(57)【要約】【課題】効率の良いショット領域の露光順序を実現してスループットの向上を図る。【解決手段】ウエハ（Ｗ１又はＷ２）上の複数のショットのうち、露光領域に対してウエハの外側から内側へ走査されるように設定された外周近傍のショット（外内ショット）を含むように、幾つかのサンプルショットが選択される。そして、そのサンプルショットの座標位置がそれぞれ計測され、この計測の際にサンプルショット領域毎にウエハの所定基準面に対する相対位置が検出される。次いで、計測されたサンプルショットの座標位置に基づいてウエハ上の複数のショットの配列が決定される。そして、上記の外内ショットを各々露光するときには、上で決定されたショットの配列に基づいて該ショットのマスクＲのパターン像との位置合わせが行われるとともに、座標位置の計測の際に検出された相対位置に基づいてウエハの面位置が調整される。【選択図】図１
2007221164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光で照明された照明領域に対してマスクを走査方向に移動させるのと同期して前記照明領域に共役な露光領域に対して感応基板を前記走査方向に移動させることにより、前記感応基板上の複数のショット領域の各々に前記マスクのパターンの像を投影光学系を介して露光する投影露光方法であって、
前記感応基板上の複数のショット領域の内前記露光領域に対して前記感応基板の外側から内側へ走査されるように設定された外周近傍のショット領域を含むように、前記複数のショット領域の内の幾つかをサンプルショット領域として選択し；
前記幾つかのサンプルショット領域の座標位置をそれぞれ計測し；
前記幾つかのサンプルショット領域の座標位置を計測する際に前記幾つかのサンプルショット領域毎に前記感応基板の所定基準面に対する相対位置を検出し；
前記計測されたサンプルショット領域の座標位置に基づいて前記感応基板上の複数のショット領域の配列を決定し；
前記露光領域に対して前記感応基板の外側から内側へ走査されるように設定された外周近傍のショット領域を各々露光するときに、前記決定されたショット領域の配列に基づいて前記マスクのパターン像との位置合わせを行うとともに、前記座標位置の計測の際に検出された相対位置に基づいて前記感応基板の面位置を調整する投影露光方法。
【請求項２】
前記サンプルショット領域の内前記露光領域に対して前記感応基板の外側から内側へ走査されるように設定された外周近傍のショット領域の座標位置を計測する際に、露光時と同じ方向に前記感応基板を移動しながら前記感応基板の所定基準面に対する相対位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の投影露光方法。
【請求項３】
照明光で照明された照明領域に対してマスクを走査方向に移動させるのと同期して前記照明領域に共役な露光領域に対して感応基板を前記走査方向に移動させることにより前記マスクのパターン像を前記感応基板上に露光する走査型の投影露光装置であって、
感応基板を保持して２次元平面内を移動可能な基板ステージと；
前記露光領域に対して前記走査方向の一方側と他方側に前記走査方向に直交する非走査方向の幅が前記露光領域より広い検出領域をそれぞれ有し、該各検出領域内に前記非走査方向に沿って設定された複数の検出点の少なくとも１つで前記感応基板面の所定基準面に対する相対位置を検出する位置検出系と；
前記基板ステージに設けられ、ステージ上に保持された感応基板の面位置を調整するための基板駆動系と；
前記基板ステージ上に保持された感応基板の外周近傍のショット領域を、前記露光領域が感応基板の外側から内側へ走査されるように露光する際に、前記位置検出系の検出結果に基づいて前記基板駆動系を制御する制御手段と；を有する投影露光装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記位置検出系の検出結果の内前記感応基板の走査方向に向かって前記露光領域の手前に設定された検出領域内の複数の検出点の少なくとも１つの検出結果に基づいて前記基板駆動系を制御することを特徴とする請求項３に記載の投影露光装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記感応基板の外周近傍のショット領域を前記感応基板の外側から内側へ向かって走査露光する際に、前記複数の検出点の内の少なくとも１つが前記感応基板上の有効領域内にかかった時点から、前記感応基板上にかかる検出点の検出結果に基づいて前記感応基板の面位置調整のため前記基板駆動系の制御を開始することを特徴とする請求項３に記載の投影露光装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記感応基板の外周近傍のショット領域を走査露光する際に、当該ショット領域にかかる検出点が１点である場合には所定の固定値に基づいて前記基板駆動系を介して前記感応基板の傾きを調整することを特徴とする請求項３に記載の投影露光装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記感応基板の外周近傍のショット領域を走査露光する際に、当該ショット領域にかかる検出点が１点である場合には当該ショット領域に隣接するショット領域上にかかる他の検出点の検出結果と前記１点の検出結果とに基づいて前記基板駆動系を介して前記感応基板の傾きを調整することを特徴とする請求項３に記載の投影露光装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記感応基板上の複数のショット領域毎に、前記複数の検出点の内のいずれの検出点の検出結果を用いるかを予め決定し、前記感応基板上のあるショット領域を走査露光する際には、当該ショット領域に対して決定された検出点の検出結果のみを用いて前記基板駆動系を介して前記感応基板の面位置を調整することを特徴とする請求項３に記載の投影露光装置。
【請求項９】
前記感応基板上の有効領域は、前記感応基板上の全面または前記感応基板の周縁部に定められた禁止帯の内側であることを特徴とする請求項５に記載の投影露光装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記感応基板の外周位置情報、前記位置検出系の各検出点の位置情報、及び露光対象のショット領域の位置情報に基づいて、前記位置検出系の検出点のいずれが前記感応基板上の有効領域にかかっているか否かを判断することを特徴とする請求項５に記載の投影露光装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記位置検出系の複数の検出点の検出結果をそれぞれ所定の許容値と比較することにより、前記位置検出系の検出点のいずれが前記感応基板上の有効領域にかかっているか否かを判断することを特徴とする請求項５に記載の投影露光装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記感応基板の外周近傍のショット領域を走査露光する際に、当該ショット領域にかかる検出点が複数になった時点から、当該ショット領域にかかる検出点の検出結果だけに基づく前記感応基板の傾き調整を前記基板駆動系を介して開始することを特徴とする請求項６又は７に記載の投影露光装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記感応基板の外周位置情報、前記位置検出系の各検出点の位置情報、及び露光対象のショット領域の位置情報に基づいて、前記位置検出系の検出点のいずれが当該ショット領域にかかっているか否かを判断することを特徴とする請求項６又は７に記載の投影露光装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、前記感応基板の外周近傍のショット領域を走査露光する際に、当該ショット領域にかかる検出点が１点である場合には前記１点の検出点とこれに隣接する少なくとも１点の検出点とを含む所定数の検出点の検出結果に基づいて前記基板駆動系を介して前記感応基板の傾き調整を開始し、その後前記傾き調整に使用する検出点を順次当該ショット領域内部側にシフトすることを特徴とする請求項７に記載の投影露光装置。
【請求項１５】
照明光で照明された照明領域に対してマスクを走査方向に移動させるのと同期して前記照明領域に共役な露光領域に対して感応基板を前記走査方向に移動させることにより前記マスクのパターン像を前記感応基板上に露光する走査露光方法において、
前記感応基板の外周近傍のショット領域を、前記露光領域が感応基板の外側から内側へ走査するように露光する際に、前記露光領域に対して前記走査方向の一方側と他方側にそれぞれ位置する前記走査方向に直交する非走査方向の幅が前記露光領域より広い検出領域内に前記非走査方向に沿って複数のスリット像が配置されるように、所定角度傾斜した方向から前記感応基板表面にスリット像を投影し、
前記感応基板からの前記各スリット像の反射光束を受光し、その光電変換信号に基づいて前記スリット像が投影される各検出点における前記感応基板面の所定の基準面からの相対位置をそれぞれ算出し、
この算出結果に基づいて前記露光領域内における前記感応基板の面位置を調整することを特徴とする走査露光方法。
【請求項１６】
前記検出点のうちの予め定められた検出点を使って、前記感応基板面の所定基準面からの相対位置が算出される請求項１５に記載の走査露光方法。
【請求項１７】
前記感応基板の外周位置情報、前記検出点の位置情報、及び前記ショット領域の位置情報に基づいて選択された検出点を使って、前記感応基板面の所定基準面からの相対位置が算出される請求項１５に記載の走査露光方法。
【請求項１８】
前記ショット領域の露光中に、前記選択される検出点の数を変えることなく前記相対位置の算出が行われる請求項１７に記載の走査露光方法。
【請求項１９】
前記ショット領域の露光中に、前記選択される検出点の数が可変である請求項１７に記載の走査露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影露光装置及び投影露光方法並びに走査露光方法に係り、更に詳しくはマスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して感応基板上に投影露光する投影露光装置及び投影露光方法並びに走査露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体素子又は液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する場合に、種々の露光装置が使用されているが、現在では、フォトマスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターン像を、投影光学系を介して表面にフォトレジスト等の感光材が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、適宜「感応基板」と称する）上に転写する投影露光装置が一般的に使用されている。近年では、この投影露光装置として、感応基板を２次元的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この基板ステージにより感応基板を歩進（ステッピング）させて、レチクルのパターン像を感応基板上の各ショット領域に順次露光する動作を繰り返す、所謂ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパー）が主流となっている。
【０００３】
最近になって、このステッパー等の静止型露光装置に改良を加えた、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（例えば特開平７−１７６４６８号公報に記載された様な走査型露光装置）も比較的多く用いられるようになってきた。このステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置は、ステッパーに比べると大フィールドをより小さな光学系で露光できるため、投影光学系の製造が容易であるとともに、大フィールド露光によるショット数の減少により高スループットが期待出来る、投影光学系に対してレチクル及びウエハを相対走査することで平均化効果があり、ディストーションや焦点深度の向上が期待出来る等のメリットがある。さらに、半導体素子の集積度が１６Ｍ（メガ）から６４ＭのＤＲＡＭ、更に将来的には２５６Ｍ、１Ｇ（ギガ）というように時代とともに高くなるのに伴い、大フィールドが必須になるため、ステッパーに代わってスキャン型投影露光装置が主流になるであろうと言われている。
【０００４】
そこで、このスキャン型投影露光装置を用いて感応基板を露光する場合は、例えば、特開平６−２８３４０３号公報等に記載されているように、露光フィールドに対して走査方向の手前側に設けられた１列全ての検出点をサンプル点として、予め露光前にそのサンプル点でのフォーカス位置の値を全て計測し、平均化処理やフィルタリング処理を行って、位相遅れを見込んで露光時にオープンでオートフォーカス及びオートレベリング機構を制御する。そして、それと並行して上記１列の各サンプル点でのフォーカス位置の計測値から最小自乗近似法で非スキャン方向の傾きを求め、非スキャン方向のレベリング制御をオープン制御で行う、いわゆる完全先読み制御法が実施されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の投影露光装置は、主として半導体素子等の量産機として使用されるものであることから、一定時間内にどれだけの枚数のウエハを露光処理できるかという処理能力、すなわちスループットを向上させることが必然的に要請される。
【０００６】
これに関し、上記したステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置の場合、大フィールドを露光する場合には先に述べたように、ウエハ内に露光するショット数が少なくなるのでスループットの向上が見込まれるが、露光はレチクルとウエハとの同期走査による等速移動中に行われることから、その等速移動領域の前後に加減速領域が必要となり、仮にステッパーのショットサイズと同等の大きさのショットを露光する場合には、却ってステッパーよりスループットが落ちる可能性がある。
【０００７】
この種の投影露光装置における処理の流れは、大要次のようになっている。
【０００８】
１．まず、ウエハローダを使ってウエハをウエハテーブル上にロードするウエハロード工程が行われる。
【０００９】
２．次に、サーチアライメント機構によりウエハの大まかな位置検出を行うサーチアライメント工程が行われる。このサーチアライメント工程は、具体的には、例えば、ウエハの外形を基準としたり、あるいは、ウエハ上のサーチアライメントマークを検出することにより行われる。
【００１０】
３．次に、ウエハ上の各ショット領域の位置を正確に求めるファインアライメント工程が行われる。このファインアライメント工程は、一般にＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式が用いられ、この方式は、ウエハ内の複数のサンプルショットを選択しておき、当該サンプルショットに付設されたアライメントマーク（ウエハマーク）の位置を順次計測し、この計測結果とショット配列の設計値とに基づいて、いわゆる最小自乗法等による統計演算を行って、ウエハ上の全ショット配列データを求めるものであり（特開昭６１−４４４２９号等参照）、高スループットで各ショット領域の座標位置を比較的高精度に求めることができる。
【００１１】
４．次に、上述したＥＧＡ方式等により求めた各ショット領域の座標位置と予め計測したベースライン量とに基づいて露光位置にウエハ上の各ショット領域を順次位置決めしつつ、投影光学系を介してレチクルのパターン像をウエハ上に転写する露光工程が行われる。
【００１２】
５．次に、露光処理されたウエハテーブル上のウエハをウエハアンローダを使ってウエハアンロードさせるウエハアンロード工程が行われる。このウエハアンロード工程は、露光処理を行うウエハの上記１．のウエハロード工程と同時に行われる。すなわち、１．と５．とによってウエハ交換工程が構成される。
【００１３】
このように、従来の投影露光装置では、ウエハ交換→サーチアライメント→ファインアライメント→露光→ウエハ交換……のように、大きく４つの動作が１つのウエハステージを用いて繰り返し行われている。
【００１４】
また、この種の投影露光装置のスループットＴＨＯＲ［枚／時間］は、上述したウエハ交換時間をＴ１、サーチアライメント時間をＴ２、ファインアライメント時間をＴ３、露光時間をＴ４とした場合に、次式（１）のように表すことができる。
【００１５】
ＴＨＯＲ＝３６００／（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）  ………（１）
上記Ｔ１〜Ｔ４の動作は、Ｔ１→Ｔ２→Ｔ３→Ｔ４→Ｔ１……のように順次（シーケンシャルに）繰り返し実行される。このため、Ｔ１〜Ｔ４までの個々の要素を高速化すれば分母が小さくなって、スループットＴＨＯＲを向上させることができる。しかし、上述したＴ１（ウエハ交換時間）とＴ２（サーチアライメント時間）は、ウエハ１枚に対して一動作が行われるだけであるから改善の効果は比較的小さい。また、Ｔ３（ファインアライメント時間）の場合は、上述したＥＧＡ方式を用いる際にショットのサンプリング数を少なくしたり、ショット単体の計測時間を短縮すればスループットを向上させることができるが、逆にアライメント精度を劣化させることになるため、安易にＴ３を短縮することはできない。
【００１６】
また、Ｔ４（露光時間）は、ウエハ露光時間とショット間のステッピング時間とを含んでいる。例えば、ステップ・アンド・スキャン方式のような走査型投影露光装置の場合は、ウエハ露光時間を短縮させる分だけレチクルとウエハの相対走査速度を上げる必要があるが、同期精度が劣化することから、安易に走査速度を上げることができない。
【００１７】
また、この種の投影露光装置で上記スループット面の他に、重要な条件としては、解像度、焦点深度（ＤＯＦ：Depth of Forcus ）、線幅制御精度が挙げられる。解像度Ｒは、露光波長をλとし、投影レンズの開口数をＮ．Ａ．（Numerical Aperture )とすると、λ／Ｎ．Ａ．に比例し、焦点深度ＤＯＦはλ／（Ｎ．Ａ．）2 に比例する。
【００１８】
このため、解像度Ｒを向上させる（Ｒの値を小さくする）には、露光波長λを小さくするか、あるいは開口数Ｎ．Ａ．を大きくする必要がある。特に、最近では半導体素子等の高密度化が進んでおり、デバイスルールが０．２μｍＬ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）以下となってきていることから、これらのパターンを露光する為には照明光源としてＫｒＦエキシマレーザを用いている。しかしながら、前述したように半導体素子の集積度は、将来的に更に上がることは必至であり、ＫｒＦより短波長な光源を備えた装置の開発が望まれる。このようなより短波長な光源を備えた次世代の装置の候補として、ＡｒＦエキシマレーザを光源とした装置、電子線露光装置等が代表的に挙げられるが、ＡｒＦエキシマレーザの場合は、酸素のある所では光が殆ど透過せず、高出力が出にくい上、レーザの寿命も短く、装置コストが高いという技術的な課題が山積しており、また、電子線露光装置の場合、光露光装置に比べてスループットが著しく低いという不都合があることから、短波長化を主な観点とした次世代機の開発は思うようにいかないというのが現実である。
【００１９】
解像度Ｒを上げる他の手法としては、開口数Ｎ．Ａ．を大きくすることも考えられるが、Ｎ．Ａ．を大きくすると、投影光学系のＤＯＦが小さくなるというデメリットがある。このＤＯＦは、ＵＤＯＦ（User Depth of Forcus：ユーザ側で使用する部分：パターン段差やレジスト厚等）と、装置自身の総合焦点差とに大別することができる。これまでは、ＵＤＯＦの比率が大きかったため、ＤＯＦを大きく取る方向が露光装置開発の主軸であり、このＤＯＦを大きくとる技術として例えば変形照明等が実用化されている。
【００２０】
ところで、デバイスを製造するためには、Ｌ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）、孤立Ｌ（ライン）、孤立Ｓ（スペース）、及びＣＨ（コンタクトホール）等が組み合わさったパターンをウエハ上に形成する必要があるが、上記のＬ／Ｓ、孤立ライン等のパターン形状毎に最適露光を行うための露光パラメータが異なっている。このため、従来は、ＥＤ−ＴＲＥＥ（レチクルが異なるＣＨは除く）という手法を用いて、解像線幅が目標値に対して所定の許容誤差内となり、かつ所定のＤＯＦが得られるような共通の露光パラメータ（コヒーレンスファクタσ、Ｎ．Ａ．、露光制御精度、レチクル描画精度等）を求めて、これを露光装置の仕様とすることが行われている。しかしながら、今後は以下のような技術的な流れがあると考えられている。
【００２１】
１．プロセス技術（ウェハ上平坦化）向上により、パターン低段差化、レジスト厚減少が進み、ＵＤＯＦが１μｍ台→０．４μｍ以下になる可能性がある。
【００２２】
２．露光波長がｇ線（４３６ｎｍ）→ｉ線（３６５ｎｍ）→ＫｒＦ（２４８ｎｍ）と短波長化している。しかし、今後はＡｒＦ（１９３）までの光源しか検討されてなく、その技術的ハードルも高い。その後はＥＢ露光に移行する。
【００２３】
３．ステップ・アンド・リピートのような静止露光に代わりステップ・アンド・スキャンのような走査露光がステッパーの主流になる事が予想されている。この技術は、径の小さい投影光学系で大フィールド露光が可能であり（特にスキャン方向）、その分高Ｎ．Ａ．化を実現し易い。
【００２４】
上記のような技術動向を背景にして、限界解像度を向上させる方法として、二重露光法が見直され、この二重露光法をＫｒＦ及び将来的にはＡｒＦ露光装置に用い、０．１μｍＬ／Ｓまで露光しようという試みが検討されている。一般に二重露光法は以下の３つの方法に大別される。
（１）露光パラメータの異なるＬ／Ｓ、孤立線を別々のレチクルに形成し、各々最適露光条件により同一ウエハ上に二重に露光を行う。
（２）位相シフト法等を導入すると、孤立線よりＬ／Ｓの方が同一ＤＯＦにて限界解像度が高い。これを利用することにより、１枚目のレチクルで全てのパターンをＬ／Ｓで形成し、２枚目のレチクルにてＬ／Ｓを間引きすることで孤立線を形成する。
（３）一般に、Ｌ／Ｓより孤立線は、小さなＮ．Ａ．にて高い解像度を得ることができる（但し、ＤＯＦは小さくなる）。そこで、全てのパターンを孤立線で形成し、１枚目と２枚目のレチクルによってそれぞれ形成した孤立線の組み合わせにより、Ｌ／Ｓを形成する。
【００２５】
上記の二重露光法は解像度向上、ＤＯＦ向上の２つの効果がある。
【００２６】
しかし、二重露光法は、複数のレチクルを使って露光処理を複数回行う必要があるため、従来の装置に比べて露光時間（Ｔ４）が倍以上になり、スループットが大幅に劣化するという不都合があったことから、現実には、二重露光法はあまり真剣に検討されてなく、従来より露光波長の紫外化、変形照明、位相シフトレチクル等により、解像度、焦点深度（ＤＯＦ）の向上が行われてきた。
【００２７】
しかしながら、先に述べた二重露光法をＫｒＦ、ＡｒＦ露光装置に用いると０．１μｍＬ／Ｓまでの露光が実現することにより、２５６Ｍ、１ＧのＤＲＡＭの量産を目的とする次世代機の開発の有力な選択肢であることは疑いなく、このためのネックとなる二重露光法の課題であるスループットの向上のため新技術の開発が待望されていた。
【００２８】
これに関し、前述した４つの動作すなわちウエハ交換、サーチアライメント、ファインアライメント、及び露光動作の内の複数動作同士を部分的にでも同時並行的に処理できれば、これら４つの動作をシーケンシャルに行う場合に比べて、スループットを向上させることができると考えられ、そのためには基板ステージを複数設けることが前提となる。この基板ステージを複数設けることは公知であり、理論上簡単なように思えるが、充分な効果を発揮させるために解決しなければならない多くの問題が山積している。例えば、現状と同程度の大きさの基板ステージを単に２つ並べて配置するのでは、装置の設置面積（いわゆるフットプリント）が著しく増大し、露光装置が置かれるクリーンルームのコストアップを招くという不都合がある。また、高精度な重ね合わせを実現するためには、同一の基板ステージ上の感応基板に対し、アライメントを実行した後、そのアライメントの結果を用いてマスクのパターン像と感応基板の位置合わせを実行して露光を行う必要があるため、単に２つの基板ステージの内、一方を例えば露光専用、他方をアライメント専用等とすることは、現実的な解決策とは成り得ない。
【００２９】
更に、走査型の投影露光装置では、ウエハＷ上の各ショット領域に対する露光順序は、１．スキャン時加減速時間、２．整定時間、３．露光時間、４．隣接ショットへのステッピング時間等の１．〜４．の各パラメータにより決定されるが、一般にレチクルステージの加減速が律速条件となるため、レチクルステージを走査方向の一側から他側、他側から一側に交互に走査し、これに合わせてウエハをレチクルステージと反対方向に交互に走査する（このためには、ウエハは１ショット露光後、非走査方向へ１ショット分ステッピングされる）ことが最も効率的である。
【００３０】
しかしながら、上述した従来の完全先読み制御（特開平６−２８３４０３号公報等）を行なう場合には、上述した最も効率的な露光順序で露光を行なうことが困難であった。すなわち、ウエハ中心近傍のショット領域を露光する場合は、特に問題なく上記完全先読み制御を行なうことができるが、ウエハ外周近傍に存在するショット領域や、外周での欠けショットでは、その走査方向によっては完全先読み制御が困難な場合があり、完全先読みを行なうために走査方向をウエハの内側から外側にせざるを得ないのが現状だからである。このため、スループットの低下を招いていた。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明は、第１の観点からすると、照明光（ＥＬ）で照明された照明領域（ＩＡ）に対してマスク（Ｒ）を走査方向に移動させるのと同期して前記照明領域（ＩＡ）に共役な露光領域（ＩＦ）に対して感応基板（Ｗ１又はＷ２）を前記走査方向に移動させることにより、前記感応基板（Ｗ１又はＷ２）上の複数のショット領域（２１０）の各々に前記マスク（Ｒ）のパターンの像を投影光学系（ＰＬ）を介して露光する投影露光方法であって、前記感応基板（Ｗ１又はＷ２）上の複数のショット領域（２１０）の内前記露光領域（ＩＦ）に対して前記感応基板（Ｗ１又はＷ２）の外側から内側へ走査されるように設定された外周近傍のショット領域（２１０）を含むように、前記複数のショット領域（２１０）の内の幾つかをサンプルショット領域として選択し；前記幾つかのサンプルショット領域の座標位置をそれぞれ計測し；前記幾つかのサンプルショット領域の座標位置を計測する際に前記幾つかのサンプルショット領域毎に前記感応基板（Ｗ１又はＷ２）の所定基準面に対する相対位置を検出し；前記計測されたサンプルショット領域の座標位置に基づいて前記感応基板（Ｗ１又はＷ２）上の複数のショット領域（２１０）の配列を決定し；前記露光領域（ＩＦ）に対して前記感応基板（Ｗ１又はＷ２）の外側から内側へ走査されるように設定された外周近傍のショット領域（２１０）を各々露光するときに、前記決定されたショット領域（２１０）の配列に基づいて前記マスク（Ｒ）のパターン像との位置合わせを行うとともに、前記座標位置の計測の際に検出された相対位置に基づいて前記感応基板（Ｗ１又はＷ２）の面位置を調整することを特徴とする投影露光方法である。
【００３２】
これによれば、感応基板上の複数のショット領域の内の露光領域に対して感応基板の外側から内側へ走査されるように設定された外周近傍のショット領域を含むように、複数のショット領域の内の幾つかがサンプルショット領域として選択される。そして、その幾つかのサンプルショット領域の座標位置がそれぞれ計測され、この幾つかのサンプルショット領域の座標位置が計測される際に幾つかのサンプルショット領域毎に感応基板の所定基準面に対する相対位置が検出される。次いで、計測されたサンプルショット領域の座標位置に基づいて感応基板上の複数のショット領域の配列が決定される。
【００３３】
そして、露光領域に対して感応基板の外側から内側へ走査されるように設定された外周近傍のショット領域を各々露光するときには、上で決定されたショット領域の配列に基づいて該ショット領域のマスクのパターン像との位置合わせが行われるとともに、座標位置の計測の際に検出された相対位置に基づいて感応基板の面位置が調整される。
【００３４】
このため、露光領域に対して感応基板の外側から内側へ走査されるように設定された外周近傍のショット領域を各々露光する場合であっても、座標位置の計測の際に検出された相対位置に基づいて感応基板の面位置を調整することができるので、このようなショット領域の露光に際してその走査方向を内側から外側へ変えてスループットを犠牲にするというような不都合を回避することができる。
【００３５】
この場合において、外周近傍のサンプルショット領域の座標位置を計測する際に、必ずしも露光時と同一方向に感応基板を移動させて感応基板の所定基準面に対する相対位置を検出しなくても良いが、サンプルショット領域の内の露光領域（ＩＦ）に対して感応基板（Ｗ１又はＷ２）の外側から内側へ走査されるように設定された外周近傍のショット領域（２１０）の座標位置を計測する際に、露光時と同じ方向に感応基板（Ｗ１又はＷ２）を移動しながら感応基板（Ｗ１又はＷ２）の所定基準面に対する相対位置を検出するようにすることが望ましい。このようにする場合には、感応基板（Ｗ１又はＷ２）の移動方向に依存するオフセット等が除去されたフォーカス制御を行うことが可能となるからである。
【００３６】
本発明は、第２の観点からすると、照明光（ＥＬ）で照明された照明領域（ＩＡ）に対してマスク（Ｒ）を走査方向に移動させるのと同期して前記照明領域（ＩＡ）に共役な露光領域（ＩＦ）に対して感応基板（Ｗ）を前記走査方向に移動させることにより前記マスク（Ｒ）のパターン像を前記感応基板（Ｗ）上に露光する走査型の投影露光装置であって、感応基板（Ｗ）を保持して２次元平面内を移動可能な基板ステージ（ＷＳ）と；前記露光領域（ＩＦ）に対して前記走査方向の一方側と他方側に前記走査方向に直交する非走査方向の幅が前記露光領域（ＩＦ）より広い検出領域をそれぞれ有し、該各検出領域内に前記非走査方向に沿って設定された複数の検出点（例えば、ＦＡ１〜ＦＡ９）の少なくとも１つで前記感応基板（Ｗ）面の所定基準面に対する相対位置を検出する位置検出系（１５１、１６１）と；前記基板ステージ（ＷＳ）に設けられ、ステージ（ＷＳ）上に保持された感応基板（Ｗ）の面位置を調整するための基板駆動系（ＬＳ）と；前記基板ステージ（ＷＳ）上に保持された感応基板（Ｗ）の外周近傍のショット領域を、前記露光領域が感応基板の外側から内側へ走査されるように露光する際に、前記位置検出系（１５１、１６１）の検出結果に基づいて前記基板駆動系（ＬＳ）を制御する制御手段（９０）と；を有する投影露光装置である。
【００３７】
これによれば、位置検出系が露光領域に対して走査方向の一方側と他方側にそれぞれ走査方向に直交する非走査方向に配列され、その非走査方向の幅が露光領域よりも広い検出領域を有しており、各検出領域内の非走査方向に沿って設定された複数の検出点の少なくとも１つで感応基板面の所定基準面に対する相対位置を検出し、制御手段では基板ステージ上に保持された感応基板の外周近傍のショット領域を、露光領域が感応基板の外側から内側へ走査されるように露光する際に、位置検出系の検出結果に基づいて基板駆動系を制御する。このため、例えば、従来の露光領域と同一幅の検出領域しか持たない先読みセンサでは、感応基板の外側から内側へ走査する場合、感応基板の外周近傍の領域では先読み制御が困難であったのと異なり、このような場合でも、露光領域の外側にはみ出した検出領域部分の検出点により隣接部の感応基板面の所定基準面に対する相対位置を検出することが可能であり、この検出データに基づいて基板駆動系を制御することにより感応基板の面位置を調整することが可能となる。従って、感応基板の走査方向の変更によるスループット低下を防止することができるとともに、上記検出データの活用によりフォーカス制御の追い込みが可能となる。
【００３８】
あるいは、基板外周部のあるショット領域の露光中にその隣接するショット領域の面位置情報を露光領域の外側にはみ出した走査方向一方と他方側の検出領域部分の検出点により検出し、これを記憶しておくことにより、前記隣接するショット領域の露光の際に、仮にこの隣接ショットが、前述した従来の先読みセンサによる先読み制御が困難なショット領域であっても、記憶した面位置情報に基づいて迅速なフォーカスの追い込みが可能になる。
【００３９】
この場合において、制御手段（９０）では、位置検出系の検出結果の内感応基板の走査方向に向かって露光領域の手前に設定された検出領域内の複数の検出点（例えば、ＦＡ１〜ＦＡ９）の少なくとも１つの検出結果に基づいて基板駆動系（ＬＳ）を制御するようにしても良い。すなわち、位置検出系を先読みセンサとしてのみ用いても良い。
【００４０】
また、感応基板の面位置を調整するために基板駆動系の制御を開始する時期として種々の時期が考えられるが、制御手段（９０）は、感応基板（Ｗ）の外周近傍のショット領域（２１２）を感応基板（Ｗ）の外側から内側に向かって走査露光する際に、複数の検出点（例えば、ＦＡ１〜ＦＡ９）の内の少なくとも１つが感応基板（Ｗ）上の有効領域内にかかった時点から、感応基板（Ｗ）上にかかる検出点（ＦＡ１〜ＦＡ９）の検出結果に基づいて感応基板（Ｗ）の面位置調整のため基板駆動系（ＬＳ）の制御を開始するようにしても良い。これは、検出点の少なくとも１つが有効領域にかかった状態から基板駆動系の制御を開始することにより、迅速な面位置の追い込み（フォーカスの追い込み）が可能になるからである。
【００４１】
また、ショット領域にかかる検出点が１点である場合に基板駆動系を介して感応基板の面位置（傾きを含む）を調整するにあたって、制御手段（９０）は、感応基板（Ｗ）の外周近傍のショット領域（２１２）を走査露光する際に、当該ショット領域（２１２）にかかる検出点（例えば、ＦＡ３〜ＦＡ７）が１点である場合には所定の固定値に基づいて基板駆動系（ＬＳ）を介して感応基板（Ｗ）の傾きを調整するようにしても良い。例えば、所定の固定値として傾き零が挙げられ、この場合には上記検出点で検出された基準面に直交する方向の面位置を含む水平面に感応基板表面が設定されることになる。従って、検出点が１点であってもフォーカス制御に加え、レベリング制御を行うことが可能になる。
【００４２】
あるいは、制御手段（９０）は、感応基板（Ｗ）の外周近傍のショット領域（２１２）を走査露光する際に、当該ショット領域（２１２）にかかる検出点（例えば、ＦＡ３〜ＦＡ７）が１点である場合には当該ショット領域（２１２）に隣接するショット領域上にかかる他の検出点（例えば、ＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ８、ＦＡ９）の検出結果と１点の検出結果とに基づいて基板駆動系（ＬＳ）を介して感応基板（Ｗ）の傾きを調整するようにしても良い。このように、隣接ショット領域上の検出結果と１点の検出結果とを用いることにより、露光ショット領域内の検出点が１点であっても、ある程度正確なフォーカス、レベリング制御を行うことが可能になる。
【００４３】
本発明の投影露光装置では、制御手段は（９０）、感応基板（Ｗ）上の複数のショット領域（２１２）毎に、複数の検出点（例えば、ＦＡ１〜ＦＡ９）の内のいずれの検出点の検出結果を用いるかを予め決定し、感応基板（Ｗ）上のあるショット領域（２１２）を走査露光する際には、当該ショット領域（２１２）に対して決定された検出点の検出結果のみを用いて前記基板駆動系（ＬＳ）を介して前記感応基板（Ｗ）の面位置を調整しても良い。このように、各ショット領域に応じた面位置の検出に適した検出点を予め決めておくことにより、効率の良い誤差の少ない面位置調整（フォーカス・レベリング制御）が可能になる。
【００４４】
また、上記感応基板上の有効領域は、感応基板（Ｗ）上の全面または感応基板（Ｗ）の周縁部に定められた禁止帯（パターン禁止帯）の内側であることが望ましい。この場合、少なくとも１つの検出点が感応基板、あるいは感応基板の周縁部に定められた禁止帯の内側にかかった時点から感応基板の面位置を調整するための基板駆動系の制御が開始されることになる。特に、感応基板の周縁部に定められた禁止帯の内側とすることにより、感応基板の外周付近の反りやゴミの影響を受け難くなるため、一層正確に感応基板の面位置を検出することができる。
【００４５】
また、有効領域か否かを判断する判断基準としては種々のものがあるが、例えば、制御手段（９０）は、感応基板（Ｗ）の外周位置情報、位置検出系（１５１、１６１）の各検出点（例えば、ＦＡ１〜ＦＡ９）の位置情報、及び露光対象のショット領域（２１２）の位置情報に基づいて、位置検出系（１５１、１６１）の検出点（ＦＡ１〜ＦＡ９）のいずれが感応基板（Ｗ）上の有効領域にかかっているか否かを判断するようにしても良い。これにより、位置検出系のいずれの検出点が感応基板上の有効領域にかかっているか否かを正確に判断することが可能となり、基板駆動系による感応基板の面位置調整の制御を正確に開始させることができる。
【００４６】
さらに、有効領域か否かを判断する判断基準としては、例えば、制御手段（９０）は、位置検出系（１５１、１６１）の複数の検出点（例えば、ＦＡ１〜ＦＡ９）の検出結果をそれぞれ所定の許容値と比較することにより、位置検出系（１５１、１６１）の検出点（ＦＡ１〜ＦＡ９）のいずれが感応基板（Ｗ）上の有効領域にかかっているか否かを判断するようにしても良い。この場合は、所定の許容値の範囲内に検出値が入っているか否かで有効領域か否かを判断するもので、有効領域内でも感応基板の反りやゴミ等の影響による誤差要因がある場合、許容値の範囲外であればこれを除去することが可能なため、不測の事態にも対処できる利点がある。
【００４７】
また、制御手段により基板駆動系を介して感応基板の傾き調整を開始する時期として、例えば、感応基板（Ｗ）の外周近傍のショット領域（２１２）を走査露光する際に、当該ショット領域（２１２）にかかる検出点（例えば、ＦＡ１〜ＦＡ９）が複数になった時点から、当該ショット領域（２１２）にかかる検出点（ＦＡ１〜ＦＡ９）の検出結果だけに基づく感応基板（Ｗ）の傾き調整を基板駆動系（ＬＳ）を介して開始しても良い。これにより、当該ショット領域にかかる検出点が複数になった場合は、ショット領域の面の傾きがわかるため、正確なレベリング制御を行うことが可能になる。
【００４８】
また、位置検出系のどの検出点がいずれのショット領域にかかっているか否かを判断する判断基準として種々のものがあるが、例えば、制御手段（９０）は、感応基板（Ｗ）の外周位置情報、位置検出系（１５１、１６１）の各検出点（例えば、ＦＡ１〜ＦＡ９）の位置情報、及び露光対象のショット領域（２１２）の位置情報に基づいて、位置検出系（１５１、１６１）の検出点のいずれが当該ショット領域（２１２）にかかっているか否かを判断するようにしても良い。これにより、位置検出系のいずれの検出点が感応基板上のいずれのショット領域にかかっているか否かを正確に判断することができるため、ショット領域にかかる検出点の数を正確に判断することができる。
【００４９】
また、制御手段（９０）は、感応基板（Ｗ）の外周近傍のショット領域（２１２）を走査露光する際に、当該ショット領域（２１２）にかかる検出点（例えば、ＦＡ１〜ＦＡ９）が１点である場合には１点の検出点（ＦＡ１〜ＦＡ９の内の１点）とこれに隣接する少なくとも１点の検出点（ＦＡ１〜ＦＡ９の内の隣接する点）とを含む所定数の検出点（ＦＡ１〜ＦＡ９）の検出結果に基づいて基板駆動系（ＬＳ）を介して感応基板（Ｗ）の傾き調整を開始し、その後、傾き調整に使用する検出点（ＦＡ１〜ＦＡ９）を順次当該ショット領域（２１２）内部側にシフトするようにしても良い。当該ショット領域にかかる検出点が１点であっても、その１点の検出点に隣接する少なくとも１点の検出点を含む検出点の検出結果に基づいて感応基板の傾き調整を開始し、当該ショット領域内部の検出点が増えるに従って傾き調整に使用する検出点を順次当該ショット領域内部側にシフトすることにより、より正確な傾き調整を行うことができる。
【００５０】
本発明は、第３の観点からすると、照明光（ＥＬ）で照明された照明領域（ＩＡ）に対してマスク（Ｒ）を走査方向に移動させるのと同期して前記照明領域（ＩＡ）に共役な露光領域（ＩＦ）に対して感応基板（Ｗ）を前記走査方向に移動させることにより前記マスク（Ｗ）のパターン像を前記感応基板（Ｗ）上に露光する走査露光方法において、感応基板（Ｗ）の外周近傍のショット領域を、前記露光領域が感応基板の外側から内側へ走査するように露光する際に、前記露光領域（ＩＦ）に対して前記走査方向の一方側と他方側にそれぞれ位置する前記走査方向に直交する非走査方向の幅が前記露光領域（ＩＦ）より広い検出領域（ＡＢＥ、ＡＦＥ）内に前記非走査方向に沿って複数のスリット像が配置されるように、所定角度傾斜した方向から前記感応基板（Ｗ）表面にスリット像を投影し、前記感応基板（Ｗ）からの前記各スリット像の反射光束を受光し、その光電変換信号に基づいて前記スリット像が投影される各検出点（例えば、ＡＦ１〜ＡＦ９）における前記感応基板（Ｗ）面の所定の基準面からの相対位置をそれぞれ算出し、この算出結果に基づいて前記露光領域（ＩＦ）内における前記感応基板（Ｗ）の面位置を調整することを特徴とする走査露光方法である。
【００５１】
これによれば、感応基板の外周近傍のショット領域を、前記露光領域が感応基板の外側から内側へ走査するように露光する際に、露光領域に対して走査方向の一方側と他方側にそれぞれ位置する走査方向に直交する非走査方向の幅が露光領域よりも広い検出領域内に非走査方向に沿って複数のスリット像が配置されるように、所定角度傾斜した方向から感応基板表面にスリット像が投影され、感応基板からの各スリット像の反射光束を受光して得られる光電変換信号に基づいてスリット像が投影される各検出点における感応基板面の所定の基準面からの相対位置がそれぞれ算出される。そして、この算出結果に基づいて露光領域内における感応基板の面位置が調整される。このため、例えば、感応基板の外周近傍の領域を露光する際に感応基板の外側から内側へ走査する場合に、露光領域の外側にはみ出した検出点おけるスリット像の反射光束の光電変換信号に基づいてその検出点における感応基板面の所定の基準面からの相対位置を算出することができる。この結果、前記露光領域の外側にはみ出した検出点により隣接部の感応基板面の所定基準面に対する相対位置を算出することが可能であり、この算出結果に基づいて感応基板の面位置を調整することが可能となり、感応基板の走査方向の変更によるスループット低下を防止することができるとともに、上記算出データの活用によりフォーカス制御の追い込みが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１ないし図１８に基づいて説明する。
【００５３】
図１には、第１の実施形態に係る投影露光装置１０の概略構成が示されている。この投影露光装置１０は、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の投影露光装置である。
【００５４】
この投影露光装置１０は、ベース盤１２上を感応基板としてのウエハＷ１、Ｗ２をそれぞれ保持して独立して２次元方向に移動する第１、第２の基板ステージとしてのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２を備えたステージ装置、このステージ装置の上方に配置された投影光学系ＰＬ、投影光学系ＰＬの上方でマスクとしてのレチクルＲを主として所定の走査方向、ここではＹ軸方向（図１における紙面直交方向）に駆動するレチクル駆動機構、レチクルＲを上方から照明する照明系及びこれら各部を制御する制御系等を備えている。
【００５５】
前記ステージ装置は、ベース盤１２上に不図示の空気軸受けを介して浮上支持され、Ｘ軸方向（図１における紙面左右方向）及びＹ軸方向（図１における紙面直交方向）に独立して２次元移動可能な２つのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２と、これらのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２を駆動するステージ駆動系と、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の位置を計測する干渉計システムとを備えている。
【００５６】
これをさらに詳述すると、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の底面には不図示のエアパッド（例えば、真空予圧型空気軸受け）が複数ヶ所に設けられており、このエアパッドの空気噴き出し力と真空予圧力とのバランスにより例えば数ミクロンの間隔を保った状態で、ベース盤１２上に浮上支持されている。
【００５７】
ベース盤１２上には、図３の平面図に示されるように、Ｘ軸方向に延びる２本のＸ軸リニアガイド（例えば、いわゆるムービングコイル型のリニアモータの固定側マグネットのようなもの）１２２、１２４が平行に設けられており、これらのＸ軸リニアガイド１２２、１２４には、当該各Ｘ軸リニアガイドに沿って移動可能な各２つの移動部材１１４、１１８及び１１６、１２０がそれぞれ取り付けられている。これら４つの移動部材１１４、１１８、１１６、１２０の底面部には、Ｘ軸リニアガイド１２２又は１２４を上方及び側方から囲むように不図示の駆動コイルがそれぞれ取り付けられており、これらの駆動コイルとＸ軸リニアガイド１２２又は１２４とによって、各移動部材１１４、１１６、１１８、１２０をＸ軸方向に駆動するムービングコイル型のリニアモータが、それぞれ構成されている。但し、以下の説明では、便宜上、上記移動部材１１４、１１６、１１８、１２０をＸ軸リニアモータと呼ぶものとする。
【００５８】
この内２つのＸ軸リニアモータ１１４、１１６は、Ｙ軸方向に延びるＹ軸リニアガイド（例えば、ムービングマグネット型のリニアモータの固定側コイルのようなもの）１１０の両端にそれぞれ設けられ、また、残り２つのＸ軸リニアモータ１１８、１２０は、Ｙ軸方向に延びる同様のＹ軸リニアガイド１１２の両端に固定されている。従って、Ｙ軸リニアガイド１１０は、Ｘ軸リニアモータ１１４、１１６によってＸ軸リニアガイド１２２、１２４に沿って駆動され、またＹ軸リニアガイド１１２は、Ｘ軸リニアモータ１１８、１２０によってＸ軸リニアガイド１２２、１２４に沿って駆動されるようになっている。
【００５９】
一方、ウエハステージＷＳ１の底部には、一方のＹ軸リニアガイド１１０を上方及び側方から囲む不図示のマグネットが設けられており、このマグネットとＹ軸リニアガイド１１０とによってウエハステージＷＳ１をＹ軸方向に駆動するムービングマグネット型のリニアモータが構成されている。また、ウエハステージＷＳ２の底部には、他方のＹ軸リニアガイド１１２を上方及び側方から囲む不図示のマグネットが設けられており、このマグネットとＹ軸リニアガイド１１２とによってウエハステージＷＳ２をＹ軸方向に駆動するムービングマグネット型のリニアモータが構成されている。
【００６０】
すなわち、本第１の実施形態では、上述したＸ軸リニアガイド１２２、１２４、Ｘ軸リニアモータ１１４、１１６、１１８、１２０、Ｙ軸リニアガイド１１０、１１２及びウエハステージＷＳ１、ＷＳ２底部の不図示のマグネット等によってウエハステージＷＳ１、ＷＳ２を独立してＸＹ２次元駆動するステージ駆動系が構成されている。このステージ駆動系は、図１のステージ制御装置３８によって制御される。
【００６１】
なお、Ｙ軸リニアガイド１１０の両端に設けられた一対のＸ軸リニアモータ１１４、１１６のトルクを若干可変する事で、ウエハステージＷＳ１に微少ヨーイングを発生させたり、除去する事も可能である。同様に、Ｙ軸リニアガイド１１２の両端に設けられた一対のＸ軸リニアモータ１１８、１２０のトルクを若干可変する事で、ウエハステージＷＳ２に微少ヨーイングを発生させたり、除去する事も可能である。
【００６２】
前記ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２上には、不図示のウエハホルダを介してウエハＷ１、Ｗ２が真空吸着等により固定されている。ウエハホルダは、不図示のＺ・θ駆動機構によって、ＸＹ平面に直交するＺ軸方向及びθ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微小駆動されるようになっている。また、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の上面には、種々の基準マークが形成された基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２がウエハＷ１、Ｗ２とそれぞれほぼ同じ高さになるように設置されている。これらの基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２は、例えば各ウエハステージの基準位置を検出する際に用いられる。
【００６３】
また、ウエハステージＷＳ１のＸ軸方向一側の面（図１における左側面）２０とＹ軸方向一側の面（図１における紙面奥側の面）２１とは、鏡面仕上げがなされた反射面となっており、同様に、ウエハステージＷＳ２のＸ軸方向他側の面（図１における右側面）２２とＹ軸方向の一側の面２３とは、鏡面仕上げがなされた反射面となっている。これらの反射面に、後述する干渉計システムを構成する各測長軸（ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘ等）の干渉計ビームが投射され、その反射光を各干渉計で受光することにより、各反射面の基準位置（一般には投影光学系側面やアライメント光学系の側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）からの変位を計測し、これにより、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の２次元位置がそれぞれ計測されるようになっている。なお、干渉計システムの測長軸の構成については、後に詳述する。
【００６４】
前記投影光学系ＰＬとしては、ここでは、Ｚ軸方向の共通の光軸を有する複数枚のレンズエレメントから成り、両側テレセントリックで所定の縮小倍率、例えば１／５を有する屈折光学系が使用されている。このため、ステップ・アンド・スキャン方式の走査露光時におけるウエハステージの走査方向の移動速度は、レチクルステージの移動速度の１／５となる。
【００６５】
この投影光学系ＰＬのＸ軸方向の両側には、図１に示されるように、同じ機能を持ったオフアクシス（off-axis）方式のアライメント系２４ａ、２４ｂが、投影光学系ＰＬの光軸中心（レチクルパターン像の投影中心と一致）よりそれぞれ同一距離だけ離れた位置に設置されている。これらのアライメント系２４ａ、２４ｂは、ＬＳＡ（Laser Step Alignment）系、ＦＩＡ（ Filed Image Alignment）系、ＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment ）系の３種類のアライメントセンサを有しており、基準マーク板上の基準マーク及びウエハ上のアライメントマークのＸ、Ｙ２次元方向の位置計測を行うことが可能である。
【００６６】
ここで、ＬＳＡ系は、レーザ光をマークに照射して、回折・散乱された光を利用してマーク位置を計測する最も汎用性のあるセンサであり、従来から幅広いプロセスウエハに使用される。ＦＩＡ系は、ハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測するセンサであり、アルミ層やウエハ表面の非対称マークに有効に使用される。また、ＬＩＡ系は、回折格子状のマークに周波数をわず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て、その位相からマークの位置情報を検出するセンサであり、低段差や表面荒れウエハに有効に使用される。
【００６７】
本第１の実施形態では、これら３種類のアライメントセンサを、適宜目的に応じて使い分け、ウエハ上の３点の一次元マークの位置を検出してウエハの概略位置計測を行ういわゆるサーチアライメントや、ウエハ上の各ショット領域の正確な位置計測を行うファインアライメント等を行うようになっている。
【００６８】
この場合、アライメント系２４ａは、ウエハステージＷＳ１上に保持されたウエハＷ１上のアライメントマーク及び基準マーク板ＦＭ１上に形成された基準マークの位置計測等に用いられる。また、アライメント系２４ｂは、ウエハステージＷＳ２上に保持されたウエハＷ２上のアライメントマーク及び基準マーク板ＦＭ２上に形成された基準マークの位置計測等に用いられる。
【００６９】
これらのアライメント系２４ａ、２４ｂを構成する各アライメントセンサからの情報は、アライメント制御装置８０によりＡ／Ｄ変換され、デジタル化された波形信号を演算処理してマーク位置が検出される。この結果が制御手段としての主制御装置９０に送られ、主制御装置９０からその結果に応じてステージ制御装置に対し露光時の同期位置補正等が指示されるようになっている。
【００７０】
さらに、本第１の実施形態の露光装置１０では、図１では図示を省略したが、レチクルＲの上方に、図５に示されるような、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマーク（図示省略）と基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２上のマークとを同時に観察するための露光波長を用いたＴＴＲ（Through The Reticle ）アライメント光学系から成る一対のレチクルアライメント顕微鏡１４２、１４４が設けられている。これらのレチクルアライメント顕微鏡１４２、１４４の検出信号は、主制御装置９０に供給されるようになっている。この場合、レチクルＲからの検出光をそれぞれレチクルアライメント顕微鏡１４２及び１４４に導くための偏向ミラー１４６及び１４８が移動自在に配置され、露光シーケンスが開始されると、主制御装置９０からの指令のもとで、不図示のミラー駆動装置によりそれぞれ偏向ミラー１４６及び１４８が待避される。なお、レチクルアライメント顕微鏡１４２、１４４と同等の構成は、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示されているのでここでは詳細な説明については省略する。
【００７１】
また、図１では図示を省略したが、投影光学系ＰＬ、アライメント系２４ａ、２４ｂのそれぞれには、図４に示されるように、合焦位置を調べるためのオートフォーカス／オートレベリング計測機構（以下、「ＡＦ／ＡＬ系」という）１３０、１３２、１３４が設けられている。この内、第２の検出系としてのＡＦ／ＡＬ系１３２は、スキャン露光によりレチクルＲ上のパターンをウエハ（Ｗ１又はＷ２）上に正確に転写するには、レチクルＲ上のパターン形成面とウエハＷの露光面とが投影光学系ＰＬに関して共役になっている必要があることから、ウエハＷの露光面が投影光学系ＰＬの像面に焦点深度の範囲内で合致しているかどうか（合焦しているかどうか）を検出するために、設けられているものである。本第１の実施形態では、ＡＦ／ＡＬ系１３２として、いわゆる多点ＡＦ系が使用されている。
【００７２】
ここで、このＡＦ／ＡＬ系１３２を構成する多点ＡＦ系の詳細構成について、図５及び図６に基づいて説明する。
【００７３】
このＡＦ／ＡＬ系（多点ＡＦ系）１３２は、図５に示されるように、光ファイバ束１５０、集光レンズ１５２、パターン形成板１５４、レンズ１５６、ミラー１５８及び照射対物レンズ１６０から成る照射光学系１５１と、集光対物レンズ１６２、回転方向振動板１６４、結像レンズ１６６、受光器１６８から成る集光光学系１６１とから構成されている。
【００７４】
ここで、このＡＦ／ＡＬ系（多点ＡＦ系）１３２の上記構成各部についてその作用と共に説明する。
【００７５】
露光光ＥＬとは異なるウエハＷ１（又はＷ２）上のフォトレジストを感光させない波長の照明光が、図示しない照明光源から光ファイバ束１５０を介して導かれ、この光ファイバ束１５０から射出された照明光が、集光レンズ１５２を経てパターン形成板１５４を照明する。このパターン形成板１５４を透過した照明光は、レンズ１５６、ミラー１５８及び照射対物レンズ１６０を経てウエハＷの露光面に投影され、ウエハＷ１（又はＷ２）の露光面に対してパターン形成板１５４上のパターンの像が光軸ＡＸに対して斜めに投影結像される。ウエハＷ１で反射された照明光は、集光対物レンズ１６２、回転方向振動板１６４及び結像レンズ１６６を経て受光器１６８の受光面に投影され、受光器１６８の受光面にパターン形成板１５４上のパターンの像が再結像される。ここで、主制御装置９０は、加振装置１７２を介して回転方向振動板１６４に所定の振動を与えるとともに、受光器１６８の多数（具体的には、パターン形成板１５４のスリットパターンと同数）の受光素子からの検出信号を信号処理装置１７０に供給する。また、信号処理装置１７０は、各検出信号を加振装置１７２の駆動信号で同期検波して得た多数のフォーカス信号をステージ制御装置３８を介して主制御装置９０へ供給する。
【００７６】
この場合、パターン形成板１５４には、図６に示されるように、例えば５×９＝４５個の上下方向のスリット状の開口パターン９３−１１〜９３−５９が形成されており、これらのスリット状の開口パターンの像がウエハＷの露光面上にＸ軸及びＹ軸に対して斜め（４５°）に投影される。この結果、図４に示されるようなＸ軸及びＹ軸に対して４５°に傾斜したマトリクス配置のスリット像が形成される。なお、図４における符号ＩＦは、照明系により照明されるレチクル上の照明領域と共役なウエハ上の照明フィールドを示す。この図４からも明らかなように、投影光学系ＰＬ下の照明フィールドＩＦより２次元的に十分大きいエリアに検出用ビームが照射されている。
【００７７】
その他の第１の検出系としてのＡＦ／ＡＬ系１３０、１３４も、このＡＦ／ＡＬ系１３２と同様に構成されている。すなわち、本第１の実施形態では、露光時の焦点検出に用いられるＡＦ／ＡＬ系１３２とほぼ同一の領域をアライメントマークの計測時に用いられるＡＦ／ＡＬ機構１３０、１３４によっても検出ビームが照射可能な構成となっている。このため、アライメント系２４ａ、２４ｂによるアライメントセンサの計測時に、露光時と同様のＡＦ／ＡＬ系の計測、制御によるオートフォーカス／オートレベリングを実行しつつアライメントマークの位置計測を行うことにより、高精度なアライメント計測が可能になる。換言すれば、露光時とアライメント時との間で、ステージの姿勢によるオフセット（誤差）が発生しなくなる。
【００７８】
次に、レチクル駆動機構について、図１及び図２に基づいて説明する。
【００７９】
このレチクル駆動機構は、レチクルベース盤３２上をレチクルＲを保持してＸＹの２次元方向に移動可能なレチクルステージＲＳＴと、このレチクルステージＲＳＴを駆動する不図示のリニアモータと、このレチクルステージＲＳＴの位置を管理するレチクル干渉計システムとを備えている。
【００８０】
これを更に詳述すると、レチクルステージＲＳＴには、図２に示されるように、２枚のレチクルＲ１、Ｒ２がスキャン方向（Ｙ軸方向）に直列に設置できる様になっており、このレチクルステージＲＳＴは、不図示のエアーベアリング等を介してレチクルベース盤３２上に浮上支持され、不図示のリニアモータ等から成る駆動機構３０（図１参照）によりＸ軸方向の微小駆動、θ方向の微小回転及びＹ軸方向の走査駆動がなされるようになっている。なお、駆動機構３０は、前述したステージ装置と同様のリニアモータを駆動源とする機構であるが、図１では図示の便宜上及び説明の便宜上から単なるブロックとして示しているものである。このため、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲ１、Ｒ２が例えば二重露光の際に選択的に使用され、いずれのレチクルについてもウエハ側と同期スキャンできる様な構成となっている。
【００８１】
このレチクルステージＲＳＴ上には、Ｘ軸方向の一側の端部に、レチクルステージＲＳＴと同じ素材（例えばセラミック等）から成る平行平板移動鏡３４がＹ軸方向に延設されており、この移動鏡３４のＸ軸方向の一側の面には鏡面加工により反射面が形成されている。この移動鏡３４の反射面に向けて図１の干渉計システム３６を構成する測長軸ＢＩ６Ｘで示される干渉計からの干渉計ビームが照射され、干渉計ではその反射光を受光してウエハステージ側と同様にして基準面に対する相対変位を計測することにより、レチクルステージＲＳＴの位置を計測している。ここで、この測長軸ＢＩ６Ｘを有する干渉計は、実際には独立に計測可能な２本の干渉計光軸を有しており、レチクルステージのＸ軸方向の位置計測と、ヨイーング量の計測が可能となっている。この測長軸ＢＩ６Ｘを有する干渉計は、後述するウエハステージ側の測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘを有する干渉計１６、１８からのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のヨーイング情報やＸ位置情報に基づいてレチクルとウエハの相対回転（回転誤差）をキャンセルする方向にレチクルステージＲＳＴを回転制御したり、Ｘ方向同期制御を行うために用いられる。
【００８２】
一方、レチクルステージＲＳＴの走査方向（スキャン方向）であるＹ軸方向の他側（図１における紙面手前側）には、一対のコーナーキューブミラー３５、３７が設置されている。そして、不図示の一対のダブルパス干渉計から、これらのコーナーキューブミラー３５、３７に対して図２に測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ８Ｙで示される干渉計ビームが照射され、レチクルベース盤３２上の反射面にコーナーキューブミラー３５、３７より戻され、そこで反射したそれぞれの反射光が同一光路を戻り、それぞれのダブルパス干渉計で受光され、それぞれのコーナーキューブミラー３５、３７の基準位置（レファレンス位置で前記レチクルベース盤３２上の反射面）からの相対変位が計測される。そして、これらのダブルパス干渉計の計測値が図１のステージ制御装置３８に供給され、その平均値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置が計測される。このＹ軸方向位置の情報は、ウエハ側の測長軸ＢＩ３Ｙを有する干渉計の計測値に基づくレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳ１又はＷＳ２との相対位置の算出、及びこれに基づく走査露光時の走査方向（Ｙ軸方向）のレチクルとウエハの同期制御に用いられる。
【００８３】
すなわち、本第１の実施形態では、干渉計３６及び測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ８Ｙで示される一対のダブルパス干渉計によってレチクル干渉計システムが構成されている。
【００８４】
次に、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置を管理する干渉計システムについて、図１ないし図３を参照しつつ説明する。
【００８５】
これらの図に示されるように、投影光学系ＰＬの投影中心とアライメント系２４ａ、２４ｂのそれぞれの検出中心とを通る第１軸（Ｘ軸）に沿ってウエハステージＷＳ１のＸ軸方向一側の面には、図１の干渉計１６からの第１測長軸ＢＩ１Ｘで示される干渉計ビームが照射され、同様に、第１軸に沿ってウエハステージＷＳ２のＸ軸方向の他側の面には、図１の干渉計１８からの第２測長軸ＢＩ２Ｘで示される干渉計ビームが照射されている。そして、干渉計１６、１８ではこれらの反射光を受光することにより、各反射面の基準位置からの相対変位を計測し、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のＸ軸方向位置を計測するようになっている。ここで、干渉計１６、１８は、図２に示されるように、各３本の光軸を有する３軸干渉計であり、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のＸ軸方向の計測以外に、チルト計測及びθ計測が可能となっている。各光軸の出力値は独立に計測できる様になっている。ここで、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のθ回転を行う不図示のθステージ及びＺ軸方向の微小駆動及び傾斜駆動を行う基板駆動系としてのＺ・レベリングステージＲＳ１、ＲＳ２は、実際には、反射面の下にあるので、ウエハステージのチルト制御時の駆動量は全て、これらの干渉計１６、１８によりモニターする事ができる（基板駆動系）。
【００８６】
なお、第１測長軸ＢＩ１Ｘ、第２測長軸ＢＩ２Ｘの各干渉計ビームは、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の移動範囲の全域で常にウエハステージＷＳ１、ＷＳ２に当たるようになっており、従って、Ｘ軸方向については、投影光学系ＰＬを用いた露光時、アライメント系２４ａ、２４ｂの使用時等いずれのときにもウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の位置は、第１測長軸ＢＩ１Ｘ、第２測長軸ＢＩ２Ｘの計測値に基づいて管理される。
【００８７】
また、図２及び図３に示されるように、投影光学系ＰＬの投影中心で第１軸（Ｘ軸）と垂直に交差する第３測長軸ＢＩ３Ｙを有する干渉計と、アライメント系２４ａ、２４ｂのそれぞれの検出中心で第１軸（Ｘ軸）とそれぞれ垂直に交差する第４測長軸としての測長軸ＢＩ４Ｙ、ＢＩ５Ｙをそれぞれ有する干渉計とが設けられている（但し、図中では測長軸のみが図示されている）。
【００８８】
本第１の実施形態の場合、投影光学系ＰＬを用いた露光時のウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のＹ方向位置計測には、投影光学系の投影中心、すなわち光軸ＡＸを通過する測長軸ＢＩ３Ｙの干渉計の計測値が用いられ、アライメント系２４ａの使用時のウエハステージＷＳ１のＹ方向位置計測には、アライメント系２４ａの検出中心、すなわち光軸ＳＸを通過する測長軸ＢＩ４Ｙの計測値が用いられ、アライメント系２４ｂ使用時のウエハステージＷＳ２のＹ方向位置計測には、アライメント系２４ｂの検出中心、すなわち光軸ＳＸを通過する測長軸ＢＩ５Ｙの計測値が用いられる。
【００８９】
従って、各使用条件により、Ｙ軸方向の干渉計測長軸がウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の反射面より外れる事となるが、少なくとも一つの測長軸、すなわち測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２ＸはそれぞれのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の反射面から外れることがないので、使用する干渉計光軸が反射面上に入った適宜な位置でＹ側の干渉計のリセットを行うことができる。この干渉計のリセット方法については、後に詳述する。
【００９０】
なお、上記Ｙ計測用の測長軸ＢＩ３Ｙ、ＢＩ４Ｙ、ＢＩ５Ｙの各干渉計は、各２本の光軸を有する２軸干渉計であり、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のＹ軸方向の計測以外に、チルト計測が可能となっている。各光軸の出力値は独立に計測できるようになっている。
【００９１】
本第１の実施形態では、干渉計１６、１８及び測長軸ＢＩ３Ｙ、ＢＩ４Ｙ、ＢＩ５Ｙを有する３つの干渉計の合計５つの干渉計によって、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の２次元座標位置を管理する干渉計システムが構成されている。
【００９２】
また、本第１の実施形態では、後述するように、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の内の一方が露光シーケンスを実行している間、他方はウエハ交換、ウエハアライメントシーケンスを実行するが、この際に両ステージの干渉がないように、各干渉計の出力値に基づいて主制御装置９０の指令に応じてステージ制御装置３８により、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の移動が管理されている。
【００９３】
次に、照明系について、図１に基づいて説明する。この照明系は、図１に示されるように、露光光源４０、シャッタ４２、ミラー４４、ビームエキスパンダ４６、４８、第１フライアイレンズ５０、レンズ５２、振動ミラー５４、レンズ５６、第２フライアイレンズ５８、レンズ６０、固定ブラインド６２、可動ブラインド６４、リレーレンズ６６、６８等から構成されている。
【００９４】
ここで、この照明系の上記構成各部についてその作用とともに説明する。
【００９５】
光源であるＫｒＦエキシマレーザと減光システム（減光板、開口絞り等）よりなる光源部４０から射出されたレーザ光は、シャッタ４２を透過した後、ミラー４４により偏向されて、ビームエキスパンダ４６、４８により適当なビーム径に整形され、第１フライアイレンズ５０に入射される。この第１フライアイレンズ５０に入射された光束は、２次元的に配列されたフライアイレンズのエレメントにより複数の光束に分割され、レンズ５２、振動ミラー５４、レンズ５６により再び各光束が異なった角度より第２フライアイレンズ５８に入射される。この第２フライアイレンズ５８より射出された光束は、レンズ６０により、レチクルＲと共役な位置に設置された固定ブラインド６２に達し、ここで所定形状にその断面形状が規定された後、レチクルＲの共役面から僅かにデフォーカスされた位置に配置された可動ブラインド６４を通過し、リレーレンズ６６、６８を経て均一な照明光として、レチクルＲ上の上記固定ブラインド６２によって規定された所定形状、ここでは矩形スリット状の照明領域ＩＡ（図２参照）を照明する。
【００９６】
次に、制御系について図１に基づいて説明する。この制御系は、装置全体を統括的に制御する主制御装置９０を中心に、この主制御装置９０の配下にある露光量制御装置７０及びステージ制御装置３８等から構成されている。
【００９７】
ここで、制御系の上記構成各部の動作を中心に本第１の実施形態に係る投影露光装置１０の露光時の動作について説明する。
【００９８】
露光量制御装置７０は、レチクルＲとウエハ（Ｗ１又はＷ２）との同期走査が開始されるのに先立って、シャッタ駆動装置７２に指示してシャッタ駆動部７４を駆動させてシャッタ４２をオープンする。
【００９９】
この後、ステージ制御装置３８により、主制御装置９０の指示に応じてレチクルＲとウエハ（Ｗ１又はＷ２）、すなわちレチクルステージＲＳＴとウエハステージ（ＷＳ１又はＷＳ２）の同期走査（スキャン制御）が開始される。この同期走査は、前述した干渉計システムの測長軸ＢＩ３Ｙと測長軸ＢＩ１Ｘ又はＢＩ２Ｘ及びレチクル干渉計システムの測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ８Ｙと測長軸ＢＩ６Ｘの計測値をモニタしつつ、ステージ制御装置３８によってレチクル駆動部３０及びウエハステージの駆動系を構成する各リニアモータを制御することにより行われる。
【０１００】
そして、両ステージが所定の許容誤差以内に等速度制御された時点で、露光量制御装置７０では、レーザ制御装置７６に指示してパルス発光を開始させる。これにより、照明系からの照明光により、その下面にパターンがクロム蒸着されたレチクルＲの前記矩形の照明領域ＩＡが照明され、その照明領域内のパターンの像が投影光学系ＰＬにより１／５倍に縮小され、その表面にフォトレジストが塗布されたウエハ（Ｗ１又はＷ２）上に投影露光される。ここで、図２からも明らかなように、レチクル上のパターン領域に比べ照明領域ＩＡの走査方向のスリット幅は狭く、上記のようにレチクルＲとウエハ（Ｗ１又はＷ２）とを同期走査することで、パターンの全面の像がウエハ上のショット領域に順次形成される。
【０１０１】
ここで、前述したパルス発光の開始と同時に、露光量制御装置７０は、ミラー駆動装置７８に指示して振動ミラー５４を駆動させ、レチクルＲ上のパターン領域が完全に照明領域ＩＡ（図２参照）を通過するまで、すなわちパターンの全面の像がウエハ上のショット領域に形成されるまで、連続してこの制御を行うことで２つのフライアイレンズ５０、５８で発生する干渉縞のムラ低減を行う。
【０１０２】
また、上記の走査露光中にショットエッジ部でのレチクル上の遮光領域よりも外に照明光が漏れないように、レチクルＲとウエハＷのスキャンと同期して可動ブラインド６４がブラインド制御装置３９によって駆動制御されており、これらの一連の同期動作がステージ制御装置３８により管理されている。
【０１０３】
ところで、上述したレーザ制御装置７６によるパルス発光は、ウエハＷ１、Ｗ２上の任意の点が照明フィールド幅（ｗ）を通過する間にｎ回（ｎは正の整数）発光する必要があるため、発振周波数をｆとし、ウエハスキャン速度をＶとすると、次式（１）を満たす必要がある。
【０１０４】
ｆ／ｎ＝Ｖ／ｗ  ………………（１）
また、ウエハ上に照射される１パルスの照射エネルギーをＰとし、レジスト感度をＥとすると、次式（２）を満たす必要がある。
【０１０５】
ｎＰ＝Ｅ        ………………（２）
このように、露光量制御装置７０は、照射エネルギーＰや発振周波数ｆの可変量について全て演算を行い、レーザ制御装置７６に対して指令を出して露光光源４０内に設けられた減光システムを制御することによって照射エネルギーＰや発振周波数ｆを可変させたり、シャッタ駆動装置７２やミラー駆動装置７８を制御するように構成されている。
【０１０６】
さらに、主制御装置９０では、例えば、スキャン露光時に同期走査を行うレチクルステージとウエハステージの移動開始位置（同期位置）を補正する場合、各ステージを移動制御するステージ制御装置３８に対して補正量に応じたステージ位置の補正を指示する。
【０１０７】
更に、本第１の実施形態の投影露光装置では、ウエハステージＷＳ１との間でウエハの交換を行う第１の搬送システムと、ウエハステージＷＳ２との間でウエハ交換を行う第２の搬送システムとが設けられている。
【０１０８】
第１の搬送システムは、図７に示されるように、左側のウエハローディング位置にあるウエハステージＷＳ１との間で後述するようにしてウエハ交換を行う。この第１の搬送システムは、Ｙ軸方向に延びる第１のローディングガイド１８２、このローディングガイド１８２に沿って移動する第１のスライダ１８６及び第２のスライダ１９０、第１のスライダ１８６に取り付けられた第１のアンロードアーム１８４、第２のスライダ１９０に取り付けられた第１のロードアーム１８８等を含んで構成される第１のウエハローダと、ウエハステージＷＳ１上に設けられた３本の上下動部材から成る第１のセンターアップ１８０とから構成される。
【０１０９】
ここで、この第１の搬送システムによるウエハ交換の動作について、簡単に説明する。
【０１１０】
ここでは、図７に示されるように、左側のウエハローディング位置にあるウエハステージＷＳ１上にあるウエハＷ１’と第１のウエハローダにより搬送されてきたウエハＷ１とが交換される場合について説明する。
【０１１１】
まず、主制御装置９０では、ウエハステージＷＳ１上の不図示のウエハホルダのバキュームを不図示のスイッチを介してオフし、ウエハＷ１’の吸着を解除する。
【０１１２】
次に、主制御装置９０では、不図示のセンターアップ駆動系を介してセンターアップ１８０を所定量上昇駆動する。これにより、ウエハＷ１’が所定位置まで持ち上げられる。この状態で、主制御装置９０では、不図示のウエハローダ制御装置に第１のアンロードアーム１８４の移動を支持する。これにより、ウエハローダ制御装置により第１のスライダ１８６が駆動制御され、第１のアンロードアーム１８４がローディングガイド１８２に沿ってウエハステージＷＳ１上まで移動してウエハＷ１’の真下に位置する。
【０１１３】
この状態で、主制御装置９０では、センターアップ１８０を所定位置まで下降駆動させる。このセンターアップ１８０の下降の途中で、ウエハＷ１’が第１のアンロードアーム１８４に受け渡されるので、主制御装置９０ではウエハローダ制御装置に第１のアンロードアーム１８４のバキューム開始を指示する。これにより、第１のアンロードアーム１８４にウエハＷ１’が吸着保持される。
【０１１４】
次に、主制御装置９０では、ウエハローダ制御装置に第１のアンロードアーム１８４の退避と第１のロードアーム１８８の移動開始を指示する。これにより、第１のスライダ１８６と一体的に第１のアンロードアーム１８４が図７の−Ｙ方向に移動を開始すると同時に第２のスライダ１９０がウエハＷ１を保持した第１のロードアーム１８８と一体的に＋Ｙ方向に移動を開始する。そして、第１のロードアーム１８８がウエハステージＷＳ１の上方に来たとき、ウエハローダ制御装置により第２のスライダ１９０が停止されるとともに第１のロードアーム１８８のバキュームが解除される。
【０１１５】
この状態で、主制御装置９０ではセンターアップ１８０を上昇駆動し、センターアップ１８０によりウエハＷ１を下方から持ち上げさせる。次いで、主制御装置９０ではウエハローダ制御装置にロードアームの退避を指示する。これにより、第２のスライダ１９０が第１のロードアーム１８８と一体的に−Ｙ方向に移動を開始して第１のロードアーム１８８の退避が行われる。この第１のロードアーム１８８の退避開始と同時に主制御装置９０では、センターアップ１８０の下降駆動を開始してウエハＷ１をウエハステージＷＳ１上の不図示のウエハホルダに載置させ、当該ウエハホルダのバキュームをオンにする。これにより、ウエハ交換の一連のシーケンスが終了する。
【０１１６】
第２の搬送システムは、同様に、図８に示されるように、右側のウエハローディング位置にあるウエハステージＷＳ２との間で上述と同様にしてウエハ交換を行う。この第２の搬送システムは、Ｙ軸方向に延びる第２のローディングガイド１９２、この第２のローディングガイド１９２に沿って移動する第３のスライダ１９６及び第４のスライダ２００、第３のスライダ１９６に取り付けられた第２のアンロードアーム１９４、第４のスライダ２００に取り付けられた第２のロードアーム１９８等を含んで構成される第２のウエハローダと、ウエハステージＷＳ２上に設けられた不図示の第２のセンターアップとから構成される。
【０１１７】
次に、図７及び図８に基づいて、本第１の実施形態の特徴である２つのウエハステージによる並行処理について説明する。
【０１１８】
図７には、ウエハステージＷＳ２上のウエハＷ２を投影光学系ＰＬを介して露光動作を行っている間に、左側ローディング位置にて上述の様にしてウエハステージＷＳ１と第１の搬送システムとの間でウエハの交換が行われている状態の平面図が示されている。この場合、ウエハステージＷＳ１上では、ウエハ交換に引き続いて後述するようにしてアライメント動作が行われる。なお、図７において、露光動作中のウエハステージＷＳ２の位置制御は、干渉計システムの測長軸ＢＩ２Ｘ、ＢＩ３Ｙの計測値に基づいて行われ、ウエハ交換とアライメント動作が行われるウエハステージＷＳ１の位置制御は、干渉計システムの測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ４Ｙの計測値に基づいて行われる。
【０１１９】
この図７に示される左側のローディング位置ではアライメント系２４ａの真下にウエハステージＷＳ１の基準マーク板ＦＭ１上の基準マークが来るような配置となっている。このため、主制御装置９０では、アライメント系２４ａにより基準マーク板ＦＭ１上の基準マークを計測する以前に、干渉計システムの測長軸ＢＩ４Ｙの干渉計のリセットを実施している。
【０１２０】
上述したウエハ交換、干渉計のリセットに引き続いて、サーチアライメントが行われる。そのウエハ交換後に行われるサーチアライメントとは、ウエハＷ１の搬送中になされるプリアライメントだけでは位置誤差が大きいため、ウエハステージＷＳ１上で再度行われるプリアライメントのことである。具体的には、ステージＷＳ１上に載置されたウエハＷ１上に形成された３つのサーチアライメントマーク（図示せず）の位置をアライメント系２４ａのＬＳＡ系のセンサ等を用いて計測し、その計測結果に基づいてウエハＷ１のＸ、Ｙ、θ方向の位置合わせを行う。このサーチアライメントの際の各部の動作は、主制御装置９０により制御される。
【０１２１】
このサーチアライメントの終了後、ウエハＷ１上の各ショット領域の配列をここではＥＧＡを使って求めるファインアライメントが行われる。具体的には、干渉計システム（測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ４Ｙ）により、ウエハステージＷＳ１の位置を管理しつつ、設計上のショット配列データ（アライメントマーク位置データ）をもとに、ウエハステージＷＳ１を順次移動させつつ、ウエハＷ１上の所定のサンプルショットのアライメントマーク位置をアライメント系２４ａのＦＩＡ系のセンサ等で計測し、この計測結果とショット配列の設計座標データに基づいて最小自乗法による統計演算により、全てのショット配列データを演算する。なお、このＥＧＡの際の各部の動作は主制御装置９０により制御され、上記の演算は主制御装置９０により行われる。なお、この演算結果は、基準マーク板ＦＭ１の基準マーク位置を基準とする座標系に変換しておくことが望ましい。
【０１２２】
本第１の実施形態の場合、前述したように、アライメント系２４ａによる計測時に、露光時と同じＡＦ／ＡＬ系１３２（図４参照）の計測、制御によるオートフォーカス／オートレベリングを実行しつつアライメントマークの位置計測が行われ、アライメント時と露光時との間にステージの姿勢によるオフセット（誤差）を生じさせないようにすることができる。
【０１２３】
ウエハステージＷＳ１側で、上記のウエハ交換、アライメント動作が行われている間に、ウエハステージＷＳ２側では、図９に示されるような２枚のレチクルＲ１、Ｒ２を使い、露光条件を変えながら連続してステップ・アンド・スキャン方式により二重露光が行われる。
【０１２４】
具体的には、前述したウエハＷ１側と同様にして、事前にＥＧＡによるファインアライメントが行われており、この結果得られたウエハＷ２上のショット配列データ（基準マーク板ＦＭ２上の基準マークを基準とする）に基づいて、順次ウエハＷ２上のショット領域を投影光学系ＰＬの光軸下方に移動させた後、各ショット領域の露光の都度、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳ２とを走査方向に同期走査させることにより、スキャン露光が行われる。このようなウエハＷ２上の全ショット領域に対する露光がレチクル交換後にも連続して行われる。具体的な二重露光の露光順序としては、図１０（Ａ）に示されるように、ウエハＷ１の各ショット領域をレチクルＲ２（Ａパターン）を使ってＡ１〜Ａ１２まで順次スキャン露光を行った後、駆動系３０を用いてレチクルステージＲＳＴを走査方向に所定量移動してレチクルＲ１（Ｂパターン）を露光位置に設定した後、図１０（Ｂ）に示されるＢＩ１Ｘ〜ＢＩ１Ｘ２の順序でスキャン露光を行う。この時、レチクルＲ２とレチクルＲ１では露光条件（ＡＦ／ＡＬ、露光量）や透過率が異なるので、レチクルアライメント時にそれぞれの条件を計測し、その結果に応じて条件の変更を行う必要がある。
【０１２５】
このウエハＷ２の二重露光中の各部の動作も主制御装置９０によって制御される。
【０１２６】
上述した図７に示す２つのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２上で並行して行われる露光シーケンスとウエハ交換・アライメントシーケンスとは、先に終了したウエハステージの方が待ち状態となり、両方の動作が終了した時点で図８に示す位置までウエハステージＷＳ１、ＷＳ２が移動制御される。そして、露光シーケンスが終了したウエハステージＷＳ２上のウエハＷ２は、右側ローディングポジションでウエハ交換がなされ、アライメントシーケンスが終了したウエハステージＷＳ１上のウエハＷ１は、投影光学系ＰＬの下で露光シーケンスが行われる。
【０１２７】
図８に示される右側ローディングポジションでは、左側ローディングポジションと同様にアライメント系２４ｂの下に基準マーク板ＦＭ２上の基準マークが来るように配置されており、前述のウエハ交換動作とアライメントシーケンスとが実行される事となる。勿論、干渉計システムの測長軸ＢＩ５Ｙの干渉計のリセット動作は、アライメント系２４ｂによる基準マーク板ＦＭ２上のマーク検出に先立って実行されている。
【０１２８】
次に、図７の状態から図８の状態へ移行する際の、主制御装置９０による干渉計のリセット動作について説明する。
【０１２９】
ウエハステージＷＳ１は、左側ローディングポジションでアライメントを行った後に、図８に示される投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ中心（投影中心）の真下に基準板ＦＭ１上の基準マークが来る位置まで移動されるが、この移動の途中で測長軸ＢＩ４Ｙの干渉計ビームが、ウエハステージＷＳ１の反射面２１に入射されなくなるので、アライメント終了後直ちに図８の位置までウエハステージを移動させることは困難である。このため、本第１の実施形態では、次のような工夫をしている。
【０１３０】
すなわち、先に説明したように、本第１の実施形態では、左側ローディングポジションにウエハステージＷＳ１がある場合に、アライメント系２４ａの真下に基準マーク板ＦＭ１が来るように設定されており、この位置で測長軸ＢＩ４Ｙの干渉計がリセットされているので、この位置までウエハステージＷＳ１を一旦戻し、その位置から予めわかっているアライメント系２４ａの検出中心と投影光学系ＰＬの光軸中心（投影中心）との距離（便宜上ＢＬとする）にもとづいて、干渉計ビームの切れることのない測長軸ＢＩ１Ｘの干渉計１６の計測値をモニタしつつ、ウエハステージＷＳ１を距離ＢＬだけＸ軸方向右側に移動させる。これにより、図８に示される位置までウエハステージＷＳ１が移動されることになる。そして、主制御装置９０では、レチクルアライメント顕微鏡１４２、１４４の少なくとも一方を用いて、基準マーク板ＦＭ１上のマークとレチクルマークとの相対位置関係を計測するのに先立って測長軸ＢＩ３Ｙの干渉計をリセットする。リセット動作は、次に使用する測長軸がウエハステージ側面を照射できるようになった時点で実行することができる。
【０１３１】
このように、干渉計のリセット動作を行っても高精度アライメントが可能な理由は、アライメント系２４ａにより基準マーク板ＦＭ１上の基準マークを計測した後、ウエハＷ１上の各ショット領域のアライメントマークを計測することにより、基準マークと、ウエハマークの計測により算出された仮想位置との間隔を同一のセンサにより算出しているためである。この時点で基準マークと露光すべき位置の相対距離が求められていることから、露光前にレチクルアライメント顕微鏡１４２、１４４により露光位置と基準マーク位置との対応がとれていれば、その値に前記相対距離を加えることにより、Ｙ軸方向の干渉計の干渉計ビームがウエハステージの移動中に切れて再度リセットを行ったとしても高精度な露光動作を行うことができるのである。
【０１３２】
なお、アライメント終了位置から図８の位置にウエハステージＷＳ１が移動する間に、測長軸ＢＩ４Ｙが切れないような場合には、測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ４Ｙの計測値をモニタしつつ、アライメント終了後に直ちに、図８の位置までウエハステージを直線的に移動させてもよいことは勿論である。この場合、ウエハステージＷＳ１のＹ軸と直交する反射面２１に投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通る測長軸ＢＩ３Ｙがかかった時点で干渉計のリセット動作を行うようにしても良い。
【０１３３】
上記と同様にして、露光終了位置からウエハステージＷＳ２を図８に示される右側のローディングポジションまで移動させ、測長軸ＢＩ５Ｙの干渉計のリセット動作を行えば良い。
【０１３４】
また、図１１には、ウエハステージＷＳ１上に保持されるウエハＷ１上の各ショット領域を順次露光する露光シーケンスのタイミングの一例が示されており、図１２には、これと並列的に行われるウエハステージＷＳ２上に保持されるウエハＷ２上のアライメントシーケンスのタイミングが示されている。本第１の実施形態では、２つのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２を独立して２次元方向に移動させながら、各ウエハステージ上のウエハＷ１、Ｗ２に対して露光シーケンスとウエハ交換・アライメントシーケンスとを並行して行うことにより、スループットの向上を図っている。
【０１３５】
ところが、２つのウエハステージを使って２つの動作を同時並行処理する場合は、一方のウエハステージ上で行われる動作が外乱要因として、他方のウエハステージで行われる動作に影響を与える場合がある。また、逆に、一方のウエハステージ上で行われる動作が他方のウエハステージで行われる動作に影響を与えない動作もある。そこで、本第１の実施形態では、並行処理する動作の内、外乱要因となる動作とならない動作とに分けて、外乱要因となる動作同士、あるいは外乱要因とならない動作同士が同時に行われるように、各動作のタイミング調整が図られる。
【０１３６】
例えば、スキャン露光中は、ウエハＷ１とレチクルＲとを等速で同期走査させることから外乱要因とならない上、他からの外乱要因を極力排除する必要がある。このため、一方のウエハステージＷＳ１上でのスキャン露光中は、他方のウエハステージＷＳ２上のウエハＷ２で行われるアライメントシーケンスにおいて静止状態となるようにタイミング調整がなされる。すなわち、アライメントシーケンスにおけるマーク計測は、ウエハステージＷＳ２をマーク位置で静止させた状態で行われるため、スキャン露光にとって外乱要因とならず、スキャン露光中に並行してマーク計測を行うことができる。これを図１１及び図１２で見ると、図１１においてウエハＷ１に対し動作番号「１、３、５、７、９、１１、１３、１５、１７、１９、２１、２３」で示されるスキャン露光と、図１２においてウエハＷ２に対し動作番号「１、３、５、７、９、１１、１３、１５、１７、１９、２１、２３」で示される各アライメントマーク位置におけるマーク計測動作が相互に同期して行われていることがわかる。一方、アライメントシーケンスにおいても、スキャン露光中は、等速運動なので外乱とはならず高精度計測が行えることになる。
【０１３７】
また、ウエハ交換時においても同様のことが考えられる。特に、ロードアームからウエハをセンターアップに受け渡す際に生じる振動等は、外乱要因となり得るため、スキャン露光前、あるいは、同期走査が等速度で行われるようになる前後の加減速時（外乱要因となる）に合わせてウエハの受け渡しをするようにしても良い。
【０１３８】
上述したタイミング調整は、主制御装置９０によって行われる。
【０１３９】
次に、本第１実施形態の投影露光装置１０において、アライメント系２４ａに設けられたＡＦ／ＡＬ系１３０、又はアライメント系２４ｂに設けられたＡＦ／ＡＬ系１３４を用いてアライメント時にウエハのＡＦ計測を行い、この計測結果と、投影光学系ＰＬに設けられたＡＦ／ＡＬ系１３２によるウエハのＡＦ計測結果とに基づいて露光時に、フォーカス・レベリング制御を行う方法について説明する。
【０１４０】
ウエハＷ上の各ショット領域に対する露光順序は、前述したように、１．スキャン時加減速時間、２．整定時間、３．露光時間、４．隣接ショットへのステッピング時間等の１．〜４．の各パラメータにより決定されるが、一般にレチクルステージの加減速が律速条件となるため、縦ステッピング（図１３のＹ方向へのステッピング）により２ショットステッピングが行われない場合は、ウエハを±Ｙ方向に交互に走査する（図１３のＸ方向に隣接するショットを順次走査露光する）のが最も効率が良くなる。
【０１４１】
図１３には、このようにして決定されたウエハＷ１上のショット領域２１０の露光順序が示されている。この図１３は、ウエハＷ１内に全てのショット配列が入っている場合の例である。
【０１４２】
本実施形態においても、各ショット領域の露光に先立って、特開平６−２８３４０３号公報等に記載されるような完全先読み制御が行われるのであるが、図１３に示されるような最も効率の良い露光順序で露光を行なおうとすると、図１３中の符号Ａ、Ｂ、Ｃで示される各位置では、先読み用のＡＦ検出点がウエハＷ１の外周にかかるため、部分的にウエハＷ１の面上を計測（検出）できないＡＦ検出点が発生する。このような場合には、上記の完全先読み制御を行なうことができない。
【０１４３】
これを更に詳述する。図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）には、図１３中にＡ、Ｂ、Ｃで示される各位置で先読み用のＡＦ計測を行う場合の拡大平面図がそれぞれ示されている。なお、実際には、レチクル上の照明領域ＩＡに共役な露光領域ＩＦ及びＡＦ検出点ＡＦ１〜ＡＦ５等が固定で、これらに対しウエハＷ１が走査されるのであるが、便宜上、図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）においては、露光領域ＩＦ及びＡＦ検出点がウエハ面に対して走査されるように図示されている。従って、以下の説明においては、実際のウエハＷ１の走査方向と反対方向をスキャン方向として説明する。
【０１４４】
この場合、露光領域ＩＦの走査方向（紙面の上下方向）の一方側には、第２検出系としてのＡＦ検出点ＡＦ１〜ＡＦ５が非走査方向（紙面の左右方向）に配列され（図１４（Ａ）参照）、また、露光領域ＩＦの走査方向の他方側には、第２検出系としてのＡＦ検出点ＡＢ１〜ＡＢ５が非走査方向に配列されているものとする（図１４（Ｂ）参照）。
【０１４５】
図１４（Ａ）において＋Ｙ方向にスャンしながらＡＦ計測を行う場合、検出点ＡＦ１及びＡＦ２がウエハＷ１面上を外れており、また、図１４（Ｂ）と（Ｃ）の場合もウエハＷ１面上を検出点（ＡＢ１〜ＡＢ５，ＡＦ４及びＡＦ５）が外れていることから、前述した先読み制御を行うことができなくなるのである。
【０１４６】
このような場合、従来においては、上記Ａ、Ｂ、Ｃの位置において検出点がウエハＷ１面上から外れないようにするため、ウエハＷ１の内側から外側に向けてスキャン（内スキャンという）を行うようにスキャン方向の反転を行なっていたが、スキャン方向を反転させると、上記のように決定された露光順序が変更される結果、スループットが低下するという不都合がある。
【０１４７】
かかるスループットの低下を防止するため、図１５（比較例）に示されるように、先読み用のＡＦ検出点（例えば、ＡＦ１〜ＡＦ５）が全てのウエハ面上に存在して計測可能になった時点ＤでＡＦ計測を開始し、オートフォーカス、オートレベリング制御（以下、ＡＦ／ＡＬ制御という）を実施する方法を採用すると、ＡＦ／ＡＬの追従の位相遅れによる誤差が追従終了点Ｅ〜Ｆの間で発生する。なお、この図１５における点Ｅは、正常な先読み制御が行われる場合の追従完了位置を示すものであり、これより明らかなように、このようなＡＦ計測ではＡＦ／ＡＬ制御精度を悪化させることがわかる。
【０１４８】
そこで、本第１の実施形態では、ウエハ露光時の先読み制御に先立って、アライメント系２４ａに設けられたＡＦ／ＡＬ系１３０、又はアライメント系２４ｂに設けられたＡＦ／ＡＬ系１３４を用いてアライメント時にウエハＷ１のＡＦ計測を、露光時と同じ条件で行なうことにより、上記のＡＦ／ＡＬの追従の位相遅れによる誤差であるＡＦ／ＡＬ制御精度の悪化を防止しようとするものである。なお、上記ＡＦ／ＡＬ系１３０あるいはＡＦ／ＡＬ系１３４には、上述した投影光学系ＰＬに設けられているのと同じ条件でウエハＷ１表面をＡＦ／ＡＬ計測することができる第１検出系としてのＡＦ検出点（ＡＦ１〜ＡＦ５に相当：図１４（Ａ）参照）及びＡＦ検出点（ＡＢ１〜ＡＢ５に相当：図１４（Ｂ）参照）を有している。
【０１４９】
すなわち、図１６に示されるように、アライメントが行われるウエハＷ１では、ＥＧＡの計測点数がＡＬ１〜ＡＬ６（６点）であって、その間に露光シーケンスと同じ方向でＡＦ計測が計測点Ｃ，Ａ，Ｂにて行われる。この場合も、２つの基板ステージの動作が互いに影響し合うことがない様にするため、ステッピング動作同士（外乱要因動作同士）、あるいは露光動作とアライメント動作（非外乱要因動作）同士を同期させるとともに、互いに干渉しない順序でステージを移動するようにしている。この場合、露光時間＞アライメント時間＋先読み計測時間となっているものとする。
【０１５０】
図１７には、図１６のＡ点における本発明の特徴であるアライメント時のＡＦ計測による検出点ＡＦ１〜ＡＦ５までの計測結果が示されている。図１７では、図を簡略化するため、ウエハ面位置をレベリングを０として示したが、通常はＡＦ１〜ＡＦ５までの結果がばらついているのが一般的である。
【０１５１】
この場合、図１４（Ａ）に示されるように、検出点ＡＦ４及びＡＦ５では、ＡＦ計測を正常に行うことができるので、図１７においてもそのＡＦ計測値はウエハ面位置を示している。これに対し、検出点ＡＦ３，ＡＦ２，ＡＦ１は、走査方向に移動するにつれて順次ウエハ面位置を示す様になる。このようにして、ウエハ外周近傍のショット領域のフォーカス計測を予め行っておくと、次の露光シーケンスでは、例えば図１６中のＡ、Ｂ、Ｃの各位置においてどのような計測値を示すかが分かるため、実際の露光時の先読み制御の際には、図１８に示されるように、図１５の場合に比べ、ウエハ面位置の計測再現性の誤差の範囲内でウエハ位置を目標位置（０）に近づけておく事ができる。すなわち、フォーカスの追い込みを迅速に行なうことができる。
【０１５２】
もともとオートフォーカスの追従制御応答は、特開平６―２８３４０３号公報に示されるように、１次応答として、絶対誤差の３０％分追従できる条件であり、初期の絶対値誤差を小さくする事によって、追従終了点Ｆが早くなり（許容値が同じため）、正常な先読み制御が行われていた時の追従完了点Ｅよりも更に前に追従を終了させる事が可能となる。
【０１５３】
以上説明したように、本第１の実施形態の投影露光装置１０によると、ウエハを保持する２つのウエハステージを独立して移動させ、一方のステージ上でウエハ交換及びアライメント動作を行い、他方のステージ上で露光動作を並行して行い、上記のアライメントの際に、アライメント系のＡＦ／ＡＬ系を使ってウエハ面のＡＦ計測を行うこととし、両方の動作が終了した時点で、お互いの動作を切り換える事としたので、ウエハ外周でフォーカス計測を事前に実施し、その結果を用いることで、露光時に先読み位置にウエハ表面が無いようなウエハ外周の近傍でウエハの外側から内側へ向けてスキャン露光するショット領域であってもフォーカスの迅速な追い込みが可能であり、先読み制御の追従の遅れを防止することができる。従って、高精度でフォーカス、レベリング制御が可能であるとともに、ウエハ外周の近傍のショット領域をウエハの外側から内側へ向けてスキャン露光する場合であっても内スキャンを採用する必要がなく、最も効率の良い露光順序で各ショット領域を露光することができるのでスループットの向上が可能である。
【０１５４】
また、上記のアライメント時のＡＦ計測は、外周ショットの走査露光時と同じ方向から走査しながら行われるので、ステージの走り方向等に依存したオフセット等を除去したフォーカス制御が可能となる。
【０１５５】
また、上記第１の実施形態の投影露光装置１０によると、２枚のウエハをそれぞれ独立に保持する２つのウエハステージを具備し、これら２つのウエハステージをＸＹＺ方向に独立に移動させて、一方のウエハステージでウエハ交換とアライメント動作を実行する間に、他方のウエハステージで露光動作を実行する事とし、両方の動作が終了した時点でお互いの動作を切り換えるようにしたことから、スループットを大幅に向上させることが可能になる。
【０１５６】
また、上記第１の実施形態によると、投影光学系ＰＬを挟んでマーク検出を行う少なくとも２つのアライメント系を具備しているため、２つのウエハステージを交互にずらすことにより、各アライメント系を交互に使って行われるアライメント動作と露光動作とを並行処理することが可能になる。
【０１５７】
その上、上記第１の実施形態によると、ウエハ交換を行うウエハローダがアライメント系の近辺、特に、各アライメント位置で行えるように配置されているため、ウエハ交換からアライメントシーケンスへの移行がスムースに行われ、より高いスループットを得ることができる。
【０１５８】
さらに、上記第１の実施形態によると、上述したような高スループットが得られるため、オフアクシスのアライメント系を投影光学系ＰＬより大きく離して設置したとしてもスループットの劣化の影響が殆ど無くなる。このため、高Ｎ．Ａ．（開口数）であって且つ収差の小さい直筒型の光学系を設計して設置することが可能となる。
【０１５９】
また、上記第１の実施形態によると、２本のアライメント系及び投影光学系ＰＬの各光軸のほぼ中心を計測する干渉計からの干渉計ビームを各光学系毎に有しているため、アライメント時や投影光学系を介してのパターン露光時のいずれの場合にも２つのウエハステージ位置をアッべ誤差のない状態でそれぞれ正確に計測することができ、２つのウェハステージを独立して移動させることが可能になる。
【０１６０】
さらに、２つのウェハステージＷＳ１、ＷＳ２が並ぶ方向（ここではＸ軸方向）に沿って両側から投影光学系ＰＬの投影中心に向けて設けられた測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘは、常にウエハステージＷＳ１、ＷＳ２に対して照射され、各ウエハステージのＸ軸方向位置を計測するため、２つのウエハステージが互いに干渉しないように移動制御することが可能になる。
【０１６１】
その上、上記測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘに対してアライメント系の検出中心や投影光学系ＰＬの投影中心位置に向けて垂直に交差する方向（ここではＹ軸方向）に測長軸ＢＩ３Ｙ、ＢＩ４Ｙ、ＢＩ５Ｙが照射されるように干渉計が配置され、ウエハステージを移動させて反射面から測長軸が外れたとしても、干渉計をリセットすることによりウエハステージを正確に位置制御することが可能となる。
【０１６２】
そして、２つのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２上には、それぞれ基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２が設けられ、その基準マーク板上のマーク位置とウエハ上のマーク位置とを予めアライメント系で計測することによって得られる補正座標系との間隔を、露光前の基準板計測位置に対してそれぞれ加算する事によって、従来の様な投影光学系とアライメント系との間隔を計測するベースライン計測を行うことなくウエハの位置合わせが可能となり、特開平７―１７６４６８号公報に記載されるような大きな基準マーク板の搭載も不要となる。
【０１６３】
また、上記第１の実施形態によると、複数枚のレチクルＲを使って二重露光を行うことから、高解像度とＤＯＦ（焦点深度）の向上効果が得られる。しかし、この二重露光法は、露光工程を少なくとも２度繰り返さなければならないため、露光時間が長くなって大幅にスループットが低下するが、本第１の実施形態の投影露光装置を用いることにより、スループットが大幅に改善できるため、スループットを低下させることなく高解像度とＤＯＦの向上効果とが得られる。例えば、Ｔ１（ウエハ交換時間）、Ｔ２（サーチアライメント時間）、Ｔ３（ファインアライメント時間）、Ｔ４（１回の露光時間）において、８インチウエハにおける各処理時間をＴ１：９秒、Ｔ２：９秒、Ｔ３：１２秒、Ｔ４：２８秒とした場合、１つのウエハステージを使って一連の露光処理が為される従来技術により二重露光が行われると、スループットＴＨＯＲ＝３６００／（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４＊２）＝３６００／（３０＋２８＊２）＝４１［枚／時］となり、１つのウエハステージを使って一重露光法を実施する従来装置のスループット（ＴＨＯＲ＝３６００／（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）＝３６００／５８＝６２［枚／時］）と比べてスループットが６６％までダウンする。ところが、本第１の実施形態の投影露光装置を用いてＴ１、Ｔ２、Ｔ３とＴ４とを並列処理しながら二重露光を行う場合は、露光時間の方が大きいため、スループットＴＨＯＲ＝３６００／（２８＋２８）＝６４［枚／時］となることから、高解像度とＤＯＦの向上効果を維持しつつスループットを改善することが可能となる。また、露光時間が長い分、ＥＧＡ点数を増やすことが可能となり、アライメント精度が向上する。
【０１６４】
なお、上記第１の実施形態では、本発明が二重露光法を用いてウエハの露光を行う装置に適用された場合について説明したが、これは、前述の如く、本発明の装置により、一方のウエハステージ側で２枚のレチクルにて２回露光を行う（二重露光）間に、独立に可動できる他方のウエハステージ側でウエハ交換とウエハアライメントを並行して実施する場合に、従来の一重露光よりも高いスループットが得られるとともに、解像力の大幅な向上が図れるという特に大きな効果があるためである。しかしながら、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではなく、一重露光法により露光する場合にも本発明は好適に適用できるものである。例えば、８インチウエハの各処理時間（Ｔ１〜Ｔ４）が前述と同様であるとすると、本発明のように２つのウエハステージを使って一重露光法で露光処理する場合、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を１グループとし（計３０秒）、Ｔ４（２８秒）と並列処理を行うと、スループットはＴＨＯＲ＝３６００／３０＝１２０［枚／時］となり、１つのウエハステージを使って一重露光法を実施する従来のスループット（ＴＨＯＲ＝６２［枚／時］に比べてほぼ倍の高スループットを得る事が可能となる。
【０１６５】
また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式により走査露光を行う場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、ステップ・アンド・リピート方式による静止露光を行う場合及びＥＢ露光装置やＸ線露光装置、さらにはチップとチップを合成するスティッチング露光時であっても同様に適用できることは勿論である。
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を図１９ないし図３３に基づいて説明する。
【０１６６】
本第２の実施形態は、１つのウエハステージＷＳを使って先読みＡＦ／ＡＬ計測を行いつつ、その計測結果に基づいてフォーカス・レベリング制御を行って露光を行うものである。
【０１６７】
図１９には、第２の実施形態に係る投影露光装置２１４の概略構成が示されており、この投影露光装置２１４は、第１の実施形態と同様にステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の投影露光装置であって、図１に示される第１の実施形態の投影露光装置１０と基本的な構成部分において同一であり、同一部分に同一符号を付して構成説明を省略する。第１の実施形態の投影露光装置１０と異なる点は、ウエハステージＷＳが１つで構成されており、先読み制御用のウエハＷ上の面位置を計測するＡＦ／ＡＬ系が、露光領域ＩＦの走査方向の一方側と他方側に設けられ、露光領域ＩＦの非走査方向の幅よりも広い範囲に複数の検出点が配列されるように構成された斜入射式の照射光学系１５１と集光光学系１６１とで構成されている点である。また、本第２の実施形態のウエハステージＷＳには、ウエハＷを保持してＺ軸方向の微小駆動及び傾斜駆動させる基板駆動系としてのＺ・レベリングステージＬＳを備えている。
【０１６８】
これを露光領域ＩＦに対する先読み制御用のＡＦ検出点の配置を斜視図で示した図２０で見ると、露光領域ＩＦの走査方向（＋Ｙ方向）には、非走査方向（±Ｘ方向）に検出点ＡＦ１〜ＡＦ９で構成される検出領域ＡＦＥ（図２５参照）が設けられ、露光領域ＩＦの非走査方向の幅よりも大きい範囲に配列されている。また、露光領域ＩＦの走査方向（−Ｙ方向）には、非走査方向（±Ｘ方向）に検出点ＡＢ１〜ＡＢ９で構成される検出領域ＡＢＥ（図２５参照）が設けられ、露光領域ＩＦの非走査方向の幅よりも大きい範囲に配列されている。これらの検出点ＡＦ１〜ＡＦ９及び検出点ＡＢ１〜ＡＢ９は、それぞれ露光領域ＩＦを走査する走査方向（＋Ｙ方向、−Ｙ方向）の手前側に配置されていて、各検出点におけるウエハＷ面が所定の基準面に対してどの程度ずれているかの相対位置がショット領域の露光に先立って検出される。
【０１６９】
図２１は、図２０を走査方向から見た側面図であり、図２２は、図２１の平面図であり、図２３は、図２２を非走査方向から見た側面図である。
【０１７０】
図２２及び図２３に示されるように、斜入射式のＡＦ／ＡＬ系の照射光学系１５１ａ及び１５１ｂから射出された光束は、ウエハＷ面上の非走査方向に延びた検出点ＡＢ１〜ＡＢ９と検出点ＡＦ１〜ＡＦ９を形成し、ウエハＷ面にて反射された光束が斜入射式のＡＦ／ＡＬ系の集光光学系１６１ａ及び１６１ｂにて受光されるようになっている。これは、投影光学系ＰＬの投影レンズのＮ．Ａ．（開口数）が大きくなるにつれて投影レンズ下面とウエハＷ間のワーキングディスタンスが狭くなるため、露光領域ＩＦ内を斜入射ＡＦ系で計測できなくなるが、かかる場合であっても完全先読み計測を実行するためにこのようにしたものである。
【０１７１】
また、図２１及び図２３に示されるように、本第２の実施形態の投影光学系ＰＬの下端付近の形状は、逆円錐台となっており、照射光学系１５１ａ及び１５１ｂからの複数の照射光がウエハＷのそれぞれの検出点位置に照射され、ウエハＷ表面からの反射光が投影光学系ＰＬの両脇を通り抜けて、集光光学系１６１ａ及び１６１ｂにて受光されるように構成されている。これは、ＡＦ光束が投影光学系ＰＬの下端付近でけられないようにするためであり、Ｎ．Ａ．の広がり部と投影光学系ＰＬの４５°方向に合わせるとともに、投影光学系ＰＬを構成する投影レンズの収差を補正する為、投影光学系ＰＬの最下面に平行平板２１６が走査方向に合わせて長方形に配置されている。そして、その平行平板２１６の走査方向の前後には、一次元の非走査方向に延びたＡＦ検出点が＋Ｙ走査用と−Ｙ走査用として２ヶ所に配置されている。これを例えば、特開平６―２８３４０３号公報に記載されている様な２次元検出型のＡＦ機構と比べると、露光位置でのＡＦ計測が出来ない反面、非走査方向に長くスポット群を形成する事が可能になるとともに、検出点が１次元に配列されているため、各ＡＦスポットのＺ方向面内湾曲によるオフセット誤差を容易に補正できるという利点がある。更に、２方向入射により非走査方向に干渉縞を形成する方法を採用する場合などでは、その干渉縞の間隔誤差、位置変動より１次元画像処理にてＡＦ／ＡＬ位置を検出する１次元処理の先読み制御法であるので、本発明の適用が容易となる利点がある。また、光束が検出領域ＡＦＥ、ＡＢＥの２ヶ所に分かれているので、それぞれの光束を遮光しない様なカバーを設置し、カバー内に温度調節が為された気体を流すことで温度変化によるＡＦ／ＡＬ精度を向上させる様にすれば、更に検出誤差を軽減する効果がある。
【０１７２】
次に、本第２の実施形態の投影露光装置２１４により、ウエハＷの外周よりショット配列の方が大きい場合の先読み制御について説明する。例えば、図３２は、ウエハＷの外周よりショット配列の方が大きい場合の先読み制御に関する比較例を示した図である。図３２では、走査露光を行う露光領域ＩＦに対して走査方向（紙面上方の矢印方向：実際には露光領域ＩＦ及びＡＦ検出点ＡＦ１〜ＡＦ５が固定でこれらに対してウエハＷが走査されるが、便宜上図の露光領域ＩＦ及びＡＦ検出点がウエハ面に対して走査されるように図示する）の手前に、非走査方向に配列されたＡＦ検出点ＡＦ１〜ＡＦ５が配列されている。このＡＦ検出点ＡＦ１〜ＡＦ５で構成される検出領域ＡＦＢは、完全先読み制御を行うためにＡＦ計測を行うもので、その検出領域ＡＦＢの幅が露光領域ＩＦの非走査方向の幅とほぼ同じ幅で構成されている。この図３２（比較例）のように構成された投影露光装置を用いて先読み制御をする場合は、図３３に示されるように、ステージの移動に伴ってＡＦ１〜ＡＦ５までのＡＦ出力値が得られる。この図３３の横軸はステージの移動時間〔ｔ〕を示し、縦軸はウエハ面位置に対するＺ方向の相対位置〔μｍ〕を示している。この図３３の線図に示されるように、ウエハＷ面上にかかる検出点ＡＦ５〜ＡＦ３については、検出点が走査方向に移動するにつれて順次ウエハ面位置を示す様になるが、検出点ＡＦ２及びＡＦ１については最後までウエハ面上を通過しないため、正常な出力値が得られなくなる。このように、図３２及び図３３の比較例による５点計測で全ショット領域の先読み制御を実施しようとすると、ウエハの外周近傍のショット領域ではエラーが発生してしまい、ＡＦ／ＡＬ制御ができなくなることがあった。これを回避するため、ウエハＷの内側から外側に向って走査しながら先読み制御を行ったり、隣接ショットのウエハ面位置の計測データを使って露光処理が為されるように、欠けショット領域におけるＡＦ／ＡＬ制御シーケンスに変える必要があった。
【０１７３】
これに対し、本第２実施形態では、図２０に示されるように、露光領域ＩＦに対してＡＦ検出点の非走査方向の幅を広げることにより、隣接するショット領域のウエハ面位置を計測することが可能となり、その計測結果を利用することによってエラーが発生し難い先読み制御を行うようにしたものである。
【０１７４】
図２４には、第２の実施形態に係るＡＦ／ＡＬ系を用いた先読み制御法を説明するウエハＷの平面図が示されている。この図２４は、最も高速にウエハＷを露光することができる順序にて先読み制御を実施した場合の各ショット領域のグループ化を示したものである。図２５には、フォーカス計測時における露光領域ＩＦとＡＦ検出点の位置関係が示されている。ここで、各ショット領域毎にどのＡＦ検出点（ＡＦ１〜ＡＦ９、ＡＢ１〜ＡＢ９）を使用してＡＦ計測を行うかを「Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，ＡＦ，ＡＢ」の様にグルーピングを行って、これらの各グループ毎に使用する検出点位置を図２６の表に示されるように予め決めておく。図２６に示される表の横方向には、使用するＡＦ検出点（ＡＦ１〜ＡＦ９、ＡＢ１〜ＡＢ９）の位置が示され、縦方向には各ショット領域をグルーピングしたグループ名が示されている。そして、それらのクロス位置に○印が付いたＡＦ検出点（センサ）を使用して先読み制御が行われるように、主制御装置９０により制御される。
【０１７５】
例えば、図２７はＡグループ（例えば、図２４の左端上のショット領域を露光する場合など）のショット領域２１２を露光する際に使用されるＡＦ検出点とウエハ面の先読み制御開始時の位置関係を示している。この場合、露光領域ＩＦから走査方向に距離Ｌだけ離れた位置に存在するＡＦ検出点ＡＦ７、ＡＦ８、ＡＦ９が用いられるように主制御装置９０により制御される。ここで、図２７に示される先読み制御開始時には、主制御装置９０により指定された３つのＡＦ検出点（ＡＦ７、ＡＦ８、ＡＦ９）が全てウエハ面上に位置しているため、破線で示したショット領域２１２の露光が終了するまでこの３つのＡＦ検出点ＡＦ７、ＡＦ８、ＡＦ９で計測された計測値に基づいて先読み制御を行うようにする。
【０１７６】
この図２６及び図２７の場合は、ショット領域に応じて使用するＡＦ検出点が予め固定されている「ＡＦ検出点固定法」である。図２７の例におけるショット領域２１２内の実計測は、検出点ＡＦ７だけであって、隣接するショット領域上の検出点ＡＦ８，ＡＦ９の計測値を用いることにより、先読みによるＡＦ／ＡＬ制御を行うことができる。
【０１７７】
また、ショット領域内において先読み制御時に欠けているＡＦ検出点が無い場合、すなわち、図２４に示されるグループＡＦやグループＡＢの場合は、図２６の表で指定されるショット領域内に位置する検出点ＡＦ３〜ＡＦ７、ＡＢ３〜ＡＢ７のみを用いて計測が行われ、ショット領域外の検出点ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ８、ＡＦ９は使用されない。
【０１７８】
また、図２４に示されるグループＥの場合は、図２６の表で指定されるように、検出点ＡＦ１〜ＡＦ５を用いて計測が行われる。このグループＥでは、図２４に示されるように、先読み制御の途中で検出点ＡＦ６及びＡＦ７が計測可能となるので、この検出点ＡＦ６とＡＦ７の計測値を使用した方が精度は高くなるが、ショット配列の設定時に一回の露光動作内で使用するＡＦ検出点を変更する必要がない分、主制御装置９０の制御処理が簡略化できるという利点がある。従って、制御処理に余裕がある場合は、検出点ＡＦ６及びＡＦ７の計測値を使うようにして、一層高精度なフォーカス、レベリング制御を行うようにしても良い。次に、上記以外の先読み制御法について説明する。
【０１７９】
図２８は、使用するＡＦ検出点の数を変えることなくウエハＷ面上でＡＦ計測が可能なセンサを順次走査方向の移動に合わせて、ＡＦ検出点を移動させて所定のショット領域に対してウエハ面のフォーカス計測を行うようにする「ＡＦ検出点移動型」である。先読み制御のＡＦ計測方法としては、原理的に精度の最も優れた計測方法である。この「ＡＦ検出点移動型」を実施するにあたって、主制御装置９０は、ウエハＷを走査方向に移動させながらウエハＷの周縁部に定められた禁止帯の内側の有効領域内にいずれのＡＦ検出点がかかっているかを把握するため、ウエハの外周位置情報と、ＡＦ検出点の位置情報と、露光対象であるショット領域の位置情報とに基づいてＡＦ検出点の切り換えを行うように制御する。例えば、図２８の場合は、最初は検出点ＡＦ７、ＡＦ８、ＡＦ９の３つを用いて計測を行い、次に、検出点ＡＦ６、ＡＦ７、ＡＦ８、その次には、検出点ＡＦ５、ＡＦ６、ＡＦ７となり、最後に検出点ＡＦ４、ＡＦ５、ＡＦ６というように、ウエハ面上の有効領域内であって、できるだけショット領域２１２内の３つの検出点が選ばれるようにセンサの切り換えが行われる。これにより、ショット領域が設けられたウエハＷの外周部を露光領域ＩＦが外側から内側へ走査露光する場合であっても（実際には、移動しない露光領域ＩＦに対してウエハＷ側が移動して相対走査が行われる）、先読み制御をすることによりウエハ面位置を投影光学系ＰＬの結像面に迅速に追い込むことが可能となり、迅速かつ高精度なフォーカス、レベリング制御を行うことができる。切り換えの方法は、前述のように、グルーピングを行っても良いし、全センサの出力を常時モニターし、許容値内になった検出点を使用する様にしても良い。
【０１８０】
また、図２９では、使用するＡＦ検出点の数に関係なく、計測可能な検出点であれば全て使用する「ＡＦセンサ数、位置可変型」である。この場合、複数のＡＦ検出点を使用することによって、平均化効果が高くなり、ウエハ外周部のソリ等の影響を受け難くできるという特徴がある。また、ＡＦ計測において再現性が悪い場合などでは、この効果は一層高くなる。この図２９の場合も図２８と同様に、主制御装置９０は、ウエハＷを走査方向に移動させながらウエハＷの周縁部に定められた禁止帯の内側の有効領域内にいずれのＡＦ検出点がかかっているかを把握するため、ウエハの外周位置情報と、ＡＦ検出点の位置情報と、露光対象であるショット領域の位置情報とに基づいてＡＦ検出点の切り換えを行うように制御する。ここでは、ＡＦ検出点の数に限定がないため、ＡＦ１〜ＡＦ９までの検出点のうち、有効領域内に含まれる検出点全てを使ってＡＦ／ＡＬ計測を行うようにする。これにより、ウエハＷの外周近傍のショット領域を外側から内側へ走査露光する場合であっても、先読み制御を行うことによってウエハ面位置を投影光学系ＰＬの結像面に迅速に追い込むことが可能になり、迅速かつ高精度なフォーカス、レベリング制御を行うことができる。
【０１８１】
以上述べたような先読み制御法を使って、例えば、特開平６−２８３４０３号公報に記載されている技術に付加することにより、ウエハ外周近傍やウエハ内のショット領域の区別に関係なく、最も迅速に行える露光順序に従ってウエハ面の各ショット領域に対して、高速且つ高精度な走査露光を行う事が可能となる。
【０１８２】
次に、上述した先読み制御を行うにあたって、いずれのデータを先読み計測データとして採用するかについて説明する。これは、例えば、露光領域ＩＦの走査方向の幅を６〜８ｍｍとし、露光時におけるウエハの走査速度を８０〜９０ｍｍ／ｓｅｃとすると、ウエハ面のうねり周波数にもよるが、先読みＡＦ検出点が露光時におけるウエハ走査速度に達するまでの加速＋整定距離（Ｌ＝８〜１０ｍｍ）である事がスループット上不要な助走が無い分望ましい。これは、先読みの位置をデータファイル内のウエハの外周位置、ショット領域の座標位置、露光領域ＩＦからＡＦ検出点までの距離Ｌの情報により算出し、ウエハ外周のパターン禁止帯（通常３ｍｍ程度：図３０参照）より先読み開始位置が内側になっている場合にそのセンサを採用する事となるが、ウエハ外周はソリ、ゴミの影響を受け易く、データファイルに設定された先読み開始位置であったとしても、ウエハ面の位置を正確に表わしていない場合がある。
【０１８３】
ここで、図３０及び図３１を用いて、上記場合における制御誤差をできるだけ小さくなるようにする点について説明する。図３０では、上述した「ＡＦ検出点固定法」において、例えばグループＣのようにＡＦ検出点ＡＦ６〜ＡＦ９を使用する場合、データファイル上の計算によると、先読み制御開始座標は図３１中の１であるが、１はパターン禁止帯の影響を受け、かなりデフォーカスしているとする。この場合の各センサ出力値は、図３１に示されるように、１の位置で先読み制御を開始すると、検出点ＡＦ６の影響によって、先読みによる計測結果は目標に対しかなり誤差を持つ場合は、ＡＦ検出点の最右端に位置するセンサであるので、レベリング制御に重大な影響を与えることになる。
【０１８４】
仮に、先読み検出点が８０ｍｍ／ｓｅｃで移動して走査時にはその７０％の制御が可能な様に設計されている場合、右端に設けられた検出点ＡＦ６がＺ軸方向に数μｍ以下の誤差であったならば、先読み制御時の平均化効果により小さい誤差で済む。ところが、Ｚ軸方向に数十μｍもの誤差がある場合は、その値を加味した結果を目標値としてレベリング制御を行うと、許容できない程度の誤差が発生することになる。このため、先読み検出点の計測開始時データをモニターした時の結果が許容範囲内である場合に先読み計測を開始するようにし、許容範囲を越える場合であれば許容範囲内となる点２まで先読み制御の計測結果を使用しないようにするのが望ましい。
【０１８５】
また、上述した「ＡＦセンサ位置移動型」や「ＡＦセンサ数、位置可変型」では、許容範囲内となったＡＦ検出点のみを使用するようにすることができる。
【０１８６】
更に、各検出点間の計測誤差についても許容範囲を設定し、その許容範囲を超える原因となるＡＦ検出点を除くＡＦ検出点を用いる様にすれば、例えば、ウエハ裏面側に設けられたゴミ等の影響によってＡＦエラーが発生するような頻度を少なくすることができる。但しこれらの方法は、予めウエハ面を目標ＡＦへの追い込み位置からの許容範囲内に入れておく必要があるため、ウエハアライメント時のフォーカス計測結果に基づいてグローバルＡＦ又は、グローバルＡＦ／ＡＬを実行しておく必要がある。
【０１８７】
以上説明したように、本第２の実施形態に係る投影露光装置２１４によれば、レチクルＲ上のパターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に走査露光する際に、ウエハＷ上の露光領域ＩＦよりも非走査方向に広い領域に対して複数のＡＦ検出点が配置されている。そして、ウエハＷ外周近傍のショット領域２１２を露光するのに先立って、ウエハＷ面上に複数のＡＦ検出点の一部がかかった時点でフォーカスの先読み計測が開始され、その計測結果に基づいてフォーカス制御を開始するようにしたため、従来の走査型投影露光装置の先読み制御では計測できなかった内側のフォーカス情報を先読みデータとしてフォーカス制御に用いる事が可能である。従って、スループットを劣化させずに高精度なフォーカス制御を行うことができる。
【０１８８】
また、複数のＡＦ検出点におけるウエハＷ面上のＡＦ検出点が一点である場合に、露光時におけるレベリング制御は、隣接ショットのレベリング情報を用いるか、固定値（例えば、Ｘ方向の傾斜量、Ｙ方向の傾斜量が共に「０」）を用いるようにしたため、ウエハの外周近傍の欠けショット領域であっても先読み制御を開始することができる。
【０１８９】
更に、１点のウエハＷ面上のＡＦ検出点にて先読み制御実行時に、それと異なるＡＦ検出点がウエハＷ面上にかかってきた場合にその位置で先読み計測を開始し、露光開始までに両方の先読み計測結果を用いたレベリング制御が可能になった場合は、上述した隣接ショットのレベリングや固定値によるレベリング補正からショット内の先読み計測によるレベリング制御に切り換えるようにする。こうすることにより、外周部の欠けショットに対する先読み制御であっても高精度でフォーカス、レベリング制御を行うことができる。
【０１９０】
また、先読み計測を行う場合に使用するＡＦ検出点は、ウエハＷ上のショット配列が決定された時点でウエハＷの外周位置情報、複数のＡＦ検出点の位置情報、ウエハＷ上のショット領域の座標位置に基づいて決定したり、あるいは、先読み制御に用いるＡＦ検出点による検出をウエハ走査時に常時実行して、いずれかの検出点での検出結果が許容値以内になった時点から先読み制御を開始するようにしたため、ウエハの外周エッジの影響を設計座標から予想以上に受けた場合に、その時点でフォーカス制御が開始される事がなくなり、大きなフォーカス、レベリング誤差の発生を防止することができる。
【０１９１】
なお、上記第２の実施形態では、１つのウエハステージを使った場合で説明したが、上記第１の実施形態で説明したような２つのウエハステージを使う場合であっても勿論実施することが可能である。この場合は、必ずしもアライメント系を使って事前にフォーカス計測を行う必要はないが、さらに高精度にする目的でアライメント系でフォーカス計測を行っても良い。また、アライメント系によるフォーカス計測を行わない場合は、その動作時間を他の動作時間として使用することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０１９２】
【図１】本第１の実施形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】２つのウエハステージとレチクルステージと投影光学系とアライメント系の位置関係を示す斜視図である。
【図３】ウエハステージの駆動機構の構成を示す平面図である。
【図４】投影光学系とアライメント系にそれぞれ設けられているＡＦ／ＡＬ系を示す図である。
【図５】ＡＦ／ＡＬ系とＴＴＲアライメント系の構成を示す投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図６】図５のパターン形成板の形状を示す図である。
【図７】２つのウエハステージを使ってウエハ交換・アライメントシーケンスと露光シーケンスとが行われている状態を示す平面図である。
【図８】図７のウエハ交換・アライメントシーケンスと露光シーケンスとの切り換えを行った状態を示す図である。
【図９】２枚のレチクルを保持する二重露光用のレチクルステージを示す図である。
【図１０】（Ａ）は図９のパターンＡのレチクルを使ってウエハの露光を行った状態を示す図であり、（Ｂ）は図９のパターンＢのレチクルを使ってウエハの露光を行った状態を示す図である。
【図１１】２つのウエハステージの一方に保持されたウエハ上の各ショット領域毎の露光順序を示す図である。
【図１２】２つのウエハステージの他方に保持されたウエハ上の各ショット領域毎のマーク検出順序を示す図である。
【図１３】ウエハ内に全てのショット配列が入っている場合のスキャン型投影露光装置の露光順序を示すウエハの平面図である。
【図１４】（Ａ）は、図１３のＡ位置において先読み用のＡＦ計測を行う拡大平面図であり、（Ｂ）は、図１３のＢ位置において先読み用のＡＦ計測を行う拡大平面図であり、（Ｃ）は、図１３中のＣ位置において先読み用のＡＦ計測を行う拡大平面図である。
【図１５】ウエハ外周近傍のショット領域における比較例の先読み制御結果を示す線図である。
【図１６】ウエハ内に全てのショット配列が入っている場合のスキャン型投影露光装置のアライメント順序を示すウエハの平面図である。
【図１７】第１の実施形態における先読み制御結果を示す線図である。
【図１８】第１の実施形態において計測再現性に誤差がある場合の先読み制御結果を示す線図である。
【図１９】第２の実施形態に係る投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図２０】露光領域に対する先読み制御用のＡＦ検出点の配置を示す斜視図である。
【図２１】図２０を走査方向から見た側面図である。
【図２２】図２１の平面図である。
【図２３】図２２を非走査方向から見た側面図である。
【図２４】第２の実施形態に係るＡＦ／ＡＬ系を用いた先読み制御法を説明するウエハＷの平面図である。
【図２５】フォーカス計測時における露光領域ＩＦとＡＦ検出点の位置関係が示されている。
【図２６】ショット領域毎のＡＦ計測に使用するＡＦ検出点位置を指定するための選択図である。
【図２７】Ａグループに属するショット領域を露光する際に使用するＡＦ検出点とウエハ面の先読み制御開始時の位置を示す図である。
【図２８】使用するＡＦ検出点の数を変えずにＡＦ検出点を移動させてウエハ面のフォーカス計測を行う場合のＡＦ検出点を示す図である。
【図２９】計測可能なＡＦ検出点を全て使用してウエハ面のフォーカス計測を行う場合のＡＦ検出点を示す図である。
【図３０】Ｃグループに属するショット領域を露光する際に使用するＡＦ検出点とウエハ面の先読み制御開始時の位置を示す図である。
【図３１】図３０における先読み制御結果を示す線図である。
【図３２】ウエハＷの外周よりショット配列の方が大きい場合の先読み制御に関する比較例を示す図である。
【図３３】ウエハＷの外周よりショット配列の方が大きい場合の先読み制御に関する比較例を示す図である。
【符号の説明】
【０１９３】
１０…投影露光装置、２４ａ、２４ｂ…アライメント系、３８…ステージ制御手段、９０…主制御装置、１３０、１３２、１３４…ＡＦ／ＡＬ系、１５１…照射光学系、１６１…集光光学系、２１０、２１２…ショット領域、２１４…投影露光装置、Ｗ、Ｗ１、Ｗ２…ウエハ（感応基板）、ＷＳ、ＷＳ１、ＷＳ２…ウエハステージ、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、ＩＦ…露光領域、ＩＡ…照明領域、ＡＦ１〜ＡＦ９、ＡＢ１〜ＡＢ９…ＡＦ検出点、ＬＳ、ＬＳ１、ＬＳ２…Ｚ・レベリングステージ（基板駆動系）。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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