JPH10199804A

JPH10199804A - 投影露光装置及び投影露光方法並びにデバイス製造方法

Info

Publication number: JPH10199804A
Application number: JP9330863A
Authority: JP
Inventors: Nobutaka Umagome; 伸貴馬込
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 1998-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】基板ステージの制御性能を向上させることが
できる投影露光装置を提供する。【解決手段】移動鏡（２４Ｘ、２４Ｙ）の長さＬｍ
と、投影光学系ＰＬの投影中心とマーク検出系ＡＳの検
中心との中心間距離ＢＬと、感光基板の直径Ｄｗとの間
には、Ｌｍ＜Ｄｗ＋２ＢＬの関係が成立するように移動
鏡の長さが定められている。このため、移動鏡の長さＬ
ｍ＞Ｄｗ＋２ＢＬの関係が成立するように移動鏡の長さ
が定められていた従来の露光装置に比べて、移動鏡が取
り付けられる基板ステージ１８の小型・軽量化を図るこ
とができ、これにより基板ステージ１８の位置制御性能
の向上を図ることが可能となる。

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デバイス製造方法に係り、更に詳し
くは、半導体素子や液晶表示素子等をリソグラフィ工程
で製造する際に用いられるマスクパターンを投影光学系
を介して感応基板上に露光する投影露光装置及び投影露
光方法、並びにこれらを用いたデバイス製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体素子、液晶表示素子、撮像
素子（ＣＣＤ）又は薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイ
スを製造するためのリソグラフィ工程では、転写用のパ
ターンが形成されたフォトマスク又はレチクル（以下、
「レチクル」と総称する）の像を、投影光学系を介し
て、感光材（フォトレジスト）が塗布されたウエハ又は
ガラスプレート等の基板（以下、「ウエハ」という）上
に投影する投影露光装置が使用されている。

【０００３】この種の投影露光装置においては、露光に
先立ってレチクルとウエハとの位置合わせ（アライメン
ト）を高精度に行う必要がある。このアライメントを行
うために、ウエハ上には以前のフォトリソグラフィ工程
で形成（露光転写）された位置検出用マーク（アライメ
ントマーク）が設けられており、このアライメントマー
クの位置を検出することで、ウエハ（又はウエハ上の回
路パターン）の正確な位置を検出することができる。

【０００４】ところで、このアライメントマークを検出
するアライメント顕微鏡としては、大別して投影レンズ
を介してマーク検出を行なうオンアクシス方式と、投影
レンズを介さずマーク検出を行なうオフアクシス方式の
ものとがあるが、今後の主流になるであろうエキシマレ
ーザ光源を用いる投影露光装置では、オフアクシス方式
のアライメント顕微鏡が最適である。これは、投影レン
ズは露光光に対して色収差の補正がなされているので、
オンアクシスの場合、アライメント光が集光できない
か、集光できたとしても色収差による誤差が非常に大き
なものとなるのに対し、オフアクシス方式のアライメン
ト顕微鏡は、投影レンズとは別に設けられていることか
ら、このような色収差を考慮することなく、自由な光学
設計が可能であること、及び種々のアライメント系が使
用できるからである。例えば、位相差顕微鏡や微分干渉
顕微鏡等も使用できる。

【０００５】図１２には、従来のオフアクシス方式のア
ライメント顕微鏡を備えた投影露光装置のウエハテーブ
ル近傍の概略平面図が示されている。この図１２に示さ
れるように、ウエハＷが搭載された基板ステージとして
のウエハテーブル上には、Ｙ軸に直交する反射面を有す
るＹ移動鏡８０Ｙと、Ｘ軸方向に直交する反射面を有す
るＸ移動鏡８０Ｘとが設けられている。そして、Ｙ移動
鏡８０Ｙに対し不図示のＹ軸干渉計（投影光学系ＰＬの
投影中心とアライメント顕微鏡８２の検出中心とを通る
Ｙ軸方向の測長軸Ｙ干渉計ビーム）によってＹ移動鏡８
０Ｙの基準位置からのＹ軸方向の変位が計測され、これ
によりウエハテーブルのＹ座標が計測されるようになっ
ていた。一方、ウエハテーブルのＸ座標計測用の干渉計
は、Ｘ移動鏡８０Ｘに対して、投影光学系の投影中心を
通るＸ軸方向の測長軸Ｘｅの干渉計ビームを投射する露
光用Ｘ干渉計と、アライメント顕微鏡８２の検出中心を
通るＸ軸方向の測長軸Ｘａの干渉計ビームを投射するア
ライメント用Ｘ干渉計とが設けられていた。

【０００６】このように、ウエハテーブルの位置計測用
に干渉計が少なくとも３つ設けられているのは、アライ
メント時にはアライメント用の干渉計（測長軸Ｘａ、
Ｙ）でウエハテーブルを位置決めし、露光時には露光用
の干渉計（測長軸Ｘｅ、Ｙ）で露光位置決めをすること
により、ウエハテーブルの回転によるアッベ誤差が発生
しないようにして、正確なアライメント計測と露光とが
行なえるようにするためである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、投影露光装
置のウエハテーブルの位置を管理するための干渉計とし
ては、一般にトワイマングリーン干渉計が用いられてい
る。このトワイマングリーン干渉計では、腕の長さ（光
路長）の変わらない固定光路（不図示の固定鏡に対する
干渉計ビームの光路）と、腕の長さが移動鏡の位置に応
じて変化する移動光路とがあり、これらの光路の腕の長
さを比較し、位置（固定鏡と移動鏡との相対変位）を測
定するが、位置信号を逐次積算して位置を求めるため、
干渉計ビームが切れてしまう（移動鏡に当たらなくな
る）と、位置計測が不能となるので、干渉計ビームが切
れないようにする必要があった。このため、従来の投影
露光装置では、ウエハＷの全面に対し、アライメント計
測を行い、且つ露光を行なうためには、ウエハテーブル
上の長さの長い方の移動鏡（図１２の場合にはＸ移動鏡
８０Ｘ）の長さＬｍは、ウエハ直径をＤｗ、ＸｅとＸａ
との間隔をＢＬとすると、Ｄｗ＋２ＢＬ以上でなければ
ならなかった。すなわち、Ｌｍ＞Ｄｗ＋２ＢＬの関係が
成立するように、Ｘ移動鏡８０Ｘの長さを設定すること
が必要不可欠であった。

【０００８】また、時代とともにウエハサイズが大型化
し、最近では直径が３００ｍｍにまでなってきた。この
ため、移動鏡の長さが長くなり、これが取り付けられる
ウエハテーブルも必然的に大型化している。

【０００９】さらに、オフアクシス方式のアライメント
系では、アライメント顕微鏡が投影光学系の外側に設け
られているため、投影光学系の高Ｎ．Ａ．化、大フィー
ルド化に伴い、投影光学系の直径が大きくなり、投影光
学系とアライメント顕微鏡の距離がますます離れていく
ことも、移動鏡の長さの長大化、ウエハテーブルの大型
化の要因となっている。

【００１０】上記のようなさまざまな要因によるウエハ
テーブル（基板ステージ）の大型化が、今や大きな問題
となっている。すなわち、基板ステージの大型化、重量
化は制御性の悪化、スループットの低下の要因となり、
装置全体の大型化、重量化を必然的に招くからである。

【００１１】このような状況の下、より高速な基板ステ
ージ移動制御を可能にし、より精密な位置決めを可能に
するための、基板ステージの小型化技術の開発が待望さ
れていた。

【００１２】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その第１の目的は、特に基板ステージの制御性能を
向上させることができる投影露光装置を提供することに
ある。

【００１３】また、本発明の第２の目的は、投影光学系
を介してのマスクパターンの露光時にもマーク検出系に
よる感応基板上のマーク検出時にも基板ステージの２次
元座標位置を正確に管理することができる投影露光装置
を提供することにある。

【００１４】また、本発明の第３の目的は、基板ステー
ジを一定の大きさに保持したまま、投影光学系の高Ｎ．
Ａ．化、及び大フィールド化を達成することができる投
影露光装置を提供することにある。

【００１５】また、本発明の第４の目的は、移動鏡及び
基板ステージを小型・軽量化しても何らの不都合なく、
感応基板の全面に対してマーク位置計測、投影光学系を
介したパターンの露光を行なうことができる投影露光装
置を提供することにある。

【００１６】また、本発明の第５の目的は、ベースライ
ンの安定性を確保することができる投影露光装置を提供
することにある。

【００１７】また、本発明の第６の目的は、移動鏡及び
これが搭載される基板ステージの更なる小型・軽量化が
可能な投影露光装置を提供することにある。

【００１８】また、本発明の第７の目的は、基板ステー
ジを小型・軽量化しても何らの不都合なく、感応基板の
全面に対してマーク位置計測、投影光学系を介したパタ
ーンの露光を行なうことができる投影露光方法を提供す
ることにある。

【００１９】さらに、本発明の第８の目的は、高集積度
の半導体デバイスを低コストで製造することができるデ
バイス製造方法を提供することにある。

【００２０】

【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）に形成されたパターンの像を投影光学
系（ＰＬ）を介して感応基板（Ｗ）上に露光する投影露
光装置であって、前記感応基板（Ｗ）を搭載して２次元
面内を移動する基板ステージ（１８）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（１
８）上又は前記感応基板（Ｗ）上のマークを検出するマ
ーク検出系（ＡＳ）と；前記基板ステージ（１８）の２
次元座標位置を管理する干渉計システム（２６）と；前
記干渉計システム（２６）により基準位置からの変位が
計測される前記基板ステージ（１８）上の移動鏡（２４
Ｘ、２４Ｙ）とを備え、前記移動鏡（２４Ｘ、２４Ｙ）
の長さＬｍと、前記投影光学系（ＰＬ）の投影中心と前
記マーク検出系（ＡＳ）の検中心との中心間距離ＢＬ
と、前記感応基板の直径Ｄｗとの間には、Ｌｍ＜Ｄｗ＋
２ＢＬの関係が成立することを特徴とする。

【００２１】これによれば、図３に示されるように、移
動鏡（２４Ｘ、２４Ｙ）の長さＬｍと、投影光学系（Ｐ
Ｌ）の投影中心と前記マーク検出系（ＡＳ）の検中心と
の中心間距離ＢＬと、感応基板の直径Ｄｗとの間には、
Ｌｍ＜Ｄｗ＋２ＢＬの関係が成立することから、移動鏡
の長さＬｍ＞Ｄｗ＋２ＢＬの関係が成立するように移動
鏡の長さが定められていた従来の露光装置に比べて、移
動鏡が取り付けられる基板ステージ（１８）の小型・軽
量化を図ることができ、これにより基板ステージ（１
８）の位置制御性能の向上（具体的には位置決め精度、
最高速度、最高加速度の向上等）を図ることが可能とな
る。

【００２２】この場合において、干渉計システム（２
６）は、前記基板ステージ（１８）の２次元座標位置を
管理するものであればどのような測長軸を有するもので
も良いが、請求項２に記載の発明の如く、前記干渉計シ
ステムが、前記投影光学系（ＰＬ）の投影中心と前記マ
ーク検出系（ＡＳ）の検出中心を結ぶ方向である第１軸
方向の第１測長軸（Ｙ）と、この第１測長軸（Ｙ）に前
記投影光学系（ＰＬ）の投影中心で垂直に交差する第２
軸方向の第２測長軸（Ｘｅ）と、前記第１測長軸（Ｙ）
に前記マーク検出系（ＡＳ）の検出中心で垂直に交差す
る第２軸方向の第３測長軸（Ｘａ）とを少なくとも有す
るものであっても良い。このような測長軸を有する干渉
計システムによれば、投影光学系（ＰＬ）を介してのマ
スクパターンの露光時にも、マーク検出系（ＡＳ）によ
る感応基板（Ｗ）上のマーク検出時にもいわゆるアッベ
誤差を生じることなく、基板ステージ（１８）の２次元
座標位置を正確に管理することができる。

【００２３】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の投影露光装置において、前記投影光学系（ＰＬ）の投
影領域内で前記基板ステージ（１８）上の所定の基準点
と前記投影光学系（ＰＬ）の投影領域内の所定の基準点
との位置関係が検出可能となる位置に前記基板ステージ
（１８）を位置決めした状態で前記第２測長軸（Ｘｅ）
の干渉計（２６Ｘｅ）をリセットし、前記基板ステージ
（１８）上の基準点が前記マーク検出系（ＡＳ）の検出
領域内に位置するように前記基板ステージ（１８）を位
置決めした状態で前記第３測長軸（Ｘａ）の干渉計（２
６Ｘａ）をリセットする制御手段（２８）を更に有する
ことを特徴とする。

【００２４】これによれば、制御手段（２８）では、第
２測長軸（Ｘｅ）の干渉計（２６Ｘｅ）が計測不能状態
となったとき、第３測長軸（Ｘａ）の干渉計（２６Ｘ
ａ）が有効な間にこの計測値に基づいて前記基板ステー
ジ（１８）上の基準点が第１測長軸上に位置するように
基板ステージ（１８）を一旦移動させ、この位置から第
１測長軸（Ｙ）の干渉計（２６Ｙ）の計測値に基づいて
基板ステージの移動を再開し、前記投影光学系（ＰＬ）
の投影領域内で前記基板ステージ（１８）上の所定の基
準点と前記投影光学系の投影領域内の所定の基準点との
位置関係が検出可能となる位置（第２測長軸の干渉計の
リセット位置）に前記基板ステージ（１８）を位置決め
した状態で前記第２測長軸（Ｘｅ）の干渉計（２６Ｘ
ｅ）をリセットする。この一方、制御手段（２８）で
は、第３測長軸（Ｘａ）の干渉計（２６Ｘａ）が計測不
能状態となったとき、第２測長軸（Ｘｅ）の干渉計（２
６Ｘｅ）が有効な間にこの計測値に基づいて前記基板ス
テージ上の基準点が第１測長軸上に位置するように基板
ステージ（１８）を一旦移動させ、この位置から第１測
長軸（Ｙ）の干渉計（２６Ｙ）の計測値に基づいて基板
ステージ（１８）の移動を再開し、前記基板ステージ上
の基準点が前記マーク検出系（ＡＳ）の検出領域内に位
置するように前記基板ステージ（１８）を所定の位置
（第３測長軸の干渉計のリセット位置）へ位置決めした
状態で前記第３測長軸（Ｘａ）の干渉計（２６Ｘａ）を
リセットする。

【００２５】このため、干渉計のリセット位置への基板
ステージの移動の途中で、第２測長軸の干渉計、第３測
長軸の干渉計がともに計測不能状態となっても、第１測
長軸（Ｙ）の干渉計の計測値に基づいて基板ステージ
（１８）をリセット位置へ位置決めすることができるの
で、ベースライン量ＢＬの大きさに無関係に基板ステー
ジ（１８）の大きさをウエハ（Ｗ）の直径程度に設定す
ることが可能となる。従って、基板テーブルの大きさを
一定に保ったまま、解像力向上のための投影光学系ＰＬ
の高Ｎ．Ａ．化や大フィールド化を容易に達成すること
が可能となる。

【００２６】なお、第２、第３測長軸の干渉計の内、一
方の干渉計のリセット位置へ基板ステージを移動する間
に、他方の干渉計がずっと計測可能であれば、当該他方
の干渉計と第１測長軸の干渉計との計測値に基づいて、
基板ステージを一方の干渉計のリセット位置へ直接的に
位置決めしても勿論良い。

【００２７】この場合において、請求項４に記載の発明
の如く、前記投影光学系（ＰＬ）の投影領域内の基準点
は、前記マスクのパターン像の投影中心であって、該マ
スクパターン像の投影中心と前記基板ステージ（１８）
上の基準点との位置関係を前記マスク（Ｒ）と前記投影
光学系（ＰＬ）とを介して検出する位置検出手段（５２
Ａ、５２Ｂ）を更に有していることが望ましい。かかる
場合には、投影光学系（ＰＬ）の投影領域内で基板ステ
ージ（１８）上の所定の基準点とマスクパターン像の投
影中心との位置関係が検出可能となる位置（第２測長軸
の干渉計のリセット位置）に基板ステージ（１８）を位
置決めした際に、位置検出手段（５２Ａ、５２Ｂ）によ
り第２測長軸（Ｘｅ）の干渉計（２６Ｘｅ）のリセット
に先立って、マスクのパターン像の投影中心と基板ステ
ージ（１８）上の基準点との位置関係をマスク（Ｒ）と
投影光学系（ＰＬ）とを介して検出することができる。

【００２８】請求項５に記載の発明は、請求項２に記載
の投影露光装置において、前記基板ステージ（１８）上
に搭載され、第１基準マーク（３０-1）と第２基準マー
ク（３２-1、３２-2）とが所定の位置関係で形成された
基準板（ＦＰ１）と；前記基準板（ＦＰ１）の第１基準
マーク（３０-1）が前記マーク検出系（ＡＳ）の検出領
域内に位置すると同時に前記基準板（ＦＰ１）の第２基
準マーク（３２-1、３２-2）が前記投影光学系（ＰＬ）
の投影領域内の所定の基準点との位置関係を検出可能に
位置するように前記基板ステージ（１８）を所定の位置
（第２測長軸、第３測長軸の干渉計のリセット位置）に
位置決めした状態で、前記第２測長軸の干渉計及び前記
第３測長軸の干渉計の少なくとも一方をリセットする制
御手段（２８）とを更に有することを特徴とする。

【００２９】これによれば、制御手段（２８）では、基
準板（ＦＰ１）の第１基準マーク（３０-1）がマーク検
出系（ＡＳ）の検出領域内に位置すると同時に基準板
（ＦＰ１）の第２基準マーク（３２-1、３２-2）が投影
光学系（ＰＬ）の投影領域内の所定の基準点との位置関
係を検出可能に位置するように基板ステージ（１８）を
所定の位置（第２測長軸、第３測長軸の干渉計のリセッ
ト位置）に位置決めし、この状態で前記第２測長軸の干
渉計及び前記第３測長軸の干渉計の少なくとも一方をリ
セットする。

【００３０】すなわち、制御手段では第２測長軸の干渉
計及び第３測長軸の干渉計の一方が計測不能となったと
きに、他方の干渉計と第１測長軸の干渉計の計測値に基
づいて、上記リセット位置へ基板ステージを位置決め
し、前記一方の干渉計（又は両方の干渉計）をリセット
するので、第２測長軸の干渉計及び第３測長軸の干渉計
がともに計測不能状態とならないように、基板ステージ
の移動範囲を予め設定するだけで、請求項１で述べたよ
うに移動鏡及び基板ステージを小型・軽量化しても何ら
の不都合なく、感応基板の全面に対してマーク位置計
測、投影光学系を介したパターンの露光を行なうことが
できる。

【００３１】なお、この場合、予め基準板（ＦＰ１）上
に、投影光学系（ＰＬ）とマーク検出系（ＡＳ）との位
置関係と同様の位置関係で、第１基準マーク（３０-1）
と第２基準マーク（３２-1、３２-2）とを形成しておく
ことが前提となる。

【００３２】この場合において、請求項６に記載の発明
の如く、前記投影光学系（ＰＬ）の投影領域内の基準点
は、前記マスク（Ｒ）のパターン像の投影中心であっ
て、該マスクのパターン像の投影中心と基準板（ＦＰ
１）の第２基準マーク（３２-1、３２-2）との位置関係
を前記マスク（Ｒ）と前記投影光学系（ＰＬ）とを介し
て検出する位置検出手段（５２Ａ、５２Ｂ）を更に有す
ることが望ましい。かかる場合には、前述したリセット
位置に基板ステージ（１８）を位置決めした際に、位置
検出手段（５２Ａ、５２Ｂ）により、第２測長軸（Ｘ
ｅ）の干渉計（又は第２測長軸及び第３測長軸の干渉
計）のリセットに先立って、マスクのパターン像の投影
中心と基準板（ＦＰ１）の第２基準マーク（３２-1、３
２-2）との位置関係を前記マスク（Ｒ）と前記投影光学
系（ＰＬ）とを介して検出することができる。

【００３３】上記請求項６に記載の投影露光装置におい
て、前記制御手段（２８）は、請求項７に記載の発明の
如く、前記基板ステージ（１８）が前記所定の位置に位
置決めされた状態で、前記マーク検出系（ＡＳ）による
検出と前記位置検出手段による検出とを同時に行なうこ
とが一層望ましい。ここで、「同時に」とは、必ずしも
時間的に同時と言う意味ではなく、基板ステージが所定
位置（リセット位置）に位置決めされ静止した状態でと
いう意味である。

【００３４】この場合には、いわゆるベースライン計測
を基板ステージの静止状態で行なうことができるので空
気揺らぎ等による干渉計計測誤差等の影響がなくなり、
オフアクシスのマーク検出系にとって最も重要なベース
ライン量の安定性を確保することができる。

【００３５】請求項８に記載の発明は、請求項３又は５
に記載の投影露光装置において、前記制御手段は、前記
マーク検出系（ＡＳ）による前記感応基板（Ｗ）上のマ
ークの計測終了後に前記第２測長軸の干渉計をリセット
する一方、前記投影光学系を介した前記感応基板上への
露光終了後に前記第３測長軸の干渉計をリセットするこ
とを特徴とする。

【００３６】これによれば、投影光学系（ＰＬ）を介し
た感応基板（Ｗ）上へのパターンの露光中に第３測長軸
の干渉計が測定不能状態となった場合には、その露光終
了後に第３測長軸の干渉計をリセットすることができる
一方、マーク検出系による感応基板上のマークの計測終
了中に第２測長軸の干渉計が計測不能状態になった場合
には、その計測終了後に第２測長軸の干渉計をリセット
することができる。従って、感応基板上のマークの計測
や露光に何らの不都合も生じないので、露光中に第３測
長軸の干渉計が測定不能となることや、位置検出用マー
クの計測中に第２測長軸の干渉計が計測不能状態になる
ことを許容でき、その分、移動鏡の長さを短くすること
が可能となり、具体的には感応基板（Ｗ）の直径程度に
することが可能となる。

【００３７】請求項９に記載の発明は、マスク（Ｒ）に
形成されたパターンの像を投影光学系（ＰＬ）を介して
感応基板（Ｗ）上に露光する投影露光方法であって、前
記感応基板（Ｗ）を搭載する基板ステージ（１８）上の
所定の基準点と前記基板ステージ（１８）上に搭載され
た感応基板（Ｗ）上のアライメントマークとの位置関係
を検出し；該検出の後に、前記基板ステージ（１８）上
の所定の基準点を前記投影光学系（ＰＬ）の投影領域内
に位置決めして、前記投影光学系の投影領域内の所定の
基準点に対する前記基板ステージ（１８）上の所定の基
準点の位置ずれと前記基板ステージの座標位置とを検出
し；前記検出された位置関係、前記検出された位置ずれ
及び前記検出された基板ステージの座標位置に基づいて
前記基板ステージを移動制御し、前記マスクのパターン
像と前記基板ステージに搭載された感応基板との位置合
わせを行なうことを特徴とする。

【００３８】これによれば、基板ステージ（１８）上
の所定の基準点と感応基板（Ｗ）上のアライメントマー
クとの位置関係を検出した後、基板ステージ（１８）上
の所定の基準点を投影光学系（ＰＬ）の投影領域内に位
置決めし、前記投影光学系の投影領域内の所定の基準
点に対する基板ステージ（１８）上の所定の基準点の位
置ずれの検出とその位置ずれ検出の際の基板ステージ
の座標位置の検出とを行い、上記〜の検出結果に基
づいて基板ステージを移動制御し、前記マスクのパター
ン像と前記基板ステージに搭載された感応基板との位置
合わせを行なう。このため、の基板ステージ（１８）
上の所定の基準点と感応基板（Ｗ）上のアライメントマ
ークとの位置関係検出時に基板ステージの位置を管理す
る干渉計（あるいは座標系）と、、の位置ずれ検出
及び基板ステージの座標位置の検出の際のステージの位
置を管理する干渉計（あるいは座標系）とが同一でも異
なっていても何らの不都合なく、マスクのパターン像と
前記基板ステージに搭載された感応基板との位置合わせ
を高精度に行なうことができる。

【００３９】従って、例えばアライメントマークを検出
するマーク検出系としてオフアクシスのアライメント系
を用いる場合、投影光学系の投影領域内の所定の基準点
（マスクのパターン像の投影中心）とアライメント系の
検出中心との位置関係、すなわちベースライン量の計測
が不要となり、結果的に投影光学系とアライメント系と
が大きく離れていても何らの不都合がないので、ベース
ライン量に無関係に基板ステージの大きさを設定するこ
とができ、基板ステージを小型・軽量化しても何らの不
都合なく、感応基板の全面に対してマーク位置計測、投
影光学系を介したパターンの露光を行なうことができ
る。この場合、ベースライン量の変動の影響を受けるこ
ともない。

【００４０】請求項１０に記載の発明は、感応基板
（Ｗ）上の複数のショット領域の各々にマスク（Ｒ）に
形成された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、前記感応基板上の複数
のショット領域の中から選択されたいくつかのサンプル
ショット領域の位置検出用マークと前記感応基板（Ｗ）
が搭載された基板ステージ上の所定の基準点との位置を
それぞれ検出し；該検出結果に基づいて、前記感応基板
上の全てのショット領域と前記基板ステージ上の所定の
基準点との位置関係をそれぞれ演算で求め；該演算の後
に、前記基板ステージ上の所定の基準点を前記投影光学
系の投影領域内に位置決めして、前記投影光学系による
前記マスクのパターン像の投影中心に対する前記基板ス
テージ上の所定の基準点との位置ずれと前記基板ステー
ジの座標位置とを検出し；前記演算された位置関係、前
記検出された位置ずれ及び前記検出された基板ステージ
の座標位置に基づいて前記基板ステージ移動制御し、前
記基板ステージに搭載された感応基板上のショット領域
のそれぞれと前記マスクのパターン像との位置合わせを
行なうことを特徴とする。

【００４１】これによれば、基板ステージ（１８）上
の所定の基準点と感応基板（Ｗ）上のサンプルショット
領域の位置計測用のアライメントマークとの位置をそれ
ぞれ検出し、該検出結果に基づいて、前記感応基板上の
全てのショット領域と前記基板ステージ上の所定の基準
点との位置関係をそれぞれ演算で求めた後、基板ステー
ジ（１８）上の所定の基準点を投影光学系（ＰＬ）の投
影領域内に位置決めし、前記投影光学系によるマスク
パターン像の投影中心に対する基板ステージ（１８）上
の所定の基準点の位置ずれの検出とその位置ずれ検出
の際の基板ステージの座標位置の検出とを行い、上記
〜の検出結果に基づいて基板ステージを移動制御し、
前記マスクのパターン像と前記基板ステージに搭載され
た感応基板上のショット領域のそれぞれとの位置合わせ
を行なう。この場合も、請求項９に記載の発明の場合と
同様に、の基板ステージ（１８）上の所定の基準点と
感応基板（Ｗ）上のアライメントマークとの位置関係検
出時に基板ステージの位置を管理する干渉計（あるいは
座標系）と、、の位置ずれ検出及び基板ステージの
座標位置の検出の際のステージの位置を管理する干渉計
（あるいは座標系）とが同一でも異なっていても何らの
不都合なく、マスクのパターン像と前記基板ステージに
搭載された感応基板上の所定ショット領域のそれぞれと
の位置合わせを高精度に行なうことができる。

【００４２】従って、請求項９に記載の発明の場合と同
様に、ベースライン量に無関係に基板ステージの大きさ
を設定することができ、基板ステージを小型・軽量化し
ても何らの不都合なく、感応基板の全面に対してマーク
位置計測、投影光学系を介したパターンの露光を行なう
ことができる。

【００４３】請求項１１に記載の発明は、マスク（Ｒ）
のパターンの像を基板（Ｗ）上に投影するための投影光
学系（ＰＬ）と；前記基板を搭載して２次元平面内を移
動可能な基板ステージ（１８）と；前記基板ステージま
たは前記基板ステージ上に搭載された基板に形成された
マークを検出するマーク検出系（ＡＳ）と；前記投影光
学系の投影中心と前記マーク検出系の検出中心とを結ぶ
方向に関して前記基板ステージの位置を計測するための
第１測長軸（Ｙ）と、前記第１測長軸と垂直な方向に関
して前記基板ステージの位置を計測するための第２測長
軸（Ｘｅ）と、前記第２測長軸に対して前記第１測長軸
の方向に所定距離を隔てて配置され、前記第１測長軸と
垂直な方向に関して前記基板ステージの位置を計測する
ための第３測長軸（Ｘａ）とを有する干渉計システム
（２６）と；前記投影光学系を用いて前記マスクのパタ
ーンを基板上に転写するときに前記第１測長軸と前記第
２測長軸とを使って前記基板ステージの移動を制御し、
前記マーク検出系により前記マークを検出するときに前
記第１測長軸と前記第３測長軸とを使って前記基板ステ
ージの移動を制御する制御システム（２８）とを備え
る。

【００４４】これによれば、制御システムでは投影光学
系を用いてマスクのパターンを基板上に転写するときに
第１測長軸と第２測長軸とを使って基板ステージの移動
を制御し、マーク検出系によりマークを検出するときに
第１測長軸と第３測長軸とを使って基板ステージの移動
を制御することから、例えば投影光学系とマーク検出系
とが相当離れている場合であっても、投影光学系を介し
てのマスクパターンの転写時にも、マーク検出系による
基板上のマーク検出時にも支障なく基板ステージの２次
元座標位置を管理することができる。

【００４５】この場合において、請求項１２に記載の発
明の如く、前記第１測長軸と前記第２測長軸とを使って
いるときに前記第３測長軸は使用不能であり、前記第１
測長軸と前記第３測長軸とを使っているときに前記第２
の測長軸は使用不能であっても良い。すなわち、第１測
長軸と第２測長軸とを使っているときに第３測長軸の測
長ビームが基板ステージの反射面（移動鏡）から外れ、
第１測長軸と第３測長軸とを使っているときに第２の測
長軸の測長ビームが基板ステージの反射面（移動鏡）か
ら外れても良い。従って、基板ステージを小型化するこ
とが可能になる。

【００４６】上記請求項１２に記載の投影露光装置にお
いて、請求項１３に記載の発明の如く、前記制御システ
ム（２８）は、前記マーク検出系（ＡＳ）による前記マ
ークの検出が終了した後に、前記第２測長軸の干渉計を
リセットし、前記投影光学系を用いて前記パターンの転
写が終了した後に前記第３測長軸の干渉計をリセットす
ることが望ましい。

【００４７】請求項１４に記載の発明は、マスク（Ｒ）
のパターンの像を基板（Ｗ）上に投影するための投影光
学系（ＰＬ）と；前記基板を搭載して２次元平面内を移
動可能な基板ステージ（１８）と；前記基板ステージま
たは前記基板ステージ上に搭載された基板に形成された
マークを検出するマーク検出系（ＡＳ）と；前記基板ス
テージの位置を計測するために、前記投影光学系の投影
中心と前記マーク検出系の検出中心とを結ぶ第１測長軸
（Ｙ）と、前記投影光学系の光軸中心で前記第１測長軸
と垂直に交差する第２測長軸（Ｘｅ）と、前記マーク検
出系（ＡＳ）の検出中心で前記第１測長軸と垂直に交差
する第３測長軸（Ｘａ）とを有する干渉計システム（２
６）と；前記マーク検出系により前記マークが検出され
るときに前記第３測長軸の干渉計をリセットする制御シ
ステム（２８）とを備える。

【００４８】これによれば、投影光学系を用いてマスク
のパターンを基板上に転写するときに干渉計システムの
第１測長軸と第２測長軸とを使って基板ステージの位置
を管理し、マーク検出系によりマークを検出するときに
干渉計システムの第１測長軸と第３測長軸とを使って基
板ステージの位置を管理することにより、投影光学系を
介してのマスクパターンの転写時にも、マーク検出系に
よる基板上のマーク検出時にもいわゆるアッベの誤差な
く、基板ステージの２次元座標位置を正確に管理するこ
とが可能になる。この場合、制御システムではマーク検
出系によりマークが検出されるときに第３測長軸の干渉
計をリセットすることができるので、例えば投影光学系
とマーク検出系とが相当離れている場合であっても、マ
スクパターンの転写後に、基板ステージを第１測長軸の
干渉計の計測値に基づいてマーク検出系によりマークが
検出される位置まで移動させ、その位置で第３測長軸の
干渉計をリセットすることにより、何らの支障なくマー
ク検出時の基板ステージの正確な位置管理が可能にな
る。

【００４９】請求項１５に記載の発明は、マスク（Ｒ）
のパターンの像を基板（Ｗ）上に投影するための投影光
学系（ＰＬ）と；前記基板を搭載して２次元平面内を移
動可能な基板ステージ（１８）と；前記基板ステージま
たは前記基板ステージ上に搭載された基板に形成された
マークを検出するマーク検出系（ＡＳ）と；前記基板ス
テージの位置を計測するために、前記投影光学系の投影
中心と前記マーク検出系の検出中心とを結ぶ第１測長軸
（Ｙ）と、前記投影光学系の光軸中心で前記第１測長軸
と垂直に交差する第２測長軸（Ｘｅ）と、前記マーク検
出系の検出中心で前記第１測長軸と垂直に交差する第３
測長軸（Ｘａ）とを有する干渉計システム（２６）と；
前記投影光学系の投影領域内に前記マークがあるときに
前記第２測長軸の干渉計をリセットする制御システム
（２８）とを備える。

【００５０】これによれば、投影光学系を用いてマスク
のパターンを基板上に転写するときに干渉計システムの
第１測長軸と第２測長軸とを使って基板ステージの位置
を管理し、マーク検出系によりマークを検出するときに
干渉計システムの第１測長軸と第３測長軸とを使って基
板ステージの位置を管理することにより、投影光学系を
介してのマスクパターンの転写時にも、マーク検出系に
よる基板上のマーク検出時にもいわゆるアッベの誤差な
く、基板ステージの２次元座標位置を正確に管理するこ
とが可能になる。この場合、制御システムでは投影光学
系の投影領域内にマークがあるときに第２測長軸の干渉
計をリセットすることができるので、例えば投影光学系
とマーク検出系とが多少離れていてマーク検出系による
マーク検出中に第２測長軸の干渉計が測長不能となって
も露光（マスクパターンの転写）が行われるのに先立っ
て第２測長軸の干渉計をリセットすることが可能にな
る。従って、何らの支障なく露光時の基板ステージの正
確な位置管理が可能になる。

【００５１】この場合において、請求項１６に記載の発
明の如く、前記投影光学系（ＰＬ）を介して前記マーク
を検出する検出系（５２Ａ、５２Ｂ）をさらに備えてい
る場合には、前記制御システム（２８）は、前記検出系
により前記投影光学系を介して前記マークが検出される
ときに前記第２の測長軸の干渉計をリセットするように
しても良い。

【００５２】請求項１７に記載の発明は、マスク（Ｒ）
のパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）上
に転写する投影露光方法であって、前記基板を載置して
移動する基板ステージ（１８）上のマークを、前記マス
クと前記基板とを位置合わせするための検出器で検出す
ることによって、前記検出器に対する前記基板ステージ
の位置情報を求め、前記検出器に対する前記基板ステー
ジの位置情報が得られるときに前記基板ステージの位置
を計測するための干渉計をリセットすることを特徴とす
る。

【００５３】これによれば、基板ステージ上のマーク
を、マスクと基板とを位置合わせするための検出器で検
出することによって、検出器に対する基板ステージの位
置情報が得られるときに基板ステージの位置を計測する
ための干渉計をリセットするので、検出器が例えば投影
光学系から離れた位置に設けられている場合であって
も、干渉計により基板ステージの位置を管理しつつ検出
器によるマーク位置の検出が可能になる。従って、パタ
ーンの投影位置と上記検出器との相対位置関係を管理す
る必要がなくなる。

【００５４】この場合において、基板ステージ上のマー
クは、ステージ上に設けられた基準板上の基準マークで
あっても勿論良いが、請求項１８に記載の発明の如く、
前記基板ステージ上のマークは、前記基板ステージに搭
載された基板上のマークを含んでいても良い。また、前
記検出器は、上記の如く投影光学系から離れた位置に設
けられた検出器に限らず、請求項１９に記載の発明の如
く、前記検出器は、前記基板ステージ（１８）上のマー
クを、前記マスク（Ｒ）と前記投影光学系（ＰＬ）とを
介して検出するものであっても良い。

【００５５】請求項２０に記載の発明は、マスク（Ｒ）
のパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）上
に転写する投影露光方法であって、前記基板を載置して
移動する基板ステージ（１８）上のマークを前記投影光
学系を介して検出することによって、前記投影光学系に
対する前記基板ステージの位置情報を求め、前記投影光
学系に対する前記基板ステージの位置情報が求められる
ときに前記基板ステージの位置を計測するための干渉計
をリセットすることを特徴とする。

【００５６】これによれば、基板ステージ上のマークを
前記投影光学系を介して検出することによって、投影光
学系に対する基板ステージの位置情報が求められるとき
に基板ステージの位置を計測するための干渉計をリセッ
トするので、投影光学系を用いたマスクパターンの転写
時に干渉計により基板ステージの位置を正確に管理する
ことが可能になる。

【００５７】請求項２１に記載の発明は、マスク（Ｒ）
のパターンを基板（Ｗ）上に転写する投影露光方法であ
って、前記マスクと前記基板とを位置合わせするための
検出器を使って、前記基板を載置して移動する基板ステ
ージ（１８）の位置情報を求め、前記基板ステージの位
置情報が得られるときに、前記基板ステージの位置を計
測するための干渉計をリセットすることを特徴とする。

【００５８】これによれば、マスクと基板とを位置合わ
せするための検出器を使って、基板ステージの位置情報
が得られるときに基板ステージの位置を計測するための
干渉計をリセットするので、検出器が例えば投影光学系
から離れた位置に設けられている場合であっても、干渉
計により基板ステージの位置を管理しつつ検出器による
マーク位置の検出が可能になる。従って、パターンの投
影位置と上記検出器との相対位置関係を管理する必要が
なくなる。

【００５９】請求項２２に記載の発明は、マスク（Ｒ）
のパターンを基板（Ｗ）上に転写する投影露光方法であ
って、前記基板を載置して移動する基板ステージ（１
８）上のマークを検出することによって、前記基板ステ
ージの位置情報を求め、前記基板ステージの位置情報が
得られるときに、前記基板ステージの位置を計測するた
めの干渉計をリセットすることを特徴とする。

【００６０】これによれば、基板ステージ上のマークを
検出することによって、基板ステージの位置情報が得ら
れるときに、基板ステージの位置を計測するための干渉
計をリセットするので、干渉計により基板ステージの位
置を管理しつつマーク位置の検出が可能になる。

【００６１】請求項２３に記載の発明は、マスク（Ｒ）
に形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して基
板（Ｗ）上に転写する投影露光方法であって、前記基板
を搭載するための基板ステージ（１８）上の所定の基準
点と前記基板ステージ上に搭載された前記基板上の複数
のショット領域との相対的な位置関係をそれぞれ検出す
る第１工程と；該第１工程の後に、前記投影光学系（Ｐ
Ｌ）を介して前記基板上の基準点を検出する第２工程
と；前記第１工程および前記第２工程の検出結果に基づ
いて、前記基板上の各ショット領域を前記投影光学系に
対して位置合わせする第３工程とを含む。

【００６２】これによれば、基板ステージ上の所定の基
準点と基板上の複数ショット領域との相対位置関係がそ
れぞれ検出され、その後、投影光学系を介して基板上の
基準点が検出され、これらの検出結果に基づいて基板上
の各ショット領域が投影光学系に対して位置合わせされ
る。この場合も、前記請求項９に記載の発明の場合と同
様に、の基板ステージ上の所定の基準点と基板上の複
数ショット領域との相対位置関係の検出時に基板ステー
ジの位置を管理する座標系と、投影光学系を介して基板
上の基準点を検出するときのステージの位置を管理する
座標系とが同一でも異なっていても何らの不都合なく、
マスクのパターン像と基板ステージに搭載された基板上
の所定ショット領域のそれぞれとの位置合わせを高精度
に行なうことができる。

【００６３】従って、請求項９に記載の発明の場合と同
様に、ベースライン量に無関係に基板ステージの大きさ
を設定することができ、基板ステージを小型・軽量化し
ても何らの不都合なく、基板の全面に対してマーク位置
計測、投影光学系を介したパターンの露光を行なうこと
ができる。

【００６４】この場合において、請求項２４に記載の発
明の如く、前記基板ステージ（１８）上の基準点は、前
記基板ステージ上に搭載された基板に形成されたマーク
を含んでいても良い。

【００６５】請求項２５に記載の発明は、請求項１７又
は請求項２３に記載の投影露光方法を用いて半導体デバ
イスを製造することを特徴とする。

【００６６】これによれば、上記請求項１７又は請求項
２３に記載の投影露光方法により、パターンの投影位置
と上記検出器との相対位置関係、すなわちベースライン
量に無関係に基板ステージの大きさを設定することがで
き、基板ステージを小型・軽量化しても何らの不都合な
く、基板の全面に対してマーク位置計測、投影光学系を
介したパターンの露光を行なうことができ、また、解像
力向上のための投影光学系の高Ｎ．Ａ．化や大フィール
ド化を容易に達成することができる。従って、従来製造
が困難であった高集積度の半導体デバイスを低コストで
製造することが可能になる。

【００６７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
ないし図１１に基づいて説明する。

【００６８】図１には、一実施形態に係る投影露光装置
１００の構成が示されている。この投影露光装置１００
は、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光
装置（いわゆるステッパー）である。

【００６９】この投影露光装置１００は、照明系ＩＯＰ
と、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステ
ージＲＳＴと、レチクルＲに形成されたパターンの像を
基板（あるいは感応基板）としてのウエハＷ上に投影す
る投影光学系ＰＬと、ウエハＷを保持して２次元平面
（ＸＹ平面内）を移動するＸＹステージ２０と、ＸＹス
テージ２０を駆動する駆動系２２と、ＣＰＵ，ＲＯＭ，
ＲＡＭ，Ｉ／Ｏインターフェース等を含んで構成される
ミニコンピュータ（又はマイクロコンピュータ）から成
り装置全体を統括制御する制御手段（及び制御システ
ム）としての主制御装置２８とを備えている。

【００７０】前記照明系ＩＯＰは、光源（水銀ランプ又
はエキシマレーザ等）と、フライアイレンズ、リレーレ
ンズ、コンデンサレンズ等から成る照明光学系とから構
成されている。この照明系ＩＯＰは、光源からの露光用
の照明光ＩＬによってレチクルＲの下面（パターン形成
面）のパターンを均一な照度分布で照明する。ここで、
露光用照明光ＩＬとしては、水銀ランプのｉ線等の輝
線、又はＫｒＦ、ＡｒＦ等のエキシマレーザ光等が用い
られる。

【００７１】レチクルステージＲＳＴ上には不図示の固
定手段を介してレチクルＲが固定されており、このレチ
クルステージＲＳＴは、不図示の駆動系によってＸ軸方
向（図１における紙面直交方向）、Ｙ軸方向（図１にお
ける紙面左右方向）及びθ方向（ＸＹ面内の回転方向）
に微小駆動可能とされている。これにより、このレチク
ルステージＲＳＴは、レチクルＲのパターンの中心（レ
チクルセンタ）が投影光学系ＰＬの光軸Ａｅとほぼ一致
する状態でレチクルＲを位置決め（レチクルアライメン
ト）できるようになっている。図１では、このレチクル
アライメントが行われた状態が示されている。

【００７２】投影光学系ＰＬは、その光軸Ａｅがレチク
ルステージＲＳＴの移動面に直交するＺ軸方向とされ、
ここでは両側テレセントリックで、所定の縮小倍率β
（βは例えば１／５）を有するものが使用されている。
このため、レチクルＲのパターンとウエハＷ上のショッ
ト領域との位置合わせ（アライメント）が行われた状態
で、照明光ＩＬによりレチクルＲが均一な照度で照明さ
れると、パターン形成面のパターンが投影光学系ＰＬに
より縮小倍率βで縮小されて、フォトレジストが塗布さ
れたウエハＷ上に投影され、ウエハＷ上の各ショット領
域にパターンの縮小像が形成される。

【００７３】前記ＸＹステージ２０は、実際には不図示
のベース上をＹ軸方向に移動するＹステージと、このＹ
ステージ上をＸ軸方向に移動するＸステージとで構成さ
れているが、図１ではこれらが代表的にＸＹステージ２
０として示されている。このＸＹステージ２０上に基板
ステージとしてのウエハテーブル１８が搭載され、この
ウエハテーブル１８上に不図示のウエハホルダを介して
真空吸着等によってウエハＷが保持されている。

【００７４】前記ウエハテーブル１８は、ウエハＷを保
持するウエハホルダと一体的にＺ軸方向に微小駆動可能
となっており、Ｚステージとも称される。このウエハテ
ーブル１８のＸＹ２次元座標位置が移動鏡２４を介して
干渉計システム２６によって管理されている。

【００７５】ここで、ウエハテーブル１８上には、図２
に示されるように、Ｘ軸に直交する反射面を有するＸ移
動鏡２４Ｘと、Ｙ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡
２４Ｙとが設けられており、これらの移動鏡２４Ｘ、２
４Ｙにレーザビームを投射してその反射光を受光するこ
とにより、各移動鏡のそれぞれの測長軸方向の基準位置
からの相対変位を計測するＸ軸方向位置計測用の２つの
レーザ干渉計２６Ｘｅ、２６Ｘａと、Ｙ軸方向位置計測
用のレーザ干渉計２６Ｙとが設けられているが、図１で
はこれらが移動鏡２４、干渉計システム２６として代表
的に示されている。すなわち、本実施形態ではレーザ干
渉計２６Ｘｅ、２６Ｘａ及び２６Ｙによって干渉計シス
テム２６が構成されている。

【００７６】ここで、レーザ干渉計２６Ｙの測長軸Ｙと
一方のＸ軸用レーザ干渉計２６Ｘｅの測長軸Ｘｅとは、
投影光学系ＰＬの光軸Ａｅ中心（投影中心）で垂直に交
差しており、レーザ干渉計２６Ｙの測長軸Ｙと他方のＸ
軸用レーザ干渉計２６Ｘａの測長軸Ｘａとは、後述する
アライメントセンサＡＳの光軸Ａａ中心（検出中心に一
致）で垂直に交差している。これにより、後述するよう
に、ウエハＷ上の位置検出用マーク（アライメントマー
ク）の計測時にも、ウエハＷ上へのパターンの露光時に
もウエハテーブル１８のヨーイング等によるアッベ誤差
の影響を受けることなく、それぞれの計測軸方向でウエ
ハテーブル１８の位置を正確に計測できるようになって
いる。

【００７７】本実施形態では、上記３つの干渉計とし
て、不図示の固定鏡に対してレファレンスビーム（図示
省略）を投射するとともに、移動鏡に対して測長ビーム
を投射し、これら２本のビームの反射光が一つに重ねら
れて干渉させられたその干渉状態に基づいて固定鏡に対
する移動鏡の変位を計測するタイプの干渉計が用いられ
ている。なお、測定精度を向上させるべく、これらの干
渉計として、２周波数のヘテロダイン干渉計を用いるこ
とがより一層望ましい。

【００７８】図１に戻り、干渉計システム２６の計測値
は主制御装置２８に供給され、主制御装置２８ではこの
干渉計システム２６の計測値をモニタしつつ、駆動系２
２を介してＸＹステージ２０を駆動することにより、ウ
エハテーブル１８が位置決めされる。この他、不図示の
フォーカスセンサの出力も主制御装置２８に供給されて
おり、主制御装置２８では、フォーカスセンサの出力に
基づいて駆動系２２を介してウエハテーブル１８をＺ軸
方向（フォーカス方向）に駆動する。すなわち、このよ
うにしてウエハテーブル１８を介してウエハＷがＸ、
Ｙ、Ｚの３軸方向に位置決めされる。

【００７９】また、ウエハテーブル１８上には、その表
面がウエハＷの表面と同じ高さになるような基準板ＦＰ
が固定されている。この基準板ＦＰの表面には、各種の
基準マークが形成されている（この具体例については、
後述する）。

【００８０】更に、本実施形態では、投影光学系ＰＬの
側面に、ウエハＷに形成された位置検出用マークを検出
するマーク検出系（及び検出器）としてのオフアクシス
方式のアライメントセンサＡＳが設けられている。ここ
で、ウエハＷには、前層までの露光、プロセス処理によ
り段差ができており、その中には、ウエハ上の各ショッ
ト領域の位置を測定するための位置検出用マーク（アラ
イメントマーク）も含まれており、このアライメントマ
ークをアライメントセンサＡＳにより計測するのであ
る。

【００８１】アライメントセンサＡＳとしては、ここで
は、画像処理方式のいわゆるＦＩＡ（field Image Alig
nment ）系のアライメントセンサが用いられている。こ
れによれば、ハロゲンランプ等のブロードバンドな照明
光を発する不図示の光源から発せられた照明光が不図示
の対物レンズを通過した後ウエハＷ（又は基準板ＦＰ)
上に照射され、そのウエハＷ表面の不図示のウエハマー
ク領域からの反射光が対物レンズ、不図示の指標板を順
次透過して不図示のＣＣＤ等の撮像面上にウエハマーク
の像、及び指標板上の指標の像が結像される。これらの
像の光電変換信号が信号処理ユニット１６内の不図示の
信号処理回路により処理され、不図示の演算回路によっ
てウエハマークと指標との相対位置が算出され、この相
対位置が主制御装置２８に伝えられる。主制御装置２８
では、この相対位置と干渉計システム２６の計測値とに
基づいてウエハＷ上のアライメントマークの位置を算出
する。

【００８２】なお、アライメントセンサとしてはＦＩＡ
系に限らず、ＬＩＡ（Laser Interferometric Alignmen
t）系やＬＳＡ（Laser Step Alignment）系等の他の光
アライメント系は勿論、位相差顕微鏡や微分干渉顕微鏡
等の他の光学装置や、トンネル効果を利用して試料表面
の原子レベルの凹凸を検出するＳＴＭ（Scanning Tunne
l Microscope：走査型トンネル顕微鏡）や原子間力（引
力や斥力）を利用して試料表面の原子分子レベルの凹凸
を検出するＡＦＭ（Atomic Force Microscope：原子間
力顕微鏡）等の非光学装置等を使用することも可能であ
る。

【００８３】更に、本実施形態の投影露光装置では、レ
チクルＲの上方に、投影光学系ＰＬを介した基準板ＦＰ
上の基準マークの像とレチクルＲ上のマークとを同時に
観察するための位置検出手段（及び検出器）としてのレ
チクルアライメント顕微鏡５２Ａ、５２Ｂが設けられて
いる。レチクルアライメント顕微鏡５２Ａ、５２Ｂの検
出信号Ｓ１、Ｓ２は、主制御装置２８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５２Ａ、５２Ｂに導
くための偏向ミラー５４Ａ、５４Ｂが当該各レチクルア
ライメント顕微鏡５２Ａ、５２Ｂと一体的にユニット化
されて、一対の顕微鏡ユニット５６Ａ、５６Ｂが構成さ
れている。これらの顕微鏡ユニット５６Ａ、５６Ｂは、
露光シーケンスが開始されると、主制御装置２８からの
指令により、不図示のミラー駆動装置によって、レチク
ルパターン面にかからない位置まで退避されるようにな
っている。

【００８４】ところで、本実施形態では、図３に示され
るように、移動鏡２４Ｘ、２４ＹとしてウエハＷの直径
Ｄｗより僅かに長い長さＬｍのものが用いられている。

【００８５】このため、ウエハテーブル１８の移動範囲
内で干渉計２６Ｙの計測値が最大（測長軸Ｙの測長ビー
ムが最大）となる図４（Ａ）の状態では、測長軸Ｘｅの
測長ビームが移動鏡２４Ｘに当たらないようになり、干
渉計２６Ｙの計測値が最小（測長軸Ｙの測長ビームが最
小）となる図４（Ｂ）の状態では、測長軸Ｘａの測長ビ
ームが移動鏡２４Ｘに当たらないようになる。なお、こ
こで図４（Ａ）の状態とは、ウエハＷの図４（Ａ）中の
上側の輪郭線がアライメントセンサＡＳの検出中心にか
かるときであり、図４（Ｂ）の状態とは、ウエハＷの図
４（Ｂ）中の下側の輪郭線が投影光学系ＰＬの投影中心
にかかるときである。

【００８６】これらの場合、従来と同様の干渉計による
ウエハテーブル１８の位置管理を行なっていたのでは、
前者では露光時のウエハテーブル１８の位置制御が困難
となり、後者ではアライメント時のウエハテーブル１８
の位置制御が困難となる。このような不都合を回避すべ
く、本実施形態では、主制御装置２８が干渉計のリセッ
ト機能を備えている。このリセット機能については、後
に詳述する。

【００８７】一方、ウエハテーブルのＹ方向の位置制御
には、測長軸Ｙの測長ビームが使用され、移動鏡２４Ｙ
の長さがウエハＷの直径以上の長さであれば、投影光学
系ＰＬによる露光範囲とアライメントセンサＡＳによる
アライメント計測範囲の全範囲でウエハテーブル１８の
位置を管理（あるいはモニタ）出来るので、特に問題は
生じない。

【００８８】《干渉計の第１のリセット機能》次に、本
実施形態における主制御装置２８の制御動作を、干渉計
の第１のリセット機能を中心として説明する。

【００８９】この主制御装置２８の第１のリセット機能
は、ウエハテーブル１８のＸＹ平面内の移動時に、前記
測長軸Ｘｅ、Ｘａの測長ビームの一方が切れ、その測長
軸を有する干渉計が計測不能となったとき、測長軸Ｙの
干渉計２６Ｙ（この干渉計の測長ビームは切れることは
ない）と他方の測長軸の干渉計の計測値に基づいて、ウ
エハテーブル１８を所定のリセット位置に位置決めし、
そのリセット位置で前記一方の測長軸の干渉計をリセッ
トする機能である。

【００９０】ウエハテーブル１８の上面には前述の如
く、その表面がウエハＷ表面とほぼ同一高さになるよう
に設定された基準板ＦＰが設けられているが、この基準
板ＦＰとして、特開平４−３２４９２３号公報に開示さ
れているように、ここでは、図５（Ａ）、（Ｂ）に示さ
れるような大ＦＭと呼ばれる基準プレートＦＰ１を使用
するものとする。この基準板ＦＰ１上には、図６（Ａ）
に示されるように、短手方向の中央部に長手方向に所定
間隔（この間隔は、投影光学系ＰＬの投影中心とアライ
メントセンサＡＳの検出中心との中心間距離ＢＬの設計
値と一致）を隔てて、第１基準マークとしてのアライメ
ントセンサ用のマーク３０-1、３０-2が形成され、マー
ク３０-2の両側に一対の第２基準マークとしてのレチク
ル顕微鏡用のマーク３２-1、３２-2が左右対称に形成さ
れているものとする。すなわち、基準板ＦＰ１上の基準
マーク３０-1、３０-2および基準マーク３２-1、３２-2
は互いに所定の位置関係で形成されている。

【００９１】ウエハ交換が終了した状態で、ウエハ
テーブル１８が例えば図５（Ａ）に示される位置にある
ものとすると、この状態では測長軸Ｘｅの測長ビームは
切れた状態にあるが、測長軸Ｙの測長ビームは切れるこ
とがなく、また測長軸Ｘａの測長ビームは切れていない
ので、干渉計２６Ｙ、２６Ｘａの計測値が主制御装置２
８に入力されている。従って、主制御装置２８では干渉
計２６Ｙ、２６Ｘａの計測値に基づいてこのときのウエ
ハテーブル１８のＸＹ２次元座標位置を認識することが
できるとともに、このＹ座標に基づいて測長軸Ｘｅの測
長ビームが切れている状態であることを正確に認識して
いる。但し、このとき干渉計２６Ｘａは後述するように
してリセットされており、ウエハテーブル１８は（Ｘ
ａ，Ｙ）座標系で管理されている。

【００９２】この状態で、アライメント計測（以下、適
宜「ＥＧＡ」計測という）が行なわれる。すなわち、主
制御装置２８ではウエハＷ上の複数のショット領域の
内、予め定められた特定のサンプルショットの位置検出
用マーク（アライメントマーク）位置の計測を、干渉計
２６Ｙ、２６Ｘａの計測値をモニタしつつ駆動系２２を
介してウエハテーブル１８をＸＹステージ２０と一体的
に順次移動して、アライメントセンサＡＳの出力に基づ
いて（Ｘａ，Ｙ）座標系上で行なう。そして、この計測
した各サンプルショットのウエハマーク位置と設計上の
ショット領域の配列データとを用いて、例えば特開昭６
１−４４４２９号公報等に開示されるような最小二乗法
による統計演算を行なって、ウエハ上の上記複数ショッ
ト領域の全配列データを求める。但し、第１基準マーク
３０-1の位置は、アライメント計測に先立って干渉計２
６Ｘａをリセットするときに基準マーク３０-1をアライ
メントセンサＡＳで検出することによって（Ｘａ，Ｙ）
の座標系上で計測されており、計算結果は、基準板ＦＰ
１上の第１基準マーク３０-1を基準とするデータに変換
される。

【００９３】上記のアライメント計測の終了後（こ
の状態では、干渉計２６Ｘｅの干渉計ビームは切れてい
るものとする）、露光処理シーケンスに移行する。

【００９４】すなわち、主制御装置２８では、干渉計２
６Ｙ、２６Ｘａの計測値をモニタしつつ、予めわかって
いる基準板ＦＰ１上の基準マーク３０-1がアライメント
センサＡＳの検出領域内に位置する位置（リセット位
置）にウエハテーブル１８を、位置決めする。そのリセ
ット位置にウエハテーブル１８が位置決めされた状態で
は、図５（Ｂ）に示されるように、測長軸Ｘｅの測長ビ
ームはＸ移動鏡２４Ｘに当たっており、また、基準板Ｆ
Ｐ１上の第２基準マーク３２-1、３２-2及び第１基準マ
ーク３０-2は投影光学系ＰＬの投影領域内に位置してい
る。これは、前述したように、測長軸Ｘｅ、Ｘａの相互
間距離ＢＬと第１基準マーク３０-1、３０-2間の距離と
は設計値上では等しく定められているからである。

【００９５】この状態で、主制御装置２８ではレチクル
アライメント顕微鏡５２Ａ、５２Ｂを用いて、基準板Ｆ
Ｐ１上のマーク３２-1、３２-2の投影光学系ＰＬを介し
た像と、各マークにそれぞれ対応するレチクルＲ上のレ
チクルマークとをそれぞれ同時に観察し、レチクルアラ
イメント顕微鏡５２Ａ、５２Ｂの検出信号に基づいてマ
ーク３２-1、３２-2と各マークに対応するレチクルマー
クとの位置ずれをそれぞれ検出する。この検出、すなわ
ち基準板ＦＰ１の第２基準マーク３２-1、３２-2と投影
光学系ＰＬの投影中心（これはレチクルＲのパターン像
の投影中心とほぼ一致している）との位置関係の検出が
出来た瞬間に測長軸Ｘｅの干渉計２６Ｘｅをリセットす
る。このようにアライメント顕微鏡５２Ａ，５２Ｂおよ
び基準板ＦＰ１の第２基準マーク３２-1、３２-2を使っ
てウエハテーブル１８の位置が検出されたときに干渉計
２６Ｘｅがリセットされる。すなわち、投影光学系ＰＬ
の投影中心に対するウエハテーブル１８の位置が検出さ
れたときに干渉計２６Ｘｅがリセットされる。ここで、
リセットは通常干渉計２６Ｘｅの計測値をカウントする
カウンタのカウント値を零にすることにより行われる
が、零に限らずその他の使いやすい値を入れてもよい。

【００９６】これにより、ウエハテーブル２０の位置が
座標系（Ｘｅ，Ｙ）上で管理されるようになる。

【００９７】なお、主制御装置２８では、上記のレチク
ルアライメント顕微鏡５２Ａ、５２Ｂによる基準板ＦＰ
１の第２基準マーク３２-1、３２-2と投影光学系ＰＬの
投影中心との位置関係の検出と並行して、アライメント
センサＡＳによる第１基準マーク３０-1の位置検出、す
なわちアライメントセンサＡＳの検出中心（指標中心）
と第１基準マーク３０-1の相対位置関係の検出をも行な
う。これにより、投影光学系ＰＬによるレチクルパター
ン像の投影中心（投影光学系ＰＬの投影中心）とアライ
メントセンサＡＳの検出中心の中心間距離、すなわちベ
ースライン量を、正確にかつアライメント直後に計るこ
とが出来、オフアクシスアライメント方式で最も重要な
ベースラインの安定化を図ることができる。また、ウエ
ハテーブル１８の静止状態で、上記ベースライン計測が
行われることから、干渉計の空気揺らぎの影響も取り除
くことが出来る。また、上記のレチクルアライメント顕
微鏡５２Ａ、５２ＢとアライメントセンサＡＳとによる
基準板ＦＰ１上の基準マークの同時検出の結果により、
レチクルＲの回転もわかる。

【００９８】ここで、基準板ＦＰ１上の第１基準マーク
３０-2は、基準板ＦＰ-1のウエハテーブル１８への取付
け誤差や製造誤差によりベースライン測定時に基準板Ｆ
Ｐ-1が回転していた場合の誤差の補正のために、設けら
れているものである。すなわち、前述したようなベース
ライン測定後に、主制御装置２８では、ウエハテーブル
１８を＋Ｙ方向に移動させてアライメントセンサＡＳの
検出領域内にマーク３０-2を位置決めし、当該アライメ
ントセンサＡＳの検出信号に基づいてマーク３０-2の位
置を測定する。このマークを計るときには、測長軸Ｘｅ
がミラーから外れないことが条件になる。この計測のた
めの上記ウエハテーブル１８の移動の際に、ＸａやＸｅ
の値が変わらないにも拘わらず、アライメントセンサＡ
Ｓで検出された３０-1と３０-2のＸ座標が異なる場合に
は、両者の差に基づいて基準板ＦＰの回転誤差を求め、
この誤差分だけベースライン等の計測値を補正する。

【００９９】また、基準板ＦＰ１上の基準マークの同時
検出の結果求められたレチクル回転量分だけレチクル回
転補正を行なってもよいが、先に述べたＥＧＡ計測の際
に、同一ショット内の２点以上を測定する、いわゆるシ
ョット内多点ＥＧＡ計測（例えば特開平６−２７５４９
６号公報等参照）を行なっておけば、各ショットの回転
や倍率、直交度誤差が解るので、その結果に応じてレチ
クルステージＲＳＴと一体的にレチクルＲを回転させて
補正したり、投影光学系ＰＬの倍率を不図示の倍率補正
機構により調整したりしても良い。かかる場合の倍率補
正機構としては、例えば投影光学系ＰＬを構成する特定
のレンズエレメントを上下方向に駆動する機構や、特定
のレンズエレメント相互間に形成された密封室の内圧を
調整する機構を使用することが出来る。

【０１００】そして、主制御装置２８では上記の位置ず
れ誤差の計測結果と先に算出した第１基準マーク３０-1
を基準とするショット配列データ及びベースライン量
（第１基準マーク３０-1と第２基準マーク３２-1、３２
-2との相対的な位置関係）とに基づいて、干渉計２６
Ｙ、２６Ｘｅの計測値をモニタしつつウエハＷ上の各シ
ョット領域を露光位置に位置決めしつつ、照明光学系内
のシャッタを開閉制御しながら、ステップアンドリピー
ト方式でレチクルパターンをウエハ上に順次露光する。

【０１０１】このようにしてウエハＷ上の全てのショッ
ト領域に対するレチクルパターンの露光が終了すると、
図５（Ａ）に示されるウエハの交換位置にウエハテーブ
ル１８を戻すが、これに先立って干渉計２６Ｘａのリセ
ットが次のようにして行われる。

【０１０２】この場合において、上記のウエハＷ上への
露光中に、測長軸Ｘａの測長ビームが移動鏡２４Ｘから
外れる場合があるが、露光中ウエハテーブル１８は、座
標系（Ｘｅ、Ｙ）で位置管理されているので、主制御装
置２８では予め解っている基準板ＦＰ１上の第２基準マ
ーク３２-1、３２-2が投影光学系ＰＬの投影領域内でそ
の投影中心（これはレチクルＲのパターン像の投影中心
とほぼ一致している）との位置関係が検出可能となる位
置に位置するよう干渉計２６Ｙ、２６Ｘｅの計測値をモ
ニタしつつウエハテーブル１８を所定のリセット位置に
位置決めする。そのリセット位置にウエハテーブル１８
が位置決めされた状態では、図５（Ｂ）に示されるよう
に、測長軸Ｘａの測長ビームはＸ移動鏡２４Ｘに当たっ
ており、また、基準板ＦＰ１上の第１基準マーク３０-1
はアライメントセンサＡＳの検出領域内に位置してい
る。これは、前述したように、測長軸Ｘｅ、Ｘａの相互
間距離ＢＬと第１基準マーク３０-1、３０-2間の距離と
は設計値上では等しく定められているからである。

【０１０３】この状態で、主制御装置２８ではアライメ
ントセンサＡＳを用いて、基準板ＦＰ１上のマーク30-1
の位置検出を行なうと同時に干渉計２６Ｘａをリセット
する。このように、アライメントセンサＡＳおよび基準
板ＦＰ１の基準マーク３０-1を使ってウエハテーブル１
８の位置が検出されたときに干渉計２６Ｘａがリセット
される。すなわち、アライメントセンサＡＳの検出中心
に対するウエハテーブル１８の位置が検出されるときに
干渉計２６Ｘａがリセットされる。また、基準板ＦＰ１
の基準マーク３０-1の位置が座標系（Ｘａ、Ｙ）上で計
測されたことになる。

【０１０４】これにより、ウエハテーブル１８は、（Ｘ
ａ、Ｙ）座標系により管理されるようになる。そして干
渉計２６Ｘａの座標系（Ｘａ、Ｙ）上で、ウエハの交換
およびアライメント計測が行われる。

【０１０５】《干渉計の第２のリセット機能》次に、本
実施形態における主制御装置２８の制御動作を、干渉計
の第２のリセット機能を中心として説明する。

【０１０６】この主制御装置２８の第２のリセット機能
は、ウエハテーブル１８のＸＹ平面内の移動時に、前記
測長軸Ｘｅ、Ｘａの測長ビームのいずれか又は両方が切
れ、その測長軸を有する干渉計が計測不能となったと
き、測長軸Ｙの干渉計２６Ｙ（この干渉計の測長ビーム
は切れることはない）の計測値に基づいて、ウエハテー
ブル１８の所定の基準点がそれぞれのリセット位置に位
置するようにウエハテーブル１８を位置決めし、そのリ
セット位置で対応する測長軸の干渉計をリセットする機
能である。

【０１０７】ウエハテーブル１８の上面には前述の如
く、その表面がウエハＷ表面とほぼ同一高さになるよう
に設定された基準板ＦＰが設けられているが、この基準
板ＦＰとして、ここでは、図７（Ａ）、（Ｂ）に示され
るような小ＦＭと呼ばれる基準プレートＦＰ２を使用す
るものとする。この基準板ＦＰ２上には、図６（Ｂ）に
示されるように、中心部にアライメントセンサ用の基準
マーク３０-3が形成され、マーク３０-3の長手方向両側
に一対のレチクル顕微鏡用の基準マーク３２-3、３２-4
が左右対称に形成されているものとする。基準板ＦＰ２
上で基準マーク３０-3と基準マーク３２-3，３２-4とは
互いに所定の位置関係で形成されている。

【０１０８】ウエハ交換が終了した状態では、測長
軸Ｘｅの測長ビームは切れた状態にあるが、測長軸Ｙの
測長ビームは切れることがなく、また測長軸Ｘａの測長
ビームは切れていないので、干渉計２６Ｙ、２６Ｘａの
計測値が主制御装置２８に入力されている。従って、主
制御装置２８では干渉計２６Ｙ、２６Ｘａの計測値に基
づいてこのときのウエハテーブル１８のＸＹ２次元座標
位置を認識することができるとともに、このＹ座標に基
づいて測長軸Ｘｅの測長ビームが切れている状態である
ことを正確に認識している。但し、このとき干渉計２６
Ｘａは後述するようにしてリセットされており、ウエハ
テーブル１８は（Ｘａ，Ｙ）座標系で管理されている。

【０１０９】この状態で、アライメント計測が行なわれ
る。すなわち、主制御装置２８ではウエハＷ上の複数の
ショット領域の内、予め定められた特定のサンプルショ
ットの位置検出用マーク（アライメントマーク）位置の
計測を、干渉計２６Ｙ、２６Ｘａの計測値をモニタしつ
つ駆動系２２を介してウエハテーブル１８をＸＹステー
ジ２０と一体的に順次移動して、アライメントセンサＡ
Ｓの出力に基づいて（Ｘａ，Ｙ）座標系上で行なう。そ
して、この計測した各サンプルショットのウエハマーク
位置と設計上のショット領域の配列データとを用いて、
例えば特開昭６１−４４４２９号公報等に開示されるよ
うな最小二乗法による統計演算を行なって、ウエハ上の
上記複数ショット領域の全配列データを求める。但し、
計算結果は、基準板ＦＰ２上の基準マーク３０-3を基準
とするデータに変換しておくことが望ましい。これによ
り、図８中に各矢印で示されるような基準マーク３０-3
を基準とする各ショットの位置関係が求められる。な
お、基準マーク３０-3の位置は、アライメント計測に先
立って行なわれる、干渉計２６Ｘａのリセット時に、基
準マーク３０-3をアライメントセンサＡＳで検出するこ
とによって、（Ｘａ、Ｙ）座標系上で計測されている
（これについては後に詳述する）。

【０１１０】上記のアライメント計測の終了後（こ
の状態では、干渉計２６Ｘｅの干渉計ビームは切れてい
るものとする）、露光処理シーケンスに移行する。

【０１１１】すなわち、主制御装置２８では干渉計２６
Ｘａの計測値をモニタしつつそのＸａ座標が０になるま
でウエハテーブル１８を図２における−Ｘ方向又は＋Ｘ
方向（この方向は、アライメント計測の終了位置の設定
に応じて定まる）に駆動する。これにより、基準板ＦＰ
２の中心の基準マーク３０-3がほぼ測長軸Ｙに一致した
状態となる。次いで、主制御装置２８では、予めわかっ
ている投影光学系ＰＬのＹ座標値（例えば零）に従って
干渉計２６Ｙの計測値をモニタしつつウエハテーブル１
８を＋Ｙ方向に移動して基準板ＦＰ２を投影光学系ＰＬ
のほぼ直下（基準板上の基準マーク３２-3、３２-4と投
影光学系ＰＬの投影中心との相対位置を検出可能な位
置）に位置させるように、ウエハテーブル１８を所定位
置（干渉計２６Ｘｅのリセット位置）に位置決めする。
このときの状態が図７（Ｂ）に示されている。

【０１１２】この状態で、主制御装置２８ではレチクル
アライメント顕微鏡５２Ａ、５２Ｂを用いて、基準板Ｆ
Ｐ２上のマーク３２-3、３２-4の投影光学系ＰＬを介し
た像と、各マークにそれぞれ対応するレチクルＲ上のレ
チクルマークとをそれぞれ同時に観察し、レチクルアラ
イメント顕微鏡５２Ａ、５２Ｂの検出信号に基づいてマ
ーク３２-3、３２-4と各マークに対応するレチクルマー
クとの位置ずれをそれぞれ検出する。この検出、すなわ
ち基準板ＦＰ２の基準マーク３２-3、３２-4と投影光学
系ＰＬの投影中心（これはレチクルＲのパターン像の投
影中心とほぼ一致している）との位置関係の検出が出来
た瞬間に測長軸Ｘｅの干渉計２６Ｘｅをリセットする。
このようにアライメント顕微鏡５２Ａ，５２Ｂおよび基
準板ＦＰ２の第２基準マーク３２-3、３２-4を使ってウ
エハテーブル１８の位置が検出されたときに干渉計２６
Ｘｅがリセットされる。すなわち、投影光学系ＰＬの投
影中心に対するウエハテーブル１８の位置が検出された
状態で干渉計２６Ｘｅがリセットされる。ここで、リセ
ットは通常干渉計２６Ｘｅの計測値をカウントするカウ
ンタのカウント値を零にすることにより行われるが、零
に限らずその他の使いやすい値を入れてもよい。

【０１１３】これにより、ウエハテーブル２０の位置が
座標系（Ｘｅ，Ｙ）上で管理されるようになる。

【０１１４】ここで、図７（Ｂ）の場合には、干渉計２
６Ｘｅのリセット位置では干渉計２６Ｘａの干渉計ビー
ムは切れないので、上記のウエハテーブル１８のアライ
メント計測終了位置から干渉計２６Ｘｅのリセット位置
への移動は、干渉計２６Ｘａ、２６Ｙの計測値に基づい
て直線経路に沿って行なっても良い。

【０１１５】しかし、例えば、測長軸ＸｅとＸａの間隔
がもっと離れている場合には、上記のウエハテーブル１
８の移動の途中で測長軸Ｘａの干渉計ビームは切れてし
まい（このとき、測長軸Ｘｅの干渉計ビームも切れてい
る）、ウエハテーブル１８の位置制御が不能となってし
まう。これに対し、前述したようにウエハテーブル１８
を−Ｘ方向又は＋Ｘ方向に一旦移動させた後、＋Ｙ方向
に移動させる方法を採用すれば、位置制御不能状態が生
じることなく、干渉計２６Ｘｅを予め定められたリセッ
ト位置（基準板ＦＰ２が投影光学系ＰＬの直下に位置す
る位置）でリセットすることができる。

【０１１６】従って、この第２の干渉計のリセット機能
による場合には、測長軸Ｘｅ、Ｘａ相互間距離（すなわ
ちベースライン量ＢＬ）はいくら長くても、移動鏡２４
Ｘの長さをウエハＷの直径と同程度にすることが出来
る。

【０１１７】なお、上述した測長軸Ｘａ，Ｘｅの測長ビ
ームがともに切れてしまったときのウエハテーブル１８
のＹ軸方向の移動中は、ＸＹステージ２０を構成するＸ
ステージの位置が変化しないようにすることが望まし
く、そのために、Ｘ干渉計の使用が不能である間はＸ軸
方向の位置のサーボ制御を別のセンサに基づいて行なう
か、あるいはＸステージそのものをロックすればよい。

【０１１８】そして、主制御装置２８では上記の位置ず
れ誤差の計測結果と先に算出した基準マーク３０-3を基
準としたショット配列データおよび基準マーク３０-3と
基準マーク３２-3，３２-4との位置関係とに基づいて、
干渉計２６Ｙ、２６Ｘｅの計測値をモニタしつつウエハ
Ｗ上の各ショット領域を露光位置に位置決めしつつ、照
明光学系内のシャッタを開閉制御しながら、ステップア
ンドリピート方式でレチクルパターンをウエハ上に順次
露光する。

【０１１９】このようにしてウエハＷ上の全てのショッ
ト領域に対するレチクルパターンの露光が終了すると、
ウエハの交換位置にウエハテーブル１８を戻すが、これ
に先立って干渉計２６Ｘａのリセットが次のようにして
行われる。

【０１２０】この場合において、上記のウエハＷ上への
露光中に、測長軸Ｘａの測長ビームが移動鏡２４Ｘから
外れる場合があるが、露光中ウエハテーブル１８は、座
標系（Ｘｅ、Ｙ）で位置管理されているので、主制御装
置２８では露光終了後、Ｘｅ座標が零となる位置まで干
渉計２６Ｘｅの計測値をモニタしつつ、ウエハテーブル
１８を移動させる。すなわち、干渉計２６Ｘｅの計測値
が、干渉計２６ＸｅをリセットしたときのＸｅ座標値と
なるまでウエハテーブル１８をＸ方向に移動させる。こ
れにより、基準板ＦＰ２の基準マーク３０-3がほぼ測長
軸Ｙ上に一致した状態となる。次いで、主制御装置２８
では予め解っているアライメントセンサＡＳの検出中心
のＹ座標値に従って干渉計２６Ｙの計測値をモニタしつ
つウエハテーブル１８を−Ｙ方向に移動させ、基準板Ｆ
Ｐ２の基準マーク３２-3がアライメントセンサＡＳの検
出領域内に位置する所定位置（干渉計２６Ｘａのリセッ
ト位置）にウエハテーブル１８を位置決めする。この状
態が図７（Ａ）に示されている。

【０１２１】そのリセット位置にウエハテーブル１８が
位置決めされた状態では、図７（Ａ）に示されるよう
に、測長軸Ｘａの測長ビームはＸ移動鏡２４Ｘに当たっ
ており、また、基準板ＦＰ２上の第１基準マーク３０-3
はアライメントセンサＡＳの検出領域内に位置してい
る。

【０１２２】この状態で、主制御装置２８ではアライメ
ントセンサＡＳを用いて、基準板ＦＰ２上のマーク30-3
の位置検出を行なうと同時に干渉計２６Ｘａをリセット
する。このように、アライメントセンサＡＳおよび基準
板ＦＰ２の基準マーク３０-3を使ってウエハテーブル１
８の位置が検出されたときに干渉計２６Ｘａがリセット
される。すなわち、アライメントセンサＡＳの検出中心
に対するウエハテーブル１８の位置が検出されるときに
干渉計２６Ｘａがリセットされる。また、基準板ＦＰ２
の基準マーク３０-3の位置が座標系（Ｘａ、Ｙ）上で計
測される。

【０１２３】これにより、ウエハテーブル１８は、（Ｘ
ａ、Ｙ）座標系により管理されるようになる。そして干
渉計２６Ｘａの座標系（Ｘａ、Ｙ）上で、ウエハの交換
およびアライメント計測が行われる。

【０１２４】以上説明したように、本実施形態の投影露
光装置によると、図３に示されるように、移動鏡２４
Ｘ、２４Ｙとしてその長さＬｍが（Ｄｗ＋２ＢＬ）より
小さくウエハ直径Ｄｗより僅かに長い程度ものが使用さ
れていることから、移動鏡として（Ｄｗ＋２ＢＬ）より
長いものを使用していた従来の露光装置に比べて、移動
鏡が取り付けられるウエハテーブル１８及びこれが搭載
されたＸＹステージ２０を小型・軽量化を図ることがで
き、これによりウエハテーブル１８（及びＸＹステージ
２０）の位置制御性能を向上させることができる。ま
た、当然のことながら、装置全体の小型化も可能とな
る。

【０１２５】なお、アライメントセンサＡＳによるアラ
イメント計測や投影光学系ＰＬによる露光を行なうため
には、理論上は、移動鏡の長さＬｍがウエハ直径Ｄｗと
同一長さであれば足りるが、実際問題としては移動鏡反
射面の両端部の平面性を良くするための余裕と、ビーム
の直径分とを考慮する必要からウエハ直径Ｄｗより移動
鏡の長さを僅かに大きくする必要があるのである。

【０１２６】また、上記実施形態によると、主制御装置
２８が干渉計のリセットをアライメントと露光の間のタ
イミングで行なう、干渉計の第１、第２のリセット機能
を備えていることから、ウエハテーブル１８がウエハ直
径より僅かに大きなほぼ正方形状であるにもかかわら
ず、アライメントマークの計測、露光のいずれの動作を
も支障なく行なうことができる。

【０１２７】特に、先に説明した基準板として大ＦＭと
呼ばれる基準プレートＦＰ１を使用する主制御装置１８
の干渉計リセット動作によると、アライメント計測直後
のベースラインを計ることが出来るので、オフアクシス
アライメントセンサで最も重要なベースライン量の安定
性を確保することができ、このベースライン計測をウエ
ハテーブル１８の静止状態で行なうことができるので空
気揺らぎ等による干渉計計測誤差等も無関係である。

【０１２８】一方、基準板として小ＦＭと呼ばれる基準
プレートＦＰ２を使用する主制御装置１８の干渉計リセ
ット動作によると、ベースライン量ＢＬの大きさに無関
係にウエハテーブル１８の大きさをウエハＷ直径程度に
設定することが可能となる。

【０１２９】従って、ウエハテーブル１８の大きさを一
定に保ったまま、解像力向上のための投影光学系ＰＬの
高Ｎ．Ａ．化や大フィールド化を容易に達成することが
可能となる。

【０１３０】なお、図２のＹ軸干渉計２６Ｙに代えて、
図９に示されるような計測軸Ｙ１、Ｙ２を有するヨーイ
ング干渉計を設けても良い。このヨーイング干渉計によ
れば、Ｙ１軸とＹ２軸の計測値の差を軸間距離Ｙｙで割
ることにより、ウエハテーブル１８のヨーイング量を容
易に求めることができるとともに、Ｙ１軸とＹ２軸の計
測値の平均により図２のＹ軸干渉計２６Ｙに相当する測
長軸Ｙａの干渉計と等価なウエハテーブル１８のＹ座標
計測を行なうことができる。同様に、ヨーイング干渉計
をＸ側にも付けることも考えられるが、Ｘ側では測長軸
Ｘａ，Ｘｅ共に２ずつにしなければならず、複雑にな
る。そこで、図９の場合は、移動鏡２４Ｘ、２４Ｙの直
交度が変わらないものとしてＹ軸側にのみヨーイング干
渉計を設けたものである。但し、移動鏡２４Ｘ、２４Ｙ
の直交度が変わるときには、Ｘ、Ｙ共にヨーイング干渉
計を持つか、Ｘａ，Ｘｅ，Ｙの３つの測長軸の測長ビー
ムが切れていないときの関係を記憶して置いて、その変
化を計るようにしても良い。

【０１３１】《デバイス製造方法》次に、上述した露光
装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したデバイ
スの製造方法の実施形態について説明する。

【０１３２】図１０には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示され
ている。図１０に示されるように、まず、ステップ２０
１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設
計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、そ
の機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続
き、ステップ２０２（マスク製作ステップ）において、
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一
方、ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）において、
シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。

【０１３３】次に、ステップ２０４（ウエハ処理ステッ
プ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意
したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソ
グラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成す
る。次いで、ステップ２０５（デバイス組立ステップ）
において、ステップ２０４で処理されたウエハを用いて
デバイス組立を行う。このステップ２０５には、ダイシ
ング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程
（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。

【０１３４】最後に、ステップ２０６（検査ステップ）
において、ステップＹ５で作製されたデバイスの動作確
認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程
を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。

【０１３５】図１１には、半導体デバイスの場合におけ
る、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されてい
る。図１１において、ステップ２１１（酸化ステップ）
においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２
（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形
成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）において
はウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２
１４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオ
ンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４
それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成し
ており、各段階において必要な処理に応じて選択されて
実行される。

【０１３６】ウエハプロセスの各段階において、上述の
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ２
１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光
剤を塗布する。引き続き、ステップ２１６（露光ステッ
プ）において、上記説明した露光装置及び露光方法によ
ってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、
ステップ２１７（現像ステップ）においては露光された
ウエハを現像し、ステップ２１８（エッチングステッ
プ）において、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。そして、ステ
ップ２１９（レジスト除去ステップ）において、エッチ
ングが済んで不要となったレジストを取り除く。

【０１３７】これらの前処理工程と後処理工程とを繰り
返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターン
が形成される。

【０１３８】以上説明した本実施形態のデバイス製造方
法を用いれば、露光工程（ステップ２１６）において上
記の露光装置１００が用いられるので、ウエハテーブル
１８（及びＸＹステージ２０）の位置制御性能を向上、
あるいは解像力向上のための投影光学系ＰＬの高Ｎ．
Ａ．化や大フィールド化を容易に達成することが可能と
なる結果、従来は製造が難しかった高集積度のデバイス
を低コストに製造することが可能になる。

【０１３９】なお、上記実施形態では、基準板ＦＰ１又
はＦＰ２を用いて、アライメント計測から露光動作への
移行するタイミングで、干渉計のリセットを行なう場合
について説明したが、基板ステージとしてのウエハテー
ブル１８上に何かの基準点を定め、この基準点が所定の
リセット位置に位置するようにウエハテーブル１８を位
置決めし、干渉計をリセットすれば足りる。従って、こ
の基準点としてウエハＷ上の１点、例えばいずれかのシ
ョットに付設されたアライメントマークを定めても良
い。

【０１４０】また、上記実施形態では、ウエハテーブル
１８上に移動鏡２４Ｘ、２４Ｙを固定した場合について
説明したが、これに代えて、ウエハテーブルの側面を鏡
面仕上げして移動鏡として使用することも可能であり、
このようにした場合には、ウエハテーブル１８の剛性の
強化を図ることが可能である。上記実施形態のようにウ
エハテーブルの小型化が可能である場合には、ウエハテ
ーブルの側面を鏡面仕上げして移動鏡として使用するこ
とも容易である。

【０１４１】また、上記実施形態では、いわゆるＥＧＡ
計測によりウエハＷ上のショット領域の配列座標を予め
求め、露光時にはその配列座標に従って、ウエハテーブ
ルのステッピングを行なう手法を採用した場合について
説明したが、ショット領域毎にアライメントマークの計
測と露光とを交互に行なう場合に、小ＦＭ（ＦＰ２）を
用いる場合には、図７（Ａ）、（Ｂ）に示されるリセッ
ト位置での干渉計のリセットを交互に行なえばよい。ま
た、この場合には、図８中に各矢印で示されるのと同様
の基準マーク３０-3と各アライメントマークとの位置関
係をアライメント時に計測し、その結果を用いて露光時
にレチクルのパターン像とウエハとの重ね合わせを行な
うようにすれば良い。

【０１４２】なお、上記実施形態では、主制御装置が干
渉計リセット機能を有する場合について説明したが、本
発明に係る投影露光方法は、このような装置に限らず、
同一の干渉計で常に基板ステージの位置管理を行なう装
置、あるいは全く別の干渉計で露光時とアライメント計
測時に基板ステージの位置管理を行なう装置のいずれに
も適用は可能である。

【０１４３】また、上記実施形態では、本発明がステッ
プアンドリピート方式の投影露光装置に適用された場合
について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定さ
れることはなく、本発明は例えばステップアンドスキャ
ン方式の投影露光装置にも好適に適用できるものであ
る。このステップアンドスキャン方式の投影露光装置の
場合には、先に説明したショット内多点ＥＧＡにより、
直交度誤差等が解った場合に、例えば特開平７−５７９
９１号等に開示される如く、レチクルステージとウエハ
ステージとの相対走査角度を変化させることにより直交
度誤差を補正しても良い。

【０１４４】さらに、本発明は、ステッパ等の光露光装
置に限らず、電子ビーム露光装置やＸ線露光装置にも好
適に適用でき、かかる装置に適用した場合にも基板ステ
ージの小型化による種々のメリット、例えばステージの
制御性の向上、装置設置面積（いわゆるフットプリン
ト）の縮小によるクリーンルームのコスト低減等を得る
ことができる。

【０１４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る投影
露光装置によれば、基板ステージの制御性能を向上させ
ることができるという効果がある。

【０１４６】特に、請求項２、１１、１４、１５、１６
に記載の各発明に係る投影露光装置によれば、投影光学
系を介してのマスクパターンの露光時にもマーク検出系
による基板（感応基板）上のマーク検出時にも基板ステ
ージの２次元座標位置を正確に管理することができると
いう効果もある。

【０１４７】また、請求項３又は４に記載の発明に係る
投影露光装置によれば、基板ステージを一定の大きさに
保持したまま、投影光学系の高Ｎ．Ａ化、及び大フィー
ルド化を達成することができるという優れた効果もあ
る。

【０１４８】また、請求項５及び６に記載の発明に係る
投影露光装置によれば、移動鏡及び基板ステージを小型
・軽量化しても何らの不都合なく、感応基板の全面に対
してマーク位置計測、投影光学系を介したパターンの露
光を行なうことができるという効果もある。

【０１４９】また、請求項７に記載の発明に係る投影露
光装置によれば、ベースラインの安定化を確保すること
ができるという優れた効果もある。

【０１５０】また、請求項８に記載の発明に係る投影露
光装置によれば、移動鏡及びこれが搭載される基板ステ
ージの更なる小型・軽量化が可能であるという効果もあ
る。

【０１５１】また、本発明に係る投影露光方法によれ
ば、基板ステージを小型・軽量化しても何らの不都合な
く、基板の全面に対してマーク位置計測、投影光学系を
介したパターンの露光を行なうことができる投影露光方
法が提供される。

【０１５２】また、本発明に係るデバイス製造方法によ
れば、高集積度の半導体デバイスを低コストで製造する
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態に係る投影露光装置の構成を概略的
に示す図である。

【図２】図１の装置のウエハテーブル近傍の構成各部を
示す概略斜視図である。

【図３】図１の装置のウエハテーブル近傍の構成各部の
概略平面図である。

【図４】（Ａ）はウエハテーブルの移動範囲内で測長軸
Ｙの測長ビームが最大となる状態を示す図、（Ｂ）はウ
エハテーブルの移動範囲内で測長軸Ｙの測長ビームが最
小となる状態を示す図である。

【図５】主制御装置の大ＦＭを用いた第１の干渉計リセ
ット機能を説明するための図であって、（Ａ）はウエハ
テーブルがウエハ交換位置にある状態を示す図、（Ｂ）
はウエハテーブルが干渉計のリセット位置にある状態を
示す図である。

【図６】図１の基準板を拡大して示す図であって、
（Ａ）は大ＦＭを示す図、（Ｂ）は小ＦＭを示す図であ
る。

【図７】主制御装置の小ＦＭを用いた第２の干渉計リセ
ット機能を説明するための図であって、（Ａ）はウエハ
テーブルが測長軸Ｘａの干渉計のリセット位置にある状
態を示す図、（Ｂ）はウエハテーブルが測長軸Ｘｅ干渉
計のリセット位置にある状態を示す図である。

【図８】アライメント計測の結果得られる基準板上の基
準マークとウエハ上の各ショット位置との相対位置関係
を視覚的に示す図である。

【図９】上記実施形態の変形例を示す図であって、Ｙ軸
干渉計としてヨーイング干渉計を設けた場合を示す図で
ある。

【図１０】本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を
説明するためのフローチャートである。

【図１１】図１０のステップ２０４における処理のフロ
ーチャートである。

【図１２】従来の装置のウエハテーブル近傍の構成各部
の概略平面図である。

【符号の説明】

１８ウエハテーブル（基板ステージ）２４Ｘ、２４Ｙ移動鏡２６干渉計システム２８主制御装置（制御手段、制御システム）３０-1、３０-2 第１基準マーク３２-1、３２-2 第２基準マーク５２Ａ、５２Ｂレチクル顕微鏡（位置検出手段、検出
器）１００投影露光装置Ｒレチクル（マスク）ＰＬ投影光学系Ｗウエハ（基板、感応基板）ＡＳアライメントセンサ（マーク検出系、検出器）Ｙ第１測長軸Ｘｅ第２測長軸Ｘａ第３測長軸ＦＰ１基準板ＦＰ２基準板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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露光する投影露光装置であ
って、前記感応基板を搭載して２次元面内を移動する基板ステ
ージと；前記投影光学系とは別に設けられ、前記基板ス
テージ上又は前記感応基板上のマークを検出するマーク
検出系と；前記基板ステージの２次元座標位置を管理す
る干渉計システムと；前記干渉計システムにより基準位
置からの変位が計測される前記基板ステージ上の移動鏡
とを備え、前記移動鏡の長さＬｍと、前記投影光学系の投影中心と
前記マーク検出系の検中心との中心間距離ＢＬと、前記
感応基板の直径Ｄｗとの間には、Ｌｍ＜Ｄｗ＋２ＢＬの関係が成立することを特徴とする
投影露光装置。
【請求項２】前記干渉計システムが、前記投影光学系
の投影中心と前記マーク検出系の検出中心を結ぶ方向で
ある第１軸方向の第１測長軸と、この第１測長軸に前記
投影光学系の投影中心で垂直に交差する第２軸方向の第
２測長軸と、前記第１測長軸に前記マーク検出系の検出
中心で垂直に交差する第２軸方向の第３測長軸とを少な
くとも有することを特徴とする請求項１に記載の投影露
光装置。
【請求項３】前記投影光学系の投影領域内で前記基板
ステージ上の所定の基準点と前記投影光学系の投影領域
内の所定の基準点との位置関係が検出可能となる位置に
前記基板ステージを位置決めした状態で前記第２測長軸
の干渉計をリセットし、前記基板ステージ上の基準点が
前記マーク検出系の検出領域内に位置するように前記基
板ステージを位置決めした状態で前記第３測長軸の干渉
計をリセットする制御手段を更に有することを特徴とす
る請求項２に記載の投影露光装置。
【請求項４】前記投影光学系の投影領域内の基準点
は、前記マスクのパターン像の投影中心であって、該マ
スクパターン像の投影中心と前記基板ステージ上の基準
点との位置関係を前記マスクと前記投影光学系とを介し
て検出する位置検出手段を更に有することを特徴とする
請求項３に記載の投影露光装置。
【請求項５】前記基板ステージ上に搭載され、第１基
準マークと第２基準マークとが所定の位置関係で形成さ
れた基準板と；前記基準板の第１基準マークが前記マー
ク検出系の検出領域内に位置すると同時に前記基準板の
第２基準マークが前記投影光学系の投影領域内の所定の
基準点との位置関係を検出可能に位置するように前記基
板ステージを所定の位置に位置決めした状態で、前記第
２測長軸の干渉計及び前記第３測長軸の干渉計の少なく
とも一方をリセットする制御手段とを更に有することを
特徴とする請求項２に記載の投影露光装置。
【請求項６】前記投影光学系の投影領域内の基準点
は、前記マスクのパターン像の投影中心であって、該マ
スクパターン像の投影中心と前記基準板の第２基準マー
クとの位置関係を前記マスクと前記投影光学系とを介し
て検出する位置検出手段を更に有することを特徴とする
請求項５に記載の投影露光装置。
【請求項７】前記制御手段は、前記基板ステージが前
記所定の位置に位置決めされた状態で、前記マーク検出
系による検出と前記位置検出手段による検出とを同時に
行なう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、前記マーク検出系によ
る前記感応基板上のマークの計測終了後に前記第２測長
軸の干渉計をリセットする一方、前記投影光学系を介し
た前記感応基板上への露光終了後に前記第３測長軸の干
渉計をリセットすることを特徴とする請求項３又は５に
記載の投影露光装置。
【請求項９】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露光する投影露光方法であ
って、前記感応基板を搭載する基板ステージ上の所定の基準点
と前記基板ステージ上に搭載された感応基板上のアライ
メントマークとの位置関係を検出し、該検出の後に、前記基板ステージ上の所定の基準点を前
記投影光学系の投影領域内に位置決めして、前記投影光
学系の投影領域内の所定の基準点に対する前記基板ステ
ージ上の所定の基準点の位置ずれと前記基板ステージの
座標位置とを検出し、前記検出された位置関係、前記検出された位置ずれ及び
前記検出された基板ステージの座標位置に基づいて前記
基板ステージを移動制御し、前記マスクのパターン像と
前記基板ステージに搭載された感応基板との位置合わせ
を行なうことを特徴とする投影露光方法。
【請求項１０】感応基板上の複数のショット領域の各
々に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中から選択され
たいくつかのサンプルショット領域の位置検出用マーク
と前記基板が搭載された基板ステージ上の所定の基準点
との位置をそれぞれ検出し、該検出結果に基づいて、前記感応基板上の全てのショッ
ト領域と前記基板ステージ上の所定の基準点との位置関
係をそれぞれ演算で求め、該演算の後に、前記基板ステージ上の所定の基準点を前
記投影光学系の投影領域内に位置決めして、前記投影光
学系による前記マスクのパターン像の投影中心に対する
前記基板ステージ上の所定の基準点との位置ずれと前記
基板ステージの座標位置とを検出し、前記演算された位置関係、前記検出された位置ずれ及び
前記検出された基板ステージの座標位置に基づいて前記
基板ステージ移動制御し、前記基板ステージに搭載され
た感応基板上のショット領域のそれぞれと前記マスクの
パターン像との位置合わせを行なうことを特徴とする投
影露光方法。
【請求項１１】マスクのパターンの像を基板上に投影
するための投影光学系と；前記基板を搭載して２次元平
面内を移動可能な基板ステージと；前記基板ステージま
たは前記基板ステージ上に搭載された基板に形成された
マークを検出するマーク検出系と；前記投影光学系の投
影中心と前記マーク検出系の検出中心とを結ぶ方向に関
して前記基板ステージの位置を計測するための第１測長
軸と、前記第１測長軸と垂直な方向に関して前記基板ス
テージの位置を計測するための第２測長軸と、前記第２
測長軸に対して前記第１測長軸の方向に所定距離を隔て
て配置され、前記第１測長軸と垂直な方向に関して前記
基板ステージの位置を計測するための第３測長軸とを有
する干渉計システムと；前記投影光学系を用いて前記マ
スクのパターンの像を基板上に転写するときに前記第１
測長軸と前記第２測長軸とを使って前記基板ステージの
移動を制御し、前記マーク検出系により前記マークを検
出するときに前記第１測長軸と前記第３測長軸とを使っ
て前記基板ステージの移動を制御する制御システムとを
備える投影露光装置。
【請求項１２】前記第１測長軸と前記第２測長軸とを
使っているときに前記第３測長軸は使用不能であり、前
記第１測長軸と前記第３測長軸とを使っているときに前
記第２測長軸は使用不能であることを特徴とする請求項
１１に記載の投影露光装置。
【請求項１３】前記制御システムは、前記マーク検出
系による前記マークの検出が終了した後に、前記第２測
長軸の干渉計をリセットし、前記投影光学系を用いて前
記パターンの転写が終了した後に前記第３測長軸の干渉
計をリセットすることを特徴とする請求項１２に記載の
投影露光装置。
【請求項１４】マスクのパターンの像を基板上に投影
するための投影光学系と；前記基板を搭載して２次元平
面内を移動可能な基板ステージと；前記基板ステージま
たは前記基板ステージ上に搭載された基板に形成された
マークを検出するマーク検出系と；前記基板ステージの
位置を計測するために、前記投影光学系の投影中心と前
記マーク検出系の検出中心とを結ぶ第１測長軸と、前記
投影光学系の光軸中心で前記第１測長軸と垂直に交差す
る第２測長軸と、前記マーク検出系の検出中心で前記第
１測長軸と垂直に交差する第３測長軸とを有する干渉計
システムと；前記マーク検出系により前記マークが検出
されるときに前記第３測長軸の干渉計をリセットする制
御システムとを備える投影露光装置。
【請求項１５】マスクのパターンの像を基板上に投影
するための投影光学系と；前記基板を搭載して２次元平
面内を移動可能な基板ステージと；前記基板ステージま
たは前記基板ステージ上に搭載された基板に形成された
マークを検出するマーク検出系と；前記基板ステージの
位置を計測するために、前記投影光学系の投影中心と前
記マーク検出系の検出中心とを結ぶ第１測長軸と、前記
投影光学系の光軸中心で前記第１測長軸と垂直に交差す
る第２測長軸と、前記マーク検出系の検出中心で前記第
１測長軸と垂直に交差する第３測長軸とを有する干渉計
システムと；前記投影光学系の投影領域内に前記マーク
があるときに前記第２測長軸の干渉計をリセットする制
御システムとを備える投影露光装置。
【請求項１６】前記投影光学系を介して前記マークを
検出する検出系をさらに備え、前記制御システムは、前記検出系により前記投影光学系
を介して前記マークが検出されるときに前記第２測長軸
の干渉計をリセットすることを特徴とする請求項１５に
記載の投影露光装置。
【請求項１７】マスクのパターンを投影光学系を介し
て基板上に転写する投影露光方法であって、前記基板を載置して移動する基板ステージ上のマーク
を、前記マスクと前記基板とを位置合わせするための検
出器で検出することによって、前記検出器に対する前記
基板ステージの位置情報を求め、前記検出器に対する前記基板ステージの位置情報が得ら
れるときに前記基板ステージの位置を計測するための干
渉計をリセットすることを特徴とする投影露光方法。
【請求項１８】前記基板ステージ上のマークは、前記
基板ステージに搭載された基板上のマークを含むことを
特徴とする請求項１７に記載の投影露光方法。
【請求項１９】前記検出器は、前記基板ステージ上の
マークを、前記マスクと前記投影光学系とを介して検出
することを特徴とする請求項１７に記載の投影露光方
法。
【請求項２０】マスクのパターンを投影光学系を介し
て基板上に転写する投影露光方法であって、前記基板を載置して移動する基板ステージ上のマークを
前記投影光学系を介して検出することによって、前記投
影光学系に対する前記基板ステージの位置情報を求め、前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置情報が
求められるときに前記基板ステージの位置を計測するた
めの干渉計をリセットすることを特徴とする投影露光方
法。
【請求項２１】マスクのパターンを基板上に転写する
投影露光方法であって、前記マスクと前記基板とを位置合わせするための検出器
を使って、前記基板を載置して移動する基板ステージの
位置情報を求め、前記基板ステージの位置情報が得られるときに、前記基
板ステージの位置を計測するための干渉計をリセットす
ることを特徴とする投影露光方法。
【請求項２２】マスクのパターンを基板上に転写する
投影露光方法であって、前記基板を載置して移動する基板ステージ上のマークを
検出することによって、前記基板ステージの位置情報を
求め、前記基板ステージの位置情報が得られるときに、前記基
板ステージの位置を計測するための干渉計をリセットす
る投影露光方法。
【請求項２３】マスクに形成されたパターンを投影光
学系を介して基板上に転写する投影露光方法であって、前記基板を搭載するための基板ステージ上の所定の基準
点と前記基板ステージ上に搭載された前記基板上の複数
のショット領域との相対的な位置関係をそれぞれ検出す
る第１工程と；該第１工程の後に、前記投影光学系を介
して前記基板上の基準点を検出する第２工程と；前記第
１工程および前記第２工程の検出結果に基づいて、前記
基板上の各ショット領域を前記投影光学系に対して位置
合わせする第３工程とを含む投影露光方法。
【請求項２４】前記基板ステージ上の基準点は、前記
基板ステージ上に搭載された基板に形成されたマークを
含むことを特徴とする請求項２３に記載の投影露光方
法。
【請求項２５】請求項１７又は請求項２３に記載の投
影露光方法を用いて半導体デバイスを製造することを特
徴とするデバイス製造方法。