WO2007077926A1 - パターン形成方法及びパターン形成装置、露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

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

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area
exposure
mark detection
mark
pattern
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Yuichi Shibazaki
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    • G03F9/7088—Alignment mark detection, e.g. TTR, TTL, off-axis detection, array detector, video detection

Definitions

  • Pattern forming method and pattern forming apparatus exposure method and exposure apparatus, and device manufacturing method
  • the present invention relates to a pattern forming method, a pattern forming apparatus, an exposure method, an exposure apparatus, and a device manufacturing method, and more specifically, a pattern forming method for forming a pattern on an object placed on a moving body, and The present invention relates to a pattern forming apparatus, an exposure method and an exposure apparatus for exposing an object, and a device manufacturing method using the pattern forming method and the exposure method.
  • a pattern is coated with a resist or the like, for example, a photosensitive object such as a wafer or a glass plate (hereinafter referred to as a wafer).
  • a photosensitive object such as a wafer or a glass plate (hereinafter referred to as a wafer).
  • the exposure apparatus formed on the top is used.
  • the EGA enhanced global alignment
  • the EGA method is mainly used as the alignment method.
  • (1) a plurality of specific shot areas in a wafer (also called sample shot areas or alignment shot areas) are selected in advance.
  • the procedure is to find the coordinates. Therefore, in the EGA method, the array coordinates of each shot area can be obtained with a relatively high accuracy at a high throughput (see, for example, Patent Document 1).
  • alignment detection In the above alignment, alignment marks attached to a plurality of sample shot areas are measured. Therefore, multiple alignment marks are displayed in the mark detection system (alignment detection). It is necessary to move the wafer along a path that is sequentially positioned in the detection area (detection field of view). For this reason, apart from the wafer movement area during exposure, a wafer movement area during alignment must be secured below the mark detection system. In particular, when the exposure position and alignment system are separated from each other, the range where the movement area during exposure overlaps with the movement area during alignment is narrow, so the entire movement area of the wafer must be kept relatively large. It is necessary to keep.
  • wafer alignment operations have been performed prior to the start of wafer exposure. For this reason, if the number of sample shot areas increases, it takes much time for measurement, which may cause a reduction in throughput of the entire exposure apparatus. From this point of view, recently, two wafer stages are prepared, and while performing the exposure on one wafer stage, the alignment is performed on the other wafer stage. A so-called twin stage type stage apparatus has been developed to improve the throughput of the entire exposure process and has been adopted in the exposure apparatus.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429
  • the present invention provides a pattern forming method for forming a pattern on an object within a predetermined pattern forming area.
  • the pattern forming area force At least in the mark detection area that is separated in a predetermined direction in the two-dimensional plane, the detection area of the mark detection system that performs mark detection on the object moves in the predetermined direction while moving the object.
  • a pattern forming method including:
  • the mark detection step at least a pattern detection area force at least a detection area of a mark detection system for detecting a mark on an object in a mark detection area that is distant from the predetermined direction in the two-dimensional plane. Since the mark placed on the object is detected while moving in the predetermined direction, the moving amount of the moving body in the predetermined direction at the time of mark detection can be reduced.
  • an exposure method for exposing an object wherein at least a position in the first direction is different from an exposure area where the object is exposed.
  • a first exposure method for detecting a plurality of marks on the object by moving a detection area of a mark detection system with respect to the first direction, and moving the object in the exposure area using a detection result of the marks It is.
  • the detection area of the mark detection system for detecting the mark on the object is moved in the first direction within the measurement area where the position in the first direction is different from the exposure area, and the Since the mark placed in the position is detected, the moving amount of the moving body in the first direction when the mark is detected can be reduced.
  • the present invention provides an exposure method for exposing an object, wherein the position in at least the first direction is different from the exposure area where the object is exposed.
  • a mark detection system having a plurality of detection areas having different positions with respect to the first direction detects a plurality of marks on the object, and uses the detection result of the marks to move the object within the exposure area. Exposure method.
  • a plurality of mark detection systems having a plurality of detection areas having positions different from each other in the first direction in a measurement area having positions different from each other in the first direction relative to the exposure area. Multiple marks can be measured in a short time. Is possible.
  • the present invention is a device manufacturing method including a step of forming a pattern on an object using the pattern forming method of the present invention or the exposure method of the present invention.
  • a pattern forming apparatus for forming a pattern on an object within a predetermined pattern forming area, the moving body holding and moving the object; Formation area force A mark detection system that detects a plurality of marks on the object in a mark detection area that is separated at least in a predetermined direction in a two-dimensional plane; and a detection area of the mark detection system in at least the predetermined direction A control unit that sequentially detects the plurality of marks while moving, and forms a pattern on the object while moving the moving body within the pattern formation area based on the detection result. It is a device.
  • the control device moves the detection area of the mark detection system in at least the predetermined direction within at least the mark detection area that is distant from the predetermined direction in the two-dimensional plane while moving the detection area in the predetermined direction.
  • the marks are detected sequentially. Therefore, as compared with the conventional case where the mark detection system is fixed and mark detection is performed while moving only the moving body, the amount of movement of the moving body in the predetermined direction at the time of mark detection is reduced. be able to. As a result, the distance in the predetermined direction of the region in which the moving body moves can be reduced, so that the footprint can be narrowed and the apparatus can be downsized.
  • an exposure apparatus that exposes an object, a moving body that moves while holding the object; and at least a first exposure area where the object is exposed.
  • a mark detection system for detecting a plurality of marks on the object in measurement areas having different positions in one direction; and a plurality of marks on the object by moving a detection area of the mark detection system in the first direction.
  • a control device for controlling the movement of the moving body holding the object in the exposure area using the mark detection result by the mark detection system.
  • a first exposure apparatus comprising:
  • the detection area of the mark detection system for detecting the mark on the object is moved in the first direction in the measurement area where the position in the first direction differs from the exposure area at least, and the object is moved on the object. Since the mark placed on is detected, the first of the moving object at the time of mark detection The amount of movement in the direction can be reduced. As a result, it is possible to reduce the size of the exposure apparatus.
  • an exposure apparatus for exposing an object comprising: a moving body that moves while holding the object; and has a plurality of detection regions that differ in position in the first direction.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an exposure apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view showing the stage apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an alignment stage device.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the exposure apparatus according to one embodiment.
  • FIGS. 5 (A) and 5 (B) are diagrams (part 1) for explaining parallel processing operations by wafer stages WST1 and WST2.
  • FIG. 6 is a diagram (No. 2) for explaining the parallel processing operation by wafer stages WST1 and WST2.
  • FIGS. 7A to 7F are views (No. 1) for explaining a method of driving the wafer stage and alignment system when aligning the wafer on wafer stage WST1. .
  • FIGS. 8A to 8E are diagrams (No. 2) for explaining the driving method of the wafer stage and alignment system when aligning the wafer on wafer stage WST1. .
  • FIG. 10 This is a diagram for explaining the movement area of the Ueno and stages WST1, WST2 in the embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a moving area of wafer stages WST1 and WST2 in a conventional stage apparatus.
  • FIG. 12 is a diagram (No. 1) showing a configuration of an alignment stage device according to a modification.
  • FIG. 13 is a diagram (No. 2) showing a configuration of an alignment stage apparatus according to a modification.
  • FIG. 1 schematically shows a configuration of an exposure apparatus 100 according to an embodiment.
  • the exposure apparatus 100 is a step-and-scan type scanning exposure apparatus, that is, a so-called scanner.
  • Exposure apparatus 100 includes an illumination system ILS that irradiates exposure illumination light (hereinafter referred to as illumination light or exposure light) IL onto illumination area IAR on reticle R, reticle stage R ST that holds reticle R, and reticle.
  • Projection unit PU including projection optical system PL for projecting illumination light IL emitted from R onto wafer W, stage 150 including wafer stage WST1 and WST2 on which wafers Wl and W2 are mounted, alignment system ALG, A drive device as an actuator (hereinafter referred to as alignment stage device) 160 for driving the alignment system ALG in the 2D plane (XY plane), and a main control as a control system for controlling the overall operation of the exposure apparatus Device 50 (not shown in FIG. 1, see FIG.
  • the Z-axis is taken along the direction parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL (the vertical direction in the drawing in FIG. 1), and the reticle R and the wafer W are aligned during scanning exposure in a plane perpendicular to the Z-axis
  • the Y-axis is along the predetermined scanning direction (left and right in the page in Fig. 1) that is synchronously moved
  • the X-axis is along the non-scanning direction (direction perpendicular to the page in Fig. 1) perpendicular to the scanning direction.
  • the rotation (tilt) directions around the X, Y, and Z axes are the ⁇ X, ⁇ y, and ⁇ z directions, respectively.
  • a pattern is formed in each of a plurality of shot regions arranged in a matrix on wafer W, and alignment is performed with the pattern and a predetermined positional relationship for each shot region.
  • a mark is also formed.
  • the alignment mark is a two-dimensional mark.
  • the alignment mark includes two one-dimensional patterns periodically arranged in the X-axis and Y-axis directions, respectively, and partitions a plurality of shot areas on the wafer W. It is formed on a street line (scribe line).
  • the arrangement information of shot areas (including alignment marks) on the wafer W is stored in the memory of the main controller 50 as shot map data.
  • information (alignment shot data) regarding the position and number of shot areas from which alignment marks should be detected among a plurality of shot areas on the wafer W is already main controlled. Input to device 50.
  • the illumination system ILS includes a light source and an illumination optical system.
  • the light source for example, an ArF excimer laser light source (output wavelength: 193 nm) is used.
  • the illumination optical system includes, for example, a beam shaping optical system, an energy coarse adjuster, an optical integrator (unifomizer or homogenizer), an illumination system aperture stop plate, a beam splitter, Includes relay lenses, reticle blinds, mirrors for bending optical paths, and condenser lenses (all not shown).
  • the configuration of the illumination system ILS, the function of each optical member, and the like are disclosed in, for example, International Publication No. 2002Z103766 Pamphlet (and corresponding US Patent Application Publication No. 2003Z0098959).
  • Reticle stage RST On reticle stage RST, reticle R on which a circuit pattern or the like is formed on its pattern surface (lower surface in FIG. 1) is fixed, for example, by vacuum suction. Reticle stage RST can be finely moved at least in the XY plane by a reticle stage drive system 55 including a linear motor, for example, and can be driven at a scanning speed specified in the scanning direction (Y-axis direction). Get ready!
  • Position information of reticle stage RST (including at least position information in the X-axis direction, Y-axis direction, and 0-z direction) is moved by reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 53.
  • reticle interferometer reticle laser interferometer
  • Via mirror 65 (actually, a Y moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the Y-axis direction and an X moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the X-axis direction) are provided, for example, 0.5 It is always detected with a resolution of ⁇ lnm.
  • the measurement value of the reticle interferometer 53 is sent to the main control device 50.
  • Main controller 50 controls the position (and speed) of reticle stage RST via reticle stage drive system 55 based on the measurement value of reticle interferometer 53.
  • the movable mirror 65 may include not only a plane mirror but also a corner cube type mirror (retro reflector). Instead of fixing the movable mirror 65 to the reticle stage RST, for example, the end surface (side surface) of the reticle stage RST is used. A reflective surface formed by mirror finishing may be used.
  • the projection unit PU is arranged below the reticle stage RST in FIG.
  • the projection unit PU includes a body (for example, a holding mechanism in which a base member is supported by three or four support columns each provided with a vibration isolation unit) installed on a floor surface (or a base plate, etc.) BD It is supported.
  • the projection unit PU is inserted into an opening BDa formed in the body BD and supported by the body BD via a flange FLG.
  • the projection unit PU includes a lens barrel 140 and a projection optical system PL having a plurality of optical elements held in the lens barrel 140 in a predetermined positional relationship.
  • the projection optical system PL for example, a refracting optical system having a plurality of lens (lens element) forces arranged along the optical axis AX is used.
  • the projection optical system PL is, for example, telecentric on both sides and has a predetermined projection magnification (for example, 1Z4 times, 1Z5 times, or 1Z8 times). For this reason, when the illumination area IAR on the reticle R is illuminated by the illumination light IL from the illumination system ILS, the illumination light IL that has passed through the reticle R passes through the projection optical system PL (projection unit PU).
  • Illumination area IAR is a reduced image of the reticle R circuit pattern in the IAR (a reduced image of a part of the circuit pattern) on the wafer W1 (or W2) coated with resist on the surface of the illumination area IAR.
  • exposure region or “projection region”
  • the projection unit PU is placed on the body BD.
  • the projection unit PU may be suspended and supported with respect to the main frame arranged in ().
  • the stage device 150 includes wafer stages WST1, WST2 arranged on the base board 112, and these wafer stages WST1 ( Interferometer system 118 (see Fig. 4) that measures the position (positional information) of wafers Wl and WST2 (wafer W2) and stage drive system 124 (see Fig. 4) that drives wafer stages WST1 and WST2 Contains.
  • the base board 112 is For example, it is arranged on the floor (or base plate, etc.) via four anti-vibration units. Wafer stages WST1 and WST2 are each provided with a reference mark (not shown).
  • Non-contact bearings such as air bearings (also called air pads) are provided at a plurality of locations on the bottom surfaces of wafer stages WST1 and WST2. Wafer stages WS Tl and WST2 are supported by these air bearings with a clearance of about several meters from the upper surface of base board 112. Each stage WST1 and WST2 is driven (including 0 z rotation) independently from each other in the XY plane by a stage drive system 124.
  • wafer stage WST 1 includes a wafer stage main body 91 in which the air bearing is provided on the bottom surface, and a wafer stage WST 1 not shown on the wafer stage main body 91.
  • ⁇ Wafer table WTB1 mounted via a tilt mechanism (including an actuator such as a voice coil motor) and driven minutely in the X axis direction, ⁇ X direction and ⁇ y direction with respect to the wafer stage main body 91
  • Including /! Wafer table WTB 1 is provided with a wafer holder (not shown) for holding wafer W1 by vacuum suction or the like.
  • Wafer stage WST2 like wafer stage WST1, is mounted on wafer stage main body 92 via wafer tilt mechanism (not shown) on wafer stage main body 92, and in the axial direction with respect to wafer stage main body 92.
  • the wafer table WTB2 that is micro-driven in the ⁇ X direction and the ⁇ y direction.
  • Wafer table WTB2 is equipped with a wafer holder (not shown) that holds wafer W2 by vacuum suction. /
  • a pair of Y-axis stators 86 and 87 extending in the Y-axis direction are arranged on the + X side and the ⁇ X side of the base board 112, respectively.
  • These Y-axis stators 86 and 87 are constituted by armature units having a plurality of coils disposed therein at a predetermined interval, for example, along the Y-axis direction.
  • a pair of Y-axis movers 82 and 83 provided at one end and the other end in the longitudinal direction of the X-axis stator 80 extending in the X-axis direction are engaged with these Y-axis stators 86 and 87, respectively.
  • the Y-axis stator 86, 87 has a longitudinal direction of the X-axis stator 81 extending in the X-axis direction.
  • a pair of Y-axis movers 84 and 85 respectively provided at one end and the other end of the two are engaged with each other.
  • Each of the shaft moving elements 82 to 85 is constituted by a magnetic pole unit having a plurality of permanent magnets arranged at predetermined intervals along the shaft direction, for example.
  • the mover 85 constitutes four moving shaft linear motors of moving magnet type that drive the moving shaft movers 82 to 85 in the axial direction.
  • the above four shaft linear motors will be appropriately referred to as shaft linear motors 82 to 85 using the same reference numerals as the respective shaft movable elements 82 to 85.
  • a moving coil type linear motor may be employed as the vertical axis linear motor.
  • wafer stage WST1 is driven integrally with X axis stator 80 by two spindle linear motors 82 and 83 in the axis direction, and the remaining two axis linear motors are driven.
  • the motor stage 84, 85 drives the wafer stage WST2 integrally with the X-axis stator 81 in the negative axis direction.
  • Wafer stages WST1 and WST2 are each micro-driven in the ⁇ z direction by two Y-axis linear motors.
  • Each of the X-axis stators 80, 81 is configured by an armature unit including, for example, armature coils arranged at predetermined intervals along the X-axis direction.
  • X-axis stator 80 is inserted into an opening (not shown) formed in wafer stage main body 91 (see FIG. 1) constituting wafer stage WST1.
  • an inside of the opening of the stage main body 91 is provided with an X-axis movable element (not shown) composed of, for example, a magnetic pole unit.
  • a moving magnet type X-axis linear motor that drives wafer stage WST1 in the X-axis direction is configured by X-axis stator 80 and X-axis mover.
  • this X-axis reduced motor will be referred to as an X-axis linear motor 80, using the same reference numerals as those of the X-axis stator 80, which is the stator.
  • X-axis stator 81 is inserted into an opening (not shown) formed in wafer stage main body 92 (see FIG. 1) constituting wafer stage WST2.
  • An X-axis movable element (not shown) composed of a magnetic pole unit is provided inside the opening of the measurement stage main body 92.
  • wafer stage WST2 is moved to X
  • this X-axis linear motor will be referred to as an X-axis linear motor 81, using the same reference numeral as that of the X-axis stator 81 as the stator.
  • moving coil type linear motors may be employed.
  • the stage drive system 124 shown in FIG. 4 is configured by the Y-axis linear motors 82 to 85, the X-axis linear motors 80 and 81, and the heel / tilt mechanism of each of the wafer stages WST1 and WST2. It has been.
  • Each linear motor constituting the stage drive system 124 is controlled by a main controller 50 shown in FIG.
  • Position information of wafer stages WST1 (wafer Wl) and WST2 (wafer W2) is transmitted via the interferometer system 118 in FIG. 4 via the side surfaces (mirror-finished reflecting surfaces) of wafer tables WTB1 and WTB2. For example, 0.5 to: always detected with a resolution of about Lnm.
  • the interferometer system 118 detects the position of the wafer stage WST1 shown in FIG.
  • the measurement value of the interferometer system 118 is sent to the main controller 50.
  • main controller 50 controls the position of each stage WST1, WST2 (and each table WTB1, WTB2) and the like via stage drive system 124 based on the measurement value of interferometer system 118.
  • a coordinate system is defined in the XY plane by the interferometer system 118, and this coordinate system is the exposure coordinate system defined by the interferometers 26, 16 (or 26, 18), the interferometers 24, 16 And the second measurement coordinate system defined by interferometers 28 and 18.
  • a movable mirror may be provided on each table.
  • the position of each stage may be detected together with or instead of the interferometer system 118 by using, for example, a linear encoder.
  • Irradiation system 90a and light receiving system 90b (see FIG. 4) attached to the body BD holding the PU.
  • JP-A-6-283403 corresponding to US Pat. No. 5,448,332
  • An oblique incidence type multipoint focal position detection system similar to that disclosed is provided.
  • the alignment system ALG is an off-axis alignment system (marking system) in which the position of the detection region is independently variable within a predetermined plane (XY plane) perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL. Detection system).
  • the alignment system ALG is at least partially excluded by the alignment system stage device 160, for example, a part (including an objective optical system, a light receiving element, etc.) excluding the light source. It is movable.
  • the alignment stage device 160 is installed in a non-contact manner on a frame FR provided in a vibrationally separated manner from the body BD and on the lower surface side of the frame FR. And an alignment stage AST that supports the alignment system ALG and moves in the XY plane with the lower surface of the surface table BS as the movement reference plane.
  • the frame FR is supported by a plurality of (for example, four) support pillars erected from the floor surface (or base plate or the like) at its four corners.
  • This frame FR has a substantially U-shaped member force when viewed from the Z direction (see Fig. 3). Since the frame FR has a substantially U-shape, mechanical interference with the projection unit PU is avoided.
  • the surface plate BS is composed of a plate-like member having a substantially U-shape when viewed from the Z direction (see FIG. 3), and the flatness of the lower surface (one Z-side surface) is extremely high. It is processed as follows.
  • This surface plate BS is suspended and supported from the frame FR via a plurality of (for example, three) vibration isolation mechanisms 162.
  • the vibration isolation mechanism 162 includes, for example, a piston and a cylinder, and a support device that supports the weight of the surface plate BS using the pressure of the gas in the gas chamber formed between the piston and the cylinder. And a voice coil motor that drives the piston of the support device.
  • This surface plate BS like the frame FR, has a substantially U-shape, so that mechanical interference with the projection unit PU is avoided.
  • FIG. 3 shows a state where the alignment stage device 160 is also viewed in one Z-direction force.
  • the alignment stage AST is formed on the bottom surface of the surface plate BS.
  • a movable stage 42 that can move along a rail RL laid in a U-shape on the Z-side surface) and a Y stage 40 that can move in the Y-axis direction with respect to the movable stage 42 are included.
  • the moving stage 42 has a rectangular shape in plan view (also seeing the downward force), and on its upper surface (the surface on the back side in FIG. 3), there is a drive unit engaged with the rail RL. 90 (not shown in FIG. 3, see FIG. 4) is provided.
  • the drive unit 90 enables the moving stage 42 to move between the + Y side and the Y side of the projection unit PU while maintaining the posture in the XY plane.
  • the Y stage 40 includes a pair of Y axis stators 52A and 52B that are fixed to the lower surface (one Z side surface) of the moving stage 42 and whose longitudinal direction is the Y axis direction, and an end of the Y stage 40 on the X side. And a pair of Y-axis movers 54A, 54B fixed to the + X side end, and driven along the Y-axis by a pair of Y linear motors YLM1, YLM2. As the Y linear motors YLM1 and YLM2, it is possible to adopt a deviation of a moving magnet type linear motor and a moving coil type linear motor.
  • the Y linear motor YLM1 (or YLM2) is also provided with a voice coil motor that causes the Y stage 40 to drive in the X-axis direction, so that the Y stage 40 is finely driven in the X-axis direction. It is possible. Also, by varying the driving force along the Y axis of Y linear motors YLM1 and YLM2, the Y stage 40 can be driven to rotate in the ⁇ z direction.
  • the alignment system ALG includes an optical system including an objective lens and the like, an imaging device (for example, a CCD), and the like. Piping around the CCD that forms part of the alignment system ALG is provided with a pipe through which the liquid flows, and the CCD is cooled by the liquid flowing through the pipe. This allows the CCD to be placed close to the optical system including the objective lens, etc., so the alignment system ALG is downsized.
  • the alignment ALG light source is not moved by the alignment stage AST, but is provided outside the alignment stage and connected by an optical fiber or the like.
  • the present invention is not limited to this, and a relay optical system including a mirror or the like that transmits a beam from a light source provided outside to the alignment ALG optical system may be used.
  • Various other types of sensors can also be used as alignment ALGs.
  • a sensor that detects the diffracted light generated by the alignment mark force may be used.
  • the cooling method of the CCD is not limited to liquid cooling, and may be air cooling.
  • the lower surface (one Z side surface) of the moving stage 42 and the Y stage 40 is for detecting the position (position information) of the alignment system ALG in the XY plane.
  • Various optical members (prisms, mirrors, etc.) constituting the alignment interferometer system 69 are arranged.
  • the interferometer system 69 of the present embodiment employs a double-pass method, and position information of the alignment stage AST (ie, alignment system ALG) in the X-axis and Y-axis directions, ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇ , and ⁇ ⁇ It measures direction rotation information.
  • alignment stage AST ie, alignment system ALG
  • the force with which the surface plate BS is supported by the frame FR via the vibration isolation mechanism 162 is installed on the floor surface (or the base plate, for example) via the vibration isolation mechanism 162.
  • the surface plate BS can be simply fixed to the frame FR.
  • the force that provides the alignment system ALG and the stage device 160 to the frame FR when the exposure device 100 is configured to suspend and support the projection unit PU with respect to the main frame, for example, the projection The alignment system ALG and the stage device 160 may be suspended and supported integrally with the unit PU, or the alignment system ALG and the stage device 160 may be supported on the measurement frame suspended from the main frame independently of the projection unit PU. It may be provided. Further, at least a part of the alignment interferometer system 69 may be provided in the measurement frame together with the alignment system A LG.
  • exposure apparatus 100 has an exposure area in which the aforementioned exposure coordinate system is defined and wafer stages WST1 and WST2 are alternately arranged, and illumination light IL is transmitted via projection optical system PL. And the first measurement coordinate system described above and the first measurement area where the wafer stage WST1 is placed.
  • Wafer stage WST1 interferes in the first measurement area
  • the position information in the first measurement coordinate system is measured by a total of 24 and 16
  • the position information in the exposure coordinate system is measured by the interferometers 26 and 16 in the exposure area
  • the first measurement area and the exposure are measured by the stage drive system 124. Moved in the area.
  • position information in the second measurement coordinate system is measured by interferometers 28 and 18 in the second measurement area
  • position information in the exposure coordinate system is measured by interferometers 26 and 18 in the exposure area. It is moved by the stage drive system 124 in the second measurement area and the exposure area.
  • the exposure station not only the exposure operation but also the reticle mark by a reticle alignment system (not shown) disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-176 468 (corresponding US Pat. No. 5,646,413) is performed before the start of the exposure operation. And a reference mark on the wafer stage are detected.
  • Main controller 50 moves the wafer and stage within the exposure area based on the detection result (positional relationship between the projection position of the reticle mark in the exposure coordinate system and the reference mark) and the detection result of alignment system ALG. .
  • the loading of the wafer to the wafer stage and the wafer are performed at predetermined positions in the first and second measurement zones, which are only performed by the measurement operation (including the above-described mark detection, etc.). Unloading (wafer exchange) of the wafer on the stage is performed. Note that the loading position and unloading position may be different within each measurement area, or the loading position and Z or unloading position may not be set within each measurement area.
  • the exposure area includes a wafer stage movement region L (see FIG. 10) in the exposure operation and the reference mark detection operation, and the first and second measurement areas are respectively the alignment mark and reference mark detection operations (
  • the wafer stage moving area B and A are also included.
  • the width of the exposure area is equal to the width of the moving area L
  • the widths of the first and second measurement areas are equal to the widths of the moving areas B and A.
  • the exposure area (movement area L) and the first measurement area (movement area B) or the exposure area (movement area L) and the second measurement area (movement area A) are partially related to the Y-axis direction.
  • the exposure area and the first and second measurement areas are set in the XY plane without overlapping.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the main configuration of the control system in the exposure apparatus 100 of the present embodiment.
  • the control system in Fig. 4 consists of a CPU (Central Processing Unit), ROM (Lead It consists of RAM (random access memory), RAM (random access memory), and so on.
  • the alignment system ALG is positioned at the reference position of the coordinate system of the interferometer system 69, and the reference mark of the wafer stage is detected by the alignment system ALG.
  • the alignment center of the alignment system ALG and the reference mark The position of the alignment system ALG and the wafer stage when they collide with each other (in other words, the position of the detection center of the alignment system ALG on the coordinate system of the interferometer system 118) is obtained.
  • the relationship between the coordinate system of the interferometer system 69 and the coordinate system of the interferometer system 118 that is, the relationship between the coordinate system of the interferometer system 69 and the first measurement coordinate system of the interferometers 24 and 16, and the interferometer system
  • the relationship between 69 coordinate systems and the second measurement coordinate system of interferometers 28 and 18 is determined.
  • each measurement station (each measurement area) Alignment ALG and wafer stage are moved to detect alignment marks on the wafer.
  • FIG. 5A the wafer alignment operation on wafer stage WST2 (which will be described in detail later!) Is completed, and the exposure operation for the wafer on wafer stage WST1 is completed. It shows what is happening. At this time, the position of wafer stage WST1 is measured by X interferometer 26 and Y interferometer 16, and the position of wafer stage WST2 is measured by X interferometer 28 and Y interferometer 18.
  • wafer stage WST1 moves in the + Y direction
  • wafer stage WST2 moves in the + Y direction. That is, wafer stage WST1 moves from the exposure station (exposure area) to the first measurement station (first measurement area), and wafer stage WST2 moves from the second measurement station (second measurement area) to the exposure station. Wafer stage WST2 may have moved to the vicinity of wafer stage WST1 before the exposure operation is completed.
  • the interferometer used for position measurement of wafer stage WST1 in the X direction is switched from X interferometer 26 to X interferometer 24 as wafer stage WST1 moves. 1S X interference occurs during the movement. If both the measurement axes 26 and 24 are out of wafer stage WST1, the X position of wafer stage WST1 may be measured using an encoder, for example.
  • the interferometer used to measure the position of Ueno and stage WST2 in the X direction is the force that can be switched from X interferometer 28 to X interferometer 26 as the wafer stage WST2 moves. If both 28 and 26 measurement axes are out of wafer stage WST2, the position of wafer stage WST2 may be measured using an encoder, for example.
  • wafer stage WST1 reaches the position shown in FIG. 5B
  • the wafer on Ueno and stage WST1 is exchanged via a wafer exchange device (not shown). Done.
  • wafer W1 a wafer newly loaded on wafer stage WST1 in this wafer exchange will be referred to as wafer W1.
  • the exposure station when the wafer stage WST2 is positioned immediately below the projection unit PU (projection optical system PL), the exposure operation is started based on the mark detection result on the wafer by the alignment system ALG.
  • the same step-and-scan exposure as in the prior art is performed, and the detailed description thereof is omitted.
  • alignment system ALG moves to the second measurement station force first measurement station in parallel with the movement of wafer stages WST1 and WST2. That is, alignment type A LG starts from the second measurement position indicated by the dotted line in Fig. 5 (A) between the end of wafer alignment on wafer stage WST2 and the end of wafer exchange on wafer stage WST1. 5 (A) and 5 (B), the first measurement position indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 6 (the detection area of the alignment system ALG is the projection of the projection optical system PL). Move to a position that is + Y away from the center). Then, at the stage where the wafer exchange is completed on wafer stage WST1, wafer stage WST1 moves directly below alignment system ALG as shown in FIG.
  • the movement of the alignment area of the alignment system ALG in the Y-axis direction and the movement of the wafer stage WST 1 in the X-axis direction are performed.
  • the alignment mark on the wafer W1 is detected using the alignment ALG.
  • the alignment mark ALG detects the reference mark of the wafer stage WST1, and the alignment mark and reference mark position information are stored in the memory of the main controller 50.
  • the position information of the 11 alignment marks M1 to M11 on the wafer W1 is detected.
  • a searcher using a search alignment mark (not shown) is used. It is also possible to execute a lement
  • Main controller 50 moves wafer stage WST1 in the X-axis direction based on the measured values of X interferometer 24 and Y interferometer 16, and aligns the alignment stage based on the measured values of alignment interferometer system 69.
  • the alignment system ALG outputs the detection signal (image data of the alignment mark Ml in the detection area) to the main controller 50.
  • the moving direction of wafer stage WST1 is indicated by a white arrow, and the moving direction of alignment system ALG is indicated by a black arrow.
  • the position information (coordinate value) of the alignment mark M2 is detected in the same manner as the position information (coordinate value) of the first alignment mark Ml.
  • the wafer stage WST1 is further moved in the X direction, and the alignment system ALG is moved in the + Y direction, and the third alignment mark is displayed.
  • Set M3 within the detection area of alignment ALG.
  • the wafer stage WST1 is moved in the + X direction and the alignment system ALG is moved in the + Y direction.
  • the alignment mark M 4 and the fifth alignment mark M 5 are set in the detection area of the alignment system ALG, and the position information (coordinate values) of each mark is detected.
  • the process proceeds to detection of the position information of the sixth alignment mark M6.
  • the alignment mark M6 is detected by the alignment ALG by moving only the wafer stage WST1 in the + X direction while fixing the position of the alignment ALG. Set in the area and detect the position information (coordinate value) of the mark M6.
  • the process proceeds to detection of the position information of the next seventh alignment mark M7 and the eighth alignment mark M8.
  • the alignment mark M7 is moved by moving the wafer stage WST1 in the + X direction and the alignment system ALG in the Y direction.
  • M8 are set in the detection area of the alignment system ALG, and the position information (coordinate values) of the marks M7, M8 is detected.
  • the ninth alignment mark M9 and the tenth alignment mark M10 Detect position information (coordinate value) of. That is, as shown in FIGS. 8C and 8D, by moving wafer stage WST1 in the X direction and moving alignment system ALG in the Y direction, alignment marks M9 and M10 are moved. Set in the detection area of alignment type ALG. Finally, as shown in FIG. 8 (E), the wafer stage W ST1 is moved in the X direction and the alignment system ALG is moved in the + Y direction, so that the wafer stage WST1 is positioned substantially at the center of the wafer W1.
  • the eleventh alignment mark Mi l is set in the field of view of the alignment system ALG, and the position information (coordinate values) of the mark Mi l is detected, so that the position information of the 11 alignment marks Detection ends.
  • the force that starts the movement of the alignment system ALG and wafer stage WST1 for detecting the next alignment mark After detecting the position information of one alignment mark, the force that starts the movement of the alignment system ALG and wafer stage WST1 for detecting the next alignment mark.
  • alignment mark detection by alignment system ALG ends, movement of alignment system ALG and Z or wafer stage WST1 may be started. That is, the movement may be started without waiting for the end of detection of the mark position information.
  • the alignment mark of the wafer stage WST1 may be detected by the alignment ALG either before, during, or during the 11 alignment mark detection operation, but the alignment mark and reference mark detection time is the shortest. In the present embodiment, in which detection is preferably performed in the following order, the reference mark is detected before the alignment mark detection operation.
  • this embodiment is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429 (and corresponding US Pat. No. 4,780,617).
  • the EGA (enhanced global alignment) method is adopted, and the main controller 50 detects the alignment mark detection result (the coordinate value of the mark in the second measurement coordinate system) and the design array information of the shot area. Is used to perform statistical computations such as the least squares method to calculate the entire array coordinates of the shot area to be exposed on Ueno, W1.
  • the alignment system ALG is moved to the second measurement position of the second measurement station (the position indicated by the dotted line in FIG. 5A) as shown in FIG. Start moving towards.
  • Wafer stage WST1 starts moving to the exposure station (directly under projection mute PU).
  • the X position of wafer stage WST1 The interferometer to be detected is inherited from the interferometer 24 to the interferometer 26.
  • wafer stage WST1 is placed at the exposure station.
  • wafer stage WST2 starts moving in the Y direction and X direction, and the exposure station force of the second measurement station Move to the position shown in Figure 9.
  • the wafer on the wafer stage WST2 is exchanged through a wafer exchange device (not shown).
  • the interferometer that detects the X position of wafer stage WST2 is inherited from interferometer 26 to interferometer 28.
  • the alignment operation for the wafer on the wafer stage WST2 is started using the alignment system ALG that has returned to the second measurement position indicated by the one-dot chain line in FIG.
  • This alignment operation is performed in the same way as the procedure shown in Fig. 7 (A) to Fig. 8 (E).
  • the reference mark of wafer stage WST1 is detected by the reticle alignment system, and the main controller 50 Calculates the position information of the reference mark (coordinate value of the reference mark in the exposure coordinate system when the projection position of the reticle mark matches the reference mark). Further, based on the coordinate value of this reference mark and the result of the alignment at the second measurement station (the array coordinates of the shot area of the wafer W1 calculated by the EGA method and the coordinate value of the reference mark), the exposure coordinates Determine the array coordinates of the shot area of wafer W1 in the system. Then, the wafer W1 is exposed by moving the wafer stage WST1 based on the determined array coordinates.
  • the same step-and-scan exposure is performed as heretofore, its detailed description is omitted.
  • the difference between the exposure apparatus 100 of the present embodiment and the conventional exposure apparatus for example, the exposure apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-163 097 and the corresponding US Pat. No. 6,341,007.
  • the stage apparatus 150 constituting the exposure apparatus 100 of the present embodiment and the conventional apparatus A stage apparatus 150 ′ constituting the exposure apparatus will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 10 shows a stage apparatus 150 constituting the exposure apparatus 100 of the present embodiment.
  • the wafer stage WST1 located immediately below the projection unit PU, that is, arranged on the exposure stage is indicated by a two-dot chain line from the position of the reference symbol WST1 indicated by the two-dot chain line at maximum. Therefore, in stage apparatus 150, it is necessary to secure the movement area of wafer stage WST1 directly under projection unit PU (see area L in FIG. 10).
  • the wafer stage WST2 located in the Y direction of the unit PU, that is, placed in the second measurement station, is configured by the exposure apparatus 100 using the alignment method shown in FIGS. 7 (A) to 8 (E) described above.
  • the alignment system ALG moves only in the X-axis direction indicated by the double-headed arrow AR1 in Fig. 10, and the alignment system ALG moves in the Y-axis direction indicated by the double-headed arrow AR2.
  • the movement area in the Y-axis direction during the alignment should only be as large as the width of the wafer stage WST2 in the Y-axis direction (see area A in Fig. 10).
  • the wafer stage WST1 moves only in the X-axis direction indicated by the double arrow AR3 at the first measurement station, and the alignment system ALG is indicated by the double arrow AR4. For this reason, it is sufficient to secure the movement area in the Y-axis direction during the alignment of wafer stage WST1 to the same extent as the width of wafer stage WST1 in the Y-axis direction (Fig. 10).
  • Area B is sufficient to secure the movement area in the Y-axis direction during the alignment of wafer stage WST1 to the same extent as the width of wafer stage WST1 in
  • stage apparatus 150 ′ constituting the conventional exposure apparatus shown in FIG. 11, the movement area of wafer stages WST1 and WS T2 to be secured directly under projection unit PU (projection optical system PL) Is the same as the stage apparatus 150 in FIG. 10 (see region L in FIG. 11).
  • projection unit PU projection optical system PL
  • wafer stage WST1 or WST2
  • the area almost identical to the movement area required for exposure Fig. 11
  • Area A ′ and B ′ must be secured on the —Y side and + Y side of the projection optical system PL.
  • region A is narrower than region A 'and region B is region B. Therefore, the stage apparatus 150 of the present embodiment can narrow the moving area of the stage more than the conventional stage apparatus 150 ′. As a result, the area of the base board 112 can be reduced, and the strokes of the Y-axis linear motors 82 to 85 can be shortened. As described above, in the present embodiment, the stage apparatus can be reduced in size, so that the footprint can be reduced and the exposure apparatus can be reduced in size.
  • the stage can be moved with high accuracy.
  • the alignment system ALG in the first and second measurement areas (movement areas B and A) of the first and second measurement stations, while moving the wafer stage in the X-axis direction, Move the alignment system ALG in the Y-axis direction and perform mark detection with the alignment system ALG. For this reason, the amount of movement of the wafer stage in the Y-axis direction during detection is smaller than when performing mark detection while moving the wafer stage only two-dimensionally with the alignment system ALG fixed as in the past. (In this embodiment, it can be set to 0).
  • the size of the moving area of the wafer stage in both the exposure and the detection in the Y-axis direction can be reduced, so that the stage apparatus can be reduced in size and the footprint can be narrowed. It is possible to reduce the size of the exposure apparatus.
  • the alignment ALG and the wafer stage WST1 can be moved at the same time, the movement until the detection target mark is detected and the force is detected until the next detection target mark is detected.
  • Time especially when the two marks are arranged in the direction intersecting the X and Y axes
  • the number of alignment marks to be detected can be increased without increasing the alignment time, and the alignment (overlapping) accuracy of the wafer can be improved.
  • stage device 150 is a twin stage type stage device including two wafer stages WST1 and WST2, and while the alignment is performed on one wafer stage, the other is performed. Exposure at the wafer stage Therefore, the throughput of the exposure apparatus can be improved as compared with the case where a stage apparatus including only one wafer stage is employed.
  • the exposure apparatus 100 uses only one alignment system, although the alignment is performed at the first and second measurement stations, respectively. For this reason, as shown in Fig. 11, it is necessary to adjust (or manage) aberrations between alignment systems, as in the case of an exposure apparatus in which the alignment systems ALG1 and ALG2 are provided in the first and second measurement stations, respectively. There is no. Therefore, it is possible to eliminate the trouble of adjustment between alignment systems and realize highly accurate mark detection.
  • Ueno and stage WST1 (WST2) move in the Y-axis direction is set to 0 and only the alignment system ALG is moved in the Y-axis direction.
  • the wafer stage WST 1 (WST2) and alignment system ALG may be moved in the Y-axis direction.
  • the amount of movement of wafer stage WST1 (WST2) in the Y-axis direction can be made smaller than before, and the apparatus can be downsized.
  • set the movement range during alignment of wafer stages WST1 and WST2 (narrower than before, set the movement range) and hold the wafer stage with the alignment ALG fixed.
  • the alignment system ALG may be moved and detected in the Y-axis direction. Even in this case, the movement range in the Y-axis direction of wafer stages WST1 and WST2 can be made smaller than before.
  • the force described in the case where the portion other than the alignment light source is moved between the first and second measurement stations using the alignment stage AST is not limited to this. All of the alignment systems including the light source may be moved. Further, in the present invention, it is sufficient if the detection area of the alignment system moves in the Y-axis direction.For example, only a part of the optical system constituting the alignment system does not move all of the optical systems constituting the alignment system. It may be moved in the Y-axis direction. Furthermore, a mechanism for optically moving the detection region can be used instead of or in combination with the alignment stage AST. In the above embodiment, only one alignment stage is provided and the alignment stage AST (moving stage 42) moves along the rail.
  • the present invention is not limited to this. It is not something that can be done.
  • two moving stages that can move in the X-axis direction (acting as X-stage here) 4 2a and 42b are placed on the + Y side and one Y side of the projection unit PU, respectively.
  • Only the Y stage 40 and alignment system ALG may be transported by a transporting device (not shown) such as a robot arm.
  • a transporting device such as a robot arm.
  • the light source that constitutes the alignment system is separately provided on the + ⁇ side and the ⁇ side of the projection unit PU, and the Y stage 40 is mounted on each moving stage 42a, 42b.
  • a configuration in which the light source and the alignment optical system are connected can be employed.
  • the Y linear motor a moving magnet type linear motor can be adopted in consideration of the drag of the wiring when the Y stage is transported.
  • Y stages 40a and 40b are provided in each of the two moving stages 42a and 42b, and only the alignment system ALG is used for the robot. It may be transported by an unillustrated transport device such as an arm. Note that, in both the case of FIG. 12 and the case of FIG. 13, a configuration in which the moving stage does not move in the X-axis direction may be adopted. From this point of view, it is also possible to provide the surface plate BS directly, Y linear motor stators 52A, 52 ⁇ (52 ⁇ ', 52 ⁇ ) without providing a moving stage. As described above, the mechanism for moving the alignment system detection area in each of the first and second measurement stations and the mechanism for moving the alignment system between the first and second measurement stations are the same as those in the above embodiment. The configuration is not limited and may be arbitrary.
  • the projection center of the projection optical system PL and the first and second measurement stations This is the force that describes the case where the alignment area of the alignment system ALG (the first and second measurement positions mentioned above) is placed along the Y axis.
  • the alignment area of the alignment system ALG is projected onto the projection optical system PL. It may be set at a position away from the projection center in the direction intersecting the X and Y axes.
  • the first and second measurement positions where the detection area of the alignment system ALG is set in the first and second measurement stations may be different from the projection center of the projection optical system PL in the X-axis direction.
  • the force that the alignment interferometer system 69 is used to measure alignment system position information is not limited to this.
  • a scale diffraction grating
  • An encoder system may be used.
  • the hybrid system includes both the interferometer system and the encoder system, and the measurement result of the encoder system is calibrated using the measurement result of the interferometer system. Also, switch the interferometer system and encoder system, or use both to control the position of the stage.
  • the wafer stage WST1, WST2 force is the force described in the case of adopting the type of wafer stage device that slides in the SY axis direction. Absent.
  • the switching type wafer stage apparatus described in Japanese Patent Publication No. 2000-511704 (Pamphlet of International Publication No. 98Z40791) and Japanese Patent Publication No. 2000-505958 (corresponding to US Pat. No. 5,969,441) is disclosed. It is also possible to adopt this, and in this case as well, it is possible to exhibit the same effects as in the above embodiment.
  • an exposure apparatus provided with a switching type wafer stage apparatus may include only one measurement station in addition to an exposure station that does not need to include two measurement stations as in the exposure apparatus of the above embodiment.
  • the power for detecting the position information of a total of 11 alignment marks is not limited to this.
  • the number of alignment marks of 12 or more or 10 or less alignment marks is not limited thereto.
  • the position information may be detected.
  • the mark M1 ⁇ M10 ⁇ M9 ⁇ M2 ⁇ M3 ⁇ M11 ⁇ M8 ⁇ M7 ⁇ M4 ⁇ M5 ⁇ M6 is not necessary to detect the position information of the mark.
  • the -Y side force may be measured, or the alignment marks can be detected in various other orders. However, it is preferable to perform the detection in the order that the detection times of the plurality of alignment marks are the shortest regardless of the number of alignment marks to be detected.
  • the rotation information of the alignment system ALG can be measured using the alignment system interferometer system 69, and the rotation information of the alignment system ALG can be used for exposure. In this case, for example, it is possible to detect the position information of the mark based on the position information and rotation information of the alignment system ALG and the position information of the wafers Wl and W2.
  • the present invention is not limited to this.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 11-135400 Corresponding to International Publication No. 1999Z23692
  • JP 2000-1 64504 corresponding to US Pat. No. 6,897,963
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus having a stage device including a measurement stage that is movable and has a measurement member (reference mark, sensor, etc.).
  • the present invention can be applied to a stage apparatus including only one wafer stage. This is particularly effective when the projection optical system and the alignment system are arranged apart from each other.
  • the present invention is not limited to this.
  • Two wafer stages WST1 and WST2 that can move in the Y-axis direction correspond to WST2.
  • Alignment system can be included. Even in this case, by performing the alignment operation while moving the alignment system in the Y-axis direction, the amount of movement of each wafer stage in the Y-axis direction can be reduced, and the footprint can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the size of the apparatus.
  • the first and second measurement stations are also used as one alignment system.
  • each of the first and second measurement stations has one or more alignment elements.
  • a system may be provided.
  • the footprint can be reduced and the apparatus can be downsized compared to the exposure apparatus of the above embodiment. Can be planned.
  • the alignment marks (M1) that are different in position on the wafer at least in the Y-axis direction by moving the detection area of the alignment system ALG in the Y-axis direction at the first and second measurement stations, respectively.
  • an alignment system having a plurality of detection areas whose positions differ at least in the Y-axis direction may be used instead of moving the detection area.
  • the alignment system detection area is not moved during the mark detection operation, and only the wafer stage is moved.
  • This alignment system may be a single alignment system having a plurality of detection regions, or a plurality of alignment systems each having a single detection region.
  • the present invention is not limited to this, and other information, for example, information on the wafer surface shape (step difference on the wafer surface). (Including information etc.) may also be detected.
  • an irradiation system that irradiates a linear beam that is longer than the diameter of the wafer and parallel to the axial direction, and a detector that receives the beam reflected by the wafer (a one-dimensional CCD sensor or line sensor).
  • a surface shape detection device having a light receiving system having the above may be provided at the first and second measurement stations.
  • the above-described multipoint focal position detection system or the like can be used.
  • the irradiation area of the line beam (detection area of the surface shape detection device) is arranged slightly apart from the detection area of the alignment system ALG in the X-axis direction, for example.
  • the detection of the Z position information of the wafer by the surface shape detection device is reduced. At least a part can be performed in parallel with the mark detection operation by the alignment system.
  • the position and orientation of the wafer table WTB in the Z-axis direction are controlled based on the information on the surface shape during the exposure operation. Therefore, both the exposure accuracy and the throughput are controlled. Can be improved.
  • a line beam for example, a plurality of spot beams may be arranged in a line.
  • the present invention is applied to a scanning exposure apparatus such as a step “and-scan” method has been described, but the scope of the present invention is of course not limited thereto. It is. That is, the present invention can also be applied to a step-and-repeat type projection exposure apparatus, a step-and-stitch type exposure apparatus, a proximity-type exposure apparatus, a mirror processing liner, and the like.
  • the illumination light IL is not limited to ArF excimer laser light, but KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), F laser light (wavelength 157 nm), Ar laser
  • g-line wavelength 436nm
  • i-line wavelength 365nm
  • the harmonics of the YAG laser, or the infrared region oscillated by the DFB semiconductor laser or the fiber laser as disclosed in, for example, International Publication No. 1999Z4683 5 (corresponding US Pat. No. 7,023,610), or
  • a single-wavelength laser beam in the visible range is amplified by, for example, a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium), and then converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal. Also good.
  • the illumination light of the exposure apparatus is not limited to light having a wavelength of lOOnm or more, but may be light having a wavelength of less than lOOnm.
  • soft X-ray An all-reflection reduction optical system designed to generate EUV (Extreme Ultraviolet) light in the region (for example, 5 to 15 nm wavelength range) and under the exposure wavelength (for example, 13.5 nm), and a reflective mask Development of EUV exposure equipment that uses a laser.
  • EUV Extreme Ultraviolet
  • this apparatus a configuration is conceivable in which scanning exposure is performed by synchronously scanning a mask and a wafer using arc illumination.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that uses a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam.
  • the electron beam exposure system can be a pencil beam method, variable shaped beam method, cell projection method, blanking / aperture array method, and mask projection method.
  • a light transmission mask in which a predetermined light shielding pattern (or phase pattern 'dimming pattern') is formed on a light transmission substrate is used, but this reticle is used instead.
  • a predetermined light shielding pattern or phase pattern 'dimming pattern'
  • an electronic mask or a light-transmitting pattern or a reflection pattern, or a light-emitting pattern based on electronic data of a pattern to be exposed (or
  • a variable shaped mask for example, a DMD (Digital Micromirror Device) which is a kind of non-light emitting image display element (also called a spatial light modulator) may be used.
  • DMD Digital Micromirror Device
  • exposure is performed after the shot area exposed at the time of alignment mark detection among a plurality of shot areas on the wafer in consideration of the alignment mark detection result described above.
  • the relative position control between the wafer and the pattern image may be performed by changing a transmission pattern or a reflection pattern to be formed based on the electronic data when exposing at least one other shot area.
  • the projection optical system in the exposure apparatus of the above embodiment may be not only a reduction system, but also an equal magnification system and an enlargement system.
  • the projection optical system is not only a refraction system, but also a reflection system and a reflection / refraction system. (Catadioptric system) may be used, and the projected image may be an inverted image or an erect image.
  • the exposure area irradiated with illumination light via the projection optical system is an on-axis area including the optical axis within the field of view of the projection optical system.
  • 2004Z107011 pamphlet (corresponding US patent application publication) 2006Z0121364 specification) having a plurality of reflecting surfaces and forming an intermediate image at least once
  • the optical system (reflective system or reflexive system) is formed in a part of the optical system and has a single optical axis, as in the so-called in-line catadioptric system. Good.
  • an exposure apparatus (lithography system) that forms a line 'and' space pattern on a wafer by forming interference fringes on the wafer.
  • the present invention can also be applied to.
  • JP-T-2004-519850 corresponding to US Pat. No. 6,611,316
  • two reticle patterns are synthesized on the wafer via the projection optical system.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that performs double exposure of one shot area on a wafer almost simultaneously by one scan exposure.
  • the apparatus for forming a pattern on an object is not limited to the exposure apparatus (lithography system) described above, and the present invention can also be applied to an apparatus for forming a pattern on an object by, for example, an ink jet method. .
  • the object to be formed with a pattern in the above embodiment is not limited to the wafer, such as a glass plate, a ceramic substrate, a master blank, or a film member. Other objects may be used. Further, the shape of the object is not limited to a circle but may be other shapes such as a rectangle.
  • the use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing, for example, an exposure apparatus for liquid crystal that transfers and forms a liquid crystal display element pattern on a square glass plate, an organic EL, a thin film magnetic head, It can be widely applied to exposure devices for manufacturing image sensors (CCDs, etc.), micromachines, and DNA chips.
  • glass substrates or silicon wafers are used to manufacture reticles or masks used in optical exposure equipment, EUV exposure equipment, X-ray exposure equipment, electron beam exposure equipment, etc., which are made only with micro devices such as semiconductor elements.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.
  • the semiconductor device is a step of designing the function and performance of the device.
  • the exposure apparatus according to the above embodiment, in which the pattern transfer characteristics are adjusted by the adjustment method described above, is formed on the mask. It is manufactured through a lithography step, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a knocking process), an inspection step, and the like. In this case, since the exposure apparatus of the above embodiment in which the pattern transfer characteristics are adjusted in the lithography step is used, the productivity of a highly integrated device can be improved.
  • the exposure apparatus of the above embodiment assembles various subsystems including the constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. It is manufactured by.
  • various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy
  • various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy
  • For electrical systems adjustments are made to achieve electrical accuracy.
  • Various subsystem powers The assembly process to the exposure equipment includes mechanical connections, electrical circuit wiring connections, and pneumatic circuit piping connections between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem prior to the assembly process to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustments are performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. It is desirable to manufacture the exposure apparatus in a clean room where the temperature and cleanliness are controlled.
  • the pattern forming method and the pattern forming apparatus of the present invention are suitable for forming a pattern by exposing an object placed on a moving body.
  • the exposure method and exposure apparatus of the present invention are suitable for exposing an object.
  • the device manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing micro devices.

Abstract

　投影ユニット（ＰＵ）直下の露光区域からＹ軸方向に関して離れた計測区域内で、アライメント系（ＡＬＧ）の検出領域をＹ軸方向へ移動させつつ、複数のマークを順次検出するので、従来のように、アライメント系を固定し、ウエハステージ（ＷＳＴ１，ＷＳＴ２）のみを移動しつつマーク検出を行なう場合と比べて、マーク検出時におけるウエハステージのＹ軸方向への移動量を小さくすることができる。これにより、Ｙ軸方向に関する計測区域の幅を小さくできるので、装置の小型化を図ることが可能となる。

Description

明 細 書
パターン形成方法及びパターン形成装置、露光方法及び露光装置、並 びにデバイス製造方法
技術分野
[0001] 本発明はパターン形成方法及パターン形成装置、露光方法及び露光装置、並び にデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、移動体上に載置された物体にパターンを 形成するパターン形成方法及びパターン形成装置、物体を露光する露光方法及び 露光装置、並びに前記パターン形成方法及び前記露光方法を用いるデバイス製造 方法に関する。
背景技術
[0002] 半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイス (電子デバイス)を製造するため のリソグラフイエ程では、パターンをレジスト等が塗布された基板、例えばウェハ又は ガラスプレート等の感光物体 (以下、ウェハと総称する）上に形成する露光装置が用 いられている。
[0003] 半導体素子等は、ウェハ上に複数層のパターンを重ね合せて形成されるため、露 光装置では、ウェハ上に既に形成されたパターンと、パターン像とを最適な相対位置 関係にする操作 (ァライメント）が必要である。このァライメントの方式として、 EGA (ェ ンハンスト ·グローバル ·ァライメント）方式が主として用いられて!/、る。この EGA方式 では、（1)ウェハ内の特定の複数のショット領域 (サンプルショット領域又はァライメン トシヨット領域とも呼ばれる）を予め選択しておぐ (2)それらのサンプルショット領域に 付設されたァライメントマーク (サンプルマーク)の位置情報を順次計測する、 (3)この 計測結果とショット領域の設計上の配列情報とを用いて、最小自乗法等による統計 演算を行なって、ウェハ上のショット領域の配列座標を求める、という手順が採られる 。そのため、 EGA方式では、高スループットで各ショット領域の配列座標を比較的高 精度に求めることができる（例えば、特許文献 1参照)。
[0004] 上記のァライメントでは、複数のサンプルショット領域に付設されたァライメントマ一 クを計測する。したがって、複数のァライメントマークがマーク検出系（ァライメント検 出系）の検出領域 (検出視野）内に順次位置付けられるような経路に沿って、ウェハ を移動する必要がある。このため、露光時におけるウェハの移動領域とは別に、マー ク検出系の下側に、ァライメント時におけるウェハの移動領域を確保しておかなけれ ばならない。特に露光位置とァライメント系とが離れて配置されている場合には、露光 時の移動領域とァライメント時の移動領域とが重複する範囲が狭いため、ウェハの全 移動領域を比較的大きく確保しておく必要がある。
[0005] また、従来、ウェハァライメント動作 (サンプルマークの計測動作）は、ウェハの露光 開始に先立って行われていた。このため、サンプルショット領域の数が増えると、計測 に多大な時間を要し、露光装置全体のスループットの低下を引き起こすおそれがあ る。このような観点から、最近においては、ウェハステージを 2つ用意し、一方のゥェ ハステージで露光を行っている間に他方のウエノ、ステージでァライメントを行うという 、並行処理を実行することで、露光工程全体のスループットを向上させようとする、い わゆるツインステージ方式のステージ装置が開発され、露光装置に採用されてきてい る。
[0006] し力しながら、ツインステージ方式のステージ装置を採用した場合、一方のステージ 力^次元面内を移動して露光を行っている間に、他方のウェハステージが 2次元面内 を移動してァライメントを行うので、両ステージが動作している間にステージ同士が衝 突しな 、ようにする必要がある。
[0007] これを実現する方法として、一方のステージが露光をして!/、る間に移動する移動領 域と、他方のステージがァライメントを行う間に移動する移動領域とがそれぞれ重なら ないように各領域を設定することが考えられる。しかるに、これにより各ステージの移 動範囲が広がり、フットプリントの増大、ひいては装置の大型化が引き起こされるおそ れがある。
[0008] 特許文献 1 :特開昭 61— 44429号公報
発明の開示
課題を解決するための手段
[0009] 本発明は、上述した事情の下になされたものであり、第 1の観点力 すると、所定の パターン形成区域内で、物体にパターンを形成するパターン形成方法であって、前 記パターン形成区域力 少なくとも 2次元面内の所定方向に関して離れたマーク検 出区域内で、前記物体上のマーク検出を行うマーク検出系の検出領域を前記少なく とも所定方向へ移動しつつ、前記物体上に配置されたマークを検出するマーク検出 工程と；前記マーク検出工程におけるマーク検出結果に基づいて前記パターン形成 区域内で前記物体を移動しつつ、前記物体にパターンを形成するパターン形成ェ 程と；を含むパターン形成方法である。
[0010] これによれば、マーク検出工程では、パターン形成区域力 少なくとも 2次元面内の 所定方向に関して離れたマーク検出区域内で、物体上のマーク検出を行うマーク検 出系の検出領域を少なくとも前記所定方向へ移動しつつ、物体上に配置されたマー クを検出するので、マーク検出時における移動体の所定方向への移動量を小さくす ることがでさる。
[0011] 本発明は、第 2の観点からすると、物体を露光する露光方法であって、前記物体の 露光が行われる露光区域に対して少なくとも第 1方向に関する位置が異なる計測区 域内で、前記第 1方向に関してマーク検出系の検出領域を移動して、前記物体上の 複数のマークを検出し、前記マークの検出結果を用いて前記露光区域内で前記物 体を移動する第 1の露光方法である。
[0012] これによれば、露光区域に対して少なくとも第 1方向に関する位置が異なる計測区 域内で、物体上のマーク検出を行うマーク検出系の検出領域を第 1方向へ移動して 、物体上に配置されたマークを検出するので、マーク検出時における移動体の第 1 方向への移動量を小さくすることができる。
[0013] 本発明は、第 3の観点からすると、物体を露光する露光方法であって、前記物体の 露光が行われる露光区域に対して少なくとも第 1方向に関する位置が異なる計測区 域内で、前記第 1方向に関して位置が異なる複数の検出領域を有するマーク検出系 によって、前記物体上の複数のマークを検出し、前記マークの検出結果を用いて前 記露光区域内で前記物体を移動する第 2の露光方法である。
[0014] これによれば、露光区域に対して少なくとも第 1方向に関する位置が異なる計測区 域内で、第 1方向に関して位置が異なる複数の検出領域を有するマーク検出系によ つて、物体上の複数のマークを検出するので、複数のマークの計測を短時間で行うこ とが可能となる。
[0015] 本発明は、第 4の観点力 すると、本発明のパターン形成方法又は本発明の露光 方法を用いて物体にパターンを形成する工程を含むデバイス製造方法である。
[0016] 本発明は、第 5の観点力 すると、所定のパターン形成区域内で、物体にパターン を形成するパターン形成装置であって、前記物体を保持して移動する移動体と;前 記パターン形成区域力 少なくとも 2次元面内の所定方向に関して離れたマーク検 出区域内で、前記物体上の複数のマークを検出するマーク検出系と;前記マーク検 出系の検出領域を少なくとも前記所定方向へ移動させつつ、前記複数のマークを順 次検出し、該検出結果に基づいて前記移動体を前記パターン形成区域内で移動さ せつつ、前記物体にパターンを形成する制御装置と；を備えるパターン形成装置で ある。
[0017] これによれば、制御装置は、パターン形成区域力 少なくとも 2次元面内の所定方 向に関して離れたマーク検出区域内で、マーク検出系の検出領域を少なくとも所定 方向へ移動させつつ、複数のマークを順次検出する。したがって、従来のように、マ ーク検出系を固定し、移動体のみを移動しつつマーク検出を行なう場合と比べて、マ ーク検出時における移動体の所定方向への移動量を小さくすることができる。これに より、移動体の移動する領域の所定方向に関する距離を小さくできるので、フットプリ ントの狭小化、ひ 、ては装置の小型化を図ることが可能となる。
[0018] 本発明は、第 6の観点からすると、物体を露光する露光装置であって、前記物体を 保持して移動する移動体と;前記物体の露光が行われる露光区域に対して少なくとも 第 1方向に関する位置が異なる計測区域内で、前記物体上の複数のマークを検出 するマーク検出系と;前記第 1方向に関してマーク検出系の検出領域を移動して、前 記物体上の複数のマークを前記マーク検出系を用いて検出するとともに、前記マー ク検出系による前記マークの検出結果を用いて、前記露光区域内で前記物体を保 持した前記移動体の移動を制御する制御装置と;を備える第 1の露光装置である。
[0019] これによれば、露光区域に対して少なくとも第 1方向に関する位置が異なる計測区 域内で、物体上のマーク検出を行うマーク検出系の検出領域を第 1方向へ移動して 、物体上に配置されたマークを検出するので、マーク検出時における移動体の第 1 方向への移動量を小さくすることができる。これにより、露光装置の小型化を図ること が可能となる。
[0020] 本発明は、第 7の観点からすると、物体を露光する露光装置であって、前記物体を 保持して移動する移動体と;第 1方向に関して位置が異なる複数の検出領域を有し、 前記物体の露光が行われる露光区域に対して少なくとも前記第 1方向に関する位置 が異なる計測区域内で前記物体上の複数のマークを検出するマーク検出系と;前記 マークの検出結果を用いて、前記露光区域内で前記物体を保持する前記移動体の 移動を制御する制御装置と；を備える第 2の露光装置である。
[0021] これによれば、露光区域に対して少なくとも第 1方向に関する位置が異なる計測区 域内で、第 1方向に関して位置が異なる複数の検出領域を有するマーク検出系によ つて、物体上の複数のマークを検出するので、複数のマークの計測を短時間で行うこ とが可能となり、ひいては露光装置のスループットを向上することが可能となる。 図面の簡単な説明
[0022] [図 1]一実施形態に係る露光装置を示す概略図である。
[図 2]図 1のステージ装置を示す平面図である。
[図 3]ァライメント系ステージ装置の構成を示す図である。
[図 4]一実施形態に係る露光装置の制御系を示すブロック図である。
[図 5]図 5 (A) ,図 5 (B)は、ウェハステージ WST1、 WST2による並行処理動作を説 明するための図（その 1)である。
[図 6]ウェハステージ WST1、 WST2による並行処理動作を説明するための図（その 2)である。
[図 7]図 7 (A)〜図 7 (F)は、ウェハステージ WST1上のウェハに対するァライメントの 際の、ウェハステージ及びァライメント系の駆動方法について説明するための図（そ の 1)である。
[図 8]図 8 (A)〜図 8 (E)は、ウェハステージ WST1上のウェハに対するァライメントの 際の、ウェハステージ及びァライメント系の駆動方法について説明するための図（そ の 2)である。
[図 9]ウェハステージ WST1、 WST2による並行処理動作を説明するための図（その 3)である。
[図 10]—実施形態におけるウエノ、ステージ WST1, WST2の移動領域を説明するた めの図である。
[図 11]従来のステージ装置におけるウェハステージ WST1、 WST2の移動領域を説 明するための図である。
[図 12]変形例に係るァライメント系ステージ装置の構成を示す図（その 1)である。
[図 13]変形例に係るァライメント系ステージ装置の構成を示す図（その 2)である。 発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、本発明の一実施形態を図 1〜図 11に基づいて説明する。
[0024] 図 1には、一実施形態に係る露光装置 100の構成が概略的に示されている。この 露光装置 100は、ステップ ·アンド'スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆ るスキャナである。
[0025] 露光装置 100は、露光用照明光（以下、照明光又は露光光と呼ぶ) ILをレチクル R 上の照明領域 IARに照射する照明系 ILS、レチクル Rを保持するレチクルステージ R ST、レチクル Rから射出された照明光 ILをウェハ W上に投射する投影光学系 PLを 含む投影ユニット PU、ウェハ Wl、 W2がそれぞれ載置されるウェハステージ WST1 、 WST2を含むステージ装置 150、ァライメント系 ALG、該ァライメント系 ALGを 2次 元面 (XY平面）内で駆動するァクチユエータとしての駆動装置（以下、ァライメント系 ステージ装置と呼ぶ） 160、及び露光装置全体の動作を統括制御する制御系として の主制御装置 50 (図 1では不図示、図 4参照)等を含む。以下では、投影光学系 PL の光軸 AXと平行な方向（図 1では紙面内上下方向）に沿って Z軸を取り、 Z軸に垂直 な平面内で走査露光時にレチクル Rとウェハ Wとが同期移動される所定の走査方向 (図 1では紙面内左右方向）に沿って Y軸を、その走査方向に直交する非走査方向（ 図 1ではその紙面に垂直な方向）に沿って X軸を取って説明する。また、 X軸、 Y軸、 及び Z軸回りの回転 (傾斜)方向をそれぞれ θ X方向、 Θ y方向、及び Θ z方向とする
[0026] なお、ウェハ W上でマトリックス状に配列される複数のショット領域にはそれぞれパ ターンが形成され、かつショット領域毎にそのパターンと所定の位置関係でァライメン トマークも形成されている。本実施形態では、ァライメントマークは 2次元マークである 、例えば X軸及び Y軸方向にそれぞれ周期的に配列される 2つの 1次元パターンを 含み、かつウェハ W上で複数のショット領域を区画するストリートライン (スクライブライ ン）に形成されている。また、ウェハ W上のショット領域 (ァライメントマークを含む）の 配列情報はショットマップデータとして主制御装置 50のメモリに格納されて 、る。本 実施形態では前述の EGA方式を採用するので、ウェハ W上の複数のショット領域の うち、ァライメントマークを検出すべきショット領域の位置及び個数などに関する情報（ ァライメントショットデータ)も既に主制御装置 50に入力されている。
[0027] 照明系 ILSは、光源及び照明光学系を含む。前記光源としては、一例として ArFェ キシマレーザ光源（出力波長 193nm)が用いられている。また、照明光学系は、例え ば、所定の位置関係で配置された、ビーム整形光学系、エネルギ粗調器、ォプティ カル'インテグレータ（ュニフォマイザ、又はホモジナイザ）、照明系開口絞り板、ビー ムスプリッタ、リレーレンズ、レチクルブラインド、光路折り曲げ用のミラー及びコンデン サレンズ (いずれも不図示)等を含む。なお、照明系 ILSの構成、各光学部材の機能 などについては、例えば国際公開第 2002Z103766号パンフレット (及び対応米国 特許出願公開第 2003Z0098959号明細書）に開示されている。
[0028] 前記レチクルステージ RST上には、回路パターンなどがそのパターン面（図 1にお ける下面）に形成されたレチクル Rが、例えば真空吸着により固定されている。レチク ルステージ RSTは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系 55によつ て、少なくとも XY平面内で微動可能であるとともに、走査方向（Y軸方向）に指定され た走査速度で駆動可能となって!/、る。
[0029] レチクルステージ RSTの位置情報（少なくとも X軸方向、 Y軸方向及び 0 z方向の 位置情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計 (以下、「レチクル干渉計」という） 53によ つて、移動鏡 65 (実際には、 Y軸方向に直交する反射面を有する Y移動鏡と X軸方 向に直交する反射面を有する X移動鏡とが設けられている）を介して、例えば 0. 5〜 lnm程度の分解能で常時検出される。このレチクル干渉計 53の計測値は主制御装 置 50に送られる。主制御装置 50は、このレチクル干渉計 53の計測値に基づいてレ チクルステージ駆動系 55を介してレチクルステージ RSTの位置 (及び速度）を制御 する。なお、移動鏡 65は平面鏡のみでなくコーナーキューブ型ミラー（レトロリフレクタ )を含むものとしてもよいし、移動鏡 65をレチクルステージ RSTに固設する代わりに、 例えばレチクルステージ RSTの端面 (側面）を鏡面加工して形成される反射面を用 いてもよい。
[0030] 前記投影ユニット PUは、図 1においてレチクルステージ RSTの下方に配置されて いる。この投影ユニット PUは、床面（又はベースプレートなど）上に設置されたボディ (例えば、防振ユニットがそれぞれ設けられる 3つ又は 4つの支柱でベース部材が支 持される保持機構を含む) BDによって支持されて 、る。投影ユニット PUはボディ BD に形成された開口 BDaに挿入され、フランジ FLGを介してボディ BDによって支持さ れている。投影ユニット PUは、鏡筒 140と、該鏡筒 140内に所定の位置関係で保持 された複数の光学素子を有する投影光学系 PLとを含む。投影光学系 PLとしては、 例えば光軸 AXに沿って配列される複数のレンズ (レンズエレメント)力も成る屈折光 学系が用いられている。この投影光学系 PLは、例えば両側テレセントリックで所定の 投影倍率 (例えば 1Z4倍、 1Z5倍又は 1Z8倍)を有する。このため、照明系 ILSか らの照明光 ILによってレチクル R上の照明領域 IARが照明されると、このレチクル R を通過した照明光 ILにより、投影光学系 PL (投影ユニット PU)を介してその照明領 域 IAR内のレチクル Rの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、 表面にレジストが塗布されたウェハ W1 (又は W2)上の前記照明領域 IARに共役な 領域 (以下、「露光領域」又は「投影領域」とも呼ぶ) IAに形成される。なお、本実施 形態では投影ユニット PUをボディ BDに載置するものとしたが、例えば国際公開第 2 006Z038952号パンフレットに開示されているように、図 1中のボディ BDよりも上方 ( + Z側）に配置されるメインフレームに対して投影ユニット PUを吊り下げ支持しても よい。
[0031] 前記ステージ装置 150は、図 1、及びステージ装置 150の平面図である図 2に示さ れるように、ベース盤 112上に配置されたウェハステージ WST1、 WST2と、これらの ウェハステージ WST1 (ウェハ Wl)、 WST2 (ウェハ W2)の位置 (位置情報）を計測 する干渉計システム 118 (図 4参照）と、ウェハステージ WST1、 WST2を駆動するス テージ駆動系 124 (図 4参照）と、を含んでいる。図示していないが、ベース盤 112は 、例えば 4つの防振ユニットを介して床面（又はベースプレートなど）上に配置されて いる。また、ウェハステージ WST1、 WST2はそれぞれ不図示の基準マークが設けら れている。
[0032] ウェハステージ WST1、 WST2の底面には、不図示の非接触軸受、例えばエアべ ァリング (エアパッドとも呼ばれる）が複数ケ所に設けられている。ウェハステージ WS Tl、 WST2は、これらのエアベアリングにより、ベース盤 112の上面に対して数 m 程度のクリアランスを介して支持されている。また、各ステージ WST1、 WST2は、ス テージ駆動系 124によって、 XY平面内で互いに独立して駆動（ 0 z回転を含む）され るようになっている。
[0033] これを更に詳述すると、ウェハステージ WST1は、図 1に示されるように、上記エア ベアリングがその底面に設けられたウェハステージ本体 91と、該ウェハステージ本体 91上に不図示の Ζ ·チルト機構（例えばボイスコイルモータなどのァクチユエ一タを含 む）を介して搭載され、ウェハステージ本体 91に対して Ζ軸方向、 θ X方向及び Θ y 方向に微小駆動されるウェハテーブル WTB1とを含んで!/、る。ウェハテーブル WTB 1には、ウェハ W1を真空吸着等によって保持するウェハホルダ (不図示）が設けられ ている。
[0034] ウェハステージ WST2は、ウェハステージ WST1と同様、ウェハステージ本体 92と 、該ウェハステージ本体 92上に不図示の Ζ ·チルト機構を介して搭載され、ウェハス テージ本体 92に対して Ζ軸方向、 θ X方向及び Θ y方向に微小駆動されるウェハテ 一ブル WTB2と、を含んでいる。ウェハテーブル WTB2には、ウェハ W2を真空吸着 等によって保持するウェハホルダ (不図示）が設けられて！/、る。
[0035] 次に、ステージ駆動系 124について説明する。図 2の平面図に示されるように、ベ ース盤 112の +X側、—X側には、 Y軸方向に延びる一対の Y軸固定子 86、 87がそ れぞれ配置されている。これら Y軸固定子 86, 87は、その内部に例えば Y軸方向に 沿って所定間隔で配置された複数のコイルを有する電機子ユニットによって構成され ている。これら Y軸固定子 86、 87には、 X軸方向に伸びる X軸固定子 80の長手方向 の一端と他端とにそれぞれ設けられた一対の Y軸可動子 82, 83がそれぞれ係合し ている。また、 Y軸固定子 86、 87には、 X軸方向に伸びる X軸固定子 81の長手方向 の一端と他端とにそれぞれ設けられた一対の Y軸可動子 84, 85がそれぞれ係合し ている。 Υ軸可動子 82〜85のそれぞれは、例えば Υ軸方向に沿って所定間隔で配 置された複数の永久磁石を有する磁極ユニットによって構成されている。
[0036] すなわち、 Υ軸固定子 86と Υ軸可動子 82、 Υ軸固定子 87と Υ軸可動子 83、 Υ軸固 定子 86と Υ軸可動子 84、及び Υ軸固定子 87と Υ軸可動子 85によって、 Υ軸可動子 8 2〜85を Υ軸方向に駆動するムービングマグネット型の 4つの Υ軸リニアモータがそ れぞれ構成されている。以下においては、上記 4つの Υ軸リニアモータを、それぞれ の Υ軸可動子 82〜85と同一の符号を用いて、適宜、 Υ軸リニアモータ 82〜85と呼 ぶものとする。なお、 Υ軸リニアモータとしては、ムービングコイル型のリニアモータを 採用することとしても良い。
[0037] 上記 4つの Υ軸リニアモータのうち、 2つの Υ軸リニアモータ 82、 83によって、 X軸固 定子 80と一体的にウェハステージ WST1が Υ軸方向に駆動され、残り 2つの Υ軸リニ ァモータ 84、 85によって、 X軸固定子 81と一体的にウェハステージ WST2が Υ軸方 向に駆動される。また、ウェハステージ WST1、 WST2はそれぞれ 2つの Y軸リニア モータによって Θ z方向に微小駆動される。
[0038] 前記 X軸固定子 80, 81のそれぞれは、例えば X軸方向に沿って所定間隔で配置 された電機子コイルを内蔵する電機子ユニットによって構成されている。 X軸固定子 8 0は、ウェハステージ WST1を構成するウェハステージ本体 91 (図 1参照）に形成さ れた不図示の開口に挿入されている。ウエノ、ステージ本体 91の上記開口の内部に は、例えば磁極ユニットから成る不図示の X軸可動子が設けられている。すなわち、 X 軸固定子 80と X軸可動子とによりウェハステージ WST1を X軸方向に駆動するムー ビングマグネット型の X軸リニアモータが構成されている。以下では、適宜、この X軸リ ユアモータを、その固定子である X軸固定子 80と同一の符号を用いて、 X軸リニアモ ータ 80と呼ぶ。
[0039] また、 X軸固定子 81は、ウェハステージ WST2を構成するウェハステージ本体 92 ( 図 1参照）に形成された不図示の開口に挿入されている。この計測ステージ本体 92 の上記開口の内部には、磁極ユニットから成る不図示の X軸可動子が設けられてい る。すなわち、 X軸固定子 81と X軸可動子とによって、ウェハステージ WST2を X軸 方向に駆動するムービングマグネット型の X軸リニアモータが構成されている。以下 では、適宜、この X軸リニアモータを、その固定子である X軸固定子 81と同一の符号 を用いて、 X軸リニアモータ 81と呼ぶ。
[0040] なお、 X軸リニアモータ 80, 81としては、ムービングコイル型のリニアモータを採用 することとしても良い。
[0041] 本実施形態では、 Y軸リニアモータ 82〜85及び X軸リニアモータ 80, 81、並びに ウェハステージ WST1、 WST2がそれぞれ有する Ζ·チルト機構によって、図 4に示さ れるステージ駆動系 124が構成されて 、る。このステージ駆動系 124を構成する上 記各リニアモータが、図 4に示される主制御装置 50によって制御される。
[0042] ウェハステージ WST1 (ウェハ Wl)、 WST2 (ウェハ W2)の位置情報は、図 4の干 渉計システム 118によって、ウェハテーブル WTB1及び WTB2の側面（鏡面加工さ れた反射面）を介して、例えば 0. 5〜： Lnm程度の分解能で常時検出される。干渉計 システム 118は、図 2に示されるウェハステージ WST1の Y軸方向の位置（ 0 z方向 の位置を含む）を検出するための Y干渉計 16、ウェハステージ WST2の Y軸方向の 位置（ Θ z方向の位置を含む）を検出するための Y干渉計 18、各ステージの X軸方向 の位置を検出するための X干渉計 24, 26、 28、ウェハテーブル WTB1の Z軸方向 の位置（ θ X方向及び Θ y方向の位置を含む）を検出するための Z干渉計 (不図示） 等を含む。干渉計システム 118の計測値は、主制御装置 50に送られる。そして、主 制御装置 50は、この干渉計システム 118の計測値に基づ 、てステージ駆動系 124 を介して各ステージ WST1、 WST2 (及び各テーブル WTB1、 WTB2)の位置などを 制御する。本実施形態では、干渉計システム 118によって XY平面内に座標系が規 定され、この座標系は、干渉計 26、 16 (又は 26、 18)によって規定される露光座標 系、干渉計 24、 16によって規定される第 1計測座標系、及び干渉計 28、 18によって 規定される第 2計測座標系を有する。なお、各テーブルの側面を鏡面加工するのに 代えて、各テーブルに移動鏡を設けることとしても良い。また、干渉計システム 118と ともに、又はこれに代えて、例えばリニアエンコーダ等により各ステージの位置を検出 することとしても良い。
[0043] さらに、本実施形態の露光装置 100では、図 1等では不図示であるが、投影ュ-ッ ト PUを保持するボディ BDに取り付けられた照射系 90a及び受光系 90b (図 4参照） 力も成る、例えば特開平 6— 283403号公報 (対応米国特許第 5, 448, 332号明細 書)等に開示されるものと同様の斜入射方式の多点焦点位置検出系が設けられてい る。
[0044] 前記ァライメント系 ALGは、投影光学系 PLの光軸 AXと垂直な所定面 (XY平面） 内で独立にその検出領域の位置が可変であるオフ'ァクシス方式のァライメント系（マ ーク検出系）である。このァライメント系 ALGは、上記所定面内で検出領域を移動さ せるために、ァライメント系ステージ装置 160によってその少なくとも一部、例えば光 源を除く一部 (対物光学系、受光素子などを含む）が可動となっている。
[0045] 前記ァライメント系ステージ装置 160は、図 1に示されるように、前記ボディ BDとは 振動的に分離して設けられたフレーム FRと、該フレーム FRの下面側に非接触で設 けられた定盤 BSと、ァライメント系 ALGを支持し、定盤 BSの下面を移動基準面とし て XY平面内を移動するァライメント系ステージ ASTと、を含む。
[0046] 前記フレーム FRは、不図示ではあるが、その四隅部で、床面（又はベースプレート など)から立設された複数本 (例えば 4本)の支持柱で支持されて!、る。このフレーム FRは、 Z方向から見て略 U字状の部材力 成る（図 3参照）。このフレーム FRが略 U字状の形状を有することにより、投影ユニット PUとの機械的な干渉が回避されてい る。
[0047] 前記定盤 BSは、 Z方向から見て略 U字状の形状を有する板状部材から成り（図 3 参照）、その下面（一 Z側の面）の平坦度が非常に高くなるように加工されている。この 定盤 BSは、フレーム FRから、複数 (例えば 3つ）の防振機構 162を介して吊り下げ支 持されている。この防振機構 162は、例えば、ピストンとシリンダとを有し、定盤 BSの 自重を、ピストンとシリンダとの間に形成された気体室内の気体の圧力を利用して支 持する支持装置と、該支持装置のピストンを駆動するボイスコイルモータとを含む。こ の定盤 BSもフレーム FRと同様、略 U字状の形状を有しているので、投影ユニット PU との機械的な干渉が回避されて 、る。
[0048] 図 3には、ァライメント系ステージ装置 160を一 Z方向力も見た状態が示されている 。この図 3に示されるように、前記ァライメント系ステージ ASTは、定盤 BSの下面（一 Z側の面）に U字状に敷設されたレール RLに沿って移動可能な移動ステージ 42と、 該移動ステージ 42に対して Y軸方向に移動可能な Yステージ 40とを含んで ヽる。
[0049] 前記移動ステージ 42は、平面視（下方力も見て)矩形の形状を有しており、その上 面（図 3の紙面奥側の面）には、レール RLと係合した駆動部 90 (図 3では不図示、図 4参照）が設けられている。この駆動部 90により、移動ステージ 42が XY平面内の姿 勢を維持したまま、投影ユニット PUの +Y側と一 Y側との間を移動することが可能と なっている。
[0050] 前記 Yステージ 40は、移動ステージ 42の下面（一 Z側面）に固定された Y軸方向を 長手方向とする一対の Y軸固定子 52A、 52Bと、 Yステージ 40の X側の端部及び +X側の端部に固定された一対の Y軸可動子 54A, 54Bとを含む一対の Yリニアモ ータ YLM1、 YLM2により、 Y軸に沿って駆動される。なお、 Yリニアモータ YLM1, YLM2としては、ムービングマグネット型のリニアモータ及びムービングコイル型のリ ユアモータの 、ずれを採用しても良 、。
[0051] なお、 Yリニアモータ YLM1 (又は YLM2)内には、 Yステージ 40に X軸方向の駆 動力を作用させるボイスコイルモータも併設されており、 Yステージ 40を X軸方向に 微小駆動することが可能となっている。また、 Yリニアモータ YLM1, YLM2の Y軸に 沿った駆動力を異ならせることにより、 Yステージ 40を Θ z方向に回転駆動させること が可能となっている。
[0052] 前記ァライメント系 ALGは、対物レンズ等を含む光学系、及び撮像素子 (例えば C CD)等を含んでいる。ァライメント系 ALGの一部を構成する CCD周辺には液体が流 れる配管が設けられ、該配管を流れる液体により CCDが液冷されるようになっている 。これにより、対物レンズ等を含む光学系に CCDを接近して配置することができるの で、ァライメント系 ALGが小型化されている。なお、ァライメント系 ALGの光源につい ては、ァライメント系ステージ ASTによって移動させず、ァライメント系ステージの外 部に設け、光ファイバなどで接続することとしている。なお、これに限られず、外部に 設けられた光源からのビームをァライメント系 ALGの光学系に伝送する、ミラーなど を含むリレー光学系を用いても良い。また、ァライメント系 ALGとしては、その他、各 種方式のセンサを用いることもできる。例えば、コヒーレントなレーザビームの照射に よってァライメントマーク力 発生する回折光を検出するセンサでもよい。また、 CCD の冷却方式は液冷に限られず空冷でも良い。
[0053] なお、移動ステージ 42と Yステージ 40の下面（一 Z側面）には、図 3等では不図示 ではあるが、ァライメント系 ALGの XY平面内での位置 (位置情報）を検出するための ァライメント系干渉計システム 69 (図 4参照）を構成する各種光学部材 (プリズム、ミラ 一など）が配置されている。
[0054] 本実施形態の干渉計システム 69はダブルパス方式を採用し、ァライメント系ステー ジ AST (すなわち、ァライメント系 ALG)の X軸及び Y軸方向の位置情報と、 θ χ, θ γ 及び θ ζ方向の回転情報とを計測するものである。
[0055] なお、本実施形態では、定盤 BSが防振機構 162を介してフレーム FRに支持され る力 例えば床面 (又はベースプレートなど）上に防振機構 162を介してフレーム FR を設置し、定盤 BSはフレーム FRに固定するだけでも良い。また、本実施形態ではァ ライメント系 ALG及びステージ装置 160をフレーム FRに設けている力 前述の如く露 光装置 100がメインフレームに対して投影ユニット PUを吊り下げ支持する構成である 場合、例えば投影ユニット PUと一体にァライメント系 ALG及びステージ装置 160を 吊り下げ支持してもよいし、あるいは投影ユニット PUとは独立にメインフレームから吊 り下げ支持される計測フレームにァライメント系 ALG及びステージ装置 160を設けて もよい。さらに、ァライメント系干渉計システム 69の少なくとも一部を、ァライメント系 A LGとともに計測フレームに設けてもよい。
[0056] 本実施形態では、露光装置 100は、前述の露光座標系が規定され、かつウェハス テージ WST1、 WST2が交互に配置される露光区域を有し、投影光学系 PLを介し て照明光 ILでウェハの露光を行う露光ステーションと、前述の第 1計測座標系が規 定され、かつウェハステージ WST1が配置される第 1計測区域を有し、ァライメント系 ALGによるウェハ W1上のァライメントマーク及びウェハステージ WST1の基準マー クの検出を行う第 1計測ステーションと、前述の第 2計測座標系が規定され、かつゥェ ハステージ WST2が配置される第 2計測区域を有し、ァライメント系 ALGによるゥェ ハ W2上のァライメントマーク及びウェハステージ WST2の基準マークの検出を行う 第 2計測ステーションと、を備える。ウェハステージ WST1は、第 1計測区域では干渉 計 24、 16によって第 1計測座標系での位置情報が計測され、露光区域では干渉計 26、 16によって露光座標系での位置情報が計測され、ステージ駆動系 124によって 第 1計測区域、及び露光区域で移動される。ウェハステージ WST2は、第 2計測区 域では干渉計 28、 18によって第 2計測座標系での位置情報が計測され、露光区域 では干渉計 26、 18によって露光座標系での位置情報が計測され、ステージ駆動系 124によって第 2計測区域、及び露光区域で移動される。
[0057] 露光ステーションでは、露光動作だけでなくその開始前に、例えば特開平 7— 176 468号公報 (対応米国特許第 5,646,413号明細書）に開示される不図示のレチクル ァライメント系による、レチクルマークとウェハステージの基準マークとの検出が行わ れる。主制御装置 50は、この検出結果 (露光座標系でのレチクルマークの投影位置 と基準マークとの位置関係）とァライメント系 ALGの検出結果とに基づいて、露光区 域内でウエノ、ステージを移動する。第 1、第 2計測ステーションではそれぞれ、計測 動作 (前述のマーク検出などを含む)だけでなぐ第 1、第 2計測区域内の所定位置 にて、ウエノヽステージへのウエノヽのロード及びウエノヽステージ上のウエノヽのアンロー ド（ウェハ交換)が行われる。なお、各計測区域内でローデイング位置とアンローディ ング位置とを異ならせてもよいし、各計測区域内にローデイング位置、及び Z又はァ ンローデイング位置を設定しなくてもょ 、。
[0058] 露光区域は、露光動作及び基準マークの検出動作におけるウェハステージの移動 領域 L (図 10参照）を含み、第 1、第 2計測区域はそれぞれ、ァライメントマーク及び 基準マークの検出動作 (本実施形態ではウェハ交換動作も含む）におけるウェハス テージの移動領域 B、 A (図 10参照）を含む。本実施形態では、少なくとも Y軸方向 に関して、露光区域の幅は移動領域 Lの幅と等しぐかつ第 1、第 2計測区域の幅は 移動領域 B、 Aの幅と等しくなつている。また、 Y軸方向に関して、露光区域 (移動領 域 L)と第 1計測区域 (移動領域 B)、又は露光区域 (移動領域 L)と第 2計測区域 (移 動領域 A)とが部分的に重複してもよいが、本実施形態では露光区域と第 1、第 2計 測区域とが重複なく XY平面内に設定されている。
[0059] 図 4には、本実施形態の露光装置 100における、制御系の主要な構成がブロック 図にて示されている。この図 4の制御系は、 CPU (中央演算処理装置）、 ROM (リー ド ·オンリ'メモリ）、 RAM (ランダム ·アクセス 'メモリ）等から成る!/、わゆるマイクロコンビ ユータ (又はワークステーション）を含み、装置全体を統括して制御する主制御装置 5 0を中心として構成されて!、る。
[0060] 次に、露光装置 100におけるウェハステージ WST1とウェハステージ WST2とを用 いた並行処理動作について、図 5 (A)〜図 9に基づいて詳細に説明する。なお、各 部の制御は主制御装置 50で行われる力 説明の煩雑を避けるため、その説明は特 に必要な部分を除き省略するものとする。また、その並行処理動作を含む露光装置 1 00の基本的な制御動作は、例えば米国特許第 6,341,007号明細書などに開示さ れている。
[0061] また、ァライメント系 ALGの位置を計測するァライメント系干渉計システム 69の座標 系と、ウェハステージ WST1、 WST2の位置を計測する干渉計システム 118の座標 系との関係は、ウェハステージ上の基準マーク等を用いて事前に計測される。本実 施形態では、例えば干渉計システム 69の座標系の基準位置にァライメント系 ALGを 位置決めして、ァライメント系 ALGによるウェハステージの基準マークの検出を行う。 そして、ァライメント系 ALG力 得られる検出領域内での基準マークの位置情報と、 干渉計システム 69、 118から得られるァライメント系 ALG、ウェハステージの位置とに 基づき、ァライメント系 ALGの検出中心と基準マークとがー致するときのァライメント 系 ALG及びウェハステージの位置（換言すれば、干渉計システム 118の座標系上で のァライメント系 ALGの検出中心の位置）を求める。これにより、干渉計システム 69の 座標系と干渉計システム 118の座標系との関係、すなわち干渉計システム 69の座標 系と干渉計 24、 16の第 1計測座標系との関係、及び干渉計システム 69の座標系と 干渉計 28、 18の第 2計測座標系との関係が決定される。本実施形態では、その決定 された関係、前述のショットマップデータ（ァライメントシヨットデータを含む）、及び干 渉計システム 69、 118の計測値に基づき、各計測ステーション (各計測区域）内でァ ライメント系 ALG及びウェハステージを移動して、ウェハ上のァライメントマークの検 出を行う。
[0062] 図 5 (A)には、ウェハステージ WST2上のウェハのァライメント動作（これにつ!/、て は後に詳述する）が終了し、ウェハステージ WST1上のウェハに対する露光動作が 行われている状態が示されている。このとき、ウェハステージ WST1の位置は、 X干 渉計 26と Y干渉計 16とにより計測され、ウェハステージ WST2の位置は、 X干渉計 2 8と Y干渉計 18とにより計測されている。
[0063] この状態から、ウェハステージ WST1上のウェハに対する露光動作が終了すると、 ウェハステージ WST1が + Y方向に移動し、ウェハステージ WST2が + Y方向に移 動する。すなわち、ウェハステージ WST1が露光ステーション (露光区域)から第 1計 測ステーション (第 1計測区域）に移動し、ウェハステージ WST2が第 2計測ステーシ ヨン (第 2計測区域)から露光ステーションに移動する。なお、ウェハステージ WST2 は、露光動作が終了する前にウェハステージ WST1近傍まで移動していても良い。
[0064] ここで、ウェハステージ WST1の X方向に関する位置計測に用いられる干渉計は、 ウェハステージ WST1の移動に伴って X干渉計 26から X干渉計 24に切り替えられる 1S その移動の途中で X干渉計 26、 24の計測軸が両方ともウェハステージ WST1か ら外れる場合には、例えばエンコーダなどを用いてウェハステージ WST1の X位置を 計測することとしても良い。また、ウエノ、ステージ WST2の X方向の位置計測に用い られる干渉計は、ウェハステージ WST2の移動に伴って、 X干渉計 28から X干渉計 2 6に切り替えられる力 その移動の途中で X干渉計 28、 26の計測軸が両方ともゥェ ハステージ WST2から外れる場合には、例えばエンコーダなどを用いてウェハステ ージ WST2の位置を計測することとしても良 、。
[0065] そして、第 1計測ステーションでは、ウェハステージ WST1が図 5 (B)に示される位 置まで達した段階で、不図示のウェハ交換装置を介して、ウエノ、ステージ WST1上 のウェハ交換が行われる。なお、以下においては、このウェハ交換において、新たに ウェハステージ WST1上にロードされたウェハをウェハ W1と呼ぶものとする。一方、 露光ステーションでは、ウェハステージ WST2が投影ユニット PU (投影光学系 PL)の 直下に位置決めされた段階で、ァライメント系 ALGによるウェハ上のマーク検出結果 などに基づいて露光動作が開始される。なお、露光ステーションでは、従来と同様の ステップ ·アンド'スキャン方式の露光が行われるので、その詳細な説明は省略する。
[0066] また、ァライメント系 ALGは、ウェハステージ WST1、 WST2の移動と並行して、第 2計測ステーション力 第 1計測ステーションへ移動する。すなわち、ァライメント系 A LGは、ウェハステージ WST2上のウェハのァライメント動作が終了してから、ウェハ ステージ WST1でのウェハ交換が終了するまでの間に、図 5 (A)に点線にて示され る第 2計測位置から、図 5 (A)及び図 5 (B)に一点鎖線にて示される位置を経て、図 6 に一点鎖線にて示される第 1計測位置 (ァライメント系 ALGの検出領域が投影光学 系 PLの投影中心から +Y側に離れた位置)まで、移動する。そして、ウェハステージ WST1上でウェハ交換が終了した段階で、ウェハステージ WST1は、図 6に示され るように、ァライメント系 ALGの直下に移動する。
[0067] 第 1計測ステーションでは、図 7 (A)〜図 8 (E)に示されるように、 Y軸方向に関する ァライメント系 ALGの検出領域の移動、及び X軸方向に関するウェハステージ WST 1の移動が行われ、ァライメント系 ALGを用いたウェハ W1上のァライメントマークの 検出を実行する。また、ァライメント系 ALGによるウェハステージ WST1の基準マー クの検出も行われ、ァライメントマーク及び基準マークの位置情報は主制御装置 50 のメモリに格納される。なお、本実施形態においては、ウェハ W1上の 11個のァラィメ ントマーク M1〜M11の位置情報の検出を行うが、その検出を実行する前に、不図 示のサーチァライメントマークを用いたサーチァライメントを実行することとしても良い
[0068] まず、図 7 (A)に示されるように、第 1番目のァライメントマーク Mlの検出を実行す る。主制御装置 50は、 X干渉計 24、 Y干渉計 16の計測値に基づいて、ウェハステー ジ WST1を X軸方向に移動するとともに、ァライメント系干渉計システム 69の計測値 に基づいて、ァライメント系ステージ ASTを Y軸方向に移動することにより、ウェハス テージ WST1とァライメント系 ALGの検出領域との XY平面内の相対的な位置を変 化させて、ァライメントマーク Mlをァライメント系 ALGの検出領域内に設定する。ァラ ィメント系 ALGはその検出信号 (検出領域内のァライメントマーク Mlの画像データ） を主制御装置 50に出力する。
[0069] そして、ァライメント系 ALGの検出領域の中心とァライメントマーク Mlとの位置関係 、干渉計 24、 16の計測値、干渉計システム 69の計測値、及び前述した干渉計シス テム 69の座標系と干渉計 24、 16の第 1計測座標系との関係に基づいて、ァライメン トマーク M 1の位置情報を検出する。 [0070] ァライメントマーク Ml検出が終了すると、図 7 (B)に示されるように、ウェハステージ WST1を X方向に移動するとともに、ァライメント系 ALGを + Y方向に移動すること により、第 2番目のァライメントマーク M2をァライメント系 ALGの検出領域内に設定 する。なお、図 7 (A)〜図 8 (E)においては、ウェハステージ WST1の移動方向が白 抜き矢印で示され、ァライメント系 ALGの移動方向が黒矢印で示されている。そして 、第 1番目のァライメントマーク Mlの位置情報 (座標値)の検出と同様にしてァラィメ ントマーク M2の位置情報 (座標値)を検出する。この検出が終了した段階で、図 7 (C )に示されるように、ウェハステージ WST1を更に X方向に移動するとともに、ァライ メント系 ALGを +Y方向に移動し、第 3番目のァライメントマーク M3をァライメント系 ALGの検出領域内に設定する。そして、ァライメントマーク M3の位置情報 (座標値） の検出が終了すると、次の第 4番目のァライメントマーク M4の位置情報の検出に移 行する。
[0071] 図 7 (D) ,図 7 (E)に示されるように、ウェハステージ WST1の +X方向への移動及 びァライメント系 ALGの +Y方向への移動を行って、第 4番目のァライメントマーク M 4、第 5番目のァライメントマーク M5をァライメント系 ALGの検出領域内に設定して、 各マークの位置情報 (座標値)の検出を実行する。
[0072] そして、マーク M5の位置情報の検出が終了した段階で、第 6番目のァライメントマ ーク M6の位置情報の検出に移行する。この場合、図 7 (F)に示されるように、ァラィメ ント系 ALGの位置を固定したまま、ウェハステージ WST1のみを +X方向に移動す ることにより、ァライメントマーク M6をァライメント系 ALGの検出領域内に設定し、該 マーク M6の位置情報 (座標値)の検出を実行する。
[0073] その後、ァライメントマーク M6の位置情報の検出が終了すると、次の第 7番目のァ ライメントマーク M7、第 8番目のァライメントマーク M8の位置情報の検出に移行する 。この場合、図 8 (A)、図 8 (B)に示されるよう〖こ、ウェハステージ WST1を +X方向に 移動するとともに、ァライメント系 ALGを一 Y方向に移動することにより、ァライメントマ ーク M7, M8をァライメント系 ALGの検出領域内に設定し、該マーク M7, M8の位 置情報 (座標値)の検出を実行する。
[0074] 次!、で、第 9番目のァライメントマーク M9及び第 10番目のァライメントマーク M10 の位置情報 (座標値)の検出を実行する。すなわち、図 8 (C)、図 8 (D)に示されるよ うに、ウェハステージ WST1を X方向に移動するとともに、ァライメント系 ALGを一 Y方向に移動することにより、ァライメントマーク M9, M10をァライメント系 ALGの検 出領域内に設定する。そして、最後に、図 8 (E)に示されるように、ウェハステージ W ST1を一 X方向に移動するとともに、ァライメント系 ALGを +Y方向に移動することに より、ウェハ W1のほぼ中心に位置する第 11番目のァライメントマーク Mi lをァライメ ント系 ALGの視野領域内に設定し、該マーク Mi lの位置情報 (座標値)を検出する ことにより、 11個のァライメントマークの位置情報の検出が終了する。
[0075] なお、本実施形態では 1つのァライメントマークの位置情報を検出した後、次のァラ ィメントマークを検出するためのァライメント系 ALG、ウェハステージ WST1の移動を 開始するものとした力 ァライメント系 ALGによるァライメントマークの検出が終了した 時点でァライメント系 ALG及び Z又はウェハステージ WST1の移動を開始してもよ い。すなわち、マーク位置情報の検出終了を待つことなくその移動を開始してもよい 。また、ァライメント系 ALGによるウェハステージ WST1の基準マークの検出を、 11 個のァライメントマークの検出動作の前後及びその途中のいずれで行ってもよいが、 ァライメントマーク及び基準マークの検出時間が最短となる順序でその検出を行うこと が好ましぐ本実施形態ではァライメントマークの検出動作前に基準マークの検出を 行うものとする。
[0076] 上記のようにして 11個のァライメントマークを検出すると、本実施形態では、例えば 特開昭 61— 44429号公報 (及び対応米国特許第 4,780,617号明細書）に開示さ れて ヽる EGA (ェンハンスト ·グローバル ·ァライメント）方式を採用し、主制御装置 50 は、このァライメントマークの検出結果 (第 2計測座標系でのマークの座標値）とショッ ト領域の設計上の配列情報とを用いて、最小自乗法等による統計演算を行なって、 ウエノ、 W1上で露光処理すべきショット領域の全部の配列座標を算出する。
[0077] 以上のようにしてァライメント動作が終了すると、図 9に示されるようにァライメント系 ALGは、第 2計測ステーションの第 2計測位置（図 5 (A)に点線にて示される位置）に 向けて移動を開始する。また、ウェハステージ WST1は、露光ステーション (投影ュ- ット PU直下）への移動を開始する。この移動中に、ウェハステージ WST1の X位置を 検出する干渉計が干渉計 24から干渉計 26に受け継がれる。そして、ウェハステージ WST2との交換でウェハステージ WST1が露光ステーションに配置される。
[0078] 一方、露光ステーションにおいてウェハステージ WST2上のウェハ W2の全ショット 領域に対する露光が終了すると、ウェハステージ WST2は、 Y方向及び X方向 への移動を開始し、露光ステーション力 第 2計測ステーションの図 9に示される位置 まで移動する。そして、この位置にて不図示のウェハ交換装置を介してウェハステー ジ WST2上のウェハ交換を行う。なお、ウェハステージ WST2の移動の間、ウェハス テージ WST2の X位置を検出する干渉計が干渉計 26から干渉計 28に受け継がれる 。そして、第 2計測ステーションでは、図 2に一点鎖線にて示される第 2計測位置まで 戻ったァライメント系 ALGを用いて、ウェハステージ WST2上のウェハに対するァラ ィメント動作が開始される。このァライメント動作は、図 7 (A)〜図 8 (E)に示される手 順と同様に行われるようになって!/、る。
[0079] また、露光ステーションでは、第 2計測ステーションでのウェハ交換動作及び Z又 はァライメント動作と並行して、レチクルァライメント系によるウェハステージ WST1の 基準マークの検出が行われ、主制御装置 50は基準マークの位置情報（レチクルマー クの投影位置と基準マークとがー致するときの、露光座標系での基準マークの座標 値)を求める。さらに、この基準マークの座標値と、第 2計測ステーションでのァラィメ ント結果 (EGA方式にて算出されたウェハ W1のショット領域の配列座標、及び基準 マークの座標値）とに基づいて、露光座標系でのウェハ W1のショット領域の配列座 標を決定する。そして、この決定された配列座標に基づいてウェハステージ WST1を 移動することにより、ウェハ W1に対する露光を実行する。なお、ここでは従来と同様 のステップ ·アンド'スキャン方式の露光が行われるので、その詳細な説明は省略する
[0080] その後は、上記並行動作が繰り返し行われることにより、所定枚数 (例えば 1ロット） のウェハに対する露光が順次行われる。
[0081] ここで、本実施形態の露光装置 100と、従来の露光装置 (例えば特開平 10— 163 097号公報及び対応米国特許第 6,341,007号明細書に記載された露光装置）との 相違点について、本実施形態の露光装置 100を構成するステージ装置 150と従来 の露光装置を構成するステージ装置 150'を図示する図 10及び図 11を用いて説明 する。
[0082] 図 10には、本実施形態の露光装置 100を構成するステージ装置 150が示されて いる。この図 10に示されるように、投影ユニット PU直下に位置する、すなわち露光ス テーシヨンに配置されるウェハステージ WST1は、最大で、 2点鎖線で示される符号 WST1，の位置から 2点鎖線で示される符号 WST1"の位置まで移動する。このため 、ステージ装置 150では、このウェハステージ WST1の移動領域を投影ユニット PU 直下に確保しておく必要がある（図 10の領域 L参照)。一方、投影ユニット PUの— Y 方向に位置する、すなわち第 2計測ステーションに配置されるウェハステージ WST2 は、露光装置 100が前述した図 7 (A)〜図 8 (E)のァライメント方法を採用して 、るの で、ァライメント中に図 10において両矢印 AR1で示される X軸方向にのみ移動し、ァ ライメント系 ALGは、両矢印 AR2で示される Y軸方向に移動する。このため、ウェハ ステージ WST2のァライメント中における Y軸方向に関する移動領域は、ウェハステ ージ WST2の Y軸方向に関する幅と同一程度の幅だけ確保しておけば良い（図 10 の領域 A参照)。また、ウェハステージ WST1がァライメントを行う際（図 10に点線で 示されている）にも、ウェハステージ WST1は第 1計測ステーションにて両矢印 AR3 で示される X軸方向にのみ移動し、ァライメント系 ALGは両矢印 AR4で示される Y軸 方向に移動する。このため、ウェハステージ WST1のァライメント中における Y軸方向 に関する移動領域は、ウェハステージ WST1の Y軸方向に関する幅と同一程度の幅 だけ確保しておけば良 、（図 10の領域 B参照)。
[0083] 一方、図 11に示される従来の露光装置を構成するステージ装置 150'では、投影 ユニット PU (投景光学系 PL)の直下に確保しておくべきウェハステージ WST1、 WS T2の移動領域は、図 10のステージ装置 150と同一（図 11の領域 L参照）である。し 力しながら、ウェハステージ WST1 (又は WST2)によるァライメント時には、ウェハス テージ WST1 (又は WST2)を 2次元移動する必要があることから、露光の際に必要 な移動領域とほぼ同一の領域 (図 11の領域 A'、B '参照)を投影光学系 PLの— Y側 、 +Y側に確保しておかなければならな 、ことになる。
[0084] 図 10、図 11を比較するとわ力るように、領域 Aは領域 A'よりも狭ぐ領域 Bは領域 B ，よりも狭くなつていることから、本実施形態のステージ装置 150は、従来のステージ 装置 150'よりもステージの移動領域を狭くすることができる。これにより、ベース盤 11 2の面積を狭くでき、 Y軸リニアモータ 82〜85のストロークを短くすることができる。こ のように、本実施形態ではステージ装置の小型化を実現できるので、フットプリントの 狭小化、ひ 、ては露光装置の小型化を図ることが可能となって 、る。
[0085] また、ベース盤 112の面積を小さくすることができるので、ベース盤 112の表面カロェ を高精度で行うことができ、結果的にステージの移動を精度良く行うことが可能となる
[0086] 以上説明したように、本実施形態によると、第 1、第 2計測ステーションの第 1、第 2 計測区域 (移動領域 B、 A)では、ウェハステージを X軸方向に移動しつつ、ァラィメ ント系 ALGを Y軸方向に移動して、ァライメント系 ALGによるマーク検出を行う。この ため、従来のように、ァライメント系 ALGを固定した状態で、ウェハステージのみを 2 次元移動しつつマーク検出を行う場合と比べて、検出時におけるウェハステージの Y 軸方向への移動量を小さくする (本実施形態では 0にする）ことができる。これにより、 露光時及び検出時の両方におけるウェハステージの移動領域の Y軸方向に関する 大きさを小さくすることができるため、ステージ装置の小型化が図られ、フットプリント の狭小化、ひ 、ては露光装置の小型化を図ることが可能である。
[0087] また、ァライメント系 ALGとウェハステージ WST1 (又は WST2)とを同時に移動す ることができるので、検出対象のマークを検出して力も次の検出対象のマークを検出 するまでの間の移動時間（特にその 2つのマークが X軸及び Y軸に交差する方向に 配置されている場合の移動時間）を短くすることができる。このため、ァライメントに要 する時間の短縮、及び露光工程を含む全工程のスループットを向上することが可能 となる。あるいは、ァライメント時間を増大させることなぐ検出するァライメントマークの 個数を増やすことができ、ウェハのァライメント（重ね合わせ)精度を向上させることか 可能となる。
[0088] また、本実施形態によると、ステージ装置 150が 2つのウェハステージ WST1、 WS T2を含むツインステージタイプのステージ装置であり、一方のウェハステージにおい てァライメントが行われている間に、他方のウェハステージにおいて露光を行うことと して 、ることから、ウェハステージを 1つのみ含むステージ装置を採用する場合と比 較して、露光装置のスループットを向上することが可能である。
[0089] また、本実施形態によると、露光装置 100では第 1、第 2計測ステーションにてそれ ぞれァライメントを行うにもかかわらず、 1つのァライメント系のみを用いることとしてい る。このため、図 11に示されるように、第 1、第 2計測ステーションにそれぞれァラィメ ント系 ALG1、 ALG2が設けられる露光装置のように、ァライメント系間の収差の調整 (又は管理)などを行う必要がない。したがって、ァライメント系間の調整の手間が省 け、かつ高精度なマーク検出を実現することが可能となる。
[0090] なお、上記実施形態では、ァライメント動作時に、ウエノ、ステージ WST1 (WST2) の Y軸方向に関する移動を 0にし、ァライメント系 ALGのみを Y軸方向に移動する場 合について説明した力 本発明がこれに限られるものではなぐウェハステージ WST 1 (WST2)とァライメント系 ALGの両者を Y軸方向に移動することとしても良い。この 場合においても、従来よりもウェハステージ WST1 (WST2)の Y軸方向への移動量 を小さくすることができ、装置の小型化を実現することが可能となる。また、例えば、 Y 軸方向に関して、ウェハステージ WST1、 WST2のァライメント時における移動範囲 を設定しておき (従来より狭 、移動範囲を設定しておき）、ァライメント系 ALGを固定 した状態でウェハステージをその移動範囲内で 2次元移動するだけでは検出できな V、マークに関してのみ、ァライメント系 ALGを Y軸方向に移動して検出することとして も良い。この場合であっても、従来よりもウェハステージ WST1、 WST2の Y軸方向の 移動範囲を小さくすることが可能である。
[0091] なお、上記実施形態では、ァライメント系の光源を除く部分を、ァライメント系ステー ジ ASTを用いて、第 1、第 2計測ステーションの間で移動させる場合について説明し た力 これに限らず、光源を含むァライメント系の全てを移動させることとしても良い。 また、本発明では、ァライメント系の検出領域が Y軸方向に移動すれば良ぐ例えば 、ァライメント系を構成する光学系の全てを移動するのではなぐァライメント系を構成 する光学系の一部のみを Y軸方向に移動することとしても良い。さらに、ァライメント 系ステージ ASTの代わりに、あるいはそれと組み合わせて、光学的に検出領域を移 動する機構を用いることができる。 [0092] なお、上記実施形態では、ァライメント系ステージが 1つのみ設けられ、該ァライメン ト系ステージ AST (移動ステージ 42)がレールに沿って移動する場合について説明 したが、本発明がこれに限られるものではない。例えば、図 12に示されるように、 X軸 方向に移動可能な 2つの移動ステージ (ここでは X テージとしての機能を果たす) 4 2a, 42bを投影ユニット PUの +Y側及び一 Y側にそれぞれ設けることとし、 Yステー ジ 40とァライメント系 ALGのみを、ロボットアームなど力 成る不図示の搬送装置で 搬送することとしても良い。この場合、図 12に示されるように、各移動ステージ 42a, 4 2bに Yリニアモータの固定子 52A, 52Β (52Α' , 52Β，）を設けることとすることがで きる。なお、このような構成を採用する場合には、ァライメント系を構成する光源を投 影ユニット PUの +Υ側及び— Υ側に別々に設け、各移動ステージ 42a, 42b上に Y ステージ 40が搭載された時点で、光源とァライメント系の光学系とが接続されるような 構成を採用することができる。また、 Yリニアモータとしては、 Yステージを搬送する際 の配線の引きずりを考慮して、ムービングマグネット型のリニアモータを採用すること ができる。
[0093] また、図 12の構成に限らず、投影光学系 PUの Y側には、移動ステージ 42を X軸 方向に駆動するリニアモータの固定子のみを設けておき、移動ステージ 42と Yステ ージ 40とァライメント系 ALGとを一体的に、不図示の搬送装置で搬送するような構成 を採用しても良い。
[0094] なお、図 12に示されるァライメント系ステージ装置に代えて、図 13に示されるように 、 2つの移動ステージ 42a, 42bそれぞれに Yステージ 40a、 40bを設け、ァライメント 系 ALGのみを、ロボットアームなど力 成る不図示の搬送装置により搬送することとし ても良い。なお、図 12の場合も図 13の場合も移動ステージが X軸方向に移動しない 構成を採用しても良い。このような観点からは、移動ステージを設けずに、定盤 BS〖こ 直接 Yリニアモータの固定子 52A, 52Β (52Α' , 52Β，）を設けることとしても良い。 以上のように、第 1、第 2計測ステーションでそれぞれァライメント系の検出領域を移 動する機構、及び第 1、第 2計測ステーションの間でァライメント系を移動する機構は 、上記実施形態の構成に限られずその構成は任意で構わな 、。
[0095] なお、上記実施形態では、投影光学系 PLの投影中心と、第 1、第 2計測ステーショ ンにおけるァライメント系 ALGの検出領域 (前述の第 1、第 2計測位置）とが Y軸に沿 つて配置される場合について説明した力 これに限らず、ァライメント系 ALGの検出 領域を投影光学系 PLの投影中心から、 X軸及び Y軸に交差する方向に離れた位置 に設定しても良い。すなわち、第 1、第 2計測ステーションにてァライメント系 ALGの 検出領域が設定される第 1、第 2計測位置を、 X軸方向に関して、投影光学系 PLの 投影中心と異ならせてもよい。
[0096] なお、上記実施形態では、ァライメント系の位置情報を計測するためにァライメント 系干渉計システム 69を用いることとした力 これに代えて、又はこれとともに、その他 の計測装置 (例えばエンコーダなど）を用いることとしても良い。また、上記実施形態 では干渉計システムを用いてレチクルステージ及びウェハステージの位置情報を計 測するものとした力 これに限らず、例えばウェハステージの上面に設けられるスケー ル（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。この場合、干渉計シス テムとエンコーダシステムの両方を備えるハイブリッドシステムとし、干渉計システムの 計測結果を用いてエンコーダシステムの計測結果の較正 (キャリブレーション)を行う ことが好ましい。また、干渉計システムとエンコーダシステムとを切り替えて用いる、あ るいはその両方を用いてステージの位置制御を行うようにしてもょ 、。
[0097] なお、上記実施形態では、図 2に示されるように、ウェハステージ WST1, WST2力 S Y軸方向にスライドするタイプのウェハステージ装置を採用した場合について説明し た力 これに限られるものではない。例えば、本発明を特表 2000— 511704号公報 (国際公開第 98Z40791号パンフレット）、特表 2000— 505958号公報（対応米国 特許第 5,969,441号明細書）に記載されているスイッチングタイプのウェハステージ 装置を採用することも可能であり、この場合にも、上記実施形態と同様の効果を発揮 することが可能である。なお、スイッチングタイプのウェハステージ装置を備える露光 装置では、上記実施形態の露光装置のように 2つの計測ステーションを備える必要 はなぐ露光ステーションとは別に 1つの計測ステーションを備えるだけでもよい。
[0098] なお、上記実施形態では、合計 11個のァライメントマークの位置情報を検出するこ ととしている力 本発明がこれに限られるものではなぐ 12個以上又は 10個以下のァ ライメントマークの位置情報を検出することとしても良い。また、 11個のァライメントマ ークの位置情報を検出する場合でも、上記実施形態と同様の順番で検出する必要 は無く、例えば、マーク M1→M10→M9→M2→M3→M11→M8→M7→M4→ M5→M6というように、—Y側力 計測するようにしても良いし、その他種々の順番で ァライメントマークを検出することが可能である。但し、検出するァライメントマークの 個数に関係なぐ複数のァライメントマークの検出時間が最短となる順序でその検出 を行うことが好ましい。
[0099] なお、上記実施形態では、ァライメント系 ALGの回転情報を、ァライメント系干渉計 システム 69を用いて計測し、露光に際して、このァライメント系 ALGの回転情報を用 いるようにすることができる。この場合、例えば、ァライメント系 ALGの位置情報及び 回転情報と、ウェハ Wl、 W2の位置情報とに基づいて、マークの位置情報を検出す るよう〖こすることがでさる。
[0100] なお、上記実施形態では、ウェハステージを 2つ含むステージ装置を有する露光装 置に、本発明を採用した場合について説明したが、これに限らず、例えば特開平 11 — 135400号公報（対応国際公開第 1999Z23692号パンフレット）、特開 2000— 1 64504号公報 (対応米国特許第 6,897,963号明細書）、国際公開第 2005/0740 14号パンフレットなどに開示されるように、ウェハステージとは独立に可動で、計測部 材 (基準マーク、センサなど)を有する計測ステージを含むステージ装置を有する露 光装置にも本発明を採用することが可能である。また、ウェハステージを 1つのみ含 むステージ装置にも本発明を採用することができる。特に投影光学系とァライメント系 とが離れて配置される場合には有効である。
[0101] なお、上記実施形態では、ァライメント系を 1つのみ含む場合について説明した力 本発明がこれに限られるものではなぐウェハステージ WST1、 WST2に対応して Y 軸方向に移動可能な 2つのァライメント系を含むようにすることができる。この場合で あっても、ァライメント系を Y軸方向に移動しつつァライメント動作を実行することによ り、各ウェハステージの Y軸方向への移動量を小さくすることができ、フットプリントの 狭小化、ひ 、ては装置の小型化を図ることが可能である。
[0102] また、上記実施形態では、第 1、第 2計測ステーションで 1つのァライメント系を兼用 するものとしたが、第 1、第 2計測ステーションにそれぞれ 1つ、又は複数のァライメン ト系を設けてもよい。この場合、第 1、第 2計測ステーション間でァライメント系を移動 する機構が不要となるので、上記実施形態の露光装置に比べて、フットプリントの狭 小化、ひ 、ては装置の小型化を図ることができる。
[0103] さらに、上記実施形態では第 1、第 2計測ステーションでそれぞれァライメント系 AL Gの検出領域を Y軸方向に移動して、ウェハ上で少なくとも Y軸方向に関して位置が 異なるァライメントマーク (M1〜M5など）を含む複数のァライメントマークを検出する ものとしたが、検出領域を移動する代わりに、例えば少なくとも Y軸方向に関して位置 が異なる複数の検出領域を有するァライメント系を用いてもよい。このァライメント系は 、Y軸方向に関してその複数の検出領域の少なくとも 1つの位置が可変であることが 好ましい。この場合、前述のァライメントショットデータに基づいて Υ軸方向に関して複 数の検出領域の少なくとも 1つの位置を調整し、かつウェハステージを X軸方向に移 動することで、ウェハ上で Υ軸方向に関して位置が異なるァライメントマークを含む複 数のァライメントマークを検出することができる。また、ァライメントマークの配置が異な るウェハであっても、同様に Υ軸方向に関して位置が異なる複数のァライメントマーク を検出することが可能となる。このァライメント系を備える露光装置では、マーク検出 動作中に、ァライメント系の検出領域は移動されず、ウェハステージのみが移動され る。なお、このァライメント系は、複数の検出領域を有する 1つのァライメント系でもよ いし、それぞれ 1つの検出領域を有する複数のァライメント系でもよい。
[0104] また、上記実施形態では、第 1、第 2計測ステーションでマーク検出のみを行うもの としたが、これに限らず、他の検出、例えばウェハの面形状に関する情報（ウェハ表 面の段差情報などを含む)の検出なども行ってよい。この場合、例えばウェハ上でそ の直径より長くかつ Υ軸方向と平行なライン状のビームを照射する照射系と、ウェハ で反射されたビームを受光する検出器（1次元 CCDセンサ、又はラインセンサなど） を有する受光系とを有する面形状検出装置を、第 1、第 2計測ステーションに設けれ ばよい。この面形状検出装置としては、前述の多点焦点位置検出系などを用いること ができる。また、ライン状のビームの照射領域 (面形状検出装置の検出領域)は、例 えばァライメント系 ALGの検出領域に対して X軸方向に僅かに離して配置することが 好ましい。これにより、面形状検出装置によるウェハの Z位置情報の検出動作の少な くとも一部を、ァライメント系によるマーク検出動作と並行して行うことが可能となる。こ の面形状検出装置を備える露光装置では、露光動作の際に、面形状に関する情報 に基づ 、てウェハテーブル WTBの Z軸方向に関する位置、姿勢を制御するので、 露光精度及びスループットの両方を向上させることができる。なお、ライン状のビーム の代わりに、例えば複数のスポットビームを一列に配列して用いてもょ 、。
[0105] なお、例えば国際公開第 2004Z53955号パンフレット、欧州特許出願公開第 14 20298号明細書、国際公開第 2004Z055803号パンフレット、国際公開第 2004 Z057590号パンフレツ卜、国際公開第 2005Z029559号パンフレツ卜（対応米国特 許出願公開第 2006Z0231206号明細書)などに開示される液浸露光装置に本発 明を適用することも可能である。
[0106] また、上記実施形態では、ステップ'アンド'スキャン方式等の走査型露光装置に本 発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されな いことは勿論である。すなわちステップ'アンド'リピート方式の投影露光装置、さらに 、ステップ ·アンド'スティツチ方式の露光装置、又はプロキシミティ方式の露光装置、 ミラープロジヱクシヨン'ァライナーなどにも、本発明は適用できる。
[0107] なお、上記実施形態の露光装置では、照明光 ILとして ArFエキシマレーザ光に限 らず、 KrFエキシマレーザ光（波長 248nm)、 Fレーザ光（波長 157nm)、 Arレーザ
2 2 光（波長 126nm)、 Krレーザ光（波長 146nm)などのパルスレーザ光、超高圧水銀
2
ランプからの g線（波長 436nm)、 i線（波長 365nm)などの輝線などを用いることも可 能である。また、 YAGレーザの高調波、あるいは、例えば国際公開第 1999Z4683 5号パンフレット（対応米国特許 7,023,610号明細書）に開示されているように、 DF B半導体レーザ又はファイバーレーザ力 発振される赤外域、又は可視域の単一波 長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープさ れたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高 調波を用いても良い。
[0108] また、上記実施形態では、露光装置の照明光としては波長 lOOnm以上の光に限ら ず、波長 lOOnm未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、近年、 70η m以下のパターンを露光するために、 SOR又はプラズマレーザを光源として、軟 X線 領域（例えば 5〜15nmの波長域）の EUV(Extreme Ultraviolet)光を発生させるとと もに、その露光波長（例えば 13. 5nm)の下で設計されたオール反射縮小光学系、 及び反射型マスクを用いた EUV露光装置の開発が行われて 、る。この装置にぉ ヽ ては、円弧照明を用いてマスクとウェハを同期走査してスキャン露光する構成が考え られる。
[0109] また、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は 適用できる。なお、電子線露光装置は、ペンシルビーム方式、可変成形ビーム方式、 セルプロジェクシヨン方式、ブランキング ·アパーチャ 'アレイ方式、及びマスク投影方 式の!/、ずれであっても良!、。
[0110] また、上記実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン (又は 位相パターン '減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、この レチクルに代えて、例えば米国特許第 6, 778, 257号明細書に開示されているよう に、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターンまたは反射パター ン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク (又は可変成形マスク、例えば非発 光型画像表示素子 (空間光変調器とも呼ばれる）の一種である DMD (Digital Micro- mirror Device)などを含む）を用いても良い。力かる可変成形マスクを用いる場合に は、前述のァライメントマークの検出結果を考慮して、ウェハ上の複数のショット領域 のうち、ァライメントマーク検出時に露光していたショット領域より後に露光が行われる 少なくとも一つの別のショット領域の露光の際に、電子データに基づいて形成すべき 、透過パターン又は反射パターンを変化させることで、ウェハとパターン像との相対 位置制御を行っても良い。
[0111] また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍系 及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系は屈折系のみならず、反射系及び反 射屈折系（カタディ 'ォプトリック系）のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び 正立像のいずれでも良い。さらに、投影光学系を介して照明光が照射される露光領 域は、投影光学系の視野内で光軸を含むオンァクシス領域であるが、例えば国際公 開第 2004Z107011号パンフレット（対応米国特許出願公開第 2006Z0121364 号明細書）に開示されるように、複数の反射面を有しかつ中間像を少なくとも 1回形 成する光学系（反射系または反屈系）がその一部に設けられ、かつ単一の光軸を有 する、いわゆるインライン型の反射屈折系と同様に、光軸 AXを含まないオファクシス 領域でもよい。
[0112] また、例えば国際公開第 2001Z035168号パンフレットに開示されているように、 干渉縞をウェハ上に形成することによって、ウェハ上にライン 'アンド'スペースパター ンを形成する露光装置 (リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。
[0113] さらに、例えば特表 2004— 519850号公報（対応米国特許第 6, 611, 316号明 細書）に開示されているように、 2つのレチクルパターンを投影光学系を介してウェハ 上で合成し、 1回のスキャン露光によってウェハ上の 1つのショット領域をほぼ同時に 二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。
[0114] なお、本国際出願で指定した指定国 (又は選択した選択国)の国内法令が許す限 りにおいて、上述した各種の公報、国際公開パンフレット、及び米国特許明細書にお ける開示を援用して、本明細書の記載の一部とする。
[0115] また、物体上にパターンを形成する装置は、前述の露光装置（リソグラフィシステム） に限られず、例えばインクジエツト方式にて物体上にパターンを形成する装置にも本 発明を適用することができる。
[0116] なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体 (エネルギビームが照射される露 光対象の物体）はウェハに限られるものではなぐガラスプレート、セラミック基板、マ スタブランクス、あるいはフィルム部材など、他の物体でも良い。また、その物体の形 状は円形のみならず、矩形など他の形状でもよい。
[0117] 露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなぐ例えば、 角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写形成する液晶用の露光装置、 有機 EL、薄膜磁気ヘッド、撮像素子 (CCD等）、マイクロマシン及び DNAチップなど を製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデ バイスだけでなぐ光露光装置、 EUV露光装置、 X線露光装置、及び電子線露光装 置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンゥ ェハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
[0118] なお、半導体デバイスは、デバイスの機能 ·性能設計を行うステップ、この設計ステ ップに基づ 、たレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウェハを製作するステ ップ、前述した調整方法によりパターンの転写特性が調整される上記実施形態の露 光装置で、マスクに形成されたパターンを感光物体上に転写するリソグラフィステップ 、デバイス組み立てステップ (ダイシング工程、ボンディング工程、ノ ッケージ工程を 含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、パター ンの転写特性が調整される上記実施形態の露光装置が用いられるので、高集積度 のデバイスの生産性を向上することが可能である。
[0119] また、上記実施形態の露光装置は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を 含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つよう に、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立て の前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械 系につ 、ては機械的精度を達成するための調整、各種電気系につ 、ては電気的精 度を達成するための調整が行われる。各種サブシステム力 露光装置への組み立て 工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の 配管接続等が含まれる。この各種サブシステム力 露光装置への組み立て工程の前 に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシス テムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全 体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等 が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
産業上の利用可能性
[0120] 以上説明したように、本発明のパターン形成方法及びパターン形成装置は、移動 体上に載置された物体を露光して、パターンを形成するのに適している。また、本発 明の露光方法及び露光装置は、物体を露光するのに適している。また、本発明のデ バイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適して 、る。

Claims

請求の範囲
[1] 所定のパターン形成区域内で、物体にパターンを形成するパターン形成方法であ つて、
前記パターン形成区域力 少なくとも 2次元面内の所定方向に関して離れたマーク 検出区域内で、前記物体上のマーク検出を行うマーク検出系の検出領域を少なくと も前記所定方向へ移動しつつ、前記物体上に配置されたマークを検出するマーク検 出工程と；
前記マーク検出工程におけるマーク検出結果に基づいて前記パターン形成区域 内で前記物体を移動しつつ、前記物体にパターンを形成するパターン形成工程と； を含むパターン形成方法。
[2] 請求項 1に記載のパターン形成方法にぉ 、て、
前記物体の移動は、該物体を保持する移動体の移動により、行われるパターン形 成方法。
[3] 請求項 2に記載のパターン形成方法において、
前記移動体が 2つ用いられ、
前記一方の移動体が保持する物体に対して前記マーク検出工程を行うのと並行し て、前記他方の移動体が保持する物体に対して前記パターン形成工程を行うパター ン形成方法。
[4] 請求項 2に記載のパターン形成方法にぉ 、て、
前記移動体が 2つ用いられるとともに、前記マーク検出区域が、前記パターン形成 区域力 少なくとも所定方向の一側に離れた第 1のマーク検出区域と前記パターン 形成区域力 少なくとも所定方向の他側に離れた第 2のマーク検出区域とを含み、 前記一方の移動体が保持する物体に対して前記第 1のマーク検出区域内で前記 マーク検出工程を行うのと並行して、前記他方の移動体の保持する物体に対して前 記パターン形成区域内で前記パターン形成工程を行い、
前記他方の移動体が保持する物体に対して前記第 2のマーク検出区域内で前記 マーク検出工程を行うのと並行して、前記一方の移動体の保持する物体に対して前 記パターン形成区域内で前記パターン形成工程を行うパターン形成方法。
[5] 請求項 4に記載のパターン形成方法にぉ 、て、
前記一方のマーク検出区域におけるマーク検出工程と、前記他方のマーク検出区 域におけるマーク検出工程との間に、前記マーク検出系の少なくとも一部を、前記第 1、第 2のマーク検出区域相互間で移動する移動工程を更に含むパターン形成方法
[6] 請求項 1〜5のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
前記マーク検出工程では、前記マーク検出系の検出領域を前記所定方向に移動 するパターン形成方法。
[7] 請求項 1〜6のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
前記マーク検出工程では、前記物体を前記所定方向に交差する方向に移動する パターン形成方法。
[8] 請求項 1〜7のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
前記パターン形成工程では、前記物体を露光してパターンを形成するパターン形 成方法。
[9] 請求項 1〜8のいずれか一項に記載のパターン形成方法を用いて物体にパターン を形成する工程を含むデバイス製造方法。
[10] 物体を露光する露光方法であって、
前記物体の露光が行われる露光区域に対して少なくとも第 1方向に関する位置が 異なる計測区域内で、前記第 1方向に関してマーク検出系の検出領域を移動して、 前記物体上の複数のマークを検出し、
前記マークの検出結果を用いて前記露光区域内で前記物体を移動する露光方法
[11] 物体を露光する露光方法であって、
前記物体の露光が行われる露光区域に対して少なくとも第 1方向に関する位置が 異なる計測区域内で、前記第 1方向に関して位置が異なる複数の検出領域を有する マーク検出系によって、前記物体上の複数のマークを検出し、
前記マークの検出結果を用いて前記露光区域内で前記物体を移動する露光方法
[12] 請求項 11に記載の露光方法において、
前記マークの検出に先立ち、前記複数のマークの配列情報に応じて前記第 1方向 に関する前記複数の検出領域の少なくとも 1つの位置が調整される露光方法。
[13] 請求項 10〜 12のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記複数のマークは、前記物体上で前記第 1方向と直交する第 2方向に関して位 置が異なるマークを含み、前記計測区域内で前記異なるマークを検出するために、 前記物体を前記第 2方向に関して移動する露光方法。
[14] 請求項 10〜 13のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記露光区域内での前記物体の露光中、前記計測区域内で次に露光すべき物体 上の複数のマークを検出する露光方法。
[15] 請求項 10〜 14のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記計測区域は、前記第 1方向に関して前記露光区域の両側にそれぞれ配置さ れ、前記 2つの計測区域内でそれぞれ前記マークの検出が行われた物体が交互に 前記露光区域内に配置される露光方法。
[16] 請求項 10〜 15のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記計測区域内で前記物体の面形状に関する情報が検出される露光方法。
[17] 請求項 10〜16のいずれか一項に記載の露光方法を用いて感応物体にパターン を形成する工程を含むデバイス製造方法。
[18] 所定のパターン形成区域内で、物体にパターンを形成するパターン形成装置であ つて、
前記物体を保持して移動する移動体と；
前記パターン形成区域力 少なくとも 2次元面内の所定方向に関して離れたマーク 検出区域内で、前記物体上の複数のマークを検出するマーク検出系と；
前記マーク検出系の検出領域を少なくとも前記所定方向へ移動させつつ、前記複 数のマークを順次検出し、該検出結果に基づいて前記移動体を前記パターン形成 区域内で移動させつつ、前記物体にパターンを形成する制御装置と；を備えるバタ ーン形成装置。
[19] 請求項 18に記載のパターン形成装置において、 前記移動体を 2つ備え、
前記制御装置は、一方の移動体において前記物体にパターンを形成するのと並行 して、他方の移動体において、前記物体上のマークを検出するパターン形成装置。
[20] 請求項 18に記載のパターン形成装置において、
前記移動体を 2つ備えるとともに、前記マーク検出区域は、前記 2つの移動体それ ぞれに対応して、前記パターン形成区域から少なくとも所定方向の一側に離れた第 1のマーク検出区域と前記パターン形成区域力 少なくとも所定方向の他側に離れ た第 2のマーク検出区域とを含み、
前記制御装置は、
前記一方の移動体にぉ 、て前記第 1のマーク検出区域内で前記マーク検出を行う のと並行して、前記他方の移動体において前記パターン形成区域内で前記物体に パターンを形成し、
前記他方の移動体において前記第 2のマーク検出区域内で前記マーク検出を行う のと並行して、前記一方の移動体において前記パターン形成区域内で前記物体に ノ ターンを形成するパターン形成装置。
[21] 請求項 20に記載のパターン形成装置において、
前記制御装置は、前記一方のマーク検出区域内で前記マーク検出を行う際と、前 記他方のマーク検出区域内でマーク検出を行う際との間に、前記マーク検出系の少 なくとも一部を、前記第 1、第 2のマーク検出区域相互間で移動するパターン形成装 置。
[22] 請求項 18〜21のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
前記マーク検出系は、光源と光学系とを有し、
前記制御装置は、前記一方のマーク検出区域内で前記マーク検出を行う際と、前 記他方のマーク検出区域内でマーク検出を行う際との間に、前記マーク検出系の光 学系を、前記第 1、第 2のマーク検出区域相互間で移動するパターン形成装置。
[23] 請求項 22に記載のパターン形成装置において、
前記マーク検出系の光源は、前記一方のマーク検出区域側に設けられる第 1の光 源と、前記他方のマーク検出区域側に設けられる第 2の光源とを含み、 前記制御装置は、前記マーク検出系の光学系が、いずれのマーク検出区域内に 位置するかに応じて、前記第 1、第 2の光源のいずれか一方を用いて、マーク検出を 行うパターン形成装置。
[24] 請求項 18〜23のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
前記マーク検出系の検出領域の位置を計測する位置計測装置を更に備えるバタ ーン形成装置。
[25] 請求項 24に記載のパターン形成装置において、
前記位置計測装置は、干渉計を含むパターン形成装置。
[26] 物体を露光する露光装置であって、
前記物体を保持して移動する移動体と；
前記物体の露光が行われる露光区域に対して少なくとも第 1方向に関する位置が 異なる計測区域内で、前記物体上の複数のマークを検出するマーク検出系と； 前記第 1方向に関してマーク検出系の検出領域を移動して、前記物体上の複数の マークを前記マーク検出系を用いて検出するとともに、前記マーク検出系による前記 マークの検出結果を用いて、前記露光区域内で前記物体を保持した前記移動体の 移動を制御する制御装置と；を備える露光装置。
[27] 物体を露光する露光装置であって、
前記物体を保持して移動する移動体と；
第 1方向に関して位置が異なる複数の検出領域を有し、前記物体の露光が行われ る露光区域に対して少なくとも前記第 1方向に関する位置が異なる計測区域内で前 記物体上の複数のマークを検出するマーク検出系と；
前記マークの検出結果を用いて、前記露光区域内で前記物体を保持する前記移 動体の移動を制御する制御装置と；を備える露光装置。
[28] 請求項 27に記載の露光装置において、
前記マークの検出に先立ち、前記複数のマークの配列情報に応じて前記第 1方向 に関する前記複数の検出領域の少なくとも 1つの位置を調整する調整装置を更に備 える露光装置。
[29] 請求項 26〜28のいずれか一項に記載の露光装置において、 前記複数のマークは、前記物体上で前記第 1方向と直交する第 2方向に関して位 置が異なるマークを含み、
前記制御装置は、前記計測区域内で前記マーク検出系を用いて前記異なるマー クを検出するために、前記物体を保持した前記移動体を前記第 2方向に関して移動 する露光装置。
[30] 請求項 26〜29のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記露光区域内での前記物体の露光中に、前記計測区域内で 前記マーク検出系を用いて、次に露光すべき物体上の複数のマークを検出する露 光装置。
[31] 請求項 26〜30のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記移動体を 2つ備えるとともに、前記計測区域が、前記第 1方向に関して前記露 光区域の両側にそれぞれ配置され、
前記制御装置は、前記 2つの計測区域内でそれぞれ前記マークの検出を行った物 体が交互に前記露光区域内に配置されるように、前記 2つの移動体の移動を制御す る露光装置。
[32] 請求項 26〜31のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記計測区域内で前記物体の面形状に関する情報が検出する検出装置を更に備 える露光装置。
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