WO2016104513A1 - 移動体の制御方法、露光方法、デバイス製造方法、移動体装置、及び露光装置 - Google Patents

移動体の制御方法、露光方法、デバイス製造方法、移動体装置、及び露光装置 Download PDF

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哲寛 上田
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Definitions

  • the present invention relates to a moving body control method, an exposure method, a device manufacturing method, a mobile body apparatus, and an exposure apparatus, and more specifically, a moving body control method on which an object provided with a plurality of marks is placed,
  • An exposure method including a control method of the mobile body, a device manufacturing method using the exposure method, a mobile body device including a mobile body on which an object provided with a plurality of marks is placed, and the mobile body device
  • the present invention relates to an exposure apparatus.
  • microdevices such as semiconductor elements (integrated circuits, etc.) and liquid crystal display elements
  • step-and-scan projection exposure apparatuses so-called scanning steppers (also called scanners)
  • scanning steppers also called scanners
  • a plurality of layers of patterns are superimposed on a wafer or glass plate (hereinafter collectively referred to as “wafer”), so that a pattern already formed on the wafer and a mask or An operation (so-called alignment) is performed to bring the pattern of the reticle (hereinafter, collectively referred to as “reticle”) into an optimum relative positional relationship.
  • reticle reticle
  • an alignment sensor used in this type of alignment the lattice mark provided on the wafer is scanned with measurement light (following the movement of the wafer W) to quickly detect the lattice mark.
  • the mark detection system while moving the moving body in the direction of the first axis, detects the first mark among the plurality of marks provided on the object placed on the moving body. Detecting the first mark while scanning the irradiated measurement light in the direction of the first axis, measuring the positional relationship between the first mark and the measurement light, and measuring the positional relationship Based on this, there is provided a method for controlling a moving body including adjusting relative positions of the measuring light and the moving body in the direction of the second axis intersecting the first axis.
  • the moving body control method controls the moving body on which an object provided with a plurality of marks is placed, and the detection result of the plurality of marks
  • An exposure method including: forming a predetermined pattern on the object by using an energy beam while controlling the position of the moving body in the two-dimensional plane based on the above.
  • a device manufacturing method including exposing a substrate using the exposure method according to the second aspect and developing the exposed substrate.
  • a movable body that is movable in a two-dimensional plane including a first axis and a second axis that intersects the first axis, and a plurality of objects provided on the object placed on the movable body
  • a mark detection system that scans the mark with measurement light in the direction of the first axis, and the mark is detected using the mark detection system while moving the moving body in the direction of the first axis.
  • a control system wherein the control system detects a first mark of the plurality of marks, measures a positional relationship between the first mark and the measurement light, and based on the measured positional relationship
  • a moving body device that adjusts the relative position of the measuring light and the moving body in the direction of the second axis that intersects the first axis is provided.
  • the moving body device in which an object provided with a plurality of marks is placed on the moving body, and the two-dimensional plane based on the detection results of the plurality of marks.
  • An exposure apparatus includes a pattern forming apparatus that forms a predetermined pattern on the object placed on the moving body whose position is controlled using an energy beam.
  • FIGS. 2A to 2C are diagrams showing examples (No. 1 to No. 3) of lattice marks formed on the wafer. It is a figure which shows the structure of the alignment system with which the exposure apparatus of FIG. 1 is provided.
  • FIG. 4 is a plan view of a readout diffraction grating provided in the alignment system of FIG. 3.
  • 5A shows an example of a waveform generated based on the output of the detection system included in the alignment system of FIG. 3, and FIG. 5B adjusts the horizontal axis of the waveform of FIG. 5A.
  • FIG. 5C is a conceptual diagram of how to obtain the position of the lattice mark on the wafer.
  • FIGS. 8A to 8C are diagrams (No. 1 to No. 3) for explaining the alignment measurement operation and the focus mapping operation. It is a flowchart for demonstrating alignment measurement operation
  • FIGS. 12A to 12D are views (Nos. 1 to 4) for explaining an alignment measurement operation in the exposure apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 15A is a diagram showing measurement light and diffracted light incident on the lattice mark from the alignment system according to the modification
  • FIGS. 15B and 15C are measurement light on the pupil plane of the objective lens.
  • FIG. 2 is a diagram (part 1 and part 2) showing positions of diffracted light. It is a figure which shows the modification of the detection system of an alignment system.
  • FIG. 1 schematically shows a configuration of an exposure apparatus 10 according to the first embodiment.
  • the exposure apparatus 10 is a step-and-scan projection exposure apparatus, a so-called scanner.
  • a projection optical system 16b is provided.
  • the reticle R is set in the Z-axis direction in a direction parallel to the optical axis AX of the projection optical system 16b and in a plane orthogonal to the Z-axis direction.
  • a direction in which the wafer W and the wafer W are relatively scanned is a Y-axis direction
  • a direction orthogonal to the Z-axis and the Y-axis is an X-axis direction
  • rotation (tilt) directions around the X-axis, Y-axis, and Z-axis are ⁇ x
  • the exposure apparatus 10 includes an illumination system 12, a reticle stage 14, a projection unit 16, a wafer stage apparatus 20 including a wafer stage 22, a multipoint focal position measurement system 40, an alignment system 50, and a control system thereof.
  • the wafer W is placed on the wafer stage 22.
  • the illumination system 12 is an illumination having a light source, an illuminance uniformizing optical system having an optical integrator, and a reticle blind (both not shown) as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2003/0025890. And an optical system.
  • the illumination system 12 illuminates, with illumination light (exposure light) IL, a slit-like illumination area IAR long in the X-axis direction on the reticle R set (restricted) by the reticle blind (masking system) with illumination light (exposure light) IL.
  • illumination light IL for example, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used.
  • reticle stage 14 On reticle stage 14, reticle R on which a circuit pattern or the like is formed on its pattern surface (the lower surface in FIG. 1) is fixed, for example, by vacuum suction.
  • the reticle stage 14 can be finely driven in the XY plane by a reticle stage drive system 32 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 6) including a linear motor, for example, and in the scanning direction (left and right direction in FIG. 1). In the Y-axis direction) at a predetermined scanning speed.
  • Position information of the reticle stage 14 in the XY plane is, for example, a resolution of about 0.5 to 1 nm by a reticle stage position measurement system 34 including an interferometer system (or encoder system), for example. Always measured.
  • the measurement value of reticle stage position measurement system 34 is sent to main controller 30 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 6).
  • Main controller 30 calculates the position of reticle stage 14 in the X-axis direction, Y-axis direction, and ⁇ z direction based on the measurement value of reticle stage position measurement system 34, and reticle stage drive system 32 based on the calculation result. By controlling the above, the position (and speed) of the reticle stage 14 is controlled.
  • the exposure apparatus 10 includes a reticle alignment system 18 (see FIG. 6) for detecting a reticle alignment mark formed on the reticle R.
  • a reticle alignment system 18 for example, an alignment system having a configuration disclosed in US Pat. No. 5,646,413, US 2002/0041377, and the like can be used.
  • the projection unit 16 is disposed below the reticle stage 14 in FIG.
  • the projection unit 16 includes a lens barrel 16a and a projection optical system 16b stored in the lens barrel 16a.
  • the projection optical system 16b for example, a refractive optical system including a plurality of optical elements (lens elements) arranged along an optical axis AX parallel to the Z-axis direction is used.
  • the projection optical system 16b is, for example, double-sided telecentric and has a predetermined projection magnification (for example, 1/4, 1/5, or 1/8).
  • the illumination area IAR on the reticle R is illuminated by the illumination system 12, the illumination light that has passed through the reticle R arranged so that the first surface (object surface) and the pattern surface of the projection optical system 16b are substantially coincident with each other. Due to IL, a reduced image of the circuit pattern of the reticle R in the illumination area IAR (a reduced image of a part of the circuit pattern) passes through the projection optical system 16b (projection unit 16), and the second surface of the projection optical system 16b ( It is formed in an area (hereinafter also referred to as an exposure area) IA that is conjugated to the illumination area IAR on the wafer W, which is disposed on the image plane side and has a resist (sensitive agent) coated on the surface thereof.
  • an exposure area IA that is conjugated to the illumination area IAR on the wafer W, which is disposed on the image plane side and has a resist (sensitive agent) coated on the surface thereof.
  • the reticle R is moved relative to the illumination area IAR (illumination light IL) in the scanning direction (Y-axis direction) and the exposure area IA (illumination light IL) is synchronously driven by the reticle stage 14 and the wafer stage 22.
  • the wafer W By moving the wafer W relative to the scanning direction (Y-axis direction), scanning exposure of one shot area (partition area) on the wafer W is performed, and the pattern of the reticle R is transferred to the shot area.
  • a pattern is generated on the wafer W by the illumination system 12, the reticle R, and the projection optical system 16b, and the pattern is formed on the wafer W by exposure of the sensitive layer (resist layer) on the wafer W by the illumination light IL. Is formed.
  • the wafer stage device 20 includes a wafer stage 22 disposed above the base board 28.
  • the wafer stage 22 includes a stage main body 24 and a wafer table 26 mounted on the stage main body 24.
  • the stage main body 24 is supported on the base board 28 via a clearance (gap, gap) of about several ⁇ m by a non-contact bearing (not shown) fixed to the bottom surface thereof, for example, an air bearing.
  • the stage main body 24 is, for example, three degrees of freedom in the horizontal plane (X, Y, ⁇ z) with respect to the base board 28 by a wafer stage drive system 36 (not shown in FIG. 1, see FIG. 6) including a linear motor (or a flat motor). ) Can be driven in the direction.
  • the wafer stage drive system 36 includes a micro drive system that micro-drives the wafer table 26 in directions of six degrees of freedom (X, Y, Z, ⁇ x, ⁇ y, ⁇ z) with respect to the stage main body 24.
  • the position information of the wafer table 26 in the 6-degree-of-freedom direction is always measured with a resolution of about 0.5 to 1 nm, for example, by a wafer stage position measurement system 38 including an interferometer system (or encoder system).
  • the measurement value of the wafer stage position measurement system 38 is sent to the main controller 30 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 6).
  • the main controller 30 calculates the position of the wafer table 26 in the 6-degree-of-freedom direction based on the measurement value of the wafer stage position measurement system 38, and controls the wafer stage drive system 36 based on the calculation result. The position (and speed) of the wafer table 26 is controlled. Main controller 30 also controls the position of stage main body 24 in the XY plane based on the measurement value of wafer stage position measurement system 38.
  • each shot region on the wafer W at least one lattice mark GM as shown in FIG. 2A is formed as an object to be detected by the alignment system 50. Note that the lattice mark GM is actually formed in the scribe line of each shot region.
  • the lattice mark GM includes a first lattice mark GMa and a second lattice mark GMb.
  • the first lattice mark GMa has a direction in which lattice lines extending in a direction (hereinafter referred to as ⁇ direction for convenience) forming an angle of 45 ° with respect to the X axis in the XY plane are orthogonal to the ⁇ direction in the XY plane (
  • ⁇ direction lattice lines extending in a direction
  • ⁇ direction for convenience
  • it is composed of a reflective diffraction grating formed at predetermined intervals (predetermined pitch) in the ⁇ direction and having the ⁇ direction as a periodic direction.
  • the second grating mark GMb is composed of a reflective diffraction grating in which grating lines extending in the ⁇ direction are formed at a predetermined interval (predetermined pitch) in the ⁇ direction and the ⁇ direction is a periodic direction.
  • the first lattice mark GMa and the second lattice mark GMb are arranged continuously (adjacent) in the X-axis direction so that the positions in the Y-axis direction are the same.
  • the pitch of the grating is shown to be much wider than the actual pitch. The same applies to the diffraction gratings in the other figures.
  • the pitch of the first lattice mark GMa and the pitch of the second lattice mark GMb may be the same or different from each other.
  • the first lattice mark GMa and the second lattice mark GMb are in contact with each other, but may not be in contact with each other.
  • the multipoint focus position measurement system 40 is an oblique measurement device that measures position information in the Z-axis direction of a wafer W having the same configuration as that disclosed in, for example, US Pat. No. 5,448,332. It is an incident type position measuring device.
  • the multipoint focal position measurement system 40 is disposed further on the ⁇ Y side of the alignment system 50 disposed on the ⁇ Y side of the projection unit 16. Since the output of the multipoint focal position measurement system 40 is used for autofocus control described later, the multipoint focal position measurement system 40 is hereinafter referred to as an AF system 40.
  • the AF system 40 includes an irradiation system that irradiates the surface of the wafer W with a plurality of detection beams, and a light receiving system (all not shown) that receives reflected light from the surface of the wafer W. .
  • a plurality of detection points (detection beam irradiation points) of the AF system 40 are not shown, but are arranged at predetermined intervals along the X-axis direction on the surface to be detected. In this embodiment, for example, they are arranged in a matrix of 1 row and M columns (M is the total number of detection points) or 2 rows and N columns (N is 1/2 of the total number of detection points).
  • the output of the light receiving system is supplied to the main controller 30 (see FIG. 6).
  • Main controller 30 obtains position information (surface position information) in the Z-axis direction of the surface of wafer W at the plurality of detection points based on the output of the light receiving system.
  • the detection region of surface position information (arrangement region of a plurality of detection points) by the AF system 40 is shown with the same reference numerals as those of the AF system 40 in FIGS. 8 (a) to 8 (c). Thus, it is set to a band-like region extending in the X-axis direction.
  • the length in the X-axis direction of the detection area by the AF system 40 is set to be at least equal to the length in the X-axis direction of one shot area set on the wafer W.
  • main controller 30 Prior to the exposure operation, main controller 30 appropriately moves wafer W in the Y-axis and / or X-axis direction with respect to the detection region of AF system 40, and based on the output of AF system 40 at that time, wafer W Obtain surface position information.
  • the main controller 30 performs the acquisition of the surface position information for all shot areas set on the wafer W, and stores the result in association with the position information of the wafer table 26 as focus mapping information.
  • the alignment system 50 includes an objective optical system 60 including an objective lens 62, an irradiation system 70, and a light receiving system 80, as shown in FIG.
  • the irradiation system 70 includes a light source 72 that emits a plurality of measurement lights L1 and L2, a movable mirror 74 disposed on the optical path of the measurement lights L1 and L2, and a part of the measurement lights L1 and L2 reflected by the movable mirror 74.
  • a half mirror (beam splitter) 76 that reflects toward the wafer W and transmits the remainder, and a beam position detection sensor 78 disposed on the optical path of the measurement lights L1 and L2 that pass through (pass through) the half mirror 76 are provided. Yes.
  • the light source 72 emits a pair of measurement light beams L1 and L2 having a broadband wavelength that does not expose the resist applied to the wafer W (see FIG. 1) in the ⁇ Z direction.
  • the optical path of the measurement light L2 overlaps the back side of the drawing with respect to the optical path of the measurement light L1.
  • white light for example, is used as the measurement lights L1 and L2.
  • the movable mirror 74 for example, a known galvanometer mirror is used in the present embodiment.
  • the movable mirror 74 has a reflecting surface for reflecting the measurement lights L1 and L2 that can be rotated (rotated) about an axis parallel to the X axis.
  • the rotation angle of the movable mirror 74 is controlled by the main controller 30 (not shown in FIG. 3, see FIG. 6). The angle control of the movable mirror 74 will be further described later.
  • An optical member other than the galvanometer mirror for example, a prism may be used as long as the reflection angles of the measurement lights L1 and L2 can be controlled.
  • the half mirror 76 has a fixed position (angle of the reflecting surface). Part of the measurement light beams L1 and L2 reflected by the reflecting surface of the movable mirror 74 is bent (passed) through the central portion of the objective lens 62 after the optical path is bent in the ⁇ Z direction by the half mirror 76, and the wafer W The light is incident substantially vertically on the lattice mark GM formed thereon.
  • the movable mirror 74 is inclined at an angle of 45 ° with respect to the Z axis, and part of the measurement lights L1 and L2 from the movable mirror 74 is parallel to the Z axis by the half mirror 76. Reflected in the direction.
  • FIG. 3 the movable mirror 74 is inclined at an angle of 45 ° with respect to the Z axis, and part of the measurement lights L1 and L2 from the movable mirror 74 is parallel to the Z axis by the half mirror 76. Reflected in the direction.
  • the movable mirror 74 and the half mirror 76 are disposed on the optical path of the measurement light L1 and L2 between the light source 72 and the objective lens 62.
  • the movable mirror 74 is on the Z axis. Even when tilted at an angle other than 45 °, the irradiation system is configured so that the measurement lights L1 and L2 emitted from the objective lens 62 are substantially perpendicularly incident on the lattice mark GM formed on the wafer W. 70 is configured.
  • at least one other optical member different from the movable mirror 74 and the half mirror 76 may be disposed on the optical path of the measurement light L1 and L2 between the light source 72 and the objective lens 62.
  • the beam position detection sensor 78 has, for example, a photoelectric conversion element such as a PD (Photo ⁇ ⁇ ⁇ Detector) array or a CCD (Charge Coupled Device), and its imaging plane is arranged on a plane conjugate with the wafer W surface. ing.
  • the measurement light L1 is irradiated onto the first lattice mark GMa
  • the measurement light L2 is the second light.
  • the interval between the measurement lights L1 and L2 is set so that the grating mark GMb is irradiated.
  • each of the measurement lights L1 and L2 on the lattice marks GMa and GMb (wafer W) according to the angle of the reflecting surface of the movable mirror 74 is changed.
  • the incident (irradiation) position changes in the scanning direction (Y-axis direction) (see the white arrow in FIG. 2A). Further, the incident positions of the measurement lights L1 and L2 on the beam position detection sensor 78 (see FIG. 3) also change in conjunction with the change in position of the measurement lights L1 and L2 on the lattice mark GM.
  • the output of the beam position detection sensor 78 is supplied to the main controller 30 (not shown in FIG. 2A, see FIG. 6). Main controller 30 can obtain irradiation position information of measurement lights L 1 and L 2 on wafer W based on the output of beam position detection sensor 78.
  • the detection region (detection point) of the alignment system 50 is shown in FIG. As shown in FIG. 8C with the same reference numeral as that of the alignment system 50, it is arranged on the + Y side with respect to the detection region of the AF system 40.
  • the present invention is not limited to this, and these detection regions may overlap in the Y-axis direction.
  • the objective optical system 60 includes an objective lens 62, a detector side lens 64, and a lattice plate 66.
  • the first grating mark GMa see FIG. 2A
  • the first grating mark GMa A plurality of ⁇ first-order diffracted light ⁇ L3 (a plurality of light corresponding to light of a plurality of wavelengths included in white light) based on the generated measurement light L1 enters the objective lens 62.
  • the second grating mark GMb see FIG.
  • ⁇ first-order diffracted lights ⁇ L4 based on the measurement light L2 generated from the second grating mark GMb are converted into the objective lens.
  • 62 is incident.
  • the ⁇ 1st-order diffracted lights ⁇ L3 and ⁇ L4 are incident on a detector-side lens 64 disposed above the objective lens 62 after the optical path is bent by the objective lens 62, respectively.
  • the detector-side lens 64 condenses the ⁇ first-order diffracted lights ⁇ L3 and ⁇ L4 on the grating plate 66 disposed above the detector-side lens 64.
  • the grating plate 66 is formed with readout diffraction gratings Ga and Gb extending in the Y-axis direction, as shown in FIG.
  • the reading diffraction grating Ga is a transmission type diffraction grating corresponding to the grating mark GMa (see FIG. 2A) and having the ⁇ direction as a periodic direction.
  • the readout diffraction grating Gb is a transmission type diffraction grating corresponding to the grating mark GMb (see FIG. 2A) and having the ⁇ direction as a periodic direction.
  • the pitch of the readout diffraction grating Ga is set to be substantially the same as the pitch of the grating mark GMa.
  • the pitch of the readout diffraction grating Gb is set to be substantially the same as the pitch of the grating mark GMb.
  • the light receiving system 80 is coupled onto the grating plate 66 (readout diffraction gratings Ga and Gb) by interference between the detector 84 and diffracted lights ( ⁇ L3 and ⁇ L4) based on the measurement lights L1 and L2, as will be described later.
  • An optical system 86 for guiding light corresponding to an image (interference fringe) to be imaged to the detector 84 is provided.
  • the optical system 86 includes a spectroscopic prism 86b corresponding to the use of white light as the measurement lights L1 and L2.
  • the light from the grating plate 66 is split into, for example, blue, green, and red colors via the spectral prism 86b.
  • the detector 84 has photodetectors PD1 to PD3 provided independently for the respective colors. Outputs of the photodetectors PD1 to PD3 included in the detector 84 are supplied to the main controller 30 (not shown in FIG. 3, refer to FIG. 6).
  • a signal (interference signal) having a waveform as shown in FIG. 5A is obtained from the outputs of the photodetectors PD1 to PD3.
  • Main controller 30 obtains the positions of lattice marks GMa and GMb from the phase of the signal by calculation. That is, in the exposure apparatus 10 (see FIG. 1) of the present embodiment, the alignment system 50 and the main controller 30 (each see FIG. 6) perform alignment for obtaining position information of the lattice marks GM formed on the wafer W.
  • the device is configured.
  • the main controller 30 When the main controller 30 (see FIG. 6) measures the position of the lattice mark GM using the alignment system 50, the main controller 30 (see FIG. 6) places the lattice mark GM (that is, the wafer W) in the alignment system 50 as shown by the double arrows in FIG. In contrast, by controlling the movable mirror 74 while driving in the Y-axis direction, the measurement lights L1 and L2 are scanned in the Y-axis direction following the lattice mark GM (see FIG. 2A). As a result, the grating mark GM and the grating plate 66 move relative to each other in the Y-axis direction.
  • the grating plate 66 has the interference between the diffracted lights based on the measurement light L1 and the interference between the diffracted lights based on the measurement light L2. Interference fringes are imaged (formed) on the readout diffraction gratings Ga and Gb, respectively. The interference fringes imaged on the grating plate 66 are detected by the detector 84 as described above. The output of the detector 84 is supplied to the main controller 30. The waveform shown in FIG. 5A is generated based on the relative movement between the grating marks GMa and GMb and the readout diffraction gratings Ga and Gb (see FIG. 4), and the grating marks GMa and GMb are generated.
  • the irradiation point of the measurement beam is moved in the Y-axis direction so as to follow the lattice mark GM while moving the grating mark GM in the Y-axis direction.
  • the absolute value of the position of the lattice mark GM on the wafer W is obtained.
  • the position in the XY plane of the measurement beam irradiated from the alignment system 50 is fixed as in the prior art, it is based on the center of the output of the alignment system (the same waveform as in FIG. 5A).
  • the absolute value of the position of the lattice mark GM can be obtained.
  • Main controller 30 has a waveform as shown in FIG. 5B (hereinafter referred to as a second waveform), separately from the waveform as shown in FIG. 5A (hereinafter referred to as the first waveform). Is generated.
  • the signals indicated by the first waveform and the second waveform are signals generated by convolution of the measurement beam, the reading diffraction gratings Ga and Gb, and the grating mark GM.
  • the horizontal axis of the first waveform is the Y coordinate value of the wafer table 26, whereas the horizontal axis of the second waveform is the beam position detection sensor 78 of the alignment system 50 and the wafer stage position measurement system 38.
  • the first waveform and the second waveform are both output when the measurement beam crosses one grating mark GM in the scanning direction, and the horizontal axis is different from each other.
  • the first waveform is a periodic signal obtained by interference fringes formed on the diffraction gratings Ga and Gb for reading by interference between predetermined orders of diffracted light generated at the grating mark GM, for example ⁇ 1st order diffracted lights.
  • the entire measurement beam is positioned within the lattice mark GM (that is, a part of the measurement beam is the lattice mark GM) during a predetermined period in which the intensity is constant (the shaded range in FIG. 5A). It is not attached to the end of
  • the second waveform shows a certain position and the shape of the lattice mark GM by subtracting the position of the wafer stage from the beam position of the measurement beam.
  • the envelope of the second waveform indicates the overlap between the measurement beam and the lattice mark GM on the wafer, and the approximate position and shape of the lattice mark GM are indicated from the start point to the end point of the envelope. It will be. Note that an intermediate point between the start point and the end point in the envelope of the second waveform indicates the center of the lattice mark GM.
  • the main controller 30 calculates the approximate position (rough position) of the lattice mark from the center position of the second waveform.
  • the calculation can be performed by a known method such as a slice method using an edge portion where the signal intensity of the second waveform increases, for example.
  • main controller 30 obtains the mark position from the first waveform (phase) by a known technique such as fast Fourier transform. At this time, the main controller 30 uses only data in which the measurement beam is completely within the lattice mark GM (data in the shaded range in FIG. 5A).
  • FIG. 5C is a conceptual diagram of a method for calculating the absolute value of the lattice mark GM.
  • a plurality of short lines in the vertical axis direction mean positions of the lattice marks GM assumed from the first waveform, and each of the plurality of short lines is shown in FIG. Corresponds to the peak of the first waveform.
  • similar to the long line mentioned later are typically described, However, actually, more short lines appear.
  • one long line (long line) in the vertical axis direction represents the rough position of the lattice mark GM obtained from the second waveform (for example, the center position of the lattice mark GM described above).
  • the short line (mark position candidate) closest to the long line (rough position of the lattice mark) is the absolute value of the lattice mark GM on the wafer W (absolute position with respect to the center of the lattice mark GM).
  • the alignment system 50 scans the measurement beam in the Y-axis direction
  • the absolute value related to the Y-axis direction of the lattice mark GM can be obtained by the above method, but the absolute value related to the X-axis direction.
  • the wafer W (lattice mark GM) and the alignment system 50 may be relatively moved in the X-axis direction (the same applies to the second embodiment described later).
  • the measurement beam and the lattice mark GM meander relative to each other (in a direction crossing the X axis and the Y axis (for example, a direction having an angle of + 45 ° and ⁇ 45 ° with respect to the X axis and the Y axis). Then, the measurement beam is scanned in the X-axis direction to detect the edge portion of the lattice mark GM.
  • the measurement beam and the lattice mark GM may be relatively moved in the X-axis direction so that the edge portion of the lattice mark GM can be detected only once in the same manner as in the Y-axis direction.
  • the operation of detecting the edge portion of the grating mark GM by scanning the measuring beam in the X-axis direction by relatively meandering the measuring beam and the grating mark GM is performed in, for example, a first shot region described later. You may perform it on the grid mark GM (1st grid mark) which alignment system 50 measures first.
  • the lattice mark GM formed in the first shot region described later and first measured by the alignment system 50 (1st lattice mark) may be performed as a target.
  • the periodic directions of the pair of lattice marks GMa and GMb may be slightly shifted without being orthogonal.
  • Main controller 30 loads wafer W to be exposed onto wafer stage 22 (see FIG. 1 respectively) in step S10. At this time, the wafer stage 22 is positioned at a predetermined loading position on the base board 28 (see FIG. 1).
  • the main controller 30 performs the first calibration of the AF system 40 and the alignment system 50 in the next step S12.
  • the first calibration is performed using a first measurement mark (fiducial mark) WFM1 of the wafer stage 22, as shown in FIG.
  • the wafer W is held by a wafer holder (not shown) arranged in the center of the upper surface of the wafer table 26 (see FIG. 1)
  • the first measurement mark WFM1 is a wafer holder on the upper surface of the wafer table 26.
  • a second measurement mark WFM used in the second calibration described later is arranged in a region outside the wafer holder on the upper surface of the wafer table 26 and on the ⁇ Y side and the + X side. Yes.
  • first and second measurement marks WFM1 and WFM2 On the first and second measurement marks WFM1 and WFM2, a reference surface for calibrating the AF system 40 and a reference mark for calibrating the alignment system 50 are formed (not shown). ).
  • the configuration of the first and second measurement marks WFM1 and WFM2 is substantially the same except for the difference in arrangement.
  • the main controller 30 drives the wafer stage 22 for the first calibration operation, and positions the first measurement mark WFM1 so as to be positioned immediately below the AF system 40 and the alignment system 50.
  • the loading position may be set so that the first measurement mark WFM1 is located immediately below the AF system 40 and the alignment system 50 with the wafer stage 22 positioned at the loading position.
  • main controller 30 calibrates AF system 40 using the reference surface on first measurement mark WFM1, and causes alignment system 50 to perform the reference mark on first measurement mark WFM1. To measure. Then, main controller 30 obtains position information in the XY plane of alignment system 50 (detection center thereof) based on the output of alignment system 50 and the output of wafer stage position measurement system 38.
  • the reference mark for calibrating the alignment system 50 is substantially the same as the lattice mark GM (see FIG. 2A) formed on the wafer W.
  • main controller 30 starts alignment measurement and surface position measurement in the next step S14. Therefore, main controller 30 drives wafer stage 22 to position the first shot area so that it is positioned directly below AF system 40 and alignment system 50.
  • the first shot area means a shot area in which alignment measurement and surface position measurement are first performed among all shot areas to be detected. In this embodiment, for example, the first shot area is closest to the ⁇ X side. This is the shot area on the most + Y side among the plurality of shot areas arranged.
  • the detection area of the AF system 40 is arranged on the ⁇ Y side with respect to the detection area of the alignment system 50, the detection area of the AF system 40 is arranged before the lattice mark GM formed in the shot area.
  • Surface position information of the shot area is obtained.
  • main controller 30 controls the position and orientation (tilt in the ⁇ x direction and ⁇ z direction) of wafer table 26 based on the surface position information and the offset value obtained in advance for each layer.
  • the objective optical system 60 of the alignment system 50 is focused on the lattice mark GM to be detected.
  • the offset value means a measurement value of the AF system 40 obtained when the position and posture of the wafer table 26 are adjusted so that the signal intensity (interference fringe contrast) of the alignment system 50 is maximized.
  • the position and orientation of the wafer table 26 are controlled almost in real time using the surface position information of the wafer W obtained immediately before the detection of the lattice mark GM by the alignment system 50. In parallel with the position measurement of the lattice mark GM, there is no particular inconvenience even if light from the lattice mark GM to be position-measured is received and the surface position of the wafer W is not detected.
  • step S14 the alignment operation performed in step S14 will be described based on the flowchart of FIG.
  • step S30 main controller 30 measures lattice mark GM (see FIG. 2A) formed in the first shot region using alignment system 50 (see FIG. 1).
  • the lattice mark GM formed in the first shot region is also referred to as a “first mark”.
  • the alignment system 50 performs the lattice mark. GM cannot be detected.
  • step S34 if the main controller 30 cannot detect the lattice mark GM in the first shot area (No determination in step S32), the main controller 30 proceeds to step S34 and performs a search alignment operation for the wafer W.
  • the search alignment operation is performed using, for example, a notch formed on the outer peripheral edge of the wafer W or a search mark (both not shown) formed on the wafer W, and the main controller 30 performs the search alignment.
  • the position of the wafer stage 22 including rotation in the ⁇ z direction
  • the process returns to step S30. If the lattice mark GM in the first shot area has been detected, the process proceeds to step S36.
  • step S32 if the lattice mark GM in the first shot area on the wafer W cannot be detected (No determination in step S32), the wafer W may be rejected.
  • main controller 30 drives wafer stage 22 to a predetermined unloading position (may be common with the loading position), removes wafer W from wafer stage 22, and returns to step S10 to return the wafer. Another wafer is placed on the stage 22.
  • the position of the lattice mark GM or the search mark in a predetermined (for example, arbitrary several) shot area on the wafer W is roughly set using the alignment system 50 (for alignment measurement in step S14). It may be measured (with a coarser accuracy) (referred to as “pre-measurement step”).
  • pre-measurement step By this pre-processing, it becomes possible to grasp the position information of the wafer W loaded on the wafer stage 22 with higher accuracy, and the lattice mark GM in the first shot area on the wafer W is not detected in step S32. The situation can be suppressed.
  • the lattice mark GM or the search mark in this preliminary measurement step may also be included in the “first mark” described above.
  • step S36 the main controller 30 obtains the absolute value of the position of the lattice mark GM based on the output of the alignment system 50 using the above-described method (see FIGS. 5A to 5C).
  • Main controller 30 determines the X-axis of the measurement beam emitted from alignment system 50 based on the position information of lattice mark GM and the position information of alignment system 50 obtained in the calibration operation (see step S12). The amount of deviation between the center related to the direction and the center related to the X-axis direction of the lattice mark GM is obtained.
  • the “deviation amount” between the center of the measurement beam in the X-axis direction and the center of the lattice mark GM in the X-axis direction can be obtained as the “deviation amount” at the end of the lattice mark GM in the ⁇ Y direction.
  • it may be obtained at an arbitrary position in the Y-axis direction of the lattice mark GM.
  • it may be obtained as the “deviation amount” near the center of the lattice mark GM in the Y-axis direction.
  • the “deviation amount” between the center of the measurement beam in the X-axis direction and the center of the lattice mark GM in the X-axis direction is the + Y direction end of the lattice mark GM (that is, the starting point at which the measurement beam reaches the lattice mark GM). ) May be taken into account.
  • main controller 30 determines in step S38 whether or not the result (deviation amount) obtained in step S36 is greater than a predetermined allowable value. If it is determined that the amount of deviation is greater than or equal to the allowable value (No in step S38), the process proceeds to step S40. On the other hand, if the deviation amount is less than the allowable value (Yes in step S38), the process proceeds to step S42.
  • step S42 the main controller 30 irradiates the measurement beam irradiated from the wafer stage 22 and the alignment system 50 on the wafer W, as shown in FIG. 10, in accordance with the deviation amount obtained in step S36.
  • the main controller 30 irradiates the measurement beam irradiated from the wafer stage 22 and the alignment system 50 on the wafer W, as shown in FIG. 10, in accordance with the deviation amount obtained in step S36.
  • at least one of the second and subsequent detection target lattice marks GM corresponds to a “second mark” in the present embodiment.
  • the lattice mark GM in FIG. 10 is actually the lattice mark GM shown in FIG. 2A described above, but the lattice mark GM shown in FIG. 10 orthogonal to the
  • the control for correcting the X position of the wafer stage 22 is performed so that the measurement beam emitted from the alignment system 50 coincides with the centers of the second and subsequent detection target lattice marks GM.
  • the second detection target lattice mark GM may be formed in the first shot region, or may be formed in another shot region.
  • main controller 30 may estimate the center position of the second and subsequent detection target lattice marks GM according to the amount of deviation obtained in step S36.
  • the measurement beam scans with respect to the wafer W so as to meander with respect to the wafer W by moving in the ⁇ X direction and ⁇ Y direction, and subsequently in the + X direction and ⁇ Y direction.
  • the wafer stage 22 actually moves in the + Y direction while slightly moving in the + X direction or the ⁇ X direction with respect to the measurement beam (alignment system 50). Since the wafer stage 22 only needs to move relative to the measurement beam (alignment system 50) in the X-axis direction, the alignment system 50 is configured to be movable in the X-axis direction, and the wafer W moves in the Y-axis direction.
  • the measurement beam may be finely driven in the + X direction or ⁇ X direction, or both the wafer W and the measurement beam (alignment system 50) may be finely driven in the + X direction or ⁇ X direction as appropriate. .
  • the main controller 30 8B When the position measurement of the lattice marks GM formed in the plurality of shot areas included in the first row (most -X side row) is completed by driving the wafer stage 22 in the + Y direction, the main controller 30 8B, the wafer stage 22 is moved by one shot area in the ⁇ X direction with respect to the alignment system 50, and the wafer stage 22 is moved in the ⁇ Y direction (with respect to the Y-axis direction).
  • the position of the lattice mark GM (see FIG. 2A) formed in each of the plurality of shot areas included in the second row is measured by inverting the moving direction.
  • the positions of all the detection target lattice marks GM are measured.
  • the number of movements in the X-axis direction and the Y-axis direction can be appropriately changed according to the number and arrangement of shot areas set on the wafer.
  • the main controller 30 controls the speed of the wafer stage 22 as follows.
  • the main controller 30 sets the measurement speed (the movement speed of the wafer stage 22 and the scanning speed of the measurement beam) of the lattice mark GM (the lattice mark GM for obtaining the positional deviation amount) in the first shot area, It is slower than the measurement speed of the lattice mark GM.
  • the main controller 30 performs control to increase the moving speed of the wafer stage 22 after measuring the lattice mark GM (corresponding to the first mark) in the first shot area. More specifically, after measuring the lattice marks GM in the first shot area while moving the wafer stage 22 at the first speed, the lattice marks GM (second marks) to be detected arranged in order from the + Y side. The measurement speed is gradually increased.
  • the moving speed of the wafer stage 22 is increased to the second speed, and thereafter
  • the grid mark GM (second mark) may be measured.
  • Measurement time can be shortened.
  • the present invention is not limited to this.
  • the measurement speed when measuring the position of the lattice mark GM in the second and subsequent rows is used. It may be slower than the measurement speed.
  • the measurement speed of the last grid mark GM (or several grid marks GM including the last grid mark GM) in the measurement order is set to the previous measurement speed. It may be slower than the measurement speed of the grid mark GM.
  • the wafer stage 22 is switched between the movement in the + Y direction and the movement in the ⁇ Y direction. Need to slow down.
  • the measurement accuracy of the grid mark GM can be improved and at the same time the distance the wafer stage 22 moves is shortened. Measurement time can be shortened.
  • the main control device 30 determines the final shot area (the most + X side column in this embodiment) included in the last shot area (when the number of columns is an odd number, the ⁇ Y side shot area and the number of columns are If the number is even, when the position measurement of the lattice mark GM formed in the most + Y side shot area) is completed (Yes in step S44), the process proceeds to step S16 in FIG. 7 and the second calibration is performed. .
  • main controller 30 drives wafer stage 22 as appropriate to place second measurement mark WFM2 immediately below AF system 40 and alignment system 50, as shown in FIG. Position. Thereafter, the second calibration of the multipoint focal position measurement system 40 and the alignment system 50 is performed using the second measurement mark WFM2.
  • step S36 the shift amount is obtained using the lattice mark GM (that is, one lattice mark GM) in the first shot region, and the X of the wafer stage 22 is appropriately determined based on the result.
  • the position is corrected (see step S42 and FIG. 10)
  • the positions of the lattice marks GM of the plurality of shot regions including the first shot region (or the plurality of lattice marks GM in the first shot region) are not limited to this.
  • the X position of the wafer stage 22 may be corrected based on the result. In this case, for example, a plurality of lattice marks may be measured, and the movement locus of the wafer stage 22 may be obtained as a function (for example, a linear function) based on the result.
  • the position of the first shot area can be changed as appropriate, and is not necessarily the most -X side and + Y side shot area (shot area near the first measurement mark WFM1).
  • a lattice mark in the inner shot region may be used.
  • the movement locus of the wafer stage 22 is calculated as a function (for example, a linear function) by calculation using a plurality of lattice marks (for example, included in a predetermined radius r) around the lattice mark GM in the first shot region. You may ask as.
  • the main controller 30 when performing the position measurement of the lattice mark GM on the wafer W described above, the main controller 30 is included in a plurality of times (included in one column) in conjunction with the driving of the wafer stage 22 in the + Y or ⁇ Y direction.
  • the movable mirror 74 of the alignment system 50 is reciprocated (in accordance with the number of detection target marks).
  • the main controller 30 controls the drive waveform of the movable mirror 74 to have a sawtooth shape as shown in FIG. Specifically, in FIG. 11, between t 1 and t 2 and between t 5 and t 6 , the movable mirror 74 is driven to scan the measurement beam, and between t 3 and t 4 and between t 7 and t 8.
  • the movable mirror 74 is driven to return to the initial position.
  • the speed of the movable mirror 74 when returning the movable mirror 74 is made faster than the speed of the movable mirror 74 when the measurement beam is caused to follow the Y-axis direction in synchronization with the lattice mark GM.
  • main controller 30 proceeds to step S18, obtains the surface position distribution information of each shot area based on the output of AF system 40 acquired in step S14, and uses alignment system 50. Based on the measurement result, the array coordinates of each shot area are obtained by calculation using a technique such as enhanced global alignment (EGA).
  • EGA enhanced global alignment
  • the main controller 30 performs a step-and-scan exposure operation on each shot area while driving the wafer stage 22 according to the surface position information and the result of the EGA calculation.
  • the step-and-scan type exposure operation is the same as that conventionally performed, and therefore detailed description thereof will be omitted.
  • the exposure apparatus 10 in the subsequent measurement of the lattice mark GM according to the deviation of the irradiation position of the measurement beam of the alignment system 50 with respect to the first lattice mark GM. Since the position of the wafer stage 22 is corrected, the position information of the lattice mark GM to be detected can be obtained reliably.
  • the alignment system 50 moves the wafer W (wafer stage 22) in the Y-axis direction, and causes the measurement lights L1 and L2 to move in the Y-axis direction with respect to the lattice mark GM (see FIG. 3 respectively). Since scanning is performed, the position measurement operation of the lattice mark GM can be performed in parallel with, for example, the movement operation of the wafer stage 22 to the exposure start position performed after loading the wafer W onto the wafer stage 22. In this case, the alignment system 50 may be arranged in advance on the movement path of the wafer stage 22. Thereby, the alignment measurement time can be shortened and the overall throughput can be improved.
  • the alignment system 50 since the alignment system 50 according to the present embodiment scans the measurement light so as to follow the wafer W (lattice mark GM) moving in the scan direction, long-time measurement is possible. For this reason, since it is possible to take a so-called moving average of output, it is possible to reduce the influence of vibration of the apparatus. Also, if a line-and-space mark is detected using an image sensor (for example, a CCD) as a light-receiving system for the alignment system, scanning with the measurement light following the wafer W moving in the scan direction causes the scan direction to be changed. Images other than perfectly parallel lines cannot be detected (the images are crushed). On the other hand, in the present embodiment, the position of the grating mark GM is measured by causing the diffracted light from the grating mark GM to interfere with each other, so that mark detection can be reliably performed.
  • an image sensor for example, a CCD
  • the alignment system 50 has, for example, three photodetectors PD1 to PD3 (for blue light, green, and red, respectively) corresponding to the measurement lights L1 and L2 that are white light as the detector 84. is doing. For this reason, for example, prior to wafer alignment, an overlay mark (not shown) formed on the wafer W is detected using white light, and the color of the light having the highest interference fringe contrast is obtained in advance. For example, it is possible to determine which of the three photodetectors PD1 to PD3 is optimal for use in wafer alignment.
  • the exposure apparatus according to the second embodiment differs from the exposure apparatus 10 according to the first embodiment described above only in the position of the measurement mark on the wafer stage. Therefore, only the differences will be described below. Elements having the same configuration and function as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and description thereof is omitted.
  • FIG. 8A and the like for example, two measurement marks WFM1 and WFM2 are arranged on the wafer stage 22, whereas FIG. 12A to FIG.
  • FIG. 12D in the wafer stage 122 according to the second embodiment, the + Y side of a wafer holder (not shown) (overlaps with the wafer W in FIGS. 12A to 12D).
  • One measurement mark is arranged on the screen.
  • Main controller 30 loads wafer W onto wafer stage 122 in step S50 (see FIG. 12A).
  • the calibration operation is performed immediately after the loading of the wafer W.
  • the process proceeds to step S52, and the wafer stage 22 is moved to the XY. By appropriately driving in the plane, the positions of all the lattice marks GM to be detected are measured.
  • step S70 the position of the lattice mark GM (corresponding to the first mark) of the first shot is measured in step S70, and as a result, the lattice If the mark GM cannot be detected (No determination in step S72), the process proceeds to step S74 to perform a search alignment operation, and returns to step S70 to repeat the position measurement of the lattice mark GM of the first shot.
  • step S72 when the position measurement of the grid mark GM of the first shot can be performed (Yes in step S72), the process proceeds to step S76, and the amount of positional deviation of the measurement beam on the grid mark GM is obtained.
  • step S76 if the positional deviation amount obtained in step S76 is less than the allowable value (Yes in step S78), the process proceeds to step S54 in FIG.
  • step S80 if the amount of positional deviation is greater than or equal to the allowable value (No determination in step S78), the process proceeds to step S80, and the position measurement of the lattice mark GM of the first shot is performed again.
  • step S54 as in the first embodiment, as shown in FIG. 10, the measurement beam and the wafer W are moved relative to each other in the X-axis direction (the direction to cancel the positional deviation), and the wafer is also moved. W is driven in the Y-axis direction.
  • the alignment system 50 (see FIG. 3) measures the position of the lattice mark GM to be detected while irradiating the wafer W with a measurement beam so as to follow the movement of the wafer W in the Y-axis direction. Further, the surface position measurement (focus mapping operation) of the wafer W using the AF system 40 is also performed in parallel.
  • main controller 30 determines the XY plane between the detection region of alignment system 50 and measurement mark WFM based on the output of wafer stage position measurement system 38 in parallel with the position measurement operation of lattice mark GM. It is determined whether or not the positions in the lines match. As a result, when the detection area of the alignment system 50 and the position of the measurement mark WFM in the XY plane coincide with each other, the process proceeds to step S58, the position measurement operation and focus mapping operation of the lattice mark GM are interrupted, and the next step S60 is performed. The calibration operation of the AF system 40 and the alignment system 50 is performed.
  • step S62 the main control device 30 resumes the position measurement operation and the focus mapping operation of the lattice mark GM.
  • the position measurement of the lattice mark GM of the final shot is completed (Yes in step S64)
  • a step-and-scan exposure operation is started in step S66.
  • the wafer stage 22 including the tracking control according to the first and second embodiments and the control method thereof can be changed as appropriate.
  • the search alignment is performed. Search alignment may always be executed after wafer loading (any period between step S10 and step S14, or any period between step S50 and step S54).
  • the measurement lights L1 and L2 corresponding to the lattice marks GMa and GMb are irradiated as shown in FIG. 2A.
  • the present invention is not limited to this.
  • the lattice marks GMa and GMb may be irradiated with a single measurement light L1 extending (wide) in the X-axis direction.
  • the lattice marks GMa and GMb are arranged along the X-axis direction.
  • the lattice marks GMa and GMb may be arranged along the Y-axis direction.
  • the position of the lattice mark GM in the XY plane can be obtained by scanning the single measurement light L1 in the order of the lattice marks GMa and GMb (or vice versa).
  • the measurement lights L1 and L2 emitted from the alignment system 50 are configured to enter perpendicularly to the lattice mark GM.
  • the configuration is not limited thereto, and the lattice mark GM is not limited thereto.
  • a predetermined angle ie, obliquely.
  • the measurement light L having the incident angle ⁇ 1 and the wavelength ⁇ is incident on the grating mark GM having the grating pitch p
  • the diffraction mark ⁇ 2 is diffracted from the grating mark GM.
  • Light L ′ is generated.
  • FIG. 15B is a diagram showing an image (light direction) on the pupil plane of the objective lens 62. As described above, the lattice mark GM (see FIG. 15A)
  • the 2A of the present embodiment uses, for example, the measurement light L because the ⁇ or ⁇ direction that forms, for example, a 45 ° direction on the X axis and the Y axis is the periodic direction.
  • the incident direction and the outgoing direction of the diffracted light L ′ are also in the ⁇ or ⁇ direction.
  • the periodic direction of the lattice mark to be measured may be a direction parallel to the X axis and the Y axis, and in this case, as shown in FIG. Incident in a direction parallel to the Y axis.
  • the diffracted light L ′ is emitted in a direction parallel to the X axis and the Y axis.
  • the light receiving system 80 of the alignment system 50 spectrally separates the white light by the spectral prism 86b.
  • the present invention is not limited to this, and a plurality of spectral systems such as the detection system 380 shown in FIG.
  • the filter 386 may be used to split the white light toward the photodetectors PD1 to PD5 arranged corresponding to each color (for example, blue, green, yellow, red, infrared light).
  • the illumination light IL is not limited to ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), but may be ultraviolet light such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) or vacuum ultraviolet light such as F 2 laser light (wavelength 157 nm). good.
  • ultraviolet light such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) or vacuum ultraviolet light such as F 2 laser light (wavelength 157 nm).
  • vacuum ultraviolet light for example, erbium.
  • a harmonic which is amplified by a fiber amplifier doped with (or both erbium and ytterbium) and wavelength-converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.
  • the wavelength of the illumination light IL is not limited to light of 100 nm or more, and light having a wavelength of less than 100 nm may be used.
  • EUV Extreme Ultraviolet
  • a soft X-ray region for example, a wavelength region of 5 to 15 nm
  • the above-described embodiment can also be applied to an EUV exposure apparatus using the above.
  • the above embodiment can be applied to an exposure apparatus that uses charged particle beams such as an electron beam or an ion beam.
  • the projection optical system in the exposure apparatus of each of the above embodiments may be not only a reduction system but also an equal magnification and an enlargement system
  • the projection optical system 16b is not only a refraction system but any of a reflection system and a catadioptric system.
  • the projected image may be either an inverted image or an erect image.
  • the configurations detailed in the first embodiment and the second embodiment may be arbitrarily combined and implemented.
  • a light transmissive mask in which a predetermined light shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light transmissive substrate is used.
  • a predetermined light shielding pattern or phase pattern / dimming pattern
  • an electronic mask variable shaping mask, which forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on electronic data of a pattern to be exposed, as disclosed in US Pat. No. 6,778,257.
  • an active mask or an image generator for example, a DMD (Digital Micro-mirror Device) which is a kind of non-light emitting image display element (spatial light modulator) may be used.
  • DMD Digital Micro-mirror Device
  • a liquid for example, pure water
  • an object to be exposed for example, a wafer.
  • the above embodiments can also be applied to a so-called immersion exposure apparatus that performs an exposure operation in a state.
  • an exposure apparatus (lithography system) that forms a line-and-space pattern on a wafer W by forming interference fringes on the wafer W.
  • the above embodiments can be applied.
  • Each of the above embodiments can also be applied to a step-and-stitch reduction projection exposure apparatus that synthesizes a shot area and a shot area.
  • two reticle patterns are synthesized on the wafer via a projection optical system, and 1 on the wafer is obtained by one scanning exposure.
  • the above embodiments can also be applied to an exposure apparatus that performs double exposure of two shot areas almost simultaneously.
  • the object on which the pattern is to be formed is not limited to the wafer in each of the above embodiments, but other objects such as a glass plate, a ceramic substrate, a film member, or mask blanks. But it ’s okay.
  • 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 a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, or an organic EL, a thin film magnetic head,
  • the present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing an image sensor (CCD or the like), a micromachine, or a DNA chip.
  • a microdevice such as a semiconductor element, a glass substrate or a silicon wafer is used to manufacture a reticle or mask used in an optical exposure apparatus, EUV exposure apparatus, X-ray exposure apparatus, or electron beam exposure apparatus.
  • the embodiments described above can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.
  • An electronic device such as a semiconductor element includes a step of designing a function / performance of a device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and an exposure apparatus (pattern formation) according to the above-described embodiment.
  • Apparatus and a lithography step for transferring a mask (reticle) pattern onto the wafer by the exposure method, a development step for developing the exposed wafer, and an etching step for removing the exposed member other than the portion where the resist remains by etching It is manufactured through a resist removal step for removing a resist that has become unnecessary after etching, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process), an inspection step, and the like.
  • the exposure method described above is executed using the exposure apparatus of the above embodiment, and a device pattern is formed on the wafer. Therefore, a highly integrated device can be manufactured with high productivity.
  • the moving body control method of the present invention is suitable for detecting a plurality of marks provided on an object placed on the 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.
  • SYMBOLS 10 Exposure apparatus, 14 ... Reticle stage, 20 ... Wafer stage apparatus, 30 ... Main control apparatus, 40 ... AF system, 50 ... Alignment sensor, GM ... Grid mark, W ... Wafer.

Abstract

　移動体の制御方法は、ＸＹ平面内を移動可能な移動体（２２）をＹ軸方向に移動させつつ、該移動体（２２）に載置されたウエハ（Ｗ）に設けられた複数の格子マークのうちの一部の格子マークに対してマーク検出系（５０）から照射される計測ビームをＹ軸方向に走査しながら該一部の格子マークを検出する工程と、一部の格子マーク上における計測ビームの照射位置を計測する工程と、照射位置の計測結果に基づいてＸ軸方向に関して計測ビームと移動体（２２）とを相対的に移動させるとともに、計測光をＹ軸方向に走査しながら他の格子マークを検出する工程と、を含む。

Description

移動体の制御方法、露光方法、デバイス製造方法、移動体装置、及び露光装置
　本発明は、移動体の制御方法、露光方法、デバイス製造方法、移動体装置、及び露光装置に係り、更に詳しくは、複数のマークが設けられた物体が載置される移動体の制御方法、前記移動体の制御方法を含む露光方法、前記露光方法を用いたデバイス製造方法、複数のマークが設けられた物体が載置される移動体を含む移動体装置、及び前記移動体装置を備えた露光装置に関する。
　従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。
　この種の露光装置では、例えばウエハ又はガラスプレート（以下、「ウエハ」と総称する）上に複数層のパターンが重ね合せて形成されることから、ウエハ上に既に形成されたパターンと、マスク又はレチクル（以下「レチクル」と総称する）が有するパターンとを最適な相対位置関係にするための操作（いわゆるアライメント）が行われている。また、この種のアライメントで用いられるアライメントセンサとしては、ウエハに設けられた格子マークに対して計測光を走査する（ウエハＷの移動に追従させる）ことにより該格子マークの検出を迅速に行うことが可能なものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　ここで、重ね合わせ精度を向上させるためにも、格子マークの位置計測は、数多く行うことが望ましく、具体的には、ウエハ上に設定された全ショット領域の格子マークの位置計測を正確且つ高速に行うことが望ましい。
米国特許第８，５９３，６４６号明細書
　第１の態様によれば、移動体を第１軸の方向に移動させつつ、前記移動体に載置された物体に設けられた複数のマークのうちの第１マークに対してマーク検出系から照射される計測光を前記第１軸の方向に走査しながら前記第１マークを検出することと、前記第１マークと前記計測光との位置関係を計測することと、計測した前記位置関係に基づいて、前記第１軸と交差する第２軸の方向に関する前記計測光と前記移動体とを相対位置を調整することと、を含む移動体の制御方法が、提供される。
　第２の態様によれば、第１の態様に係る移動体の制御方法により複数のマークが設けられた物体が載置される前記移動体を制御することと、前記複数のマークの検出結果に基づいて前記移動体の前記２次元平面内の位置を制御しつつ、該物体にエネルギビームを用いて所定のパターンを形成することと、を含む露光方法が、提供される。
　第３の態様によれば、第２の態様に係る露光方法を用いて基板を露光することと、露光された前記基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
　第４の態様によれば、第１軸及び前記第１軸と交差する第２軸を含む２次元平面内を移動可能な移動体と、前記移動体に載置された物体に設けられた複数のマークに対して計測光を前記第１軸の方向に走査するマーク検出系と、前記移動体を前記第１軸の方向に移動させつつ、前記マーク検出系を用いて前記マークの検出を行う制御系と、を備え、前記制御系は、前記複数のマークのうちの第１マークを検出するとともに、該第１マークと前記計測光との位置関係を計測し、計測した前記位置関係に基づいて前記第１軸と交差する第２軸の方向に関する前記計測光と前記移動体とを相対位置を調整する移動体装置が、提供される。
　第５の態様によれば、前記移動体に複数のマークが設けられた物体が載置される第４の態様に係る移動体装置と、前記複数のマークの検出結果に基づいて前記２次元平面内の位置が制御される前記移動体に載置された前記物体に、エネルギビームを用いて所定のパターンを形成するパターン形成装置と、を含む露光装置が、提供される。
第１の実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。 図２（ａ）～図２（ｃ）は、ウエハ上に形成された格子マークの一例（その１～その３）を示す図である。 図１の露光装置が備えるアライメント系の構成を示す図である。 図３のアライメント系が備える読み出し用回折格子の平面図である。 図５（ａ）は、図３のアライメント系が備える検出系の出力に基づいて生成される波形の一例を示す図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の波形の横軸を調整した波形、図５（ｃ）は、ウエハ上の格子マークの位置の求め方の概念図である。 露光装置の制御系を示すブロック図である。 図１の露光装置を用いた露光動作を説明するためのフローチャートである。 図８（ａ）～図８（ｃ）は、アライメント計測動作及びフォーカスマッピング動作を説明するための図（その１～その３）である。 アライメント計測動作を説明するためのフローチャートである。 アライメント計測動作時におけるウエハステージとアライメント系の計測光との相対位置関係を説明するための図である。 図３のアライメント系が備える可動ミラーの駆動信号の一例を示す図である。 図１２（ａ）～図１２（ｄ）は、第２の実施形態に係る露光装置におけるアライメント計測動作を説明するための図（その１～その４）である。 第２の実施形態における露光動作を説明するためのフローチャートである。 第２の実施形態におけるアライメント計測動作を説明するためのフローチャートである。 図１５（ａ）は、変形例に係るアライメント系から格子マークに入射する計測光及び回折光を示す図、図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）は、対物レンズの瞳面上における計測光及び回折光の位置を示す図（その１及びその２）である。 アライメント系の検出系の変形例を示す図である。
《第１の実施形態》
　以下、第１の実施形態について、図１～図１１に基づいて説明する。
　図１には、第１の実施形態に係る露光装置１０の構成が概略的に示されている。露光装置１０は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように本実施形態では、投影光学系１６ｂが設けられており、以下においては、この投影光学系１６ｂの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルＲとウエハＷとが相対走査される方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
　露光装置１０は、照明系１２、レチクルステージ１４、投影ユニット１６、ウエハステージ２２を含むウエハステージ装置２０、多点焦点位置計測系４０、アライメント系５０、及びこれらの制御系等を備えている。図１においては、ウエハステージ２２上に、ウエハＷが載置されている。
　照明系１２は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータを有する照度均一化光学系、及びレチクルブラインド（いずれも不図示）を有する照明光学系とを含む。照明系１２は、レチクルブラインド（マスキングシステム）で設定（制限）されたレチクルＲ上のＸ軸方向に長いスリット状の照明領域ＩＡＲを照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。照明光ＩＬとしては、例えばＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられる。
　レチクルステージ１４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１４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３２（図１では不図示、図６参照）によって、ＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定の走査速度で駆動可能となっている。レチクルステージ１４のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転量情報を含む）は、例えば干渉計システム（あるいはエンコーダシステム）を含むレチクルステージ位置計測系３４によって、例えば０．５～１ｎｍ程度の分解能で常時計測される。レチクルステージ位置計測系３４の計測値は、主制御装置３０（図１では不図示、図６参照）に送られる。主制御装置３０は、レチクルステージ位置計測系３４の計測値に基づいてレチクルステージ１４のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向の位置を算出するとともに、この算出結果に基づいてレチクルステージ駆動系３２を制御することで、レチクルステージ１４の位置（及び速度）を制御する。また、図１では不図示であるが、露光装置１０は、レチクルＲ上に形成されたレチクルアライメントマークの検出を行うためのレチクルアライメント系１８（図６参照）を備えている。レチクルアライメント系１８としては、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書、米国特許公開第２００２／００４１３７７号明細書等に開示される構成のアライメント系を用いることができる。
　投影ユニット１６は、レチクルステージ１４の図１における下方に配置されている。投影ユニット１６は、鏡筒１６ａと、鏡筒１６ａ内に格納された投影光学系１６ｂと、を含む。投影光学系１６ｂとしては、例えば、Ｚ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系１６ｂは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４、１／５又は１／８など）を有する。このため、照明系１２によってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系１６ｂの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系１６ｂ（投影ユニット１６）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、投影光学系１６ｂの第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージ１４とウエハステージ２２との同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系１２、レチクルＲ及び投影光学系１６ｂによってウエハＷ上にパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。
　ウエハステージ装置２０は、ベース盤２８の上方に配置されたウエハステージ２２を備えている。ウエハステージ２２は、ステージ本体２４と、該ステージ本体２４上に搭載されたウエハテーブル２６とを含む。ステージ本体２４は、その底面に固定された不図示の非接触軸受、例えばエアベアリングにより、数μｍ程度のクリアランス（隙間、ギャップ）を介して、ベース盤２８上に支持されている。ステージ本体２４は、例えばリニアモータ（あるいは平面モータ）を含むウエハステージ駆動系３６（図１では不図示、図６参照）によって、ベース盤２８に対して水平面内３自由度（Ｘ、Ｙ、θｚ）方向に駆動可能に構成されている。ウエハステージ駆動系３６は、ウエハテーブル２６をステージ本体２４に対して６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）に微小駆動する微小駆動系を含む。ウエハテーブル２６の６自由度方向の位置情報は、例えば干渉計システム（あるいはエンコーダシステム）を含むウエハステージ位置計測系３８によって例えば０．５～１ｎｍ程度の分解能で常時計測される。ウエハステージ位置計測系３８の計測値は、主制御装置３０（図１では不図示、図６参照）に送られる。主制御装置３０は、ウエハステージ位置計測系３８の計測値に基づいてウエハテーブル２６の６自由度方向の位置を算出するとともに、この算出結果に基づいてウエハステージ駆動系３６を制御することで、ウエハテーブル２６の位置（及び速度）を制御する。主制御装置３０は、ウエハステージ位置計測系３８の計測値に基づいて、ステージ本体２４のＸＹ平面内の位置をも制御する。
　ここで、ウエハＷ上の各ショット領域には、アライメント系５０による検出対象として、図２（ａ）に示されるような格子マークＧＭが少なくとも１つ形成されている。なお、格子マークＧＭは、実際には、各ショット領域のスクライブライン内に形成されている。
　格子マークＧＭは、第１格子マークＧＭａと第２格子マークＧＭｂとを含む。第１格子マークＧＭａは、ＸＹ平面内でＸ軸に対して４５°の角度を成す方向（以下、便宜上、α方向と称する）に延びる格子線が、ＸＹ平面内でα方向に直交する方向（以下、便宜上、β方向と称する）に所定間隔（所定ピッチ）で形成された、β方向を周期方向とする反射型の回折格子から成る。第２格子マークＧＭｂは、β方向に延びる格子線がα方向に所定間隔（所定ピッチ）で形成された、α方向を周期方向とする反射型の回折格子から成る。第１格子マークＧＭａと第２格子マークＧＭｂとは、Ｙ軸方向の位置が同じとなるように、Ｘ軸方向に連続して（隣接して）配置されている。なお、図２（ａ）では、図示の便宜上から、格子のピッチは、実際のピッチに比べて格段に広く図示されている。その他の図における回折格子も同様である。なお、第１格子マークＧＭａのピッチと第２格子マークＧＭｂのピッチは同じであっても良いし、互いに異なっていても良い。また、図２においては、第１格子マークＧＭａと第２格子マークＧＭｂとが接しているが、接していなくても良い。
　図１に戻り、多点焦点位置計測系４０は、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成のウエハＷのＺ軸方向の位置情報を計測する斜入射方式の位置計測装置である。多点焦点位置計測系４０は、投影ユニット１６の－Ｙ側に配置されたアライメント系５０のさらに－Ｙ側に配置されている。多点焦点位置計測系４０の出力は、後述するオートフォーカス制御に用いられることから、以下、多点焦点位置計測系４０をＡＦ系４０と称する。
　ＡＦ系４０は、複数の検出ビームをウエハＷ表面に対して照射する照射系と、該複数の検出ビームのウエハＷ表面からの反射光を受光する受光系（いずれも不図示）を備えている。ＡＦ系４０の複数の検出点（検出ビームの照射点）は、図示は省略されているが、被検面上でＸ軸方向に沿って所定間隔で配置される。本実施形態では、例えば１行Ｍ列（Ｍは検出点の総数）又は２行Ｎ列（Ｎは検出点の総数の１／２）のマトリックス状に配置される。受光系の出力は、主制御装置３０（図６参照）に供給される。主制御装置３０は、受光系の出力に基づいて上記複数の検出点におけるウエハＷ表面のＺ軸方向の位置情報（面位置情報）を求める。本実施形態において、ＡＦ系４０による面位置情報の検出領域（複数の検出点の配置領域）は、図８（ａ）～図８（ｃ）においてＡＦ系４０と同じ符号を付して示されるように、Ｘ軸方向に延びる帯状の領域に設定されている。また、ＡＦ系４０による検出領域のＸ軸方向の長さは、少なくともウエハＷ上に設定された１つのショット領域のＸ軸方向の長さと同等に設定されている。
　主制御装置３０は、露光動作に先だって、ＡＦ系４０の検出領域に対してウエハＷをＹ軸及び／又はＸ軸方向に適宜移動させ、そのときのＡＦ系４０の出力に基づいてウエハＷの面位置情報を求める。主制御装置３０は、上記面位置情報の取得をウエハＷ上に設定された全てのショット領域に対して行い、その結果をウエハテーブル２６の位置情報と関連付けて、フォーカスマッピング情報として記憶する。
　アライメント系５０は、図３に示されるように、対物レンズ６２を含む対物光学系６０、照射系７０、及び受光系８０を備えている。
　照射系７０は、複数の計測光Ｌ１、Ｌ２を出射する光源７２、計測光Ｌ１、Ｌ２の光路上に配置された可動ミラー７４、可動ミラー７４により反射された計測光Ｌ１、Ｌ２の一部をウエハＷに向けて反射し、残りを透過させるハーフミラー（ビームスプリッタ）７６、ハーフミラー７６を透過（通過）した計測光Ｌ１、Ｌ２の光路上に配置されたビーム位置検出センサ７８などを備えている。
　光源７２は、ウエハＷ（図１参照）に塗布されたレジストを感光させないブロードバンドな波長の一対の計測光Ｌ１、Ｌ２を－Ｚ方向に出射する。なお、図３において、計測光Ｌ２の光路は、計測光Ｌ１の光路に対して紙面奥側に重なっている。本第１の実施形態において、計測光Ｌ１、Ｌ２としては、例えば白色光が用いられている。
　可動ミラー７４としては、本実施形態では、例えば公知のガルバノミラーが用いられている。可動ミラー７４は、計測光Ｌ１、Ｌ２を反射するための反射面がＸ軸に平行な軸線回りに回動（回転）可能となっている。可動ミラー７４の回動角度は、主制御装置３０（図３では不図示、図６参照）により制御される。可動ミラー７４の角度制御については、さらに後述する。なお、計測光Ｌ１、Ｌ２の反射角を制御できれば、ガルバノミラー以外の光学部材（例えばプリズムなど）を用いても良い。
　ハーフミラー７６は、可動ミラー７４とは異なり、位置（反射面の角度）が固定されている。可動ミラー７４の反射面で反射された計測光Ｌ１、Ｌ２の一部は、ハーフミラー７６により光路が－Ｚ方向に折り曲げられた後、対物レンズ６２の中央部を透過（通過）してウエハＷ上に形成された格子マークＧＭにほぼ垂直に入射する。なお、図３においては、可動ミラー７４がＺ軸に対して４５°の角度で傾斜しており、可動ミラー７４からの計測光Ｌ１，Ｌ２の一部は、ハーフミラー７６でＺ軸と平行な方向に反射される。また、図３においては、光源７２と対物レンズ６２の間の、計測光Ｌ１、Ｌ２の光路上には、可動ミラー７４とハーフミラー７６のみが配置されているが、可動ミラー７４がＺ軸に対して４５°以外の角度で傾斜している場合にも、対物レンズ６２から射出される計測光Ｌ１，Ｌ２がウエハＷ上に形成された格子マークＧＭにほぼ垂直に入射するように、照射系７０が構成される。この場合、光源７２と対物レンズ６２の間の、計測光Ｌ１、Ｌ２の光路上に、可動ミラー７４，ハーフミラー７６とは異なる、他の少なくとも１つの光学部材が配置されていても良い。ハーフミラー７６を通過（透過）した計測光Ｌ１、Ｌ２は、レンズ７７を介してビーム位置検出センサ７８に入射する。ビーム位置検出センサ７８は、例えばＰＤ（Photo Detector）アレイ、あるいはＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの光電変換素子を有しており、その結像面は、ウエハＷ表面と共役な面上に配置されている。
　ここで、図２（ａ）に示されるように、光源７２から出射された計測光Ｌ１、Ｌ２のうち、計測光Ｌ１は、第１格子マークＧＭａ上に照射され、計測光Ｌ２は、第２格子マークＧＭｂ上に照射されるように、計測光Ｌ１、Ｌ２の間隔が設定されている。そして、アライメント系５０では、可動ミラー７４の反射面の角度が変更されると、可動ミラー７４の反射面の角度に応じて格子マークＧＭａ、ＧＭｂ（ウエハＷ）上における計測光Ｌ１、Ｌ２それぞれの入射（照射）位置が、スキャン方向（Ｙ軸方向）に変化する（図２（ａ）中の白矢印参照）。また、計測光Ｌ１、Ｌ２の格子マークＧＭ上の位置変化と連動して、ビーム位置検出センサ７８（図３参照）上における計測光Ｌ１、Ｌ２の入射位置も変化する。ビーム位置検出センサ７８の出力は、主制御装置３０（図２（ａ）では不図示、図６参照）に供給される。主制御装置３０は、ビーム位置検出センサ７８の出力に基づいて、ウエハＷ上における計測光Ｌ１、Ｌ２の照射位置情報を求めることができる。
　ここで、アライメント系５０は、図１に示されるように、上述したＡＦ系４０よりも＋Ｙ側に配置されていることから、アライメント系５０の検出領域（検出点）は、図８（ａ）～図８（ｃ）においてアライメント系５０と同じ符号を付して示されるように、ＡＦ系４０の検出領域に対して＋Ｙ側に配置される。ただし、これに限らず、これらの検出領域は、Ｙ軸方向に関して重複していても良い。
　対物光学系６０は、対物レンズ６２、検出器側レンズ６４、及び格子板６６を備えている。アライメント系５０では、対物光学系６０の直下に格子マークＧＭが位置した状態で、第１格子マークＧＭａ（図２（ａ）参照）に計測光Ｌ１が照射されると、第１格子マークＧＭａから発生した計測光Ｌ１に基づく複数の（白色光に含まれる複数波長の光に応じた複数の）±１次回折光±Ｌ３が対物レンズ６２に入射する。同様に、第２格子マークＧＭｂ（図２（ａ）参照）に計測光Ｌ２が照射されると、第２格子マークＧＭｂから発生した計測光Ｌ２に基づく複数の±１次回折光±Ｌ４が対物レンズ６２に入射する。±１次回折光±Ｌ３、±Ｌ４は、それぞれ対物レンズ６２により光路が曲げられ、対物レンズ６２の上方に配置された検出器側レンズ６４に入射する。検出器側レンズ６４は、±１次回折光±Ｌ３、±Ｌ４それぞれを、該検出器側レンズ６４の上方に配置された格子板６６上に集光させる。
　格子板６６には、図４に示されるように、Ｙ軸方向に延びる読み出し用回折格子Ｇａ、Ｇｂが形成されている。読み出し用回折格子Ｇａは、格子マークＧＭａ（図２（ａ）参照）に対応する、β方向を周期方向とする透過型の回折格子である。読み出し用回折格子Ｇｂは、格子マークＧＭｂ（図２（ａ）参照）に対応する、α方向を周期方向とする透過型の回折格子である。なお本実施形態においては、読み出し用回折格子Ｇａのピッチは、格子マークＧＭａのピッチと実質的に同じとなるように設定されている。また、読み出し用回折格子Ｇｂのピッチは、格子マークＧＭｂのピッチと実質的に同じとなるように設定されている。
　受光系８０は、検出器８４、及び後述するように計測光Ｌ１、Ｌ２に基づく回折光（±Ｌ３、±Ｌ４）同士の干渉により、格子板６６（読み出し用回折格子Ｇａ、Ｇｂ）上に結像される像（干渉縞）に対応する光を検出器８４に導く光学系８６などを備えている。
　読み出し用回折格子Ｇａ、Ｇｂ上に結像した像（干渉縞）に対応する光は、光学系８６が有するミラー８６ａを介して検出器８４に導かれる。本実施形態のアライメント系５０では、計測光Ｌ１、Ｌ２として白色光が用いられることに対応して、光学系８６は、分光プリズム８６ｂを有している。格子板６６からの光は、分光プリズム８６ｂを介して、例えば青、緑、及び赤の各色に分光される。検出器８４は、上記各色に対応して独立に設けられたフォトディテクタＰＤ１～ＰＤ３を有している。検出器８４が有するフォトディテクタＰＤ１～ＰＤ３それぞれの出力は、主制御装置３０（図３では不図示。図６参照）に供給される。
　フォトディテクタＰＤ１～ＰＤ３それぞれの出力からは、一例として、図５（ａ）に示されるような波形の信号（干渉信号）が得られる。主制御装置３０（図６参照）は、上記信号の位相から、格子マークＧＭａ、ＧＭｂそれぞれの位置を演算により求める。すなわち、本実施形態の露光装置１０（図１参照）では、アライメント系５０と主制御装置３０（それぞれ図６参照）とにより、ウエハＷに形成された格子マークＧＭの位置情報を求めるためのアライメント装置が構成されている。
　主制御装置３０（図６参照）は、アライメント系５０を用いて格子マークＧＭの位置計測を行う際、図３中の両矢印で示されるように格子マークＧＭ（すなわちウエハＷ）をアライメント系５０に対してＹ軸方向に駆動しつつ、可動ミラー７４を制御することにより、計測光Ｌ１、Ｌ２を、格子マークＧＭに追従させてＹ軸方向に走査する（図２（ａ）参照）。これにより、格子マークＧＭと格子板６６とがＹ軸方向に相対移動するので、計測光Ｌ１に基づく回折光同士の干渉、及び計測光Ｌ２に基づく回折光同士の干渉により、格子板６６が有する読み出し用回折格子Ｇａ、Ｇｂ上にそれぞれ干渉縞が結像する（形成される）。格子板６６上に結像した干渉縞は、前述したように検出器８４によって検出される。検出器８４の出力は、主制御装置３０に供給される。なお、図５（ａ）に示される波形は、格子マークＧＭａ、ＧＭｂと読み出し用回折格子Ｇａ、Ｇｂ（図４参照）との相対移動に基づいて生成されるものであり、格子マークＧＭａ、ＧＭｂ上に照射される計測光Ｌ１、Ｌ２の位置とは無関係に生成される。従って、格子マークＧＭａ、ＧＭｂ（すなわちウエハステージ２２）の移動と計測光Ｌ１、Ｌ２の走査とは、必ずしも完全に同期（速度が厳密に一致）していなくても良い。
　ここで、本実施形態では、格子マークＧＭをＹ軸方向に移動させつつ、該格子マークＧＭに追従するように計測ビームの照射点をＹ軸方向に移動させることから、以下に説明する手法で格子マークＧＭのウエハＷ上での位置の絶対値を求める。なお、従来のごときアライメント系５０から照射される計測ビームの照射点のＸＹ平面内の位置が固定である場合においては、アライメント系の出力（図５（ａ）と同様の波形）の中心に基づいて格子マークＧＭの位置の絶対値を求めることが可能である。
　主制御装置３０は、図５（ａ）に示される波形（以下、第１の波形と称する）とは別に、図５（ｂ）に示されるような波形（以下、第２の波形と称する）を生成する。第１の波形及び第２の波形で示される信号は、計測ビームと読み出し用の回折格子Ｇａ、Ｇｂと格子マークＧＭとの畳込みによって発生する信号である。ここで、第１の波形の横軸がウエハテーブル２６のＹ座標値であるのに対し、第２の波形の横軸は、アライメント系５０のビーム位置検出センサ７８とウエハステージ位置計測系３８の出力とに基づいて求められる、計測ビームのＹ位置とウエハテーブル２６のＹ座標値との差である。すなわち、第１の波形及び第２の波形は、共に計測ビームが１つの格子マークＧＭをスキャン方向に横切る際に出力されるものであり、横軸の取り方が互いに異なるものである。このうち第１の波形は、格子マークＧＭで発生する所定次数の回折光、例えば±１次回折光同士の干渉によって読み出し用の回折格子Ｇａ及びＧｂ上に結像される干渉縞によって得られる周期信号を示しており、強度が一定となる所定の期間（図５（ａ）中の網掛けされた範囲）は計測ビーム全体が格子マークＧＭ内に位置する（すなわち計測ビームの一部が格子マークＧＭの端部にかかっていない）ことを示すものである。
　一方、第２の波形は、計測ビームのビーム位置からウエハステージの位置を減じることにより、格子マークＧＭに関するある程度の位置とその形状を示しているものである。具体的には、この第２の波形の包絡線が計測ビームとウエハ上の格子マークＧＭとの重なりを示しており、この包絡線の始点から終点までが格子マークＧＭの概略位置と形状を示すこととなる。なお、第２の波形の包絡線のうち始点と終点との中間点が、格子マークＧＭの中央を示すことになる。
　主制御装置３０は、第２の波形の中心位置から格子マークの凡その位置（ラフ位置）を演算により求める。該演算としては、例えば第２の波形の信号強度が上昇するエッジ部分を用いて、スライス法などの公知の手法により求めることができる。
　次に、主制御装置３０は、第１の波形（位相）から、例えば高速フーリエ変換などの公知の手法によりマーク位置を求める。このとき、主制御装置３０は、計測ビームが完全に格子マークＧＭ内にあるデータ（図５（ａ）における網掛けされた範囲内のデータ）のみを用いる。
　図５（ｃ）は、格子マークＧＭの絶対値の計算方法の概念図である。図５（ｃ）において、縦軸方向に短い複数の線（短線）は、第１の波形から想定される格子マークＧＭの位置を意味し、この複数の短線の各々が図５（ａ）における第１の波形のピークに対応する。なお、図５（ｃ）では、後述の長線に近い６本の短線が代表的に記載されているが、実際はこれより多くの短線が現れる。また、図５（ｃ）において、縦軸方向に１本の長い線（長線）は、第２の波形から求められた格子マークＧＭのラフ位置（例えば上述した格子マークＧＭの中央の位置）を意味し、この長線（格子マークのラフ位置）に対して最も近い短線（マーク位置の候補）が、ウエハＷ上の格子マークＧＭの絶対値（格子マークＧＭの中央に関する絶対位置）となる。
　なお、本実施形態ではアライメント系５０が計測ビームをＹ軸方向に走査することから、上記の手法により、格子マークＧＭのＹ軸方向に関する絶対値を求めることができるが、Ｘ軸方向に関する絶対値を求めるためには、例えばウエハＷ（格子マークＧＭ）とアライメント系５０とをＸ軸方向に相対移動させると良い（後述の第２の実施形態においても同様）。
　具体的には、計測ビームと格子マークＧＭとを相対的に蛇行（Ｘ軸及びＹ軸と交差する方向（例えばＸ軸とＹ軸に対して＋４５°及び－４５°の角度となる方向）への移動を行うこと）させてＸ軸方向に計測ビームを走査して格子マークＧＭのエッジ部分を検出する。あるいは、１回だけＹ軸方向と同様に格子マークＧＭのエッジ部分を検出できるようにＸ軸方向に計測ビームと格子マークＧＭとを相対的に移動させると良い。なお、計測ビームと格子マークＧＭとを相対的に蛇行させてＸ軸方向に計測ビームを走査して格子マークＧＭのエッジ部分を検出する動作は、例えば後述する第１のショット領域に形成されてアライメント系５０が最初に計測する格子マークＧＭ（１ｓｔ格子マーク）を対象として行っても良い。あるいは、１回だけＸ軸方向に計測ビームを走査して格子マークＧＭのエッジ部分を検出する動作について、例えば後述する第１のショット領域に形成されてアライメント系５０が最初に計測する格子マークＧＭ（１ｓｔ格子マーク）を対象として行っても良い。なお、一対の格子マークＧＭａ、ＧＭｂの周期方向を直交させずに僅かにずらしても良い。
　次に、図１の露光装置１０を用いた露光動作について、図７に示されるフローチャートを用いて説明する。以下説明する露光動作は、主制御装置３０（図６参照）の管理の元に行われる。
　主制御装置３０は、ステップＳ１０で露光対象のウエハＷをウエハステージ２２（それぞれ図１参照）上にローディングする。このとき、ウエハステージ２２は、ベース盤２８（図１参照）上における所定のローディングポジションに位置決めされている。
　ウエハローディングが終了すると、主制御装置３０は、次のステップＳ１２において、ＡＦ系４０、及びアライメント系５０の１回目のキャリブレーション（較正）を行う。本実施形態において、１回目のキャリブレーションは、図８（ａ）に示されるように、ウエハステージ２２が有する第１計測マーク（フィデューシャルマーク）ＷＦＭ１を用いて行われる。本実施形態のウエハステージ２２において、ウエハＷは、ウエハテーブル２６（図１参照）の上面中央に配置されたウエハホルダ（不図示）に保持され、第１計測マークＷＦＭ１はウエハテーブル２６の上面におけるウエハホルダの外側の領域であって、＋Ｙ側且つ－Ｘ側の位置に配置されている。また、ウエハテーブル２６の上面におけるウエハホルダの外側の領域であって、－Ｙ側且つ＋Ｘ側の位置には、後述する２回目のキャリブレーションを行う際に用いられる第２計測マークＷＦＭが配置されている。
　第１及び第２計測マークＷＦＭ１、ＷＦＭ２上には、ＡＦ系４０のキャリブレーションを行うための基準面、及びアライメント系５０のキャリブレーションを行うための基準マークがそれぞれ形成されている（それぞれ不図示）。第１及び第２計測マークＷＦＭ１、ＷＦＭ２の構成は、配置が異なる点を除き実質的に同じである。
　主制御装置３０は、１回目のキャリブレーション動作のために、ウエハステージ２２を駆動して、第１計測マークＷＦＭ１がＡＦ系４０、及びアライメント系５０の直下に位置するように位置決めする。なお、上記ローディングポジションにウエハステージ２２を位置させた状態で、ＡＦ系４０、及びアライメント系５０の直下に第１計測マークＷＦＭ１が位置するようにローディングポジションを設定しても良い。
　本ステップＳ１２におけるキャリブレーション動作において、主制御装置３０は、第１計測マークＷＦＭ１上の基準面を用いてＡＦ系４０のキャリブレーションを行うとともに、アライメント系５０に第１計測マークＷＦＭ１上の基準マークを計測させる。そして、主制御装置３０は、アライメント系５０の出力とウエハステージ位置計測系３８の出力とに基づいてアライメント系５０（の検出中心）のＸＹ平面内の位置情報を求める。アライメント系５０のキャリブレーションを行うための基準マークは、ウエハＷ上に形成されている格子マークＧＭ（図２（ａ）参照）と実質的に同じである。
　１回目のキャリブレーションが終了すると、主制御装置３０は、次のステップＳ１４において、アライメント計測、及び面位置計測を開始する。このため、主制御装置３０は、ウエハステージ２２を駆動して、第１のショット領域がＡＦ系４０、及びアライメント系５０の直下に位置するように位置決めする。ここで、第１のショット領域とは、検出対象の全ショット領域のうち、最初にアライメント計測、及び面位置計測が行われるショット領域を意味し、本実施形態においては、例えば最も－Ｘ側に配列された複数のショット領域のうちの、最も＋Ｙ側のショット領域である。
　ここで、本実施形態では、ＡＦ系４０の検出領域がアライメント系５０の検出領域に対して－Ｙ側に配置されていることから、ショット領域内に形成された格子マークＧＭよりも先に該ショット領域の面位置情報が求められる。そして、主制御装置３０は、上記面位置情報と、予めレイヤ毎に求められたオフセット値とに基づいてウエハテーブル２６のＺ軸方向の位置及び姿勢（θｘ方向及びθｚ方向の傾斜）を制御することにより、アライメント系５０の対物光学系６０を検出対象の格子マークＧＭに合焦させる。本実施形態において、上記オフセット値は、アライメント系５０の信号強度（干渉縞のコントラスト）が最大となるようにウエハテーブル２６の位置及び姿勢を調整したときに得られるＡＦ系４０の計測値を意味する。このように、本実施形態では、アライメント系５０による格子マークＧＭの検出の直前に得られたウエハＷの面位置情報を用いて、ほぼリアルタイムでウエハテーブル２６の位置及び姿勢の制御が行われる。なお、格子マークＧＭの位置計測と並行して、位置計測対象の格子マークＧＭからの光を受光し、ウエハＷの面位置を検出しなくても特に不都合はない。
　次に、ステップＳ１４で行われるアライメント動作を図９のフローチャートに基づいて説明する。
　主制御装置３０は、ステップＳ３０において、第１ショット領域内に形成された格子マークＧＭ（図２（ａ）参照）をアライメント系５０（図１参照）を用いて計測する。なお、第１ショット領域内に形成された格子マークＧＭを「第１マーク」とも称する。ここで、上記ステップＳ１０のウエハローディング時にウエハＷがウエハステージ２２上における所定の設計上の位置に正しく載置されていない場合（回転ずれがある場合を含む）には、アライメント系５０が格子マークＧＭを検出できない。
　そこで、主制御装置３０は、第１ショット領域内の格子マークＧＭを検出できなかった場合（ステップＳ３２でＮｏ判定）には、ステップＳ３４に進み、ウエハＷのサーチアライメント動作を行う。サーチアライメント動作は、例えばウエハＷの外周縁部に形成された切り欠き、あるいはウエハＷ上に形成されたサーチマーク（いずれも不図示）を用いて行われ、主制御装置３０は、該サーチアライメント動作の結果に基づいてウエハステージ２２の位置（θｚ方向の回転を含む）を制御してステップＳ３０に戻る。第１ショット領域内の格子マークＧＭを検出できた場合には、ステップＳ３６に進む。
　なお、上記ステップＳ３２において、ウエハＷ上の第１ショット領域内の格子マークＧＭを検出できなかった場合（ステップＳ３２でＮｏ判定）、当該ウエハＷをリジェクトしても良い。この場合、主制御装置３０は、ウエハステージ２２を所定のアンローディングポジション（ローディングポジションと共通であっても良い）に駆動し、ウエハＷをウエハステージ２２から取り外すとともに、ステップＳ１０に戻り、該ウエハステージ２２上に別のウエハを載置する。
　なお、ステップＳ３０の前に、例えばアライメント系５０を用いてウエハＷ上の所定（例えば任意の数カ所）のショット領域内の格子マークＧＭまたは上記サーチマークの位置をラフに（ステップＳ１４のアライメント計測に比して粗い精度で）計測しておいても良い（「事前計測ステップ」と称する）。この事前の処理により、ウエハステージ２２にローディングされたウエハＷの位置情報を、より精度良く把握することが可能となり、上記ステップＳ３２においてウエハＷ上の第１ショット領域内の格子マークＧＭが検出されない事態を抑制することができる。なお、この事前計測ステップにおける格子マークＧＭまたはサーチマークも、上述した「第１マーク」に含まれることとしても良い。
　ステップＳ３６において、主制御装置３０は、アライメント系５０の出力に基づいて、上述した手法（図５（ａ）～図５（ｃ）参照）を用いて格子マークＧＭの位置の絶対値を求める。主制御装置３０は、該格子マークＧＭの位置情報と、上記キャリブレーション動作（ステップＳ１２参照）で求めたアライメント系５０の位置情報とに基づいて、アライメント系５０から照射される計測ビームのＸ軸方向に関する中心と、格子マークＧＭのＸ軸方向に関する中心とのずれ量を求める。
　ここで、計測ビームのＸ軸方向に関する中心と、格子マークＧＭのＸ軸方向に関する中心との「ずれ量」は、格子マークＧＭにおける－Ｙ方向の端部での「ずれ量」として求めることが好ましいが、格子マークＧＭのＹ軸方向における任意の位置において求めても良い。例えば格子マークＧＭのＹ軸方向における中央付近での「ずれ量」として求めても良い。また、計測ビームのＸ軸方向に関する中心と、格子マークＧＭのＸ軸方向に関する中心との「ずれ量」は、格子マークＧＭにおける＋Ｙ方向の端部（すなわち計測ビームが格子マークＧＭに差し掛かる始点）からの軌跡が考慮されても良い。
　次いで、主制御装置３０は、ステップＳ３６で求めた結果（ずれ量）が所定の許容値よりも大きいか否かをステップＳ３８で判定する。この判定により、ずれ量が許容値以上（ステップＳ３８でＮｏ判定）であれば、ステップＳ４０に進む。これに対し、ずれ量が許容値未満（ステップＳ３８でＹｅｓ判定）であれば、ステップＳ４２に進む。
　ステップＳ４２において、主制御装置３０は、上記ステップＳ３６で求めたずれ量に応じて、図１０に示されるように、ウエハステージ２２とアライメント系５０から照射される計測ビームのウエハＷ上の照射点とを、Ｘ軸方向に相対移動させることにより、計測ビームの格子マークＧＭ上での照射点の位置を補正しつつ、２番目の検出対象の格子マークＧＭの位置計測を行う。なお、２番目以降の検出対象の複数の格子マークＧＭのうちの少なくとも１つが本実施形態では「第２マーク」に対応する。なお、図１０における格子マークＧＭは、実際は上述した図２（ａ）に示される格子マークＧＭが用いられるが、Ｘ軸とＹ軸とに直交する図１０で示される格子マークＧＭを用いても良い。
　このウエハステージ２２のＸ位置を補正する制御は、アライメント系５０から出射される計測ビームが、２番目以降の検出対象の格子マークＧＭの中心とを一致させるようにするために行うものであることから、以下トラッキング制御と称する。ここで、２番目の検出対象の格子マークＧＭは、第１ショット領域内に形成されていても良いし、他のショット領域内に形成されていても良い。また、主制御装置３０は、上記ステップＳ３６で求めたずれ量に応じて、２番目以降の検出対象の格子マークＧＭの中心位置を推定しても良い。
　なお、図１０では、ウエハＷに対して計測ビームが、－Ｘ方向及び－Ｙ方向、続いて＋Ｘ方向及び－Ｙ方向に移動することで計測ビームがウエハＷに対して蛇行するように走査することが描かれているが、本実施形態では、実際にはウエハステージ２２が計測ビーム（アライメント系５０）に対して＋Ｘ方向又は－Ｘ方向に微小移動しつつ、＋Ｙ方向に移動する。なお、ウエハステージ２２が計測ビーム（アライメント系５０）に対してＸ軸方向に相対移動すれば良いので、アライメント系５０をＸ軸方向に移動可能に構成し、Ｙ軸方向に移動するウエハＷに対して、計測ビームが＋Ｘ方向、又は－Ｘ方向に微小駆動しても良いし、ウエハＷと計測ビーム（アライメント系５０）の双方を適宜＋Ｘ方向、又は－Ｘ方向に微小駆動しても良い。
　ウエハステージ２２を＋Ｙ方向に駆動することによって第１列目（最も－Ｘ側の列）に含まれる複数のショット領域に形成された格子マークＧＭの位置計測が終了すると、主制御装置３０は、図８（ｂ）に矢印で示されるように、ウエハステージ２２をアライメント系５０に対して－Ｘ方向に１ショット領域分移動させるとともに、ウエハステージ２２を－Ｙ方向に移動させる（Ｙ軸方向に関して移動方向を反転させる）ことによって、第２列目のに含まれる複数のショット領域それぞれに形成された格子マークＧＭ（図２（ａ）参照）の位置計測を行う、以下、ウエハステージ２２の－Ｘ方向の移動と、＋Ｙ又は－Ｙ方向への移動とを適宜切り換えることにより、全ての検出対象の格子マークＧＭの位置計測を行う。なお、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向への移動回数は、ウエハ上に設定されたショット領域の数及び配置に応じて適宜変更が可能である。
　ここで、検出結果の平均化（いわゆる移動平均）により装置の振動の影響を低減することができることから、格子マークの検出時間は、より長いことが好ましい。これに対し、本実施形態では、ウエハＷをアライメント系５０（より詳細にはアライメント系５０が有する読み出し用回折格子Ｇａ、Ｇｂ（図４参照））に対して相対移動させながら格子マークＧＭの検出を行うことから、検出時間を長く確保することが困難になる。そこで、ウエハステージ２２をＹ軸方向に駆動してひとつの列に含まれる複数の格子マークの位置計測を行う際、主制御装置３０は、ウエハステージ２２の速度を以下のように制御する。
　主制御装置３０は、第１ショット領域内の格子マークＧＭ（上記位置ずれ量を求めるための格子マークＧＭ）の計測速度（ウエハステージ２２の移動速度、及び計測ビームの走査速度）を、以降の格子マークＧＭの計測速度に比べて遅くする。例えば、主制御装置３０は、第１ショット領域内の格子マークＧＭ（第１マークに相当）を計測後にウエハステージ２２の移動速度を増加させる制御を行う。より具体的には、ウエハステージ２２を第１の速度で移動させつつ第１ショット領域内の格子マークＧＭを計測した後、＋Ｙ側から順番に配列された検出対象の格子マークＧＭ（第２マークに相当）の計測速度を、徐々に早くする。なお、ウエハステージ２２を第１の速度で移動させつつ第１ショット領域内の格子マークＧＭ（第１マーク）を計測した後、ウエハステージ２２の移動速度を第２の速度まで増加させて、以降の格子マークＧＭ（第２マーク）を計測しても良い。これにより、上記位置ずれ量を求めるための格子マークＧＭの検出時間を長く確保することができ、上記位置ずれ量をより正確に求めることができると同時に、ウエハステージ２２が動く距離を短縮することができるため計測時間を短縮することができる。なお、これに限らず、例えば第１列目のショット領域に含まれる検出対象の格子マークＧＭの位置計測を行う際の計測速度を、第２列目以降の格子マークＧＭの位置計測を行う際の計測速度に比べて遅くしても良い。
　また、各列内に配列された複数の格子マークＧＭの位置計測時に、計測順が最後の格子マークＧＭ（あるいは最後の格子マークＧＭを含むいくつかの格子マークＧＭ）の計測速度を、それ以前の格子マークＧＭの計測速度に比べて遅くしても良い。本実施形態では、上述したように、格子マークＧＭの位置計測時にウエハステージ２２の＋Ｙ方向への移動と－Ｙ方向への移動とを切り換えることから、該切替時に必ずウエハステージ２２をＹ軸方向に関して減速させる必要がある。これに併せて、各列における計測順が最後の格子マークＧＭの計測速度を遅くすることで、該格子マークＧＭの計測精度を向上させることができると同時に、ウエハステージ２２が動く距離を短縮することができるため計測時間を短縮することができる。
　主制御装置３０は、最終列（本実施形態では、最も＋Ｘ側の列）に含まれる最終ショット領域（列の数が奇数である場合には、最も－Ｙ側のショット領域、列の数が偶数である場合には、最も＋Ｙ側のショット領域）に形成された格子マークＧＭの位置計測が終了すると（ステップＳ４４でＹｅｓ判定）、図７のステップＳ１６に進み、２回目のキャリブレーションを行う。２回目のキャリブレーションでは、主制御装置３０は、ウエハステージ２２を適宜駆動して、図８（ｃ）に示されるように、第２計測マークＷＦＭ２をＡＦ系４０、及びアライメント系５０の直下に位置させる。この後、第２計測マークＷＦＭ２を用いて多点焦点位置計測系４０、及びアライメント系５０の２回目のキャリブレーションを行う。
　なお、上記説明では、ステップＳ３６（図９参照）で第１ショット領域の格子マークＧＭ（すなわち１点の格子マークＧＭ）を用いてずれ量を求め、その結果に基づいて適宜ウエハステージ２２のＸ位置を補正した（ステップＳ４２、及び図１０参照）が、これに限らず、第１ショット領域を含む複数のショット領域の格子マークＧＭ（あるいは第１ショット領域内の複数の格子マークＧＭ）の位置を計測し、その結果に基づいてウエハステージ２２のＸ位置を補正しても良い。この場合、例えば格子マークを複数点計測し、その結果に基づいて演算によりウエハステージ２２の移動軌跡を関数（例えば１次関数）として求めると良い。
　また、第１ショット領域の位置は適宜変更が可能であり、必ずしも最も－Ｘ側且つ＋Ｙ側のショット領域（第１計測マークＷＦＭ１の近傍のショット領域）である必要はなく、例えばよりウエハＷの内側のショット領域の格子マークを用いても良い。また、例えば第１ショット領域内の格子マークＧＭの周囲の（例えば所定の半径ｒ内に含まれる）複数の格子マークを用いて演算により、ウエハステージ２２の移動軌跡を関数（例えば１次関数）として求めても良い。
　ここで、上述したウエハＷ上の格子マークＧＭの位置計測を行う際、主制御装置３０は、ウエハステージ２２の＋Ｙ又は－Ｙ方向への駆動と連動して複数回（１つの列に含まれる検出対象マークの数に応じて）アライメント系５０の可動ミラー７４を往復させる。このとき、主制御装置３０は、図１１に示されるように、可動ミラー７４の駆動波形が鋸派状となるように制御する。具体的には、図１１において、ｔ１～ｔ２間、ｔ５～ｔ６間では、計測ビームを走査するために可動ミラー７４を駆動し、ｔ３～ｔ４間、ｔ７～ｔ８間では、可動ミラー７４を初期位置に戻すために駆動する。このように、計測ビームを格子マークＧＭに同期してＹ軸方向に追従させる際の可動ミラー７４の速度に比べて、可動ミラー７４を戻す際の可動ミラー７４の速度を速くする。これにより、検出対象の格子マークＧＭ間の間隔が狭い場合にも対応できる。
　２回目のキャリブレーションが終了すると、主制御装置３０は、ステップＳ１８に進み、ステップＳ１４で取得したＡＦ系４０の出力に基づいて各ショット領域の面位置の分布情報を求めるともに、アライメント系５０の計測結果に基づいて各ショット領域の配列座標を、例えばエンハンスド・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）などの手法により演算により求める。主制御装置３０は、上記面位置情報、及びＥＧＡ演算の結果に従ってウエハステージ２２を駆動しつつ、各ショット領域に対してステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を行う。このステップ・アンド・スキャン方式の露光動作は、従来から行われているものと同様であるので、その詳細な説明は省略するものとする。
　以上説明した、本第１の実施形態に係る露光装置１０によれば、最初の格子マークＧＭに対するアライメント系５０の計測ビームの照射位置のずれに応じて、以降の格子マークＧＭの計測の際にウエハステージ２２の位置を補正するので、検出対象の格子マークＧＭの位置情報を確実に求めることができる。
　また、本実施形態に係るアライメント系５０は、ウエハＷ（ウエハステージ２２）をＹ軸方向に移動させつつ、計測光Ｌ１、Ｌ２を格子マークＧＭ（それぞれ図３参照）に対してＹ軸方向に走査するので、該格子マークＧＭの位置計測動作を、例えばウエハステージ２２上にウエハＷをロードした後に行われる、ウエハステージ２２の露光開始位置への移動動作と並行して行うことができる。この場合、ウエハステージ２２の移動経路上に予めアライメント系５０を配置しておくと良い。これにより、アライメント計測時間を短縮し、全体的なスループットを向上することができる。
　また、本実施形態に係るアライメント系５０は、スキャン方向に移動するウエハＷ（格子マークＧＭ）に追従するように計測光を走査するので、長時間の計測が可能となる。このため、いわゆる出力の移動平均を取ることが可能なので、装置の振動の影響を低減できる。また、仮にアライメント系の受光系として画像センサ（例えばＣＣＤなど）を用いてラインアンドスペース状のマークを検出する場合、スキャン方向に移動するウエハＷに追従させて計測光を走査すると、スキャン方向に完全に平行なライン以外の像は、検出できない（像が潰れる）。これに対し、本実施形態では、格子マークＧＭからの回折光を干渉させることにより該格子マークＧＭの位置計測を行うので、確実にマーク検出を行うことができる。
　また、本実施形態に係るアライメント系５０は、検出器８４として、白色光である計測光Ｌ１，Ｌ２に対応して、例えば３つのフォトディテクタＰＤ１～ＰＤ３（それぞれ青色光、緑、赤用）を有している。このため、例えばウエハアライメントに先立ってウエハＷ上に形成された重ね合わせマーク（不図示）を白色光を用いて検出し、干渉縞のコントラストが最も高くなる光の色を予め求めておくことにより、上記例えば３つのフォトディテクタＰＤ１～ＰＤ３のうちの何れの出力をウエハアライメントに用いるのが最適かを決定することができる。
《第２の実施形態》
　次に第２の実施形態に係る露光装置について説明する。本第２の実施形態の露光装置は、前述の第１の実施形態に係る露光装置１０とは、ウエハステージ上の計測マークの位置が異なるのみなので、以下相違点に付いてのみ説明し、第１の実施形態と同じ構成、及び機能を有する要素については、第１の実施形態と同一の符号を用いるととともに、その説明を省略する。
　前述の第１の実施形態では、図８（ａ）などに示されるように、ウエハステージ２２に、例えば２つの計測マークＷＦＭ１、ＷＦＭ２が配置されていたのに対し、図１２（ａ）～図１２（ｄ）に示されるように、本第２の実施形態に係るウエハステージ１２２では、不図示のウエハホルダ（図１２（ａ）～図１２（ｄ）ではウエハＷと重なっている）の＋Ｙ側に１つの計測マークが配置されている。以下、本第２の実施形態における露光動作について図１３に示されるフローチャートを用いて説明する。
　主制御装置３０は、ステップＳ５０でウエハステージ１２２上にウエハＷをロードする（図１２（ａ）参照）。上記第１の実施形態では、ウエハＷのロードの直後にキャリブレーション動作が行われたのに対し、本第２の実施形態では、ウエハＷのロード後、ステップＳ５２に進み、ウエハステージ２２をＸＹ平面内で適宜駆動して、検出対象の全ての格子マークＧＭの位置計測を行う。
　本第２の実施形態における格子マークＧＭの位置計測動作においても、第１の実施形態と同様のトラッキング処理が行われる。すなわち、図１３のステップＳ５２の具体例を示す図１４のフローチャートに示されるように、ステップＳ７０で第１ショットの格子マークＧＭ（第１マークに相当）の位置計測が行われ、その結果、格子マークＧＭの検出ができなかった場合（ステップＳ７２でＮｏ判定）には、ステップＳ７４に進んでサーチアライメント動作を行い、ステップＳ７０に戻って第１ショットの格子マークＧＭの位置計測をやり直す。これに対し、第１ショットの格子マークＧＭの位置計測を行うことができた場合（ステップＳ７２でＹｅｓ判定）には、ステップＳ７６に進み、計測ビームの格子マークＧＭ上における位置ずれ量を求める。また、ステップＳ７６で求めた位置ずれ量が許容値未満（ステップＳ７８でＹｅｓ判定）であれば、図１３のステップＳ５４に進む。これに対し、位置ずれ量が許容値以上であった場合（ステップＳ７８でＮｏ判定）には、ステップＳ８０に進み、第１ショットの格子マークＧＭの位置計測をやり直す。
　図１３に戻り、ステップＳ５４では、第１の実施形態と同様、図１０に示されるように、計測ビームとウエハＷとをＸ軸方向（上記位置ずれを打ち消す方向）に相対移動させるとともに、ウエハＷをＹ軸方向に駆動する。アライメント系５０（図３参照）は、ウエハＷのＹ軸方向への移動に追従するように計測ビームをウエハＷ上に照射しつつ、検出対象の格子マークＧＭの位置計測を行う。また、ＡＦ系４０を用いたウエハＷの面位置計測（フォーカスマッピング動作）も並行して行う。
　次のステップ５６において、主制御装置３０は、上記格子マークＧＭの位置計測動作と並行してウエハステージ位置計測系３８の出力に基づいて、アライメント系５０の検出領域と計測マークＷＦＭとのＸＹ平面内の位置が一致したか否かを判断する。この結果、アライメント系５０の検出領域と計測マークＷＦＭとのＸＹ平面内の位置が一致すると、ステップＳ５８に進み、格子マークＧＭの位置計測動作、及びフォーカスマッピング動作を中断した後、次のステップＳ６０において、ＡＦ系４０、及びアライメント系５０のキャリブレーション動作を行う。
　そして、キャリブレーション動作が終了するとステップＳ６２に進み、主制御装置３０は、格子マークＧＭの位置計測動作、及びフォーカスマッピング動作を再開する。そして、最終ショットの格子マークＧＭの位置計測が終了すると（ステップＳ６４でＹｅｓ判定）、ステップＳ６６においてステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を開始する。以上説明した本第２の実施形態でも、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
　なお、上記第１及び第２の実施形態に係るトラッキング制御を含むウエハステージ２２、及びその制御方法は、適宜変更が可能である。例えば、上記第１及び第２の実施形態では、第１ショット領域の格子マークＧＭが検出できない場合（ステップＳ３２、Ｓ７２でＮｏ判定）には、サーチアライメントが行われたが、これに限らず、ウエハローディングの後（ステップＳ１０とステップＳ１４との間のいずれかの期間、あるいはステップＳ５０とステップＳ５４との間のいずれかの期間）にサーチアライメントを必ず実行しても良い。また、上記第１及び第２の実施形態において、上述した事前計測ステップを必ず実行することとしても良い。
　また、上記第１及び第２の実施形態では、図２（ａ）に示されるように、格子マークＧＭａ、ＧＭｂそれぞれに対応する計測光Ｌ１、Ｌ２が照射されたが、これに限らず、例えば図２（ｂ）に示されるように、Ｘ軸方向に延びる（幅広な）単一の計測光Ｌ１を格子マークＧＭａ、ＧＭｂに照射しても良い。
　また、上記第１及び第２の実施形態では、図２（ａ）に示されるように、格子マークＧＭａ、ＧＭｂがＸ軸方向に沿って配列されたが、これに限らず、例えば図２（ｃ）に示されるように、格子マークＧＭａ、ＧＭｂがＹ軸方向に沿って配列されても良い。この場合、単一の計測光Ｌ１を格子マークＧＭａ、ＧＭｂの順番（あるいはその逆）に走査することにより、格子マークＧＭのＸＹ平面内の位置を求めることができる。
　また、上記第１及び第２の実施形態において、アライメント系５０から出射した計測光Ｌ１、Ｌ２は、格子マークＧＭに対して垂直に入射する構成であったが、これに限らず、格子マークＧＭに対して所定の角度を成して（すなわち斜めに）入射しても良い。例えば図１５（ａ）に示されるように、格子ピッチｐの格子マークＧＭに対して入射角θ１で波長λの計測光Ｌを入射させた場合、格子マークＧＭからは回折格θ２の回折光Ｌ’が発生する。ここで、λ／ｐ＝ｓｉｎ（θ１）＋ｓｉｎ（θ２）が成り立つことから、図１５（ａ）に示される斜入射方式とすることにより、開口数ＮＡが同じ光学系であっても、計測光Ｌを格子マークＧＭに垂直に入射させる場合に比べ、より細かいピッチの格子マークＧＭの位置計測を行うことができる。
　ここで、上記第１及び第２実施形態では、格子マークＧＭからの一対の回折光を干渉させることにより格子マークＧＭの位置計測を行うことから、図１５（ａ）に示される斜射入射方式を用いる場合にも、図１５（ｂ）に示されるように、格子マークＧＭ（図１５（ａ）参照）の直交２軸方向の位置計測を行うために、合計で４方向から計測光Ｌを格子マークＧＭに照射する。ここで、図１５（ｂ）は、対物レンズ６２の瞳面での像（光の方向）を示す図である。上述したように、本実施形態の格子マークＧＭ（図２（ａ）参照）は、Ｘ軸及びＹ軸に、例えば４５°の方向を成すα又はβ方向を周期方向とするため、計測光Ｌの入射方向、及び回折光Ｌ’の出射方向も同様に、α又はβ方向となる。なお、計測対象の格子マークの周期方向は、Ｘ軸及びＹ軸に平行な方向であっても良く、この場合には、図１５（ｃ）に示されるように、計測光ＬをＸ軸及びＹ軸に平行な方向に入射させる。この場合、回折光Ｌ’Ｘ軸及びＹ軸に平行な方向に出射する。
　また、上記第１の実施形態のアライメント系５０の受光系８０は、分光プリズム８６ｂにより、白色光を分光したが、これに限らず、図１６に示される検出系３８０のように、複数の分光フィルタ３８６を用いて白色光を、各色（例えば、青、緑、黄、赤、赤外光）に対応して配置されたフォトディテクタＰＤ１～ＰＤ５に向けて分光しても良い。
　また、照明光ＩＬは、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）に限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光、あるいはＦ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、照明光ＩＬの波長は、１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良く、例えば、軟Ｘ線領域（例えば５～１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を用いるＥＵＶ露光装置にも上記実施形態を適用することができる。その他、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、上記実施形態は適用できる。
　また、上記各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及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系１６ｂは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折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。また、上記第１の実施形態と第２の実施形態とでそれぞれ詳述した構成を、任意に組み合わせて実施しても良い。
　また、上記各実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。
　また、露光装置としては、例えば米国特許第８，００４，６５０号明細書に開示されるような、投影光学系と露光対象物体（例えばウエハ）との間に液体（例えば純水）を満たした状態で露光動作を行う、いわゆる液浸露光装置にも上記各実施形態は適用することができる。
　また、例えば米国特許出願公開第２０１０／００６６９９２号明細書に開示されるような、ウエハステージを２つ備えた露光装置にも、上記各実施形態は適用することができる。
　また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ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）にも上記各実施形態を適用することができる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置にも上記各実施形態は適用することができる。
　また、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも上記各実施形態を適用することができる。
　また、上記各実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。
　また、露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、又は有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシンあるいはＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、あるいは電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記各実施形態を適用できる。
　半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態に係る露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
　なお、これまでの記載で引用した露光装置などに関する全ての公報、国際公開、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
　以上説明したように、本発明の移動体の制御方法は、移動体に載置された物体に設けられた複数のマークを検出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いる。
　１０…露光装置、１４…レチクルステージ、２０…ウエハステージ装置、３０…主制御装置、４０…ＡＦ系、５０…アライメントセンサ、ＧＭ…格子マーク、Ｗ…ウエハ。

Claims (41)

  1. 　移動体を第１軸の方向に移動させつつ、前記移動体に載置された物体に設けられた複数のマークのうちの第１マークに対してマーク検出系から照射される計測光を前記第１軸の方向に走査しながら前記第１マークを検出することと、
    　前記第１マークと前記計測光との位置関係を計測することと、
    　計測した前記位置関係に基づいて、前記第１軸と交差する第２軸の方向に関する前記計測光と前記移動体との相対位置を調整することと、を含む移動体の制御方法。
  2. 　前記相対位置を調整しつつ、前記計測光を前記第１軸の方向に走査しながら前記複数のマークのうち前記第１マークと異なる第２マークを検出することと、を含む請求項１に記載の移動体の制御方法。
  3. 　前記第２マークは、前記第１マークの検出以降に検出されるマークである請求項２に記載の移動体の制御方法。
  4. 　前記第１マークの中心と前記計測光の照射位置との位置ずれ量を求めることを更に含み、
    　前記第２マークを検出することでは、前記位置ずれ量を求めることで求めた前記位置ずれ量に応じて、前記移動体と前記計測光とを前記位置ずれを打ち消す方向に相対移動させる請求項２又は３に記載の移動体の制御方法。
  5. 　前記第２マークを検出することでは、前記第１マークの検出結果に基づいて前記第２マークの中心位置を推定することを含む請求項３又は４に記載の移動体の制御方法。
  6. 　前記位置ずれ量を求めることで求めた前記位置ずれ量を所定の許容値と比較することを更に含み、
    　前記位置ずれ量が前記許容値よりも大きい場合には、前記第１マークを検出することを再度行う請求項４又は５に記載の移動体の制御方法。
  7. 　前記第１マークには、２つ以上のマークが含まれ、
    　前記位置ずれ量を求めることでは、前記２つ以上のマークそれぞれについて前記位置ずれ量を求め、
    　前記２つ以上のマークそれぞれについての前記位置ずれ量に基づいて前記移動体と前記計測光の相対位置の調整を行う請求項１～６のいずれか一項に記載の移動体の制御方法。
  8. 　前記２つ以上のマークそれぞれについての前記位置ずれ量に基づいて、前記移動体の移動軌跡を算出する請求項７に記載の移動体の制御方法。
  9. 　前記移動体上における前記物体の前記第１軸及び前記第２軸を含む２次元平面内の位置情報を求めるとともに、前記マーク検出系が少なくとも前記第１マークを検出可能なように前記移動体と前記計測光の相対位置を調整することを更に含む請求項１～８のいずれか一項に記載の移動体の制御方法。
  10. 　前記第１マークを検出することで前記マーク検出系が前記第１マークを検出できない場合に、前記移動体と前記計測光の相対位置の調整が行われる請求項９に記載の移動体の制御方法。
  11. 　前記第１マークの検出に先立って、前記移動体と前記計測光の相対位置の調整が行われる請求項９に記載の移動体の制御方法。
  12. 　前記第１マーク及び前記第２マークの検出動作時に前記移動体を所定の移動経路に沿って移動させることを更に含み、
    　前記第１マークは、前記複数のマークのうち、前記移動体を前記移動経路に沿って移動させる場合に最初に検出可能となるマークである請求項２～６のいずれか一項に記載の移動体の制御方法。
  13. 　前記第１マークへ前記計測光が照射されるときに前記移動体が移動する速度は、前記第２マークへ前記計測光が照射されるときに前記移動体が移動する速度よりも遅い請求項２～６のいずれか一項に記載の移動体の制御方法。
  14. 　前記移動体の速度は、前記第１マークを検出した後で増加する請求項１３に記載の移動体の制御方法。
  15. 　表面位置検出系を用いて前記物体の表面の面位置情報を求めることを更に含み、
    　求められた前記面位置情報と予め求められたオフセット値に基づいて前記物体の面位置が制御されつつ、前記複数のマークが検出される請求項１～１４のいずれか一項に記載の移動体の制御方法。
  16. 　前記移動体に設けられた基準指標を用いて前記マーク検出系の較正を行うことを更に含む請求項１～１５のいずれか一項に記載の移動体の制御方法。
  17. 　前記移動体上に前記物体を載置することを更に含み、
    　前記較正を行うことは、前記移動体上に物体を載置した後、前記複数のマークを検出する前に行われる請求項１６に記載の移動体の制御方法。
  18. 　前記較正を行うことは、前記複数のマークの検出が終了した後にも行われる請求項１７に記載の移動体の制御方法。
  19. 　前記較正を行うことは、前記複数のマークを検出することの途中に行われる請求項１６に記載の移動体の制御方法。
  20. 　請求項１～１９のいずれか一項に記載の移動体の制御方法により複数のマークが設けられた物体が載置される前記移動体を制御することと、
    　前記複数のマークの検出結果に基づいて前記移動体の前記第１軸及び前記第２軸を含む２次元平面内の位置を制御しつつ、前記物体にエネルギビームを照射して所定のパターンを形成することと、を含む露光方法。
  21. 　請求項２０に記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
    　露光された前記基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
  22. 　第１軸及び前記第１軸と交差する第２軸を含む２次元平面内を移動可能な移動体と、
    　前記移動体に載置された物体に設けられた複数のマークに対して計測光を前記第１軸の方向に走査するマーク検出系と、
    　前記移動体を前記第１軸の方向に移動させつつ、前記マーク検出系を用いて前記マークの検出を行う制御系と、を備え、
    　前記制御系は、前記複数のマークのうちの第１マークを検出するとともに、該第１マークと前記計測光との位置関係を計測し、計測した前記位置関係に基づいて前記第１軸と交差する第２軸の方向に関する前記計測光と前記移動体との相対位置を調整する移動体装置。
  23. 　前記制御系は、前記相対位置を調整し、前記計測光を前記第１軸の方向に走査しながら前記複数のマークのうち前記第１マークと異なる第２マークを検出する制御を行う請求項２２に記載の移動体装置。
  24. 　前記第２マークは、前記第１マークの検出以降に検出されるマークである請求項２３に記載の移動体装置。
  25. 　前記制御系は、前記第１マークの中心と前記計測光の照射位置との位置ずれ量を求め、前記第２マークを検出する際に、前記位置ずれ量に応じて前記移動体と前記計測光とを前記位置ずれを打ち消す方向に相対移動させる請求項２３又は２４に記載の移動体装置。
  26. 　前記制御系は、前記第１マークの検出結果に基づいて前記第２マークの中心位置を推定することを含む請求項２４又は２５に記載の移動体装置。
  27. 　前記制御系は、前記位置ずれ量を所定の許容値と比較し、前記位置ずれ量が前記許容値よりも大きい場合には、前記第１マークを再度検出する２５又は２６に記載の移動体装置。
  28. 　前記第１マークには、２つ以上のマークが含まれ、
    　前記制御系は、前記２つ以上のマークそれぞれについて前記位置ずれ量を求め、該２つ以上のマークそれぞれについての前記位置ずれ量に基づいて前記移動体と前記計測光の相対位置の調整を行う請求項２２～２７のいずれか一項に記載の移動体装置。
  29. 　前記２つ以上のマークそれぞれについての前記位置ずれ量に基づいて前記移動体の移動軌跡を算出する請求項２８に記載の移動体装置。
  30. 　前記制御系は、前記移動体上における前記物体の前記第１軸及び前記第２軸を含む２次元平面内の位置情報を求めるとともに、前記マーク検出系が少なくとも前記第１マークを検出可能なように前記移動体と前記計測光の相対位置を調整する請求項２２～２９のいずれか一項に記載の移動体装置。
  31. 　前記制御系は、前記マーク検出系が前記第１マークを検出できない場合に前記移動体と前記計測光の相対位置の調整を行う請求項３０に記載の移動体装置。
  32. 　前記制御系は、前記第１マークの検出に先立って、前記移動体と前記計測光の相対位置の調整を行う請求項２８に記載の移動体装置。
  33. 　前記制御系は、前記第１マーク及び第２マークの検出動作時に前記移動体を所定の移動経路に沿って移動させ、
    　前記第１マークは、前記複数のマークのうち、前記移動体を前記移動経路に沿って移動させる場合に最初に検出可能となるマークである請求項２２～２７のいずれか一項に記載の移動体装置。
  34. 　前記第１マークへ前記計測光が照射されるときに前記移動体が移動する速度は、前記第２マークへ前記計測光が照射されるときに前記移動体が移動する速度よりも遅い請求項２２～２７のいずれか一項に記載の移動体装置。
  35. 　前記移動体の速度は、前記最初に検出可能となるマークを検出した後で増加する請求項３４に記載の移動体装置。
  36. 　前記物体表面の面位置情報を求める表面位置検出系を更に備え、
    　前記制御系は、求められた前記面位置情報と予め求められたオフセット値に基づいて前記物体の面位置を制御しつつ、前記複数のマークを検出する制御を行う請求項２２～３５のいずれか一項に記載の移動体装置。
  37. 　前記制御系は、前記移動体に設けられた基準指標を用いて前記マーク検出系の較正を行う請求項２２～３６のいずれか一項に記載の移動体装置。
  38. 　前記制御系は、前記移動体上に物体が載置された後、前記複数のマークを検出する前に前記マーク検出系の較正を行う請求項３７に記載の移動体装置。
  39. 　前記制御系は、前記複数のマークの検出が終了した後にも前記マーク検出系の較正を行う請求項３８に記載の移動体装置。
  40. 　前記制御系は、前記複数のマークを検出する途中にマーク検出系の較正を行う請求項３７に記載の移動体装置。
  41. 　前記移動体に複数のマークが設けられた物体が載置される請求項２２～４０のいずれか一項に記載の移動体装置と、
    　前記複数のマークの検出結果に基づいて前記２次元平面内の位置が制御される前記移動体に載置された前記物体に、エネルギビームを照射して所定のパターンを形成するパターン形成装置と、を含む露光装置。
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