(57)【要約】  【課題】  ＶＲＡ方式のレチクルアライメント装置において、干渉計の計測光路上の空気のゆらぎに影響されることなくアライメントセンサの再現性等を評価することができるパターン付き物体等を提供する。  【解決手段】  平行な２つの平面内をそれぞれ移動可能な第１物体ＲＳＴと第２物体ＷＳＴとの相対位置計測を行うために第１物体ＲＳＴ及び第２物体ＷＳＴに設けられる第１物体用パターン及び第２物体用パターンと同一形状のパターンを、所定の位置関係で重ね合わせて形成させた第３パターンを所定の物体Ｒ，Ｗ，ＷＦＰに設ける。  【選択図】  図１
2005064380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行な２つの平面内をそれぞれ移動可能な第１物体と第２物体との相対位置計測を行うために前記第１物体及び前記第２物体に設けられる第１物体用パターン及び第２物体用パターンと同一形状のパターンを、所定の位置関係で重ね合わせて形成させた第３パターンを備えることを特徴とするパターン付き物体。
【請求項２】
前記第３パターンにおける前記第１物体用パターン部分と前記第２物体用パターン部分とは、反射率が異なるように形成されることを特徴とする請求項１に記載のパターン付き物体。
【請求項３】
前記パターン付き物体は、前記第１物体或いは前記第２物体に戴置されるマスクであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパターン付き物体。
【請求項４】
前記パターン付き物体は、前記第１物体或いは前記第２物体に戴置される感光性基板であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパターン付き物体。
【請求項５】
前記パターン付き物体は、前記第１物体或いは前記第２物体に設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパターン付き物体。
【請求項６】
パターンを備えた物体に検出ビームを照射して、前記ビームの照射により前記パターンから発生されるビーム情報に基づいて前記物体の位置を計測する位置計測装置において、
前記物体として、請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のパターン付き物体を用いることを特徴とする位置計測装置。
【請求項７】
テーブル上にマスク或いは基板を戴置するとともに、前記テーブルを所定の軸方向に平行移動させるステージ装置において、
前記テーブルに請求項５に記載のパターン付き物体が設けられることを特徴とするステージ装置。
【請求項８】
マスク或いは基板を戴置するとともに所定の軸方向に平行移動可能なテーブルと、前記テーブルの位置を計測する位置計測部とを備え、前記位置計測部の結果に基づいて前記テーブルの位置合わせを行うステージ装置において、
前記位置計測部として、請求項６に記載の位置計測装置を用いることを特徴とするステージ装置。
【請求項９】
回路パターンが形成されたマスクを戴置したマスクステージと、基板を戴置した基板ステージとを有し、露光ビームによって照射された前記回路パターンの像を前記基板上に転写する露光装置において、
前記マスクステージ及び／又は前記基板ステージとして、請求項７又は請求項８に記載のステージ装置を用いることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
デバイスパターンが形成されたマスクを用いて基板上を転写するデバイス製造方法であって、
請求項９に記載の露光装置を用いて前記デバイスパターンで前記基板上を露光する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１１】
パターンを備えた物体に検出ビームを照射し、前記検出ビームの照射により前記パターンから発生されるビーム情報に基づいて前記物体の位置を計測する位置計測方法において、
前記物体として請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のパターン付き物体を用い、前記第３パターンに対して前記検出ビームを照射して前記第３パターンの位置計測を行うことを特徴とする位置計測方法。
【請求項１２】
平行な２つの平面内をそれぞれ移動可能な第１物体及び第２物体に設けられた第１物体用パターンと第２物体用パターンとの相対位置を、前記第１及び第２物体用パターンに検出ビームを照射して、前記第１及び第２物体用パターンから発生したビーム情報に基づいて計測する計測センサの計測精度を評価する方法であって、
前記第１物体用パターン及び前記第２物体用パターンと略同一形状のパターンを所定の位置関係で重ね合わせて形成させた第３パターンと備えた物体を用意する第１工程と、
前記第３パターンにおける前記第１物体用パターンの部分と前記第２物体用パターンの部分の相対位置関係を計測する第２工程と、
前記第２工程での前記相対位置関係の計測結果に基づいて、前記計測センサの計測精度を評価する第３工程と、
を有することを特徴とする評価方法。
【請求項１３】
前記第２工程では、前記相対位置関係の計測動作を複数回行って、前記相対位置関係の複数の計測結果を求め、
前記第３工程では、前記複数の計測結果に基づいて、前記計測センサの計測再現性を評価することを特徴とする請求項１２に記載の評価方法。
【請求項１４】
前記計測センサの持つ計測視野を基準として、前記計測センサで前記第３パターンの位置を計測する第４工程と、
前記第４工程での前記計測センサを用いた前記第３パターンの計測と同時に、前記物体の二次元平面内での位置を計測する干渉計の測定値を求める第５工程と、
前記第４工程で得られた前記計測センサによる計測値、及び前記第５工程で得られた前記干渉計による計測値とに基づいて、前記干渉計の計測光路上の空気のゆらぎによる影響を評価する第６工程と、を更に有することを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子等のデバイスを製造するフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置等に関し、特に、アライメント用マークを備えたマスク及び基板の位置情報を検出する位置計測方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や液晶表示素子あるいは薄膜磁気ヘッド等のデバイスは、成膜処理工程、露光処理工程、エッチング処理工程などの各工程を複数回繰り返すことによって製造されるが、露光処理においては、フォトマスクに形成された回路パターンを感光性基板上に転写する露光装置が用いられる。この露光装置は、基板を載置して２次元移動する基板ステージと回路パターンを有するマスクを載置して２次元移動するマスクステージとを有し、マスク上に形成された回路パターンをマスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながら投影光学系を介して基板に転写するものである。
デバイス製造においては上記各工程が繰り返されるが、露光装置では基板に既に形成されている回路パターンに対して次の回路パターンを精度良く重ね合わせる必要があるため、マスクと基板とを高精度に位置合わせ（アライメント）してから露光処理が行われる。このアライメント精度に対する要求は回路パターンの微細化とともに厳しくなってきており、アライメントには様々な工夫が行われている。
【０００３】
マスクのアライメント方式には露光光を用いるものが一般的である。マスクのアライメント方式としては、マスク上に形成されているアライメント用マークに対して露光光を照射し、ＣＣＤカメラ等で撮像したアライメント用マークの画像データを画像処理してマーク位置を検出するＶＲＡ（Visual Reticule Alignment）方式などがある。
一方、基板のアライメント方式としては、レーザ光を基板上のドット列状のアライメントマークに照射し、このアライメントマークにより回折又は散乱された光を用いてマーク位置を検出するＬＳＡ（Laser Step Alignment）方式や、ハロゲンランプ等を光源とする波長帯域幅の広い光でアライメントマークを照明し、ＣＣＤカメラ等で撮像したアライメントマークの画像データを画像処理してマーク位置を検出するＦＩＡ（Field Image Alignment）方式、或いは基板上の回折格子状のアライメントマークに周波数を僅かに変えたレーザ光を２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させ、その位相からアライメントマークの位置を検出するＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment）方式などがある。
これらの光学式アライメント方式では、アライメント系は、アライメント顕微鏡を用いてマスク上のアライメント用マークを検出し、位置座標を検出した後に、基板上のアライメントマークを検出し、位置座標を検出することで、重ね合わせるショット（投影領域）の位置を求める。そして、これらの結果に基づいて、ショット領域にマスクの回路パターン像を重ね合わせるように基板を基板ステージにより移動した後、マスクの回路パターンが基板に投影露光される。
【特許文献１】特開平７−３２１０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＶＲＡ方式のレチクルアライメント方法では、アライメント光をマスクに設けられたアライメントマークと投影光学系を介して基板ステージに設けた基準マークに同時に照射し、アライメントマーク及び基準マークからの反射光をカメラで受光することにより、アライメントマーク及び基準マークとが同時に検出される。この際、基板ステージ及びマスクステージの位置測定を行う干渉計の補正値を考慮することにより、マスクに設けられるアライメントマークと基板ステージに設けた基準マークとの正確な位置関係（ずれ量）が求められる。そして、求められた検出結果に基づいて、基板ステージを駆動し、基板ステージの基準マークとマスクのアライメントマークとが所定の位置関係になるように調整する。
このように、マスクに設けられるアライメントマークと基板ステージに設けた基準マークとの位置関係を求める際に干渉計の補正値が考慮されるため、組立時や保守時等にアライメント用カメラの再現性等を評価しようとしても、補正値に含まれる干渉計の計測光路上の空気のゆらぎの存在により、純粋なカメラの再現性等を評価することが困難になるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、ＶＲＡ方式のレチクルアライメント装置において、干渉計の計測光路上の空気のゆらぎに影響されることなくアライメント装置のセンサの再現性等を評価することができるパターン付き物体、それを用いた位置計測装置、露光装置等、及び位置計測方法、評価方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るパターン付き物体、位置計測装置、ステージ装置、露光装置、及びデバイス製造方法、位置計測方法、評価方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、平行な２つの平面内をそれぞれ移動可能な第１物体（ＲＳＴ）と第２物体（ＷＳＴ）との相対位置計測を行うために第１物体（ＲＳＴ）及び第２物体（ＷＳＴ）に設けられる第１物体用パターン（ＲＡＭ）及び第２物体用パターン（ＦＭＶ）と同一形状のパターンを、所定の位置関係で重ね合わせて形成させた第３パターン（ＡＳＭ）を所定の物体（Ｒ，ＲＦＰ，Ｗ，ＷＦＰ）が備えるようにした。この発明によれば、第１物体と第２物体とが相対移動することがない状態で、第１物体用パターンと第２物体用パターンとを同時に観察するのと同一の状態を第３パターンにより得ることができる。
【０００７】
また、第３パターン（ＡＳＭ）における第１物体用パターン部分（ＡＳＭ１）と第２物体用パターン部分（ＡＳＭ２）とは、反射率が異なるように形成されるものでは、第１物体用パターンと第２物体用パターンとを同時に検出する計測センサが実際に得る画像情報と略同一の画像情報を第３パターンから得ることができる。
パターン付き物体（Ｒ，Ｗ）としては、第１物体（ＲＳＴ）或いは第２物体（ＷＳＴ）に戴置されるマスク（Ｒ）を用いることができる。また、第１物体（ＲＳＴ）或いは第２物体（ＷＳＴ）に戴置される感光性基板（Ｗ）を用いることができる。
更に、パターン付き物体（ＲＦＰ，ＷＦＰ）を第１物体（ＲＳＴ）或いは第２物体（ＷＳＴ）に設けることも可能である。
【０００８】
第２の発明は、パターンを備えた物体に検出ビーム（Ｌ１）を照射して、ビームの照射によりパターンから発生されるビーム情報に基づいて物体の位置を計測する位置計測装置（ＲＡ）において、物体として、第１の発明に係るパターン付き物体（Ｒ，ＲＦＰ，Ｗ，ＷＦＰ）を用いるようにした。この発明によれば、パターン付き物体の第３パターンを検出することで、位置計測装置の計測センサの精度等の評価を容易に行うことが可能となる。
【０００９】
第３の発明は、テーブル上にマスク（Ｒ）或いは基板（Ｗ）を戴置するとともに、テーブルを所定の軸方向に平行移動させるステージ装置（ＲＳＴ，ＷＳＴ）において、テーブルに第１の発明に係るパターン付き物体（Ｒ，ＲＦＰ，Ｗ，ＷＦＰ）が設けられるようにした。この発明によれば、マスク或いは基板を戴置するテーブルの位置計測を行う計測センサの精度等の評価が、テーブルに設けた第３パターンを検出するだけで可能となる。
【００１０】
また、マスク（Ｒ）或いは基板（Ｗ）を戴置するとともに所定の軸方向に平行移動可能なテーブルと、テーブルの位置を計測する位置計測部（ＲＡ）とを備え、位置計測部（ＲＡ）の結果に基づいてテーブルの位置合わせを行うステージ装置（ＲＳＴ，ＷＳＴ）において、位置計測部（ＲＡ）として第２の発明に係る位置計測装置（ＲＡ）を用いるようにした。この発明によれば、位置計測装置の計測センサの精度等の評価を容易に行うことができるので、計測センサによるテーブルの位置計測を正確に行う事ができる。
【００１１】
第４の発明は、回路パターン（ＰＡ）が形成されたマスク（Ｒ）を戴置したマスクステージ（ＲＳＴ）と、基板（Ｗ）を戴置した基板ステージ（ＷＳＴ）とを有し、露光ビーム（ＥＬ）によって照射された回路パターン（ＰＡ）の像を基板（Ｗ）上に転写する露光装置（ＥＸ）において、マスクステージ（ＲＳＴ）及び／又は基板ステージ（ＷＳＴ）として、第３の発明に係るステージ装置（ＲＳＴ，ＷＳＴ）を用いるようにした。この発明によれば、マスク或いは基板の位置決めが正確となるので、微細なパターンを備えるデバイス製造が可能になる。
【００１２】
第５の発明は、デバイスパターン（ＰＡ）が形成されたマスク（Ｒ）を用いて基板（Ｗ）上を転写するデバイス製造方法であって、第４の発明に係る露光装置（ＥＸ）を用いてデバイスパターン（ＰＡ）で基板（Ｗ）上を露光する工程を含むようにした。この発明によれば、微細なパターンを備えるデバイスを効率よく製造することができる。
【００１３】
第６の発明は、パターンを備えた物体に検出ビーム（Ｌ１）を照射し、検出ビーム（Ｌ１）の照射によりパターンから発生されるビーム情報に基づいて物体の位置を計測する位置計測方法において、物体として第１の発明に係るパターン付き物体（Ｒ，ＲＦＰ，Ｗ，ＷＦＰ）を用い、第３パターン（ＡＳＭ）に対して検出ビーム（Ｌ１）を照射して第３パターン（ＡＳＭ）の位置計測を行うようにした。この発明によれば、パターン付き物体の第３パターンを検出することで、位置計測の精度等の評価を容易に行うことが可能となる。
【００１４】
第７の発明は、平行な２つの平面内をそれぞれ移動可能な第１物体（ＲＳＴ）及び第２物体（ＷＳＴ）に設けられた第１物体用パターン（ＲＡＭ）と第２物体用パターン（ＦＭＶ）との相対位置を、第１及び第２物体用パターン（ＲＡＭ，ＦＭＶ）に検出ビーム（Ｌ１）を照射して、第１及び第２物体用パターン（ＲＡＭ，ＦＭＶ）から発生したビーム情報に基づいて計測する計測センサ（５０）の計測精度を評価する方法であって、第１物体用パターン（ＲＡＭ）及び第２物体用パターン（ＦＭＶ）と略同一形状のパターンを所定の位置関係で重ね合わせて形成させた第３パターン（ＡＳＭ）と備えた物体（Ｒ，ＲＦＰ，Ｗ，ＷＦＰ）を用意する第１工程と、第３パターン（ＡＳＭ）における第１物体用パターンの部分（ＡＳＭ１）と第２物体用パターンの部分（ＡＳＭ２）の相対位置関係を計測する第２工程と、第２工程での相対位置関係の計測結果に基づいて、計測センサ（５０）の計測精度を評価する第３工程とを有するようにした。この発明によれば、第１物体と第２物体とが相対移動することがない状態で、第１物体用パターンと第２物体用パターンとを同時に観察するのと同一の状態を第３パターンにより得ることができ、これにより、第１物体用パターンと第２物体用パターンとを同時に検出する計測センサの精度等の評価を行う状態を得ることができる。
【００１５】
また、第２工程では、相対位置関係の計測動作を複数回行って、相対位置関係の複数の計測結果を求め、第３工程では、複数の計測結果に基づいて計測センサ（５０）の計測再現性を評価するものでは、センサの再現性評価を的確に行うことができる。
また、計測センサ（５０）の持つ計測視野を基準として、計測センサ（５０）で第３パターン（ＡＳＭ）の位置を計測する第４工程と、第４工程での計測センサ（５０）を用いた第３パターン（ＡＳＭ）の計測と同時に物体（Ｒ，ＲＦＰ，Ｗ，ＷＦＰ）の二次元平面内での位置を計測する干渉計（２１，２３）の測定値を求める第５工程と、第４工程で得られた計測センサ（５０）による計測値及び第５工程で得られた干渉計（２１，２３）による計測値とに基づいて、干渉計（２１，２３）の計測光路上の空気のゆらぎによる影響を評価する第６工程とを更に有するものでは、干渉計の計測光路上の空気のゆらぎによる影響を評価することができるので、この評価を基に空気のゆらぎを減少させる改善を検討することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば以下の効果を得ることができる。
第１の発明は、平行な２つの平面内をそれぞれ移動可能な第１物体と第２物体との相対位置計測を行うために第１物体及び第２物体に設けられる第１物体用パターン及び第２物体用パターンと同一形状のパターンを、所定の位置関係で重ね合わせて形成させた第３パターンを所定の物体が備えるようにした。これにより第１物体と第２物体とが相対移動することがない状態で、第１物体用パターンと第２物体用パターンとを同時に観察するのと同一の状態を第３パターンにより得ることができるので、第１物体用パターンと第２物体用パターンとを同時に検出する計測センサの精度等の評価を行うことが可能となる。特に、第１物体及び第２物体の位置を干渉計を用いて計測し、その計測結果も考慮して第１物体と第２物体との相対位置計測を行う場合には、干渉計の計測光路上の空気のゆらぎによる影響を排除できるので、計測センサの精度等の評価を的確に行うことが可能となる。
【００１７】
また、第３パターンにおける第１物体用パターン部分と第２物体用パターン部分とは、反射率が異なるように形成されるようにしたので、第１物体用パターンと第２物体用パターンとを同時に検出する計測センサが実際に得る画像情報と略同一の画像情報を第３パターンから得ることができるので、第１物体用パターンと第２物体用パターンとを同時に検出する際に用いられる検出アルゴリズムをそのまま利用して、第３パターンを検出することができ、既存の設備をそのまま利用することができる。
パターン付き物体として、第１物体或いは第２物体に戴置されるマスクを用いたり、第１物体或いは第２物体に戴置される感光性基板を用いたり、或いは、パターン付き物体を第１物体或いは第２物体に設けたりすることができる。これにより、既存の設備等を用いることで、設備コストの上昇を抑えることができる。
【００１８】
第２の発明は、パターンを備えた物体に検出ビームを照射して、ビームの照射によりパターンから発生されるビーム情報に基づいて物体の位置を計測する位置計測装置において、物体として、第１の発明に係るパターン付き物体を用いるようにした。これにより、パターン付き物体の第３パターンを検出することで、位置計測装置の計測センサの精度等の評価を容易に行うことが可能となり、保守点検時間を短縮することができる。
【００１９】
第３の発明は、テーブル上にマスク或いは基板を戴置するとともに、テーブルを所定の軸方向に平行移動させるステージ装置において、テーブルに第１の発明に係るパターン付き物体が設けられるようにした。これによりマスク或いは基板を戴置するテーブルの位置計測を行う計測センサの精度等の評価が、テーブルに設けた第３パターンを検出するだけで可能となり、特別な装置等を用意することなく、即座にセンサの精度等の評価を行うことができるので、保守点検時間を短縮することができる。
【００２０】
また、マスク或いは基板を戴置するとともに所定の軸方向に平行移動可能なテーブルと、テーブルの位置を計測する位置計測部とを備え、位置計測部の結果に基づいてテーブルの位置合わせを行うステージ装置において、位置計測部として第２の発明に係る位置計測装置を用いるようにした。これにより、位置計測装置の計測センサの精度等の評価を容易に行うことができるので、計測センサによるテーブルの位置計測を正確に行う事ができ、マスク或いは基板の位置決めを正確に行うことができる。
【００２１】
第４の発明は、回路パターンが形成されたマスクを戴置したマスクステージと、基板を戴置した基板ステージとを有し、露光ビームによって照射された回路パターンの像を基板上に転写する露光装置において、マスクステージ及び／又は基板ステージとして、第３の発明に係るステージ装置を用いるようにした。これによりマスク或いは基板の位置決めが正確となるので、微細なパターンを備えるデバイス製造が可能になり、ステージ装置の位置決め不良による線幅不良等の不具合を防止することができる。
【００２２】
第５の発明は、デバイスパターンが形成されたマスクを用いて基板上を転写するデバイス製造方法であって、第４の発明に係る露光装置を用いてデバイスパターンで基板上を露光する工程を含むようにした。これにより、微細なパターンを備えるデバイスを効率よく製造することができ、半導体メモリの大容量化やＣＰＵプロセッサの高速化・高集積化を効率よく達成することができる。
【００２３】
第６の発明は、パターンを備えた物体に検出ビームを照射し、検出ビームの照射によりパターンから発生されるビーム情報に基づいて物体の位置を計測する位置計測方法において、物体として第１の発明に係るパターン付き物体を用い、第３パターンに対して検出ビームを照射して第３パターンの位置計測を行うようにした。これにより、パターン付き物体の第３パターンを検出することで、位置計測の精度等の評価を容易に行うことが可能となり、保守点検時間を短縮することができる。
【００２４】
第７の発明は、平行な２つの平面内をそれぞれ移動可能な第１物体及び第２物体に設けられた第１物体用パターンと第２物体用パターンとの相対位置を、第１及び第２物体用パターンに検出ビームを照射して、第１及び第２物体用パターンから発生したビーム情報に基づいて計測する計測センサの計測精度を評価する方法であって、第１物体用パターン及び第２物体用パターンと略同一形状のパターンを所定の位置関係で重ね合わせて形成させた第３パターンと備えた物体を用意する第１工程と、第３パターンにおける第１物体用パターンの部分と第２物体用パターンの部分の相対位置関係を計測する第２工程と、第２工程での相対位置関係の計測結果に基づいて、計測センサの計測精度を評価する第３工程とを有するようにした。これにより、第１物体と第２物体とが相対移動することがない状態で、第１物体用パターンと第２物体用パターンとを同時に観察するのと同一の状態を第３パターンにより得ることができ、これにより、第１物体用パターンと第２物体用パターンとを同時に検出する計測センサの精度等の評価を行う状態を得ることができ、特別な装置等を用意することなく、保守点検時間を短縮することができる。
【００２５】
また、第２工程では、相対位置関係の計測動作を複数回行って、相対位置関係の複数の計測結果を求め、第３工程では、複数の計測結果に基づいて計測センサの計測再現性を評価するようにしたので、センサの再現性評価を的確に行うことができ、計測センサ交換時期を的確に判断することができる。
また、計測センサの持つ計測視野を基準として、計測センサで第３パターンの位置を計測する第４工程と、第４工程での計測センサを用いた第３パターンの計測と同時に物体の二次元平面内での位置を計測する干渉計の測定値を求める第５工程と、第４工程で得られた計測センサによる計測値及び第５工程で得られた干渉計による計測値とに基づいて、干渉計の計測光路上の空気のゆらぎによる影響を評価する第６工程とを更に有するようにしたので、この評価結果を基に空気のゆらぎを減少させる改善を検討することが可能となり、干渉計を用いた物体の位置決めの精度の改善に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明のパターン付き物体、位置計測装置、ステージ装置、露光装置、及びデバイス製造方法、位置計測方法、評価方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の露光装置ＥＸを示す概念図である。
露光装置ＥＸは、露光光（露光ビーム）ＥＬをレチクル（マスク、パターン付き物体）Ｒに照明しつつ、レチクルＲとウエハ（基板、感光性基板、パターン付き物体）Ｗとを一次元方向に相対的に同期移動させて、レチクルＲに形成された回路パターン（デバイスパターン）ＰＡを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、いわゆるスキャニング・ステッパである。
露光装置ＥＸは、図１に示すように、露光用の光源１、光源１から射出された光束に基づく露光光ＥＬをレチクルＲに均一な照度で照明する照明光学系ＩＬ、レチクルＲを支持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出される露光光ＥＬをウエハＷ上に照射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを支持するウエハステージＷＳＴ、制御装置ＣＯＮＴ、及び焦点位置検出系ＡＦや各種アライメント光学系ＲＡ，ＷＡ１，ＷＡ２等を備える。
ここで、Ｘ軸方向は水平面内における所定の一方向であり、Ｙ軸方向は水平面内においてＸ軸方向と直交する方向であり、Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向であるものとする。そして、投影光学系ＰＬの光軸はＺ軸方向と一致しているものとする。
【００２７】
光源１としては、波長約１２０ｎｍ〜約１９０ｎｍの真空紫外線、例えば、ＡｒＦエキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ）、フッ素（Ｆ２）レーザ（１５７ｎｍ）、クリプトン（Ｋｒ２）レーザ（１４６ｎｍ）、アルゴン（Ａｒ２）レーザ（１２６ｎｍ）等を発生させる光源が用いられる。また、光源１には、図示しない光源制御装置が併設されており、この光源制御装置は、制御装置ＣＯＮＴからの指示に応じて、射出される露光光ＥＬの発振中心波長及びスペクトル半値幅の制御、パルス発振のトリガ制御等を行う。
なお、本実施形態では、露光光ＥＬとして、ＡｒＦエキシマレーザ光を用いる。
【００２８】
照明光学系ＩＬは、光源１から射出された光束をほぼ均一な照度分布の光束に調整して露光光ＥＬに変換するオプティカルインテグレータ２、露光光ＥＬを通過させる開口の面積を調整してレチクルＲに対する照明領域を規定するブラインドＢＬ、偏向ミラー３、露光光ＥＬを集光してレチクルＲを均一な照度で照明するコンデンサレンズ系４等を備える。なお、ブラインドＢＬはレチクルＲの回路パターン領域ＰＡと共役な位置に配置される。
これにより、照明光学系ＩＬは、露光光ＥＬをレチクルステージＲＳＴに支持されているレチクルＲの回路パターン領域ＰＡをほぼ均一な照度分布で照射する。
【００２９】
レチクルステージ（第１物体、ステージ装置、マスクステージ）ＲＳＴは、レチクルＲを真空吸着方式あるいは静電チャックや電磁石などを用いた方式によって吸着保持するレチクルホルダＲＨを有している。また、レチクルホルダＲＨ及びレチクルステージＲＳＴはレチクルＲの回路パターン領域ＰＡに対応した開口を備えており、ボイスコイルモータなどを備えたレチクルステージ駆動部ＲＳＴＤによりＸ軸方向、Ｙ軸方向、θＺ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微動可能となっている。
レチクルステージＲＳＴ上には、Ｙ軸方向に延びた移動鏡１０Ｘと、Ｘ軸方向に延びた移動鏡１０Ｙ（図２参照）とが設けられる。移動鏡１０Ｘには、レーザ干渉計２１Ｘから測長ビームがミラー２２を介して照射される。移動鏡１０Ｘからの反射光はレーザ干渉計２１Ｘ内のディテクタで受光され、この受光結果に基づいてレチクルＲのＸ軸方向における位置が検出される。同様に、移動鏡１０Ｙにも不図示のレーザ干渉計２１Ｙから測長ビームが照射され、移動鏡１０Ｙからの反射光はレーザ干渉計２１Ｙ内のディテクタで受光され、この受光結果に基づいてレチクルＲのＹ軸方向における位置が検出される。これらレーザ干渉計（干渉計）２１（２１Ｘ，２１Ｙ）の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。
【００３０】
投影光学系ＰＬは、蛍石、フッ化リチウム等のフッ化物結晶からなるレンズや反射鏡などの複数の投影レンズ系を投影系ハウジングで密閉したものであり、レチクルステージＲＳＴの直下に設けられる。投影レンズ系は、レチクルＲを介して射出される露光光ＥＬを所定の投影倍率β（βは例えば１／４）で縮小して、レチクルＲの回路パターンＰＡの像をウエハＷ上の特定領域（ショット領域）に結像させる。なお、投影光学系ＰＬの投影レンズ系の各要素は、それぞれ保持部材（不図示）を介して投影系ハウジングに支持され、各保持部材は各要素の周縁部を保持するように例えば円環状に形成されている。
なお、露光光ＥＬとして、真空紫外線を用いるため、透過率の良好な光学硝材（光学素子）として、蛍石（ＣａＦ２の結晶）、フッ素や水素等をドープした石英ガラス、及びフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）等が用いられる。この場合、投影光学系ＰＬにおいて、屈折光学部材のみで構成して所望の結像特性（色収差特性等）を得るのは困難であることから、屈折光学部材と反射鏡とを組み合わせた反射屈折系を採用してもよい。
【００３１】
ウエハステージ（第２物体、ステージ装置、基板ステージ）ＷＳＴは、リニアモータを備えたウエハステージ駆動部ＷＳＴＤにより２次元平面（ＸＹ平面）内を移動可能なＸＹステージＸＹＳと、ＸＹステージＸＹＳ上に設けられ、ウエハステージ駆動部ＷＳＴＤによりＺ軸方向及びＺ軸まわりに微小回転可能なＺθステージＺＳと、ＺθステージＺＳ上に設けられ、ウエハＷを真空吸着方式や静電チャック方式で吸着保持するウエハホルダＷＨとを備える。ＸＹステージＸＹＳは互いに直交する方向へ移動可能な一対のブロックを重ね合わせた構造を有し、装置ベース上においてウエハステージ駆動部ＷＳＴＤの駆動に基づきＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能となっている。更に、ウエハステージＷＳＴは投影光学系ＰＬの光軸に対して傾斜方向にも移動可能に設けられており、ウエハＷを支持した際、ウエハＷのレベリング調整を含む位置調整を可能としている。
ウエハステージＷＳＴ上には、Ｙ軸方向に延びた移動鏡１１Ｘと、Ｘ軸方向に延びた移動鏡１１Ｙ（図４参照）とが設けられる。移動鏡１１Ｘには、レーザ干渉計２３Ｘから測長ビームがミラー２４を介して照射される。そして、移動鏡１１Ｘからの反射光はレーザ干渉計２３Ｘ内のディテクタで受光され、この受光結果に基づいてウエハＷのＸ軸方向における位置が検出される。同様に、移動鏡１１Ｙにも不図示のレーザ干渉計２３Ｙから測長ビームが照射され、移動鏡１１Ｙからの反射光はレーザ干渉計２３Ｙ内のディテクタで受光され、この受光結果に基づいてウエハＷのＹ軸方向における位置が検出される。そして、これらレーザ干渉計（干渉計）２３（２３Ｘ，２３Ｙ）の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。
【００３２】
制御装置ＣＯＮＴは、露光装置ＥＸを統括的に制御するものであり、各種演算を行う演算部の他、各種情報を記録する記憶部や入出力部等を備える。そして、例えば、レーザ干渉計２１，２３の検出結果に基づいてレチクルＲ及びウエハＷの位置を制御して、レチクルＲに形成された回路パターンＰＡの像をウエハＷ上のショット領域に転写する露光動作を繰り返し行う。
【００３３】
ガス供給装置５は、露光光ＥＬが通過する空間、すなわち、照明光路（光源１からレチクルＲへ至る光路）と投影光路（レチクルＲからウエハＷへ至る光路）を外部雰囲気から遮断し、それらの光路を真空紫外域の光に対する吸収性が少ない特性を有する低吸光性ガス（例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン等の不活性ガス、又はこれらの混合ガス）で満たす装置である。
ガス供給装置５を設けるのは、露光装置ＥＸに用いられる露光光ＥＬ、すなわち真空紫外線と呼ばれる約１９０ｎｍ以下の波長の光が、酸素分子、水分子、二酸化炭素分子等の気体や有機物等（以下、吸光物質という）に吸収されやすいという性質を持つため、大気中を透過することができないからである。このため、真空紫外線を露光光ＥＬに用いる場合には、露光光ＥＬが通過する空間内に存在する吸光物質を低減して、露光光ＥＬをウエハＷ上面まで十分な照度で到達させるのである。
具体的には、図１に示すように、供給用配管５Ａ，５Ｂ，５Ｃを介して照明光学系ＩＬ，後述するレチクルアライメント系ＲＡ，投影光学系ＰＬに窒素（Ｎ２）ガスを供給し、これらの空間内を窒素ガスでパージすることにより上述した酸素等による露光光ＥＬの吸収問題を解決している。
ガス供給装置５としては、供給したガスを配管６Ａ，６Ｂ，６Ｃを介して回収し、且つ精製した後に再度供給するという動作を繰り返す循環方式であっても、或いは供給したガスを配管６Ａ，６Ｂ，６Ｃを介して排出する非循環型方式であってもよい。
更に、図示しないが、レチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴには、露光光ＥＬが通過する光路上に窒素ガスを供給する局所的パージ装置或いはレチクルステージＲＳＴやウエハステージＷＳＴを覆うハウジングを設け、光路上に窒素ガスを供給して露光光ＥＬの吸収問題を解決している。
【００３４】
また、露光装置ＥＸには、ウエハＷの表面のＺ軸方向における位置（焦点位置）を検出するための焦点位置検出系（オートフォーカスセンサ）ＡＦが設けられる。焦点位置検出系ＡＦは投影光学系ＰＬの側面に送光部と受光部とを備える。なお、図１には送光部のみが示されており、投影光学系ＰＬを挟んで送光部の反対側に配置される受光部は図示されていない。
送光部からはウエハＷに対して非感光性の検出光が照射される。送光部とウエハＷとの間には多数のスリットが設けられており、検出光は多数のスリットを照明し、これらスリットの像が投影光学系ＰＬの光軸に対して斜めにウエハＷ上に投影される。受光部はウエハＷ上で反射した検出光を検出する。最良結像面（ベストフォーカス面）を検出する際には、ウエハステージＷＳＴが駆動されてウエハＷのＺ軸方向における位置を変化させつつ焦点位置検出系ＡＦの送光部からウエハＷに対して検出光が照射され、検出光の照射によりウエハＷから発生した光を受光部が検出し、この検出結果に基づいて、最良結像面が検出される。なお、焦点位置検出系ＡＦは多点ＡＦセンサであるため、ウエハＷの傾きも検出することができる。
【００３５】
更に、露光装置ＥＸには、各種アライメント光学系が設けられる。具体的には、レチクルアライメント系として、ＴＴＲ（Through The Reticule）方式であってビデオ・レチクル・アライメント（ＶＲＡ）方式のレチクルアライメント系ＲＡを備える。また、オフアクシス方式のウエハアライメント系として、ＦＩＡ（Field Image Alignment）方式のウエハアライメント系ＷＡ１を備える。更に、ＴＴＬ（Through The Lens）方式のウエハアライメント系として、ＬＳＡ（Laser Step Alignment）方式或いはＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment）方式のウエハアライメント系ＷＡ２を備える。
これら各種アライメント光学系ＲＡ，ＷＡ１，ＷＡ２は、レチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴ、レチクルＲ或いはウエハＷに設けられた各種マークを用いてアライメント処理を行う。
【００３６】
図２は、レチクルＲを戴置したレチクルステージＲＳＴを露光光ＥＬの入射方向側から見た図である。また、図３は、レチクルＲ及びレチクルステージＲＳＴに形成されたマーク示す図であり、図３（ａ）はアライメント用マークＲＡＭ、図３（ｂ）はアライメントセンサ評価用マークＡＳＭを示す。
図２に示すように、レチクルＲ及びレチクルステージＲＳＴのレチクルフィディシャルＲＦＰには、各種マーク類が設けられる。なお、レチクルフィディシャル（パターン付き物体）ＲＦＰとは、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲが戴置される領域のＹ方向（走査方向）に固着された透過性部材であって、Ｘ方向にレチクルＲと略同一の幅を有し、計測用等の様々なパターンが予め形成された部材である。
レチクルＲの下面側には、転写用の回路パターンＰＡが形成された領域の外周部に、アライメント用マークＲＡＭ、アライメント用サーチマークＲＳＭ、及びアライメントセンサ評価用マークＡＳＭがクロム蒸着などにより形成されている（以下、これらのマークをまとめてレチクル用マーク群ＲＭと呼ぶ）。
アライメント用サーチマークＲＳＭは、図２に示すように、十字形状のマークである。また、アライメント用マーク（第１物体用パターン）ＲＡＭは、図３（ａ）に示すように、アライメント用サーチマークＲＳＭと同一のマークに四角形のマークを重ねた形状のマークである。
そして、アライメントセンサ評価用マーク（第３パターン）ＡＳＭは、図３（ｂ）に示すように、アライメント用マークＲＡＭと同一のマーク（ＡＳＭ１）とそのマークの十字部分の先端にそれぞれ交差する三本線形状のマーク（ＡＳＭ２）を重ねた形状のマークである。なお、十字形マークの四方にそれぞれ十字形マークと交差するように配置される三本線形状のマークは、後述するＶＲＡ用マークＦＭＶと同一形状のマークである。
【００３７】
図２に戻り、アライメント用マークＲＡＭ、アライメント用サーチマークＲＳＭ、及びアライメントセンサ評価用マークＡＳＭは、回路パターン領域ＰＡを挟んでレチクルＲの中心からＸ方向に所定の設計値だけ離れた位置に、それぞれ２つのマークが一対となって設けられる。
アライメント用サーチマークＲＳＭは、レチクルＲの略中心に１対設けられる。アライメント用マークＲＡＭは、アライメント用サーチマークＲＳＭを挟んでＹ方向に対称にそれぞれ３対、計６対設けられる。そして、アライメントセンサ評価用マークＡＳＭは、アライメント用サーチマークＲＳＭとアライメント用マークＲＡＭの間等に２対設けられる。なお、アライメント用サーチマークＲＳＭと、アライメント用マークＲＡＭ及びアライメントセンサ評価用マークＡＳＭとの距離は、レチクルＲ毎に予め測定され、制御装置ＣＯＮＴに記憶される。
また、レチクルフィディシャルＲＦＰの下面側には、アライメント用サーチマークＲＳＭとアライメントセンサ評価用マークＡＳＭが設けられる。アライメント用サーチマークＲＳＭはレチクルフィディシャルＲＦＰの略中心に１対設けられる。アライメントセンサ評価用マークＡＳＭは、アライメント用サーチマークＲＳＭを挟んでＹ方向に対称にそれぞれ１対、計２対設けられる。
なお、レチクルＲ及びレチクルフィディシャルＲＦＰに設けられたアライメント用サーチマークＲＳＭ及びアライメントセンサ評価用マークＡＳＭは、それぞれ同一のマークであって、Ｘ方向の位置が同一となるように配置される。
【００３８】
図４はウエハＷを戴置したウエハステージＷＳＴを投影光学系ＰＬ側から見た概略図、図５はウエハステージＷＳＴに形成されたＶＲＡ用マークＦＭＶを示す図である。
図４に示すように、ウエハステージＷＳＴ上には、ＺθステージＺＳに固定され石英等の低膨張係数の透明材料からなる基準マーク部材（パターン付き物体）ＷＦＰが設けられており、基準マーク部材ＷＦＰの表面には、各種の基準マーク群（Fiduciary mark）ＦＭがクロム蒸着などにより形成されている。基準マーク群ＦＭは、ウエハＷの高さと同じ高さになるように設けられる。
基準マーク群ＦＭは、ＶＲＡ方式のレチクルアライメント系ＲＡで用いられるＶＲＡ用マーク（第２物体用パターン）ＦＭＶを含んでいる。更に、基準マーク群ＦＭは、上述したＬＳＡ方式あるいはＬＩＡ方式、又はＦＩＡ方式のアライメント系毎に形成されベースライン量をチェックするためのマーク（ＬＳＡ用マーク、ＬＩＡ用マーク、ＦＩＡ用マーク：いずれも不図示）を含んでいる。これらのマークは、ＶＲＡ用マークＦＭＶを基準として予め決められた所定位置に形成されている。
ＶＲＡ用マークＦＭＶは、図５に示すように、三本線形状のマークが四方に均等に配置された形状のマークであり、上述したように、アライメントセンサ評価用マークＡＳＭの一部（ＡＳＭ１）と同一の形状である。そして、２つのＶＲＡ用マークＦＭＶが一対となって、基準マーク部材ＷＦＰ上にＸ方向に所定の距離だけ離れて配置される。一対のＶＲＡ用マークＦＭＶの間隔は、レチクルＲ或いはレチクルフィディシャルＲＦＰに形成された一対のアライメント用サーチマークＲＳＭの投影光学系ＰＬによる縮小像の間隔と同一に設定される。
【００３９】
図１に戻り、オフアクシス方式のウエハアライメント系ＷＡ１は、投影光学系ＰＬの側部に設けられており、露光光ＥＬとは異なる波長のアライメント光を射出するアライメント用光源３４と、アライメント用光源３４からのアライメント光が入射されるビームスプリッタ３５と、アライメント用光源３４から射出したアライメント光を基準マーク群ＦＭ（あるいはウエハＷ）に導く光学系３７と、アライメント光の照射により基準マーク群ＦＭのうちＦＩＡ用マーク（あるいはウエハＷに設けられるアライメントマーク）から発生した光を受光する受光部３６とを備える。
ウエハアライメント系ＷＡ１はＦＩＡ方式であり、アライメント用光源３４にはハロゲンランプが用いられ、受光部３６にはＣＣＤなどの撮像素子が用いられる。そして、受光部３６は撮像結果を制御装置ＣＯＮＴに出力し、制御装置ＣＯＮＴは受光部３６の撮像結果に基づいて画像処理を行う。ウエハアライメント系ＷＡ１は、ハロゲンランプからなるアライメント用光源３４から射出した波長帯域幅の広い光で基準マーク群ＦＭの十字状のＦＩＡ用マーク（あるいはウエハＷのアライメントマーク）を照射し、制御装置ＣＯＮＴのもとで画像処理することによりマーク位置を検出する。
この検出結果に基づいて、オフアクシス方式のウエハアライメント系ＷＡ１の観察領域の基準点が求められる。
【００４０】
ＬＳＡ方式のウエハアライメント系ＷＡ２は、図１に示すように、Ｈｅ−Ｎｅレーザからなるアライメント用光源３３と、アライメント用光源３３から射出したアライメント光が入射されるビームスプリッタ３２と、不図示のシリンドリカルレンズ及び視野絞りと、アライメント用光源３３から射出したアライメント光を投影光学系ＰＬに入射させる光学系３８と、アライメント光の照射により基準マーク群ＦＭのうちＬＳＡ用マーク（あるいはウエハＷに設けられるアライメントマーク）から発生した光を受光する受光部３１とを備える。アライメント用光源３３から射出したアライメント光は、細長く延びたスリット状スポット光に整形された後、投影光学系ＰＬを介して、基準マーク群ＦＭのうちＬＳＡ用マークを照射する。
ＬＳＡ用マークはスポット光の長手方向に所定間隔で配列された格子状マークである。そして、ウエハステージＷＳＴを駆動してスポット光に対してＬＳＡ用マークを走査すると、ＬＳＡ用マークとスポット光とが合致したときに所定の方向に回折光が発生する。その回折光が投影光学系ＰＬを介してウエハアライメント系ＷＡ２に戻り、受光部３１に受光される。受光部３１の受光信号は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント信号が例えば最大になるときのウエハステージＷＳＴの座標をサンプリングすることにより、ＬＳＡ用マークの位置を検出する。この検出結果に基づいて、ＬＳＡ方式のウエハアライメント系ＷＡ２の観察領域の基準点が求められる。
なお、ＬＳＡ方式のアライメント系については、例えば、特開昭６０−１３０７４２号公報に詳細に開示されている。
【００４１】
なお、ウエハアライメント系ＷＡ２をＬＩＡ方式とする場合には、Ｈｅ−Ｎｅレーザからなるアライメント用光源３３から射出したアライメント光を、ビームスプリッタ３２及び不図示の２光束周波数シフターを介して、光学系３８により投影光学系ＰＬに入射する。２光束になった周波数ｆ１、ｆ２のアライメント光（レーザ光束）は、基準マーク群ＦＭのうち回折格子状のＬＩＡ用マークに重なって照射される。ＬＩＡ用マークでは、照射された２つの光束によって同一方向に２つの回折光が発生する。
これら２つの回折光よりなる干渉光の干渉信号は受光部３１で検出され、制御装置ＣＯＮＴは受光部３１の検出結果に基づいてＬＩＡ用マークの位置を検出する。この検出結果に基づいて、ＬＩＡ方式のウエハアライメント系ＷＡ２の観察領域の基準点が求められる。
なお、ＬＩＡ方式のアライメント系については、例えば特開昭６１−２１５９０５号公報に詳細に開示されている。
【００４２】
図６は、ＶＲＡ方式のレチクルアライメント系ＲＡを示す概念図であり、レチクルアライメント系ＲＡがレチクルＲを照射する場合を示した場合を示す。
レチクルアライメント系（位置計測装置）ＲＡは、図６に示すように、照明光学系ＩＬとレチクルステージＲＳＴとの間に設けられており、アライメント光（検出ビーム）Ｌ１として露光光ＥＬを使用する。具体的には、光源１からＡｒＦエキシマレーザ光が光ファイバ４１を介して導かれる。
そして、ＶＲＡ方式のレチクルアライメント系ＲＡは、レチクル用マーク群ＲＭを備えたレチクルＲ（或いはレチクルフィディシャルＲＦＰ）に対して照明光学系ＩＬから射出された露光光ＥＬに基づくアライメント光Ｌ１を照射する照射系４２を備える。照射系４２は複数の光学素子を有しており、入射した露光光ＥＬを通過させることによりアライメント光Ｌ１に変換し、このアライメント光Ｌ１をレチクルＲ（或いはレチクルフィディシャルＲＦＰ）に対して照射する。また、照射系４２は照射範囲を整形するためのブラインド４３を備えており、ブラインド４３の開口に基づき、矩形状の照射範囲が整形される。
そして、照射系４２からのアライメント光Ｌ１は、ミラー４４等を介してレチクルＲ（或いはレチクルフィディシャルＲＦＰ）に形成されたレチクル用マーク群ＲＭを照射するとともに、投影光学系ＰＬを介してウエハステージＷＳＴ上の基準マーク部材ＷＦＰに設けられた基準マーク群ＦＭも照射する。
【００４３】
更に、レチクルアライメント系ＲＡは、アライメント光Ｌ１の照射によりレチクルＲ（或いはレチクルフィディシャルＲＦＰ）から発生した光情報（反射光）に基づいて、レチクル用マーク群ＲＭの位置情報を検出する検出装置５０を備える。
検出装置（計測センサ）５０は、レチクルＲ（或いはレチクルフィディシャルＲＦＰ）上の広い領域を低倍率光学系５４を介して所定の精度で計測可能な低倍率アライメント顕微鏡５１と、低倍率アライメント顕微鏡５１で計測可能な領域よりも狭い領域を高倍率光学系５５を介して高精度に計測可能な高倍率アライメント顕微鏡５２（５２Ｘ，５２Ｙ）とを有している。これら低倍率アライメント顕微鏡５１と高倍率アライメント顕微鏡５２とのそれぞれは撮像素子（ＣＣＤ）を含み、光学的に同軸に配置されている。アライメント光Ｌ１のレチクルＲ（或いはレチクルフィディシャルＲＦＰ）に対する照射により発生した光（反射光）は、対物光学系（対物レンズ）５３、ミラー４４を介してハーフミラー５３に導かれ、その後、それぞれ低倍率光学系５４、高倍率光学系５５を介して低倍率アライメント顕微鏡５１、高倍率アライメント顕微鏡５２の撮像素子に受光される。高倍率光学系５５で使用されている光学素子（レンズなどの光学部材）の個数は、低倍率光学系５４よりも多い。なお、高倍率アライメント顕微鏡５２に受光され光（反射光）は、高倍率光学系５５からハーフミラー５６に導かれて、Ｘ方向成分及びＹ方向成分に分光して、それぞれ高倍率アライメント顕微鏡５２Ｘ，５２Ｙに入射する。
また、低倍率アライメント顕微鏡５１及び高倍率アライメント顕微鏡５２のそれぞれは、投影光学系ＰＬを介してウエハステージＷＳＴの基準マーク部材ＷＦＰから発生する光（反射光）も受光する。
【００４４】
低倍率アライメント顕微鏡５１は、アライメント光Ｌ１の照射によりレチクルＲ（或いはレチクルフィディシャルＲＦＰ）のアライメント用サーチマークＲＳＭから発生した光情報を検出する。そして、アライメント光Ｌ１によって照射されたレチクルＲ（或いはレチクルフィディシャルＲＦＰ）上の広い領域からの光情報に基づいて、アライメント用サーチマークＲＳＭの位置情報を大まかに検出する。
一方、高倍率アライメント顕微鏡５２は、アライメント光Ｌ１の照射によりレチクルＲ（或いはレチクルフィディシャルＲＦＰ）のアライメント用マークＲＡＭ或いはアライメントセンサ評価用マークＡＳＭから発生した光情報を検出する。そして、アライメント光Ｌ１によって照射されたレチクルＲ（或いはレチクルフィディシャルＲＦＰ）上の狭い領域からの光情報に基づいて、アライメント用マークＲＡＭの位置情報を高い精度で検出する。
そして、低倍率アライメント顕微鏡５１及び高倍率アライメント顕微鏡５２のそれぞれは、受光信号を制御装置ＣＯＮＴに出力し、制御装置ＣＯＮＴはアライメント顕微鏡５１，５２のそれぞれの受光信号に基づいて画像処理を行い、レチクル用マーク群ＲＭの位置情報を求める。
なお、レチクルアライメント系ＲＡ内に設けられる各種光学系は、アライメント用の検出光としてＡｒＦエキシマレーザ光を使用する関係上、石英または蛍石で構成する（全てのレンズを石英で構成するか、全てのレンズを蛍石で構成するか、または一部のレンズは石英とし他のレンズは蛍石とする混合型の構成とするのが望ましい。
また、上述したように、レチクルアライメント系ＲＡには、ガス供給装置５から供給用配管５Ｂを介して窒素ガスが供給（パージ）される。
【００４５】
続いて、以上のような構成を備えたパターン付き物体、位置計測装置、ステージ装置、露光装置を用いて、レチクル用マーク群ＲＭを備えたレチクルＲ（或いはレチクルステージＲＳＴ）上にアライメント光Ｌ１を照射し、アライメント光Ｌ１の照射によりレチクルＲ（或いはレチクルステージＲＳＴ）から発生した光情報に基づいてレチクル用マーク群ＲＭの位置情報を検出する方法及びレチクルアライメント系ＲＡの検出装置５０の精度等を評価方法について説明する。
ＶＲＡ方式のレチクルアライメント系ＲＡによってレチクルアライメントを行う際について説明すると、まず、ＡｒＦエキシマレーザ光からなるアライメント光Ｌ１がレチクルＲ（或いはレチクルステージＲＳＴ）に設けられたレチクル用マーク群ＲＭと、投影光学系ＰＬを介して基準マーク部材ＷＦＰの基準マーク群ＦＭに照射される。
そして、レチクルアライメント系ＲＡは、低倍率アライメント顕微鏡５１により、アライメント用サーチマークＲＳＭを検出し、その位置情報を制御装置ＣＯＮＴに出力する。制御装置ＣＯＮＴは、記憶されていたアライメント用サーチマークＲＳＭとアライメント用マークＲＡＭとの距離関係に基づいて、レチクルステージ駆動部ＲＳＴＤに指令し、レチクルアライメント系ＲＡの高倍率アライメント顕微鏡５２の視野内にアライメント用マークＲＡＭが導入されるように、レチクルステージＲＳＴを位置決めする。また、ウエハステージＷＳＴは、基準マーク部材ＷＦＰ上の一対のＶＲＡ用マークＦＭＶの中心がほぼ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに合致するように位置決めされる。
一対のＶＲＡ用マークＦＭＶの間隔は、一対のアライメント用マークＲＡＭの投影光学系ＰＬによる縮小像の間隔とほぼ等しく設定されているので、高倍率アライメント顕微鏡５２の視野内には、ＶＲＡ用マークＦＭＶの投影光学系ＰＬによる拡大像がアライメント用マークＲＡＭに重なるように現れる。
【００４６】
図７は、レチクルアライメント系ＲＡにより検出されるアライメント用マークＲＡＭ及びＶＲＡ用マークＦＭＶを示す図であり、図７（ａ）は画像例、図７（ｂ）はその画像から得られる信号例（Ｘ方向）である。
図７に示すように、レチクルアライメント系ＲＡは、基準マーク部材ＷＦＰに形成されている一対のＶＲＡ用マークＦＭＶとレチクルＲ（あるいはレチクルフィディシャルＲＦＰ）に設けられる一対のアライメント用マークＲＡＭとを同時に検出（観察）して、その画像情報を制御装置ＣＯＮＴに出力する。
制御装置ＣＯＮＴは、レチクルアライメント系ＲＡから得た画像情報を所定の検出アルゴリズムで処理して、これら一対のマークＦＭＶ，ＲＡＭのＸ方向及びＹ方向の位置関係（ずれ量、すなわちΔＸ１―ΔＸ２，ΔＹ１―ΔＹ２）を求める。
更に、制御装置ＣＯＮＴは、これら一対のマークＦＭＶ，ＲＡＭの位置ずれ量が、互いに対称に、かつそれぞれ所定範囲内に収まるようにレチクルステージＲＳＴの位置決めし、基準マーク部材ＷＦＰ上のＶＲＡ用マークＦＭＶとレチクルＲ（あるいはレチクルフィディシャルＲＦＰ）のアライメント用マークＲＡＭとが一致する（所定の配置で重なる）ように調整する。
このようにして、基準マーク部材ＷＦＰに形成されている一対のＶＲＡ用マークＦＭＶに対して、一対のアライメント用マークＲＡＭ、ひいてはレチクルＲの回路パターンＰＡが位置決めされる。
言い換えると、レチクルＲの回路パターンＰＡの投影光学系ＰＬによる縮小像の中心（露光中心）は、実質的にＶＲＡ用マークＦＭＶの中心（ほぼ光軸ＡＸ）に位置決めされ、パターン領域ＰＡの輪郭の直交する辺はそれぞれＸ軸及びＹ軸に平行に設定される。この状態で制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計２３によって計測されるウエハステージＷＳＴのＸ方向、Ｙ方向の座標を記憶することで、レチクルＲのアライメントが終了する。
そして、この後は、回路パターンＰＡの露光中心に、ウエハステージＷＳＴ上の任意の点を移動することができる。
【００４７】
ところで、基準マーク部材ＷＦＰに形成されている一対のＶＲＡ用マークＦＭＶとレチクルＲ（あるいはレチクルフィディシャルＲＦＰ）に設けられる一対のアライメント用マークＲＡＭとが同時に検出（観察）され、更にこれらマークＦＭＶ，ＲＡＭの位置ずれ量を求める際には、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴは、それぞれ所定の位置に位置決めされ、その位置が不動であることが望ましい。
しかしながら、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴをそれぞれ所定の位置に位置決めしている場合であっても、様々な要因によりサーボエラーが発生して、レチクルステージＲＳＴ或いはウエハステージＷＳＴが微動してしまう。このため、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの位置を検出するレーザ干渉計２１，２３の補正値（サーボエラー値）が逐次、制御装置ＣＯＮＴに出力されて、その補正値を考慮した上で、ＶＲＡ用マークＦＭＶとアライメント用マークＲＡＭとの位置関係（ずれ量）が求められるように検出アルゴリズムが構成されている。
このように、レーザ干渉計２１，２３の補正値を考慮してＶＲＡ用マークＦＭＶとアライメント用マークＲＡＭとの位置関係（ずれ量）を求めるので、保守点検あるいは組立の際に、レチクルアライメント系ＲＡの検出装置５０の精度等を評価すると不都合が生じる。すなわち、レーザ干渉計２１，２３の補正値には、レーザ干渉計２１，２３の計測光路上の空気のゆらぎによる影響が含まれてしまうため、レチクルアライメント系ＲＡが検出したＶＲＡ用マークＦＭＶとアライメント用マークＲＡＭとずれ量から、純粋なレチクルアライメント系ＲＡの検出装置５０の精度等を評価ことが実質的に不可能となってしまうのである。
【００４８】
そこで、レチクルアライメント系ＲＡの検出装置５０の精度等を評価する際には、レチクルＲ（或いはレチクルフィディシャルＲＦＰ）に形成したアライメントセンサ評価用マークＡＳＭを用いるようにする。
図８は、レチクルアライメント系ＲＡにより検出されるアライメントセンサ評価用マークＡＳＭを示す図であり、図８（ａ）は画像例、図８（ｂ）はその画像から得られる信号例（Ｘ方向のみ）である。
具体的には、レチクルアライメント系ＲＡは、低倍率アライメント顕微鏡５１により、アライメント用サーチマークＲＳＭを検出し、その位置情報を制御装置ＣＯＮＴに出力する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、記憶されていたアライメント用サーチマークＲＳＭとアライメントセンサ評価用マークＡＳＭとの距離関係に基づいて、レチクルステージ駆動部ＲＳＴＤに指令し、レチクルアライメント系ＲＡの高倍率アライメント顕微鏡５２の視野内にアライメントセンサ評価用マークＡＳＭが導入されるように、レチクルステージＲＳＴが位置決めされる。一方、ウエハステージＷＳＴは、高倍率アライメント顕微鏡５２の視野内から外れるように、任意の位置に移動する。すなわち、高倍率アライメント顕微鏡５２の視野内には、アライメントセンサ評価用マークＡＳＭのみが導入されるので、レチクルアライメント系ＲＡは、アライメントセンサ評価用マークＡＳＭの画像情報を制御装置ＣＯＮＴに出力する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、その画像情報を上述した所定の検出アルゴリズムで処理し、アライメントセンサ評価用マークＡＳＭにおけるアライメント用マークＲＡＭに相当する部分ＡＭＳ１と、ＶＲＡ用マークＦＭＶに相当する部分ＡＭＳ２とのＸ方向及びＹ方向の位置関係を求める。なお、アライメントセンサ評価用マークＡＳＭは、アライメント用マークＲＡＭとＶＲＡ用マークＦＭＶを重ねた場合の形状と同一の形状であるため、上述した所定の検出アルゴリズムをそのまま利用することができる。
そして、アライメントセンサ評価用マークＡＳＭにおけるアライメント用マークＲＡＭに相当する部分（第１物体用パターン部分）ＡＳＭ１とＶＲＡ用マークＦＭＶに相当する部分（第２物体用パターン部分）ＡＳＭ２との位置関係は、不変であるため、レチクルアライメント系ＲＡによるアライメントセンサ評価用マークＡＳＭの検出結果は、一定の値になるはずである。
したがって、レチクルアライメント系ＲＡによりアライメントセンサ評価用マークＡＳＭを複数回検出し、その検出結果を評価することにより、レチクルアライメント系ＲＡの検出装置５０の再現性を評価することが可能となる。すなわち、レチクルアライメント系ＲＡによりアライメントセンサ評価用マークＡＳＭの検出結果が変動する場合には、検出装置５０の高倍率光学系５５のディストーションや高倍率アライメント顕微鏡５２Ｘ，５２Ｙの不具合があると判断することが可能となる。
なお、アライメントセンサ評価用マークＡＳＭを検出する際にも、レチクルステージＲＳＴが微動したり、レーザ干渉計２１の計測光路上の空気のゆらぎによる影響が含まれたりするが、アライメントセンサ評価用マークＡＳＭにおけるアライメント用マークＲＡＭに相当する部分ＡＳＭ１とＶＲＡ用マークＦＭＶに相当する部分とＡＳＭ２の位置関係は、不変であるため、レチクルアライメント系ＲＡの検出装置５０の精度等を評価する上では、問題とならない。
【００４９】
また、アライメントセンサ評価用マークＡＳＭを用いることにより、レーザ干渉計２１の計測値に含まれる空気のゆらぎの影響を評価することも可能である。すなわち、高倍率アライメント顕微鏡５２の計測視野を基準として、アライメントセンサ評価用マークＡＳＭの位置を計測し、その値とレーザ干渉計２１の計測値と比較することにより、レーザ干渉計２１の計測光路上の空気のゆらぎによる影響を検出するのである。
具体的には、まず、高倍率アライメント顕微鏡５２でアライメントセンサ評価用マークＡＳＭを観察する。高倍率アライメント顕微鏡５２の計測視野（図８参照）を基準として、アライメントセンサ評価用マークＡＳＭの位置（ΔＸＰ，ΔＹＰ）を計測する。アライメントセンサ評価用マークＡＳＭは、高倍率アライメント顕微鏡５２の計測視野内で微動して検出されるはずである。
次に、アライメントセンサ評価用マークＡＳＭの計測と同時に、レチクルステージＲＳＴ位置を計測するレーザ干渉計２１の測定値及び補正値を得る。そして、高倍率アライメント顕微鏡５２による計測視野を基準とした計測値とレーザ干渉計２１による測定値及び補正値とを比較する。
比較の結果、高倍率アライメント顕微鏡５２による計測値とレーザ干渉計２１による測定値及び補正値に異なる部分が存在すれば、その異なる部分はレーザ干渉計２１の計測光路上の空気のゆらぎによる影響であると、判断することができる。
【００５０】
以上、説明したように、レチクルアライメント系ＲＡによりアライメントセンサ評価用マークＡＳＭを検出することにより、レーザ干渉計２１の計測光路上の空気のゆらぎによる影響を受けずに、レチクルアライメント系ＲＡの検出装置５０の再現性等を評価することができる。
また、アライメントセンサ評価用マークＡＳＭを用いることにより、レーザ干渉計２１の計測値に含まれる空気のゆらぎの影響を評価することができる。
【００５１】
図９は、上述したアライメントセンサ評価用マークＡＳＭとは異なる形態のアライメントセンサ評価用マークＡＳＭ１０，ＡＳＭ２０を示す図である。
アライメントセンサ評価用マークＡＳＭ１０，ＡＳＮ２０は、それぞれアライメント用マークＲＡＭに相当する部分ＡＳＭ１とＶＲＡ用マークＦＭＶに相当する部分ＡＳＭ２とが反射率が異なるように形成される。
これは、レチクルアライメント系ＲＡによりアライメントセンサ評価用マークＡＳＭを検出した場合には、図８（ｂ）に示すように、アライメント用マークＲＡＭに相当する部分ＡＳＭ１とＶＲＡ用マークＦＭＶに相当する部分ＡＳＭ２の信号強度が略同一となり、アライメント用マークＲＡＭとＶＲＡ用マークＦＭＶを検出した場合（図７（ｂ）参照）とは異なる信号となってしまう。このため、アライメント用マークＲＡＭとＶＲＡ用マークＦＭＶを検出する検出アルゴリズムをそのまま利用してアライメントセンサ評価用マークＡＳＭを検出することが困難となってしまう場合があり得る。そこで、アライメント用マークＲＡＭとＶＲＡ用マークＦＭＶを検出した場合、すなわち、図７（ｂ）に示すような信号が得られるように、アライメント用マークＲＡＭに相当する部分ＡＳＭ１とＶＲＡ用マークＦＭＶに相当する部分ＡＳＭ２との反射率を異なるようにしたものである。
アライメントセンサ評価用マークＡＳＭ１０（図９（ａ））は、ＶＲＡ用マークＦＭＶに相当する部分ＡＳＭ２の各線を更に細かい線で構成することにより、反射率を変化させている。アライメントセンサ評価用マークＡＳＭ１０（図９（ｂ））は、ＶＲＡ用マークＦＭＶに相当する部分ＡＳＭ２をアライメント用マークＲＡＭに相当する部分ＡＳＭ１と異なる材料で形成することにより反射率を変化させている。
このように、アライメント用マークＲＡＭに相当する部分ＡＳＭ１とＶＲＡ用マークＦＭＶに相当する部分ＡＳＭ２とが反射率が異なるように形成することにより、特別な検出アルゴリズムを用意することなく、レチクルアライメント系ＲＡによりアライメントセンサ評価用マークＡＳＭ１０，ＡＳＮ２０を検出できる。
【００５２】
なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組合せ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。
【００５３】
本実施形態では、アライメントセンサ評価用マークＡＳＭをレチクルＲ或いはレチクルフィディシャルＲＦＰにそれぞれ設ける場合について説明したが、レチクルＲ或いはレチクルフィディシャルＲＦＰのいずれか一方に設ける場合であってもよい。また、レチクルＲ或いはレチクルフィディシャルＲＦＰにそれぞれ２対設ける場合に限らず、少なくとも１対以上であればよい。また、必ずしも対にする必要はなく、例えば、１つであってもよい。ただし、その場合には、回転方向のアライメントが不十分になる可能性がある。
また、レチクルＲ或いはレチクルフィディシャルＲＦＰではなく、ウエハＷ或いは基準マーク部材ＷＦＰに設けてもよい。この場合には、レーザ干渉計２３の計測値に含まれる空気のゆらぎの影響を評価することができる。
【００５４】
また、アライメントセンサ評価用マークＡＳＭとして、レチクルＲの回路パターンＰＡとは別の領域に特別なマークを設ける場合ついて説明したが、回路パターンＰＡ（或いはその一部）をアライメントセンサ評価用マークとして用いてもよい。同様に、ウエハＷに形成された回路パターンをアライメントセンサ評価用マークとして用いてもよい。
【００５５】
露光装置の用途としては半導体デバイス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露光する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
【００５６】
また、本発明が適用される露光装置の光源には、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）等のみならず、ｇ線（４３６ｎｍ）及びｉ線（３６５ｎｍ）を用いることができる。さらに、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでもよい。
【００５７】
また、ウエハステージやレチクルステージにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。さらに、ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
【００５８】
ウエハステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【００５９】
レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【００６０】
また、本発明が適用される露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組立の前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組立工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組立工程の前に、各サブシステム個々の組立工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組立工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００６１】
また、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行う工程、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作する工程、シリコン材料からウエハを製造する工程、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに露光するウエハ処理工程、デバイス組立工程（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）、検査工程等を経て製造される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】露光装置を示す概念図
【図２】レチクルを戴置したレチクルステージを示す図
【図３】レチクル及びレチクルステージに形成されたマーク示す図
【図４】ウエハを戴置したウエハステージを示す図
【図５】ウエハステージに形成されたＶＲＡ用マーク
【図６】ＶＲＡ方式のレチクルアライメント系を示す概念図
【図７】レチクルアライメント系により検出されるアライメント用マーク及びＶＲＡ用マークを示す図
【図８】レチクルアライメント系により検出されるアライメントセンサ評価用マークを示す図
【図９】他の形態のアライメントセンサ評価用マークを示す図
【符号の説明】
【００６３】
２１，２３  レーザ干渉計（干渉計）
５０  検出装置（計測センサ）
ＥＸ  露光装置
ＥＬ  露光光（露光ビーム）
Ｒ  レチクル（マスク、パターン付き物体）
ＰＡ  回路パターン，回路パターン領域（デバイスパターン）
ＲＳＴ  レチクルステージ（第１物体、ステージ装置、マスクステージ）
ＲＦＰ  レチクルフィディシャル（パターン付き物体）
ＲＡ  レチクルアライメント系（位置計測装置）
Ｌ１  アライメント光（検出ビーム）
ＲＡＭ  アライメント用マーク（第１物体用パターン）
ＡＳＭ  アライメントセンサ評価用マーク（第３パターン）
ＡＳＭ１  アライメント用マークに相当する部分（第１物体用パターン部分）
ＡＳＭ２  ＶＲＡ用マークに相当する部分（第２物体用パターン部分）
Ｗ  ウエハ（基板、感光性基板、パターン付き物体）
ＷＳＴ  ウエハステージ（第２物体、ステージ装置、基板ステージ）
ＷＦＰ  基準マーク部材（パターン付き物体）
ＦＭＶ  ＶＲＡ用マーク（第２物体用パターン）
【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７】
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【図８】
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【図９】
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