。ヘッド部３２は、上面がスライダ１０の下面（グレーティングＲＧ１の形成面）に対向している。ヘッド部３２の上面とスライダ１０の下面との間に所定のクリアランス（隙間、ギャップ）、例えば数ｍｍ程度のクリアランスが形成されている。
第１位置計測システム３０は、図８に示されるように、エンコーダシステム３３と、レーザ干渉計システム３５とを備えている。エンコーダシステム３３は、ヘッド部３２からスライダ１０の下面の計測部（グレーティングＲＧ１の形成面）に複数のビームを照射するとともに、スライダ１０の下面の計測部からの複数の戻りビーム（例えば、グレーティングＲＧ１からの複数の回折ビーム）を受光して、スライダ１０の位置情報を取得可能である。エンコーダシステム３３は、スライダ１０のＸ軸方向の位置を計測するＸリニアエンコーダ３３ｘ、スライダ１０のＹ軸方向の位置を計測する一対のＹリニアエンコーダ３３ｙａ、３３ｙｂを含む。エンコーダシステム３３では、例えば米国特許出願公開第２００７／２８８１２１号明細書などに開示されるエンコーダヘッド（以下、適宜ヘッドと略記する）と同様の構成の回折干渉型のヘッドが用いられている。なお、ヘッドは、光源及び受光系（光検出器を含む）、並びに光学系を含むが、本実施形態では、これらのうち、少なくとも光学系がグレーティングＲＧ１に対向してヘッド部３２の筐体内部に配置されていれば良く、光源及び受光系の少なくとも一方は、ヘッド部３２の筐体外部に配置されていても良い。
本実施形態では、第１位置計測システム３０（エンコーダシステム３３）は、スライダ１０のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置情報の計測に関して、共通の検出点を有し、この検出点のＸＹ平面内での位置が、マーク検出系ＭＤＳの検出中心に、例えばｎｍレベルで一致するように、制御装置６０ｉによって、３つの除振装置１４のアクチュエータがリアルタイムで制御される。この、３つの除振装置１４のアクチュエータの制御は、第２位置計測システム５０によって計測されるマーク検出系ＭＤＳ（計測ユニット４０）と定盤１２との相対的な位置情報に基づいて行われる。したがって、本実施形態では、制御装置６０ｉは、エンコーダシステム３３を用いることで、スライダ１０上に載置されたウエハＷ上のアライメントマークを計測する際、スライダ１０のＸＹ平面内の位置情報の計測を、常にマーク検出系ＭＤＳの検出中心の直下（スライダ１０の裏面側）で行うことができる。また、制御装置６０ｉは、一対のＹリニアエンコーダ３３ｙａ、３３ｙｂの計測値の差に基づいて、スライダ１０のθｚ方向の回転量を計測する。
レーザ干渉計システム３５は、スライダ１０の下面の計測部（グレーティングＲＧ１の形成された面）に測長ビームを入射させるとともに、その戻りビーム（例えば、グレーティングＲＧ１の形成された面からの反射光）を受光して、スライダ１０の位置情報を取得可能である。レーザ干渉計システム３５は、例えば４本の測長ビームを、スライダ１０の下面（グレーティングＲＧ１の形成された面）に入射させる。レーザ干渉計システム３５は、これら４本の測長ビームそれぞれを照射するレーザ干渉計３５ａ〜３５ｄ（図８参照）を備えている。本実施形態では、レーザ干渉計３５ａ〜３５ｄにより、４つのＺヘッドが構成されている。なお、レーザ干渉計３５ａ〜３５ｄそれぞれからの測長ビームは、スライダ１０の下面（グレーティングＲＧ１の形成された面）上で、エンコーダシステム３３の検出点を中心とする、Ｘ軸及びＹ軸にそれぞれ平行な各２辺を有する正方形の各頂点の位置に照射される。
本実施形態では、グレーティングＲＧ１の形成された面は、レーザ干渉計システム３５からの各測長ビームの反射面をも兼ねる。制御装置６０ｉは、レーザ干渉計システム３５を用いて、スライダ１０のＺ軸方向の位置、θｘ方向及びθｙ方向の回転量の情報を計測する。なお、上述した説明から明らかなように、スライダ１０は、Ｚ軸、θｘ及びθｙの各方向に関しては、定盤１２に対して前述した駆動システム２０によって積極的に駆動されることはないが、底面の４隅に配置された４つのエアベアリング１８によって定盤１２上に浮上支持されているため、実際には、スライダ１０は、Ｚ軸、θｘ及びθｙの各方向に関して定盤１２上でその位置が変化する。すなわち、スライダ１０は、実際には、Ｚ軸、θｘ及びθｙの各方向に関して定盤１２に対して可動である。特に、スライダ１０のθｘ及びθｙの各方向の変位は、エンコーダシステム３３の計測誤差（アッベ誤差）を生じさせる。かかる点を考慮して、第１位置計測システム３０（レーザ干渉計システム３５）により、スライダ１０のＺ軸、θｘ及びθｙの各方向の位置情報を計測することとしている。
なお、スライダ１０のＺ軸方向の位置、θｘ方向及びθｙ方向の回転量の情報の計測のためには、グレーティングＲＧ１の形成された面上の異なる３点にビームを入射させることができれば足りるので、Ｚヘッド、例えばレーザ干渉計は、３つあれば良い。なお、スライダ１０の下面にグレーティングＲＧ１を保護するための保護ガラスを設け、保護ガラスの表面にエンコーダシステム３３からの各計測ビームを透過させ、レーザ干渉計システム３５からの各測長ビームの透過を阻止する、波長選択フィルタを設けても良い。
以上の説明からわかるように、制御装置６０ｉは、第１位置計測システム３０のエンコーダシステム３３及びレーザ干渉計システム３５を用いることで、スライダ１０の６自由度方向の位置を計測することができる。この場合、エンコーダシステム３３では、全ての計測ビームの空気中での光路長が極短く、かつＸヘッド７３ｘからグレーティングＲＧ１に照射される一対の計測ビームの光路長同士、Ｙヘッド３７ｙａからグレーティングＲＧ１に照射される一対の計測ビームの光路長同士、及びＹヘッド３７ｙｂからグレーティングＲＧ１に照射される一対の計測ビームの光路長同士が、互いにほぼ等しいため、空気揺らぎの影響が殆ど無視できる。したがって、エンコーダシステム３３により、スライダ１０のＸＹ平面内（θｚ方向も含む）の位置情報を高精度に計測できる。また、エンコーダシステム３３によるＸ軸方向、及びＹ軸方向の実質的なグレーティングＲＧ１上の検出点、及びレーザ干渉計システム３５によるＺ軸方向のスライダ１０下面上の検出点は、それぞれマーク検出系ＭＤＳの検出中心にＸＹ平面内で一致するので、検出点とマーク検出系ＭＤＳの検出中心とのＸＹ平面内のずれに起因するいわゆるアッベ誤差の発生が実質的に無視できる程度に抑制される。したがって、制御装置６０ｉは、第１位置計測システム３０を用いることで、検出点とマーク検出系ＭＤＳの検出中心とのＸＹ平面内のずれに起因するアッベ誤差なく、スライダ１０のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置を高精度に計測できる。
しかし、マーク検出系ＭＤＳの光軸ＡＸ１に平行なＺ軸方向に関しては、ウエハＷの表面の位置で、エンコーダシステム３３によってスライダ１０のＸＹ平面内の位置情報を計測しているわけではない、すなわちグレーティングＲＧ１の配置面とウエハＷの表面とのＺ位置が一致しているわけではない。したがって、グレーティングＲＧ１（すなわち、スライダ１０）がＸＹ平面に対して傾斜している場合、エンコーダシステム３３の各エンコーダの計測値に基づいて、スライダ１０を位置決めすると、結果的に、グレーティングＲＧ１の配置面とウエハＷの表面とのＺ位置の差ΔＺ（すなわちエンコーダシステム３３による検出点とマーク検出系ＭＤＳによる検出中心（検出点）とのＺ軸方向の位置ずれ）に起因して、グレーティングＲＧ１のＸＹ平面に対する傾斜に応じた位置決め誤差（一種のアッベ誤差）が生じてしまう。しかるに、この位置決め誤差（位置制御誤差）は、差ΔＺと、ピッチング量θｘ、ローリング量θｙとを用いて、簡単な演算で求めることができ、これをオフセットとし、そのオフセット分だけエンコーダシステム３３（の各エンコーダ）の計測値を補正した補正後の位置情報に基づいて、スライダ１０を位置決めすることで、上記の一種のアッベ誤差の影響を受けることがなくなる。あるいは、エンコーダシステム３３（の各エンコーダ）の計測値を補正する代わりに、上記のオフセットに基づいて、スライダ１０を位置決めすべき目標位置などのスライダを動かすための１つ、又は複数の情報を補正しても良い。
なお、グレーティングＲＧ１（すなわち、スライダ１０）がＸＹ平面に対して傾斜している場合、その傾斜に起因する位置決め誤差が生じないように、ヘッド部３２を動かしても良い。すなわち、第１位置計測システム３０（例えば、レーザ干渉計システム３５）によりグレーティングＲＧ１（すなわち、スライダ１０）がＸＹ平面に対して傾斜していることが計測された場合には、第１位置計測システム３０を用いて取得される位置情報に基づいて、ヘッド部３２を保持している定盤１２を動かしても良い。定盤１２は、上述したように、除振装置１４を用いて移動することができる。
また、グレーティングＲＧ１（すなわち、スライダ１０）がＸＹ平面に対して傾斜している場合、その傾斜に起因する位置決め誤差に基づき、マーク検出系ＭＤＳを用いて取得されるマークの位置情報を補正しても良い。
第２位置計測システム５０は、図４、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されるように、前述のヘッド取付部材５１の長手方向の一端部と他端部の下面にそれぞれ設けられた一対のヘッド部５２Ａ、５２Ｂと、ヘッド部５２Ａ、５２Ｂに対向して配置されたスケール部材５４Ａ、５４Ｂとを有する。スケール部材５４Ａ、５４Ｂの上面は、ウエハホルダＷＨに保持されたウエハＷの表面と同一高さとされている。スケール部材５４Ａ、５４Ｂそれぞれの上面には、反射型の２次元グレーティングＲＧ２ａ、ＲＧ２ｂが形成されている。２次元グレーティング（以下、グレーティングと略記する）ＲＧ２ａ、ＲＧ２ｂは、ともに、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型回折格子（Ｘ回折格子）と、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型回折格子（Ｙ回折格子）と、を含む。Ｘ回折格子及びＹ回折格子の格子線のピッチは、例えば１μｍと設定されている。
スケール部材５４Ａ、５４Ｂは、熱膨張率が低い材料、例えば前述したゼロ膨張材料から成り、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されるように、支持部材５６をそれぞれ介して定盤１２上に固定されている。本実施形態では、グレーティングＲＧ２ａ、ＲＧ２ｂと、ヘッド部５２Ａ、５２Ｂとが、数ｍｍ程度のギャップを隔てて対向するように、スケール部材５４Ａ、５４Ｂ及び支持部材５６の寸法が定められている。
図７に示されるように、ヘッド取付部材５１の＋Ｘ側の端部の下面に固定された一方のヘッド部５２Ａは、同一の筐体の内部に収容された、Ｘ軸及びＺ軸方向を計測方向とするＸＺヘッド５８Ｘ１と、Ｙ軸及びＺ軸方向を計測方向とするＹＺヘッド５８Ｙ１とを含む。ＸＺヘッド５８Ｘ１（より正確には、ＸＺヘッド５８Ｘ１が発する計測ビームのグレーティングＲＧ２ａ上の照射点）と、ＹＺヘッド５８Ｙ１（より正確には、ＹＺヘッド５８Ｙ１が発する計測ビームの２次元グレーティングＲＧ２ａ上の照射点）とは、同一のＹ軸に平行な直線上に配置されている。
他方のヘッド部５２Ｂは、マーク検出系ＭＤＳの光軸ＡＸ１を通るＹ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＶに関してヘッド部５２Ａと対称に配置されているが、ヘッド部５２Ａと同様に構成されている。すなわち、ヘッド部５２Ｂは、基準軸ＬＶに関してＸＺヘッド５８Ｘ１、ＹＺヘッド５８Ｙ１と対称に配置されたＸＺヘッド５８Ｘ２、ＹＺヘッド５８Ｙ２とを有し、ＸＺヘッド５８Ｘ２、ＹＺヘッド５８Ｙ２のそれぞれからグレーティングＲＧ２ｂ上に照射される計測ビームの照射点は、同一のＹ軸に平行な直線上に設定される。
ヘッド部５２Ａ，５２Ｂは、それぞれスケール部材５４Ａ、５４Ｂを用いて、グレーティングＲＧ２ａ、ＲＧ２ｂのＸ軸方向の位置（Ｘ位置）及びＺ軸方向の位置（Ｚ位置）を計測するＸＺリニアエンコーダ、及びＹ軸方向の位置（Ｙ位置）及びＺ位置を計測するＹＺリニアエンコーダを構成する。ここで、グレーティングＲＧ２ａ、ＲＧ２ｂは、定盤１２上に支持部材５６をそれぞれ介して固定されたスケール部材５４Ａ、５４Ｂの上面に形成されており、ヘッド部５２Ａ，５２Ｂは、マーク検出系ＭＤＳと一体のヘッド取付部材５１に設けられている。この結果、ヘッド部５２Ａ，５２Ｂは、マーク検出系ＭＤＳに対する定盤１２の位置（マーク検出系ＭＤＳと定盤１２との位置関係）を計測する。以下では、便宜上、ＸＺリニアエンコーダ、ＹＺリニアエンコーダを、ＸＺヘッド５８Ｘ1、５８Ｘ２、ＹＺヘッド５８Ｙ1、５８Ｙ２とそれぞれ同一の符号を用いて、ＸＺリニアエンコーダ５８Ｘ1、５８Ｘ２、及びＹＺリニアエンコーダ５８Ｙ1、５８Ｙ２と表記する（図８参照）。
本実施形態では、ＸＺリニアエンコーダ５８Ｘ1とＹＺリニアエンコーダ５８Ｙ1とによって、定盤１２のマーク検出系ＭＤＳに対するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及びθｘの各方向に関する位置情報を計測する４軸エンコーダ５８１が構成される（図８参照）。同様に、ＸＺリニアエンコーダ５８Ｘ２とＹＺリニアエンコーダ５８Ｙ２とによって、定盤１２のマーク検出系ＭＤＳに対するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及びθｘの各方向に関する位置情報を計測する４軸エンコーダ５８２が構成される（図８参照）。この場合、４軸エンコーダ５８１、５８２でそれぞれ計測される定盤１２のマーク検出系ＭＤＳに対するＺ軸方向に関する位置情報に基づいて、定盤１２のマーク検出系ＭＤＳに対するθｙ方向に関する位置情報が求められ（計測され）、４軸エンコーダ５８１、５８２でそれぞれ計測される定盤１２のマーク検出系ＭＤＳに対するＹ軸方向に関する位置情報に基づいて、定盤１２のマーク検出系ＭＤＳに対するθｚ方向に関する位置情報が求められる（計測される）。
したがって、４軸エンコーダ５８１と４軸エンコーダ５８２とによって、定盤１２のマーク検出系ＭＤＳに対する６自由度方向の位置情報、すなわちマーク検出系ＭＤＳと定盤１２との６自由度方向に関する相対位置の情報を計測する第２位置計測システム５０が構成される。第２位置計測システム５０によって計測されるマーク検出系ＭＤＳと定盤１２との６自由度方向に関する相対位置の情報は、制御装置６０ｉに常時供給されており、制御装置６０ｉは、この相対位置の情報に基づいて、第１位置計測システム３０の検出点が、マーク検出系ＭＤＳの検出中心に対して、所望の位置関係になるように、具体的には、第１位置計測システム３０の検出点が、マーク検出系ＭＤＳの検出中心とＸＹ平面内の位置が例えばｎｍレベルで一致し、かつスライダ１０上のウエハＷの表面がマーク検出系ＭＤＳの検出位置に一致するように、３つの除振装置１４のアクチュエータをリアルタイムで制御している。なお、第１位置計測システム３０の検出点が、マーク検出系ＭＤＳの検出中心に対して、所望の位置関係になるように制御可能であれば、第２位置計測システム５０は、６自由度のすべての方向で相対位置の情報を計測できなくても良い。
前述の第１位置計測システム３０の説明と上記の第２位置計測システム５０との説明から明らかなように、計測装置１００ｉでは、第１位置計測システム３０と第２位置計測システム５０とによって、マーク検出系ＭＤＳに対するスライダ１０の６自由度方向の位置情報を計測する位置計測系が構成されている。
図８には、計測システム５００１の各計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜３）の制御系（及び後述する計測システム５００２の各計測装置１００ｉ（ｉ＝４〜６）の制御系）を中心的に構成する制御装置６０ｉの入出力関係を示すブロック図が示されている。制御装置６０ｉは、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等を含み、計測装置１００ｉの構成各部を統括制御する。図８に示されるように、計測装置１００ｉは、図４に示される構成部分とともにチャンバ１０１ｉ内に一部が配置されたウエハ搬送系７０ｉを備えている。ウエハ搬送系７０ｉは、前述の通り、例えば水平多関節型ロボットから成る。
計測システム５００２は、３台の計測装置１００ｉ（ｉ＝４〜６）及び搬送システム５２１が内部に収容されたチャンバ５０２と同様のチャンバと、該チャンバの一側に配置された、ＥＦＥＭシステム５１０とを備えて、上述した計測システム５００１と同様に構成されている。
本実施形態では、計測システム５００２は、図１から明らかなように、計測システム５００１と同様、露光装置２００、及びＣ／Ｄ３００に、インライン接続されていないが、露光装置２００、及びＣ／Ｄ３００の少なくとも一方にインライン接続されていても良い。本実施形態では、図示は省略したが、計測システム５００２のＥＦＥＭシステム５１０の３つのロードポート５１４の真上のクリーンルームの天井近傍に、ＯＨＴ用の軌道レールが設けられている。ＯＨＴによって、ＦＯＵＰ５２０が、ロードポート５１４上に搬入される。また、計測システム５００２が備える３台の計測装置１００ｉ（ｉ＝４〜６）のそれぞれは、前述した計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜３）と同様に構成されている。
露光装置２００は、一例としてステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（スキャナ）である。図９には、露光装置２００のチャンバ内の構成部分が一部省略して示されている。
露光装置２００は、図９に示されるように、照明系ＩＯＰ、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲに形成されたパターンの像を感応剤（レジスト）が塗布されたウエハＷ上に投影する投影ユニットＰＵ、ウエハＷを保持してＸＹ平面内を移動するウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。露光装置２００は、Ｚ軸方向と平行な光軸ＡＸを有する投影光学系ＰＬを備えている。
照明系ＩＯＰは、光源、及び光源に送光光学系を介して接続された照明光学系を含み、レチクルブラインド（マスキングシステム）で設定（制限）されたレチクルＲ上でＸ軸方向（図９における紙面直交方向）に細長く伸びるスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。照明系ＩＯＰの構成は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されている。ここで、照明光ＩＬとして、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられる。
レチクルステージＲＳＴは、照明系ＩＯＰの図９における下方に配置されている。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２１１（図９では不図示、図１０参照）によって、不図示のレチクルステージ定盤上を、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（図９における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定ストローク範囲で駆動可能となっている。
レチクルステージＲＳＴ上には、−Ｚ側の面（パターン面）にパターン領域と、該パターン領域との位置関係が既知の複数のマークと、が形成されたレチクルＲが載置されている。レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）２１４によって、移動鏡２１２（又はレチクルステージＲＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。レチクル干渉計２１４の計測情報は、露光制御装置２２０（図１０参照）に供給される。なお、上述したレチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報は、レチクル干渉計２１４に代えて、エンコーダにより計測を行っても良い。
投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図９における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒２４０と、鏡筒２４０内に保持された投影光学系ＰＬとを含む。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倍など）を有する。レチクルＲは、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致するように配置され、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷは、投影光学系ＰＬの第２面（像面）側に配置される。このため、照明系ＩＯＰ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、レチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、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、投影光学系ＰＬを介して、照明領域ＩＡＲに共役なウエハＷ上の領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。
投影光学系ＰＬとしては、一例としてＺ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数枚、例えば１０〜２０枚程度の屈折光学素子（レンズ素子）のみから成る屈折系が用いられている。この投影光学系ＰＬを構成する複数枚のレンズ素子のうち、物体面側（レチクルＲ側）の複数枚のレンズ素子は、不図示の駆動素子、例えばピエゾ素子などによって、Ｚ軸方向（投影光学系ＰＬの光軸方向）にシフト駆動、及びＸＹ面に対する傾斜方向（すなわちθｘ方向及びθｙ方向）に駆動可能な可動レンズとなっている。そして、結像特性補正コントローラ２４８（図９では不図示、図１０参照）が、露光制御装置２２０からの指示に基づき、各駆動素子に対する印加電圧を独立して調整することにより、各可動レンズが個別に駆動され、投影光学系ＰＬの種々の結像特性（倍率、歪曲収差、非点収差、コマ収差、像面湾曲など）が調整されるようになっている。なお、可動レンズの移動に代えて、あるいはこれに加えて、鏡筒２４０の内部の隣接する特定のレンズ素子間に気密室を設け、該気密室内の気体の圧力を結像特性補正コントローラ２４８が制御する構成にしても良いし、照明光ＩＬの中心波長を結像特性補正コントローラ２４８がシフトできる構成を採用しても良い。これらの構成によっても、投影光学系ＰＬの結像特性の調整が可能である。
ウエハステージＷＳＴは、平面モータ又はリニアモータ等を含むステージ駆動系２２４（図９では、便宜上ブロックにて示されている）によって、ウエハステージ定盤２２２上をＸ軸方向、Ｙ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向に微小駆動される。ウエハステージＷＳＴ上に、ウエハＷが、ウエハホルダ（不図示）を介して真空吸着等によって保持されている。本実施形態では、ウエハホルダは、３００ｍｍウエハを吸着保持することができるものとする。なお、ウエハステージＷＳＴに代えて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に移動する第１ステージと、該第１ステージ上でＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向に微動する第２ステージとを備える、ステージ装置を用いることもできる。なお、ウエハステージＷＳＴとウエハステージＷＳＴのウエハホルダのいずれか一方、又は両方を、「第２基板保持部材」と呼んでも良い。
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（回転情報（ヨーイング量（θｚ方向の回転量θｚ）、ピッチング量（θｘ方向の回転量θｘ）、ローリング量（θｙ方向の回転量θｙ））を含む）は、レーザ干渉計システム(以下、干渉計システムと略記する)２１８によって、移動鏡２１６（又はウエハステージＷＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。なお、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報は、干渉計システム２１８に代えて、エンコーダシステムにより計測を行っても良い。
干渉計システム２１８の計測情報は、露光制御装置２２０に供給される（図１０参照）。露光制御装置２２０は、干渉計システム２１８の計測情報に基づいて、ステージ駆動系２２４を介してウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）を制御する。
また、図９では図示が省略されているが、ウエハＷの表面のＺ軸方向の位置及び傾斜量は、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示される斜入射方式の多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサＡＦＳ（図１０参照）によって計測される。このフォーカスセンサＡＦＳの計測情報も露光制御装置２２０に供給される（図１０参照）。
また、ウエハステージＷＳＴ上には、その表面がウエハＷの表面と同じ高さである基準板ＦＰが固定されている。この基準板ＦＰの表面には、アライメント検出系ＡＳのベースライン計測等に用いられる第１基準マーク、及び後述するレチクルアライメント検出系で検出される一対の第２基準マークなどが形成されている。
投影ユニットＰＵの鏡筒２４０の側面には、ウエハＷに形成されたアライメントマーク又は第１基準マークを検出するアライメント検出系ＡＳが設けられている。アライメント検出系ＡＳとして、一例として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、このマークの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画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。なお、画像処理方式のアライメント検出系ＡＳに代えて、あるいはアライメント検出系ＡＳとともに、回折光干渉型のアライメント系を用いても良い。
露光装置２００では、さらに、レチクルステージＲＳＴの上方に、レチクルステージＲＳＴに載置されたレチクルＲ上の同一Ｙ位置にある一対のレチクルマークを同時に検出可能な一対のレチクルアライメント検出系２１３（図９では不図示、図１０参照）がＸ軸方向に所定距離隔てて設けられている。レチクルアライメント検出系２１３によるマークの検出結果は、露光制御装置２２０に供給されている。
図１０には、露光制御装置２２０の入出力関係がブロック図にて示されている。図１０に示されるように、露光装置２００は、上記構成各部の他、露光制御装置２２０に接続された、ウエハを搬送するウエハ搬送系２７０等を備えている。露光制御装置２２０は、マイクロコンピュータ又はワークステーション等を含み、上記構成各部を含む装置全体を統括的に制御する。ウエハ搬送系２７０は、例えば水平多関節型ロボットから成る。
図１に戻り、Ｃ／Ｄ３００は、図示は省略されているが、例えばウエハに対する感応剤（レジスト）の塗布を行う塗布部と、ウエハの現像が可能な現像部と、プリベーク（ＰＢ）及び現像前ベーク（post-exposure bake：ＰＥＢ）を行うベーク部と、ウエハ搬送系（以下、便宜上、Ｃ／Ｄ内搬送系と呼ぶ）と、を備えている。Ｃ／Ｄ３００は、さらに、ウエハを温調できる温調部３３０を備えている。温調部３３０は、通常、冷却部であり、例えばクールプレートと呼ばれる平坦なプレート（温調装置）を備えている。クールプレートは、例えば冷却水の循環等により冷却される。この他、ペルチェ効果による電子冷却を利用する場合もある。
解析装置３０００は、ホストコンピュータ２０００からの指示に応じて、種々の解析、演算を行う。一例を挙げれば、解析装置３０００は、例えば後述するように計測システム５００２で取得される重ね合わせずれの計測結果に基づいて、所定のプログラムに従った演算を行なって、露光装置２００にフィードバックするための補正値を算出する。
本実施形態に係る基板処理システム１０００では、露光装置２００及びＣ／Ｄ３００は、いずれもバーコードリーダ（不図示）を備えており、ウエハ搬送系２７０（図１０参照）及びＣ／Ｄ内搬送系（不図示）のそれぞれによるウエハの搬送中に、バーコードリーダにより、各ウエハの識別情報、例えばウエハ番号、ロット番号などの読み取りが適宜行われる。以下では、説明の簡略化のため、バーコードリーダを用いた各ウエハの識別情報の読み取りに関する説明は省略する。
次に、一方の計測システム５００１の３台の計測装置１００１〜１００３において、並行して、同一ロットに含まれる複数のウエハ（例えば、２５枚のウエハ）を処理する際の各計測装置１００ｉの動作について、計測装置１００ｉの制御装置６０ｉの処理アルゴリズムに対応する図１１のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、一例として、同一ロットの２５枚のウエハのうち、計測装置１００１が９枚、計測装置１００２が８枚、計測装置１００３が８枚、それぞれ計測処理を受け持つものとする。なお、計測装置１００１、計測装置１００２、計測装置１００３のうちの２つの計測装置に、同一ロットに含まれる複数枚（２５枚）のウエハを振り分けても良い。また、上記のように、同一ロットに含まれる複数枚のウエハの振り分けは、ほぼ均等であっても良いし、ほぼ均等でなくても良い。
前提として、計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜３）の計測対象であるウエハＷは３００ミリウエハであり、ウエハ処理の前工程のプロセス処理（エッチング、酸化・拡散、成膜、イオン注入、平坦化（ＣＭＰ）など）が終了し、レジストが塗布される前のウエハである。計測対象であるウエハＷ上には、前層以前の露光により、複数、例えばＩ個（一例としてＩ＝９８）のショット領域と呼ばれる区画領域（以下、ショットと呼ぶ）がマトリクス状の配置で形成され、各ショットを取り囲むストリートライン又は各ショット内部のストリートライン（１ショット複数チップ取りの場合）の上には、複数種類のマーク、例えばサーチアライメント用のサーチアライメントマーク（サーチマーク）、ファインアライメント用のウエハアライメントマーク（ウエハマーク）などが設けられているものとする。この複数種類のマークはショットとともに形成される。本実施形態では、サーチマーク及びウエハマークとして、２次元マークが用いられるものとする。
また、計測装置１００ｉのオペレータにより、予めウエハＷに対するアライメント計測に必要な情報が不図示の入力装置を介して入力され、制御装置６０ｉのメモリ内に記憶されているものとする。ここで、アライメント計測に必要な情報としては、ウエハＷの厚さ情報、ウエハホルダＷＨのフラットネス情報、ウエハＷ上のショット及びアライメントマークの配置の設計情報などの各種情報が含まれる。
以下で説明する、図１１のフローチャートに対応する処理は、３台の計測装置１００１〜１００３で、並行して、かつ個別に行われる。
図１１のフローチャートに対応する処理アルゴリズムがスタートするのは、例えばオペレータ又はホストコンピュータ２０００から計測開始が指示されたときである。このとき、１ロットに含まれる２５枚のウエハのうち、それぞれの計測装置の受け持ち枚数のウエハは、計測装置１００ｉのチャンバ１０１ｉ内の所定位置にあるウエハキャリア内に収納されているものとする。これに限らず、３台の計測装置１００ｉのよる計測処理と並行して１ロットのウエハのそれぞれを計測装置１００ｉ内に順次搬入することとしても良い。例えば、ロボット５１６、搬送部材５２４及び搬送部材５２６等を制御する計測システム制御装置５３０１の管理の下、所定のＦＯＵＰ５２０内の１ロットに含まれる例えば２５枚のウエハを、１枚ずつロボット５１６によって順次取り出し、搬送部材５２４によって、３台の計測装置１００ｉそれぞれとの所定の受け渡し位置まで、順次搬送することとしても良い。この場合、図１１のフローチャートに対応する処理アルゴリズムがスタートするのは、計測システム制御装置５３０１によって各制御装置６０ｉ及びロボット５１６に搬送開始の指令がなされたときとなる。
なお、露光装置２００と計測システム５００１とが接続されている場合には、露光装置２００の露光制御装置２２０から、ホストコンピュータ２０００を介さずに、計測システム制御装置５３０１に計測開始が指示されても良い。
なお、計測装置１００ｉは、露光装置２００及びＣ／Ｄ３００と同様、バーコードリーダ（不図示）を備えており、ウエハ搬送系７０ｉ（図８参照）によるウエハの搬送中に、バーコードリーダにより、各ウエハの識別情報、例えばウエハ番号、ロット番号などの読み取りが適宜行われる。以下では、説明の簡略化のため、バーコードリーダを用いた各ウエハの識別情報の読み取りに関する説明は省略する。なお、計測装置１００ｉのそれぞれが、バーコードリーダを備えていなくても良い。例えば、搬送システム５２１にバーコードリーダを配置しても良い。
まず、ステップＳ１０２で計測対象のウエハの番号を示すカウンタのカウント値ｉを１に初期化する（ｉ←１）。
次のステップＳ１０４で、ウエハＷを、スライダ１０上にロードする。このウエハＷのロードは、制御装置６０ｉの管理の下、ウエハ搬送系７０ｉとスライダ１０上の上下動部材とによって行われる。具体的には、ウエハ搬送系７０ｉによりウエハＷがウエハキャリア（又は受け渡し位置）からローディングポジションにあるスライダ１０の上方に搬送され、駆動装置１３により上下動部材が所定量上昇駆動されることで、ウエハＷが上下動部材に渡される。そして、ウエハ搬送系７０ｉがスライダ１０の上方から退避した後、駆動装置１３により上下動部材が下降駆動されることで、ウエハＷがスライダ１０上のウエハホルダＷＨ上に載置される。そして、バキュームポンプ１１がオンにされ、スライダ１０上にロードされたウエハＷがウエハホルダＷＨで真空吸着される。なお、計測装置１００ｉのよる計測処理と並行して１ロットに含まれる複数のウエハのそれぞれを計測装置１００ｉ内に順次搬入する場合、上記のウエハのロードに先立って、所定のＦＯＵＰ５２０内の複数のウエハが、１枚ずつロボット５１６によって順次取り出され、ロボット５１６から搬送部材５２４に渡され、搬送部材５２４によって計測装置１００ｉとの所定の受け渡し位置まで搬送され、ウエハ搬送系７０ｉに渡されることになる。
次のステップＳ１０６では、ウエハＷのＺ軸方向の位置（Ｚ位置）を調整する。このＺ位置の調整に先立って、制御装置６０ｉにより、第２位置計測システム５０によって計測されるマーク検出系ＭＤＳと定盤１２とのＺ軸方向、θｙ方向、θｘ方向に関する相対的な位置情報に基づいて、３つの除振装置１４のエアマウントの内圧（除振装置１４が発生するＺ軸方向の駆動力）が制御され、定盤１２は、その上面が、ＸＹ平面に平行になり、Ｚ位置が所定の基準位置となるように設定されている。ウエハＷは厚さが一様であると考えられる。したがって、ステップＳ１０６では、制御装置６０ｉは、メモリ内のウエハＷの厚さ情報に基づいて、マーク検出系ＭＤＳによるオートフォーカス機能により光学系の焦点位置を調整可能な範囲にウエハＷ表面が設定されるように、３つの除振装置１４が発生するＺ軸方向の駆動力、例えばエアマウントの内圧（圧縮空気の量）を調整して、定盤１２をＺ軸方向に駆動し、ウエハＷ表面のＺ位置を調整する。なお、計測ユニット４０が焦点位置検出系を備えている場合には、制御装置６０ｉは、焦点位置検出系の検出結果（出力）に基づいてウエハ表面のＺ位置調整を行うこととしても良い。例えば、マーク検出系ＭＤＳが、先端部の光学素子（対物光学素子）を介してウエハＷ表面のＺ軸方向の位置を検出する焦点位置検出系を備えていても良い。また、焦点位置検出系の検出結果に基づくウエハＷの表面のＺ位置の調整は、除振装置１４を使って定盤１２を動かして、定盤１２とともにスライダ１０を動かすことによって行なうことができる。なお、スライダ１０を、ＸＹ平面内の方向のみならず、Ｚ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向にも駆動可能な構成の駆動システム２０を採用し、その駆動システム２０を使ってスライダ１０を動かしても良い。なお、ウエハ表面のＺ位置調整は、ウエハ表面の傾斜調整を含んでいても良い。ウエハ表面の傾斜を調整するために駆動システム２０を用いることによって、グレーティングＲＧ１の配置面とウエハＷの表面とのＺ位置の差ΔＺに起因する誤差（一種のアッベ誤差）が生じる可能性がある場合には、上述したような対策の少なくとも１つを実行すれば良い。
次のステップＳ１０８では、予め定められたサーチマークの計測条件の設定の下で、ウエハＷのサーチアライメントを行う。サーチマークの計測条件は、後述するようにステップＳ１１０で設定される第１条件と同じ条件であっても良いし、ウエハマークとサーチマークとの相違を考慮した、よりサーチマークの計測に適した計測条件であっても良い。
サーチアライメントでは、例えば、ウエハＷ中心に関してほぼ対称に周辺部に位置する少なくとも２つのサーチマークをマーク検出系ＭＤＳを用いて検出する。制御装置６０ｉは、駆動システム２０によるスライダ１０の駆動を制御して、それぞれのサーチマークをマーク検出系ＭＤＳの検出領域（検出視野）内に位置決めしつつ、第１位置計測システム３０による計測情報及び第２位置計測システム５０による計測情報を取得し、マーク検出系ＭＤＳを用いてウエハＷに形成されたサーチマークを検出した時の検出信号と、第１位置計測システム３０による計測情報（及び第２位置計測システム５０による計測情報）とに基づいて、各サーチマークの位置情報を求める。
ここで、サーチマークの計測は、マーク検出系ＭＤＳの光学系からサーチマークにブロードバンド光（検出光）を照射しサーチマークから発生する予め定められた波長（検出波長）の光であって、所定次数（例えば±１次）の回折光をディテクタで受光し、その光電変換信号を所定の信号処理条件に従って処理することで行われる。
制御装置６０ｉは、信号処理装置４９から出力されるマーク検出系ＭＤＳの検出結果（上記の光電変換信号を上記信号処理条件の下で処理して得られるマーク検出系ＭＤＳの検出中心（指標中心）と各サーチマークとの相対位置関係）と、各サーチマーク検出時の第１位置計測システム３０の計測値（及び第２位置計測システム５０の計測値）とに基づいて、２つのサーチマークの基準座標系上の位置座標を求める。ここで、基準座標系は、第１位置計測システム３０の測長軸によって規定される直交座標系である。
しかる後、２つのサーチマークの位置座標からウエハＷの残留回転誤差を算出し、この回転誤差がほぼ零となるようにスライダ１０を微小回転させる。これにより、ウエハＷのサーチアライメントが終了する。なお、ウエハＷは、実際にはプリアライメントが行われた状態でスライダ１０上にロードされるので、ウエハＷの中心位置ずれは無視できるほど小さく、残留回転誤差は非常に小さい。
次のステップＳ１１０では、マークに検出光を照射するための照射条件、マークから発生する光を受光するための受光条件、及びマークから生じる光を受光して得た光電変換信号を処理するための信号処理条件の少なくとも１つを含む前述したマークの計測条件（アライメント計測条件）として、計測システム制御装置５３０１から指示された第１条件を設定する。
ステップＳ１１０において、ウエハマークの検出に適した、切り換え可能な照射条件、受光条件及び信号処理条件の少なくとも１つが、第１条件として設定される。ここでは、第１条件の一例として、例えばマーク検出系ＭＤＳにおける照明光の波長の最適化を行うものとする。また、一例として、ここでは、処理対象のウエハＷに形成されるウエハマークは、ウエハＷに積層されているパターン層（レイヤ）の最表層に形成されたマークであり、これを観察するのに特段の観察光（照明光）の波長を限定する必要はなく、ハロゲンランプ等の照明光源で発するブロードバンドな白色光で観察すれば良い。したがって、制御装置６０ｉでは、マーク検出系ＭＤＳの波長選択機構において波長５３０〜８００ｎｍの光束（白色光）を透過させるフィルタが選択されるように、波長選択機構の設定（制御）を行う。
次のステップＳ１１２では、第１条件の設定の下で、全ウエハに対するアライメント計測（全ショット１点計測、言い換えれば、全ショットＥＧＡ計測）、すなわち９８個のショットのそれぞれについて、１つのウエハマークを計測する。具体的には、制御装置６０ｉは、前述したサーチアライメント時における各サーチマークの位置座標の計測と同様にして、ウエハＷ上のウエハマークの基準座標系上における位置座標、すなわち、ショットの位置座標を求める。ただし、この場合、第１条件で定められるブロードバンドな波長の検出光を、デフォルトにて設定された光量で、コンベンショナルな照明条件（σ値）でマーク検出系ＭＤＳの光学系を介してウエハマークに照射し、ウエハマークから生じる所定次数（例えば±１次）の回折光をディテクタで受光し、その光電変換信号をデフォルトにて設定された信号処理条件（処理アルゴリズム）に従って処理することで、ウエハＷ上のウエハマークの基準座標系上における位置座標の算出に用いられる、マークの検出結果が得られる。
ただし、この場合、サーチアライメント時とは異なり、ショットの位置座標の算出に際しては、第２位置計測システム５０の計測情報を、必ず用いる。その理由は、前述したように、制御装置６０ｉにより、第２位置計測システム５０の計測情報に基づいて、第１位置計測システム３０の検出点が、マーク検出系ＭＤＳの検出中心とＸＹ平面内の位置が例えばｎｍレベルで一致し、かつスライダ１０上のウエハＷの表面がマーク検出系ＭＤＳの検出位置に一致するように、３つの除振装置１４のアクチュエータがリアルタイムで制御されている。しかし、ウエハマークの検出時において、第１位置計測システム３０の検出点が、マーク検出系ＭＤＳの検出中心とＸＹ平面内の位置が例えばｎｍレベルで一致している補償はないので、両者の位置ずれ量をオフセットとして考慮して、ショットの位置座標を算出する必要があるからである。例えば、上記オフセットを用いて、マーク検出系ＭＤＳの検出結果又は第１位置計測システム３０の計測値を補正することで、算出されるウエハＷ上のウエハマークの基準座標系上における位置座標を補正することができる。
ここで、この全ショット１点計測に際して、制御装置６０ｉは、第１位置計測システム３０の計測情報及び第２位置計測システム５０の計測情報に基づいて、スライダ１０（ウエハＷ）を、駆動システム２０を介してＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方の方向に移動し、ウエハマークを、マーク検出系ＭＤＳの検出領域内に位置決めする。すなわち、ステップ・アンド・リピート方式でスライダ１０をＸＹ平面内でマーク検出系ＭＤＳに対して移動して、全ショット１点計測が行われる。
なお、計測ユニット４０が焦点位置検出系を備えている場合には、ステップＳ１０６での説明と同様に、制御装置６０ｉは、焦点位置検出系の検出結果（出力）に基づいてウエハ表面のＺ位置の調整を行っても良い。
ステップＳ１１２の全ウエハに対するアライメント計測（全ショット１点計測）に際して、スライダ１０がＸＹ平面内で移動されると、その移動に伴い、定盤１２に偏荷重が作用するが、本実施形態では、制御装置６０ｉが、第１位置計測システム３０の計測情報に含まれるスライダのＸ、Ｙ座標位置に応じて、偏荷重の影響が相殺されるように３つの除振装置１４を個別にフィードフォワード制御し、それぞれの除振装置１４が発生するＺ軸方向の駆動力を個別に制御する。なお、制御装置６０ｉは、第１位置計測システム３０の計測情報を用いることなく、スライダ１０の既知の移動経路の情報に基づいて、定盤１２に作用する偏荷重を予測し、偏荷重の影響が相殺されるように３つの除振装置１４を個別にフィードフォワード制御しても良い。また、本実施形態では、ウエハホルダＷＨのウエハ保持面（ピンチャックの多数のピンの上端面で規定される面）の凹凸の情報（以下、ホルダフラットネス情報と呼ばれる）は、予め実験等で求められているので、アライメント計測（例えば全ショット１点計測）に際して、スライダ１０を移動する際に、制御装置６０ｉは、そのホルダフラットネス情報に基づいて、ウエハＷ表面の計測対象のウエハマークを含む領域が、マーク検出系ＭＤＳの光学系の焦点深度の範囲内に迅速に位置するように、３つの除振装置１４をフィードフォワード制御することで、定盤１２のＺ位置を微調整する。なお、上述の定盤１２に作用する偏荷重の影響を相殺するためのフィードフォワード制御及びホルダフラットネス情報に基づくフィードフォワード制御のいずれか一方、又は両方は実行しなくても良い。
なお、マーク検出系ＭＤＳの倍率の調整が可能である場合には、サーチアライメントに際しては、低倍率に設定し、アライメント計測に際しては、高倍率に設定することにしても良い。また、スライダ１０上にロードされたウエハＷの中心位置ずれ、及び残留回転誤差が無視できるほど小さい場合には、ステップＳ１０８を省いても良い。
ステップＳ１１２における全ショット１点計測において、後述するＥＧＡ演算で用いられる、基準座標系におけるサンプルショット領域（サンプルショット）の位置座標の実測値が検出されることとなる。サンプルショットとは、ウエハＷ上の全てのショットのうち、後述するＥＧＡ演算で用いられるものとして、予め定められた特定の複数（少なくとも３つ）のショットを指す。なお、全ショット１点計測では、ウエハＷ上の全ショットがサンプルショットとなる。ステップＳ１１２の後、ステップＳ１１４に進む。
ステップＳ１１４では、ステップＳ１１２で計測したウエハマークの位置情報を用いて、ＥＧＡ演算を行う。ＥＧＡ演算とは、上述のウエハマークの計測（ＥＧＡ計測）の後、サンプルショットの位置座標の設計値と実測値との差のデータに基づいて、最小二乗法等の統計演算を用いて、ショットの位置座標と、そのショットの位置座標の補正量との関係を表現するモデル式の係数を求める統計演算を意味する。
本実施形態では、一例として、次のモデル式が、ショットの位置座標の設計値からの補正量の算出に用いられる。
Figure 2018061945
ここで、ｄｘ、ｄｙは、ショットの位置座標の設計値からのＸ軸方向，Ｙ軸方向の補正量であり、Ｘ、Ｙは、ウエハＷの中心を原点とするウエハ座標系におけるショットの設計上の位置座標である。すなわち、上記式（１）は、ウエハの中心を原点とするウエハ座標系における各ショットの設計上の位置座標Ｘ、Ｙに関する多項式であり、その位置座標Ｘ、Ｙと、そのショットの位置座標の補正量（アライメント補正成分）ｄｘ、ｄｙとの関係を表現するモデル式となっている。なお、本実施形態では、前述したサーチアライメントにより、基準座標系とウエハ座標系との回転がキャンセルされるため、以下では、基準座標系と、ウエハ座標系を特に区別せず、すべて基準座標系であるものとして説明する。
モデル式（１）を用いれば、ウエハＷのショットの位置座標Ｘ，Ｙから、そのショットの位置座標の補正量を求めることができる。ただし、この補正量を算出するためには、係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…を求める必要がある。ＥＧＡ計測の後、そのサンプルショットの位置座標の設計値と実測値との差のデータに基づいて、最小二乗法等の統計演算を用いて、上記式（１）の係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…を求める。
モデル式（１）の係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…を決定後、係数決定後のモデル式（１）にウエハ座標系における各ショット（区画領域）の設計上の位置座標Ｘ、Ｙを代入して、各ショットの位置座標の補正量ｄｘ、ｄｙを求めることで、ウエハＷ上の複数のショット（区画領域）の真の配列（変形成分として、線形成分のみならず、非線形成分まで含む）を求めることができる。
ところで、既に露光が行われたウエハＷの場合、それまでのプロセスの影響により、計測結果として得られる検出信号の波形が、全てのウエハマークについて良好であるとは限らない。かかる計測結果（検出信号の波形）が不良なウエハマークの位置を、上記のＥＧＡ演算に含めると、その計測結果（検出信号の波形）が不良なウエハマークの位置誤差が、係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…の算出結果に悪影響を与える。
そこで、本実施形態では、信号処理装置４９が、計測結果が良好なウエハマークの計測結果のみを、制御装置６０ｉに送り、制御装置６０ｉは、計測結果を受信した全てのウエハマークの位置を用いて、上述のＥＧＡ演算を実行するようになっている。なお、上記式（１）の多項式の次数に特に制限はない。制御装置６０ｉは、ＥＧＡ演算の結果を、ウエハの識別情報（例えばウエハ番号、ロット番号）に対応づけて、アライメント履歴データファイルとして、内部又は外部の記憶装置に記憶する。なお、アライメント履歴データファイルに、ＥＧＡ演算の結果以外の情報（例えば、ＥＧＡ演算に用いられたマークの情報）が含まれても良い。
ステップＳ１１４のＥＧＡ演算が終了すると、ステップＳ１１６に進み、ウエハＷをスライダ１０上からアンロードする。このアンロードは、制御装置６０ｉの管理の下、ステップＳ１０４におけるロードの手順と逆の手順で、ウエハ搬送系７０ｉとスライダ１０上の上下動部材とによって行われる。なお、計測装置１００ｉのよる計測処理と並行して計測装置１００ｉが計測を受け持つ同一ロット内の一部の所定枚数のウエハのそれぞれを計測装置１００ｉ内に順次搬入し、計測装置１００ｉから順次搬出する場合、計測を終えたウエハＷは、ウエハ搬送系７０ｉによって搬送部材５２６に渡され、搬送部材５２６によって前述のアンロード側ウエハ受け渡し位置まで搬送された後、ロボット５１６によって所定のＦＯＰＵ５２０内に戻されることとなる。
次のステップＳ１１８では、カウンタのカウント値ｉを１インクリメント（ｉ←ｉ＋１）した後、ステップＳ１２０に進んで、カウント値ｉが同一ロット内の計測装置１００ｉが計測を受け持つウエハの数Ｍより大きいか否かを判断する。数Ｍは、計測装置１００１では９、計測装置１００２及び１００３では８である。
そして、このステップＳ１２０における判断が否定された場合には、計測装置１００ｉが計測を受け持つ全てのウエハに対する処理が終了していないと判断して、ステップＳ１０４に戻り、以降ステップＳ１２０における判断が肯定されるまで、ステップＳ１０４〜ステップＳ１２０までの処理（判断を含む）を繰り返す。
そして、ステップＳ１２０における判断が肯定されると、計測装置１００ｉが計測を受け持つ全てのウエハに対して処理が終了したと判断して、本ルーチンの一連の処理を終了する。
これまでの説明からわかるように、計測装置１００ｉによると、アライメント計測に際し、ウエハＷ上のＩ個（例えば９８個）のショットのそれぞれについて、少なくとも各１つのウエハマークの位置情報（座標位置情報）が計測され、計測された位置情報（計測結果が不良なウエハマークの位置情報は除かれる）を用い、最小二乗法等の統計演算により、上記式（１）の係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…が求められる。したがって、ウエハグリッドの変形成分を、線形成分のみならず、非線形成分まで、正確に求めることが可能になる。ここで、ウエハグリッドとは、ショットマップ（ウエハＷ上に形成されたショットの配列に関するデータ）に従って配列されたウエハＷ上のショットの中心を結んで形成される格子を意味する。ショットの位置座標の補正量（アライメント補正成分）ｄｘ、ｄｙを、複数のショットについて求めることは、ウエハグリッドの変形成分を求めることに他ならない。なお、本明細書では、ウエハグリッドを「グリッド」と略記し、あるいは「ショット領域（又はショット）の配列」とも記述している。
計測システム５００１では、３台の計測装置１００１〜１００３によって、前述したフローチャートに沿った計測処理を、並行して行なうことができる。すなわち、計測装置１００１〜１００３によって、ウエハキャリア内にそれぞれ収納された計測対象の所定枚数のウエハ、合計１ロットのウエハに対して、実質的に１ロットの１／３の枚数のウエハに対する計測処理時間で、各ウエハの全てのショットに対して少なくとも１つのウエハマークの位置計測が可能となり、ウエハグリッドの変形成分を、線形成分のみならず、非線形成分まで、正確に求めることが可能になる。なお、計測処理と並行して、各計測装置１００ｉに対するウエハの搬入及び各計測装置１００ｉからの計測済みのウエハの搬出を行う場合にも、１つのロードポート５１４に搬入されたＦＯＵＰ５２０内部の１ロットのウエハに対して、並行して処理をおこなうことができ、１ロットのウエハに対して、実質的に１ロットの１／３の枚数のウエハに対する処理時間で、各ウエハの全てのショットに対して少なくとも１つのウエハマークの位置計測が可能となり、ウエハグリッドの変形成分を、線形成分のみならず、非線形成分まで、正確に求めることが可能になる。なお、３台の計測装置１００１〜１００３は、例えば１ロット内の１枚のウエハを、３台の計測装置１００１〜１００３それぞれで同じ条件の下で計測処理した場合に、実質的に同じ計測結果が得られるように、例えば基準ウエハなどを用いて調整されていても良い。
求められた各ウエハのウエハグリッドの情報、例えば、求められた各ウエハのウエハグリッドの変形成分のデータ（係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…を決定後のモデル式（１）のデータ）は、計測装置１００ｉの制御装置６０ｉによって、各ウエハのアライメント履歴データファイルの一部として、計測システム制御装置５３０１に送信される。計測システム制御装置５３０１は、受信した各ウエハのウエハグリッドの情報、例えば受信した各ウエハのウエハグリッドの変形成分のデータ（係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…を決定後のモデル式（１）のデータ）を含むアライメント履歴データファイルを、例えばウエハ毎に内部の記憶装置に記憶する。
上述したように、計測装置１００１〜１００３において、並行して、同一ロットに含まれる２５枚のウエハ計測処理が、９枚、８枚、８枚で分担しておこなわれているので、計測装置１００１〜１００３による計測処理は、ほぼ同時に終了する。したがって、同一ロットの２５枚のウエハを、１台の計測装置で順次処理する場合に比べて、約１／３の時間で計測処理が終了する。なお、上記の場合、分担枚数が１枚多い、計測装置１００１による処理を最初に開始することが望ましい。
計測システム制御装置５３０１は、１ロットに含まれるすべてのウエハの計測が終了すると、そのロットに含まれる複数のウエハそれぞれの、ウエハグリッドの情報（アライメント履歴データファイル）をホストコンピュータ２０００に送信する。言うまでもないが、計測システム５００１から送信されるウエハグリッドの情報（アライメント履歴データファイル）には、ウエハグリッドの非線形成分のデータも含まれている。
なお、計測装置１００ｉの制御装置６０ｉを、ＬＡＮ１５００を介してホストコンピュータ２０００に接続し、ウエハグリッドの情報（アライメント履歴データファイル）を、計測システム制御装置５３０１を介さずに制御装置６０ｉからホストコンピュータ２０００に送信しても良い。
また、本実施形態においては、計測システム５００１からウエハグリッドの情報を、送信（出力）するようにしているが、計測システム５００１から送信される情報（データ）は、これに限られず、例えば計測装置１００ｉで計測された複数のウエハマークの座標位置情報を、各ウエハのアライメント履歴データの少なくとも一部として、送信（出力）するようにしても良い。
なお、最初に、１ロットに含まれる２５枚のウエハのうち、それぞれの計測装置の受け持ち枚数のウエハが、計測装置１００ｉのチャンバ１０１ｉ内にあるウエハキャリア内に収納されていた場合には、計測が終了した時点では、それぞれの計測装置の受け持ち枚数のウエハは、それぞれのウエハキャリア内に戻されている。そこで、計測システム制御装置５３０１では、搬送システム５２１を用いて、それぞれのウエハキャリア内のウエハをＦＯＵＰ５２０内戻す必要がある。一方、３台の計測装置１００ｉのよる計測処理と並行して１ロットのウエハのそれぞれを計測装置１００ｉ内に順次搬入することとした場合には、搬送部材５２６が、ウエハ搬送系７０ｉ（ｉ＝１〜３のいずれか）から計測が終了したウエハを受け取り、前述のアンロード側ウエハ受け渡し位置へ搬送し、ロボット５１６が、そのアンロード側ウエハ受け渡し位置へ搬送された計測処理済みのウエハを、ＦＯＵＰ５２０内に搬入している（戻している）。
次に、露光装置２００及びＣ／Ｄ３００を含むリソグラフィシステムにより、多数のウエハを連続的に処理する場合の動作の流れについて説明する。
まず、Ｃ／Ｄ内搬送系（例えばスカラーロボット）により、Ｃ／Ｄ３００のチャンバ内に配置されたウエハキャリアから第１枚目のウエハ（Ｗ１とする）が取り出され、塗布部に搬入される。これにより、塗布部によりレジストの塗布が開始される。レジストの塗布が終了すると、Ｃ／Ｄ内搬送系は、ウエハＷ１を塗布部から取り出してベーク部に搬入する。これにより、ベーク部でウエハＷ１の加熱処理（ＰＢ）が開始される。そして、ウエハのＰＢが終了すると、Ｃ／Ｄ内搬送系により、ウエハＷ１がベーク部から取り出され温調部３３０内に搬入される。これにより、温調部３３０内部のクールプレートでウエハＷ１の冷却が開始される。この冷却は、露光装置２００内で影響のない温度、一般的には、例えば２０〜２５℃の範囲で定められる露光装置２００の空調系の目標温度を目標温度として行われる。通常、温調部３３０内に搬入された時点では、ウエハの温度は目標温度に対して±０．３［℃］の範囲内にあるが、温調部３３０により目標温度±１０［ｍＫ］の範囲に温調される。
そして、温調部３３０内で冷却（温調）が終了すると、そのウエハＷ１は、Ｃ／Ｄ内搬送系により、Ｃ／Ｄ３００と露光装置２００との間に設けられた基板受け渡し部のロード側基板載置部に載置される。
Ｃ／Ｄ３００内では、上記と同様の一連のウエハに対するレジスト塗布、ＰＢ、冷却、及びこれらの一連の処理に伴う上記のウエハの搬送動作が順次繰り返し行われ、ウエハが順次ロード側基板載置部に載置される。なお、実際には、Ｃ／Ｄ３００のチャンバ内に、塗布部及びＣ／Ｄ内搬送系をそれぞれ２つ以上設けることにより、複数枚のウエハに対する並行処理が可能であり、露光前処理に要する時間の短縮が可能になる。
前述のロード側基板載置部に載置されたウエハＷ１は、ウエハ搬送系２７０により、露光装置２００内部の所定の待機位置まで搬送される。ただし、第１枚目のウエハＷ１は、待機位置で待機すること無く、直ちに露光制御装置２２０によって、ウエハステージＷＳＴ上にロードされる。このウエハのロードは、露光制御装置２２０により、前述した計測装置１００ｉで行われたと同様にして、ウエハステージＷＳＴ上の不図示の上下動部材とウエハ搬送系２７０とを用いて行われる。ロード後、ウエハステージＷＳＴ上のウエハに対して、アライメント検出系ＡＳを用いて前述と同様のサーチアライメント、及び例えば３〜１６程度のショットをアライメントショットとするＥＧＡ方式のウエハライメントが行われる。このＥＧＡ方式のウエハライメントに際し、露光装置２００の露光制御装置２２０には、露光装置２００におけるウエハアライメント及び露光の対象となるウエハ（対象ウエハ）の、アライメント履歴データファイルが、対象ウエハの識別情報（例えばウエハ番号、ロット番号）などとともにホストコンピュータ２０００から提供される。露光装置２００がホストコンピュータ２０００から取得したアライメント履歴データには、計測システム５００１で計測された各ウエハのウエハグリッドの情報が含まれており、露光制御装置２２０は、所定の準備作業の後、後述するようなウエハアライメントを行う。なお、ホストコンピュータ２０００を介さずに、露光制御装置２２０と計測システム制御装置５３０１とが、アライメント履歴データなどのやりとりを行っても良い。
ここで、ウエハアライメントの具体的な説明に先立って、露光装置２００で、３〜１６程度のショットをアライメントショットとするＥＧＡ方式のウエハライメントが行われる理由について説明する。
計測装置１００ｉにより求められたウエハＷのショットの位置座標の補正量（上記式（１）の係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…）は、例えば露光装置２００によりウエハＷを露光する際の露光位置に対するウエハの位置合わせに用いられる。しかるに、露光装置２００により計測装置１００ｉで位置座標の補正量が計測されたウエハＷは、前述したように計測装置１００ｉのスライダ１０からアンロードされた後、ＦＯＵＰ５２０内に収納され、そのＦＯＵＰ５２０が、ＯＨＴその他の搬送系により、Ｃ／Ｄ３００に搬入される。そして、そのウエハＷは、Ｃ／Ｄ３００によってレジストが塗布された後、露光のため、露光装置２００のウエハステージＷＳＴ上にロードされる。この場合において、スライダ１０上のウエハホルダＷＨと、露光装置２００のウエハステージＷＳＴ上のウエハホルダとは、仮に同一タイプのウエハホルダが用いられていたとしても、ウエハホルダの個体差によりウエハＷの保持状態が異なる。このため、せっかく、計測装置１００ｉでウエハＷのショットの位置座標の補正量（上記式（１）の係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…）を求めていても、その係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…の全てをそのまま用いることはできない。しかるに、ウエハホルダ毎にウエハＷの保持状態が異なることで影響を受けるのは、ショットの位置座標の補正量の１次以下の低次成分（線形成分）であり、２次以上の高次成分は殆ど影響を受けないものと考えられる。その理由は、２次以上の高次成分は、主としてプロセスに起因するウエハＷの変形に起因して生じる成分であると考えられ、ウエハホルダによるウエハの保持状態とは無関係な成分であると考えて差し支えないからである。
かかる考えに基づけば、計測装置１００ｉにより、時間を掛けてウエハＷについて求めた高次成分の係数ａ３、ａ４、……、ａ９、……、及びｂ３、ｂ４、……、ｂ９、……は、露光装置２００でのウエハＷの位置座標の補正量の高次成分の係数としてもそのまま用いることが可能である。したがって、露光装置２００のウエハステージＷＳＴ上では、ウエハＷの位置座標の補正量の線形成分を求めるための簡易なＥＧＡ計測（例えば３〜１６個程度のウエハマークの計測）を行うだけで足りるのである。
露光装置２００では、アライメント履歴データに含まれる、計測装置１００ｉによって位置情報が計測された（補正量の算出にマークの位置情報が用いられた）ウエハマークの中からアライメントショット数に対応する数のウエハマークを選択して、検出対象とし、その検出対象のウエハマークをアライメント検出系ＡＳを用いて検出し、その検出結果と検出時のウエハステージＷＳＴの位置（干渉計システム２１８による計測情報）とに基づいて、検出対象の各ウエハマークの位置情報を求め、その位置情報を用いて、ＥＧＡ演算を行い、次式（２）の各係数を求める。
Figure 2018061945
そして、露光制御装置２２０は、ここで求めた係数（ｃ０、ｃ１、ｃ２、ｄ０、ｄ１、ｄ２）を、対象ウエハのウエハグリッドの変形成分のデータに含まれる係数（ａ０、ａ１、ａ２、ｂ０、ｂ１、ｂ２）と置き換え、置き換え後の係数を含む次式（３）で表されるウエハの中心を原点とするウエハ座標系における各ショットの設計上の位置座標Ｘ、Ｙに関する多項式を用いて、各ショットの位置座標の補正量（アライメント補正成分）ｄｘ、ｄｙを求め、この補正量に基づいて、ウエハグリッドを補正するための、各ショットの露光に際しての露光位置（レチクルパターンの投影位置）に対する位置合わせのための目標位置（以下、便宜上、位置決め目標位置と呼ぶ）を決定する。なお、本実施形態では、静止露光方式ではなく、走査露光方式で露光が行われるが、便宜上、位置決め目標位置と称している。
Figure 2018061945
なお、露光装置２００でも、サーチアライメントにより、ウエハステージＷＳＴの移動を規定する基準座標系（ステージ座標系）とウエハ座標系との回転がキャンセルされるため、基準座標系とウエハ座標系を特に区別する必要はない。
そして、露光制御装置２２０は、その位置決め目標位置に従ってウエハステージＷＳＴを位置制御しつつ、ウエハＷ１上の各ショットに対してステップ・アンド・スキャン方式で露光を行う。
そして、ウエハステージＷＳＴ上のウエハ（この場合ウエハＷ１）に対する露光が終了する前に、２枚目のウエハＷ２が、Ｃ／Ｄ内搬送系により基板受け渡し部のロード側基板載置部に載置され、ウエハ搬送系２７０により露光装置２００内部の所定の待機位置まで搬送され、その待機位置で待機することになる。
そして、ウエハＷ１の露光が終了すると、ウエハステージ上でウエハＷ１とウエハＷ２とが交換され、交換後のウエハＷ２に対して、前述と同様のウエハアライメント及び露光が行われる。なお、ウエハＷ２の待機位置までの搬送が、ウエハステージ上のウエハ（この場合ウエハＷ１）に対する露光が終了するまでに終わらない場合には、ウエハステージが露光済みのウエハを保持したまま待機位置の近傍で待機することになる。
上記の交換後のウエハＷ２に対するウエハアライメントと並行してウエハ搬送系２７０により露光済みのウエハＷ１が基板受け渡し部のアンロード側基板載置部に搬送される。
前述の如くして、ウエハ搬送系２７０により、基板受け渡し部のアンロード側基板載置部に載置された露光済みのウエハは、Ｃ／Ｄ内搬送系によりベーク部内に搬入され、該ベーク部内のベーキング装置によりＰＥＢが行われる。ベーク部内には、複数枚のウエハを同時に収容可能である。
一方、ＰＥＢが終了したウエハは、Ｃ／Ｄ内搬送系によりベーク部から取り出され、現像部内に搬入され、該現像部内の現像装置により現像が開始される。
そして、ウエハの現像が終了すると、そのウエハは、Ｃ／Ｄ内搬送系により現像部から取り出され、搬入時に用いられたＦＯＵＰ５２０又はこれとは異なるウエハキャリア内の所定の収納段に搬入される。以降、Ｃ／Ｄ３００内では、露光済みの第２枚目以降のウエハに対して、ウエハＷ１と同様の手順で、ＰＥＢ、現像、及びウエハの搬送が繰り返し行われることとなる。
なお、上述の説明では、ウエハマークとして２次元マークが用いられているが、ウエハマークとして１次元マーク、例えばＸ軸方向を周期方向とするラインアンドスペースパターンから成るＸマーク、及びＹ軸方向を周期方向とするラインアンドスペースパターンから成るＹマークが、用いられることがある。この場合において、ＸマークとＹマークとで、マーク検出系ＭＤＳによりマークを計測する際の計測条件が異なることがある。このような状態は種々の要因で起こり得るが、例えば米国特許第５，５３２，０９１号明細書等に示されているように、次層を重ね合わせ露光するために、ウエハ上に形成された複数の層（マルチレイヤ）にまたがってアライメントをする必要がある際であって、例えば、Ｙ軸方向のアライメントは、直前のレイヤに対して（基準として）なされ、Ｘ軸方向のアライメントは、直前のレイヤの１つ前のレイヤに対して（基準として）なされるという状況下を一例として想定するものとする。より具体的には、Ｙ軸方向の位置合わせは、ウエハＷの既に形成されているパターンの層の中で最表層に形成されたパターン（マーク）に対してなされ、Ｘ軸方向の位置合わせは、最表層の下の層に形成されたパターン（マーク）に対してなされるものとする。従って、アライメント計測時にＸマークを観察する時には、ウエハＷの上面からＹマークが形成されている最表層を介して、その最表層の下の層に形成されているＸマークを観察することとなる。そのため、Ｘマークを適切に計測するためのアライメント計測条件（照明条件、光学条件、信号処理アルゴリズム等）は、Ｙマークを適切に計測するためのアライメント計測条件とは異なる。
次に、計測システム５００1の２台の計測装置を用いて計測ウエハ上のＩ個（例えば９８個）のショットそれぞれについて、Ｘマーク、Ｙマークの位置情報（座標位置情報）を計測する計測方法について説明する。図１２には、この場合の計測方法における処理の流れが概略的に示されている。
まず、ステップＳ２０２において、ウエハＷ１１（計測対象の基板）を含む、あるロットの複数のウエハが収容されたＦＯＵＰが、上述のＯＨＴなどを用いて、計測システム５００1のロードポート５１４に載置される。ＦＯＵＰに収容されたウエハＷ１１を含む、あるロットの複数のウエハは、ロボット５１６などを用いてＦＯＵＰから順次取り出され、搬送システム５２１などを用いて、計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜３）のうちの少なくとも１つに順次搬送される。
なお、以下では、ＦＯＵＰに収容されている複数のウエハのうちの１枚を、ウエハＷ１１として説明するが、同様の処理が、ＦＯＵＰに収容されている複数のウエハのすべてに行われる。また、以下では、一例として、ウエハＷ１１について、Ｘマークの計測を計測装置１００１で行った後に、Ｙマークの計測を計測装置１００２で行う場合について、説明する。もちろん、Ｙマークの計測を計測装置１００１で行った後に、Ｘマークの計測を計測装置１００２で行っても良い。
ウエハＷ１１は、上述のようにして計測装置１００１に搬送されると、次にステップＳ２０４において制御装置６０１の管理の下、ウエハ搬送系７０１とスライダ１０上の上下動部材とによって前述のステップＳ１０４と同様の手順で計測装置１００１のスライダ１０上にロードされる。
次にステップＳ２０６において、計測装置１００１によるウエハＷ１１のＸマークの計測条件が、第１の所定条件に設定される。以下では、この第１の所定条件を、前述の第１条件との識別のため、第２条件とも称する。第２条件は、ウエハＷ１１上に形成されたＸマークの検出に適した計測条件である。ここで、前述と同様に、アライメント計測条件（第２条件の一例）として、マーク検出系ＭＤＳにおける照明光の波長の最適化を行うものとする。処理対象のウエハＷ１１に形成されるＸマークは、最表層を上層とする下層（例えば、１つ下の層）に形成されたマークであり、これを適切に観察するためには、最表層を構成している物質に対して透過率の高い観察光（照明光）を使用することが好ましい。ここでは、そのような観察光は例えば赤色域の光であったとする。そこで、制御装置６０１は、マーク検出系ＭＤＳの波長選択機構において、波長７１０〜８００ｎｍの光束（赤色光）を透過させるフィルタが選択されるように、波長選択機構の設定（制御）を行なう。
次にステップＳ２０８において、設定された第２条件の下で、ウエハＷ１１のＩ個のＸマークのＸＹ平面内の絶対位置座標が次のようにして求められる。すなわち、制御装置６０１は、スライダ１０の位置情報を、第１位置計測システム３０（及び第２位置計測システム５０）を用いて計測しつつ、マーク検出系ＭＤＳを用いてウエハＷ１１上のＩ個のＸマークをそれぞれ検出し、Ｉ個のＸマークそれぞれの検出結果とそれぞれのＸマークの検出時のスライダ１０の絶対位置座標（Ｘ、Ｙ）とに基づいて、ウエハＷ１１上のＩ個のＸマークそれぞれのＸＹ平面内の絶対位置座標を求める。ただし、この場合、第２条件で定められる赤色域の波長の検出光を、デフォルトにて設定された光量で、コンベンショナルな照明条件（σ値）でマーク検出系ＭＤＳの光学系を介してウエハマークに照射し、ウエハマークから生じる所定次数（例えば±１次）の回折光をディテクタで受光し、その光電変換信号をデフォルトにて設定された信号処理条件（処理アルゴリズム）に従って処理することで、ウエハＷ１１上のウエハマークの基準座標系上における位置座標の算出に用いられる、マークの検出結果が得られる。また、このとき、制御装置６０１は、第１位置計測システム３０によって計測されるスライダ１０のθｘ方向及びθｙ方向の計測値に基づいて得られる、第１位置計測システム３０のＸ軸方向及びＹ軸方向アッベ誤差、及び第２位置計測システム５０のＸ軸方向及びＹ軸方向の計測値を、オフセットとして、Ｉ個のＸマークそれぞれのＸＹ平面内の絶対位置座標を求める。
次にステップＳ２１０において、ウエハＷ１１は、計測装置１００１のスライダ１０上からアンロードされ、計測システム５００１の外部に搬出されることなく、計測装置１００２のスライダ１０上にロードされる。具体的には、ウエハＷ１１は、制御装置６０１の管理の下、ステップＳ２０４（及びステップ１０４）におけるロードの手順と逆の手順で、ウエハ搬送系７０１とスライダ１０上の上下動部材とによって計測装置１００１のスライダ１０上からアンロードされた後、ウエハ搬送系７０１によって搬送部材５２４（又は５２６）に渡され、搬送部材５２４（又は５２６）によって、計測装置１００２との受け渡し位置まで搬送される。しかる後、制御装置６０２の管理の下、前述のステップＳ１０４と同様の手順で、ウエハ搬送系７０２と計測装置１００２のスライダ１０上の上下動部材とによって、ウエハＷ１１は、計測装置１００２のスライダ１０上にロードされる。
次にステップＳ２１２において、計測装置１００２によるウエハＷ１１のＹマークの計測条件が、第２の所定条件に設定される。以下では、この第２の所定条件を、第３条件とも称する。第３条件は、ウエハＷ１１上に形成されたＹマークの検出に適した計測条件である。ここで、前述と同様に、アライメント計測条件（第３条件の一例）として、マーク検出系ＭＤＳにおける照明光の波長の最適化を行うものとする。処理対象のウエハＷ１１に形成されるＹマークは、最表層に形成されたマークであり、これを観察するのに特段の観察光（照明光）の波長を限定する必要はなく、ハロゲンランプ等の照明光源で発するブロードバンドな白色光で観察すれば良い。従って、制御装置６０５では、マーク検出系ＭＤＳの波長選択機構において波長５３０〜８００ｎｍの光束（白色光）を透過させるフィルタが選択されるように、波長選択機構の設定（制御）を行う。
次にステップＳ２１４において、制御装置６０２によって設定された第３条件の下で、ウエハＷ１１のＩ個のＹマークのＸＹ平面内の絶対位置座標が、ステップＳ２０８におけるＸマークのＸＹ平面内の絶対位置座標と同様にして求められる。このとき、制御装置６０２は、第１位置計測システム３０によって計測されるスライダ１０のθｘ方向及びθｙ方向の計測値に基づいて得られる、第１位置計測システム３０のＸ軸方向及びＹ軸方向アッベ誤差、及び第２位置計測システム５０のＸ軸方向及びＹ軸方向の計測値を、オフセットとして、Ｉ個のＹマークそれぞれのＸＹ平面内の絶対位置座標を求める。
上述したように、３台の計測装置１００１〜１００３は、例えば１ロット内の１枚のウエハを、３台の計測装置１００１〜１００３それぞれで同じ条件の下で計測処理した場合に、実質的に同じ計測結果が得られるように調整されている。したがって、次のステップＳ２１６において、計測システム制御装置５３０１（又は制御装置６０２）により、ステップＳ２０８で求めたＸマークの絶対位置座標と、ステップＳ２１４で求めたＹマークの絶対位置座標とに基づいて、上述のステップＳ１１４と同様に、最小二乗法等の統計演算（ＥＧＡ演算）により、上記式（１）の係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…が求められる。以下、図１１のフローチャートと同様に、計測対象のロット内のウエハに対する計測処理が完了すると、一連の処理を終了する。
このように、この例においては、計測装置１００１では第２条件で、ロット内の全てのウエハに対するＸマークの計測が行われ、計測装置１００２では第３条件で、ロット内の全てのウエハに対するＹマークの計測を行うことができる。したがって、計測装置１００１、計測装置１００２は、計測対象のロットのすべてウエハに対する計測が完了するまで、それぞれの計測条件を変更することなく、それぞれ計測対象のマークを正確に計測することができる。
計測システム制御装置５３０１は、１ロットに含まれるすべてのウエハの計測が終了すると、そのロットに含まれる複数のウエハそれぞれの、ウエハグリッドの情報（アライメント履歴データファイル）をホストコンピュータ２０００に送信する。言うまでもないが、計測システム５００１から送信されるウエハグリッドの情報（アライメント履歴データファイル）には、ウエハグリッドの非線形成分のデータも含まれている。
なお、計測装置１００ｉの制御装置６０ｉを、ＬＡＮ１５００を介してホストコンピュータ２０００に接続し、ウエハグリッドの情報（アライメント履歴データファイル）を、計測システム制御装置５３０１を介さずに制御装置６０ｉからホストコンピュータ２０００に送信しても良い。
また、本実施形態においては、計測システム５００１からウエハグリッドの情報を、送信（出力）するようにしているが、計測システム５００１から送信される情報（データ）は、これに限られず、例えば計測装置１００ｉで計測されたウエハマーク（Ｘマーク）の座標位置情報とウエハマーク（Ｙマーク）の座標位置情報とを、各ウエハのアライメント履歴データの少なくとも一部として、送信（出力）するようにしても良い。
なお、計測システム５００１では、計測対象ロットに含まれるあるウエハに対する計測装置１００１によるＸマークの絶対位置座標の取得と、計測対象ロットに含まれる別のウエハに対する計測装置１００２によるＹマークの絶対位置座標の取得とを、少なくとも一部並行して行なうようにすることも可能である。かかる場合には、計測対象ロットに含まれる計測対象の全てのウエハに対する計測時間の短縮が可能となる。
また、上記説明では、ＸマークとＹマークが異なる層に形成されているウエハを計測対象としているが、ＸマークとＹマークとが同じ層に形成されていても良い。この場合も、Ｘマークの検出に適した計測条件とＹマークの検出に適した計測条件とが異なる場合には、例えば、計測装置１００１でＸマークの絶対位置座標の取得を行い、計測装置１００２にＹマークの絶対位置座標を取得しても良い。
ところで、上述したように、計測装置１００ｉは第１位置計測システム３０を備えているので、第１位置計測システム３０の測長軸によって規定される直交座標系（基準座標系）の原点出しを行うことで、スライダ１０の絶対位置、ひいてはスライダ１０の位置情報とマーク検出系ＭＤＳの検出結果とから求められる、スライダ１０上に保持されたウエハＷ上のウエハマーク、例えば重ね合わせ計測マーク（レジストレーションマーク）の絶対位置を、基準座標系上で管理することが可能である。すなわち、計測装置１００ｉを、重ね合わせ計測器として機能させることもできる。なお、本明細書で「絶対位置」とは、基準座標系上における座標位置を意味する。
したがって、計測システム５００１の計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜３）の少なくとも１つを、重ね合わせ計測器として機能させることもできる。しかし、本実施形態では、計測システム５００１の各計測装置１００ｉは、前述したウエハ処理の前工程のプロセス処理が終了し、レジストが塗布される前のウエハを計測対象として、前述の計測を行うこととしているので、この計測システム５００１の各計測装置１００ｉによるあるロットのウエハに対する計測と並行して、別のロットのウエハに対して、計測システム５００２で重ね合わせ計測等を実行することも可能である。
次に、他方の計測システム５００２の２台の計測装置を用いる重ね合わせ計測方法について説明する。図１３及び図１４には、この場合の重ね計測方法における処理の流れが概略的に示されている。
まず、ステップＳ３０２において、あるロットに含まれるウエハ（ウエハＷ１１とする）がＣ／Ｄ３００に搬入され、Ｃ／Ｄ３００の塗布部において、露光装置２００、又は露光装置２００とは異なる露光装置、例えばスキャナ又はステッパにより第１の層（下層）の露光が行われたウエハＷ１１にレジストの塗布が行われる。レジスト塗布前のウエハＷ１１には、下層の露光により、複数、例えばＩ個（Ｉは例えば９８）のショットとともに、ショットとの設計上の位置関係が既知のウエハマーク及び重ね合わせずれ計測用の第１マーク（正確には、第１マークのレジスト像（適宜、第１マーク像とも称する））が、それぞれのショットに対応して形成されている。この場合、Ｉ個の第１マーク像それぞれの設計上の位置関係も既知である。
次に、ステップＳ３０４において、レジストが塗布されたウエハＷ１１が、前述したウエハＷ１と同様の所定の処理過程を経て、露光装置２００のウエハステージＷＳＴ上にロードされる。具体的には、ウエハＷ１１は、ベーク部で加熱処理（ＰＢ）、温調部３３０での温調などが行われた後、ウエハステージＷＳＴ上にロードされる。
次に、ステップＳ３０６において、露光装置２００の露光制御装置２２０により、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷ１１に対して、アライメント検出系ＡＳを用いて前述と同様のサーチアライメント、及び例えば３〜１６程度のショットをアライメントショットとするＥＧＡ方式のウエハライメントが行われる。
なお、ステップＳ３０２に先だって、先に説明したように、計測システム５００１の計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜３）でウエハＷ１１のウエハグリッドの情報が求められ、露光装置２００の露光制御装置２２０に提供されている。
次に、ステップＳ３０８において、露光制御装置２２０により、ウエハアライメントの結果に基づき、前述の式（３）で表される各ショットの位置座標の補正量（アライメント補正成分）ｄｘ、ｄｙが求められ、この補正量に基づいて、ウエハグリッドを補正するための、各ショットの露光に際しての位置決め目標位置が決定される。
なお、ステップ３０２に先だって、計測システム５００１の計測装置１００ｉでウエハＷ１１のウエハグリッドの情報を求めずに、アライメント検出系ＡＳを用いた、例えば３〜１６程度のショットをアライメントショットとするＥＧＡ方式のウエハライメントの結果だけで、各ショットの露光に際しての位置決め目標位置を決定しても良い。
次に、ステップＳ３１０において、露光装置２００により、その位置決め目標位置に従ってウエハステージＷＳＴを位置制御しつつ、ウエハＷ１１上の各ショットに対してステップ・アンド・スキャン方式で第２の層（第１の層を下層とする上層）の露光が行われる。このとき、露光装置２００は、ウエハＷ１１上の第１マーク像に対応して第２マークが形成されたレチクル（便宜上、レチクルＲ１１とする）を用いて露光を行う。したがって、この第２の層の露光により、ウエハＷ１１上のＩ個のショットに対してレチクルＲ１１のパターン領域が重ね合わせて転写されるとともに、Ｉ個の第１マークの位置関係に対応する位置関係で配置されたＩ個の第２マークの転写像が形成される。
次に、ステップＳ３１２において、第２の層の露光が終了したウエハＷ１１は、前述の露光済みのウエハＷ１と同様の処理過程を経て、Ｃ／Ｄ３００の現像部内に搬入される。具体的には、ウエハＷ１１は、ウエハ搬送系２７０により基板受け渡し部のアンロード側基板載置部に搬送され、Ｃ／Ｄ内搬送系によりアンロード側基板載置部からＣ／Ｄ３００のベーク部内に搬入され、該ベーク部内のベーキング装置によりＰＥＢが行われる。ＰＥＢが終了したウエハＷ１１は、Ｃ／Ｄ内搬送系によりベーク部から取り出され、現像部内に搬入される。
次に、ステップＳ３１４において、現像部内の現像装置により、複数の第２マークの転写像が形成されたウエハＷ１１が、現像される。この現像により、ウエハＷ１１上には、Ｉ個のショットとともに、第１マーク像と対応する第２マーク像との組が、Ｉ個、所定の位置関係で形成され、重ね合わせ計測に際しての計測対象の基板となる。すなわち、このようにして重ね合わせ計測に際しての計測対象となる基板（重ね合わせ計測対象基板）が作製される。ここで、第１マーク像と対応する第２マーク像との組として、例えば外ボックスマークとこの内側に配置された内ボックスマークとから成るボックス・イン・ボックスマークのレジスト像などを用いることができる。
次に、ステップＳ３１６において、現像済みのウエハＷ１１（重ね合わせ計測対象の基板）を含む、あるロットの複数のウエハが収容されたＦＯＵＰが、Ｃ／Ｄ３００から取り出されて、上述のＯＨＴなどを用いて、計測システム５００２のロードポート５１４に載置される。すなわち、Ｃ／Ｄ３００から取り出されたＦＯＵＰ内のウエハＷ１１を含む、あるロットの複数のウエハは、現像処理後に行われるプロセス処理（エッチング処理、又はエッチング処理後の成膜処理（スパッタ処理、ＣＶＤ処理、熱酸化処理の少なくとも１つを含む））が施される前に、計測システム５００２に搬送される。ＦＯＵＰに収容されたウエハＷ１１を含む、あるロットの複数のウエハは、ロボット５１６などを用いてＦＯＵＰから順次取り出され、搬送システム５２１などを用いて、計測装置１００ｉ（ｉ＝４〜６）のうちの少なくとも１つに順次搬送される。
なお、以下では、ＦＯＵＰに収容されている複数のウエハのうちの１枚を、ウエハＷ１１として説明するが、同様の処理が、ＦＯＵＰに収容されている複数のウエハのすべて、又は一部に行われる。また、以下では、一例として、ウエハＷ１１（重ね合わせ計測に際しての計測対象の基板）について、第１マーク像の計測が計測装置１００４で行われ、第２マーク像の計測が計測装置１００５で行われる場合について、説明する。
ウエハＷ１１は、上述のようにして計測装置１００４に搬送されると、次にステップＳ３１８において制御装置６０４の管理の下、ウエハ搬送系７０４とスライダ１０上の上下動部材とによって前述のステップＳ１０４と同様の手順で計測装置１００４のスライダ１０上にロードされる。
次にステップＳ３２０において、計測装置１００４によるウエハＷ１１の第１マーク像の計測条件が、第１の所定条件に設定される。以下では、この第１の所定条件を、前述の第１条件との識別のため、第２条件とも称する。第２条件は、第１の層の露光によってウエハＷ１１上に形成された第１マーク像の検出に適した計測条件である。ここで、前述と同様に、アライメント計測条件（第２条件の一例）として、マーク検出系ＭＤＳにおける照明光の波長の最適化を行うものとする。処理対象のウエハＷ１１に形成される第１マーク像は、第１の層（第２の層（最表層）を上層とする下層（例えば、１つ下の層））に形成されたマークであり、これを適切に観察するためには、最表層を構成している物質に対して透過率の高い観察光（照明光）を使用することが好ましい。ここでは、そのような観察光は例えば赤色域の光であったとする。そこで、制御装置６０４は、マーク検出系ＭＤＳの波長選択機構において、波長７１０〜８００ｎｍの光束（赤色光）を透過させるフィルタが選択されるように、波長選択機構の設定（制御）を行なう。
次にステップＳ３２２において、設定された第２条件の下で、ウエハＷ１１のＩ個の第１マーク像のＸＹ平面内の絶対位置座標が次のようにして求められる。すなわち、制御装置６０４は、スライダ１０の位置情報を、第１位置計測システム３０（及び第２位置計測システム５０）を用いて計測しつつ、マーク検出系ＭＤＳを用いてウエハＷ１１上のＩ個の第１マーク像をそれぞれ検出し、Ｉ個の第１マーク像それぞれの検出結果とそれぞれの第１マーク像の検出時のスライダ１０の絶対位置座標（Ｘ、Ｙ）とに基づいて、ウエハＷ１１上のＩ個の第１マーク像それぞれのＸＹ平面内の絶対位置座標を求める。ただし、この場合、第２条件で定められる赤色域の波長の検出光を、デフォルトにて設定された光量で、コンベンショナルな照明条件（σ値）でマーク検出系ＭＤＳの光学系を介してウエハマークに照射し、ウエハマークから生じる所定次数（例えば±１次）の回折光をディテクタで受光し、その光電変換信号をデフォルトにて設定された信号処理条件（処理アルゴリズム）に従って処理することで、ウエハＷ１１上のウエハマークの基準座標系上における位置座標の算出に用いられる、マークの検出結果が得られる。また、このとき、制御装置６０４は、第１位置計測システム３０によって計測されるスライダ１０のθｘ方向及びθｙ方向の計測値に基づいて得られる、第１位置計測システム３０のＸ軸方向及びＹ軸方向アッベ誤差、及び第２位置計測システム５０のＸ軸方向及びＹ軸方向の計測値を、オフセットとして、Ｉ個の第１マーク像それぞれのＸＹ平面内の絶対位置座標を求める。
次にステップＳ３２４において、ウエハＷ１１は、計測装置１００４のスライダ１０上からアンロードされ、計測システム５００２の外部に搬出されることなく、計測装置１００５のスライダ１０上にロードされる。具体的には、ウエハＷ１１は、制御装置６０４の管理の下、ステップＳ３１８（及びステップ１０４）におけるロードの手順と逆の手順で、ウエハ搬送系７０４とスライダ１０上の上下動部材とによって計測装置１００４のスライダ１０上からアンロードされた後、ウエハ搬送系７０４によって搬送部材５２４（又は５２６）に渡され、搬送部材５２４（又は５２６）によって、計測装置１００５との受け渡し位置まで搬送される。しかる後、制御装置６０５の管理の下、前述のステップＳ１０４と同様の手順で、ウエハ搬送系７０５と計測装置１００５のスライダ１０上の上下動部材とによって、ウエハＷ１１は、計測装置１００５のスライダ１０上にロードされる。
次にステップＳ３２６において、計測装置１００５によるウエハＷ１１の第２マーク像の計測条件が、第２の所定条件に設定される。以下では、この第２の所定条件を、第３条件とも称する。第３条件は、第２の層の露光によってウエハＷ１１上に形成された第２マーク像の検出に適した計測条件である。ここで、前述と同様に、アライメント計測条件（第３条件の一例）として、マーク検出系ＭＤＳにおける照明光の波長の最適化を行うものとする。処理対象のウエハＷ１１に形成される第２マーク像は、第２の層（最表層）に形成されたマークであり、これを観察するのに特段の観察光（照明光）の波長を限定する必要はなく、ハロゲンランプ等の照明光源で発するブロードバンドな白色光で観察すれば良い。従って、制御装置６０５では、マーク検出系ＭＤＳの波長選択機構において波長５３０〜８００ｎｍの光束（白色光）を透過させるフィルタが選択されるように、波長選択機構の設定（制御）を行う。
次にステップＳ３２８において、制御装置６０５によって設定された第３条件の下で、ウエハＷ１１のＩ個の第２マーク像のＸＹ平面内の絶対位置座標が、ステップＳ３２２における第１マーク像のＸＹ平面内の絶対位置座標と同様にして求められる。このとき、制御装置６０５は、第１位置計測システム３０によって計測されるスライダ１０のθｘ方向及びθｙ方向の計測値に基づいて得られる、第１位置計測システム３０のＸ軸方向及びＹ軸方向アッベ誤差、及び第２位置計測システム５０のＸ軸方向及びＹ軸方向の計測値を、オフセットとして、Ｉ個の第２マーク像それぞれのＸＹ平面内の絶対位置座標を求める。
次にステップＳ３３０において、計測システム制御装置５３０２（又は制御装置６０５）により、相互に組を成す第１マーク像の絶対位置座標と第２マーク像の絶対位置座標とに基づいて、第１の層と第２の層との重ね合わせ誤差（重ね合わせずれ）が求められる。
次にステップＳ３３２において、計測システム制御装置５３０２（又は制御装置６０５）により、Ｉ個の第１マーク像の絶対位置座標とＩ個の第２マーク像の絶対位置座標とに基づいて、重ね合わせ誤差が、第１の層の露光と、第２の層の露光とのいずれに主として起因するかが、例えば次のようにして判断される。すなわち、計測システム制御装置５３０２（又は制御装置６０５）は、第１マーク像の絶対位置座標の設計上の位置座標からのずれ量（ΔＸ１ｉ，ΔＹ１ｉ）（ｉ＝１〜Ｉ）と、第２マーク像の絶対位置座標の設計上の位置座標からのずれ量（ΔＸ２ｉ，ΔＹ２ｉ）（ｉ＝１〜Ｉ）とを求め、ΔＸ１ｉ、ΔＸ２ｉ、ΔＹ１ｉ、ΔＹ２ｉそれぞれについてｉ＝１〜Ｉの総和ΣΔＸ１ｉ、ΣΔＸ２ｉ、ΣΔＹ１ｉ、ΣΔＹ２ｉを求める。そして、計測システム制御装置５３０２（又は制御装置６０５）は、ΣΔＸ１ｉ＞ΣΔＸ２ｉかつΣΔＹ１ｉ＞ΣΔＹ２ｉの場合、重ね合わせ誤差は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のいずれについても第１の層の露光に主として起因すると判断し、ΣΔＸ１ｉ＜ΣΔＸ２ｉかつΣΔＹ１ｉ＜ΣΔＹ２ｉの場合、重ね合わせ誤差は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のいずれについても第２の層の露光に主として起因すると判断する。また、計測システム制御装置５３０２（又は制御装置６０５）は、ΣΔＸ１ｉ＞ΣΔＸ２ｉかつΣΔＹ１ｉ＜ΣΔＹ２ｉの場合、重ね合わせ誤差は、Ｘ軸方向については第１の層の露光に主として起因し、かつＹ軸方向については第２の層の露光に主として起因すると判断し、ΣΔＸ１ｉ＜ΣΔＸ２ｉかつΣΔＹ１ｉ＞ΣΔＹ２ｉの場合、重ね合わせ誤差は、Ｘ軸方向については第２の層の露光に主として起因し、かつＹ軸方向については第１の層の露光に主として起因すると判断する。
なお、上記の判断方法は一例であり、要は、計測システム制御装置５３０２（又は制御装置６０５）は、Ｉ個の第１マーク像の絶対位置座標とＩ個の第２マーク像の絶対位置座標とに基づいて、重ね合わせ誤差が、第１の層の露光と、第２の層の露光とのいずれに主として起因するかを判断するのであれば、その具体的な判断方法は特に問わない。
なお、ステップＳ３３０及びステップＳ３３２の処理と並行して、ステップＳ３２８におけるＩ個の第２マーク像のＸＹ平面内の絶対位置座標の計測が終了したウエハＷ１１は、ウエハ搬送系７０５によって搬送部材５２６に渡され、搬送部材５２６によって前述のアンロード側ウエハ受け渡し位置まで搬送された後、ロボット５１６によって所定のＦＯＰＵ５２０内に戻されることとなる。
上述の重ね合わせ計測方法により得られたウエハＷ１１の重ね合わせ誤差（重ね合わせずれ）のデータ、及び重ね合わせ誤差が第１の層の露光と第２の層の露光とのいずれに主として起因するかの判断結果のデータは、計測システム制御装置５３０２（又は制御装置６０５）によって第１の層の露光を行った露光装置と第２の層の露光を行なった露光装置２００の少なくとも一方にフィードバックされることになる。
例えば、重ね合わせ誤差の主要因が第１の層の露光である場合には、それらのデータを第１の層を行った露光装置にフィードバックしても良い。そして、その露光装置で、ウエハＷ１１を含むロットとは別のロットに含まれるウエハに対して、ウエハＷ１１の第１の層と同様の露光処理を行う場合に、フィードバックされたデータに基づいて、第２の層との重ね合わせ誤差が小さくなるように位置決め目標位置を決めて良い。
また、重ね合わせ誤差の主要因が第２の層の露光である場合には、それらのデータを第２の層の露光を行った露光装置２００にフィードバックしても良い。そして、露光装置２００で、ウエハＷ１１を含むロットとは別のロットに含まれるウエハに対して、ウエハＷ１１の第２の層と同様の露光処理を行う場合に、フィードバックされたデータに基づいて、第１の層との重ね合わせ誤差が小さくなるように位置決め目標位置を決めて良い。
なお、データのフィードバックはホストコンピュータ２０００を介して行っても良い。
また、ステップＳ３２２及びステップＳ３２８の少なくとも一方において、ウエハＷ１１の上の全ショットについて２以上のマークの絶対位置座標を取得し、第１の層の各ショットの形状と大きさに関する第１情報、及び第２の層の各ショットの形状と大きさに関する第２情報の少なくとも一方が取得できる場合には、第１情報を、第１の層を露光した露光装置に提供（フィードバック）し、第２情報を第２の層を露光した露光装置２００に提供（フィードバック）しても良い。この場合、第２の層の各ショットの形状と大きさが所望状態となるように、結像特性補正コントローラ２４８を制御したり、レチクルステージＲＳＴの速度と方向の少なくとも一方を制御したりしても良い。
なお、上述の説明においては、第１マーク像の絶対位置座標と第２マーク像の絶対位置座標とに基づいて、第１の層と第２の層との重ね合わせ誤差（重ね合わせずれ）を求めているが、第１マーク像の絶対位置座標のデータと第２マーク像の絶対位置座標のデータを、第１の層と第２の層の重ね合わせ誤差（第１の層と第２の層の位置ずれ）の情報として、計測システム５００２から出力しても良い。この場合、計測システム５００２から出力されたデータを、第１の層の露光を行なった露光装置（露光装置２００又は別の露光装置）と第２の層の露光を行った露光装置２００との少なくとも一方に提供（フィードバック）しても良い。
また、第１マーク像の絶対位置座標と第２マーク像の絶対位置座標とに基づいて、相互に組を成す第１マーク像と第２マーク像との位置ずれをそれぞれ求め、それらの位置ずれのデータを、第１の層と第２の層の重ね合わせ誤差（第１の層と第２の層の位置ずれ）の情報として、計測システム５００２から出力しても良い。この場合も、計測システム５００２から出力されたデータを、第１の層の露光を行なった露光装置（露光装置２００又は別の露光装置）と第２の層の露光を行った露光装置２００との少なくとも一方に提供（フィードバック）しても良い。
なお、図１３及び図１４のフローチャートに従う処理アルゴリズムでは、同一ロットに含まれる全ての重ね合わせ計測対象基板（ウエハＷ１１）に対して、ステップＳ３２２において計測装置１００４で第１マーク像の絶対位置座標の計測が行われた場合には、その重ね合わせ計測対象基板に対して、ステップＳ３２８において計測装置１００５で第２マーク像の絶対位置座標の計測が行われるものとしているが、ロット内の一部の計測対象基板に対しては、計測装置１００５での第２マーク像の絶対位置座標の計測は、必ずしも行わなくても良い。
なお、ステップＳ３２２において、Ｉ個よりも少ないＫ個の第１マーク像の絶対位置座標を求め、ステップＳ３２８において、Ｋ個の第２マーク像の絶対位置座標を求めても良い。
上述の説明から明らかなように、基板処理システム１０００で行われる重ね合わせ計測方法によると、計測システム５００２は、第１マーク像の絶対位置座標と第２マーク像の絶対位置座標とをそれぞれ計測することができ、これらの絶対位置座標に基づいて、重ね合わせ誤差を計測することができる。また、その重ね合わせ誤差が、下層の露光に主として起因するのか、上層の露光に主として起因するのを、特定することができるという、従来にない優れた効果を得ることができる。
なお、上記ステップＳ３３０において、第１の層と第２の層との重ね合わせ誤差（重ね合わせずれ）が求められているので、ステップＳ３３２は、必要に応じて実行すれば良い。
なお、上述の説明では、第１の層と第２の層の重ね合わせ誤差を求めるために、重ね合わせずれ計測用のマーク（第１マーク像、第２マーク像）を用いたが、ウエハマーク（アライメントマーク）を用いても良い。すなわち、第１の層のＩ個のウエハマークの絶対位置座標と、第２の層のＩ個のウエハマークの絶対位置座標とから、第１の層と第２の層との重ね合わせ誤差を求めても良い。
また、ウエハマークと、重ね合わせずれ計測用のマーク（第１マーク像、第２マーク像）とは、形状、サイズ等が異なるので、照射条件等を含む好適な計測条件が異なる。そこで、同一ロット（計測対象ロット）に含まれる複数枚のウエハについて、前述のステップＳ３２０において、ウエハＷ１１の第１マーク像の計測条件の代わりに、第１の所定条件としてウエハ上のウエハマークのレジスト像の計測に適した計測条件を設定し、ステップＳ３２２において、そのウエハマークのレジスト像の絶対位置座標を、第１の所定条件の下で求める。また、そのウエハマークのレジスト像の絶対位置座標が取得されたウエハについて、前述のステップＳ３２６において、第２の所定条件として重ね合わせずれ計測用のマーク（第１マーク像、第２マーク像の少なくとも一方）の計測に適した計測条件を設定し、ステップＳ３２８において、その重ね合わせずれ計測用のマークの絶対位置座標を、第２の所定条件の下で求めることとしても良い。したがって、図１３及び図１４のフローチャートに従う処理の流れで、計測対象ロットに含まれる複数枚のウエハについて、ウエハマークのレジスト像、重ね合わせずれ計測用のマークのいずれについても、高精度な位置計測を行なうことが可能である。
また、上述の説明では、第２の層の露光処理後に、計測システム５００２の計測装置１００４で、現像済のウエハＷ１１の第１マーク像（又は、第１層のウエハマーク）の絶対位置座標を取得し、第２マーク像（又は第２の層のウエハマーク）の絶対位置座標を、計測装置１００５で取得している。しかし、これに限らず、第１の層の露光処理後であって、第２の層の露光処理前に、現像済のウエハＷ１１の第１マーク像（又は、第１層のウエハマーク）の絶対位置座標を計測システム５００２の計測装置１００４で取得し、第２の層の露光処理後に、現像済のウエハＷ１１の第２マーク像（又は、第２層のウエハマーク）の絶対位置座標を計測システム５００の計測装置１００５で取得しても良い。この場合、第１の層と第２の層の重ね合わせ誤差は、計測システム５００２（制御装置６０５又は計測システム制御装置５３０２）で求めても良いし、別の装置（例えば、ホストコンピュータ２０００）で求めても良い。
また、第２の層の次の層の露光処理を行うために、ウエハＷ１１が各種プロセス（エッチング処理及び成膜処理を含む）を経てＣ/Ｄ３００（又は別のＣ/Ｄ）に搬入される直前に、ウエハＷ１１を計測システム５００１又は計測システム５００２に搬入し、いずれかの計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜６のいずれか）で、ウエハＷ１１の第１マーク像（又は、第１層のウエハマーク）の絶対位置座標と第２マーク像（又は第２の層のウエハマーク）の絶対位置座標の両方、又はウエハＷ１１の第２マーク像（又は、第２層のウエハマーク）の絶対位置座標を取得しても良い。この場合も、第１の層と第２の層との重ね合わせ誤差（第１の層と第２の層と位置ずれ）を計測システム５００１又は計測システム５００２で求めて良いし、計測システム５００１又は計測システム５００２で取得された絶対位置座標の情報を別の装置（例えば、ホストコンピュータ２０００）に提供し、その別の装置で第１の層と第２の層との重ね合わせ誤差（第１の層と第２の層と位置ずれ）を求めて良い。また、計測システム５００１又は計測システム５００２で求められた第１の層と第２の層との重ね合わせ誤差（第１の層と第２の層と位置ずれ）の情報、あるいは計測システム５００１又は計測システム５００２で取得された絶対位置座標の情報を露光装置２００、又は別の露光装置に提供しても良い。
なお、上述の説明では、第１の層と第２の層の重ね合わせ誤差の情報を取得しているが、これに限られず、第ｍ層（下層、ｍは１以上の整数）と第ｎ層（上層、ｎは、ｍよりも大きい、２以上の整数）の重ね合わせ誤差を取得しても良い。この場合、第ｎ層が第ｍ層の次の層でなくても良い。
以上説明したように、本実施形態に係る基板処理システム１０００によると、計測システム５００１と、計測システム５００２と、露光装置２００及びＣ／Ｄ３００を含むリソグラフィシステムと、のそれぞれにより、多数のウエハが連続して処理される。基板処理システム１０００では、計測システム５００１による前述した計測対象のウエハに対する前述した計測処理と、計測システム５００１による計測が終了したウエハに対するリソグラフィシステムによる処理（レジスト塗布、露光及び現像）と、リソグラフィシステムによる処理が終了したウエハに対する計測処理とは、互いに独立して行われる。このため、計測システム５００１による計測処理が終了したウエハに対してリソグラフィシステムによる処理が行われ、リソグラフィシステムによる処理が終了したウエハに対して計測システム５００２による計測処理が行われるという制約はあるが、基板処理システム１０００全体としてのスループットが最大となるように、全体の処理シーケンスを定めることができる。
また、基板処理システム１０００によると、前述した簡易なＥＧＡ計測及び露光を含む露光装置２００による対象ウエハの処理動作とは独立して、計測システム５００１の計測装置１００ｉにより対象ウエハのアライメント計測を行うことができ、露光装置２００によるウエハ処理のスループットを殆ど低下させることがない、効率的な処理が可能になる。また、基板処理システム１０００の全体としても、計測システム５００１の計測装置１００ｉにより計測処理が事前に行われたあるロットのウエハに対する露光装置２００によるアライメント及び露光処理と、計測システム５００１の計測装置１００ｉによる別のロットのウエハに対する計測処理と、リソグラフィシステムによる処理が終了したさらに別のロットのウエハに対する計測システム５００２による計測処理とを、並行して行なうようにすることで、ウエハ処理のスループットを殆ど低下させることがない、効率的な処理が可能になる。しかも、計測システム５００１では、全ショットをサンプルショットとする全ショットＥＧＡを、露光装置２００のあるロットのウエハに対するウエハアライメント及び露光の動作と並行して、別のロットのウエハに対して行なうことができる。
また、計測システム５００１の計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜３）では、全ショットをサンプルショットとする全ショットＥＧＡを、ウエハ処理の前工程のプロセス処理（エッチング、酸化・拡散、成膜、イオン注入、平坦化（ＣＭＰ）など）が終了した同一ロットのウエハに対する露光装置２００によるウエハアライメント及び露光の動作に先立って（より正確には、ウエハに対するレジスト塗布に先立って）行い、アライメント計測により得られた各ウエハについて、ウエハグリッドの情報（例えば、ウエハグリッドの変形成分のデータ）を含むアライメント履歴データを取得する。取得された各ウエハについてのアライメント履歴データは、ウエハ毎に計測システム制御装置５３０１によって内部の記憶装置に記憶される。したがって、露光装置２００では、計測システム制御装置５３０１を使って求めた、対象ウエハについてウエハグリッドの情報を含むアライメント履歴データを有効活用して、その対象ウエハに対してウエハアライメント及び露光を行なうことができる。すなわち、本実施形態に係る基板処理システム１０００では、計測システム５００１の計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜３）における事前計測処理で得られた対象ウエハについての、ウエハグリッドの情報（例えば、ウエハグリッドの変形成分のデータ）を含むアライメント履歴データが、露光装置２００に実質的にフィードフォワード的に転送（提供）されていると言える。
また、計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜３）における事前計測処理における全ショットＥＧＡで得られたモデル式における高次成分の係数は、露光装置２００においてもそのまま採用することができるので、露光装置２００では、数ショットをアライメントショットとするアライメント計測を行って上記モデル式の低次成分の係数を求めるのみで、この低次成分の係数と、計測装置１００ｉで取得された高次成分の係数とを用いることで、モデル式（１）の低次成分の係数（未定係数）のみならず、高次成分の係数（未定係数）も確定することができ、この未定係数が確定したモデル式（１）(すなわち、上式（３）)とウエハ上の複数のショットの配列の設計値（Ｘ，Ｙ）とを用いて、各ショットの設計上の位置からの補正量を求めることができ、これにより、露光装置２００でモデル式（１）の低次及び高次成分の係数を求めた場合と同様の精度の良い補正量の取得が可能となる。そして、この補正量とウエハ上の複数のショットの配列の設計値とに基づいて、各ショットの露光の際の位置決め目標位置の算出が可能になる。したがって、この目標位置に従ってウエハステージＷＳＴの位置を制御することで、各ショットを露光位置（レチクルパターンの投影位置）に対して精度良く位置合わせすることができる。これにより、露光装置２００のスループットを低下させることなく、露光の際のレチクルのパターンの像とウエハ上の各ショット領域に形成されたパターンとの重ね合わせ精度の向上が可能になる。
また、本実施形態に係る計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜６）によると、制御装置６０ｉは、駆動システム２０によるスライダ１０の移動を制御しつつ、第１位置計測システム３０、及び第２位置計測システム５０を用いて、定盤１２に対するスライダ１０の位置情報、及びマーク検出系ＭＤＳと定盤１２との相対的な位置情報を取得するとともに、マーク検出系ＭＤＳを用いてウエハＷに形成された複数のマークの位置情報を求めている。したがって、計測装置１００ｉによると、ウエハＷに形成された複数のマークの位置情報を、精度良く求めることができる。
また、本実施形態に係る計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜６）によると、制御装置６０ｉは、第２位置計測システム５０による計測情報（定盤１２とマーク検出系ＭＤＳとの相対的な位置情報）を常時取得し、マーク検出系ＭＤＳの検出中心と定盤１２に対するスライダ１０の６自由度方向の位置情報を検出する第１位置計測システム３０の検出点との位置関係がｎｍレベルで所望の関係に維持されるように、３つの除振装置１４（のアクチュエータ）を介して定盤１２の６自由度方向の位置をリアルタイムで制御している。また、制御装置６０ｉは、駆動システム２０によるスライダ１０の駆動を制御しつつ、第１位置計測システム３０による計測情報（定盤１２に対するスライダ１０の位置情報）及び第２位置計測システム５０による計測情報（定盤１２とマーク検出系ＭＤＳとの相対的な位置情報）を取得し、マーク検出系ＭＤＳを用いてウエハＷに形成されたマークを検出した時の検出信号と、マーク検出系ＭＤＳを用いてウエハＷに形成されたマークを検出した時に得られる第１位置計測システム３０による計測情報と、マーク検出系ＭＤＳを用いてウエハＷに形成されたマークを検出した時に得られる第２位置計測システム５０による計測情報とに基づいて、複数のウエハマークの位置情報を求める。したがって、計測装置１００ｉによると、ウエハＷに形成された複数のマークの位置情報を、精度良く求めることができる。
なお、例えば、計測されたマークの位置情報を用いてＥＧＡ演算を行なうことなく、計測されたマークの位置情報に基づいて、露光の際のウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）の位置制御を行なう場合などには、例えば上記の第２位置計測システム５０による計測情報を、マークの位置情報の算出には用いなくても良い。ただし、この場合には、マーク検出系ＭＤＳを用いてウエハＷに形成されたマークを検出した時に得られる第２位置計測システム５０による計測情報を、オフセットして用いて、例えばウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）の位置決め目標値などウエハＷを移動させるための情報を補正することとすれば良い。あるいは、上記のオフセットを考慮して、露光時におけるレチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）の移動を制御することとしても良い。
また、本実施形態に係る計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜６）によると、ウエハＷが載置され保持されるスライダ１０の６自由度方向の位置情報を計測する第１位置計測システム３０は、少なくともウエハＷ上のウエハマークを、マーク検出系ＭＤＳで検出するため、スライダ１０が移動する範囲では、ヘッド部３２から計測ビームをグレーティングＲＧ１に照射し続けることができる。したがって、第１位置計測システム３０は、マーク検出のためにスライダ１０が移動するＸＹ平面内の全範囲で、連続して、その位置情報の計測が可能である。したがって、例えば計測装置１００ｉの製造段階（半導体製造工場の内での装置の立ち上げ段階を含む）において、第１位置計測システム３０の測長軸によって規定される直交座標系（基準座標系）の原点出しを行うことで、スライダ１０の絶対位置、ひいてはスライダ１０の位置情報とマーク検出系ＭＤＳの検出結果とから求められる、スライダ１０上に保持されたウエハＷ上のマーク（サーチマーク、ウエハマークに限らず、その他のマーク、例えば重ね合わせ計測マーク（レジストレーションマーク）なども含む）の絶対位置を、基準座標系上で管理することが可能である。
これまでの説明から明らかなように、本実施形態に係る基板処理システム１０００では、計測システム５００１、５００２を備えていることにより、仮に、露光装置２００が所定時間（要求される高いスループットを維持するために許容される時間）内に、ウエハの位置座標の補正量の線形成分を求めるための簡易なＥＧＡ計測（例えば、アライメント系ＡＳを用いた３〜１６個程度のウエハマークの位置情報の取得）を行なう機能しか備えていない場合であっても、その簡易なＥＧＡ計測を行なって得られるウエハグリッドの変形の低次成分と、計測システム５００１（又は計測システム５００２）によって事前に求められた例えば全点ＥＧＡによって求められたウエハグリッドの変形の高次成分と、を用いて、ウエハグリッドの変形を高精度に求めることができる。したがって、計測システム５００１（又は計測システム５００２）により、露光装置２００のグリッド補正機能を実質的に向上させることができる。したがって、最先端のグリッド補正機能を有しない露光装置により、ウエハに対して高スループットで、あるいはスループットを低下させることなく、高精度な露光が可能になる。
なお、上記実施形態に係る基板処理システム１０００では、計測装置１００ｉ、Ｃ／Ｄ３００及び露光装置２００が、バーコードリーダを備えている場合について説明したが、バーコードリーダに代えて、無線ＩＣタグであるＲＦＩＤタグの書込／読出装置を備えていても良い。かかる場合には、各ウエハにＲＦＩＤタグを取り付け、計測装置１００ｉが書込／読出装置を用いてウエハ毎に前述したアライメント履歴データをＲＦＩＤタグに書き込み、他の装置、例えば露光装置２００が、書込／読出装置を用いて対象ウエハのＲＦＩＤタグからアライメント履歴データを読み出すことで、前述した対象ウエハについてのアライメント履歴データのフィードフォワード転送を、簡単に実現できる。
また、上記実施形態に係る基板処理システム１０００では、露光装置２００が上記モデル式の１次以下の低次成分の係数を求め、この低次成分の係数と、計測装置１００ｉで取得された上記モデル式の２次以上の高次成分の係数とを用いる場合について説明した。しかしながら、これに限らず、例えば上記モデル式の２次以下の成分の係数を露光装置２００内でのアライメントマークの検出結果から求め、この２次以下の成分の係数と、計測装置１００ｉで取得された上記モデル式の３次以上の高次成分の係数とを用いても良い。あるいは、例えば上記モデル式の３次以下の成分の係数を露光装置２００内でのアライメントマークの検出結果から求め、この３次以下の成分の係数と、計測装置１００ｉで取得された上記モデル式の４次以上の高次成分の係数とを用いても良い。すなわち、上記モデル式の（Ｎ−１）次（Ｎは２以上の整数）以下の成分の係数を露光装置２００内でのアライメントマークの検出結果から求め、この（Ｎ−１）次以下の成分の係数と、計測装置１００ｉで取得された上記モデル式のＮ次以上の高次成分の係数とを用いても良い。
なお、上記実施形態では、計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜３）が、ウエハ座標系（基準座標系に一致）における各ショットの設計上の位置座標Ｘ、Ｙと、そのショットの位置座標の補正量（アライメント補正成分）ｄｘ、ｄｙとの関係を表現するモデル式（１）の２次以上の高次成分の係数ａ３、ａ４、ａ５…及びｂ３、ｂ４、ｂ５…、並びに１次以下の低次成分の係数ａ０、ａ１、ａ２、ｂ０、ｂ１、ｂ２も求めることとしたが、露光装置２００で低次成分の係数が求められるので、計測装置１００ｉでは、低次成分の係数を必ずしも求めなくても良い。
なお、本実施形態に係る基板処理システム１０００において、計測装置１００ｉの計測ユニット４０が、前述の多点焦点位置検出系を備えている場合には、計測装置１００ｉにより、ウエハアライメント計測とともにウエハＷのフラットネス計測（フォーカスマッピングとも呼ばれる）を行うこととしても良い。この場合、そのフラットネス計測の結果を用いることで、露光装置２００によりフラットネス計測を行うこと無く、露光時のウエハＷのフォーカス・レベリング制御が可能となる。
なお、上記実施形態では、計測システム５００１の計測装置１００１、１００２、及び１００３が同様の構成、機能を有し、同一ロットに含まれる例えば２５枚のウエハを、例えば３つのグループに分け、各グループのウエハを、計測装置１００１、１００２、及び１００３それぞれの計測対象のウエハとして、同内容のアライメント計測処理を並行して行う場合について説明した。しかしながら、計測装置１００１、１００２、及び１００３が、互いに並行して、異なるロットのウエハに対して同内容のアライメント計測処理を行うこととしても良い。例えば、計測装置１００１で計測されているロットの次に同じ露光装置（例えば露光装置２００）で露光されるロットのウエハを計測装置１００２で計測し、計測装置１００２で計測されているロットの次に同じ露光装置（例えば露光装置２００）で露光されるロットのウエハを計測装置１００３で計測することとしても良い。
なお、上記実施形態では、スループットを優先する観点から、同一ロットの２５枚のウエハについて、計測システム５００１の３台の計測装置１００１、１００２、１００３によって分担して計測処理を受け持ち、並行処理を行なう場合について説明した。しかしながら、スループットよりも計測精度を優先する場合には、同一の計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜３のいずれか）によって、同一ロットの２５枚のウエハについて、上述した計測処理を行うことが望ましい。その理由は、計測装置１００１、１００２、１００３が、同一製品であるウエハホルダを備えている場合であっても、ウエハホルダ間には個体差があり、吸着状態が微妙に異なり、これによって計測装置１００１、１００２、１００３に計測誤差が生じ得るからである。かかる点を考慮して、同一ロットの２５枚のウエハを、計測システム５００１の３台又は２台の計測装置１００ｉで分担して計測する場合には、例えば同一のスーパーフラットウエハを用いてウエハホルダのフラットネス計測を行う等によって、ウエハホルダの個体差に起因する計測誤差を予め求めておいても良い。なお、同一ロットに含まれる複数のウエハを計測システム５００１の３台又は２台の計測装置１００ｉで分担しない場合でも、スーパーフラットウエハを用いて、ウエハホルダの個体差に起因する計測誤差を予め求めておいても良い。また、同一ロットの複数のウエハを、計測システム５００２の３台又は２台の計測装置１００ｉで分担して計測するか、しないかに関わらず、スーパーフラットウエハを用いて、計測装置１００ｉ（ｉ＝４〜６）のウエハホルダの個体差に起因する計測誤差を予め求めておいても良い。
また、計測システム５００２の３台の計測装置１００４〜１００６は、例えば１ロット内の１枚のウエハを、３台の計測装置１００４〜１００６それぞれで同じ条件の下で計測処理した場合に、実質的に同じ計測結果が得られるように、例えば基準ウエハなどを調整されていても良い。
また、上述のスループットを優先するか、計測精度を優先するかを、計測システム５００１のユーザが選択可能にしておくことが望ましい。また、計測システム５００１を実際に稼働させるに際しては、各計測装置１００ｉの稼働効率を考慮する必要があり、計測装置１００１、１００２及び１００３の全てが常に同時に空いている（非稼動状態にある）とは限らない。したがって、２台以上の計測装置１００ｉが同時に空いている場合にのみ、同一ロットのウエハをその２台以上の計測装置１００ｉに振り分けることとしても良い。
また、例えば計測システム５００１の計測装置１００１、１００２、及び１００３の少なくとも１つを、他の計測装置と異なる機能の計測装置としても良い。例えば、１つの計測装置を、ウエハ表面の凹凸（フラットネス）計測を行なう多点焦点位置検出系を備えた計測装置としても良いし、ウエハ形状測定装置としても良い。また、計測システム５００１、５００２の少なくとも一方は、計測装置を２台、あるいは４台以上備えていても良い。
また、上記実施形態では、同一ロット内のウエハを、計測システム５００１の計測装置１００１の計測対象とするとともに、計測装置１００２の計測対象ともしている。しかしながら、これに限らず、あるロット（例えば露光装置２００に送られるロット）のウエハを計測装置１００１の計測対象とし、別のロット（例えば露光装置２００以外の露光装置に送られるロット）のウエハを計測装置１００２の計測対象としても良い。この場合において、計測装置１００１では、その計測対象のロットのウエハ上のマークの計測に適した計測条件（第１の所定条件）を設定した上で、計測対象のマークの計測を行い、計測装置１００２では、その計測対象のロットのウエハ上のマークの計測に適した計測条件（第２の所定条件）を設定した上で、計測対象のマークの計測を行うこととしても良い。
また、上記実施形態では、重ね合わせ誤差計測に際して、同一ロット内のウエハを、計測システム５００２の計測装置１００４の計測対象とするとともに、計測装置１００５の計測対象ともしている。しかしながら、これに限らず、あるロットのウエハを計測装置１００４の計測対象とし、別のロットのウエハを計測装置１００５の計測対象としても良い。この場合において、計測装置１００４では、その計測対象のロットのウエハ上のマークの計測に適した計測条件（第１の所定条件）を設定した上で、計測対象のマークの計測を行い、計測装置１００５では、その計測対象のロットのウエハ上のマークの計測に適した計測条件（第２の所定条件）を設定した上で、計測対象のマークの計測を行うこととしても良い。
なお、計測システム５００２の計測装置５００６が、計測装置５００４及び５００５の少なくとも一方と同様の構成、機能を有している場合には、計測装置５００４及び計測装置５００５の一方又は両方に代えて、計測装置５００６を用いることが可能である。
なお、上記実施形態では、基板処理システム１０００全体のスループットを極力高めるため、複数台、一例として３台の計測装置１００１〜１００３を備えた計測システム５００１と、複数台、一例として３台の計測装置１００４〜１００６を備えた計測システム５００２と、を基板処理システム１０００が備えている場合について説明した。しかしながら、計測システム５００１と計測システム５００２とは、同様の構成を有しているので、上記実施形態において、計測システム５００１が果たす役割を、計測システム５００２に肩代わりさせることが可能であるとともに、計測システム５００２が果たす役割を、計測システム５００１に肩代わりさせることも可能である。したがって、基板処理システム１０００全体のスループットを多少低下させても良いのであれば、基板処理システム１０００は、計測システム５００１及び５００２の一方、例えば計測システム５００１のみを備えていても良い。この場合において、その計測システム５００１が計測装置１００を、４台以上備えている場合には、そのうちの２台に、前述した実施形態における計測装置１００１、１００２の役割を果たさせ、残りの２台に、計測装置１００４、１００５の役割を果たさせても良い。
なお、上記実施形態では、計測システム５００２を用いて重ね合わせ誤差計測を行なう場合について例示したが、これに限らず、計測システム５００２は、重ね合わせ誤差計測以外に、単純に露光、現像後のウエハのアライメント情報（絶対位置情報、グリッド情報など）を取得するだけでも良い。また、計測システム５００２で、計測システム５００１で行われていたのと同様に同一ロットのウエハを複数の計測装置１００ｉ（ｉ＝４、５、６のうちの少なくとも２つ）に振り分けても良い。
また、上記実施形態に係る基板処理システム１０００において、計測システム５００１、５００２は、露光装置２００、及びＣ／Ｄ３００のいずれともインライン接続されていないが、計測システム５００１、５００２の一方、例えば計測システム５００２は、露光装置２００とＣ／Ｄ３００の一方、又は両方とインライン接続されていても良い。例えば、Ｃ／Ｄ３００が、露光装置２００と計測システム５００２との間に配置されるように、Ｃ／Ｄ３００と計測システム５００２とをインライン接続しても良い。あるいは、露光装置２００とＣ／Ｄ３００との間に配置されるように、計測システム５００２を、露光装置２００とＣ／Ｄ３００の両方にインライン接続しても良い。この場合、計測システム５００２は、キャリアシステム５１０を備えていなくても良い。
また、上記実施形態では、計測システム５００１、５００２の一方は、複数台の計測装置１００ｉを備えていなくても良い。例えば、計測システム５００１が、複数台の計測装置１００ｉを備え、計測システム５００２が、計測装置を１台のみ備えていても良い。この場合には、これまでに説明した同一ロット内のウエハを、複数の計測装置で行なう計測処理（ウエハグリッドの計測処理及び重ね合わせずれ計測処理などの少なくとも１つ）は、計測システム５００１を用いて行えば良い。また、この場合、計測システム５００２に代えて一般的な重ね合わせ計測器を用いても良い。
また、上記実施形態では、計測システム５００１の計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜３）で取得した各ウエハについてのウエハグリッドの変形成分のデータ及びアライメント履歴データファイルを、露光装置２００が事前計測データとして有効活用する場合について説明した。しかしながら、これに限らず、計測装置１００ｉで取得した各ウエハについてのウエハグリッドの変形成分のデータ及びアライメント履歴データファイルに基づいて、計測システム制御装置５３０１（又は解析装置３０００）が、プロセスコントロールデータを求め、このプロセスコントロールデータを、ホストコンピュータ２０００にフィードバック的に送信するようにしても良い。計測装置１００ｉで取得したデータから求められる、プロセスコントロールデータとしては、ＣＶＤ装置などの成膜装置２３００、あるいはＣＭＰ装置２２００に対するコントロールデータなどが代表的に挙げられる。なお、上記実施形態では、計測装置１００ｉ（ｉ＝１〜３のいずれか）が、備えるマーク検出系ＭＤＳの検出信号を処理する信号処理装置４９が、マーク検出系ＭＤＳの検出結果として得られる検出信号の波形が良好なウエハマークの計測結果のデータのみ選別して制御装置６０ｉに送るようになっている。換言すれば、信号処理装置４９は、検出信号の波形が良好でないウエハマークの計測結果も取得している。したがって、計測システム制御装置５３０１（又は解析装置３０００）は、検出信号の波形が良好でないウエハマークの計測結果も含む全てのウエハマークの計測結果のデータを、信号処理装置４９から取得して、それらのデータに基づいてプロセスコントロールデータを求めることとしても良い。あるいは、信号処理装置４９は、全てのウエハマークの計測結果のデータを、制御装置６０ｉに送り、マーク検出系ＭＤＳによる検出結果として得られる検出信号が良好か否かの判断を、制御装置６０ｉが行っても良い。この場合には、制御装置６０ｉは、ＥＧＡ演算に用いられなかったウエハマークの計測結果も含む全てのウエハマークの計測結果のデータを計測システム制御装置５３０（又は解析装置３０００）に送り、計測システム制御装置５３０１（又は解析装置３０００）は、この送られたデータに基づいて、プロセスコントロールデータを求めることとしても良い。
なお、上記実施形態では、対象が３００ミリウエハであるものとしたが、これに限らず、直径４５０ｍｍの４５０ミリウエハであっても良いし、直径２００ｍｍの２００ミリウエハであっても良い。露光装置２００とは別に、計測装置１００ｉによってウエハアライメントを行うことができるので、４５０ミリウエハであっても、２００ミリウエハあっても、露光処理のスループットの低下を招くこと無く、例えば全点ＥＧＡ計測などが可能になる。なお、計測システム５００１及び計測システム５００２の少なくとも一方において、１つの計測装置と他の計測装置とで直径の異なるウエハを計測するようにしても良い。例えば、計測システム５００１の計測装置１００１を３００ミリウエハ用とし、計測装置１００２を４５０ミリウエハ用としても良い。
なお、上記実施形態に係る計測装置１００ｉでは、グレーティングＲＧ１、ＲＧ２ａ、ＲＧ２ｂそれぞれが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向を周期方向とする場合について説明したが、これに限らず、第１位置計測システム３０、第２位置計測システム５０のそれぞれが備える格子部（２次元グレーティング）は、ＸＹ平面内で互いに交差する２方向を周期方向としていれば良い。
また、上記実施形態で説明した計測装置１００ｉの構成は一例にすぎない。例えば、計測装置は、ベース部材（定盤１２）に対して移動可能なステージ（スライダ１０）を有し、該ステージに保持された基板（ウエハ）上の複数のマークの位置情報を計測できる構成であれば良い。したがって、計測装置は、例えば第１位置計測システム３０と第２位置計測システム５０とを、必ずしも備えている必要はない。
また、上記実施形態で説明した第１位置計測システム３０のヘッド部３２の構成、及び検出点の配置などは一例に過ぎないことは勿論である。例えば、マーク検出系ＭＤＳの検出点と、ヘッド部３２の検出中心とは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方で、位置が一致していなくても良い。また、第１位置計測システム３０のヘッド部とグレーティングＲＧ１（格子部）との配置は反対でも良い。すなわち、スライダ１０にヘッド部が設けられ、定盤１２に格子部が設けられていても良い。また、第１位置計測システム３０は、エンコーダシステム３３とレーザ干渉計システム３５とを必ずしも備えている必要はなく、エンコーダシステムのみによって第１位置計測システム３０を構成しても良い。ヘッド部からスライダ１０のグレーティングＲＧ１にビームを照射し、グレーティングからの戻りビーム（回折ビーム）を受光して定盤１２に対するスライダ１０の６自由度方向の位置情報を計測するエンコーダシステムにより、第１位置計測システムを構成しても良い。この場合において、ヘッド部のヘッドの構成は特に問わない。第１位置計測システム３０は、定盤１２に対するスライダ１０の６自由度方向の位置情報を必ずしも計測できる必要はなく、例えばＸ、Ｙ、θｚ方向の位置情報を計測できるのみであっても良い。また、定盤１２に対するスライダ１０の位置情報を計測する第１位置計測システムが、定盤１２とスライダ１０との間に配置されていても良い。また、第１計測システムは、定盤１２に対するスライダ１０の６自由度方向又は水平面内の３自由度方向の位置情報を計測する干渉計システムその他の計測装置によって構成しても良い。
同様に、上記実施形態で説明した第２位置計測システム５０の構成は、一例に過ぎない。例えば、ヘッド部５２Ａ、５２Ｂが、定盤１２側に固定され、スケール５４Ａ、５４Ｂがマーク検出系ＭＤＳと一体的に設けられていても良い。また、第２位置計測システム５０は、ヘッド部を１つのみ備えていても良いし、３つ以上備えていても良い。いずれにしても、第２位置計測システム５０によって、定盤１２とマーク検出系ＭＤＳとの、６自由度方向の位置関係を計測できることが望ましい。ただし、第２位置計測システム５０は、必ずしも、６自由度方向全ての位置関係を計測できなくても良い。
なお、上記実施形態では、スライダ１０が、複数のエアベアリング１８によって定盤１２上に浮上支持され、スライダ１０をＸ軸方向に駆動する第１駆動装置２０Ａと、スライダ１０を第１駆動装置２０Ａと一体でＹ軸方向に駆動する第２駆動装置２０Ｂとを含んで、スライダ１０を定盤１２に対して非接触状態で駆動する駆動システム２０が構成された場合について説明した。しかし、これに限らず、駆動システム２０として、スライダ１０を、定盤１２上で６自由度方向に駆動する構成の駆動システムを採用しても良い。かかる駆動システムを、一例として磁気浮上型の平面モータによって構成しても良い。かかる場合には、エアベアリング１８は不要になる。なお、計測装置１００ｉは、除振装置１４とは別に、定盤１２を駆動する駆動システムを備えていても良い。
また、上述の実施形態においては、計測システム５００は、キャリアシステム５１０としてＥＦＥＭシステムを備えていたが、ＥＦＥＭシステムの替わりにＹ軸方向に沿って複数（例えば、３つ）のキャリア（ＦＯＵＰなど）を保管可能な、キャリア保管装置を設置しても良い。この場合、計測システム５００は、複数の計測装置１００ｉのそれぞれに隣接して設けられた複数のロードポートと、キャリア保管装置と複数のロードポートの載置部との間でキャリア（ＦＯＵＰなど）の受け渡しを行うキャリア搬送装置を備えていても良い。
なお、上記実施形態では、露光装置２００にＣ／Ｄ３００がインライン接続されている場合について説明したが、Ｃ／Ｄ３００に代えて、基板（ウエハ）上に感応剤（レジスト）を塗布する塗布装置（コータ）が露光装置２００にインライン接続されていても良い。この場合、露光後のウエハは、露光装置に対してインライン接続されていない現像装置（デベロッパ）に搬入されることになる。あるいは、Ｃ／Ｄ３００に代えて、露光後の基板（ウエハ）を現像する現像装置（デベロッパ）が露光装置２００にインライン接続されていても良い。この場合、別の場所で予めレジストが塗布されたウエハが、露光装置に搬入されることになる。
上記実施形態では、露光装置が、スキャニング・ステッパである場合について説明したが、これに限らず、露光装置は、ステッパなどの静止型露光装置であっても良いし、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・スティッチ方式の縮小投影露光装置であっても良い。さらに、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、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ているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも上記実施形態を適用できる。また、露光装置は、前述した液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置に限らず、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、国際公開第２００４／０５７５９０号、米国特許出願公開第２００６／０２３１２０６号明細書、米国特許出願公開第２００５／０２８０７９１号明細書、米国特許第６,９５２,２５３号明細書などに記載されている液体を介して基板を露光する液浸型の露光装置であっても良い。また、露光装置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する液晶用の露光装置などであっても良い。
半導体デバイスは、上記各実施形態に係る基板処理システムの一部を構成する露光装置で、パターンが形成されたレチクル（マスク）を用いて感光物体を露光するとともに、露光された感光物体を現像するリソグラフィステップを経て製造される。この場合、高集積度のデバイスを歩留り良く製造することができる。
なお、図１４に示されるように、半導体デバイスの製造プロセスが、リソグラフィステップの他に、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（マスク）を製作するステップ、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）、検査ステップ等を含んでいても良い。
なお、上記実施形態で引用した露光装置などに関する全ての公報、国際公開、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書などの開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
１０…スライダ、１２…定盤、１４…除振装置、１６…ベースフレーム、１８…エアベアリング、２０…駆動システム、２０Ａ…第１駆動装置、２０Ｂ…第２駆動装置、２２ａ，２２ｂ…可動子、２３ａ，２３ｂ…可動子、２４…可動ステージ、２５ａ，２５ｂ…固定子、２６ａ，２６ｂ…固定子、２８Ａ，２８Ｂ…Ｘ軸リニアモータ、２９Ａ，２９Ｂ…Ｙ軸リニアモータ、３０…第１位置計測システム、３２…ヘッド部、３３…エンコーダシステム、４０…計測ユニット、４８…除振装置、５０…第２位置計測システム、５２Ａ，５２Ｂ…ヘッド部、６０ｉ…制御装置、７０ｉ…ウエハ搬送系、１００ｉ…計測装置、２００…露光装置、３００…Ｃ／Ｄ、５００１、５００２…計測システム、５１０…ＥＦＥＭシステム、５１２…ＥＦＥＭ本体、５１４…ロードポート、５１６…ロボット、５２１…搬送システム、５２４…ロード用搬送部材、５２６…アンロード用搬送部材、５３０１、５３０２…計測システム制御装置、１０００…基板処理システム、ＭＤＳ…マーク検出系、ＲＧ１…グレーティング、ＲＧ２ａ，ＲＧ２ｂ…グレーティング、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ。

Claims (48)

  1. マイクロデバイスの製造ラインで用いられる計測システムであって、
    それぞれ基板に対する計測処理を行なう複数の計測装置と、
    前記複数の計測装置と基板の受け渡しを行うための搬送システムと、を備え、
    前記複数の計測装置は、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第１計測装置と、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第２計測装置と、を含み、
    前記第１計測装置において基板に形成された複数のマークの位置情報を第１条件の設定の下で取得し、前記第２計測装置において別の基板に形成された複数のマークの位置情報を前記第１条件の設定の下で取得することが可能な計測システム。
  2. 前記第１計測装置において前記第１条件の設定の下で前記位置情報の取得が行われる前記基板と同一のロットに含まれる前記別の基板に形成されたマークの位置情報が、前記第２計測装置において前記第１条件の設定の下で取得される請求項１に記載の計測システム。
  3. 前記第１条件は、前記マークに検出光を照射するための照射条件、前記マークから発生する光を受光するための受光条件、及び前記マークから生じる光を受光して得た光電変換信号を処理するための信号処理条件のうちの少なくとも１つを含む請求項１又は２に記載の計測システム。
  4. 前記第１計測装置、及び前記第２計測装置のそれぞれは前記検出光を前記マーク上に照射する光学系を備え、
    前記照射条件は、前記検出光の波長、光量、及び前記光学系のＮＡ又はσの少なくとも１つを含む請求項３に記載の計測システム。
  5. 前記受光条件は、前記マークから生じる回折光の次数、及び前記マークから生じる光の波長の少なくとも一方を含む請求項３又は４に記載の計測システム。
  6. マイクロデバイスの製造ラインで用いられる計測システムであって、
    それぞれ基板に対する計測処理を行なう複数の計測装置と、
    前記複数の計測装置と基板の受け渡しを行うための搬送システムと、を備え、
    前記複数の計測装置は、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第１計測装置と、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第２計測装置と、を含み、
    前記第１計測装置において基板に形成された複数のマークの位置情報を取得し、前記第２計測装置において、前記基板と同一のロットに含まれる別の基板に形成された複数のマークの位置情報を取得することが可能な計測システム。
  7. 前記第１計測装置において基板に形成された複数のマークの位置情報を第１の所定条件の設定の下で取得し、前記第２計測装置において別の基板に形成された複数のマークの位置情報を前記第１の所定条件と異なる第２の所定条件の設定の下で取得する請求項１〜６のいずれか一項に記載の計測システム。
  8. マイクロデバイスの製造ラインで用いられる計測システムであって、
    それぞれ基板に対する計測処理を行なう複数の計測装置と、
    前記複数の計測装置と基板の受け渡しを行うための搬送システムと、を備え、
    前記複数の計測装置は、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第１計測装置と、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第２計測装置と、を含み、
    前記第１計測装置において基板に形成された複数のマークの位置情報を第１の所定条件の設定の下で取得し、前記第２計測装置において別の基板に形成された複数のマークの位置情報を前記第１の所定条件と異なる第２の所定条件の設定の下で取得することが可能な計測システム。
  9. 前記別の基板は、前記第１計測装置において前記第１の所定条件の設定の下で前記位置情報の取得が終了した後に、前記第２計測装置において前記第２の所定条件の設定の下で前記位置情報の取得が行われる請求項７又は８に記載の計測システム。
  10. 前記第１の所定条件は、前記マークに照射される検出光の照射条件、及び、前記マークから発生する光を受光するときの受光条件、及び前記マークから生じる光を受光して得た光電変換信号を処理するための信号処理条件のうちの少なくとも１つが、前記第２の所定条件と異なる請求項７〜９のいずれか一項に記載の計測システム。
  11. 前記第１計測装置、及び前記第２計測装置のそれぞれは前記検出光を前記マーク上に照射する光学系を備え、
    前記照射条件は、前記検出光の波長、光量、及び前記光学系のＮＡ又はσの少なくとも１つを含む請求項１０に記載の計測システム。
  12. 前記マークからは、次数が異なる複数の回折光が発生し、
    前記受光条件は、前記位置情報の取得に用いられる回折光の次数を含む請求項１０又は１１に記載の計測システム。
  13. 前記マークからは、波長が異なる複数の光が発生し、
    前記受光条件は、前記位置情報の取得に用いられる光の波長を含む請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の計測システム。
  14. 前記第１計測装置において前記基板上の第ｍ層（ｍは１以上の整数）に形成された複数のマークの位置情報が前記第１の所定条件の設定の下で取得され、前記第２計測装置において、第ｎ層（ｎは、ｍより大きい、２以上の整数）に形成された複数のマークの位置情報が前記第２の所定条件の設定の下で取得される請求項７〜１３のいずれか一項に記載の計測システム。
  15. 前記第ｍ層に形成された複数のマークの位置情報と、前記第ｎ層に形成された複数のマークの位置情報のそれぞれを出力する請求項１４に記載の計測システム。
  16. 前記第ｍ層に形成された複数のマークは所定平面内の一方向を周期方向とする格子マークを含み、前記第ｎ層に形成された複数のマークは、前記所定平面内で前記一方向に交差する方向を周期方向とする格子マークを含む請求項１５に記載の計測システム。
  17. 前記第ｍ層に形成された複数のマークの位置情報と、前記第ｎ層に形成された複数のマークの位置情報とに基づいて求められる情報を出力する請求項１４又は１５に記載の計測システム。
  18. 前記第ｍ層に形成された複数のマークは第１マークを含み、前記第ｎ層に形成された複数のマークは、前記第１マークに対応する第２マークを含み、
    前記出力する情報は、前記第１マークと前記第２マークの位置ずれに関する情報を含む請求項１７に記載の計測システム。
  19. 前記出力する情報は、前記第ｍ層と前記第ｎ層の重ね合わせずれに関する情報を含む請求項１７又は１８に記載の計測システム。
  20. 前記第１計測装置において前記第１の所定条件の設定の下で前記位置情報の取得が行われる前記基板と同一ロットに含まれる前記別の基板に形成されたマークの位置情報が、前記第２計測装置において前記第２の所定条件の設定の下で取得される請求項７〜１９のいずれか一項に記載の計測システム。
  21. 基板を複数枚収納したキャリアを設置可能な少なくとも１つのキャリア載置部を有するキャリアシステムをさらに備え、
    前記搬送システムは、前記キャリアシステムとの間で基板の受け渡しを行う請求項２、６、２０のいずれか一項に記載の計測システム。
  22. 同一ロットに含まれる前記基板と前記別の基板は、前記複数のマークの位置情報の取得に先立って、前記キャリアに収納された状態で、前記キャリア載置部に搬入される請求項２１に記載の計測システム。
  23. 前記第１計測装置及び前記第２計測装置の少なくとも一方で行われる前記複数のマークの位置情報の取得は、露光前の感応剤塗布、露光後の現像、洗浄、酸化・拡散、成膜、エッチング、イオン注入、ＣＭＰの少なくとも１つのプロセス処理を経た後の基板に対して行われる請求項１〜２２のいずれか一項に記載の計測システム。
  24. 前記第１計測装置及び前記第２計測装置の少なくとも一方で行われる前記複数のマークの位置情報の取得は、前記現像処理後であって、エッチング処理前の基板に対して行われる請求項２３に記載の計測システム。
  25. 前記第１計測装置及び前記第２計測装置の少なくとも一方で行われる前記複数のマークの位置情報の取得は、次の露光のために感応剤が塗布される前の基板に対して行われる請求項１〜２４のいずれか一項に記載の計測システム。
  26. 前記複数の計測装置は、前記第１計測装置、及び前記第２計測装置とは異なる種類の計測を前記基板に対して行なう第３計測装置を少なくとも１台含む請求項１〜２５のいずれか一項に記載の計測システム。
  27. 前記第３計測装置は、前記基板表面の凹凸情報を計測可能な装置である請求項２６に記載の計測システム。
  28. 前記第１計測装置は、
    前記基板を保持して移動可動なステージと、
    前記ステージを移動する駆動システムと、
    前記ステージの位置情報を取得可能な第１位置計測系と、
    前記基板に形成されたマークを検出するマーク検出系と、を備え、
    前記駆動システムによる前記ステージの移動を制御し、前記マーク検出系を用いて前記基板に形成された前記複数のマークをそれぞれ検出し、前記複数のマークそれぞれの検出結果と前記複数のマークそれぞれの検出時に前記第１位置計測系を用いて得られる前記ステージの位置情報とに基づいて、前記複数のマークそれぞれの絶対位置座標を求める制御装置を更に備える請求項１〜２７のいずれか一項に記載の計測システム。
  29. 前記第１位置計測系は、前記ステージの少なくとも３自由度方向の位置情報を取得可能である請求項２８に記載の計測システム。
  30. 前記第１位置計測系は、格子部を有する計測面と前記計測面にビームを照射するヘッド部の一方が前記ステージに設けられ、前記ヘッド部からのビームを前記計測面に照射するとともに、該ビームの前記計測面からの戻りビームを受光して前記ステージの位置情報を取得可能である請求項２８又は２９に記載の計測システム。
  31. 前記ヘッド部が設けられたベース部材と、
    前記マーク検出系と前記ベース部材との相対的な位置情報を取得する第２位置計測系と、をさらに備え、
    前記制御装置は、前記第２位置計測系を使って取得される位置情報と前記第１位置計測系を使って取得される位置情報とに基づいて前記駆動システムによる前記ステージの移動を制御する請求項３０に記載の計測システム。
  32. 前記ベース部材は、前記ステージを所定平面内で互いに直交する第１、第２方向及び前記所定平面に垂直な第３方向を含む６自由度方向に移動可能に支持し、
    前記第２位置検出系は、前記マーク検出系と前記ベース部材との前記６自由度方向に関する相対的な位置情報を取得可能である請求項３１に記載の計測システム。
  33. 前記制御装置は、前記複数のマークの前記絶対位置座標を求めるに際し、前記第２位置計測系を用いて得られる前記マーク検出系と前記ベース部材との前記所定平面内における相対位置情報を補正量として用いる請求項３２に記載の計測システム。
  34. 前記制御装置は、求めた複数の前記マークの前記絶対位置座標を用いて、統計演算を行い、前記基板上の前記複数の区画領域の配列の設計値からの補正量を求める請求項２８〜３３のいずれか一項に記載の計測システム。
  35. 前記複数のマークは、アライメントマークを含む請求項１〜３４のいずれか一項に記載の計測システム。
  36. 前記複数のマークは、重ね合わせずれ計測用のマークを含む請求項１〜３５のいずれか一項に記載の計測システム。
  37. マイクロデバイスの製造ラインで用いられる計測システムであって、
    基板に対する計測処理を行なう第１の計測装置と、
    基板に対する計測処理を行なう第２の計測装置と、を含み、
    前記第１の計測装置での計測処理と前記第２の計測装置での計測処理とを並行して実行可能な計測システム。
  38. 前記第１計測装置は、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得し、
    前記第２計測装置は、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する請求項３７に記載の計測システム。
  39. 前記第１計測装置において基板に形成された複数のマークの位置情報を第１条件の下で取得し、前記第２計測装置において別の基板に形成された複数のマークの位置情報を前記第１条件の下で取得することが可能な請求項３８に記載の計測システム。
  40. マイクロデバイスの製造ラインで用いられる計測システムであって、
    基板に対する計測処理を行なう第１の計測装置と、
    基板に対する計測処理を行なう第２の計測装置と、を含み、
    前記第１の計測装置と前記第２の計測装置の一方で計測処理された基板を、他方で計測処理可能な計測システム。
  41. 前記第１計測装置は、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得し、
    前記第２計測装置は、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する請求項４０に記載の計測システム。
  42. 請求項１〜４１のいずれか一項に記載の計測システムと、
    前記計測システムの前記第１計測装置、及び前記第２計測装置の少なくとも一方で前記複数のマークの位置情報の計測が終了した前記基板が載置される基板ステージを有し、該基板ステージ上に載置された前記基板に対して、該基板上の複数のマークのうち選択された一部のマークの位置情報を取得するアライメント計測及び前記基板をエネルギビームで露光する露光が行われる露光装置と、を備える基板処理システム。
  43. 前記基板上には、複数の区画領域とともに前記複数のマークが形成され、
    前記計測システムの前記第１計測装置、及び前記第２計測装置の少なくとも一方を使って取得された前記複数の区画領域の配列情報と、前記露光装置において前記アライメント計測で得られたマークの位置情報とに基づいて、前記基板ステージの移動が制御される請求項４２に記載の基板処理システム。
  44. 前記計測システムの前記第１計測装置、及び前記第２計測装置の少なくとも一方を使って取得した前記複数のマークの前記位置情報を用いて、前記基板上の前記複数の区画領域の配列に関する第１情報を求め、
    前記露光装置は、前記アライメント計測で取得した前記一部のマークの位置情報を用いて、前記基板上の前記複数の区画領域の配列に関する第２情報を求め、
    前記第１情報と、前記第２情報とに基づいて、前記基板の露光を行う際に前記基板ステージの位置を制御する請求項４３に記載の基板処理システム。
  45. 前記第１情報は、前記基板上の前記複数の区画領域の配列の非線形的な変形成分を含む請求項４４に記載の基板処理システム。
  46. 前記第２情報は、前記基板上の前記複数の区画領域の配列の線形的な変形成分を含む請求項４４又は４５に記載の基板処理システム。
  47. 請求項１〜４１のいずれか一項に記載の計測システムからそれぞれ構成される第１計測システム及び第２計測システムと、
    前記第１計測システムの前記第１計測装置、及び前記第２計測装置の少なくとも一方で前記複数のマークの位置情報の計測が終了した基板が載置される基板ステージを有し、該基板ステージ上に載置された前記基板に対して、該基板上の複数のマークのうち選択された一部のマークの位置情報を取得するアライメント計測及び前記基板をエネルギビームで露光する露光が行われる露光装置と、を備え、
    前記第１計測システムが備える前記第１計測装置及び前記第２計測装置の少なくとも一方で行われる前記複数のマークの位置情報の取得は、洗浄、酸化・拡散、成膜、エッチング、イオン注入、ＣＭＰの少なくとも１つのプロセス処理を経、次の露光のために感応剤が塗布される前の基板に対して行われ、
    前記第２の計測システムが備える前記第１計測装置及び前記第２計測装置の少なくとも一方で行われる前記複数のマークの位置情報の取得は、前記露光装置による露光後前記現像処理後であって、エッチング処理前の基板に対して行われ、
    前記第１計測システム及び前記第２計測システムのそれぞれによる異なる基板に対する前記複数のマークの位置情報の取得は、前記露光装置による異なる基板に対するアライメント計測及び露光と並行して行われる基板処理システム。
  48. 請求項４２〜４７のいずれか一項に記載の基板処理システムの一部を構成する露光装置を用いて基板を露光することと、
    露光された前記基板を現像することと、
    を含むデバイス製造方法。
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