(57)【要約】【課題】重ね合わせ精度を高精度に計測し、計測終了から液浸法による露光開始までの時間を短縮する。【解決手段】重ね合わせ精度の計測方法であって、液浸法でウエハの複数のショット領域に第１及び第２重ね合わせ計測マークの像を順次露光するステップ３０２，３０６と、アライメント系を介して、ウエハの第１組の複数のショット領域の第１及び第２重ね合わせ計測マーク間の位置ずれ量を計測するステップ３１６と、ウエハが液体に接触しないようにウエハを１８０°回転するステップ３１８と、アライメント系を介してウエハの第２組のショット領域の第１及び第２重ね合わせ計測マーク間の位置ずれ量を計測するステップ３２４と、を含む。【選択図】図４
2012195379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光で投影光学系及び前記露光光を透過する液体を介して基板を露光する際の重ね合わせ精度の計測方法であって、
前記露光光で前記投影光学系及び前記液体を介して前記基板の複数の位置に第１マークの像を露光することと、
前記露光光で前記投影光学系及び前記液体を介して前記基板の前記複数の位置の前記第１マークに対応させて第２マークの像を露光することと、
前記投影光学系から離れた位置に配置されたマーク検出系を介して、前記基板の前記複数の位置の一部の第１組の複数の計測位置の前記第１マーク及びこれに対応する前記第２マークの第１の位置ずれ量を計測することと、
前記基板が前記液体に接触しないように前記基板を所定角度だけ回転することと、
前記マーク検出系を介して、前記基板の前記複数の位置のうち前記第１組の複数の計測位置と異なる複数の位置を含む第２組の複数の計測位置の前記第１マーク及びこれに対応する前記第２マークの第２の位置ずれ量を計測することと、
を含むことを特徴とする重ね合わせ精度計測方法。
【請求項２】
前記マーク検出系を介して前記第１の位置ずれ量を計測する前に、
前記マーク検出系を介して前記基板の複数の第１の位置合わせ用マークを検出して前記基板のショット配列を算出することと、
前記マーク検出系を介して前記第２の位置ずれ量を計測する前に、
前記マーク検出系を介して前記基板の複数の第２の位置合わせ用マークを検出して前記基板のショット配列を算出することと、を含み、
前記複数の第１の位置合わせ用マークと前記複数の第２の位置合わせ用マークとは、少なくとも一部のマークが重複していることを特徴とする請求項１に記載の重ね合わせ精度計測方法。
【請求項３】
前記第１組の複数の計測位置は、前記基板の表面のほぼ一方の半面側の領域に配置され、
前記第２組の複数の計測位置は、前記基板の表面のほぼ他方の半面側の領域に配置され、
前記基板を回転する前記所定角度は１８０°であることを特徴とする請求項１又は２に記載の重ね合わせ精度計測方法。
【請求項４】
前記マーク検出系は複数であり、
前記複数のマーク検出系のそれぞれの検出対象領域は第１方向に沿って一列に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の重ね合わせ精度計測方法。
【請求項５】
前記第１組及び前記第２組の複数の計測位置は、前記基板の表面でそれぞれ前記第１方向に沿って複数列に配置されることを特徴とする請求項４に記載の重ね合わせ精度計測方法。
【請求項６】
前記基板に前記第１マーク及び前記第２マークを露光するときには、前記基板の表面に前記液体に対して撥液性のコーティング膜が形成され、
前記第１マーク及びこれに対応する前記第２マークの位置ずれ量を計測するときには、前記基板の表面に前記撥液性のコーティング膜が形成されないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の重ね合わせ精度計測方法。
【請求項７】
露光光で投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
前記基板を移動するステージと、
前記基板の露光中に、前記投影光学系と前記基板との間に前記露光光を透過する液体を供給し、前記供給された液体を回収する液体供給装置と、
前記投影光学系とは独立に配置されて、前記基板のマークの位置を検出するマーク検出系と、
前記基板を前記ステージから受け取り、所定角度回転した後に、再び前記ステージに受け渡す基板回転装置と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
前記ステージ、前記マーク検出系、及び前記基板回転装置を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記基板の複数の位置に第１マークの像が露光され、前記基板の前記複数の位置の前記第１マークに対応させて第２マークの像が露光されているときに、
前記マーク検出系に、前記基板の前記複数の位置の一部の第１組の複数の計測位置の前記第１マーク及びこれに対応する前記第２マークの第１の位置ずれ量を計測させ、
前記基板回転装置を介して、前記基板が前記液体に接触しないように前記基板を所定角度だけ回転させ、
前記マーク検出系に、前記基板の前記複数の位置のうち前記第１組の複数の計測位置と異なる複数の位置を含む第２組の複数の計測位置の前記第１マーク及びこれに対応する前記第２マークの第２の位置ずれ量を計測させる
ことを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記制御装置は、
前記マーク検出系に、前記第１の位置ずれ量を計測させる前に、前記基板の複数の第１の位置合わせ用マークを検出させ、該検出結果より前記基板のショット配列を算出し、
前記マーク検出系に、前記第２の位置ずれ量を計測させる前に、前記基板の複数の第２の位置合わせ用マークを検出させ、該検出結果より前記基板のショット配列を算出するとともに、
前記複数の第１の位置合わせ用マークと前記複数の第２の位置合わせ用マークとは、少なくとも一部のマークが重複していることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記第１組の複数の計測位置は、前記基板の表面のほぼ一方の半面側の領域に配置され、
前記第２組の複数の計測位置は、前記基板の表面のほぼ他方の半面側の領域に配置され、
前記基板回転装置が前記基板を回転する前記所定角度は１８０°であることを特徴とする請求項８又は９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記マーク検出系は複数であり、
前記複数のマーク検出系のそれぞれの検出対象領域は第１方向に沿って一列に配置されることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記第１組及び前記第２組の複数の計測位置は、前記基板の表面でそれぞれ前記第１方向に沿って複数列に配置されることを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板に感光パターンを形成することと、
前記露光された基板を前記感光パターンに基づいて処理することと、
を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にパターンを重ねて露光する際の重ね合わせ精度の計測技術、この計測技術を適用可能な露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば半導体デバイスを製造するリソグラフィ工程で使用される露光装置は、半導体ウエハ（以下、単にウエハという。）の複数の層間での重ね合わせ精度を高く維持するために、アライメント系を用いて複数のショット領域から選択されたショット領域（アライメントショット）に付設されたマーク（ウエハマーク）の位置を検出している。そして、検出されたマーク位置を例えばＥＧＡ方式で統計処理して、各ショット領域の配列座標を求め、この配列座標に基づいてウエハを駆動することによって、ウエハの各ショット領域にレチクルのパターンの像を高精度に重ね合わせて露光している。また、そのアライメント系を用いて、ウエハの所定のショット領域に形成された第１層の重ね合わせ計測マークと第２層の重ね合わせ計測マークとの位置ずれ量を計測することによって、その２層間の重ね合わせ精度を計測することもできる。
【０００３】
最近では、ウエハアライメントを効率的に行うために、検出領域が固定された第１のアライメント系と、検出領域が可変の第２のアライメント系とを含む複数軸のアライメント系を備え、これらのアライメント系に対してウエハを所定方向に相対移動することと、複数軸のアライメント系とウエハとを相対的に静止させて、複数軸のアライメント系でウエハの一列のアライメントショットに付設されたマークの位置を検出することとを繰り返すようにした露光装置が開発されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。この露光装置では、その複数軸のアライメント系によるマーク検出に続いて、液浸法を用いた露光が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００７／０９７３７９号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００８／０２９７５７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の液浸法で露光を行う露光装置において、アライメント系を用いてウエハに形成された２層の重ね合わせ計測マークの位置ずれ量を高精度に計測するためには、ウエハの表面には液浸法で露光する際に使用される液体はないことが好ましいことがある。しかしながら、そのために、投影光学系とウエハとの間への液体の供給を停止すると、次に露光を開始する際に液体の流量及び温度等が安定化するまでに時間がかかる。従って、重ね合わせ精度の計測が終了してから露光開始までの時間を短縮するためには、液体の供給を停止しないことが好ましい。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、重ね合わせ精度を高精度に計測できるとともに、重ね合わせ精度の計測終了から液浸法による露光開始までの時間を短縮できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、露光光で投影光学系及びその露光光を透過する液体を介して基板を露光する際の重ね合わせ精度の計測方法が提供される。この計測方法は、その露光光でその投影光学系及びその液体を介してその基板の複数の位置に第１マークの像を露光することと、その露光光でその投影光学系及びその液体を介してその基板のその複数の位置のその第１マークに対応させて第２マークの像を露光することと、その投影光学系から離れた位置に配置されたマーク検出系を介して、その基板のその複数の位置の一部の第１組の複数の計測位置のその第１マーク及びこれに対応するその第２マークの第１の位置ずれ量を計測することと、その基板がその液体に接触しないようにその基板を所定角度だけ回転することと、そのマーク検出系を介して、その基板のその複数の位置のうちその第１組の複数の計測位置と異なる複数の位置を含む第２組の複数の計測位置のその第１マーク及びこれに対応するその第２マークの第２の位置ずれ量を計測することと、を含むものである。
【０００８】
また、第２の態様によれば、露光光で投影光学系を介して基板を露光する露光装置が提供される。この露光装置は、その基板を移動するステージと、その基板の露光中に、その投影光学系とその基板との間にその露光光を透過する液体を供給し、その供給された液体を回収する液体供給装置と、その投影光学系とは独立に配置されて、その基板のマークの位置を検出するマーク検出系と、その基板をそのステージから受け取り、所定角度回転した後に、再びそのステージに受け渡す基板回転装置と、を備えるものである。
【０００９】
また、第３の態様によれば、本発明の露光装置を用いて物体に感光パターンを形成することと、その露光された物体をその感光パターンに基づいて処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板の第１組の複数の計測位置で２つのマークの位置ずれ量を計測し、その基板が液体に接触しないようにその基板を回転した後、その基板の第２組の複数の計測位置で２つのマークの位置ずれ量を計測している。即ち、投影光学系とこれに対向する部材との間に液体を供給した状態で、かつ基板の表面の計測位置にその液体が供給されない状態で、重ね合わせ精度を高精度に計測できる。さらに、この計測終了後にすぐに液浸法を用いた露光を開始できる。従って、重ね合わせ精度の計測終了から液浸法による露光開始までの時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の一例に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１のアライメント系及び位置計測用のエンコーダの配置を示す図である。
【図３】図１の露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。
【図４】重ね合わせ精度の計測方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】（Ａ）は第１アライメントショットの計測を行う状態を示す図、（Ｂ）は第３アライメントショットの計測を行う状態を示す図、（Ｃ）はアライメントショットの配列の一例を示す図である。
【図６】（Ａ）は第１層の重ね合わせ計測マークを拡大して示す図、（Ｂ）は第１層及び第２層の重ね合わせ計測マークを拡大して示す図、（Ｃ）は図６（Ｂ）の２層の重ね合わせ計測マークを示す拡大図、（Ｄ）は重ね合わせ計測マークを示す拡大断面図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ３眼及び５眼のアライメント系でウエハマークを検出する配置を示す図、（Ｃ）及び（Ｄ）はそれぞれ３眼及び５眼のアライメント系で重ね合わせ計測マーク間の位置ずれ量を計測する配置を示す図である。
【図８】（Ａ）はウエハステージＷＳＴ上でウエハを１８０°回転した後の配置を示す図、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ３眼及び５眼のアライメント系でウエハマークを検出する配置を示す図である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ３眼及び５眼のアライメント系で重ね合わせ計測マーク間の位置ずれ量を計測する配置を示す図、（Ｃ）はウエハの回転前に計測された重ね合わせ誤差ベクトルを示す図、（Ｄ）はウエハの回転前及び回転後に計測された重ね合わせ誤差ベクトルを示す図である。
【図１０】電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態の一例につき図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸの概略構成を示す。露光装置ＥＸは、一例としてスキャニングステッパー（スキャナー）よりなる走査露光型の投影露光装置（走査型露光装置）である。後述するように本実施形態では、投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行にＺ軸を取り、これに直交する面内でレチクルとウエハとが投影光学系ＰＬに対して相対走査される方向にＹ軸を、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向にＸ軸を取り、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
【００１３】
図１において、露光装置ＥＸは、露光用の照明光（露光光）ＩＬによりレチクルＲを照明する照明系１０、レチクルＲを保持して移動するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲを通過した照明光ＩＬをウエハＷの表面に投射する投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵ、ウエハＷを保持して移動するウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。さらに、露光装置ＥＸは、ウエハＷのウエハマークの検出を行うウエハアライメント装置８０、及びウエハステージＷＳＴに対するウエハＷの受け渡しを行うウエハローダ系ＷＬを備えている。
【００１４】
照明系１０は、例えば特開２００１−３１３２５０号公報（対応する米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書）などに開示されるように、光源と、照明光学系とを有し、照明光学系は、一例として回折光学素子または空間光変調器等を含む光量分布形成光学系と、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ又はロッドインテグレータなど）と、レチクルブラインド等（いずれも不図示）とを有する。照明系１０は、レチクルブラインドで規定されたレチクルＲのパターン面（レチクル面）のスリット状の照明領域ＩＡＲを照明光ＩＬによりほぼ均一な照度分布で照明する。照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。なお、照明光としては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高調波、固体レーザ（半導体レーザなど）の高調波、又は水銀ランプの輝線（ｉ線等）なども使用できる。
【００１５】
レチクルステージＲＳＴの上面には、回路パターンなどが形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により保持されている。レチクルステージＲＳＴは、ＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、走査方向（Ｙ方向）に指定された走査速度で駆動可能となっている。レチクルステージＲＳＴの移動面内の位置情報（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を含む）は、レーザ干渉計よりなるレチクル干渉計１１６によって、移動鏡１５を介して例えば０．５〜０．１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１１６の計測値は、図３の主制御装置２０に送られる。主制御装置２０は、その計測値に基づいてレチクルステージ駆動系１１を制御することで、レチクルステージＲＳＴの位置及び速度を制御する。
【００１６】
図１において、レチクルステージＲＳＴの下方に配置された投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、該鏡筒４０内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を有する投影光学系ＰＬとを含む。投影光学系ＰＬは、例えば両側（又はウエハ側に片側）テレセントリックで所定の投影倍率β（例えば１／４倍、１／５倍など）を有する。投影光学系ＰＬを介して照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの像が、ウエハＷの一つのショット領域の露光領域ＩＡ（照明領域ＩＡＲに共役な領域）に形成される。ウエハＷ（半導体ウエハ）は、例えば直径が２００ｍｍから４５０ｍｍ程度の円板状のシリコン等よりなる基材の表面に、感光剤（感光層）であるフォトレジストを所定の厚さ（例えば数１０〜２００ｎｍ程度）で塗布したものを含む。本実施形態のウエハＷの各ショット領域には、これまでのパターン形成工程によって所定の単層又は複数層の回路パターン及び対応するウエハマークが形成されている。
【００１７】
なお、露光装置ＥＸでは、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子である先端レンズ１９１を保持する鏡筒４０の下端部周囲を取り囲むように、局所液浸装置８の一部を構成するノズルユニット３２が設けられている。ノズルユニット３２は、露光用の液体Ｌｑを供給可能な供給口と、液体Ｌｑを回収可能な回収口とを有する。その供給口は、供給管３１Ａを介して、液体Ｌｑを送出可能な液体供給装置５（図３参照）に接続されている。その回収口は、回収管３１Ｂを介して、液体Ｌｑを回収可能な液体回収装置６（図３参照）に接続されている。
【００１８】
図３の液体供給装置５から送出された露光用の液体Ｌｑは、図１の供給管３１Ａ、及びノズルユニット３２の供給流路を流れた後、その供給口より照明光ＩＬの光路空間に供給される。また、ノズルユニット３２の回収口から回収された液体Ｌｑは、回収管３１Ｂを介して液体回収装置６に回収される。この動作によって、走査露光中、先端レンズ１９１とウエハＷとの間の照明光ＩＬの光路空間（局所液浸空間）を含む液浸領域１４（図２参照）が液体Ｌｑで満たされる。通常の露光時には、ウエハＷの表面には液体Ｌｑをはじく撥液性のコーティング（トップコート）が設けられていることが多い。
【００１９】
また、一度その液体Ｌｑの供給を停止してから、再び液体Ｌｑの供給を開始する場合には、液体Ｌｑの流量や温度等が安定化するまでにある程度の時間を要する。そのため、本実施形態では、走査露光をしていない期間、たとえばウエハのローディング及びアンローディング中、及びウエハのアライメント中においても、液浸領域１４（照明光ＩＬが照射されていない場合もある）には常時液体Ｌｑが供給され回収されている。この場合、投影光学系ＰＬがウエハステージＷＳＴから離れても、投影光学系ＰＬの先端に対向する部材が存在するように、ウエハステージＷＳＴとは独立に計測ステージＭＳＴ（図１では図示省略、図５（Ａ）参照）が配置されている。
【００２０】
図１において、ベース盤１２の上面にウエハステージＷＳＴ、及び投影光学系ＰＬの結像特性を計測する装置等を有する計測ステージＭＳＴ（図５（Ａ）参照）が配置されている。計測ステージＭＳＴについては、例えば国際公開第２００８／０２９７５７号パンフレット（対応する米国特許出願公開第２００８／０９４５９３号明細書）に開示されている。ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴの位置情報を計測するＹ軸干渉計１６を含む干渉計システム１１８（図３参照）が設けられている。ウエハステージＷＳＴは、Ｘ方向、Ｙ方向に移動するステージ本体９１と、ステージ本体９１の上面に搭載されたウエハテーブルＷＴＢと、ステージ本体９１内に設けられて、ステージ本体９１に対してＺ方向、θｘ方向、及びθｙ方向にウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）を相対的に微小駆動するＺステージ（不図示）とを備えている。計測ステージＭＳＴも同様に構成されている。ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴは、図３のステージ駆動系１２４によって駆動される。
【００２１】
ウエハテーブルＷＴＢの中央には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。また、ウエハテーブルＷＴＢの上面には、ウエハホルダ上に載置されるウエハの表面とほぼ同じ高さの、液体Ｌｑに対して撥液化処理された表面（撥液面）を有し、かつ外形（輪郭）が矩形でその中央部にウエハホルダ（ウエハの載置領域）よりも一回り大きな円形の開口が形成された低熱膨張率のプレート（撥液板）２８が設けられている。プレート２８の一部には、ベースライン計測用の基準マークが形成されるとともに、レチクルＲのパターンの像の位置を計測するためのスリットが形成された基準部材ＦＭ（図２参照）が設けられている。基準部材ＦＭの底面には、そのスリットを通過した光束を受光する空間像計測装置４５（図３参照）が設けられている。
【００２２】
図２に示すように、プレート２８の周囲の枠状の領域には後述のエンコーダシステムのための１対のＹスケール３９Ｙ１，３９Ｙ２及び１対のＸスケール３９Ｘ１，３９Ｘ２が形成されている。Ｙスケール３９Ｙ１，３９Ｙ２及びＸスケール３９Ｘ１，３９Ｘ２はそれぞれＹ方向及びＸ方向に所定ピッチの回折格子である。その所定ピッチは例えば１３８ｎｍ〜４μｍ程度である。
【００２３】
図１において、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ方向及び−Ｘ方向の端面は、それぞれ鏡面加工が施されて反射面とされている。干渉計１６等はこれらの反射面にそれぞれ測長ビームを投射して、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、θｘ方向、θｙ方向、θｚ方向の角度）を例えば０．５〜０．１ｎｍ程度の分解能で計測し、この計測値を主制御装置２０に供給する。計測ステージＭＳＴの位置情報も同様に計測されている。
【００２４】
但し、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸＹ平面内の位置情報は、主として、上述のＹスケール及びＸスケールなどを含む、後述するエンコーダシステムによって計測され、干渉計１６等の計測値は、そのエンコーダシステムの計測値の長期的変動を補正する場合などに補助的に用いられる。また、干渉計１６は、ウエハ交換のため、アンローディングポジション及びローディングポジション付近においてウエハテーブルＷＴＢのＹ方向の位置等を計測するのにも用いられる。また、ウエハテーブルＷＴＢの上面（又は計測ステージＭＳＴの上面）には、後述するセカンダリのアライメント系のベースラインを計測するために、２次元マークよりなる多数の基準マークが形成されたＸ方向に細長い基準部材（不図示）が設けられている。
【００２５】
本実施形態の露光装置ＥＸでは、図１では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、図２に示すように、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通りかつＹ軸と平行な直線ＬＶ上で、光軸ＡＸから−Ｙ方向側に所定距離隔てた位置に検出中心を有するプライマリアライメント系（以下、主アライメント系という。）ＡＬ１が配置されている。不図示のメインフレームにアーム５４を介して固定される主アライメント系ＡＬ１を挟んで、Ｘ方向の両側に、その直線ＬＶに関してほぼ対称に検出中心が配置される２眼のセカンダリアライメント系（以下、副アライメント系という。）ＡＬ２１，ＡＬ２２、及び２眼の副アライメント系ＡＬ２３，ＡＬ２４がそれぞれ設けられている。すなわち、５眼のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２１〜ＡＬ２４はその検出領域（検出中心）がＸ方向に沿って配置されている。
【００２６】
各副アライメント系ＡＬ２１〜ＡＬ２４は、それぞれ回転中心（例えば中心Ｏ）を中心として回動可能なアーム５６の先端（回動端）に固定されている。各アーム５６は、それぞれバキュームパッド５８を介して不図示のメインフレームに固定可能である。本実施形態では、各副アライメント系ＡＬ２１〜ＡＬ２４は、その一部（例えば、アライメント光を検出領域に照射し、かつ検出領域内の被検マークから発生する光を受光素子に導く光学系を少なくとも含む部分）がアーム５６に固定され、残りの一部はメインフレームに設けられる。主制御装置２０の制御のもとで、回転駆動機構６０を介して副アライメント系ＡＬ２１〜ＡＬ２４のアーム５６をそれぞれ回動することで、各検出領域のＸ位置が調整される。各検出領域のＸ位置は不図示のエンコーダによって計測されている。
【００２７】
本実施形態では、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２１〜ＡＬ２４として、それぞれ例えば画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。このＦＩＡ系では、ウエハのレジストを感光させない広帯域の光又は選択された波長域の光を被検マークに照射し、その被検マークからの反射光により受光面に結像された被検マークの像を撮像素子（ＣＣＤ型又はＣＭＯＳ型等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を信号処理部に出力する。この場合、例えば撮像素子内の所定画素の位置を基準として被検マークの像の位置を検出する。撮像素子の撮像面と共役な被検面上の視野が、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４の検出領域であり、その中心が検出中心である。その信号処理部では、その撮像信号を例えば所定の閾値でスライスして、対応するマークの検出中心に対するＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を求める。通常のアライメント時には、この位置ずれ量は主制御装置２０を介して図３のＥＧＡ演算部１３４に供給される。ＥＧＡ演算部１３４では、その位置ずれ量、各アライメント系のベースライン、及びウエハステージＷＳＴの座標（Ｘ，Ｙ）より、被検マークのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での座標を求める。このようにＥＧＡ演算部１３４で被検マークの座標を求めることを、以下ではアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４を用いて被検マークの位置を検出するという。
【００２８】
なお、後述の重ね合わせ精度計測時には、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４は２つのマークのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を計測し、計測された位置ずれ量は主制御装置２０を介して図３の重ね合わせ演算部１３５に供給される。また、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４はそれぞれベストフォーカス位置に対するデフォーカス量を計測するＡＦ系（不図示）を備えている。ウエハアライメント装置８０は、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２１〜ＡＬ２４、主制御装置２０、及びウエハステージＷＳＴを含んで構成されている。本実施形態では５眼のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２１〜ＡＬ２４を設けているため、アライメントを効率的に行うことができる。しかしながら、アライメント系の数は５つに限られるものでなく、２つ以上かつ４つ以下、あるいは６つ以上でも良いし、奇数ではなく偶数でも良い。
【００２９】
また、ウエハローダ系ＷＬは、Ｘ軸に平行なガイド部ＷＬ１と、ガイド部ＷＬ１に沿ってＸ方向に移動可能なスライド部ＷＬ２と、スライド部ＷＬ２の先端部に支持されてウエハを吸着保持するウエハアームＷＬ３と、スライド部ＷＬ２に対してウエハアームＷＬ３を１８０°回転する回転部ＷＬ４とを備えている。主制御装置２０は、不図示の位置及び角度のセンサを含むウエハローダ駆動系１２５（図３参照）を介してウエハローダ系ＷＬの動作を制御する。
【００３０】
本実施形態の露光装置ＥＸでは、図２に示すように、前述したノズルユニット３２の周囲を四方から囲む状態で、エンコーダシステムの４つのヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄが配置されている。これらのヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄを構成する複数のＹヘッド６４及びＸヘッド６６は、メインフレーム（不図示）の底面に固定されている。
図２において、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃは、投影ユニットＰＵの±Ｘ方向側に、それぞれ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通りかつＸ軸と平行な直線ＬＨ上にＸ方向に所定間隔で配置された複数のＹヘッド６４を備えている。Ｙヘッド６４は、それぞれＹスケール３９Ｙ１又は３９Ｙ２を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ方向の位置をレーザ干渉計と同じ程度の分解能で計測する。また、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄは、投影ユニットＰＵの±Ｙ方向側にそれぞれ光軸ＡＸを通りかつＹ軸と平行な直線ＬＶ上にＹ方向にほぼ所定間隔で配置された複数のＸヘッド６６を備えている。Ｘヘッド６６は、それぞれＸスケール３９Ｘ１又は３９Ｘ２を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ方向の位置をレーザ干渉計と同じ程度の分解能で計測する。Ｙヘッド６４及びＸヘッド６６の構成の一例は、国際公開第２００８／０２９７５７号パンフレット（及びこれに対応する米国特許出願公開第２００８／０９４５９３号明細書）に開示されている。
【００３１】
図２のヘッドユニット６２Ａ及び６２Ｃは、それぞれＹスケール３９Ｙ１及び３９Ｙ２を用いて、ウエハステージＷＳＴのＹ位置を計測する多眼のＹ軸のリニアエンコーダ（以下、Ｙエンコーダと略述する）７０Ａ及び７０Ｃ（図３参照）を構成する。Ｙエンコーダ７０Ａ，７０Ｃはそれぞれ複数のＹヘッド６４の計測値の切り替えを行う切り替え制御部を備えている。
【００３２】
また、ヘッドユニット６２Ｂ及び６２Ｄは、それぞれＸスケール３９Ｘ１及び３９Ｘ２を用いて、ウエハステージＷＳＴのＸ位置を計測する、多眼のＸ軸のリニアエンコーダ（以下、Ｘエンコーダと略述する）７０Ｂ及び７０Ｄ（図３参照）を構成する。Ｘエンコーダ７０Ｂ，７０Ｄはそれぞれ複数のＸヘッド６６の計測値の切り替えを行う切り替え制御部を備えている。さらに、本実施形態では、後述するセカンダリアライメント系のベースライン計測時などに、ウエハステージＷＳＴのＹ位置を計測するためのＹヘッド（不図示）によって構成されるリニアエンコーダであるＹ軸エンコーダ７０Ｅ，７０Ｆ（図３参照）も設けられている。
【００３３】
上述した６つのエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの計測値は、主制御装置２０及びＥＧＡ演算部１３４に供給され、主制御装置２０は、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ等のＸＹ平面内の位置を制御する。
本実施形態の露光装置ＥＸは、図２に示すように、照射系９０ａ及び受光系９０ｂから成る、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応する米国特許第５，４４８，３３２号明細書）等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点焦点位置検出系（以下、多点ＡＦ系と略述する）を備えている。本実施形態では、一例として、前述のヘッドユニット６２Ｃの−Ｙ方向側に照射系９０ａが配置され、これに対向する状態で、前述のヘッドユニット６２Ａの−Ｙ方向側に受光系９０ｂが配置されている。
【００３４】
図２の多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点は、被検面上でＸ方向に延びる細長い検出領域ＡＦ内にＸ方向に沿って所定間隔で配置される。本実施形態では、その複数の検出点は、例えば１行Ｍ列（Ｍは検出点の総数）又は２行Ｎ列（Ｎは検出点の総数の１／２）のマトリックス状に配置される。その検出領域ＡＦは、Ｘ方向の長さがウエハＷの直径と同程度に設定されているので、ウエハＷをＹ方向に１回スキャンするだけで、ウエハＷのほぼ全面でＺ方向の位置情報（面位置情報）を計測できる。また、検出領域ＡＦは、Ｙ方向に関して、前述の液浸領域１４（露光領域ＩＡ）とアライメント系（ＡＬ１，ＡＬ２１〜ＡＬ２４）の検出領域との間に配置されているため、多点ＡＦ系とアライメント系とでその検出動作を並行して行うことが可能となっている。多点ＡＦ系は、投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに設けても良い。
【００３５】
さらに、前述したヘッドユニット６２Ｃ及び６２Ａは、複数のＹヘッド６４を結ぶ直線ＬＨを挟むＸ軸に平行な２本の直線にそれぞれ沿って且つ所定間隔で配置された複数のＺセンサ７４及び７６を備えている。各Ｚセンサ７４，７６としては、例えばＣＤピックアップ方式のセンサが用いられている。Ｚセンサ７４，７６は計測フレーム２１の底面に固定されている。また、この図２において、符号７８は、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）のビーム路近傍に所定温度に温度調整されたドライエアーを、図２中の白抜き矢印で示されるように、例えばダウンフローにて送風する局所空調システムを示す。また、符号ＵＰ及びＬＰは、それぞれ投影光学系ＰＬに対して−Ｙ方向に所定間隔で並行に配置され、ウエハテーブルＷＴＢに対してウエハのアンロード及びロードが行われるアンロードポジション及びローディングポジションを示す。
【００３６】
図３には、露光装置ＥＸの制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御するコンピュータから成る主制御装置２０を中心として構成されている。
上述のようにして構成された本実施形態の露光装置ＥＸでは、前述したようなウエハテーブルＷＴＢのＸスケール、Ｙスケールの配置及び前述したようなＸヘッド、Ｙヘッドの配置を採用したことから、図５（Ｂ）などに例示されるように、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲では、必ず、Ｘスケール３９Ｘ１，３９Ｘ２とヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄ（Ｘヘッド６６）とがそれぞれ対向し、かつＹスケール３９Ｙ１，３９Ｙ２とヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃ（Ｙヘッド６４）又は不図示のＹヘッドとがそれぞれ対向するようになっている。
【００３７】
このため、主制御装置２０は、前述のウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲では、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの少なくとも３つの計測値に基づいて、ステージ駆動系１２４を構成する各モータを制御することで、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転角を含む）を、高精度に制御することができる。エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの計測値が受ける空気揺らぎの影響は、干渉計に比べては無視できるほど小さいので、空気揺らぎに起因する計測値の短期安定性は、干渉計に比べて格段に良い。
【００３８】
露光装置ＥＸによるウエハＷの露光時には、先ずアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４を用いてウエハＷのウエハマークを検出することによって、ウエハのアライメントが行われる。続いて、ウエハステージＷＳＴの移動によってウエハＷが走査開始位置に移動する（ステップ移動）。投影光学系ＰＬとウエハＷとの間の液浸領域１４には、継続して液体Ｌｑの供給及び回収が行われている。この状態で、照明光ＩＬの照射を開始して、レチクルＲのパターンの投影光学系ＰＬによる像でウエハＷを露光しつつ、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを介してレチクルＲ及びウエハＷを投影倍率を速度比として同期移動することで、ウエハＷの一つのショット領域にレチクルＲのパターンの像が走査露光される。このようにステップ移動と走査露光とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作によって、ウエハＷの全部のショット領域にレチクルＲのパターンの像が露光される。
【００３９】
以下、本実施形態の露光装置ＥＸにおいて、主制御装置２０の制御のもとで重ね合わせ精度を計測する方法の一例につき、図４のフローチャートを参照して説明する。先ず、図４のステップ３０２において、レチクルステージＲＳＴに第１層目の重ね合わせ計測マーク用のパターン（第１パターン）及びウエハマーク用のパターンが形成されたレチクルＲ１をロードし、ウエハステージＷＳＴに基材の表面に薄膜及びフォトレジスト層が形成されたウエハ（ウエハＷとする）をロードする。そして、ウエハＷの各ショット領域にレチクルＲ１のパターンの像を液浸法で走査露光する。次のステップ３０４において、ウエハＷをコータ・デベロッパ（不図示）で現像し、エッチング装置（不図示）でエッチングする。これにより、図６（Ａ）に示すように、ウエハＷの各ショット領域ＳＡの第１層目に、それぞれＸ方向に配列された２つのライン・アンド・スペースパターン（以下、Ｌ＆Ｓパターンという）５０Ｘと、Ｙ方向に配列された２つのＬ＆Ｓパターンという）５０Ｙとからなる第１重ね合わせ計測マーク５０が形成される。さらに、隣接するショット領域ＳＡ間のスクライブライン領域ＳＬＡにそれぞれ第１重ね合わせ計測マーク５０と所定の位置関係で２次元のウエハマークＷＭが形成される。なお、図６（Ａ）及び（Ｂ）では、ウエハマークＷＭ、第１重ね合わせ計測マーク５０等は拡大して表されている。
【００４０】
次のステップ３０６において、レチクルステージＲＳＴに第２層目の重ね合わせ計測マーク用のパターン（第２パターン）が形成されたレチクルＲ２をロードし、ウエハステージＷＳＴにフォトレジスト層が形成されたウエハＷをロードする。一例として、図５（Ｃ）に示すように、ウエハＷのショット配列中でウエハマークを計測するアライメントショットＡＳは、それぞれＸ方向に３つのショット領域を隔てて配置される第１列から第４列までの１６個のショット領域であるとする。この場合、まず図５（Ａ）に示すように、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に移動して、３眼のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２，ＡＬ２３で３個の第１列のアライメントショットＡＳのウエハマークＷＭ（図６（Ａ）参照）の位置を検出する。なお、図５（Ａ）等では、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４中でウエハマークの検出を行っているアライメント系には星印を付している。また、図５（Ａ）、（Ｂ）では、説明の便宜上、ウエハマークがショット領域の内部にあるように示されている。
【００４１】
次に、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に移動して、５眼のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４で５個の第２列のアライメントショットＡＳのウエハマークの位置を検出する。このように、第１及び第２列のアライメントショットＡＳに付設されたウエハマークＷＭの位置を検出する段階では、投影光学系ＰＬの下方には計測ステージＭＳＴが位置しており、液浸領域１４は計測ステージＭＳＴと投影光学系ＰＬとの間に形成される。
【００４２】
その後、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）をさらに＋Ｙ方向に移動して、図５（Ｂ）に示すように、５眼のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４で５個の第３列のアライメントショットＡＳのウエハマークの位置を検出するときには、投影光学系ＰＬの下方にはウエハステージＷＳＴが位置しており、液浸領域１４はウエハステージＷＳＴと投影光学系ＰＬとの間に形成される。従って、ウエハＷの＋Ｙ方向の端部の表面に液体Ｌｑがかかるようになる。
【００４３】
さらに、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）を＋Ｙ方向に移動して、３眼のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２，ＡＬ２３で３個の第４列のアライメントショットＡＳのウエハマークの位置を検出するときには、ウエハＷの表面で＋Ｙ方向のほぼ１／３程度の領域に液体Ｌｑがかかるようになる。しかしながら、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４によるウエハマークの検出は終了しているため、アライメント精度が低下することはない。ＥＧＡ演算部１３４では、１６個のウエハマークの座標から例えばＥＧＡ方式でウエハＷのショット配列を算出し、算出結果を主制御装置２０に送出する。そのショット配列に基づいてウエハＷを移動することによって、ウエハＷの各ショット領域にレチクルＲ２のパターンの像を液浸法で走査露光する。次のステップ３０８で、不図示のコータ・デベロッパでウエハＷの現像が行われる。次のステップ３１０で、現像後のウエハＷがウエハステージＷＳＴにロードされる。
【００４４】
図６（Ｂ）に示すように、ウエハＷの各ショット領域ＳＡには、第１層目の第１重ね合わせ計測マーク５０（主尺）に加えて、Ｘ方向に配列されたＬ＆Ｓパターン５２Ｘ及びＹ方向に配列されたＬ＆Ｓパターン５２Ｙよりなる第２層目の第２重ね合わせ計測マーク５２（ここではレジストパターン）（副尺）が形成されている。一例として、Ｌ＆Ｓパターン５２Ｘは、第１重ね合わせ計測マーク５０のＸ軸のＬ＆Ｓパターン５０Ｘの間に形成され、Ｌ＆Ｓパターン５２Ｙは、第１重ね合わせ計測マーク５０のＹ軸のＬ＆Ｓパターン５０Ｙの間に形成されている。本実施形態では、露光装置ＥＸの重ね合わせ精度を計測するために、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４を用いて、ウエハＷの全部のショット領域から選択された所定の複数の計測対象のショット領域内の第１重ね合わせ計測マーク５０と第２重ね合わせ計測マーク５２とのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量ΔＸ，ΔＹを計測する。その計測対象のショット領域は、ウエハＷの全部のショット領域が好ましい。さらに、その計測対象のショット領域は、その全部のショット領域から選択された任意の配列の複数のショット領域でもよい。ここでは、説明の便宜上、一例としてアライメントショットＡＳを計測対象のショット領域とする。
【００４５】
また、図６（Ｃ）に示すように、その位置ずれ量ΔＸは、２つのＬ＆Ｓパターン５０ＸとＬ＆Ｓパターン５２ＸとのＸ方向の位置ずれ量であり、その位置ずれ量ΔＹは、２つのＬ＆Ｓパターン５０ＹとＬ＆Ｓパターン５２ＹとのＹ方向の位置ずれ量である。これらの位置ずれ量ΔＸ，ΔＹを計測するためには、ウエハＷのアライメントを行って、計測対象のショット領域（アライメントショットＡＳ）内の重ね合わせ計測マーク５０，５２をアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４のうちのいずれかの検出領域内に移動する必要がある。
【００４６】
さらに、図６（Ｄ）の拡大断面図で示すように、重ね合わせ計測マーク５０，５２のＬ＆Ｓパターン５０Ｘ，５２Ｘ等は、ウエハＷの基材Ｗａの上面に凹凸パターンとして形成されている。そして、計測工程を簡素化するために、計測対象のウエハＷの表面には液浸法で露光する際に使用される液体Ｌｑをはじく撥液性のコーティング（トップコート）は形成されていない。そのため、重ね合わせ計測マーク５０，５２間の位置ずれ量を高精度に計測するためには、重ね合わせ計測マーク５０，５２の表面に液体Ｌｑがかかっていないことが好ましい。
【００４７】
これに関して、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、単にウエハＷを＋Ｙ方向に移動しながら、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４を用いてウエハＷの１６個のアライメントショットＡＳのウエハマークの位置を検出すると、ウエハＷの＋Ｙ方向の端部に液浸領域１４の液体Ｌｑがかかることになる。この液体Ｌｑは次第にウエハＷの表面を流れるため、液体Ｌｑがかかった部分では重ね合わせ計測マーク５０，５２の位置ずれ量を高精度に計測できない恐れがある。そこで、本実施形態では、以下のようにして、全部の計測対象のショット領域（ここではアライメントショットＡＳ）に確実に液体Ｌｑがかからない状態で、これらのショット領域内の重ね合わせ計測マーク５０，５２の位置ずれ量を計測する。
【００４８】
即ち、次のステップ３１２において、図７（Ａ）に示すように、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷをローディングポジションから＋Ｙ方向に移動し、３眼のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２，ＡＬ２３によって、３つの第１列のアライメントショットＡＳに付設されたウエハマークＷＭＡ１，ＭＷＣ１，ＷＭＤ１の位置を検出する。ウエハマークＷＭＡ１等は、図６（Ｂ）のウエハマークＷＭと同じ形状である。次に、図７（Ｂ）に示すように、ウエハＷを＋Ｙ方向に移動して、５眼のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４によって、５つの第２列のアライメントショットＡＳに付設されたウエハマークＷＭＡ２，ＭＷＢ２〜ＷＭＥ２の位置を検出する。この段階では、投影光学系ＰＬの液浸領域１４は計測ステージＭＳＴ上に形成されており、ウエハステージＷＳＴ及びウエハＷには液浸法で露光を行う際に使用される液体Ｌｑはかかっていない。次のステップ３１４において、ＥＧＡ演算部１３４は、検出された８個のウエハマークの座標から例えばＥＧＡ方式でウエハＷの＋Ｙ方向のほぼ半面のショット領域の配列座標を算出する。なお、ウエハＷのＹ方向のショット領域の配列数が奇数の場合には、ウエハＷの中央のＸ方向に一列に配列されたショット領域の配列座標も算出される。
【００４９】
次のステップ３１６において、ステップ３１４で算出された配列座標に基づいてウエハステージＷＳＴを駆動して、図７（Ｃ）に示すように、３眼のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２，ＡＬ２３の検出領域にウエハＷの３つの第１列のアライメントショットＡＳ内の第１重ね合わせ計測マーク５０Ａ１，５０Ｃ１，５０Ｄ１及び第２重ね合わせ計測マーク５２Ａ１，５２Ｃ１，５２Ｄ１を移動する。重ね合わせ計測マーク５０Ａ１等は図６（Ｃ）の第１重ね合わせ計測マーク５０と同じ形状であり、重ね合わせ計測マーク５２Ａ１等は図６（Ｃ）の第２重ね合わせ計測マーク５２と同じ形状である。そして、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２，ＡＬ２３によって重ね合わせ計測マーク５０Ａ１，５０Ｃ１，５０Ｄ１及び５２Ａ１，５２Ｃ１，５２Ｄ１間のＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を計測する。計測結果は主制御装置２０を介して図３の重ね合わせ演算部１３５に供給される。なお、Ｘ方向及びＹ方向の位置ずれ量は、個別に計測してもよい。
【００５０】
さらに、ウエハステージＷＳＴを駆動して、図７（Ｄ）に示すように、５眼のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４の検出領域にウエハＷの５つの第２列のアライメントショットＡＳ内の第１重ね合わせ計測マーク５０Ａ２〜５０Ｅ２及び第２重ね合わせ計測マーク５２Ａ２〜５２Ｅ２を移動する。そして、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４によって重ね合わせ計測マーク５０Ａ２〜５０Ｅ２及び５２Ａ２〜５２Ｅ２間のＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を計測する。計測結果は重ね合わせ演算部１３５に供給される。この段階では、投影光学系ＰＬの液浸領域１４は、計測ステージＭＳＴ上に形成されており、ウエハＷの表面に液浸法で使用される液体Ｌｑはまったくかかっていない。図９（Ｃ）に示すように、ステップ３１６で計測されたウエハＷの第１列５４Ａ及び第２列５４ＢのアライメントショットＡＳ内の重ね合わせ計測マーク５０，５２間の位置ずれ量は、重ね合わせ誤差ベクトルＯＥＶ１〜ＯＥＶ８として重ね合わせ演算部１３５内の記憶部に記憶される。
【００５１】
次のステップ３１８において、ウエハステージＷＳＴの中心を図２のローディングポジションＬＰに移動し、ウエハＷをウエハローダ系ＷＬのウエハアームＷＬ３に受け渡した後、回転部ＷＬ４によってウエハアームＷＬ３（ウエハＷ）を１８０°回転する。その後、スライド部ＷＬ２を＋Ｘ方向に移動して、ウエハアームＷＬ３からウエハステージＷＳＴにウエハＷをロードする。この結果、図８（Ａ）に示すように、図７（Ａ）の配置に対してウエハＷはθｚ方向に１８０°回転している。
【００５２】
次のステップ３２０において、図８（Ｂ）に示すように、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷを＋Ｙ方向に移動して、３眼のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２，ＡＬ２３によって、３つの第４列のアライメントショットＡＳに付設されたウエハマークＷＭＡ４，ＭＷＤ４，ＷＭＣ４の位置を検出する。次に、図８（Ｃ）に示すように、ウエハＷを＋Ｙ方向に移動して、５眼のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４によって、５つの第３列のアライメントショットＡＳに付設されたウエハマークＷＭＡ３，ＭＷＥ３〜ＷＭＢ３の位置を検出する。この段階でも、投影光学系ＰＬの液浸領域１４は計測ステージＭＳＴ上に形成されており、ウエハステージＷＳＴ及びウエハＷには液浸法で露光を行う際に使用される液体Ｌｑはかかっていない。次のステップ３２２において、ＥＧＡ演算部１３４は、検出された８個のウエハマークの座標から例えばＥＧＡ方式でウエハＷの＋Ｙ方向（回転前の−Ｙ方向）のほぼ半面のショット領域の配列座標を算出する。なお、ウエハＷのＹ方向のショット領域の配列数が奇数の場合には、ウエハＷの中央のＸ方向に一列に配列されたショット領域の配列座標も算出される。
【００５３】
次のステップ３２４において、ステップ３２２で算出された配列座標に基づいてウエハステージＷＳＴを駆動して、図９（Ａ）に示すように、３眼のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２，ＡＬ２３の検出領域にウエハＷの３つの第４列のアライメントショットＡＳ内の第１重ね合わせ計測マーク５０Ａ４，５０Ｄ４，５０Ｃ４及び第２重ね合わせ計測マーク５２Ａ４，５２Ｄ４，５２Ｃ４を移動する。そして、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２，ＡＬ２３によって重ね合わせ計測マーク５０Ａ４，５０Ｄ４，５０Ｃ４及び５２Ａ４，５２Ｄ４，５２Ｃ４間のＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を計測する。計測結果は重ね合わせ演算部１３５に供給される。
【００５４】
さらに、ウエハステージＷＳＴを駆動して、図９（Ｂ）に示すように、５眼のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４の検出領域にウエハＷの５つの第３列のアライメントショットＡＳ内の第１重ね合わせ計測マーク５０Ａ３，５０Ｅ３〜５０Ｂ３及び第２重ね合わせ計測マーク５２Ａ３，５２Ｅ３〜５２Ｂ３を移動する。そして、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４によって重ね合わせ計測マーク５０Ａ３〜５０Ｂ３及び５２Ａ３〜５２Ｂ３間のＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を計測する。計測結果は重ね合わせ演算部１３５に供給される。この段階では、投影光学系ＰＬの液浸領域１４は、計測ステージＭＳＴ上に形成されており、ウエハＷの表面に液浸法で使用される液体Ｌｑはまったくかかっていない。図９（Ｄ）に示すように、ステップ３２４で計測されたウエハＷの回転後の第３列５４Ｃ及び第４列５４ＤのアライメントショットＡＳ内の重ね合わせ計測マーク５０，５２間の位置ずれ量は、重ね合わせ誤差ベクトルＯＥＶ９〜ＯＥＶ１６として重ね合わせ演算部１３５内の記憶部に記憶される。
【００５５】
次のステップ３２６において、重ね合わせ演算部１３５は、ステップ３１６及び３２４で計測された１６個の重ね合わせ誤差ベクトルＯＥＶ１〜ＯＥＶ１６を統計処理（例えば平均値及び標準偏差等の算出）して露光装置ＥＸの重ね合わせ誤差を求める。求められた重ね合わせ誤差は主制御装置２０に送出され、主制御装置２０では、例えばその重ね合わせ誤差を許容値と比較し、比較結果を入出力装置を介してオペレータに出力する。その後、ウエハＷのアンローディングが行われて（ステップ３２８）、重ね合わせ精度の計測が終了する。
【００５６】
この際に、投影光学系ＰＬと計測ステージＭＳＴとの間の液浸領域１４には連続して液体が供給されている。従って、この直後から、レチクルＲのパターンの像を所定ロット数のウエハに液浸法で露光できる。
上述のように本実施形態の露光装置ＥＸは、露光用の照明光ＩＬで投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光する露光装置である。露光装置ＥＸは、ウエハＷを移動するウエハステージＷＳＴと、ウエハＷの露光中に、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に照明光ＩＬを透過する液体Ｌｑを供給し、その供給された液体を回収する液体供給装置５及び液体回収装置６と、投影光学系ＰＬとは独立に配置されて、ウエハＷのウエハマーク等のマークの位置を検出するアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４と、ウエハマークをウエハステージＷＳＴから受け取り、例えば１８０°回転した後に、再びウエハステージＷＳＴに受け渡すウエハローダ系ＷＬと、を備えている。さらに、露光装置ＥＸは、ウエハステージＷＳＴ、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４、及びウエハローダ系ＷＬの動作を制御する主制御装置２０を備えている。
【００５７】
また、露光装置ＥＸによる重ね合わせ精度の計測方法は、液浸法でウエハＷの複数のショット領域に第１及び第２重ね合わせ計測マーク５０，５２用のパターンの像を順次露光するステップ３０２，３０６と、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４を介して、ウエハＷの第１列及び第２列のアライメントショットＡＳ内の計測位置で重ね合わせ計測マーク５０，５２間の位置ずれ量を計測するステップ３１６と、ウエハＷが液体に接触しないようにウエハＷを１８０°回転するステップ３１８と、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４を介してウエハＷの第３列及び第４列のアライメントショットＡＳ内の計測位置で重ね合わせ計測マーク５０，５２間の位置ずれ量を計測するステップ３２４と、を含んでいる。
【００５８】
本実施形態によれば、ウエハＷの第１列、第２列のアライメントショットＡＳ内で重ね合わせ計測マーク５０，５２間の位置ずれ量を計測し、ウエハＷが液体に接触しないようにウエハＷを１８０°回転した後、ウエハＷの第３列、第４列のアライメントショットＡＳ内の重ね合わせ計測マーク５０，５２間の位置ずれ量を計測している。即ち、投影光学系ＰＬとこれに対向する部材である計測ステージＭＳＴとの間に液体Ｌｑを供給した状態で、かつウエハＷの表面の計測位置に液体Ｌｑが供給されない状態で、重ね合わせ精度を高精度に計測できる。さらに、この計測終了後にすぐに液浸法を用いた露光を開始できる。従って、重ね合わせ精度の計測終了から液浸法による露光開始までの時間を短縮できる。
【００５９】
なお、本実施形態では、ステップ３１８でウエハＷを１８０°回転しているが、ウエハＷの回転角は例えば９０°程度でもよい。
また、本実施形態では、ステップ３１２におけるウエハＷのウエハマークの検出時、ステップ３２０におけるウエハＷのウエハマークの検出時とでは、互いに異なるウエハマークを検出している。しかしながら、例えば投影光学系ＰＬとアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４との距離がより長い場合には、ステップ３２０において、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４によって、ステップ３１２で検出されたウエハマークの一部（例えば第２列の少なくとも２個のアライメントショットＡＳに付設されたウエハマーク）の位置を重複して検出してもよい。この場合には、重複して検出されたウエハマークの位置が合致するように、ステップ３１４で算出されたショット配列を１８０°回転した配列と、ステップ３２２で算出されたショット配列とを継ぎ合わせることによって、２つのショット配列を高精度に継ぎ合わせることができる。
【００６０】
また、本実施形態では、重ね合わせ計測マーク５０，５２は凹凸のパターンであるが、重ね合わせ計測マーク５０，５２の位置ずれ量はフォトレジストの潜像段階で計測してもよい。
また、本実施形態では、重ね合わせ計測マーク５０，５２の位置ずれ量は副アライメント系ＡＬ２１〜ＡＬ２４でも計測しているが、例えば全部の重ね合わせ計測マーク５０，５２の位置ずれ量を主アライメント系ＡＬ１だけで計測してもよい。
【００６１】
従って、副アライメント系ＡＬ２１〜ＡＬ２４を設ける必要は必ずしもなく、さらにアライメント系の個数は任意である。
また、本実施形態のウエハのアライメントショットは１６個であるが、ウエハのアライメントショット（計測対象のウエハマーク）の個数及び配列は任意である。
さらに、重ね合わせ計測マーク５０，５２の位置ずれ量を計測するショット領域の配列及び個数も任意である。
【００６２】
また、上記の各実施形態の露光装置を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図１０に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりレチクルのパターンを基板に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。
【００６３】
言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置を用いて基板を露光することと、その露光された基板を処理すること（現像等）と、を含んでいる。この際に、重ね合わせ精度の計測の直後から液浸露光を開始できるため、電子デバイスを高いスループットで量産することができる。
なお、上記の実施形態において、上述の走査露光型の露光装置（スキャナ）の他に、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパー等）も使用できる。
【００６４】
また、上記の実施形態は、半導体デバイス製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子やプラズマディスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックスウエハ上に転写する露光装置、並びに撮像素子（ＣＣＤなど）、有機ＥＬ、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems)、及びＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。また、半導体素子などの電子デバイス（マイクロデバイス）だけでなく、光露光装置及びＥＵＶ露光装置などで使用されるマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
【００６５】
このように、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【符号の説明】
【００６６】
ＡＬ１…主アライメント系（プライマリアライメント系）、ＡＬ２１〜ＡＬ２４…副アライメント系（セカンダリアライメント系）、ＷＬ…ウエハローダ系、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＭ，ＷＭＡ１，ＷＭＣ１，ＷＭＤ１，ＷＭＡ２〜ＷＭＥ２…ウエハマーク、２０…主制御装置、５０，５０Ａ１〜５０Ｄ４…第１重ね合わせ計測マーク、５２，５２Ａ１〜５２Ｄ４…第２重ね合わせ計測マーク
【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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