(57)【要約】【課題】露光装置の構成の簡略化、小型化、低コスト化を図る。【解決手段】照明光源からの照明光で照明されたマスクＲ２のパターンの像を基板Ｗ上に投影する投影光学ユニットＰＬＵ１であって、マスクＲ２と基板Ｗとの間の光路中に設けられ、基板Ｗでの反射光を該光路から分離する光学部材２５と、光学部材２５で分離された光を検出する検出手段Ｂ１とを備えて構成される。【選択図】図４
2009170663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光源からの照明光で照明されたマスクのパターンの像を基板上に投影する投影光学ユニットであって、
前記マスクと前記基板との間の光路中に設けられ、前記基板での反射光を該光路から分離する光学部材と、
前記光学部材で分離された光を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする投影光学ユニット。
【請求項２】
前記光学部材は前記照明光及び該照明光の前記基板での反射光の一方を透過し、他方を反射することにより、該照明光の該基板での反射光を分離し、
前記検出手段は前記光学部材により分離された前記照明光の前記基板での反射光を検出することを特徴とする請求項１に記載の投影光学ユニット。
【請求項３】
前記基板の位置を検出するための、前記照明光とは異なる波長の検出光を射出する検出光源と、
前記マスクの像を前記基板上に形成する投影光学系とを更に備え、
前記光学部材は、前記検出光を前記基板に照射するために該検出光を前記投影光学系の光路に結合するとともに、前記照明光及び該検出光の該基板での反射光の一方を透過し、他方を反射することにより、該検出光の該基板での反射光を分離し、
前記検出手段は前記光学部材により分離された前記検出光の前記基板での反射光を検出することを特徴とする請求項１に記載の投影光学ユニット。
【請求項４】
前記検出手段の検出結果に基づいて前記基板の位置を制御するための制御信号を出力する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の投影光学ユニット。
【請求項５】
前記検出手段は、前記基板上で反射された前記照明光を検出し、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記照明光源からの前記照明光の光量を制御するための制御信号を出力する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の投影光学ユニット。
【請求項６】
照明光を供給する照明光源と、請求項１〜５の何れか一項に記載の投影光学ユニットとを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項７】
照明光でマスクを照明し、該マスクのパターンの像を基板に露光転写する露光方法であって、
前記基板での反射光を前記マスクと前記基板との間の光路中から分離し、
前記光路中から分離された前記反射光を検出し、
当該検出値に基づいて制御することを特徴とする露光方法。
【請求項８】
前記基板での反射光とは前記照明光の前記基板での反射光であり、
前記制御とは前記照明光の光量制御であることを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
【請求項９】
前記基板の位置を検出するための、前記照明光とは異なる波長の検出光を前記マスクと前記基板との間の光路中に結合し、
前記基板での反射光とは前記検出光の前記基板での反射光であり、
前記制御とは前記基板の位置の制御であることを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
【請求項１０】
デバイスの製造方法であって、
感光性基板を準備する工程と；
請求項７〜９の何れか一項に記載の露光方法を用い、前記感光性基板上の前記第１及び第２領域にそれぞれ所定のパターンを露光する工程と；
露光された前記感光性基板を現像し、前記露光されたパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する工程と；
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する工程と；
を備えることを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明されたマスクのパターンの像を基板上に投影する投影光学ユニット、該投影光学ユニットを備える露光装置、露光方法、および該露光方法を用いるデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程においては、転写すべきパターン（デバイスパターン）が形成されたレチクルまたはマスク（以下、これらをレチクルと総称する）を介した光で、フォトレジスト（感光性材料）が塗布されたウエハ等の基板（感光性基板）を露光する露光装置が用いられる。露光装置は、光源、照明光学系、投影光学系、ステージ等を備え、基板が載置されたステージをステップ移動しつつ、露光を繰り返し実施することにより、基板上に配列的に設定される複数のショット領域にレチクルのパターンの像が転写される。
【０００３】
各ショット領域に対する露光方式としては、レチクルおよび基板を静止させた状態で一括露光する静止露光型と、レチクルおよび基板を同期的に相対移動させつつ逐次露光する走査露光型とがある。
【０００４】
ところで、フォトリソグラフィ工程の後の工程で行われる化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Ｃｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理において、１枚の基板上で、デバイスパターンの全体を含むショット領域（以下、通常ショット領域という）が配置される領域と、その外側であって、通常ショット領域の全体を包含することができない基板の外周縁の近傍部分（エッジ部）、即ちパターンの露光転写が行われない領域との間に段差が生じるという不具合が生じている。
【０００５】
この不具合は、当該外周縁近傍部分にも、通常ショット領域内に転写されるパターンと同一または該パターンと同程度の密度のパターンを転写することによって、緩和することが可能である。
【０００６】
このため、当該外周縁近傍部分にもショット領域を設定して、露光処理を施すことが行われている。このショット領域は、通常ショット領域とは異なり、その一部が欠けたショット領域であることから「欠けショット領域」、あるいは基板のエッジを含んだショット領域であることから「エッジショット領域」等と呼ばれることがある。
【０００７】
なお、欠けショット領域は、デバイスパターンの全体を含むことができないため、パターンの転写は行うけれども、一般には、製品として用いられることはない領域である。
【０００８】
このような欠けショット領域に対する露光処理は、従来は、通常ショット領域の露光処理と同じ工程において、単一の露光装置によって行われていたが、欠けショット領域を露光処理する分だけ、１枚の基板を処理するための時間が長くなり、スループット（単位時間あたりの処理量）を低下させていた。
【０００９】
このため、通常ショット領域を露光処理する露光ユニットと、これとは独立した、欠けショット領域を露光処理する露光ユニットと、基板をそれぞれ保持可能な２つのステージとを備え（即ち実質的に２台の露光装置を備え）、並行的に露光処理するようにした技術が提案されている（下記特許文献１参照）。
【００１０】
このような欠けショット領域を露光処理する露光装置においても、通常ショット領域を露光する露光装置と同様に、露光量制御、アライメントのための基板上のマーク検出、およびオートフォーカス制御のための基板の表面位置の検出等を実施する必要があり、従来は、これらの検出や制御を行うための検出系は投影光学系とは別に独立して搭載されていた。例えば、特許文献１には、アライメント系としてオフアクシス方式のものが、フォーカス検出系として斜入射光方式のものが記載されており、これらは投影光学系とは独立してその近傍に設けられている。
【００１１】
ここで、欠けショット領域の露光処理には通常ショット領域ほどの高精度は必ずしも要求されない。また、欠けショット領域を露光処理する露光装置は、通常ショット領域を露光処理する露光装置に付属され、あるいは近隣に設けられる搬送装置等に付属させるかたちでの搭載が考えられており、構成が簡略で、小型、低コストであることが要請されている。
【００１２】
しかしながら、従来は、露光量制御、マーク検出、フォーカス制御等に用いる検出系は、投影光学系とは分離独立して構成配置されているので、構成の簡略化、小型化を図るためには、限界があった。また、このように分離独立して構成配置されている結果、それぞれが高額とならざるを得ないとともに、装置の組立工数も多く、低コスト化を図る障害となっていた。
【００１３】
なお、構成の簡略化、小型化、低コスト化等の要請は、通常ショット領域を露光処理する露光ユニットについても、同様のことがいえる。
【００１４】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、露光装置の構成の簡略化、小型化、低コスト化を図ることを目的とする。また、その結果として、デバイスの製造コストを低減することも目的とする。
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００４／０５３９５１号パンフレット
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この項の説明では、後述する実施形態を表す図面に示す部材等を示す符号を括弧を付して付記するが、これは単に理解の容易化のためであり、本発明の各構成要件は、これら部材等を示す符号を付した図面に示す部材等に限定されるものではない。
【００１６】
本発明の第１の観点によると、照明光源からの照明光（ＥＬ２）で照明されたマスク（Ｒ２）のパターンの像を基板（Ｗ）上に投影する投影光学ユニット（ＰＬＵ１〜ＰＬＵ３）であって、前記マスクと前記基板との間の光路中に設けられ、前記基板での反射光を該光路から分離する光学部材（２５，２７）と、前記光学部材で分離された光を検出する検出手段（Ｂ１，Ｃ６，Ｄ９）と、を備える投影光学ユニットが提供される。
【００１７】
前記光学部材（２５，２７）としては、前記照明光（ＥＬ２）及び該照明光の前記基板での反射光の一方を透過し、他方を反射することにより、該照明光の該基板での反射光を分離するものを用いることができ、前記検出手段（Ｂ１，Ｃ６，Ｄ９）に、前記光学部材により分離された前記照明光の前記基板での反射光を検出させるようにできる。
【００１８】
また、前記基板の位置を検出するための、前記照明光（ＥＬ２）とは異なる波長の検出光（ＤＬ１，ＤＬ２）を射出する検出光源（Ｃ１，Ｄ１）と、前記マスク（Ｒ２）の像を前記基板（Ｗ）上に形成する投影光学系（２６，２７，２８）とを更に備えることができ、この場合において、前記光学部材（２７）として、前記検出光（ＤＬ１，ＤＬ２）を前記基板（Ｗ）に照射するために該検出光を前記投影光学系の光路に結合するとともに、前記照明光及び該検出光の該基板での反射光の一方を透過し、他方を反射することにより、該検出光の該基板での反射光を分離するものを用い、前記検出手段（Ｃ６，Ｄ９）に、前記光学部材により分離された前記検出光の前記基板での反射光を検出させるようにできる。
【００１９】
また、前記検出手段（Ｂ１，Ｃ６，Ｄ９）の検出結果に基づいて前記基板（Ｗ）の位置を制御するための制御信号を出力する制御部を備えることができる。前記検出手段（Ｂ１）に、前記基板（Ｗ）上で反射された前記照明光（ＥＬ２）を検出させて、この検出手段の検出結果に基づいて前記照明光源からの前記照明光の光量を制御するための制御信号を出力する制御部を備えてもよい。
【００２０】
本発明の第２の観点によると、照明光（ＥＬ２）を供給する照明光源と、上述した本発明の第１の観点に係る投影光学ユニット（ＰＬＵ１〜ＰＬＵ３）とを備える露光装置（２）が提供される。
【００２１】
本発明の第３の観点によると、照明光（ＥＬ２）でマスク（Ｒ２）を照明し、該マスクのパターンの像を基板（Ｗ）に露光転写する露光方法であって、前記基板での反射光を前記マスクと前記基板との間の光路中から分離し、前記光路中から分離された前記反射光を検出し、当該検出値に基づいて制御するようにした露光方法が提供される。
【００２２】
この場合において、例えば、前記基板（Ｗ）での反射光として前記照明光（ＥＬ２）の前記基板での反射光を検出し、その検出結果に基づいて前記照明光の光量制御を行うようにしてもよい。また、前記基板（Ｗ）の位置を検出するための、前記照明光（ＥＬ２）とは異なる波長の検出光（ＤＬ１，ＤＬ２）を前記マスク（Ｒ２）と前記基板（Ｗ）との間の光路中に結合させるようにしてもよく、この場合において、前記基板での反射光として前記検出光の前記基板での反射光を検出し、その検出結果に基づいて前記基板の位置の制御を行うようにしてもよい。
【００２３】
本発明の第４の観点によると、デバイスの製造方法であって、感光性基板（Ｗ）を準備する工程（Ｓ１２）と；上述した本発明の第３の観点に係る露光方法を用い、前記感光性基板上の前記第１及び第２領域にそれぞれ所定のパターンを露光する工程（Ｓ１３）と；露光された前記感光性基板を現像し、前記露光されたパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する工程（Ｓ１３）と；前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する工程と（Ｓ１３）；を備えるデバイス製造方法が提供される。
【００２４】
本発明では、基板での反射光をマスクと基板との間の光路から分離し、分離された光を検出するようにしたので、照明光の基板での反射光を検出し、あるいは別途検出光を投影光学系の一部を介して基板に照射し、その反射光を検出することができ、照明光の光路と基板での反射光（当該照明光の基板での反射光、または検出光の基板での反射光）の光路の一部を共有的に用いることができる。従って、構成が簡略で小型の投影光学ユニットを提供することができ、この投影光学ユニットを搭載する露光装置の構成の簡略化、小型化、低コスト化を図ることができ、ひいてはデバイスの製造コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、露光装置の構成の簡略化、小型化を図ることができるという効果がある。また、デバイスの製造コストを低減できるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２７】
［露光システム］
図１は本発明の実施形態に係る露光システムの全体構成の概略を模式的に示した図である。この露光システムは、フォトレジスト（感光性材料）が塗布された感光性基板としてのウエハＷ上の第１領域を露光光（照明光）ＥＬ１で露光する第１露光装置１と、この第１露光装置１とともに使用される露光装置（または露光ユニット）として、ウエハＷ上の前記第１領域とは異なる第２領域を露光光（照明光）ＥＬ２で露光する第２露光装置２と、第１露光装置１と第２露光装置２との間でウエハＷを搬送するウエハ搬送ユニット（搬送装置）３とを備えて構成されている。
【００２８】
ウエハ搬送ユニット３よるウエハＷの搬送経路内には、第１露光装置１による前記第１領域に対する露光処理が行われたウエハＷ上から液体を除去する液体除去ユニット４が設けられている。
【００２９】
なお、以下の説明においては、図１に示された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。ＸＹＺ直交座標系は、Ｙ軸が紙面に対して垂直となる方向に設定され、Ｘ軸及びＺ軸が紙面に対して平行となるように設定されている。図中のＸＹＺ直交座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
【００３０】
この実施形態においては、図２に示されているように、ウエハＷ上には、複数の矩形状のショット領域Ｓｈが配列的に設定されている。
【００３１】
これらのショット領域Ｓｈのうち、図２中、実線で表示されているように、転写すべきパターン（レチクルに形成されたパターンの投影像）の全体が転写されるものを通常ショット領域Ｓｈ１という。
【００３２】
また、図２中、点線で表示されているように、その一部がウエハＷの外周縁（エッジ）Ｅまたはその近傍に位置しているために、該パターンの一部が欠けたあるいは十分な精度を得られない状態で転写されるものを欠けショット領域Ｓｈ２という。
【００３３】
隣接するショット領域Ｓｈ間には、所定幅のスクライブラインが配置され、スクライブライン上にはアライメントマーク等が配置されることが多い。
【００３４】
なお、欠けショット領域は、パターンの全体を含んでいないか、またはその一部が十分な精度となっていないことが多いため、パターンの転写は行うけれども、一般には、製品（デバイス）として用いられることはない領域である。
【００３５】
また、この実施形態においては、第１露光装置１によって露光処理されるウエハＷ上の第１領域は通常ショット領域Ｓｈ１であるものとし、第２露光装置２によって露光処理されるウエハＷ上の第２領域は欠けショット領域Ｓｈ２であるものとする。
【００３６】
［第１露光装置］
この実施形態の第１露光装置１は、液体を介して通常ショット領域Ｓｈ１を露光する液浸型の露光装置である。また、この第１露光装置１は、投影光学系ＰＬに対してレチクルＲ１を移動するレチクルステージ（不図示）とウエハＷを移動するウエハステージＷＳ１のウエハテーブルＷＴ１とを同期移動（走査）させつつ、レチクルＲ１に形成されたパターンの像をウエハＷ上の通常ショット領域Ｓｈ１に逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。
【００３７】
但し、第１露光装置１は、レチクルＲ１とウエハＷとを静止させた状態で、ウエハＷの通常ショット領域Ｓｈ１にレチクルＲ１に形成されたパターンの像を一括的に転写するステップ・アンド・リピート方式の露光装置であってもよい。
【００３８】
図１において、レチクルＲ１の上側に配置される照明光学系（不図示）は、ＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）等の光源から射出されるレーザ光の断面形状をスキャン（走査）方向に直交する方向に伸びるスリット状に整形するとともに、その照度分布を均一化して露光光ＥＬ１として射出する。
【００３９】
なお、本実施形態では、光源は、ＡｒＦエキシマレーザであるものとするが、これに限られず、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を射出する超高圧水銀ランプ、またはＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、Ｆ２レーザ（波長１５７ｎｍ）、その他の光源を用いることができる。
【００４０】
レチクルＲ１は、不図示のレチクルステージ上に吸着保持されており、レチクルステージの位置は、不図示のレーザ干渉計によって計測される。
【００４１】
レチクルＲ１の位置決めは、レチクルステージを投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）と垂直な平面（ＸＹ平面）内で並進移動させるとともに、Ｚ軸回りに微小回転させる不図示のレチクル駆動装置によって行われる。このレチクル駆動装置は、レチクルＲ１のパターンの像をウエハＷ上に転写する際には、レチクルステージを一定速度で所定のスキャン方向に走査する。
【００４２】
レチクルステージの上方には、レチクルＲ１の周辺に複数形成されたレチクルアライメント用のマークを光電検出する一対のアライメント系（不図示）がスキャン方向に沿ってそれぞれ設けられている。
【００４３】
レンズ等の複数の光学素子を有する投影光学系ＰＬの下方には、ウエハステージＷＳ１が設けられている。ウエハステージＷＳ１は、ウエハテーブルＷＴ１と、ウエハテーブルＷＴ１をＸＹ平面内で２次元移動するとともに、Ｚ軸方向に微小移動させる駆動装置とを備えている。
【００４４】
ウエハテーブルＷＴ１には、ウエハＷを着脱可能に真空吸着するウエハホルダＷＨ１が設けられており、露光対象としてのウエハＷはウエハホルダＷＨ１に載置され、吸着固定される。
【００４５】
ウエハテーブルＷＴ１のＸおよびＹ軸方向の位置は、不図示のレーザ干渉計によって計測される。ウエハテーブルＷＴ１のＺ軸方向の位置は、オートフォーカス機構（ＡＦ機構）が備えるＡＦセンサ（面位置検出装置）ＡＦ１によって計測される。
【００４６】
また、図１では図示を省略しているが、ウエハホルダＷＨ１の中央部には、上下方向（Ｚ軸方向）に上下動可能な不図示のセンタテーブルが設けられている。センタテーブルは、ウエハＷの裏面を真空吸着する吸着口を備え、ウエハステージＷＳ１（ウエハホルダＷＨ１）に対するウエハＷの搬出入を行うための上下動機構であり、第２露光装置２へウエハＷを搬送するためのウエハ搬送ユニット３との間で、またはこの露光システムに隣接して、ウエハＷにフォトレジストを塗布するコータ（塗布装置）および／またはウエハＷ上に露光転写されたパターンを現像するデベロッパ（現像装置）（以下、コータ／デベロッパという）等が設置されている場合には、該コータ／デベロッパ等が備える搬送ユニットとの間でウエハＷの受け渡しを行う。
【００４７】
投影光学系ＰＬの側方には、ウエハＷに形成されたウエハマーク（アライメントマーク）の位置情報を計測するための、オフ・アクシス型のアライメントセンサＡＳ１が設けられている。
【００４８】
アライメントセンサＡＳ１としては、この実施形態では、ウエハＷ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に受光された対象マークの像と、不図示の指標（センサ内に設けられた指標板上の指標マーク）の像とを２次元ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等からなる撮像素子（カメラ）で撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系のセンサが用いられている。
【００４９】
また、投影光学系ＰＬの近傍には、送光光学系１１および受光光学系１２を備えるＡＦセンサ（面位置検出装置）ＡＦ１が設けられている。
【００５０】
このＡＦセンサＡＦ１は、光源からの検出光（複数のスリット光）を被検面としてのウエハＷの表面に斜め方向から照射する送光光学系１１と、ウエハＷの表面での反射光を受光するラインセンサ等からなる検出器を有する受光光学系１２とを備え、該検出器の出力に基づいて、ウエハＷのＺ軸方向の位置を検出する装置である。
【００５１】
この検出結果に基づいて、上述したウエハテーブルＷＴ１がＺ軸方向に駆動され、ウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの像面に正確に位置合わせされる。
【００５２】
なお、ウエハステージＷＳ１のウエハテーブルＷＴ１上には、各種センサのキャリブレーションやベースライン量の計測等に用いられる不図示の基準板が取り付けられている。基準板の表面には、レチクルＲ１のマークとともにアライメント系で検出可能な基準マーク（フィジューシャルマーク）やその他のマークが形成されている。ここで、ベースライン量とは、ウエハＷ上に投影されるレチクルＲ１のパターン像の基準位置（例えば、パターン像の中心）とアライメントセンサＡＳ１の視野中心との距離を示す量である。
【００５３】
この第１露光装置１は、液浸型であるため、投影光学系ＰＬの像面側（ウエハＷ側）の先端部近傍には、図示は省略しているが、液浸機構を構成する液体供給ノズルと、これと対向するように液体回収ノズルとが設けられている。液体供給ノズルは、液体供給装置に供給管を介して接続されており、液体回収ノズルには、液体回収装置に接続された回収管が接続されている。
【００５４】
液体としては、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が透過する超純水が用いられる。
【００５５】
ＡｒＦエキシマレーザ光に対する水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４である。この水の中では、露光光ＥＬ１の波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。不図示の制御装置が、液体供給装置および液体回収装置を適宜に制御して、液体供給ノズルから液体（純水）を供給するとともに、液体回収ノズルから液体を回収することにより、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に、一定量の液体Ｌｑが保持される。なお、この液体Ｌｑは露光中は常に入れ替わっている。
【００５６】
ウエハＷ上の露光すべき全ての通常ショット領域Ｓｈ１に対する露光処理が終了すると、液体の供給が停止され、ウエハＷ上の液体が回収された後に、ウエハテーブルＷＴ１が所定の受渡位置に移動され、該受渡位置において、ウエハＷはウエハ搬送ユニット３に受け渡される（搬出される）。
【００５７】
［ウエハ搬送ユニット］
ウエハ搬送ユニット３は、第１アーム部３１、第２アーム部３２、ハンド部３３およびロボット本体３４を有する多関節型の搬送ロボットを備えて構成されている。
【００５８】
第１アーム部３１はその一端がロボット本体３４に不図示のモータによって回転駆動される第１関節３５を介して取り付けられ、第２アーム部３２はその一端が第１アーム部３１の他端に不図示のモータによって回転駆動される第２関節３６を介して取り付けられ、ハンド部３３は第２アーム部３２の他端に不図示のモータによって回転駆動される第３関節３７を介して取り付けられている。
【００５９】
ここでは、第１〜第３関節３５，３６，３７は、その回転中心軸がＺ軸に略平行となるように設定されているものとするが、Ｘおよび／またはＹ軸回りにも回転する多軸型の関節であってもよい。
【００６０】
ハンド部３３は例えばＸＹ面内において略Ｕ字状に形成され、その上面にはウエハＷの裏面を真空吸着するための複数の吸着孔（不図示）が設けられている。
【００６１】
第１〜第３関節３５，３６，３７を適宜に回動させることにより、ウエハＷを、第１露光装置１から所定の受渡位置（第１受渡位置）で受け取り、第２露光装置２に所定の受渡位置（第２受渡位置）で渡すことができるようになっている。
【００６２】
また、このウエハ搬送ユニット３は、後述する液体除去ユニット４による液体の除去を実施するための所定の液体除去位置において、ウエハＷを位置決めできるようになっている。
【００６３】
なお、第１露光装置１の第１受渡位置と第２露光装置２の第２受渡位置の高さが異なる場合には、例えば、第１関節３５をＺ軸方向に昇降させる昇降装置をロボット本体３４に設ける等により、ウエハＷをＺ軸方向に移動できるようにすればよい。
【００６４】
また、ウエハ搬送ユニット３は、このような構成のものに限られず、スライダ型のものであってもよいし、他の構成の多関節ロボット等であってもよい。
【００６５】
さらに、ウエハ搬送ユニット３としては、第１露光装置１と第２露光装置２間でウエハＷの受け渡しを行う専用の装置であってもよいが、この露光システムに隣接してコータ／デベロッパ等が設置されている場合には、この露光システムと該コータ／デベロッパ等との間でウエハＷを受け渡すための搬送ユニットと兼用してもよい。
【００６６】
［液体除去ユニット］
ウエハ搬送ユニット３によるウエハＷの搬送経路内には、液体除去ユニット４が設けられている。液体除去ユニット４は、液浸型の露光装置である第１露光装置１によって露光処理されたウエハＷ上に、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に供給された液体Ｌｑに係る液滴が残留している場合に、これを除去する装置である。残留する液滴を除去することによって、次工程で行われるウエハＷ上の欠けショット領域Ｓｈ２の第２露光装置２による露光処理に悪影響を与えることが防止される。
【００６７】
液体除去ユニット４としては、ウエハ搬送ユニット３によるウエハＷの搬送経路内の液体除去位置に位置決めされたウエハＷの表面（パターン形成面）に圧縮された気体をノズル４１から噴射して吹き付ける気体吹付装置を例示することができる。
【００６８】
ノズル４１の形状としては、ウエハＷの表面に全体的に一括的に気体を吹き付けるもの、あるいは噴出させた気体の断面形状が細長い略矩形状となるようにウエハＷの表面の一部に気体を吹き付けるもの等を用いることができる。
【００６９】
後者の場合には、気体の吹付中にウエハＷをウエハ搬送ユニット３によって移動あるいは回転させて、結果としてウエハＷの表面の全面に気体を吹き付けるようにする。
【００７０】
ウエハＷを移動または回転させるのではなく、静止されたウエハＷ上でノズル４１を移動または回転させるようにしてもよい。ウエハＷとノズル４１の両者を相対的に移動させてもよい。
【００７１】
ノズル４１から噴射させる気体は、この露光システムを収容するチャンバー内の気体（空気、窒素、ヘリウム等）と同じものを用いることができる。
【００７２】
この実施形態では、当該チャンバー内は空気であるものとし、このノズル４１から噴射する液体除去のための気体も空気であるものとする。
【００７３】
気体の温度は、気体の吹き付けによってウエハＷになるべく温度変化を生じさせないようにするため、当該チャンバー内に空調のために供給される気体と同じ温度とすることが好ましい。例えば、当該チャンバー内を空調するために供給する気体を分岐させて、該ノズル４１から噴射させるようにできる。当該チャンバー内の気体を循環させるかたちで用いてもよい。
【００７４】
なお、ノズル４１からの気体の噴出の方向としては、第１露光装置１または第２露光装置２側に気体吹き付けにより飛散する液滴がなるべく向かわないような方向とすることが好ましい。吹き付けた気体を吸引するノズルや囲い等を別途設けて、該液滴の飛散を防止するようにしてもよい。
【００７５】
［検査ユニット］
ウエハ搬送ユニット３によるウエハＷの搬送経路内には、上述した液体除去ユニット４に隣接して、検査ユニット５が設けられている。この検査ユニット５は、液浸型の露光装置である第１露光装置１によって露光処理されたウエハＷ上に、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に供給された液体Ｌｑに係る液滴が残留しているか否かを検査する装置である。
【００７６】
この検査ユニット５は、次工程で行われるウエハＷ上の欠けショット領域Ｓｈ２の第２露光装置２による露光処理に悪影響を与えないようにするため、ウエハＷ上に液滴が残留しているか否かを検査する。
【００７７】
この検査ユニット５による残留液滴の有無の検査は、上述した液体除去ユニット４による液体の除去の後に、更に液滴が残留しているか否かを検査するようにしてもよいし、あるいは液体除去ユニット４による液体の除去の前に、ウエハＷ上への残留液滴の有無を検査して、残留液滴がある場合に、上述した液体除去ユニット４による液体の除去を実施するようにしてもよい。
【００７８】
なお、液体除去ユニット４による液体の除去の後に残留液滴の有無を検査し、残留液滴が有ると判断された場合には、エラーウエハとして、当該残留液滴の付着しているウエハＷを第２露光装置２に渡さないで、他の所定の格納場所に格納するようにしてもよいし、再度液体除去ユニット４による液体の除去を実施するようにしてもよい。
【００７９】
検査ユニット５としては、液体除去位置に設定されたウエハＷの表面（パターン形成面）の全体を照明して２次元ＣＣＤカメラ等により一度に撮像して画像解析により残留液滴の有無を検査するようにできる。
【００８０】
また、ウエハＷの一部をライン状に照明する検査用光源と、ラインセンサとにより撮像するようにし、撮像中に、ウエハＷをウエハ搬送ユニット３によって移動あるいは回転させて、結果としてウエハＷの表面の全面を撮像するようにしてもよい。
【００８１】
ウエハＷを移動または回転させるのではなく、静止されたウエハＷ上で光源およびセンサを移動または回転させるようにしてもよい。ウエハＷと光源およびセンサの両者を相対的に移動させてもよい。
【００８２】
検査ユニット５としては、図１に模式的に示されているように、ウエハＷの一部をライン状に斜めから照明する光源５１と、残留液滴が存在する場合に該残留液滴で回折または散乱した光を１次元ＣＣＤ等からなるセンサ５２で受光する暗視野方式のものを用いるとよい。
【００８３】
［第２露光装置］
この実施形態の第２露光装置２は、液浸方式の第１露光装置１とは異なり、露光光学系２１とウエハＷとの間に存在する気体を介して欠けショット領域Ｓｈ２を露光するドライ方式の露光装置である。
【００８４】
また、この第２露光装置２は、投影光学系、およびレチクルＲ２を含む照明光学系を備える露光光学系２１は固定されており、ウエハＷをステップ移動させつつ、露光光学系２１とウエハＷとを静止させた状態で、レチクルＲ２のパターンの像をウエハＷ上の各欠けショット領域Ｓｈ２に一括的に露光転写するステップ・アンド・リピート方式の露光装置である。
【００８５】
但し、第２露光装置２としては、露光光学系２１とウエハＷの何れか一方または双方を相対的に移動して、各欠けショット領域Ｓｈ２にレチクルＲ２のパターンの像を逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式であってもよい。
【００８６】
露光光学系２１は、図３にも示されているように、図外の光源からライトガイド２２を介して導入される露光光（照明光）ＥＬ２を、レンズ系２３、ミラー２４、およりレチクルＲ２を備える照明光学系と、ミラー２５、第１投影レンズ系２６、ミラー２７および第２投影レンズ系２８を有する投影光学系とを介して、ウエハＷ上に照射するように構成されている。
【００８７】
投影光学系は、後に詳述するように、露光量検出系（図４）、アライメントマーク検出系（図５）、又はフォーカス検出系（図６）を複合的に備えた投影光学ユニットとして構成されている。
【００８８】
第２露光装置２における露光光ＥＬ２の波長は、第１露光装置１における露光光ＥＬ１と略同一とすることが好ましい。但し、この第２露光装置２では、デバイス製造には用いない欠けショット領域Ｓｈ２を露光するものであるため、第１露光装置１とは異なる波長（長波長）のものを用いてもよい。
【００８９】
なお、本実施形態では、第２露光装置２に用いられる光源は、第１露光装置１と同様にＡｒＦエキシマレーザであるものとするが、これに限られず、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を射出する超高圧水銀ランプ、またはＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、Ｆ２レーザ（波長１５７ｎｍ）、その他の光源を用いることができるのは、第１露光装置１の場合と同様である。
【００９０】
レチクルＲ２には、第１露光装置１によって通常ショット領域Ｓｈ１に転写されるレチクルＲ１のパターンの像（以下、簡単のため第１パターンということがある）と概略同程度のパターン密度となるように所定の間隔（ピッチ）でラインパターンが配置されたライン・アンド・スペースパターンが形成されている。
【００９１】
レチクルＲ２は、ライン・アンド・スペースパターンのデューティ（線幅および配列間隔等）の異なる複数種類のレチクルを準備し、第１パターンのパターン密度との関係で、適宜取り換えて用いるようにしてもよい。
【００９２】
また、これらの複数種類のレチクルを回転レボルバ等に取り付けて、該レボルバを所定角度だけ回転させることによって、適宜なパターンを、露光光学系２１の光路上に選択的に配置するようにしてもよい。ここでは、レチクルＲ２はその位置の微調整が可能な状態で、露光光学系２１の筐体に固定されているものとする。
【００９３】
図１に示されているように、露光光学系２１の投影光学系（投影レンズ系２８）の下方には、ウエハステージＷＳ２が設けられている。ウエハステージＷＳ２は、ウエハテーブルＷＴ２と、ウエハテーブルＷＴ２をＸＹ平面内で２次元移動するとともに、Ｚ軸方向に微小移動させる駆動装置とを備えている。
【００９４】
ウエハテーブルＷＴ２には、ウエハＷを着脱可能に真空吸着する保持機構としてのウエハホルダＷＨ２が設けられており、露光対象としてのウエハＷはウエハホルダＷＨ２に載置され、吸着固定される。
【００９５】
また、ウエハホルダＷＨ２は、ウエハテーブルＷＴ２上で、３６０度の範囲で９０度毎に位置決め可能に回転させる不図示の回転機構によって支持されている。
【００９６】
ウエハテーブルＷＴ２のＸおよびＹ軸方向の位置は、不図示のレーザ干渉計又はエンコーダによって計測される。ウエハテーブルＷＴ２のＺ軸方向の位置は、ＡＦセンサ（面位置検出装置）ＡＦ２を備えている場合には該ＡＦセンサＡＦ２によって、または投影光学ユニットがフォーカス検出系を複合的に備えている場合には該フォーカス検出系によって計測される。
【００９７】
また、図示は省略しているが、ウエハホルダＷＨ２の中央部には、上下方向（Ｚ軸方向）に上下動可能なセンタテーブルが設けられている。センタテーブルは、その先端にウエハＷを吸着保持するための吸着口を有し、ウエハステージＷＳ２（ウエハホルダＷＨ２）に対するウエハＷの搬出入を行うための上下動機構であり、ウエハ搬送ユニット３との間で、またはこの露光システムに隣接して配置される不図示のコータ／デベロッパ等が備える搬送ユニットとの間でウエハＷの受け渡しを行う。
【００９８】
図３では、ウエハＷ上の所定の２カ所を指向するように、一対のアライメントセンサＡＳ２が設けられている。これらのアライメントセンサＡＳ２は、ウエハＷに形成されたウエハマーク（アライメントマーク）の位置情報を計測するための装置である。
【００９９】
アライメントセンサＡＳ２は、図外の光源（検出光源）からライトガイドＡ１を介して供給される検出光を、レンズ系Ａ２、反射ミラーＡ３、ハーフプリズムＡ４、反射ミラーＡ５、およびレンズ系Ａ６を介して、ウエハＷ上のアライメントマークを含む所定の視野領域に照射する送光系と、その反射光をレンズ系Ａ６、反射ミラーＡ５、ハーフプリズムＡ４、およびレンズ系Ａ７を介してセンサＡ８に導入する受光系とを備えて構成されている。
【０１００】
これらのアライメントセンサＡＳ２は、それぞれＸおよびＹ軸方向に可動できるようになっており、計測すべきウエハＷ上のアライメントマークの位置に応じて、その位置が変更可能となっている。
【０１０１】
検出光は、ウエハＷ上のレジストを感光させないブロードバンドな光である。センサＡ８は２次元ＣＣＤ等からなる撮像素子（カメラ）であり、その受光面に結像されるアライメントマークの像を画像処理して、該アライメントマークの位置を検出する。
【０１０２】
一対のアライメントセンサＡＳ２の検出結果に基づいて、ウエハＷのＸ，Ｙ軸方向の位置ずれ量（シフト量）およびＺ軸回りの回転ずれ量が検出され、ウエハステージＷＳ２が駆動されることによって、該ずれ量が補正される。
【０１０３】
なお、ここでは、アライメントセンサＡＳ２は、露光光学系２１とは独立して設けられているものとして説明しているが、図５を参照して後述するように、露光光学系２１の投影光学系として、アライメントマーク検出系を複合的に備える投影光学ユニットＰＬＵ２を用いる場合には、アライメントセンサＡＳ２は省略可能である。
【０１０４】
また、ウエハＷに形成されたウエハマークの位置情報をアライメントセンサＡＳ２で計測する代わりに、ウエハＷの外形（エッジ）を光学的に検出するプリアライメントユニットを用いてウエハＷのＸ，Ｙ軸方向の位置ずれ量およびＺ軸回りの回転ずれ量を検出してもよい。このようなプリアライメントユニットは、例えば米国特許第６，２２５，０１２号公報や米国特許第６，６２４，４３３号公報に開示されている。
【０１０５】
アライメントセンサＡＳ２または後述する投影光学ユニットＰＬＵ２のアライメントマーク検出系は、通常は、ウエハＷ上に形成されたアライメントマーク（露光、現像、エッチング等のプロセスを経て形成されたパターン）を検出するが、第１露光装置１による通常ショット領域Ｓｈ１に対する露光処理が第１層目に係る露光処理（ウエハＷ上に初めてパターンを形成するための露光処理）である場合には、第１露光装置１による露光処理で露光転写されたアライメントマークの潜像を検出することになる。
【０１０６】
図３では、露光光学系２１の近傍には、ＡＦセンサ（面位置検出装置）ＡＦ２が設けられている。このＡＦセンサＡＦ２としては、第１露光装置１が備えるＡＦセンサＡＦ１と同様の送光光学系１１および受光光学系１２を備えるものを用いることができる。
【０１０７】
このＡＦセンサＡＦ２の出力に基づいて、ウエハテーブルＷＴ２がＺ軸方向に駆動され、ウエハＷの表面が露光光学系２１の投影光学系（投影レンズ系２８）の像面に正確に位置合わせされる。
【０１０８】
なお、ここでは、ＡＦセンサＡＦ２は、露光光学系２１とは独立して設けられているものとして説明しているが、図６を参照して後述するように、露光光学系２１の投影光学系として、フォーカス検出系を複合的に備える投影光学ユニットＰＬＵ３を用いる場合には、ＡＦセンサＡＦ２は省略可能である。
【０１０９】
また、第２露光装置（露光ユニット）２でウエハＷに転写されるパターン像の焦点深度が十分に深い場合には、ＡＦセンサＡＦ２を用いなくてもよい。
【０１１０】
第１露光装置１により通常ショット領域Ｓｈ１への露光処理が終了し、ウエハ搬送ユニット３による搬送経路内で液体除去ユニット４により残留液滴が除去され、検査ユニット４により残留液滴の存在が確認されなかったウエハＷは、所定の受渡位置において、ウエハ搬送ユニット３からウエハテーブルＷＴ２のウエハホルダＷＨ２上に渡され、吸着保持される。
【０１１１】
次いで、アライメントセンサＡＳ２または図５に示すアライメントマーク検出系によってウエハＷ上の所定のアライメントマークが計測され、この計測結果に基づいて、ウエハステージＷＳ２が駆動されて、ウエハＷの露光光学系２１に対するＸ，Ｙ軸方向の位置ずれおよびＺ軸回りの回転ずれが補正される。
【０１１２】
その後、ウエハＷ上の最初に露光すべき欠けショット領域Ｓｈ２が露光光学系２１の投影領域に位置決めされ、ＡＦセンサＡＦ２又は図６に示すフォーカス検出系による計測結果に基づいて、ウエハステージＷＳ２によるＺ軸方向の位置が調整され、当該欠けショット領域Ｓｈ２に対してレチクルＲ２のパターンの像が転写される。
【０１１３】
次いで、隣接する欠けショット領域Ｓｈ２にステップ移動して、ウエハステージＷＳ２のＸおよびＹ軸方向のストロークとの関係で、露光処理可能な欠けショット領域Ｓｈ２について、以後同様に露光処理をステップ・アンド・リピート方式で繰り返し実施する。
【０１１４】
その後、ウエハホルダＷＨ２の回転機構を駆動して、ウエハＷを９０度回転し、同様に露光処理を実施し、以後、さらに９０度ずつ回転しつつ、同様に露光処理を実施する。
【０１１５】
全ての露光処理すべき欠けショット領域Ｓｈ２に対する露光処理が終了したならば、所定の受渡位置において、この露光システムに隣接して配置されるコータ／デベロッパ等の他の搬送ユニットに搬出して、以後、ウエハ搬送ユニット３により順次搬入されるウエハＷに対して同様の処理を繰り返し実施する。
【０１１６】
［露光量検出系を複合的に備える投影光学ユニット］
図４に示されているように、この実施形態の露光光学系２１は、投影光学系に露光量検出系を複合的に配置してなる投影光学ユニットＰＬＵ１を備えている。露光量検出系は、光量を検出するための検出センサＢ１と、投影光学系の一部でもあるミラー２５とから構成されている。
【０１１７】
ここでは、ミラー２５は、露光光ＥＬ２及び露光光ＥＬ２のウエハＷでの反射光の一方を透過し、他方を反射することにより、露光光ＥＬ２のウエハＷでの反射光を分離する光学部材としてのハーフミラーとなっている。検出センサＢ１は、ハーフミラー２５により分離された光（露光光ＥＬのウエハＷでの反射光）を検出する光電変換素子を有する検出手段である。
【０１１８】
図外の光源からライトガイド２２を介して導入され、レンズ系２３、ミラー２４、およびレチクルＲ２を介して供給された露光光ＥＬ２は、ハーフミラー２５で反射され、第１投影レンズ系２６、ミラー２７および第２投影レンズ系２８を介して、ウエハＷ上に照射される。
【０１１９】
ウエハＷでの反射光は、第２投影レンズ系２８、ミラー２７および第１投影レンズ系２６を介してハーフミラー２５に供給され、ハーフミラー２５を透過して、検出センサＢ１の受光面に入射される。
【０１２０】
検出センサＢ１の受光面は、レチクルＲ２のパターン形成面とほぼ共役な位置に設定されており、検出センサＢ１の検出信号（光電変換信号）は、不図示の制御装置に供給される。検出センサＢ１の受光面は、多重反射によるフレアを防止して、検出精度を高めるため、その光軸方向に対して、十分に傾けておくことが好ましい。
【０１２１】
制御装置は、マイクロコンピュータおよびメモリ等を備える制御部である。制御装置は検出センサＢ１から供給される検出結果としての光電変換信号に基づいて、ウエハＷに実際に照射されている照射量（単位時間当たりの露光量）を求め、照明光学系から射出される露光光ＥＬ２の光量を制御するための制御信号を出力する。
【０１２２】
この光量の制御信号は、用いている光源がその光量を調整可能なものである場合には、該光源に対して出力され、あるいは照明光学系中（例えば、レンズ系２３中）に配置される可変減光器に対して出力する。可変減光器は、通過する光の減光率を段階的または連続的に調整する装置である。この出力信号に基づいて、光源または可変減光器において、光量制御が行われる。
【０１２３】
この光量制御は、露光処理中に実施することができる。検出センサＢ１による検出結果からウエハＷの反射率等を求め、第１露光装置１が備える制御装置に、この反射率等を含むデータを通信回線を介して送り、第１露光装置１における露光制御に用いるようにしてもよい。
【０１２４】
また、検出センサＢ１からの光電変換信号をモニタしつつ、ウエハテーブルＷＴ２をＺ軸方向に微小駆動することによって、投影光学系の焦点位置の検出を行うこともでき、これに基づき、例えばＡＦセンサＡＦ２または図６を参照して後述するフォーカス検出系におけるオートフォーカス制御のキャリブレーションをすることもできる。
【０１２５】
なお、図４では、ミラー２５をハーフミラーとして、ウエハＷからの反射光を分離して検出センサＢ１で検出するようにしたが、ミラー２７をハーフミラーとして、ウエハＷからの反射光を分離して、これに対応して配置された検出センサＢ１で検出するようにしてもよい。
【０１２６】
このような投影光学ユニットＰＬＵ１を備えることにより、露光光ＥＬ２のウエハＷでの反射光に基づいて、ウエハＷの表面での露光光ＥＬ２の反射率を考慮して、露光光ＥＬ２の光量制御を行うことができ、露光精度を向上することができる。しかも、露光量検出系が投影光学系に付属されるかたちで設けられているため、構成が簡略である。
【０１２７】
［アライメントマーク検出系を複合的に備える投影光学ユニット］
露光光学系２１としては、図５に示されているように、投影光学系にアライメントマーク検出系を複合的に配置してなる投影光学ユニットＰＬＵ２を備えたものを用いることができる。なお、この投影光学ユニットＰＬＵ２を備えるものを用いる場合には、上述したアライメントセンサＡＳ２は省略することができる。
【０１２８】
このアライメントマーク検出系は、検出光ＤＬ１を射出する検出光源Ｃ１と、該検出光ＤＬ１のウエハＷの表面での反射光を検出する検出センサＣ６と、投影光学系の一部でもあるミラー２７とを備えて構成されている。また、アライメントマーク検出系は、これらの光学部材間を光学的に接続するために、ハーフプリズムＣ３、レンズ系Ｃ２，Ｃ４，Ｃ５等も備えている。
【０１２９】
検出光源Ｃ１は、ウエハＷの位置を検出するための、露光光ＥＬ２とは異なる波長の検出光ＤＬ１を射出するものであり、ウエハＷ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光を射出するハロゲンランプやレーザダイオード等を用いることができる。検出光源Ｃ１から射出される検出光ＤＬ１の波長としては、ウエハＷ上のレジストを感光させない程度のものであれば、特に限定されないが、後述するダイクロイックミラー２７の製造が容易であると考えられれるため、露光光ＥＬ２の１．５倍程度の波長とすることが好ましい。
【０１３０】
検出センサＣ６は、検出光ＤＬ１のウエハＷの表面での反射光を検出する光電変換素子を有する検出手段である。光電変換素子としては、２次元ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等からなる撮像素子（カメラ）を用いることができる。検出センサＣ６の受光面は、レチクルＲ２のパターン形成面とほぼ共役な位置に設定されており、検出センサＣ１の検出信号（光電変換信号）は、不図示の制御装置に供給される。
【０１３１】
ここでは、ミラー２７は、投影光学系（第１投影レンズ系２６と第２投影レンズ系２８との間）の瞳空間に設けられたダイクロイックミラーとなっている。ダイクロイックミラー２７は、検出光源Ｃ１からの検出光ＤＬ１をウエハＷに照射するために検出光ＤＬ１を投影光学系の光路に結合するとともに、露光光ＥＬ２及び検出光ＤＬ１のウエハＷでの反射光の一方を透過し、他方を反射することにより、該検出光ＤＬ１のウエハＷでの反射光を分離する光学部材である。
【０１３２】
ここでは、照明光学系からのウエハＷを露光するための露光光ＥＬ２を反射し、アライメントマーク検出系からの検出光ＤＬ１のウエハＷの表面での反射光を透過するようになっている。
【０１３３】
検出光源Ｃ１から射出された検出光ＤＬ１は、レンズ系Ｃ２を介してハーフプリズムＣ３で反射され、レンズ系Ｃ４を介してダイクロイックミラー２７を透過して、第２投影レンズ系２８を介してウエハＷ上のアライメントマークを含む領域に照射される。
【０１３４】
ウエハＷでの反射光は、第２投影レンズ系２８を介してダイクロイックミラー２７を透過し、レンズ系Ｃ４を介してハーフプリズムＣ３を透過して、レンズ系Ｃ５を介して、検出センサＣ６の受光面に結像される。
【０１３５】
検出センサＣ６からの光電変換信号は、制御装置に供給され、該制御装置が画像処理することにより、ウエハＷ上に形成されているアライメントマークの位置を検出する。制御装置は、検出したアライメントマークの位置に基づいて、ウエハステージＷＳ２の駆動装置に対して、ウエハＷのＸ−Ｙ平面内における位置および回転を制御するための制御信号を出力し、これにより、ウエハＷの露光すべきショット領域（ここでは、欠けショット領域Ｓｈ２）が投影光学系による投影領域に一致するようにウエハＷのＸ−Ｙ平面内における位置および回転が調整される。
【０１３６】
このように、投影光学ユニットＰＬＵ２は投影光学系とアライメントマーク検出系とを複合的に備える単一のユニットとして構成されているため、これを用いれば、アライメントセンサＡＳ２のようなアライメントマーク検出系を投影光学系とは独立して別途設ける必要がなく、装置の構成の簡略化、小型化を図ることができ、露光装置の組立に要する工数等も低減できる結果、低コスト化も図ることができる。
【０１３７】
［フォーカス検出系を複合的に備える投影光学ユニット］
露光光学系２１としては、図６に示されているように、投影光学系にフォーカス検出系を複合的に配置してなる投影光学ユニットＰＬＵ３を備えたものを用いることができる。なお、この投影光学ユニットＰＬＵ３を備えるものを用いる場合には、上述したＡＦセンサＡＦ２は省略することができる。
【０１３８】
このフォーカス検出系は、検出光ＤＬ２を射出する検出光源Ｄ１と、該検出光ＤＬ２のウエハＷの表面での反射光を検出する検出センサＤ９と、投影光学系の一部でもあるミラー２７とを備えて構成されている。また、フォーカス検出系は、これらの光学部材間を光学的に接続するために、ハーフプリズムＤ５、レンズ系Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６，Ｄ７を備えているとともに、光路中に配置された第１ピンホール板Ｄ３および第２ピンホール板Ｄ８も備えている。
【０１３９】
検出光源Ｄ１は、ウエハＷの位置を検出するための、露光光ＥＬ２とは異なる波長の検出光ＤＬ２を射出するものであり、ここでは、ウエハＷ上のレジストを感光させない検出光を射出するレーザダイオードを用いている。検出光源Ｄ１から射出される検出光ＤＬ２の波長としては、ウエハＷ上のレジストを感光させない程度のものであれば、特に限定されないが、後述するダイクロイックミラー２７の製造が容易であると考えられれるため、露光光ＥＬ２の１．５倍程度の波長とすることが好ましい。
【０１４０】
検出センサＤ９は、検出光ＤＬ２のウエハＷの表面での反射光を検出する光電変換素子を有する検出手段である。光電変換素子としては、フォトダイオード等を用いることができる。検出センサＤ９の受光面は、レチクルＲ２のパターン形成面とほぼ共役な位置に設定されており、検出センサＤ９の検出信号（光電変換信号）は、不図示の制御装置に供給される。
【０１４１】
ここでは、ミラー２７は、投影光学系（第１投影レンズ系２６と第２投影レンズ系２８との間）の瞳空間に設けられたダイクロイックミラーとなっている。ダイクロイックミラー２７は、検出光源Ｄ１からの検出光ＤＬ２をウエハＷに照射するために検出光ＤＬ２を投影光学系の光路に結合するとともに、露光光ＥＬ２及び検出光ＤＬ２のウエハＷでの反射光の一方を透過し、他方を反射することにより、該検出光ＤＬ２のウエハＷでの反射光を分離する光学部材である。ここでは、照明光学系からのウエハＷを露光するための露光光ＥＬ２を反射し、アライメントマーク検出系からの検出光ＤＬ２のウエハＷの表面での反射光を透過するようになっている。
【０１４２】
検出光源Ｄ１から射出された検出光ＤＬ２は、レンズ系Ｄ２を介して、レチクルＲ２のパターン面と共役な位置に配置された第１ピンホール板Ｄ３のピンポールで整形され、レンズ系Ｄ４を介してハーフプリズムＤ５で反射され、レンズ系Ｄ６を介してダイクロイックミラー２７を透過して、第２投影レンズ系２８を介してウエハＷ上に照射される。
【０１４３】
この検出光ＤＬ２のウエハＷでの反射光は、第２投影レンズ系２８を介してダイクロイックミラー２７を透過し、レンズ系Ｄ６を介してハーフプリズムＤ５を透過し、レンズ系Ｄ７および第１ピンホール板Ｄ３（レチクルＲ２のパターン面）と共役な位置に配置された第２ピンホール板Ｄ８上に結像され、第２ピンホール板Ｄ８に形成されたピンホールを通過した光は、その裏面側近傍に配置された検出センサＤ９の受光面に入射される。
【０１４４】
検出センサＤ９からの光電変換信号は、制御装置に供給される。共焦点の原理により、ウエハＷの表面が投影光学系の像面に一致している場合には、検出センサＤ９からの出力信号の強度が最大となり、デフォーカスしている場合には、該デフォーカス量に応じて信号強度が低下する。従って、検出センサＤ９からの出力信号をモニタしつつ、、ウエハテーブルＷＴ２をＺ軸方向に微小駆動することにより、ウエハＷの表面を投影光学系の像面に一致させることができる。
【０１４５】
このように、投影光学ユニットＰＬＵ３は投影光学系とフォーカス検出系とを複合的に備える単一のユニットとして構成されているため、ＡＦセンサＡＦ２のようなフォーカス検出系を投影光学系とは独立して別途設ける必要がなく、装置の構成の簡略化、小型化を図ることができ、露光装置の組立に要する工数等も低減できる結果、低コスト化も図ることができる。
【０１４６】
なお、上述したＡＦセンサＡＦ２を別途設けている場合には、この投影光学ユニットＰＬＵ３が備えるフォーカス検出系の検出結果を、該ＡＦセンサＡＦ２のキャリブレーションに用いることも可能である。
【０１４７】
上述した第２露光装置２の露光光学系２１において、図７に示されているように、レチクルＲ２の近傍に、光軸に直交する面内において、４枚の可動板を矩形状の開口を有するように配置してなるブラインド機構ＲＢを設けることができる。
【０１４８】
４枚の可動板はそれぞれ光軸に対して進退可能に構成されており、光軸を中心とした矩形状の開口の領域を任意に変更できるようになっている。このブラインド機構ＲＢは、レチクルＲ２のパターン面（またはその共役面）から僅かにデフォーカスした位置に配置されている。このブラインド機構ＲＢにより、ウエハＷ上の露光領域の大きさを一定の範囲内で任意に変更することができる。
【０１４９】
なお、上述した３種類の投影光学ユニットＰＬＵ１〜ＰＬＵ３が備えている露光量検出系、アライメントマーク検出系、およびフォーカス検出系のうちの何れか２種または全てを複合的に組み合わせて、単一の投影光学ユニットを構成してもよい。
【０１５０】
また、上述した実施形態では、第２露光装置２の露光光学系２１は、光路折曲用の３つのミラー（２４，２５，２７）を備えることにより、小型化を図っているが、ミラーの数は、２以下であっても、４以上であってもよい。この場合において、上述した投影光学ユニットＰＬＵ１〜ＰＬＵ３が備える各検出系は、これらのミラーのうちの何れかをハーフミラーまたはダイクロイックミラー等の光学部材とすることにより結合させることができる。これらの光路折り曲げ用のミラーとは別に、光路中にハーフミラーまたはダイクロイックミラー等の光学部材を挿入して、各検出系を結合させるようにしてもよい。
【０１５１】
また、露光光学系２１は、光路折り曲げ用のミラーを全く設けずに各光学部材等をＺ軸方向に直列に配置した直胴型に構成してもよい。この場合には、投影光学系の光路中にハーフミラーまたはダイクロイックミラー等の光学部材を挿入して、各検出系を結合させることになる。
【０１５２】
次に、本発明の実施形態の露光システムを使用したデバイスの製造方法について説明する。図８は、本発明の実施形態に係る露光システムを用いたデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産のフローチャートである。
【０１５３】
図８に示されるように、まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、デバイスの機能、性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）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Ｓ１１（レチクル製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。
【０１５４】
一方、ステップＳ１２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【０１５５】
次に、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したレチクルとウエハを使用して、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）を行う。このステップ１３では、ウエハ上に感光性材料（フォトレジスト）を塗布して感光性基板とするレジスト塗布処理、上述した露光システム（第１露光装置１、第２露光装置２）を用いた露光処理（通常ショット領域および欠けショット領域への露光処理）、現像処理（露光された感光性基板を現像し、露光されたパターンに対応する形状のマスク層を感光性基板の表面に形成する処理）、およびエッチング処理（該マスク層を介して感光性基板の表面を加工する処理）、必要に応じてＣＭＰ処理等の処理を複数回行って、ウエハ上に回路を形成する。
【０１５６】
次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてチップ化する。このステップＳ１４には、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程が含まれる。
【０１５７】
最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、製造された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デバイスが完成し、これが出荷される。
【０１５８】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【０１５９】
例えば、上述した実施形態では、欠けショット領域を露光処理する第２露光装置２の露光光学系２１に各検出系（露光量検出系、アライメントマーク検出系、フォーカス検出系）を複合的に備える投影光学ユニットＰＬＵ１〜ＰＬＵ３を設けた場合について説明したが、通常ショット領域を露光処理する第１露光装置１の投影光学系ＰＬに、上述した各検出系を複合的に付属させて投影光学ユニットとし、その構成の簡略化、小型化を図ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】本発明の実施形態の露光システムの全体構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態のウエハ上に設定される通常ショット領域および欠けショット領域を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態の第２露光装置の光学系およびウエハステージの要部の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態の露光量検出系を複合的に備える投影光学ユニットを含む光学系を示す図である。
【図５】本発明の実施形態のアライメントマーク検出系を複合的に備える投影光学ユニットを含む光学系を示す図である。
【図６】本発明の実施形態のフォーカス検出系を複合的に備える投影光学ユニットを含む光学系を示す図である。
【図７】本発明の実施形態のブラインド機構を備える光学系を示す図である。
【図８】本発明の実施形態のデバイス製造工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６１】
１…第１露光装置、２…第２露光装置、Ｗ…ウエハ、Ｒ１，Ｒ２…レチクル、ＷＳ１，ＷＳ２…ウエハステージ、ＥＬ１，ＥＬ２…露光光（照明光）、ＰＬＵ１〜ＰＬＵ３…投影光学ユニット、Ｂ１，Ｃ６，Ｄ９…検出センサ、Ｃ１，Ｄ１…検出光源、、ＤＬ１，ＤＬ２…検出光２５…ミラー（又はハーフミラー）、２７…ミラー（又はダイクロイックミラー）、Ｃ３，Ｄ５…ハーフプリズム。
【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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