JPWO2006101086A1 - 露光装置、露光方法及びマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

マスクＭを載置するマスクステージＭＳＴと感光性基板Ｐを載置する基板ステージＰＳＴとを投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ１１に対して相対的に同期移動させて、前記感光性基板Ｐ上に前記マスクＭのパターンをスキャン露光する露光装置において、前記感光性基板Ｐ上に設けられたアライメントマークａ１９〜ａ２４を検出する際の前記投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ１１に対する前記基板ステージＰＳＴの位置と、前記スキャン露光を開始する際の前記投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ１１に対する前記基板ステージＰＳＴの位置とは、略一致する。

Description

この発明は、液晶表示素子等のフラットパネル表示素子等のマイクロデバイスをリソグラフィ工程で製造するための露光装置、該露光装置を用いた露光方法及び該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法に関するものである。

現在、液晶表示デバイス等のフラットパネル表示素子等の製造においては、マスク上に形成された非常に微細なパターンを感光性基板上に転写するフォトリソグラフィの手法が用いられている。このフォトリソグラフィの手法を用いた製造工程では、二次元移動するマスクステージに載置されているマスク上に形成された原画となるパターンを、投影光学系を介して、二次元移動する基板ステージに載置されているフォトレジスト等の感光剤が塗布された感光性基板上に、投影露光する投影露光装置が用いられている。

この投影露光装置としては、感光性基板上にマスクのパターン全体を同時に転写する一括型露光装置と、マスクステージと基板ステージとを同期走査することによりマスクのパターンを連続的に感光性基板上に転写する走査型露光装置とが主に用いられている。液晶表示デバイスを製造する際には、隣り合う投影領域（露光領域）が走査方向で所定量変位するように、かつ隣り合う投影領域の端部（継ぎ部）が走査方向と直交する方向に重複するように配置された複数の投影光学系を備えたマルチレンズ方式の走査型露光装置（マルチレンズスキャン型露光装置）が主に用いられている（例えば、特開２００３−３４７１８４号公報参照）。

従来の走査型露光装置においては、図１９及び図２０に示すように、投影光学系を構成し、走査方向に所定の間隔で配置される第１投影光学ユニット２００〜２０２と第２投影光学ユニット２０３，２０４との間にアライメント系２０５ａ〜２０５ｆが配置されていた。従って、基板ステージ２０６のスキャン開始から基板上への露光を開始するまでに要する加速と整定のための距離を設ける必要があるため、アライメント直後の投影光学系に対する基板ステージ２０６の位置（図１９参照）を、露光開始直前の投影光学系に対する基板ステージ２０６の位置（図２０参照）まで移動させる必要があり、つまり基板ステージを走査方向とは逆の方向に移動させた後、走査方向に移動させて露光を開始することになり、スループットの低下を招いていた。

この発明の課題は、アライメント直後から露光開始直前までの時間を短縮することができる露光装置、該露光装置を用いた露光方法及び該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法を提供することである。

この発明の露光装置は、マスクを載置するマスクステージと感光性基板を載置する基板ステージとを投影光学系に対して相対的に同期移動させて、前記感光性基板上に前記マスクのパターンをスキャン露光する露光装置において、前記感光性基板上に設けられたアライメントマークを検出する際の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置と、前記スキャン露光を開始する際の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置とは、略一致することを特徴とする。

また、この発明の露光装置は、マスクを載置するマスクステージと感光性基板を載置する基板ステージとを投影光学系に対して相対的に走査方向に同期移動させながら行うスキャン露光、及び前記基板ステージに対する前記投影光学系の位置の前記走査方向または前記走査方向と直交する方向へのステップ移動を繰り返すことにより、前記感光性基板上に前記マスクのパターンを複数回に分けて分割露光する露光装置において、前記感光性基板上に設けられたアライメントマークを検出するアライメント系と、前記アライメント系に対して前記アライメントマークが所定の位置となるように前記基板ステージを位置制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記アライメント系による前記アライメントマークの検出位置から、前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置の前記走査方向及び前記走査方向と直交する方向への前記ステップ移動をほとんど行うことなく露光を開始できる位置に、前記アライメント系を配置することを特徴とする。

また、この発明の露光方法は、マスクを載置するマスクステージと感光性基板を載置する基板ステージとを投影光学系に対して相対的に同期移動させて、前記感光性基板上に前記マスクのパターンをスキャン露光する露光方法において、前記感光性基板上に設けられたアライメントマークを検出する検出工程と、前記感光性基板上に前記マスクのパターンをスキャン露光する露光工程とを含み、前記検出工程による検出時の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置と、前記露光工程によるスキャン露光を開始する直前の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置とが略一致することを特徴とする。

また、この発明のマイクロデバイスの製造方法は、この発明の露光装置またはこの発明の露光方法を用いて所定のパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。

この発明の露光装置によれば、アライメントマークを検出する際の投影光学系に対する基板ステージの位置とスキャン露光を開始する際の投影光学系に対する基板ステージの位置とが略一致しているため、アライメントマークの検出後直ちにスキャン露光を開始することができる。従って、アライメントマークの検出位置からスキャン露光開始位置まで基板ステージを移動させる時間を短縮することができ、高スループットで露光を行うことができる。

また、この発明の露光方法によれば、検出工程によりアライメントマークを検出する際の投影光学系に対する基板ステージの位置と露光工程によりスキャン露光を開始する際の投影光学系に対する基板ステージの位置とが略一致しているため、検出工程によるアライメントマーク検出後直ちに露光工程によるスキャン露光を開始することができる。従って、アライメントマークの検出位置からスキャン露光開始位置まで基板ステージを移動させる時間を短縮することができ、高スループットで露光を行うことができる。

また、この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、この発明の露光装置またはこの発明の露光方法を用いて露光を行うため、高いスループットでマイクロデバイスの製造を行うことができる。

また、この発明の露光装置によれば、走査方向の前方側に配置された第１投影光学ユニットと走査方向の後方側に配置された第２投影光学ユニットとを備えた投影光学系に対して、第１投影光学ユニットの露光領域の走査方向の前方側または第２投影光学ユニットの露光領域の後方側にアライメント光学系を設けるようにしたので、感光性基板の露光領域の一端に設けられたアライメントマークの検出後、直ちにスキャン露光を開始することができる。従って、図２０に示した従来技術のように、基板ステージを走査方向とは逆の方向に移動させた後、走査方向に移動させて露光開始をすることがなくなり、また基板ステージの位置の走査方向及び非走査方向へのステップ移動をほとんどしないので、スキャン露光開始位置まで基板ステージを移動させる時間を短縮することができ、高スループットで露光を行うことができる。

また、この発明の露光方法では、投影光学系に対してスキャン露光開始位置に基板ステージの位置を制御した後、感光性基板に設けられたアライメントマークを検出するようにしたので、アライメント系によるアライメントマーク検出後、直ちにスキャン露光を開始することができる。従って、スキャン露光開始前に装置が振動しているような場合においても、アライメントマークを検出する位置に基板ステージを移動させた後、アライメントすることにより、スキャン露光開始までに振動が減衰する時間を設定することで、振動を低減させることが可能となり、アライメント動作を妨げることなく、余計な振動が減衰した後に、スキャン露光を開始することができるという効果も有する。

また、この発明の露光方法では、感光性基板を載置する基板ステージを投影光学系に対して相対的に移動させて、前記感光性基板上にパターンをスキャン露光する露光方法において、前記感光性基板上に設けられたアライメントマークを検出する際の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置と、前記スキャン露光を開始する際の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置とは、略一致するようにしたので、アライメント系によるアライメントマーク検出後、直ちにスキャン露光を開始することができる。

第１の実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。 第１の実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す斜視図である。 第１の実施の形態にかかる感光性基板の構成を示す図である。 第１の実施の形態にかかるアライメント系及びオートフォーカス系の配置を示す図である。 第１の実施の形態にかかる投影露光装置を用いた露光方法を説明するためのフローチャートである。 感光性基板を交換した際の投影光学系に対する感光性基板の位置を示す図である。 第１のアライメントの際の投影光学系に対する感光性基板の位置を示す図である。 第２のアライメントの際の投影光学系に対する感光性基板の位置を示す図である。 第２の露光を開始する際の投影光学系に対する感光性基板の位置を示す図である。 第３の露光を開始する際の投影光学系に対する感光性基板の位置を示す図である。 第３のアライメントの際の投影光学系に対する感光性基板の位置を示す図である。 第４のアライメントの際の投影光学系に対する感光性基板の位置を示す図である。 第５の露光を開始する際の投影光学系に対する感光性基板の位置を示す図である。 第６の露光を開始する際の投影光学系に対する感光性基板の位置を示す図である。 第２の実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。 第２の実施の形態にかかるオートフォーカス系及びアライメント系の位置関係を示す図である。 この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造方法を示すフローチャートである。 従来の露光装置におけるアライメントの際の投影光学系に対する基板ステージの位置を示す図である。 従来の露光装置におけるスキャン露光開始の際の投影光学系に対する基板ステージの位置を示す図である。

以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態にかかる投影露光装置について説明する。図１はこの第１の実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図であり、図２は図１に示す投影露光装置の概略斜視図である。

図１及び図２において、露光装置ＥＸは、露光光でマスクＭを照明する複数の照明系モジュール１０ａ〜１０ｋを備えた照明光学系ＩＬと、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、照明系モジュール１０ａ〜１０ｋのそれぞれに対応して配置され、露光光で照明されたマスクＭのパターンの像をガラスプレートにレジスト（感光剤）を塗布した外径が５００ｍｍよりも大きい感光性基板Ｐ上に投影する複数の投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１を備えた投影光学系とを備えている。また、感光性基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、レーザ光を用いてマスクステージＭＳＴの位置を検出するマスク側レーザ干渉計３９ａ，３９ｂと、レーザ光を用いて基板ステージＰＳＴの位置を検出する基板側レーザ干渉計４３ａ，４３ｂとを備えている。この実施の形態において、照明系モジュールは１０ａ〜１０ｋの１１個であり、図１には照明系モジュール１０ａに対応するもののみが示されているが、照明系モジュール１０ａ〜１０ｋのそれぞれは同様の構成を有している。

露光装置ＥＸは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭと、基板ステージＰＳＴに支持されている感光性基板Ｐとを投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１に対して相対的に同期移動させて、感光性基板Ｐ上にマスクＭのパターンをスキャン露光する走査型投影露光装置である。以下の説明において、投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１の光軸方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な方向でマスクＭ及び感光性基板Ｐの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向とし、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に直交する方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。

図１に示すように、照明光学系ＩＬは、露光用光源６と、露光用光源６から射出された光束を集光する楕円鏡６ａと、楕円鏡６ａにより集光された光束のうち露光に必要な波長の光束を反射し、その他の波長の光束を透過させるダイクロイックミラー７と、ダイクロイックミラー７により反射された光束のうち更に露光に必要な波長のみを通過させる波長選択フィルタ８と、波長選択フィルタ８からの光束を複数本（この実施の形態においては１１本）に分岐して、反射ミラー１１を介して照明系モジュール１０ａ〜１０ｋのそれぞれに入射させるライトガイド９とを備えている。この実施の形態における露光用光源６には水銀ランプが用いられ、露光光としては、波長選択フィルタ８により、露光に必要な波長であるｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）などが用いられる。

照明系モジュール１０ａは、照明シャッタ１２と、リレーレンズ１３と、リレーレンズ１３を通過した光束をほぼ均一な照度分布の光束に調整して露光光に変換するオプティカルインテグレータ１４と、オプティカルインテグレータ１４からの露光光を集光してマスクＭを均一な照度で照明するコンデンサレンズ１５とを備えている。この実施の形態においては、照明系モジュール１０ａと同じ構成を有する照明系モジュール１０ｂ〜１０ｋがＸ軸方向とＹ軸方向とに一定の間隔をもって配置されている。

照明シャッタ１２は、ライトガイド９の光路下流側に光束の光路に対して進退自在に配置されており、光束を遮蔽、または通過させる。照明シャッタ１２には、この照明シャッタ１２を光束の光路に対して進退移動させるシャッタ駆動部１２Ｄが設けられており、制御装置ＣＯＮＴによりその駆動が制御される。照明シャッタ１２を通過した光束は、リレーレンズ１３を介してオプティカルインテグレータ１４に達する。オプティカルインテグレータ１４の射出面側には、二次光源が形成され、オプティカルインテグレータ１４からの露光光は、コンデンサレンズ１５を介してマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを均一な照度で照射する。そして、照明系モジュール１０ａ〜１０ｋのそれぞれから射出した露光光は、マスクＭ上の異なる照明領域のそれぞれを照明する。

マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴは、移動可能に設けられており、一次元の走査露光を行うべくＸ軸方向への長いストロークと、走査方向と直交するＹ軸方向への所定距離のストロークとを有している。図１に示すように、マスクステージＭＳＴは、このマスクステージＭＳＴをＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動するマスクステージ駆動部ＭＳＴＤを有している。マスクステージ駆動部ＭＳＴＤは制御装置（制御部）ＣＯＮＴにより制御される。

図２に示すように、マスク側レーザ干渉計は、マスクステージＭＳＴのＸ軸方向における位置を検出するＸレーザ干渉計３９ａと、マスクステージＭＳＴのＹ軸方向における位置を検出するＹレーザ干渉計３９ｂとを備えている。マスクステージＭＳＴの＋Ｘ側の端縁にはＹ軸方向に延在するＸ移動鏡３８ａが設けられている。一方、マスクステージＭＳＴの＋Ｙ軸方向の端縁にはＸ移動鏡３８ａに直交するように、Ｘ軸方向に延在するＹ移動鏡３８ｂが設けられている。Ｘ移動鏡３８ａにはＸレーザ干渉計３９ａが対向して配置されており、Ｙ移動鏡３８ｂにはＹレーザ干渉計３９ｂが対向して配置されている。

Ｘレーザ干渉計３９ａは、Ｘ移動鏡３８ａに対してレーザ光を照射する。レーザ光の照射によりＸ移動鏡３８ａで発生した光（反射光）はＸレーザ干渉計３９ａ内部のディテクタにより受光される。Ｘレーザ干渉計３９ａは、Ｘ移動鏡３８ａからの反射光に基づいて、内部の参照鏡の位置を基準としてＸ移動鏡３８ａの位置、すなわちマスクステージＭＳＴのＸ軸方向における位置を検出する。

Ｙレーザ干渉計３９ｂは、Ｙ移動鏡３８ｂに対してレーザ光を照射する。レーザ光の照射によりＹ移動鏡３８ｂで発生した光（反射光）は、Ｙレーザ干渉計３９ｂ内部のディテクタにより受光される。Ｙレーザ干渉計３９ｂは、Ｙ移動鏡３８ｂからの反射光に基づいて、内部の参照鏡の位置を基準としてＹ移動鏡３８ｂの位置、すなわちマスクステージＭＳＴ（ひいてはマスクＭ）のＹ軸方向における位置を検出する。なお、マスクＭの位置は、マスクステージＭＳＴに対するマスクＭの各位置を計測しておくことにより、レーザ干渉計の検査値でモニタすることができる。

レーザ干渉計３９ａ，３９ｂのそれぞれにより検出された検出結果は、制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計３９ａ，３９ｂのそれぞれの検出結果に基づいて、マスクステージ駆動部ＭＳＴＤを介してマスクステージＭＳＴを駆動し、マスクＭの位置制御を行う。

マスクＭを透過した露光光は、投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１のそれぞれに入射する。投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１のそれぞれは、マスクＭの照明領域に存在するパターンの像を感光性基板Ｐ上に投影露光するものであり、照明系モジュール１０ａ〜１０ｋのそれぞれに対応して配置されている。投影光学モジュールＰＬ１、ＰＬ３，ＰＬ５，ＰＬ７，ＰＬ９，ＰＬ１１（第１投影光学ユニット）と投影光学モジュールＰＬ２，ＰＬ４，ＰＬ６，ＰＬ８，ＰＬ１０（第２投影光学ユニット）とは２列に千鳥状に配列されている。すなわち、千鳥状に配置されている投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１のそれぞれは、隣り合う投影光学系（例えば投影光学モジュールＰＬ１とＰＬ２、ＰＬ２とＰＬ３）をＸ軸方向に所定量変位させて配置されている。投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１のそれぞれを通過した露光光は、基板ステージＰＳＴに支持されている感光性基板Ｐ上の異なる投影領域にマスクＭの照明領域に対応したパターンの像を結像する。照明領域のマスクＭのパターンは、レジストが塗布された感光性基板Ｐ上に転写される。感光性基板Ｐ上には、図３に示すように、後述するアライメント系５４により検出されるアライメントマークａ１〜ａ２４が設けられている。

感光性基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴは、移動可能に構成されており、一次元の走査露光を行うべくＸ軸方向への長いストロークと、走査方向と直交する方向にステップ移動するためのＹ軸への長いストロークとを有している。また、基板ステージＰＳＴは、この基板ステージＰＳＴをＸ軸方向及びＹ軸方向、更にＺ軸方向に駆動する基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを有している。基板ステージ駆動部ＰＳＴＤは、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

この露光装置においては、基板ステージＰＳＴに対する投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１の位置のＸ軸方向（走査方向）またはＹ軸方向（非走査方向）へのステップ移動を繰り返すことにより、マスクＭのパターンが図３に示す感光性基板Ｐ上の露光面Ｒ１〜Ｒ６に分けて分割露光される。

図２に示すように、基板側レーザ干渉計は、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置を検出するＸレーザ干渉計４３ａと、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を検出するＹレーザ干渉計４３ｂとを備えている。基板ステージＰＳＴの＋Ｘ側の端縁には、Ｙ軸方向に延在するＸ移動鏡４２ａが設けられている。一方、基板ステージＰＳＴの−Ｙ側の端縁には、Ｘ移動鏡４２ａに直交するように、Ｘ軸方向に延在するＹ移動鏡４２ｂが設けられている。Ｘ移動鏡４２ａには、Ｘレーザ干渉計４３ａが対向して配置されており、Ｙ移動鏡４２ｂには、Ｙレーザ干渉計４３ｂが対向して配置されている。

Ｘレーザ干渉計４３ａは、Ｘ移動鏡４２ａに対してレーザ光を照射する。レーザ光の照射によりＸ移動鏡４２ａで発生した光（反射光）は、Ｘレーザ干渉計４３ａ内部のディテクタにより受光される。Ｘレーザ干渉計４３ａは、Ｘ移動鏡４２ａからの反射光に基づいて、内部の参照鏡の位置を基準としてＸ移動鏡４２ａの位置、すなわち基板ステージＰＳＴ（ひいては感光性基板Ｐ）のＸ軸方向における位置を検出する。

Ｙレーザ干渉計４３ｂは、Ｙ移動鏡４２ｂに対してレーザ光を照射する。レーザ光の照射によりＹ移動鏡４３ｂで発生した光（反射光）は、Ｙレーザ干渉計４３ｂ内部のディテクタにより受光される。Ｙレーザ干渉計４３ｂは、Ｙ移動鏡４２ｂからの反射光に基づいて、内部の参照鏡の位置を基準としてＹ移動鏡４２ｂの位置、すなわち基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を検出する。なお、感光性基板Ｐの位置は、基板ステージＰＳＴに対する感光性基板Ｐの各位置を計測しておくことにより、レーザ干渉計の検査値でモニタすることができる。レーザ干渉計４３ａ，４３ｂのそれぞれにより検出された検出結果は、制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。

マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴのそれぞれは、制御装置ＣＯＮＴの制御のもとで、マスクステージ駆動部ＭＳＴＤ及び基板ステージ駆動部ＰＳＴＤにより独立して移動可能となっている。そして、この実施の形態では、マスクＭを支持したマスクステージＭＳＴと感光性基板Ｐを支持した基板ステージＰＳＴとが投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１に対して任意の走査速度（同期移動速度）でＸ軸方向に同期移動するようになっている。

また、投影光学モジュールＰＬ１，ＰＬ３、ＰＬ５，ＰＬ７，ＰＬ９，ＰＬ１１（第１投影光学ユニット）の−Ｘ側には、マスクＭのパターン形成面及び感光性基板Ｐの被露光面のＺ軸方向における位置（フォーカス位置）を検出するオートフォーカス系５０が設けられている。オートフォーカス系５０は、図４に示すように、走査方向に直交する方向（Ｙ方向）に配列された複数（この実施の形態においては３つ）の感光性基板位置検出系５０ａ，５０ｂ，５０ｃ、及び図示しないＹ方向に配列された複数（この実施の形態においては２つ）のマスク位置検出系を有している。なお、図４に示すＰ１は、投影光学モジュールＰＬ１を介した光束が感光性基板Ｐ上を露光する領域（露光領域）であり、Ｐ２〜Ｐ１１のそれぞれは、投影光学モジュールＰＬ２〜ＰＬ１１のそれぞれを介した光束が感光性基板Ｐ上を露光する領域（露光領域）である。３つの感光性基板位置検出系５０ａ〜５０ｃにより検出された感光性基板Ｐの被露光面の３つの位置検出点におけるフォーカス位置、及び２つのマスク位置検出系により検出されたマスクＭのパターン形成面の２つの位置検出点におけるフォーカス位置は、制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。

また、投影光学モジュールＰＬ２，ＰＬ４，ＰＬ６，ＰＬ８，ＰＬ１０（第２投影光学ユニット）の＋Ｘ側には、マスクＭのパターン形成面及び感光性基板Ｐの被露光面のＺ軸方向における位置（フォーカス位置）を検出するオートフォーカス系５２が設けられている。即ち、オートフォーカス系５０，５２は、第１投影光学ユニットと第２投影光学ユニットとを走査方向（Ｘ方向）に挟み込む位置関係にある。オートフォーカス系５２は、図４に示すように、Ｙ方向に配列された複数（この実施の形態においては２つ）の感光性基板位置検出系５２ａ，５２ｂ、及び図示しないＹ方向に配列された複数（この実施の形態においては２つ）のマスク位置検出系を有している。また、２つの感光性基板位置検出系５２ａ，５２ｂにより検出された感光性基板Ｐの被露光面の２つの位置検出点におけるフォーカス位置、及び２つのマスク位置検出系により検出されたマスクＭのパターン形成面の２つの位置検出点におけるフォーカス位置は、制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。

また、オートフォーカス系５０の−Ｘ側には、図４に示すように、感光性基板Ｐ上に設けられた複数のアライメントマークを検出するアライメント系５４が設けられている。アライメント系５４は、図４に示すように、Ｙ方向に配列された複数（この実施の形態においては６つ）のアライメントマーク検出系５４ａ〜５４ｆを有している。アライメント系５４は、図３に示す感光性基板Ｐ上のアライメントマークａ１〜ａ２４のうち、露光面Ｒ１〜Ｒ３のスキャン露光を行う前に、第１のアライメントとして、それぞれのアライメントマーク検出系５４ａ〜５４ｆに対応して設けられているアライメントマークａ１３〜ａ１８の位置を検出する。同様に、アライメント系５４は、第２のアライメントとして、それぞれのアライメントマーク検出系５４ａ〜５４ｆに対応して設けられているアライメントマークａ１９〜ａ２４の位置を検出する。

また、アライメント系５４は、露光面Ｒ４〜Ｒ６のスキャン露光を行う前に、第３のアライメントとして、それぞれのアライメントマーク検出系５４ａ〜５４ｆに対応して設けられているアライメントマークａ１〜ａ６の位置を検出する。同様に、アライメント系５４は、第４のアライメントとして、それぞれのアライメントマーク検出系５４ａ〜５４ｆに対応して設けられているアライメントマークａ７〜ａ１２の位置を検出する。

アライメント系５４は、第２のアライメントとして感光性基板Ｐ上のアライメントマークａ１９〜ａ２４を検出する際の投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１に対する基板ステージＰＳｔの位置と、露光面Ｒ２のスキャン露光を開始する際の投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１に対する基板ステージＰＳＴの位置とが略一致するように配置されている。また、第４のアライメントとして感光性基板Ｐ上のアライメントマークａ７〜ａ１２を検出する際の投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１に対する基板ステージＰＳＴの位置と、露光面Ｒ５のスキャン露光を開始する際の投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１に対する基板ステージＰＳＴの位置とが略一致するように配置されている。

即ち、アライメント系５４は、アライメント系５４により第２のアライメントが行われた直後に、投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１に対する基板ステージＰＳＴの位置の走査方向（Ｘ軸方向）及び非走査方向（Ｙ軸方向）へのステップ移動を行うことなく露光面Ｒ２のスキャン露光を開始することができる位置に配置されている。つまり、ステップ移動を行うことにより装置が振動したり傾いたりして装置の状態が不安定となるが、第２のアライメントを行った後に、スキャンを開始することで装置が安定になるまで待つ必要がなくなる。また、基板ステージＰＳＴが非走査方向に多少移動した場合においても装置の状態が安定していれば問題ない。

また、６つのアライメントマーク検出系５４ａ〜５４ｆにより検出された各アライメントマークａ１〜ａ２４の位置は、制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。制御装置ＣＯＮＴは、アライメント系５４により第１のアライメント及び第２のアライメントとして検出されたアライメントマークａ１３〜ａ２４の位置、及びマスクＭとアライメント系５４との相対位置関係に基づいて予め算出され記憶されているベースライン量に基づいて、マスクＭと感光性基板Ｐ上の露光面Ｒ１〜Ｒ３との位置合わせを行うためのアライメント補正値を算出する。制御装置ＣＯＮＴは、算出されたアライメント補正値に基づいて、露光面Ｒ２上にマスクＭのパターンが露光される前の基板ステージＰＳＴの加速及び整定中に、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤ（またはマスクステージ駆動部ＭＳＴＤ）を駆動させることにより、基板ステージＰＳＴ（またはマスクステージＭＳＴ）の位置を補正する。

また、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント系５４により第３のアライメント及び第４のアライメントとして検出されたアライメントマークａ１〜ａ１２の位置、及びマスクＭとアライメント系５４との相対位置関係に基づいて予め算出され記憶されているベースライン量に基づいて、マスクＭと感光性基板Ｐ上の露光面Ｒ４〜Ｒ６との位置合わせを行うためのアライメント補正値を算出する。制御装置ＣＯＮＴは、算出されたアライメント補正値に基づいて、露光面Ｒ５上にマスクＭのパターンが露光される前の基板ステージＰＳＴの加速及び整定中に、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤ（またはマスクステージ駆動部ＭＳＴＤ）を駆動させることにより、基板ステージＰＳＴ（またはマスクステージＭＳＴ）の位置を補正する。

次に、図５に示すフローチャートを参照して、第１の実施の形態にかかる露光装置を用いた露光方法について説明する。

まず、制御装置ＣＯＮＴは、感光性基板Ｐの交換を行い、感光性基板Ｐを基板ステージＰＳＴに載置する（ステップＳ１０）。図６は、感光性基板Ｐの交換を行った直後の投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ１１に対する感光性基板Ｐの位置を示す図である。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、図７に示すように、アライメント系５４（アライメントマーク検出系５４ａ〜５４ｆ）が第１のアライメントとして感光性基板Ｐ上に設けられているアライメントマークａ１３〜ａ１８の位置を検出できる位置に、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを駆動させることにより基板ステージＰＳＴを移動させる。そして、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント系５４（アライメントマーク検出系５４ａ〜５４ｆ）により検出された第１のアライメントとしてアライメントマークａ１３〜ａ１８の位置を取得する（ステップＳ１１）。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、図８に示すように、アライメント系５４（アライメントマーク検出系５４ａ〜５４ｆ）が第２のアライメントとして感光性基板Ｐ上に設けられているアライメントマークａ１９〜ａ２４の位置を検出できる位置に、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを駆動させることにより基板ステージＰＳＴを移動させる。そして、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント系５４（アライメントマーク検出系５４ａ〜５４ｆ）により検出された第２のアライメントとしてアライメントマークａ１９〜ａ２４の位置を取得する（ステップＳ１２）。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ１１及びステップＳ１２において検出されたアライメントマークａ１３〜ａ２４の位置及びマスクＭとアライメント系５４との相対位置関係に基づいて予め算出され記憶されているベースライン量に基づいて、マスクＭと感光性基板Ｐ上の露光面Ｒ１〜Ｒ３との位置合わせを行うためのアライメント補正値を算出する。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ１２において第２のアライメントが終了した後、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向（走査方向）またはＹ軸方向（非走査方向）にステップ移動させることなく、第２のアライメントとしてアライメントマークａ１９〜ａ２４の位置の検出を行った位置から、露光面Ｒ２のスキャン露光（第１の露光）を開始する（ステップＳ１３、露光工程）。ここで、制御装置ＣＯＮＴは、算出されたアライメント補正値に基づいて、露光面Ｒ２上にマスクＭのパターンが露光される前の基板ステージＰＳＴの加速及び整定中に、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤ（またはマスクステージ駆動部ＭＳＴＤ）を駆動させることにより、基板ステージＰＳＴ（またはマスクステージＭＳＴ）の位置を補正する。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、図９に示すように、露光面Ｒ３の露光を開始することができる位置に、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを駆動させることにより基板ステージＰＳＴを移動させる。そして、制御装置ＣＯＮＴは、露光面Ｒ３のスキャン露光（第２の露光）を開始する（ステップＳ１４、露光工程）。次に、制御装置ＣＯＮＴは、図１０に示すように、露光面Ｒ１の露光を開始することができる位置に、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを駆動させることにより基板ステージＰＳＴを移動させる。そして、制御装置ＣＯＮＴは、露光面Ｒ１のスキャン露光（第３の露光）を開始する（ステップＳ１５、露光工程）。

なお、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ１４において露光面Ｒ１、ステップＳ１５において露光面Ｒ３のスキャン露光を行っているが、ステップＳ１４において露光面Ｒ３、ステップＳ１５において露光面Ｒ１のスキャン露光を行うようにしてもよい。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、図１１に示すように、アライメント系５４（アライメントマーク検出系５４ａ〜５４ｆ）が第３のアライメントとして感光性基板Ｐ上に設けられているアライメントマークａ１〜ａ６の位置を検出できる位置に、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを駆動させることにより基板ステージＰＳＴを移動させる。そして、アライメント系５４（アライメントマーク検出系５４ａ〜５４ｆ）により検出された第３のアライメントとしてアライメントマークａ１〜ａ６の位置を取得する（ステップＳ１６）。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、図１２に示すように、アライメント系５４（アライメントマーク検出系５４ａ〜５４ｆ）が第４のアライメントとして感光性基板Ｐ上に設けられているアライメントマークａ７〜ａ１２の位置を検出できる位置に、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを駆動させることにより基板ステージＰＳＴを移動させる。そして、アライメント系５４（アライメントマーク検出系５４ａ〜５４ｆ）により検出された第４のアライメントとしてアライメントマークａ７〜ａ１２の位置を取得する（ステップＳ１７）。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ１６及びステップＳ１７において検出されたアライメントマークａ１〜ａ１２の位置及びマスクＭとアライメント系５４との相対位置関係に基づいて予め算出され記憶されているベースライン量に基づいて、マスクＭと感光性基板Ｐ上の露光面Ｒ４〜Ｒ６との位置合わせを行うためのアライメント補正値を算出する。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ１７において第４のアライメントが終了した後、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向（走査方向）またはＹ軸方向（非走査方向）にステップ移動させることなく、第４のアライメントとしてアライメントマークａ７〜ａ１２の位置の検出を行った位置から、露光面Ｒ５のスキャン露光（第４の露光）を開始する（ステップＳ１８、露光工程）。ここで、制御装置ＣＯＮＴは、算出されたアライメント補正値に基づいて、露光面Ｒ５上にマスクＭのパターンが露光される前の基板ステージＰＳＴの加速及び整定中に、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤ（またはマスクステージ駆動部ＭＳＴＤ）を駆動させることにより、基板ステージＰＳＴ（またはマスクステージＭＳＴ）の位置を補正する。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、図１３に示すように、露光面Ｒ６の露光を開始することができる位置に、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを駆動させることにより基板ステージＰＳＴを移動させる。そして、露光面Ｒ６のスキャン露光（第５の露光）を開始する（ステップＳ１９、露光工程）。次に、制御装置ＣＯＮＴは、図１４に示すように、露光面Ｒ４の露光を開始することができる位置に、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを駆動させることにより基板ステージＰＳＴを移動させる。そして、制御装置ＣＯＮＴは、露光面Ｒ４のスキャン露光（第６の露光）を開始する（ステップＳ２０、露光工程）。

なお、ステップＳ１９において露光面Ｒ６、およびステップＳ２０において露光面Ｒ４のスキャン露光を行っているが、ステップＳ１９において露光面Ｒ４、およびステップＳ２０において露光面Ｒ６のスキャン露光を行うようにしてもよい。

ステップＳ２０において露光面Ｒ４のスキャン露光を終了した後、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを駆動させることにより基板ステージＰＳＴを移動させ、感光性基板Ｐから新たな感光性基板への交換を行う。

この第１の実施の形態にかかる露光装置によれば、アライメント系により第２のアライメント及び第４のアライメントとしてアライメントマークを検出する際の投影光学系に対する基板ステージの位置と、第１のスキャン露光及び第４のスキャン露光を開始する際の投影光学系に対する基板ステージの位置とが略一致しているため、第２のアライメントマーク及び第４のアライメントマークの検出後直ちに第１のスキャン露光及び第４のスキャン露光を開始することができる。従って、第２のアライメントマークの検出位置及び第４のアライメントマークの検出位置から第１のスキャン露光開始位置及び第４のスキャン露光開始位置まで基板ステージを移動させる時間を短縮することができ、高スループットで露光を行うことができる。また、基板ステージの位置の走査方向及び非走査方向へのステップ移動をほとんどしないので、高スループットで露光を行うことができる。

なお、この第１の実施の形態にかかる露光装置においては、６つ（２Ｘ×３Ｙ）の露光領域を順番にスキャン露光しているが、４つ（２Ｘ×２Ｙ）の露光領域を順番にスキャン露光する際にも有効である。

また、この第１の実施の形態にかかる露光装置においては、アライメント系がアライメントマークを検出する際の投影光学系に対する基板ステージの位置とスキャン露光を開始する際の投影光学系に対する基板ステージの位置とが略一致するように配置されているが、制御装置がアライメント系によるアライメントマークの検出位置から投影光学系に対する基板ステージの位置の走査方向及び非走査方向へのステップ移動をほとんど行うことなくスキャン露光を開始できる位置にアライメント系を配置するようにしてもよい。また、逆にアライメントマークの配置を変更してもよい。

次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態にかかる露光装置について説明する。図１５は、第２の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。図１５に示すように、パターンが形成されたマスクＭ２を支持するマスクステージＭＳＴ２と、ガラス基板に感光剤（レジスト）が塗布された外径が５００ｍｍよりも大きい感光性基板Ｐ２を支持する基板ステージＰＳＴ２と、マスクステージＭＳＴ２に支持されたマスクＭ２を露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬ２と、露光光ＥＬで照明されたマスクＭ２のパターン像を基板ステージＰＳＴ２に支持されている感光性基板Ｐ２に投影する投影光学系ＰＬと、投影光学系ＰＬを定盤１を介して支持するコラム１００と、露光処理に関する動作を統括制御する制御装置（制御部）ＣＯＮＴ２とを備えている。コラム１００は、床面に水平に載置されたベースプレート１１０上に設置されている。この実施の形態において、投影光学系ＰＬは複数（この実施の形態においては７つ）並んだ反射屈折型の投影光学モジュールを有しており、照明光学系ＩＬ２も投影光学モジュールの数及び配置に対応して複数（この実施の形態においては７つ）の照明光学モジュールを有している。

この露光装置は、投影光学系ＰＬに対してマスクＭ２と感光性基板Ｐ２とを同期移動させてスキャン露光する走査型投影露光装置であって、所謂マルチレンズスキャン型露光装置を構成している。また、この露光装置は、投影光学系ＰＬと感光性基板Ｐ２との間であって、投影光学系ＰＬにより形成される露光領域を挟む位置にオートフォーカス系５００，５２０及びアライメント系５４０が設けられている。以下の説明において、マスクＭ２及び感光性基板Ｐ２の同期移動方向をＸ軸方向（走査方向）、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向（非走査方向）、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と直交する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりのそれぞれの方向をθＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

照明光学系ＩＬ２は、光源を有し、光源から射出された露光光によりマスクＭ２を複数のスリット状の照明領域で照明する。この実施の形態における光源には水銀ランプが用いられ、露光光としては、不図示の波長選択フィルタにより、露光に必要な波長であるｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）などが用いられる。

マスクステージＭＳＴ２は、コラム１００上に設けられており、マスクＭ２を保持するマスクホルダ２０と、マスクホルダ２０をＸ軸方向に所定ストロークで移動可能な一対のリニアモータ（図示せず）とを備えている。また、マスクステージＭＳＴ２は、不図示ではあるが、マスクＭ２を保持するマスクホルダ２０をＹ軸方向及びθＺ方向に移動する移動機構も有している。

基板ステージＰＳＴ２は、ベースプレート１１０上に設けられている。基板ステージＰＳＴ２は、感光性基板Ｐ２を保持する基板ホルダ３０と、基板ホルダ３０をＹ軸方向に案内しつつ移動自在に支持するガイドステージ３５と、ガイドステージ３５に設けられ、基板ホルダ３０をＹ軸方向に移動するリニアモータ（図示せず）と、ベースプレート１１０上において基板ホルダ３０をガイドステージ３５とともにＸ軸方向に所定ストロークで移動可能な一対のリニアモータ（図示せず）とを備えている。基板ホルダ３０は、バキュームチャックを介して感光性基板Ｐ２を保持する。更に、基板ステージＰＳＴ２は、基板ホルダ３０をＺ軸方向、θＸ及びθＹ方向に移動する移動機構も有している。

投影光学系ＰＬは、複数（７つ）並んだ投影光学モジュールＰＬａ，ＰＬｃ，ＰＬｅ，ＰＬｇ及び図示しない３つの投影光学モジュール（以下、投影光学モジュールＰＬｂ，ＰＬｄ，ＰＬｆという。）を有している。また、これら複数の投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇは、１つの定盤１に支持されている。そして、図１５に示すように、投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇを支持している定盤１は、コラム１００に対して支持部２を介して支持されている。

４つの投影光学モジュールＰＬａ，ＰＬｃ，ＰＬｅ，ＰＬｇは、Ｙ軸方向（非走査方向）に並んでおり、Ｘ軸方向（走査方向）の前方側に配置されている（以下、第１投影光学ユニットという。）。また、３つの投影光学モジュールＰＬｂ，ＰＬｄ，ＰＬｆは、Ｙ軸方向に並んでおり、Ｘ軸方向の後方側に配置されている（以下、第２投影光学ユニットという。）。また、第１投影光学ユニットと第２投影光学ユニットとは、Ｘ軸方向において対向するように配置されており、第１投影光学ユニットを構成する各投影光学モジュールＰＬａ，ＰＬｃ，ＰＬｅ，ＰＬｇと第２投影光学ユニットを構成する各投影光学モジュールＰＬｂ，ＰＬｄ，ＰＬｆとは千鳥状に配置されている。即ち、隣り合う投影光学モジュールは、Ｙ軸方向に所定量変位させて配置されている。第１投影光学ユニット及び第２投影光学ユニットを構成する各投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれは、鏡筒ＰＫ（図１６参照）と、鏡筒ＰＫの内部に配置されている複数の光学素子を有している。

図１６は、第２投影光学ユニットを構成する３つの投影光学モジュールＰＬｂ，ＰＬｄ，ＰＬｆのうちの１つの投影光学モジュールＰＬｆの概略構成を示す図である。以下では、投影光学モジュールＰＬｆについて説明するが、他の投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇも、投影光学モジュールＰＬｆと同様の構成である。

投影光学モジュールＰＬｆは、図１６に示すように、照明光学モジュールにより露光光ＥＬで照明されたマスクＭ２の照明領域に存在するパターン像を感光性基板Ｐ２に投影露光するものであり、二組の反射屈折型光学系１５１，１５２と不図示の視野絞りとを備えている。マスクＭ２を通過した光束は、１組目の反射屈折型光学系１５１に入射する。反射屈折型光学系１５１により形成されるパターンの中間像位置には不図示の視野絞りが配置されている。視野絞りは、感光性基板Ｐ２上における投影領域を設定するものであって、例えば感光性基板Ｐ２上に投影領域を台形状に設定する。視野絞りを通過した光束は、２組目の反射屈折型光学系１５２に入射する。

反射屈折型光学系１５２は、反射屈折型光学系１５１と同様の構成を有する。反射屈折型光学系１５２から射出した光束は、感光性基板Ｐ２上にマスクＭ２のパターン像を正立等倍で結像する。感光性基板Ｐ２上には、後述するアライメント系５４０により検出される複数のアライメントマークが設けられている。

また、この露光装置は、マスクホルダ２０（マスクステージＭＳＴ２）の位置を計測するレーザ干渉システムを備えている。マスクホルダ２０の−Ｘ側の端縁にはＹ軸方向に延びる図示しないＸ移動鏡が設けられ、マスクホルダ２０の−Ｙ側の端縁にはＸ軸方向に延びるＹ移動鏡７１が設けられている。Ｘ移動鏡に対向する位置には図示しないレーザ干渉計が設けられている。まら、Ｙ移動鏡７１に対向する位置にはレーザ干渉計７４が設けられている。図示しないレーザ干渉計及びレーザ干渉計７４は、コラム１００上に設置されている。また、定盤１には図示しない参照鏡及び参照鏡７７が取り付けられている。図示しない参照鏡は図示しないレーザ干渉計に対向する位置に設けられ、参照鏡７７はレーザ干渉計７４に対向する位置に設けられている。

図示しないレーザ干渉計の計測結果は、制御装置ＣＯＮＴ２に対して出力され、制御装置ＣＯＮＴ２は、レーザ干渉計の計測結果に基づいて、マスクホルダ２０（マスクステージＭＳＴ２）のＸ軸方向における位置を制御する。また、レーザ干渉計７４の計測結果は、制御装置ＣＯＮＴ２に対して出力され、制御装置ＣＯＮＴ２は、レーザ干渉計７４の計測結果に基づいて、マスクホルダ２０（マスクステージＭＳＴ２）のＹ軸方向における位置を制御する。即ち、制御装置ＣＯＮＴ２は、各レーザ干渉計による計測結果に基づいて、各投影光学モジュールを支持した定盤１の姿勢（Ｘ軸、Ｙ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向における位置）を算出する。制御装置ＣＯＮＴ２は、定盤１の姿勢計測結果に基づいて、マスクホルダ２０の姿勢を制御する。

また、この露光装置は、基板ホルダ３０（基板ステージＰＳＴ２）の位置を計測するレーザ干渉システムを備えている。基板ホルダ３０の−Ｘ側の端縁には、Ｙ軸方向に延びる図示しないＸ移動鏡が設けられ、基板ホルダ３０の−Ｙは輪の端縁にはＸ軸方向に延びるＹ移動鏡８１が設けられている。Ｘ移動鏡に対向する位置には、図示しないレーザ干渉計が設けられており、ベースプレート１１０に設置されている。また、Ｙ移動鏡８１に対向する位置には、レーザ干渉計８５がコラム１００から垂下するように設けられている。

投影光学モジュールの鏡筒ＰＫには、図示しない参照鏡がレーザ干渉計のそれぞれに対向する位置に設けられている。図示しないレーザ干渉計の計測結果は、制御装置ＣＯＮＴ２に対して出力され、制御装置ＣＯＮＴ２は各レーザ干渉計の計測結果に基づいて基板ホルダ３０（基板ステージＰＳＴ２）のＸ軸方向における位置を制御する。また、レーザ干渉計８５の計測結果は制御装置ＣＯＮＴ２に出力され、制御装置ＣＯＮＴ２は、各レーザ干渉計の計測結果に基づいて基板ホルダ３０（基板ステージＰＳＴ２）のＹ軸方向における位置を制御する。即ち、制御装置ＣＯＮＴ２は、各レーザ干渉計による計測結果に基づいて、各投影光学モジュールを支持した定盤１の姿勢（Ｘ軸、Ｙ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向における位置）を算出する。制御装置ＣＯＮＴ２は、定盤１の姿勢計測結果に基づいて、基板ホルダ３０の姿勢を制御する。

また、図１５及び図１６に示すように、第１投影光学ユニットを構成する投影光学モジュールＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇのそれぞれを介する光束が感光基板Ｐ２上に形成する投影領域の−Ｘ側のＺ軸方向における位置（フォーカス位置）を検出するオートフォーカス系５００が設けられている。オートフォーカス系５００は、図１２に示すように、走査方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に配列された複数（この実施の形態においては３つ）の感光性基板位置検出系５００ａ，５００ｂ，５００ｃ及び図示しないＹ軸方向に配列された複数（この実施の形態においては２つ）のマスク位置検出系を有している。３つの感光性基板位置検出系５００ａ〜５００ｃにより検出された感光性基板Ｐ２の被露光面の３つの位置検出点におけるフォーカス位置、及び２つのマスク位置検出系により検出されたマスクＭ２のパターン形成面の２つの位置検出点におけるフォーカス位置は、制御装置ＣＯＮＴ２に対して出力される。

また、図１６に示すように、第２投影光学ユニットは、投影光学ユニットＰＬｂ，ＰＬｄ，ＰＬｆにより構成され、投影光学ユニットＰＬｂ，ＰＬｄ，ＰＬｆのそれぞれを介する光束が、感光性基板Ｐ２上に投影領域を形成し、投影領域の＋Ｘ側のＺ軸方向における位置（フォーカス位置）を検出するためのオートフォース系５２０が設けられている。オートフォーカス系５２０は、Ｙ軸方向に配列された複数（この実施の形態においては２つ）の感光性基板位置検出系、及び図示しないＹ軸方向に配列された複数（この実施の形態においては２つ）のマスク位置検出系を有している。また、２つの感光性基板位置検出系により検出された感光性基板Ｐ２の被露光面の２つの位置検出点におけるフォーカス位置、及び２つのマスク位置検出系により検出されたマスクＭ２のパターン形成面の２つの位置検出点におけるフォーカス位置は、制御装置ＣＯＮＴ２に対して出力される。

また、オートフォーカス系５００の−Ｘ側には、感光性基板Ｐ２に設けられている複数のアライメントマークを検出するアライメント系５４０が設けられている。アライメント系５４０は、Ｙ軸方向に配列された複数（この実施の形態においては６つ）のアライメントマーク検出系を有しており、それぞれのアライメントマーク検出系に対応して設けられている感光性基板Ｐ２上のアライメントマーク位置を検出する。

アライメント系５４０は、感光性基板Ｐ２上のアライメントマークを検出する際の投影光学系ＰＬに対するマスクステージＭＳＴ２及び基板ステージＰＳＴ２の位置と、スキャン露光を開始する際の投影光学系ＰＬに対するマスクステージＭＳＴ２及び基板ステージＰＳＴ２の位置とが略一致するように配置されている。即ち、アライメント系５４０は、アライメント系５４０によりアライメントが行われた直後に、投影光学系ＰＬに対するマスクステージＭＳＴ２及び基板ステージＰＳＴ２の位置の走査方向（Ｘ軸方向）及び非走査方向（Ｙ軸方向）へのステップ移動を行うことなくスキャン露光を開始することができる位置に配置されている。

また、各アライメントマーク検出系により検出されたアライメントマーク位置は、制御装置ＣＯＮＴ２に対して出力される。制御装置ＣＯＮＴ２は、アライメント系５４０により検出された複数のアライメントマーク位置、及びマスクＭ２とアライメント系５４０との相対位置関係に基づいて予め算出され記憶されているベースライン量に基づいて、マスクＭ２と感光性基板Ｐ２との位置合わせを行うためのアライメント補正値を算出する。制御装置ＣＯＮＴ２は、算出されたアライメント補正値に基づいて、マスクステージＭＳＴ２及び基板ステージＰＳＴ２の加速及び整定中に、基板ステージＰＳＴ２（またはマスクステージＭＳＴ２）の位置を補正する。

次に、第２の実施の形態にかかる露光装置を用いた露光方法について説明する。まず、制御装置ＣＯＮＴ２は、感光性基板Ｐ２の交換を行い、感光性基板Ｐ２を基板ステージＰＳＴ２に載置する。

次に、制御装置ＣＯＮＴ２は、アライメント系５４０が感光性基板Ｐ２上に設けられているアライメントマークの位置を検出できる位置に、基板ステージＰＳＴ２を移動させ、アライメント系５４０により検出されたアライメントマークの位置を取得する。次に、制御装置ＣＯＮＴ２は、検出されたアライメントマークの位置及びマスクＭ２とアライメント系５４０との相対位置関係と、予め算出され記憶されているベースライン量とに基づいて、マスクＭ２と感光性基板Ｐ２との位置合わせを行うためのアライメント補正値を算出する。

次に、制御装置ＣＯＮＴ２は、マスクステージＭＳＴ２及び基板ステージＰＳＴ２をＸ軸方向（走査方向）またはＹ軸方向（非走査方向）にステップ移動させることなく、アライメントマーク位置の検出を行った位置から、スキャン露光を開始する（露光工程）。ここで、制御装置ＣＯＮＴ２は、算出されたアライメント補正値に基づいて、マスクステージＭＳＴ２及び基板ステージＰＳＴ２の加速及び整定中に、基板ステージＰＳＴ２（またはマスクステージＭＳＴ２）の位置を補正する。感光性基板Ｐ２上へのスキャン露光を終了した後、基板ステージＰＳＴを移動させ、感光性基板Ｐ２から新たな感光性基板への交換を行う。

この第２の実施の形態にかかる露光装置によれば、アライメント系によりアライメントマークを検出する際の投影光学系に対するマスクステージ及び基板ステージの位置と、スキャン露光を開始する際の投影光学系に対するマスクステージ及び基板ステージの位置とが略一致しているため、アライメントマークの検出後ただちに、スキャン露光を開始することができる。従って、アライメントマークの検出位置からスキャン露光開始位置までマスクステージ及び基板ステージを移動させる時間を短縮することができ、高いスループットで露光を行うことができる。また、アライメントマークの検出位置とスキャン露光開始位置とが略一致しているため、スキャン露光開始位置への移動や基板ステージのステップ移動をなくすことができる。これにより装置に余計な振動を発生させる動作を少なくすることができる。

このように、スキャン露光を開始するスキャン露光開始位置と、アライメントマークを検出するアライメントマーク検出位置とをほぼ一致させるように、アライメント系と第１及び第２投影光学ユニットとの装置内の相対位置を設定するか、もしくは装置内の相対位置に応じてアライメントマークと露光領域との位置関係を設定することにより、アライメント直後にスキャン露光を開始することが可能となる。このようにスキャン露光開始前に基板ステージの不要な移動をさせないことにより、スキャン露光の際に影響する装置の振動などを少なくすることが可能となり、スキャン露光の転写精度の向上を期待できる。

また、スキャン露光開始前に装置が振動しているような場合においても、アライメントマークを検出する位置に基板ステージＰＳＴを移動させた後、アライメントさせることにより、スキャン露光開始までに振動が減衰する時間を設定することで振動を低減させることが可能となり、アライメント動作を妨げることなく、スキャン露光開始時には、余計な振動が減衰しているという効果もある。また、逆にアライメントマークの検出信号であるアライメント信号をモニタすることにより、装置振動の減衰を確認でき、装置振動が所定値以下になった後にスキャン露光を開始するようにすることも可能となる。

また、投影光学系に対してマスクステージ及び基板ステージをスキャンして露光する露光装置で、スキャン方向のどちらか一方向に基板の位置を検出するアライメント系が設けられている場合、アライメント系が設けられている側から基板をローディングするように配置すれば、アライメント動作と露光動作との間に無駄な動きがあまりなくなり、本発明を適用することにより更に改善される。

なお、上述の各実施の形態においては、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）等の紫外光源を用いているが、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（１５７ｎｍ）、Ｋｒ_２レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ_２レーザ（１２６ｎｍ）等の真空紫外光源などを用いることができる。

また、上述の各実施の形態にかかる露光装置においては、アライメント系が第１投影光学ユニットにより形成される露光領域よりＸ軸方向（走査方向）の前方側に配置されているが、アライメント系が第２投影光学ユニットにより形成される露光領域よりＸ軸方向の後方側に配置されるようにしてもよい。

また、露光装置の用途としては角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば、半導体製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適用できる。

上述の各実施の形態にかかる露光装置では、照明光学系によってレチクル（マスク）を照明し、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板（プレート）に露光することにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてプレート等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図１７のフローチャートを参照して説明する。

まず、図１７のステップＳ３０１において、１ロットのプレート上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、その１ロットのプレート上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップＳ３０３において、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて、マスク上のパターン像が投影光学系を介して、その１ロットのプレート上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップＳ３０４において、その１ロットのプレート上のフォトレジストの現像が行なわれた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのプレート上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行なうことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各プレート上の各ショット領域に形成される。

その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述のマイクロデバイス製造方法によれば、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて高スループットで露光を行うことができ、微細な回路パターンを有するマイクロデバイスを良好に得ることができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、プレート上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、プレート上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。

なお、上述の各実施の形態にかかる露光装置では、感光性基板上にマスクのパターンを露光することを示したが、あらかじめパターンが形成されたマスクを用いずに、感光性基板上にパターンを形成するようにしてもよい。

また、上述の各実施の形態にかかる露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１８のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１８において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２へ移行する。

次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。

その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて高スループットで露光を行うことができ、微細な回路パターンを有する液晶表示素子を良好に得ることができる。

以上のように、この発明の露光装置、露光方法及びマイクロデバイスの製造方法は、液晶表示素子等のフラットパネル表示素子等のマイクロデバイスをリソグラフィ工程で高スループットで製造するのに適している。

Claims (29)

1. マスクを載置するマスクステージと感光性基板を載置する基板ステージとを投影光学系に対して相対的に同期移動させて、前記感光性基板上に前記マスクのパターンをスキャン露光する露光装置において、
   前記感光性基板上に設けられたアライメントマークを検出する際の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置と、前記スキャン露光を開始する際の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置とは、略一致することを特徴とする露光装置。
2. 前記アライメントマークを検出するアライメント系は、前記アライメントマークを検出する際の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置と前記スキャン露光を開始する際の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置とが略一致するように配置されることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. マスクを載置するマスクステージと感光性基板を載置する基板ステージとを投影光学系に対して相対的に走査方向に同期移動させながら行うスキャン露光、及び前記基板ステージに対する前記投影光学系の位置の前記走査方向または前記走査方向と直交する方向へのステップ移動を繰り返すことにより、前記感光性基板上に前記マスクのパターンを複数回に分けて分割露光する露光装置において、
   前記感光性基板上に設けられたアライメントマークを検出するアライメント系と、
   前記アライメント系に対して前記アライメントマークが所定の位置となるように前記基板ステージを位置制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記アライメント系による前記アライメントマークの検出位置から、前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置の前記走査方向及び前記走査方向と直交する方向への前記ステップ移動をほとんど行うことなく露光を開始できる位置に、前記アライメント系を配置することを特徴とする露光装置。
4. 前記投影光学系は、前記走査方向の前方側に配置された第１投影光学ユニットと前記走査方向の後方側に配置された第２投影光学ユニットとを備え、
   前記アライメント系は、前記第１投影光学ユニットにより形成される露光領域より前記走査方向の前方側または前記第２投影光学ユニットにより形成される露光領域より前記走査方向の後方側に配置されることを特徴とする請求項２または請求項３記載の露光装置。
5. 前記アライメント系による前記アライメントマークの検出は、前記アライメント系による検出位置から前記スキャン露光を開始することができる前記感光性基板上の位置に配置された前記アライメントマークを用いて行なわれることを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか一項に記載の露光装置。
6. 前記感光性基板は、外径が５００ｍｍよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の露光装置。
7. マスクを載置するマスクステージと感光性基板を載置する基板ステージとを投影光学系に対して相対的に同期移動させて、前記感光性基板上に前記マスクのパターンをスキャン露光する露光方法において、
   前記感光性基板上に設けられたアライメントマークを検出する検出工程と、
   前記感光性基板上に前記マスクのパターンをスキャン露光する露光工程とを含み、
   前記検出工程による検出時の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置と、前記露光工程によるスキャン露光を開始する直前の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置とが略一致することを特徴とする露光方法。
8. 前記感光性基板は、外径が５００ｍｍよりも大きいことを特徴とする請求項７記載の露光方法。
9. 請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の露光装置を用いて所定のパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、
   前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、
   を含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
10. 請求項７または請求項８記載の露光方法を用いて所定のパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、
    前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、
    を含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
11. 感光性基板と投影光学系とを相対移動させて、前記感光性基板上にパターンを走査露光する露光装置において、
    前記投影光学系は、前記走査方向の前方側に配置された第１投影光学ユニットと前記走査方向の後方側に配置された第２投影光学ユニットとを備え、
    前記投影光学系に隣接して設けられると共に、前記感光性基板上に設けられたアライメントマークを検出するアライメント系を備え、
    前記アライメント系は、前記第１投影光学ユニットにより形成される露光領域より前記走査方向の前方側または前記第２投影光学ユニットにより形成される露光領域より前記走査方向の後方側に配置されることを特徴とする露光装置。
12. 前記走査露光を開始する際の前記感光性基板の位置が、該感光性基板に設けられたアライメントマークを前記アライメント系で検出可能な位置となるように制御されることを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
13. 前記走査露光を開始する際の前記感光性基板の位置において、該感光性基板に設けられたアライメントマークの検出動作を前記アライメント系で行なうことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の露光装置。
14. 感光性基板を載置する基板ステージを有し、前記基板ステージを走査方向に移動して前記感光性基板を走査露光する露光装置において、
    前記感光性基板上にパターン像を投影する投影光学系と、
    前記投影光学系による前記パターン像の投影領域に対して前記走査方向の一方の方向に検出領域が配置され、前記感光性基板のアライメントマークを検出するアライメント系と、
    前記アライメント系の検出結果に基づく前記感光性基板の走査露光時に前記基板ステージを前記走査方向の他方の方向に移動する駆動装置と、
    を備えることを特徴とする露光装置。
15. 前記駆動装置は、前記感光性基板上で前記走査方向に離れた複数のアライメントマークの前記アライメント系による検出時に前記基板ステージを前記走査方向の一方の方向に移動することを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。
16. 前記複数のアライメントマークのうち前記走査方向に関して最も他方の側に配置されるアライメントマークの検出時、前記感光性基板上で走査露光すべき所定領域が前記投影領域に対して前記走査方向の一方の方向に離れるように、前記走査方向に関する前記投影領域と前記検出領域との位置関係が決定されることを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
17. 前記投影光学系は、前記走査方向と交差する方向に関する位置が異なる複数の前記投影領域を有することを特徴とする請求項１４乃至請求項１６の何れか一項に記載の露光装置。
18. 前記投影光学系は、前記走査方向に関する位置が異なる複数の前記投影領域を有することを特徴とする請求項１４乃至請求項１７の何れか一項に記載の露光装置。
19. 感光性基板が載置される基板ステージを有し、前記基板ステージを走査方向に移動して前記感光性基板を走査露光する露光装置において、
    前記走査方向と交差する方向に関する位置が異なる複数の投影領域にそれぞれパターン像を投影する投影光学系と、
    前記複数の投影領域に対して前記走査方向の一方の方向に検出領域が配置され、前記感光性基板のアライメントマークを検出するアライメント系と、を備えることを特徴とする露光装置。
20. 前記感光性基板を前記基板ステージに受け渡す交換位置が、前記投影領域に対して前記走査方向の他方の方向に設定されることを特徴とする請求項１４乃至請求項１９の何れか一項に記載の露光装置。
21. 前記交換位置にて前記複数のアライメントマークのうち前記走査方向に関して最も一方の方向に配置されるアライメントマークが前記検出領域と一致あるいは前記走査方向の他方の方向に離れるように、前記走査方向に関する前記検出領域と前記交換位置との位置関係が決定されることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
22. 感光性基板と投影光学系とを相対的に走査させて、前記感光性基板上にパターンを走査露光する露光方法において、
    前記パターンを形成するための走査露光を開始する開始位置に前記感光性基板を位置制御し、前記感光性基板に設けられたアライメントマークを検出することを特徴とする露光方法。
23. 前記アライメントマークを検出した後、前記開始位置に制御された前記感光性基板を走査露光のために移動制御することを特徴とする請求項２２に記載の露光方法。
24. 前記感光性基板の移動制御は、前記投影光学系に対する前記感光性基板の加速を含むことを特徴とする請求項２３記載の露光方法。
25. 前記感光性基板に設けられたアライメントマークを検出するアライメント動作の時間に、装置の振動が減衰する時間を設定することを特徴とする請求項２２乃至請求項２４の何れか一項に記載の露光方法。
26. 感光性基板を載置する基板ステージを投影光学系に対して相対的に移動させて、前記感光性基板上にパターンをスキャン露光する露光方法において、
    前記投影光学系によるパターン像の投影領域に対して前記走査方向の一方の方向に検出領域が配置されるアライメント系を用いて、前記基板ステージを前記走査方向の−側に移動して、前記感光性基板上で前記走査方向に離れた複数のアライメントマークを順次検出し、
    前記アライメントマークの検出結果に基づいて前記基板ステージを前記走査方向の他側に移動して前記感光性基板を走査露光することを特徴とする露光方法。
27. 前記複数のアライメントマークのうち前記走査方向に関して最も他方の方向に配置されるアライメントマークの検出時、前記感光性基板上で走査露光すべき所定領域が前記投影領域に対して前記走査方向の一方の方向に離れることを特徴とする請求項２６に記載の露光方法。
28. 前記投影領域に対して前記走査方向の一方の方向にて、前記感光性基板の前記基板ステージへの受け渡しが行われることを特徴とする請求項２７または請求項２８に記載の露光方法。
29. 前記交換位置にて前記複数のアライメントマークのうち前記走査方向に関して最も一方の方向に配置されるアライメントマークが前記検出領域と一致あるいは前記走査方向の他方の方向に離れることを特徴とする請求項２８に記載の露光方法。
    
    

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