(57)【要約】【課題】コストの大幅な上昇を招かずに短時間でマスクの交換を行うことができ、その結果としてスループットの向上を図ることができる露光装置及び露光方法を提供する。【解決手段】露光装置ＥＸは、所定のパターンが形成されたレチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨを載置するレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲのパターンが転写されるべきウェハＷを保持するウェハステージＷＳＴとを備えている。この露光装置ＥＸは、更にレチクルＲを保持したレチクルホルダＲＨを、レチクルステージＲＳＴとの間で受け渡すことにより、前レチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲを交換するレチクル交換装置２３を備える。【選択図】図１
2007273653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンが形成されたマスクを保持する保持部材を載置するマスクステージと、前記マスクのパターンが転写されるべき基板を保持する基板ステージとを備える露光装置において、
前記マスクを保持した前記保持部材を、前記マスクステージとの間で受け渡すことにより、前記マスクステージ上のマスクを交換する交換装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記交換装置は、前記マスクステージとの間で前記保持部材の受け渡しを行う受け渡し領域に配置されており、
前記マスクステージは、前記受け渡し領域に移動可能である
ことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記交換装置は、前記受け渡し領域の近傍に、前記マスクステージに受け渡すべき前記保持部材が配置される第１準備領域と、
前記マスクステージから受け渡された前記保持部材が配置される第２準備領域と
を備えることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記交換装置は、前記受け渡し領域、前記第１準備領域、及び前記第２準備領域の間で、前記保持部材を移動させる駆動機構を備えることを特徴とする請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
前記第１準備領域及び前記第２準備領域は、前記マスクステージが露光動作中に移動する走査方向に平行な第１方向と交差する第２方向に沿って、前記受け渡し領域の両側にそれぞれ配置されており、
前記駆動機構は、前記保持部材を前記第２方向に沿って移動させる
ことを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項６】
前記交換装置は、前記受け渡し領域に前記マスクステージが配置されている場合に、前記駆動機構により前記第１準備領域に配置された前記保持部材を前記マスクステージ上の前記保持部材に当接させつつ前記第２方向に沿って移動させることにより、前記マスクステージ上の前記保持部材を交換することを特徴とする請求項５記載の露光装置。
【請求項７】
前記交換装置との間で、前記保持部材に保持される前記マスクを受け渡す搬送装置を備えることを特徴とする請求項２から請求項６の何れか一項に記載の記載の露光装置。
【請求項８】
前記搬送装置は、前記受け渡し領域に前記保持部材が配置されている場合に、当該保持部材との間で前記マスクを受け渡すことを特徴とする請求項７記載の露光装置。
【請求項９】
前記受け渡し領域に配置された前記保持部材と当該保持部材に保持された前記マスクとの位置関係を計測する計測装置を備えることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１０】
前記保持部材には位置計測用の基準マークが形成されており、
前記計測装置は、前記基準マークと、前記マスクに計測された位置計測用のマークとを計測することにより、前記保持部材と当該保持部材に保持された前記マスクとの位置関係を計測することを特徴とする請求項９記載の露光装置。
【請求項１１】
前記計測装置の計測結果に基づいて、前記マスクステージ上のマスクと前記基板ステージ上の基板との位置関係を調整しつつ、前記マスクと前記基板との相対的な位置関係を計測する位置計測装置を備えることを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の露光装置。
【請求項１２】
マスクステージ上に載置された保持部材上に保持されたマスクに形成されたパターンを、基板上に転写する露光方法であって、
前記マスクを保持した前記保持部材を、前記マスクステージとの間で受け渡すことにより、前記マスクステージ上のマスクを交換する交換工程を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１３】
前記交換工程は、交換すべきマスクを保持する保持部材を、前記マスクステージ上の前記保持部材に当接させつつ移動させることにより、前記マスクステージ上の前記保持部材を交換する工程であることを特徴とする請求項１２記載の露光方法。
【請求項１４】
前記保持部材に保持すべきマスクを、前記保持部材との間で受け渡す搬送工程を含むことを特徴とする請求項１２又は請求項１３記載の露光方法。
【請求項１５】
前記保持部材に保持されたマスクと前記保持部材との位置関係を計測する計測工程を含むことを特徴とする請求項１４記載の露光方法。
【請求項１６】
前記計測工程の計測結果に基づいて、前記マスクステージ上のマスクと前記基板との位置関係を調整しつつ、前記マスクと前記基板との相対的な位置関係を計測する位置計測工程を含むことを特徴とする請求項１５記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクに形成されたパターンを基板上に露光転写する露光装置及び露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド、その他のデバイスは、複数のマスクを交換しながら露光処理、現像処理、及び各種の基板処理（エッチング処理等）を数回〜数十回程度繰り返し行い、複数のレイヤを重ね合わせることにより製造される。露光装置を用いた露光処理においては、各レイヤを形成する度に、マスク及び基板の位置計測並びにマスクと基板との位置合わせ（以下、これらをアライメントという）を行うアライメント工程、露光光をマスクに照射してマスクを介した露光光で基板を露光する露光工程が行われる。
【０００３】
上記の露光工程では、レイヤを形成する度にマスクを交換する必要があるところ、スループット（単位時間に露光処理することができる基板の枚数）を向上させるためには、マスク交換に要する時間を極力短縮する必要がある。マスクの交換は、マスクステージ上に載置されているマスクをマスクステージから搬出（アンロード）するとともに、新たなマスクをマスクステージ上に搬入（ロード）する必要があるが、マスク交換に要する時間を短縮しようとすると、ロード用の機構とアンロード用の機構とをそれぞれ設ける必要があり、構造の複雑化、開発期間の長期化、及び高コスト化等を招いてしまう。
【０００４】
そこで、以下の特許文献１に開示されている通り、マスクを複数載置可能なマスクステージと、マスクステージとの間でマスク交換を行う機構とを設けることで、構造の複雑化等を招かずにマスクの交換に要する時間を短縮する技術が案出されている。
【特許文献１】特開平１０−２０９０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年においては、デバイスの製造コストを低減する観点から、更なるスループットの向上が要求されている。また、近年のデバイスは益々微細化が進んでいるが、微細パターンを形成するために、多重露光技術が用いられる機会が増大している。ここで、多重露光技術とは、現像処理等を行う前に複数回に亘って露光処理を行う技術である。つまり、あるマスクを用いて基板を露光した後に、現像処理等を行うことなく続けて異なるマスクを用いて基板を露光する技術である。
【０００６】
多重露光技術では１つのレイヤを形成するために複数のマスクを用いる必要があることから、従来よりもマスクの交換が頻繁に行われる。このため、多重露光技術を用いる場合にスループットを向上させるためには、従来よりもマスクの交換に要する時間を短縮する必要がある。尚、デバイスの製造コスト低下のためにスループット向上の要求は更に高まるものと考えられ、マスク交換の時間短縮は、多重露光技術を用いる場合に限ったものではなく、複数のマスクを用いてデバイスを製造する場合一般に要求されるものと考えられる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、コストの大幅な上昇を招かずに短時間でマスクの交換を行うことができ、その結果としてスループットの向上を図ることができる露光装置及び露光方法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】
【０００８】
本発明は、実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、所定のパターンが形成されたマスク（Ｒ）を保持する保持部材（ＲＨ）を載置するマスクステージ（ＲＳＴ）と、前記マスクのパターンが転写されるべき基板（Ｗ）を保持する基板ステージ（ＷＳＴ）とを備える露光装置（ＥＸ）において、前記マスクを保持した前記保持部材を、前記マスクステージとの間で受け渡すことにより、前記マスクステージ上のマスクを交換する交換装置（２３）を備えることを特徴としている。
この発明によると、保持部材に保持されたマスクが交換装置とマスクステージとの間で受け渡されることによりマスクステージ上におけるマスクの交換が行われ、マスクステージ上に載置された保持部材に保持されているマスクのパターンが基板上に転写される。
上記課題を解決するために、本発明の露光方法は、マスクステージ（ＲＳＴ）上に載置された保持部材（ＲＨ）上に保持されたマスク（Ｒ）に形成されたパターンを、基板（Ｗ）上に転写する露光方法であって、前記マスクを保持した前記保持部材を、前記マスクステージとの間で受け渡すことにより、前記マスクステージ上のマスクを交換する交換工程（Ｓ１９）を含むことを特徴としている。
この発明によると、マスクステージ上に載置されたマスクの交換時にはマスクを保持している状態の保持部材がマスクステージとの間で受け渡しされ、これによりマスクの交換が行われる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、マスクが保持された状態の保持部材をマスクステージとの間で受け渡すことによりマスクステージ上のマスクを交換しているため、コストの大幅な上昇を招かずに短時間でマスクの交換を行うことができる。その結果としてスループットの向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による露光装置及び露光方法について詳細に説明する。
【００１１】
〔露光装置〕
図１は、本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す側面図である。図１においては、半導体素子を製造するための露光装置であって、投影光学系ＰＬに対してマスクとしてのレチクルＲと基板としてのウェハＷとを同期移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンを逐次ウェハＷ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影型の露光装置を例に挙げる。
【００１２】
尚、以下の説明においては、必要であれば図中にＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図１に示すＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウェハＷの移動面に平行な面に含まれるよう設定され、Ｚ軸が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに沿う方向に設定される。また、本実施形態ではレチクルＲ及びウェハＷを同期移動させる方向（走査方向）がＹ方向に設定されているものとする。
【００１３】
図１に示す露光装置ＥＸは、レチクルＲ上のＸ方向に延びるスリット状（矩形状又は円弧状）の照明領域を均一な照度を有する露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬＳと、レチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨを載置するレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲのパターンの像をフォトレジストが塗布されたウェハＷ上に投影する投影光学系ＰＬと、ウェハＷを保持するウェハステージＷＳＴと、これらを制御する主制御系ＭＣとを備えている。
【００１４】
照明光学系ＩＬＳは、光源ユニット、オプティカル・インテグレータを含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、集光レンズ系、レチクルブラインド、及び結像レンズ系等（何れも不図示）を含んで構成されている。この照明光学系の構成等については、例えば特開平９−３２０９５６に開示されている。ここで、上記の光源ユニットとしては、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、若しくはＦ２レーザ光源（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ光源（波長１４６ｎｍ）、Ａｒ２レーザ光源（波長１２６ｎｍ）等の紫外レーザ光源、銅蒸気レーザ光源、ＹＡＧレーザの高調波発生光源、固体レーザ（半導体レーザ等）の高調波発生装置、又は水銀ランプ（ｉ線等）等を使用することができる。
【００１５】
レチクルステージＲＳＴは、レチクルホルダＲＨを介して真空吸着又は静電吸着等によりレチクルＲを保持するものであり、照明光学系の下方（−Ｚ方向）に水平に配置されたレチクル支持台（定盤）１１の上面上で走査方向（Ｙ方向）に所定ストロークで移動可能に構成されている。また、このレチクルステージＲＳＴは、レチクル支持台１１に対してＸ方向、Ｙ方向、及びＺ軸回りの回転方向（θＺ方向）にそれぞれ微小駆動可能に構成されている。
【００１６】
図２は、レチクルステージＲＳＴを模式的に示す斜視図である。図２に示す通り、レチクルステージＲＳＴは、その平面形状が略矩形状であり、±Ｙ方向の両端においてＸ方向に延びる突出部３０が形成されている。レチクルホルダＲＨはこれら突出部３０の間に保持される。レチクルホルダＲＨは、レチクルステージＲＳＴに固定されておらず着脱自在である。具体的には、レチクルホルダＲＨに対する真空吸着又は静電吸着等を解除すると、レチクルホルダＲＨは、Ｘ方向に延びる突出部３０に沿って±Ｘ方向に摺動可能である。これにより、レチクルホルダＲＨをレチクルステージＲＳＴＸ方向の幅以上の距離を摺動させると、レチクルステージＲＳＴから取り外すことができる。
【００１７】
尚、以上の説明の通り、Ｘ方向に延びる突出部３０によってレチクルホルダＲＨの摺動方向を±Ｘ方向に規定しても良い。しかしながら、レチクルホルダＲＨをレチクルステージＲＳＴに保持したときの位置誤差を極力小さくするために、例えばレチクルステージＲＳＴの上面（レチクルホルダＲＨが保持される部分）にＸ方向に沿うガイドレールを設けるとともに、レチクルホルダＲＨの底面にこのガイドレールに嵌合するガイド溝を形成することで、レチクルホルダＲＨを±Ｘ方向に摺動可能に構成するのが望ましい。
【００１８】
レチクルホルダＲＨ及びレチクルステージＲＳＴの中央部には、平明形状が略矩形形状であり、レチクルＲに形成されたパターンの光学像を透過させるための透光孔３１が形成されている。この透光孔３１の側壁の異なる３箇所にはレチクルＲを支持する支持部材３２ａ〜３２ｃが取り付けられている。レチクルＲはこの支持部材３２ａ〜３２ｃ上に載置され、これにより３点で支持されることになる。また、レチクルホルダＲＨの上面には、レチクルホルダＲＨの位置計測を行うための位置計測用のマーク（以下、基準マークという）が形成されたマーク形成領域３３が設けられている。このマーク形成領域３３内には１つ又は複数の基準マークが形成されており、この基準マークは後述するセンサ２４によって位置計測が行われる。尚、マーク形成領域３３には、ライン・アンド・スペースマーク、十字形状のマーク等の任意の形状の基準マークを形成することができる。
【００１９】
また、図１に示す通り、レチクルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルホルダＲＨの一端には移動鏡１２が設けられており、レチクル支持台１１上にはレーザ干渉計（以下、レチクル干渉計という）１３が配置されている。レチクル干渉計１３は、移動鏡１２の鏡面にレーザ光を照射してその反射光を受光することにより、レチクルステージＲＳＴ（レチクルホルダＲＨ）のＸ方向、Ｙ方向、及びＺ軸回りの回転方向（θＺ方向）の位置を検出する。
【００２０】
具体的には、図２に示す通り、レチクルホルダＲＨの＋Ｙ方向の端部における異なる２箇所に、レチクル干渉計１３からのレーザ光を反射するコーナーキューブミラー１２ａ，１２ｂが設けられているとともに、レチクルホルダＲＨの−Ｙ方向の端部においてＹ方向に延びる反射鏡１２ｃが設けられている。レチクル干渉計１３から射出されるレーザ光のうちレチクルステージＲＳＴの＋Ｙ側から−Ｙ方向へ向かうレーザ光がコーナーキューブミラー１２ａ，１２ｂの各々に対して照射されており、レチクル干渉計１３がコーナーキューブミラー１２ａ，１２ｂの反射光の各々を受光することにより、レチクルステージＲＳＴ（レチクルホルダＲＨ）のＹ方向の位置、及びＺ軸回りの回転方向（θＺ方向）の位置が検出される。
【００２１】
また、レチクル干渉計１３から射出されるレーザ光のうちレチクルステージＲＳＴの−Ｘ側から＋Ｘ方向へ向かうレーザ光が反射鏡１２ｃに対して照射されており、レチクル干渉計１３が反射鏡１２ｃの反射光を受光することにより、レチクルステージＲＳＴ（レチクルホルダＲＨ）のＸ方向の位置が検出される。レチクル干渉計１３により検出されたレチクルステージＲＳＴの位置情報は、露光装置ＥＸ全体の動作を統轄制御する主制御系ＭＣに供給される。主制御系ＭＣは、レチクルステージＲＳＴを駆動するレチクル駆動装置１４を介してレチクルステージＲＳＴの動作を制御する。
【００２２】
レチクルステージＲＳＴの上方（＋Ｚ方向）にはレチクルＲに形成された位置計測用のマーク（以下、レチクルマークという）を計測するレチクルアライメントセンサ２５が配置されている。このレチクルアライメントセンサ２５は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子を備えたＶＲＡ（Visual Reticle Alignment）方式のアライメントセンサである。レチクルアライメントセンサ２５が備える撮像素子は、撮像面に入射する光学像を二次元画像信号に変換して二次元画像信号を出力する。
【００２３】
レチクルアライメントセンサ２５の計測結果（二次元画像信号）は主制御系ＭＣへ供給され、主制御系ＭＣにおいて画像処理、演算処理、フィルタリング処理、パターンマッチング等の処理が施されてレチクルマークの位置情報が求められる。主制御系ＭＣは、この位置情報に基づいてレチクル駆動装置１４を介してレチクルステージＲＳＴの位置及び姿勢を微調整する。尚、レチクルアライメントセンサ２５は、Ｘ方向への移動が可能に構成されており、レチクルマークの計測を行う場合にはレチクルＲ上に配置されるが、ウェハＷの露光を行う場合には所定の待避位置に待避される。
【００２４】
投影光学系ＰＬは、複数の屈折光学素子（レンズ素子）を含んで構成され、物体面（レチクルＲ）側と像面（ウェハＷ）側との両方がテレセントリックで所定の縮小倍率β（βは例えば１／４，１／５等）を有する屈折光学系が使用されている。この投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向は、ＸＹ平面に直交するＺ方向に設定されている。尚、投影光学系ＰＬが備える複数のレンズ素子の硝材は、露光光ＥＬの波長に応じて、例えば石英又は蛍石が用いられる。また、本実施形態では、レチクルＲに形成されたパターンの倒立像をウェハＷ上に投影する投影光学系ＰＬを例に挙げて説明するが、勿論パターンの正立像を投影するものであっても良い。
【００２５】
ウェハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの下方（−Ｚ方向）に配置されており、真空吸着又は静電吸着等によりウェハＷを保持する。このウェハステージＷＳＴは、ウェハ支持台（定盤）１５の上面上で走査方向（Ｙ方向）に所定ストロークで移動可能に構成されているとともに、Ｘ方向及びＹ方向にステップ移動可能に構成されており、更にＺ方向へ微動（Ｘ軸回りの回転及びＹ軸回りの回転を含む）可能に構成されている。このウェハステージＷＳＴによって、ウェハＷをＸ方向及びＹ方向へ移動させることができ、またウェハＷのＺ方向の位置及び姿勢（Ｘ軸周りの回転及びＹ軸周りの回転）を調整することができる。
【００２６】
ウェハステージＷＳＴ上の一端には移動鏡１６が設けられており、ウェハステージＷＳＴの外部にはレーザ光を移動鏡１６の鏡面（反射面）に照射するレーザ干渉計（以下、ウェハ干渉計という）１７が設けられている。このウェハ干渉計１７は、移動鏡１６の鏡面にレーザ光を照射してその反射光を受光することによりウェハステージＷＳＴのＸ方向及びＹ方向の位置、並びに姿勢（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸周りの回転θＸ，θＹ，θＺ）を検出する。ウェハ干渉計１７の検出結果は主制御系ＭＣに供給される。主制御系ＭＣは、ウェハ干渉計１７の検出結果に基づいてウェハ駆動装置１８を介してウェハステージＷＳＴの位置及び姿勢を制御する。
【００２７】
また、本実施形態の露光装置ＥＸは、送光系１９ａ及び受光系１９ｂから構成され、投影光学系ＰＬに関してレチクルＲ上の照明領域と共役なウェハＷ上の露光スリット領域の内部及びその近傍に設定された複数の検出点でそれぞれウェハＷの表面のＺ方向（光軸ＡＸ方向）の位置を検出する多点ＡＦセンサ１９を投影光学系ＰＬの側方に備える。多点ＡＦセンサ１９は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向におけるウェハＷの表面位置及び姿勢（Ｘ軸，Ｙ軸周りの回転θＸ，θＹ：レベリング）を検出するものである。
【００２８】
この多点ＡＦセンサ１９の検出結果は主制御系ＭＣに供給される。主制御系ＭＣは、多点ＡＦセンサ１９の検出結果に基づいてウェハ駆動装置１８を介してウェハステージＷＳＴの位置及び姿勢を制御する。具体的には、主制御系ＭＣには予めウェハＷの表面を合わせ込む基準となる基準面（以下、ＡＦ面という）が設定されており、主制御系ＭＣは多点ＡＦセンサ１９の検出結果に基づいてウェハＷの表面がＡＦ面に一致するようウェハステージＷＳＴの位置及び姿勢を制御する。
【００２９】
更に、本実施形態の露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬのＹ方向の側面に、ウェハＷ上に設定されたショット領域に付設されたアライメントマークを観察するための画像処理方式のオフ・アクシス方式のアライメントセンサ２０が配置されている。アライメントセンサ２０の観察結果（計測結果）は、主制御系ＭＣに供給される。アライメントセンサ２０の光学系の光軸は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行とされている。かかるアライメントセンサ２０の詳細な構成は、例えば特開平９−２１９３５４号公報及びこれに対応する米国特許第５，８５９，７０７号等に開示されている。主制御系ＭＣは、アライメントセンサ２０の計測結果を用いてＥＧＡ計測を行う。ここで、ＥＧＡ計測とは、ウェハＷに形成された代表的な数個のアライメントマークの計測結果を用いて所定の統計演算（ＥＧＡ演算）を行い、ウェハＷ上に設定された全てのショット領域の配列を求める計測方法である。
【００３０】
また、本実施形態の露光装置ＥＸは、上述したレチクルステージＲＳＴの側方に、レチクルライブラリ２１、レチクル搬送装置２２、及びレチクル交換装置２３を備える。尚、図１では、これらがレチクルステージＲＳＴの−Ｙ方向に配置されている例を図示しているが、これらの配置位置は、レチクルステージＲＳＴの＋Ｙ方向であっても良く、又はレチクルステージＲＳＴの±Ｘ方向であっても良い。以下の説明では、レチクルライブラリ２１、レチクル搬送装置２２、及びレチクル交換装置２３がレチクルステージＲＳＴの−Ｙ方向に配置されているものとして説明を進める。
【００３１】
レチクルライブラリ２１はＺ方向に配列された複数の支持板（図示省略）を備えており、各支持板上にはレチクルＲがそれぞれ載置されている。このレチクルライブラリ２１は、スライド機構（図示省略）によってＺ方向に移動自在に支持されている。レチクルライブラリ２１のＺ方向への移動は、主制御系ＭＣによって制御される。レチクル搬送系２２は、主制御系ＭＣの制御の下で、レチクルライブラリ２１とレチクル交換装置２３との間でレチクルＲの搬送を行う。具体的には、レチクル搬送系２２は、レチクルライブラリ２１とレチクルステージＲＳＴとの間で移動可能な搬送アーム（図示省略）を備えており、このアーム上にレチクルＲを載置して搬送する。
【００３２】
レチクル交換装置２３は、レチクルＲを保持したレチクルホルダＲＨを、レチクルステージＲＳＴとの間で受け渡すことにより、レチクルステージＲＳＴ上に保持されるレチクルＲを交換する。つまり、レチクル交換装置２３はレチクルＲの交換とともにレチクルホルダＲＨの交換を行う。レチクル交換装置２３は、主制御系ＭＣの制御の下でこれらの交換を行う。具体的には、レチクル交換装置２３は、レチクル搬送系２２により搬送されてきたレチクルＲをレチクルＲが保持されていないレチクルホルダＲＨ上に保持する。次に、レチクル交換装置２３が、このレチクルホルダＲＨをレチクルステージＲＳＴに受け渡すとともに、レチクルステージＲＳＴからレチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨが受け渡されることにより、レチクルＲの交換及びレチクルホルダＲＨの交換が行われる。そして、レチクル交換装置２３が、レチクルステージＲＳＴから受け渡されたレチクルホルダＲＨ上に保持されているレチクルＲをレチクル搬送系２２に受け渡すことにより、レチクルＲの一連の交換作業が終了する。
【００３３】
レチクル交換装置２３は、交換すべきレチクルＲに形成されているレチクルマークと、そのレチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨに形成された基準マークとを計測するセンサ２４を備える。このセンサ２４は、前述したレチクルアライメントセンサ２５と同様に、ＣＣＤ等の撮像素子を備えたＶＲＡ方式のものを用いることができる。センサ２４の計測結果（二次元画像信号）は主制御系ＭＣへ供給され、主制御系ＭＣにおいて画像処理、演算処理、フィルタリング処理、パターンマッチング等の処理が施されてレチクルマーク及び基準マークの位置情報が求められ、これらの位置情報からレチクルＲとレチクルホルダＲＨとの相対的な位置関係が求められる。
【００３４】
主制御系ＭＣは、予め設定されている露光レシピ（露光制御情報）に従って露光装置ＥＸの各部を制御し、レチクルＲに形成されたパターンをウェハＷに転写する露光処理を行う。具体的には、レチクルアライメントセンサ２５の計測結果、又はセンサ２４の計測結果に基づいてレチクルＲとウェハステージＷＳＴとの相対的な位置合わせを行う。また、主制御系ＭＣは、アライメントセンサ２０の計測結果を用いてＥＧＡ演算を行い、ウェハＷ上の全ショット領域の配列座標を求める。そして、ウェハＷを露光する際には、レチクル駆動装置１４及びウェハ駆動装置１８を介してレチクルステージＲＳＴとウェハステージＷＳＴの同期移動を制御するとともに露光光ＥＬの露光量を制御し、更には多点ＡＦセンサ１９の検出結果に基づいてウェハＷのＺ方向における位置及び姿勢を制御する。
【００３５】
次に、レチクル交換装置２３について詳細に説明する。図３は、レチクル交換装置２３の概略構成を示す斜視図である。図３に示す通り、レチクル交換装置２３は、レチクル搬送系２２とレチクルステージＲＳＴとの間であって、レチクルステージＲＳＴとの間でレチクルホルダＲＨの受け渡しを行う受け渡し領域Ｒ１に配置されている。尚、図３中に示すフォーク形状の搬送アーム２２ａは、レチクル搬送系２２の一部をなしており、受け渡し領域Ｒ１にてレチクル交換装置２３との間でレチクルＲの受け渡しを行う。
【００３６】
本実施形態では、受け渡し領域Ｒ１はレチクル支持台１１の−Ｙ側に設定されており、レチクルステージＲＳＴは、この受け渡し領域Ｒ１に移動可能である。即ち、レチクルＲの交換時には、レチクルステージＲＳＴが受け渡し領域Ｒ１に移動し、この受け渡し領域Ｒ１にてレチクル交換装置２３との間でレチクルＲ（レチクルホルダＲＨ）の受け渡しを行う。また、レチクル搬送系２２の一部をなす搬送アーム２２ａはＹ方向に移動可能に構成されており、−Ｙ側から受け渡し領域Ｒ１までの移動が可能である。
【００３７】
レチクル交換装置２３は、レチクルステージＲＳＴに受け渡すべきレチクルホルダＲＨが配置される第１準備領域Ｒ１１と、レチクルステージＲＳＴから受け渡されたレチクルホルダＲＨが配置される第２準備領域Ｒ１２とを備えている。第１準備領域Ｒ１１は受け渡し領域Ｒ１の＋Ｘ側近傍に配置され、第２準備領域Ｒ１２は受け渡し領域Ｒ１の−Ｘ側近傍に配置されている。つまり、レチクル交換装置２３の第１準備領域Ｒ１１に配置されたレチクルホルダＲＨは受け渡し領域Ｒ１に位置するレチクルステージＲＳＴに受け渡され、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルホルダＲＨはレチクル交換装置２３の第２準備領域Ｒ１２に受け渡される。レチクル交換装置２３には、常に少なくとも１つのレチクルホルダＲＨが配置される。
【００３８】
また、レチクル交換装置２３の第１準備領域Ｒ１１，第２準備領域Ｒ１２には、駆動機構４１，４２がそれぞれ設けられている。駆動機構４１は、第１準備領域Ｒ１１上を＋Ｘ方向、−Ｘ方向に摺動できるように構成されている。また、駆動機構４２は、第２準備領域Ｒ１２上を＋Ｘ方向、−Ｘ方向に摺動できるように構成されている。駆動機構４１，４２は、受け渡し領域Ｒ１、第１準備領域Ｒ１１、及び第２準備領域Ｒ１２間でレチクルホルダＲＨを移動させるためのものである。駆動機構４１には、例えばレチクルホルダＲＨの＋Ｘ側面を吸着してレチクルホルダＲＨを±Ｘ方向に移動させるアクチュエータが搭載されており、駆動機構４２にはレチクルホルダＲＨの−Ｘ側面を吸着してレチクルホルダＲＨを±Ｘ方向に移動させるアクチュエータが搭載されている。このアクチュエータの方式として、リニアモータ方式を採用しても良い。尚、レチクルホルダＲＨを駆動する機構としては、駆動機構４１，４２以外に、第１準備領域Ｒ１１及び第２準備領域Ｒ１２部分をベルトコンベアとして構成してレチクルホルダＲＨを−Ｘ方向又は＋Ｘ方向に移動させるものでも良いし、或いはレチクルホルダＲＨを−Ｘ方向又は＋Ｘ方向に移動可能なように、第１準備領域Ｒ１１、第２準備領域Ｒ１２にリニアモータ（平面モータ）を構成するようにしても良い。
【００３９】
尚、図３に示す通り、レチクル交換装置２３の第１準備領域Ｒ１１と第２準備領域Ｒ１２との間の部分（受け渡し領域Ｒ１に配置された部分）は、レチクルステージＲＳＴを受け渡し領域Ｒ１に配置するために第１準備領域Ｒ１１及び第２準備領域Ｒ１２よりも低くなっている。このため、受け渡し領域Ｒ１にレチクルステージＲＳＴが配置されていない場合に、駆動機構４１，４２によりレチクルホルダＲＨをＸ方向に移動させると、レチクルホルダＲＨが落下してしまう。このため、例えば受け渡し領域Ｒ１にレチクルステージＲＳＴが配置されていない場合には、第１準備領域Ｒ１１から第２準備領域Ｒ１２に延び、或いは第２準備領域Ｒ１２から第１準備領域Ｒ１１に延びて、第１準備領域Ｒ１１と第２準備領域Ｒ１２との間を橋渡しするレール部材４３を備えるのが望ましい。或いは、第１準備領域Ｒ１１及び第２準備領域Ｒ１２の上面部分をＸ方向に移動可能に構成し、受け渡し領域Ｒ１にレチクルステージＲＳＴが配置されていない場合には、かかる部分をＸ方向に移動させることでレチクルホルダＲＨをＸ方向に移動させても良い。
【００４０】
図１に示すセンサ２４は、受け渡し領域Ｒ１の上方（＋Ｚ方向）に配置されており、受け渡し領域Ｒ１に配置されたレチクルホルダＲＨのマーク形成領域３３に形成されている基準マークと、そのレチクルホルダＲＨ上に保持されているレチクルＲのレチクルマークとを計測する。計測結果は主制御系ＭＣに出力されてレチクルＲとレチクルホルダＲＨの相対位置関係が求められる。ここで、レチクルホルダＲＨが受け渡し領域Ｒ１に配置されるのは、受け渡し領域Ｒ１に配置されているレチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲを交換する場合と、搬送アーム２２ａで受け渡し領域Ｒ１に搬送されてきたレチクルＲをレチクルホルダＲＨ上に載置する場合である。前者の場合にセンサ２４での計測を行うと、レチクルＲの交換に時間を要する。このため、レチクルＲの交換時間を極力交換するためには、後者の場合にセンサ２４での計測を行うのが望ましい。但し、センサ２４を用いた計測は後者の場合に限られる訳ではなく、センサ２４による計測時間が極めて短いときやレチクルＲの交換に要する時間よりも計測精度が重要視されるとき等には前者の場合に計測を行っても良い。
【００４１】
〔露光方法〕
［第１実施形態］
図４は、本発明の第１実施形態による露光方法の概略を示すフローチャートである。まず、ユーザが１ロット分のウェハＷ（例えば、２５枚）が収容されたＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）等のキャリアを露光装置のウェハロード開始位置（図示省略）に配置する。次いで、ユーザが主制御系ＭＣに設けられた不図示の入力装置を操作して露光処理の開始を指示すると、主制御系ＭＣは、不図示のウェハ搬送装置（ウェハローダ）を制御してキャリアに収容されたウェハＷをキャリアから取り出させて、露光装置ＥＸの内部にロードさせる（ステップＳ１１）。露光装置ＥＸの内部にロードされたウェハＷは、ウェハステージＷＳＴ上に保持される。尚、ここでは、説明の簡単のために、ウェハＷに転写すべきパターンが形成されたレチクルＲは既にレチクルステージＲＳＴ上においてレチクルホルダＲＨ上に保持されているとする。
【００４２】
ウェハＷがウェハステージＷＳＴ上に保持されると、主制御系ＭＣは、レチクルステージＲＳＴを所定位置に移動させるとともにウェハステージＷＳＴをＸＹ面内で移動させて、レチクルマークの投影位置に、ウェハステージＷＳＴ上に形成されている基準マーク(図示省略）を配置する。以上の配置が完了すると、レチクルアライメントセンサ２５を用いてレチクルＲに形成されたレチクルマークと投影光学系ＰＬを介した基準マークとを同時に計測する。主制御系ＭＣはこれらの計測結果からレチクルＲとウェハステージＷＳＴとの相対的な位置関係を求める。そして、位置ずれがある場合には零となるよう補正する。つまり、レチクル干渉計１３の計測結果が用いられるレチクルステージＲＳＴの座標系と、ウェハ干渉計１７の計測結果が用いられるウェハステージＷＳＴの座標系との相対的な位置合わせを行う（ステップＳ１２）。
【００４３】
次に、主制御系ＭＣは、ウェハ駆動装置１８を駆動してウェハステージＷＳＴをＸＹ平面内で移動させ、ウェハＷ上に予め設定された代表的なショット領域の各々に付随して形成されたアライメントマークを順次アライメントセンサ２０の計測視野内に配置して、それらの位置情報を計測する。アライメントセンサ２０による各アライメントマークの計測結果は主制御系ＭＣに供給される。そして、供給された計測結果に基づいて主制御系ＭＣがＥＧＡ演算を行うことで、ウェハＷ上におけるショット領域の配列が求められる（ステップＳ１３）。
【００４４】
以上の処理が終了すると、ウェハＷに設定された各ショット領域の露光処理が開始される。露光処理が開始されると、まず主制御系ＭＣは、レチクル駆動装置１４を介してレチクルステージＲＳＴを駆動してレチクルＲを露光開始位置に配置する。併せて、ウェハ駆動装置１８を介してウェハステージＷＳＴを駆動してウェハＷ上の最初に露光すべきショット領域を露光開始位置に配置する。
【００４５】
以上の配置が終了すると、主制御系ＭＣは、レチクル駆動装置１４及びウェハ駆動装置１８を介してレチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴの移動をそれぞれ開始させる。両ステージの移動を開始させた後、主制御系ＭＣは、レチクル干渉計１３及びウェハ干渉計１７の検出結果に基づいてレチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴの移動速度を算出し、各々が所定速度に達したか否かを判断する。また、レチクル干渉計１３及びウェハ干渉計１７の検出結果に基づいてレチクルステージＲＳＴとウェハステージＷＳＴとが同期したか否か、及び両ステージが所定の位置（露光開始位置）に達したか否かを判断する。
【００４６】
レチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴが所定速度に達し、且つ同期して所定の位置に達したと判断した場合には、主制御系ＭＣは照明光学系ＩＬＳに制御信号を出力して露光光ＥＬの射出を開始させ、スリット状の露光光ＥＬをレチクルＲに照射する。露光光ＥＬの照射により、レチクルＲに形成されたパターンの一部（露光光ＥＬが照明された部分）の像が投影光学系ＰＬによって最初に露光すべきショット領域内に投影される。ここで、レチクルステージＲＳＴとウェハステージＷＳＴとが同期して移動しているため、レチクルＲ上における露光光ＥＬの照射位置が連続的に変化するとともに、ショット領域内におけるパターン像の投影位置も連続的に変化する。これにより、最初に露光すべきショット領域内が逐次露光される（ステップＳ１４）。
【００４７】
尚、ショット領域の露光を行っている最中に、主制御系ＭＣは、多点ＡＦセンサ１９の検出結果に基づいて、ウェハ駆動装置１８を介してウェハステージＷＳＴのＺ方向における位置及び姿勢（Ｘ軸，Ｙ軸周りの回転θＸ，θＹ：レベリング）の制御（オートフォーカス制御）を行う。これにより、ウェハＷの表面が投影光学系ＰＬの像面に合わせ込まれた状態でショット領域が露光される。１つのショット領域に対する露光処理が終了すると、主制御系ＭＣは他に露光すべきショット領域があるか否かを判断する（ステップＳ１５）。
【００４８】
次に、露光すべきショット領域があると判断した場合（ステップＳ１５の判断結果が「ＹＥＳ」である場合）には、主制御系ＭＣは、ウェハ駆動装置１８を介してウェハステージＷＳＴを駆動して次に露光すべきショット領域を露光開始位置に配置する。また、レチクル駆動装置１４を介してレチクルステージＲＳＴを駆動してレチクルＲを露光開始位置に配置する。そして、主制御系ＭＣは、レチクル駆動装置１４及びウェハ駆動装置１８を介してレチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴの移動をそれぞれ開始させて、次に露光すべきショット領域を露光する（ステップＳ１４）。露光すべきショット領域がある間（ステップＳ１５の判断結果が「ＹＥＳ」の間）は、以上の処理（ステップＳ１４の処理）が繰り返される。
【００４９】
一方、ステップＳ１５の判断結果が「ＮＯ」の場合（ウェハステージＷＳＴ上のウェハＷに対する露光処理が終了した場合）には、主制御系ＭＣは、次に露光すべきウェハＷの有無を判断する（ステップＳ１６）。この判断結果が「ＮＯ」の場合には、図４に示した一連の露光処理が終了する。これに対し、ステップＳ１６の判断結果が「ＹＥＳ」の場合には、不図示のウェハ搬送装置を制御してウェハステージＷＳＴ上のウェハＷを搬出（アンロード）させてキャリアに収容させる（ステップＳ１７）。ウェハＷの搬出が行われている間に、主制御系ＭＣは、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲを交換する必要があるか否かを判断する（ステップＳ１８）。
【００５０】
レチクルＲを交換する必要があると判断された場合（ステップＳ１８の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、主制御系ＭＣは、レチクル駆動装置１４、レチクルライブラリ２１、レチクル搬送装置２２、及びレチクル交換装置２３を制御してレチクルステージＷＳＴ上のレチクルＲを交換させる（ステップＳ１９）。レチクルＲの交換が終了した場合、又はレチクルＲの交換中に、主制御系ＭＣは、不図示のウェハ搬送装置を制御してキャリアに収容されたウェハＷをキャリアから取り出させて露光装置ＥＸの内部にロードさせ（ステップＳ１１）、以下同様にウェハＷの露光処理を行う。
【００５１】
尚、ステップＳ１８の判断結果が「ＮＯ」である場合には、レチクルＲの交換を行わずにステップＳ１１の処理が行われる。ここで、図４においては、説明の簡単のために、ウェハＷのアンロード（ステップＳ１７）、レチクルＲの交換（ステップＳ１９）、及びウェハＷのロード（ステップＳ１１）を個別の処理として図示しているが、スループット向上の観点からは、ウェハＷのアンロード及びロードを並列して行うのが望ましく、更にはウェハＷのアンロード及びロードとレチクルＲの交換とを並列して行うのが好ましい。
【００５２】
次に、図４中のステップＳ１９において行われるレチクルＲの交換処理について詳細に説明する。尚、ステップＳ１９におけるレチクルＲの交換に先立って、交換すべきレチクルＲがレチクル交換装置２３を準備する準備処理が行われる。この準備処理は、例えばステップＳ１１でロードしたウェハＷについての露光処理を開始する前（例えば、ステップＳ１２の処理を行っている間）に予め行われる。尚、この準備処理を行うタイミングは、これに限られず、ウェハＷに対する露光処理が行われている間に（ステップＳ１３やステップＳ１４の動作の裏で）並行して行うようにしても良い。図５は、交換すべきレチクルＲをレチクル交換装置２３に準備する様子を示す図である。
【００５３】
まず、図５（ａ）に示す通り、主制御系ＭＣは、レチクル交換装置２３に配置されているレチクルホルダＲＨ（レチクルＲを保持していないレチクルホルダＲＨ）を駆動機構４１，４２によって移動させて受け渡し領域Ｒ１に配置する。尚、受け渡し領域Ｒ１にレチクルホルダＲＨを配置するときには、第１準備領域Ｒ１１及び／又は第２準備領域Ｒ１２に設けられているレール部材４３（図３参照）により第１準備領域Ｒ１１と第２準備領域Ｒ１２との間を橋渡しして、レチクルホルダＲＨの落下を防止する対策が施される。尚、前述したように、このレール部材４３は、第１準備領域Ｒ１１（又は、第２準備領域Ｒ１２）から第２準備領域Ｒ１２（又は、第１準備領域Ｒ１１）に向けて＋Ｘ方向（−Ｘ方向）に移動可能に構成されており、レチクルステージＲＳＴが受け渡し領域Ｒ１に存在しない時にレチクルホルダＲＨを受け渡し領域Ｒ１に移動させる際には、第１準備領域Ｒ１１（又は、第２準備領域Ｒ１２）から突出するように構成されている。尚、このレール部材４３をリニアモータとして構成しておいても良い。
【００５４】
次に、主制御系ＭＣは、レチクル搬送装置２２を制御して、レチクルライブラリ２１から交換すべきレチクルＲを取り出させ、このレチクルＲを搬送アーム２２ａにより受け渡し領域Ｒ１に搬送させる。搬送アーム２２ａによって受け渡し領域Ｒ１に搬送されたレチクルＲは、図５（ｂ）に示す通り、受け渡し領域Ｒ１に配置されているレチクルホルダＲＨに保持される。尚、レチクルＲをレチクルホルダＲＨ上に受け渡すと、搬送アーム２２ａは−Ｙ方向に移動してレチクル搬送系２２内に待避される。
【００５５】
受け渡し領域Ｒ１に配置されているレチクルホルダＲＨにレチクルＲが保持されると、レチクル交換装置２３に設けられたセンサ２４により、そのレチクルＲに形成されたレチクルマークとレチクルホルダＲＨのマーク形成領域３３に形成されている基準マークとの位置計測が行われる。この計測結果は、主制御系ＭＣに供給されてレチクルＲとレチクルホルダＲＨとの相対的な位置関係が求められ、この位置関係を示す情報は主制御系ＭＣに記憶される。
【００５６】
次いで、主制御系ＭＣは、駆動機構４１を制御してレチクルＲを保持しているレチクルホルダＲＨを第１準備領域Ｒ１１に移動させる。以上により、交換すべきレチクルＲがレチクル交換装置２３に準備される。尚、レチクルＲの準備が完了すると、レール部材４３による第１準備領域Ｒ１１と第２準備領域Ｒ１２との間の橋渡しは解除される。また、ここでは、第１準備領域Ｒ１１にレチクルＲを準備する場合を例に挙げて説明するが、第２準備領域Ｒ１２に準備しても良い。
【００５７】
図６〜図８は、図４中のステップＳ１９で行われるレチクルＲの交換処理を説明するための図である。図６（ａ）に示す通り、レチクル交換装置２３の第１準備領域Ｒ１１には、図５を用いて説明した準備処理により交換すべきレチクルＲを保持しているレチクルホルダＲＨが配置されている。レチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲの交換を行う場合には、主制御系ＭＣがレチクル駆動装置１４を駆動してレチクルステージＲＳＴを−Ｙ方向に移動させる。そして、図６（ｂ）に示す通り、レチクルステージＲＳＴを受け渡し領域Ｒ１に配置する。このとき、レチクルステージＷＳＴ上のレチクルホルダＲＨが、第１準備領域Ｒ１１に配置されたレチクルホルダＲＨの−Ｘ方向に位置するようにレチクルステージＲＳＴを配置する。
【００５８】
レチクルステージＲＳＴの配置が完了すると、主制御系ＭＣは、レチクル交換装置２３の駆動機構４１（或いは、駆動機構４２も含めて）を制御し、図７（ａ）に示す通り、第１準備領域Ｒ１１に配置されているレチクルホルダＲＨを−Ｘ方向に移動させ、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルホルダＲＨに当接させつつ−Ｘ方向に沿って移動させる。これにより、第１準備領域Ｒ１１上に配置されているレチクルホルダＲＨとレチクルステージＲＳＴ上のレチクルホルダＲＨとが一体となって−Ｘ方向に移動する。第１準備領域Ｒ１１上に配置されていたレチクルホルダＲＨがレチクルステージＲＳＴ上に配置された時点で、主制御系ＭＣは駆動機構４１（或いは、駆動機構４２も含めて）による駆動を停止させる。
【００５９】
これにより、図７（ｂ）に示す通り、第１準備領域Ｒ１１に配置されていたレチクルホルダＲＨはレチクルステージＲＳＴ上に配置され、レチクルステージＲＳＴ上に配置されていたレチクルホルダＲＨは第２準備領域Ｒ１２に配置される。このように、本実施形態では、第１準備領域Ｒ１１に配置されていたレチクルホルダＲＨを−Ｘ方向にスライド移動させることにより、第１準備領域Ｒ１１に配置されていたレチクルホルダＲＨをレチクルステージＲＳＴに受け渡すとともに、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルホルダＲＨが第２準備領域Ｒ１２に受け渡される。以上の処理が終了すると、主制御系ＭＣがレチクル駆動装置１４を駆動し、図８（ａ）に示す通り、レチクルステージＲＳＴを＋Ｙ方向に移動させて、投影光学系ＰＬの上方（＋Ｚ方向に配置する）。
【００６０】
レチクルＲの交換が終了すると、ウェハＷのロードに続いてレチクルＲとウェハステージＷＳＴとの相対的な位置合わせが行われる（図４中のステップＳ１１，Ｓ１２参照）。ここで、レチクルＲとウェハステージＷＳＴとの相対的な位置合わせを行うときに、主制御系ＭＣは、記憶しているレチクルＲとレチクルホルダＲＨとの相対的な位置関係を示す情報（前述したセンサ２４の計測により得られた情報）に基づいて、レチクル駆動装置１４を駆動してレチクルＲとウェハステージＷＳＴとの位置関係を調整しつつ、レチクルアライメントセンサ２５を用いてレチクルＲに形成されたレチクルマークとウェハステージＷＳＴ上に形成されている基準マークとを計測する。レチクルＲとウェハステージＷＳＴとの位置関係を調整することで、レチクルＲに形成されたレチクルマークをレチクルアライメントセンサ２５の計測視野内にほぼ確実に配置することができるため、レチクルマークがレチクルアライメントセンサ２５の計測視野内に配置されないことによる計測エラーを防止することができる。
【００６１】
尚、レチクル干渉計１３は、レチクルホルダＲＨに設けられた移動鏡１２（コーナーキューブミラー１２ａ，１２ｂ及び反射鏡１２ｃ）からの反射光を受光してレチクルステージＲＳＴのＸ方向、Ｙ方向、及びＺ軸回りの回転方向（θＺ方向）の位置を検出している。このため、レチクルＲとレチクルホルダＲＨとの相対的な位置関係が分かれば、レチクル干渉計１３の計測結果が用いられるレチクルステージＲＳＴの座標系内におけるレチクルＲの位置情報は得られる筈であり、レチクルアライメントセンサ２５による計測を省略することも可能である。但し、十分な精度を得るためには、レチクルアライメントセンサ２５によるレチクルマークとウェハステージＷＳＴの基準マークとの位置関係を計測することが望ましい。
【００６２】
尚、レチクルステージＲＳＴを投影光学系ＰＬ上に配置すると、図８（ｂ）に示す通り、主制御系ＭＣは、レチクル交換装置２３の第２準備領域Ｒ１２に配置されているレチクルホルダＲＨ（レチクルＲを保持しているレチクルホルダＲＨ）を駆動機構４１，４２によって移動させて受け渡し領域Ｒ１に配置する。このときにも、例えば前述したレール部材４３（図３参照）により第１準備領域Ｒ１１と第２準備領域Ｒ１２との間を橋渡ししてレチクルホルダＲＨの落下を防止する。次いで、主制御系ＭＣは、レチクル搬送装置２２を制御してレチクル搬送装置２２の搬送アーム２２ａを受け渡し領域Ｒ１に移動させて、受け渡し領域Ｒ１に位置しているレチクルホルダＲＨ上のレチクルＲを回収してレチクルライブラリ２１に収容させる。尚、一連の露光処理において更なるレチクルＲ（新たなレチクルＲ）が用いられる場合には、図５を用いて説明した交換処理により新たなレチクルＲがレチクル交換装置２３に準備される。
【００６３】
［第２実施形態］
図９は、本発明の第２実施形態による露光方法の概略を示すフローチャートである。尚、図９に示すフローチャートは、二重露光技術によってウェハＷに２回に亘って露光処理を行う場合の処理手順を示すフローチャートである。つまり、１枚目のレチクルＲを用いてウェハＷ上の全てのショット領域を露光した後、現像処理等を行わずに２枚目のレチクルＲを用いて露光する場合の処理手順を示すものである。
【００６４】
まず、第１実施形態と同様に、ユーザが１ロット分のウェハＷ（例えば、２５枚）が収容されたＦＯＵＰ等のキャリアを露光装置のウェハロード開始位置（図示省略）に配置した後で、主制御系ＭＣに対して露光処理の開始を指示すると、主制御系ＭＣは、不図示のウェハ搬送装置（ウェハローダ）を制御してキャリアに収容されたウェハＷをキャリアから取り出させて、露光装置ＥＸの内部にロードさせる（ステップＳ２１）。これにより、１枚のウェハＷがウェハステージＷＳＴ上に保持される。尚、本実施形態においても、説明の簡単のために、露光に用いる１枚目のレチクルＲは、既にレチクルステージＲＳＴ上においてレチクルホルダＲＨ上に保持されているとする。
【００６５】
ウェハＷがウェハステージＷＳＴ上に保持されると、主制御系ＭＣは、レチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴを移動させてレチクルマークの投影位置に、ウェハステージＷＳＴ上に形成されている基準マークを配置し、これらをレチクルアライメントセンサ２５を用いて同時に計測する。そして、これらの計測結果からレチクルＲとウェハステージＷＳＴとの相対的な位置関係を求め、位置ずれがある場合には零となるよう補正する（ステップＳ２２）。次に、主制御系ＭＣは、ウェハＷ上に予め設定された代表的なショット領域の各々に付随して形成されたアライメントマークのアライメントセンサ２０による計測結果に基づいて、ＥＧＡ演算を行い、ウェハＷ上におけるショット領域の配列を求める（ステップＳ２３）。尚、この処理が行われている最中に、図５を用いて説明した準備処理が行われ、２枚目のレチクルＲがレチクル交換装置２３に準備されているものとする。
【００６６】
以上の処理が終了すると、ウェハＷに設定された各ショット領域の露光処理が開始される（ステップＳ２４）。尚、ショット領域の各々を露光する際の動作は第１実施形態と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。主制御系ＭＣは、ショット領域の露光を終える度に、ウェハＷ上の全ショット領域に対する一度目の露光が終了したか否かを判断する（ステップＳ２５）。つまり、１枚目のレチクルＲのパターンをウェハＷ上の全ショット領域に転写したか否かを判断する。
【００６７】
一度目の露光が終了していないと判断した場合（ステップＳ２５の判断結果が「ＮＯ」である場合）には、主制御系ＭＣは、ウェハ駆動装置１８を介してウェハステージＷＳＴを駆動して次に露光すべきショット領域を露光開始位置に配置する。また、レチクル駆動装置１４を介してレチクルステージＲＳＴを駆動してレチクルＲを露光開始位置に配置する。そして、主制御系ＭＣは、レチクル駆動装置１４及びウェハ駆動装置１８を介してレチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴの移動をそれぞれ開始させて、次に露光すべきショット領域を露光する（ステップＳ２４）。露光すべきショット領域がある間（ステップＳ２５の判断結果が「ＹＥＳ」の間）は、以上の処理（ステップＳ２４の処理）が繰り返される。
【００６８】
一方、ステップＳ２５の判断結果が「ＹＥＳ」の場合（ウェハステージＷＳＴ上のウェハＷに対する一度目の露光処理が終了した場合）には、主制御系ＭＣは、レチクル駆動装置１４、レチクルライブラリ２１、レチクル搬送装置２２、及びレチクル交換装置２３を制御してレチクルステージＷＳＴ上のレチクルＲを交換させる（ステップＳ２６）。具体的には、主制御系ＭＣがレチクル駆動装置１４を駆動して、図６（ａ）に示す通り、レチクルステージＲＳＴを−Ｙ方向に移動させる。そして、図６（ｂ）に示す通り、１枚目のレチクルＲを保持しているレチクルステージＲＳＴを受け渡し領域Ｒ１に配置する。
【００６９】
次に、主制御系ＭＣは、レチクル交換装置２３の駆動機構４１（或いは、駆動機構４２も含めて）を制御し、図７（ａ）に示す通り、第１準備領域Ｒ１１に配置されているレチクルホルダＲＨ（２枚目のレチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨ）を−Ｘ方向に移動させ、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルホルダＲＨに当接させつつ−Ｘ方向に沿って移動させる。これにより、第１準備領域Ｒ１１に配置されていた２枚目のレチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨとレチクルステージＲＳＴ上に配置されていた１枚目のレチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨとが一体となって−Ｘ方向に移動する。２枚目のレチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨがレチクルステージＲＳＴ上に配置された時点で、主制御系ＭＣは駆動機構４１（或いは、駆動機構４２も含めて）による駆動を停止させる。
【００７０】
これにより、図７（ｂ）に示す通り、２枚目のレチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨがレチクルステージＲＳＴ上に配置され、１枚目のレチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨが第２準備領域Ｒ１２に配置される。以上の処理が終了すると、主制御系ＭＣがレチクル駆動装置１４を駆動し、図８（ａ）に示す通り、レチクルステージＲＳＴを＋Ｙ方向に移動させて、投影光学系ＰＬの上方（＋Ｚ方向に配置する）。そして、必要であれば、レチクルアライメントセンサ２５を用いて２枚目のレチクルＲに形成されているレチクルマークとウェハステージＷＳＴ上の基準マークの計測が行われ、２枚目のレチクルＲとウェハステージＷＳＴとの相対的な位置合わせが行われる。尚、この計測を行う場合には、図５を用いて説明した準備処理中にセンサ２４を用いて行われた計測結果から求められたレチクルＲとレチクルホルダＲＨとの相対的な位置関係を示す情報を用いてレチクルＲとウェハステージＷＳＴとの位置関係を調整しつつ行うのが望ましい。或いは、センサ２４の計測によりレチクルＲとレチクルホルダＲＨとの相対的な位置関係が求められている場合には、レチクルアライメントセンサ２５による計測を省略しても良い。
【００７１】
レチクルＲの交換が終了すると、２枚目のレチクルＲを用いてウェハＷに設定された各ショット領域の露光処理が開始される（ステップＳ２７）。主制御系ＭＣは、ショット領域の露光を終える度に、ウェハＷ上の全ショット領域に対する二度目の露光が終了したか否かを判断する（ステップＳ２８）。つまり、２枚目のレチクルＲのパターンをウェハＷ上の全ショット領域に転写したか否かを判断する。
【００７２】
二度目の露光が終了していないと判断した場合（ステップＳ２８の判断結果が「ＮＯ」である場合）には、主制御系ＭＣは、ウェハ駆動装置１８を介してウェハステージＷＳＴを駆動して次に露光すべきショット領域を露光開始位置に配置するとともに、レチクル駆動装置１４を介してレチクルステージＲＳＴを駆動してレチクルＲを露光開始位置に配置する。そして、主制御系ＭＣは、レチクル駆動装置１４及びウェハ駆動装置１８を介してレチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴの移動をそれぞれ開始させて、次に露光すべきショット領域を露光する（ステップＳ２７）。露光すべきショット領域がある間（ステップＳ２８の判断結果が「ＹＥＳ」の間）は、以上の処理（ステップＳ２７の処理）が繰り返される。
【００７３】
一方、ステップＳ２８の判断結果が「ＹＥＳ」の場合（ウェハステージＷＳＴ上のウェハＷに対する二度目の露光処理が終了した場合）には、主制御系ＭＣは、次に露光すべきウェハＷの有無を判断する（ステップＳ２９）。この判断結果が「ＮＯ」の場合には、図９に示した一連の露光処理が終了する。これに対し、ステップ２９の判断結果が「ＹＥＳ」の場合には、不図示のウェハ搬送装置を制御してウェハステージＷＳＴ上のウェハＷを搬出（アンロード）させてキャリアに収容させる（ステップＳ３０）。また、ウェハＷの搬出が行われている間に、主制御系ＭＣは、レチクル駆動装置１４、レチクルライブラリ２１、レチクル搬送装置２２、及びレチクル交換装置２３を制御してレチクルステージＷＳＴ上のレチクルＲを交換させる（ステップＳ３１）。
【００７４】
図１０，図１１は、図９中のステップＳ３１で行われるレチクルＲの交換処理を説明するための図である。図１０（ａ）に示す通り、レチクル交換装置２３の第２準備領域Ｒ１２には、ステップＳ２６のレチクル交換処理により交換された１枚目のレチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨが配置されている。レチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲの交換を行う場合には、主制御系ＭＣがレチクル駆動装置１４を駆動してレチクルステージＲＳＴを−Ｙ方向に移動させる。そして、図１０（ｂ）に示す通り、レチクルステージＲＳＴを受け渡し領域Ｒ１に配置する。このとき、レチクルステージＷＳＴ上のレチクルホルダＲＨが、第２準備領域Ｒ１２に配置されたレチクルホルダＲＨの＋Ｘ方向に位置するようにレチクルステージＲＳＴを配置する。
【００７５】
レチクルステージＲＳＴの配置が完了すると、主制御系ＭＣは、レチクル交換装置２３の駆動機構４１（或いは、駆動機構４２も含めて）を制御し、図１０（ｃ）に示す通り、第２準備領域Ｒ１２に配置されているレチクルホルダＲＨ（１枚目のレチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨ）を＋Ｘ方向に移動させ、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルホルダＲＨ（２枚目のレチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨ）に当接させつつ＋Ｘ方向に沿って移動させる。これにより、第２準備領域Ｒ１２に配置されていた１枚目のレチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨとレチクルステージＲＳＴ上に配置されていた２枚目のレチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨとが一体となって＋Ｘ方向に移動する。１枚目のレチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨがレチクルステージＲＳＴ上に配置された時点で、主制御系ＭＣは駆動機構４１（或いは、駆動機構４２も含めて）による駆動を停止させる。
【００７６】
これにより、図１１（ａ）に示す通り、１枚目のレチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨがレチクルステージＲＳＴ上に配置され、２枚目のレチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨが第１準備領域Ｒ１１に配置される。以上の処理が終了すると、主制御系ＭＣがレチクル駆動装置１４を駆動し、図１１（ｂ）に示す通り、レチクルステージＲＳＴを＋Ｙ方向に移動させて、投影光学系ＰＬの上方（＋Ｚ方向に配置する）。以上のレチクル交換処理を終えた場合、又はレチクル交換処理中に、主制御系ＭＣは、新たなウェハＷのロードを行い（ステップＳ２１）、必要であれば、レチクルアライメントセンサ２５を用いて２枚目のレチクルＲに形成されているレチクルマークとウェハステージＷＳＴ上の基準マークの計測が行われ、２枚目のレチクルＲとウェハステージＷＳＴとの相対的な位置合わせが行われる（ステップＳ２２）。
【００７７】
尚、ステップＳ２２における計測を行う場合には、図５を用いて説明した準備処理中にセンサ２４を用いて行われた計測結果から求められたレチクルＲとレチクルホルダＲＨとの相対的な位置関係を示す情報を用いてレチクルＲとウェハステージＷＳＴとの位置関係を調整しつつ行うのが望ましい。或いは、センサ２４の計測によりレチクルＲとレチクルホルダＲＨとの相対的な位置関係が求められている場合には、レチクルアライメントセンサ２５による計測を省略しても良い。そして、図９に示すフローチャートの処理に従って、新たなウェハＷに対する露光処理が進められる。
【００７８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、露光装置ＥＸがステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影型のものである場合を例に挙げて説明したが、本発明は露光装置ＥＸがステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型のものである場合にも適用することもできる。また、本発明は、ウェハステージが複数設けられるツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許６，３４１，００７号、６，４００，４４１号、６，５４９，２６９号及び６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１号）或いは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。更に、本発明を本願出願人が先に出願した特願２００４−１６８４８１号のウェハステージに適用してもよい。
【００７９】
また、国際公開第９９／４９５０４号公報に開示されているような液浸法を用いる露光装置にも本発明を適用することができる。ここで、本発明は、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間を局所的に液体で満たす液浸露光装置、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置の何れの露光装置にも適用可能である。
【００８０】
更に、上記の露光装置としては、半導体素子の製造に用いられてデバイスパターンを半導体基板上へ転写する露光装置以外に、液晶表示素子の製造に用いられて回路パターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等を用いることができる。
【００８１】
次に、デバイスの製造方法について説明する。図１２は、マイクロデバイスとしての半導体素子を製造する製造工程の一部を示すフローチャートである。図１２に示す通り、まず、ステップＳ４１（設計ステップ）において、半導体素子の機能・性能設計を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ４２（マスク製作ステップ）において、設計したパターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ４３（ウェハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
【００８２】
次に、ステップＳ４４（露光処理ステップ）において、ステップＳ４１〜ステップＳ４３で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ４５（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ４４で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ４５には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ４６（検査ステップ）において、ステップＳ４５で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【００８３】
図１３は、図１２のステップＳ４４の詳細なフローの一例を示す図である。図１３において、ステップＳ５１（酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステップＳ５２（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ５３（電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ５４（イオン打込みステップ）においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ５１〜ステップＳ５４のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【００８４】
ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ５５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ５６（露光工程）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）によってマスクのパターンをウェハに転写する。次に、ステップＳ５７（現像工程）においては露光されたウェハを現像し、ステップＳ５８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ５９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重にパターンが形成される。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す側面図である。
【図２】レチクルステージＲＳＴを模式的に示す斜視図である。
【図３】レチクル交換装置２３の概略構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態による露光方法の概略を示すフローチャートである。
【図５】交換すべきレチクルＲをレチクル交換装置２３に準備する様子を示す図である。
【図６】図４中のステップＳ１９で行われるレチクルＲの交換処理を説明するための図である。
【図７】図４中のステップＳ１９で行われるレチクルＲの交換処理を説明するための図である。
【図８】図４中のステップＳ１９で行われるレチクルＲの交換処理を説明するための図である。
【図９】本発明の第２実施形態による露光方法の概略を示すフローチャートである。
【図１０】図９中のステップＳ３１で行われるレチクルＲの交換処理を説明するための図である。
【図１１】図９中のステップＳ３１で行われるレチクルＲの交換処理を説明するための図である。
【図１２】マイクロデバイスとしての半導体素子を製造する製造工程の一部を示すフローチャートである。
【図１３】図１２のステップＳ４４の詳細なフローの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
２３          レチクル交換装置
２４          センサ
２５          レチクルアライメントセンサ
４１，４２    駆動機構
ＥＸ          露光装置
Ｒ            レチクル
Ｒ１          受け渡し領域
Ｒ１１        第１準備領域
Ｒ１２        第２準備領域
ＲＨ          レチクルホルダ
ＲＳＴ        レチクルステージ
Ｗ            ウェハ
ＷＳＴ        ウェハステージ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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