WO2018038071A1 - 計測システム及び基板処理システム、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

計測システム及び基板処理システム、並びにデバイス製造方法 Download PDF

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WO2018038071A1
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一ノ瀬　剛
柴崎　祐一
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株式会社ニコン
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Definitions

  • the present invention relates to a measurement system, a substrate processing system, and a device manufacturing method, and more particularly, a measurement system for use in a microdevice manufacturing line, a substrate processing system including the measurement system, and a part of the substrate processing system.
  • the present invention relates to a device manufacturing method using an exposure apparatus.
  • a mark is formed in advance on each of a plurality of shot areas on the wafer, and the position (coordinate value) of the mark on the stage coordinate system of the exposure apparatus is detected. Thereafter, based on this mark position information and known position information of a newly formed pattern (for example, a reticle pattern), wafer alignment for aligning one shot area on the wafer with the pattern is performed. .
  • a measurement system used in a microdevice production line, and a plurality of measurement devices each performing measurement processing on a substrate, and a control device capable of controlling the plurality of measurement devices.
  • the measurement system includes at least one first measurement device that acquires position information of a plurality of marks formed on the substrate.
  • the measurement system is used in a micro device production line, and the first measurement device that acquires position information of a plurality of marks formed on the substrate and the first measurement device can be controlled.
  • a control system is provided, wherein the first measurement device acquires position information of a plurality of marks formed on the substrate subjected to exposure and development processing.
  • the measurement system is used in a micro device manufacturing line, and the first measurement device that acquires position information of a plurality of marks formed on the substrate and the first measurement device can be controlled.
  • the first measuring device acquires positional information of a plurality of marks formed on the substrate after the etching process and the film forming process and before the photosensitive material is applied.
  • a metrology system is provided.
  • the substrate on which the measurement system according to the third aspect and the substrate on which the position information of the plurality of marks has been measured by the first measurement device included in the measurement system are placed. Alignment measurement for obtaining position information of selected marks among a plurality of marks on the substrate having the stage and placed on the substrate stage, and the substrate as an energy beam.
  • a substrate processing system including an exposure apparatus that performs exposure in step (1).
  • a substrate processing system comprising: an alignment apparatus that obtains the exposure; and an exposure apparatus that performs exposure for exposing the substrate with an energy beam.
  • the substrate is exposed using the exposure apparatus that constitutes a part of either the substrate processing system according to the fourth aspect or the substrate processing system according to the fifth aspect; And developing the substrate.
  • a device manufacturing method is provided.
  • FIG. 5A is a partially omitted front view of the measuring device of FIG. 4 (viewed from the ⁇ Y direction), and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the XZ plane passing through the optical axis AX1 of the mark detection system.
  • FIG. 7A is a perspective view showing a head portion of the first position measurement system
  • FIG. 7B is a plan view (a view seen from the + Z direction) of the head portion of the first position measurement system. It is a figure for demonstrating the structure of a 2nd position measurement system. It is a block diagram which shows the input-output relationship of the control apparatus which mainly comprises the control system of a measuring device.
  • FIG. 13A is a diagram for explaining an example of high-order partial differential correction
  • FIG. 13B is a diagram for explaining an example of primary approximation correction. It is a figure which shows schematically the flow of a process at the time of applying the management method of the wafer grid derived from the exposure apparatus using a measuring device based on 2nd Embodiment to the substrate processing system of FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a substrate processing system 1000 according to a first embodiment used in a production line for micro devices (for example, semiconductor devices) together with other apparatuses used in the production line.
  • micro devices for example, semiconductor devices
  • the substrate processing system 1000 includes an exposure apparatus 200 and a coater / developer (resist coating / developing apparatus) 300 connected in-line to each other.
  • the substrate processing system 1000 includes a measurement system 500 as shown in FIG.
  • the coater / developer 300 is abbreviated as C / D300.
  • in-line connection means that different apparatuses are connected so that the wafer (substrate) transfer path is substantially connected. In this specification, in this sense, “in-line connection” is used. Connection “or" inline connection ".
  • a wafer (substrate) processed in one apparatus can be sequentially transferred to the other apparatus using a transfer mechanism such as a robot arm.
  • a transfer mechanism such as a robot arm.
  • different devices when different devices are connected via the interface unit, they may be referred to as “inline connection”.
  • the measurement system 500 comprehensively manages the three measurement devices 100 1 to 100 3 arranged adjacent to each other in a predetermined direction in the same chamber 502 (see FIG. 2) and the entire measurement system 500.
  • Measurement system control device 530 and the like.
  • the exposure apparatus 200 and the C / D 300 included in the substrate processing system 1000 each have a chamber, and the chambers are arranged adjacent to each other.
  • the exposure control device 220 included in the exposure device 200, the C / D control device 320 included in the C / D 300, and the measurement system control device 530 are connected to each other via a local area network (LAN) 1500.
  • the LAN 1500 is also connected to a host computer (HOST) 2000 that manages the entire production line, an analysis device 3000, and a group of devices that perform various process processes (process processes in the previous process of the wafer process) under the control of the host computer 2000.
  • HOST host computer
  • a film forming apparatus 2300 such as an overlay measuring instrument 400, an etching apparatus 2100, a CMP apparatus 2200, and a CVD apparatus is representatively shown.
  • a cleaning device, an oxidation / diffusion device, an ion implantation device, and the like are also connected to the LAN 1500.
  • the substrate processing system 1000 may include at least one of the host computer 2000, the analysis apparatus 3000, the overlay measuring instrument 400, the etching apparatus 2100, the CMP apparatus 2200, and the film forming apparatus 2300.
  • FIG. 2 shows an external perspective view of the measurement system 500.
  • the measurement system 500 is installed on the floor F of the clean room apart from other devices constituting the substrate processing system 1000. That is, the measurement system 500 is not connected inline to the exposure apparatus 200 and the C / D 300.
  • the measurement system 500 includes a chamber 502 in which the above-described three measurement devices 100 1 to 100 3 are arranged, and a carrier system 510 arranged on one side of the chamber 502.
  • the carrier system 510 is an EFEM (Equipment Front End Module) system.
  • the carrier system 510 may be referred to as an EFEM system 510.
  • the carrier system 510 of this embodiment is for FOUP (Front-Opening Unified Pod).
  • FOUP Front-Opening Unified Pod
  • the carrier system 510 is not limited to FOUP, but other types of carriers that can accommodate one or a plurality of wafers. (For example, a SMIF pod) may be handled by the carrier system 510.
  • the direction in which the chamber 502 and the EFEM system 510 are arranged is the X-axis direction
  • the direction perpendicular to the X-axis in the plane parallel to the floor surface F is the Y-axis direction
  • the chamber 502 has a rectangular parallelepiped shape.
  • measuring devices 100 1 to 100 3 are arranged in the X-axis direction. It is stored.
  • Measurement system 500 since the arranging a plurality of measuring devices 100 1 to 100 3 in the X-axis direction, without increasing the width of the Y-axis direction of the measurement system 500, comprises a plurality of measuring devices 100 1 to 100 3 Can do.
  • an operator passage extends in the Y-axis direction, and apparatuses (such as the etching apparatus 2100 and the CMP apparatus 2200) that perform the above-described various processes are arranged along the passage. Is done. Therefore, in order to effectively use the floor F of the factory, it is important to suppress the width of the measurement system 500 in the Y-axis direction.
  • a transfer system 521 capable of transferring wafers to and from each of the measuring devices 100 1 to 100 3 is disposed.
  • the space on the ⁇ Y side of the first space where the transfer system 521 is installed is referred to as a second space.
  • a thick broken line indicates a virtual partition between the first space and the second space.
  • the EFEM system 510 is installed on the floor F adjacent to the ⁇ X side (front side) of the chamber 502.
  • the EFEM system 510 is a module device including an EFEM main body 512 in which a wafer transfer robot is installed, and a load port attached to the ⁇ X side (front side) of the EFEM main body 512.
  • the EFEM main body 512 is provided with a plurality of load ports 514 for FOUP (which may be called carrier mounting devices) arranged in the Y-axis direction on the front side thereof.
  • FOUP which may be called carrier mounting devices
  • the EFEM main body 512 has three load ports 514.
  • the number of load ports is not limited to three, but may be one, two, or four or more. But it ’s okay.
  • FOUP is a carrier for wafer transportation and storage used in a mini-environment semiconductor factory as defined in SEMI standard E47.1. It is a storage box. 2 and 3, a FOUP 520 is installed on each of the three load ports 514, and at least one wafer is accommodated as a measurement target in the FOUP.
  • a track rail for OHT (Overhead Hoist Transport) is provided near the ceiling of the clean room directly above the three load ports 514.
  • the OHT is an automatic guided vehicle that travels in a ceiling level space, and the FOUP 520 is carried onto the load port 514 by the OHT.
  • Each of the three load ports 514 includes a placement unit 515 and an opening / closing mechanism 518 that opens and closes the cover of the FOUP 520 placed on the placement unit 515.
  • the opening / closing mechanism 518 is provided at the front portion of the EFEM main body 512 facing the FOUP 520 mounted on the mounting portion 515 of the load port 514, and the inside of the FOUP 520 is kept airtight with respect to the outside.
  • the cover can be opened and closed. Since this type of opening / closing mechanism is well known, the description of the configuration and the like of the opening / closing mechanism 518 is omitted.
  • wafer transfer robots 516 Inside the EFEM main body 512, there are provided wafer transfer robots 516 (see FIG. 3) that can access the inside of the three FOUPs with the cover opened in order to load and unload the wafer.
  • An FFU Fluor Unit, not shown
  • temperature-controlled air from the air conditioner is supplied to the EFEM main body 512 via the FFU. It may be sent inside.
  • a buffer that stabilizes the temperature of the wafer using temperature-controlled air from the air conditioner may be provided inside the EFEM main body 512.
  • An opening is formed in a portion of the EFEM main body 512 facing the second space of the chamber 502, and the opening is opened and closed by an opening / closing member.
  • Each component (robot 516, opening / closing mechanism 518, etc.) of the EFEM system 510 is controlled by a measurement system control device 530 (see FIG. 1).
  • a transport system 521 is installed as shown in FIG. Guides 522A and 522B that are disposed on one side and the other side in the Y-axis direction in the second space and extend in the X-axis direction over almost the entire length of the chamber 502, and for a load that can reciprocate along the guide 522A , And an unloading conveyance member 526 capable of reciprocating along the guide 522B.
  • the load carrying member 524 is a linear motor having a stator built in the guide 522A and a mover provided in the carrying member 524 (the same reference numerals as those of the guide containing the stator are used). 522A) is movable along the guide 522A.
  • the unloading conveying member 526 is a linear motor having a stator built in the guide 522B and a mover provided in the conveying member 526 (using the same reference numeral as the guide incorporating the stator). , Expressed as a linear motor 522B), and is movable along the guide 522B.
  • the linear motors 522A and 522B are controlled by the measurement system control device 530.
  • the conveying members 524 and 526 may be moved in a non-contact manner using an air slider or the like. Further, the drive mechanism for moving the conveying members 524 and 526 is not limited to the linear motor (522A, 522B) described above, and a configuration using a rotary motor and a ball screw mechanism may be used.
  • the guide 522A is arranged at a higher position than the guide 522B. Therefore, the loading conveyance member 524 moves in the space above the unloading conveyance member 526.
  • the transfer member 524 and the guide 522A may be used for loading and unloading the wafer
  • the transfer member 526 and the guide 522B may be used for loading and unloading the wafer.
  • the transfer system 521 described above can transfer wafers to and from each of the plurality of measurement apparatuses 100 1 to 100 3 , but the transfer system 521 transfers a wafer to and from only the measurement apparatus 100 1 (guide). a conveyance containing member), only the measuring apparatus 100 2 and the transport device for transferring the wafer (including the guide and conveying member), transporting device for transferring only the wafer metrology device 100 3 (including the guide and conveying member) You may have.
  • each of the conveyance devices may have a load guide and a conveyance member, and an unload guide and a conveyance member, or may have a guide and a conveyance member that are used for both loading and unloading. May be.
  • the transfer member 524 receives a wafer to be measured in the FOUP 520 from the robot 516 at a wafer transfer position (load side wafer transfer position) set in the vicinity of the boundary between the EFEM main body 512 and the chamber 502, and transfers the wafer transfer system 70 i.
  • the wafer to be measured such as etching, oxidation / diffusion, film formation, ion implantation, planarization (CMP), etc. This is a wafer that has undergone necessary processing out of the process processing of the previous process, and has not yet been carried into the C / D 300 for resist coating.
  • the robot 516 loads (returns) the measurement-processed wafer transferred to the unload-side wafer transfer position by the transfer member 526 into the FOUP 520.
  • each of the measuring devices 100 1 to 100 3 a measuring device having the same configuration is used in this embodiment.
  • the transfer system 521 for transferring the wafer to and from the measuring apparatus 100 i is disposed in the second space of the chamber 502, so that the transfer is performed.
  • the space where the wafer is transferred by the member 524 and the transfer member 526 is an airtight space as a result is illustrated
  • the present invention is not limited to this, and the three measuring devices 100 1 to 100 3 are placed on the floor F. Arranged side by side, these measuring devices 100 1 to 100 3 (regardless of whether or not they are accommodated in the same chamber) are provided with another chamber in which an airtight chamber in which the transfer system 521 is accommodated is formed. It may be attached.
  • the wafer transfer system 70 i does not have to include an articulated robot, and a wafer holding unit for loading and a wafer for unloading that transfer wafers to and from the articulated robot of the transfer system 521. What is necessary is just to provide the holding part.
  • the EFEM system 510 may not include the robot 516.
  • the articulated robot of the transfer system 521 may take out the wafer from the FOUP 520 or return the wafer to the FOUP 520.
  • FIG. 4 schematically shows the configuration of the measuring device 100 i in a perspective view.
  • the measurement apparatus 100 i shown in FIG. 4 is composed of a chamber 101 i described above, the stowed components inside of the chamber 101 i, in the following, relates chamber 101 i Description is omitted.
  • a mark detection system MDS is provided as will be described later.
  • the direction of the optical axis AX1 of the mark detection system MDS coincides with the Z-axis direction described above.
  • the mark detection system MDS is provided with a cylindrical barrel portion 41 at the lower end (tip) thereof, and a plurality of lenses having a common Z-axis direction optical axis AX1 inside the barrel portion 41.
  • An optical system (refractive optical system) composed of elements is housed.
  • the optical axis AX1 of the refractive optical system inside the lens barrel 41 is referred to as the optical axis AX1 of the mark detection system MDS.
  • FIG. 5A shows a partially omitted front view of the measuring apparatus 100 i of FIG. 4 (viewed from the ⁇ Y direction), and FIG. 5B shows XZ passing through the optical axis AX1.
  • a cross-sectional view of the measuring device 100 i cut in a plane is partially omitted.
  • FIG. 6 a cross-sectional view of the measuring device 100 i taken along the YZ plane passing through the optical axis AX1 is partially omitted.
  • the measuring apparatus 100 i has a surface plate 12 having an upper surface substantially parallel to an XY plane orthogonal to the optical axis AX1, and a surface plate that is disposed on the surface plate 12 and holds the wafer W. 12, a wafer slider (hereinafter abbreviated as a slider) 10 that is movable with a predetermined stroke in the X-axis and Y-axis directions and that is capable of minute movement (minute displacement) in the Z-axis, ⁇ x, ⁇ y, and ⁇ z directions; A drive system 20 (see FIG.
  • a first position measurement system 30 (not shown in FIG. 4, see FIGS. 6 and 9) for measuring position information, and a mark detection system MDS for detecting a mark on the wafer W mounted (held) on the slider 10
  • a measurement unit 40 having The second position measurement system 50 (see FIG. 9) that measures relative position information between the mark detection system MDS (measurement unit 40) and the surface plate 12, and the drive of the slider 10 by the drive system 20 are controlled.
  • a control device that obtains measurement information from the first position measurement system 30 and measurement information from the second position measurement system 50 and obtains position information of a plurality of marks on the wafer W held by the slider 10 using the mark detection system MDS. 60 i (not shown in FIG. 4, refer to FIG. 9).
  • the surface plate 12 is made of a rectangular (or square) rectangular parallelepiped member in plan view, and the upper surface thereof is finished to have a very high flatness to form a guide surface when the slider 10 is moved.
  • a material of the surface plate 12 a material having a low thermal expansion coefficient called a zero expansion material, for example, an invar type alloy, an extremely low expansion cast steel, or an extremely low expansion glass ceramic is used.
  • the surface plate 12 has a notch shape in which the bottom is opened at three places in total, one at the center in the X-axis direction of the surface on the -Y side and one at each end in the X-axis direction on the surface at the + Y side.
  • the void 12a is formed. In FIG. 4, among the three cavities 12a, cavities 12a formed on the surface at the ⁇ Y side are shown.
  • a vibration isolator 14 is disposed inside each of the voids 12a.
  • the surface plate 12 has three points on the upper surface parallel to the XY plane of the rectangular base frame 16 installed on the floor F so that the upper surface is substantially parallel to the XY plane by the three vibration isolation devices 14. It is supported.
  • the number of vibration isolation devices 14 is not limited to three.
  • the slider 10 has four aerostatic pressure bearings (air bearings) 18 at the four corners of the bottom, for a total of four, and each bearing surface is substantially flush with the lower surface of the slider 10.
  • the static pressure pressure in the gap
  • the slider 10 is levitated and supported on the upper surface of the surface plate 12 via a predetermined clearance (gap, gap), for example, a clearance of about several ⁇ m.
  • the slider 10 is made of zero expansion glass (for example, Schott's Zerodur) which is a kind of zero expansion material.
  • a concave portion 10a having a predetermined circular depth in plan view with an inner diameter slightly larger than the diameter of the wafer W is formed on the upper portion of the slider 10, and a wafer holder WH having a diameter substantially the same as the diameter of the wafer W is disposed inside the concave portion 10a.
  • a vacuum chuck, an electrostatic chuck, a mechanical chuck, or the like can be used as the wafer holder WH.
  • a pin chuck type vacuum chuck is used as an example.
  • the wafer W is attracted and held by the wafer holder WH in a state where the upper surface thereof is substantially flush with the upper surface of the slider 10.
  • a plurality of suction ports are formed in the wafer holder WH, and the plurality of suction ports are connected to the vacuum pump 11 (see FIG. 9) via a vacuum piping system (not shown).
  • the on / off of the vacuum pump 11 is controlled by the control device 60 i .
  • one or both of the slider 10 and the wafer holder WH may be referred to as a “first substrate holding member”.
  • the slider 10 moves up and down through, for example, three circular openings formed in the wafer holder WH, and cooperates with a wafer transfer system 70 i (not shown in FIG. 4, refer to FIG. 9) to hold the wafer in the wafer holder WH.
  • a vertically moving member (not shown) for loading the wafer and unloading the wafer from the wafer holder WH is provided.
  • the driving device 13 that drives the vertical movement member is controlled by the control device 60 i (see FIG. 9).
  • the wafer holder WH for example, a wafer holder having a size capable of sucking and holding a 300 mm wafer having a diameter of 300 mm is used.
  • a wafer transfer system 70 i has a non-contact holding member, such as a Bernoulli chuck, for sucking and holding the wafer on the wafer holder WH from above, it is necessary to provide a vertical movement member on the slider 10. There is no need to form a circular opening for the vertically moving member in the wafer holder WH.
  • the two-dimensional grating (hereinafter simply referred to as a grating) RG1 is horizontal (parallel to the surface of the wafer W). ).
  • the grating RG1 includes a reflective diffraction grating (X diffraction grating) whose periodic direction is the X-axis direction and a reflective diffraction grating (Y diffraction grating) whose periodic direction is the Y-axis direction.
  • the pitch of the grating lines of the X diffraction grating and the Y diffraction grating is set to 1 ⁇ m, for example.
  • the vibration isolator 14 is an active vibration isolation system (so-called AVIS (Active Vibration Isolation System)), an accelerometer, a displacement sensor (such as a capacitance sensor), an actuator (such as a voice coil motor), and an air damper.
  • An air mount that functions as The vibration isolator 14 can dampen relatively high-frequency vibrations with an air mount (air damper), and can also perform vibration isolation (vibration suppression) with an actuator. Therefore, the vibration isolator 14 can avoid vibration from being transmitted between the surface plate 12 and the base frame 16.
  • a hydraulic damper may be used.
  • the actuator is provided in addition to the air mount because the internal pressure of the gas in the air chamber of the air mount is high, so the control response can only be secured about 20 Hz, so when high response control is required, This is because it is necessary to control the actuator in accordance with the output of an accelerometer (not shown). However, slight vibrations such as floor vibrations are isolated by the air mount.
  • the upper end surface of the vibration isolator 14 is connected to the surface plate 12.
  • a gas for example, compressed air
  • the air mount is in accordance with the amount of gas (the change in pressure of the compressed air) filled therein. It expands and contracts with a predetermined stroke (for example, about 1 mm) in the Z-axis direction. For this reason, by moving the three portions of the surface plate 12 up and down individually from below using the air mounts of the three vibration isolation devices 14, the surface plate 12 and the slider 10 that is levitated and supported on the surface plate 12 are The positions in the axial direction, ⁇ x direction, and ⁇ y direction can be arbitrarily adjusted.
  • the actuator of the vibration isolator 14 can drive the surface plate 12 not only in the Z-axis direction but also in the X-axis direction and the Y-axis direction. Note that the drive amount in the X-axis direction and the Y-axis direction is smaller than the drive amount in the Z-axis direction.
  • the three vibration isolation devices 14 are connected to the control device 60 i (see FIG. 9). Note that each of the three vibration isolation devices 14 may include an actuator that can move the surface plate 12 in a six-degree-of-freedom direction, not limited to the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction.
  • the control device 60 i is based on the relative position information between the mark detection system MDS (measurement unit 40) and the surface plate 12 measured by the second position measurement system 50, and the head of the first position measurement system 30 described later.
  • the actuators of the three vibration isolation devices 14 are always controlled in real time so that the position of the surface plate 12 to which the unit 32 is fixed maintains the desired positional relationship with respect to the mark detection system MDS. Yes.
  • Each of the three vibration isolation devices 14 may be feedforward controlled.
  • the control device 60 i may perform feedforward control on each of the three vibration isolation devices 14 based on the measurement information of the first position measurement system 30. The control of the vibration isolation device 14 by the control device 60 i will be further described later.
  • the drive system 20 includes a first drive device 20A that drives the slider 10 in the X-axis direction, and a second drive device that drives the slider 10 in the Y-axis direction integrally with the first drive device 20A. 20B.
  • a pair of movable elements 22a which are made up of magnet units (or coil units) and are L-shaped in a side view, are provided in the X-axis direction on the side surface of the slider 10 on the -Y side. Fixed at intervals.
  • a pair of movers 22b made of a magnet unit (or coil unit) (however, the + X side mover 22b is not shown) is arranged in the X-axis direction.
  • the pair of movers 22a and the pair of movers 22b are arranged symmetrically, but are configured in the same manner.
  • the movable elements 22a and 22b are arranged at a predetermined distance in the Y-axis direction constituting a part of the movable stage 24 having a rectangular frame shape in plan view, and extend in the X-axis direction.
  • the pair of plate members 24a and 24b are supported in a non-contact manner on upper surfaces substantially parallel to the XY plane. That is, air bearings (not shown) are provided on the lower surfaces of the movable elements 22a and 22b (surfaces facing the plate members 24a and 24b, respectively), and these air bearings are generated for the plate members 24a and 24b.
  • the movers 22a and 22b are supported by the movable stage 24 from below without contact.
  • the weight of the slider 10 to which each pair of movable elements 22a and 22b is fixed is supported by the floating force generated by the four air bearings 18 with respect to the surface plate 12, as described above.
  • stators 26a and 26b made of a coil unit (or magnet unit) are provided in a region excluding both ends in the X-axis direction. Has been placed.
  • a driving force (electromagnetic force) for driving the pair of movable elements 22b in the X-axis direction and a driving force for driving the Y-axis direction by the electromagnetic interaction between the pair of movable elements 22b and the stator 26b. (Electromagnetic force) is generated.
  • the pair of movers 22a and the stator 26a constitutes an XY linear motor 28A that generates driving forces in the X-axis direction and the Y-axis direction
  • the pair of movers 22b and the stator 26b constitutes the X-axis direction
  • an XY linear motor 28B that generates a driving force in the Y-axis direction.
  • the XY linear motor 28A and the XY linear motor 28B drive the slider 10 with a predetermined stroke in the X-axis direction and a minute amount in the Y-axis direction.
  • a first driving device 20A for driving is configured (see FIG. 9).
  • the first drive device 20A can drive the slider 10 in the ⁇ z direction by changing the magnitudes of the drive forces in the X-axis direction generated by the XY linear motor 28A and the XY linear motor 28B, respectively.
  • the first drive device 20A is controlled by the control device 60 i (see FIG. 9).
  • the first driving device 20A has a driving force in the X-axis direction because the first driving device 20A and the second driving device to be described later constitute a coarse / fine movement driving system that drives the slider 10 in the Y-axis direction.
  • the driving force in the Y-axis direction is also generated, the first driving device 20A does not necessarily have to generate the driving force in the Y-axis direction.
  • the movable stage 24 includes a pair of plate members 24a and 24b and a pair of connecting members 24c and 24d that are arranged at a predetermined distance in the X-axis direction and extend in the Y-axis direction. Step portions are formed at both ends of the connecting members 24c and 24d in the Y-axis direction. Then, the connecting members 24c, 24d and the plate member 24a are placed in a state where one end and the other end in the longitudinal direction of the plate member 24a are placed on the ⁇ Y side step of each of the connecting members 24c, 24d. It is integrated.
  • the connecting members 24c and 24d and the plate member 24b are integrated with each other in a state where one end and the other end in the longitudinal direction of the plate member 24b are placed on the stepped portion on the + Y side of each of the connecting members 24c and 24d. (See FIG. 5B). That is, in this way, the pair of plate members 24a and 24b are coupled by the pair of coupling members 24c and 24d, and the movable stage 24 having a rectangular frame shape is configured.
  • a pair of linear guides 27a and 27b extending in the Y-axis direction are fixed in the vicinity of both ends in the X-axis direction on the upper surface of the base frame 16.
  • a stator of a Y-axis linear motor 29A comprising a coil unit (or magnet unit) over the almost entire length in the Y-axis direction in the vicinity of the upper surface and the ⁇ X side surface. 25a (see FIG. 5B) is stored.
  • a magnet unit or a coil unit
  • a movable element 23a constituting the Y-axis linear motor 29A is disposed together with the stator 25a.
  • Air bearings for ejecting pressurized air to the opposed surfaces are fixed to the lower surface and the + X side surface of the mover 23a, which are opposed to the upper surface and the ⁇ X side surface of the linear guide 27a, respectively.
  • a vacuum preload type air bearing is used as the air bearing fixed to the + X side surface of the movable element 23a.
  • This vacuum preload type air bearing is provided between the mover 23a and the linear guide 27a by the balance between the static pressure of the pressurized air between the bearing surface and the -X side surface of the linear guide 27a and the vacuum preload.
  • the clearance in the X-axis direction (gap, gap) is maintained at a constant value.
  • a plurality of, for example, two X guides 19 made of, for example, two rectangular parallelepiped members are fixed at a predetermined interval in the Y-axis direction.
  • Each of the two X guides 19 is engaged with a non-contact slide member 21 having an inverted U-shaped cross section that constitutes a uniaxial guide device together with the X guide 19.
  • Air bearings are respectively provided on three surfaces of the slide member 21 facing the X guide 19.
  • the two slide members 21 are respectively fixed to the lower surface (the surface on the ⁇ Z side) of the connecting member 24c.
  • the other linear guide 27b located on the ⁇ X side accommodates the stator 25b of the Y-axis linear motor 29B formed of a coil unit (or magnet unit) inside and is symmetrical, but has the same configuration as the linear guide 27a. (See FIG. 5B). Opposed to the upper surface of the linear guide 27b and the surface on the + X side, it is composed of a magnet unit (or a coil unit) that is symmetric but has the same L-shaped cross section as the mover 23a.
  • a Y-axis linear motor A mover 23b constituting 29B is arranged.
  • Air bearings are fixed to the lower surface of the mover 23b and the ⁇ X side surface, respectively, facing the upper surface and the + X side surface of the linear guide 27b, and in particular, fixed to the ⁇ X side surface of the mover 23b.
  • a vacuum preload type air bearing is used as the air bearing. By this vacuum preload type air bearing, the clearance (gap, gap) in the X-axis direction between the mover 23b and the linear guide 27b is maintained at a constant value.
  • the movable stage 24 is supported from below by movable elements 23a and 23b via two uniaxial guide devices on each of the + X side and the ⁇ X side (four in total), and in the X-axis direction on the movable elements 23a and 23b. It is movable. For this reason, when the slider 10 is driven in the X-axis direction by the first driving device 20A, the reaction force of the driving force acts on the movable stage 24 provided with the stators 26a and 26b, and the movable stage 24 moves in the direction opposite to the slider 10 in accordance with the momentum conservation law.
  • the occurrence of vibration due to the reaction force of the driving force in the X-axis direction with respect to the slider 10 is prevented (or effectively suppressed) by the movement of the movable stage 24. That is, the movable stage 24 functions as a counter mass when the slider 10 moves in the X-axis direction. However, the movable stage 24 is not necessarily required to function as a counter mass. The slider 10 is not particularly provided because it only moves minutely in the Y-axis direction with respect to the movable stage 24. However, vibration due to the driving force that drives the slider 10 in the Y-axis direction with respect to the movable stage 24 is generated. A counter mass for preventing (or effectively suppressing) the above may be provided.
  • the Y-axis linear motor 29A generates a driving force (electromagnetic force) that drives the mover 23a in the Y-axis direction by electromagnetic interaction between the mover 23a and the stator 25a, and the Y-axis linear motor 29B is movable.
  • a driving force (electromagnetic force) for driving the mover 23b in the Y-axis direction is generated by electromagnetic interaction between the child 23b and the stator 25b.
  • the driving force in the Y-axis direction generated by the Y-axis linear motors 29A and 29B acts on the movable stage 24 via two uniaxial guide devices on the + X side and the ⁇ X side.
  • the slider 10 is driven in the Y-axis direction integrally with the movable stage 24. That is, in the present embodiment, the second drive device 20B that drives the slider 10 in the Y-axis direction by the movable stage 24, the four uniaxial guide devices, and the pair of Y-axis linear motors 29A and 29B (see FIG. 9). Is configured.
  • the pair of Y-axis linear motors 29A and 29B are physically separated from the surface plate 12 and are also vibrationally separated by the three vibration isolation devices 14.
  • the linear guides 27a and 27b provided with the stators 25a and 25b of the pair of Y-axis linear motors 29A and 29B can be moved in the Y-axis direction with respect to the base frame 16 so that the Y of the slider 10 You may make it function as a counter mass at the time of the drive of an axial direction.
  • the measurement unit 40 has a unit main body 42 in which a notch-like space 42a having an open bottom is formed on the ⁇ Y side surface, and a base end portion is inserted into the space 42a.
  • the above-described mark detection system MDS connected to the unit main body 42 in the state of being connected, and a connection mechanism 43 that connects the lens barrel 41 at the tip of the mark detection system MDS to the unit main body 42.
  • the connection mechanism 43 includes a support plate 44 that supports the lens barrel portion 41 on the back side (+ Y side) via a mounting member (not shown), and supports the support plate 44 at one end portion and the other end portion of the unit main body 42. And a pair of support arms 45a and 45b fixed to the bottom surface of the.
  • a detection beam having a wavelength that does not sensitize the resist is used as the mark detection system MDS in response to the application of a sensitive agent (resist) to the upper surface of the wafer held on the slider 10.
  • the mark detection system MDS for example, the target mark is irradiated with a broadband detection light beam that does not expose the resist applied on the wafer, and the image of the target mark formed on the light receiving surface by the reflected light from the target mark is not detected.
  • An image processing type FIA (Field Image Alignment) system that captures an image of the illustrated index (an index pattern on an index plate provided inside) using an image sensor (CCD or the like) and outputs the imaged signals. Is used.
  • the imaging signal from the mark detection system MDS is supplied to the control device 60 i via the signal processing device 49 (not shown in FIG. 4, see FIG. 9) (see FIG. 9).
  • the mark detection system MDS has an alignment autofocus function for adjusting the focal position of the optical system.
  • a substantially isosceles triangular head mounting member 51 is disposed between the lens barrel portion 41 and the support plate 44.
  • the head mounting member 51 is formed with an opening penetrating in the Y-axis direction of FIG. 4, and the lens barrel portion 41 is attached to the support plate 44 through an mounting member (not shown) inserted into the opening. (Fixed).
  • the back surface of the head mounting member 51 is also fixed to the support plate 44. In this way, the lens barrel 41 (mark detection system MDS), the head mounting member 51, and the support plate 44 are integrated with the unit main body 42 via the pair of support arms 45a and 45b.
  • the above-described signal processing device 49 that processes the imaging signal output as the detection signal from the mark detection system MDS, calculates the position information of the target mark with respect to the detection center, and outputs it to the control device 60 i. Etc. are arranged.
  • the unit main body 42 is supported at three points from below through a plurality of, for example, three vibration isolation devices 48 on a gate-shaped support frame 46 as viewed from the ⁇ Y side installed on the base frame 16.
  • Each vibration isolator 48 is an active vibration isolation system (so-called AVIS (Active Vibration Isolation System)), an accelerometer, a displacement sensor (such as a capacitance sensor), an actuator (such as a voice coil motor), and the like.
  • AVIS Active Vibration Isolation System
  • the vibration isolator 48 includes a mechanical damper such as an air damper or a hydraulic damper, and the vibration isolator 48 can dampen a relatively high frequency vibration by the mechanical damper and also removes vibration (damping) by the actuator. be able to. Therefore, each vibration isolation device 48 can avoid transmission of relatively high-frequency vibration between the support frame 46 and the unit main body 42.
  • a mechanical damper such as an air damper or a hydraulic damper
  • the mark detection system MDS is not limited to the FIA system.
  • the target mark is irradiated with coherent detection light, and two diffracted lights (for example, diffracted light of the same order or diffracted in the same direction) generated from the target mark.
  • a diffracted light interference type alignment detection system that detects and outputs a detection signal by interference may be used in place of the FIA system.
  • a diffracted light interference type alignment system may be used together with the FIA system to detect two target marks simultaneously.
  • a beam scan type alignment system that scans measurement light in a predetermined direction with respect to a target mark while the slider 10 is moved in a predetermined direction may be used.
  • the mark detection system MDS has an alignment autofocus function, but instead of this, or in addition to this, the measurement unit 40 includes a focus position detection system such as the United States.
  • a focus position detection system such as the United States.
  • An oblique incidence type multi-point focal position detection system having the same configuration as that disclosed in Japanese Patent No. 5,448,332 may be provided.
  • the first position measurement system 30 includes a head portion 32 that is disposed in a recess formed on the upper surface of the surface plate 12 and fixed to the surface plate 12, as shown in FIGS.
  • the upper surface of the head portion 32 faces the lower surface of the slider 10 (the surface on which the grating RG1 is formed).
  • a predetermined clearance for example, a clearance of about several mm is formed between the upper surface of the head portion 32 and the lower surface of the slider 10.
  • the first position measurement system 30 includes an encoder system 33 and a laser interferometer system 35 as shown in FIG.
  • the encoder system 33 emits a plurality of beams from the head unit 32 to the measurement unit (formation surface of the grating RG1) on the lower surface of the slider 10, and also returns a plurality of return beams (for example, the grating RG1) from the measurement unit on the lower surface of the slider 10. Position information of the slider 10 can be acquired.
  • the encoder system 33 includes an X linear encoder 33x that measures the position of the slider 10 in the X-axis direction, and a pair of Y linear encoders 33ya and 33yb that measure the position of the slider 10 in the Y-axis direction.
  • an encoder head disclosed in US Pat. No. 7,238,931 and US Patent Application Publication No. 2007 / 288,121 (hereinafter abbreviated as a head as appropriate).
  • a diffraction interference type head having the same configuration is used.
  • the head includes a light source, a light receiving system (including a photodetector), and an optical system.
  • at least the optical system of the head faces the grating RG1, and the inside of the casing of the head unit 32.
  • at least one of the light source and the light receiving system may be disposed outside the casing of the head portion 32.
  • FIG. 7A shows the head portion 32 in a perspective view
  • FIG. 7B shows a plan view of the top surface of the head portion 32 as viewed from the + Z direction.
  • the encoder system 33 measures the position of the slider 10 in the X-axis direction with one X head 37x, and measures the position in the Y-axis direction with a pair of Y heads 37ya and 37yb (see FIG. 7B). That is, the X head 37x that measures the position of the slider 10 in the X-axis direction using the X diffraction grating of the grating RG1 constitutes the X linear encoder 33x, and the Y diffraction grating of the grating RG1 uses the Y diffraction grating of the slider 10.
  • a pair of Y linear encoders 33ya and 33yb is configured by the pair of Y heads 37ya and 37yb that measure the position in the axial direction.
  • the X head 37x is parallel to the Y axis passing through the center of the head portion 32 on a straight line LX parallel to the X axis passing through the center of the head portion 32.
  • Measurement beams LBx 1 and LBx 2 (shown by solid lines in FIG. 7A) from two points equidistant from a straight line CL (see white circles in FIG. 7B) on the grating RG1 Irradiate the same irradiation point.
  • the irradiation points of the measurement beams LBx 1 and LBx 2 that is, the detection points of the X head 37 x (see reference numeral DP in FIG. 7B) are positioned at the detection center of the mark detection system MDS in the X axis direction and the Y axis direction. Match.
  • the measurement beams LBx 1 and LBx 2 are obtained by polarization-separating the beam from the light source by a polarization beam splitter (not shown).
  • a polarization beam splitter not shown
  • these measurement beams are measured.
  • a predetermined order for example, a first-order diffracted beam (first diffracted beam) diffracted by the X diffraction gratings of the beams LBx 1 and LBx 2 is folded by a reflecting mirror via a lens and a quarter-wave plate (not shown), respectively.
  • the polarization direction After passing through the quarter-wave plate twice, the polarization direction is rotated by 90 degrees, re-enters the polarization beam splitter through the original optical path, and is coaxially synthesized, then the measurement beams LBx 1 , LBx
  • the interference light between the two first-order diffracted beams is received by a photodetector (not shown), whereby the position of the slider 10 in the X-axis direction is measured.
  • the pair of Y heads 37ya and 37yb are disposed on the + X side and the ⁇ X side of the straight line CL.
  • the Y head 37ya is arranged on the grating RG1 from two points on the straight line Lya (see the white circles in FIG. 7B) having the same distance from the straight line LX.
  • Measurement beams LBya 1 and LBya 2 indicated by broken lines in FIG. 7A, respectively.
  • An irradiation point of the measurement beams LBya 1 and LBya 2 that is, a detection point of the Y head 37 ya is indicated by a symbol DPya in FIG. 7B.
  • Y head 37yb is, about the line CL, measurement beams LBya 1, two symmetrical points to the injection point of LBya 2 Y heads 37ya (see open circles in FIG. 7 (B)), the measuring beam LByb 1, LByb 2, grating Irradiate a common irradiation point DPyb on RG1.
  • the detection points DPya and DPyb of the Y heads 37ya and 37yb are arranged on a straight line LX parallel to the X axis.
  • the measurement beams LBya 1 and LBya 2 are also the same beam that has been polarized and separated by the polarization beam splitter.
  • the measurement beams LBya 1 and LBya 2 have a predetermined order, for example, a first-order diffraction beam (second diffraction beam) by the Y diffraction grating of the measurement beams LBya 1 and LBya 2.
  • the interference light between the beams) is photoelectrically detected by a photodetector (not shown) in the same manner as described above, whereby the position of the slider 10 in the Y-axis direction is measured.
  • the control device 60 i determines the position of the slider 10 in the Y-axis direction based on the average of the measured values of the two Y heads 37ya and 37yb. Therefore, in the present embodiment, the position of the slider 10 in the Y-axis direction is measured using the midpoint DP of the detection points DPya and DPyb as a substantial measurement point.
  • the midpoint DP coincides with the irradiation point on the grating RG1 of the measurement beams LBx 1 and LBX 2 .
  • the measurement information of the position information of the slider 10 in the X-axis direction and the Y-axis direction has a common detection point, and the position of the detection point in the XY plane is the detection center of the mark detection system MDS.
  • the actuators of the three vibration isolation devices 14 are controlled in real time by the control device 60 i so as to coincide with each other at the nm level, for example.
  • the actuators of the three vibration isolation devices 14 are controlled based on relative position information between the mark detection system MDS (measurement unit 40) and the surface plate 12 measured by the second position measurement system 50. .
  • the control device 60 i uses the encoder system 33 to measure the position information of the slider 10 in the XY plane when measuring the alignment mark on the wafer W placed on the slider 10. Measurement can always be performed directly below the detection center of the mark detection system MDS (on the back side of the slider 10). Further, the control device 60 i measures the rotation amount of the slider 10 in the ⁇ z direction based on the difference between the measurement values of the pair of Y heads 37ya and 37yb.
  • the laser interferometer system 35 causes a length measurement beam to be incident on a measurement unit (a surface on which the grating RG1 is formed) on the lower surface of the slider 10, and a return beam (for example, reflected light from the surface on which the grating RG1 is formed).
  • the position information of the slider 10 can be acquired.
  • the laser interferometer system 35 transmits four length measuring beams LBz 1 , LBz 2 , LBz 3 , LBz 4 to the lower surface of the slider 10 (surface on which the grating RG1 is formed).
  • the laser interferometer system 35 includes laser interferometers 35a to 35d (see FIG. 9) that irradiate these four length measuring beams LBz 1 , LBz 2 , LBz 3 , and LBz 4 .
  • four Z heads are constituted by the laser interferometers 35a to 35d.
  • the four length measuring beams LBz 1 , LBz 2 , LBz 3 , LBz 4 are centered on the detection point DP, Injected in parallel to the Z axis from four points corresponding to each vertex of a square having two sides parallel to the X axis and two sides parallel to the Y axis.
  • the emission points (irradiation points) of the measurement beams LBz 1 and LBz 4 are equidistant from the straight line LX on the straight line LYa, and the emission points (irradiation points) of the remaining measurement beam LBz 2 and LBz 3 are It is equidistant from the straight line LX on the straight line LYb.
  • the surface on which the grating RG ⁇ b> 1 is formed also serves as a reflection surface for each measurement beam from the laser interferometer system 35.
  • the control device 60 i uses the laser interferometer system 35 to measure information on the position of the slider 10 in the Z-axis direction, the rotation amount in the ⁇ x direction, and the ⁇ y direction.
  • the slider 10 is not actively driven by the drive system 20 described above with respect to the surface plate 12 in each of the Z axis, ⁇ x, and ⁇ y directions.
  • the slider 10 is supported on the surface plate 12 in the Z axis, ⁇ x, and ⁇ y directions because it is levitated and supported on the surface plate 12 by the four air bearings 18 arranged at the four corners of the bottom surface.
  • the position changes. That is, the slider 10 is actually movable with respect to the surface plate 12 with respect to the Z-axis, ⁇ x, and ⁇ y directions.
  • the displacement of the slider 10 in each direction of ⁇ x and ⁇ y causes a measurement error (Abbe error) of the encoder system 33.
  • the first position measurement system 30 (laser interferometer system 35) measures the position information of the slider 10 in the Z-axis, ⁇ x, and ⁇ y directions.
  • the beam can be incident on three different points on the surface on which the grating RG1 is formed.
  • a protective glass for protecting the grating RG1 is provided on the lower surface of the slider 10, and each measuring beam from the encoder system 33 is transmitted through the surface of the protective glass, and each measuring beam from the laser interferometer system 35 is transmitted.
  • a wavelength selective filter for blocking may be provided.
  • the control device 60 i can measure the position of the slider 10 in the direction of six degrees of freedom by using the encoder system 33 and the laser interferometer system 35 of the first position measurement system 30. .
  • the optical path length of the measurement beam in the air is extremely short, and the optical path lengths of the two measurement beams LBx 1 and LBx 2 irradiated from the X head 73x to the grating RG1 are from the Y head 37ya.
  • the encoder system 33 can measure the positional information of the slider 10 in the XY plane (including the ⁇ z direction) with high accuracy.
  • the detection points on the grating RG1 in the X-axis direction and the Y-axis direction by the encoder system 33 and the detection points on the lower surface of the slider 10 in the Z-axis direction by the laser interferometer system 35 are the mark detection system MDS. Therefore, the occurrence of a so-called Abbe error due to a shift in the XY plane between the detection point and the detection center of the mark detection system MDS is suppressed to a level that can be substantially ignored.
  • control device 60 i uses the first position measurement system 30 so that the Abbe error due to the deviation in the XY plane between the detection point and the detection center of the mark detection system MDS does not occur,
  • the position in the Y-axis direction and the Z-axis direction can be measured with high accuracy.
  • the position information in the XY plane of the slider 10 is not measured by the encoder system 33 at the position of the surface of the wafer W.
  • the Z positions of the arrangement surface of the grating RG1 and the surface of the wafer W do not coincide with each other. Therefore, when the grating RG1 (that is, the slider 10) is inclined with respect to the XY plane, positioning the slider 10 based on the measurement values of the encoders of the encoder system 33 results in the arrangement surface of the grating RG1.
  • a positioning error (a kind of Abbe error) corresponding to the inclination with respect to the plane occurs.
  • this positioning error position control error
  • this positioning error can be obtained by a simple calculation using the difference ⁇ Z, the pitching amount ⁇ x, and the rolling amount ⁇ y, and this is used as an offset, and the encoder system 33 ( By positioning the slider 10 on the basis of the corrected position information obtained by correcting the measured values of the encoders, the influence of the above-mentioned kind of Abbe error is eliminated.
  • one or more information for moving the slider such as a target position where the slider 10 should be positioned is corrected based on the offset. You may do it.
  • the head unit 32 When the grating RG1 (that is, the slider 10) is tilted with respect to the XY plane, the head unit 32 may be moved so that a positioning error due to the tilt does not occur. That is, when it is measured by the first position measurement system 30 (for example, the interferometer system 35) that the grating RG1 (that is, the slider 10) is inclined with respect to the XY plane, the first position measurement system 30 is used.
  • the surface plate 12 holding the head unit 32 may be moved based on the position information acquired by using.
  • the surface plate 12 can be moved using the vibration isolator 14 as described above.
  • the position information of the mark acquired using the mark detection system MDS is corrected based on the positioning error caused by the inclination. Also good.
  • the second position measurement system 50 is provided on the lower surface of one end portion and the other end portion of the head mounting member 51 in the longitudinal direction.
  • the upper surfaces of the scale members 54A and 54B are flush with the surface of the wafer W held by the wafer holder WH.
  • Reflective two-dimensional gratings RG2a and RG2b are formed on the upper surfaces of the scale members 54A and 54B, respectively.
  • Two-dimensional gratings (hereinafter abbreviated as gratings) RG2a and RG2b are both a reflection type diffraction grating (X diffraction grating) having a periodic direction in the X axis direction and a reflection type diffraction grating having a periodic direction in the Y axis direction (X Y diffraction grating).
  • the pitch of the grating lines of the X diffraction grating and the Y diffraction grating is set to 1 ⁇ m, for example.
  • the scale members 54A and 54B are made of a material having a low coefficient of thermal expansion, for example, the above-described zero-expansion material, and as shown in FIGS. 5A and 5B, the surface plate 12 is interposed via a support member 56, respectively. It is fixed on the top.
  • the dimensions of the scale members 54A and 54B and the support member 56 are determined so that the gratings RG2a and RG2b and the head portions 52A and 52B face each other with a gap of about several mm.
  • one head portion 52A fixed to the lower surface of the + X side end portion of the head mounting member 51 measures the X-axis and Z-axis directions housed in the same housing. including the XZ head 58X 1 to a direction, and a YZ head 58Y 1 whose measurement direction in the Y-axis and Z-axis directions.
  • XZ head 58X 1 (more precisely, the irradiation point on grating RG2a of the measurement beam emitted by XZ head 58X 1 ) and YZ head 58Y 1 (more precisely, the two-dimensional grating of the measurement beam emitted by YZ head 58Y 1) (Irradiation point on RG2a) is arranged on a straight line parallel to the same Y axis.
  • the other head section 52B is arranged symmetrically with the head section 52A with respect to a straight line (hereinafter referred to as a reference axis) LV parallel to the Y axis passing through the optical axis AX1 of the mark detection system MDS, but is the same as the head section 52A. It is configured.
  • the head portion 52B has an XZ head 58X 2, YZ heads 58Y 2 arranged in XZ head 58X 1, YZ head 58Y 1 and symmetrically with respect to reference axis LV, the XZ head 58X 2, YZ heads 58Y 2
  • the irradiation point of the measurement beam irradiated on the grating RG2b from each is set on a straight line parallel to the same Y axis.
  • each of the XZ heads 58X 1 and 58X 2 and the YZ heads 58Y 1 and 58Y 2 for example, an encoder head having the same configuration as the displacement measuring sensor head disclosed in US Pat. No. 7,561,280 is used. be able to.
  • the head portions 52A and 52B use scale members 54A and 54B, respectively, to measure the X-axis direction position (X position) and Z-axis direction position (Z position) of the gratings RG2a and RG2b, and Y
  • a YZ linear encoder that measures an axial position (Y position) and a Z position is configured.
  • the gratings RG2a and RG2b are formed on the upper surfaces of the scale members 54A and 54B fixed on the surface plate 12 via the support members 56, respectively, and the head portions 52A and 52B are integrated with the mark detection system MDS.
  • the head mounting member 51 is provided.
  • the head units 52A and 52B measure the position of the surface plate 12 with respect to the mark detection system MDS (the positional relationship between the mark detection system MDS and the surface plate 12).
  • the YZ linear encoder using the XZ head 58X 1, 58X 2, YZ heads 58Y 1, 58Y 2 and the same respective reference numerals, XZ linear encoder 58X 1, 58X 2, and YZ linear Encoders 58Y 1 and 58Y 2 are described (see FIG. 9).
  • the XZ linear encoder 58X 1 and the YZ linear encoder 58Y 1 are used to measure position information regarding the X axis, Y axis, Z axis, and ⁇ x directions with respect to the mark detection system MDS of the surface plate 12.
  • encoder 58 1 is constituted (see Figure 9).
  • XZ linear encoder 58X 2 and YZ linear encoder 58Y 2 X-axis with respect to the mark detection system MDS of the surface plate 12, Y-axis, Z-axis, and four-axis encoder 58 which measures the positional information about each direction of ⁇ x 2 is configured (see FIG. 9).
  • the position information about the ⁇ y direction of the surface plate 12 with respect to the mark detection system MDS is obtained.
  • the ⁇ z direction of the surface plate 12 with respect to the mark detection system MDS is obtained (measured) based on the positional information regarding the Y axis direction with respect to the mark detection system MDS of the surface plate 12 measured by the 4-axis encoders 58 1 and 58 2.
  • the position information about is determined (measured).
  • a second position measurement system 50 that measures position information is configured.
  • Information relative position in directions of six degrees of freedom between the mark detecting system MDS and platen 12 measured by the second position measuring system 50 is always supplied to the control device 60 i, the controller 60 i, the relative Specifically, based on the position information, in order that the detection point of the first position measurement system 30 has a desired positional relationship with respect to the detection center of the mark detection system MDS, specifically, the first position measurement system 30 There are three detection points such that the detection center of the mark detection system MDS and the position in the XY plane match at the nm level, for example, and the surface of the wafer W on the slider 10 matches the detection position of the mark detection system MDS.
  • the actuator of the vibration isolator 14 is controlled in real time.
  • the straight line CL described above coincides with the reference axis LV.
  • the second position measurement system 50 has six degrees of freedom. It is not necessary to measure relative position information in all directions.
  • the measurement apparatus 100 i uses the first position measurement system 30 and the second position measurement system 50.
  • a position measurement system for measuring position information of the slider 10 in the direction of 6 degrees of freedom with respect to the mark detection system MDS is configured.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the input / output relationship of the control device 60 i that mainly constitutes the control system of the measuring device 100 i according to the present embodiment.
  • the control device 60 i includes a workstation (or a microcomputer) and the like, and comprehensively controls each component of the measurement device 100 i .
  • the measuring apparatus 100 i includes a wafer transfer system 70 i partially disposed in the chamber 101 i together with the components shown in FIG. As described above, the wafer transfer system 70 i is composed of, for example, a horizontal articulated robot.
  • a partitioned area (hereinafter referred to as a shot) is formed in a matrix arrangement, and a plurality of types of marks are provided on a street line surrounding each shot or a street line inside each shot (in the case of taking one shot with multiple chips), For example, a search alignment mark (search mark) for search alignment, a wafer alignment mark (wafer mark) for fine alignment, and the like are provided.
  • search mark search mark
  • wafer alignment mark wafer mark
  • fine alignment and the like
  • the measurement apparatus 100 i can set a plurality of measurement modes having different mark detection conditions by the mark detection system MDS.
  • a plurality of measurement modes an A mode for detecting one wafer mark for all shots for all wafers, and a plurality of wafer marks for all shots for the first predetermined number of wafers in a lot. According to the detection result of the wafer mark, for the remaining wafers in the lot, it is possible to determine a wafer mark to be detected for each shot and set the B mode for detecting the determined wafer mark. To do.
  • information necessary for alignment measurement on the wafer W is input in advance via an input device (not shown) by the operator of the measurement device 100 i and stored in the memory of the control device 60 i .
  • information necessary for alignment measurement includes various information such as wafer W thickness information, wafer holder WH flatness information, and shot and alignment mark arrangement design information on the wafer W.
  • the measurement mode setting information is input in advance by an operator via an input device (not shown), for example.
  • the processing algorithm corresponding to the flowchart of FIG. 10 starts when measurement start is instructed from an operator or the host computer 2000, for example. At this time, it is assumed that a plurality of wafers (for example, 25 wafers) included in one lot are stored in a wafer carrier at a predetermined position in the chamber 101 i of the measuring apparatus 100 i . Not limited thereto, respectively may be sequentially carried into the measuring apparatus 100 i of wafer measurement processing and parallel with one lot by the measuring apparatus 100 i.
  • the measurement system control device 530 controls the robot 516, the transfer member 524, the transfer member 526, and the like, one lot of wafers in a predetermined FOUP 520 is sequentially taken out by the robot 516, and the transfer member 524 uses the measurement device. It is good also as conveying to the predetermined delivery position with 100 i .
  • the processing algorithm corresponding to the flowchart of FIG. 10 starts when the measurement system control device 530 instructs the control device 60 i and the robot 516 to start conveyance.
  • the exposure control apparatus 220 of the exposure apparatus 200 may instruct the measurement system control apparatus 530 to start measurement without going through the host computer 2000. .
  • the measuring apparatus 100 i includes a barcode reader (not shown). During wafer transfer by the wafer transfer system 70 i (see FIG. 9), the barcode reader reads identification information of each wafer, for example, a wafer. The number, lot number, etc. are read as appropriate. Hereinafter, for simplification of description, description regarding reading of identification information of each wafer using a barcode reader is omitted. Note that each of the measuring devices 100 i may not include a bar code reader. For example, a barcode reader may be arranged in the transport system 521.
  • step S102 the count value i of the counter indicating the number of the wafer in the lot is initialized to 1 (i ⁇ 1).
  • the wafer W is loaded on the slider 10.
  • the loading of the wafer W is performed by the wafer transfer system 70 i and the vertical movement member on the slider 10 under the control of the control device 60 i .
  • the wafer W is transferred from the wafer carrier (or delivery position) to the upper side of the slider 10 at the loading position by the wafer transfer system 70 i, and the vertical movement member is driven up by a predetermined amount by the driving device 13.
  • the wafer W is transferred to the vertical movement member.
  • the vertical movement member is driven downward by the driving device 13, so that the wafer W is placed on the wafer holder WH on the slider 10.
  • the vacuum pump 11 is turned on, and the wafer W loaded on the slider 10 is vacuum-sucked by the wafer holder WH.
  • the robot 516 a predetermined a plurality of wafers in FOUP520 is sequentially taken out by the one by one robot 516 is passed from the robot 516 to the conveying member 524, is conveyed to a predetermined transfer position between the measurement device 100 i by the conveying member 524, wafer transport system 70 i .
  • the position (Z position) of the wafer W in the Z-axis direction is adjusted.
  • the internal pressures of the air mounts of the three vibration isolation devices 14 are controlled based on the surface plate 12, the upper surface of the surface plate 12 is parallel to the XY plane,
  • the Z position is set to be a predetermined reference position.
  • the wafer W is considered to have a uniform thickness.
  • step S106 the control device 60 i sets the surface of the wafer W within a range in which the focal position of the optical system can be adjusted by the autofocus function by the mark detection system MDS based on the thickness information of the wafer W in the memory.
  • the driving force in the Z-axis direction generated by the three vibration isolation devices 14, for example, the internal pressure (amount of compressed air) of the air mount is adjusted, and the surface plate 12 is driven in the Z-axis direction. Adjust the Z position on the surface.
  • the control device 60 i may adjust the Z position of the wafer surface based on the detection result (output) of the focal position detection system.
  • the mark detection system MDS may include a focal position detection system that detects the position of the surface of the wafer W in the Z-axis direction via an optical element (objective optical element) at the tip. Further, the adjustment of the Z position of the surface of the wafer W based on the detection result of the focal position detection system can be performed by moving the surface plate 12 using the vibration isolation device 14 and moving the slider 10 together with the surface plate 12. .
  • the slider 10 adopts a drive system 20 that can be driven not only in the XY plane but also in the Z-axis direction, the ⁇ x direction, and the ⁇ y direction, and the slider 10 is moved by using the drive system 20. Also good.
  • the Z position adjustment on the wafer surface may include the tilt adjustment on the wafer surface.
  • search alignment of the wafer W is performed. Specifically, for example, at least two search marks positioned in the peripheral portion substantially symmetrically with respect to the center of the wafer W are detected using the mark detection system MDS.
  • the control device 60 i controls the driving of the slider 10 by the driving system 20 to position each search mark within the detection area (detection field of view) of the mark detection system MDS, while measuring information from the first position measurement system 30.
  • the measurement information obtained by the second position measurement system 50 is acquired, the detection signal when the search mark formed on the wafer W is detected using the mark detection system MDS, and the measurement information (and the first information obtained by the first position measurement system 30).
  • the position information of each search mark is obtained based on the measurement information by the two-position measurement system 50).
  • the control device 60 i compares the detection result of the mark detection system MDS output from the signal processing device 49 (the detection center (index center) of the mark detection system MDS obtained from the detection signal) with each search mark. Position coordinates) and the position coordinates on the reference coordinate system of the two search marks based on the measurement values of the first position measurement system 30 (and the measurement values of the second position measurement system 50) when each search mark is detected. Ask. That is, the control device 60 i determines the relative positional relationship between the detection center (index center) of the mark detection system MDS obtained from the detection signal of the mark detection system MDS and each search mark, and the first position measurement system 30 when each search mark is detected. And the position coordinates of the two search marks on the reference coordinate system are obtained based on the measured values of the second position measuring system 50.
  • the reference coordinate system is an orthogonal coordinate system defined by the length measurement axis of the first position measurement system 30.
  • the residual rotation error of the wafer W is calculated from the position coordinates of the two search marks, and the slider 10 is slightly rotated so that the rotation error becomes substantially zero. Thereby, the search alignment of the wafer W is completed. Since the wafer W is actually loaded onto the slider 10 in a pre-aligned state, the center position deviation of the wafer W is negligibly small and the residual rotation error is very small.
  • step S110 it is determined whether or not the set measurement mode is the A mode. If the determination in step S110 is affirmative, that is, if the A mode is set, the process proceeds to step S112.
  • step S112 one wafer mark is measured for each of 98 shots, ie, alignment measurement for all wafers (one-shot measurement for all shots, in other words, all-shot EGA measurement).
  • the control device 60 i performs the position coordinate of the wafer mark on the wafer W on the reference coordinate system, that is, the shot position in the same manner as the measurement of the position coordinate of each search mark at the time of the search alignment described above. Find the coordinates.
  • the measurement information of the second position measurement system 50 is always used when calculating the position coordinates of the shot.
  • the detection point of the first position measurement system 30 is within the XY plane and the detection center of the mark detection system MDS based on the measurement information of the second position measurement system 50 by the control device 60 i .
  • the actuators of the three vibration isolation devices 14 are controlled in real time so that the positions of the wafers W on the slider 10 coincide with the detection positions of the mark detection system MDS.
  • the detection point of the first position measurement system 30 matches the detection center of the mark detection system MDS and the position in the XY plane, for example, at the nm level.
  • the position coordinates of the calculated wafer mark on the wafer W on the reference coordinate system are corrected by correcting the detection result of the mark detection system MDS or the measurement value of the first position measurement system 30 using the offset. can do.
  • the control device 60 i moves the slider 10 (wafer W) to the drive system based on the measurement information of the first position measurement system 30 and the measurement information of the second position measurement system 50.
  • the wafer mark is moved in at least one of the X-axis direction and the Y-axis direction via 20 to position the wafer mark in the detection area of the mark detection system MDS. That is, the slider 10 is moved in the XY plane with respect to the mark detection system MDS by the step-and-repeat method, and one point measurement for all shots is performed.
  • the control device 60 i uses the detection result (output) of the focal position detection system based on the detection result (output) of the focal position detection system as described in step S106.
  • the position may be adjusted.
  • an offset load acts on the surface plate 12 along with the movement.
  • the control device 60 i individually feeds forward the three vibration isolation devices 14 so that the influence of the offset load is canceled according to the X and Y coordinate positions of the slider included in the measurement information of the first position measurement system 30. And the driving force in the Z-axis direction generated by each vibration isolator 14 is individually controlled.
  • control device 60 i predicts the offset load acting on the surface plate 12 based on the information on the known movement path of the slider 10 without using the measurement information of the first position measurement system 30, and
  • the three vibration isolation devices 14 may be individually feedforward controlled so that the influence is offset.
  • information on the unevenness of the wafer holding surface of the wafer holder WH (the surface defined by the upper end surfaces of the many pins of the pin chuck) (hereinafter referred to as holder flatness information) is obtained in advance through experiments or the like. Therefore, when the slider 10 is moved during alignment measurement (for example, all-shot one-point measurement), the control device 60 i determines the wafer mark to be measured on the surface of the wafer W based on the holder flatness information.
  • the Z position of the surface plate 12 is finely adjusted by performing feedforward control of the three vibration isolation devices 14 so that the region to be included is quickly positioned within the range of the focal depth of the optical system of the mark detection system MDS. It should be noted that either or both of the feedforward control for canceling the influence of the offset load acting on the surface plate 12 and the feedforward control based on the holder flatness information may not be executed.
  • step S108 may be omitted.
  • step S112 the actual measurement value of the position coordinate of the sample shot area (sample shot) in the reference coordinate system used in the EGA calculation described later is detected.
  • the sample shot refers to a specific plurality of (at least three) shots that are predetermined for use in EGA calculation, which will be described later, among all shots on the wafer W.
  • all shots on the wafer W are sample shots.
  • step S110 determines whether or not the natural number is smaller than a predetermined number (for example, 4).
  • a predetermined number for example, 4
  • the count value i is incremented in step S128 described later. If the determination in step S114 is affirmed, the process moves to step S120, and all-shot multipoint measurement is performed.
  • all shot multipoint measurement means that a plurality of wafer marks are measured for all shots on the wafer W. A plurality of wafer marks to be measured are determined in advance.
  • step S120 a plurality of wafer marks arranged so that the shot shape (shape error from the ideal lattice) can be obtained by statistical calculation may be measured.
  • the measurement procedure is the same as that in the case of measuring all the shots at one point in step S112 except that the number of marks to be measured is different, and detailed description thereof will be omitted.
  • step S114 determines whether the count value i is smaller than K + 1.
  • a difference absolute value
  • step S118 it is determined whether to detect a plurality of wafer marks or to detect one wafer mark.
  • the wafer mark to be detected is determined such that the wafer mark having the maximum difference (absolute value) between the actually measured position and the design position is included.
  • step S122 the wafer mark to be measured determined for each shot in step S118 is measured.
  • the measurement procedure is the same as that in the case of measuring all the shots at one point in step S112 except that the number of marks to be measured is different, and detailed description thereof will be omitted.
  • step S124 the process proceeds to step S124.
  • all shot multipoint measurement is performed on the first to (K-1) th wafers (for example, the third wafer) in the lot.
  • K-1 for example, three
  • EGA calculation is performed using the wafer mark position information measured in any one of steps S112, S120, and S122.
  • EGA calculation is a shot that uses statistical calculation such as least squares based on the difference between the design value of the position coordinate of the sample shot and the actual measurement value after measurement of the wafer mark (EGA measurement) described above. Means a statistical calculation for obtaining a coefficient of a model expression expressing the relationship between the position coordinates of the shot and the correction amount of the position coordinates of the shot.
  • the following model formula is used to calculate the correction amount from the design value of the shot position coordinates.
  • dx and dy are correction amounts in the X-axis direction and Y-axis direction from the design values of the shot position coordinates
  • X and Y are shot designs in the wafer coordinate system with the center of the wafer W as the origin.
  • Upper position coordinates that is, the above equation (1) is a polynomial related to the design position coordinates X and Y of each shot in the wafer coordinate system with the wafer center as the origin, and the position coordinates X and Y and the position coordinates of the shot are
  • This is a model expression that expresses the relationship between correction amounts (alignment correction components) dx and dy.
  • the reference coordinate system and the wafer coordinate system are not particularly distinguished from each other in the following. It is assumed that
  • the correction amount of the position coordinates of the shot can be obtained from the position coordinates X and Y of the shot of the wafer W.
  • the coefficients a 0 , a 1 , ..., b 0 , b 1 , ... are obtained.
  • the model formula (1) after the coefficient determination is used to design each shot (partition area) in the wafer coordinate system.
  • the position coordinates X and Y and obtaining the correction amounts dx and dy of the position coordinates of each shot a true array of a plurality of shots (partition areas) on the wafer W (if only linear components are used as deformation components) (Including non-linear components).
  • the waveform of the detection signal obtained as a measurement result is not necessarily good for all the wafer marks due to the influence of the process so far.
  • the position error of the wafer mark with a bad measurement result is expressed by coefficients a 0 and a 1 ,..., B 0 , b 1 ,.
  • the signal processing device 49 sends only the measurement result of the wafer mark having a good measurement result to the control device 60 i , and the control device 60 i receives the positions of all the wafer marks that have received the measurement result.
  • the control device 60 i stores the result of the EGA calculation in an internal or external storage device as an alignment history data file in association with wafer identification information (for example, wafer number, lot number).
  • the alignment history data file may include information other than the result of the EGA calculation (for example, information on marks used in the EGA calculation).
  • step S124 the process proceeds to step S126, where the wafer W is unloaded from the slider 10.
  • This unloading is performed by the wafer transfer system 70 i and the vertically moving member on the slider 10 in a procedure reverse to the loading procedure in step S104 under the control of the control device 60 i .
  • the wafer W After being transferred to the transfer member 526 by the transfer system 70 i and transferred to the unload-side wafer transfer position by the transfer member 526, it is returned to the predetermined FOPU 520 by the robot 516.
  • step S1208 after the count value i of the counter is incremented by 1 (i ⁇ i + 1), the process proceeds to step S130 to determine whether the count value i is larger than the total number I of wafers in the lot. If the determination in step S130 is negative, it is determined that the processing for all the wafers in the lot has not been completed, the process returns to step S104, and thereafter, until the determination in step S130 is affirmed. The processing from S104 to S130 (including judgment) is repeated.
  • step S130 If the determination in step S130 is affirmative, it is determined that processing has been completed for all wafers in the lot, and the series of processing of this routine is terminated.
  • the measuring apparatus 100 i at the time of alignment measurement, position information (coordinate position information) of at least one wafer mark for each of I (for example, 98) shots on the wafer W. ) Is measured, and the coefficients a 0 , a 1 ,..., B 0 , b 1 ,. Accordingly, the deformation component of the wafer grid can be accurately obtained not only for the linear component but also for the nonlinear component.
  • the wafer grid means a lattice formed by connecting the centers of shots on the wafer W arranged in accordance with a shot map (data relating to the arrangement of shots formed on the wafer W).
  • Finding correction amounts (alignment correction components) dx and dy of shot position coordinates for a plurality of shots is nothing other than obtaining a deformation component of the wafer grid.
  • the wafer grid is abbreviated as “grid” or is also described as “shot region (or shot) arrangement”.
  • the measurement processing according to the flowchart described above can be performed in parallel by the three measurement apparatuses 100 1 to 100 3 . That is, the measuring devices 100 1 to 100 3 can measure all the wafers in a measurement processing time for one lot of wafers in total for three lots of wafers stored in the wafer carrier. It is possible to measure the position of at least one wafer mark for each shot, and to accurately determine not only the linear component but also the nonlinear component as a deformation component of the wafer grid.
  • Information on the obtained wafer grid of each wafer for example, data of deformation components of the obtained wafer grid of each wafer (model equations after determining the coefficients a 0 , a 1 ,..., B 0 , b 1 ,.
  • the data 1) is transmitted to the measurement system control device 530 as a part of the alignment history data file of each wafer by the control device 60 i of the measurement device 100 i .
  • the measurement system control device 530 determines the received wafer grid information of each wafer, for example, the received deformation data (coefficients a 0 , a 1 ,..., B 0 , b 1 ,.
  • the alignment history data file including the model equation (1)) is stored in an internal storage device for each wafer, for example.
  • the measurement system control device 530 transmits wafer grid information (alignment history data file) of each of the plurality of wafers included in the lot to the host computer 2000.
  • the wafer grid information (alignment history data file) transmitted from the measurement system 500 includes data on the nonlinear components of the wafer grid.
  • control device 60 i of the measuring apparatus 100 i connected to a host computer 2000 via the LAN1500, the wafer grid information (alignment history data file), from the control device 60 i without using the measurement system controller 530 You may transmit to the host computer 2000.
  • the information on the wafer grid is transmitted (output) from the measurement system 500.
  • the information (data) transmitted from the measurement system is not limited to this.
  • the measurement apparatus 100 The coordinate position information of the plurality of wafer marks measured at i may be transmitted (output) as at least part of the alignment history data of each wafer.
  • An exposure apparatus 200 that constitutes a part of the substrate processing system 1000 is, for example, a step-and-scan projection exposure apparatus (scanner). In FIG. 11, some of the components in the chamber of the exposure apparatus 200 are omitted.
  • the exposure apparatus 200 projects an illumination system IOP, a reticle stage RST that holds the reticle R, and a pattern image formed on the reticle R onto a wafer W coated with a sensitive agent (resist).
  • the exposure apparatus 200 includes a projection optical system PL having an optical axis AX in the Z-axis direction parallel to the optical axis AX1 of the aforementioned mark detection system MDS.
  • the illumination system IOP includes a light source and an illumination optical system connected to the light source via a light transmission optical system, and is in the X-axis direction (in FIG. 11) on the reticle R set (restricted) by the reticle blind (masking system).
  • a slit-like illumination area IAR that is elongated in the direction perpendicular to the paper surface is illuminated with illumination light (exposure light) IL with substantially uniform illuminance.
  • illumination light IL exposure light
  • the configuration of the illumination system IOP is disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2003/0025890.
  • ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the illumination light IL.
  • Reticle stage RST is arranged below illumination system IOP in FIG.
  • the reticle stage RST can be finely driven in a horizontal plane (XY plane) on a reticle stage surface plate (not shown) by a reticle stage drive system 211 (not shown in FIG. 11, see FIG. 12) including a linear motor, for example.
  • a reticle stage drive system 211 (not shown in FIG. 11, see FIG. 12) including a linear motor, for example.
  • it can be driven within a predetermined stroke range in the scanning direction (Y-axis direction which is the left-right direction in FIG. 11).
  • reticle stage RST On reticle stage RST, reticle R on which a pattern region and a plurality of marks whose positional relationship with the pattern region are known is formed on the surface (pattern surface) on the ⁇ Z side is placed.
  • Position information (including rotation information in the ⁇ z direction) of reticle stage RST in the XY plane is formed on movable mirror 212 (or on the end face of reticle stage RST) by reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 214.
  • reticle interferometer reticle laser interferometer
  • Measurement information of reticle interferometer 214 is supplied to exposure control device 220 (see FIG. 12). Note that the position information of the reticle stage RST in the XY plane described above may be measured by an encoder instead of the reticle laser interferometer 214.
  • Projection unit PU is arranged below reticle stage RST in FIG.
  • Projection unit PU includes a lens barrel 240 and a projection optical system PL held in lens barrel 240.
  • the projection optical system PL is, for example, both-side telecentric and has a predetermined projection magnification (for example, 1/4 times, 1/5 times, or 1/8 times).
  • the reticle R is arranged such that the first surface (object surface) of the projection optical system PL and the pattern surface substantially coincide with each other, and the wafer W having a resist (sensitive agent) coated on the surface thereof is the second surface of the projection optical system PL. It is arranged on the surface (image surface) side.
  • a reduced image of the circuit pattern of the reticle R in the illumination area IAR (by the illumination light IL that has passed through the reticle R) ( A reduced image of a part of the circuit pattern) is formed in a region (hereinafter also referred to as an exposure region) IA on the wafer W conjugate to the illumination region IAR via the projection optical system PL.
  • reticle R is moved relative to illumination area IAR (illumination light IL) in the scanning direction (Y-axis direction) and exposure area IA (illumination light IL).
  • illumination area IAR illumination light IL
  • Y-axis direction scanning direction
  • exposure area IA (illumination light IL)
  • a refraction system including only a plurality of, for example, about 10 to 20 refractive optical elements (lens elements) arranged along the optical axis AX parallel to the Z-axis direction is used.
  • a plurality of lens elements constituting the projection optical system PL a plurality of lens elements on the object plane side (reticle R side) are arranged in the Z-axis direction (projection optics) by a drive element (not shown) such as a piezo element.
  • the imaging characteristic correction controller 248 (not shown in FIG. 11, refer to FIG. 12) independently adjusts the voltage applied to each drive element based on an instruction from the exposure control device 220, whereby each movable lens is adjusted. It is individually driven to adjust various imaging characteristics (magnification, distortion, astigmatism, coma, curvature of field, etc.) of the projection optical system PL.
  • an airtight chamber is provided between specific lens elements adjacent to each other inside the lens barrel 240, and the imaging characteristic correction controller 248 determines the pressure of the gas in the airtight chamber.
  • a configuration in which the imaging characteristic correction controller 248 can shift the center wavelength of the illumination light IL may be employed. Also with these configurations, the imaging characteristics of the projection optical system PL can be adjusted.
  • Wafer stage WST has a predetermined stroke in the X-axis direction and Y-axis direction on wafer stage surface plate 222 by stage drive system 224 (shown as a block for convenience in FIG. 11) including a planar motor or linear motor. And is slightly driven in the Z-axis direction, ⁇ x direction, ⁇ y direction, and ⁇ z direction.
  • stage drive system 224 shown as a block for convenience in FIG. 11
  • wafer W is held by vacuum suction or the like via a wafer holder (not shown).
  • the wafer holder can hold a 300 mm wafer by suction.
  • wafer stage WST instead of wafer stage WST, a first stage that moves in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the ⁇ z direction, and a second stage that finely moves in the Z-axis direction, ⁇ x direction, and ⁇ y direction on the first stage.
  • a stage device can also be used.
  • wafer stage WST and wafer holder of wafer stage WST may be referred to as a “second substrate holding member”.
  • Position information of wafer stage WST in the XY plane (including rotation information (yaw amount (rotation amount ⁇ z in ⁇ z direction), pitching amount (rotation amount ⁇ x in ⁇ x direction), rolling amount (rotation amount ⁇ y in ⁇ y direction))) Is always detected by a laser interferometer system (hereinafter abbreviated as an interferometer system) 218 via a movable mirror 216 (or a reflecting surface formed on the end surface of wafer stage WST) with a resolution of, for example, about 0.25 nm. Is done.
  • the position information of wafer stage WST in the XY plane may be measured by an encoder system instead of interferometer system 218.
  • the measurement information of the interferometer system 218 is supplied to the exposure control device 220 (see FIG. 12). Based on the measurement information of interferometer system 218, exposure control device 220 controls the position (including rotation in the ⁇ z direction) of wafer stage WST in the XY plane via stage drive system 224.
  • the position and the amount of inclination in the Z-axis direction on the surface of the wafer W are different from those in the oblique incidence method disclosed in, for example, US Pat. No. 5,448,332. It is measured by a focus sensor AFS (see FIG. 12) comprising a point focus position detection system. Measurement information of the focus sensor AFS is also supplied to the exposure control device 220 (see FIG. 12).
  • a reference plate FP whose surface is the same height as the surface of the wafer W is fixed on the wafer stage WST.
  • a first reference mark used for baseline measurement of the alignment detection system AS, a pair of second reference marks detected by a reticle alignment detection system described later, and the like are formed.
  • An alignment detection system AS for detecting an alignment mark or a first reference mark formed on the wafer W is provided on the side surface of the lens barrel 240 of the projection unit PU.
  • the alignment detection system AS it is a kind of an image processing type alignment sensor that measures a mark position by illuminating a mark with broadband light such as a halogen lamp and processing the image of the mark.
  • a certain FIA (Field Image Alignment) system is used.
  • a diffracted light interference type alignment system may be used instead of the alignment detection system AS of the image processing system or together with the alignment detection system AS.
  • a pair of reticle alignment detection systems 213 (FIG. 11) that can simultaneously detect a pair of reticle marks at the same Y position on reticle R placed on reticle stage RST above reticle stage RST. (Not shown, see FIG. 12) are provided at a predetermined distance in the X-axis direction.
  • the mark detection result by the reticle alignment detection system 213 is supplied to the exposure control device 220.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the input / output relationship of the exposure control apparatus 220.
  • the exposure apparatus 200 includes a wafer transfer system 270 and the like connected to the exposure control apparatus 220 in addition to the above components.
  • the exposure control device 220 includes a microcomputer, a workstation, or the like, and comprehensively controls the entire device including the above components.
  • the wafer transfer system 270 is composed of, for example, a horizontal articulated robot.
  • the C / D 300 further includes a temperature adjustment unit 330 that can adjust the temperature of the wafer.
  • the temperature control unit 330 is usually a cooling unit and includes a flat plate (temperature control device) called a cool plate, for example.
  • the cool plate is cooled, for example, by circulating cooling water.
  • electronic cooling by the Peltier effect is used.
  • the overlay measuring instrument 400 includes a first mark transferred during exposure of a lower layer constituting an overlay measurement mark (registration mark) formed with each shot on the wafer W that has been developed by the C / D 300.
  • the overlay deviation is measured by measuring the relative positional relationship between the images (resist images) of the second marks transferred during exposure of the current layer.
  • a set of the first mark image and the corresponding second mark image for example, a resist image of a box-in-box mark composed of an outer box mark and an inner box mark arranged on the inside is used. it can.
  • the analysis device 3000 performs various analyzes and calculations in accordance with instructions from the host computer 2000. For example, the analysis device 3000 performs a calculation according to a predetermined program on the basis of the measurement result of the overlay deviation from the overlay measuring device 400, for example, and provides a correction value for feeding back to the exposure device 200. calculate.
  • both the exposure apparatus 200 and the C / D 300 are provided with a barcode reader (not shown) as in the measurement apparatus 100 i , and the wafer transfer system 270 (see FIG. 12).
  • the bar code reader appropriately reads the identification information of each wafer, such as the wafer number and the lot number.
  • description regarding reading of identification information of each wafer using a barcode reader is omitted.
  • the substrate processing system 1000 a large number of wafers are successively processed by the measurement system 500 and the lithography system including the exposure apparatus 200 and the C / D 300, respectively.
  • the above-described measurement processing for the measurement target wafer by the measurement system 500 and the processing by the lithography system for the wafer for which measurement by the measurement system 500 is completed are performed independently of each other. For this reason, although there is a restriction that processing by the lithography system is performed on a wafer that has been measured by the measurement system 500, the overall processing sequence may be determined so that the throughput of the entire substrate processing system is maximized. it can.
  • the C / D within the transport system (e.g., a scalar robot), (a W 1) wafer from arranged wafer carrier into the chamber of the first sheet of C / D300 is taken out, it is carried into the coating unit .
  • coating of a resist is started by the application part.
  • the resist coating is completed, C / D in the transport system is carried into the baking unit takes out the wafer W 1 from the coating unit. Accordingly, heat treatment of the wafer W 1 (PB) is started by the baking unit.
  • the PB of wafer is completed, by the transport system C / D, the wafer W 1 is carried into which the temperature adjusting unit 330 withdrawn from the baking section.
  • the wafer W 1 cooling is started by the temperature control unit 330 inside the cool plate.
  • This cooling is performed using a temperature at which there is no influence in the exposure apparatus 200, generally a target temperature of the air conditioning system of the exposure apparatus 200 determined within a range of 20 to 25 ° C., for example.
  • the wafer temperature is within a range of ⁇ 0.3 [° C.] with respect to the target temperature when the wafer is loaded into the temperature control unit 330, but the target temperature is ⁇ 10 [mK] by the temperature control unit 330. The temperature is adjusted to the range.
  • the wafer W 1 is the inside conveying system C / D, the load of the substrate transfer unit provided between the C / D300 and the exposure apparatus 200 Placed on the side substrate placement unit.
  • the wafer W 1 placed on the aforementioned load-side substrate platform is transported to a predetermined standby position inside the exposure apparatus 200 by the wafer transport system 270.
  • the first wafer W 1 without waiting at the standby position, is loaded immediately by the exposure control unit 220, on the wafer stage WST.
  • This wafer loading is performed by the exposure control device 220 using a vertically moving member (not shown) on the wafer stage WST and the wafer transfer system 270 in the same manner as that performed by the measurement apparatus 100 i described above.
  • the wafer on wafer stage WST is subjected to search alignment similar to that described above using alignment detection system AS, and EGA wafer alignment using, for example, about 3 to 16 shots as alignment shots.
  • the exposure control apparatus 220 of the exposure apparatus 200 includes the alignment history data file of the wafer (target wafer) to be subjected to wafer alignment and exposure in the exposure apparatus 200, and identification information ( For example, it is provided from the host computer 2000 together with the wafer number and lot number).
  • the alignment history data acquired by the exposure apparatus 200 from the host computer 2000 includes information on the wafer grid of each wafer measured by the measurement system 500, and the exposure control apparatus 220 acquires the information after a predetermined preparation work. Wafer alignment as described later is performed in accordance with the measurement mode information included in the alignment history data.
  • the exposure control device 220 and the measurement system control device 530 may exchange alignment history data and the like without using the host computer 2000.
  • the correction amount of the position coordinates of the shot of the wafer W obtained by the measuring apparatus 100 i (coefficients a 0 , a 1 ,..., B 0 , b 1 ,. It is used for aligning the wafer with the exposure position when exposing W.
  • the wafer W whose position coordinate correction amount has been measured by the measuring apparatus 100 i by the exposure apparatus 200 is unloaded from the slider 10 of the measuring apparatus 100 i as described above, and then stored in the FOUP 520, and the FOUP 520. Is carried into the C / D 300 by the OHT or other transport system. Then, after the resist is applied by the C / D 300, the wafer W is loaded onto the wafer stage WST of the exposure apparatus 200 for exposure.
  • the holding state of the wafer W differs depending on the individual difference of the wafer holder. . Therefore, even if the measurement apparatus 100 i calculates the correction amount of the position coordinate of the shot of the wafer W (coefficients a 0 , a 1 ,..., B 0 , b 1 ,. All of the coefficients a 0 , a 1 ,..., B 0 , b 1 ,.
  • the wafer W is held differently for each wafer holder, which is affected by the first-order or lower-order component (linear component) of the correction amount of the shot position coordinates, and the second-order or higher-order component is It is thought that it is hardly affected.
  • the second-order or higher-order components are considered to be components mainly caused by deformation of the wafer W caused by the process, and are considered to be components unrelated to the wafer holding state by the wafer holder. This is because there is no problem.
  • the measuring device 100 i Based on such a thought, by the measuring device 100 i, the coefficient a 3 of the high-order component obtained for the wafer W over time, a 4, ising, a 9 , ising, and b 3, b 4, ising , B 9 ,... Can be used as they are as coefficients of higher-order components of the correction amount of the position coordinates of the wafer W in the exposure apparatus 200. Therefore, simple EGA measurement (for example, measurement of about 3 to 16 wafer marks) for obtaining the linear component of the correction amount of the position coordinate of wafer W is sufficient on wafer stage WST of exposure apparatus 200. is there.
  • the information of mode A is included in the alignment history data file of the target wafer.
  • the number corresponding to the number of alignment shots out of the wafer marks included in the alignment history data and whose position information is measured by the measuring device 100 i (mark position information is used to calculate the correction amount).
  • the wafer mark is selected as a detection target, and the detection target wafer mark is detected using the alignment detection system AS.
  • the detection result and the position of the wafer stage WST at the time of detection (measurement information by the interferometer system 218) Based on the above, position information of each wafer mark to be detected is obtained, EGA calculation is performed using the position information, and each coefficient of the following equation (2) is obtained.
  • the exposure control apparatus 220 uses the coefficients (c 0 , c 1 , c 2 , d 0 , d 1 , d 2 ) obtained here as coefficients (a) included in the deformation component data of the wafer grid of the target wafer.
  • a target position for alignment with an exposure position (reticle pattern projection position) at the time of exposure is determined (hereinafter referred to as a positioning target position for convenience).
  • exposure is performed not by the static exposure method but by the scanning exposure method, but for convenience, it is referred to as a positioning target position.
  • the exposure control apparatus 220 determines a positioning target position of each shot for correcting the wafer grid according to the same procedure as that when the above-described A mode information is included.
  • the alignment history data includes a wafer mark having a good detection signal among a plurality of wafer marks for several shots and one wafer mark for each of the remaining shots. It is included as a wafer mark using mark position information for calculation.
  • the exposure control device 220 selects the number of wafer marks necessary to obtain the shot shape from among the plurality of wafer marks for the several shots described above. Then, using these wafer mark position information (actually measured values), for example, statistical calculation applying the least squares method to the model equation of [Equation 7] disclosed in US Pat. No. 6,876,946. (Also called multi-point EGA calculation within a shot) is performed to obtain a shot shape. Specifically, among 10 parameters in the model equation of [Formula 7] disclosed in the above-mentioned US Pat. No.
  • the exposure control unit 220 while the position control of the wafer stage WST in accordance with the target position, performs exposure by the step-and-scan method for each shot on the wafer W 1.
  • the projected image by the projection optical system PL of the pattern of the reticle R is deformed in accordance with the obtained shot shape during the scanning exposure.
  • At least one of the wavelengths of IL is adjusted.
  • the adjustment of the imaging characteristic (aberration) of the projection optical system PL and the adjustment of the center wavelength of the illumination light IL are performed by the exposure control device 220 via the imaging characteristic correction controller 248.
  • the second wafer W 2 is transferred to the load side substrate mounting portion of the substrate transfer portion by the C / D transfer system. Then, the wafer is transferred to a predetermined standby position in the exposure apparatus 200 by the wafer transfer system 270 and waits at the standby position.
  • the wafer W 1 and the wafer W 2 is exchanged on the wafer stage, the wafer W 2 after the replacement, is performed similar wafer alignment and exposure as described above.
  • the transport to the standby position of the wafer W 2 is still in the case where exposure of wafer (in this case the wafer W 1) on the wafer stage does not end until the end of the wafer stage holding the exposed wafer waits You will wait in the vicinity of the position.
  • the exposed wafer placed on the unload-side substrate placement unit of the substrate transfer unit by the wafer transfer system 270 is carried into the bake unit by the C / D transfer system, and the inside of the bake unit is transferred. PEB is performed by the baking apparatus. A plurality of wafers can be simultaneously accommodated in the bake portion.
  • the wafer on which PEB has been completed is taken out of the baking part by the C / D transport system, is carried into the developing part, and development is started by the developing device in the developing part.
  • the wafer When the development of the wafer is completed, the wafer is taken out of the developing unit by the C / D transport system and is carried into a FOUP 520 used at the time of carrying in or a predetermined storage stage in a different wafer carrier. Later, within the C / D300, with respect to the exposed second and subsequent wafers, the same procedure as the wafer W 1, PEB, development, and so that the conveyance of the wafer is repeated.
  • the measurement apparatus 100 of the measurement system 500 is independent of the processing operation of the target wafer by the exposure apparatus 200 including the simple EGA measurement and exposure described above.
  • the alignment measurement of the target wafer can be performed by i , and efficient processing can be performed without substantially reducing the throughput of wafer processing by the exposure apparatus 200.
  • the alignment and exposure processing by the exposure apparatus 200 for the wafer of a certain lot that has been subjected to the measurement process in advance by the measurement apparatus 100 i of the measurement system 500 and the measurement apparatus 100 of the measurement system 500 are independent of the processing operation of the target wafer by the exposure apparatus 200 including the simple EGA measurement and exposure described above.
  • the alignment measurement of the target wafer can be performed by i , and efficient processing can be performed without substantially reducing the throughput of wafer processing by the exposure apparatus 200.
  • all shot EGA including all shots as sample shots or all shot EGA including multi-point EGA for at least some shots Wafer alignment and exposure by the exposure apparatus 200 for wafers in the same lot that have undergone process processing (etching, oxidation / diffusion, film formation, ion implantation, planarization (CMP), etc.) of the previous process of wafer processing.
  • alignment history data including wafer grid information is acquired for each wafer obtained by alignment measurement.
  • the acquired alignment history data for each wafer is stored in an internal storage device by the measurement system control device 530 for each wafer.
  • the exposure apparatus 200 can perform wafer alignment and exposure on the target wafer by effectively utilizing the alignment history data including the wafer grid information for the target wafer, which is obtained using the measurement system control apparatus 530. it can. That is, in the substrate processing system 1000 according to the present embodiment, wafer grid information (for example, data on deformation components of the wafer grid) for the target wafer obtained by the pre-measurement processing in the measurement apparatus 100 i of the measurement system 500 is used. It can be said that the included alignment history data is transferred (provided) to the exposure apparatus 200 in a substantially feedforward manner.
  • wafer grid information for example, data on deformation components of the wafer grid
  • the exposure apparatus 200 aligns several shots.
  • the model is obtained by using the coefficient of the low-order component and the coefficient of the high-order component acquired by the measuring apparatus 100 i.
  • the correction amount from the design position of each shot can be obtained. It is possible to obtain a correction amount with the same accuracy as when the exposure apparatus 200 obtains the coefficients of the low-order and high-order components of the model formula (1). Based on this correction amount and the design value of the arrangement of a plurality of shots on the wafer, it is possible to calculate the positioning target position at the time of exposure of each shot.
  • each shot can be accurately aligned with the exposure position (reticle pattern projection position).
  • the exposure position reticle pattern projection position
  • the control apparatus 60 i uses the first position measurement system 30 and the second position measurement system 50 while controlling the movement of the slider 10 by the drive system 20.
  • the position information of the slider 10 with respect to the surface plate 12 and the relative position information between the mark detection system MDS and the surface plate 12 are acquired, and the positions of a plurality of marks formed on the wafer W using the mark detection system MDS. Seeking information. Therefore, according to the measuring apparatus 100 i , position information of a plurality of marks formed on the wafer W can be obtained with high accuracy.
  • the control apparatus 60 i constantly acquires measurement information (relative position information between the surface plate 12 and the mark detection system MDS) by the second position measurement system 50.
  • the positional relationship between the detection center of the mark detection system MDS and the measurement point of the first position measurement system that detects the positional information of the slider 10 with respect to the surface plate 12 in the direction of six degrees of freedom is maintained at a desired level at the nm level.
  • the position of the surface plate 12 in the direction of 6 degrees of freedom is controlled in real time via the three vibration isolation devices 14 (actuators thereof).
  • control device 60 i controls driving of the slider 10 by the driving system 20, while measuring information by the first position measuring system 30 (position information of the slider 10 with respect to the surface plate 12) and measurement by the second position measuring system 50.
  • Information (relative position information between the surface plate 12 and the mark detection system MDS) is acquired, and a detection signal when the mark formed on the wafer W is detected using the mark detection system MDS and the mark detection system MDS are obtained.
  • position information of a plurality of wafer marks is obtained. Therefore, according to the measuring apparatus 100 i , position information of a plurality of marks formed on the wafer W can be obtained with high accuracy.
  • the position control of the wafer W (wafer stage WST) at the time of exposure is performed based on the measured mark position information without performing the EGA calculation using the measured mark position information.
  • the measurement information obtained by the second position measurement system 50 may not be used for calculating the mark position information.
  • the measurement information obtained by the second position measurement system 50 obtained when the mark formed on the wafer W is detected by using the mark detection system MDS is used by offsetting, for example, the wafer W (wafer stage).
  • Information for moving the wafer W such as a positioning target value (WST) may be corrected.
  • the movement of the reticle R (reticle stage RST) at the time of exposure may be controlled in consideration of the offset.
  • the first position measurement system 30 that measures position information in the direction of six degrees of freedom of the slider 10 on which the wafer W is placed and held is at least the wafer on the wafer W. Since the mark is detected by the mark detection system MDS, it is possible to continue irradiating the grating RG1 with the measurement beam from the head unit 32 in the range in which the slider 10 moves. Therefore, the first position measurement system 30 can continuously measure the position information in the entire range in the XY plane in which the slider 10 moves for mark detection.
  • an orthogonal coordinate system (reference coordinate system) defined by the length measuring axis of the first position measuring system 30 is used.
  • the mark on the wafer W held on the slider 10 (search mark, wafer) is obtained from the absolute position of the slider 10, and eventually the position information of the slider 10 and the detection result of the mark detection system MDS. It is possible to manage the absolute positions of not only marks but also other marks such as overlay measurement marks (registration marks) on the reference coordinate system.
  • “absolute position” means a coordinate position on the reference coordinate system.
  • the substrate processing system 1000 includes the measurement system 500, so that the exposure apparatus 200 temporarily maintains a required high throughput (required high throughput).
  • Simple EGA measurement for example, acquisition of position information of about 3 to 16 wafer marks using the alignment detection system AS) for obtaining a linear component of the correction amount of the wafer position coordinates within an allowable time
  • the wafer grid obtained by the low-order component of the deformation of the wafer grid by performing the simple EGA measurement and, for example, the all-point EGA obtained in advance by the measurement system 500
  • the deformation of the wafer grid can be obtained with high accuracy using the high-order component of the deformation.
  • the measurement system 500 can substantially improve the grid correction function of the exposure apparatus 200. Therefore, with an exposure apparatus that does not have a state-of-the-art grid correction function, high-precision exposure can be performed on the wafer with high throughput or without reducing throughput.
  • the case where the measurement apparatus 100 i , the C / D 300, and the exposure apparatus 200 include a barcode reader has been described.
  • a wireless IC tag is used.
  • the RFID tag writing / reading device may be provided.
  • an RFID tag is attached to each wafer, the measuring device 100 i uses the writing / reading device to write the above-described alignment history data for each wafer to the RFID tag, and another device, for example, the exposure device 200,
  • the above-described feedforward transfer of the alignment history data for the target wafer can be easily realized.
  • the exposure apparatus 200 obtains the coefficient of the first-order or lower order component of the model equation, and the coefficient of the lower-order component and the above-mentioned acquired by the measuring apparatus 100 i.
  • the case where the coefficients of the second and higher order components of the model formula are used has been described.
  • the present invention is not limited to this.
  • the coefficients of the second-order and lower components of the above model formula are obtained from the alignment mark detection result in the exposure apparatus 200, and the coefficients of the second-order and lower components are acquired by the measurement apparatus 100 i . It is also possible to use the third-order or higher-order coefficient of the above model formula.
  • the coefficients of the third and lower order components of the model formula are obtained from the detection result of the alignment mark in the exposure apparatus 200, and the coefficients of the third and lower order components and the model formula acquired by the measuring apparatus 100 i are used.
  • the coefficients of higher order components of the fourth order or higher may be used. That is, the coefficient of the component below the (N ⁇ 1) th order (N is an integer of 2 or more) of the model formula is obtained from the detection result of the alignment mark in the exposure apparatus 200, and the component below the (N ⁇ 1) th order.
  • the coefficient of the higher-order component of the Nth order or higher of the model formula acquired by the measuring apparatus 100 i may be used.
  • the measurement apparatus 100 i uses the design position coordinates X and Y of each shot in the wafer coordinate system (matching the reference coordinate system) and the correction amount (alignment correction component) of the position coordinate of the shot.
  • coefficient of order components a 0, a 1, a 2 , b 0, b 1, b 2 is also set to be determined, since the coefficients of the low-order components is determined by the exposure apparatus 200, the measuring apparatus 100 i, a low-order It is not always necessary to obtain the component coefficients.
  • the exposure apparatus 200 when the B mode is set in the measurement apparatus 100 i and the positional information of a plurality of wafer marks for several shots on the wafer is measured, the exposure apparatus 200 performs multiple shots. By the point EGA calculation, the chip rotation ( ⁇ ), the chip orthogonality error (w), the chip scaling (rx) in the x direction, and the chip scaling (ry) in the y direction were obtained, thereby obtaining the shape of the shot. .
  • the present invention is not limited to this. For example, even when the A mode is set in the measurement apparatus 100 i and the position information of one wafer mark is measured for all shots on the wafer, the exposure apparatus 200 It is possible to estimate shot deformation (shot shape change). This will be described below.
  • the wafer grid on the wafer W is deformed due to the process, and individual shots are also somewhat deformed by this process, but the deformation is considered to be along the deformation of the wafer grid.
  • the variation component of the wafer grid can be divided into the following four variation components that are independent from each other, and each variation component causes the following shot deformation.
  • Variation component of dx in the X-axis direction Variation of magnification in the X-axis direction
  • Variation component of dy in the X-axis direction of magnification in the Y-axis direction Variation (4) Fluctuation component of dy in the Y-axis direction Rotation with respect to the X-axis
  • the fluctuation components (1) to (4) are calculated, and the deformation of the shot on the wafer W is estimated based on the fluctuation components.
  • the method for estimating the deformation of the shot is roughly divided into the following two methods.
  • A) The shot is deformed according to a value obtained by partial differentiation of the formula (3) after the coefficient (undecided coefficient) is determined with respect to X and Y.
  • B) The wafer grid is approximated to a first-order model equation, and the shot is deformed according to the coefficient of the model equation.
  • the wafer grid is a design value of the arrangement of a plurality of shot areas on the wafer by substituting the design position coordinates X and Y of each shot into equation (3) after the coefficient (undetermined coefficient) is determined.
  • Correction amounts correctedion amounts dx and dy of shot position coordinates
  • deformation components of the wafer grid can be obtained and calculated using the correction amounts and design values of shot position coordinates.
  • the method of correcting the shot shape by the estimation method (A) is called high-order partial differential correction
  • the method of correcting the shot shape by the estimation method (B) is called primary approximation correction. Even if the wafer grid is the same, the shot deformation state differs between the case where the method (A) is used and the case where the method (B) is used.
  • FIGS. 13A and 13B schematically show an example of the difference between the high-order partial differential correction and the primary approximation correction.
  • the Y component dy b 6 ⁇ X 3 in the wafer grid.
  • FIG. 13A shows three shots corrected by high-order partial differential correction.
  • the center shot has a deformation amount of zero.
  • FIG. 13B shows three shots corrected by the first-order approximation correction.
  • EGA alignment is performed again with the first-order model equation, and the shot shape is corrected using a first-order coefficient related to rotation with respect to the Y-axis in the model equation.
  • this primary approximation correction is performed, as shown in FIG. 13B, the center shot of the three shots is also subjected to the primary deformation, and the deformation of each shot is uniform as a whole. .
  • the deformation of the shot is local along the wafer grid around the shot, whereas the primary In the approximate correction, the deformation of all shots on the wafer W is uniform.
  • which method is selected may be specified by an exposure recipe so that the user can select as appropriate according to the required specifications of the semiconductor to be manufactured.
  • the exposure control device 220 performs the reticle in accordance with the obtained shot shape (the shot shape obtained by the shot deformation estimation) during the scanning exposure as described above.
  • the wafer is measured together with the wafer alignment measurement by the measurement apparatus 100 i.
  • W flatness measurement also referred to as focus mapping
  • focus / leveling control of the wafer W at the time of exposure can be performed without performing the flatness measurement by the exposure apparatus 200.
  • At least one of the measurement devices 100 1 , 100 2 , and 100 3 of the measurement system 500 may be a measurement device having a function different from that of other measurement devices.
  • one measuring device may be a measuring device provided with a multi-point focal position detection system for measuring unevenness (flatness) on the wafer surface, or may be a wafer shape measuring device.
  • the measurement system 500 may include two measurement devices or four or more measurement devices.
  • the target is a 300 mm wafer.
  • the present invention is not limited to this, and a 450 mm wafer having a diameter of 450 mm may be used. Since wafer alignment can be performed by the measurement apparatus 100 i separately from the exposure apparatus 200, even for a 450 mm wafer, for example, all-point EGA measurement can be performed without causing a reduction in throughput of exposure processing.
  • either the A mode or the B mode is set as the measurement mode of the measurement apparatus 100 i .
  • the B mode may not be set.
  • a C mode for detecting a first number of wafer marks of 2 or more for all shots on all wafers in a lot, and a portion of shots for all wafers in a lot, for example, positions on the periphery of the wafer
  • a mode in which a second number of wafer marks of 2 or more is detected and one wafer mark is detected for the remaining shots (referred to as D mode) may be provided.
  • an E mode for selecting one of the A mode, the C mode, and the D mode is provided for the remaining wafers in the lot in accordance with the detection result of the wafer mark for the first predetermined number of wafers in the lot. Also good.
  • one or more wafer marks of some shots for example, 90% or 80% of the number of shots, As for the shots located in the part, one or more wafer marks of the shots with one interval may be measured.
  • the gratings RG1, RG2a, and RG2b have been described with respect to the case where the X-axis direction and the Y-axis direction are the periodic directions.
  • lattice part (two-dimensional grating) with which each of the 2nd position measurement system 50 is provided should just make 2 directions which mutually cross
  • the configuration of the measuring apparatus 100 i described in the above embodiment is merely an example.
  • the measuring apparatus has a stage (slider 10) movable with respect to the base member (surface plate 12), and can measure position information of a plurality of marks on a substrate (wafer) held on the stage. If it is good. Therefore, the measurement apparatus does not necessarily include the first position measurement system 30 and the second position measurement system 50, for example.
  • the configuration of the head portion 32 of the first position measurement system 30 described in the above embodiment, the arrangement of detection points, and the like are merely examples.
  • the position of the detection point of the mark detection system MDS and the detection center of the head unit 32 may not coincide with each other in at least one of the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the arrangement of the head portion of the first position measurement system 30 and the grating RG1 (lattice portion) may be reversed. That is, the slider 10 may be provided with a head portion, and the surface plate 12 may be provided with a lattice portion.
  • the first position measurement system 30 does not necessarily include the encoder system 33 and the laser interferometer system 35, and the first position measurement system 30 may be configured only by the encoder system.
  • the encoder system irradiates the grating RG1 of the slider 10 from the head portion, receives the return beam (diffracted beam) from the grating, and measures the position information of the slider 10 with respect to the surface plate 12 in the six degrees of freedom direction.
  • a position measurement system may be configured.
  • the configuration of the head of the head portion is not particularly limited.
  • a pair of XZ heads that irradiate a detection beam to two points that are the same distance in the X-axis direction with respect to a predetermined point on the grating RG1, and two points that are the same distance in the Y-axis direction from the predetermined point A pair of YZ heads that irradiate a beam may be provided, or a pair of three-dimensional heads that respectively irradiate a detection beam to two points separated in the X-axis direction of the grating RG1, and the two points
  • An XZ head or a YZ head that irradiates a detection beam at a point where the position in the Y-axis direction is different may be provided.
  • the first position measurement system 30 does not necessarily need to measure the position information of the slider 10 with respect to the surface plate 12 in the direction of 6 degrees of freedom, and may only be able to measure position information in the X, Y, and ⁇ z directions, for example.
  • a first position measurement system that measures position information of the slider 10 with respect to the surface plate 12 may be disposed between the surface plate 12 and the slider 10.
  • the first measurement system used to measure the absolute position of the slider 10 does not necessarily include an encoder system that irradiates the grating RG1 of the slider 10 from the head unit described above. 12 may be configured by an interferometer system or other measuring device that measures position information of the slider 10 with respect to 12 in the direction of 6 degrees of freedom or in the direction of 3 degrees of freedom in the horizontal plane.
  • the configuration of the second position measurement system 50 described in the above embodiment is merely an example.
  • the head portions 52A and 52B may be fixed to the surface plate 12, and the scales 54A and 54B may be provided integrally with the mark detection system MDS.
  • the second position measurement system 50 may include only one head portion. It is good and you may have three or more. In any case, it is desirable that the second positional measurement system 50 can measure the positional relationship between the surface plate 12 and the mark detection system MDS in the direction of 6 degrees of freedom. However, the second position measurement system 50 may not necessarily be able to measure the positional relationships in all six degrees of freedom directions.
  • the slider 10 is supported by being floated on the surface plate 12 by the plurality of air bearings 18, and the slider 10 is driven in the X-axis direction, and the slider 10 is moved to the first drive device 20 A.
  • the drive system 20 is configured to drive the slider 10 in a non-contact state with respect to the surface plate 12, including the second drive device 20 ⁇ / b> B that is integrally driven in the Y-axis direction.
  • the present invention is not limited to this, and a drive system configured to drive the slider 10 in the direction of six degrees of freedom on the surface plate 12 may be adopted as the drive system 20.
  • a drive system may be configured by a magnetically levitated planar motor. In such a case, the air bearing 18 becomes unnecessary.
  • the measuring device 100 i may include a drive system that drives the surface plate 12 separately from the vibration isolation device 14.
  • the measurement system 500 includes the EFEM system as the carrier system 510.
  • a plurality of (for example, three) carriers for example, FOUP
  • the measurement system 500 includes a carrier (such as a FOUP) between a plurality of load ports provided adjacent to each of the plurality of measurement devices 100 i and a carrier storage device and a plurality of load port placement units. May be provided with a carrier conveyance device for delivering the above.
  • Second Embodiment a second embodiment will be described.
  • wafer grid fluctuation management and overlay measurement using the measurement system 500 of the substrate processing system 1000 will be described.
  • the measuring apparatus 100 i since the measuring apparatus 100 i includes the first position measurement system 30, the origin of the orthogonal coordinate system (reference coordinate system) defined by the length measurement axis of the first position measurement system 30 is determined.
  • a wafer mark on the wafer W held on the slider 10 such as an overlay measurement mark (registration mark), which is obtained from the absolute position of the slider 10, and consequently the position information of the slider 10 and the detection result of the mark detection system MDS.
  • the measuring apparatus 100 i can also function as the overlay measuring instrument 400.
  • FIG. 14 schematically shows the flow of processing in the wafer grid management method in this case.
  • step S202 the exposure apparatus 200, with respect to a bare wafer included in a certain lot (for convenience, the wafer W 0), using the product reticle R, the exposure is performed by the step-and-scan method.
  • the reticle R has a rectangular pattern area on the pattern surface, and a mark (wafer mark when transferred onto the wafer) in the surrounding area or inside the pattern area (in the case of taking one-shot multiple chips). ) Etc. are formed.
  • the wafer W 0 is a wafer unexposed, resist is applied by C / D300 on its surface.
  • step S202 the resist layer of the wafer W 0 surface, the rectangular pattern area and each shot positional relationship design known as the shot number I arranged in a matrix (e.g., 98)
  • a transfer image (latent image) with the corresponding mark is formed.
  • step S204 the exposed wafer W 0 is unloaded from the wafer stage WST, is conveyed to the developing portion of the C / D300. Specifically, the wafer W 0 is transferred by the wafer transfer system 270 and is mounted on the unload side substrate mounting portion of the substrate transfer portion provided between the C / D 300 and the exposure apparatus 200. Then, the wafer W 0 is carried into the developing unit of the C / D 300 by the C / D transfer system.
  • step S206 the wafer W 0 is developed by the developing device of the developing unit of C / D300. After this development, on the wafer W 0 , a resist image of a wafer mark corresponding to each shot whose positional relationship between I (for example, 98) rectangular shots arranged in a matrix and each shot is known in design. (Hereinafter abbreviated as a wafer mark as appropriate) is formed.
  • step S208 including the developed wafer W 0, FOUP a plurality of wafers of a lot has been accommodated, is removed from C / D300, by using a above OHT, the measurement system 500 the load port of 514. That is, the wafer W 0 in the FOUP taken out from the C / D 300 is subjected to a process process (etching process or film forming process after the etching process (sputtering process, CVD process, thermal oxidation process) performed after the development process. Before the measurement is performed).
  • the wafer W 0 accommodated in the FOUP is taken out of the FOUP using the robot 516 or the like and loaded onto the slider 10 of the measuring apparatus 100 i using the transfer system 521 or the like.
  • one of the plurality of wafers accommodated in the FOUP will be described as the wafer W 0 , but the same processing is applied to all or some of the plurality of wafers accommodated in the FOUP. You can go.
  • step S210 the measurement apparatus 100 i performs the above-described one-shot measurement for the developed wafer W 0 to obtain the absolute position coordinates of each wafer mark. That is, the control device 60 i measures the position information of the slider 10 using the first position measurement system 30 (and the second position measurement system 50), and uses the mark detection system MDS to measure I pieces (for example, 98 pieces). I wafer marks corresponding to the respective shots) are detected, and the detection result of each of the I wafer marks and the absolute position coordinates (X, Y) of the slider 10 at the time of detection of each of the I wafer marks are detected.
  • the control device 60 i measures the position information of the slider 10 using the first position measurement system 30 (and the second position measurement system 50), and uses the mark detection system MDS to measure I pieces (for example, 98 pieces). I wafer marks corresponding to the respective shots) are detected, and the detection result of each of the I wafer marks and the absolute position coordinates (X, Y) of the slider 10 at the time of detection of each of
  • the absolute position coordinates (X, Y) of the I wafer marks corresponding to each of the I shots on the wafer W 0 are obtained.
  • the control device 60 i uses the X axis direction and Y axis direction Abbe errors of the first position measurement system 30 based on the measured values in the ⁇ x direction and ⁇ y direction of the slider 10 measured by the first position measurement system 30.
  • the absolute position coordinates (X, Y) of the I wafer marks are obtained using the measurement values in the X-axis direction and the Y-axis direction of the second position measurement system 50 as offsets.
  • step S212 the control device 60 i obtains variation information of the array of I shots (wafer grid) on the wafer W 0 using the absolute position coordinates of the obtained I marks. For example, the control device 60 i determines the absolute position coordinates (X, Y) of each of the I shots from the absolute position coordinates of the I wafer marks based on the known positional relationship between the wafer mark and the shot center. Based on the difference data between the measured values of the absolute position coordinates (X, Y) of each of the I shots and the design values of the position coordinates (X, Y) of each shot, statistics such as the least squares method are obtained.
  • the coefficients a 0 , a 1 ,..., B 0 , b 1 are substituted into the expression (1), and the expression (1) after the coefficients are determined is used as the wafer grid fluctuation information as a measurement system.
  • the data is stored in an internal memory of 500 (for example, a storage device of the control device 60 i or a storage device of the measurement system control device 530) or an external storage device.
  • control device 60 i may measure the absolute position coordinates (X, Y) of each of the I shots from the absolute position coordinates of the I wafer marks based on the known positional relationship between the wafer mark and the shot center. To create a map comprising data of the difference between the actual measured values of the absolute position coordinates (X, Y) of each of the I shots and the design values of the position coordinates (X, Y) of each shot. It is also possible to use wafer grid fluctuation information.
  • actual measurement values of absolute position coordinates (X, Y) of each of the I shots may be used as wafer grid fluctuation information.
  • step S214 the control device 60 i becomes a reference in which the variation information from the design value of the wafer grid obtained in step S210 is stored in advance in the memory (or the storage device of the measurement system control device 530). Compare with wafer grid fluctuation information and find the difference. For example, the fluctuation amount of the wafer grid from the fluctuation of the reference wafer grid is obtained. Due to the processing of step S214, shot arrangement errors caused by stage grid errors between different exposure apparatuses, or stage grid errors between different time points of the same exposure apparatus, etc. Error can be managed.
  • step S214 prior to the processing of step S214, the relative upper bare wafer of another lot and wafer W 0 using the reticle R in different scanning stepper the exposure apparatus 200, as in step S202 described above Exposure is performed, and the same processing as in steps S204 to S212 is performed on the exposed wafer, thereby obtaining reference wafer grid variation information, and storing the memory (or storage of the measurement system control device 530). Device).
  • step S214 prior to the processing of step S214, the included in the same lot as the wafer W 0, or included in the wafer W 0 and another lot to another wafer from the wafer W 0, the above-described step S202
  • exposure using the reticle R is performed by the exposure apparatus 200, and the same processing as in steps S203 to S212 is performed on the wafer, so that the variation information of the reference wafer grid is obtained. It is stored in the memory (or the storage device of the measurement system control device 530).
  • the measurement apparatus 100 i used to acquire the wafer grid fluctuation information of the wafer W 0 may be the same as the measurement apparatus 100 i used to acquire the reference wafer grid fluctuation information. It may be different.
  • the management method according to the present embodiment it is possible to manage the wafer grid fluctuation caused by the apparatus without using the reference wafer. For this reason, it is possible to avoid the following inconvenience when using the reference wafer.
  • the operation using the reference wafer becomes a problem because the reference wafer is reused by a plurality of exposure apparatuses. Since not only one reference wafer but usually a plurality of reference wafers are produced, it is necessary to guarantee individual differences between the reference wafers. In addition, the reference wafer may be damaged or may deteriorate during use. Furthermore, in the method of managing the wafer grid using the reference wafer, a resist is applied to the surface of the reference wafer and exposed, and after the necessary processing is completed, the resist is removed and the reference wafer is cleaned. Repeating this process may damage the surface. Further, the back surface of the reference wafer also has a mark on a chuck member (pin chuck or the like) included in the wafer holder, which generates an adsorption strain of the reference wafer and distorts the wafer grid.
  • a chuck member pin chuck or the like
  • the use of a reference wafer has the following advantages. a. Measurement (correction) can be performed when it is desired to measure (correct) the fluctuation of the wafer grid without worrying about the vacancy or serial number of the reference wafer. b. Since a bare wafer can be used in place of the reference wafer, quality control can be easily performed. c.
  • the wafer grid can be managed with the product shot map and product reticle. That is, the wafer grid can be managed using the overlay measurement mark and alignment mark on the product reticle. As a result, a dedicated reticle for quality control becomes unnecessary.
  • the grid error is coordinate-dependent and has the same error if the location is the same. If it is near the point where the mark position is measured and the grid error is corrected, the error is considered to be small.
  • Errors such as scan speed or scan acceleration do not cause grid errors. Even if a grid error is generated, the error does not change every time scanning is performed. Therefore, only one adjustment is necessary, and it is not necessary to perform regular maintenance.
  • the information of the wafer grid of the wafer W 0 obtained in step 212 provides an exposure apparatus 200 (feedback) after the lot containing the wafer W 0, the bare wafer where the wafer W 0 contained in a separate batch
  • the movement of the stage WST of the exposure apparatus 200 is controlled so that the fluctuation (deviation from the design value) of the wafer grid of the first layer is reduced. May be.
  • a positioning target position when each shot is exposed to a bare wafer included in another lot may be determined.
  • step 210 if for all the shots on the wafer W 0 acquires the absolute position coordinates of two or more wafer marks, the information about the shape and size of each shot can be obtained, the exposure apparatus the information 200
  • the image formation characteristic correction controller 248 or at least one of the speed and direction of the reticle stage RST may be controlled so that the shape and size of each shot are in a desired state. good.
  • the wafer W 0 is subjected to various processes (including etching processing and film formation processing) and the C / D apparatus 300 (or Immediately before being loaded into another C / D apparatus, wafer grid fluctuation information of the wafer W 0 may be acquired.
  • the alignment history data of the wafer W 0 including the acquired wafer grid fluctuation information is used as the exposure apparatus 200 for performing the second layer exposure process, or another exposure apparatus.
  • feed-forward to provide the fluctuation information of the wafer grid of the wafer W 0 in the exposure apparatus 200 (feedback) after the lot containing the wafer W 0, another lot from the wafer W 0 May be used when the exposure apparatus 200 performs exposure processing using the reticle R.
  • FIG. 15 schematically shows the flow of processing in the overlay measurement method in this case.
  • step S302 the wafer contained in certain lot (the wafer W 11) is loaded into C / D300, different exposure apparatus in the application of the C / D300, and the exposure apparatus 200 or the exposure apparatus 200, for example, the first layer on the wafer W 11 exposure of the (lower layer) is performed in the resist coating is performed by a scanner or a stepper.
  • the wafer W 11 before application of the resist has a plurality of, for example, I (for example, 98) shots as well as a wafer mark whose design positional relationship with the shot is known and overlay deviation measurement by exposure of the lower layer.
  • a first mark (to be precise, a resist image of the first mark (also referred to as a first mark image as appropriate)) is formed corresponding to each shot. In this case, the design positional relationship of each of the I first mark images is also known.
  • step S304 the wafer W 11 on which the resist is applied is, through the same predetermined process as the wafer W 1 mentioned above is loaded onto the wafer stage WST of the exposure apparatus 200. Specifically, the wafer W 11 is heat treated at baking unit (PB), then such temperature control is performed at the temperature controller 330, it is loaded onto the wafer stage WST.
  • PB baking unit
  • step S306 the exposure controller 220 of the exposure apparatus 200, the wafer W 11 on the wafer stage WST, similar to that described above using the alignment detection system AS search alignment, and for example, about 3 to 16 EGA wafer alignment is performed using the shot as an alignment shot.
  • information of wafer grid wafer W 11 is determined by the measuring apparatus 100 i of the measurement system 500, it is provided to the exposure control unit 220 of the exposure apparatus 200 Yes.
  • step S308 the exposure control device 220 obtains correction amounts (alignment correction components) dx and dy of the position coordinates of each shot represented by the above-described equation (3) based on the result of wafer alignment. Based on this correction amount, a positioning target position for exposure of each shot for correcting the wafer grid is determined.
  • step 302 without asking for information of wafer grid wafer W 11 at the measuring apparatus 100 i of the measuring system 500, using the alignment detection system AS, and alignment shot, for example shot of about 3 ⁇ 16 EGA
  • the positioning target position at the time of exposure of each shot may be determined only by the result of the wafer alignment of the method.
  • step S310 the by the exposure device 200, while the position control of the wafer stage WST in accordance with the target position, a second layer in a step-and-scan method for each shot on the wafer W 11 (first The upper layer) is exposed.
  • the exposure device 200 performs exposure using the reticle second mark corresponding to the first mark image on the wafer W 11 are formed (for convenience, the reticle R 11). Therefore, the exposure of the second layer causes the pattern area of the reticle R 11 to be superimposed and transferred onto the I shots on the wafer W 11 , and corresponds to the positional relationship of the I first marks. Transfer images of I second marks arranged in a positional relationship are formed.
  • step S312 the wafer W 11 exposure of the second layer is completed, through the same process as the wafer W 1 exposed above, is carried into the developing portion of the C / D300.
  • the wafer W 11 is transferred by the wafer transfer system 270 to the unload side substrate platform of the substrate transfer unit, and the C / D 300 bake from the unload side substrate platform by the C / D transfer system. It is carried into the unit and PEB is performed by the baking device in the baking unit. Wafer W 11 which PEB is completed is removed from the baking section by the transport system C / D, it is transported to the developing portion.
  • step S314 the by the developing device of the developing unit, the wafer W 11 to transfer images of a plurality of second mark is formed is developed.
  • a set of I shots and corresponding second mark images, together with I shots, are formed on the wafer W 11 in a predetermined positional relationship.
  • the target substrate That is, in this way, a substrate to be measured (superimposition measurement target substrate) at the time of overlay measurement is manufactured.
  • a set of the first mark image and the corresponding second mark image for example, a resist image of a box-in-box mark composed of an outer box mark and an inner box mark arranged on the inside is used. it can.
  • a FOUP containing a plurality of wafers in a certain lot including the developed wafer W 11 is taken out from the C / D 300, and the above-described OHT is performed. And mounted on the load port 514 of the measurement system 500. That is, at least one C wafer W 11 of the FOUP taken out of / D300, the process processing (etching processing after developing treatment, or film formation treatment (sputtering process after the etching process, CVD process, thermal oxidation process Is carried to the measurement system 500.
  • the wafer W 11 accommodated in the FOUP is taken out from the FOUP using the robot 516 or the like and transferred to the measuring apparatus 100 i using the transfer system 521 or the like.
  • the one of the plurality of wafers contained in the FOUP is described as a wafer W 11, the same processing, all of the plurality of wafers contained in the FOUP, or a portion You can go.
  • step S318 the developed wafer W 11 (superimposition measurement target substrate) transferred by the measurement apparatus 100 i is loaded onto the slider 10 by the above-described procedure, and the first mark image of the first set and the first set of images are recorded.
  • the absolute position coordinates in the XY plane of each of the two mark images are obtained as follows. That is, the control unit 60 i is the position information of the slider 10, while measuring with the first position measuring system 30 (and the second position measuring system 50), on the wafer W 11 using the mark detection system MDS I The first mark images and the I second mark images are detected, the detection results of the I first mark images and the I second mark images, and the slider 10 at the time of detection of the respective mark images.
  • absolute position coordinates in the XY plane of each of the I first mark images and the I second mark images on the wafer W 11 are obtained.
  • the control device 60 i uses the X axis direction and Y axis direction Abbe errors of the first position measurement system 30 based on the measured values in the ⁇ x direction and ⁇ y direction of the slider 10 measured by the first position measurement system 30.
  • the absolute position coordinates in the XY plane of each of the I first mark images and the I second mark images are obtained using the measurement values in the X-axis direction and the Y-axis direction of the second position measurement system 50 as offsets. .
  • step S318 the absolute position coordinates of K first mark images, which are fewer than I, and the absolute position coordinates of K second mark images may be obtained.
  • step S320 the control device 60 i determines the first layer and the second layer based on the absolute position coordinates of the first mark image and the absolute position coordinates of the second mark image that are paired with each other.
  • An overlay error (overlay deviation) is obtained.
  • the control device 60 i determines that the overlay error is mainly caused by the exposure of the first layer in both the X-axis direction and the Y-axis direction when ⁇ X1 i > ⁇ X2 i and ⁇ Y1 i > ⁇ Y2 i.
  • the overlay error is mainly caused by the exposure of the second layer in both the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the control device 60 i causes the overlay error mainly due to the exposure of the first layer in the X-axis direction and the first in the Y-axis direction.
  • the overlay error is mainly due to the exposure of the second layer in the X-axis direction, and the Y-axis The direction is determined to be mainly due to the exposure of the first layer.
  • the control device 60 i performs superposition based on the absolute position coordinates of the I first mark images and the absolute position coordinates of the I second mark images. If it is determined whether the error is mainly caused by the exposure of the first layer or the exposure of the second layer, the specific determination method is not particularly limited.
  • the data may be fed back to the exposure apparatus that has performed the first layer. Then, in the exposure apparatus, the wafer contained in another lot from the lot containing the wafer W 11, when performing the same exposure and the first layer of the wafer W 11, based on the feedback data Thus, the positioning target position may be determined so that the overlay error with the second layer is reduced.
  • the main factor of the overlay error is the exposure of the second layer
  • those data may be fed back to the exposure apparatus 200 that has performed the second layer.
  • the positioning target position may be determined so that the overlay error with the first layer is reduced.
  • Data feedback may be performed via the host computer 2000.
  • step 318 and obtains the absolute position coordinates of two or more marks for all the shots on the wafer W 11, the first information on each shot of the shape and size of the first layer, and a second layer
  • the first information is provided (feedback) to the exposure apparatus that has exposed the first layer
  • the second information is exposed to the second layer. It may be provided (feedback) to the exposure apparatus 200.
  • the imaging characteristic correction controller 248 is controlled so that the shape and size of each shot of the second layer are in a desired state, or at least one of the speed and direction of the reticle stage RST is controlled. Also good.
  • the overlay error (overlay deviation) between the first layer and the second layer is determined based on the absolute position coordinates of the first mark image and the absolute position coordinates of the second mark image.
  • the absolute position coordinate data of the first mark image and the absolute position coordinate data of the second mark image are obtained, the overlay error between the first layer and the second layer (the first layer and the second layer) is obtained.
  • the information may be output from the measurement system 500 as information on the layer displacement.
  • at least the data output from the measurement system 500 is obtained by using an exposure apparatus (exposure apparatus 200 or another exposure apparatus) that performs exposure of the first layer and an exposure apparatus 200 that performs exposure of the second layer. You may provide (feedback) to one side.
  • the positional deviation between the first mark image and the second mark image that form a pair is obtained, and the positional deviation between them.
  • These data may be output from the measurement system 500 as information on the overlay error between the first layer and the second layer (positional displacement between the first layer and the second layer).
  • the data output from the measurement system 500 is obtained by using the exposure apparatus (exposure apparatus 200 or another exposure apparatus) that performs the exposure of the first layer and the exposure apparatus 200 that performs the exposure of the second layer. It may be provided (feedback) to at least one of them.
  • the measurement system 500 uses the absolute position coordinates of the first mark image and the second mark image.
  • the absolute position coordinates can be measured, and the overlay error can be measured based on these absolute position coordinates.
  • the overlay misalignment measurement marks (first mark image and second mark image) are used.
  • (Alignment mark) may be used. That is, the overlay error between the first layer and the second layer is calculated from the absolute position coordinates of the I wafer marks of the first layer and the absolute position coordinates of the I wafer marks of the second layer. You may ask.
  • step S320 since the overlay error (overlay deviation) between the first layer and the second layer is obtained, step S322 may be executed as necessary.
  • the absolute position of the first mark image (or the first layer wafer mark) of the developed wafer W 11 is measured by the measuring device 100 i of the measuring system 500.
  • the coordinates and the absolute position coordinates of the second mark image (or the wafer mark of the second layer) are acquired, but development is performed after the exposure processing of the first layer and before the exposure processing of the second layer.
  • the first mark image of the already wafer W 11 (or wafer mark of the first layer) the absolute coordinates of the acquired by the measuring apparatus 100 i of the measuring system 500, after the exposure process of the second layer, the developed wafer
  • the absolute position coordinates of the second mark image of W 11 (or the second layer wafer mark) may be acquired by the measurement apparatus 100 i of the measurement system 500.
  • the overlay error between the first layer and the second layer may be obtained by the measurement system 500 (the control devices 60 i and 530) or may be obtained by another device (for example, the host computer 2000). good.
  • the absolute position coordinates of the measurement apparatus 100 i used for obtaining the absolute position coordinates of the first mark image (or the first layer wafer mark) and the second mark image (or the second layer wafer mark) are also shown.
  • the measuring device 100 i used for acquisition may be different.
  • the wafer W 11 is subjected to various processes (including an etching process and a film forming process) and the C / D apparatus 300 (or another C / D apparatus). just before it is carried into the wafer W 11 is carried into the measurement system 500, the measurement device 100 i of the measuring system 500, the absolute position coordinate of the first mark image of the wafer W 11 (or wafer mark of the first layer) If both the absolute coordinates of the second mark image (or wafer mark of the second layer), or a second mark image of the wafer W 11 (or wafer mark of the second layer) also acquire the absolute position coordinates of good.
  • various processes including an etching process and a film forming process
  • the C / D apparatus 300 or another C / D apparatus
  • the overlay error between the first layer and the second layer may be obtained by the measurement system 500, and the absolute error obtained by the measurement system 500 may be obtained.
  • the positional coordinate information is provided from the measurement system 500, and the overlay error between the first layer and the second layer (displacement between the first layer and the second layer) by another apparatus (for example, the host computer 2000).
  • information on the overlay error position shift between the first layer and the second layer between the first layer and the second layer obtained by the measurement system 500, or the absolute position acquired by the measurement system 500.
  • the coordinate information may be provided to the exposure apparatus 200 or another exposure apparatus.
  • the measurement system 500 acquires information on the overlay error between the first layer and the second layer.
  • the present invention is not limited to this, and the m-th layer (lower layer, m is an integer of 1 or more).
  • the nth layer (upper layer, where n is an integer greater than or equal to 2 greater than m) may be acquired. In this case, the nth layer may not be a layer next to the mth layer.
  • the measurement apparatus 100 i used for wafer grid fluctuation management may be different from the measurement apparatus 100 i used for overlay measurement.
  • both the above-described wafer grid fluctuation management and overlay measurement are performed, but only one of them may be performed.
  • the measurement system 500 is not connected inline to either the exposure apparatus 200 or the C / D 300, but one of the exposure apparatus 200 and the C / D apparatus 300. , Or both may be connected inline.
  • the C / D apparatus 300 and the measurement system 500 may be connected in-line so that the C / D apparatus 300 is disposed between the exposure apparatus 200 and the measurement system 500.
  • the measurement system 500 may be connected inline to both the exposure apparatus 200 and the C / D apparatus 300 so as to be arranged between the exposure apparatus 200 and the C / D apparatus 300.
  • the measurement system 500 may not include the carrier system 510.
  • the measurement system 500 may not include the plurality of measurement devices 100 i . That is, the measurement system 500 may include only one measurement device, for example, the measurement device 1001.
  • the measurement device 100 i processes the detection signal of the mark detection system MDS provided.
  • signal processor 49 which is, only mark detection system MDS detection result as the waveform of the resulting detection signal is good wafer mark measurement results, by sending to the control device 60 i, their wafer mark by the controller 60 i
  • the position information of the wafer mark selected from a plurality of wafer marks with good detection signal waveforms obtained as a detection result by the mark detection system MDS by the exposure control device 220 is obtained.
  • the present invention is not limited to this, and the signal processing device 49 sends the measurement results of the remaining wafer marks to the control device 60 i excluding the wafer mark having a defective detection signal waveform obtained as the detection result of the mark detection system MDS. It's also good. Further, the control device 60 i may determine whether or not the detection signal obtained as a detection result by the mark detection system MDS is good, instead of the signal processing device 49. In this case, the control device 60 i The above-described EGA calculation is performed using only the measurement result of the remaining wafer mark excluding the wafer mark whose detection signal is determined to be good or the wafer mark whose detection signal is determined to be bad. It is desirable that the exposure control device 220 performs the above-described EGA calculation using the measurement results of some wafer marks selected from the measurement results of the wafer marks used for the EGA calculation by the control device 60 i .
  • the case where the C / D 300 is connected in-line to the exposure apparatus 200 has been described.
  • a coating apparatus that coats a sensitive agent (resist) on a substrate (wafer). (Coater) may be connected inline to the exposure apparatus 200.
  • the exposed wafer is carried into a developing device (developer) that is not connected inline to the exposure device.
  • a developing device (developer) for developing the exposed substrate (wafer) may be connected inline to the exposure device 200.
  • a wafer previously coated with a resist at another location is carried into the exposure apparatus.
  • the exposure apparatus is a scanning stepper
  • the present invention is not limited to this, and the exposure apparatus may be a stationary exposure apparatus such as a stepper, and may include a shot area and a shot area.
  • a step-and-stitch reduction projection exposure apparatus for combining Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,590,634, US Pat. No. 5,969,441, US Pat. No. 6,208,407, etc.
  • the above-described embodiment can also be applied to a multi-stage type exposure apparatus including a stage.
  • the exposure apparatus is not limited to the dry type exposure apparatus that exposes the wafer W without using the liquid (water) described above.
  • An immersion type exposure apparatus that exposes a substrate through a liquid may be used.
  • the exposure apparatus is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor, and may be, for example, an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern to a square glass plate.
  • the semiconductor device is an exposure apparatus that constitutes a part of the substrate processing system according to each of the above embodiments, and exposes a photosensitive object using a reticle (mask) on which a pattern is formed and develops the exposed photosensitive object. Manufactured through a lithography step. In this case, a highly integrated device can be manufactured with a high yield.
  • the semiconductor device manufacturing process includes a device function / performance design step, a reticle (mask) manufacturing step based on this design step, a device assembly step (dicing process, bonding process, Including a packaging process), an inspection step, and the like.

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Abstract

マイクロデバイスの製造ラインで用いられる計測システム（５００）は、それぞれ基板に対する計測処理を行なう複数の計測装置（１００１～１００３）と、複数の計測装置を制御可能な制御装置（５３０）と、を備え、前記複数の計測装置（１００１～１００３）は、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第１計測装置を、少なくとも１つ含む。

Description

計測システム及び基板処理システム、並びにデバイス製造方法
　本発明は、計測システム及び基板処理システム、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しくはマイクロデバイスの製造ラインで用いるための計測システム及び計測システムを含む基板処理システム、並びに基板処理システムの一部を構成する露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
　半導体素子等のマイクロデバイスを製造するリソグラフィ工程では、ウエハあるいはガラスプレート等の基板（以下、ウエハと総称する）上に多層の回路パターンを重ね合わせて形成するが、各層間での重ね合わせ精度が悪いと、マイクロデバイスは所定の回路特性を発揮することができず、場合によっては不良品ともなる。このため、通常、ウエハ上の複数のショット領域の各々に予めマーク（アライメントマーク）を形成しておき、露光装置のステージ座標系上におけるそのマークの位置（座標値）を検出する。しかる後、このマーク位置情報と新たに形成されるパターン（例えばレチクルパターン）の既知の位置情報とに基づいて、ウエハ上の１つのショット領域をそのパターンに対して位置合わせするウエハアライメントが行われる。
　ウエハアライメントの方式として、スループットとの兼ね合いから、ウエハ上のいくつかのショット領域（サンプルショット領域又はアライメントショット領域とも呼ばれる）のみのアライメントマークを検出し、ウエハ上のショット領域の配列を統計的手法で算出するエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）が主流となっている。
　しかるに、リソグラフィ工程において、ウエハ上に重ね合わせ露光を行う場合、レジスト塗布、現像、エッチング、ＣＶＤ（ケミカル・ベイパー・デポジション）、ＣＭＰ（ケミカル・メカニカル・ポリッシング）などのプロセス処理工程を経たウエハには、そのプロセス起因で前層のショット領域の配列に歪みが生じることがあり、その歪みが重ね合わせ精度の低下の要因となり得る。かかる点に鑑み、近時の露光装置は、ウエハ変形の１次成分のみならず、プロセス起因で生じるショット配列の非線形成分等を補正するグリッド補正機能等を有している（例えば、特許文献１参照）。
　しかるに、集積回路の微細化に伴い重ね合わせ精度の要求が次第に厳しくなっており、より高精度な補正を行うため、サンプルショット領域の数を増やすこと、すなわち検出すべきマークの数を増やすことが必要不可欠である。また、ウエハが載置されるステージを２つ備えたツインステージタイプの露光装置では、１つのステージ上でウエハに対する露光が行われるのと並行して、もう１つのステージ上でウエハ上のマークの検出等を実行することができるため、スループットを極力低下させず、サンプルショット領域の数を増やすことが可能である。
　しかしながら、今や重ね合わせ精度に対する要求はさらに厳しくなっており、たとえツインステージタイプの露光装置であっても、スループットを低下させることなく、要求される重ね合わせ精度を実現するのに十分な数のマークを検出することは困難になっている。
米国出願公開第２００２／００４２６６４号明細書
　第１の態様によれば、マイクロデバイスの製造ラインで用いられる計測システムであって、それぞれが基板に対する計測処理を行なう複数の計測装置と、前記複数の計測装置を制御可能な制御装置と、を備え、前記複数の計測装置は、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第１計測装置を、少なくとも１つ含む計測システムが、提供される。
　第２の態様によれば、マイクロデバイスの製造ラインで用いられる計測システムであって、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第１計測装置と、前記第１計測装置を制御可能な制御装置と、を備え、前記第１計測装置は、露光及び現像処理が施された基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する、計測システムが、提供される。
　第３の態様によれば、マイクロデバイスの製造ラインで用いられる計測システムであって、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第１計測装置と、前記第１計測装置を制御可能な制御装置と、を備え、前記第１計測装置は、エッチング処理、及び成膜処理後であって、感光材が塗布される前の基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する、計測システムが、提供される。
　第４の態様によれば、第３の態様に係る計測システムと、前記計測システムに含まれる前記第１計測装置による前記複数のマークの位置情報の計測が終了した前記基板が載置される基板ステージを有し、該基板ステージ上に載置された前記基板に対して、該基板上の複数のマークのうち選択された一部のマークの位置情報を取得するアライメント計測及び前記基板をエネルギビームで露光する露光が行われる露光装置と、を備える基板処理システムが、提供される。
　第５の態様によれば、第１の態様に係る計測システム及び第２の態様に係る計測システムのいずれかと、前記計測システムに含まれる前記第１計測装置による前記複数のマークの位置情報の計測が終了した前記基板が載置される基板ステージを有し、該基板ステージ上に載置された前記基板に対して、該基板上の複数のマークのうち選択された一部のマークの位置情報を取得するアライメント計測及び前記基板をエネルギビームで露光する露光が行われる露光装置と、を備える基板処理システムが、提供される。
　第６の態様によれば、第４の態様に係る基板処理システム及び第５の態様に係る基板処理システムのいずれかの一部を構成する露光装置を用いて基板を露光することと、露光された前記基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
第１の実施形態に係る基板処理システムを、マイクロデバイスの製造ラインで用いられる他の装置とともに示すブロック図である。 図１の基板処理システムが備える計測システムを示す外観斜視図である。 チャンバの天井部を取り去った図１の計測システムを示す平面図である。 計測システムの一部を構成する計測装置の構成を概略的に示す斜視図である。 図５（Ａ）は、図４の計測装置の一部省略した正面図（－Ｙ方向から見た図）、図５（Ｂ）は、マーク検出系の光軸ＡＸ１を通るＸＺ平面で断面した計測装置の一部省略した断面図である。 マーク検出系の光軸ＡＸ１を通るＹＺ平面で断面した計測装置の一部省略した断面図である。 図７（Ａ）は、第１位置計測システムのヘッド部を示す斜視図、図７（Ｂ）は、第１位置計測システムのヘッド部の平面図（＋Ｚ方向から見た図）である。 第２位置計測システムの構成を説明するための図である。 計測装置の制御系を中心的に構成する制御装置の入出力関係を示すブロック図である。 １ロットのウエハを処理する際の制御装置の処理アルゴリズムに対応するフローチャートである。 図１に示される露光装置の構成を概略的に示す図である。 露光装置が備える露光制御装置の入出力関係を示すブロック図である。 図１３（Ａ）は、高次偏微分補正の一例を説明するための図、図１３（Ｂ）は、１次近似補正の一例を説明するための図である。 第２の実施形態に係る、計測装置を用いる露光装置起因のウエハグリッドの管理方法を、図１の基板処理システムに適用した場合の処理の流れを概略的に示す図である。 第２の実施形態に係る、計測装置を用いる重ね合わせ計測方法を、図１の基板処理システムに適用した場合の処理の流れを概略的に示す図である。 半導体デバイスの製造プロセスの一例を示す図である。
《第１の実施形態》
　以下、第１の実施形態について図１～図１３（Ｂ）に基づいて説明する。図１には、マイクロデバイス（例えば、半導体デバイス）の製造ラインで用いられる第１の実施形態に係る基板処理システム１０００が、製造ラインで用いられる他の装置とともにブロック図にて示されている。
　基板処理システム１０００は、図１に示されるように、互いにインラインにて接続された露光装置２００及びコータ・デベロッパ（レジスト塗布現像装置）３００を備えている。また、基板処理システム１０００は、図１に示されるように、計測システム５００、を備えている。以下では、コータ・デベロッパ３００を、Ｃ／Ｄ３００と略記する。なお、インラインにて接続されるとは、ウエハ（基板）の搬送経路が実質的につながるように、異なる装置同士が接続されることを意味し、本明細書では、かかる意味で、「インラインにて接続」あるいは「インライン接続」なる用語を用いる。例えば、異なる２つの装置がインライン接続されている場合、ロボットアームなどの搬送機構を用いて、一方の装置で処理を終えたウエハ（基板）を、他方の装置へ、順次搬送することができる。なお、異なる装置がインターフェース部を介して接続される場合も、「インライン接続」と呼ぶ場合もある。
　計測システム５００は、ここでは、同一のチャンバ５０２（図２参照）内に所定方向に隣接して配置された３台の計測装置１００１～１００３、及び計測システム５００の全体を統括的に管理する計測システム制御装置５３０等を備えている。計測装置１００１～１００３のそれぞれは、制御装置６０ｉ（ｉ＝１～３）を有し、制御装置６０ｉのそれぞれは、計測システム制御装置５３０に接続されている。なお、制御装置６０ｉ（ｉ＝１～３）を備えずに、計測システム制御装置５３０で計測装置１００１～１００３のそれぞれを制御しても良い。
　基板処理システム１０００が備える、露光装置２００及びＣ／Ｄ３００は、いずれもチャンバを有し、チャンバ同士が隣接して配置されている。
　露光装置２００が有する露光制御装置２２０と、Ｃ／Ｄ３００が有するＣ／Ｄ制御装置３２０と、計測システム制御装置５３０とは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１５００を介して互いに接続されている。ＬＡＮ１５００には、製造ラインの全体を管理するホストコンピュータ（ＨＯＳＴ）２０００、解析装置３０００及びホストコンピュータ２０００の管理下にある各種プロセス処理（ウエハプロセスの前工程のプロセス処理）を行う装置群も接続されている。図１では、この装置群のうち、重ね合わせ計測器４００、エッチング装置２１００、ＣＭＰ装置２２００及びＣＶＤ装置などの成膜装置２３００が、代表的に示されている。この他、ＬＡＮ１５００には、洗浄装置、酸化・拡散装置及びイオン注入装置なども接続されている。
　なお、基板処理システム１０００に、ホストコンピュータ２０００、解析装置３０００、重ね合わせ計測器４００、エッチング装置２１００、ＣＭＰ装置２２００、成膜装置２３００の少なくとも一つが含まれても良い。
　最初に、計測システム５００について説明する。図２には、計測システム５００の外観斜視図が示されている。計測システム５００は、基板処理システム１０００を構成する他の装置から離れてクリーンルームの床面Ｆ上に設置されている。すなわち、計測システム５００は、露光装置２００、及びＣ／Ｄ３００に、インライン接続されていない。
　計測システム５００は、前述の３台の計測装置１００１～１００３が、その内部に配置されたチャンバ５０２と、該チャンバ５０２の一側に配置された、キャリアシステム５１０とを備えている。本実施形態において、キャリアシステム５１０は、ＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）システムである。以下、キャリアシステム５１０を、ＥＦＥＭシステム５１０と呼んでも良い。
　なお、後述するように、本実施形態のキャリアシステム５１０は、ＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod )用であるが、ＦＯＵＰに限らず、１つ、又は複数のウエハを収容可能な他の種類のキャリア（例えば、ＳＭＩＦポッド）をキャリアシステム５１０で扱っても良い。
　以下では、チャンバ５０２と、ＥＦＥＭシステム５１０とが並ぶ方向をＸ軸方向とし、床面Ｆに平行な面内でＸ軸に垂直な方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸方向として説明を行う。
　図２に示されるように、チャンバ５０２は、直方体の形状を有し、その内部の第１空間には、図３に示されるように、計測装置１００１～１００３がＸ軸方向に並んで収納されている。図３は、チャンバ５０２の天井部を取り去った計測システム５００の平面図を示し、この図３には、計測装置１００１～１００３それぞれが有するチャンバ１０１ｉ（ｉ＝１～３）が示されている。なお、計測装置１００１～１００３それぞれがチャンバ１０１ｉを備えていなくても良い。
　計測システム５００は、複数の計測装置１００１～１００３をＸ軸方向に並べているので、計測システム５００のＹ軸方向の幅を大きくすることなく、複数の計測装置１００１～１００３を備えることができる。計測システム５００などが設置される工場においては、オペレータ用の通路がＹ軸方向に延びており、上述の各種処理を行う装置（エッチング装置２１００、ＣＭＰ装置２２００など）は、その通路に沿って配置される。したがって、工場の床面Ｆを有効活用するために、計測システム５００のＹ軸方向の幅を抑えることは重要である。
　また、チャンバ５０２内の第１空間の－Ｙ側には、計測装置１００１～１００３のそれぞれとウエハの受け渡しをすることができる搬送システム５２１が配置されている。なお、以下では、便宜上、第１空間の－Ｙ側の、搬送システム５２１が設置された空間を第２空間と呼ぶ。図２において、太い破線は、第１空間と第２空間との仮想的な仕切りを示す。
　チャンバ５０２の－Ｘ側（前面側）に隣接して、床面Ｆ上には、ＥＦＥＭシステム５１０が設置されている。ＥＦＥＭシステム５１０は、ウエハ搬送用のロボットが内部に設置されたＥＦＥＭ本体５１２と、ＥＦＥＭ本体５１２の－Ｘ側（前面側）に取り付けられたロードポートとを備えたモジュール機器である。ＥＦＥＭ本体５１２には、その前面側にＦＯＵＰ用の複数のロードポート５１４（キャリア載置装置と呼んでも良い）がＹ軸方向に並んで設けられている。なお、本実施形態では、ＥＦＥＭ本体５１２は３つのロードポート５１４を有しているが、ロードポートの数は、３つに限らず、１つでも良いし、２つでも良いし、４つ以上でも良い。ここで、ＦＯＵＰとは、SEMI スタンダードE47.1に規定されている、ミニエンバイロメント方式の半導体工場で使われるウエハ用の搬送、保管を目的としたキャリアであり、正面開口式カセット一体型搬送、保管箱である。図２及び図３では、３つのロードポート５１４それぞれの上にＦＯＵＰ５２０が設置されており、ＦＯＵＰ内には、計測対象として、少なくとも１枚のウエハが収容されている。
　本実施形態では、図示は省略したが、３つのロードポート５１４の真上のクリーンルームの天井近傍に、ＯＨＴ（Overhead Hoist Transport）用の軌道レールが設けられている。ＯＨＴとは、天井レベルの空間を走行する無人搬送車であり、このＯＨＴによって、ＦＯＵＰ５２０が、ロードポート５１４上に搬入される。
　３つのロードポート５１４のそれぞれは、載置部５１５と載置部５１５に載置されたＦＯＵＰ５２０のカバーを開閉する開閉機構５１８とを有する。開閉機構５１８は、ロードポート５１４の載置部５１５に載置されたＦＯＵＰ５２０に対向する、ＥＦＥＭ本体５１２のフロント部分に設けられ、ＦＯＵＰ５２０の内部を外部に対して気密状態を保ったまま、ＦＯＵＰ５２０のカバーを開閉可能である。この種の開閉機構は、周知であるから、開閉機構５１８の構成等の説明は省略する。
　ＥＦＥＭ本体５１２の内部には、ウエハを出し入れするため、カバーが開けられた状態の３つのＦＯＵＰ内部にアクセス可能なウエハ搬送用のロボット５１６（図３参照）が設けられている。なお、ＥＦＥＭ本体５１２の上部に、ＥＦＥＭ本体５１２の内部のクリーン度を保つためのＦＦＵ（Fan Filter Unit、不図示）を設け、空調機からの温調空気を、ＦＦＵを介してＥＦＥＭ本体５１２の内部に送っても良い。なお、空調機からの温調空気を用いてウエハの温度を安定させるバッファを、ＥＦＥＭ本体５１２の内部に設けても良い。
　チャンバ５０２の第２空間に対向するＥＦＥＭ本体５１２の背面側の部分には、開口が形成されており、該開口が開閉部材によって開閉されるようになっている。
　ＥＦＥＭシステム５１０の構成各部（ロボット５１６、開閉機構５１８など）は、計測システム制御装置５３０（図１参照）によって制御される。
　チャンバ５０２の第２空間の内部には、図３に示されるように、搬送システム５２１が設置されている。第２空間内のＹ軸方向の一側と他側とにそれぞれ配置され、チャンバ５０２のほぼ全長に渡ってＸ軸方向に延びるガイド５２２Ａ、５２２Ｂと、ガイド５２２Ａに沿って往復移動可能なロード用の搬送部材５２４と、ガイド５２２Ｂに沿って往復移動可能なアンロード用の搬送部材５２６とが設けられている。
　ロード用の搬送部材５２４は、ガイド５２２Ａに内蔵された固定子と、搬送部材５２４に設けられた可動子とを有するリニアモータ（固定子が内蔵されたガイドと同一の符号を用いて、リニアモータ５２２Ａと表記する）によって、ガイド５２２Ａに沿って移動可能である。また、アンロード用の搬送部材５２６は、ガイド５２２Ｂに内蔵された固定子と、搬送部材５２６に設けられた可動子とを有するリニアモータ（固定子が内蔵されたガイドと同一の符号を用いて、リニアモータ５２２Ｂと表記する）によって、ガイド５２２Ｂに沿って移動可能である。リニアモータ５２２Ａ、５２２Ｂは、計測システム制御装置５３０によって制御される。なお、搬送部材５２４，５２６はエアスライダなどを用いて非接触で移動するようにしても良い。また、搬送部材５２４，５２６を動かす駆動機構は、上述のリニアモータ（５２２Ａ，５２２Ｂ）に限られず、回転モータとボールねじ機構を用いた構成であっても良い。
　ガイド５２２Ａは、ガイド５２２Ｂより高い位置に配置されている。このため、ロード用の搬送部材５２４が、アンロード用の搬送部材５２６の上方の空間を移動する。
　なお、上述の搬送システム５２１において、搬送部材５２４、ガイド５２２Ａをウエハのロードとアンロードに用い、搬送部材５２６とガイド５２２Ｂを、ウエハのロードとアンロードに用いても良い。
　また、上述の搬送システム５２１は、複数の計測装置１００１～１００３のそれぞれとウエハの受け渡しが可能であるが、搬送システム５２１が、計測装置１００１だけとウエハの受け渡しを行う搬送装置（ガイドと搬送部材を含む）、計測装置１００２だけとウエハの受け渡しを行う搬送装置（ガイドと搬送部材を含む）、計測装置１００３だけとウエハの受け渡しを行う搬送装置（ガイドと搬送部材を含む）を有していても良い。この場合、搬送装置のそれぞれは、ロード用のガイドと搬送部材、及びアンロード用のガイドと搬送部材を有していても良いし、ロードとアンロードに兼用されるガイドと搬送部材を有していても良い。
　図３に示されるように、計測装置１００ｉには、搬送部材５２４及び搬送部材５２６との間で、ウエハの受け渡しを行う多関節型ロボットを有するウエハ搬送系７０ｉ（ｉ＝１～３）が、設けられている。ウエハ搬送系７０ｉ（ｉ＝１～３）は、チャンバ１０１ｉの開口を介して搬送部材５２４及び搬送部材５２６との間で、ウエハの受け渡しを行う。
　搬送部材５２４は、ＥＦＥＭ本体５１２とチャンバ５０２との境界の近傍に設定されたウエハ受け渡し位置（ロード側ウエハ受け渡し位置）でロボット５１６からＦＯＵＰ５２０内の計測処理対象のウエハを受け取り、ウエハ搬送系７０ｉ（ｉ＝１～３のいずれか）による計測装置１００ｉとのウエハ受け渡し位置まで搬送する。上記の計測処理対象のウエハは、本実施形態では、少なくとも第１層目の露光が終了し、さらに現像終了後、エッチング、酸化・拡散、成膜、イオン注入、平坦化（ＣＭＰ）などのウエハプロセスの前工程のプロセス処理のうちの必要な処理が終了したウエハであって、レジスト塗布のためＣ／Ｄ３００に搬入される前のウエハである。
　搬送部材５２６は、ウエハ搬送系７０ｉ（ｉ＝１～３のいずれか）から計測が終了したウエハを受け取り、ＥＦＥＭ本体５１２とチャンバ５０２との境界の近傍に設定されたアンロード側ウエハ受け渡し位置（前述のロード側ウエハ受け渡し位置の下方の位置）へ搬送する。
　ロボット５１６は、搬送部材５２６によってアンロード側ウエハ受け渡し位置へ搬送された計測処理済みのウエハを、ＦＯＵＰ５２０内に搬入する（戻す）。
　図１に戻り、計測装置１００１～１００３のそれぞれとしては、本実施形態では、同様の構成の計測装置が用いられている。
　なお、本実施形態では、搬送部材５２４、搬送部材５２６などの、計測装置１００ｉとのウエハの受け渡しを行うための搬送システム５２１が、チャンバ５０２の第２空間内に配置されることで、搬送部材５２４、搬送部材５２６によってウエハが搬送される空間が、結果的に気密空間となっている場合について例示したが、これに限らず、３つの計測装置１００１～１００３を床面Ｆ上に並べて配置し、これらの計測装置１００１～１００３（同一チャンバ内に収容されているか否かを問わない）に、搬送システム５２１が収容された気密室がその内部に形成される別のチャンバを併設しても良い。
　また、搬送部材５２４，５２６の替わりに、ガイドに沿って往復移動可能な多関節型ロボットを用いても良い。この場合、ウエハ搬送系７０ｉは、多関節型ロボットを備えていなくてもよく、搬送システム５２１の多関節型ロボットとウエハの受け渡しを行う、ロード用のウエハ保持部、及びアンロード用のウエハ保持部を備えていれば良い。
　また、搬送部材５２４，５２６の替わりに、多関節型ロボットを用いる場合、ＥＦＥＭシステム５１０が、ロボット５１６を備えていなくても良い。この場合、搬送システム５２１の多関節型ロボットがＦＯＵＰ５２０からウエハを取り出したり、ＦＯＵＰ５２０にウエハを戻したりしても良い。
　ここで、計測装置１００ｉについて詳述する。図４には、計測装置１００ｉの構成が斜視図にて概略的に示されている。なお、図４に示される計測装置１００ｉは、実際には、前述のチャンバ１０１ｉと、該チャンバ１０１ｉの内部に収容された構成部分とで構成されるが、以下では、チャンバ１０１ｉに関する説明は省略する。本実施形態に係る計測装置１００ｉでは、後述するようにマーク検出系ＭＤＳが設けられており、以下では、マーク検出系ＭＤＳの光軸ＡＸ１の方向が前述のＺ軸方向に一致し、これに直交するＸＹ平面内で、後述する可動ステージが長ストロークで移動する方向が前述のＹ軸方向に一致しているものとするとともに、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸回りの回転（傾斜）方向を、それぞれθｘ、θｙ及びθｚ方向として、説明を行う。ここで、マーク検出系ＭＤＳは、その下端（先端）には円筒状の鏡筒部４１が設けられ、鏡筒部４１の内部には、共通のＺ軸方向の光軸ＡＸ１を有する複数のレンズエレメントから成る光学系（屈折光学系）が収納されている。本明細書では、説明の便宜上から鏡筒部４１の内部の屈折光学系の光軸ＡＸ１を、マーク検出系ＭＤＳの光軸ＡＸ１と称している。
　図５（Ａ）には、図４の計測装置１００ｉの正面図（－Ｙ方向から見た図）が一部省略して示され、図５（Ｂ）には、光軸ＡＸ１を通るＸＺ平面で断面した計測装置１００ｉの断面図が一部省略して示されている。また、図６には、光軸ＡＸ１を通るＹＺ平面で断面した計測装置１００ｉの断面図が一部省略して示されている。
　計測装置１００ｉは、図４に示されるように、光軸ＡＸ１に直交するＸＹ平面にほぼ平行な上面を有する定盤１２と、定盤１２上に配置され、ウエハＷを保持して定盤１２に対してＸ軸及びＹ軸方向に所定ストロークで可動し、かつＺ軸、θｘ、θｙ及びθｚ方向に微小移動（微小変位）が可能なウエハスライダ（以下、スライダと略記する）１０と、スライダ１０を駆動する駆動システム２０（図９参照）と、スライダ１０の定盤１２に対するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θｘ、θｙ及びθｚの各方向（以下、６自由度方向と称する）の位置情報を計測する第１位置計測システム３０（図４では不図示、図６、図９参照）と、スライダ１０に搭載された（保持された）ウエハＷ上のマークを検出するマーク検出系ＭＤＳを有する計測ユニット４０と、マーク検出系ＭＤＳ（計測ユニット４０）と定盤１２との相対的な位置情報を計測する第２位置計測システム５０（図９参照）と、駆動システム２０によるスライダ１０の駆動を制御しつつ、第１位置計測システム３０による計測情報及び第２位置計測システム５０による計測情報を取得し、マーク検出系ＭＤＳを用いてスライダ１０に保持されたウエハＷ上の複数のマークの位置情報を求める制御装置６０ｉ（図４では不図示、図９参照）と、を備えている。
　定盤１２は、平面視矩形（又は正方形）の直方体部材から成り、その上面は平坦度が非常に高くなるように仕上げられて、スライダ１０の移動の際のガイド面が形成されている。定盤１２の素材としては、ゼロ膨張材料とも呼ばれる低熱膨張率の材料、例えばインバー型合金、極低膨張鋳鋼、あるいは極低膨張ガラスセラミックスなどが用いられている。
　定盤１２には、－Ｙ側の面のＸ軸方向の中央部に１箇所、＋Ｙ側の面のＸ軸方向の両端部に各１箇所、合計で３箇所に底部が開口した切り欠き状の空所１２ａが形成されている。図４では、その３箇所の空所１２ａのうち、－Ｙ側の面に形成された空所１２ａが示されている。それぞれの空所１２ａの内部には、除振装置１４が配置されている。定盤１２は、床面Ｆ上に設置された平面視矩形のベースフレーム１６のＸＹ平面に平行な上面上で３つの除振装置１４によって、上面がＸＹ平面にほぼ平行となるように３点支持されている。なお、除振装置１４の数は、３つに限られない。
　スライダ１０は、図６に示されるように、底面の四隅に空気静圧軸受（エアベアリング）１８が各１つ、合計４つ、それぞれの軸受面が、スライダ１０の下面とほぼ同一面となる状態で取付けられており、これら４つのエアベアリング１８から定盤１２に向けて噴出される加圧空気の軸受面と定盤１２の上面（ガイド面）との間の静圧（隙間内圧力）によって、スライダ１０が、定盤１２の上面上で所定のクリアランス（空隙、ギャップ）、例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されている。本実施形態では、スライダ１０は、ゼロ膨張材料の一種であるゼロ膨張ガラス（例えば、ショット社のゼロデュアなど）がその素材として用いられている。
　スライダ１０の上部には、ウエハＷの直径より僅かに大きな内径の平面視円形の所定深さの凹部１０ａが形成され、凹部１０ａの内部にウエハＷの直径とほぼ同じ直径のウエハホルダＷＨが配置されている。ウエハホルダＷＨとしては、バキュームチャック、静電チャック、あるいはメカニカルチャックなどを用いることができるが、一例として、ピンチャック方式のバキュームチャックが、用いられるものとする。ウエハＷは、その上面が、スライダ１０の上面とほぼ同一面にとなる状態で、ウエハホルダＷＨによって吸着保持されている。ウエハホルダＷＨには、複数の吸引口が形成されており、この複数の吸引口が不図示の真空配管系を介してバキュームポンプ１１（図９参照）に接続されている。そして、バキュームポンプ１１のオン・オフ等が、制御装置６０ｉによって制御される。なお、スライダ１０とウエハホルダＷＨのいずれか一方、又は両方を「第１基板保持部材」と呼んでも良い。
　また、スライダ１０には、ウエハホルダＷＨに形成された例えば３つの円形開口を介して上下動し、ウエハ搬送系７０ｉ（図４では不図示、図９参照）と協働してウエハをウエハホルダＷＨ上にロードするとともにウエハをウエハホルダＷＨ上からアンロードする上下動部材（不図示）が設けられている。上下動部材を駆動する駆動装置１３が制御装置６０ｉによって制御される（図９参照）。
　本実施形態では、ウエハホルダＷＨとして、一例として、直径３００ｍｍの３００ミリウエハを吸着保持可能なサイズのものが用いられているものとする。なお、ウエハ搬送系７０ｉがウエハホルダＷＨ上のウエハを、上方から非接触で吸引保持する非接触保持部材、例えばベルヌーイチャックなどを有している場合には、スライダ１０に上下動部材を設ける必要はなく、ウエハホルダＷＨに上下動部材のための円形開口を形成する必要もない。
　図５（Ｂ）及び図６に示されるように、スライダ１０の下面のウエハＷよりも一回り大きい領域には、２次元グレーティング（以下、単にグレーティングと呼ぶ）ＲＧ１が水平（ウエハＷ表面と平行）に配置されている。グレーティングＲＧ１は、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型の回折格子（Ｘ回折格子）と、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型回折格子（Ｙ回折格子）と、を含む。Ｘ回折格子及びＹ回折格子の格子線のピッチは、例えば１μｍと設定されている。
　除振装置１４は、能動型振動分離システム（いわゆるＡＶＩＳ(Active Vibration Isolation System)）であり、加速度計、変位センサ（例えば静電容量センサなど）、及びアクチュエータ（例えばボイスコイルモータなど）、並びにエアダンパとして機能するエアマウント等を備えている。除振装置１４は、比較的高周波の振動を、エアマウント（エアダンパ）によって減衰させることができるとともに、アクチュエータにより除振（制振）することができる。したがって、除振装置１４は、定盤１２とベースフレーム１６との間で振動が伝達するのを回避することができる。なお、エアマウント（エアダンパ）に代えて、油圧式のダンパを用いても良い。
　ここで、エアマウントに加えてアクチュエータを設けているのは、エアマウントの気体室内の気体の内圧は高いため、制御応答が２０Ｈｚ程度しか確保できないので、高応答の制御が必要な場合には、不図示の加速度計などの出力に応じてアクチュエータを制御する必要があるからである。但し、床振動などの微振動は、エアマウントによって除振される。
　除振装置１４の上端面は、定盤１２に接続されている。エアマウントには、不図示の気体供給口を介して気体（例えば圧縮空気）を供給することが可能であり、エアマウントは、内部に充填された気体量（圧縮空気の圧力変化）に応じてＺ軸方向に所定のストローク（例えば、１ｍｍ程度）で伸縮する。このため、３つの除振装置１４それぞれが有するエアマウントを用いて定盤１２の３箇所を下方から個別に上下動させることにより、定盤１２及びこの上に浮上支持されたスライダ１０を、Ｚ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向それぞれの位置を任意に調整できるようになっている。また、除振装置１４のアクチュエータは、定盤１２を、Ｚ軸方向に駆動するのみならず、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にも駆動可能である。なお、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への駆動量は、Ｚ軸方向への駆動量に比べて小さい。３つの除振装置１４は、制御装置６０ｉに接続されている（図９参照）。なお、３つの除振装置１４のそれぞれが、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に限らず、例えば６自由度方向に定盤１２を移動できるアクチュエータを備えていても良い。制御装置６０ｉは、第２位置計測システム５０によって計測されるマーク検出系ＭＤＳ（計測ユニット４０）と定盤１２との相対的な位置情報に基づいて、後述する第１位置計測システム３０のヘッド部３２が固定される定盤１２の６自由度方向の位置が、マーク検出系ＭＤＳに対して所望の位置関係を維持するように、３つの除振装置１４のアクチュエータを常時リアルタイムで制御している。なお、３つの除振装置１４の各々をフィードフォワード制御しても良い。例えば、制御装置６０ｉは、第１位置計測システム３０の計測情報に基づいて、３つの除振装置１４の各々をフィードフォワード制御するようにしても良い。なお、制御装置６０ｉによる除振装置１４の制御についてはさらに後述する。
　駆動システム２０は、図９に示されるように、スライダ１０をＸ軸方向に駆動する第１駆動装置２０Ａと、スライダ１０を第１駆動装置２０Ａと一体でＹ軸方向に駆動する第２駆動装置２０Ｂとを含む。
　図４及び図６からわかるように、スライダ１０の－Ｙ側の側面には、磁石ユニット（又はコイルユニット）から成り、側面視逆Ｌ字状の一対の可動子２２ａが、Ｘ軸方向に所定間隔で固定されている。スライダ１０の＋Ｙ側の側面には、図６に示されるように、磁石ユニット（又はコイルユニット）から成る一対の可動子２２ｂ（ただし、＋Ｘ側の可動子２２ｂは不図示）が、Ｘ軸方向に所定間隔で固定されている。一対の可動子２２ａと一対の可動子２２ｂとは、左右対称に配置されているが、互いに同様に構成されている。
　可動子２２ａ、２２ｂは、図４～図６に示されるように、平面視矩形枠状の可動ステージ２４の一部を構成するＹ軸方向に所定距離離れて配置され、それぞれＸ軸方向に延びる一対の板部材２４ａ、２４ｂのＸＹ平面に実質的に平行な上面上に非接触で支持されている。すなわち、可動子２２ａ、２２ｂの下面（板部材２４ａ、２４ｂにそれぞれ対向する面）には、エアベアリング（不図示）がそれぞれ設けられ、これらのエアベアリングが板部材２４ａ、２４ｂに対して発生する浮上力（加圧空気の静圧）により、可動子２２ａ、２２ｂは、可動ステージ２４によって、下方から非接触で支持されている。なお、各一対の可動子２２ａ、２２ｂが固定されたスライダ１０の自重は、前述したように、４つのエアベアリング１８が定盤１２に対して発生する浮上力によって支持されている。
　一対の板部材２４ａ、２４ｂそれぞれの上面には、図４～図６に示されるように、コイルユニット（又は磁石ユニット）から成る固定子２６ａ、２６ｂが、Ｘ軸方向の両端部を除く領域に配置されている。
　一対の可動子２２ａと固定子２６ａとの間の電磁相互作用により、一対の可動子２２ａを、Ｘ軸方向に駆動する駆動力（電磁力）及びＹ軸方向に駆動する駆動力（電磁力）が発生し、一対の可動子２２ｂと固定子２６ｂとの間の電磁相互作用により、一対の可動子２２ｂを、Ｘ軸方向に駆動する駆動力（電磁力）及びＹ軸方向に駆動する駆動力（電磁力）が発生する。すなわち、一対の可動子２２ａと固定子２６ａとによって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の駆動力を発生するＸＹリニアモータ２８Ａが構成され、一対の可動子２２ｂと固定子２６ｂとによって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の駆動力を発生するＸＹリニアモータ２８Ｂが構成され、ＸＹリニアモータ２８ＡとＸＹリニアモータ２８Ｂとによって、スライダ１０を、Ｘ軸方向に所定ストロークで駆動するとともに、Ｙ軸方向に微小駆動する第１駆動装置２０Ａが構成されている（図９参照）。第１駆動装置２０Ａは、ＸＹリニアモータ２８ＡとＸＹリニアモータ２８Ｂとがそれぞれ発生するＸ軸方向の駆動力の大きさを異ならせることにより、スライダ１０を、θｚ方向に駆動することができる。第１駆動装置２０Ａは、制御装置６０ｉによって制御される（図９参照）。本実施形態では、後述する第２駆動装置とともに第１駆動装置２０Ａにより、スライダ１０をＹ軸方向に駆動する粗微動駆動系を構成する関係から第１駆動装置２０Ａは、Ｘ軸方向の駆動力のみならず、Ｙ軸方向の駆動力も発生するが、第１駆動装置２０Ａは、Ｙ軸方向の駆動力を必ずしも発生する必要はない。
　可動ステージ２４は、一対の板部材２４ａ、２４ｂと、Ｘ軸方向に所定距離離れて配置され、それぞれＹ軸方向に延びる一対の連結部材２４ｃ、２４ｄと、を有している。連結部材２４ｃ、２４ｄのＹ軸方向の両端部には、段部がそれぞれ形成されている。そして、連結部材２４ｃ、２４ｄそれぞれの－Ｙ側の段部の上に板部材２４ａの長手方向の一端部と他端部が載置された状態で、連結部材２４ｃ、２４ｄと板部材２４ａとが一体化されている。また、連結部材２４ｃ、２４ｄそれぞれの＋Ｙ側の段部の上に板部材２４ｂの長手方向の一端部と他端部が載置された状態で、連結部材２４ｃ、２４ｄと板部材２４ｂとが一体化されている（図５（Ｂ）参照）。すなわち、このようにして、一対の板部材２４ａ、２４ｂが一対の連結部材２４ｃ、２４ｄにより連結され、矩形枠状の可動ステージ２４が構成されている。
　図４及び図５（Ａ）に示されるように、ベースフレーム１６上面のＸ軸方向の両端部近傍には、Ｙ軸方向に延びる一対のリニアガイド２７ａ、２７ｂが、固定されている。＋Ｘ側に位置する一方のリニアガイド２７ａの内部には、上面及び－Ｘ側の面の近傍にＹ軸方向のほぼ全長に渡るコイルユニット（又は磁石ユニット）から成るＹ軸リニアモータ２９Ａの固定子２５ａ（図５（Ｂ）参照）が収納されている。リニアガイド２７ａの上面及び－Ｘ側の面に対向して、断面Ｌ字状の磁石ユニット（又はコイルユニット）から成り、固定子２５ａとともに、Ｙ軸リニアモータ２９Ａを構成する可動子２３ａが配置されている。リニアガイド２７ａの上面及び－Ｘ側の面にそれぞれ対向する、可動子２３ａの下面及び＋Ｘ側の面には、対向する面に対して加圧空気を噴出するエアベアリングがそれぞれ固定されている。そのうち、特に、可動子２３ａの＋Ｘ側の面に固定されたエアベアリングとしては、真空予圧型のエアベアリングが用いられている。この真空予圧型のエアベアリングは、軸受面とリニアガイド２７ａの－Ｘ側の面との間の加圧空気の静圧と真空予圧力とのバランスにより、可動子２３ａとリニアガイド２７ａとの間のＸ軸方向のクリアランス（隙間、ギャップ）を一定の値に維持する。
　可動子２３ａの上面上には、複数、例えば２つの直方体部材から成るＸガイド１９がＹ軸方向に所定間隔を隔てて固定されている。２つのＸガイド１９のそれぞれには、Ｘガイド１９とともに一軸ガイド装置を構成する断面逆Ｕ字状のスライド部材２１が、非接触で係合している。スライド部材２１のＸガイド１９に対向する３つの面には、エアベアリングがそれぞれ設けられている。
　２つのスライド部材２１は、図４に示されるように、連結部材２４ｃの下面（－Ｚ側の面）にそれぞれ固定されている。
　－Ｘ側に位置する他方のリニアガイド２７ｂは、内部にコイルユニット（又は磁石ユニット）から成るＹ軸リニアモータ２９Ｂの固定子２５ｂを収納し、左右対称であるが、リニアガイド２７ａと同様に構成されている（図５（Ｂ）参照）。リニアガイド２７ｂの上面及び＋Ｘ側の面に対向して、左右対称であるが可動子２３ａと同様の断面Ｌ字状の磁石ユニット（又はコイルユニット）から成り、固定子２５ｂとともに、Ｙ軸リニアモータ２９Ｂを構成する可動子２３ｂが配置されている。リニアガイド２７ｂの上面及び＋Ｘ側の面にそれぞれ対向して、可動子２３ｂの下面及び－Ｘ側の面には、エアベアリングがそれぞれ固定され、特に、可動子２３ｂの－Ｘ側の面に固定されたエアベアリングとして、真空予圧型のエアベアリングが用いられている。この真空予圧型のエアベアリングによって、可動子２３ｂとリニアガイド２７ｂとの間のＸ軸方向のクリアランス（隙間、ギャップ）が一定の値に維持される。
　可動子２３ｂの上面と、連結部材２４ｄの底面との間には、前述と同様、Ｘガイド１９と該Ｘガイド１９に非接触で係合するスライド部材２１とによって構成される一軸ガイド装置が２つ設けられている。
　可動ステージ２４は、＋Ｘ側と－Ｘ側の各２つ（合計４つ）の一軸ガイド装置を介して、可動子２３ａ、２３ｂによって下方から支持され、可動子２３ａ、２３ｂ上でＸ軸方向に移動可能である。このため、前述した第１駆動装置２０Ａにより、スライダ１０がＸ軸方向に駆動された際に、その駆動力の反力が固定子２６ａ、２６ｂが設けられた可動ステージ２４に作用し、可動ステージ２４はスライダ１０とは反対方向に運動量保存則に従って移動する。すなわち、スライダ１０に対するＸ軸方向の駆動力の反力に起因する振動の発生が、可動ステージ２４の移動によって防止（あるいは効果的に抑制）される。すなわち、可動ステージ２４が、スライダ１０のＸ軸方向の移動に際し、カウンタマスとして機能する。ただし、可動ステージ２４を、必ずしもカウンタマスとして機能させる必要はない。なお、スライダ１０は、可動ステージ２４に対してＹ軸方向に微小移動するのみなので特に設けていないが、可動ステージ２４に対してスライダ１０をＹ軸方向に駆動する駆動力に起因する振動の発生を防止（あるいは効果的に抑制）するためのカウンタマスを設けても良い。
　Ｙ軸リニアモータ２９Ａは、可動子２３ａと固定子２５ａとの間の電磁相互作用により可動子２３ａをＹ軸方向に駆動する駆動力（電磁力）を発生し、Ｙ軸リニアモータ２９Ｂは、可動子２３ｂと固定子２５ｂとの間の電磁相互作用により可動子２３ｂをＹ軸方向に駆動する駆動力（電磁力）を発生する。
　Ｙ軸リニアモータ２９Ａ、２９Ｂが発生するＹ軸方向の駆動力は、＋Ｘ側と－Ｘ側の各２つの一軸ガイド装置を介して、可動ステージ２４に作用する。これにより、可動ステージ２４と一体的に、スライダ１０が、Ｙ軸方向に駆動される。すなわち、本実施形態では、可動ステージ２４と、４つの一軸ガイド装置と、一対のＹ軸リニアモータ２９Ａ、２９Ｂとによって、スライダ１０をＹ軸方向に駆動する第２駆動装置２０Ｂ（図９参照）が構成されている。
　本実施形態では、一対のＹ軸リニアモータ２９Ａ、２９Ｂは、定盤１２とは物理的に分離されているとともに、３つの除振装置１４によって振動的にも分離されている。なお、一対のＹ軸リニアモータ２９Ａ、２９Ｂの固定子２５ａ、２５ｂがそれぞれ設けられたリニアガイド２７ａ、２７ｂを、ベースフレーム１６に対してＹ軸方向に移動可能な構成にして、スライダ１０のＹ軸方向の駆動時におけるカウンタマスとして機能させても良い。
　計測ユニット４０は、図４に示されるように、－Ｙ側の面に底部が開口した切り欠き状の空所４２ａが形成されたユニット本体４２と、その空所４２ａ内に基端部が挿入された状態でユニット本体４２に接続された前述のマーク検出系ＭＤＳと、マーク検出系ＭＤＳの先端の鏡筒部４１をユニット本体４２に接続する接続機構４３とを有している。
　接続機構４３は、鏡筒部４１を不図示の取付部材を介して背面側（＋Ｙ側）で支持する支持プレート４４と、支持プレート４４をそれぞれの一端部で支持し他端部がユニット本体４２の底面に固定された一対の支持アーム４５ａ、４５ｂとを含む。
　本実施形態では、スライダ１０上に保持されているウエハ上面には、感応剤（レジスト）が塗布さているのに対応して、マーク検出系ＭＤＳとして、レジストを感光させない波長の検出ビームを用いるものが用いられる。マーク検出系ＭＤＳとして、例えばウエハ上に塗布されているレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標（内部に設けられた指標板上の指標パターン）の像とを撮像素子（ＣＣＤ等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。マーク検出系ＭＤＳからの撮像信号は、信号処理装置４９（図４では不図示、図９参照）を介して制御装置６０ｉに供給されるようになっている（図９参照）。マーク検出系ＭＤＳは、光学系の焦点位置を調整するアライメントオートフォーカス機能を有している。
　鏡筒部４１と支持プレート４４との間に、図４に示されるように、概略二等辺三角形状のヘッド取付部材５１が配置されている。ヘッド取付部材５１には、図４のＹ軸方向に貫通する開口部が形成され、この開口部内に挿入された取付部材（不図示）を介して、鏡筒部４１が、支持プレート４４に取付けられている（固定されている）。また、ヘッド取付部材５１も、その裏面が支持プレート４４に固定されている。このようにして、鏡筒部４１（マーク検出系ＭＤＳ）とヘッド取付部材５１と支持プレート４４とが、一対の支持アーム４５ａ、４５ｂを介してユニット本体４２と一体化されている。
　ユニット本体４２の内部には、マーク検出系ＭＤＳから検出信号として出力される撮像信号を処理して検出中心に対する対象マークの位置情報を算出し、制御装置６０ｉに出力する前述の信号処理装置４９などが配置されている。ユニット本体４２は、ベースフレーム１６上に設置された－Ｙ側から見て門型の支持フレーム４６上に、複数、例えば３つの除振装置４８を介して下方から３点支持されている。各除振装置４８は、能動型振動分離システム（いわゆるＡＶＩＳ(Active Vibration Isolation System)）であり、加速度計、変位センサ（例えば静電容量センサなど）、及びアクチュエータ（例えばボイスコイルモータなど）、並びにエアダンパ又は油圧式のダンパなどの機械式のダンパ等を備え、除振装置４８は、比較的高周波の振動を、機械式のダンパによって減衰させることができるとともに、アクチュエータにより除振（制振）することができる。したがって、各除振装置４８は、比較的高周波の振動が、支持フレーム４６とユニット本体４２との間で伝達するのを回避することができる。
　なお、マーク検出系ＭＤＳとしては、ＦＩＡ系に限らず、例えばコヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数の回折光、あるいは同方向に回折する回折光）を干渉させて検出して検出信号を出力する回折光干渉型のアライメント検出系を、ＦＩＡ系に代えて用いても良い。あるいは、回折光干渉型のアライメント系をＦＩＡ系とともに用い、２つの対象マークを同時に検出しても良い。さらに、マーク検出系ＭＤＳとして、スライダ１０を所定方向に移動している間、対象マークに対して、計測光を所定方向に走査させるビームスキャン型のアライメント系を用いても良い。また、本実施形態では、マーク検出系ＭＤＳが、アライメントオートフォーカス機能を有しているものとしたが、これに代えて、あるいはこれに加えて、計測ユニット４０が、焦点位置検出系、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点焦点位置検出系を、備えていても良い。
　第１位置計測システム３０は、図５（Ｂ）及び図６に示されるように、定盤１２の上面に形成された凹部内に配置され、定盤１２に固定されたヘッド部３２を有する。ヘッド部３２は、上面がスライダ１０の下面（グレーティングＲＧ１の形成面）に対向している。ヘッド部３２の上面とスライダ１０の下面との間に所定のクリアランス（隙間、ギャップ）、例えば数ｍｍ程度のクリアランスが形成されている。
　第１位置計測システム３０は、図９に示されるように、エンコーダシステム３３と、レーザ干渉計システム３５とを備えている。エンコーダシステム３３は、ヘッド部３２からスライダ１０の下面の計測部（グレーティングＲＧ１の形成面）に複数のビームを照射するとともに、スライダ１０の下面の計測部からの複数の戻りビーム（例えば、グレーティングＲＧ１からの複数の回折ビーム）を受光して、スライダ１０の位置情報を取得可能である。エンコーダシステム３３は、スライダ１０のＸ軸方向の位置を計測するＸリニアエンコーダ３３ｘ、スライダ１０のＹ軸方向の位置を計測する一対のＹリニアエンコーダ３３ｙａ、３３ｙｂを含む。エンコーダシステム３３では、例えば米国特許第７，２３８，９３１号明細書、及び米国特許出願公開第２００７／２８８，１２１号明細書などに開示されるエンコーダヘッド（以下、適宜ヘッドと略述する）と同様の構成の回折干渉型のヘッドが用いられている。なお、ヘッドは、光源及び受光系（光検出器を含む）、並びに光学系を含むが、本実施形態では、これらのうち、少なくとも光学系がグレーティングＲＧ１に対向してヘッド部３２の筐体内部に配置されていれば良く、光源及び受光系の少なくとも一方は、ヘッド部３２の筐体外部に配置されていても良い。
　図７（Ａ）には、ヘッド部３２が斜視図にて示されており、図７（Ｂ）には、ヘッド部３２の上面を＋Ｚ方向から見た平面図が示されている。エンコーダシステム３３は、スライダ１０のＸ軸方向の位置を１つのＸヘッド３７ｘで計測し、Ｙ軸方向の位置を一対のＹヘッド３７ｙａ、３７ｙｂで計測する（図７（Ｂ）参照）。すなわち、グレーティングＲＧ１のＸ回折格子を用いてスライダ１０のＸ軸方向の位置を計測するＸヘッド３７ｘによって、前述のＸリニアエンコーダ３３ｘが構成され、グレーティングＲＧ１のＹ回折格子を用いてスライダ１０のＹ軸方向の位置を計測する一対のＹヘッド３７ｙａ、３７ｙｂによって、一対のＹリニアエンコーダ３３ｙａ、３３ｙｂが構成されている。
　図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示されるように、Ｘヘッド３７ｘは、ヘッド部３２の中心を通るＸ軸に平行な直線ＬＸ上で、ヘッド部３２の中心を通るＹ軸に平行な直線ＣＬから等距離にある２点（図７（Ｂ）の白丸参照）から、計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２（図７（Ａ）中に実線で示されている）を、グレーティングＲＧ１上の同一の照射点に照射する。計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２の照射点、すなわちＸヘッド３７ｘの検出点（図７（Ｂ）中の符号ＤＰ参照）は、マーク検出系ＭＤＳの検出中心にＸ軸方向及びＹ軸方向の位置が一致している。
　ここで、計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２は、光源からのビームが不図示の偏光ビームスプリッタによって偏光分離されたもので、計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２がグレーティングＲＧ１に照射されると、これらの計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２のＸ回折格子で回折された所定次数、例えば１次回折ビーム（第１回折ビーム）が、それぞれ、不図示のレンズ、四分の一波長板を介して反射ミラーで折り返され、四分の一波長板を２回通過することで偏光方向が９０度回転され、元の光路を通って偏光ビームスプリッタに再度入射し、同軸に合成された後、計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２の１次回折ビーム同士の干渉光が、不図示の光検出器によって受光されることで、スライダ１０のＸ軸方向の位置が計測される。
　図７（Ｂ）に示されるように、一対のＹヘッド３７ｙａ、３７ｙｂそれぞれは、直線ＣＬの＋Ｘ側、－Ｘ側に配置されている。Ｙヘッド３７ｙａは、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示されるように、直線ＬＹａ上で直線ＬＸからの距離が等しい２点（図７（Ｂ）の白丸参照）から、グレーティングＲＧ１上の共通の照射点に図７（Ａ）においてそれぞれ破線で示される計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２を照射する。計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２の照射点、すなわちＹヘッド３７ｙａの検出点が、図７（Ｂ）に符号ＤＰｙａで示されている。
　Ｙヘッド３７ｙｂは、直線ＣＬに関して、Ｙヘッド３７ｙａの計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２の射出点に対称な２点（図７（Ｂ）の白丸参照）から、計測ビームＬＢｙｂ１，ＬＢｙｂ２を、グレーティングＲＧ１上の共通の照射点ＤＰｙｂに照射する。図７（Ｂ）に示されるように、Ｙヘッド３７ｙａ、３７ｙｂそれぞれの検出点ＤＰｙａ、ＤＰｙｂは、Ｘ軸に平行な直線ＬＸ上に配置される。
　計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２も、同一のビームが偏光ビームスプリッタによって偏光分離されたもので、これらの計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２のＹ回折格子による所定次数、例えば１次回折ビーム（第２回折ビーム）同士の干渉光が、上述と同様にして、不図示の光検出器で光電検出されることで、スライダ１０のＹ軸方向の位置が計測される。計測ビームＬＢｙｂ１，ＬＢｙｂ２についても、計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２と同様に、１次回折ビーム（第２回折ビーム）同士の干渉光が、不図示の光検出器で光電検出されることで、スライダ１０のＹ軸方向の位置が計測される。
　ここで、制御装置６０ｉは、スライダ１０のＹ軸方向の位置を、２つのＹヘッド３７ｙａ、３７ｙｂの計測値の平均に基づいて決定する。したがって、本実施形態では、スライダ１０のＹ軸方向の位置は、検出点ＤＰｙａ、ＤＰｙｂの中点ＤＰを実質的な計測点として計測される。中点ＤＰは、計測ビームＬＢｘ１，ＬＢＸ２のグレーティングＲＧ１上の照射点と一致する。
　すなわち、本実施形態では、スライダ１０のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置情報の計測に関して、共通の検出点を有し、この検出点のＸＹ平面内で位置が、マーク検出系ＭＤＳの検出中心に、例えばｎｍレベルで一致するように、制御装置６０ｉによって、３つの除振装置１４のアクチュエータがリアルタイムで制御される。この、３つの除振装置１４のアクチュエータの制御は、第２位置計測システム５０によって計測されるマーク検出系ＭＤＳ（計測ユニット４０）と定盤１２との相対的な位置情報に基づいて、行われる。したがって、本実施形態では、制御装置６０ｉは、エンコーダシステム３３を用いることで、スライダ１０上に載置されたウエハＷ上のアライメントマークを計測する際、スライダ１０のＸＹ平面内の位置情報の計測を、常にマーク検出系ＭＤＳの検出中心の直下（スライダ１０の裏面側）で行うことができる。また、制御装置６０ｉは、一対のＹヘッド３７ｙａ、３７ｙｂの計測値の差に基づいて、スライダ１０のθｚ方向の回転量を計測する。
　レーザ干渉計システム３５は、スライダ１０の下面の計測部（グレーティングＲＧ１の形成された面）に測長ビームを入射させるとともに、その戻りビーム（例えば、グレーティングＲＧ１の形成された面からの反射光）を受光して、スライダ１０の位置情報を取得可能である。レーザ干渉計システム３５は、図７（Ａ）に示されるように、４本の測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３、ＬＢｚ４を、スライダ１０の下面（グレーティングＲＧ１の形成された面）に入射させる。レーザ干渉計システム３５は、これら４本の測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３、ＬＢｚ４それぞれを照射するレーザ干渉計３５ａ～３５ｄ（図９参照）を備えている。本実施形態では、レーザ干渉計３５ａ～３５ｄにより、４つのＺヘッドが構成されている。
　レーザ干渉計システム３５では、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示されるように、４本の測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３、ＬＢｚ４が、検出点ＤＰを中心とし、Ｘ軸に平行な２辺とＹ軸に平行な２辺とを有する正方形の各頂点に相当する４点からＺ軸に平行に射出される。この場合、測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ４の射出点（照射点）は直線ＬＹａ上で直線ＬＸから等距離にあり、残りの測長ビームＬＢｚ２、ＬＢｚ３の射出点（照射点）は、直線ＬＹｂ上で直線ＬＸから等距離にある。本実施形態では、グレーティングＲＧ１の形成された面は、レーザ干渉計システム３５からの各測長ビームの反射面をも兼ねる。制御装置６０ｉは、レーザ干渉計システム３５を用いて、スライダ１０のＺ軸方向の位置、θｘ方向及びθｙ方向の回転量の情報を計測する。なお、上述した説明から明らかなように、スライダ１０は、Ｚ軸、θｘ及びθｙの各方向に関しては、定盤１２に対して前述した駆動システム２０によって積極的に駆動されることはないが、底面の４隅に配置された４つのエアベアリング１８によって定盤１２上に浮上支持されているため、実際には、スライダ１０は、Ｚ軸、θｘ及びθｙの各方向に関して定盤１２上でその位置が変化する。すなわち、スライダ１０は、実際には、Ｚ軸、θｘ及びθｙの各方向に関して定盤１２に対して可動である。特に、スライダ１０のθｘ及びθｙの各方向の変位は、エンコーダシステム３３の計測誤差（アッベ誤差）を生じさせる。かかる点を考慮して、第１位置計測システム３０（レーザ干渉計システム３５）により、スライダ１０のＺ軸、θｘ及びθｙの各方向の位置情報を計測することとしている。
　なお、スライダ１０のＺ軸方向の位置、θｘ方向及びθｙ方向の回転量の情報の計測のためには、グレーティングＲＧ１の形成された面上の異なる３点にビームを入射させることができれば足りるので、Ｚヘッド、例えばレーザ干渉計は、３つあれば良い。なお、スライダ１０の下面にグレーティングＲＧ１を保護するための保護ガラスを設け、保護ガラスの表面にエンコーダシステム３３からの各計測ビームを透過させ、レーザ干渉計システム３５からの各測長ビームの透過を阻止する、波長選択フィルタを設けても良い。
　以上の説明からわかるように、制御装置６０ｉは、第１位置計測システム３０のエンコーダシステム３３及びレーザ干渉計システム３５を用いることで、スライダ１０の６自由度方向の位置を計測することができる。この場合、エンコーダシステム３３では、計測ビームの空気中での光路長が極短く、かつＸヘッド７３ｘからグレーティングＲＧ１に照射される２つの計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２の光路長同士、Ｙヘッド３７ｙａからグレーティングＲＧ１に照射される２つの計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２の光路長同士、及びＹヘッド３７ｙｂからグレーティングＲＧ１に照射される計測ビームＬＢｙｂ１，ＬＢｙｂ２の光路長同士が、互いにほぼ等しいため、空気揺らぎの影響が殆ど無視できる。したがって、エンコーダシステム３３により、スライダ１０のＸＹ平面内（θｚ方向も含む）の位置情報を高精度に計測できる。また、エンコーダシステム３３によるＸ軸方向、及びＹ軸方向の実質的なグレーティングＲＧ１上の検出点、及びレーザ干渉計システム３５によるＺ軸方向のスライダ１０下面上の検出点は、それぞれマーク検出系ＭＤＳの検出中心にＸＹ平面内で一致するので、検出点とマーク検出系ＭＤＳの検出中心とのＸＹ平面内のずれに起因するいわゆるアッベ誤差の発生が実質的に無視できる程度に抑制される。したがって、制御装置６０ｉは、第１位置計測システム３０を用いることで、検出点とマーク検出系ＭＤＳの検出中心とのＸＹ平面内のずれに起因するアッベ誤差なく、スライダ１０のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置を高精度に計測できる。
　しかし、マーク検出系ＭＤＳの光軸ＡＸ１に平行なＺ軸方向に関しては、ウエハＷの表面の位置で、エンコーダシステム３３によってスライダ１０のＸＹ平面内の位置情報を計測しているわけではない、すなわちグレーティングＲＧ１の配置面とウエハＷの表面とのＺ位置が一致しているわけではない。したがって、グレーティングＲＧ１（すなわち、スライダ１０）がＸＹ平面に対して傾斜している場合、エンコーダシステム３３の各エンコーダの計測値に基づいて、スライダ１０を位置決めすると、結果的に、グレーティングＲＧ１の配置面とウエハＷの表面とのＺ位置の差ΔＺ（すなわちエンコーダシステム３３による検出点とマーク検出系ＭＤＳによる検出中心（検出点）とのＺ軸方向の位置ずれ）に起因して、グレーティングＲＧ１のＸＹ平面に対する傾斜に応じた位置決め誤差（一種のアッベ誤差）が生じてしまう。しかるに、この位置決め誤差（位置制御誤差）は、差ΔＺと、ピッチング量θｘ、ローリング量θｙとを用いて、簡単な演算で求めることができ、これをオフセットとし、そのオフセット分だけエンコーダシステム３３（の各エンコーダ）の計測値を補正した補正後の位置情報に基づいて、スライダ１０を位置決めすることで、上記の一種のアッベ誤差の影響を受けることがなくなる。あるいは、エンコーダシステム３３（の各エンコーダ）の計測値を補正する代わりに、上記のオフセットに基づいて、スライダ１０を位置決めすべき目標位置などのスライダを動かすための１つ、又は複数の情報を補正しても良い。
　なお、グレーティングＲＧ１（すなわち、スライダ１０）がＸＹ平面に対して傾斜している場合、その傾斜に起因する位置決め誤差が生じないように、ヘッド部３２を動かしても良い。すなわち、第１位置計測システム３０（例えば、干渉計システム３５）によりグレーティングＲＧ１（すなわち、スライダ１０）がＸＹ平面に対して傾斜していることが計測された場合には、第１位置計測システム３０を用いて取得される位置情報に基づいて、ヘッド部３２を保持している定盤１２を動かしても良い。定盤１２は、上述したように、除振装置１４を用いて移動することができる。
　また、グレーティングＲＧ１（すなわち、スライダ１０）がＸＹ平面に対して傾斜している場合、その傾斜に起因する位置決め誤差に基づき、マーク検出系ＭＤＳを用いて取得されるマークの位置情報を補正しても良い。
　第２位置計測システム５０は、図４、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されるように、前述のヘッド取付部材５１の長手方向の一端部と他端部の下面にそれぞれ設けられた一対のヘッド部５２Ａ、５２Ｂと、ヘッド部５２Ａ、５２Ｂに対向して配置されたスケール部材５４Ａ、５４Ｂとを有する。スケール部材５４Ａ、５４Ｂの上面は、ウエハホルダＷＨに保持されたウエハＷの表面と同一高さとされている。スケール部材５４Ａ、５４Ｂそれぞれの上面には、反射型の２次元グレーティングＲＧ２ａ、ＲＧ２ｂが形成されている。２次元グレーティング（以下、グレーティングと略記する）ＲＧ２ａ、ＲＧ２ｂは、ともに、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型回折格子（Ｘ回折格子）と、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型回折格子（Ｙ回折格子）と、を含む。Ｘ回折格子及びＹ回折格子の格子線のピッチは、例えば１μｍと設定されている。
　スケール部材５４Ａ、５４Ｂは、熱膨張率が低い材料、例えば前述したゼロ膨張材料から成り、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されるように、支持部材５６をそれぞれ介して定盤１２上に固定されている。本実施形態では、グレーティングＲＧ２ａ、ＲＧ２ｂと、ヘッド部５２Ａ、５２Ｂとが、数ｍｍ程度のギャップを隔てて対向するように、スケール部材５４Ａ、５４Ｂ及び支持部材５６の寸法が定められている。
　図８に示されるように、ヘッド取付部材５１の＋Ｘ側の端部の下面に固定された一方のヘッド部５２Ａは、同一の筐体の内部に収容された、Ｘ軸及びＺ軸方向を計測方向とするＸＺヘッド５８Ｘ１と、Ｙ軸及びＺ軸方向を計測方向とするＹＺヘッド５８Ｙ１とを含む。ＸＺヘッド５８Ｘ１（より正確には、ＸＺヘッド５８Ｘ１が発する計測ビームのグレーティングＲＧ２ａ上の照射点）と、ＹＺヘッド５８Ｙ１（より正確には、ＹＺヘッド５８Ｙ１が発する計測ビームの２次元グレーティングＲＧ２ａ上の照射点）とは、同一のＹ軸に平行な直線上に配置されている。
　他方のヘッド部５２Ｂは、マーク検出系ＭＤＳの光軸ＡＸ１を通るＹ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＶに関してヘッド部５２Ａと対称に配置されているが、ヘッド部５２Ａと同様に構成されている。すなわち、ヘッド部５２Ｂは、基準軸ＬＶに関してＸＺヘッド５８Ｘ１、ＹＺヘッド５８Ｙ１と対称に配置されたＸＺヘッド５８Ｘ２、ＹＺヘッド５８Ｙ２とを有し、ＸＺヘッド５８Ｘ２、ＹＺヘッド５８Ｙ２のそれぞれからグレーティングＲＧ２ｂ上に照射される計測ビームの照射点は、同一のＹ軸に平行な直線上に設定される。
　ＸＺヘッド５８Ｘ1及び５８Ｘ２、並びにＹＺヘッド５８Ｙ1及び５８Ｙ２のそれぞれとしては、例えば米国特許第７，５６１，２８０号明細書に開示される変位計測センサヘッドと同様の構成のエンコーダヘッドを用いることができる。
　ヘッド部５２Ａ，５２Ｂは、それぞれスケール部材５４Ａ、５４Ｂを用いて、グレーティングＲＧ２ａ、ＲＧ２ｂのＸ軸方向の位置（Ｘ位置）及びＺ軸方向の位置（Ｚ位置）を計測するＸＺリニアエンコーダ、及びＹ軸方向の位置（Ｙ位置）及びＺ位置を計測するＹＺリニアエンコーダを構成する。ここで、グレーティングＲＧ２ａ、ＲＧ２ｂは、定盤１２上に支持部材５６をそれぞれ介して固定されたスケール部材５４Ａ、５４Ｂの上面に形成されており、ヘッド部５２Ａ，５２Ｂは、マーク検出系ＭＤＳと一体のヘッド取付部材５１に設けられている。この結果、ヘッド部５２Ａ，５２Ｂは、マーク検出系ＭＤＳに対する定盤１２の位置（マーク検出系ＭＤＳと定盤１２との位置関係）を計測する。以下では、便宜上、ＸＺリニアエンコーダ、ＹＺリニアエンコーダを、ＸＺヘッド５８Ｘ1、５８Ｘ２、ＹＺヘッド５８Ｙ1、５８Ｙ２とそれぞれ同一の符号を用いて、ＸＺリニアエンコーダ５８Ｘ1、５８Ｘ２、及びＹＺリニアエンコーダ５８Ｙ1、５８Ｙ２と表記する（図９参照）。
　本実施形態では、ＸＺリニアエンコーダ５８Ｘ1とＹＺリニアエンコーダ５８Ｙ1とによって、定盤１２のマーク検出系ＭＤＳに対するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及びθｘの各方向に関する位置情報を計測する４軸エンコーダ５８１が構成される（図９参照）。同様に、ＸＺリニアエンコーダ５８Ｘ２とＹＺリニアエンコーダ５８Ｙ２とによって、定盤１２のマーク検出系ＭＤＳに対するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及びθｘの各方向に関する位置情報を計測する４軸エンコーダ５８２が構成される（図９参照）。この場合、４軸エンコーダ５８１、５８２でそれぞれ計測される定盤１２のマーク検出系ＭＤＳに対するＺ軸方向に関する位置情報に基づいて、定盤１２のマーク検出系ＭＤＳに対するθｙ方向に関する位置情報が求められ（計測され）、４軸エンコーダ５８１、５８２でそれぞれ計測される定盤１２のマーク検出系ＭＤＳに対するＹ軸方向に関する位置情報に基づいて、定盤１２のマーク検出系ＭＤＳに対するθｚ方向に関する位置情報が求められる（計測される）。
　したがって、４軸エンコーダ５８１と４軸エンコーダ５８２とによって、定盤１２のマーク検出系ＭＤＳに対する６自由度方向の位置情報、すなわちマーク検出系ＭＤＳと定盤１２との６自由度方向に関する相対位置の情報を計測する第２位置計測システム５０が構成される。第２位置計測システム５０によって計測されるマーク検出系ＭＤＳと定盤１２との６自由度方向に関する相対位置の情報は、制御装置６０ｉに常時供給されており、制御装置６０ｉは、この相対位置の情報に基づいて、第１位置計測システム３０の検出点が、マーク検出系ＭＤＳの検出中心に対して、所望の位置関係になるように、具体的には、第１位置計測システム３０の検出点が、マーク検出系ＭＤＳの検出中心とＸＹ平面内の位置が例えばｎｍレベルで一致し、かつスライダ１０上のウエハＷの表面がマーク検出系ＭＤＳの検出位置に一致するように、３つの除振装置１４のアクチュエータをリアルタイムで制御している。このとき、例えば基準軸ＬＶに、前述した直線ＣＬが一致する。なお、第１位置計測システム３０の検出点が、マーク検出系ＭＤＳの検出中心に対して、所望の位置関係になるように制御可能であれば、第２位置計測システム５０は、６自由度のすべての方向で相対位置の情報を計測できなくても良い。
　前述の第１位置計測システム３０の説明と上記の第２位置計測システム５０との説明から明らかなように、計測装置１００ｉでは、第１位置計測システム３０と第２位置計測システム５０とによって、マーク検出系ＭＤＳに対するスライダ１０の６自由度方向の位置情報を計測する位置計測系が構成されている。
　図９には、本実施形態に係る計測装置１００ｉの制御系を中心的に構成する制御装置６０ｉの入出力関係を示すブロック図が示されている。制御装置６０ｉは、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等を含み、計測装置１００ｉの構成各部を統括制御する。図９に示されるように、計測装置１００ｉは、図４に示される構成部分とともにチャンバ１０１ｉ内に一部が配置されたウエハ搬送系７０ｉを備えている。ウエハ搬送系７０ｉは、前述の通り、例えば水平多関節型ロボットから成る。
　次に、上述のようにして構成された本実施形態に係る計測装置１００ｉにおいて、１ロットのウエハを処理する際の一連の動作について、制御装置６０ｉの処理アルゴリズムに対応する図１０のフローチャートに基づいて説明する。
　前提として、計測装置１００ｉの計測対象であるウエハＷは３００ミリウエハであり、ウエハＷ上には、前層以前の露光により、複数、例えばＩ個（一例としてＩ＝９８）のショット領域と呼ばれる区画領域（以下、ショットと呼ぶ）がマトリクス状の配置で形成され、各ショットを取り囲むストリートライン又は各ショット内部のストリートライン（１ショット複数チップ取りの場合）の上には、複数種類のマーク、例えばサーチアライメント用のサーチアライメントマーク（サーチマーク）、ファインアライメント用のウエハアライメントマーク（ウエハマーク）などが設けられているものとする。この複数種類のマークはショットとともに形成される。本実施形態では、サーチマーク及びウエハマークとして、２次元マークが用いられるものとする。
　また、計測装置１００ｉは、マーク検出系ＭＤＳによるマーク検出条件が互いに異なる複数の計測モードを設定可能であるものとする。複数の計測モードとして、一例として、全ウエハに対し全ショットについて各１つのウエハマークを検出するＡモード、及びロット内の最初の所定枚数のウエハについては全てのショットについて複数のウエハマークを検出し、そのウエハマークの検出結果に応じて、ロット内の残りのウエハについて、ショット毎に検出対象となるウエハマーク決定し、その決定したウエハマークを検出するＢモードと、を設定可能であるものとする。
　また、計測装置１００ｉのオペレータにより、予めウエハＷに対するアライメント計測に必要な情報が不図示の入力装置を介して入力され、制御装置６０ｉのメモリ内に記憶されているものとする。ここで、アライメント計測に必要な情報としては、ウエハＷの厚さ情報、ウエハホルダＷＨのフラットネス情報、ウエハＷ上のショット及びアライメントマークの配置の設計情報などの各種情報が含まれる。なお、計測モードの設定情報は、例えば、オペレータにより、不図示の入力装置を介して予め入力されているものとする。
　図１０のフローチャートに対応する処理アルゴリズムがスタートするのは、例えばオペレータ又はホストコンピュータ２０００から計測開始が指示されたときである。このとき、１ロットに含まれる複数のウエハ（例えば、２５枚のウエハ）は、計測装置１００ｉのチャンバ１０１ｉ内の所定位置にあるウエハキャリア内に収納されているものとする。これに限らず、計測装置１００ｉのよる計測処理と並行して１ロットのウエハのそれぞれを計測装置１００ｉ内に順次搬入することとしても良い。例えば、ロボット５１６、搬送部材５２４及び搬送部材５２６等を制御する計測システム制御装置５３０の管理の下、所定のＦＯＵＰ５２０内の１ロットのウエハを、ロボット５１６によって順次取り出し、搬送部材５２４によって、計測装置１００ｉとの所定の受け渡し位置まで搬送することとしても良い。この場合、図１０のフローチャートに対応する処理アルゴリズムがスタートするのは、計測システム制御装置５３０によって制御装置６０ｉ及びロボット５１６に搬送開始の指令がなされたときとなる。
　なお、露光装置２００と計測システム５００が接続されている場合には、露光装置２００の露光制御装置２２０から、ホストコンピュータ２０００を介さずに、計測システム制御装置５３０に計測開始が指示されても良い。
　なお、計測装置１００ｉは、バーコードリーダ（不図示）を備えており、ウエハ搬送系７０ｉ（図９参照）によるウエハの搬送中に、バーコードリーダにより、各ウエハの識別情報、例えばウエハ番号、ロット番号などの読み取りが適宜行われる。以下では、説明の簡略化のため、バーコードリーダを用いた各ウエハの識別情報の読み取りに関する説明は省略する。なお、計測装置１００ｉのそれぞれが、バーコードリーダを備えていなくても良い。例えば、搬送システム５２１にバーコードリーダを配置しても良い。
　まず、ステップＳ１０２でロット内のウエハの番号を示すカウンタのカウント値ｉを１に初期化する（ｉ←１）。
　次のステップＳ１０４で、ウエハＷを、スライダ１０上にロードする。このウエハＷのロードは、制御装置６０ｉの管理の下、ウエハ搬送系７０ｉとスライダ１０上の上下動部材とによって行われる。具体的には、ウエハ搬送系７０ｉによりウエハＷがウエハキャリア（又は受け渡し位置）からローディングポジションにあるスライダ１０の上方に搬送され、駆動装置１３により上下動部材が所定量上昇駆動されることで、ウエハＷが上下動部材に渡される。そして、ウエハ搬送系７０ｉがスライダ１０の上方から退避した後、駆動装置１３により上下動部材が下降駆動されることで、ウエハＷがスライダ１０上のウエハホルダＷＨ上に載置される。そして、バキュームポンプ１１がオンにされ、スライダ１０上にロードされたウエハＷがウエハホルダＷＨで真空吸着される。なお、計測装置１００ｉのよる計測処理と並行して１ロットに含まれる複数のウエハのそれぞれを計測装置１００ｉ内に順次搬入する場合、上記のウエハのロードに先立って、ロボット５１６によって、所定のＦＯＵＰ５２０内の複数のウエハが、１枚ずつロボット５１６によって順次取り出され、ロボット５１６から搬送部材５２４に渡され、搬送部材５２４によって計測装置１００ｉとの所定の受け渡し位置まで搬送され、ウエハ搬送系７０ｉに渡されることになる。
　次のステップＳ１０６では、ウエハＷのＺ軸方向の位置（Ｚ位置）を調整する。このＺ位置の調整に先立って、制御装置６０ｉにより、第２位置計測システム５０によって計測されるマーク検出系ＭＤＳと定盤１２とのＺ軸方向、θｙ方向、θｘ方向に関する相対的な位置情報に基づいて、３つの除振装置１４のエアマウントの内圧（除振装置１４が発生するＺ軸方向の駆動力）が制御され、定盤１２は、その上面が、ＸＹ平面に平行になり、Ｚ位置が所定の基準位置となるように設定されている。ウエハＷは厚さが一様であると考えられる。したがって、ステップＳ１０６では、制御装置６０ｉは、メモリ内のウエハＷの厚さ情報に基づいて、マーク検出系ＭＤＳによるオートフォーカス機能により光学系の焦点位置を調整可能な範囲にウエハＷ表面が設定されるように、３つの除振装置１４が発生するＺ軸方向の駆動力、例えばエアマウントの内圧（圧縮空気の量）を調整して、定盤１２をＺ軸方向に駆動し、ウエハＷ表面のＺ位置を調整する。なお、計測ユニット４０が焦点位置検出系を備えている場合には、制御装置６０ｉは、焦点位置検出系の検出結果（出力）に基づいてウエハ表面のＺ位置調整を行うこととしても良い。例えば、マーク検出系ＭＤＳが、先端部の光学素子（対物光学素子）を介してウエハＷ表面のＺ軸方向の位置を検出する焦点位置検出系を備えていても良い。また、焦点位置検出系の検出結果に基づくウエハＷの表面のＺ位置の調整は、除振装置１４を使って定盤１２を動かして、定盤１２とともにスライダ１０を動かすことによって行なうことができる。なお、スライダ１０を、ＸＹ平面内の方向のみならず、Ｚ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向にも駆動可能な構成の駆動システム２０を採用し、その駆動システム２０を使ってスライダ１０を動かしても良い。なお、ウエハ表面のＺ位置調整は、ウエハ表面の傾斜調整を含んでいても良い。ウエハ表面の傾斜を調整するために駆動システム２０を用いることによって、グレーティングＲＧ１の配置面とウエハＷの表面とのＺ位置の差ΔＺに起因する誤差（一種のアッベ誤差）が生じる可能性がある場合には、上述したような対策の少なくとも１つを実行すれば良い。
　次のステップＳ１０８では、ウエハＷのサーチアライメントを行う。具体的には、例えば、ウエハＷ中心に関してほぼ対称に周辺部に位置する少なくとも２つのサーチマークをマーク検出系ＭＤＳを用いて検出する。制御装置６０ｉは、駆動システム２０によるスライダ１０の駆動を制御して、それぞれのサーチマークをマーク検出系ＭＤＳの検出領域（検出視野）内に位置決めしつつ、第１位置計測システム３０による計測情報及び第２位置計測システム５０による計測情報を取得し、マーク検出系ＭＤＳを用いてウエハＷに形成されたサーチマークを検出した時の検出信号と、第１位置計測システム３０による計測情報（及び第２位置計測システム５０による計測情報）とに基づいて、各サーチマークの位置情報を求める。
　より具体的には、制御装置６０ｉは、信号処理装置４９から出力されるマーク検出系ＭＤＳの検出結果（検出信号から求まるマーク検出系ＭＤＳの検出中心（指標中心）と各サーチマークとの相対位置関係）と、各サーチマーク検出時の第１位置計測システム３０の計測値（及び第２位置計測システム５０の計測値と）に基づいて、２つのサーチマークの基準座標系上の位置座標を求める。すなわち、制御装置６０ｉは、マーク検出系ＭＤＳの検出信号から求まるマーク検出系ＭＤＳの検出中心（指標中心）と各サーチマークとの相対位置関係、各サーチマーク検出時の第１位置計測システム３０の計測値、及び第２位置計測システム５０の計測値に基づいて、２つのサーチマークの基準座標系上の位置座標を求める。ここで、基準座標系は、第１位置計測システム３０の測長軸によって規定される直交座標系である。
　しかる後、２つのサーチマークの位置座標からウエハＷの残留回転誤差を算出し、この回転誤差がほぼ零となるようにスライダ１０を微小回転させる。これにより、ウエハＷのサーチアライメントが終了する。なお、ウエハＷは、実際にはプリアライメントが行われた状態でスライダ１０上にロードされるので、ウエハＷの中心位置ずれは無視できるほど小さく、残留回転誤差は非常に小さい。
　次のステップＳ１１０では、設定された計測モードがＡモードであるか否かを判断する。そして、このステップＳ１１０における判断が肯定された場合、すなわちＡモードが設定されている場合には、ステップＳ１１２に進む。
　ステップＳ１１２では、全ウエハに対するアライメント計測（全ショット１点計測、言い換えれば、全ショットＥＧＡ計測）、すなわち９８個のショットのそれぞれについて、１つのウエハマークを計測する。具体的には、制御装置６０ｉは、前述したサーチアライメント時における各サーチマークの位置座標の計測と同様にして、ウエハＷ上のウエハマークの基準座標系上における位置座標、すなわち、ショットの位置座標を求める。ただし、この場合、サーチアライメント時とは異なり、ショットの位置座標の算出に際しては、第２位置計測システム５０の計測情報を、必ず用いる。その理由は、前述したように、制御装置６０ｉにより、第２位置計測システム５０の計測情報に基づいて、第１位置計測システム３０の検出点が、マーク検出系ＭＤＳの検出中心とＸＹ平面内の位置が例えばｎｍレベルで一致し、かつスライダ１０上のウエハＷの表面がマーク検出系ＭＤＳの検出位置に一致するように、３つの除振装置１４のアクチュエータがリアルタイムで制御されている。しかし、ウエハマークの検出時において、第１位置計測システム３０の検出点が、マーク検出系ＭＤＳの検出中心とＸＹ平面内の位置が例えばｎｍレベルで一致している補償はないので、両者の位置ずれ量をオフセットとして考慮して、ショットの位置座標を算出する必要があるからである。例えば、上記オフセットを用いて、マーク検出系ＭＤＳの検出結果又は第１位置計測システム３０の計測値を補正することで、算出されるウエハＷ上のウエハマークの基準座標系上における位置座標を補正することができる。
　ここで、この全ショット１点計測に際して、制御装置６０ｉは、第１位置計測システム３０の計測情報及び第２位置計測システム５０の計測情報に基づいて、スライダ１０（ウエハＷ）を、駆動システム２０を介してＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方の方向に移動し、ウエハマークを、マーク検出系ＭＤＳの検出領域内に位置決めする。すなわち、ステップ・アンド・リピート方式でスライダ１０をＸＹ平面内でマーク検出系ＭＤＳに対して移動して、全ショット１点計測が行われる。
　なお、計測ユニット４０が焦点位置検出系を備えている場合には、ステップＳ１０６での説明と同様に、制御装置６０ｉは、焦点位置検出系の検出結果（出力）に基づいてウエハ表面のＺ位置の調整を行っても良い。
　ステップＳ１１２の全ウエハに対するアライメント計測（全ショット１点計測）に際して、スライダ１０がＸＹ平面内で移動されると、その移動に伴い、定盤１２に偏荷重が作用するが、本実施形態では、制御装置６０ｉが、第１位置計測システム３０の計測情報に含まれるスライダのＸ、Ｙ座標位置に応じて、偏荷重の影響が相殺されるように３つの除振装置１４を個別にフィードフォワード制御し、それぞれの除振装置１４が発生するＺ軸方向の駆動力を個別に制御する。なお、制御装置６０ｉは、第１位置計測システム３０の計測情報を用いることなく、スライダ１０の既知の移動経路の情報に基づいて、定盤１２に作用する偏荷重を予測し、偏荷重の影響が相殺されるように３つの除振装置１４を個別にフィードフォワード制御しても良い。また、本実施形態では、ウエハホルダＷＨのウエハ保持面（ピンチャックの多数のピンの上端面で規定される面）の凹凸の情報（以下、ホルダフラットネス情報と呼ばれる）は、予め実験等で求められているので、アライメント計測（例えば全ショット１点計測）に際して、スライダ１０を移動する際に、制御装置６０ｉは、そのホルダフラットネス情報に基づいて、ウエハＷ表面の計測対象のウエハマークを含む領域が、マーク検出系ＭＤＳの光学系の焦点深度の範囲内に迅速に位置するように、３つの除振装置１４をフィードフォワード制御することで、定盤１２のＺ位置を微調整する。なお、上述の定盤１２に作用する偏荷重の影響を相殺するためのフィードフォワード制御及びホルダフラットネス情報に基づくフィードフォワード制御のいずれか一方、又は両方は実行しなくても良い。
　なお、マーク検出系ＭＤＳの倍率の調整が可能である場合には、サーチアライメントに際しては、低倍率に設定し、アライメント計測に際しては、高倍率に設定することにしても良い。また、スライダ１０上にロードされたウエハＷの中心位置ずれ、及び残留回転誤差が無視できるほど小さい場合には、ステップＳ１０８を省いても良い。
　ステップＳ１１２における全ショット１点計測において、後述するＥＧＡ演算で用いられる、基準座標系におけるサンプルショット領域（サンプルショット）の位置座標の実測値が検出されることとなる。サンプルショットとは、ウエハＷ上の全てのショットのうち、後述するＥＧＡ演算で用いられるものとして、予め定められた特定の複数（少なくとも３つ）のショットを指す。なお、全ショット１点計測では、ウエハＷ上の全ショットがサンプルショットとなる。ステップＳ１１２の後、ステップＳ１２４に進む。
　この一方、ステップＳ１１０における判断が否定された場合、すなわちＢモードが設定されている場合には、ステップＳ１１４に移行し、カウント値ｉが所定数Ｋ（Ｋは、１＜Ｋ＜Ｉを満足する自然数で、予め定められた数、例えば４である）より小さいか否かを判断する。なお、カウント値ｉは、後述するステップＳ１２８でインクリメントされる。そして、このステップＳ１１４における判断が肯定された場合には、ステップＳ１２０に移行し、全ショット多点計測を行う。ここで、全ショット多点計測とは、ウエハＷ上の全てのショットについて、それぞれ複数のウエハマークを計測することを意味する。計測対象となる複数のウエハマークは、予め定められている。例えば、ショットの形状（理想格子からの形状誤差）を統計演算により求めることができる配置の複数のウエハマークを計測対象としても良い。計測の手順は、計測対象のマークの数が異なる点を除いて、ステップＳ１１２における全ショット１点計測の場合と同様であるので、詳細説明は省略する。ステップＳ１２０の後、ステップＳ１２４に移行する。
　一方、ステップＳ１１４における判断が否定された場合には、ステップＳ１１６に移行し、カウント値ｉがＫ＋１より小さいか否かを判断する。ここで、このステップＳ１１６における判断が肯定されるのは、カウント値ｉがｉ≧Ｋかつｉ＜ｋ＋１の場合であるから、ｉ＝Ｋの場合となる。
　ステップＳ１１６の判断が肯定された場合には、ステップＳ１１８に進み、それまでに計測が行われたＫ－１枚（例えばＫ＝４の場合は３枚）のウエハＷに対するウエハマークの検出結果に基づいて、ショット毎に計測対象とすべきウエハマークを決定する。具体的には、ショット毎に、１つのウエハマークの検出で十分か、複数のウエハマークを検出すべきかを決定する。後者の場合、どのウエハマークを検出対象とするかも決定する。例えば、ショット毎に複数のウエハマークそれぞれの実測位置と設計位置との差（絶対値）を求め、その差の最大値と最小値との差が、ある閾値を超えるか否かで、ショット毎に、複数のウエハマークを検出すべきか、１つのウエハマークの検出で十分か、を決定する。前者の場合、例えば実測位置と設計位置との差（絶対値）が最大となるウエハマークと最小となるウエハマークが含まれるように、検出すべきウエハマークが決定される。ステップＳ１１８の後、ステップＳ１２２に進む。
　一方、ステップＳ１１６における判断が否定された場合には、ステップＳ１２２に移行する。ここで、ステップＳ１１６における判断が否定されるのは、カウント値ｉが、Ｋ＋１≦ｉを満たす場合であり、必ず、その前に、カウント値ｉ＝ＫとなってステップＳ１１８でショット毎に計測対象とすべきウエハマークが決定されている。
　ステップＳ１２２では、ステップＳ１１８でショット毎に決定された計測対象とすべきウエハマークを計測する。計測の手順は、計測対象のマークの数が異なる点を除いて、ステップＳ１１２における全ショット１点計測の場合と同様であるので、詳細説明は省略する。ステップＳ１２２の後、ステップＳ１２４に移行する。
　これまでの説明からわかるように、Ｂモードの場合、ロット内の第１枚目から第Ｋ－１枚目（例えば第３枚目）までのウエハに対しては、全ショット多点計測が行われ、Ｋ枚目（例えば第４枚目）から第Ｉ枚目（例えば第２５枚目）までのウエハに対しては、最初のＫ－１枚（例えば３枚）のウエハの全ショット多点計測の結果に基づいて、ショット毎に決定されたウエハマークの計測が行われることとなる。
　ステップＳ１２４では、ステップＳ１１２、ステップＳ１２０及びステップＳ１２２のいずれかのステップで計測したウエハマークの位置情報を用いて、ＥＧＡ演算を行う。ＥＧＡ演算とは、上述のウエハマークの計測（ＥＧＡ計測）の後、サンプルショットの位置座標の設計値と実測値との差のデータに基づいて、最小二乗法等の統計演算を用いて、ショットの位置座標と、そのショットの位置座標の補正量との関係を表現するモデル式の係数を求める統計演算を意味する。
　本実施形態では、一例として、次のモデル式が、ショットの位置座標の設計値からの補正量の算出に用いられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、ｄｘ、ｄｙは、ショットの位置座標の設計値からのＸ軸方向，Ｙ軸方向の補正量であり、Ｘ、Ｙは、ウエハＷの中心を原点とするウエハ座標系におけるショットの設計上の位置座標である。すなわち、上記式（１）は、ウエハの中心を原点とするウエハ座標系における各ショットの設計上の位置座標Ｘ、Ｙに関する多項式であり、その位置座標Ｘ、Ｙと、そのショットの位置座標の補正量（アライメント補正成分）ｄｘ、ｄｙとの関係を表現するモデル式となっている。なお、本実施形態では、前述したサーチアライメントにより、基準座標系とウエハ座標系との回転がキャンセルされるため、以下では、基準座標系と、ウエハ座標系を特に区別せず、すべて基準座標系であるものとして説明する。
　モデル式（１）を用いれば、ウエハＷのショットの位置座標Ｘ，Ｙから、そのショットの位置座標の補正量を求めることができる。ただし、この補正量を算出するためには、係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…を求める必要がある。ＥＧＡ計測の後、そのサンプルショットの位置座標の設計値と実測値との差のデータに基づいて、最小二乗法等の統計演算を用いて、上記式（１）の係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…を求める。
　モデル式（１）の係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…を決定後、係数決定後のモデル式（１）にウエハ座標系における各ショット（区画領域）の設計上の位置座標Ｘ、Ｙを代入して、各ショットの位置座標の補正量ｄｘ、ｄｙを求めることで、ウエハＷ上の複数のショット（区画領域）の真の配列（変形成分として、線形成分のみならず、非線形成分まで含む）を求めることができる。
　ところで、既に露光が行われたウエハＷの場合、それまでのプロセスの影響により、計測結果として得られる検出信号の波形が、全てのウエハマークについて良好であるとは限らない。かかる計測結果（検出信号の波形）が不良なウエハマークの位置を、上記のＥＧＡ演算に含めると、その計測結果（検出信号の波形）が不良なウエハマークの位置誤差が、係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…の算出結果に悪影響を与える。
　そこで、本実施形態では、信号処理装置４９が、計測結果が良好なウエハマークの計測結果のみを、制御装置６０ｉに送り、制御装置６０ｉは、計測結果を受信した全てのウエハマークの位置を用いて、上述のＥＧＡ演算を実行するようになっている。なお、上記式（１）の多項式の次数に特に制限はない。制御装置６０ｉは、ＥＧＡ演算の結果を、ウエハの識別情報（例えばウエハ番号、ロット番号）に対応づけて、アライメント履歴データファイルとして、内部又は外部の記憶装置に記憶する。なお、アライメント履歴データファイルに、ＥＧＡ演算の結果以外の情報（例えば、ＥＧＡ演算に用いられたマークの情報）が含まれても良い。
　ステップＳ１２４のＥＧＡ演算が終了すると、ステップＳ１２６に進み、ウエハＷをスライダ１０上からアンロードする。このアンロードは、制御装置６０ｉの管理の下、ステップＳ１０４におけるロードの手順と逆の手順で、ウエハ搬送系７０ｉとスライダ１０上の上下動部材とによって行われる。なお、計測装置１００ｉのよる計測処理と並行して１ロットのウエハのそれぞれを計測装置１００ｉ内に順次搬入し、計測装置１００ｉから順次搬出する場合、計測を終えたウエハＷは、ウエハ搬送系７０ｉによって搬送部材５２６に渡され、搬送部材５２６によって前述のアンロード側ウエハ受け渡し位置まで搬送された後、ロボット５１６によって所定のＦＯＰＵ５２０内に戻されることとなる。
　次のステップＳ１２８では、カウンタのカウント値ｉを１インクリメント（ｉ←ｉ＋１）した後、ステップＳ１３０に進んで、カウント値ｉがロット内のウエハの総数Ｉより大きいか否かを判断する。そして、このステップＳ１３０における判断が否定された場合には、ロット内の全てのウエハに対する処理が終了していないと判断して、ステップＳ１０４に戻り、以降ステップＳ１３０における判断が肯定されるまで、ステップＳ１０４～ステップＳ１３０までの処理（判断を含む）を繰り返す。
　そして、ステップＳ１３０における判断が肯定されると、ロット内の全てのウエハに対して処理が終了したと判断して、本ルーチンの一連の処理を終了する。
　これまでの説明からわかるように、計測装置１００ｉによると、アライメント計測に際し、ウエハＷ上のＩ個（例えば９８個）のショットのそれぞれについて、少なくとも各１つのウエハマークの位置情報（座標位置情報）が計測され、この位置情報を用い、最小二乗法等の統計演算により、上記式（１）の係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…が求められる。したがって、ウエハグリッドの変形成分を、線形成分のみならず、非線形成分まで、正確に求めることが可能になる。ここで、ウエハグリッドとは、ショットマップ（ウエハＷ上に形成されたショットの配列に関するデータ）に従って配列されたウエハＷ上のショットの中心を結んで形成される格子を意味する。ショットの位置座標の補正量（アライメント補正成分）ｄｘ、ｄｙを、複数のショットについて求めることは、ウエハグリッドの変形成分を求めることに他ならない。なお、本明細書では、ウエハグリッドを「グリッド」と略記し、あるいは「ショット領域（又はショット）の配列」とも記述している。
　本実施形態に係る計測システム５００では、３台の計測装置１００１～１００３によって、前述したフローチャートに沿った計測処理を、並行して行なうことができる。すなわち、計測装置１００１～１００３によって、ウエハキャリア内に収納された各１ロットのウエハ、合計３ロットのウエハに対して、実質的に１ロットのウエハに対する計測処理時間で、各ウエハの全てのショットに対して少なくとも１つのウエハマークの位置計測が可能となり、ウエハグリッドの変形成分を、線形成分のみならず、非線形成分まで、正確に求めることが可能になる。なお、計測処理と並行して、各計測装置１００ｉに対するウエハの搬入及び各計測装置１００ｉからの計測済みのウエハの搬出を行う場合にも、３つのロードポート５１４のそれぞれに搬入された３つのＦＯＵＰ５２０内部の各１ロット、合計３ロットのウエハに対して、並行して処理をおこなうことができ、３ロットのウエハに対して、実質的に１ロットのウエハに対する処理時間で、各ウエハの全てのショットに対して少なくとも１つのウエハマークの位置計測が可能となり、ウエハグリッドの変形成分を、線形成分のみならず、非線形成分まで、正確に求めることが可能になる。
　求められた各ウエハのウエハグリッドの情報、例えば、求められた各ウエハのウエハグリッドの変形成分のデータ（係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…を決定後のモデル式（１）のデータ）は、計測装置１００ｉの制御装置６０ｉによって、各ウエハのアライメント履歴データファイルの一部として、計測システム制御装置５３０に送信される。計測システム制御装置５３０は、受信した各ウエハのウエハグリッドの情報、例えば受信した各ウエハのウエハグリッドの変形成分のデータ（係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…を決定後のモデル式（１）のデータ）を含むアライメント履歴データファイルを、例えばウエハ毎に内部の記憶装置に記憶する。
　計測システム制御装置５３０は、１ロットに含まれるすべてのウエハの計測が終了すると、そのロットに含まれる複数のウエハそれぞれの、ウエハグリッドの情報（アライメント履歴データファイル）をホストコンピュータ２０００に送信する。言うまでもないが、計測システム５００から送信されるウエハグリッドの情報（アライメント履歴データファイル）には、ウエハグリッドの非線形成分のデータも含まれている。
　なお、計測装置１００ｉの制御装置６０ｉを、ＬＡＮ１５００を介してホストコンピュータ２０００に接続し、ウエハグリッドの情報（アライメント履歴データファイル）を、計測システム制御装置５３０を介さずに制御装置６０ｉからホストコンピュータ２０００に送信しても良い。
　また、上記実施形態においては、計測システム５００からウエハグリッドの情報を、送信（出力）するようにしているが、計測システムから送信される情報（データ）は、これに限られず、例えば計測装置１００ｉで計測された複数のウエハマークの座標位置情報を、各ウエハのアライメント履歴データの少なくとも一部として、送信（出力）するようにしても良い。
　基板処理システム１０００の一部を構成する露光装置２００は、一例としてステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（スキャナ）である。図１１には、露光装置２００のチャンバ内の構成部分が一部省略して示されている。
　露光装置２００は、図１１に示されるように、照明系ＩＯＰ、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲに形成されたパターンの像を感応剤（レジスト）が塗布されたウエハＷ上に投影する投影ユニットＰＵ、ウエハＷを保持してＸＹ平面内を移動するウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。露光装置２００は、前述のマーク検出系ＭＤＳの光軸ＡＸ１と平行なＺ軸方向の光軸ＡＸを有する投影光学系ＰＬを備えている。
　照明系ＩＯＰは、光源、及び光源に送光光学系を介して接続された照明光学系を含み、レチクルブラインド（マスキングシステム）で設定（制限）されたレチクルＲ上でＸ軸方向（図１１における紙面直交方向）に細長く伸びるスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。照明系ＩＯＰの構成は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されている。ここで、照明光ＩＬとして、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられる。
　レチクルステージＲＳＴは、照明系ＩＯＰの図１１における下方に配置されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系２１１（図１１では不図示、図１２参照）によって、不図示のレチクルステージ定盤上を、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（図１１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定ストローク範囲で駆動可能となっている。
　レチクルステージＲＳＴ上には、－Ｚ側の面（パターン面）にパターン領域と、該パターン領域との位置関係が既知の複数のマークと、が形成されたレチクルＲが載置されている。レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）２１４によって、移動鏡２１２（又はレチクルステージＲＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。レチクル干渉計２１４の計測情報は、露光制御装置２２０（図１２参照）に供給される。なお、上述したレチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報は、レチクルレーザ干渉計２１４に代えて、エンコーダにより計測を行っても良い。
　投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１１における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒２４０と、鏡筒２４０内に保持された投影光学系ＰＬとを含む。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。レチクルＲは、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致するように配置され、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷは、投影光学系ＰＬの第２面（像面）側に配置される。このため、照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、レチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、その照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、投影光学系ＰＬを介して、照明領域ＩＡＲに共役なウエハＷ上の領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。
　投影光学系ＰＬとしては、一例としてＺ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数枚、例えば１０～２０枚程度の屈折光学素子（レンズ素子）のみから成る屈折系が用いられている。この投影光学系ＰＬを構成する複数枚のレンズ素子のうち、物体面側（レチクルＲ側）の複数枚のレンズ素子は、不図示の駆動素子、例えばピエゾ素子などによって、Ｚ軸方向（投影光学系ＰＬの光軸方向）にシフト駆動、及びＸＹ面に対する傾斜方向（すなわちθｘ方向及びθｙ方向）に駆動可能な可動レンズとなっている。そして、結像特性補正コントローラ２４８（図１１では不図示、図１２参照）が、露光制御装置２２０からの指示に基づき、各駆動素子に対する印加電圧を独立して調整することにより、各可動レンズが個別に駆動され、投影光学系ＰＬの種々の結像特性（倍率、歪曲収差、非点収差、コマ収差、像面湾曲など）が調整されるようになっている。なお、可動レンズの移動に代えて、あるいはこれに加えて、鏡筒２４０の内部の隣接する特定のレンズ素子間に気密室を設け、該気密室内の気体の圧力を結像特性補正コントローラ２４８が制御する構成にしても良いし、照明光ＩＬの中心波長を結像特性補正コントローラ２４８がシフトできる構成を採用しても良い。これらの構成によっても、投影光学系ＰＬの結像特性の調整が可能である。
　ウエハステージＷＳＴは、平面モータ又はリニアモータ等を含むステージ駆動系２２４（図１１では、便宜上ブロックにて示されている）によって、ウエハステージ定盤２２２上をＸ軸方向、Ｙ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向に微小駆動される。ウエハステージＷＳＴ上に、ウエハＷが、ウエハホルダ（不図示）を介して真空吸着等によって保持されている。本実施形態では、ウエハホルダは、３００ｍｍウエハを吸着保持することができるものとする。なお、ウエハステージＷＳＴに代えて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に移動する第１ステージと、該第１ステージ上でＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向に微動する第２ステージとを備える、ステージ装置を用いることもできる。なお、ウエハステージＷＳＴとウエハステージＷＳＴのウエハホルダのいずれか一方、又は両方を、「第２基板保持部材」と呼んでも良い。
　ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（回転情報（ヨーイング量（θｚ方向の回転量θｚ）、ピッチング量（θｘ方向の回転量θｘ）、ローリング量（θｙ方向の回転量θｙ））を含む）は、レーザ干渉計システム(以下、干渉計システムと略記する)２１８によって、移動鏡２１６（又はウエハステージＷＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。なお、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報は、干渉計システム２１８に代えて、エンコーダシステムにより計測を行っても良い。
　干渉計システム２１８の計測情報は、露光制御装置２２０に供給される（図１２参照）。露光制御装置２２０は、干渉計システム２１８の計測情報に基づいて、ステージ駆動系２２４を介してウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）を制御する。
　また、図１１では図示が省略されているが、ウエハＷの表面のＺ軸方向の位置及び傾斜量は、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示される斜入射方式の多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサＡＦＳ（図１２参照）によって計測される。このフォーカスセンサＡＦＳの計測情報も露光制御装置２２０に供給される（図１２参照）。
　また、ウエハステージＷＳＴ上には、その表面がウエハＷの表面と同じ高さである基準板ＦＰが固定されている。この基準板ＦＰの表面には、アライメント検出系ＡＳのベースライン計測等に用いられる第１基準マーク、及び後述するレチクルアライメント検出系で検出される一対の第２基準マークなどが形成されている。
　投影ユニットＰＵの鏡筒２４０の側面には、ウエハＷに形成されたアライメントマーク又は第１基準マークを検出するアライメント検出系ＡＳが設けられている。アライメント検出系ＡＳとして、一例として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、このマークの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画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。なお、画像処理方式のアライメント検出系ＡＳに代えて、あるいはアライメント検出系ＡＳとともに、回折光干渉型のアライメント系を用いても良い。
　露光装置２００では、さらに、レチクルステージＲＳＴの上方に、レチクルステージＲＳＴに載置されたレチクルＲ上の同一Ｙ位置にある一対のレチクルマークを同時に検出可能な一対のレチクルアライメント検出系２１３（図１１では不図示、図１２参照）がＸ軸方向に所定距離隔てて設けられている。レチクルアライメント検出系２１３によるマークの検出結果は、露光制御装置２２０に供給されている。
　図１２には、露光制御装置２２０の入出力関係がブロック図にて示されている。図１２に示されるように、露光装置２００は、上記構成各部の他、露光制御装置２２０に接続された、ウエハを搬送するウエハ搬送系２７０等を備えている。露光制御装置２２０は、マイクロコンピュータ又はワークステーション等を含み、上記構成各部を含む装置全体を統括的に制御する。ウエハ搬送系２７０は、例えば水平多関節型ロボットから成る。
　図１に戻り、Ｃ／Ｄ３００は、図示は省略されているが、例えばウエハに対する感応剤（レジスト）の塗布を行う塗布部と、ウエハの現像が可能な現像部と、プリベーク（ＰＢ）及び現像前ベーク（post-exposure bake：ＰＥＢ）を行うベーク部と、ウエハ搬送系（以下、便宜上、Ｃ／Ｄ内搬送系と呼ぶ）と、を備えている。Ｃ／Ｄ３００は、さらに、ウエハを温調できる温調部３３０を備えている。温調部３３０は、通常、冷却部であり、例えばクールプレートと呼ばれる平坦なプレート（温調装置）を備えている。クールプレートは、例えば冷却水の循環等により冷却される。この他、ペルチェ効果による電子冷却を利用する場合もある。
　重ね合わせ計測器４００は、Ｃ／Ｄ３００で現像が終了したウエハＷ上に各ショットとともに形成された重ね合わせ計測マーク（レジストレーションマーク）を構成する下層の露光の際に転写された第１マークと現行層の露光の際に転写された第２マークそれぞれの像（レジスト像）の相対的な位置関係を計測することで、重ね合わせずれを計測する。ここで、第１マーク像と対応する第２マーク像との組として、例えば外ボックスマークとこの内側に配置された内ボックスマークとから成るボックス・イン・ボックスマークのレジスト像などを用いることができる。
　解析装置３０００は、ホストコンピュータ２０００からの指示に応じて、種々の解析、演算を行う。一例を挙げれば、解析装置３０００は、例えば重ね合わせ計測器４００からの重ね合わせずれの計測結果に基づいて、所定のプログラムに従った演算を行なって、露光装置２００にフィードバックするための補正値を算出する。
　本実施形態に係る基板処理システム１０００では、計測装置１００ｉと同様、露光装置２００及びＣ／Ｄ３００は、いずれもバーコードリーダ（不図示）を備えており、ウエハ搬送系２７０（図１２参照）及びＣ／Ｄ内搬送系（不図示）のそれぞれによるウエハの搬送中に、バーコードリーダにより、各ウエハの識別情報、例えばウエハ番号、ロット番号などの読み取りが適宜行われる。以下では、説明の簡略化のため、バーコードリーダを用いた各ウエハの識別情報の読み取りに関する説明は省略する。
　基板処理システム１０００では、計測システム５００と、露光装置２００及びＣ／Ｄ３００を含むリソグラフィシステムとのそれぞれにより、多数のウエハが連続して処理される。基板処理システム１０００では、計測システム５００による前述した計測対象のウエハに対する前述した計測処理と、計測システム５００による計測が終了したウエハに対するリソグラフィシステムによる処理と、は、互いに独立して行われる。このため、計測システム５００による計測が終了したウエハに対してリソグラフィシステムによる処理が行われるという制約はあるが、基板処理システム全体としてのスループットが最大となるように、全体の処理シーケンスを定めることができる。
　以下、露光装置２００及びＣ／Ｄ３００を含むリソグラフィシステムにより、多数のウエハを連続的に処理する場合の動作の流れについて説明する。
　まず、Ｃ／Ｄ内搬送系（例えばスカラーロボット）により、Ｃ／Ｄ３００のチャンバ内に配置されたウエハキャリアから第１枚目のウエハ（Ｗ１とする）が取り出され、塗布部に搬入される。これにより、塗布部によりレジストの塗布が開始される。レジストの塗布が終了すると、Ｃ／Ｄ内搬送系は、ウエハＷ１を塗布部から取り出してベーク部に搬入する。これにより、ベーク部でウエハＷ１の加熱処理（ＰＢ）が開始される。そして、ウエハのＰＢが終了すると、Ｃ／Ｄ内搬送系により、ウエハＷ１がベーク部から取り出され温調部３３０内に搬入される。これにより、温調部３３０内部のクールプレートでウエハＷ１の冷却が開始される。この冷却は、露光装置２００内で影響のない温度、一般的には、例えば２０～２５℃の範囲で定められる露光装置２００の空調系の目標温度を目標温度として行われる。通常、温調部３３０内に搬入された時点では、ウエハの温度は目標温度に対して±０．３［℃］の範囲内にあるが、温調部３３０により目標温度±１０［ｍＫ］の範囲に温調される。
　そして、温調部３３０内で冷却（温調）が終了すると、そのウエハＷ１は、Ｃ／Ｄ内搬送系により、Ｃ／Ｄ３００と露光装置２００との間に設けられた基板受け渡し部のロード側基板載置部に載置される。
　Ｃ／Ｄ３００内では、上記と同様の一連のウエハに対するレジスト塗布、ＰＢ、冷却、及びこれらの一連の処理に伴う上記のウエハの搬送動作が順次繰り返し行われ、ウエハが順次ロード側基板載置部に載置される。なお、実際には、Ｃ／Ｄ３００のチャンバ内に、塗布部及びＣ／Ｄ内搬送系をそれぞれ２つ以上設けることにより、複数枚のウエハに対する並行処理が可能であり、露光前処理に要する時間の短縮が可能になる。
　前述のロード側基板載置部に載置されたウエハＷ１は、ウエハ搬送系２７０により、露光装置２００内部の所定の待機位置まで搬送される。ただし、第１枚目のウエハＷ１は、待機位置で待機すること無く、直ちに露光制御装置２２０によって、ウエハステージＷＳＴ上にロードされる。このウエハのロードは、露光制御装置２２０により、前述した計測装置１００ｉで行われたと同様にして、ウエハステージＷＳＴ上の不図示の上下動部材とウエハ搬送系２７０とを用いて行われる。ロード後、ウエハステージＷＳＴ上のウエハに対して、アライメント検出系ＡＳを用いて前述と同様のサーチアライメント、及び例えば３～１６程度のショットをアライメントショットとするＥＧＡ方式のウエハライメントが行われる。このＥＧＡ方式のウエハライメントに際し、露光装置２００の露光制御装置２２０には、露光装置２００におけるウエハアライメント及び露光の対象となるウエハ（対象ウエハ）の、アライメント履歴データファイルが、対象ウエハの識別情報（例えばウエハ番号、ロット番号）などとともにホストコンピュータ２０００から提供される。露光装置２００がホストコンピュータ２０００から取得したアライメント履歴データには、計測システム５００で計測された各ウエハのウエハグリッドの情報が含まれており、露光制御装置２２０は、所定の準備作業の後、取得したアライメント履歴データに含まれる計測モードの情報に応じて、後述するようなウエハアライメントを行う。なお、ホストコンピュータ２０００を介さずに、露光制御装置２２０と計測システム制御装置５３０とが、アライメント履歴データなどのやりとりを行っても良い。
　ここで、ウエハアライメントの具体的な説明に先立って、露光装置２００で、３～１６程度のショットをアライメントショットとするＥＧＡ方式のウエハライメントが行われる理由について説明する。
　計測装置１００ｉにより求められたウエハＷのショットの位置座標の補正量（上記式（１）の係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…）は、例えば露光装置２００によりウエハＷを露光する際の露光位置に対するウエハの位置合わせに用いられる。しかるに、露光装置２００により計測装置１００ｉで位置座標の補正量が計測されたウエハＷは、前述したように計測装置１００ｉのスライダ１０からアンロードされた後、ＦＯＵＰ５２０内に収納され、そのＦＯＵＰ５２０が、ＯＨＴその他の搬送系により、Ｃ／Ｄ３００に搬入される。そして、そのウエハＷは、Ｃ／Ｄ３００によってレジストが塗布された後、露光のため、露光装置２００のウエハステージＷＳＴ上にロードされる。この場合において、スライダ１０上のウエハホルダＷＨと、露光装置２００のウエハステージＷＳＴ上のウエハホルダとは、仮に同一タイプのウエハホルダが用いられていたとしても、ウエハホルダの個体差によりウエハＷの保持状態が異なる。このため、せっかく、計測装置１００ｉでウエハＷのショットの位置座標の補正量（上記式（１）の係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…）を求めていても、その係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…の全てをそのまま用いることはできない。しかるに、ウエハホルダ毎にウエハＷの保持状態が異なることで影響を受けるのは、ショットの位置座標の補正量の１次以下の低次成分（線形成分）であり、２次以上の高次成分は殆ど影響を受けないものと考えられる。その理由は、２次以上の高次成分は、主としてプロセスに起因するウエハＷの変形に起因して生じる成分であると考えられ、ウエハホルダによるウエハの保持状態とは無関係な成分であると考えて差し支えないからである。
　かかる考えに基づけば、計測装置１００ｉにより、時間を掛けてウエハＷについて求めた高次成分の係数ａ３、ａ４、……、ａ９、……、及びｂ３、ｂ４、……、ｂ９、……は、露光装置２００でのウエハＷの位置座標の補正量の高次成分の係数としてもそのまま用いることが可能である。したがって、露光装置２００のウエハステージＷＳＴ上では、ウエハＷの位置座標の補正量の線形成分を求めるための簡易なＥＧＡ計測（例えば３～１６個程度のウエハマークの計測）を行うだけで足りるのである。
　まず、対象ウエハのアライメント履歴データファイルにモードＡの情報が含まれている場合について説明する。この場合には、アライメント履歴データに含まれる、計測装置１００ｉによって位置情報が計測された（補正量の算出にマークの位置情報が用いられた）ウエハマークの中からアライメントショット数に対応する数のウエハマークを選択して、検出対象とし、その検出対象のウエハマークをアライメント検出系ＡＳを用いて検出し、その検出結果と検出時のウエハステージＷＳＴの位置（干渉計システム２１８による計測情報）とに基づいて、検出対象の各ウエハマークの位置情報を求め、その位置情報を用いて、ＥＧＡ演算を行い、次式（２）の各係数を求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　そして、露光制御装置２２０は、ここで求めた係数（ｃ０、ｃ１、ｃ２、ｄ０、ｄ１、ｄ２）を、対象ウエハのウエハグリッドの変形成分のデータに含まれる係数（ａ０、ａ１、ａ２、ｂ０、ｂ１、ｂ２）と置き換え、置き換え後の係数を含む次式（３）で表されるウエハの中心を原点とするウエハ座標系における各ショットの設計上の位置座標Ｘ、Ｙに関する多項式を用いて、各ショットの位置座標の補正量（アライメント補正成分）ｄｘ、ｄｙを求め、この補正量に基づいて、ウエハグリッドを補正するための、各ショットの露光に際しての露光位置（レチクルパターンの投影位置）に対する位置合わせのための目標位置（以下、便宜上、位置決め目標位置と呼ぶ）を決定する。なお、本実施形態では、静止露光方式ではなく、走査露光方式で露光が行われるが、便宜上、位置決め目標位置と称している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　なお、露光装置２００でも、サーチアライメントにより、ウエハステージＷＳＴの移動を規定する基準座標系（ステージ座標系）とウエハ座標系との回転がキャンセルされるため、基準座標系とウエハ座標系を特に区別する必要はない。
　次に、対象ウエハのアライメント履歴データファイルにＢモードの情報が含まれている場合について説明する。この場合は、露光制御装置２２０は、上述のＡモードの情報が含まれている場合と同様の手順に従ってウエハグリッドを補正するための、各ショットの位置決め目標位置を決定する。ただし、この場合、アライメント履歴データには、いくつかのショットについての複数のウエハマークと、残りのショットについて各１つのウエハマークとのうち、検出信号が良好であったウエハマークが、補正量の算出にマークの位置情報が用いられたウエハマークとして含まれている。
　そこで、露光制御装置２２０は、上述の各ショットの位置決め目標位置の決定に加え、上記のいくつかのショットについての複数のウエハマークの中からショット形状を求めるのに必要な数のウエハマークを選択し、それらのウエハマークの位置情報（実測値）を用いて、例えば米国特許第６，８７６，９４６号明細書に開示されている［数７］のモデル式に最小自乗法を適用する統計演算（ショット内多点ＥＧＡ演算とも呼ばれる）を行い、ショット形状を求める。具体的には、上記米国特許第６，８７６，９４６号明細書に開示されている［数７］のモデル式中の１０個のパラメータのうち、チップローテーション（θ）、チップの直交度誤差（ｗ）、並びにｘ方向のチップスケーリング（ｒｘ）及びｙ方向のチップスケーリング（ｒｙ）を求める。なお、ショット内多点ＥＧＡ演算に関しては、上記米国特許に詳細に開示されているので、詳細説明は省略する。
　そして、露光制御装置２２０は、その位置決め目標位置に従ってウエハステージＷＳＴを位置制御しつつ、ウエハＷ１上の各ショットに対してステップ・アンド・スキャン方式で露光を行う。ここで、ショット内多点ＥＧＡ計測によりショット形状も求めていた場合には、走査露光中に、求めたショット形状に合わせてレチクルＲのパターンの投影光学系ＰＬによる投影像が変形するように、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの相対走査角度、走査速度比、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの少なくとも一方の投影光学系に対する相対位置、投影光学系ＰＬの結像特性（収差）、及び照明光（露光光）ＩＬの波長の少なくとも１つを、調整する。ここで、投影光学系ＰＬの結像特性（収差）の調整及び照明光ＩＬの中心波長の調整は、露光制御装置２２０により結像特性補正コントローラ２４８を介して行われる。
　そして、ウエハステージＷＳＴ上のウエハ（この場合ウエハＷ１）に対する露光が終了する前に、２枚目のウエハＷ２が、Ｃ／Ｄ内搬送系により基板受け渡し部のロード側基板載置部に載置され、ウエハ搬送系２７０により露光装置２００内部の所定の待機位置まで搬送され、その待機位置で待機することになる。
　そして、ウエハＷ１の露光が終了すると、ウエハステージ上でウエハＷ１とウエハＷ２とが交換され、交換後のウエハＷ２に対して、前述と同様のウエハアライメント及び露光が行われる。なお、ウエハＷ２の待機位置までの搬送が、ウエハステージ上のウエハ（この場合ウエハＷ１）に対する露光が終了するまでに終わらない場合には、ウエハステージが露光済みのウエハを保持したまま待機位置の近傍で待機することになる。
　上記の交換後のウエハＷ２に対するウエハアライメントと並行してウエハ搬送系２７０により露光済みのウエハＷ１が基板受け渡し部のアンロード側基板載置部に搬送される。
　前述の如くして、ウエハ搬送系２７０により、基板受け渡し部のアンロード側基板載置部に載置された露光済みのウエハは、Ｃ／Ｄ内搬送系によりベーク部内に搬入され、該ベーク部内のベーキング装置によりＰＥＢが行われる。ベーク部内には、複数枚のウエハを同時に収容可能である。
　一方、ＰＥＢが終了したウエハは、Ｃ／Ｄ内搬送系によりベーク部から取り出され、現像部内に搬入され、該現像部内の現像装置により現像が開始される。
　そして、ウエハの現像が終了すると、そのウエハは、Ｃ／Ｄ内搬送系により現像部から取り出され、搬入時に用いられたＦＯＵＰ５２０又はこれとは異なるウエハキャリア内の所定の収納段に搬入される。以降、Ｃ／Ｄ３００内では、露光済みの第２枚目以降のウエハに対して、ウエハＷ１と同様の手順で、ＰＥＢ、現像、及びウエハの搬送が繰り返し行われることとなる。
　以上説明したように、本実施形態に係る基板処理システム１０００によると、前述した簡易なＥＧＡ計測及び露光を含む露光装置２００による対象ウエハの処理動作とは独立して、計測システム５００の計測装置１００ｉにより対象ウエハのアライメント計測を行うことができ、露光装置２００によるウエハ処理のスループットを殆ど低下させることがない、効率的な処理が可能になる。また、基板処理システム１０００の全体としても、計測システム５００の計測装置１００ｉにより計測処理が事前に行われたあるロットのウエハに対する露光装置２００によるアライメント及び露光処理と、計測システム５００の計測装置１００ｉによる別のロットのウエハに対する計測処理と、を、並行して行なうようにすることで、ウエハ処理のスループットを殆ど低下させることがない、効率的な処理が可能になる。しかも、計測システム５００の計測装置１００ｉでは、全ショットをサンプルショットとする全ショットＥＧＡを、露光装置２００のあるロットのウエハに対するウエハアライメント及び露光の動作と並行して、別のロットのウエハに対して行なうことができる。
　また、計測システム５００の計測装置１００ｉでは、全ショットをサンプルショットとする全ショットＥＧＡ又は少なくとも一部のショットについての多点ＥＧＡを含む全ショットＥＧＡ（以下、モードの設定に応じたアライメント計測と総称する）を、ウエハ処理の前工程のプロセス処理（エッチング、酸化・拡散、成膜、イオン注入、平坦化（ＣＭＰ）など）が終了した同一ロットのウエハに対する露光装置２００によるウエハアライメント及び露光の動作に先立って行い、アライメント計測により得られた各ウエハについて、ウエハグリッドの情報（例えば、ウエハグリッドの変形成分のデータ）を含むアライメント履歴データを取得する。取得された各ウエハについてのアライメント履歴データは、ウエハ毎に計測システム制御装置５３０によって内部の記憶装置に記憶される。したがって、露光装置２００では、計測システム制御装置５３０を使って求めた、対象ウエハについてウエハグリッドの情報を含むアライメント履歴データを有効活用して、その対象ウエハに対してウエハアライメント及び露光を行なうことができる。すなわち、本実施形態に係る基板処理システム１０００では、計測システム５００の計測装置１００ｉにおける事前計測処理で得られた対象ウエハについての、ウエハグリッドの情報（例えば、ウエハグリッドの変形成分のデータ）を含むアライメント履歴データが、露光装置２００に実質的にフィードフォワード的に転送（提供）されていると言える。
　また、計測装置１００ｉにおける事前計測処理における全ショットＥＧＡで得られたモデル式における高次成分の係数は、露光装置２００においてもそのまま採用することができるので、露光装置２００では、数ショットをアライメントショットとするアライメント計測を行って上記モデル式の低次成分の係数を求めるのみで、この低次成分の係数と、計測装置１００ｉで取得された高次成分の係数とを用いることで、モデル式（１）の低次成分の係数（未定係数）のみならず、高次成分の係数（未定係数）も確定することができ、この未定係数が確定したモデル式（１）(すなわち、上式（３）)とウエハ上の複数のショットの配列の設計値（Ｘ，Ｙ）とを用いて、各ショットの設計上の位置からの補正量を求めることができ、これにより、露光装置２００でモデル式（１）の低次及び高次成分の係数を求めた場合と同様の精度の良い補正量の取得が可能となる。そして、この補正量とウエハ上の複数のショットの配列の設計値とに基づいて、各ショットの露光の際の位置決め目標位置の算出が可能になる。したがって、この目標位置に従ってウエハステージＷＳＴの位置を制御することで、各ショットを露光位置（レチクルパターンの投影位置）に対して精度良く位置合わせすることができる。これにより、露光装置２００のスループットを低下させることなく、露光の際のレチクルのパターンの像とウエハ上の各ショット領域に形成されたパターンとの重ね合わせ精度の向上が可能になる。
　また、本実施形態に係る計測装置１００ｉによると、制御装置６０ｉは、駆動システム２０によるスライダ１０の移動を制御しつつ、第１位置計測システム３０、及び第２位置計測システム５０を用いて、定盤１２に対するスライダ１０の位置情報、及びマーク検出系ＭＤＳと定盤１２との相対的な位置情報を取得するとともに、マーク検出系ＭＤＳを用いてウエハＷに形成された複数のマークの位置情報を求めている。したがって、計測装置１００ｉによると、ウエハＷに形成された複数のマークの位置情報を、精度良く求めることができる。
　また、本実施形態に係る計測装置１００ｉによると、制御装置６０ｉは、第２位置計測システム５０による計測情報（定盤１２とマーク検出系ＭＤＳとの相対的な位置情報）を常時取得し、マーク検出系ＭＤＳの検出中心と定盤１２に対するスライダ１０の６自由度方向の位置情報を検出する第１位置計測システムの計測点との位置関係がｎｍレベルで所望の関係に維持されるように、３つの除振装置１４（のアクチュエータ）を介して定盤１２の６自由度方向の位置をリアルタイムで制御している。また、制御装置６０ｉは、駆動システム２０によるスライダ１０の駆動を制御しつつ、第１位置計測システム３０による計測情報（定盤１２に対するスライダ１０の位置情報）及び第２位置計測システム５０による計測情報（定盤１２とマーク検出系ＭＤＳとの相対的な位置情報）を取得し、マーク検出系ＭＤＳを用いてウエハＷに形成されたマークを検出した時の検出信号と、マーク検出系ＭＤＳを用いてウエハＷに形成されたマークを検出した時に得られる第１位置計測システム３０による計測情報と、マーク検出系ＭＤＳを用いてウエハＷに形成されたマークを検出した時に得られる第２位置計測システム５０による計測情報とに基づいて、複数のウエハマークの位置情報を求める。したがって、計測装置１００ｉによると、ウエハＷに形成された複数のマークの位置情報を、精度良く求めることができる。
　なお、例えば、計測されたマークの位置情報を用いてＥＧＡ演算を行なうことなく、計測されたマークの位置情報に基づいて、露光の際のウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）の位置制御を行なう場合などには、例えば上記の第２位置計測システム５０による計測情報を、マークの位置情報の算出には用いなくても良い。ただし、この場合には、マーク検出系ＭＤＳを用いてウエハＷに形成されたマークを検出した時に得られる第２位置計測システム５０による計測情報を、オフセットして用いて、例えばウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）の位置決め目標値などウエハＷを移動させるための情報を補正することとすれば良い。あるいは、上記のオフセットを考慮して、露光時におけるレチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）の移動を制御することとしても良い。
　また、本実施形態に係る計測装置１００ｉによると、ウエハＷが載置され保持されるスライダ１０の６自由度方向の位置情報を計測する第１位置計測システム３０は、少なくともウエハＷ上のウエハマークを、マーク検出系ＭＤＳで検出するため、スライダ１０が移動する範囲では、ヘッド部３２から計測ビームをグレーティングＲＧ１に照射し続けることができる。したがって、第１位置計測システム３０は、マーク検出のためにスライダ１０が移動するＸＹ平面内の全範囲で、連続して、その位置情報の計測が可能である。したがって、例えば計測装置１００ｉの製造段階（半導体製造工場の内での装置の立ち上げ段階を含む）において、第１位置計測システム３０の測長軸によって規定される直交座標系（基準座標系）の原点出しを行うことで、スライダ１０の絶対位置、ひいてはスライダ１０の位置情報とマーク検出系ＭＤＳの検出結果とから求められる、スライダ１０上に保持されたウエハＷ上のマーク（サーチマーク、ウエハマークに限らず、その他のマーク、例えば重ね合わせ計測マーク（レジストレーションマーク）なども含む）の絶対位置を、基準座標系上で管理することが可能である。なお、本明細書で「絶対位置」とは、基準座標系上における座標位置を意味する。
　これまでの説明から明らかなように、本実施形態に係る基板処理システム１０００では、計測システム５００を備えていることにより、仮に、露光装置２００が所定時間（要求される高いスループットを維持するために許容される時間）内に、ウエハの位置座標の補正量の線形成分を求めるための簡易なＥＧＡ計測（例えば、アライメント検出系ＡＳを用いた３～１６個程度のウエハマークの位置情報の取得）を行なう機能しか備えていない場合であっても、その簡易なＥＧＡ計測を行なってウエハグリッドの変形の低次成分と、計測システム５００によって事前に求められた例えば全点ＥＧＡによって求められたウエハグリッドの変形の高次成分とを用いて、ウエハグリッドの変形を高精度に求めることができる。したがって、計測システム５００により、露光装置２００のグリッド補正機能を実質的に向上させることができる。したがって、最先端のグリッド補正機能を有しない露光装置により、ウエハに対して高スループットで、あるいはスループットを低下させることなく、高精度な露光が可能になる。
　なお、上記実施形態に係る基板処理システム１０００では、計測装置１００ｉ、Ｃ／Ｄ３００及び露光装置２００が、バーコードリーダを備えている場合について説明したが、バーコードリーダに代えて、無線ＩＣタグであるＲＦＩＤタグの書込／読出装置を備えていても良い。かかる場合には、各ウエハにＲＦＩＤタグを取り付け、計測装置１００ｉが書込／読出装置を用いてウエハ毎に前述したアライメント履歴データをＲＦＩＤタグに書き込み、他の装置、例えば露光装置２００が、書込／読出装置を用いて対象ウエハのＲＦＩＤタグからアライメント履歴データを読み出すことで、前述した対象ウエハについてのアライメント履歴データのフィードフォワード転送を、簡単に実現できる。
　また、上記実施形態に係る基板処理システム１０００では、露光装置２００が上記モデル式の１次以下の低次成分の係数を求め、この低次成分の係数と、計測装置１００ｉで取得された上記モデル式の２次以上の高次成分の係数とを用いる場合について説明した。しかしながら、これに限らず、例えば上記モデル式の２次以下の成分の係数を露光装置２００内でのアライメントマークの検出結果から求め、この２次以下の成分の係数と、計測装置１００ｉで取得された上記モデル式の３次以上の高次成分の係数とを用いても良い。あるいは、例えば上記モデル式の３次以下の成分の係数を露光装置２００内でのアライメントマークの検出結果から求め、この３次以下の成分の係数と、計測装置１００ｉで取得された上記モデル式の４次以上の高次成分の係数とを用いても良い。すなわち、上記モデル式の（Ｎ－１）次（Ｎは２以上の整数）以下の成分の係数を露光装置２００内でのアライメントマークの検出結果から求め、この（Ｎ－１）次以下の成分の係数と、計測装置１００ｉで取得された上記モデル式のＮ次以上の高次成分の係数とを用いても良い。
　なお、上記実施形態では、計測装置１００ｉが、ウエハ座標系（基準座標系に一致）における各ショットの設計上の位置座標Ｘ、Ｙと、そのショットの位置座標の補正量（アライメント補正成分）ｄｘ、ｄｙとの関係を表現するモデル式（１）の２次以上の高次成分の係数ａ３、ａ４、ａ５…及びｂ３、ｂ４、ｂ５…、並びに１次以下の低次成分の係数ａ０、ａ１、ａ２、ｂ０、ｂ１、ｂ２も求めることとしたが、露光装置２００で低次成分の係数が求められるので、計測装置１００ｉでは、低次成分の係数を必ずしも求めなくても良い。
　なお、上記実施形態では、計測装置１００ｉにおいてＢモードが設定され、ウエハ上のいくつかのショットについての複数のウエハマークの位置情報が計測されていた場合に、露光装置２００では、ショット内多点ＥＧＡ演算により、チップローテーション（θ）、チップの直交度誤差（ｗ）、並びにｘ方向のチップスケーリング（ｒｘ）及びｙ方向のチップスケーリング（ｒｙ）を求め、これによりショットの形状を求めていた。しかしながら、これに限らず、例えば、計測装置１００ｉにおいてＡモードが設定され、ウエハ上の全てのショットに各１つのウエハマークの位置情報が計測されていた場合であっても、露光装置２００は、ショットの変形（ショットの形状変化）を推定することは可能である。以下、これについて説明する。
　ウエハＷ上のウエハグリッドは、プロセスに起因して変形するものであり、個々のショットも、このプロセスによって幾分変形するが、その変形は、ウエハグリッドの変形に沿ったものになると考えられる。ウエハグリッドの変動成分は、以下に示される互いに独立した４つの変動成分に分けることができ、各変動成分は、以下に示すショットの変形をもたらす。
（１）ｄｘのＸ軸方向に関する変動成分
　Ｘ軸方向の倍率の変化
（２）ｄｘのＹ軸方向に関する変動成分
　Ｙ軸に対する回転
（３）ｄｙのＸ軸方向に関する変動成分
　Ｙ軸方向の倍率の変化
（４）ｄｙのＹ軸方向に関する変動成分
　Ｘ軸に対する回転
　そこで、本実施形態では、上記（１）～（４）の変動成分を算出し、その変動成分に基づいて、ウエハＷ上のショットの変形を推定する。
　ところで、ショットの変形を推定する方法には、大別して以下に示す２つの方法がある。
（Ａ）係数（未定係数）確定後の式（３）をＸ、Ｙについて偏微分した値に従ってショットを変形する。
（Ｂ）ウエハグリッドを、１次のモデル式に近似して、そのモデル式の係数に従って、ショットを変形する。ここで、ウエハグリッドは、係数（未定係数）確定後の式（３）に、各ショットの設計上の位置座標Ｘ、Ｙをそれぞれ代入して、ウエハ上の複数のショット領域の配列の設計値からの補正量（ショットの位置座標の補正量ｄｘ、ｄｙ）、すなわちウエハグリッドの変形成分を求め、その補正量と、ショットの位置座標の設計値とを用いて算出することができる。
　以下では、（Ａ）の推定方法によってショットの形状を補正する方法を、高次偏微分補正といい、（Ｂ）の推定方法によってショットの形状を補正する方法を、１次近似補正と呼ぶ。同じウエハグリッドであっても、（Ａ）の方法を用いた場合と（Ｂ）の方法を用いた場合とでは、ショットの変形状態が異なったものとなる。
　図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）には、高次偏微分補正と１次近似補正との違いの一例が概略的に示されている。ここで、説明を簡単にするために、ウエハグリッドにおけるＹ成分ｄｙ＝ｂ6・Ｘ3となっているとする。図１３（Ａ）には、高次偏微分補正により、補正された３つのショットが示されている。高次偏微分補正を行った場合、各ショットのＹ軸に対する回転は、ｄｙ＝ｂ6・Ｘ3の偏微分、ｄｙ’＝３ｂ6・Ｘ2に従うようになる。この場合、３つのショットのうち、中央のショットは、変形量が０となる。一方、図１３（Ｂ）には、１次近似補正により、補正された３つのショットが示されている。１次近似補正では、改めて１次のモデル式でＥＧＡ方式のアライメントを行って、そのモデル式におけるＹ軸に対する回転に関係がある１次の係数を用いて、ショット形状を補正する。この１次近似補正を行った場合、図１３（Ｂ）に示されるように、３つのショットのうち、中央のショットも１次変形しており、全体として、各ショットの変形は、均一になる。
　図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）に示されるように、高次偏微分補正では、ショットの変形は、そのショット周辺のウエハグリッドに沿った局所的なものとなるのに対し、１次近似補正では、ウエハＷのすべてのショットの変形が均一なものとなる。例えば、いずれの方法を選択するかを、露光レシピで指定可能とし、ユーザが、製造する半導体の要求仕様に応じて適宜選択できるようにしても良い。かかるショットの変形の推定が行われた場合も、前述と同様、露光制御装置２２０は、走査露光中に、求めたショット形状（ショットの変形の推定により求められたショットの形状）に合わせてレチクルＲのパターンの投影光学系ＰＬによる投影像が変形するように、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの相対走査角度、走査速度比、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの少なくとも一方の投影光学系に対する相対位置、投影光学系ＰＬの結像特性（収差）、及び照明光（露光光）ＩＬの波長の少なくとも１つを、調整する。
　なお、本実施形態に係る基板処理システム１０００において、計測装置１００ｉの計測ユニット４０が、前述の多点焦点位置検出系を備えている場合には、計測装置１００ｉにより、ウエハアライメント計測とともにウエハＷのフラットネス計測（フォーカスマッピングとも呼ばれる）を行うこととしても良い。この場合、そのフラットネス計測の結果を用いることで、露光装置２００によりフラットネス計測を行うこと無く、露光時のウエハＷのフォーカス・レベリング制御が可能となる。
　また、計測システム５００の計測装置１００１、１００２、及び１００３の少なくとも１つを、他の計測装置と異なる機能の計測装置としても良い。例えば、１つの計測装置を、ウエハ表面の凹凸（フラットネス）計測を行なう多点焦点位置検出系を備えた計測装置としても良いし、ウエハ形状測定装置としても良い。また、計測システム５００は、計測装置を２台、あるいは４台以上備えていても良い。
　なお、上記実施形態では、対象が３００ｍｍウエハであるものとしたが、これに限らず、直径４５０ｍｍの４５０ｍｍウエハであっても良い。露光装置２００とは別に、計測装置１００ｉによってウエハアライメントを行うことができるので、４５０ｍｍウエハであっても、露光処理のスループットの低下を招くこと無く、例えば全点ＥＧＡ計測などが可能になる。
　なお、上記実施形態では、説明の簡略化のため、計測装置１００ｉの計測モードとしてＡモードとＢモードとのいずれかが設定されるものとしたが、Ｂモードは設定できなくても良い。また、ロット内の全てのウエハ上の全ショットについて２以上の第１の数のウエハマークを検出するＣモード、及びロット内の全てのウエハについて、一部のショット、例えばウエハの周辺部に位置する予め定められたショットについては２以上の第２の数のウエハマークを検出し、残りのショットについては各１つのウエハマークを検出するモード（Ｄモードと呼ぶ）などを設けても良い。さらに、ロット内の最初の所定枚数のウエハについてのウエハマークの検出結果に応じて、ロット内の残りのウエハについては、Ａモード、Ｃモード、Ｄモードのいずれかを選択するＥモードを設けても良い。
　また、計測装置１００ｉの計測モードとして、ロット内の全てのウエハについて、一部のショット、例えば、９割又は８割の数のショットの１つ以上のウエハマークを計測したり、ウエハの中央部に位置するショットについては、一つ間隔をあけたショットの１つ以上のウエハマークを計測しても良い。
　なお、上記実施形態に係る計測装置１００ｉでは、グレーティングＲＧ１、ＲＧ２ａ、ＲＧ２ｂそれぞれが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向を周期方向とする場合について説明したが、これに限らず、第１位置計測システム３０、第２位置計測システム５０のそれぞれが備える格子部（２次元グレーティング）は、ＸＹ平面内で互いに交差する２方向を周期方向としていれば良い。
　また、上記実施形態で説明した計測装置１００ｉの構成は一例にすぎない。例えば、計測装置は、ベース部材（定盤１２）に対して移動可能なステージ（スライダ１０）を有し、該ステージに保持された基板（ウエハ）上の複数のマークの位置情報を計測できる構成であれば良い。したがって、計測装置は、例えば第１位置計測システム３０と第２位置計測システム５０とを、必ずしも備えている必要はない。
　また、上記実施形態で説明した第１位置計測システム３０のヘッド部３２の構成、及び検出点の配置などは一例に過ぎないことは勿論である。例えば、マーク検出系ＭＤＳの検出点と、ヘッド部３２の検出中心とは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方で、位置が一致していなくても良い。また、第１位置計測システム３０のヘッド部とグレーティングＲＧ１（格子部）との配置は反対でも良い。すなわち、スライダ１０にヘッド部が設けられ、定盤１２に格子部が設けられていても良い。また、第１位置計測システム３０は、エンコーダシステム３３とレーザ干渉計システム３５とを必ずしも備えている必要はなく、エンコーダシステムのみによって第１位置計測システム３０を構成しても良い。ヘッド部からスライダ１０のグレーティングＲＧ１にビームを照射し、グレーティングからの戻りビーム（回折ビーム）を受光して定盤１２に対するスライダ１０の６自由度方向の位置情報を計測するエンコーダシステムにより、第１位置計測システムを構成しても良い。この場合において、ヘッド部のヘッドの構成は特に問わない。例えば、グレーティングＲＧ１上の所定点に対してＸ軸方向に同一距離離れた２点に検出ビームを照射する一対のＸＺヘッドと、所定点に対してＹ軸方向に同一距離離れた２点に検出ビームを照射する一対のＹＺヘッドとを設けても良いし、あるいは、グレーティングＲＧ１のＸ軸方向に離れた２つの点にそれぞれ検出ビームを照射する一対の３次元ヘッドと、上記２つの点とは、Ｙ軸方向の位置が異なる点に検出ビームを照射するＸＺヘッド又はＹＺヘッドとを設けても良い。第１位置計測システム３０は、定盤１２に対するスライダ１０の６自由度方向の位置情報を必ずしも計測できる必要はなく、例えばＸ、Ｙ、θｚ方向の位置情報を計測できるのみであっても良い。また、定盤１２に対するスライダ１０の位置情報を計測する第１位置計測システムが、定盤１２とスライダ１０との間に配置されていても良い。また、スライダ１０の前述した絶対位置を計測するために用いられる第１計測システムは、前述のヘッド部からスライダ１０のグレーティングＲＧ１にビームを照射するエンコーダシステムを必ずしも備えている必要はなく、定盤１２に対するスライダ１０の６自由度方向又は水平面内の３自由度方向の位置情報を計測する干渉計システムその他の計測装置によって構成しても良い。
　同様に、上記実施形態で説明した第２位置計測システム５０の構成は、一例に過ぎない。例えば、ヘッド部５２Ａ、５２Ｂが、定盤１２側に固定され、スケール５４Ａ、５４Ｂがマーク検出系ＭＤＳと一体的に設けられていても良い。また、第２位置計測システム５０が、一対のヘッド部５２Ａ、５２Ｂを備えている場合について例示したが、これに限らず、第２位置計測システム５０は、ヘッド部を１つのみ備えていても良いし、３つ以上備えていても良い。いずれにしても、第２位置計測システム５０によって、定盤１２とマーク検出系ＭＤＳとの、６自由度方向の位置関係を計測できることが望ましい。ただし、第２位置計測システム５０は、必ずしも、６自由度方向全ての位置関係を計測できなくても良い。
　なお、上記実施形態では、スライダ１０が、複数のエアベアリング１８によって定盤１２上に浮上支持され、スライダ１０をＸ軸方向に駆動する第１駆動装置２０Ａと、スライダ１０を第１駆動装置２０Ａと一体でＹ軸方向に駆動する第２駆動装置２０Ｂとを含んで、スライダ１０を定盤１２に対して非接触状態で駆動する駆動システム２０が構成された場合について説明した。しかし、これに限らず、駆動システム２０として、スライダ１０を、定盤１２上で６自由度方向に駆動する構成の駆動システムを採用しても良い。かかる駆動システムを、一例として磁気浮上型の平面モータによって構成しても良い。かかる場合には、エアベアリング１８は不要になる。なお、計測装置１００ｉは、除振装置１４とは別に、定盤１２を駆動する駆動システムを備えていても良い。
　また、上述の実施形態においては、計測システム５００は、キャリアシステム５１０としてＥＦＥＭシステムを備えていたが、ＥＦＥＭシステムの替わりにＹ軸方向に沿って複数（例えば、３つ）のキャリア（ＦＯＵＰなど）を保管可能な、キャリア保管装置を設置しても良い。この場合、計測システム５００は、複数の計測装置１００ｉのそれぞれに隣接して設けられた複数のロードポートと、キャリア保管装置と複数のロードポートの載置部との間でキャリア（ＦＯＵＰなど）の受け渡しを行うキャリア搬送装置を備えていても良い。
《第２の実施形態》
　次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態では、基板処理システム１０００の計測システム５００を用いたウエハグリッドの変動管理、及び重ね合わせ計測について説明する。
　上述したように、計測装置１００ｉは第１位置計測システム３０を備えているので、第１位置計測システム３０の測長軸によって規定される直交座標系（基準座標系）の原点出しを行うことで、スライダ１０の絶対位置、ひいてはスライダ１０の位置情報とマーク検出系ＭＤＳの検出結果とから求められる、スライダ１０上に保持されたウエハＷ上のウエハマーク、例えば重ね合わせ計測マーク（レジストレーションマーク）の絶対位置を、基準座標系上で管理することが可能である。すなわち、計測装置１００ｉを、重ね合わせ計測器４００として機能させることもできる。
《ウエハグリッドの変動管理》
　次に、計測装置を用いる露光装置起因のウエハグリッドの管理方法を、基板処理システム１０００に適用した場合を例として説明する。図１４には、この場合のウエハグリッドの管理方法における処理の流れが概略的に示されている。
　まず、ステップＳ２０２において、露光装置２００により、あるロットに含まれるベアウエハ（便宜上、ウエハＷ０とする）に対して、製品レチクルＲを用いて、ステップ・アンド・スキャン方式で露光が行われる。ここで、レチクルＲには、そのパターン面に矩形のパターン領域とともに、その周囲の領域又はパターン領域内部（１ショット複数チップ取りの場合）に、マーク（ウエハ上に転写されるとウエハマークとなる）などが形成されているものとする。ここで、ウエハＷ０は、未露光のウエハであり、その表面にはＣ／Ｄ３００によってレジストが塗布されている。したがって、ウエハＷ０の露光に際しては、アライメントは行われず、設計値に基づいて、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとが、露光制御装置２２０によって駆動制御される。このステップＳ２０２の露光により、ウエハＷ０表面のレジスト層には、マトリクス状に配置されたＩ個（例えば９８個）の矩形のパターン領域と各ショットとの位置関係が設計上既知の各ショットに対応するマークとの転写像（潜像）が形成される。
　次に、ステップＳ２０４において、その露光済みのウエハＷ０は、ウエハステージＷＳＴからアンロードされ、Ｃ／Ｄ３００の現像部内に搬入される。具体的には、ウエハＷ０は、ウエハ搬送系２７０により搬送され、Ｃ／Ｄ３００と露光装置２００との間に設けられた基板受け渡し部のアンロード側基板載置部に載置される。そして、ウエハＷ０は、Ｃ／Ｄ内搬送系により、Ｃ／Ｄ３００の現像部内に搬入される。
　次に、ステップＳ２０６において、ウエハＷ０は、Ｃ／Ｄ３００の現像部の現像装置により現像される。この現像後、ウエハＷ０上には、マトリクス状に配置されたＩ個（例えば９８個）の矩形のショットと各ショットとの位置関係が設計上既知の各ショットに対応するウエハマークのレジスト像（以下、適宜ウエハマークと略記する）が形成される。
　次に、ステップＳ２０８において、現像済みウエハＷ０を含む、あるロットの複数のウエハが収容されたＦＯＵＰが、Ｃ／Ｄ３００から取り出されて、上述のＯＨＴなどを用いて、計測システム５００のロードポート５１４に載置される。すなわち、Ｃ／Ｄ３００から取り出されたＦＯＵＰ内のウエハＷ０は、現像処理後に行われるプロセス処理（エッチング処理、又はエッチング処理後の成膜処理（スパッタ処理、ＣＶＤ処理、熱酸化処理の少なくとも一つを含む））が施される前に、計測システム５００に搬送される。ＦＯＵＰに収容されたウエハＷ０は、ロボット５１６などを用いてＦＯＵＰから取り出され、搬送システム５２１などを用いて、計測装置１００ｉのスライダ１０上にロードされる。
　なお、以下では、ＦＯＵＰに収容されている複数のウエハのうちの１枚を、ウエハＷ０として説明するが、同様の処理を、ＦＯＵＰに収容されている複数のウエハのすべて、又は一部に行って良い。
　次に、ステップＳ２１０において、計測装置１００ｉにより、現像済みのウエハＷ０に対して前述した全ショット１点計測が行われ、各ウエハマークの絶対位置座標が求められる。すなわち、制御装置６０ｉは、スライダ１０の位置情報を、第１位置計測システム３０（及び第２位置計測システム５０）を用いて計測しつつ、マーク検出系ＭＤＳを用いてＩ個（例えば９８個）のショットそれぞれに対応するＩ個のウエハマークをそれぞれ検出し、Ｉ個のウエハマークそれぞれの検出結果とＩ個のウエハマークそれぞれの検出時のスライダ１０の絶対位置座標（Ｘ，Ｙ）とに基づいて、ウエハＷ０上のＩ個のショットそれぞれに対応するＩ個のウエハマークの絶対位置座標（Ｘ、Ｙ）を、求める。このとき、制御装置６０ｉは、第１位置計測システム３０によって計測されるスライダ１０のθｘ方向及びθｙ方向の計測値に基づいて、第１位置計測システム３０のＸ軸方向及びＹ軸方向アッベ誤差、及び第２位置計測システム５０のＸ軸方向及びＹ軸方向の計測値を、オフセットとして、Ｉ個のウエハマークの絶対位置座標（Ｘ、Ｙ）を求める。なお、ステップ２１０においては、全ショット１点計測が望ましいが、一部のショットのウエハマークの検出を行わなくても良い。
　次に、ステップＳ２１２において、制御装置６０ｉにより、求めたＩ個のマークの絶対位置座標を用いて、ウエハＷ０上のＩ個のショットの配列（ウエハグリッド）の変動情報が求められる。例えば、制御装置６０ｉは、ウエハマークとショット中心との既知の位置関係に基づいて、Ｉ個のウエハマークの絶対位置座標からＩ個のショットそれぞれの絶対位置座標（Ｘ、Ｙ）の実測値を求め、このＩ個のショットそれぞれの絶対位置座標（Ｘ、Ｙ）の実測値と各ショットの位置座標（Ｘ、Ｙ）の設計値との差のデータに基づいて、最小二乗法等の統計演算を用いて、前述した式（１）の係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…を求める。ここで、求めた係数ａ0、ａ1、…、ｂ0、ｂ1、…を式（１）に代入して、係数確定後の式（１）を、ウエハグリッドの変動情報として、計測システム５００の内部のメモリ（例えば制御装置６０ｉの記憶装置、あるいは計測システム制御装置５３０内部の記憶装置）、又は外部の記憶装置に記憶する。
　あるいは、制御装置６０ｉは、ウエハマークとショット中心との既知の位置関係に基づいて、Ｉ個のウエハマークの絶対位置座標からＩ個のショットそれぞれの絶対位置座標（Ｘ、Ｙ）の実測値を求め、このＩ個のショットそれぞれの絶対位置座標（Ｘ、Ｙ）の実測値と各ショットの位置座標（Ｘ、Ｙ）の設計値との差のデータから成るマップを作成し、このマップをウエハグリッドの変動情報としても良い。
　また、Ｉ個のショットそれぞれの絶対位置座標（Ｘ、Ｙ）の実測値を、ウエハグリッドの変動情報としても良い。
　これにより、いつでも、ウエハグリッドの設計値からの変動量を求めて、その変動量を管理することが可能になる。
　次のステップＳ２１４は、必要に応じてなされる。ステップＳ２１４において、制御装置６０ｉは、ステップＳ２１０で求めたウエハグリッドの設計値からの変動情報を、メモリ（又は計測システム制御装置５３０の記憶装置）内に事前に記憶されている、基準となるウエハグリッドの変動情報と比較し、その差を求める。例えば、その基準となるウエハグリッドの変動からの、ウエハグリッドの変動量を求める。このステップＳ２１４の処理により、異なる露光装置間でのステージグリッドの誤差などに起因して生じるショット配列の誤差、又は同一の露光装置の異なる時点間のステージグリッドの誤差などに起因して生じるショット配列の誤差を管理することが可能になる。
　前者の場合、ステップＳ２１４の処理に先立って、露光装置２００とは異なるスキャニング・ステッパでレチクルＲを用いてウエハＷ０とは別のロットのベアウエハ上に対して、前述のステップＳ２０２と同様にして露光が行われ、その露光済みのウエハに対して、ステップＳ２０４～Ｓ２１２と同様の処理が行われることで、基準となるウエハグリッドの変動情報が求められ、メモリ（又は計測システム制御装置５３０の記憶装置）内に記憶されている。
　後者の場合、ステップＳ２１４の処理に先立って、ウエハＷ０と同じロットに含まれる、あるいはウエハＷ０と別のロットに含まれる、ウエハＷ０とは別のウエハに対して、前述のステップＳ２０２と同様にして、露光装置２００でレチクルＲを用いた露光が行われ、そのウエハに対してステップＳ２０３～Ｓ２１２と同様の処理が行われることで、基準となるウエハグリッドの変動情報が求められ、メモリ（又は計測システム制御装置５３０の記憶装置）内に記憶されている。
　なお、ウエハＷ０のウエハグリッドの変動情報の取得に用いられた計測装置１００ｉは、基準となるウエハグリッドの変動情報の取得に用いられた計測装置１００ｉと同じであっても良いし、異なっていても良い。
　上述の説明から明らかなように、本実施形態に係る管理方法では、基準ウエハを用いること無く、装置起因のウエハグリッドの変動を管理することができる。このため、基準ウエハを用いる場合の以下の様な不都合が生じるのを回避できる。
　すなわち、基準ウエハによる運用は、基準ウエハを複数の露光装置で使いまわすことになるため、取り合いになる。基準ウエハは、通常１枚だけでなく複数枚作製されるため、基準ウエハ同士の個体差を保証する必要がある。また、基準ウエハは破損することもあるし、使っているうちに劣化することもある。さらに、基準ウエハを用いるウエハグリッドの管理方法では、基準ウエハ表面にレジストを塗布して露光し、その後必要な処理が済んだらレジストを剥離して基準ウエハを洗浄する。このプロセスを繰り返すことで表面が傷んでくることもある。また、基準ウエハの裏面にもウエハホルダが有するチャック部材（ピンチャックなど）の痕がつき、これが基準ウエハの吸着歪を発生させ、ウエハグリッドを歪ませてしまう。
　一方、基準ウエハを用いないことにより、次のようなメリットがある。
ａ．　基準ウエハの空きやシリアル番号を気にすることなく、ウエハグリッドの変動を計測したい（補正を行いたい）時に計測（補正）を実効可能となる。
ｂ．　基準ウエハの代わりにベアウエハを使えるため、品質管理を手軽に実行可能となる。
ｃ．　製品ショットマップ・製品レチクルでウエハグリッドの管理が可能となる。すなわち、製品レチクルについている重ね計測用マークやアライメントマークを使ってウエハグリッドの管理をすることが可能となる。この結果、品質管理用の専用レチクルが不要となる。また、製品ショットマップそのもので品質管理が可能となり、さらには、場所依存誤差のみならず、スキャン速度や加速度、その他製品露光動作で生じる全ての誤差要因によって生じるウエハグリッドの変動量を計測できるので、この計測結果に基づいて、補正を行うことで、次に説明する、基準ウエハを用いるグリッド管理に伴う一種の妥協を一切排除することが可能になる。
ａ．　グリッドの誤差とは座標依存であり、場所が同じなら同じ誤差を持つ。マークの位置を計測し、グリッド誤差の補正を行ったポイントの近くなら、誤差も小さいものと考えられる。
ｂ．　スキャン速度あるいはスキャン加速度などの誤差は、グリッド誤差を生じさせない。仮に、グリッド誤差を生じさせるとしても、その誤差は、スキャンの都度変化するものではないので、一度の調整で足り、定期的にメンテナンスする必要は無い。
　なお、ステップ２１２で求めたウエハＷ０のウエハグリッドの情報を、露光装置２００に提供（フィードバック）し、ウエハＷ０が含まれるロットの後に、ウエハＷ０とは別のロットに含まれるベアウエハを露光装置２００でレチクルＲを用いて、露光処理するときに、第１層のウエハグリッドの変動（設計値からのずれ）が小さくなるように、露光装置２００のステージＷＳＴの移動の制御などを行っても良い。すなわち、ステップ２１２で求めたウエハＷ０のウエハグリッドの情報を用いて、別のロットに含まれるベアウエハに対して各ショットを露光するときの位置決め目標位置を決めて良い。
　また、ステップ２１０において、ウエハＷ０の上の全ショットについて２以上のウエハマークの絶対位置座標を取得し、各ショットの形状と大きさに関する情報が取得できる場合には、その情報を露光装置２００に提供（フィードバック）し、各ショットの形状と大きさが所望状態となるように、結像特性補正コントローラ２４８を制御したり、レチクルステージＲＳＴの速度と方向の少なくとも一方を制御したりしても良い。
　また、第２の層（第１の層を下層とする上層）の露光処理を行うために、ウエハＷ０が各種プロセス（エッチング処理及び成膜処理を含む）を経てＣ/Ｄ装置３００（又は別のＣ/Ｄ装置）に搬入される直前に、ウエハＷ０のウエハグリッドの変動情報を取得しても良い。この場合、第１実施形態で説明したように、取得されたウエハグリッドの変動情報を含むウエハＷ０のアライメント履歴データを、第２の層の露光処理を行う露光装置２００、又は別の露光装置に提供（フィードフォワード）にしても良いし、ウエハＷ０のウエハグリッドの変動情報を露光装置２００に提供（フィードバック）し、ウエハＷ０が含まれるロットの後に、ウエハＷ０とは別のロットに含まれるベアウエハを露光装置２００でレチクルＲを用いて露光処理するときに用いても良い。
《重ね合わせ計測》
　次に、計測装置を用いる重ね合わせ計測方法を、基板処理システム１０００に適用した場合を例として説明する。図１５には、この場合の重ね計測方法における処理の流れが概略的に示されている。
　まず、ステップＳ３０２において、あるロットに含まれるウエハ（ウエハＷ１１とする）がＣ／Ｄ３００に搬入され、Ｃ／Ｄ３００の塗布部において、露光装置２００、又は露光装置２００とは異なる露光装置、例えばスキャナ又はステッパにより第１の層（下層）の露光が行われたウエハＷ１１にレジストの塗布が行われる。レジスト塗布前のウエハＷ１１には、下層の露光により、複数、例えばＩ個（Ｉは例えば９８）のショットとともに、ショットとの設計上の位置関係が既知のウエハマーク及び重ね合わせずれ計測用の第１マーク（正確には、第１マークのレジスト像（適宜、第１マーク像とも称する））が、それぞれのショットに対応して形成されている。この場合、Ｉ個の第１マーク像それぞれの設計上の位置関係も既知である。
　次に、ステップＳ３０４において、レジストが塗布されたウエハＷ１１が、前述したウエハＷ１と同様の所定の処理過程を経て、露光装置２００のウエハステージＷＳＴ上にロードされる。具体的には、ウエハＷ１１は、ベーク部で加熱処理（ＰＢ）、温調部３３０での温調などが行われた後、ウエハステージＷＳＴ上にロードされる。
　次に、ステップＳ３０６において、露光装置２００の露光制御装置２２０により、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷ１１に対して、アライメント検出系ＡＳを用いて前述と同様のサーチアライメント、及び例えば３～１６程度のショットをアライメントショットとするＥＧＡ方式のウエハライメントが行われる。
　なお、ステップＳ３０２に先だって、第１実施形態で説明したように、計測システム５００の計測装置１００ｉでウエハＷ１１のウエハグリッドの情報が求められ、露光装置２００の露光制御装置２２０に提供されている。
　次に、ステップＳ３０８において、露光制御装置２２０により、ウエハアライメントの結果に基づき、前述の式（３）で表される各ショットの位置座標の補正量（アライメント補正成分）ｄｘ、ｄｙが求められ、この補正量に基づいて、ウエハグリッドを補正するための、各ショットの露光に際しての位置決め目標位置が決定される。
　なお、ステップ３０２に先だって、計測システム５００の計測装置１００ｉでウエハＷ１１のウエハグリッドの情報を求めずに、アライメント検出系ＡＳを用いた、例えば３～１６程度のショットをアライメントショットとするＥＧＡ方式のウエハライメントの結果だけで、各ショットの露光に際しての位置決め目標位置を決定しても良い。
　次に、ステップＳ３１０において、露光装置２００により、その位置決め目標位置に従ってウエハステージＷＳＴを位置制御しつつ、ウエハＷ１１上の各ショットに対してステップ・アンド・スキャン方式で第２の層（第１の層を下層とする上層）の露光が行われる。このとき、露光装置２００は、ウエハＷ１１上の第１マーク像に対応して第２マークが形成されたレチクル（便宜上、レチクルＲ１１とする）を用いて露光を行う。したがって、この第２の層の露光により、ウエハＷ１１上のＩ個のショットに対してレチクルＲ１１のパターン領域が重ね合わせて転写されるとともに、Ｉ個の第１マークの位置関係に対応する位置関係で配置されたＩ個の第２マークの転写像が形成される。
　次に、ステップＳ３１２において、第２の層の露光が終了したウエハＷ１１は、前述の露光済みのウエハＷ１と同様の処理過程を経て、Ｃ／Ｄ３００の現像部内に搬入される。具体的には、ウエハＷ１１は、ウエハ搬送系２７０により基板受け渡し部のアンロード側基板載置部に搬送され、Ｃ／Ｄ内搬送系によりアンロード側基板載置部からＣ／Ｄ３００のベーク部内に搬入され、該ベーク部内のベーキング装置によりＰＥＢが行われる。ＰＥＢが終了したウエハＷ１１は、Ｃ／Ｄ内搬送系によりベーク部から取り出され、現像部内に搬入される。
　次に、ステップＳ３１４において、現像部内の現像装置により、複数の第２マークの転写像が形成されたウエハＷ１１が、現像される。この現像により、ウエハＷ１１上には、Ｉ個のショットとともに、第１マーク像と対応する第２マーク像との組が、Ｉ個、所定の位置関係で形成され、重ね合わせ計測に際しての計測対象の基板となる。すなわち、このようにして重ね合わせ計測に際しての計測対象となる基板（重ね合わせ計測対象基板）が作製される。ここで、第１マーク像と対応する第２マーク像との組として、例えば外ボックスマークとこの内側に配置された内ボックスマークとから成るボックス・イン・ボックスマークのレジスト像などを用いることができる。
　次に、ステップＳ３１６において、現像済みのウエハＷ１１（重ね合わせ計測対象の基板）を含む、あるロットの複数のウエハが収容されたＦＯＵＰが、Ｃ／Ｄ３００から取り出されて、上述のＯＨＴなどを用いて、計測システム５００のロードポート５１４に載置される。すなわち、Ｃ／Ｄ３００から取り出されたＦＯＵＰ内のウエハＷ１１は、現像処理後に行われるプロセス処理（エッチング処理、又はエッチング処理後の成膜処理（スパッタ処理、ＣＶＤ処理、熱酸化処理の少なくとも一つを含む））が施される前に、計測システム５００に搬送される。ＦＯＵＰに収容されたウエハＷ１１は、ロボット５１６などを用いてＦＯＵＰから取り出され、搬送システム５２１などを用いて、計測装置１００ｉに搬送される。
　なお、以下では、ＦＯＵＰに収容されている複数のウエハのうちの１枚を、ウエハＷ１１として説明するが、同様の処理を、ＦＯＵＰに収容されている複数のウエハのすべて、又は一部に行っても良い。
　次にステップＳ３１８において、計測装置１００ｉにより、搬送された現像済みのウエハＷ１１（重ね合わせ計測対象基板）が、前述した手順でスライダ１０上にロードされ、Ｉ組の第１マーク像と第２マーク像それぞれのＸＹ平面内の絶対位置座標が次のようにして求められる。すなわち、制御装置６０ｉは、スライダ１０の位置情報を、第１位置計測システム３０（及び第２位置計測システム５０）を用いて計測しつつ、マーク検出系ＭＤＳを用いてウエハＷ１１上のＩ個の第１マーク像とＩ個の第２マーク像をそれぞれ検出し、Ｉ個の第１マーク像とＩ個の第２マーク像それぞれの検出結果とそれぞれのマーク像の検出時のスライダ１０の絶対位置座標（Ｘ、Ｙ）とに基づいて、ウエハＷ１１上のＩ個の第１マーク像とＩ個の第２マーク像それぞれのＸＹ平面内の絶対位置座標を求める。このとき、制御装置６０ｉは、第１位置計測システム３０によって計測されるスライダ１０のθｘ方向及びθｙ方向の計測値に基づいて、第１位置計測システム３０のＸ軸方向及びＹ軸方向アッベ誤差、及び第２位置計測システム５０のＸ軸方向及びＹ軸方向の計測値を、オフセットとして、Ｉ個の第１マーク像とＩ個の第２マーク像それぞれのＸＹ平面内の絶対位置座標を求める。
　なお、ステップＳ３１８において、Ｉ個よりも少ないＫ個の第１マーク像の絶対位置座標と、Ｋ個の第２マーク像の絶対位置座標を求めても良い。
　次にステップＳ３２０において、制御装置６０ｉにより、相互に組を成す第１マーク像の絶対位置座標と第２マーク像の絶対位置座標とに基づいて、第１の層と第２の層との重ね合わせ誤差（重ね合わせずれ）が求められる。
　次にステップＳ３２２において、制御装置６０ｉにより、Ｉ個の第１マーク像の絶対位置座標とＩ個の第２マーク像の絶対位置座標とに基づいて、重ね合わせ誤差が、第１の層の露光と、第２の層の露光とのいずれに主として起因するかが、例えば次のようにして判断される。すなわち、制御装置６０ｉは、第１マーク像の絶対位置座標の設計上の位置座標からのずれ量（ΔＸ１ｉ，ΔＹ１ｉ）（ｉ＝１～Ｉ）と、第２マーク像の絶対位置座標の設計上の位置座標からのずれ量（ΔＸ２ｉ，ΔＹ２ｉ）（ｉ＝１～Ｉ）とを求め、ΔＸ１ｉ、ΔＸ２ｉ、ΔＹ１ｉ、ΔＹ２ｉそれぞれについてｉ＝１～Ｉの総和ΣＸ１ｉ、ΣＸ２ｉ、ΣＹ１ｉ、ΣＹ２ｉを求める。そして、制御装置６０ｉは、ΣＸ１ｉ＞ΣＸ２ｉかつΣＹ１ｉ＞ΣＹ２ｉの場合、重ね合わせ誤差は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のいずれについても第１の層の露光に主として起因すると判断し、ΣＸ１ｉ＜ΣＸ２ｉかつΣＹ１ｉ＜ΣＹ２ｉの場合、重ね合わせ誤差は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のいずれについても第２の層の露光に主として起因すると判断する。また、制御装置６０ｉは、ΣＸ１ｉ＞ΣＸ２ｉかつΣＹ１ｉ＜ΣＹ２ｉの場合、重ね合わせ誤差は、Ｘ軸方向については第１の層の露光に主として起因し、かつＹ軸方向については第２の層の露光に主として起因すると判断し、ΣＸ１ｉ＜ΣＸ２ｉかつΣＹ１ｉ＞ΣＹ２ｉの場合、重ね合わせ誤差は、Ｘ軸方向については第２の層の露光に主として起因し、かつＹ軸方向については第１の層の露光に主として起因すると判断する。
　なお、上記の判断方法は一例であり、要は、制御装置６０ｉは、Ｉ個の第１マーク像の絶対位置座標とＩ個の第２マーク像の絶対位置座標とに基づいて、重ね合わせ誤差が、第１の層の露光と、第２の層の露光とのいずれに主として起因するかを判断するのであれば、その具体的な判断方法は特に問わない。
　上述の重ね合わせ計測方法により得られたウエハＷ１１の重ね合わせ誤差（重ね合わせずれ）のデータ、及び重ね合わせ誤差が第１の層の露光と第２の層の露光とのいずれに主として起因するかの判断結果のデータは、制御装置６０ｉ、あるいは計測システム制御装置５３０によって第１の層の露光を行った露光装置と第２の層の露光を行なった露光装置２００の少なくとも一方にフィードバックされることになる。
　例えば、重ね合わせ誤差の主要因が第１の層の露光である場合には、それらのデータを第１の層を行った露光装置にフィードバックしても良い。そして、その露光装置で、ウエハＷ１１を含むロットとは別のロットに含まれるウエハに対して、ウエハＷ１１の第１の層と同様の露光処理を行う場合に、フィードバックされたデータに基づいて、第２の層との重ね合わせ誤差が小さくなるように位置決め目標位置を決めて良い。
　また、重ね合わせ誤差の主要因が第２の層の露光である場合には、それらのデータを第２の層を行った露光装置２００にフィードバックしても良い。そして、露光装置２００で、ウエハＷ１１を含むロットとは別のロットに含まれるウエハに対して、ウエハＷ１１の第２の層と同様の露光処理を行う場合に、フィードバックされたデータに基づいて、第１の層との重ね合わせ誤差が小さくなるように位置決め目標位置を決めて良い。
　なお、データのフィードバックはホストコンピュータ２０００を介して行っても良い。
　また、ステップ３１８において、ウエハＷ１１の上の全ショットについて２以上のマークの絶対位置座標を取得し、第１の層の各ショットの形状と大きさに関する第１情報、及び第２の層の各ショットの形状と大きさに関する第２情報とが取得できる場合には、第１情報を、第１の層を露光した露光装置に提供（フィードバック）し、第２情報を第２の層を露光した露光装置２００に提供（フィードバック）しても良い。この場合、第２の層の各ショットの形状と大きさが所望状態となるように、結像特性補正コントローラ２４８を制御したり、レチクルステージＲＳＴの速度と方向の少なくとも一方を制御したりしても良い。
　なお、上述の説明においては、第１マーク像の絶対位置座標と第２マーク像の絶対位置座標とに基づいて、第１の層と第２の層との重ね合わせ誤差（重ね合わせずれ）を求めているが、第１マーク像の絶対位置座標のデータと第２マーク像の絶対位置座標のデータを、第１の層と第２の層の重ね合わせ誤差（第１の層と第２の層の位置ずれ）の情報として、計測システム５００から出力しても良い。この場合、計測システム５００から出力されたデータを、第１の層の露光を行なった露光装置（露光装置２００又は別の露光装置）と第２の層の露光を行った露光装置２００との少なくとも一方に提供（フィードバック）しても良い。
　また、第１マーク像の絶対位置座標と第２マーク像の絶対位置座標とに基づいて、相互に組を成す第１マーク像と第２マーク像との位置ずれをそれぞれ求め、それらの位置ずれのデータを、第１の層と第２の層の重ね合わせ誤差（第１の層と第２の層の位置ずれ）の情報として、計測システム５００から出力しても良い。この場合も、計測システム５００から出力されたデータを、第１の層の露光を行なった露光装置（露光装置２００又は別の露光装置）と第２の層の露光を行った露光装置２００との少なくとも一方に提供（フィードバック）しても良い。
　上述の説明から明らかなように、本第２の実施形態に係る、基板処理システム１０００で行われる重ね合わせ計測方法によると、計測システム５００は、第１マーク像の絶対位置座標と第２マーク像の絶対位置座標とをそれぞれ計測することができ、これらの絶対位置座標に基づいて、重ね合わせ誤差を計測することができる。また、その重ね合わせ誤差が、下層の露光に主として起因するのか、上層の露光に主として起因するのを、特定することができるという、従来にない優れた効果を得ることができる。
　なお、上述の説明では、第１の層と第２の層の重ね合わせ誤差を求めるために、重ね合わせずれ計測用のマーク（第１マーク像、第２マーク像）を用いたが、ウエハマーク（アライメントマーク）を用いても良い。すなわち、第１の層のＩ個のウエハマークの絶対位置座標と、第２の層のＩ個のウエハマークの絶対位置座標とから、第１の層と第２の層との重ね合わせ誤差を求めても良い。
　なお、上記ステップＳ３２０において、第１の層と第２の層との重ね合わせ誤差（重ね合わせずれ）が求められているので、ステップＳ３２２は、必要に応じて実行すれば良い。
　また、上述の説明では、第２の層の露光処理後に、計測システム５００の計測装置１００ｉで、現像済のウエハＷ１１の第１マーク像（又は、第１層のウエハマーク）の絶対位置座標と第２マーク像（又は第２の層のウエハマーク）の絶対位置座標を取得しているが、第１の層の露光処理後であって、第２の層の露光処理前に、現像済のウエハＷ１１の第１マーク像（又は、第１層のウエハマーク）の絶対位置座標を計測システム５００の計測装置１００ｉで取得し、第２の層の露光処理後に、現像済のウエハＷ１１の第２マーク像（又は、第２層のウエハマーク）の絶対位置座標を計測システム５００の計測装置１００ｉで取得しても良い。この場合、第１の層と第２の層の重ね合わせ誤差は、計測システム５００（制御装置６０ｉ、５３０）で求めても良いし、別の装置（例えば、ホストコンピュータ２０００）で求めても良い。また、第１マーク像（又は、第１層のウエハマーク）の絶対位置座標の取得に用いられる計測装置１００ｉと、第２マーク像（又は、第２層のウエハマーク）の絶対位置座標の取得に用いられる計測装置１００ｉとが異なっていても良い。
　また、第２の層の次の層の露光処理を行うために、ウエハＷ１１が各種プロセス（エッチング処理及び成膜処理を含む）を経てＣ/Ｄ装置３００（又は別のＣ/Ｄ装置）に搬入される直前に、ウエハＷ１１を計測システム５００に搬入し、計測システム５００の計測装置１００ｉで、ウエハＷ１１の第１マーク像（又は、第１層のウエハマーク）の絶対位置座標と第２マーク像（又は第２の層のウエハマーク）の絶対位置座標の両方、又はウエハＷ１１の第２マーク像（又は、第２層のウエハマーク）の絶対位置座標を取得しても良い。この場合も、第１の層と第２の層との重ね合わせ誤差（第１の層と第２の層と位置ずれ）を計測システム５００で求めて良いし、計測システム５００で取得された絶対位置座標の情報を計測システム５００から提供し、別の装置（例えば、ホストコンピュータ２０００）で第１の層と第２の層との重ね合わせ誤差（第１の層と第２の層と位置ずれ）を求めて良い。また、計測システム５００で求められた第１の層と第２の層との重ね合わせ誤差（第１の層と第２の層と位置ずれ）の情報、あるいは計測システム５００で取得された絶対位置座標の情報を露光装置２００、又は別の露光装置に提供しても良い。
　なお、上述の説明では、計測システム５００で第１の層と第２の層の重ね合わせ誤差の情報を取得しているが、これに限られず、第ｍ層（下層、ｍは１以上の整数）と第ｎ層（上層、ｎは、ｍよりも大きい、２以上の整数）の重ね合わせ誤差を取得しても良い。この場合、第ｎ層が第ｍ層の次の層でなくても良い。
　なお、上記第２実施形態において、上述のウエハグリッドの変動管理に用いられる計測装置１００ｉと、重ね合わせ計測に用いられる計測装置１００ｉとが異なっていても良い。
　なお、上記第２の実施形態に係る基板処理システム１０００では、上述のウエハグリッドの変動管理と重ね合わせ計測の両方を行っているが、いずれか一方を行うだけでも良い。
　また、上記第２の実施形態に係る基板処理システム１０００において、計測システム５００は、露光装置２００、及びＣ／Ｄ３００のいずれともインライン接続されていないが、露光装置２００とＣ／Ｄ装置３００の一方、又は両方とインライン接続されていても良い。例えば、Ｃ／Ｄ装置３００が、露光装置２００と計測システム５００との間に配置されるように、Ｃ／Ｄ装置３００と計測システム５００とをインライン接続しても良い。あるいは、露光装置２００とＣ／Ｄ装置３００との間に配置されるように、計測システム５００を、露光装置２００とＣ／Ｄ装置３００の両方にインライン接続しても良い。この場合、計測システム５００は、キャリアシステム５１０を備えていなくても良い。
　また、上記第１及び第２の実施形態では、計測システム５００が複数の計測装置１００ｉを備えていなくても良い。すなわち、計測システム５００が計測装置を１台、例えば計測装置１００１のみを備えていても良い。
　なお、上記第１及び第２の実施形態（以下、上記各実施形態と略記する）では、計測装置１００ｉ（ｉ＝１～４のいずれか）が、備えるマーク検出系ＭＤＳの検出信号を処理する信号処理装置４９が、マーク検出系ＭＤＳの検出結果として得られる検出信号の波形が良好なウエハマークの計測結果のみを、制御装置６０ｉに送ることで、制御装置６０ｉによりそれらのウエハマークの計測結果を用いてＥＧＡ演算が行われる結果、露光制御装置２２０によりマーク検出系ＭＤＳによる検出結果として得られる検出信号の波形が良好な複数のウエハマークの中から選択したウエハマークの位置情報の一部の位置情報を用いてＥＧＡ演算が行われる場合について説明した。しかしながら、これに限らず、信号処理装置４９は、マーク検出系ＭＤＳの検出結果として得られる検出信号の波形が不良なウエハマークを除いた残りのウエハマークの計測結果を、制御装置６０ｉに送ることとしても良い。また、マーク検出系ＭＤＳによる検出結果として得られる検出信号が良好か否かの判断を、信号処理装置４９に代わりに制御装置６０ｉが行っても良く、この場合も、制御装置６０ｉは、その検出信号が良好と判断したウエハマークあるいはその検出信号が不良と判断したウエハマークを除く残りのウエハマークの計測結果のみを用いて、前述のＥＧＡ演算を行う。そして、露光制御装置２２０が、制御装置６０ｉによるＥＧＡ演算に用いられたウエハマークの計測結果から選択した一部のウエハマークの計測結果を用いて前述のＥＧＡ演算を行うことが望ましい。
　なお、上記各実施形態では、露光装置２００にＣ／Ｄ３００がインライン接続されている場合について説明したが、Ｃ／Ｄ３００に代えて、基板（ウエハ）上に感応剤（レジスト）を塗布する塗布装置（コータ）が露光装置２００にインライン接続されていても良い。この場合、露光後のウエハは、露光装置に対してインライン接続されていない現像装置（デベロッパ）に搬入されることになる。あるいは、Ｃ／Ｄ３００に代えて、露光後の基板（ウエハ）を現像する現像装置（デベロッパ）が露光装置２００にインライン接続されていても良い。この場合、別の場所で予めレジストが塗布されたウエハが、露光装置に搬入されることになる。
　上記各実施形態では、露光装置が、スキャニング・ステッパである場合について説明したが、これに限らず、露光装置は、ステッパなどの静止型露光装置であっても良いし、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置であっても良い。さらに、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも上記実施形態を適用できる。また、露光装置は、前述した液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置に限らず、例えば、欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号、国際公開第２００４／０５７５９０号、米国特許出願公開第２００６／０２３１２０６号明細書、米国特許出願公開第２００５／０２８０７９１号明細書、米国特許第６,９５２,２５３号明細書などに記載されている液体を介して基板を露光する液浸型の露光装置であっても良い。また、露光装置は半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置などであっても良い。
　半導体デバイスは、上記各実施形態に係る基板処理システムの一部を構成する露光装置で、パターンが形成されたレチクル（マスク）を用いて感光物体を露光するとともに、露光された感光物体を現像するリソグラフィステップを経て製造される。この場合、高集積度のデバイスを歩留り良く製造することができる。
　なお、半導体デバイスの製造プロセスが、リソグラフィステップの他に、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクル（マスク）を製作するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を含んでいても良い。
　１０…スライダ、１２…定盤、１４…除振装置、１６…ベースフレーム、１８…エアベアリング、２０…駆動システム、２０Ａ…第１駆動装置、２０Ｂ…第２駆動装置、２２ａ，２２ｂ…可動子、２３ａ，２３ｂ…可動子、２４…可動ステージ、２５ａ，２５ｂ…固定子、２６ａ，２６ｂ…固定子、２８Ａ，２８Ｂ…Ｘ軸リニアモータ、２９Ａ，２９Ｂ…Ｙ軸リニアモータ、３０…第１位置計測システム、３２…ヘッド部、３３…エンコーダシステム、３５ａ～３５ｄ…レーザ干渉計、３７ｘ…Ｘヘッド、３７ｙａ，３７ｙｂ…Ｙヘッド、４０…計測ユニット、４８…除振装置、５０…第２位置計測システム、５２Ａ，５２Ｂ…ヘッド部、５８Ｘ１，５８Ｘ２…ＸＺヘッド、５８Ｙ１，５８Ｙ２…ＹＺヘッド、６０ｉ…制御装置、７０ｉ…ウエハ搬送系、５３０…計測システム制御装置、１００ｉ…計測装置、２００…露光装置、３００…Ｃ／Ｄ、３３０…温調部、５００…計測システム、５１０…ＥＦＥＭシステム、５１２…ＥＦＥＭ本体、５１４…ロードポート、５１６…ロボット、５２１…搬送システム、５２４…ロード搬送部材、５２６…アンロード搬送部材、１０００…基板処理システム、ＭＤＳ…マーク検出系、ＲＧ１…グレーティング、ＲＧ２ａ，ＲＧ２ｂ…グレーティング、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ。
 

Claims (59)

  1. 　マイクロデバイスの製造ラインで用いられる計測システムであって、
    　それぞれが基板に対する計測処理を行なう複数の計測装置と、
    　前記複数の計測装置を制御可能な制御装置と、を備え、
    　前記複数の計測装置は、基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第１計測装置を、少なくとも１つ含む計測システム。
  2. 　基板の受け渡しを行うための搬送システムをさらに備える請求項１に記載の計測システム。
  3. 　前記搬送システムは、前記複数の計測装置と基板の受け渡しを行う請求項２に記載の計測システム。
  4. 　基板を複数枚収納したキャリアを設置可能な少なくとも１つのキャリア載置部を有するキャリアシステムをさらに備え、
    　前記搬送システムは、前記キャリアシステムとの間で基板の受け渡しを行う請求項２又は３に記載の計測システム。
  5. 　前記キャリアシステムは、第１方向に沿って配置された複数のキャリア載置部を有し、
    　前記複数の計測装置は、前記第１方向と交差する第２方向に沿って配置されている請求項４に記載の計測システム。
  6. 　前記第１計測装置は、露光前のレジスト塗布、露光後の現像、洗浄、酸化・拡散、成膜、エッチング、イオン注入、ＣＭＰの少なくとも１つのプロセス処理経た基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する請求項１～５のいずれか一項に記載の計測システム。
  7. 　前記複数の計測装置は、前記第１計測装置とは異なる種類の計測を前記基板に対して行なう第２計測装置を少なくとも１台含む請求項１～６のいずれか一項に記載の計測システム。
  8. 　前記第２計測装置は、前記基板表面の凹凸情報を計測可能な装置であり、
    　前記第１計測装置と前記第２計測装置は、同一基板を計測対象として、前記複数のマークの位置情報の計測と、前記基板表面の凹凸情報の計測とを順次行なう請求項７に記載の計測システム。
  9. 前記第１計測装置は、露光及び現像処理が施された基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する請求項１～８のいずれか一項に記載の計測システム。
  10. 　マイクロデバイスの製造ラインで用いられる計測システムであって、
    　基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第１計測装置と、
    　前記第１計測装置を制御可能な制御装置と、を備え、
    　前記第１計測装置は、露光及び現像処理が施された基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する、計測システム。
  11. 　前記複数のマークは、前記基板上の第１層に形成されている請求項９又は１０に記載の計測システム。
  12. 　前記第１計測装置を用いて取得された、前記複数のマークの位置情報に基づいて求められる情報を出力する請求項１１に記載の計測システム。
  13. 　前記出力される情報は、前記複数のマークとともに前記基板上に形成された複数の区画領域の配列情報を含む請求項１２に記載の計測システム。
  14. 　前記第１計測装置を用いて取得された、前記基板上の前記複数のマークの位置情報を出力する請求項１１～１３のいずれか一項に記載の計測システム。
  15. 　前記出力する情報は、前記第１層の露光に用いられた露光装置に提供される請求項１２～１４のいずれか一項に記載の計測システム。
  16. 　前記複数のマークは、前記基板上の第ｍ層（ｍは１以上の整数）に形成された複数のマークと、第ｎ層（ｎは、ｍより大きい、２以上の整数）に形成された複数のマークを含む請求項９～１５のいずれか一項に記載の計測システム。
  17. 　前記第ｍ層の形成された複数のマークの位置情報と、前記第ｎ層に形成された複数のマークの位置情報のそれぞれを出力する請求項１６に記載の計測システム。
  18. 　前記第ｍ層の形成された複数のマークの位置情報と、前記第ｎ層に形成された複数のマークの位置情報とに基づいて求められる情報を出力する請求項１６又は１７に記載の計測システム。
  19. 　前記第ｍ層に形成された複数のマークは第１マークを含み、前記第ｎ層に形成された複数のマークは、前記第１マークに対応する第２マークを含み、
    　前記出力する情報は、前記第１マークと前記第２マークの位置ずれに関する情報を含む請求項１８に記載の計測システム。
  20. 　前記出力する情報は、前記第ｍ層と前記第ｎ層の重ね合わせずれに関する情報を含む請求項１８又は１９に記載の計測システム。
  21. 　前記第ｍ層の形成された複数のマークの位置情報と、前記第ｎ層に形成された複数のマークの位置情報とに基づいて、前記重ね合わせずれが、前記ｍ層と前記ｎ層とのいずれに主として起因するかを判別する請求項２０に記載の計測システム。
  22. 　前記第１計測装置を用いた前記位置情報の取得は、前記現像処理後に行われるプロセス処理が前記基板に施される前に行われる請求項９～２１のいずれか一項に記載の計測システム。
  23. 　前記プロセス処理は、エッチング処理を含む請求項２２に記載の計測システム。
  24. 　前記プロセス処理は、成膜処理を含む請求項２２又は２３に記載の計測システム。
  25. 　前記第１計測装置は、
    　前記基板を保持して移動可動なステージと、
    　前記ステージを移動する駆動システムと、
    　前記ステージの位置情報を取得可能な第１位置計測系と、
    　前記基板に形成されたマークを検出するマーク検出系と、を備え、
    　前記制御装置は、前記駆動システムによる前記ステージの移動を制御し、前記マーク検出系を用いて前記基板に形成された前記複数のマークをそれぞれ検出し、前記複数のマークそれぞれの検出結果と前記複数のマークそれぞれの検出時に前記第１位置計測系を用いて得られる前記ステージの位置情報とに基づいて、前記複数のマークそれぞれの絶対位置座標を求める請求項１～２４のいずれか一項に記載の計測システム。
  26. 　前記第１位置計測系は、前記ステージの少なくとも３自由度方向の位置情報を取得可能である請求項２５に記載の計測システム。
  27. 　前記第１位置計測系は、格子部を有する計測面と前記計測面にビームを照射するヘッド部の一方が前記ステージに設けられ、前記ヘッド部からのビームを前記計測面に照射するとともに、該ビームの前記計測面からの戻りビームを受光して前記ステージの位置情報を取得可能である請求項２５又は２６に記載の計測システム。
  28. 　前記ヘッド部が設けられたベース部材と、
    　前記マーク検出系と前記ベース部材との相対的な位置情報を取得する第２位置計測系と、をさらに備え、
    　前記制御装置は、前記第２位置計測系を使って取得される位置情報と前記第１位置計測系を使って取得される位置情報とに基づいて前記駆動システムによる前記ステージの移動を制御する請求項２７に記載の計測システム。
  29. 　前記ベース部材は、前記ステージを所定平面内で互いに直交する第１、第２方向及び前記所定平面に垂直な第３方向を含む６自由度方向に移動可能に支持し、
    　前記第２位置検出系は、前記マーク検出系と前記ベース部材との前記６自由度方向に関する相対的な位置情報を取得可能である請求項２８に記載の計測システム。
  30. 　前記制御装置は、前記複数のマークの前記絶対位置座標を求めるに際し、前記第２位置計測系を用いて得られる前記マーク検出系と前記ベース部材との前記所定面内における相対位置情報を補正量として用いる請求項２９に記載の計測システム。
  31. 　前記格子部は、前記所定平面内で互いに交差する第１周期方向及び第２周期方向を有する２次元格子を有し、
    　前記計測面からの戻りビームは、前記格子部からの回折ビームを含み、
    　前記ヘッド部は、前記計測面に第１ビームを照射し、前記格子部からの第１回折ビームを受光して前記ステージの前記第１周期方向の位置情報を計測する第１ヘッドと、前記計測面に第２ビームを照射し、前記格子部からの第２回折ビームを受光して前記ステージの前記第２周期方向の位置情報を計測する第２ヘッドと、前記計測面に第３ビームを照射し、前記格子部からの光を受光して前記ステージの前記第３方向の位置情報を計測する少なくとも３つの第３ヘッドとを有する請求項２７～３０のいずれか一項に記載の計測システム。
  32. 　前記第１ヘッドからの前記第１ビームの前記計測面上の照射点と、前記第２ヘッドからの前記第２ビームの前記計測面上の照射点とは、前記マーク検出系の検出領域の下方に位置する同一の検出点に設定され、前記少なくとも３つの第３ヘッドそれぞれからの第３ビームの前記計測面上の照射点は、前記検出点の周囲に設定される請求項３１に記載の計測システム。
  33. 　前記検出点は、前記マーク検出系の検出中心の直下に位置し、前記検出点と前記検出中心とは、前記所定平面内の位置が一致する請求項３２に記載の計測システム。
  34. 　前記第１周期方向と前記第２周期方向とは、互いに直交する請求項３１～３３のいずれか一項に記載の計測システム。
  35. 　前記第１周期方向と前記第２周期方向との一方は、前記第１方向に一致し、前記第１周期方向と前記第２周期方向との他方は、前記第２方向に一致する請求項３４に記載の計測システム。
  36. 　前記制御装置は、求めた複数の前記マークの前記絶対位置座標を用いて、統計演算を行い、前記基板上の前記複数の区画領域の配列の設計値からの補正量を求める請求項２５～３５のいずれか一項に記載の計測システム。
  37. 　前記基板上には、露光装置によるマスクを用いた露光により、前記複数のマークと複数のマークとの対応関係が既知の複数の区画領域とが同時に形成されており、
    　前記制御装置は、前記複数のマークの前記絶対位置座標を求めるとともに、該複数のマークの絶対位置座標に基づいて、前記複数の区画領域の配列の前記露光装置起因の誤差を求める請求項２５～３６のいずれか一項に記載の計測システム。
  38. 　前記複数のマークは、アライメントマークを含む請求項１～３７のいずれか一項に記載の計測システム。
  39. 　前記複数のマークは、重ね合わせずれ計測用のマークを含む請求項１～３８のいずれか一項に記載の計測システム。
  40. 　マイクロデバイスの製造ラインで用いられる計測システムであって、
    　基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する第１計測装置と、
    　前記第１計測装置を制御可能な制御装置と、を備え、
    　前記第１計測装置は、エッチング処理、及び成膜処理後であって、感光材が塗布される前の基板に形成された複数のマークの位置情報を取得する、計測システム。
  41. 　請求項４０に記載の計測システムと、
    　前記計測システムに含まれる前記第１計測装置による前記複数のマークの位置情報の計測が終了した前記基板が載置される基板ステージを有し、該基板ステージ上に載置された前記基板に対して、該基板上の複数のマークのうち選択された一部のマークの位置情報を取得するアライメント計測及び前記基板をエネルギビームで露光する露光が行われる露光装置と、を備える基板処理システム。
  42. 　前記露光装置にインライン接続され、基板上に感応剤を塗布する塗布装置、又は基板上に感応剤を塗布するとともに、露光後の前記基板を現像する塗布現像装置をさらに備え、
    　前記計測システムに含まれる前記第１計測装置による基板上の前記複数のマークの位置情報の取得は、前記感応剤が塗布される前の前記基板に対して行われる請求項４１に記載の基板処理システム。
  43. 　請求項１～４０のいずれか一項に記載の計測システムと、
    　前記計測システムに含まれる前記第１計測装置による前記複数のマークの位置情報の計測が終了した前記基板が載置される基板ステージを有し、該基板ステージ上に載置された前記基板に対して、該基板上の複数のマークのうち選択された一部のマークの位置情報を取得するアライメント計測及び前記基板をエネルギビームで露光する露光が行われる露光装置と、を備える基板処理システム。
  44. 　前記基板上には、複数の区画領域とともに前記複数のマークが形成され、
    　前記第１計測装置で取得された前記複数の区画領域の配列情報と、前記露光装置において前記アライメント計測で得られたマークの位置情報とに基づいて、前記基板ステージの移動が制御される請求項４１～４３のいずれか一項に記載の基板処理システム。
  45. 　前記第１計測装置を用いて取得した前記複数のマークの前記位置情報を用いて、前記基板上の前記複数の区画領域の配列に関する第１情報を求め、
    　前記露光装置は、でのアライメント計測取得した前記一部のマークの位置情報を用いて、前記基板上の前記複数の区画領域の配列に関する第２情報を求め、
    　前記第１情報と、前記第２情報とに基づいて、前記基板の露光動作を行う際に前記基板ステージの位置を制御する請求項４４に記載の基板処理システム。
  46. 　前記第１情報は、前記基板上の前記複数の区画領域の配列の非線形的な変形成分を含む請求項４５に記載の基板処理システム。
  47. 　前記第２情報は、前記基板上の前記複数の区画領域の配列の線形的な変形成分を含む請求項４５又は４６に記載の基板処理システム。
  48. 　前記第１計測装置を用いて取得された前記複数のマークの位置情報を用いて、前記基板上の前記複数の区画領域の配列の基準値に対する補正量の関係を第１の所定次の多項式から成るモデル式で求め、
    　前記露光装置は、前記アライメント計測で取得された前記一部のマークの位置情報を用いて、前記基板上の前記複数の区画領域の配列の基準値に対する補正量の関係を第２の所定次の多項式から成るモデル式で求める請求項４５～４７のいずれか一項に記載の基板処理システム。
  49. 　前記複数の区画領域は、前記基板上にマトリクス状の配置で形成され、前記複数の区画領域の配列の前記補正量は、前記基板上の所定の基準点を原点とし、前記マトリクスの行方向であるＸ軸方向と列方向であるＹ軸方向とを軸方向とする２次元直交座標系である基板座標系における各区画領域の設計上の位置座標Ｘ、Ｙと、その区画領域の位置座標の補正量との関係を表す、Ｘ、Ｙに関する多項式から成るモデル式に基づいて求められ、
    　前記第１計測装置は、統計演算により、前記モデル式の高次項の係数を求め、
    　前記露光装置は、統計演算により、前記モデル式の低次項の係数を求め、該低次項の係数と前記高次項の係数とが、前記モデル式に代入された係数確定後のモデル式に基づいて前記基板上の前記複数の区画領域の配列の前記補正量を求める請求項４８に記載の基板処理システム。
  50. 　前記低次項は、１次以下の項であり、前記高次項は２次以上の項である請求項４９に記載の基板処理システム。
  51. 　前記露光装置は、前記係数確定後のモデル式を、Ｘ，Ｙについて偏微分した値に従って前記複数の区画領域の変形を推定する請求項４９又は５０に記載の基板処理システム。
  52. 　前記露光装置は、前記求めた補正量と前記基板上の前記複数の区画領域の配列の設計値とに基づいて、前記基板上の前記複数の区画領域の配列であるグリッドを求め、該グリッドを、１次のモデル式に近似して、そのモデル式の係数に従って、前記複数の区画領域の変形を推定する請求項４９～５１のいずれか一項に記載の基板処理システム。
  53. 　前記露光装置は、パターンが形成されたマスクを保持するマスクステージと前記第２ステージとを同期して投影光学系に対して相対移動し、前記パターンを前記基板上の前記区画領域に転写する走査露光を行う装置であり、
    　前記露光装置は、前記推定された前記区画領域の変形後の形状に合わせて前記パターンの前記投影光学系による投影像が変形するように、前記走査露光中に、前記マスクステージと前記第２ステージとの相対走査角度、走査速度比、前記マスクステージ及び前記第２ステージの少なくとも一方の前記投影光学系に対する相対位置、前記投影光学系の結像特性、及び露光光の波長の少なくとも１つを調整する請求項５１又は５２に記載の基板処理システム。
  54. 　前記第１計測装置は、前記マーク検出系による検出条件が互いに異なる複数の計測モードを設定可能である請求項４１～５３のいずれか一項に記載の基板処理システム。
  55. 　前記複数の計測モードには、前記基板上の全ての区画領域について各１つのマークを検出対象とする第１モードと、前記基板上の全ての区画領域について各２つ以上の第１の数のマークを検出する第２モードと、前記基板上の一部の区画領域については２つ以上の第２の数のマークを検出し、残りの区画領域については各１つのマークを検出する第３モードとのうちの少なくとも１つのモードが含まれる請求項５４に記載の基板処理システム。
  56. 　前記複数の計測モードには、複数枚の基板を連続して処理する際に、最初に処理される第１枚目の基板を含む所定枚数の基板の計測結果に応じて、前記複数のモードのうちの１つのモードを設定する第４モードが含まれる請求項５４又は５５に記載の基板処理システム。
  57. 　前記複数の計測モードには、複数枚の基板を連続して処理する際に、最初に処理される第１枚目の基板を含む所定枚数の基板の計測結果に基づいて、残りの基板について前記マーク検出系による検出の対象となるマークを決定するモードが含まれる請求項５４又は５５に記載の基板処理システム。
  58. 　前記第１計測装置により前記基板上の複数の区画領域のうち少なくとも一部の区画領域について、複数の前記マークの位置情報が計測された場合、
    　前記露光装置は、前記計測動作を行うに際して、前記基板上の前記少なくとも一部の区画領域について前記計測装置により位置情報が計測された前記複数のマークを含む、前記基板上の複数のマークの中から選択した複数のマークの位置情報を計測し、その計測した複数のマークの位置情報を用いて前記統計演算を含む演算を行い、前記区画領域の変形を推定する請求項５４～５７のいずれか一項に記載の基板処理システム。
  59. 　請求項４１～５８のいずれか一項に記載の基板処理システムの一部を構成する露光装置を用いて基板を露光することと、
    　露光された前記基板を現像することと、
    を含むデバイス製造方法。
     
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