(57)【要約】【課題】ウエハとパターンとを精度良く位置合わせする。【解決手段】位置計測系を用いてステージの位置を計測し、その計測結果に基づいてステージを駆動し、ステージ上に保持されたウエハ上のアライメントマークをアライメント系を用いて検出して得られる検出結果と、その検出結果に対するステージの位置に依存する補正情報（理想格子の格子点ｍｉｊについて与えられた補正データ）と、に基づいてウエハ上に形成されるパターンが理想格子状に配列されるようにウエハを保持するステージを駆動する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギビームにより物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、
前記物体を保持して移動する移動体と、
前記移動体の位置を計測する位置計測系と、
前記物体上のマークを検出するマーク検出系と、
前記移動体上に保持された前記物体上に所定の位置関係で形成された複数のマークの位置を前記マーク検出系と前記位置計測系とを用いて検出した検出結果を、前記移動体の位置に依存する補正情報に基づいて補正し、該補正後のマークの位置に基づいて、前記物体上に前記パターンを形成する際に、前記物体を保持する前記移動体の移動を制御する制御系と、を備える露光装置
【請求項２】
前記補正情報は、前記複数のマークの検出結果を理想格子に沿った検出結果となるように補正するための情報である請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記補正情報は、該移動体上に保持された基準物体上に所定の位置関係で形成された複数のマークを前記移動体を移動させて順次検出し、該検出結果とその検出時の前記位置計測系の検出結果とに基づいて、前記複数のマークのそれぞれの位置情報を検出し、該検出された位置情報と前記所定の位置関係とを用いて作成される請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記補正情報は、検出された前記位置情報と前記所定の位置関係とから算出される前記複数のマークのそれぞれの形成位置のずれを求め、該ずれを用いて前記複数のマークのうちの前記ずれに対応するマークの検出時の前記移動体の離散位置に対して作成される請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記補正情報は、前記複数のマークのそれぞれと該マークに隣接する少なくとも１つのマークとについての前記形成位置のずれの平均を用いて作成される請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記制御系は、前記物体上に前記パターンを形成する際に、前記マークの検出時の前記移動体の位置を内側に含む３つの前記離散位置についての前記補正情報を補間することにより、前記マークの検出結果に対する補正値を求め、該補正値を用いて前記マークの検出結果を補正する請求項４又は５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記補正情報は、検出された前記位置情報と前記所定の関係とから算出される前記複数のマークのそれぞれの形成位置のずれを求め、該形成位置のずれを用いて、前記複数のマークの検出時の前記移動体の位置に対して前記形成位置のずれを表現するフィッティング関数のパラメータを決定することにより作成される請求項２又は３に記載の露光装置。
【請求項８】
前記制御系は、前記物体上に前記パターンを形成する際に、前記フィッティング関数を用いて前記マークの検出時の前記移動体の位置に対応する補正値を求め、該補正値を用いて前記マークの検出結果を補正する請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記マーク検出系を複数備え、
前記補正情報は、前記複数のマーク検出系のそれぞれについて作成され、
前記制御装置は、前記物体上に前記パターンを形成する際に、前記複数のマーク検出系から得られる検出結果のそれぞれを対応する前記補正情報を用いて補正する請求項２〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記マーク検出系を複数備え、
前記補正情報は、前記複数のマーク検出系のうちの１つについて作成され、
前記制御装置は、前記物体上に前記パターンを形成する際に、前記１つのマーク検出系から得られる検出結果を前記補正情報を用いて補正し、前記複数のマーク検出系のうちの前記１つのマーク検出系以外の残りのマーク検出系から得られる検出結果を前記補正情報と前記残りのマーク検出系のそれぞれに対応するオフセット情報とを用いて補正する請求項２〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記オフセット情報は、前記移動体又は物体上の同一マークを、前記複数のマーク検出系のそれぞれで検出した検出結果のうち、前記残りのマーク検出系の検出結果を、前記１つのマーク検出系の検出結果に換算した場合に、その換算後のマークの位置の、前記１つのマーク検出系による同一マークの位置の検出結果に対するずれから求められる請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記位置計測系は、前記移動体に設けられた反射面に計測光を照射し、前記計測面からの戻り光を受光することにより、前記移動体の位置を計測する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記位置計測系は、前記移動体と該移動体の外部との一方に設けられた少なくとも１つのヘッド部を用いて、前記移動体と該移動体の外部との他方に配置された計測面上の回折格子に計測光を照射し、前記計測面からの戻り光を受光して、前記回折格子の周期方向に関する前記移動体の位置を計測する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１４】
エネルギビームにより物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、
移動体上に保持された前記物体上に所定の位置関係で形成された複数のマークの位置を前記物体上のマークを検出するマーク検出系と前記移動体の位置を計測する位置計測系とを用いて検出した検出結果を、前記移動体の位置に依存する補正情報に基づいて補正し、前記物体上に前記パターンを形成する際に、前記補正後のマークの位置に基づいて、前記物体を保持する前記移動体の移動を制御することを含む露光方法。
【請求項１５】
前記補正情報は、前記複数のマークの検出結果を理想格子に沿った検出結果となるように補正するための情報である請求項１４に記載の露光方法。
【請求項１６】
前記位置計測系を用いて前記移動体の位置を計測しながら前記所定の関係に従って前記移動体を順次位置決めし、該位置決め位置毎にマークパターンを介して前記エネルギビームを前記移動体上の基準物体に照射することによって前記複数のマークを前記基準物体上に形成することをさらに含む請求項１５に記載の露光方法。
【請求項１７】
前記形成することでは、前記移動体を前記所定の位置関係に対応するピッチでステップ駆動し、該ステップ駆動毎に前記複数のマークを前記基準物体上に形成する請求項１６に記載の露光方法。
【請求項１８】
該移動体上に保持された前記基準物体上に形成された複数のマークを前記移動体を移動させて順次検出し、該検出結果とその検出時の前記位置計測系の検出結果とに基づいて、前記複数のマークのそれぞれの位置情報を検出し、該検出された位置情報と前記所定の位置関係とを用いて前記補正情報を作成することをさらに含む請求項１６又は１７のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１９】
前記作成することでは、検出された前記位置情報と前記所定の関係とから算出される前記複数のマークのそれぞれの形成位置のずれを求め、該ずれを用いて前記複数のマークのうちの前記ずれに対応するマークの検出時の前記移動体の離散位置に対して前記補正情報を作成する請求項１８に記載の露光方法。
【請求項２０】
前記補正情報は、前記複数のマークのそれぞれと該マークに隣接する少なくとも１つのマークとについての前記形成位置のずれの平均を用いて作成される請求項１９に記載の露光方法。
【請求項２１】
前記制御することでは、前記物体上に前記パターンを形成する際に、前記マークの検出時の前記移動体の位置を内側に含む３つの前記離散位置についての前記補正情報を補間することにより、前記マークの検出結果に対する補正値を求め、該補正値を用いて前記マークの検出結果を補正する請求項１９又は２０に記載の露光方法。
【請求項２２】
前記作成することでは、検出された前記位置情報と前記所定の関係とから算出される前記複数のマークのそれぞれの形成位置のずれを求め、該形成位置のずれを用いて、前記複数のマークの検出時の前記移動体の位置に対して前記形成位置のずれを表現するフィッティング関数のパラメータを決定することにより、前記補正情報を作成する請求項１８に記載の露光方法。
【請求項２３】
前記制御することでは、前記フィッティング関数を用いて前記マークの検出時の前記移動体の位置に対応する補正値を求め、該補正値を用いて前記マークの検出結果を補正する請求項２２に記載の露光方法。
【請求項２４】
前記マーク検出系が複数用意され、
前記補正情報は、前記複数のマーク検出系のそれぞれについて作成され、
前記制御することでは、前記物体上に前記パターンを形成する際に、前記複数のマーク検出系から得られる検出結果のそれぞれを対応する前記補正情報を用いて補正する請求項１５〜２３のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項２５】
前記マーク検出系が複数用意され、
前記補正情報は、前記複数のマーク検出系のうちの１つについて作成され、
前記制御することでは、前記物体上に前記パターンを形成する際に、前記１つのマーク検出系から得られる検出結果を前記補正情報を用いて補正し、前記複数のマーク検出系のうちの前記１つのマーク検出系以外の残りのマーク検出系から得られる検出結果を前記補正情報と前記残りのマーク検出系のそれぞれに対応するオフセット情報とを用いて補正する請求項１５〜２３のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項２６】
前記オフセット情報は、前記移動体又は物体上の同一マークを、前記複数のマーク検出系のそれぞれで検出した検出結果のうち、前記残りのマーク検出系の検出結果を、前記１つのマーク検出系の検出結果に換算した場合に、その換算後のマークの位置の、前記１つのマーク検出系による同一マークの位置の検出結果に対するずれから求められる請求項２５に記載の露光方法。
【請求項２７】
前記移動体に設けられた反射面に計測光を照射し、前記計測面からの戻り光を受光することにより、前記移動体の位置を計測する請求項１４〜２６のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項２８】
前記移動体と該移動体の外部との一方に設けられた少なくとも１つのヘッド部を用いて、前記移動体と該移動体の外部との他方に設けられた計測面に計測光を照射し、前記計測面からの戻り光を受光して、前記計測面の表面に形成された回折格子の周期方向に関する前記移動体の位置を計測する請求項１４〜２６のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項２９】
請求項１４〜２８のいずれか一項に記載の露光方法を用いて、物体上にパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記物体を現像することと、
を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、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において用いられる露光装置及び露光方法、並びに該露光方法を利用するデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））等が用いられている。
【０００３】
この種の露光装置では、半導体素子の高集積化によるデバイスルール（実用最小線幅）の微細化に伴い、より高い重ね合わせ精度（位置合わせ精度）が求められるようになってきた。かかる要請に応えるため、重ね合わせ精度向上の前提となるウエハ、ガラスプレート等の基板上の位置合わせ用のマーク（アライメントマーク）の位置計測においても、一層高精度な計測を実現する必要がある。
【０００４】
この一方、投影露光装置は、マイクロデバイスの量産に用いる装置であることから、必然的に高いスループットが求められる。このため、例えば最近のスキャナなどの露光装置では、基板を保持する基板ステージ、及びマスクを保持するマスクステージの高加速度化、高速化が一層進んでいる。ステージの高加速度化は、該ステージを駆動するリニアモータ、あるいは平面モータ等の発生する推力（電磁力）を増大化することで実現されることから、最近のスキャナなどのステージ駆動用のモータが発生する推力（電磁力）はますます増大化する傾向にある。かかる大推力ないしは大型のモータを用いる露光装置では、ステージ駆動に伴う振動に対する対策が必要であり、従来、例えば運動量保存則を利用したカウンタマス（例えば、特許文献１参照）あるいは振動を装置外部に逃がすリアクションフレーム（例えば、特許文献２参照）の採用、さらには防振装置の能力向上などの対策が行われていた。
【０００５】
しかるに、最近になって、特に、大推力ないしは大型のモータを用いる露光装置で、例えば基板上の複数のショット領域間で、そのショット領域の基板上の位置に応じてパターンの重ね合わせ精度が異なる傾向があることが判明した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，６９３，４０２号明細書
【特許文献２】米国特許第５，５２８，ｌ１８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者は、上述の基板上の位置に応じてショット領域間でパターンの重ね合わせ精度が異なる現象の主要因を究明すべく種々の実験（シミュレーションを含む）を行った結果、基板ステージの位置に応じて、基板上に形成された同じマークであっても位置（検出結果）が異なることが判明した。これより、マーク検出系が特に基板ステージの移動により影響を受けて変形及び／又は変位していることが主要因であると、結論づけられる。
【０００８】
本発明は、上記の事情の下でなされ、その第１の態様によれば、エネルギビームにより物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、前記物体を保持して移動する移動体と、前記移動体の位置を計測する位置計測系と、前記物体上のマークを検出するマーク検出系と、前記移動体上に保持された前記物体上に所定の位置関係で形成された複数のマークの位置を前記マーク検出系と前記位置計測系とを用いて検出した検出結果を、前記移動体の位置に依存する補正情報に基づいて補正し、該補正後のマークの位置に基づいて、前記物体上に前記パターンを形成する際に、前記物体を保持する前記移動体の移動を制御する制御系と、を備える露光装置が、提供される。
【０００９】
これによれば、制御系により、物体上に所定の位置関係で形成された複数のマークの位置の検出結果が、前記移動体の位置に依存する補正情報に基づいて補正され、該補正後のマークの位置に基づいて、物体上にパターンを形成する際に、物体を保持する移動体の移動が制御される。このため、移動体の位置に依存するマーク検出系のマークの検出誤差を含む位置誤差を補正した補正後のマークの位置に基づいて、物体上にパターンを形成する際に、物体（移動体）の位置が制御される。従って、物体上に精度良くパターンを形成することが可能になる。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、エネルギビームにより物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、移動体上に保持された前記物体上に所定の位置関係で形成された複数のマークの位置を前記物体上のマークを検出するマーク検出系と前記移動体の位置を計測する位置計測系とを用いて検出した検出結果を、前記移動体の位置に依存する補正情報に基づいて補正し、前記物体上に前記パターンを形成する際に、前記補正後のマークの位置に基づいて、前記物体を保持する前記移動体の移動を制御することを含む露光方法が、提供される。
【００１１】
これによれば、移動体の位置に依存するマーク検出系のマークの検出誤差を含む位置誤差を補正した補正後のマークの位置に基づいて、物体上にパターンを形成する際に、物体（移動体）の位置が制御される。従って、物体上に精度良くパターンを形成することが可能になる。
【００１２】
本発明の第３の態様によれば、本発明の露光方法を用いて、物体上にパターンを形成することと、前記パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】ウエハステージを示す平面図である。
【図３】図１の露光装置が備えるステージ装置及び干渉計の配置を示す平面図である。
【図４】図１の露光装置が備える干渉計システム以外の計測装置をウエハステージとともに示す平面図である。
【図５】エンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）とアライメント系の配置を示す平面図である。
【図６】一実施形態に係る露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。
【図７】図７（Ａ）はＹ軸方向に関するアライメント誤差をウエハステージに保持されたウエハ上の位置に対して示す図、図７（Ｂ）はウエハの中心を通るＹ軸に平行な軸上でのＹ軸方向に関するアライメント誤差を示す図である。
【図８】図８（Ａ）はテストウエハ上にテストマークをステップ・アンド・リピート方式で転写した際にテストウエハ上に理想格子状の配列で形成される複数の区画領域を示す図、図８（Ｂ）はウエハ上に理想格子状に配列された複数のテストマークを示す図である。
【図９】ウエハアライメントについて説明するための図（その１）である。
【図１０】ウエハアライメントについて説明するための図（その２）である。
【図１１】アライメントマークの設計上の位置が、理想格子の格子点の位置からずれている場合のアライメントマークの位置（検出結果）の補正を説明するための図である。
【図１２】図１２（Ａ）はアライメント誤差の一実測例を示す図、図１２（Ｂ）はマップ形式の補正データを用いて補正されるアライメント誤差を示す図、図１２（Ｃ）は補正後の残留誤差を示す図である。
【図１３】図１３（Ａ）はアライメント誤差の一実測例を示す図、図１３（Ｂ）はモデル関数形式の補正データを用いて補正されるアライメント誤差を示す図、図１３（Ｃ）は補正後の残留誤差を示す図である。
【図１４】ロット先頭で行われるSec-BCHK及びセカンダリアライメント系についてのオフセットを求める動作について説明するための図（その１）である。
【図１５】ロット先頭で行われるSec-BCHK及びセカンダリアライメント系についてのオフセットを求める動作について説明するための図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図１５に基づいて説明する。
【００１５】
図１には、一実施形態の露光装置１００の構成が概略的に示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では投影光学系ＰＬが設けられている。以下においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルＲとウエハＷとが相対走査される走査方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
【００１６】
露光装置１００は、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、ウエハステージＷＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。図１では、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷが載置されている。
【００１７】
照明系１０は、レチクルブラインド（マスキングシステムとも呼ばれる）で規定されたレチクルＲ上の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１０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）が用いられている。
【００１８】
レチクルステージＲＳＴ上には、そのパターン面（図１における下面）に回路パターンなどが形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージ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１１（図１では不図示、図６参照）によって、ＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定の走査速度で駆動可能となっている。
【００１９】
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）１１６によって、移動鏡１５（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る。レチクル干渉計１１６の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図６参照）に送られる。
【００２０】
投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に保持された投影光学系ＰＬと、を含む。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられる。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。このため、照明系１０によってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、投影光学系ＰＬの第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージ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。すなわち、本実施形態では照明系１０、及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にレチクルＲのパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。
【００２１】
ステージ装置５０は、図１に示されるように、ベース盤１２上に配置されたウエハステージＷＳＴ、ウエハステージＷＳＴの位置情報を計測する計測システム２００（図６参照）、及びウエハステージＷＳＴを駆動するステージ駆動系１２４（図６参照）等を備えている。計測システム２００は、図６に示されるように、干渉計システム１１８及びエンコーダシステム１５０などを含む。
【００２２】
ウエハステージＷＳＴは、その底面に固定された不図示の非接触軸受、例えばエアベアリングなどにより、数μｍ程度のクリアランスを介して、ベース盤１２上に支持されている。また、ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ等を含むステージ駆動系１２４（図６参照）によって、Ｘ軸方向（図１における紙面直交方向）及びＹ軸方向（図１における紙面内左右方向）に所定ストロークで駆動可能である。
【００２３】
これをさらに詳述すると、床面上には、図３の平面図に示されるように、ベース盤１２を挟んで、Ｘ軸方向の一側と他側にＹ軸方向に延びる一対のＹ軸固定子８６，８７が、Ｘ軸方向に所定間隔を隔てて配置されている。Ｙ軸固定子８６、８７は、例えばＹ軸方向に沿って所定間隔でかつ交互に配置されたＮ極磁石とＳ極磁石の複数の組から成る永久磁石群を内蔵する磁石ユニットによって構成されている。Ｙ軸固定子８６、８７には、２つのＹ軸可動子８４，８５が、それぞれ非接触で係合した状態で設けられている。すなわち、Ｙ軸可動子８４，８５は、それぞれ、ＸＺ断面Ｕ字状のＹ軸固定子８６，８７の内部空間に挿入された状態となっており、Ｙ軸固定子８６，８７に対して不図示のエアパッドをそれぞれ介して例えば数μｍ程度のクリアランスを介して非接触で支持されている。Ｙ軸可動子８４、８５のそれぞれは、例えばＹ軸方向に沿って所定間隔で配置された電機子コイルをそれぞれ内蔵する電機子ユニットによって構成されている。すなわち、本実施形態では、電機子ユニットから成るＹ軸可動子８４と磁極ユニットから成るＹ軸固定子８６とによって、ムービングコイル型のＹ軸リニアモータが構成されている。同様にＹ軸可動子８５とＹ軸固定子８７とによって、ムービングコイル型のＹ軸リニアモータが構成されている。以下においては、上記２つのＹ軸リニアモータのそれぞれを、それぞれの可動子８４、８５と同一の符号を用いて、適宜、Ｙ軸リニアモータ８４、８５と呼ぶものとする。
【００２４】
Ｙ軸リニアモータ８４、８５の可動子８４，８５は、Ｘ軸方向に延びるＸ軸固定子８１の一端と他端に固定されている。従って、Ｘ軸固定子８１は、一対のＹ軸リニアモータ８４，８５によって、Ｙ軸に沿って駆動される。
【００２５】
前記Ｘ軸固定子８１は、例えばＸ軸方向に沿って所定間隔で配置された電機子コイルをそれぞれ内蔵する電機子ユニットによって構成されている。
【００２６】
Ｘ軸固定子８１は、ウエハステージＷＳＴの一部を構成するステージ本体９１（図３では不図示、図１参照）に形成された不図示の開口に挿入状態で設けられている。このステージ本体９１の上記開口の内部には、例えばＸ軸方向に沿って所定間隔でかつ交互に配置されたＮ極磁石とＳ極磁石の複数の組から成る永久磁石群を有する磁石ユニットＭＵ（図７（Ａ）参照）が設けられている。この磁石ユニットＭＵ（図７（Ａ）参照）とＸ軸固定子８１とによって、ステージ本体９１をＸ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＸ軸リニアモータが構成されている。
【００２７】
本実施形態では、ステージ駆動系１２４を構成する上記リニアモータが、図６に示される主制御装置２０によって制御される。なお、各リニアモータは、それぞれムービングマグネット型やムービングコイル型のどちらか一方に限定されるものではなく、必要に応じて適宜選択することができる。
【００２８】
なお、一対のＹ軸リニアモータ８４，８５がそれぞれ発生する推力を僅かに異ならせることで、ウエハステージＷＳＴのθｚ方向の回転（ヨーイング）の制御が可能である。
【００２９】
前記ウエハステージＷＳＴは、図１に示されるように、ステージ本体９１と、該ステージ本体９１上に搭載されたウエハテーブルＷＴＢとを含む。ウエハテーブルＷＴＢ及びステージ本体９１は、不図示のＺレベリング機構（ボイスコイルモータ等を含む）によって、ベース盤１２及びＸ軸固定子８１に対してＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向に相対的に微小駆動される。なお、図６では、上記各リニアモータとＺレベリング機構とを含んで、ステージ駆動系１２４として示されている。
【００３０】
ウエハテーブルＷＴＢの上面の中央には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。図２に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ上面のウエハホルダ（ウエハＷ）の＋Ｙ側には、計測プレート３０が設けられている。この計測プレート３０には、中央に基準マークＦＭが設けられ、基準マークＦＭのＸ軸方向の両側に空間像計測用スリットパターンが形成された一対のスリット板ＳＬが、設けられている。
【００３１】
各スリット板ＳＬに対応して、ウエハテーブルＷＴＢの内部には、レンズ等を含む光学系及び光電子増倍管（フォト・マルチプライヤ・チューブ（ＰＭＴ））等の受光素子が配置されている。すなわち、ウエハテーブルＷＴＢには、米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書などに開示されるものと同様の一対の空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂ（図６参照）が設けられている。空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂの計測結果（受光素子の出力信号）は、信号処理装置（不図示）により所定の信号処理が施されて、主制御装置２０に送られる（図６参照）。
【００３２】
また、ウエハテーブルＷＴＢ上面には、後述するエンコーダシステム１５０で用いられるスケールが形成されている。詳述すると、ウエハテーブルＷＴＢ上面のＸ軸方向（図２における紙面内左右方向）の一側と他側の領域には、それぞれＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2が形成されている。Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2は、例えば、Ｘ軸方向を長手方向とする格子線３８が所定ピッチでＹ軸方向に配列された、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。
【００３３】
同様に、ウエハテーブルＷＴＢ上面のＹ軸方向（図２における紙面内上下方向）の一側と他側の領域には、Ｙスケール３９Ｙ1及び３９Ｙ2に挟まれた状態で、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2がそれぞれ形成されている。Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2は、例えば、Ｙ軸方向を長手方向とする格子線３７が所定ピッチでＸ軸方向に配列された、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。
【００３４】
なお、格子線３７，３８のピッチは、例えば１μｍと設定される。図２及びその他の図においては、図示の便宜上から、格子のピッチは実際のピッチよりも大きく図示されている。
【００３５】
また、回折格子を保護するために、低熱膨張率のガラス板でカバーすることも有効である。ここで、ガラス板としては、厚さがウエハと同程度、例えば厚さ１ｍｍのものを用いることができ、そのガラス板の表面がウエハの表面と同じ高さ（同一面）になるよう、ウエハテーブルＷＴＢ上面に設置される。
【００３６】
また、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ端面，−Ｘ端面には、図２に示されるように、後述する干渉計システムで用いられる反射面１７ａ，反射面１７ｂが形成されている。
【００３７】
また、ウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ側の面には、図２に示されるように、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示されるＣＤバーと同様の、Ｘ軸方向に延びるフィデューシャルバー（以下、「ＦＤバー」と略述する）４６が取り付けられている。ＦＤバー４６の長手方向の一側と他側の端部近傍には、センターラインＬＬに関して対称な配置で、Ｙ軸方向を周期方向とする基準格子（例えば回折格子）５２がそれぞれ形成されている。また、ＦＤバー４６の上面には、複数の基準マークＭが形成されている。各基準マークＭとしては、後述するアライメント系によって検出可能な寸法の２次元マークが用いられている。
【００３８】
本実施形態の露光装置１００では、図４及び図５に示されるように、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通るＹ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＶ上で、光軸ＡＸから−Ｙ側に所定距離隔てた位置に検出中心を有するプライマリアライメント系ＡＬ１が設けられている。プライマリアライメント系ＡＬ１は、不図示のメインフレームの下面に固定されている。図５に示されるように、プライマリアライメント系ＡＬ１を挟んで、Ｘ軸方向の一側と他側には、基準軸ＬＶに関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2と、ＡＬ２3，ＡＬ２4とがそれぞれ設けられている。セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4は、可動式の支持部材を介してメインフレーム（不図示）の下面に固定されており、駆動機構６０1〜６０4（図６参照）により、Ｘ軸方向に関してそれらの検出領域の相対位置が調整可能となっている。
【００３９】
本実施形態では、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれとして、例えば画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれからの撮像信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置２０に供給される。
【００４０】
干渉計システム１１８は、図３に示されるように、反射面１７ａ又は１７ｂにそれぞれ干渉計ビーム（測長ビーム）を照射し、その反射光を受光して、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を計測するＹ干渉計１６と、３つのＸ干渉計１２６〜１２８と、一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂとを備えている。詳述すると、Ｙ干渉計１６は、基準軸ＬＶに関して対称な一対の測長ビームＢ４1，Ｂ４2を含む少なくとも３つのＹ軸に平行な測長ビームを反射面１７ａ、及び後述する移動鏡４１に照射する。また、Ｘ干渉計１２６は、図３に示されるように、光軸ＡＸと基準軸ＬＶとに直交するＸ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＨに関して対称な一対の測長ビームＢ５1，Ｂ５2を含む少なくとも３つのＸ軸に平行な測長ビームを反射面１７ｂに照射する。また、Ｘ干渉計１２７は、アライメント系ＡＬ１の検出中心にて基準軸ＬＶと直交するＸ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＡを測長軸とする測長ビームＢ６を含む少なくとも２つのＸ軸に平行な測長ビームを反射面１７ｂに照射する。また、Ｘ干渉計１２８は、Ｘ軸に平行な測長ビームＢ７を反射面１７ｂに照射する。
【００４１】
干渉計システム１１８の上記各干渉計からの位置情報は、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、Ｙ干渉計１６及びＸ干渉計１２６又は１２７の計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸ，Ｙ位置に加え、θｘ方向の回転（すなわちピッチング）、θｙ方向の回転（すなわちローリング）、及びθｚ方向の回転（すなわちヨーイング）も算出することができる。
【００４２】
また、図１に示されるように、ステージ本体９１の−Ｙ側の側面に、凹形状の反射面を有する移動鏡４１が取り付けられている。移動鏡４１は、図２からわかるように、Ｘ軸方向の長さがウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａよりも、長く設計されている。
【００４３】
移動鏡４１に対向して、干渉計システム１１８（図６参照）の一部を構成する一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂが設けられている（図１及び図３参照）。Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂは、それぞれ２つのＹ軸に平行な測長ビームＢ１，Ｂ２を移動鏡４１に照射し、該移動鏡４１を介して測長ビームＢ１，Ｂ２のそれぞれを、例えば投影ユニットＰＵを支持するフレーム（不図示）に固定された固定鏡４７Ａ，４７Ｂに照射する。そして、それぞれの反射光を受光して、測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長を計測する。その結果より、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの４自由度（Ｙ，Ｚ，θｙ，θｚ）方向の位置を算出する。
【００４４】
本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、主制御装置２０によって、エンコーダシステム１５０、干渉計システム１１８の一方又は両方を、適宜用いて計測される。例えば露光時には、後述するエンコーダシステム１５０が主として用いられる。これに対し、例えばウエハアライメント時には、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、干渉計システム１１８を用いて計測される。反対に、露光時にエンコーダシステム１５０を用い、ウエハアライメント時にエンコーダシステムを用いることも可能である。勿論、干渉計システム１１８とエンコーダシステム１５０とを併用して、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）の位置情報を計測することとしても良い。
【００４５】
本実施形態の露光装置１００には、エンコーダシステム１５０を構成する複数のヘッドユニットが設けられている。
【００４６】
図４に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｘ側、＋Ｙ側、−Ｘ側、及びプライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に、４つのヘッドユニット６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、及び６２Ｄが、それぞれ配置されている。また、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4のＸ軸方向の両外側にヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｆが、それぞれ設けられている。ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｆは、支持部材を介して、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（不図示）に吊り下げ状態で固定されている。なお、図４において、符号ＵＰは、ウエハステージＷＳＴ上にあるウエハのアンロードが行われるアンローディングポジションを示し、符号ＬＰは、ウエハステージＷＳＴ上への新たなウエハのロードが行われるローディングポジションを示す。
【００４７】
ヘッドユニット６２Ａ及び６２Ｃは、図５に示されるように、前述の基準軸ＬＨ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは５個）のＹヘッド６５1〜６５5、Ｙヘッド６４1〜６４5を、それぞれ備えている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド６５1〜６５5及びＹヘッド６４1〜６４5を、それぞれ、Ｙヘッド６５及びＹヘッド６４とも表記する。
【００４８】
ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃは、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を計測する多眼のＹリニアエンコーダ７０Ａ，７０Ｃ（図６参照）を構成する。なお、以下では、Ｙリニアエンコーダを、適宜、「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」と略記する。
【００４９】
ヘッドユニット６２Ｂは、図５に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｙ側に配置され、基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＸヘッド６６5〜６６8を備えている。また、ヘッドユニット６２Ｄは、プライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に配置され、基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＸヘッド６６1〜６６4を備えている。以下では、必要に応じて、Ｘヘッド６６5〜６６8及びＸヘッド６６1〜６６4をＸヘッド６６とも表記する。
【００５０】
ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄは、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）を計測する多眼のＸリニアエンコーダ７０Ｂ，７０Ｄ（図６参照）を構成する。なお、以下では、Ｘリニアエンコーダを、適宜、「エンコーダ」と略記する。
【００５１】
ここで、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃがそれぞれ備える５個のＹヘッド６５，６４（より正確には、Ｙヘッド６５，６４が発する計測ビームのスケール上の照射点）のＸ軸方向の間隔ＷＤは、露光の際などに、少なくとも１つのヘッドが、常に、対応するＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に対向する（計測ビームを照射する）ように定められている。同様に、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄがそれぞれ備える隣接するＸヘッド６６（より正確には、Ｘヘッド６６が発する計測ビームのスケール上の照射点）のＹ軸方向の間隔ＷＤは、露光の際などに、少なくとも１つのヘッドが、常に、対応するＸスケール３９Ｘ1又は３９Ｘ2に対向する（計測ビームを照射する）ように定められている。
【００５２】
なお、ヘッドユニット６２Ｂの最も−Ｙ側のＸヘッド６６5とヘッドユニット６２Ｄの最も＋Ｙ側のＸヘッド６６4との間隔は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動により、その２つのＸヘッド間で切り換え（つなぎ）が可能となるように、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向の幅よりも狭く設定されている。
【００５３】
ヘッドユニット６２Ｅは、図５に示されるように、複数（ここでは４個）のＹヘッド６７1〜６７4を備えている。
【００５４】
ヘッドユニット６２Ｆは、複数（ここでは４個）のＹヘッド６８1〜６８4を備えている。Ｙヘッド６８1〜６８4は、基準軸ＬＶに関して、Ｙヘッド６７4〜６７1と対称な位置に配置されている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド６７4〜６７1及びＹヘッド６８1〜６８4を、それぞれＹヘッド６７及びＹヘッド６８とも表記する。
【００５５】
アライメント計測の際には、少なくとも各１つのＹヘッド６７，６８が、それぞれＹスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向する。このＹヘッド６７，６８（すなわち、これらＹヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダ７０Ｅ，７０Ｆ（図６参照））によってウエハステージＷＳＴのＹ位置（及びθｚ回転）が計測される。
【００５６】
また、本実施形態では、セカンダリアライメント系のベースライン計測時などに、セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２4にＸ軸方向でそれぞれ隣接するＹヘッド６７3，６８2が、ＦＤバー４６の一対の基準格子５２とそれぞれ対向し、その一対の基準格子５２と対向するＹヘッド６７3，６８2によって、ＦＤバー４６のＹ位置が、それぞれの基準格子５２の位置で計測される。以下では、一対の基準格子５２にそれぞれ対向するＹヘッド６７3，６８2によって構成されるエンコーダをＹリニアエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2と呼ぶ。また、識別のため、Ｙスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向するＹヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダを、Ｙエンコーダ７０Ｅ1、７０Ｆ1と呼ぶ。
【００５７】
エンコーダシステム１５０（図６参照）を構成するエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆのヘッド（６４1〜６４5，６５1〜６５5，６６1〜６６8，６７1〜６７４，６８1〜６８4）として、例えば、米国特許第７，２３８，９３１号明細書、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示されている回折干渉型のエンコーダヘッドが用いられている。
【００５８】
上述したエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの計測値は、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄのうちの３つ、又はエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1，７０Ｂ及び７０Ｄのうちの３つの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。
【００５９】
また、主制御装置２０は、リニアエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2の計測値に基づいて、ＦＤバー４６（ウエハステージＷＳＴ）のθｚ方向の回転を制御する。
【００６０】
この他、本実施形態の露光装置１００では、投影ユニットＰＵの近傍に、ウエハＷ表面のＺ位置を多数の検出点で検出するための照射系９０ａ及び受光系９０ｂから成る多点焦点位置検出系（以下、「多点ＡＦ系」と略述する）が設けられている。多点ＡＦ系としては、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点ＡＦ系が採用されている。なお、多点ＡＦ系の照射系９０ａ及び受光系９０ｂを、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示されるように、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｂの近傍に配置し、ウエハアライメント時にウエハＷをＹ軸方向に１回スキャンするだけで、ウエハＷのほぼ全面でＺ軸方向の位置情報（面位置情報）を計測する（フォーカスマッピングを行う）ようにしても良い。この場合、ウエハテーブルＷＴＢのＺ位置を、そのフォーカスマッピング中に計測する面位置計測系を設けることが望ましい。
【００６１】
図６には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はワークステーション）から成る主制御装置２０を中心として構成されている。
【００６２】
上述のようにして構成された本実施形態の露光装置１００では、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書の実施形態中に開示されている手順と同様の手順に従って、アンローディングポジションＵＰ（図４参照）でのウエハＷのアンロード、ローディングポジションＬＰ（図４参照）での新たなウエハＷのウエハテーブルＷＴＢ上へのロード、計測プレート３０の基準マークＦＭをプライマリアライメント系ＡＬ１で検出（観察）し、その検出結果とその検出時におけるエンコーダ７０Ａ〜７０Ｄの計測値とを対応付けてメモリに記憶するPri-BCHKの前半の処理、ウエハＷに対するアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いた後述するアライメント計測（ウエハアライメント）、投影光学系ＰＬによって投影されたレチクルＲ上の一対の計測マークの投影像（空間像）を空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂを用いて計測するPri-BCHKの後半の処理、並びにウエハアライメントの結果求められるウエハ上の各ショット領域の位置情報と最新のアライメント系のベースラインとに基づくステップ・アンド・スキャン方式でのウエハＷ上の複数のショット領域の露光など、ウエハステージＷＳＴを用いた一連の処理が、主制御装置２０によって実行される。このうち、上記ウエハアライメントについては、後に詳述するが、それ以外の処理は、上記米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書と同様であるので、詳細説明は省略する。
【００６３】
次に、本実施形態の露光装置１００で行われるウエハアライメントについて説明する。この場合、アライメントマークの位置誤差（アライメント誤差）の補正が、ＥＧＡ演算に先立って行われる。また、アライメントマークの位置誤差（アライメント誤差）の補正は、補正データを用いて行われる。
【００６４】
図７（Ａ）には、一例として、実験により求められたアライメント系によるアライメントマークの位置の検出誤差（走査方向であるＹ軸方向に関する位置誤差）のウエハＷ上の分布が、ウエハステージＷＳＴに保持されたウエハＷ上に等高線表示されている。この図７（Ａ）において、符号ＭＵは、ウエハステージＷＳＴが有する磁石ユニットを示す。
【００６５】
また、図７（Ｂ）には、図７（Ａ）における、ウエハＷの中心を通るＹ軸に平行な軸上での誤差の一次元分布が示されている。
【００６６】
これら図７（Ａ）及び図７（Ｂ）から明らかなように、アライメント誤差は、ウエハＷの中心で小さく（正確には負の誤差を示す）、Ｙ＝±５０ｍｍ付近にそれぞれ大きなピーク（振幅３０ｎｍ程度）を示す。これにより、アライメント誤差は、磁石ユニットＭＵの磁場に由来していることがわかる。また、アライメント誤差は、Ｘ位置については強く依存しないこともわかる。
【００６７】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）から各点の位置誤差を簡単な演算で求めることは困難であると容易に想像され、アライメント誤差を補正するための実用的な補正データの作成の手段としては、アライメント誤差を、実際に計測することが、現実的な方法であることがわかる。
【００６８】
本実施形態に係る補正データの作成は、自号機（露光装置１００）を用いてのテストウエハＷ０の作成、テストウエハＷ０の上面に形成されたテストマーク（アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２１〜ＡＬ２４により検出可能な例えば２次元マーク）の位置計測、及びその計測結果を用いての補正データの算出の３段階の手順を含む。
【００６９】
まず、テストウエハＷ０の作成を行う。前提として、干渉計システム１１８の各干渉計（各測長軸の計測値）のキャリブレーションは、既に行われているものとする。
【００７０】
主制御装置２０は、表面にレジスト層が設けられたベアウエハをウエハステージＷＳＴ上にロードし、少なくともパターン面の中心（レチクルセンタ）にテストマークのパターンが形成されたテストレチクルをレチクルステージＲＳＴにロードする。ここでは、テストマークとして、図８（Ａ）中の右上部に一部取り出して拡大して示される十字マークＭｉｊが用いられる。
【００７１】
次いで、主制御装置２０によってレチクルアライメントが行われ、レチクルステージＲＳＴは、レチクルセンタのテストマークが投影光学系ＰＬの投影中心（本実施形態では光軸ＡＸに一致）に位置するように位置決めされる。また、主制御装置２０によってレチクルブラインドが駆動され、照明光ＩＬの照明領域がそのレチクルセンタのテストマークを含む矩形の微小領域に制限される。
【００７２】
次いで、主制御装置２０は、所定のステップピッチΔｄ（例えば５ｍｍ）で、ステップ・アンド・リピート方式で露光を行って、テストウエハＷ０上に、複数のテストマークを転写する。ここで、ステップ・アンド・リピート方式におけるウエハステージＷＳＴの駆動は、主制御装置２０によって干渉計システム１１８の計測値に基づいて行われる。これにより、図８（Ａ）に示されるようにＸＹ２次元方向に所定間隔Δｄ（例えば５ｍｍ）でショット領域ｓがマトリクス状に配列された理想格子状の領域が形成され、各ショット領域ｓｉｊの中心にテストマークＭｉｊが形成される。従って、露光誤差がないものと仮定すると、テストマークＭｉｊもショット領域ｓｉｊと同様に理想格子状に配列される（図８（Ｂ）参照）。ここで、テストマークＭｉｊに対応する理想格子上の各点ｍｉｊの位置をＸｉｊ，Ｙｉｊと表記する。
【００７３】
テストウエハＷ０の露光が終了すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ上のテストウエハＷ０を不図示のウエハ搬送系を用いて、露光装置１００にインライン接続された不図示のコータデベロッパに搬送する。コータデベロッパによりテストウエハＷ０が現像され、テストウエハＷ０上に、理想格子状に配列されたテストマークＭｉｊのレジスト像が形成される（図８（Ｂ）参照）。なお、通常、露光誤差が発生するため、テストマークＭｉｊの配列は理想格子から歪んだ格子状に配列される。すなわち、テストマークＭｉｊは、対応する理想格子上の点ｍｉｊ（位置Ｘｉｊ，Ｙｉｊ）からずれた位置に形成される。
【００７４】
次に、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２１〜ＡＬ２４を用いて、テストウエハＷ０上に形成されたテストマークＭｉｊを検出し、その結果を用いて補正データを作成する。
【００７５】
現像後、主制御装置２０は、テストウエハＷ０を、ウエハ搬送系を用いて再びウエハステージＷＳＴ上にロードする。ロード後、干渉計システム１１８の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴを駆動し、テストウエハＷ０上に形成されたテストマークＭｉｊのそれぞれをアライメント系ＡＬ１の検出視野内に順次位置決めし、位置決め毎にテストマークＭｉｊを検出し、アライメント系ＡＬ１の指標中心を基準とするＸ軸及びＹ軸方向についてのテストマークＭｉｊの検出位置を求める。
【００７６】
主制御装置２０は、テストマークＭｉｊの検出結果と検出時の干渉計システム１１８の計測値とを用いて、ステージ座標系上におけるテストマークＭｉｊの検出位置を順次演算し、対応する理想格子上の点ｍｉｊ（位置Ｘｉｊ，Ｙｉｊ）からのずれｄＸｉｊ，ｄＹｉｊを求め、テストマークＭｉｊ（点ｍｉｊ）に対応付けて補正データとして内部メモリ（不図示）内に記憶する。
【００７７】
なお、本実施形態では、干渉計システム１１８を用いてウエハステージＷＳＴの位置を計測したため、その計測結果には雰囲気中の空気の揺らぎに起因する誤差が含まれ得る。そこで、主制御装置２０は、テストマークＭｉｊと該テストマークに隣接する例えば４つのテストマーク、Ｍｉ＋１ｊ，Ｍｉ−１ｊ，Ｍｉｊ＋１，Ｍｉｊ−１についてのずれｄＸｉｊ，ｄＹｉｊの平均値を求め、該平均値をテストマークＭｉｊ（位置Ｘｉｊ，Ｙｉｊ）についてのずれｄＸｉｊ，ｄＹｉｊとして内部メモリ内に記憶する。ただし、平均処理において、異常値を取り除いた上で平均値を求めることする。また、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）から明らかなように、アライメント誤差は、ウエハステージＷＳＴのＸＹ位置に対して緩やかに依存する。そこで、主制御装置２０は、全てのテストマークＭｉｊについてのずれｄＸｉｊ，ｄＹｉｊを、例えば、ＸＹ２変数多項式を用いてフィッティングし、その結果を用いてずれｄＸｉｊ，ｄＹｉｊからウエハの変形や投入再現性などによって変化する低次成分（線形など）を除去する。
【００７８】
以上の処理により、アライメント系ＡＬ１に対するマップ形式の補正データ、すなわち、ウエハ上の理想格子の格子点ｍｉｊ（位置Ｘｉｊ，Ｙｉｊ）のそれぞれにおける補正データｄＸｉｊ＝ｄＸ（Ｘｉｊ，Ｙｉｊ），ｄＹｉｊ＝ｄＹ（Ｘｉｊ，Ｙｉｊ）が得られる。
【００７９】
主制御装置２０は、上で説明したアライメント系ＡＬ１に関する補正データと同様にして、アライメント系ＡＬ２１〜ＡＬ２４のそれぞれに対する補正データを作成する。ここで、前述の通り、本実施形態の露光装置１００におけるウエハアライメントでは、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２１〜ＡＬ２４のそれぞれの検出範囲が重複することなく分けられている。そこで、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２１〜ＡＬ２４のそれぞれを用いて対応する検出範囲内に位置するテストマークＭｉｊを検出し、その検出結果を用いて補正データを作成すると良い。
【００８０】
上述した補正データの作成は、例えば露光装置１００の起動時、アイドル時、あるいはロット先頭時等に、適宜行うようにすることができる。
【００８１】
次に、本実施形態の露光装置１００で行われるウエハアライメントについて、図９及び図１０を用いて、簡単に説明する。
【００８２】
図９及び図１０に示されているウエハＷ上に既に形成されている複数のショット領域のうち、着色された１６個のショット領域をアライメントショット領域とする。
【００８３】
前提として、セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4は、例えばロット内のウエハのショットマップデータに応じて、前述の駆動機構６０ｎにより駆動されてそのＸ軸方向に関する位置が事前に調整されているものとする。
【００８４】
まず、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを、ウエハＷの中心が基準軸ＬＶ上に位置する所定の位置に位置決めする。このとき、主制御装置２０は、干渉計システム１１８（Ｘ干渉計１２７、Ｙ干渉計１６、及びＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂ）の計測値に基づいて、ステージ駆動系１２４の各モータを駆動することにより、ウエハステージＷＳＴを駆動する。
【００８５】
次に、主制御装置２０は、干渉計システム１１８の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に所定距離移動して図９に示される位置に位置決めし、プライマリアライメント系ＡＬ１，セカンダリアライメント系ＡＬ２2，ＡＬ２3を用いて、３つのファーストアライメントショット領域に付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図９中の星マーク☆参照）、上記３つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２2，ＡＬ２3の検出結果とその検出時の干渉計システム１１８の計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。
【００８６】
次に、主制御装置２０は、干渉計システム１１８の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向（図９中に白抜き矢印で示される方向）に所定距離駆動して図１０に示される位置に位置決めし、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、５つのアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図１０中の星マーク☆参照）、上記５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出結果とその検出時の干渉計システム１１８の計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。
【００８７】
次に、主制御装置２０は、干渉計システム１１８の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に所定距離駆動して５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4がウエハＷ上の５つのサードアライメントショット領域に付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出可能となる位置に位置決めし、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、５つのアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出結果とその検出時の干渉計システム１１８の計測値を関連付けて不図示のメモリに格納する。
【００８８】
次に、主制御装置２０は、干渉計システム１１８の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に所定距離移動してプライマリアライメント系ＡＬ１，セカンダリアライメント系ＡＬ２2，ＡＬ２3を用いて、ウエハＷ上の３つのフォースアライメントショット領域に付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出可能となる位置に位置決めし、３つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２2，ＡＬ２3を用いて、３つのアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し、３つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２2，ＡＬ２3の検出結果とその検出時の干渉計システム１１８の計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。
【００８９】
そして、主制御装置２０は、このようにして得た合計１６個のアライメントマークの検出結果と対応する干渉計システム１１８の計測値と、を用いて、１６個のアライメントマークの位置を算出する。次に、主制御装置は、補正データｄＸｉｊ，ｄＹｉｊを用いて、上記１６個のアライメントマークＡＭｋ（ｋ＝１〜１６）の位置を補正する。説明の便宜上、以下では、算出（検出）されたアライメントマークＡＭｋ（ｋ＝１〜１６）の位置をＸｋ，Ｙｋと表記する。アライメントマークＡＭｋの形成位置（設計上の位置）は、図８（Ｂ）に示される理想格子上の格子点ｍｉｊと、一致しないことがある。
【００９０】
ここで、一例として、図１１に基づいて、アライメントマークＡＭｋの位置（検出結果）Ｘｋ，Ｙｋを補正する場合について説明する。主制御装置２０は、検出されたアライメントマークＡＭｋの位置Ｘｋ，Ｙｋに近接する理想格子上の３つの格子点ｍｉｊを探す。図１１に示される３つの格子点ｍｉ＋１ｊ＋１、ｍｉ＋１ｊ、ｍｉｊ＋１（以下、便宜上ｍ１、ｍ２、ｍ３と表記する）が見つかったものとする。３つの格子点ｍ１、ｍ２、ｍ３の位置及び対応する補正データを、それぞれ、（Ｘ１，Ｙ１及びｄＸ１，ｄＹ１），（Ｘ２，Ｙ２及びｄＸ２，ｄＹ２），（Ｘ３，Ｙ３及びｄＸ３，ｄＹ３）と表記する。ただし、３つの格子点についての補正データは、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のうち、アライメントマークＡＭｋの検出に使用された同一のアライメント系に対する補正データとする。
【００９１】
主制御装置２０は、３つの想格子点ｍ１，ｍ２，ｍ３についてのずれを用いて、検出されたアライメントマークＡＭｋの位置Ｘｋ，Ｙｋを補正するための補正値ｄＸ（Ｘｋ，Ｙｋ），ｄＹ（Ｘｋ，Ｙｋ）を、一例として次のようにして求める。
【００９２】
ｄＸ（Ｘ，Ｙ）＝（ｄＸ（Ｘ１，Ｙ１）−ｄＸ（Ｘ２，Ｙ２））／（Ｘ１−Ｘ２）
×（Ｘ−（Ｘ１＋Ｘ２）／２）
＋（ｄＸ（Ｘ１，Ｙ１）−ｄＸ（Ｘ３，Ｙ３））／（Ｙ１−Ｙ３）
×（Ｙ−（Ｙ１＋Ｙ３）／２）
＋（ｄＸ（Ｘ２，Ｙ２）−ｄＸ（Ｘ３，Ｙ３））／２    …（１）
ｄＹ（Ｘ，Ｙ）＝（ｄＹ（Ｘ１，Ｙ１）−ｄＹ（Ｘ２，Ｙ２））／（Ｘ１−Ｘ２）
×（Ｘ−（Ｘ１＋Ｘ２）／２）
＋（ｄＹ（Ｘ１，Ｙ１）−ｄＹ（Ｘ３，Ｙ３））／（Ｙ１−Ｙ３）
×（Ｙ−（Ｙ１＋Ｙ３）／２）
＋（ｄＹ（Ｘ２，Ｙ２）−ｄＹ（Ｘ３，Ｙ３））／２    …（２）
主制御装置２０は、求められた補正値ｄＸ（Ｘｋ，Ｙｋ），ｄＹ（Ｘｋ，Ｙｋ）を用いて、次のようにして、アライメントマークＡＭｋの位置Ｘｋ，Ｙｋを補正する。
【００９３】
Ｘｋ←Ｘｋ−ｄＸ（Ｘｋ，Ｙｋ）    （３）
Ｙｋ←Ｙｋ−ｄＹ（Ｘｋ，Ｙｋ）    （４）
図１２（Ａ）には、アライメント誤差の一例が示されている。図１２（Ｂ）には、式（１）及び式（２）を用いてマップ形式の補正データを補間して補正されるアライメント誤差が示されている。図１２（Ｃ）には、補正後の残留誤差が示されている。これらの図より、良い精度でアライメント誤差が補正できることが分かる。
【００９４】
なお、式（１）及び式（２）の補間法に限らず、ラグランジェ補間法、Ｂスプライン補間法等を採用することもできる。
【００９５】
一方、アライメントマークＡＭｋの形成位置（設計上の位置）が、図８（Ｂ）に示される理想格子上のいずれかの格子点ｍｉｊと一致する場合には、主制御装置２０は、その一致した格子点ｍｉｊに対応する補正データｄＸｉｊ，ｄＹｉｊを用いてアライメントマークＡＭｋの位置Ｘｋ，Ｙｋを補正するのみで足りる。すなわち、この場合は、上述の補間演算は不要である。
【００９６】
主制御装置２０は、上述と同様にして、その他のアライメントマークＡＭｋの位置Ｘｋ，Ｙｋ（検出結果）を補正し、補正後のアライメントマークＡＭｋの位置と、セカンダリアライメント系ＡＬ２nのベースラインとを用いて、例えば特開昭６１−４４４２９号公報（対応する米国特許第４，７８０，６１７号明細書）などに開示されるＥＧＡ方式にて統計演算を行って、干渉計システム１１８の計測軸で規定される座標系（例えば、投影光学系ＰＬの光軸を原点とするＸＹ座標系）上におけるウエハＷ上のショット領域の配列を表現する６種類のウエハ誤差パラメータ（Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関するウエハ（中心位置）のオフセット（平行移動）、ステージ座標系（又はショット配列）の直交度誤差、ウエハの残存回転誤差、ウエハのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する線形伸縮）を求めるとともに、全てのショット領域の配列を算出する。ここで、セカンダリアライメント系ＡＬ２nのベースラインとは、プライマリアライメント系ＡＬ１（の検出中心）を基準とする各セカンダリアライメント系ＡＬ２n（の検出中心）の相対位置を意味する。
【００９７】
ここで、補正データ（ずれ）ｄＸｉｊ，ｄＹｉｊには、磁石ユニットＭＵの磁力に由来するアライメント誤差だけでなく、テストマークＭｉｊの露光誤差も含まれている。従って、上述の補正は、ウエハアライメントによりショット領域がウエハ上に理想格子状に配列されるようにアライメントマークＡＭｋの位置Ｘｋ，Ｙｋ（検出結果）を補正することに相当する。そして、露光時には、補正後のアライメントマークＡＭｋの位置Ｘｋ，Ｙｋから求められるウエハ誤差パラメータに基づいてウエハステージＷＳＴが駆動（位置制御）されるので、理想格子状に配列されたショット領域のそれぞれにパターンが転写されることとなる。
【００９８】
なお、上述の説明では、マップ形式の補正データを補間してアライメントマークの検出結果を補正することとしたが、これに代えて、モデル関数を用いて補正することとしても良い。モデル関数として、例えば、次の関数ｄＸ（Ｘ，Ｙ）を採用することができる。
【００９９】
ｄＸ（Ｘ，Ｙ）＝ΣｌＧｌ（Ｘ，Ｙ）＋Σｍｆｍｘｍ    …（５）
Ｇｌ（Ｘ，Ｙ）＝ａｌｅｘｐ（−（Ｘ−ｂｌ）２／２ｃｌ２）
×ｅｘｐ（−（Ｙ−ｄｌ）２／２ｅｌ２）  …（６）
Ｇｌ（Ｘ，Ｙ）はガウス関数である。式（５）右辺のガウス関数の数及び多項式の次数は、アライメント誤差の分布（例えば、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）参照）に応じて適宜定めることが望ましい。また、ガウス関数に代えて、アライメント誤差を再現するより最適な関数を採用することもできる。モデル関数ｄＹ（Ｘ，Ｙ）についても同様の関数を採用することができる。
【０１００】
主制御装置２０は、テストマークＭｉｊの位置（検出結果）とその検出時の干渉計システム１１８の計測値とを用いて、式（５）中のパラメータを最小自乗法を用いて決定する。主制御装置２０は、決定されたパラメータを含むモデル関数ｄＸ（Ｘ，Ｙ），ｄＹ（Ｘ，Ｙ）をそれぞれ前述の式（１）及び式（２）に代えて使用する。
【０１０１】
図１３（Ａ）には、アライメント誤差の一例が示されている。図１３（Ｂ）には、モデル関数ｄＸ（Ｘ，Ｙ），ｄＸ（Ｘ，Ｙ）を用いて補正されるアライメント誤差が示されている。図１３（Ｃ）には、補正後の残留誤差（図１３（Ａ）に示される誤差と図１３（Ｂに示される誤差との差）が示されている。図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）からも分かるように、モデル関数を用いることによっても、精度良く、アライメント誤差を補正することができる。
【０１０２】
これまでは、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２１〜ＡＬ２４のそれぞれについて補正データを作成する場合について説明したが、これに限らず、本実施形態の露光装置では、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２１〜ＡＬ２４の全てで用いられる共通の補正データを作成することとしても良い。この場合、共通の補正データの作成は、選択された１つのアライメント系（以下、基準アライメント系と呼ぶ）を用いて行われ、他のアライメント系によるアライメントマークの位置検出に際しては、その共通の補正データと、基準アライメント系で検出した所定マークの位置を基準とする前記他のアライメント系で検出した同一の所定マークの位置のずれ（オフセット）とを用いて、検出したアライメントマークの位置が補正される。ここで、オフセットは、他のアライメント系の検出結果を、基準アライメント系の検出結果に換算した場合に、その換算したマークの位置の、基準アライメント系による同一マークの位置（検出結果）に対するずれとも表現することができる。
【０１０３】
本実施形態では、主制御装置２０は、上記の共通の補正データを、一例としてプライマリアライメント系ＡＬ１を用いて作成することが望ましい。その理由は、第１に、プライマリアライメント系が、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２１〜ＡＬ２４の中心に位置することに加え、セカンダリアライメント系ＡＬ２１〜ＡＬ２４と異なり、非可動（固定）だからである。固定のアライメント系は、例えば同一の磁界分布からは常に同じ影響を受け、アライメント誤差も同一の誤差が発生する。すなわち、磁界分布の変化に起因するアライメント誤差についても、可動のアライメント系よりも再現性（誤差としての信頼性）が高いからである。
【０１０４】
第２の理由として、本実施形態の露光装置１００では、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示される露光装置と同様に、ロット先頭毎に、次のようなセカンダリアライメント系のベースライン計測（以下、適宜Sec-BCHKと呼ぶ）が行われており、このSec-BCHKの際に、エンコーダによるウエハテーブルＷＴＢの位置計測とともに、あるいはこれに代えて、干渉計システム１１８によるウエハテーブルＷＴＢの位置計測を行うことで、上述したオフセットを求めることができるからである。
【０１０５】
ロット先頭で行われるSec-BCHKは、次のようにして行われる。前提として、セカンダリアライメント系ＡＬ２n（ｎ＝１〜４）は、例えばロット内のウエハのショットマップデータに応じて、前述の駆動機構６０ｎにより駆動されてＸ軸方向の位置が設定されているものとする。
ａ．  主制御装置２０は、まず、図１４に示されるように、ロット先頭のウエハＷ（プロセスウエハ）上の特定のアライメントマークをプライマリアライメント系ＡＬ１で検出し（図１４中の星マーク参照）、その検出結果とその検出時のエンコーダシステム１５０の計測値と干渉計システム１１８（Ｘ干渉計１２７、Ｙ干渉計１６、及びＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂ）の計測値とを対応付けてメモリに格納する。この図１４の状態では、ウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内の位置は、Ｘスケール３９Ｘ2に対向するＸヘッド６６３（エンコーダ７０Ｄ）と、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に対向する２つのＹヘッド６８2，６７３（エンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1）とに基づいて、主制御装置２０によって制御されている。
【０１０６】
ｂ．  次に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを−Ｘ方向に所定距離移動し、図１５に示されるように、上記の特定のアライメントマークを、セカンダリアライメント系ＡＬ２1で検出し（図１５中の星マーク☆参照）、その検出結果とその検出時のエンコーダ７０Ａ〜７０Ｄと干渉計システム１１８の計測値とを対応付けてメモリに格納する。この図１５の状態では、ウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内の位置は、Ｘスケール３９Ｘ2に対向するＸヘッド６６３（エンコーダ７０Ｄ）と、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に対向する２つのＹヘッド６８１，６７１（エンコーダ７０Ｆ1，７０Ｅ1）とに基づいて制御されている。
【０１０７】
ｃ．  同様にして、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを＋Ｘ方向に順次移動して上記の特定のアライメントマークを、残りのセカンダリアライメント系ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4で順次検出し、その検出結果と検出時のエンコーダ７０Ａ〜７０Ｄの計測値と干渉計システム１１８の計測値とを、順次対応付けてメモリに格納する。
【０１０８】
ｄ．  そして、主制御装置２０は、上記ａ．の処理結果と上記ｂ．又はｃの処理結果とに基づいて、各セカンダリアライメント系ＡＬ２nのベースラインをそれぞれ算出するとともに、ａ．のアライメント系ＡＬ１の検出結果及び対応する干渉計システム１１８の計測値と、上記ｂ．又はｃのアライメント系の検出結果及び対応する干渉計システム１１８の計測値と、を用いて、アライメント系ＡＬ１の検出結果を基準とするアライメント系ＡＬ２１〜ＡＬ２４の検出結果についてのオフセットを求める。ここで、オフセットを求める方法は、種々考えられる。例えば、アライメント系ＡＬ１の検出結果及び対応する干渉計システム１１８の計測値に基づいて、アライメント系ＡＬ１で検出したステージ座標系上における特定のアライメントマークの位置（基準アライメントマーク位置）を算出し、その基準マーク位置とアライメント系ＡＬ１の検出結果からアライメント系ＡＬ１の検出中心の位置（検出基準位置）を求め、この検出基準位置と、上記ｂ．又はｃのセカンダリアライメント系の検出結果とから、そのセカンダリアライメント系の検出結果を、アライメント系ＡＬ１による検出結果に換算し、この換算後の検出結果と基準マーク位置とから、前述のオフセットを、セカンダリアライメント系ＡＬ２ｎについて求めることができる。
【０１０９】
このように、ロット先頭で行われるSec-BCHKの際に、特別なマーク検出動作などを追加することなく、僅かに演算を追加するだけで、各セカンダリアライメント系ＡＬ２nについてオフセットを取得し、更新することができる。
【０１１０】
このように、ロット先頭のウエハＷ（プロセスウエハ）を用いて、そのウエハＷ上の同一のアライメントマークをプライマリアライメント系ＡＬ１と各セカンダリアライメント系ＡＬ２nとで検出することで、各セカンダリアライメント系ＡＬ２nのベースラインを求めることから、この処理により、結果的に、プロセスに起因するアライメント系間の検出オフセットの差も補正される。なお、ウエハ上のアライメントマークの代わりに、ウエハステージＷＳＴ上のマーク、例えば基準マークＦＭを検出して、オフセットを求めることも可能である。
【０１１１】
なお、セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン計測は、適宜なタイミングで、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示される方法と同様に、前述のエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2の計測値に基づいて、ＦＤバー４６（ウエハステージＷＳＴ）のθｚ回転を調整した状態で、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、それぞれの視野内にあるＦＤバー４６上の基準マークＭを同時に計測することでも行われる。
【０１１２】
本実施形態では、プライマリアライメント系ＡＬ１についてのみ、前述のテストウエハを用いてアライメント誤差を補正するための補正データ（補正マップ又は補正関数）を作成し、ロット先頭で行われるSec-BCHK毎に、セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4について前述のオフセットを求めることで、アライメント誤差を、前述の手順で高精度に補正することが可能になる。
【０１１３】
本実施形態では、主制御装置２０は、前述のウエハアライメント誤差の補正を含むウエハアライメントまでは、干渉計システム１１８を用いて行えば良く、ウエハアライメントによりウエハＷ上の各ショット領域の位置が求められた後、すなわち露光の際のウエハステージＷＳＴの目標の設定が可能になった段階以降は、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置制御を、干渉計システム１１８及びエンコーダシステム１５０の少なくとも一方の計測値に基づいて行えば良い。すなわち、露光の際には、干渉計システム１１８の計測値によらず、エンコーダシステム１５０の計測値のみに基づいてウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を制御することとしても良い。
【０１１４】
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置２０により、ウエハアライメントの際にアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２１〜ＡＬ２４と干渉計システム１１８（又はエンコーダシステム１５０）とを用いてウエハＷ上に形成された複数のアライメントマークの位置が検出され、この検出結果が、ウエハステージＷＳＴの位置に依存する補正情報に基づいて、補正され、該補正後のアライメントマークの位置に基づいて、ウエハＷ上にパターンを形成する際に、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴの移動が制御される。ここで、補正情報として、理想格子状の配列となるようにアライメントマークの位置（検出結果）を補正するための補正情報が用いられている。この結果、本実施形態では、ウエハＷ上に理想格子状の配列で、複数層のパターンを精度良く重ねあわせて形成することが可能になる。
【０１１５】
なお、上記実施形態では、ウエハアライメント時に、干渉計システム１１８によるウエハステージＷＳＴの位置の計測結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴを駆動（位置制御）する場合について説明したが、干渉計システム１１８に替えてエンコーダシステム１５０によるウエハステージＷＳＴの位置の計測結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴを駆動することとしても良い。この場合、前述のアライメント誤差の補正データの作成、その作成のためのテストマークの位置の取得も、干渉計システム１１８の代わりに、エンコーダシステム１５０を用いて行う必要がある。ただし、前述のテストウエハの作成に際しては、エンコーダシステム１５０の計測結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴを駆動しても良いし、干渉計システム１１８によるウエハステージＷＳＴの位置の計測結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴを駆動しても良い。
【０１１６】
例えば、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２１〜ＡＬ２４を用いて、前述のテストウエハＷ０上に形成されたテストマークＭｉｊを検出し、その検出結果を用いて補正データを作成する際に、主制御装置２０は、テストウエハＷ０をウエハテーブルＷＴＢ上にロード後、エンコーダシステム１５０の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴを駆動し、テストウエハＷ０上に形成されたテストマークＭｉｊのそれぞれをアライメント系ＡＬ１の検出視野内に順次位置決めし、位置決め毎にテストマークＭｉｊを検出し、アライメント系ＡＬ１の指標中心を基準とするＸ軸及びＹ軸方向についてのテストマークＭｉｊの検出位置を求める。
【０１１７】
主制御装置２０は、テストマークＭｉｊの検出結果と検出時のエンコーダシステム１５０の計測値とを用いて、エンコーダシステム１５０の計測軸で定まる座標系上におけるテストマークＭｉｊの検出位置を順次演算し、対応する理想格子上の点ｍｉｊ（位置Ｘｉｊ，Ｙｉｊ）からのずれｄＸｉｊ，ｄＹｉｊを求め、テストマークＭｉｊ（点ｍｉｊ）に対応付けて、アライメント誤差の補正データとして内部メモリ（不図示）内に記憶する。
【０１１８】
ただし、エンコーダシステム１５０は、干渉計システム１１８に比べて雰囲気中の空気の揺らぎの影響が小さく、空気の揺らぎに起因する誤差は無視できる程度である。従って、前述した隣接する複数のテストマークについてのずれの平均を求める、平均処理は必須ではない。
【０１１９】
ここで、上記の補正データは、全ヘッドに対して共通に作成しても良いし、ヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｆ、６２Ｂ、６２Ｃのそれぞれについて、作成することとしても良い。あるいは、同一のヘッドユニットに属する複数のヘッドであっても個体差があるため、補正データを個々のヘッド毎に作成することとしても良い。
【０１２０】
ウエハアライメントの際には、前述と同様の手順の計測処理が、主制御装置２０によって行われるが、この際、干渉計システム１１８に代えてエンコーダシステム１５０を用いてウエハステージＷＳＴの位置が計測される。例えば、図９に示される状態では、干渉計システム１１８に替えてエンコーダシステム１５０、すなわちＸスケール３９Ｘ2に対向するＸヘッド６６１及びＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2にそれぞれ対向するＹヘッド６８2，６７３（エンコーダ７０Ｄ〜７０Ｆ）が用いられる。また、例えば、図１０に示される状態では、干渉計システム１１８に替えてエンコーダシステム１５０、すなわちＸスケール３９Ｘ2に対向するＸヘッド６６２、及びＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2にそれぞれ対向するＹヘッド６８2，６７３（エンコーダ７０Ｄ〜７０Ｆ）が用いられる。
【０１２１】
このように、エンコーダシステム１５０を用いてウエハステージＷＳＴの位置を計測しながら、ウエハアライメントを行う場合には、同時に３つのエンコーダヘッドが使用される。従って、前述の補正データを、同時に使用される３つのエンコーダヘッドの組毎に、例えば図９に示されるヘッド６６１，６７３，６８２の組、図１０に示されるヘッド６６２，６７３，６８２の組毎に、作成することとしても良い。
【０１２２】
なお、上記実施形態で説明したエンコーダシステムなどの各計測装置の構成は一例に過ぎないことは勿論である。例えば、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示される露光装置と同様に、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃの内部にエンコーダヘッドと面位置センサのヘッド（Ｚヘッド）とを、別々に設けても良いし、エンコーダヘッドとＺヘッドとの機能を備えた単一のヘッドを、エンコーダヘッドとＺヘッドの組に代えて設けても良い。また、エンコーダヘッドとして、１次元ヘッドのみならず、同一面内の直交２軸方向を計測方向とする２次元ヘッドを用いても良い。後者の場合、スケールも２次元スケールを用いることが一般的である。
【０１２３】
また、上記実施形態では、ウエハテーブル（ウエハステージ）上に格子部（Ｙスケール、Ｘスケール）を設け、これに対向してＸヘッド、Ｙヘッドをウエハステージの外部に配置する構成のエンコーダシステムを採用した場合について例示したが、これに限らず、例えば米国特許出願公開第２００６／０２２７３０９号明細書などに開示されているように、ウエハステージにエンコーダヘッドを設け、これに対向してウエハステージの外部に格子部（例えば２次元格子又は２次元に配置された１次元の格子部）を配置する構成のエンコーダシステムを採用しても良い。この場合において、面位置センサのヘッド（Ｚヘッド）もウエハステージに設け、その格子部の面を、Ｚヘッドの計測ビームが照射される反射面としても良い。
【０１２４】
また、上述の実施形態では、露光装置が、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である場合を説明したが、これに限らず、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、米国特許第６,９５２,２５３号明細書、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。
【０１２５】
また、上記実施形態では、露光装置が、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置である場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に上記実施形態を適用しても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも上記実施形態を適用することができる。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は適用できる。また、例えば米国特許第７，５８９，８２２号明細書などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも上記実施形態は適用が可能である。
【０１２６】
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。
【０１２７】
なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ2レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ2レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ2レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
【０１２８】
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことは言うまでもない。例えば、ＳＯＲやプラズマレーザを光源として、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を発生させるとともに、その露光波長（例えば１３．５ｎｍ）の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置にも上記実施形態を適用することができる。この他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、上記実施形態は適用できる。
【０１２９】
また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。
【０１３０】
また、例えば干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも上記実施形態を適用することができる。
【０１３１】
さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。
【０１３２】
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。
【０１３３】
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記実施形態を適用できる。
【０１３４】
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本発明の露光装置及び露光方法は、物体上にパターンを転写するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、半導体素子又は液晶表示素子などの電子デバイスを製造するのに適している。
【符号の説明】
【０１３６】
２０…主制御装置、５０…ステージ装置、１００…露光装置、１２４…ステージ駆動系、１５０…エンコーダシステム、ＡＬ１…プライマリアライメント系、ＡＬ２１〜ＡＬ２４…セカンダリアライメント系、ＰＬ…投影光学系、ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＴＢ…ウエハテーブル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１５】
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【図７】
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【図１２】
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【図１３】
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