JPH10163100A

JPH10163100A - 投影露光装置及び投影露光方法並びに走査露光方法

Info

Publication number: JPH10163100A
Application number: JP8332847A
Authority: JP
Inventors: Takechika Nishi; 健爾西
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-11-28
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 1998-06-19
Anticipated expiration: 2016-11-28
Also published as: JP4078683B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スループットを向上させつつ、高精度なフォ
ーカス、レべリング制御が可能なようにする。【解決手段】露光領域ＩＦに対してウエハＷ面を走査
方向に移動させて走査露光する場合、露光領域ＩＦの手
前側で走査方向と直交する非走査方向に複数のＡＦ検出
点ＡＦ１〜ＡＦ９が配列されている。このＡＦ検出点Ａ
Ｆ１〜ＡＦ９は、露光領域ＩＦの非走査方向の幅よりも
広い検出領域を構成していて、ウエハＷの外周近傍のシ
ョット領域２１２を先読み制御することにより、検出点
ＡＦ７、ＡＦ８、ＡＦ９が先にウエハＷ面にかかった時
点で、当該ショット領域及びこれと隣接するショット領
域のフォーカス計測が開始され、その計測データに基づ
いて先読み制御が行われる。このため、ウエハ面上に設
けられた複数のショット領域を最適順序で走査露光する
場合でも、良好なスループットと高精度なフォーカス、
レベリング制御を行うことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投影露光装置及び
投影露光方法並びに走査露光方法に係り、更に詳しくは
マスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して
感応基板上に投影露光する投影露光装置及び投影露光方
法並びに走査露光方法に関するものであり、特に、フォ
ーカス制御やレベリング制御の方法に特徴を有してい
る。

【０００２】

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

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

【０００４】そこで、このスキャン型投影露光装置を用
いて感応基板を露光する場合は、例えば、特開平６−２
８３４０３号公報等に記載されているように、露光フィ
ールドに対して走査方向の手前側に設けられた１列全て
の検出点をサンプル点として、予め露光前にそのサンプ
ル点でのフォーカス位置の値を全て計測し、平均化処理
やフィルタリング処理を行って、位相遅れを見込んで露
光時にオープンでオートフォーカス及びオートレベリン
グ機構を制御する。そして、それと並行して上記１列の
各サンプル点でのフォーカス位置の計測値から最小自乗
近似法で非スキャン方向の傾きを求め、非スキャン方向
のレベリング制御をオープン制御で行う、いわゆる完全
先読み制御法が実施されていた。

【０００５】

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

【０００６】これに関し、上記したステップ・アンド・
スキャン方式の投影露光装置の場合、大フィールドを露
光する場合には先に述べたように、ウエハ内に露光する
ショット数が少なくなるのでスループットの向上が見込
まれるが、露光はレチクルとウエハとの同期走査による
等速移動中に行われることから、その等速移動領域の前
後に加減速領域が必要となり、仮にステッパーのショッ
トサイズと同等の大きさのショットを露光する場合に
は、却ってステッパーよりスループットが落ちる可能性
がある。

【０００７】この種の投影露光装置における処理の流れ
は、大要次のようになっている。

【０００８】まず、ウエハローダを使ってウエハを
ウエハテーブル上にロードするウエハロード工程が行わ
れる。

【０００９】次に、サーチアライメント機構により
ウエハの大まかな位置検出を行うサーチアライメント工
程が行われる。このサーチアライメント工程は、具体的
には、例えば、ウエハの外形を基準としたり、あるい
は、ウエハ上のサーチアライメントマークを検出するこ
とにより行われる。

【００１０】次に、ウエハ上の各ショット領域の位
置を正確に求めるファインアライメント工程が行われ
る。このファインアライメント工程は、一般にＥＧＡ
（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式が用
いられ、この方式は、ウエハ内の複数のサンプルショッ
トを選択しておき、当該サンプルショットに付設された
アライメントマーク（ウエハマーク）の位置を順次計測
し、この計測結果とショット配列の設計値とに基づい
て、いわゆる最小自乗法等による統計演算を行って、ウ
エハ上の全ショット配列データを求めるものであり（特
開昭６１−４４４２９号等参照）、高スループットで各
ショット領域の座標位置を比較的高精度に求めることが
できる。

【００１１】次に、上述したＥＧＡ方式等により求
めた各ショット領域の座標位置と予め計測したベースラ
イン量とに基づいて露光位置にウエハ上の各ショット領
域を順次位置決めしつつ、投影光学系を介してレチクル
のパターン像をウエハ上に転写する露光工程が行われ
る。

【００１２】次に、露光処理されたウエハテーブル
上のウエハをウエハアンローダを使ってウエハアンロー
ドさせるウエハアンロード工程が行われる。このウエハ
アンロード工程は、露光処理を行うウエハの上記のウ
エハロード工程と同時に行われる。すなわち、とと
によってウエハ交換工程が構成される。

【００１３】このように、従来の投影露光装置では、ウ
エハ交換→サーチアライメント→ファインアライメント
→露光→ウエハ交換……のように、大きく４つの動作が
１つのウエハステージを用いて繰り返し行われている。

【００１４】また、この種の投影露光装置のスループッ
トＴＨＯＲ［枚／時間］は、上述したウエハ交換時間を
Ｔ１、サーチアライメント時間をＴ２、ファインアライ
メント時間をＴ３、露光時間をＴ４とした場合に、次式
（１）のように表すことができる。

【００１５】ＴＨＯＲ＝３６００／（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４） ………（１）上記Ｔ１〜Ｔ４の動作は、Ｔ１→Ｔ２→Ｔ３→Ｔ４→Ｔ
１……のように順次（シーケンシャルに）繰り返し実行
される。このため、Ｔ１〜Ｔ４までの個々の要素を高速
化すれば分母が小さくなって、スループットＴＨＯＲを
向上させることができる。しかし、上述したＴ１（ウエ
ハ交換時間）とＴ２（サーチアライメント時間）は、ウ
エハ１枚に対して一動作が行われるだけであるから改善
の効果は比較的小さい。また、Ｔ３（ファインアライメ
ント時間）の場合は、上述したＥＧＡ方式を用いる際に
ショットのサンプリング数を少なくしたり、ショット単
体の計測時間を短縮すればスループットを向上させるこ
とができるが、逆にアライメント精度を劣化させること
になるため、安易にＴ３を短縮することはできない。

【００１６】また、Ｔ４（露光時間）は、ウエハ露光時
間とショット間のステッピング時間とを含んでいる。例
えば、ステップ・アンド・スキャン方式のような走査型
投影露光装置の場合は、ウエハ露光時間を短縮させる分
だけレチクルとウエハの相対走査速度を上げる必要があ
るが、同期精度が劣化することから、安易に走査速度を
上げることができない。

【００１７】また、この種の投影露光装置で上記スルー
プット面の他に、重要な条件としては、解像度、焦
点深度（ＤＯＦ：Depth of Forcus ）、線幅制御精度
が挙げられる。解像度Ｒは、露光波長をλとし、投影レ
ンズの開口数をＮ．Ａ．（Numerical Aperture )とする
と、λ／Ｎ．Ａ．に比例し、焦点深度ＤＯＦはλ／
（Ｎ．Ａ．）²に比例する。

【００１８】このため、解像度Ｒを向上させる（Ｒの値
を小さくする）には、露光波長λを小さくするか、ある
いは開口数Ｎ．Ａ．を大きくする必要がある。特に、最
近では半導体素子等の高密度化が進んでおり、デバイス
ルールが０．２μｍＬ／Ｓ（ライン・アンド・スペー
ス）以下となってきていることから、これらのパターン
を露光する為には照明光源としてＫｒＦエキシマレーザ
を用いている。しかしながら、前述したように半導体素
子の集積度は、将来的に更に上がることは必至であり、
ＫｒＦより短波長な光源を備えた装置の開発が望まれ
る。このようなより短波長な光源を備えた次世代の装置
の候補として、ＡｒＦエキシマレーザを光源とした装
置、電子線露光装置等が代表的に挙げられるが、ＡｒＦ
エキシマレーザの場合は、酸素のある所では光が殆ど透
過せず、高出力が出にくい上、レーザの寿命も短く、装
置コストが高いという技術的な課題が山積しており、ま
た、電子線露光装置の場合、光露光装置に比べてスルー
プットが著しく低いという不都合があることから、短波
長化を主な観点とした次世代機の開発は思うようにいか
ないというのが現実である。

【００１９】解像度Ｒを上げる他の手法としては、開口
数Ｎ．Ａ．を大きくすることも考えられるが、Ｎ．Ａ．
を大きくすると、投影光学系のＤＯＦが小さくなるとい
うデメリットがある。このＤＯＦは、ＵＤＯＦ（User D
epth of Forcus：ユーザ側で使用する部分：パターン段
差やレジスト厚等）と、装置自身の総合焦点差とに大別
することができる。これまでは、ＵＤＯＦの比率が大き
かったため、ＤＯＦを大きく取る方向が露光装置開発の
主軸であり、このＤＯＦを大きくとる技術として例えば
変形照明等が実用化されている。

【００２０】ところで、デバイスを製造するためには、
Ｌ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）、孤立Ｌ（ライ
ン）、孤立Ｓ（スペース）、及びＣＨ（コンタクトホー
ル）等が組み合わさったパターンをウエハ上に形成する
必要があるが、上記のＬ／Ｓ、孤立ライン等のパターン
形状毎に最適露光を行うための露光パラメータが異なっ
ている。このため、従来は、ＥＤ−ＴＲＥＥ（レチクル
が異なるＣＨは除く）という手法を用いて、解像線幅が
目標値に対して所定の許容誤差内となり、かつ所定のＤ
ＯＦが得られるような共通の露光パラメータ（コヒーレ
ンスファクタσ、Ｎ．Ａ．、露光制御精度、レチクル描
画精度等）を求めて、これを露光装置の仕様とすること
が行われている。しかしながら、今後は以下のような技
術的な流れがあると考えられている。

【００２１】プロセス技術（ウェハ上平坦化）向上に
より、パターン低段差化、レジスト厚減少が進み、ＵＤ
ＯＦが１μｍ台→０．４μｍ以下になる可能性がある。

【００２２】露光波長がｇ線（４３６ｎｍ）→ｉ線
（３６５ｎｍ）→ＫｒＦ（２４８ｎｍ）と短波長化して
いる。しかし、今後はＡｒＦ（１９３）までの光源しか
検討されてなく、その技術的ハードルも高い。その後は
ＥＢ露光に移行する。

【００２３】ステップ・アンド・リピートのような静
止露光に代わりステップ・アンド・スキャンのような走
査露光がステッパーの主流になる事が予想されている。
この技術は、径の小さい投影光学系で大フィールド露光
が可能であり（特にスキャン方向）、その分高Ｎ．Ａ．
化を実現し易い。

【００２４】上記のような技術動向を背景にして、限界
解像度を向上させる方法として、二重露光法が見直さ
れ、この二重露光法をＫｒＦ及び将来的にはＡｒＦ露光
装置に用い、０．１μｍＬ／Ｓまで露光しようという試
みが検討されている。一般に二重露光法は以下の３つの
方法に大別される。

【００２５】（１）露光パラメータの異なるＬ／Ｓ、孤
立線を別々のレチクルに形成し、各々最適露光条件によ
り同一ウエハ上に二重に露光を行う。

【００２６】（２）位相シフト法等を導入すると、孤立
線よりＬ／Ｓの方が同一ＤＯＦにて限界解像度が高い。
これを利用することにより、１枚目のレチクルで全ての
パターンをＬ／Ｓで形成し、２枚目のレチクルにてＬ／
Ｓを間引きすることで孤立線を形成する。

【００２７】（３）一般に、Ｌ／Ｓより孤立線は、小さ
なＮ．Ａ．にて高い解像度を得ることができる（但し、
ＤＯＦは小さくなる）。そこで、全てのパターンを孤立
線で形成し、１枚目と２枚目のレチクルによってそれぞ
れ形成した孤立線の組み合わせにより、Ｌ／Ｓを形成す
る。

【００２８】上記の二重露光法は解像度向上、ＤＯＦ向
上の２つの効果がある。

【００２９】しかし、二重露光法は、複数のレチクルを
使って露光処理を複数回行う必要があるため、従来の装
置に比べて露光時間（Ｔ４）が倍以上になり、スループ
ットが大幅に劣化するという不都合があったことから、
現実には、二重露光法はあまり真剣に検討されてなく、
従来より露光波長の紫外化、変形照明、位相シフトレチ
クル等により、解像度、焦点深度（ＤＯＦ）の向上が行
われてきた。

【００３０】しかしながら、先に述べた二重露光法をＫ
ｒＦ、ＡｒＦ露光装置に用いると０．１μｍＬ／Ｓまで
の露光が実現することにより、２５６Ｍ、１ＧのＤＲＡ
Ｍの量産を目的とする次世代機の開発の有力な選択肢で
あることは疑いなく、このためのネックとなる二重露光
法の課題であるスループットの向上のため新技術の開発
が待望されていた。

【００３１】これに関し、前述した４つの動作すなわち
ウエハ交換、サーチアライメント、ファインアライメン
ト、及び露光動作の内の複数動作同士を部分的にでも同
時並行的に処理できれば、これら４つの動作をシーケン
シャルに行う場合に比べて、スループットを向上させる
ことができると考えられ、そのためには基板ステージを
複数設けることが前提となる。この基板ステージを複数
設けることは公知であり、理論上簡単なように思える
が、充分な効果を発揮させるために解決しなければなら
ない多くの問題が山積している。例えば、現状と同程度
の大きさの基板ステージを単に２つ並べて配置するので
は、装置の設置面積（いわゆるフットプリント）が著し
く増大し、露光装置が置かれるクリーンルームのコスト
アップを招くという不都合がある。また、高精度な重ね
合わせを実現するためには、同一の基板ステージ上の感
応基板に対し、アライメントを実行した後、そのアライ
メントの結果を用いてマスクのパターン像と感応基板の
位置合わせを実行して露光を行う必要があるため、単に
２つの基板ステージの内、一方を例えば露光専用、他方
をアライメント専用等とすることは、現実的な解決策と
は成り得ない。

【００３２】更に、走査型の投影露光装置では、ウエハ
Ｗ上の各ショット領域に対する露光順序は、スキャン
時加減速時間、整定時間、露光時間、隣接ショッ
トへのステッピング時間等の〜の各パラメータによ
り決定されるが、一般にレチクルステージの加減速が律
速条件となるため、レチクルステージを走査方向の一側
から他側、他側から一側に交互に走査し、これに合わせ
てウエハをレチクルステージと反対方向に交互に走査す
る（このためには、ウエハは１ショット露光後、非走査
方向へ１ショット分ステッピングされる）ことが最も効
率的である。

【００３３】しかしながら、上述した従来の完全先読み
制御（特開平６−２８３４０３号公報等）を行なう場合
には、上述した最も効率的な露光順序で露光を行なうこ
とが困難であった。すなわち、ウエハ中心近傍のショッ
ト領域を露光する場合は、特に問題なく上記完全先読み
制御を行なうことができるが、ウエハ外周近傍に存在す
るショット領域や、外周での欠けショットでは、その走
査方向によっては完全先読み制御が困難な場合があり、
完全先読みを行なうために走査方向をウエハの内側から
外側にせざるを得ないのが現状だからである。このた
め、スループットの低下を招いていた。

【００３４】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、請求項１及び２に記載の発明の目的は、スループッ
トを一層向上させつつ、高精度なフォーカス、レベリン
グ制御を行うことが可能な投影露光装置を提供すること
にある。

【００３５】また、請求項３に記載の発明の目的は、ス
ループットを一層向上させつつ、高精度なフォーカス、
レベリング制御を行うことが可能な投影露光方法を提供
することにある。

【００３６】また、請求項４及び５に記載の発明の目的
は、サンプルショット領域の配列に基づいてマスクとの
位置合わせを行うＥＧＡを使う場合でも、スループット
を一層向上させつつ、高精度なフォーカス、レベリング
制御を行うことが可能な投影露光方法を提供することに
ある。

【００３７】また、請求項６ないし１７に記載の発明の
目的は、感応基板の外周近傍のショット領域を露光する
際に先読み計測できなかった内側のフォーカス情報を先
読みデータとしてフォーカス制御に用いることにより、
スループットを向上させつつ、高精度なフォーカス、レ
ベリング制御を行うことが可能な投影露光装置を提供す
ることにある。

【００３８】また、請求項１８に記載の発明の目的は、
スループットを一層向上させつつ、高精度なフォーカ
ス、レベリング制御を行うことが可能な走査露光方法を
提供することにある。

【００３９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、マスク（Ｒ）のパターン像を投影光学系（ＰＬ）を
介して感応基板（Ｗ１、Ｗ２）上に露光する投影露光装
置であって、感応基板（Ｗ１）を保持して２次元平面内
を移動可能な第１基板ステージ（ＷＳ１）と；感応基板
（Ｗ２）を保持して前記第１基板ステージ（ＷＳ１）と
同一平面内を前記第１基板ステージ（ＷＳ１）とは独立
に移動可能な第２基板ステージ（ＷＳ２）と；前記投影
光学系（ＰＬ）とは別に設けられ、前記基板ステージ
（ＷＳ１又はＷＳ２）に保持された感応基板（Ｗ１又は
Ｗ２）上のマークを計測する少なくとも１つのアライメ
ント系（例えば、２４ａ）と；前記アライメント系（２
４ａ）を用いたマーク計測中の感応基板（例えば、Ｗ
１）面の所定基準面に対する相対位置を検出するための
第１検出系（例えば、１３０）と；前記投影光学系（Ｐ
Ｌ）を用いた露光中の感応基板（例えば、Ｗ２）面の所
定基準面に対する相対位置を検出するための第２検出系
（１３２）と；前記第１基板ステージ（ＷＳ１）及び第
２基板ステージ（ＷＳ２）の各々に設けられ、ステージ
（ＷＳ１又はＷＳ２）上に保持された感応基板（Ｗ１又
はＷ２）の面位置を調整するための基板駆動系（ＬＳ）
と；前記第１基板ステージ（ＷＳ１）及び第２基板ステ
ージ（ＷＳ２）の内の一方のステージ（例えば、ＷＳ
１）で前記第１検出系（１３０）による検出を行いなが
ら前記アライメント系（２４ａ）を用いたマーク計測動
作が行われる間に、他方のステージ（例えば、ＷＳ２）
で前記投影光学系（ＰＬ）を用いた露光動作が行われる
ように前記２つのステージ（ＷＳ１、ＷＳ２）を制御し
た後、前記一方のステージ（ＷＳ１）で前記投影光学系
（ＰＬ）を用いた露光動作が行われるように前記一方の
ステージ（ＷＳ１）を制御するとともに、前記一方のス
テージ（ＷＳ１）のマーク計測動作中に得られた前記第
１検出系（１３０）の検出結果と前記一方のステージ
（ＷＳ１）の露光動作中に得られる前記第２検出系（１
３２）の検出結果とに基づいて前記一方のステージ（Ｗ
Ｓ１）の基板駆動系（ＬＳ１）を制御する制御手段（９
０）と；を有する。

【００４０】これによれば、制御手段により、第１基板
ステージ及び第２基板ステージの内一方のステージで第
１検出系による検出を行いながらアライメント系を用い
たマーク計測動作が行われる間に、他方のステージで投
影光学系を用いた露光動作が行われるように２つのステ
ージが制御されることから、一方のステージ側のマーク
計測動作と他方のステージ側の露光動作とを並行処理す
ることにより、これらの動作をシーケンシャルに行なっ
ていた従来技術と比べてスループットの向上を図ること
が可能である。

【００４１】さらに、制御手段では、上記の一方のステ
ージ側のマーク計測動作と他方のステージ側の露光動作
との並行処理が終了した後に、一方のステージで投影光
学系を用いた露光動作が行われるように一方のステージ
を制御するとともに、一方のステージのマーク計測動作
中に得られた第１検出系の検出結果と一方のステージの
露光動作中に得られる第２検出系の検出結果とに基づい
て一方のステージの基板駆動系を制御する。このため、
この一方のステージの露光動作中に、先のマーク計測動
作中に得られた第１検出系の検出結果に基づいて該一方
のステージの基板駆動系を制御して感応基板の面位置を
投影光学系の結像面近くまで迅速に追い込むことができ
るとともに、第２の検出系の検出結果に基づいて基板駆
動系を更に微調整して感応基板表面を結像面に合致させ
ることが出来る。従って、迅速且つ高精度なフォーカ
ス、レベリング制御が可能となる。

【００４２】請求項２に記載の発明は、照明光で照明さ
れた照明領域（ＩＡ）に対してマスク（Ｒ）を走査方向
に移動させるのと同期して前記照明領域（ＩＡ）に共役
な露光領域（ＩＦ）に対して感応基板（Ｗ１又はＷ２）
を前記走査方向に移動させることにより前記マスク
（Ｒ）のパターン像を前記感応基板（Ｗ１又はＷ２）上
に露光する走査型の投影露光装置であって、感応基板
（Ｗ１）を保持して２次元平面内を移動可能な第１基板
ステージ（ＷＳ１）と；感応基板（Ｗ２）を保持して前
記第１基板ステージ（ＷＳ１）と同一平面内を前記第１
基板ステージ（ＷＳ１）とは独立に移動可能な第２基板
ステージ（ＷＳ２）と；前記投影光学系（ＰＬ）とは別
に設けられ、前記基板ステージ（ＷＳ１又はＷＳ２）に
保持された感応基板（Ｗ１又はＷ２）上のマークを計測
する少なくとも１つのアライメント系（例えば、２４
ａ）と；前記アライメント系（２４ａ）を用いたマーク
計測中の感応基板（Ｗ１又はＷ２）面の所定基準面に対
する相対位置を検出するための第１検出系（例えば、１
３０）と；前記投影光学系（ＰＬ）を用いた露光中の感
応基板（Ｗ２又はＷ１）面の所定基準面に対する相対位
置を検出するための第２検出系（１３２）と；前記第１
基板ステージ（ＷＳ１）及び第２基板ステージ（ＷＳ
２）の各々に設けられ、ステージ上に保持された感応基
板の面位置を調整するための基板駆動系（ＬＳ）と；前
記第１基板ステージ（ＷＳ１）及び第２基板ステージ
（ＷＳ２）の内の一方のステージ（例えば、ＷＳ１）で
前記第１検出系（１３０）による検出を行いながら前記
アライメント系（２４ａ）を用いたマーク計測動作が行
われる間に、他方のステージ（例えば、ＷＳ２）で前記
投影光学系（ＰＬ）を用いた露光動作が行われるように
前記２つのステージ（ＷＳ１、ＷＳ２）を制御した後、
前記一方のステージ（ＷＳ１）で前記投影光学系（Ｐ
Ｌ）を用いた露光動作が行われるように前記一方のステ
ージ（ＷＳ１）を制御する際に、前記一方のステージ
（ＷＳ１）に保持された感応基板（Ｗ１）上の複数のシ
ョット領域の内前記露光領域（ＩＦ）に対して前記感応
基板（Ｗ１）の外側から内側へ走査されるように設定さ
れた外周近傍のショット領域を露光するときには、前記
一方のステージ（ＷＳ１）のマーク計測動作中に得られ
た前記第１検出系（１３０）の検出結果と前記一方のス
テージ（ＷＳ１）の露光動作中に得られる前記第２検出
系（１３２）の検出結果とに基づいてステージの基板駆
動系（ＬＳ）を制御し、その他のショット領域を露光す
るときには前記第２検出系（１３２）の検出結果だけを
用いて前記一方のステージ（ＷＳ１）の基板駆動系（Ｌ
Ｓ）を制御する制御手段（９０）とを有する。

【００４３】これによれば、制御手段により、第１基板
ステージ及び第２基板ステージの内一方のステージで第
１検出系による検出を行いながらアライメント系を用い
たマーク計測動作が行われる間に、他方のステージで投
影光学系を用いた露光動作が行われるように２つのステ
ージが制御されることから、一方のステージ側のマーク
計測動作と他方のステージ側の露光動作との並行処理に
より、これらの動作をシーケンシャルに行なっていた従
来技術と比べてスループットの向上を図ることが可能で
ある。

【００４４】更に制御手段では、上記の一方のステージ
側のマーク計測動作と他方のステージ側の露光動作との
並行処理が終了後に、一方のステージで投影光学系を用
いた露光動作が行われるように一方のステージを制御す
る際に、一方のステージに保持された感応基板上の複数
のショット領域の内の露光領域に対して前記感応基板の
外側から内側へ走査されるように設定された外周近傍の
ショット領域を露光するときには、前記一方のステージ
のマーク計測動作中に得られた前記第１検出系の検出結
果と前記一方のステージの露光動作中に得られる前記第
２検出系の検出結果とに基づいてステージの基板駆動系
を制御し、その他のショット領域を露光するときには前
記第２検出系の検出結果だけを用いて前記一方のステー
ジの基板駆動系を制御する。このため、この一方のステ
ージの露光動作中に、前ショットの露光時の感応基板の
面位置の情報が得られない露光領域に対して前記感応基
板の外側から内側へ走査されるように設定された外周近
傍のショット領域を露光するときには、一方のステージ
のマーク計測動作中に得られた第１検出系の検出結果に
基づいて該一方のステージの基板駆動系を制御して感応
基板の面位置を投影光学系の結像面近くまで迅速に追い
込むことができるとともに、第２の検出系の検出結果に
基づいて基板駆動系を更に微調整して感応基板表面を結
像面に合致させることが出来る。反対に、上記以外の前
ショットの露光時の感応基板の面位置の情報が得られる
ようなショット領域の露光の際には、露光対象のショッ
ト領域の露光開始に先立って、前ショットの露光時の感
応基板の面位置の情報に基づいて一方のステージの基板
駆動系を制御して感応基板の面位置を投影光学系の結像
面近くまで迅速に追いんだ後、露光中に得られる第２の
検出系の検出結果だけを用いて感応基板の面位置調整
（「フォーカス・レベリング」調整）が行われる。

【００４５】従って、いずれのショット領域の露光の際
にも、迅速且つ高精度なフォーカス、レベリング制御が
可能となる。

【００４６】請求項３に記載の発明は、マスク（Ｒ）の
パターンの像を投影光学系（ＰＬ）を介して感応基板
（Ｗ１又はＷ２）上に露光する投影露光方法であって、
感応基板（Ｗ１又はＷ２）を保持して同一の２次元平面
内を各々独立に移動可能な２つの基板ステージ（ＷＳ
１、ＷＳ２）を用意し；前記２つのステージ（ＷＳ１、
ＷＳ２）の内の一方のステージ（例えば、ＷＳ１）に保
持された感応基板（例えば、Ｗ１）上のマークを計測
し；前記一方のステージ（ＷＳ１）でマーク計測動作が
行われている間に前記一方のステージ（ＷＳ１）上に保
持された感応基板（Ｗ１）の所定基準面に対する相対位
置を検出し；前記一方のステージ（ＷＳ１）でマーク計
測動作が行われている間に、前記２つのステージ（ＷＳ
１、ＷＳ２）の内の他方のステージ（ＷＳ２）に保持さ
れた感応基板（Ｗ２）上に前記マスク（Ｒ）のパターン
像を露光し；前記他方のステージ（ＷＳ２）の露光動作
終了後に、前記一方のステージ（ＷＳ１）に保持された
感応基板（Ｗ１）を露光するとともに、この露光中に、
前記検出された相対位置に基づいて前記一方のステージ
（ＷＳ１）に保持された感応基板（Ｗ１）の面位置を調
整することを特徴とする。

【００４７】これによれば、２つのステージの内の一方
のステージに保持された感応基板上のマークが計測さ
れ、この一方のステージでマーク計測動作が行われてい
る間に一方のステージ上に保持された感応基板の所定基
準面に対する相対位置が検出される。このようにして一
方のステージでマーク計測動作が行われている間に、こ
れと並行して２つのステージの内の他方のステージに保
持された感応基板上にマスクのパターン像が露光され
る。このため、一方のステージ側のマーク計測動作と他
方のステージ側の露光動作との並行処理により、これら
の動作をシーケンシャルに行なっていた従来技術と比べ
てスループットの向上を図ることが可能である。

【００４８】そして、上記の他方のステージの露光動作
終了後、すなわち上記２つのステージ上での並行動作が
終了した後、一方のステージに保持された感応基板が露
光されるとともに、この露光中に、先に検出された一方
のステージ上に保持された感応基板の所定基準面に対す
る相対位置（面位置の情報）に基づいて前記一方のステ
ージに保持された感応基板の面位置が調整される。この
ため、この一方のステージの露光動作中に、先に検出さ
れた面位置の情報に基づいて該一方のステージに保持さ
れた感応基板の面位置を投影光学系の結像面近くまで迅
速に追い込むことができる。従って、迅速且つ高精度な
フォーカス、レベリング制御が可能となる。

【００４９】請求項４に記載の発明は、照明光（ＥＬ）
で照明された照明領域（ＩＡ）に対してマスク（Ｒ）を
走査方向に移動させるのと同期して前記照明領域（Ｉ
Ａ）に共役な露光領域（ＩＦ）に対して感応基板（Ｗ１
又はＷ２）を前記走査方向に移動させることにより、前
記感応基板（Ｗ１又はＷ２）上の複数のショット領域
（２１０）の各々に前記マスク（Ｒ）のパターンの像を
投影光学系（ＰＬ）を介して露光する投影露光方法であ
って、前記感応基板（Ｗ１又はＷ２）上の複数のショッ
ト領域（２１０）の内前記露光領域（ＩＦ）に対して前
記感応基板（Ｗ１又はＷ２）の外側から内側へ走査され
るように設定された外周近傍のショット領域（２１０）
を含むように、前記複数のショット領域（２１０）の内
の幾つかをサンプルショット領域として選択し；前記幾
つかのサンプルショット領域の座標位置をそれぞれ計測
し；前記幾つかのサンプルショット領域の座標位置を計
測する際に前記幾つかのサンプルショット領域毎に前記
感応基板（Ｗ１又はＷ２）の所定基準面に対する相対位
置を検出し；前記計測されたサンプルショット領域の座
標位置に基づいて前記感応基板（Ｗ１又はＷ２）上の複
数のショット領域（２１０）の配列を決定し；前記露光
領域（ＩＦ）に対して前記感応基板（Ｗ１又はＷ２）の
外側から内側へ走査されるように設定された外周近傍の
ショット領域（２１０）を各々露光するときに、前記決
定されたショット領域（２１０）の配列に基づいて前記
マスク（Ｒ）のパターン像との位置合わせを行うととも
に、前記座標位置の計測の際に検出された相対位置に基
づいて前記感応基板（Ｗ１又はＷ２）の面位置を調整す
ることを特徴とする。

【００５０】これによれば、感応基板上の複数のショッ
ト領域の内の露光領域に対して感応基板の外側から内側
へ走査されるように設定された外周近傍のショット領域
を含むように、複数のショット領域の内の幾つかがサン
プルショット領域として選択される。そして、その幾つ
かのサンプルショット領域の座標位置がそれぞれ計測さ
れ、この幾つかのサンプルショット領域の座標位置が計
測される際に幾つかのサンプルショット領域毎に感応基
板の所定基準面に対する相対位置が検出される。次い
で、計測されたサンプルショット領域の座標位置に基づ
いて感応基板上の複数のショット領域の配列が決定され
る。

【００５１】そして、露光領域に対して感応基板の外側
から内側へ走査されるように設定された外周近傍のショ
ット領域を各々露光するときには、上で決定されたショ
ット領域の配列に基づいて該ショット領域のマスクのパ
ターン像との位置合わせが行われるとともに、座標位置
の計測の際に検出された相対位置に基づいて感応基板の
面位置が調整される。

【００５２】このため、露光領域に対して感応基板の外
側から内側へ走査されるように設定された外周近傍のシ
ョット領域を各々露光する場合であっても、座標位置の
計測の際に検出された相対位置に基づいて感応基板の面
位置を調整することができるので、このようなショット
領域の露光に際してその走査方向を内側から外側へ変え
てスループットを犠牲にするというような不都合を回避
することができる。

【００５３】この場合において、外周近傍のサンプルシ
ョット領域の座標位置を計測する際に、必ずしも露光時
と同一方向に感応基板を移動させて感応基板の所定基準
面に対する相対位置を検出しなくても良いが、請求項５
に記載の発明の如く、サンプルショット領域の内の露光
領域（ＩＦ）に対して感応基板（Ｗ１又はＷ２）の外側
から内側へ走査されるように設定された外周近傍のショ
ット領域（２１０）の座標位置を計測する際に、露光時
と同じ方向に感応基板（Ｗ１又はＷ２）を移動しながら
感応基板（Ｗ１又はＷ２）の所定基準面に対する相対位
置を検出するようにすることが望ましい。このようにす
る場合には、感応基板（Ｗ１又はＷ２）の移動方向に依
存するオフセット等が除去されたフォーカス制御を行う
ことが可能となるからである。

【００５４】請求項６に記載の発明は、照明光（ＥＬ）
で照明された照明領域（ＩＡ）に対してマスク（Ｒ）を
走査方向に移動させるのと同期して前記照明領域（Ｉ
Ａ）に共役な露光領域（ＩＦ）に対して感応基板（Ｗ）
を前記走査方向に移動させることにより前記マスク
（Ｒ）のパターン像を前記感応基板（Ｗ）上に露光する
走査型の投影露光装置であって、感応基板（Ｗ）を保持
して２次元平面内を移動可能な基板ステージ（ＷＳ）
と；前記露光領域（ＩＦ）に対して前記走査方向の一方
側と他方側に前記走査方向に直交する非走査方向の幅が
前記露光領域（ＩＦ）より広い検出領域をそれぞれ有
し、該各検出領域内に前記非走査方向に沿って設定され
た複数の検出点（例えば、ＦＡ１〜ＦＡ９）の少なくと
も１つで前記感応基板（Ｗ）面の所定基準面に対する相
対位置を検出する位置検出系（１５１、１６１）と；前
記基板ステージ（ＷＳ）に設けられ、ステージ（ＷＳ）
上に保持された感応基板（Ｗ）の面位置を調整するため
の基板駆動系（ＬＳ）と；前記基板ステージ（ＷＳ）上
に保持された感応基板（Ｗ）を露光する際に、前記位置
検出系（１５１、１６１）の検出結果に基づいて前記基
板駆動系（ＬＳ）を制御する制御手段（９０）とを有す
る。

【００５５】これによれば、位置検出系が露光領域に対
して走査方向の一方側と他方側にそれぞれ走査方向に直
交する非走査方向に配列され、その非走査方向の幅が露
光領域よりも広い検出領域を有しており、各検出領域内
の非走査方向に沿って設定された複数の検出点の少なく
とも１つで感応基板面の所定基準面に対する相対位置を
検出し、制御手段では基板ステージ上に保持された感応
基板を露光する際に、位置検出系の検出結果に基づいて
基板駆動系を制御する。このため、例えば、従来の露光
領域と同一幅の検出領域しか持たない先読みセンサで
は、感応基板の外側から内側へ走査する場合、感応基板
の外周近傍の領域では先読み制御が困難であったのと異
なり、このような場合でも、露光領域の外側にはみ出し
た検出領域部分の検出点により隣接部の感応基板面の所
定基準面に対する相対位置を検出することが可能であ
り、この検出データに基づいて基板駆動系を制御するこ
とにより感応基板の面位置を調整することが可能とな
る。従って、感応基板の走査方向の変更によるスループ
ット低下を防止することができるとともに、上記検出デ
ータの活用によりフォーカス制御の追い込みが可能とな
る。

【００５６】あるいは、基板外周部のあるショット領域
の露光中にその隣接するショット領域の面位置情報を露
光領域の外側にはみ出した走査方向一方と他方側の検出
領域部分の検出点により検出し、これを記憶しておくこ
とにより、前記隣接するショット領域の露光の際に、仮
にこの隣接ショットが、前述した従来の先読みセンサに
よる先読み制御が困難なショット領域であっても、記憶
した面位置情報に基づいて迅速なフォーカスの追い込み
が可能になる。

【００５７】この場合において、請求項７に記載の発明
の如く、制御手段（９０）では、位置検出系の検出結果
の内感応基板の走査方向に向かって露光領域の手前に設
定された検出領域内の複数の検出点（例えば、ＦＡ１〜
ＦＡ９）の少なくとも１つの検出結果に基づいて基板駆
動系（ＬＳ）を制御するようにしても良い。すなわち、
位置検出系を先読みセンサとしてのみ用いても良い。

【００５８】また、感応基板の面位置を調整するために
基板駆動系の制御を開始する時期として種々の時期が考
えられるが、請求項８に記載の発明の如く、制御手段
（９０）は、感応基板（Ｗ）の外周近傍のショット領域
（２１２）を感応基板（Ｗ）の外側から内側に向かって
走査露光する際に、複数の検出点（例えば、ＦＡ１〜Ｆ
Ａ９）の内の少なくとも１つが感応基板（Ｗ）上の有効
領域内にかかった時点から、感応基板（Ｗ）上にかかる
検出点（ＦＡ１〜ＦＡ９）の検出結果に基づいて感応基
板（Ｗ）の面位置調整のため基板駆動系（ＬＳ）の制御
を開始するようにしても良い。これは、検出点の少なく
とも１つが有効領域にかかった状態から基板駆動系の制
御を開始することにより、迅速な面位置の追い込み（フ
ォーカスの追い込み）が可能になるからである。

【００５９】また、ショット領域にかかる検出点が１点
である場合に基板駆動系を介して感応基板の面位置（傾
きを含む）を調整するにあたって、請求項９に記載の発
明の如く、制御手段（９０）は、感応基板（Ｗ）の外周
近傍のショット領域（２１２）を走査露光する際に、当
該ショット領域（２１２）にかかる検出点（例えば、Ｆ
Ａ３〜ＦＡ７）が１点である場合には所定の固定値に基
づいて基板駆動系（ＬＳ）を介して感応基板（Ｗ）の傾
きを調整するようにしても良い。例えば、所定の固定値
として傾き零が挙げられ、この場合には上記検出点で検
出された基準面に直交する方向の面位置を含む水平面に
感応基板表面が設定されることになる。従って、検出点
が１点であってもフォーカス制御に加え、レベリング制
御を行うことが可能になる。

【００６０】あるいは、請求項１０に記載の発明の如
く、制御手段（９０）は、感応基板（Ｗ）の外周近傍の
ショット領域（２１２）を走査露光する際に、当該ショ
ット領域（２１２）にかかる検出点（例えば、ＦＡ３〜
ＦＡ７）が１点である場合には当該ショット領域（２１
２）に隣接するショット領域上にかかる他の検出点（例
えば、ＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ８、ＦＡ９）の検出結果と
１点の検出結果とに基づいて基板駆動系（ＬＳ）を介し
て感応基板（Ｗ）の傾きを調整するようにしても良い。
このように、隣接ショット領域上の検出結果と１点の検
出結果とを用いることにより、露光ショット領域内の検
出点が１点であっても、ある程度正確なフォーカス、レ
ベリング制御を行うことが可能になる。

【００６１】請求項６に記載の発明において、請求項１
１に記載の発明の如く、制御手段は（９０）、感応基板
（Ｗ）上の複数のショット領域（２１２）毎に、複数の
検出点（例えば、ＦＡ１〜ＦＡ９）の内のいずれの検出
点の検出結果を用いるかを予め決定し、感応基板（Ｗ）
上のあるショット領域（２１２）を走査露光する際に
は、当該ショット領域（２１２）に対して決定された検
出点の検出結果のみを用いて前記基板駆動系（ＬＳ）を
介して前記感応基板（Ｗ）の面位置を調整しても良い。
このように、各ショット領域に応じた面位置の検出に適
した検出点を予め決めておくことにより、効率の良い誤
差の少ない面位置調整（フォーカス・レベリング制御）
が可能になる。

【００６２】また、請求項８における感応基板上の有効
領域は、請求項１２に記載の発明の如く、感応基板
（Ｗ）上の全面または感応基板（Ｗ）の周縁部に定めら
れた禁止帯（パターン禁止帯）の内側であることが望ま
しい。この場合、少なくとも１つの検出点が感応基板、
あるいは感応基板の周縁部に定められた禁止帯の内側に
かかった時点から感応基板の面位置を調整するための基
板駆動系の制御が開始されることになる。特に、感応基
板の周縁部に定められた禁止帯の内側とすることによ
り、感応基板の外周付近の反りやゴミの影響を受け難く
なるため、一層正確に感応基板の面位置を検出すること
ができる。

【００６３】また、有効領域か否かを判断する判断基準
としては種々のものがあるが、例えば、請求項１３に記
載の発明の如く、制御手段（９０）は、感応基板（Ｗ）
の外周位置情報、位置検出系（１５１、１６１）の各検
出点（例えば、ＦＡ１〜ＦＡ９）の位置情報、及び露光
対象のショット領域（２１２）の位置情報に基づいて、
位置検出系（１５１、１６１）の検出点（ＦＡ１〜ＦＡ
９）のいずれが感応基板（Ｗ）上の有効領域にかかって
いるか否かを判断するようにしても良い。これにより、
位置検出系のいずれの検出点が感応基板上の有効領域に
かかっているか否かを正確に判断することが可能とな
り、基板駆動系による感応基板の面位置調整の制御を正
確に開始させることができる。

【００６４】さらに、有効領域か否かを判断する判断基
準としては、例えば、請求項１４に記載の発明の如く、
制御手段（９０）は、位置検出系（１５１、１６１）の
複数の検出点（例えば、ＦＡ１〜ＦＡ９）の検出結果を
それぞれ所定の許容値と比較することにより、位置検出
系（１５１、１６１）の検出点（ＦＡ１〜ＦＡ９）のい
ずれが感応基板（Ｗ）上の有効領域にかかっているか否
かを判断するようにしても良い。この場合は、所定の許
容値の範囲内に検出値が入っているか否かで有効領域か
否かを判断するもので、有効領域内でも感応基板の反り
やゴミ等の影響による誤差要因がある場合、許容値の範
囲外であればこれを除去することが可能なため、不測の
事態にも対処できる利点がある。

【００６５】また、制御手段により基板駆動系を介して
感応基板の傾き調整を開始する時期として、例えば、請
求項１５に記載の発明の如く、感応基板（Ｗ）の外周近
傍のショット領域（２１２）を走査露光する際に、当該
ショット領域（２１２）にかかる検出点（例えば、ＦＡ
１〜ＦＡ９）が複数になった時点から、当該ショット領
域（２１２）にかかる検出点（ＦＡ１〜ＦＡ９）の検出
結果だけに基づく感応基板（Ｗ）の傾き調整を基板駆動
系（ＬＳ）を介して開始しても良い。これにより、当該
ショット領域にかかる検出点が複数になった場合は、シ
ョット領域の面の傾きがわかるため、正確なレベリング
制御を行うことが可能になる。

【００６６】また、位置検出系のどの検出点がいずれの
ショット領域にかかっているか否かを判断する判断基準
として種々のものがあるが、例えば、請求項１６に記載
の発明の如く、制御手段（９０）は、感応基板（Ｗ）の
外周位置情報、位置検出系（１５１、１６１）の各検出
点（例えば、ＦＡ１〜ＦＡ９）の位置情報、及び露光対
象のショット領域（２１２）の位置情報に基づいて、位
置検出系（１５１、１６１）の検出点のいずれが当該シ
ョット領域（２１２）にかかっているか否かを判断する
ようにしても良い。これにより、位置検出系のいずれの
検出点が感応基板上のいずれのショット領域にかかって
いるか否かを正確に判断することができるため、請求項
９又は１０に記載の発明において、ショット領域にかか
る検出点の数を正確に判断することができる。

【００６７】また、請求項１７に記載の発明の如く、制
御手段（９０）は、感応基板（Ｗ）の外周近傍のショッ
ト領域（２１２）を走査露光する際に、当該ショット領
域（２１２）にかかる検出点（例えば、ＦＡ１〜ＦＡ
９）が１点である場合には１点の検出点（ＦＡ１〜ＦＡ
９の内の１点）とこれに隣接する少なくとも１点の検出
点（ＦＡ１〜ＦＡ９の内の隣接する点）とを含む所定数
の検出点（ＦＡ１〜ＦＡ９）の検出結果に基づいて基板
駆動系（ＬＳ）を介して感応基板（Ｗ）の傾き調整を開
始し、その後、傾き調整に使用する検出点（ＦＡ１〜Ｆ
Ａ９）を順次当該ショット領域（２１２）内部側にシフ
トするようにしても良い。当該ショット領域にかかる検
出点が１点であっても、その１点の検出点に隣接する少
なくとも１点の検出点を含む検出点の検出結果に基づい
て感応基板の傾き調整を開始し、当該ショット領域内部
の検出点が増えるに従って傾き調整に使用する検出点を
順次当該ショット領域内部側にシフトすることにより、
より正確な傾き調整を行うことができる。

【００６８】さらに、請求項１８に記載の発明は、照明
光（ＥＬ）で照明された照明領域（ＩＡ）に対してマス
ク（Ｒ）を走査方向に移動させるのと同期して前記照明
領域（ＩＡ）に共役な露光領域（ＩＦ）に対して感応基
板（Ｗ）を前記走査方向に移動させることにより前記マ
スク（Ｗ）のパターン像を前記感応基板（Ｗ）上に露光
する走査露光方法において、該感応基板（Ｗ）の走査露
光の際に、前記露光領域（ＩＦ）に対して前記走査方向
の一方側と他方側にそれぞれ位置する前記走査方向に直
交する非走査方向の幅が前記露光領域（ＩＦ）より広い
検出領域（ＡＢＥ、ＡＦＥ）内に前記非走査方向に沿っ
て複数のスリット像が配置されるように、所定角度傾斜
した方向から前記感応基板（Ｗ）表面にスリット像を投
影し、前記感応基板（Ｗ）からの前記各スリット像の反
射光束を受光し、その光電変換信号に基づいて前記スリ
ット像が投影される各検出点（例えば、ＡＦ１〜ＡＦ
９）における前記感応基板（Ｗ）面の所定の基準面から
の相対位置をそれぞれ算出し、この算出結果に基づいて
前記露光領域（ＩＦ）内における前記感応基板（Ｗ）の
面位置を調整することを特徴とする。

【００６９】これによれば、感応基板を走査露光する際
に、露光領域に対して走査方向の一方側と他方側にそれ
ぞれ位置する走査方向に直交する非走査方向の幅が露光
領域よりも広い検出領域内に非走査方向に沿って複数の
スリット像が配置されるように、所定角度傾斜した方向
から感応基板表面にスリット像が投影され、感応基板か
らの各スリット像の反射光束が受光して得られる光電変
換信号に基づいてスリット像が投影される各検出点にお
ける感応基板面の所定の基準面からの相対位置がそれぞ
れ算出される。そして、この算出結果に基づいて露光領
域内における感応基板の面位置が調整される。このた
め、例えば、感応基板の外周近傍の領域を露光する際に
感応基板の外側から内側へ走査する場合に、露光領域の
外側にはみ出した検出点おけるスリット像の反射光束の
光電変換信号に基づいてその検出点における感応基板面
の所定の基準面からの相対位置を算出することができ
る。この結果、前記露光領域の外側にはみ出した検出点
により隣接部の感応基板面の所定基準面に対する相対位
置を算出することが可能であり、この算出結果に基づい
て感応基板の面位置を調整することが可能となり、請求
項６に記載の発明と同様に、感応基板の走査方向の変更
によるスループット低下を防止することができるととも
に、上記算出データの活用によりフォーカス制御の追い
込みが可能となる。

【００７０】

【発明の実施の形態】

《第１の実施形態》以下、本発明の第１の実施形態を図
１ないし図１８に基づいて説明する。

【００７１】図１には、第１の実施形態に係る投影露光
装置１０の概略構成が示されている。この投影露光装置
１０は、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の走
査露光型の投影露光装置である。

【００７２】この投影露光装置１０は、ベース盤１２上
を感応基板としてのウエハＷ１、Ｗ２をそれぞれ保持し
て独立して２次元方向に移動する第１、第２の基板ステ
ージとしてのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２を備えたス
テージ装置、このステージ装置の上方に配置された投影
光学系ＰＬ、投影光学系ＰＬの上方でマスクとしてのレ
チクルＲを主として所定の走査方向、ここではＹ軸方向
（図１における紙面直交方向）に駆動するレチクル駆動
機構、レチクルＲを上方から照明する照明系及びこれら
各部を制御する制御系等を備えている。

【００７３】前記ステージ装置は、ベース盤１２上に不
図示の空気軸受けを介して浮上支持され、Ｘ軸方向（図
１における紙面左右方向）及びＹ軸方向（図１における
紙面直交方向）に独立して２次元移動可能な２つのウエ
ハステージＷＳ１、ＷＳ２と、これらのウエハステージ
ＷＳ１、ＷＳ２を駆動するステージ駆動系と、ウエハス
テージＷＳ１、ＷＳ２の位置を計測する干渉計システム
とを備えている。

【００７４】これをさらに詳述すると、ウエハステージ
ＷＳ１、ＷＳ２の底面には不図示のエアパッド（例え
ば、真空予圧型空気軸受け）が複数ヶ所に設けられてお
り、このエアパッドの空気噴き出し力と真空予圧力との
バランスにより例えば数ミクロンの間隔を保った状態
で、ベース盤１２上に浮上支持されている。

【００７５】ベース盤１２上には、図３の平面図に示さ
れるように、Ｘ軸方向に延びる２本のＸ軸リニアガイド
（例えば、いわゆるムービングコイル型のリニアモータ
の固定側マグネットのようなもの）１２２、１２４が平
行に設けられており、これらのＸ軸リニアガイド１２
２、１２４には、当該各Ｘ軸リニアガイドに沿って移動
可能な各２つの移動部材１１４、１１８及び１１６、１
２０がそれぞれ取り付けられている。これら４つの移動
部材１１４、１１８、１１６、１２０の底面部には、Ｘ
軸リニアガイド１２２又は１２４を上方及び側方から囲
むように不図示の駆動コイルがそれぞれ取り付けられて
おり、これらの駆動コイルとＸ軸リニアガイド１２２又
は１２４とによって、各移動部材１１４、１１６、１１
８、１２０をＸ軸方向に駆動するムービングコイル型の
リニアモータが、それぞれ構成されている。但し、以下
の説明では、便宜上、上記移動部材１１４、１１６、１
１８、１２０をＸ軸リニアモータと呼ぶものとする。

【００７６】この内２つのＸ軸リニアモータ１１４、１
１６は、Ｙ軸方向に延びるＹ軸リニアガイド（例えば、
ムービングマグネット型のリニアモータの固定側コイル
のようなもの）１１０の両端にそれぞれ設けられ、ま
た、残り２つのＸ軸リニアモータ１１８、１２０は、Ｙ
軸方向に延びる同様のＹ軸リニアガイド１１２の両端に
固定されている。従って、Ｙ軸リニアガイド１１０は、
Ｘ軸リニアモータ１１４、１１６によってＸ軸リニアガ
イド１２２、１２４に沿って駆動され、またＹ軸リニア
ガイド１１２は、Ｘ軸リニアモータ１１８、１２０によ
ってＸ軸リニアガイド１２２、１２４に沿って駆動され
るようになっている。

【００７７】一方、ウエハステージＷＳ１の底部には、
一方のＹ軸リニアガイド１１０を上方及び側方から囲む
不図示のマグネットが設けられており、このマグネット
とＹ軸リニアガイド１１０とによってウエハステージＷ
Ｓ１をＹ軸方向に駆動するムービングマグネット型のリ
ニアモータが構成されている。また、ウエハステージＷ
Ｓ２の底部には、他方のＹ軸リニアガイド１１２を上方
及び側方から囲む不図示のマグネットが設けられてお
り、このマグネットとＹ軸リニアガイド１１２とによっ
てウエハステージＷＳ２をＹ軸方向に駆動するムービン
グマグネット型のリニアモータが構成されている。

【００７８】すなわち、本第１の実施形態では、上述し
たＸ軸リニアガイド１２２、１２４、Ｘ軸リニアモータ
１１４、１１６、１１８、１２０、Ｙ軸リニアガイド１
１０、１１２及びウエハステージＷＳ１、ＷＳ２底部の
不図示のマグネット等によってウエハステージＷＳ１、
ＷＳ２を独立してＸＹ２次元駆動するステージ駆動系が
構成されている。このステージ駆動系は、図１のステー
ジ制御装置３８によって制御される。

【００７９】なお、Ｙ軸リニアガイド１１０の両端に設
けられた一対のＸ軸リニアモータ１１４、１１６のトル
クを若干可変する事で、ウエハステージＷＳ１に微少ヨ
ーイングを発生させたり、除去する事も可能である。同
様に、Ｙ軸リニアガイド１１２の両端に設けられた一対
のＸ軸リニアモータ１１８、１２０のトルクを若干可変
する事で、ウエハステージＷＳ２に微少ヨーイングを発
生させたり、除去する事も可能である。

【００８０】前記ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２上に
は、不図示のウエハホルダを介してウエハＷ１、Ｗ２が
真空吸着等により固定されている。ウエハホルダは、不
図示のＺ・θ駆動機構によって、ＸＹ平面に直交するＺ
軸方向及びθ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微小駆動さ
れるようになっている。また、ウエハステージＷＳ１、
ＷＳ２の上面には、種々の基準マークが形成された基準
マーク板ＦＭ１、ＦＭ２がウエハＷ１、Ｗ２とそれぞれ
ほぼ同じ高さになるように設置されている。これらの基
準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２は、例えば各ウエハステージ
の基準位置を検出する際に用いられる。

【００８１】また、ウエハステージＷＳ１のＸ軸方向一
側の面（図１における左側面）２０とＹ軸方向一側の面
（図１における紙面奥側の面）２１とは、鏡面仕上げが
なされた反射面となっており、同様に、ウエハステージ
ＷＳ２のＸ軸方向他側の面（図１における右側面）２２
とＹ軸方向の一側の面２３とは、鏡面仕上げがなされた
反射面となっている。これらの反射面に、後述する干渉
計システムを構成する各測長軸（ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘ
等）の干渉計ビームが投射され、その反射光を各干渉計
で受光することにより、各反射面の基準位置（一般には
投影光学系側面やアライメント光学系の側面に固定ミラ
ーを配置し、そこを基準面とする）からの変位を計測
し、これにより、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の２次
元位置がそれぞれ計測されるようになっている。なお、
干渉計システムの測長軸の構成については、後に詳述す
る。

【００８２】前記投影光学系ＰＬとしては、ここでは、
Ｚ軸方向の共通の光軸を有する複数枚のレンズエレメン
トから成り、両側テレセントリックで所定の縮小倍率、
例えば１／５を有する屈折光学系が使用されている。こ
のため、ステップ・アンド・スキャン方式の走査露光時
におけるウエハステージの走査方向の移動速度は、レチ
クルステージの移動速度の１／５となる。

【００８３】この投影光学系ＰＬのＸ軸方向の両側に
は、図１に示されるように、同じ機能を持ったオフアク
シス（off-axis）方式のアライメント系２４ａ、２４ｂ
が、投影光学系ＰＬの光軸中心（レチクルパターン像の
投影中心と一致）よりそれぞれ同一距離だけ離れた位置
に設置されている。これらのアライメント系２４ａ、２
４ｂは、ＬＳＡ（Laser Step Alignment）系、ＦＩＡ
（ Filed Image Alignment）系、ＬＩＡ（Laser Interf
erometric Alignment ）系の３種類のアライメントセン
サを有しており、基準マーク板上の基準マーク及びウエ
ハ上のアライメントマークのＸ、Ｙ２次元方向の位置計
測を行うことが可能である。

【００８４】ここで、ＬＳＡ系は、レーザ光をマークに
照射して、回折・散乱された光を利用してマーク位置を
計測する最も汎用性のあるセンサであり、従来から幅広
いプロセスウエハに使用される。ＦＩＡ系は、ハロゲン
ランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明
し、このマーク画像を画像処理することによってマーク
位置を計測するセンサであり、アルミ層やウエハ表面の
非対称マークに有効に使用される。また、ＬＩＡ系は、
回折格子状のマークに周波数をわずかに変えたレーザ光
を２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させ
て、その位相からマークの位置情報を検出するセンサで
あり、低段差や表面荒れウエハに有効に使用される。

【００８５】本第１の実施形態では、これら３種類のア
ライメントセンサを、適宜目的に応じて使い分け、ウエ
ハ上の３点の一次元マークの位置を検出してウエハの概
略位置計測を行ういわゆるサーチアライメントや、ウエ
ハ上の各ショット領域の正確な位置計測を行うファイン
アライメント等を行うようになっている。

【００８６】この場合、アライメント系２４ａは、ウエ
ハステージＷＳ１上に保持されたウエハＷ１上のアライ
メントマーク及び基準マーク板ＦＭ１上に形成された基
準マークの位置計測等に用いられる。また、アライメン
ト系２４ｂは、ウエハステージＷＳ２上に保持されたウ
エハＷ２上のアライメントマーク及び基準マーク板ＦＭ
２上に形成された基準マークの位置計測等に用いられ
る。

【００８７】これらのアライメント系２４ａ、２４ｂを
構成する各アライメントセンサからの情報は、アライメ
ント制御装置８０によりＡ／Ｄ変換され、デジタル化さ
れた波形信号を演算処理してマーク位置が検出される。
この結果が制御手段としての主制御装置９０に送られ、
主制御装置９０からその結果に応じてステージ制御装置
に対し露光時の同期位置補正等が指示されるようになっ
ている。

【００８８】さらに、本第１の実施形態の露光装置１０
では、図１では図示を省略したが、レチクルＲの上方
に、図５に示されるような、投影光学系ＰＬを介してレ
チクルＲ上のレチクルマーク（図示省略）と基準マーク
板ＦＭ１、ＦＭ２上のマークとを同時に観察するための
露光波長を用いたＴＴＲ（Through The Reticle ）アラ
イメント光学系から成る一対のレチクルアライメント顕
微鏡１４２、１４４が設けられている。これらのレチク
ルアライメント顕微鏡１４２、１４４の検出信号は、主
制御装置９０に供給されるようになっている。この場
合、レチクルＲからの検出光をそれぞれレチクルアライ
メント顕微鏡１４２及び１４４に導くための偏向ミラー
１４６及び１４８が移動自在に配置され、露光シーケン
スが開始されると、主制御装置９０からの指令のもと
で、不図示のミラー駆動装置によりそれぞれ偏向ミラー
１４６及び１４８が待避される。なお、レチクルアライ
メント顕微鏡１４２、１４４と同等の構成は、例えば特
開平７−１７６４６８号公報等に開示されているのでこ
こでは詳細な説明については省略する。

【００８９】また、図１では図示を省略したが、投影光
学系ＰＬ、アライメント系２４ａ、２４ｂのそれぞれに
は、図４に示されるように、合焦位置を調べるためのオ
ートフォーカス／オートレベリング計測機構（以下、
「ＡＦ／ＡＬ系」という）１３０、１３２、１３４が設
けられている。この内、第２の検出系としてのＡＦ／Ａ
Ｌ系１３２は、スキャン露光によりレチクルＲ上のパタ
ーンをウエハ（Ｗ１又はＷ２）上に正確に転写するに
は、レチクルＲ上のパターン形成面とウエハＷの露光面
とが投影光学系ＰＬに関して共役になっている必要があ
ることから、ウエハＷの露光面が投影光学系ＰＬの像面
に焦点深度の範囲内で合致しているかどうか（合焦して
いるかどうか）を検出するために、設けられているもの
である。本第１の実施形態では、ＡＦ／ＡＬ系１３２と
して、いわゆる多点ＡＦ系が使用されている。

【００９０】ここで、このＡＦ／ＡＬ系１３２を構成す
る多点ＡＦ系の詳細構成について、図５及び図６に基づ
いて説明する。

【００９１】このＡＦ／ＡＬ系（多点ＡＦ系）１３２
は、図５に示されるように、光ファイバ束１５０、集光
レンズ１５２、パターン形成板１５４、レンズ１５６、
ミラー１５８及び照射対物レンズ１６０から成る照射光
学系１５１と、集光対物レンズ１６２、回転方向振動板
１６４、結像レンズ１６６、受光器１６８から成る集光
光学系１６１とから構成されている。

【００９２】ここで、このＡＦ／ＡＬ系（多点ＡＦ系）
１３２の上記構成各部についてその作用と共に説明す
る。

【００９３】露光光ＥＬとは異なるウエハＷ１（又はＷ
２）上のフォトレジストを感光させない波長の照明光
が、図示しない照明光源から光ファイバ束１５０を介し
て導かれ、この光ファイバ束１５０から射出された照明
光が、集光レンズ１５２を経てパターン形成板１５４を
照明する。このパターン形成板１５４を透過した照明光
は、レンズ１５６、ミラー１５８及び照射対物レンズ１
６０を経てウエハＷの露光面に投影され、ウエハＷ１
（又はＷ２）の露光面に対してパターン形成板１５４上
のパターンの像が光軸ＡＸに対して斜めに投影結像され
る。ウエハＷ１で反射された照明光は、集光対物レンズ
１６２、回転方向振動板１６４及び結像レンズ１６６を
経て受光器１６８の受光面に投影され、受光器１６８の
受光面にパターン形成板１５４上のパターンの像が再結
像される。ここで、主制御装置９０は、加振装置１７２
を介して回転方向振動板１６４に所定の振動を与えると
ともに、受光器１６８の多数（具体的には、パターン形
成板１５４のスリットパターンと同数）の受光素子から
の検出信号を信号処理装置１７０に供給する。また、信
号処理装置１７０は、各検出信号を加振装置１７２の駆
動信号で同期検波して得た多数のフォーカス信号をステ
ージ制御装置３８を介して主制御装置９０へ供給する。

【００９４】この場合、パターン形成板１５４には、図
６に示されるように、例えば５×９＝４５個の上下方向
のスリット状の開口パターン９３−１１〜９３−５９が
形成されており、これらのスリット状の開口パターンの
像がウエハＷの露光面上にＸ軸及びＹ軸に対して斜め
（４５°）に投影される。この結果、図４に示されるよ
うなＸ軸及びＹ軸に対して４５°に傾斜したマトリクス
配置のスリット像が形成される。なお、図４における符
号ＩＦは、照明系により照明されるレチクル上の照明領
域と共役なウエハ上の照明フィールドを示す。この図４
からも明らかなように、投影光学系ＰＬ下の照明フィー
ルドＩＦより２次元的に十分大きいエリアに検出用ビー
ムが照射されている。

【００９５】その他の第１の検出系としてのＡＦ／ＡＬ
系１３０、１３４も、このＡＦ／ＡＬ系１３２と同様に
構成されている。すなわち、本第１の実施形態では、露
光時の焦点検出に用いられるＡＦ／ＡＬ系１３２とほぼ
同一の領域をアライメントマークの計測時に用いられる
ＡＦ／ＡＬ機構１３０、１３４によっても検出ビームが
照射可能な構成となっている。このため、アライメント
系２４ａ、２４ｂによるアライメントセンサの計測時
に、露光時と同様のＡＦ／ＡＬ系の計測、制御によるオ
ートフォーカス／オートレベリングを実行しつつアライ
メントマークの位置計測を行うことにより、高精度なア
ライメント計測が可能になる。換言すれば、露光時とア
ライメント時との間で、ステージの姿勢によるオフセッ
ト（誤差）が発生しなくなる。

【００９６】次に、レチクル駆動機構について、図１及
び図２に基づいて説明する。

【００９７】このレチクル駆動機構は、レチクルベース
盤３２上をレチクルＲを保持してＸＹの２次元方向に移
動可能なレチクルステージＲＳＴと、このレチクルステ
ージＲＳＴを駆動する不図示のリニアモータと、このレ
チクルステージＲＳＴの位置を管理するレチクル干渉計
システムとを備えている。

【００９８】これを更に詳述すると、レチクルステージ
ＲＳＴには、図２に示されるように、２枚のレチクルＲ
１、Ｒ２がスキャン方向（Ｙ軸方向）に直列に設置でき
る様になっており、このレチクルステージＲＳＴは、不
図示のエアーベアリング等を介してレチクルベース盤３
２上に浮上支持され、不図示のリニアモータ等から成る
駆動機構３０（図１参照）によりＸ軸方向の微小駆動、
θ方向の微小回転及びＹ軸方向の走査駆動がなされるよ
うになっている。なお、駆動機構３０は、前述したステ
ージ装置と同様のリニアモータを駆動源とする機構であ
るが、図１では図示の便宜上及び説明の便宜上から単な
るブロックとして示しているものである。このため、レ
チクルステージＲＳＴ上のレチクルＲ１、Ｒ２が例えば
二重露光の際に選択的に使用され、いずれのレチクルに
ついてもウエハ側と同期スキャンできる様な構成となっ
ている。

【００９９】このレチクルステージＲＳＴ上には、Ｘ軸
方向の一側の端部に、レチクルステージＲＳＴと同じ素
材（例えばセラミック等）から成る平行平板移動鏡３４
がＹ軸方向に延設されており、この移動鏡３４のＸ軸方
向の一側の面には鏡面加工により反射面が形成されてい
る。この移動鏡３４の反射面に向けて図１の干渉計シス
テム３６を構成する測長軸ＢＩ６Ｘで示される干渉計か
らの干渉計ビームが照射され、干渉計ではその反射光を
受光してウエハステージ側と同様にして基準面に対する
相対変位を計測することにより、レチクルステージＲＳ
Ｔの位置を計測している。ここで、この測長軸ＢＩ６Ｘ
を有する干渉計は、実際には独立に計測可能な２本の干
渉計光軸を有しており、レチクルステージのＸ軸方向の
位置計測と、ヨイーング量の計測が可能となっている。
この測長軸ＢＩ６Ｘを有する干渉計は、後述するウエハ
ステージ側の測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘを有する干渉計
１６、１８からのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のヨー
イング情報やＸ位置情報に基づいてレチクルとウエハの
相対回転（回転誤差）をキャンセルする方向にレチクル
ステージＲＳＴを回転制御したり、Ｘ方向同期制御を行
うために用いられる。

【０１００】一方、レチクルステージＲＳＴの走査方向
（スキャン方向）であるＹ軸方向の他側（図１における
紙面手前側）には、一対のコーナーキューブミラー３
５、３７が設置されている。そして、不図示の一対のダ
ブルパス干渉計から、これらのコーナーキューブミラー
３５、３７に対して図２に測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ８Ｙで
示される干渉計ビームが照射され、レチクルベース盤３
２上の反射面にコーナーキューブミラー３５、３７より
戻され、そこで反射したそれぞれの反射光が同一光路を
戻り、それぞれのダブルパス干渉計で受光され、それぞ
れのコーナーキューブミラー３５、３７の基準位置（レ
ファレンス位置で前記レチクルベース盤３２上の反射
面）からの相対変位が計測される。そして、これらのダ
ブルパス干渉計の計測値が図１のステージ制御装置３８
に供給され、その平均値に基づいてレチクルステージＲ
ＳＴのＹ軸方向の位置が計測される。このＹ軸方向位置
の情報は、ウエハ側の測長軸ＢＩ３Ｙを有する干渉計の
計測値に基づくレチクルステージＲＳＴとウエハステー
ジＷＳ１又はＷＳ２との相対位置の算出、及びこれに基
づく走査露光時の走査方向（Ｙ軸方向）のレチクルとウ
エハの同期制御に用いられる。

【０１０１】すなわち、本第１の実施形態では、干渉計
３６及び測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ８Ｙで示される一対のダ
ブルパス干渉計によってレチクル干渉計システムが構成
されている。

【０１０２】次に、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２
の位置を管理する干渉計システムについて、図１ないし
図３を参照しつつ説明する。

【０１０３】これらの図に示されるように、投影光学系
ＰＬの投影中心とアライメント系２４ａ、２４ｂのそれ
ぞれの検出中心とを通る第１軸（Ｘ軸）に沿ってウエハ
ステージＷＳ１のＸ軸方向一側の面には、図１の干渉計
１６からの第１測長軸ＢＩ１Ｘで示される干渉計ビーム
が照射され、同様に、第１軸に沿ってウエハステージＷ
Ｓ２のＸ軸方向の他側の面には、図１の干渉計１８から
の第２測長軸ＢＩ２Ｘで示される干渉計ビームが照射さ
れている。そして、干渉計１６、１８ではこれらの反射
光を受光することにより、各反射面の基準位置からの相
対変位を計測し、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のＸ軸
方向位置を計測するようになっている。ここで、干渉計
１６、１８は、図２に示されるように、各３本の光軸を
有する３軸干渉計であり、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ
２のＸ軸方向の計測以外に、チルト計測及びθ計測が可
能となっている。各光軸の出力値は独立に計測できる様
になっている。ここで、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２
のθ回転を行う不図示のθステージ及びＺ軸方向の微小
駆動及び傾斜駆動を行う基板駆動系としてのＺ・レベリ
ングステージＲＳ１、ＲＳ２は、実際には、反射面の下
にあるので、ウエハステージのチルト制御時の駆動量は
全て、これらの干渉計１６、１８によりモニターする事
ができる（基板駆動系）。

【０１０４】なお、第１測長軸ＢＩ１Ｘ、第２測長軸Ｂ
Ｉ２Ｘの各干渉計ビームは、ウエハステージＷＳ１、Ｗ
Ｓ２の移動範囲の全域で常にウエハステージＷＳ１、Ｗ
Ｓ２に当たるようになっており、従って、Ｘ軸方向につ
いては、投影光学系ＰＬを用いた露光時、アライメント
系２４ａ、２４ｂの使用時等いずれのときにもウエハス
テージＷＳ１、ＷＳ２の位置は、第１測長軸ＢＩ１Ｘ、
第２測長軸ＢＩ２Ｘの計測値に基づいて管理される。

【０１０５】また、図２及び図３に示されるように、投
影光学系ＰＬの投影中心で第１軸（Ｘ軸）と垂直に交差
する第３測長軸ＢＩ３Ｙを有する干渉計と、アライメン
ト系２４ａ、２４ｂのそれぞれの検出中心で第１軸（Ｘ
軸）とそれぞれ垂直に交差する第４測長軸としての測長
軸ＢＩ４Ｙ、ＢＩ５Ｙをそれぞれ有する干渉計とが設け
られている（但し、図中では測長軸のみが図示されてい
る）。

【０１０６】本第１の実施形態の場合、投影光学系ＰＬ
を用いた露光時のウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のＹ方
向位置計測には、投影光学系の投影中心、すなわち光軸
ＡＸを通過する測長軸ＢＩ３Ｙの干渉計の計測値が用い
られ、アライメント系２４ａの使用時のウエハステージ
ＷＳ１のＹ方向位置計測には、アライメント系２４ａの
検出中心、すなわち光軸ＳＸを通過する測長軸ＢＩ４Ｙ
の計測値が用いられ、アライメント系２４ｂ使用時のウ
エハステージＷＳ２のＹ方向位置計測には、アライメン
ト系２４ｂの検出中心、すなわち光軸ＳＸを通過する測
長軸ＢＩ５Ｙの計測値が用いられる。

【０１０７】従って、各使用条件により、Ｙ軸方向の干
渉計測長軸がウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の反射面よ
り外れる事となるが、少なくとも一つの測長軸、すなわ
ち測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘはそれぞれのウエハステー
ジＷＳ１、ＷＳ２の反射面から外れることがないので、
使用する干渉計光軸が反射面上に入った適宜な位置でＹ
側の干渉計のリセットを行うことができる。この干渉計
のリセット方法については、後に詳述する。

【０１０８】なお、上記Ｙ計測用の測長軸ＢＩ３Ｙ、Ｂ
Ｉ４Ｙ、ＢＩ５Ｙの各干渉計は、各２本の光軸を有する
２軸干渉計であり、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のＹ
軸方向の計測以外に、チルト計測が可能となっている。
各光軸の出力値は独立に計測できるようにになっている
本第１の実施形態では、干渉計１６、１８及び測長軸Ｂ
Ｉ３Ｙ、ＢＩ４Ｙ、ＢＩ５Ｙを有する３つの干渉計の合
計５つの干渉計によって、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ
２の2次元座標位置を管理する干渉計システムが構成さ
れている。

【０１０９】また、本第１の実施形態では、後述するよ
うに、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の内の一方が露光
シーケンスを実行している間、他方はウエハ交換、ウエ
ハアライメントシーケンスを実行するが、この際に両ス
テージの干渉がないように、各干渉計の出力値に基づい
て主制御装置９０の指令に応じてステージ制御装置３８
により、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の移動が管理さ
れている。

【０１１０】次に、照明系について、図１に基づいて説
明する。この照明系は、図１に示されるように、露光光
源４０、シャッタ４２、ミラー４４、ビームエキスパン
ダ４６、４８、第１フライアイレンズ５０、レンズ５
２、振動ミラー５４、レンズ５６、第２フライアイレン
ズ５８、レンズ６０、固定ブラインド６２、可動ブライ
ンド６４、リレーレンズ６６、６８等から構成されてい
る。

【０１１１】ここで、この照明系の上記構成各部につい
てその作用とともに説明する。

【０１１２】光源であるＫｒＦエキシマレーザと減光シ
ステム（減光板、開口絞り等）よりなる光源部４０から
射出されたレーザ光は、シャッタ４２を透過した後、ミ
ラー４４により偏向されて、ビームエキスパンダ４６、
４８により適当なビーム径に整形され、第１フライアイ
レンズ５０に入射される。この第１フライアイレンズ５
０に入射された光束は、２次元的に配列されたフライア
イレンズのエレメントにより複数の光束に分割され、レ
ンズ５２、振動ミラー５４、レンズ５６により再び各光
束が異なった角度より第２フライアイレンズ５８に入射
される。この第２フライアイレンズ５８より射出された
光束は、レンズ６０により、レチクルＲと共役な位置に
設置された固定ブラインド６２に達し、ここで所定形状
にその断面形状が規定された後、レチクルＲの共役面か
ら僅かにデフォーカスされた位置に配置された可動ブラ
インド６４を通過し、リレーレンズ６６、６８を経て均
一な照明光として、レチクルＲ上の上記固定ブラインド
６２によって規定された所定形状、ここでは矩形スリッ
ト状の照明領域ＩＡ（図２参照）を照明する。

【０１１３】次に、制御系について図１に基づいて説明
する。この制御系は、装置全体を統括的に制御する主制
御装置９０を中心に、この主制御装置９０の配下にある
露光量制御装置７０及びステージ制御装置３８等から構
成されている。

【０１１４】ここで、制御系の上記構成各部の動作を中
心に本第１の実施形態に係る投影露光装置１０の露光時
の動作について説明する。

【０１１５】露光量制御装置７０は、レチクルＲとウエ
ハ（Ｗ１又はＷ２）との同期走査が開始されるのに先立
って、シャッタ駆動装置７２に指示してシャッタ駆動部
７４を駆動させてシャッタ４２をオープンする。

【０１１６】この後、ステージ制御装置３８により、主
制御装置９０の指示に応じてレチクルＲとウエハ（Ｗ１
又はＷ２）、すなわちレチクルステージＲＳＴとウエハ
ステージ（ＷＳ１又はＷＳ２）の同期走査（スキャン制
御）が開始される。この同期走査は、前述した干渉計シ
ステムの測長軸ＢＩ３Ｙと測長軸ＢＩ１Ｘ又はＢＩ２Ｘ
及びレチクル干渉計システムの測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ８
Ｙと測長軸ＢＩ６Ｘの計測値をモニタしつつ、ステージ
制御装置３８によってレチクル駆動部３０及びウエハス
テージの駆動系を構成する各リニアモータを制御するこ
とにより行われる。

【０１１７】そして、両ステージが所定の許容誤差以内
に等速度制御された時点で、露光量制御装置７０では、
レーザ制御装置７６に指示してパルス発光を開始させ
る。これにより、照明系からの照明光により、その下面
にパターンがクロム蒸着されたレチクルＲの前記矩形の
照明領域ＩＡが照明され、その照明領域内のパターンの
像が投影光学系ＰＬにより１／５倍に縮小され、その表
面にフォトレジストが塗布されたウエハ（Ｗ１又はＷ
２）上に投影露光される。ここで、図２からも明らかな
ように、レチクル上のパターン領域に比べ照明領域ＩＡ
の走査方向のスリット幅は狭く、上記のようにレチクル
Ｒとウエハ（Ｗ１又はＷ２）とを同期走査することで、
パターンの全面の像がウエハ上のショット領域に順次形
成される。

【０１１８】ここで、前述したパルス発光の開始と同時
に、露光量制御装置７０は、ミラー駆動装置７８に指示
して振動ミラー５４を駆動させ、レチクルＲ上のパター
ン領域が完全に照明領域ＩＡ（図２参照）を通過するま
で、すなわちパターンの全面の像がウエハ上のショット
領域に形成されるまで、連続してこの制御を行うことで
２つのフライアイレンズ５０、５８で発生する干渉縞の
ムラ低減を行う。

【０１１９】また、上記の走査露光中にショットエッジ
部でのレチクル上の遮光領域よりも外に照明光が漏れな
いように、レチクルＲとウエハＷのスキャンと同期して
可動ブラインド６４がブラインド制御装置３９によって
駆動制御されており、これらの一連の同期動作がステー
ジ制御装置３８により管理されている。

【０１２０】ところで、上述したレーザ制御装置７６に
よるパルス発光は、ウエハＷ１、Ｗ２上の任意の点が照
明フィールド幅（ｗ）を通過する間にｎ回（ｎは正の整
数）発光する必要があるため、発振周波数をｆとし、ウ
エハスキャン速度をＶとすると、次式（１）を満たす必
要がある。

【０１２１】ｆ／ｎ＝Ｖ／ｗ ………………（１）また、ウエハ上に照射される１パルスの照射エネルギー
をＰとし、レジスト感度をＥとすると、次式（２）を満
たす必要がある。

【０１２２】ｎＰ＝Ｅ ………………（２）このように、露光量制御装置７０は、照射エネルギーＰ
や発振周波数ｆの可変量について全て演算を行い、レー
ザ制御装置７６に対して指令を出して露光光源４０内に
設けられた減光システムを制御することによって照射エ
ネルギーＰや発振周波数ｆを可変させたり、シャッタ駆
動装置７２やミラー駆動装置７８を制御するように構成
されている。

【０１２３】さらに、主制御装置９０では、例えば、ス
キャン露光時に同期走査を行うレチクルステージとウエ
ハステージの移動開始位置（同期位置）を補正する場
合、各ステージを移動制御するステージ制御装置３８に
対して補正量に応じたステージ位置の補正を指示する。

【０１２４】更に、本第１の実施形態の投影露光装置で
は、ウエハステージＷＳ１との間でウエハの交換を行う
第１の搬送システムと、ウエハステージＷＳ２との間で
ウエハ交換を行う第２の搬送システムとが設けられてい
る。

【０１２５】第１の搬送システムは、図７に示されるよ
うに、左側のウエハローディング位置にあるウエハステ
ージＷＳ１との間で後述するようにしてウエハ交換を行
う。この第１の搬送システムは、Ｙ軸方向に延びる第１
のローディングガイド１８２、このローディングガイド
１８２に沿って移動する第１のスライダ１８６及び第２
のスライダ１９０、第１のスライダ１８６に取り付けら
れた第１のアンロードアーム１８４、第２のスライダ１
９０に取り付けられた第１のロードアーム１８８等を含
んで構成される第１のウエハローダと、ウエハステージ
ＷＳ１上に設けられた３本の上下動部材から成る第１の
センターアップ１８０とから構成される。

【０１２６】ここで、この第１の搬送システムによるウ
エハ交換の動作について、簡単に説明する。

【０１２７】ここでは、図７に示されるように、左側の
ウエハローディング位置にあるウエハステージＷＳ１上
にあるウエハＷ１’と第１のウエハローダにより搬送さ
れてきたウエハＷ１とが交換される場合について説明す
る。

【０１２８】まず、主制御装置９０では、ウエハステー
ジＷＳ１上の不図示のウエハホルダのバキュームを不図
示のスイッチを介してオフし、ウエハＷ１’の吸着を解
除する。

【０１２９】次に、主制御装置９０では、不図示のセン
ターアップ駆動系を介してセンターアップ１８０を所定
量上昇駆動する。これにより、ウエハＷ１’が所定位置
まで持ち上げられる。この状態で、主制御装置９０で
は、不図示のウエハローダ制御装置に第１のアンロード
アーム１８４の移動を支持する。これにより、ウエハロ
ーダ制御装置により第１のスライダ１８６が駆動制御さ
れ、第１のアンロードアーム１８４がローディングガイ
ド１８２に沿ってウエハステージＷＳ１上まで移動して
ウエハＷ１’の真下に位置する。

【０１３０】この状態で、主制御装置９０では、センタ
ーアップ１８０を所定位置まで下降駆動させる。このセ
ンターアップ１８０の下降の途中で、ウエハＷ１’が第
１のアンロードアーム１８４に受け渡されるので、主制
御装置９０ではウエハローダ制御装置に第１のアンロー
ドアーム１８４のバキューム開始を指示する。これによ
り、第１のアンロードアーム１８４にウエハＷ１’が吸
着保持される。

【０１３１】次に、主制御装置９０では、ウエハローダ
制御装置に第１のアンロードアーム１８４の退避と第１
のロードアーム１８８の移動開始を指示する。これによ
り、第１のスライダ１８６と一体的に第１のアンロード
アーム１８４が図７の−Ｙ方向に移動を開始すると同時
に第２のスライダ１９０がウエハＷ１を保持した第１の
ロードアーム１８８と一体的に＋Ｙ方向に移動を開始す
る。そして、第１のロードアーム１８８がウエハステー
ジＷＳ１の上方に来たとき、ウエハローダ制御装置によ
り第２のスライダ１９０が停止されるとともに第１のロ
ードアーム１８８のバキュームが解除される。

【０１３２】この状態で、主制御装置９０ではセンター
アップ１８０を上昇駆動し、センターアップ１８０によ
りウエハＷ１を下方から持ち上げさせる。次いで、主制
御装置９０ではウエハローダ制御装置にロードアームの
退避を指示する。これにより、第２のスライダ１９０が
第１のロードアーム１８８と一体的に−Ｙ方向に移動を
開始して第１のロードアーム１８８の退避が行われる。
この第１のロードアーム１８８の退避開始と同時に主制
御装置９０では、センターアップ１８０の下降駆動を開
始してウエハＷ１をウエハステージＷＳ１上の不図示の
ウエハホルダに載置させ、当該ウエハホルダのバキュー
ムをオンにする。これにより、ウエハ交換の一連のシー
ケンスが終了する。

【０１３３】第２の搬送システムは、同様に、図８に示
されるように、右側のウエハローディング位置にあるウ
エハステージＷＳ２との間で上述と同様にしてウエハ交
換を行う。この第２の搬送システムは、Ｙ軸方向に延び
る第２のローディングガイド１９２、この第２のローデ
ィングガイド１９２に沿って移動する第３のスライダ１
９６及び第４のスライダ２００、第３のスライダ１９６
に取り付けられた第２のアンロードアーム１９４、第４
のスライダ２００に取り付けられた第２のロードアーム
１９８等を含んで構成される第２のウエハローダと、ウ
エハステージＷＳ２上に設けられた不図示の第２のセン
ターアップとから構成される。

【０１３４】次に、図７及び図８に基づいて、本第１の
実施形態の特徴である２つのウエハステージによる並行
処理について説明する。

【０１３５】図７には、ウエハステージＷＳ２上のウエ
ハＷ２を投影光学系ＰＬを介して露光動作を行っている
間に、左側ローディング位置にて上述の様にしてウエハ
ステージＷＳ１と第１の搬送システムとの間でウエハの
交換が行われている状態の平面図が示されている。この
場合、ウエハステージＷＳ１上では、ウエハ交換に引き
続いて後述するようにしてアライメント動作が行われ
る。なお、図７において、露光動作中のウエハステージ
ＷＳ２の位置制御は、干渉計システムの測長軸ＢＩ２
Ｘ、ＢＩ３Ｙの計測値に基づいて行われ、ウエハ交換と
アライメント動作が行われるウエハステージＷＳ１の位
置制御は、干渉計システムの測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ４Ｙ
の計測値に基づいて行われる。

【０１３６】この図７に示される左側のローディング位
置ではアライメント系２４ａの真下にウエハステージＷ
Ｓ１の基準マーク板ＦＭ１上の基準マークが来るような
配置となっている。このため、主制御装置９０では、ア
ライメント系２４ａにより基準マーク板ＦＭ１上の基準
マークを計測する以前に、干渉計システムの測長軸ＢＩ
４Ｙの干渉計のリセットを実施している。

【０１３７】上述したウエハ交換、干渉計のリセットに
引き続いて、サーチアライメントが行われる。そのウエ
ハ交換後に行われるサーチアライメントとは、ウエハＷ
１の搬送中になされるプリアライメントだけでは位置誤
差が大きいため、ウエハステージＷＳ１上で再度行われ
るプリアライメントのことである。具体的には、ステー
ジＷＳ１上に載置されたウエハＷ１上に形成された３つ
のサーチアライメントマーク（図示せず）の位置をアラ
イメント系２４ａのＬＳＡ系のセンサ等を用いて計測
し、その計測結果に基づいてウエハＷ１のＸ、Ｙ、θ方
向の位置合わせを行う。このサーチアライメントの際の
各部の動作は、主制御装置９０により制御される。

【０１３８】このサーチアライメントの終了後、ウエハ
Ｗ１上の各ショット領域の配列をここではＥＧＡを使っ
て求めるファインアライメントが行われる。具体的に
は、干渉計システム（測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ４Ｙ）によ
り、ウエハステージＷＳ１の位置を管理しつつ、設計上
のショット配列データ（アライメントマーク位置デー
タ）をもとに、ウエハステージＷＳ１を順次移動させつ
つ、ウエハＷ１上の所定のサンプルショットのアライメ
ントマーク位置をアライメント系２４ａのＦＩＡ系のセ
ンサ等で計測し、この計測結果とショット配列の設計座
標データに基づいて最小自乗法による統計演算により、
全てのショット配列データを演算する。なお、このＥＧ
Ａの際の各部の動作は主制御装置９０により制御され、
上記の演算は主制御装置９０により行われる。なお、こ
の演算結果は、基準マーク板ＦＭ１の基準マーク位置を
基準とする座標系に変換しておくことが望ましい。

【０１３９】本第１の実施形態の場合、前述したよう
に、アライメント系２４ａによる計測時に、露光時と同
じＡＦ／ＡＬ系１３２（図４参照）の計測、制御による
オートフォーカス／オートレベリングを実行しつつアラ
イメントマークの位置計測が行われ、アライメント時と
露光時との間にステージの姿勢によるオフセット（誤
差）を生じさせないようにすることができる。

【０１４０】ウエハステージＷＳ１側で、上記のウエハ
交換、アライメント動作が行われている間に、ウエハス
テージＷＳ２側では、図９に示されるような２枚のレチ
クルＲ１、Ｒ２を使い、露光条件を変えながら連続して
ステップ・アンド・スキャン方式により二重露光が行わ
れる。

【０１４１】具体的には、前述したウエハＷ１側と同様
にして、事前にＥＧＡによるファインアライメントが行
われており、この結果得られたウエハＷ２上のショット
配列データ（基準マーク板ＦＭ２上の基準マークを基準
とする）に基づいて、順次ウエハＷ２上のショット領域
を投影光学系ＰＬの光軸下方に移動させた後、各ショッ
ト領域の露光の都度、レチクルステージＲＳＴとウエハ
ステージＷＳ２とを走査方向に同期走査させることによ
り、スキャン露光が行われる。このようなウエハＷ２上
の全ショット領域に対する露光がレチクル交換後にも連
続して行われる。具体的な二重露光の露光順序として
は、図１０（Ａ）に示されるように、ウエハＷ１の各シ
ョット領域をレチクルＲ２（Ａパターン）を使ってＡ１
〜Ａ１２まで順次スキャン露光を行った後、駆動系３０
を用いてレチクルステージＲＳＴを走査方向に所定量移
動してレチクルＲ１（Ｂパターン）を露光位置に設定し
た後、図１０（Ｂ）に示されるＢＩ１Ｘ〜ＢＩ１Ｘ２の
順序でスキャン露光を行う。この時、レチクルＲ２とレ
チクルＲ１では露光条件（ＡＦ／ＡＬ、露光量）や透過
率が異なるので、レチクルアライメント時にそれぞれの
条件を計測し、その結果に応じて条件の変更を行う必要
がある。

【０１４２】このウエハＷ２の二重露光中の各部の動作
も主制御装置９０によって制御される。

【０１４３】上述した図７に示す２つのウエハステージ
ＷＳ１、ＷＳ２上で並行して行われる露光シーケンスと
ウエハ交換・アライメントシーケンスとは、先に終了し
たウエハステージの方が待ち状態となり、両方の動作が
終了した時点で図８に示す位置までウエハステージＷＳ
１、ＷＳ２が移動制御される。そして、露光シーケンス
が終了したウエハステージＷＳ２上のウエハＷ２は、右
側ローディングポジションでウエハ交換がなされ、アラ
イメントシーケンスが終了したウエハステージＷＳ１上
のウエハＷ１は、投影光学系ＰＬの下で露光シーケンス
が行われる。

【０１４４】図８に示される右側ローディングポジショ
ンでは、左側ローディングポジションと同様にアライメ
ント系２４ｂの下に基準マーク板ＦＭ２上の基準マーク
が来るように配置されており、前述のウエハ交換動作と
アライメントシーケンスとが実行される事となる。勿
論、干渉計システムの測長軸ＢＩ５Ｙの干渉計のリセッ
ト動作は、アライメント系２４ｂによる基準マーク板Ｆ
Ｍ２上のマーク検出に先立って実行されている。

【０１４５】次に、図７の状態から図８の状態へ移行す
る際の、主制御装置９０による干渉計のリセット動作に
ついて説明する。

【０１４６】ウエハステージＷＳ１は、左側ローディン
グポジションでアライメントを行った後に、図８に示さ
れる投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ中心（投影中心）の真下
に基準板ＦＭ１上の基準マークが来る位置まで移動され
るが、この移動の途中で測長軸ＢＩ４Ｙの干渉計ビーム
が、ウエハステージＷＳ１の反射面２１に入射されなく
なるので、アライメント終了後直ちに図８の位置までウ
エハステージを移動させることは困難である。このた
め、本第１の実施形態では、次のような工夫をしてい
る。

【０１４７】すなわち、先に説明したように、本第１の
実施形態では、左側ローディングポジションにウエハス
テージＷＳ１がある場合に、アライメント系２４ａの真
下に基準マーク板ＦＭ１が来るように設定されており、
この位置で測長軸ＢＩ４Ｙの干渉計がリセットされてい
るので、この位置までウエハステージＷＳ１を一旦戻
し、その位置から予めわかっているアライメント系２４
ａの検出中心と投影光学系ＰＬの光軸中心（投影中心）
との距離（便宜上ＢＬとする）にもとづいて、干渉計ビ
ームの切れることのない測長軸ＢＩ１Ｘの干渉計１６の
計測値をモニタしつつ、ウエハステージＷＳ１を距離Ｂ
ＬだけＸ軸方向右側に移動させる。これにより、図８に
示される位置までウエハステージＷＳ１が移動されるこ
とになる。そして、主制御装置９０では、レチクルアラ
イメント顕微鏡１４２、１４４の少なくとも一方を用い
て、基準マーク板ＦＭ１上のマークとレチクルマークと
の相対位置関係を計測するのに先立って測長軸ＢＩ３Ｙ
の干渉計をリセットする。リセット動作は、次に使用す
る測長軸がウエハステージ側面を照射できるようになっ
た時点で実行することができる。

【０１４８】このように、干渉計のリセット動作を行っ
ても高精度アライメントが可能な理由は、アライメント
系２４ａにより基準マーク板ＦＭ１上の基準マークを計
測した後、ウエハＷ１上の各ショット領域のアライメン
トマークを計測することにより、基準マークと、ウエハ
マークの計測により算出された仮想位置との間隔を同一
のセンサにより算出しているためである。この時点で基
準マークと露光すべき位置の相対距離が求められている
ことから、露光前にレチクルアライメント顕微鏡１４
２、１４４により露光位置と基準マーク位置との対応が
とれていれば、その値に前記相対距離を加えることによ
り、Ｙ軸方向の干渉計の干渉計ビームがウエハステージ
の移動中に切れて再度リセットを行ったとしても高精度
な露光動作を行うことができるのである。

【０１４９】なお、アライメント終了位置から図８の位
置にウエハステージＷＳ１が移動する間に、測長軸ＢＩ
４Ｙが切れないような場合には、測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ
４Ｙの計測値をモニタしつつ、アライメント終了後に直
ちに、図８の位置までウエハステージを直線的に移動さ
せてもよいことは勿論である。この場合、ウエハステー
ジＷＳ１のＹ軸と直交する反射面２１に投影光学系ＰＬ
の光軸ＡＸを通る測長軸ＢＩ３Ｙがかかった時点で干渉
計のリセット動作を行うようにしても良い。

【０１５０】上記と同様にして、露光終了位置からウエ
ハステージＷＳ２を図８に示される右側のローディング
ポジションまで移動させ、測長軸ＢＩ５Ｙの干渉計のリ
セット動作を行えば良い。

【０１５１】また、図１１には、ウエハステージＷＳ１
上に保持されるウエハＷ１上の各ショット領域を順次露
光する露光シーケンスのタイミングの一例が示されてお
り、図１２には、これと並列的に行われるウエハステー
ジＷＳ２上に保持されるウエハＷ２上のアライメントシ
ーケンスのタイミングが示されている。本第１の実施形
態では、２つのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２を独立し
て２次元方向に移動させながら、各ウエハステージ上の
ウエハＷ１、Ｗ２に対して露光シーケンスとウエハ交換
・アライメントシーケンスとを並行して行うことによ
り、スループットの向上を図っている。

【０１５２】ところが、２つのウエハステージを使って
２つの動作を同時並行処理する場合は、一方のウエハス
テージ上で行われる動作が外乱要因として、他方のウエ
ハステージで行われる動作に影響を与える場合がある。
また、逆に、一方のウエハステージ上で行われる動作が
他方のウエハステージで行われる動作に影響を与えない
動作もある。そこで、本第１の実施形態では、並行処理
する動作の内、外乱要因となる動作とならない動作とに
分けて、外乱要因となる動作同士、あるいは外乱要因と
ならない動作同士が同時に行われるように、各動作のタ
イミング調整が図られる。

【０１５３】例えば、スキャン露光中は、ウエハＷ１と
レチクルＲとを等速で同期走査させることから外乱要因
とならない上、他からの外乱要因を極力排除する必要が
ある。このため、一方のウエハステージＷＳ１上でのス
キャン露光中は、他方のウエハステージＷＳ２上のウエ
ハＷ２で行われるアライメントシーケンスにおいて静止
状態となるようにタイミング調整がなされる。すなわ
ち、アライメントシーケンスにおけるマーク計測は、ウ
エハステージＷＳ２をマーク位置で静止させた状態で行
われるため、スキャン露光にとって外乱要因とならず、
スキャン露光中に並行してマーク計測を行うことができ
る。これを図１１及び図１２で見ると、図１１において
ウエハＷ１に対し動作番号「１、３、５、７、９、１
１、１３、１５、１７、１９、２１、２３」で示される
スキャン露光と、図１２においてウエハＷ２に対し動作
番号「１、３、５、７、９、１１、１３、１５、１７、
１９、２１、２３」で示される各アライメントマーク位
置におけるマーク計測動作が相互に同期して行われてい
ることがわかる。一方、アライメントシーケンスにおい
ても、スキャン露光中は、等速運動なので外乱とはなら
ず高精度計測が行えることになる。

【０１５４】また、ウエハ交換時においても同様のこと
が考えられる。特に、ロードアームからウエハをセンタ
ーアップに受け渡す際に生じる振動等は、外乱要因とな
り得るため、スキャン露光前、あるいは、同期走査が等
速度で行われるようになる前後の加減速時（外乱要因と
なる）に合わせてウエハの受け渡しをするようにしても
良い。

【０１５５】上述したタイミング調整は、主制御装置９
０によって行われる。

【０１５６】次に、本第１実施形態の投影露光装置１０
において、アライメント系２４ａに設けられたＡＦ／Ａ
Ｌ系１３０、又はアライメント系２４ｂに設けられたＡ
Ｆ／ＡＬ系１３４を用いてアライメント時にウエハのＡ
Ｆ計測を行い、この計測結果と、投影光学系ＰＬに設け
られたＡＦ／ＡＬ系１３２によるウエハのＡＦ計測結果
とに基づいて露光時に、フォーカス・レベリング制御を
行う方法について説明する。

【０１５７】ウエハＷ上の各ショット領域に対する露光
順序は、前述したように、スキャン時加減速時間、
整定時間、露光時間、隣接ショットへのステッピン
グ時間等の〜の各パラメータにより決定されるが、
一般にレチクルステージの加減速が律速条件となるた
め、縦ステッピング（図１３のＹ方向へのステッピン
グ）により２ショットステッピングが行われない場合
は、ウエハを±Ｙ方向に交互に走査する（図１３のＸ方
向に隣接するショットを順次走査露光する）のが最も効
率が良くなる。

【０１５８】図１３には、このようにして決定されたウ
エハＷ１上のショット領域２１０の露光順序が示されて
いる。この図１３は、ウエハＷ１内に全てのショット配
列が入っている場合の例である。

【０１５９】本実施形態においても、各ショット領域の
露光に先立って、特開平６−２８３４０３号公報等に記
載されるような完全先読み制御が行われるのであるが、
図１３に示されるような最も効率の良い露光順序で露光
を行なおうとすると、図１３中の符号Ａ、Ｂ、Ｃで示さ
れる各位置では、先読み用のＡＦ検出点がウエハＷ１の
外周にかかるため、部分的にウエハＷ１の面上を計測
（検出）できないＡＦ検出点が発生する。このような場
合には、上記の完全先読み制御を行なうことができな
い。

【０１６０】これを更に詳述する。図１４（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）には、図１３中にＡ、Ｂ、Ｃで示される
各位置で先読み用のＡＦ計測を行う場合の拡大平面図が
それぞれ示されている。なお、実際には、レチクル上の
照明領域ＩＡに共役な露光領域ＩＦ及びＡＦ検出点ＡＦ
１〜ＡＦ５等が固定で、これらに対しウエハＷ１が走査
されるのであるが、便宜上、図１４（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）においては、露光領域ＩＦ及びＡＦ検出点がウエ
ハ面に対して走査されるように図示されている。従っ
て、以下の説明においては、実際のウエハＷ１の走査方
向と反対方向をスキャン方向として説明する。

【０１６１】この場合、露光領域ＩＦの走査方向（紙面
の上下方向）の一方側には、第２検出系としてのＡＦ検
出点ＡＦ１〜ＡＦ５が非走査方向（紙面の左右方向）に
配列され（図１４（Ａ）参照）、また、露光領域ＩＦの
走査方向の他方側には、第２検出系としてのＡＦ検出点
ＡＢ１〜ＡＢ５が非走査方向に配列されているものとす
る（図１４（Ｂ）参照）。

【０１６２】図１４（Ａ）において＋Ｙ方向にスャンし
ながらＡＦ計測を行う場合、検出点ＡＦ１及びＡＦ２が
ウエハＷ１面上を外れており、また、図１４（Ｂ）と
（Ｃ）の場合もウエハＷ１面上を検出点（ＡＢ１〜ＡＢ
５，ＡＦ４及びＡＦ５）が外れていることから、前述し
た先読み制御を行うことができなくなるのである。

【０１６３】このような場合、従来においては、上記
Ａ、Ｂ、Ｃの位置において検出点がウエハＷ１面上から
外れないようにするため、ウエハＷ１の内側から外側に
向けてスキャン（内スキャンという）を行うようにスキ
ャン方向の反転を行なっていたが、スキャン方向を反転
させると、上記のように決定された露光順序が変更され
る結果、スループットが低下するという不都合がある。

【０１６４】かかるスループットの低下を防止するた
め、図１５（比較例）に示されるように、先読み用のＡ
Ｆ検出点（例えば、ＡＦ１〜ＡＦ５）が全てのウエハ面
上に存在して計測可能になった時点ＤでＡＦ計測を開始
し、オートフォーカス、オートレベリング制御（以下、
ＡＦ／ＡＬ制御という）を実施する方法を採用すると、
ＡＦ／ＡＬの追従の位相遅れによる誤差が追従終了点Ｅ
〜Ｆの間で発生する。なお、この図１５における点Ｅ
は、正常な先読み制御が行われる場合の追従完了位置を
示すものであり、これより明らかなように、このような
ＡＦ計測ではＡＦ／ＡＬ制御精度を悪化させることがわ
かる。

【０１６５】そこで、本第１の実施形態では、ウエハ露
光時の先読み制御に先立って、アライメント系２４ａに
設けられたＡＦ／ＡＬ系１３０、又はアライメント系２
４ｂに設けられたＡＦ／ＡＬ系１３４を用いてアライメ
ント時にウエハＷ１のＡＦ計測を、露光時と同じ条件で
行なうことにより、上記のＡＦ／ＡＬの追従の位相遅れ
による誤差であるＡＦ／ＡＬ制御精度の悪化を防止しよ
うとするものである。なお、上記ＡＦ／ＡＬ系１３０あ
るいはＡＦ／ＡＬ系１３４には、上述した投影光学系Ｐ
Ｌに設けられているのと同じ条件でウエハＷ１表面をＡ
Ｆ／ＡＬ計測することができる第１検出系としてのＡＦ
検出点（ＡＦ１〜ＡＦ５に相当：図１４（Ａ）参照）及
びＡＦ検出点（ＡＢ１〜ＡＢ５に相当：図１４（Ｂ）参
照）を有している。

【０１６６】すなわち、図１６に示されるように、アラ
イメントが行われるウエハＷ１では、ＥＧＡの計測点数
がＡＬ１〜ＡＬ６（６点）であって、その間に露光シー
ケンスと同じ方向でＡＦ計測が計測点Ｃ，Ａ，Ｂにて行
われる。この場合も、２つの基板ステージの動作が互い
に影響し合うことがない様にするため、ステッピング動
作同士（外乱要因動作同士）、あるいは露光動作とアラ
イメント動作（非外乱要因動作）同士を同期させるとと
もに、互いに干渉しない順序でステージを移動するよう
にしている。この場合、露光時間＞アライメント時間＋
先読み計測時間となっているものとする。

【０１６７】図１７には、図１６のＡ点における本発明
の特徴であるアライメント時のＡＦ計測による検出点Ａ
Ｆ１〜ＡＦ５までの計測結果が示されている。図１７で
は、図を簡略化するため、ウエハ面位置をレベリングを
０として示したが、通常はＡＦ１〜ＡＦ５までの結果が
ばらついているのが一般的である。

【０１６８】この場合、図１４（Ａ）に示されるよう
に、検出点ＡＦ４及びＡＦ５では、ＡＦ計測を正常に行
うことができるので、図１７においてもそのＡＦ計測値
はウエハ面位置を示している。これに対し、検出点ＡＦ
３，ＡＦ２，ＡＦ１は、走査方向に移動するにつれて順
次ウエハ面位置を示す様になる。このようにして、ウエ
ハ外周近傍のショット領域のフォーカス計測を予め行っ
ておくと、次の露光シーケンスでは、例えば図１６中の
Ａ、Ｂ、Ｃの各位置においてどのような計測値を示すか
が分かるため、実際の露光時の先読み制御の際には、図
１８に示されるように、図１５の場合に比べ、ウエハ面
位置の計測再現性の誤差の範囲内でウエハ位置を目標位
置（０）に近づけておく事ができる。すなわち、フォー
カスの追い込みを迅速に行なうことができる。

【０１６９】もともとオートフォーカスの追従制御応答
は、特開平６―２８３４０３号公報に示されるように、
１次応答として、絶対誤差の３０％分追従できる条件で
あり、初期の絶対値誤差を小さくする事によって、追従
終了点Ｆが早くなり（許容値が同じため）、正常な先読
み制御が行われていた時の追従完了点Ｅよりも更に前に
追従を終了させる事が可能となる。

【０１７０】以上説明したように、本第１の実施形態の
投影露光装置１０によると、ウエハを保持する２つのウ
エハステージを独立して移動させ、一方のステージ上で
ウエハ交換及びアライメント動作を行い、他方のステー
ジ上で露光動作を並行して行い、上記のアライメントの
際に、アライメント系のＡＦ／ＡＬ系を使ってウエハ面
のＡＦ計測を行うこととし、両方の動作が終了した時点
で、お互いの動作を切り換える事としたので、ウエハ外
周でフォーカス計測を事前に実施し、その結果を用いる
ことで、露光時に先読み位置にウエハ表面が無いような
ウエハ外周の近傍でウエハの外側から内側へ向けてスキ
ャン露光するショット領域であってもフォーカスの迅速
な追い込みが可能であり、先読み制御の追従の遅れを防
止することができる。従って、高精度でフォーカス、レ
ベリング制御が可能であるとともに、ウエハ外周の近傍
のショット領域をウエハの外側から内側へ向けてスキャ
ン露光する場合であっても内スキャンを採用する必要が
なく、最も効率の良い露光順序で各ショット領域を露光
することができるのでスループットの向上が可能であ
る。

【０１７１】また、上記のアライメント時のＡＦ計測
は、外周ショットの走査露光時と同じ方向から走査しな
がら行われるので、ステージの走り方向等に依存したオ
フセット等を除去したフォーカス制御が可能となる。

【０１７２】また、上記第１の実施形態の投影露光装置
１０によると、２枚のウエハをそれぞれ独立に保持する
２つのウエハステージを具備し、これら２つのウエハス
テージをＸＹＺ方向に独立に移動させて、一方のウエハ
ステージでウエハ交換とアライメント動作を実行する間
に、他方のウエハステージで露光動作を実行する事と
し、両方の動作が終了した時点でお互いの動作を切り換
えるようにしたことから、スループットを大幅に向上さ
せることが可能になる。

【０１７３】また、上記第１の実施形態によると、投影
光学系ＰＬを挟んでマーク検出を行う少なくとも２つの
アライメント系を具備しているため、２つのウエハステ
ージを交互にずらすことにより、各アライメント系を交
互に使って行われるアライメント動作と露光動作とを並
行処理することが可能になる。

【０１７４】その上、上記第１の実施形態によると、ウ
エハ交換を行うウエハローダがアライメント系の近辺、
特に、各アライメント位置で行えるように配置されてい
るため、ウエハ交換からアライメントシーケンスへの移
行がスムースに行われ、より高いスループットを得るこ
とができる。

【０１７５】さらに、上記第１の実施形態によると、上
述したような高スループットが得られるため、オフアク
シスのアライメント系を投影光学系ＰＬより大きく離し
て設置したとしてもスループットの劣化の影響が殆ど無
くなる。このため、高Ｎ．Ａ．（開口数）であって且つ
収差の小さい直筒型の光学系を設計して設置することが
可能となる。

【０１７６】また、上記第１の実施形態によると、２本
のアライメント系及び投影光学系ＰＬの各光軸のほぼ中
心を計測する干渉計からの干渉計ビームを各光学系毎に
有しているため、アライメント時や投影光学系を介して
のパターン露光時のいずれの場合にも２つのウエハステ
ージ位置をアッべ誤差のない状態でそれぞれ正確に計測
することができ、２つのウェハステージを独立して移動
させることが可能になる。

【０１７７】さらに、２つのウェハステージＷＳ１、Ｗ
Ｓ２が並ぶ方向（ここではＸ軸方向）に沿って両側から
投影光学系ＰＬの投影中心に向けて設けられた測長軸Ｂ
Ｉ１Ｘ、ＢＩ２Ｘは、常にウエハステージＷＳ１、ＷＳ
２に対して照射され、各ウエハステージのＸ軸方向位置
を計測するため、２つのウエハステージが互いに干渉し
ないように移動制御することが可能になる。

【０１７８】その上、上記測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘに
対してアライメント系の検出中心や投影光学系ＰＬの投
影中心位置に向けて垂直に交差する方向（ここではＹ軸
方向）に測長軸ＢＩ３Ｙ、ＢＩ４Ｙ、ＢＩ５Ｙが照射さ
れるように干渉計が配置され、ウエハステージを移動さ
せて反射面から測長軸が外れたとしても、干渉計をリセ
ットすることによりウエハステージを正確に位置制御す
ることが可能となる。

【０１７９】そして、２つのウエハステージＷＳ１、Ｗ
Ｓ２上には、それぞれ基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２が設
けられ、その基準マーク板上のマーク位置とウエハ上の
マーク位置とを予めアライメント系で計測することによ
って得られる補正座標系との間隔を、露光前の基準板計
測位置に対してそれぞれ加算する事によって、従来の様
な投影光学系とアライメント系との間隔を計測するベー
スライン計測を行うことなくウエハの位置合わせが可能
となり、特開平７―１７６４６８号公報に記載されるよ
うな大きな基準マーク板の搭載も不要となる。

【０１８０】また、上記第１の実施形態によると、複数
枚のレチクルＲを使って二重露光を行うことから、高解
像度とＤＯＦ（焦点深度）の向上効果が得られる。しか
し、この二重露光法は、露光工程を少なくとも２度繰り
返さなければならないため、露光時間が長くなって大幅
にスループットが低下するが、本第１の実施形態の投影
露光装置を用いることにより、スループットが大幅に改
善できるため、スループットを低下させることなく高解
像度とＤＯＦの向上効果とが得られる。例えば、Ｔ１
（ウエハ交換時間）、Ｔ２（サーチアライメント時
間）、Ｔ３（ファインアライメント時間）、Ｔ４（１回
の露光時間）において、８インチウエハにおける各処理
時間をＴ１：９秒、Ｔ２：９秒、Ｔ３：１２秒、Ｔ４：
２８秒とした場合、１つのウエハステージを使って一連
の露光処理が為される従来技術により二重露光が行われ
ると、スループットＴＨＯＲ＝３６００／（Ｔ１＋Ｔ２
＋Ｔ３＋Ｔ４＊２）＝３６００／（３０＋２８＊２）＝
４１［枚／時］となり、１つのウエハステージを使って
一重露光法を実施する従来装置のスループット（ＴＨＯ
Ｒ＝３６００／（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）＝３６００
／５８＝６２［枚／時］）と比べてスループットが６６
％までダウンする。ところが、本第１の実施形態の投影
露光装置を用いてＴ１、Ｔ２、Ｔ３とＴ４とを並列処理
しながら二重露光を行う場合は、露光時間の方が大きい
ため、スループットＴＨＯＲ＝３６００／（２８＋２
８）＝６４［枚／時］となることから、高解像度とＤＯ
Ｆの向上効果を維持しつつスループットを改善すること
が可能となる。また、露光時間が長い分、ＥＧＡ点数を
増やすことが可能となり、アライメント精度が向上す
る。

【０１８１】なお、上記第１の実施形態では、本発明が
二重露光法を用いてウエハの露光を行う装置に適用され
た場合について説明したが、これは、前述の如く、本発
明の装置により、一方のウエハステージ側で２枚のレチ
クルにて２回露光を行う（二重露光）間に、独立に可動
できる他方のウエハステージ側でウエハ交換とウエハア
ライメントを並行して実施する場合に、従来の一重露光
よりも高いスループットが得られるとともに、解像力の
大幅な向上が図れるという特に大きな効果があるためで
ある。しかしながら、本発明の適用範囲がこれに限定さ
れるものではなく、一重露光法により露光する場合にも
本発明は好適に適用できるものである。例えば、８イン
チウエハの各処理時間（Ｔ１〜Ｔ４）が前述と同様であ
るとすると、本発明のように２つのウエハステージを使
って一重露光法で露光処理する場合、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３
を１グループとし（計３０秒）、Ｔ４（２８秒）と並列
処理を行うと、スループットはＴＨＯＲ＝３６００／３
０＝１２０［枚／時］となり、１つのウエハステージを
使って一重露光法を実施する従来のスループット（ＴＨ
ＯＲ＝６２［枚／時］に比べてほぼ倍の高スループット
を得る事が可能となる。

【０１８２】また、上記実施形態では、ステップ・アン
ド・スキャン方式により走査露光を行う場合について説
明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、ス
テップ・アンド・リピート方式による静止露光を行う場
合及びＥＢ露光装置やＸ線露光装置、さらにはチップと
チップを合成するスティッチング露光時であっても同様
に適用できることは勿論である。

【０１８３】《第２の実施形態》次に、本発明の第２の
実施形態を図１９ないし図３３に基づいて説明する。

【０１８４】本第２の実施形態は、１つのウエハステー
ジＷＳを使って先読みＡＦ／ＡＬ計測を行いつつ、その
計測結果に基づいてフォーカス・レベリング制御を行っ
て露光を行うものである。

【０１８５】図１９には、第２の実施形態に係る投影露
光装置２１４の概略構成が示されており、この投影露光
装置２１４は、第１の実施形態と同様にステップ・アン
ド・スキャン方式の走査露光型の投影露光装置であっ
て、図１に示される第１の実施形態の投影露光装置１０
と基本的な構成部分において同一であり、同一部分に同
一符号を付して構成説明を省略する。第１の実施形態の
投影露光装置１０と異なる点は、ウエハステージＷＳが
１つで構成されており、先読み制御用のウエハＷ上の面
位置を計測するＡＦ／ＡＬ系が、露光領域ＩＦの走査方
向の一方側と他方側に設けられ、露光領域ＩＦの非走査
方向の幅よりも広い範囲に複数の検出点が配列されるよ
うに構成された斜入射式の照射光学系１５１と集光光学
系１６１とで構成されている点である。また、本第２の
実施形態のウエハステージＷＳには、ウエハＷを保持し
てＺ軸方向の微小駆動及び傾斜駆動させる基板駆動系と
してのＺ・レベリングステージＬＳを備えている。

【０１８６】これを露光領域ＩＦに対する先読み制御用
のＡＦ検出点の配置を斜視図で示した図２０で見ると、
露光領域ＩＦの走査方向（＋Ｙ方向）には、非走査方向
（±Ｘ方向）に検出点ＡＦ１〜ＡＦ９で構成される検出
領域ＡＦＥ（図２５参照）が設けられ、露光領域ＩＦの
非走査方向の幅よりも大きい範囲に配列されている。ま
た、露光領域ＩＦの走査方向（−Ｙ方向）には、非走査
方向（±Ｘ方向）に検出点ＡＢ１〜ＡＢ９で構成される
検出領域ＡＢＥ（図２５参照）が設けられ、露光領域Ｉ
Ｆの非走査方向の幅よりも大きい範囲に配列されてい
る。これらの検出点ＡＦ１〜ＡＦ９及び検出点ＡＢ１〜
ＡＢ９は、それぞれ露光領域ＩＦを走査する走査方向
（＋Ｙ方向、−Ｙ方向）の手前側に配置されていて、各
検出点におけるウエハＷ面が所定の基準面に対してどの
程度ずれているかの相対位置がショット領域の露光に先
立って検出される。

【０１８７】図２１は、図２０を走査方向から見た側面
図であり、図２２は、図２１の平面図であり、図２３
は、図２２を非走査方向から見た側面図である。

【０１８８】図２２及び図２３に示されるように、斜入
射式のＡＦ／ＡＬ系の照射光学系１５１ａ及び１５１ｂ
から射出された光束は、ウエハＷ面上の非走査方向に延
びた検出点ＡＢ１〜ＡＢ９と検出点ＡＦ１〜ＡＦ９を形
成し、ウエハＷ面にて反射された光束が斜入射式のＡＦ
／ＡＬ系の集光光学系１６１ａ及び１６１ｂにて受光さ
れるようになっている。これは、投影光学系ＰＬの投影
レンズのＮ．Ａ．（開口数）が大きくなるにつれて投影
レンズ下面とウエハＷ間のワーキングディスタンスが狭
くなるため、露光領域ＩＦ内を斜入射ＡＦ系で計測でき
なくなるが、かかる場合であっても完全先読み計測を実
行するためにこのようにしたものである。

【０１８９】また、図２１及び図２３に示されるよう
に、本第２の実施形態の投影光学系ＰＬの下端付近の形
状は、逆円錐台となっており、照射光学系１５１ａ及び
１５１ｂからの複数の照射光がウエハＷのそれぞれの検
出点位置に照射され、ウエハＷ表面からの反射光が投影
光学系ＰＬの両脇を通り抜けて、集光光学系１６１ａ及
び１６１ｂにて受光されるように構成されている。これ
は、ＡＦ光束が投影光学系ＰＬの下端付近でけられない
ようにするためであり、Ｎ．Ａ．の広がり部と投影光学
系ＰＬの４５°方向に合わせるとともに、投影光学系Ｐ
Ｌを構成する投影レンズの収差を補正する為、投影光学
系ＰＬの最下面に平行平板２１６が走査方向に合わせて
長方形に配置されている。そして、その平行平板２１６
の走査方向の前後には、一次元の非走査方向に延びたＡ
Ｆ検出点が＋Ｙ走査用と−Ｙ走査用として２ヶ所に配置
されている。これを例えば、特開平６―２８３４０３号
公報に記載されている様な２次元検出型のＡＦ機構と比
べると、露光位置でのＡＦ計測が出来ない反面、非走査
方向に長くスポット群を形成する事が可能になるととも
に、検出点が１次元に配列されているため、各ＡＦスポ
ットのＺ方向面内湾曲によるオフセット誤差を容易に補
正できるという利点がある。更に、２方向入射により非
走査方向に干渉縞を形成する方法を採用する場合などで
は、その干渉縞の間隔誤差、位置変動より１次元画像処
理にてＡＦ／ＡＬ位置を検出する１次元処理の先読み制
御法であるので、本発明の適用が容易となる利点があ
る。また、光束が検出領域ＡＦＥ、ＡＢＥの２ヶ所に分
かれているので、それぞれの光束を遮光しない様なカバ
ーを設置し、カバー内に温度調節が為された気体を流す
ことで温度変化によるＡＦ／ＡＬ精度を向上させる様に
すれば、更に検出誤差を軽減する効果がある。

【０１９０】次に、本第２の実施形態の投影露光装置２
１４により、ウエハＷの外周よりショット配列の方が大
きい場合の先読み制御について説明する。例えば、図３
２は、ウエハＷの外周よりショット配列の方が大きい場
合の先読み制御に関する比較例を示した図である。図３
２では、走査露光を行う露光領域ＩＦに対して走査方向
（紙面上方の矢印方向：実際には露光領域ＩＦ及びＡＦ
検出点ＡＦ１〜ＡＦ５が固定でこれらに対してウエハＷ
が走査されるが、便宜上図の露光領域ＩＦ及びＡＦ検出
点がウエハ面に対して走査されるように図示する）の手
前に、非走査方向に配列されたＡＦ検出点ＡＦ１〜ＡＦ
５が配列されている。このＡＦ検出点ＡＦ１〜ＡＦ５で
構成される検出領域ＡＦＢは、完全先読み制御を行うた
めにＡＦ計測を行うもので、その検出領域ＡＦＢの幅が
露光領域ＩＦの非走査方向の幅とほぼ同じ幅で構成され
ている。この図３２（比較例）のように構成された投影
露光装置を用いて先読み制御をする場合は、図３３に示
されるように、ステージの移動に伴ってＡＦ１〜ＡＦ５
までのＡＦ出力値が得られる。この図３３の横軸はステ
ージの移動時間〔ｔ〕を示し、縦軸はウエハ面位置に対
するＺ方向の相対位置〔μｍ〕を示している。この図３
３の線図に示されるように、ウエハＷ面上にかかる検出
点ＡＦ５〜ＡＦ３については、検出点が走査方向に移動
するにつれて順次ウエハ面位置を示す様になるが、検出
点ＡＦ２及びＡＦ１については最後までウエハ面上を通
過しないため、正常な出力値が得られなくなる。このよ
うに、図３２及び図３３の比較例による５点計測で全シ
ョット領域の先読み制御を実施しようとすると、ウエハ
の外周近傍のショット領域ではエラーが発生してしま
い、ＡＦ／ＡＬ制御ができなくなることがあった。これ
を回避するため、ウエハＷの内側から外側に向って走査
しながら先読み制御を行ったり、隣接ショットのウエハ
面位置の計測データを使って露光処理が為されるよう
に、欠けショット領域におけるＡＦ／ＡＬ制御シーケン
スに変える必要があった。

【０１９１】これに対し、本第２実施形態では、図２０
に示されるように、露光領域ＩＦに対してＡＦ検出点の
非走査方向の幅を広げることにより、隣接するショット
領域のウエハ面位置を計測することが可能となり、その
計測結果を利用することによってエラーが発生し難い先
読み制御を行うようにしたものである。

【０１９２】図２４には、第２の実施形態に係るＡＦ／
ＡＬ系を用いた先読み制御法を説明するウエハＷの平面
図が示されている。この図２４は、最も高速にウエハＷ
を露光することができる順序にて先読み制御を実施した
場合の各ショット領域のグループ化を示したものであ
る。図２５には、フォーカス計測時における露光領域Ｉ
ＦとＡＦ検出点の位置関係が示されている。ここで、各
ショット領域毎にどのＡＦ検出点（ＡＦ１〜ＡＦ９、Ａ
Ｂ１〜ＡＢ９）を使用してＡＦ計測を行うかを「Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，ＡＦ，ＡＢ」の様にグルーピング
を行って、これらの各グループ毎に使用する検出点位置
を図２６の表に示されるように予め決めておく。図２６
に示される表の横方向には、使用するＡＦ検出点（ＡＦ
１〜ＡＦ９、ＡＢ１〜ＡＢ９）の位置が示され、縦方向
には各ショット領域をグルーピングしたグループ名が示
されている。そして、それらのクロス位置に○印が付い
たＡＦ検出点（センサ）を使用して先読み制御が行われ
るように、主制御装置９０により制御される。

【０１９３】例えば、図２７はＡグループ（例えば、図
２４の左端上のショット領域を露光する場合など）のシ
ョット領域２１２を露光する際に使用されるＡＦ検出点
とウエハ面の先読み制御開始時の位置関係を示してい
る。この場合、露光領域ＩＦから走査方向に距離Ｌだけ
離れた位置に存在するＡＦ検出点ＡＦ７、ＡＦ８、ＡＦ
９が用いられるように主制御装置９０により制御され
る。ここで、図２７に示される先読み制御開始時には、
主制御装置９０により指定された３つのＡＦ検出点（Ａ
Ｆ７、ＡＦ８、ＡＦ９）が全てウエハ面上に位置してい
るため、破線で示したショット領域２１２の露光が終了
するまでこの３つのＡＦ検出点ＡＦ７、ＡＦ８、ＡＦ９
で計測された計測値に基づいて先読み制御を行うように
する。

【０１９４】この図２６及び図２７の場合は、ショット
領域に応じて使用するＡＦ検出点が予め固定されている
「ＡＦ検出点固定法」である。図２７の例におけるショ
ット領域２１２内の実計測は、検出点ＡＦ７だけであっ
て、隣接するショット領域上の検出点ＡＦ８，ＡＦ９の
計測値を用いることにより、先読みによるＡＦ／ＡＬ制
御を行うことができる。

【０１９５】また、ショット領域内において先読み制御
時に欠けているＡＦ検出点が無い場合、すなわち、図２
４に示されるグループＡＦやグループＡＢの場合は、図
２６の表で指定されるショット領域内に位置する検出点
ＡＦ３〜ＡＦ７、ＡＢ３〜ＡＢ７のみを用いて計測が行
われ、ショット領域外の検出点ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ
８、ＡＦ９は使用されない。

【０１９６】また、図２４に示されるグループＥの場合
は、図２６の表で指定されるように、検出点ＡＦ１〜Ａ
Ｆ５を用いて計測が行われる。このグループＥでは、図
２４に示されるように、先読み制御の途中で検出点ＡＦ
６及びＡＦ７が計測可能となるので、この検出点ＡＦ６
とＡＦ７の計測値を使用した方が精度は高くなるが、シ
ョット配列の設定時に一回の露光動作内で使用するＡＦ
検出点を変更する必要がない分、主制御装置９０の制御
処理が簡略化できるという利点がある。従って、制御処
理に余裕がある場合は、検出点ＡＦ６及びＡＦ７の計測
値を使うようにして、一層高精度なフォーカス、レベリ
ング制御を行うようにしても良い。

【０１９７】次に、上記以外の先読み制御法について説
明する。

【０１９８】図２８は、使用するＡＦ検出点の数を変え
ることなくウエハＷ面上でＡＦ計測が可能なセンサを順
次走査方向の移動に合わせて、ＡＦ検出点を移動させて
所定のショット領域に対してウエハ面のフォーカス計測
を行うようにする「ＡＦ検出点移動型」である。先読み
制御のＡＦ計測方法としては、原理的に精度の最も優れ
た計測方法である。この「ＡＦ検出点移動型」を実施す
るにあたって、主制御装置９０は、ウエハＷを走査方向
に移動させながらウエハＷの周縁部に定められた禁止帯
の内側の有効領域内にいずれのＡＦ検出点がかかってい
るかを把握するため、ウエハの外周位置情報と、ＡＦ検
出点の位置情報と、露光対象であるショット領域の位置
情報とに基づいてＡＦ検出点の切り換えを行うように制
御する。例えば、図２８の場合は、最初は検出点ＡＦ
７、ＡＦ８、ＡＦ９の３つを用いて計測を行い、次に、
検出点ＡＦ６、ＡＦ７、ＡＦ８、その次には、検出点Ａ
Ｆ５、ＡＦ６、ＡＦ７となり、最後に検出点ＡＦ４、Ａ
Ｆ５、ＡＦ６というように、ウエハ面上の有効領域内で
あって、できるだけショット領域２１２内の３つの検出
点が選ばれるようにセンサの切り換えが行われる。これ
により、ショット領域が設けられたウエハＷの外周部を
露光領域ＩＦが外側から内側へ走査露光する場合であっ
ても（実際には、移動しない露光領域ＩＦに対してウエ
ハＷ側が移動して相対走査が行われる）、先読み制御を
することによりウエハ面位置を投影光学系ＰＬの結像面
に迅速に追い込むことが可能となり、迅速かつ高精度な
フォーカス、レベリング制御を行うことができる。切り
換えの方法は、前述のように、グルーピングを行っても
良いし、全センサの出力を常時モニターし、許容値内に
なった検出点を使用する様にしても良い。

【０１９９】また、図２９では、使用するＡＦ検出点の
数に関係なく、計測可能な検出点であれば全て使用する
「ＡＦセンサ数、位置可変型」である。この場合、複数
のＡＦ検出点を使用することによって、平均化効果が高
くなり、ウエハ外周部のソリ等の影響を受け難くできる
という特徴がある。また、ＡＦ計測において再現性が悪
い場合などでは、この効果は一層高くなる。この図２９
の場合も図２８と同様に、主制御装置９０は、ウエハＷ
を走査方向に移動させながらウエハＷの周縁部に定めら
れた禁止帯の内側の有効領域内にいずれのＡＦ検出点が
かかっているかを把握するため、ウエハの外周位置情報
と、ＡＦ検出点の位置情報と、露光対象であるショット
領域の位置情報とに基づいてＡＦ検出点の切り換えを行
うように制御する。ここでは、ＡＦ検出点の数に限定が
ないため、ＡＦ１〜ＡＦ９までの検出点のうち、有効領
域内に含まれる検出点全てを使ってＡＦ／ＡＬ計測を行
うようにする。これにより、ウエハＷの外周近傍のショ
ット領域を外側から内側へ走査露光する場合であって
も、先読み制御を行うことによってウエハ面位置を投影
光学系ＰＬの結像面に迅速に追い込むことが可能にな
り、迅速かつ高精度なフォーカス、レベリング制御を行
うことができる。

【０２００】以上述べたような先読み制御法を使って、
例えば、特開平６−２８３４０３号公報に記載されてい
る技術に付加することにより、ウエハ外周近傍やウエハ
内のショット領域の区別に関係なく、最も迅速に行える
露光順序に従ってウエハ面の各ショット領域に対して、
高速且つ高精度な走査露光を行う事が可能となる。

【０２０１】次に、上述した先読み制御を行うにあたっ
て、いずれのデータを先読み計測データとして採用する
かについて説明する。これは、例えば、露光領域ＩＦの
走査方向の幅を６〜８ｍｍとし、露光時におけるウエハ
の走査速度を８０〜９０ｍｍ／ｓｅｃとすると、ウエハ
面のうねり周波数にもよるが、先読みＡＦ検出点が露光
時におけるウエハ走査速度に達するまでの加速＋整定距
離（Ｌ＝８〜１０ｍｍ）である事がスループット上不要
な助走が無い分望ましい。これは、先読みの位置をデー
タファイル内のウエハの外周位置、ショット領域の座標
位置、露光領域ＩＦからＡＦ検出点までの距離Ｌの情報
により算出し、ウエハ外周のパターン禁止帯（通常３ｍ
ｍ程度：図３０参照）より先読み開始位置が内側になっ
ている場合にそのセンサを採用する事となるが、ウエハ
外周はソリ、ゴミの影響を受け易く、データファイルに
設定された先読み開始位置であったとしても、ウエハ面
の位置を正確に表わしていない場合がある。

【０２０２】ここで、図３０及び図３１を用いて、上記
場合における制御誤差をできるだけ小さくなるようにす
る点について説明する。図３０では、上述した「ＡＦ検
出点固定法」において、例えばグループＣのようにＡＦ
検出点ＡＦ６〜ＡＦ９を使用する場合、データファイル
上の計算によると、先読み制御開始座標は図３１中の
であるが、はパターン禁止帯の影響を受け、かなりデ
フォーカスしているとする。この場合の各センサ出力値
は、図３１に示されるように、の位置で先読み制御を
開始すると、検出点ＡＦ６の影響によって、先読みによ
る計測結果は目標に対しかなり誤差を持つ場合は、ＡＦ
検出点の最右端に位置するセンサであるので、レベリン
グ制御に重大な影響を与えることになる。

【０２０３】仮に、先読み検出点が８０ｍｍ／ｓｅｃで
移動して走査時にはその７０％の制御が可能な様に設計
されている場合、右端に設けられた検出点ＡＦ６がＺ軸
方向に数μｍ以下の誤差であったならば、先読み制御時
の平均化効果により小さい誤差で済む。ところが、Ｚ軸
方向に数十μｍもの誤差がある場合は、その値を加味し
た結果を目標値としてレベリング制御を行うと、許容で
きない程度の誤差が発生することになる。このため、先
読み検出点の計測開始時データをモニターした時の結果
が許容範囲内である場合に先読み計測を開始するように
し、許容範囲を越える場合であれば許容範囲内となる点
まで先読み制御の計測結果を使用しないようにするの
が望ましい。

【０２０４】また、上述した「ＡＦセンサ位置移動型」
や「ＡＦセンサ数、位置可変型」では、許容範囲内とな
ったＡＦ検出点のみを使用するようにすることができ
る。

【０２０５】更に、各検出点間の計測誤差についても許
容範囲を設定し、その許容範囲を超える原因となるＡＦ
検出点を除くＡＦ検出点を用いる様にすれば、例えば、
ウエハ裏面側に設けられたゴミ等の影響によってＡＦエ
ラーが発生するような頻度を少なくすることができる。
但しこれらの方法は、予めウエハ面を目標ＡＦへの追い
込み位置からの許容範囲内に入れておく必要があるた
め、ウエハアライメント時のフォーカス計測結果に基づ
いてグローバルＡＦ又は、グローバルＡＦ／ＡＬを実行
しておく必要がある。

【０２０６】以上説明したように、本第２の実施形態に
係る投影露光装置２１４によれば、レチクルＲ上のパタ
ーンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に走査露光す
る際に、ウエハＷ上の露光領域ＩＦよりも非走査方向に
広い領域に対して複数のＡＦ検出点が配置されている。
そして、ウエハＷ外周近傍のショット領域２１２を露光
するのに先立って、ウエハＷ面上に複数のＡＦ検出点の
一部がかかった時点でフォーカスの先読み計測が開始さ
れ、その計測結果に基づいてフォーカス制御を開始する
ようにしたため、従来の走査型投影露光装置の先読み制
御では計測できなかった内側のフォーカス情報を先読み
データとしてフォーカス制御に用いる事が可能である。
従って、スループットを劣化させずに高精度なフォーカ
ス制御を行うことができる。

【０２０７】また、複数のＡＦ検出点におけるウエハＷ
面上のＡＦ検出点が一点である場合に、露光時における
レベリング制御は、隣接ショットのレベリング情報を用
いるか、固定値（例えば、Ｘ方向の傾斜量、Ｙ方向の傾
斜量が共に「０」）を用いるようにしたため、ウエハの
外周近傍の欠けショット領域であっても先読み制御を開
始することができる。

【０２０８】更に、１点のウエハＷ面上のＡＦ検出点に
て先読み制御実行時に、それと異なるＡＦ検出点がウエ
ハＷ面上にかかってきた場合にその位置で先読み計測を
開始し、露光開始までに両方の先読み計測結果を用いた
レベリング制御が可能になった場合は、上述した隣接シ
ョットのレベリングや固定値によるレベリング補正から
ショット内の先読み計測によるレベリング制御に切り換
えるようにする。こうすることにより、外周部の欠けシ
ョットに対する先読み制御であっても高精度でフォーカ
ス、レベリング制御を行うことができる。

【０２０９】また、先読み計測を行う場合に使用するＡ
Ｆ検出点は、ウエハＷ上のショット配列が決定された時
点でウエハＷの外周位置情報、複数のＡＦ検出点の位置
情報、ウエハＷ上のショット領域の座標位置に基づいて
決定したり、あるいは、先読み制御に用いるＡＦ検出点
による検出をウエハ走査時に常時実行して、いずれかの
検出点での検出結果が許容値以内になった時点から先読
み制御を開始するようにしたため、ウエハの外周エッジ
の影響を設計座標から予想以上に受けた場合に、その時
点でフォーカス制御が開始される事がなくなり、大きな
フォーカス、レベリング誤差の発生を防止することがで
きる。

【０２１０】なお、上記第２の実施形態では、１つのウ
エハステージを使った場合で説明したが、上記第１の実
施形態で説明したような２つのウエハステージを使う場
合であっても勿論実施することが可能である。この場合
は、必ずしもアライメント系を使って事前にフォーカス
計測を行う必要はないが、さらに高精度にする目的でア
ライメント系でフォーカス計測を行っても良い。また、
アライメント系によるフォーカス計測を行わない場合
は、その動作時間を他の動作時間として使用することが
できる利点がある。

【０２１１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び２に
記載の発明によれば、スループットを一層向上させつ
つ、高精度なフォーカス、レベリング制御を行うことが
可能な投影露光装置を提供することができる。

【０２１２】また、請求項３に記載の発明によれば、ス
ループットを一層向上させつつ、高精度なフォーカス、
レベリング制御を行うことが可能な投影露光方法を提供
することができる。

【０２１３】また、請求項４及び５に記載の発明によれ
ば、サンプルショット領域の配列に基づいてマスクとの
位置合わせを行うＥＧＡを使う場合でも、スループット
を一層向上させつつ、高精度なフォーカス、レベリング
制御を行うことが可能な投影露光方法を提供することが
できる。

【０２１４】また、請求項６ないし１７に記載の発明に
よれば、感応基板の外周近傍のショット領域を露光する
際に先読み計測できなかった内側のフォーカス情報を先
読みデータとしてフォーカス制御に用いることにより、
スループットを向上させつつ、高精度なフォーカス、レ
ベリング制御を行うことが可能な投影露光装置を提供す
ることができる。

【０２１５】また、請求項１８に記載の発明によれば、
スループットを一層向上させつつ、高精度なフォーカ
ス、レベリング制御を行うことができる従来にない優れ
た走査露光方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本第１の実施形態にかかる投影露光装置の概略
構成を示す図である。

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

【図３】ウエハステージの駆動機構の構成を示す平面図
である。

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

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

【図６】図５のパターン形成板の形状を示す図である。

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

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

【図９】２枚のレチクルを保持する二重露光用のレチク
ルステージを示す図である。

【図１０】（Ａ）は図９のパターンＡのレチクルを使っ
てウエハの露光を行った状態を示す図であり、（Ｂ）は
図９のパターンＢのレチクルを使ってウエハの露光を行
った状態を示す図である。

【図１１】２つのウエハステージの一方に保持されたウ
エハ上の各ショット領域毎の露光順序を示す図である。

【図１２】２つのウエハステージの他方に保持されたウ
エハ上の各ショット領域毎のマーク検出順序を示す図で
ある。

【図１３】ウエハ内に全てのショット配列が入っている
場合のスキャン型投影露光装置の露光順序を示すウエハ
の平面図である。

【図１４】（Ａ）は、図１３のＡ位置において先読み用
のＡＦ計測を行う拡大平面図であり、（Ｂ）は、図１３
のＢ位置において先読み用のＡＦ計測を行う拡大平面図
であり、（Ｃ）は、図１３中のＣ位置において先読み用
のＡＦ計測を行う拡大平面図である。

【図１５】ウエハ外周近傍のショット領域における比較
例の先読み制御結果を示す線図である。

【図１６】ウエハ内に全てのショット配列が入っている
場合のスキャン型投影露光装置のアライメント順序を示
すウエハの平面図である。

【図１７】第１の実施形態における先読み制御結果を示
す線図である。

【図１８】第１の実施形態において計測再現性に誤差が
ある場合の先読み制御結果を示す線図である。

【図１９】第２の実施形態に係る投影露光装置の概略構
成を示す図である。

【図２０】露光領域に対する先読み制御用のＡＦ検出点
の配置を示す斜視図である。

【図２１】図２０を走査方向から見た側面図である。

【図２２】図２１の平面図である。

【図２３】図２２を非走査方向から見た側面図である。

【図２４】第２の実施形態に係るＡＦ／ＡＬ系を用いた
先読み制御法を説明するウエハＷの平面図である。

【図２５】フォーカス計測時における露光領域ＩＦとＡ
Ｆ検出点の位置関係が示されている。

【図２６】ショット領域毎のＡＦ計測に使用するＡＦ検
出点位置を指定するための選択図である。

【図２７】Ａグループに属するショット領域を露光する
際に使用するＡＦ検出点とウエハ面の先読み制御開始時
の位置を示す図である。

【図２８】使用するＡＦ検出点の数を変えずにＡＦ検出
点を移動させてウエハ面のフォーカス計測を行う場合の
ＡＦ検出点を示す図である。

【図２９】計測可能なＡＦ検出点を全て使用してウエハ
面のフォーカス計測を行う場合のＡＦ検出点を示す図で
ある。

【図３０】Ｃグループに属するショット領域を露光する
際に使用するＡＦ検出点とウエハ面の先読み制御開始時
の位置を示す図である。

【図３１】図３０における先読み制御結果を示す線図で
ある。

【図３２】ウエハＷの外周よりショット配列の方が大き
い場合の先読み制御に関する比較例を示す図である。

【図３３】ウエハＷの外周よりショット配列の方が大き
い場合の先読み制御に関する比較例を示す図である。

【符号の説明】

１０投影露光装置２４ａ、２４ｂアライメント系３８ステージ制御手段９０主制御装置１３０、１３２、１３４ＡＦ／ＡＬ系１５１照射光学系１６１集光光学系２１０、２１２ショット領域２１４投影露光装置Ｗ、Ｗ１、Ｗ２ウエハ（感応基板）ＷＳ、ＷＳ１、ＷＳ２ウエハステージＰＬ投影光学系ＲレチクルＩＦ露光領域ＩＡ照明領域ＡＦ１〜ＡＦ９、ＡＢ１〜ＡＢ９ＡＦ検出点ＬＳ、ＬＳ１、ＬＳ２Ｚ・レベリングステージ（基板
駆動系）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクのパターン像を投影光学系を介し
て感応基板上に露光する投影露光装置であって、感応基板を保持して２次元平面内を移動可能な第１基板
ステージと；感応基板を保持して前記第１基板ステージ
と同一平面内を前記第１基板ステージとは独立に移動可
能な第２基板ステージと；前記投影光学系とは別に設け
られ、前記基板ステージに保持された感応基板上のマー
クを計測する少なくとも１つのアライメント系と；前記
アライメント系を用いたマーク計測中の感応基板面の所
定基準面に対する相対位置を検出するための第１検出系
と；前記投影光学系を用いた露光中の感応基板面の所定
基準面に対する相対位置を検出するための第２検出系
と；前記第１基板ステージ及び第２基板ステージの各々
に設けられ、ステージ上に保持された感応基板の面位置
を調整するための基板駆動系と；前記第１基板ステージ
及び第２基板ステージの内の一方のステージで前記第１
検出系による検出を行いながら前記アライメント系を用
いたマーク計測動作が行われる間に、他方のステージで
前記投影光学系を用いた露光動作が行われるように前記
２つのステージを制御した後、前記一方のステージで前
記投影光学系を用いた露光動作が行われるように前記一
方のステージを制御するとともに、前記一方のステージ
のマーク計測動作中に得られた前記第１検出系の検出結
果と前記一方のステージの露光動作中に得られる前記第
２検出系の検出結果とに基づいて前記一方のステージの
基板駆動系を制御する制御手段と；を有する投影露光装
置。
【請求項２】照明光で照明された照明領域に対してマ
スクを走査方向に移動させるのと同期して前記照明領域
に共役な露光領域に対して感応基板を前記走査方向に移
動させることにより前記マスクのパターン像を前記感応
基板上に露光する走査型の投影露光装置であって、感応基板を保持して２次元平面内を移動可能な第１基板
ステージと；感応基板を保持して前記第１基板ステージ
と同一平面内を前記第１基板ステージとは独立に移動可
能な第２基板ステージと；前記投影光学系とは別に設け
られ、前記基板ステージに保持された感応基板上のマー
クを計測する少なくとも１つのアライメント系と；前記
アライメント系を用いたマーク計測中の感応基板面の所
定基準面に対する相対位置を検出するための第１検出系
と；前記投影光学系を用いた露光中の感応基板面の所定
基準面に対する相対位置を検出するための第２検出系
と；前記第１基板ステージ及び第２基板ステージの各々
に設けられ、ステージ上に保持された感応基板の面位置
を調整するための基板駆動系と；前記第１基板ステージ
及び第２基板ステージの内の一方のステージで前記第１
検出系による検出を行いながら前記アライメント系を用
いたマーク計測動作が行われる間に、他方のステージで
前記投影光学系を用いた露光動作が行われるように前記
２つのステージを制御した後、前記一方のステージで前
記投影光学系を用いた露光動作が行われるように前記一
方のステージを制御する際に、前記一方のステージに保
持された感応基板上の複数のショット領域の内前記露光
領域に対して前記感応基板の外側から内側へ走査される
ように設定された外周近傍のショット領域を露光すると
きには、前記一方のステージのマーク計測動作中に得ら
れた前記第１検出系の検出結果と前記一方のステージの
露光動作中に得られる前記第２検出系の検出結果とに基
づいてステージの基板駆動系を制御し、その他のショッ
ト領域を露光するときには前記第２検出系の検出結果だ
けを用いて前記一方のステージの基板駆動系を制御する
制御手段とを有する投影露光装置。
【請求項３】マスクのパターンの像を投影光学系を介
して感応基板上に露光する投影露光方法であって、感応基板を保持して同一の２次元平面内を各々独立に移
動可能な２つの基板ステージを用意し；前記２つのステ
ージの内の一方のステージに保持された感応基板上のマ
ークを計測し；前記一方のステージでマーク計測動作が
行われている間に前記一方のステージ上に保持された感
応基板の所定基準面に対する相対位置を検出し；前記一
方のステージでマーク計測動作が行われている間に、前
記２つのステージの内の他方のステージに保持された感
応基板上に前記マスクのパターン像を露光し；前記他方
のステージの露光動作終了後に、前記一方のステージに
保持された感応基板を露光するとともに、この露光中
に、前記検出された相対位置に基づいて前記一方のステ
ージに保持された感応基板の面位置を調整することを特
徴とする投影露光方法。
【請求項４】照明光で照明された照明領域に対してマ
スクを走査方向に移動させるのと同期して前記照明領域
に共役な露光領域に対して感応基板を前記走査方向に移
動させることにより、前記感応基板上の複数のショット
領域の各々に前記マスクのパターンの像を投影光学系を
介して露光する投影露光方法であって、前記感応基板上の複数のショット領域の内前記露光領域
に対して前記感応基板の外側から内側へ走査されるよう
に設定された外周近傍のショット領域を含むように、前
記複数のショット領域の内の幾つかをサンプルショット
領域として選択し；前記幾つかのサンプルショット領域
の座標位置をそれぞれ計測し；前記幾つかのサンプルシ
ョット領域の座標位置を計測する際に前記幾つかのサン
プルショット領域毎に前記感応基板の所定基準面に対す
る相対位置を検出し；前記計測されたサンプルショット
領域の座標位置に基づいて前記感応基板上の複数のショ
ット領域の配列を決定し；前記露光領域に対して前記感
応基板の外側から内側へ走査されるように設定された外
周近傍のショット領域を各々露光するときに、前記決定
されたショット領域の配列に基づいて前記マスクのパタ
ーン像との位置合わせを行うとともに、前記座標位置の
計測の際に検出された相対位置に基づいて前記感応基板
の面位置を調整する投影露光方法。
【請求項５】前記サンプルショット領域の内前記露光
領域に対して前記感応基板の外側から内側へ走査される
ように設定された外周近傍のショット領域の座標位置を
計測する際に、露光時と同じ方向に前記感応基板を移動
しながら前記感応基板の所定基準面に対する相対位置を
検出することを特徴とする請求項４に記載の投影露光方
法。
【請求項６】照明光で照明された照明領域に対してマ
スクを走査方向に移動させるのと同期して前記照明領域
に共役な露光領域に対して感応基板を前記走査方向に移
動させることにより前記マスクのパターン像を前記感応
基板上に露光する走査型の投影露光装置であって、感応基板を保持して２次元平面内を移動可能な基板ステ
ージと；前記露光領域に対して前記走査方向の一方側と
他方側に前記走査方向に直交する非走査方向の幅が前記
露光領域より広い検出領域をそれぞれ有し、該各検出領
域内に前記非走査方向に沿って設定された複数の検出点
の少なくとも１つで前記感応基板面の所定基準面に対す
る相対位置を検出する位置検出系と；前記基板ステージ
に設けられ、ステージ上に保持された感応基板の面位置
を調整するための基板駆動系と；前記基板ステージ上に
保持された感応基板を露光する際に、前記位置検出系の
検出結果に基づいて前記基板駆動系を制御する制御手段
とを有する投影露光装置。
【請求項７】前記制御手段は、前記位置検出系の検出
結果の内前記感応基板の走査方向に向かって前記露光領
域の手前に設定された検出領域内の複数の検出点の少な
くとも１つの検出結果に基づいて前記基板駆動系を制御
することを特徴とする請求項６に記載の投影露光装置。
【請求項８】前記制御手段は、前記感応基板の外周近
傍のショット領域を前記感応基板の外側から内側へ向か
って走査露光する際に、前記複数の検出点の内の少なく
とも１つが前記感応基板上の有効領域内にかかった時点
から、前記感応基板上にかかる検出点の検出結果に基づ
いて前記感応基板の面位置調整のため前記基板駆動系の
制御を開始することを特徴とする請求項６に記載の投影
露光装置。
【請求項９】前記制御手段は、前記感応基板の外周近
傍のショット領域を走査露光する際に、当該ショット領
域にかかる検出点が１点である場合には所定の固定値に
基づいて前記基板駆動系を介して前記感応基板の傾きを
調整することを特徴とする請求項６に記載の投影露光装
置。
【請求項１０】前記制御手段は、前記感応基板の外周
近傍のショット領域を走査露光する際に、当該ショット
領域にかかる検出点が１点である場合には当該ショット
領域に隣接するショット領域上にかかる他の検出点の検
出結果と前記１点の検出結果とに基づいて前記基板駆動
系を介して前記感応基板の傾きを調整することを特徴と
する請求項６に記載の投影露光装置。
【請求項１１】前記制御手段は、前記感応基板上の複
数のショット領域毎に、前記複数の検出点の内のいずれ
の検出点の検出結果を用いるかを予め決定し、前記感応
基板上のあるショット領域を走査露光する際には、当該
ショット領域に対して決定された検出点の検出結果のみ
を用いて前記基板駆動系を介して前記感応基板の面位置
を調整することを特徴とする請求項６に記載の投影露光
装置。
【請求項１２】前記感応基板上の有効領域は、前記感
応基板上の全面または前記感応基板の周縁部に定められ
た禁止帯の内側であることを特徴とする請求項８に記載
の投影露光装置。
【請求項１３】前記制御手段は、前記感応基板の外周
位置情報、前記位置検出系の各検出点の位置情報、及び
露光対象のショット領域の位置情報に基づいて、前記位
置検出系の検出点のいずれが前記感応基板上の有効領域
にかかっているか否かを判断することを特徴とする請求
項８に記載の投影露光装置。
【請求項１４】前記制御手段は、前記位置検出系の複
数の検出点の検出結果をそれぞれ所定の許容値と比較す
ることにより、前記位置検出系の検出点のいずれが前記
感応基板上の有効領域にかかっているか否かを判断する
ことを特徴とする請求項８に記載の投影露光装置。
【請求項１５】前記制御手段は、前記感応基板の外周
近傍のショット領域を走査露光する際に、当該ショット
領域にかかる検出点が複数になった時点から、当該ショ
ット領域にかかる検出点の検出結果だけに基づく前記感
応基板の傾き調整を前記基板駆動系を介して開始するこ
とを特徴とする請求項９又は１０に記載の投影露光装
置。
【請求項１６】前記制御手段は、前記感応基板の外周
位置情報、前記位置検出系の各検出点の位置情報、及び
露光対象のショット領域の位置情報に基づいて、前記位
置検出系の検出点のいずれが当該ショット領域にかかっ
ているか否かを判断することを特徴とする請求項９又は
１０に記載の投影露光装置。
【請求項１７】前記制御手段は、前記感応基板の外周
近傍のショット領域を走査露光する際に、当該ショット
領域にかかる検出点が１点である場合には前記１点の検
出点とこれに隣接する少なくとも１点の検出点とを含む
所定数の検出点の検出結果に基づいて前記基板駆動系を
介して前記感応基板の傾き調整を開始し、その後前記傾
き調整に使用する検出点を順次当該ショット領域内部側
にシフトすることを特徴とする請求項１０に記載の投影
露光装置。
【請求項１８】照明光で照明された照明領域に対して
マスクを走査方向に移動させるのと同期して前記照明領
域に共役な露光領域に対して感応基板を前記走査方向に
移動させることにより前記マスクのパターン像を前記感
応基板上に露光する走査露光方法において、該感応基板の走査露光の際に、前記露光領域に対して前
記走査方向の一方側と他方側にそれぞれ位置する前記走
査方向に直交する非走査方向の幅が前記露光領域より広
い検出領域内に前記非走査方向に沿って複数のスリット
像が配置されるように、所定角度傾斜した方向から前記
感応基板表面にスリット像を投影し、前記感応基板からの前記各スリット像の反射光束を受光
し、その光電変換信号に基づいて前記スリット像が投影
される各検出点における前記感応基板面の所定の基準面
からの相対位置をそれぞれ算出し、この算出結果に基づいて前記露光領域内における前記感
応基板の面位置を調整することを特徴とする走査露光方
法。