(57)【要約】ステージ制御系（１９）は、一方のステージ（ＷＳＴ１）で露光動作を実行するときに、そのステージの制御性能の低下を抑制するための制約を与えつつ他方のステージ（ＷＳＴ２）でアライメント動作を実行する。これにより、他方のステージの動作に起因して一方のステージの露光動作における制御性能の低下が抑制される。従って、２つのステージの同時並行処理により露光工程のスループットを高く維持しつつ、各ステージで行われる動作に要求される精度を確実に達成することができる。
2003010802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージ定盤と；
前記ステージ定盤上のガイド面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージと；
前記両ステージで並行して行われる移動動作を制御するとともに、一方のステージに所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、前記一方のステージの前記制御性能の低下を抑制するための制約を与えつつ他方のステージに第２の移動動作を実行させるステージ制御系と；を備えるステージ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のステージ装置において、
前記他方のステージに与えられる制約は、速度及び加速度の少なくとも一方の上限値の制限を含むことを特徴とするステージ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のステージ装置において、
前記他方のステージに与えられる制約は、速度及び加速度の両者の上限値の制限を含むことを特徴とするステージ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のステージ装置において、
前記他方のステージに与えられる制約は、前記一方のステージの動作状況に応じて前記他方のステージに複数回に分割したステップ移動動作を行わせることを含むことを特徴とするステージ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のステージ装置において、
前記他方のステージに与えられる制約は、前記第２の移動動作を等速移動で行うことを含むことを特徴とするステージ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のステージ装置において、
前記他方のステージに与えられる制約は、速度及び加速度の少なくとも一方の上限値の制限を含み、
前記第２の移動動作は、非等速で移動する動作を含むことを特徴とするステージ装置。
【請求項７】
エネルギビームに対して基板を走査しながら露光することにより前記基板上に所定のパターンを形成する露光装置であって、
ステージ定盤と；
前記ステージ定盤上のガイド面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージと；
前記両ステージで並行して行われる移動動作を制御するとともに、一方のステージに、該一方のステージ上に載置された第１基板を前記エネルギビームにより走査露光するときのステージ走査移動を含み、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、前記一方のステージの前記制御性能の低下を抑制するための制約を与えつつ他方のステージに所望の目標位置へ移動させる移動動作を含む第２の移動動作を実行させるステージ制御系と；を備える露光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の露光装置において、
前記他方のステージ上に載置された第２基板上に形成されている複数のマークを検出するマーク検出系を更に備え、
前記所望の目標位置は、前記第２基板上の前記複数のマークを前記マーク検出系で検出するためのステージ位置、前記第２基板を前記他方のステージ上からアンロードするアンロード位置、及び前記他方のステージ上に新たな基板をロードするためのロード位置のいずれかを含むことを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項７に記載の露光装置において、
前記他方のステージに与えられる制約は、速度及び加速度の少なくとも一方の上限値の制限を含み、
前記第２の移動動作は、非等速で移動する動作を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
エネルギビームに対して基板を走査しながら露光することにより前記基板上に所定のパターンを形成する露光装置であって、
ステージ定盤と；
前記ステージ定盤上のガイド面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージと；
前記両ステージで並行して行われる移動動作を制御するとともに、一方のステージに、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、前記他方のステージに速度及び加速度の少なくとも一方の上限値の制限を与えつつ、かつ非等速で移動する第２の移動動作を実行させるステージ制御系と；
前記一方のステージ上に載置された第１基板上に形成されている複数のマークを検出するマーク検出系と；を備え、
前記第１の移動動作は、前記マーク検出系により前記第１基板上のマークを検出するときの前記一方のステージの動作を含み、
前記第２の移動動作は、前記他方のステージ上に載置された第２基板上の複数の区画領域を前記エネルギビームにより走査露光する際に、次の区画領域を前記エネルギビームの照射領域に向けて移動させる前記他方のステージの移動動作を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程では、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１２】
エネルギビームに対して基板を走査しながら露光することにより前記基板上に所定のパターンを形成する露光方法であって、
所定の移動面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージで並行して行われる移動動作を制御する工程を含み、
前記工程において、一方のステージに、該一方のステージ上に載置された第１基板を前記エネルギビームにより走査露光するときのステージ走査移動を含み、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、前記一方のステージの前記制御性能の低下を抑制するための制約を与えつつ他方のステージに所望の目標位置へ移動させる移動動作を含む第２の移動動作を実行させることを特徴とする露光方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の露光方法において、
前記所望の目標位置は、前記他方のステージ上に載置された第２基板上に形成されている複数のマークをマーク検出系で検出するためのステージ位置、前記第２基板を前記他方のステージ上からアンロードするアンロード位置、及び前記他方のステージ上に新たな基板をロードするためのロード位置のいずれかを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の露光方法において、
前記他方のステージに与えられる制約は、速度及び加速度の少なくとも一方の上限値の制限を含み、
前記第２の移動動作は、非等速で移動する動作を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１５】
エネルギビームに対して基板を走査しながら露光することにより前記基板上に所定のパターンを形成する露光方法であって、
所定の移動面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージで並行して行われる移動動作を制御する工程を含み、
前記工程において、一方のステージに、マーク検出系により前記一方のステージ上に載置された第１基板上のマークを検出するときの前記一方のステージの動作を含み、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、前記他方のステージに速度及び加速度の少なくとも一方の上限値の制限を与えつつ、前記他方のステージ上に載置された第２基板上の複数の区画領域を前記エネルギビームにより走査露光する際に、次の区画領域を前記エネルギビームの照射領域に向けて移動させる前記他方のステージの非等速で移動する移動動作を含む第２の移動動作を実行させることを特徴とする露光方法。
【請求項１６】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程では、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の露光方法を用い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
本発明は、ステージ装置、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、ステージ定盤上のガイド面に沿って独立して２次元移動可能な複数のステージを有するステージ装置、該ステージ装置を備える走査露光方式の露光装置及び該露光装置で行われる露光方法、並びに前記露光装置を用いて露光を行うデバイス製造方法に関する。
背景技術
従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、「ウエハ」と総称する）上に転写する露光装置が用いられている。近年では、半導体素子の高集積化に伴い、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）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）等の逐次移動型の投影露光装置が主流となっている。
従来の投影露光装置では、ＸＹ駆動可能なステージ上に載置されたウエハに対する露光を行い、露光動作が終了すると、ウエハ交換、ウエハアライメント（（サーチアライメント及び）ファインアライメント）を行い、それから露光を行い、再びウエハ交換を行うというように大きく３つの動作が繰り返し行われていた。このため、ウエハ交換、アライメントにかかる時間（オーバーヘッド時間とも呼ばれる）が、装置のスループットを低下させる原因となっていた。
最近では、このスループットの低下を抑制するため、１台の露光装置内にマーク検出系としてのアライメント検出系、及びステージがそれぞれ２つずつ設けられる装置構成をとり、シーケンスとしては、１つのステージ上のウエハの露光中に、別のステージ上でウエハ交換、アライメントを行い、１つのステージ上のウエハに対する露光が終了したら、速やかに別のステージ上のウエハに対する露光を行うという同時並行処理によって、装置のスループットを向上しようとする複数ステージ技術が多数提案されている（例えば特開平８−５１０６９号公報及びＷＯ９８／２４１１５号公報等参照）。
ここで、従来のダブルウエハステージ（ツインウエハステージ）タイプのスキャニング・ステッパにおける２つのステージを用いた並行処理の際のステージの移動動作の一例について、図１２Ａ〜図１２Ｃを用いて簡単に説明する。
図１２Ａには、露光（スキャン露光）動作を行っている一方のステージのスキャン方向（走査方向）に関する速度変化が示され、図１２Ｂには、一方のステージのステップ方向（非走査方向）の速度変化が示され、図１２Ｃには、上記一方のステージの動作と並行して、例えば特開昭６１−４４４２９号公報などに開示されるＥＧＡ方式のウエハアライメントを行っている他方のステージの速度変化が示されている。
これらの図において、ｔ２、ｔ４、ｔ６の範囲では、図１２Ａ，図１２Ｂから分かるように、一方のステージがスキャン方向に等速移動されつつ、その一方のステージ上に載置されたウエハに対して露光が行われている。これと並行して、他方のステージではアライメントショット間のステージの移動又はアライメントショット領域におけるマーク検出（観察）動作が行われている。また、ｔ１、ｔ３、ｔ５の範囲では、図１２Ａ，図１２Ｂから分かるように、一方のステージのショット間ステッピング動作が行われている。これと並行して他方のステージではアライメントショット間のステージの移動又はアライメントショット領域におけるマーク検出（観察）動作が行われている。なお、図１２ＣにおいてＡ１，Ａ２，Ａ３で示される範囲は、他方のステージ上のアライメントショット領域におけるマーク検出（観察）動作が行われている範囲を示す。また、この図１２Ｃにおいて、角度αｒは、他方のステージの加速度、この場合最高加速度（ａｍａｘ＝ｔａｎαｒ）に対応する角度を示す。
このように、従来、一方のステージと他方のステージとの移動動作（静止を含む）とは、特にその関係を考慮することなく、行われていた。これは、いずれのステージにおいても、それぞれのスループットを最大限に向上しようとの観点から、最高加速度及び最高速度にて移動していたためである。
上述のように、従来のダブルウエハステージ（ツインウエハステージ）タイプのスキャニング・ステッパにおける２つのステージを用いた並行処理では、一方のステージと他方のステージとの移動動作（静止を含む）との関係が特に考慮されていなかった。このため、例えば一方のステージ上のウエハに対する走査露光中に、他方のステージ上でアライメントショット間のステージの移動が行われる場合などには、その他方のステージの移動に起因する振動等の外乱が、ステージやボディ構造等を介して、一方のステージにまで伝播してしまい、これにより、より高い精度が要求される一方のステージの位置、速度の制御、ひいては走査露光時のレチクルとウエハの同期精度を悪化させるおそれがあった。また、特に高推力のリニアモータをステージの駆動源とする場合には、上記の他方のステージの移動時のリニアモータの発熱により、ステージ周囲の雰囲気（例えば空気）に温度揺らぎ（空気揺らぎ）が生じ、この空気揺らぎにより上記の一方のステージの位置を計測するレーザ干渉計の計測精度、ひいてはその一方のステージの位置制御精度を悪化させるおそれもあった。
同様に、他方のステージ上でウエハ上のアライメントマークの検出動作（観察動作）が行われるのと並行して一方のステージ側でショット間ステッピング時の移動動作が行われる場合には、その一方のステージ側の移動動作に起因して他方のステージ側の位置制御精度（この場合、静止精度）を低下させ、アライメント計測精度を低下させるおそれも否定できない。
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、スループットを十分に高く維持しつつ、それぞれのステージに要求される精度の制御性能を達成することができるステージ装置を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、露光工程におけるスループットを十分に高く維持しつつ、それぞれのステージで行われる動作に要求される精度を確実に達成することができる露光装置を提供することにある。
また、本発明の第３の目的は、デバイスの生産性を向上することが可能なデバイス製造方法を提供することにある。
また、本発明の第４の目的は、露光工程におけるスループットを十分に高く維持しつつ、それぞれのステージで行われる動作に要求される精度を確実に達成することができる露光方法を提供することにある。
発明の開示
本発明は、第１の観点からすると、ステージ定盤と；前記ステージ定盤上のガイド面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージと；前記両ステージで並行して行われる移動動作を制御するとともに、一方のステージに所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、前記一方のステージの前記制御性能の低下を抑制するための制約を与えつつ他方のステージに第２の移動動作を実行させるステージ制御系と；を備えるステージ装置である。
これによれば、ステージ制御系が、第１及び第２ステージで並行して行われる移動動作を制御する際には、一方のステージに所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、一方のステージの制御性能の低下を抑制するための制約を与えつつ他方のステージに第２の移動動作を実行させる。このため、他方のステージの第２の移動動作に起因して所定精度以上の制御性能が要求される一方のステージの第１の移動動作における制御性能の低下を抑制することができる。また、二つのステージを用いた同時並行処理により、１つのステージのみを用いる場合に比べて処理能力を向上させることができる。
従って、本発明によれば、スループットを十分に高く維持しつつ、それぞれのステージに要求される精度の制御性能を達成することができる。
この場合において、他方のステージに与えられる制約としては、種々の制約が考えられる。例えば、前記他方のステージに与えられる制約は、速度及び加速度の少なくとも一方の上限値の制限を含むこととすることもできるし、あるいは、前記他方のステージに与えられる制約は、速度及び加速度の両者の上限値の制限を含むこととすることもできる。
また、本発明のステージ装置において、前記他方のステージに与えられる制約は、前記一方のステージの動作状況に応じて前記他方のステージに複数回に分割したステップ移動動作を行わせることを含むこととすることができる。
さらに、本発明のステージ装置において、前記他方のステージに与えられる制約は、前記第２の移動動作を等速移動で行うことを含むこととすることができる。
本発明のステージ装置では、前記他方のステージに与えられる制約は、速度及び加速度の少なくとも一方の上限値の制限を含み、前記第２の移動動作は、非等速で移動する動作を含むこととすることができる。かかる場合には、ステージ制御系が、第１及び第２ステージで並行して行われる移動動作を制御するに際し、一方のステージに所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、他方のステージに速度及び加速度の少なくとも一方の上限値の制限を与えつつ、かつ非等速で移動する第２の移動動作を実行させる。この場合、他方のステージに速度及び加速度の少なくとも一方の上限値の制限を与えているので、他方のステージが非等速で移動（加減速を伴なう移動）を行っても、他方のステージの第２の移動動作に起因して所定精度以上の制御性能が要求される一方のステージの第１の移動動作における制御性能の低下を抑制することができる。また、二つのステージを用いた同時並行処理により、１つのステージのみを用いる場合に比べて処理能力を向上させることができる。従って、本発明によれば、スループットを十分に高く維持しつつ、それぞれのステージに要求される精度の制御性能を達成することができる。
本発明は、第２の観点からすると、エネルギビームに対して基板を走査しながら露光することにより前記基板上に所定のパターンを形成する露光装置であって、ステージ定盤と；前記ステージ定盤上のガイド面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージと；前記両ステージで並行して行われる移動動作を制御するとともに、一方のステージに、該一方のステージ上に載置された第１基板を前記エネルギビームにより走査露光するときのステージ走査移動を含み、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、前記一方のステージの前記制御性能の低下を抑制するための制約を与えつつ他方のステージに所望の目標位置へ移動させる移動動作を含む第２の移動動作を実行させるステージ制御系と；を備える第１の露光装置である。
これによれば、ステージ制御系により、第１及び第２ステージで並行して行われる移動動作が制御され、一方のステージで、該一方のステージ上に載置された第１基板を前記エネルギビームにより走査露光するときのステージ走査移動を含み、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作が実行されるときには、他方のステージでは、所望の目標位置へ移動する移動動作を含む第２の移動動作が実行される。このとき、他方のステージには、ステージ制御系によって、一方のステージの前記制御性能の低下を抑制するための制約が与えられている。このため、他方のステージの第２の移動動作に起因して所定精度以上の制御性能が要求される一方のステージの第１の移動動作における制御性能の低下が防止される。
従って、他方のステージを所望の目標位置へ移動させる第２の移動動作に起因して、第１基板をエネルギビームにより走査露光するときのステージ走査移動における制御性能の低下を抑制することができ、これにより所定のパターンを第１基板上に精度良く転写することができる。この場合にも、二つのステージの同時並行処理により、基板交換、基板のアライメント及び走査露光をシーケンシャルに行う場合に比べて、スループットを高く維持することができる。
この場合において、前記他方のステージ上に載置された第２基板上に形成されている複数のマークを検出するマーク検出系を更に備え、前記所望の目標位置は、前記第２基板上の前記複数のマークを前記マーク検出系で検出するためのステージ位置、前記第２基板を前記他方のステージ上からアンロードするアンロード位置、及び前記他方のステージ上に新たな基板をロードするためのロード位置のいずれかを含むこととすることができる。
本発明の第１の露光装置では、前記他方のステージに与えられる制約は、速度及び加速度の少なくとも一方の上限値の制限を含み、前記第２の移動動作は、非等速で移動する動作を含むこととすることができる。
本発明は、第３の観点からすると、エネルギビームに対して基板を走査しながら露光することにより前記基板上に所定のパターンを形成する露光装置であって、ステージ定盤と；前記ステージ定盤上のガイド面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージと；前記両ステージで並行して行われる移動動作を制御するとともに、一方のステージに、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、前記他方のステージに速度及び加速度の少なくとも一方の上限値の制限を与えつつ、かつ非等速で移動する第２の移動動作を実行させるステージ制御系と；前記一方のステージ上に載置された第１基板上に形成されている複数のマークを検出するマーク検出系と；を備え、前記第１の移動動作は、前記マーク検出系により前記第１基板上のマークを検出するときの前記一方のステージの動作を含み、前記第２の移動動作は、前記他方のステージ上に載置された第２基板上の複数の区画領域を前記エネルギビームにより走査露光する際に、次の区画領域を前記エネルギビームの照射領域に向けて移動させる前記他方のステージの移動動作を含むことを特徴とする第２の露光装置である。
これによれば、ステージ制御系により、第１及び第２ステージで並行して行われる移動動作が制御され、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作としてマーク検出系により第１基板上のマーク（アライメントマーク）を検出する時の一方のステージの動作（すなわち静止状態維持動作）が行われるときに、第２の移動動作として他方のステージ上に載置された第２基板上の複数の区画領域をエネルギビームにより走査露光する際に、次の区画領域をエネルギビームの照射領域に向けて移動させる他方のステージの移動動作（すなわちショット間ステッピング時の移動動作）が行われる。このとき、他方のステージには、ステージ制御系によって速度及び加速度の少なくとも一方の上限値の制限が与えられているので、他方のステージの第２の移動動作に起因して所定精度以上の制御性能が要求される一方のステージの第１の移動動作における制御性能の低下が防止されている。従って、他方のステージのショット間ステッピング時の移動動作に起因してマーク検出系により第１基板上のマーク（アライメントマーク）を検出する時の一方のステージの静止状態維持動作の精度が低下するのを抑制することができ、これにより第１基板上のマークの検出精度（アライメント計測精度）を向上させることが可能となる。この場合にも、二つのステージの同時並行処理により、基板交換、基板のアライメント及び走査露光をシーケンシャルに行う場合に比べて、スループットを高く維持することができる。
本発明は、第４の観点からすると、エネルギビームに対して基板を走査しながら露光することにより前記基板上に所定のパターンを形成する露光方法であって、所定の移動面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージで並行して行われる移動動作を制御する工程を含み、前記工程において、一方のステージに、該一方のステージ上に載置された第１基板を前記エネルギビームにより走査露光するときのステージ走査移動を含み、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、前記一方のステージの前記制御性能の低下を抑制するための制約を与えつつ他方のステージに所望の目標位置へ移動させる移動動作を含む第２の移動動作を実行させることを特徴とする第１の露光方法である。
これによれば、第１及び第２ステージで並行して行われる移動動作を制御する工程において、一方のステージで、該一方のステージ上に載置された第１基板を前記エネルギビームにより走査露光するときのステージ走査移動を含み、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作が実行されるときには、他方のステージでは、所望の目標位置へ移動する移動動作を含む第２の移動動作が実行される。このとき、他方のステージには、一方のステージの前記制御性能の低下を抑制するための制約が与えられている。このため、他方のステージの第２の移動動作に起因して所定精度以上の制御性能が要求される一方のステージの第１の移動動作における制御性能の低下が防止される。
従って、他方のステージを所望の目標位置へ移動させる第２の移動動作に起因して、第１基板をエネルギビームにより走査露光するときのステージ走査移動における制御性能の低下を抑制することができ、これにより所定のパターンを第１基板上に精度良く転写することができる。この場合にも、二つのステージの同時並行処理により、基板交換、基板のアライメント及び走査露光をシーケンシャルに行う場合に比べて、スループットを高く維持することができる。
この場合において、前記所望の目標位置は、前記他方のステージ上に載置された第２基板上に形成されている複数のマークをマーク検出系で検出するためのステージ位置、前記第２基板を前記他方のステージ上からアンロードするアンロード位置、及び前記他方のステージ上に新たな基板をロードするためのロード位置のいずれかを含むこととすることができる。
本発明の第１の露光方法では、前記他方のステージに与えられる制約は、速度及び加速度の少なくとも一方の上限値の制限を含み、前記第２の移動動作は、非等速で移動する動作を含むこととすることができる。
本発明は、第５の観点からすると、エネルギビームに対して基板を走査しながら露光することにより前記基板上に所定のパターンを形成する露光方法であって、所定の移動面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージで並行して行われる移動動作を制御する工程を含み、前記工程において、一方のステージに、マーク検出系により前記一方のステージ上に載置された第１基板上のマークを検出するときの前記一方のステージの動作を含み、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、前記他方のステージに速度及び加速度の少なくとも一方の上限値の制限を与えつつ、前記他方のステージ上に載置された第２基板上の複数の区画領域を前記エネルギビームにより走査露光する際に、次の区画領域を前記エネルギビームの照射領域に向けて移動させる前記他方のステージの非等速で移動する移動動作を含む第２の移動動作を実行させることを特徴とする第２の露光方法である。
これによれば、第１及び第２ステージで並行して行われる移動動作を制御する工程において、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作としてマーク検出系により第１基板上のマーク（アライメントマーク）を検出する時の一方のステージの動作（すなわち静止状態維持動作）が行われるときに、第２の移動動作として他方のステージ上に載置された第２基板上の複数の区画領域をエネルギビームにより走査露光する際に、次の区画領域をエネルギビームの照射領域に向けて移動させる他方のステージの移動動作（すなわちショット間ステッピング時の移動動作）が行われる。このとき、他方のステージには、速度及び加速度の少なくとも一方の上限値の制限が与えられているので、他方のステージの第２の移動動作に起因して所定精度以上の制御性能が要求される一方のステージの第１の移動動作における制御性能の低下が防止されている。従って、他方のステージのショット間ステッピング時の移動動作に起因してマーク検出系により第１基板上のマーク（アライメントマーク）を検出する時の一方のステージの静止状態維持動作の精度が低下するのを抑制することができ、これにより第１基板上のマークの検出精度（アライメント計測精度）を向上させることが可能となる。この場合にも、二つのステージの同時並行処理により、基板交換、基板のアライメント及び走査露光をシーケンシャルに行う場合に比べて、スループットを高く維持することができる。
また、リソグラフィ工程において、本発明の第１、第２の露光装置のいずれかを用いて露光を行うことにより、高スループットで基板上にパターンを精度良く形成することができ、これにより、高集積度のマイクロデバイスを生産性良く製造することができる。同様に、リソグラフィ工程において、本発明の第１、第２の露光方法のいずれかを用いて露光を行うことにより、高スループットで基板上にパターンを精度良く形成することができ、これにより、高集積度のマイクロデバイスを生産性良く製造することができる。従って、本発明は更に別の観点からすると、本発明の第１、第２の露光装置のいずれかを用いるデバイス製造方法、あるいは本発明の第１、第２の露光方法のいずれかを用いるデバイス製造方法であるとも言える。
発明を実施するための最良の形態
図１には、本発明の一実施形態の露光装置の概略構成が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。
この露光装置１００は、エネルギビームとしての照明光ＩＬによりマスクとしてのレチクルＲを照明する照明系１０、レチクルＲを主として所定の走査方向（本実施形態では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系、レチクルＲの下方に配置された投影光学系ＰＬ、該投影光学系ＰＬの下方に配置され、基板としてのウエハＷ１、ウエハＷ２をそれぞれ保持して独立して２次元移動する第１ステージとしてのウエハステージＷＳＴ１、第２ステージとしてのウエハステージＷＳＴ２を含むステージ装置５０等を備えている。
前記照明系１０は、例えば特開平６−３４９７０１号公報及びこれに対応する米国特許第５，５３４，９７０号公報などに開示されるように、光源、オプティカルインテグレータを含む照度均一化光学系、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、可変視野絞り（レチクルブラインド又はマスキングブレードとも呼ばれる）、及びダイクロイックミラー等（いずれも不図示）を含んで構成されている。ここで、オプティカルインテグレータとしてはフライアイレンズ、内面反射型インテグレータ（ロッドインテグレータ等）、あるいは回折光学素子等が用いられる。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
この照明系１０では、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上で、レチクルブラインドで規定されたスリット状の照明領域ＩＡＲ（図２参照）部分をエネルギビームとしての照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、あるいはＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光などが用いられる。
前記レチクル駆動系は、レチクルＲを保持して図１に示されるレチクルベース盤３２に沿ってＸＹ２次元面内で移動可能なレチクルステージＲＳＴ、このレチクルステージＲＳＴを駆動するレチクル駆動部３０、及びレチクルステージＲＳＴの位置を計測するレチクル干渉計システム３６等を備えている。
前記レチクルステージＲＳＴは、実際には、例えばエアベアリングを介してレチクルベース盤３２の上面の上方に浮上支持され、前記レチクル駆動部３０を構成する不図示のリニアモータなどによって走査方向であるＹ軸方向に所定ストローク範囲で駆動されるレチクル粗動ステージと、該レチクル粗動ステージに対してＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に前記レチクル駆動部３０を構成するボイスコイルモータ等により微少駆動可能なレチクル微動ステージとを有している。このレチクル微動ステージ上に不図示の静電チャック又は真空チャックを介してレチクルＲが吸着保持されている。
上述のように、レチクルステージＲＳＴは、実際には、２つのステージから構成されるが、以下においては、便宜上、レチクルステージＲＳＴは、レチクル駆動部３０によりＸ軸、Ｙ軸方向の微少駆動、θｚ方向の微少回転、及びＹ軸方向の走査駆動がなされる単一のステージであるものとして説明する。なお、レチクル駆動部３０は、リニアモータ、ボイスコイルモータ等を駆動源とする機構であるが、図１では図示の便宜上から単なるブロックとして示されている。
レチクルステージＲＳＴ上には、図２に示されるように、Ｘ軸方向の−側（＋Ｘ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−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のレチクル干渉計システム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、その干渉計ではその反射光を受光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つの干渉計光軸を有しており、レチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の位置計測と、ヨーイング（θｚ回転）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（又はＢＩ２Ｘ）を有する干渉計１６（又は１８）からのウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）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軸方向同期制御（位置合わせ）を行ったりするために用いられる。なお、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡３４の反射面に相当）を形成しても良い。
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−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（レトロリフレクタ）３５Ａ，３５Ｂ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３５Ａ，３５Ｂ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る。これらの干渉計ビームは、レチクルベース盤３２上に設けられた不図示の反射面にコーナーキューブミラー３５Ａ，３５Ｂ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３５Ａ，３５Ｂ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のステージ制御系１９に供給され、該ステージ制御系１９では前記計測値の平均値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置を算出する。このＹ軸方向位置の情報は、後述するウエハ側の測長軸ＢＩ２Ｙを有する干渉計４６（図３参照）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ＷＳＴ１又はＷＳＴ２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。
本実施形態では、上述した測長軸ＢＩ６Ｘで示される干渉計及び測長軸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３６（図１参照）が構成されている。
図１に戻り、前記投影光学系ＰＬは、例えば物体面側（レチクル側）と像面側（ウエハ側）の両方がテレセントリックで所定の投影倍率β（βは例えば１／４又は１／５など）を有する屈折系が用いられている。このため、レチクルＲに照明系１０から照明光ＩＬが照射されると、レチクルＲ上に形成された回路パターン領域のうちの照明光ＩＬによって照明された照明領域ＩＡＲ部分からの結像光束が投影光学系ＰＬに入射し、その回路パターンの部分倒立像が投影光学系ＰＬの像面側の視野の中央の照射領域としての露光領域ＩＡ（図２参照）にスリット状（又は矩形状（多角形））に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置されたウエハＷ上の区画領域としての複数ショット領域ＳＡ（図５Ａ参照）のうちの１つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。
前記ステージ装置５０は、ステージ定盤１２上に不図示のエアベアリング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ＷＳＴ１、ＷＳＴ２と、これらのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をそれぞれ駆動するステージ駆動系等を備えている。
これを更に詳述すると、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の底面には不図示のエアベアリングが複数ヶ所に設けられており、これらのエアベアリングによりステージ定盤１２の上面に形成されたガイド面１２ａに対して例えば数ミクロンの間隔を保った状態で浮上支持されている。
ステージ定盤１２上には、図３の平面図に示されるように、Ｘ軸方向に延びる一対のＸ軸リニアガイド（例えば、永久磁石を内蔵する磁極ユニットから成る）８６、８７がＹ軸方向に所定間隔を隔てて配置されている。これらのＸ軸リニアガイド８６、８７の上方には、当該各Ｘ軸リニアガイド８６，８７に沿って移動可能な各２つのスライダ８２１、８２２及び８３１、８３２が不図示のエアベアリングをそれぞれ介して例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されている。上記合計４つのスライダ８２１、８２２、８３１、８３２は、Ｘ軸リニアガイド８６又は８７を上方及び側方から囲むような断面逆Ｕ字状の形状を有し、その内部には電機子コイルがそれぞれ内蔵されている。すなわち、本実施形態では、電機子コイルがそれぞれ内蔵されているスライダ（電機子ユニット）８２１、８２２とＸ軸リニアガイド８６とによって、ムービングマグネット型のＸ軸リニアモータがそれぞれ構成され、同様にスライダ（電機子ユニット）８３１、８３２とＸ軸リニアガイド８７とによって、ムービングマグネット型のＸ軸リニアモータがそれぞれ構成されている。以下においては、上記４つのＸ軸リニアモータのそれぞれを、それぞれの可動子を構成するスライダ８２１、８２２、８３１、８３２と同一の符号を用いて、適宜、Ｘ軸リニアモータ８２１、Ｘ軸リニアモータ８２２、Ｘ軸リニアモータ８３１、及びＸ軸リニアモータ８３２と呼ぶものとする。
上記４つのＸ軸リニアモータ（スライダ）８２１〜８３２の内の２つ、すなわちＸ軸リニアモータ８２１、８３１は、Ｙ軸方向に延びるＹ軸リニアガイド（例えば、電機子コイルを内蔵する電機子ユニットから成る）８０１の長手方向の一端と他端にそれぞれ固定されている。また、残り２つのＸ軸リニアモータ８２２、８３２は、Ｙ軸方向に延びる同様のＹ軸リニアガイド８０２の一端と他端に固定されている。従って、Ｙ軸リニアガイド８０１、８０２は、各一対のＸ軸リニアモータ８２１，８３１、８２２，８３２によって、Ｘ軸に沿ってそれぞれ駆動されるようになっている。
ウエハステージＷＳＴ１の底部には、永久磁石を有する磁極ユニット（図示省略）が設けられており、この磁極ユニットと一方のＹ軸リニアガイド８０１とによって、ウエハステージＷＳＴ１をＹ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＹ軸リニアモータが構成されている。また、ウエハステージＷＳＴ２の底部には、永久磁石を有する磁極ユニット（図示省略）が設けられており、この磁極ユニットと他方のＹ軸リニアガイド８０２とによって、ウエハステージＷＳＴ２をＹ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＹ軸リニアモータが構成されている。以下においては、適宜、これらのＹ軸リニアモータを、それぞれの固定子を構成するリニアガイド８０１、８０２と同一の符号を用いて、Ｙ軸リニアモータ８０１、Ｙ軸リニアモータ８０２と呼ぶものとする。
本実施形態では、上述したＸ軸リニアモータ８２１、８３１及びＹ軸リニアモータ８０１によって、ウエハステージＷＳＴ１をＸＹ２次元駆動するステージ駆動系が構成され、Ｘ軸リニアモータ８２２、８３２及びＹ軸リニアモータ８０２によって、ウエハステージＷＳＴ２をウエハステージＷＳＴ１と独立してＸＹ２次元駆動するステージ駆動系が構成されている。また、前記Ｘ軸リニアモータ８２１〜８３２及びＹ軸リニアモータ８０１，８０２のそれぞれは、図１に示されるステージ制御系１９によって制御される。
なお、一対のＸ軸リニアモータ８２１、８３１がそれぞれ発生する推力を僅かに異ならせることで、ウエハステージＷＳＴ１のヨーイングの制御が可能である。同様に、一対のＸ軸リニアモータ８２２、８３２がそれぞれ発生する推力を僅かに異ならせることで、ウエハステージＷＳＴ２のヨーイングの制御が可能である。
前記ウエハステージＷＳＴ１上には、図１、図２等に示されるように、ウエハホルダＨ１が設けられている。このウエハホルダＨ１は、不図示のバキュームポンプの真空吸引力によりウエハＷ１を吸着保持するようになっている。
また、ウエハステージＷＳＴ１の上面には、例えば図２に示されるように、基準マーク板ＦＭ１がウエハＷ１とほぼ同じ高さになるように設置されている。この基準マーク板ＦＭ１の表面には、図３に示されるように、所定の位置関係で、一対の第１基準マークＭＫ１，ＭＫ３と、第２基準マークＭＫ２とが形成されている。
更に、ウエハステージＷＳＴ１の上面には、Ｘ軸方向の一端（−Ｘ側端）にＸ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡９６ＸがＹ軸方向に延設され、Ｙ軸方向の一端（＋Ｙ側端）にＹ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡９６ＹがＸ軸方向に延設されている。これらの移動鏡９６Ｘ，９６Ｙの各反射面には、図２に示されるように、後述する干渉計システムを構成する各測長軸の干渉計からの干渉計ビーム（測長ビーム）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、各移動鏡反射面の基準位置（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）からの変位が計測され、これにより、ウエハステージＷＳＴ１の２次元位置が計測されるようになっている。
他方のウエハステージＷＳＴ２の構成は、ウエハステージＷＳＴ１と同様となっている。
すなわち、ウエハステージＷＳＴ２上には、図２に示されるように、ウエハホルダＨ２を介して、ウエハＷ２が真空吸着されている。
ウエハステージＷＳＴ２の上面には、図２に示されるように、基準マーク板ＦＭ２がウエハ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。この基準マーク板ＦＭ２の上面にも基準マーク板ＦＭ１と同様の位置関係で第１基準マークＭＫ１，ＭＫ３、及び第２基準マークＭＫ２が形成されている。
また、ウエハステージＷＳＴ２の上面には、Ｘ軸方向の一端（＋Ｘ側端）にＸ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡９７ＸがＹ軸方向に延設され、Ｙ軸方向の一端（＋Ｙ側端）にＹ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡９７ＹがＸ軸方向に延設されている。これらの移動鏡９７Ｘ，９７Ｙの各反射面には、後述する干渉計システムを構成する各測長軸の干渉計からの干渉計ビームが投射され、ウエハステージＷＳＴ２の２次元位置が上記ウエハステージＷＳＴ１と同様にして計測されるようになっている。
図１に戻り、前記投影光学系ＰＬのＸ軸方向の両側には、同じ機能を持ったオフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）方式のマーク検出系としての一対のアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２が、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ（レチクルパターン像の投影中心とほぼ一致）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。
前記アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２としては、本実施形態では、画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるＦＩＡ（Ｆｉｌｅｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系のアライメントセンサが用いられている。これらのアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２は、光源（例えばハロゲンランプ）及び結像光学系、検出基準となる指標マークが形成された指標板、及び撮像素子（ＣＣＤ）等を含んで構成されている。これらのアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２では、光源からのブロードバンド（広帯域）光により検出対象であるマークを照明し、このマーク近傍からの反射光を結像光学系及び指標を介してＣＣＤで受光する。このとき、マークの像が指標の像とともにＣＣＤの撮像面に結像される。そして、ＣＣＤからの画像信号（撮像信号）に所定の信号処理を施すことにより、検出基準点である指標マークの中心を基準とするマークの位置を計測する。アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２のようなＦＩＡ系のアライメントセンサは、アルミ層やウエハ表面の非対称マークの検出に特に有効である。
本実施形態では、アライメント系ＡＬＧ１は、ウエハステージＷＳＴ１上に保持されたウエハ上のアライメントマーク、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ＡＬＧ２は、ウエハステージＷＳＴ２上に保持されたウエハ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。
アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２からの画像信号は、不図示のアライメント制御装置により、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指標中心を基準とするマークの位置が検出される。このマーク位置の情報が、不図示のアライメント制御装置から主制御装置２０に送られるようになっている。
次に、各ウエハステージの２次元位置を計測する前記干渉計システムについて、図１〜図３を参照しつつ説明する。
図２に示されるように、ウエハステージＷＳＴ１上のＸ移動鏡９６Ｘの反射面には、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとアライメント系ＡＬＧ１の光軸ＳＸａ（前述した指標マークの中心に一致）とを通るＸ軸に沿って、Ｘ軸干渉計１６（図１、図３参照）からの測長軸ＢＩ１Ｘで示される干渉計ビームが照射されている。同様に、ウエハステージＷＳＴ２上のＸ移動鏡９７Ｘの反射面には、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとアライメント系ＡＬＧ２の光軸ＳＸｂ（前述した指標マークの中心に一致）とを通るＸ軸に沿って、Ｘ軸干渉計１８（図１、図３参照）からの測長軸ＢＩ２Ｘで示される干渉計ビームが照射されている。そして、Ｘ軸干渉計１６、１８ではＸ移動鏡９６Ｘ、９７Ｘからの反射光をそれぞれ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ＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸ軸方向位置を計測するようになっている。ここで、Ｘ軸干渉計１６、１８は、図２に示されるように、各３つの光軸を有する３軸干渉計であり、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸ軸方向の計測以外に、ローリング（Ｙ軸回りの回転（θｙ回転））及びヨーイング（θｚ方向の回転）の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。
なお、測長軸ＢＩ１Ｘ、測長軸ＢＩ２Ｘの各干渉計ビームは、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動範囲の全域で常にＸ移動鏡９６Ｘ、９７Ｘ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ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の使用時等のいずれのときにもウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置は、測長軸ＢＩ１Ｘ、測長軸ＢＩ２Ｘの計測値に基づいて管理される。
また、本実施形態では、図２及び図３に示されるように、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸで測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘと垂直に交差する測長軸ＢＩ２Ｙを有するＹ軸干渉計４６と、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の光軸ＳＸａ、ＳＸｂで測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘとそれぞれ垂直に交差する測長軸ＢＩ１Ｙ、ＢＩ３Ｙをそれぞれ有するＹ軸干渉計４４，４８とが設けられている。
本実施形態の場合、投影光学系ＰＬを用いた露光時のウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＹ軸方向に関する位置計測には、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通過する測長軸ＢＩ２Ｙを有するＹ軸干渉計４６の計測値が用いられ、アライメント系ＡＬＧ１の使用時等のウエハステージＷＳＴ１のＹ軸方向に関する位置計測には、アライメント系ＡＬＧ１の光軸ＳＸａを通過する測長軸ＢＩ１Ｙを有するＹ軸干渉計４４の計測値が用いられ、アライメント系ＡＬＧ２使用時等のウエハステージＷＳＴ２のＹ軸方向に関する位置計測には、アライメント系ＡＬＧ２の光軸ＳＸｂを通過する測長軸ＢＩ３Ｙを有するＹ軸干渉計４８の計測値が用いられる。
このように、本実施形態では、Ｘ軸干渉計１６、１８及びＹ軸干渉計４４，４６，４８の合計５つの干渉計によって、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸＹ２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。
これまでの説明からもわかるように、本実施形態では、状況によっては、Ｙ軸干渉計の測長軸がウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の反射面より外れることとなる。すなわち、アライメント位置から露光位置への移動、あるいは露光位置からウエハ交換位置への移動などの際に、Ｙ軸方向の干渉計ビームがウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動鏡に当たらなくなる状態が生じ、制御に用いる干渉計の切り替えが必須となる。かかる点を考慮して、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＹ軸方向の位置を計測する不図示のリニアエンコーダが設けられている。
すなわち、本実施形態では、ステージ制御系１９が、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の上記のアライメント位置から露光位置への移動、あるいは露光位置からウエハ交換位置への移動などの際に、主制御装置２０からの指示に応じ、Ｘ軸干渉計により計測されるウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＸ位置情報とリニアエンコーダにより計測されるウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＹ位置情報とに基づいて、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＸ位置、Ｙ位置の移動を制御する。
勿論、ステージ制御系１９では、主制御装置２０からの指示に応じ、Ｙ軸干渉計からの干渉計ビームが再度ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動鏡に当たったときには、それまで制御に用いられていなかった測長軸のＹ軸干渉計をリセット（又はプリセット）し、以後、干渉計システムを構成するＸ軸干渉計，Ｙ軸干渉計の計測値のみに基づいてウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動を制御する。
なお、上記Ｙ軸干渉計４４、４６、４８は、図２から明らかなように、各２つの光軸を有する２軸干渉計であり、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＹ軸方向の計測以外に、ピッチング（Ｘ軸回りの回転（θｘ回転））の計測が可能となっている。また、各光軸の出力値は独立に計測できるようになっている。
なお、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の端面を鏡面加工して反射面（移動鏡９６Ｘ，９６Ｙ、９７Ｘ，９７Ｙの反射面に相当）を形成しても良い。
上述のようにして構成された干渉計システムを構成する各干渉計の計測値は、図１に示されるステージ制御系１９及びこれを介して主制御装置２０に送られるようになっている。ステージ制御系１９では、主制御装置２０からの指示に応じ、各干渉計の出力値に基づいてウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を前述した各ステージ駆動系を介して制御する。すなわち、本実施形態では、このようにしてウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２は互いに独立にかつ機械的に干渉しない状態でＸＹ２次元方向に駆動される。
更に、本実施形態では、図示は省略されているが、レチクルＲの上方に、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマークと基準マーク板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）方式のレチクルアライメント顕微鏡が設けられている。これらのレチクルアライメント顕微鏡の検出信号は、不図示のアライメント制御装置を介して主制御装置２０に供給されるようになっている。なお、レチクルアライメント顕微鏡の構成は、例えば特開平７−１７６４６８号公報及びこれに対応する米国特許第５，６４６，４１３号などに詳細に開示されている。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及びこれに対応する米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
また、図示は省略されているが、投影光学系ＰＬ、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２のそれぞれには、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）がそれぞれ設けられている。このように、投影光学系ＰＬ及び一対のアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２のそれぞれに、ＡＦ／ＡＬ系を設けた露光装置の構成は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報及びこれに対応する米国特許第６，３４１，００７号などに詳細に開示されており、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
次に、上述のようにして構成された、露光装置１００においてウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を用いて行われる並行処理動作の流れについて図４を参照しつつ、簡単に説明する。ここでは、便宜上、図４の時間ＴＥの区間について説明する。
まず、投影光学系ＰＬの下方にあるウエハステージＷＳＴ２上でウエハＷ２に対してステップ・アンド・スキャン方式で露光が行われる（これについては後述する）のと並行して、所定の左側ウエハ交換位置（ロード位置兼アンロード位置）において、ウエハステージＷＳＴ１と不図示の搬送システムとの間でウエハの交換が行われる。このウエハ交換により、ウエハステージＷＳＴ１上にウエハＷ１がロードされ、かつここではウエハＷ１の残留回転誤差は殆ど零であるものとする。ここで、左側ウエハ交換位置は、一例としてアライメント系ＡＬＧ１で基準マーク板ＦＭ１上の基準マークＭＫ２を検出可能な位置が定められる。
この場合、ウエハステージＷＳＴ１上では、ウエハ交換に引き続いて後述するようにしてウエハアライメント計測動作が行われる。なお、露光動作中のウエハステージＷＳＴ２の位置制御は、干渉計システムの測長軸ＢＩ２Ｘ、ＢＩ２Ｙの計測値に基づいて行われ、ウエハ交換とウエハアライメント計測動作が行われるウエハステージＷＳＴ１の位置制御は、干渉計システムの測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ１Ｙの計測値に基づいて行われる。
上記の左側ウエハ交換位置ではアライメント系ＡＬＧ１の真下にウエハステージＷＳＴ１の基準マーク板ＦＭ１上の基準マークＭＫ２が来るような配置となっている。このため、ステージ制御系１９では、主制御装置２０の指示に応じて、アライメント系ＡＬＧ１により基準マークＭＫ２を検出する以前に、干渉計システムの測長軸ＢＩ１Ｙの干渉計のリセットを実施している。
上述したウエハ交換、干渉計のリセットに引き続いて、ウエハステージＷＳＴ１側では、例えばＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式のウエハアライメントが行われ、ウエハＷ１上の各ショット領域の配列座標が算出される。具体的には、干渉計システム（測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ１Ｙ）により、ウエハステージＷＳＴ１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ＷＳＴ１を順次移動させつつ、ウエハＷ１上の複数のアライメントショット領域の位置座標を、アライメント系ＡＬＧ１によるアライメントショット領域に付設されたアライメントマークの検出結果とその検出時の干渉計システム（測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ１Ｙ）の計測値とに基づいてそれぞれ算出し、これらの算出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、ＥＧＡについては、特開昭６１−４４４２９号公報及びこれに対応する米国特許第４，７８０，６１７号等に詳細に開示されている。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
上記のＥＧＡの際の各部の動作は主制御装置２０により制御され、上記の演算は主制御装置２０により行われる。この場合、ウエハステージＷＳＴ１の位置は、主制御装置２０の指示に基づいてステージ制御系１９により制御される。なお、上記の演算結果は、基準マーク板ＦＭ１の基準マークＭＫ２の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。
ウエハステージＷＳＴ１側で、上記のウエハ交換、ウエハアライメント計測動作が行われている間に、ウエハステージＷＳＴ２側では、ウエハＷ２に対してステップ・アンド・スキャン方式の露光が続行されている。具体的には、前述したウエハＷ１側と同様にして、事前にＥＧＡ方式のウエハ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ＭＫ２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ＷＳＴ２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。このウエハＷ２のスキャン露光中の各部の動作も主制御装置２０によって制御され、ウエハステージＷＳＴ２の位置は、主制御装置２０の指示に基づいてステージ制御系１９により制御される。
上述した２つのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２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、通常ウエハ交換・アライメントシーケンスの方が先に終了するので、ウエハステージＷＳＴ１がウエハステージＷＳＴ２側での露光動作が完了するまで待機状態となる。そして、ウエハＷ２に対する露光動作が終了した時点で、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動が開始される。
そして、ウエハステージＷＳＴ１は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ（投影中心）の真下に基準マーク板ＦＭ１上の基準マークＭＫ１，ＭＫ３が来る位置まで移動されるが、この移動の途中で測長軸ＢＩ１Ｙの干渉計ビームが、ウエハステージＷＳＴ１の移動鏡９６Ｙに入射されなくなる。従って、ステージ制御系１９では、その時点以後、主制御装置２０からの指示に基づき、ウエハステージＷＳＴ１の位置を測長軸ＢＩ１Ｘを有する干渉計１６の計測値と不図示のリニアエンコーダの計測値とに基づいて制御する。
そして、主制御装置２０は、不図示のレチクルアライメント顕微鏡を用いて、基準マーク板ＦＭ１上の基準マークＭＫ１，ＭＫ３とこれに対応するレチクルＲ上の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ＢＩ２Ｙを有する干渉計４６をリセットする。リセット動作は、次に使用する測長軸の干渉計ビームがウエハステージＷＳＴ１の移動鏡９６Ｙ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。
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ＡＬＧ１により基準マーク板ＦＭ１上の基準マークＭＫ２を検出した後、前述したＥＧＡ方式のウエハアライメントを行い、アライメント系ＡＬＧ１によるアライメントショット領域のアライメントマークの検出結果に基づいて算出された仮想位置（ウエハＷ１上の各ショット領域の座標位置）を、基準マークＭＫ２を基準とする座標系の位置座標に変換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。従って、前述したリニアエンコーダの計測精度は、それ程高精度である必要がなく、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）を、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ中心（投影中心）の真下に基準マーク板ＦＭ１上の基準マークＭＫ１，ＭＫ３が来る位置まで移動できる程度の精度があれば足りる。
そして、その後ウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が、前述と同様にして行われる。
一方、露光動作が終了したウエハステージＷＳＴ２は、露光終了位置から右側ウエハ交換位置まで移動される。この右側ウエハ交換位置は、前述した左側ウエハ交換位置と同様にアライメント系ＡＬＧ２の下に基準マーク板ＦＭ２上の基準マークＭＫ２が来るように設定されており、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、ウエハステージＷＳＴ１側でウエハＷ１に対する露光動作が終了するのを待つこととなる。勿論、干渉計システムの測長軸ＢＩ３Ｙの干渉計のリセット動作は、アライメント系ＡＬＧ２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。
本実施形態では、このようなウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の並行処理動作が連続的に繰り返し行われることとなる。
ところで、本実施形態では、上述の如く、二つのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を用いて異なる動作を同時並行処理することから、一方のステージで行われる動作が他方のステージの動作に影響（外乱）を与える可能性がある。このため、ステージ制御系１９では、主制御装置２０の指示に基づき、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の動作を以下のようにして調整している。
以下、図４に示される時間Ｔ１、Ｔ２において行われるステージの動作の調整について、順次説明する。
図４の時間Ｔ１においては、前述の如くステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われ、ウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１の複数のショット領域ＳＡに対して、例えば図５Ａに示されるように交互スキャンにて、レチクルＲのパターンが順次転写される。これと並行して、前述の如くＥＧＡ方式のウエハアライメントが行われ、その際に例えば図５Ｂに示されるように、ウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２上に形成された複数のアライメントマーク（アライメントショット領域のアライメントマーク）の位置が順次検出される。
ここで、ウエハステージＷＳＴ１側で行われる走査露光中は、ウエハステージＷＳＴ１とレチクルステージＲＳＴとを走査方向（Ｙ軸方向）に等速で同期移動させることから、ウエハステージＷＳＴ１の動作がウエハステージＷＳＴ２には影響を及ぼすことが無い。しかし、その走査露光の前後のショット間ステッピング時に行われるウエハステージＷＳＴ１の走査方向の加減速動作や、非走査方向の移動動作中は、ウエハステージＷＳＴ１を加速しあるいは減速するためウエハステージＷＳＴ１の動作がウエハステージＷＳＴ２に影響を及ぼす可能性がある。
一方、ウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２上でマーク検出を行う際には、アライメント系にアライメントマークを合わせてウエハステージＷＳＴ２の静止状態でマーク検出を行うため、ウエハステージＷＳＴ２の動作がウエハステージＷＳＴ１に影響を及ぼすことがない。しかし、一つのアライメントマークの検出が終了し、次のアライメントマークをアライメント系の視野内に位置決めするためウエハステージＷＳＴ２を移動するマーク間ステッピング動作の際には、ウエハステージＷＳＴ２を加速・減速するためウエハステージＷＳＴ１の外乱要因となる。
この一方、時間Ｔ２においては、上記の時間Ｔ１で行われる並行動作と、ウエハステージＷＳＴ１とＷＳＴ２との関係が入れ替わった動作が行われるので、同様の事情が存在する。
このような前提のもと、ステージ制御系１９では、主制御装置２０の指示に応じて以下の第１〜第４の方法のようなステージの移動制御動作を実行する。
＜第１の方法＞
まず、図４の時間Ｔ１において行われる第１の方法について、図６Ａ〜図６Ｃに基づき説明する。
図６Ａには、ウエハステージＷＳＴ１の走査方向（Ｙ軸方向）の速度の時間変化が示されており、図６Ｂには、ウエハステージＷＳＴ１の非走査方向（Ｘ軸方向）の速度の時間変化が示されており、図６Ｃには、ウエハステージＷＳＴ２の速度の時間変化（任意の移動方向における）が示されている。なお、図示は省略されているが、レチクルステージＲＳＴは、図６Ａに示されるウエハステージＷＳＴ１の走査方向の速度の時間変化と同様（投影倍率の逆数（１／β）倍の加速度で加速・減速され、かつ１／β倍の速度で等速移動する）の速度の時間変化を示す。
また、図６Ａ〜図６Ｃに示される記号ｔ１〜ｔ６，Ａ１、Ａ２は、図５Ａ、図５Ｂ内に示される記号と対応している。すなわち、ｔ２、ｔ４、ｔ６の範囲ではウエハステージＷＳＴ１とレチクルステージＲＳＴとがともに走査方向に等速で移動しつつ、ウエハＷ１に対する露光が行われる。また、ｔ１、ｔ３、ｔ５の範囲ではウエハステージＷＳＴ１が走査方向に加速又は減速動作を行いつつ、非走査方向に関しては加速、等速、減速動作を行う。この結果、ｔ１、ｔ３、ｔ５の範囲では、図５Ａに示されるようなＵ字状の経路に沿って、露光領域ＩＡの中心（投影光学系ＰＬの光軸中心）がウエハＷ１に対して相対移動される。なお、実際には露光領域ＩＡが固定で、ウエハＷ１が移動するが、図５Ａでは、便宜上露光領域ＩＡの方が移動するように示されている。なお、図６Ａ，図６Ｂは、前述した従来例の図１２Ａ，図１２Ｂと同一である。
また、図６ＣのＡ１，Ａ２の範囲ではウエハステージＷＳＴ２が静止状態でアライメント系ＡＬＧ２によりアライメントマークの検出（観察）が行われ（図５Ｂ参照）、その他の部分では、ウエハステージＷＳＴ２の前述したマーク間ステッピング動作が行われる。
この図６Ｃと、前述した図１２Ｃとを比較すると分かるように、明らかにＶ１＜Ｖｍａｘ、角度α＜αｒとなっており、これより第１の方法では、ステージ制御系１９が、ウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対する走査露光中のレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１との等速移動（第１の移動動作）と並行してウエハＷ２に対するウエハアライメントのためのウエハステージＷＳＴ２のマーク間ステッピングに際しての移動速度、及び加速度に上限を設けることにより、ウエハステージＷＳＴ１の制御性能の低下を抑制するための制約をウエハステージＷＳＴ２に与えつつマーク間ステッピング動作（第２の移動動作）を実行させている。
これにより、ＥＧＡウエハアライメントの際のウエハステージＷＳＴ２の移動動作によって発生するボディの振動等が抑制され、その振動等の外乱によりステージの位置、速度の制御精度が所定値以上の精度で要求される走査露光中のウエハステージＷＳＴ１の制御性能が低下するのが抑制される。
なお、上記では、ウエハステージＷＳＴ２のマーク間ステッピング動作に際しての移動速度及び加速度（減速度を含む）に同時に上限を設けているが、これに限らず、いずれか一方のみに上限を設けても良い。例えば加速度（減速度を含む）のみに上限を設ける場合には、ウエハステージＷＳＴ２の加減速時に生じる反力が低下するので、それによってボディの振動等が抑制されることは明らかである。一方、速度のみに上限を設ける場合には、加速・減速が行われる時間を短くすることができ、その分ウエハステージＷＳＴ２の加減速時に生じる反力に起因するボディの振動等が抑制される。
＜第２の方法＞
次に、図４の時間Ｔ１において行われる第２の方法について、図７Ａ〜図７Ｃに基づき説明する。
図７Ａ、図７Ｂには、前述した図６Ａ、図６Ｂと同一のウエハステージＷＳＴ１の走査方向（Ｙ軸方向）、非走査方向（Ｘ軸方向）の速度の時間変化がそれぞれ示されている。この場合、レチクルステージＲＳＴの速度の時間変化は前述と同様になる。図７Ａ〜図７Ｃに示される記号ｔ１〜ｔ６，Ａ１、Ａ２は、前述と同様に図５Ａ、図５Ｂ内に示される記号と対応している。
また、図７ＣのＡ１，Ａ２の範囲ではウエハステージＷＳＴ２が静止状態でアライメント系ＡＬＧ２によりウエハＷ２上のアライメントマークの検出（観察）が行われる。この第２の方法では、ステージ制御系１９は、ウエハステージＷＳＴ１で走査露光が行われる時には、ウエハステージＷＳＴ２が常に静止状態となるように、ウエハステージＷＳＴ２を従来と同距離Ｓ１（図１２Ｃ参照）だけ移動する際に、その移動が終了する前に露光が開始されてしまう場合には、図７ＣにＩ１にて示されるように、ウエハステージＷＳＴ２の移動を露光中停止させ、露光終了後、再度移動を開始する。すなわち、ウエハステージＷＳＴ２を距離Ｓ１だけ移動させる際に、距離Ｓ３と距離Ｓ４とに分割して、複数回に分けて移動させることとしている。この移動は、従来と同様に最高速度、最高加速度で行われる。
このように、第２の方法では、ステージ制御系１９が、ウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対する走査露光中のレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１との等速移動（第１の移動動作）と並行してウエハＷ２に対するウエハアライメントのためのウエハステージＷＳＴ２のマーク間ステッピングに際して、ウエハステージＷＳＴ１の動作状況に応じて複数回に分割したステップ移動動作を行わせるという、ウエハステージＷＳＴ１の制御性能の低下を抑制するための制約をウエハステージＷＳＴ２に与えつつマーク間ステッピング動作（第２の移動動作）を実行させている。
これにより、少なくともステージの位置、速度の制御精度が所定値以上の精度で要求される走査露光中のウエハステージＷＳＴ１の制御性能が、ＥＧＡウエハアライメントを行っているウエハステージＷＳＴ２の移動動作によって発生するボディの振動等によって、低下するのが抑制される。
なお、図７Ｃでは、ウエハステージＷＳＴ１側で走査露光が行われている間は、常にウエハステージＷＳＴ２を静止状態に維持する関係から、図中にＩ２で示される待機時間が発生している。
また、上述のように、ウエハステージＷＳＴ１側で走査露光が行われている間、ウエハステージＷＳＴ２側は待機状態（静止状態）が維持されるので、ウエハステージＷＳＴ２を移動するリニアモータからの発熱が生じない。従って、ウエハステージＷＳＴ１側での走査露光の間における、ウエハステージＷＳＴ１周囲の雰囲気（例えば空気）の温度揺らぎ（空気揺らぎ）の発生が抑制されるので、レーザ干渉計（１６，４６）の計測精度、ひいてはウエハステージＷＳＴ１の位置制御精度を良好に維持することも可能である。
＜第３の方法＞
次に、図４の時間Ｔ１において行われる第３の方法について、図８Ａ〜図８Ｃに基づき説明する。
前述の如く、第２の方法では、待機時間Ｉ１、Ｉ２などの発生により、状況によっては、ウエハステージＷＳＴ１側のステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が終了した時点で、ウエハステージＷＳＴ２側のアライメント計測動作が終了しない事態が発生し、全体のスループットが低下する可能性がある。かかる事態の発生を防止しようとの観点から行われるのが、この第３の方法である。
図８Ａ、図８Ｂには、前述した図６Ａ、図６Ｂと同一のウエハステージＷＳＴ１の走査方向（Ｙ軸方向）、非走査方向（Ｘ軸方向）の速度の時間変化がそれぞれ示されている。この場合、レチクルステージＲＳＴの速度の時間変化は前述と同様になる。図８Ａ〜図８Ｃに示される記号ｔ１〜ｔ６，Ａ１、Ａ２は、前述と同様に図５Ａ、図５Ｂ内に示される記号と対応している。
また、図８ＣのＡ１，Ａ２の範囲ではウエハステージＷＳＴ２が静止状態でアライメント系ＡＬＧ２によりアライメントマークの検出（観察）が行われる。この第３の方法では、ステージ制御系１９では、ウエハステージＷＳＴ１側でウエハＷ１に対する走査露光中（ウエハステージＷＳＴ１とレチクルステージＲＳＴとの等速移動（第１の移動動作）中）には、ウエハステージＷＳＴ２に対し加速、減速動作を一切行わないという第１の制約を与え、さらに最高速度で移動しても、必要とするマーク間ステップ距離が稼げない場合は、ウエハＷ１に対する走査露光が行われている間は、ウエハステージＷＳＴ２を等速で移動するように移動速度（ステップ速度）を最適化するという第２の制約を与えて、ステップ動作（第２の移動動作）を実行させる。
このように、第３の方法では、走査露光中におけるウエハステージＷＳＴ１の制御性能の悪化の要因となる、ウエハステージＷＳＴ２のアライメント計測動作中のステージの移動に起因する外乱は抑制され、かつ全体のスループットを向上させることができる。
以上説明した第１〜第３の方法のいずれによっても、ウエハステージＷＳＴ２を次のアライメントマークの観察位置へ移動させる移動動作に起因して、ウエハＷ１を照明光ＩＬにより走査露光するときのステージ走査移動における制御性能の低下を抑制することができ、これによりレチクルパターンをウエハＷ１上に精度良く転写することができる。
＜第４の方法＞
次に、図４の時間Ｔ１の区間で行われる、第４の方法について図９Ａ〜図９Ｃに基づいて説明する。
図９Ａには、ウエハステージＷＳＴ１の走査方向（Ｙ軸方向）の速度の時間変化が示されており、図９Ｂには、ウエハステージＷＳＴ１の非走査方向（Ｘ軸方向）の速度の時間変化が示されており、図９Ｃには、ウエハステージＷＳＴ２の速度の時間変化（任意の移動方向における）が示されている。なお、図示は省略されているが、レチクルステージＲＳＴは、図９Ａに示されるウエハステージＷＳＴ１の走査方向の速度の時間変化と同様（投影倍率の逆数（１／β）倍の加速度で加速・減速され、かつ１／β倍の速度で等速移動する）の速度の時間変化を示す。
また、図９Ａ〜図９Ｃに示される記号ｔ１〜ｔ５，Ａ１、Ａ２は、図５Ａ、図５Ｂ内に示される記号と対応している。各符号の示す意味は、前述と同様である。
この第４の方法は、ウエハステージＷＳＴ１側の走査露光中のステージ走査移動における制御性能の低下を抑制するのに加え、アライメントマークの観察中のウエハステージＷＳＴ２側の停止状態を精度良く維持しようとの観点から、ウエハステージＷＳＴ１側の移動動作にも制約を課すものである点に特徴を有する。
すなわち、この第４の方法では、ステージ制御系１９は、前述した第１の方法と同様に、ウエハステージＷＳＴ１側でウエハＷ１に対して走査露光が行われているときには、ウエハステージＷＳＴ２に速度・加速度の上限を設けて、マーク間ステッピング動作を行わせている。
これに加え、ステージ制御系１９は、図９Ｃ中のＡ１、Ａ２で示される区間では、所定精度以上の制御性能が要求される、アライメント系ＡＬＧ２によりウエハＷ２上のアライメントマークを検出する時のウエハステージＷＳＴ２の動作（第１の移動動作）を行うのと並行して、ウエハステージＷＳＴ１上に載置されたウエハＷ１上の複数のショット領域をステップ・アンド・スキャン方式で露光する際の、ショット間ステッピング時の非等速移動動作（第２の移動動作）を行う。この際、ステージ制御系１９は、ウエハステージＷＳＴ１を、加速度の上限を設けるという制約を与えつつ、かつ非等速で移動している。このため、ウエハステージＷＳＴ１が非等速で移動（加減速を伴なう移動）を行っても、ウエハステージＷＳＴ１のショット間ステッピング時の移動動作に起因してアライメント系ＡＬＧ２によりウエハＷ２上のアライメントマークを検出する時のウエハステージＷＳＴ２の静止状態維持動作の精度が低下するのを抑制することができる。これにより、アライメント計測精度の向上、ひいてはレチクルＲとウエハＷ２との重ね合わせ精度の向上が可能となる。
なお、上記の説明では図４の時間Ｔ１の区間で行われる同時並行処理の場合を採り挙げて説明したが、ウエハステージＷＳＴ１側でＥＧＡ方式のウエハアライメント動作を行いウエハステージＷＳＴ２側でステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を行う時間Ｔ２についても、上記第１〜第３の方法と同様にして、走査露光中のウエハステージＷＳＴ２に対する外乱を抑制することができる。また、上記第４の方法と同様にして、ウエハＷ１上のマークを検出するアライメント計測精度を向上させることができる。
また、本実施形態の露光装置１００では、二つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の同時並行処理により、ウエハ交換、ウエハのアライメント及び露光動作をシーケンシャルに行う場合に比べて、スループットを高く維持することができる。
なお、上記実施形態では、第１〜第３の方法として、ウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対する走査露光中のレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１との等速移動（第１の移動動作）と並行してウエハＷ２に対するウエハアライメントのためのウエハステージＷＳＴ２のマーク間ステッピング動作、すなわちウエハＷ２上の複数のマークをアライメント系ＡＬＧ２で検出するためのステージ位置を所望の目標位置としてウエハステージＷＳＴ２を移動させる動作（第２の移動動作）を行う場合について説明したが、これに限らず、一方のウエハステージ上のウエハに対する走査露光と並行して、他方のウエハステージ上のウエハ交換を行う場合にも、前述した第１〜第３の方法と同様のステージ制御方法を採用することにより、その他方のウエハステージを所望の目標位置であるウエハ交換位置へ移動する際に、走査露光中の一方のウエハステージの制御性能が低下するのを防止することができる。なお、上記実施形態では、ウエハ交換位置が、ウエハをウエハステージ上からアンロードするアンロード位置、かつウエハステージ上に新たなウエハをロードするためのロード位置である場合について説明したが、これに限らず、アンロード位置とロード位置とが別々に設定されていても良い。この場合には、少なくとも一方の位置を、所望の目標位置としてウエハステージを移動する際に、前述した第１〜第３の方法と同様のステージ制御方法を好適に用いることができる。
なお、上記実施形態では、マーク検出系としてのアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２として、ＦＩＡ系のアライメントセンサを用いるものとしたが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、マーク検出系としては、ウエハステージの移動を伴なわないでマーク計測が可能ないわゆるヘテロダインＬＩＡ系のアライメントセンサ、あるいはＷＯ９８／３９６８９号公報に開示されるような二重格子方式のセンサを用いても良い。また、ウエハステージの移動がマーク計測を行う際に必要な要件となるいわゆるＬＳＡ系や、ホモダインＬＩＡ系のアライメントセンサであっても、前述した等速移動などの制約を設けることにより、本発明の露光装置におけるマーク検出系（アライメントセンサ）として使用することが可能である。
また、上記実施形態では、二つのアライメント系を持つタイプ（すなわち、一方のウエハステージが一方のアライメント系と投影光学系ＰＬとの間で移動し、他方のウエハステージが他方のアライメント系と投影光学系ＰＬとの間で移動するタイプ）のダブルウエハステージ方式のスキャニング・ステッパに本発明が適用された場合について説明したが、本発明の露光装置がこれに限定されるものではない。すなわち、一つのアライメント系のみを持つタイプ（すなわち、２つのウエハステージが投影光学系とアライメント系との間で交互に入れ替わるタイプ）のダブルウエハステージ方式のスキャニング・ステッパにも本発明は好適に適用することができる。
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、プラズマディスプレイや有機ＥＬなどの表示装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又は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。
また、上記実施形態の露光装置の光源は、Ｆ２レーザ光源、ＡｒＦエキシマレーザ光源、ＫｒＦエキシマレーザ光源などの紫外パルス光源に限らず、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプを用いることも可能である。
また、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良い。
≪デバイス製造方法≫
次に上述した露光装置及びその露光方法をリソグラフィ工程で使用するデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
図１０には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示されている。図１０に示されるように、まず、ステップ２０１（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２０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ２０３（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。
次に、ステップ２０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ２０５（デバイス組立てステップ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。このステップ２０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
最後に、ステップ２０６（検査ステップ）において、ステップ２０５で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久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。
図１１には、半導体デバイスにおける、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図１１において、ステップ２１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２１４（イオン打ち込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ２１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ２１６（露光ステップ）において、上で説明した露光装置及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ２１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ２１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ２１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップ２１６）において上記実施形態の露光装置及びその露光方法が用いられるので、高スループットな露光を行うことができる。従って、微細パターンが形成された高集積度のマイクロデバイスの生産性（歩留まりを含む）を向上することができる。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明のステージ装置は、２つのステージの移動動作を並行して行い、各ステージ上で異なる動作を並行して行うのに適している。また、本発明の露光装置及び露光方法は、露光工程におけるスループットを十分に高く維持しつつ、２つのステージ上で交互に基板の露光を行うのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの生産に適している。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
図２は、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２つのアライメント光学系の位置関係を示す斜視図である。
図３は、２つのウエハステージ及びその駆動系等を示す平面図である。
図４は、２つのウエハステージを用いて行われる並行処理動作の流れについて説明するための図である。
図５Ａは、交互スキャンにて、ウエハ上にパターンを転写する手順を示す図であり、図５Ｂは、ウエハ上に形成された複数のアライメントマークの位置の検出手順を示す図である。
図６Ａ〜図６Ｃは、図４の時間Ｔ１において行われる第１の方法について説明するための図である。
図７Ａ〜図７Ｃは、図４の時間Ｔ１において行われる第２の方法について説明するための図である。
図８Ａ〜図８Ｃは、図４の時間Ｔ１において行われる第３の方法について説明するための図である。
図９Ａ〜図９Ｃは、図４の時間Ｔ１において行われる第４の方法について説明するための図である。
図１０は、本発明に係るデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
図１１は、図１０のステップ２０４の具体例を示すフローチャートである。
図１２Ａ〜図１２Ｃは、従来のダブルウエハステージタイプのスキャニング・ステッパにおける２つのステージを用いた並行処理の際のステージの移動動作について説明するための図である。
【図１】
2003010802.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
2003010802.tif 000012
【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2003010802.tif 000016
【図８Ｃ】
2003010802.tif 000017
【図９Ａ】
2003010802.tif 000018
【図９Ｂ】
2003010802.tif 000019
【図９Ｃ】
2003010802.tif 000020
【図１０】
2003010802.tif 000021
【図１１】
2003010802.tif 000022
【図１２Ａ】
2003010802.tif 000023
【図１２Ｂ】
2003010802.tif 000024
【図１２Ｃ】
2003010802.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月11日(2003.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージ定盤と；
前記ステージ定盤上のガイド面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージと；
前記両ステージで並行して行われる移動動作を制御するとともに、一方のステージを移動する際には、その移動速度及び加速度の少なくとも一方に上限値の制限を常に与えた状態で、該一方のステージの移動動作を実行させるステージ制御系と；を備えるステージ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のステージ装置において、
前記ステージ制御系は、前記一方のステージに移動動作を実行させる際には、前記移動速度及び加速度の両者にそれぞれ上限値を与えることを特徴とするステージ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のステージ装置において、
前記ステージ制御系は、前記他方のステージに所定精度以上の制御性能が要求される動作を実行させるのに並行して、前記一方のステージを非等速で移動させることを特徴とするステージ装置。
【請求項４】
ステージ定盤と；
前記ステージ定盤上のガイド面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージと；
前記両ステージで並行して行われる移動動作を制御するとともに、一方のステージに所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、前記一方のステージの前記制御性能の低下を抑制するための制約を与えつつ他方のステージに第２の移動動作を実行させるステージ制御系と；を備え、
前記他方のステージに与えられる制約は、前記一方のステージの動作状況に応じて前記他方のステージに複数回に分割したステップ移動動作を行わせることを含むことを特徴とするステージ装置。
【請求項５】
ステージ定盤と；
前記ステージ定盤上のガイド面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージと；
前記両ステージで並行して行われる移動動作を制御するとともに、一方のステージに所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、前記一方のステージの前記制御性能の低下を抑制するための制約を与えつつ他方のステージに第２の移動動作を実行させるステージ制御系と；を備え、
前記他方のステージに与えられる制約は、前記第２の移動動作を等速移動で行うことを含むことを特徴とするステージ装置。
【請求項６】
エネルギビームに対して基板を走査しながら露光することにより前記基板上に所定のパターンを形成する露光装置であって、
ステージ定盤と；
前記ステージ定盤上のガイド面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージと；
前記両ステージで並行して行われる移動動作を制御するとともに、一方のステージに、該一方のステージ上に載置された第１基板を前記エネルギービームにより走査露光するときのステージ走査移動を含み、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、前記一方のステージの前記制御性能の低下を抑制するための制約を与えつつ他方のステージに所望の目標位置へ移動させる移動動作を含む第２の移動動作を実行させるステージ制御系と；を備え、
前記他方のステージに与えられる制約は、前記一方のステージの動作状況に応じて前記他方のステージに複数回に分割したステップ移動動作を行わせることを含むことを特徴とする露光装置。
【請求項７】
エネルギビームに対して基板を走査しながら露光することにより前記基板上に所定のパターンを形成する露光装置であって、
ステージ定盤と；
前記ステージ定盤上のガイド面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージと；
前記両ステージで並行して行われる移動動作を制御するとともに、一方のステージに、該一方のステージ上に載置された第１基板を前記エネルギビームにより走査露光するときのステージ走査移動を含み、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、他方のステージに、その移動速度及び加速度の少なくとも一方に上限値の制限を常に与えた状態で所望の目標位置へ移動させる移動動作を含む第２の移動動作を実行させるステージ制御系と；を備える露光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の露光装置において、
前記他方のステージ上に載置された第２基板上に形成されている複数のマークを検出するマーク検出系を更に備え、
前記所望の目標位置は、前記第２基板上の前記複数のマークを前記マーク検出系で検出するためのステージ位置、前記第２基板を前記他方のステージ上からアンロードするアンロード位置、及び前記他方のステージ上に新たな基板をロードするためのロード位置のいずれかを含むことを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項７に記載の露光装置において、
前記第２の移動動作は、非等速で移動する動作を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
エネルギビームに対して基板を走査しながら露光することにより前記基板上に所定のパターンを形成する露光装置であって、
ステージ定盤と；
前記ステージ定盤上のガイド面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージと；
前記両ステージで並行して行われる移動動作を制御するとともに、一方のステージに、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、前記他方のステージに速度及び加速度の少なくとも一方の上限値の制限を与えつつ、かつ非等速で移動する第２の移動動作を実行させるステージ制御系と；
前記一方のステージ上に載置された第１基板上に形成されている複数のマークを検出するマーク検出系と；を備え、
前記第１の移動動作は、前記マーク検出系により前記第１基板上のマークを検出するときの前記一方のステージの動作を含み、
前記第２の移動動作は、前記他方のステージ上に載置された第２基板上の複数の区画領域を前記エネルギビームにより走査露光する際に、次の区画領域を前記エネルギビームの照射領域に向けて移動させる前記他方のステージの移動動作を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の露光装置において、
前記ステージ制御系は、前記他方のステージに前記第２移動動作を実行させる際には、前記移動速度及び加速度の両者にそれぞれ上限値を与えることを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
エネルギビームに対して基板を走査しながら露光することにより前記基板上に所定のパターンを形成する露光方法であって、
所定の移動面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージで並行して行われる移動動作を制御する工程を含み、
前記工程において、一方のステージに、該一方のステージ上に載置された第１基板を前記エネルギビームにより走査露光するときのステージ走査移動を含み、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、他方のステージに、その移動速度及び加速度の少なくとも一方に上限値の制限を常に与えた状態で所望の目標位置へ移動させる移動動作を含む第２の移動動作を実行させることを特徴とする露光方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の露光方法において、
前記所望の目標位置は、前記他方のステージ上に載置された第２基板上に形成されている複数のマークをマーク検出系で検出するためのステージ位置、前記第２基板を前記他方のステージ上からアンロードするアンロード位置、及び前記他方のステージ上に新たな基板をロードするためのロード位置のいずれかを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の露光方法において、
前記第２の移動動作は、非等速で移動する動作を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１５】
エネルギビームに対して基板を走査しながら露光することにより前記基板上に所定のパターンを形成する露光方法であって、
所定の移動面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージで並行して行われる移動動作を制御する工程を含み、
前記工程において、一方のステージに、マーク検出系により前記一方のステージ上に載置された第１基板上のマークを検出するときの前記一方のステージの動作を含み、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、前記他方のステージに速度及び加速度の少なくとも一方の上限値の制限を与えつつ、前記他方のステージ上に載置された第２基板上の複数の区画領域を前記エネルギビームにより走査露光する際に、次の区画領域を前記エネルギビームの照射領域に向けて移動させる前記他方のステージの非等速で移動する移動動作を含む第２の移動動作を実行させることを特徴とする露光方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の露光方法において、
前記他方のステージに前記第２移動動作を実行させる際には、前記移動速度及び加速度の両者にそれぞれ上限値を与えることを特徴とする露光方法。
【請求項１７】
エネルギビームに対して基板を走査しながら露光することにより前記基板上に所定のパターンを形成する露光方法であって、
所定の移動面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージで並行して行われる移動動作を制御する工程を含み、
前記工程において、一方のステージに、該一方のステージ上に載置された第１基板を前記エネルギビームにより走査露光するときのステージ走査移動を含み、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、前記一方のステージの前記制御性能の低下を抑制するための制約を与えつつ他方のステージに所望の目標位置へ移動させる移動動作を含む第２の移動動作を実行させ、
前記他方のステージに与えられる制約は、前記一方のステージの動作状況に応じて前記他方のステージに複数回に分割したステップ移動動作を行わせることを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１８】
エネルギビームに対して基板を走査しながら露光することにより前記基板上に所定のパターンを形成する露光方法であって、
所定の移動面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージで並行して行われる移動動作を制御する工程を含み、
前記工程において、一方のステージに、該一方のステージ上に載置された第１基板を前記エネルギビームにより走査露光するときのステージ走査移動を含み、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、前記一方のステージの前記制御性能の低下を抑制するための制約を与えつつ他方のステージに所望の目標位置へ移動させる移動動作を含む第２の移動動作を実行させ、
前記他方のステージに与えられる制約は、前記第２の移動動作を等速移動で行うことを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１９】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程では、請求項１２〜１８のいずれか一項に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項２０】
エネルギビームに対して基板を走査しながら露光することにより前記基板上に所定のパターンを形成する露光装置であって、
ステージ定盤と；
前記ステージ定盤上のガイド面に沿って独立して２次元移動可能な第１ステージ及び第２ステージと；
前記両ステージで並行して行われる移動動作を制御するとともに、一方のステージに、該一方のステージ上に載置された第１基板を前記エネルギビームにより走査露光するときのステージ走査移動を含み、所定精度以上の制御性能が要求される第１の移動動作を実行させるときには、前記一方のステージの前記制御性能の低下を抑制するための制約を与えつつ他方のステージに所望の目標位置へ移動させる移動動作を含む第２の移動動作を実行させるステージ制御系と；を備え、
前記他方のステージに与えられる制約は、前記第２の移動動作を等速移動で行うことを含むことを特徴とする露光装置。
【請求項２１】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程では、請求項６〜１１、２０のいずれか一項に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。
【国際調査報告】
2003010802.tif 000026
2003010802.tif 000027
2003010802.tif 000028
2003010802.tif 000029