JP2003151884A - 合焦方法、位置計測方法および露光方法並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マスクの反射特性に拘わらず、高精度で高ス
ループットなフォーカス調整を実現する。 【解決手段】 第１物体を観察するとともに、第１物体
と第１光学系とを介して第２物体を観察可能な第２光学
系の合焦位置を、第１物体上の所定面に合わせる。第１
光学系に対して第１物体上の所定面と光学的に共役な位
置に第２物体上の所定面を合わせるステップＳ８と、第
２光学系の合焦位置を、第１光学系を介して第２物体上
の所定面に合わせるステップＳ１０とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学系の合焦位置
を物体上の所定面に合わせる合焦方法、この光学系によ
り物体の位置情報を計測する位置計測方法、および計測
した位置情報に基づいてマスクのパターンを基板に露光
する露光方法並びにデバイス製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスまたは液晶表示デバイス
等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フォトマ
スク又はレチクル（以下「レチクル」と総称する）のデ
バイスパターン像を投影光学系を介して感光基板上の各
ショット領域に投影する投影露光装置が使用されてい
る。従来より、この種の投影露光装置としては、感光基
板を２次元的に移動自在なステージ上に載置し、このス
テージにより感光基板をステップ移動させて、レチクル
のパターン像をウエハ等の感光基板上の各ショット領域
に順次露光する動作を繰り返す、いわゆるステップ・ア
ンド・リピート方式の露光装置、例えば一括露光型露光
装置（ステッパー）が多用されている。また、近年で
は、ウエハの露光中に、レチクルとウエハとを同期走査
（スキャン）させることにより、ウエハ上の各ショット
領域を順次露光していく、いわゆるステップ・アンド・
スキャン方式の走査露光型露光装置（スキャナー）も使
用されている。

【０００３】例えば半導体デバイスなどのマイクロデバ
イスは、感光基板として、感光材が塗布されたウエハ上
に多数層の回路パターンを重ねて形成されるので、２層
目以降の回路パターンをウエハ上に投影露光する際に
は、ウエハ上の既に回路パターンが形成された各ショッ
ト領域とこれから露光するレチクルのパターン像との位
置合わせ、即ちウエハとレチクルとの位置合わせ（アラ
イメント）を精確に行う必要がある。

【０００４】上述したレチクルとウエハとの位置合わせ
には、各種のアライメントセンサ、例えば投影光学系近
傍に配設されたアライメント光学系によりアライメント
マーク位置を計測するオフアクシス方式のセンサや、レ
チクルに形成されたレチクルアライメントマークと投影
光学系とを介してウエハステージ上に設けられた基準部
材に形成された指標マーク、またはウエハ上に形成され
たアライメントマークを検出する、いわゆるＴＴＲ（ス
ルー・ザ・レチクル）方式のセンサの採用が検討されて
いる。

【０００５】ＴＴＲセンサは、例えばレチクルアライメ
ントマークと投影光学系を介して結像（観察）されたウ
エハアライメントマーク（または指標マーク）とを同一
視野で重ねた状態で撮像し、マーク間の位置ずれ量を計
測するものである。より詳細には、光ファイバで導入さ
れた露光波長の光がレチクルの上方に設置された落射ミ
ラーで反射して、レチクル上及びレチクルのガラス部分
を介してウエハ上に照射される。そして、レチクル上及
びウエハ上で反射した光は、再度落射ミラーで反射して
各種計測センサに導入される。

【０００６】この場合、投影光学系の光軸方向に対する
ウエハ（またはウエハステージ）の位置をアライメント
光学系（および投影光学系）に合焦させた後に、レチク
ル上のマークと指標マークとの位置関係を計測すること
で、レチクルを露光装置の基準座標系であるウエハステ
ージ座標系に対して位置合わせするとともに、レチクル
上のアライメントマークとウエハアライメントマークと
の位置関係を計測することでレチクルとウエハとを位置
合わせすることになる。この方式では、投影光学系を介
して直接レチクルアライメントマークとウエハアライメ
ントマークとを計測するため、レチクル中心とアライメ
ントセンサ計測中心との相対的な距離である、いわゆる
ベースライン自体が存在せず、オフアクシス方式におい
て懸念される熱変動等の影響が及ぶことなく高精度の位
置計測（位置合わせ）を実施することができる。

【０００７】ここで、アライメント光学系の落射ミラー
は、投影光学系に入射する露光光がけられないように、
露光時には待避位置に駆動されるが、駆動機構の機械的
な誤差等により待避位置から計測位置への駆動毎にずれ
が生じ、アライメント光学系の合焦位置がレチクル上の
計測面と合わない、いわゆるデフォーカスを発生させて
しまう。また、計測されるレチクルは、レチクル間で厚
さにバラツキがあるため、レチクル上の計測面の位置も
レチクル毎に変動し、デフォーカスの一因となる。この
ようなデフォーカス状態で位置計測を実施すると画像が
鈍り、計測の再現性が悪化する等の不具合が生じる。

【０００８】そこで、従来では、これらのデフォーカス
量を吸収するために、レチクルアライメント光学系内に
内焦系の光学素子を設けており、この光学素子を光軸に
沿って駆動することにより、アライメント光学系の合焦
位置をレチクルの計測面に合わせている。

【０００９】具体的なシーケンスを図１３に示すフロー
チャートを用いて説明すると、レチクル交換等によりレ
チクルがロードされ（ステップＳ１）、落射ミラーを待
避位置から計測位置に駆動した際には（ステップＳ
２）、まずレチクルアライメントマーク計測時のコント
ラストを低下させないため、アライメント光学系の直下
にレチクルアライメントマークの反射率（例えば６０
％）とは大きく異なる反射率（例えば５％）の下地が来
るように、ウエハステージを駆動する（ステップＳ
３）。次に、上記内焦系の光学素子を駆動（フォーカッ
シング）させながら、レチクルに形成されたレチクルア
ライメントマークの画像をＣＣＤカメラ等のセンサで検
出し（ステップＳ４）、その信号波形の変化を微分処理
等の適当なアルゴリズムで処理することで、アライメン
ト光学系の合焦位置がレチクル上の計測面に一致する位
置、いわゆるベストフォーカス位置Ｆ１を算出している
（ステップＳ５）。ベストフォーカス位置の算出後に
は、そのフォーカス位置Ｆ１に内焦系の光学素子を駆動
し、アライメント光学系の合焦位置をレチクル計測面に
合わせる（ステップＳ６）。このように、アライメント
光学系のフォーカス調整が終了すると、ステップＳ７に
おいてレチクルアライメントを実施する。

【００１０】なお、このアライメント光学系のフォーカ
ス調整を実施するタイミングとしては、レチクル交換後
のベースライン計測（以下、ベースラインチェックとい
う）時や、ロット処理途中にベースラインチェックを行
う、いわゆるインターバルベースラインチェック時、及
びレチクルとウエハとのアライメント時に実行される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来技術においては、以下のような問題が存在
する。現状のフォトマスクは、従来のようにＣｒ（クロ
ム）でパターニングされたものの他に、ＭｏＳｉやＺｒ
Ｓｉ等のハーフトーン調の材料でパターニングされたも
のが使用されている。このようなハーフトーンレチクル
に形成されたアライメントマークを用いて上記のベスト
フォーカス位置を求める場合、フォトマスクの反射率に
応じて信号のコントラストが異なるため、Ｓ／Ｎが悪化
して正確なフォーカス調整が困難であった。

【００１２】従来、この問題を解決するために、反射率
の低いフォトマスクを用いる場合にはウエハステージ側
の下地の反射率を高くする一方、逆に反射率の高いフォ
トマスクを用いる場合にはウエハステージ側の下地の反
射率を低くする等、フォトマスクの種類に応じた工夫が
必要であり、管理が煩雑になるという問題があった。

【００１３】また、上記の方法では、アライメント光学
系のフォーカス調整時に、ウエハステージ側のアライメ
ント光学系の直下（下地）に、フォトマスクの反射率に
応じた特定のマークを位置決めする必要があり、ウエハ
ステージの駆動分スループットが低下するという問題も
あった。

【００１４】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、フォトマスクの反射特性に拘わらず、高精
度なフォーカス調整を実現できる合焦方法、位置計測方
法および露光方法並びにデバイス製造方法を提供するこ
とを目的とする。また、本発明の別の目的は、フォーカ
ス調整を高スループットで行うことである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、実施の形態を示す図１ないし図９に対応
付けした以下の構成を採用している。本発明の合焦方法
は、第１物体（Ｒ）を観察するとともに、第１物体
（Ｒ）と第１光学系（９）とを介して第２物体（１８）
を観察可能な第２光学系（１６）の合焦位置を、第１物
体（Ｒ）上の所定面（Ｒａ）に合わせる合焦方法におい
て、第１光学系（９）に対して第１物体（Ｒ）上の所定
面（Ｒａ）と光学的に共役な位置に第２物体（１８）上
の所定面（１８ａ）を合わせるステップ（Ｓ８）と、第
２光学系（１６）の合焦位置を、第１光学系（９）を介
して第２物体（１８）上の所定面（１８ａ）に合わせる
ステップ（Ｓ１０）とを含むことを特徴とするものであ
る。

【００１６】従って、本発明の合焦方法では、第１光学
系（９）を介して第２物体（１８）上の所定面（１８
ａ）を観察して第２光学系（１６）の合焦位置を合わせ
ることで、この第２物体（１８）上の所定面（１８ａ）
と光学的に共役な位置の第１物体（Ｒ）上の所定面（Ｒ
ａ）に第２光学系（１６）の合焦位置を間接的に合わせ
ることができる。この第２物体（１８）上の所定面（１
８ａ）に、例えばＣｒ等の反射率の高い材質とガラス面
等の反射率の低い材質とでマークを形成すれば、フォト
マスク等の第１物体（Ｒ）の反射特性に依らず、煩雑な
管理を必要とせずに、十分なコントラストが得られ、第
２光学系（１６）のフォーカス調整を高精度に実施する
ことができる。

【００１７】また、予め第２物体（１８）の所定面（１
８ａ）と第１基準部材（２４）の基準面（２４ａ）との
相対位置情報を求めておき、反射率の高い第１基準部材
（２４）の基準面（２４ａ）を観察して第２光学系（１
６）の合焦位置を合わせることで、第２物体（１８）の
位置に拘わらずフォーカス調整を実施することができ
る。そのため、第２物体（１８）を駆動する必要がなく
なり、スループットを向上させることができる。

【００１８】また、本発明の位置計測方法は、第１物体
（Ｒ）と第１光学系（９）とを介して第２物体（１８）
を観察可能な第２光学系（１６）によって、第１物体
（Ｒ）の位置情報を計測する位置計測方法において、請
求項１から４のいずれか一項に記載の合焦方法により第
２光学系（１６）の合焦位置を第１物体（Ｒ）の所定面
（Ｒａ）に合わせるステップを有することを特徴とする
ものである。

【００１９】従って、本発明の位置計測方法では、フォ
トマスク等の第１物体（Ｒ）の反射特性に依らず、煩雑
な管理を必要とすることなく、第２光学系（１６）のフ
ォーカス調整を高精度に実施して、デフォーカスに起因
する画像の鈍り等で計測の再現性が悪化する等の不具合
を防止できる。

【００２０】そして、本発明の露光方法は、パターン
（ＰＴ）を有するマスク（Ｒ）と基板（Ｗ）との相対位
置情報を計測するステップと、パターン（ＰＴ）を計測
された相対位置情報に基づいて位置合わせされた基板
（Ｗ）に露光するステップとを含む露光方法において、
マスク（Ｒ）と基板（Ｗ）との相対位置情報を計測する
方法として、請求項８または１０に記載された位置計測
方法を用いることを特徴とするものである。

【００２１】従って、本発明の露光方法では、マスク
（Ｒ）の反射特性に依らず、煩雑な管理を必要とするこ
となく、マスク（Ｒ）と基板（Ｗ）とを高精度に位置あ
わせすることで、マスク（Ｒ）のパターン（ＰＴ）を高
精度に基板（Ｗ）に露光することができる。

【００２２】また、本発明のデバイス製造方法は、請求
項１１または請求項１２に記載の露光方法を用いて、マ
スク（Ｒ）に形成されたデバイスパターン（ＰＴ）を基
板（Ｗ）上に転写する工程を含むことを特徴とするもの
である。

【００２３】従って、本発明のデバイス製造方法では、
マスク（Ｒ）の反射特性に依らず、煩雑な管理を必要と
することなく、マスク（Ｒ）と基板（Ｗ）とを高精度に
位置あわせすることで、マスク（Ｗ）のデバイスパター
ン（ＰＴ）を高精度に基板（Ｗ）に転写することができ
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の合焦方法、位置計
測方法および露光方法並びにデバイス製造方法の実施の
形態を、図１ないし図９を参照して説明する。これらの
図において、従来例として示した図１０のフローチャー
トと同一のステップには同一符号を付し、その説明を簡
略化する。なお、ここでは、走査露光型露光装置を用い
て、半導体デバイス製造用のウエハ上にレチクル上のデ
バイスパターンを露光する場合の例を用いて説明する。
また、ここでは本発明の合焦方法及び位置計測方法を、
レチクルとウエハとを位置合わせする際にウエハ上に形
成されたアライメントマークの位置計測に用いるＴＴＲ
方式のアライメント光学系のフォーカス調整に用いるも
のとして説明する。

【００２５】図１は、コーティング装置及び現像装置１
００（以下、Ｃｏ／Ｄｅｖ１００と称する）と、ウエハ
搬送路１２０を介してインライン接続された露光装置１
の概略構成図である。Ｃｏ／Ｄｅｖ１００は、露光前の
ウエハ上にレジストをコーティングしたり、露光済みの
ウエハを現像処理したりするものである。露光装置１と
Ｃｏ／Ｄｅｖ１００とは、上位ＣＰＵ１１０により統括
管理されるようになっている。なお、本実施の形態で
は、露光装置１とＣｏ／Ｄｅｖ１００とがインライン接
続されたものとして説明するが、本発明はこのようにイ
ンライン接続されていない露光装置にも適用されること
は言うまでもない。なお、インライン接続されていない
場合には、ウエハ搬送路１２０の部分（露光装置１とＣ
ｏ／Ｄｅｖ１００との間のウエハの受け渡し）は、作業
者が手持ちでウエハを運搬することになる。

【００２６】露光装置１において、超高圧水銀ランプや
エキシマレーザ等の光源２から射出された照明光（露光
光）は、反射鏡３で反射されて露光に必要な波長の光の
みを透過させる波長選択フィルタ４に入射する。波長選
択フィルタ４を透過した照明光は、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）５によって
均一な強度分布の光束に調整されて、レチクルブライン
ド（視野絞り）６に到達する。レチクルブラインド６
は、駆動系６ａによって開口Ｓを規定する複数のブレー
ドがそれぞれ駆動し、開口Ｓの大きさを変化させること
で、照明光による第１物体としてのレチクル（マスク）
Ｒ上の照明領域を設定するものである。

【００２７】レチクルブラインド６の開口Ｓを通過した
照明光は、反射鏡７で反射されてレンズ系８に入射す
る。このレンズ系８によってレチクルブラインド６の開
口Ｓの像がレチクルステージ２０上に保持されたレチク
ルＲ上に結像され、レチクルＲの所望領域が照明され
る。なお、図１では、これら波長選択フィルタ４、オプ
ティカルインテグレータ５、レチクルブラインド６、レ
ンズ系８により照明光学系が構成される。

【００２８】また、レチクルステージ２０は、リニアモ
ータ等の駆動装置１７によって、投影光学系９の光軸方
向（Ｚ方向）と垂直で互いに直交するＸ方向及びＹ方
向、さらにＺ軸回りの回転方向に移動されるとともに、
レチクルステージ２０（ひいてはレチクルＲ）の位置及
び回転量が不図示のレーザ干渉計によって検出される。
このレーザ干渉計の計測値は、後述するステージ制御系
１４、主制御系１５、及びアライメント制御系１９にそ
れぞれ出力される。なお、スキャン露光時には、レチク
ルステージ２０はウエハステージ１０（詳細は後述）と
同期して駆動装置によりＹ方向（図１中の紙面に垂直な
方向）に走査することになる。

【００２９】また、レチクルステージ２０には、第１基
準部材２４が設けられている。第１基準部材２４の下面
である基準面２４ａには、ライン・アンド・スペースで
構成されたレチクルフィデュシャルマークＲＦＭがＣｒ
等の高反射材料で形成されている（詳細後述）。第１基
準部材２４は、レチクルステージ２０上のレチクルＲを
保持する面とほぼ同一平面に設置されているので、レチ
クルアライメントマークＲＭが形成されたレチクルＲの
基準面Ｒａと第１基準部材２４の基準面２４ａとはほぼ
同一平面に位置することになる。

【００３０】レチクルＲの照明領域に存在するパターン
（デバイスパターン）ＰＴ及び／又はウエハＷに転写さ
れるウエハアライメントマーク（不図示）の像は、レジ
ストが塗布されたウエハ（基板）Ｗ上に投影光学系（第
１光学系）９によって結像される。これにより、ウエハ
ステージ（基板ステージ）１０上に載置されるウエハＷ
上の特定領域（ショット領域）にレチクルＲのパターン
ＰＴの像及び／又はアライメントマークの像が露光され
る。なお、レチクルＲに形成されたマークについては後
述する。

【００３１】投影光学系９は、鏡筒内に光軸方向に沿っ
て所定間隔をあけて配置され、群構成とされた複数のレ
ンズエレメントによって、例えば１／４縮小倍率でパタ
ーンＰＴの像及び／又はアライメントマークの像をウエ
ハＷ上に投影するものである。そして、このレンズエレ
メントが、周方向に複数配置された伸縮可能な駆動素子
の駆動によって光軸方向に移動することで、投影光学系
９の種々の結像特性が調整可能である。例えば、レンズ
エレメントを光軸方向に移動させた場合には、光軸を中
心として倍率を変化させることができる。また、光軸に
垂直に交わる軸を中心にレンズエレメントを傾斜させた
場合には、ディストーションを変化させることができ
る。また、レンズエレメントを動かすのではなく、レン
ズエレメント間に設けられた密閉された空間の気圧を制
御することによっても、投影光学系の結像特性を調整す
ることができる。この投影光学系９の結像特性は、上記
主制御系１５により統括的に制御される結像特性調整装
置２２によって調整される。

【００３２】ウエハステージ１０は、ウエハＷを真空吸
着するウエハホルダ（不図示）を有するとともに、リニ
アモータ等の駆動装置１１によって、定盤２３上を投影
光学系９の光軸方向（Ｚ方向）と垂直で互いに直交する
Ｘ方向及びＹ方向に非接触で移動する。これにより、投
影光学系９に対してその像面側でウエハＷが２次元移動
され、例えばステップ・アンド・スキャン方式で、ウエ
ハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターン像が転
写されることになる。なお、ウエハホルダがＺ方向に移
動することで、ウエハＷの光軸方向の位置が調整される
構成になっている。このウエハホルダのＺ方向の移動
も、駆動装置１１により行われる。スキャン露光時に
は、ウエハステージ１０は駆動装置１１により、Ｙ方向
（図１中の紙面と垂直な方向）に、レチクルステージ２
０と同期して（レチクルステージ２０とは反対方向
に）、投影光学系９の縮小倍率に応じた速度（例えば、
縮小倍率が１／４の場合、レチクルステージ２０の走査
速度の１／４）で走査することになる。

【００３３】また、ウエハステージ移動座標系（直交座
標系）ＸＹ上でのウエハステージ１０（ひいてはウエハ
Ｗ）のＸ、Ｙ方向の位置、及び回転量（ヨーイング量、
ピッチング量、ローリング量）は、ウエハステージ１０
の端部に設けられた移動鏡（反射鏡）１２にレーザ光を
照射するレーザ干渉計１３によって検出される。レーザ
干渉計１３の計測値（位置情報）は、ステージ制御系１
４、主制御系１５、及びアライメント制御系１９にそれ
ぞれ出力される。

【００３４】なお、定盤２３は、熱膨張係数が鉄鋼材と
ほぼ同一であるインディアンブラック等の十分な剛性を
有する石材で形成され、その上面は熔射等によりセラミ
ックスでコーティングされている。このセラミックスと
しては、アルミナ系のセラミックス（グレイアルミナ、
アルミナチタニア等）や窒化珪素、タングステンカーバ
イト、チタニア、酸化クロム（クロミア）等も適用でき
る。更に、定盤２３は、鉄鋼材にセラミックスを熔射し
て構成してもよい。

【００３５】ウエハステージ１０の上方には、送光系３
０ａおよび受光系３０ｂを有し、ウエハＷのＸＹ平面
（二次元平面）内の光軸方向の位置を計測する斜入射型
のオートフォーカス系３０が配置されている。送光系３
０ａは、ウエハＷ上の複数の計測点に対して検知光を照
射するものである。これら計測点としては、例えば互い
に間隔をあけて７×７の格子状に配列された４９箇所が
設定される。受光系３０ｂは、各計測点で反射した検知
光を受光するものであって、受光した信号はステージ制
御系１４を介して主制御系１５に出力される。主制御系
１５は、出力された信号に基づいてステージ制御系１４
および駆動装置１１を介してウエハステージ１０（ウエ
ハホルダ）をＺ方向に移動させることにより、ウエハＷ
を投影光学系９およびアライメントセンサ１６（後述）
の焦点位置に位置決めする。ステージ制御系１４は、主
制御系１５及びレーザ干渉計１３等から出力される位置
情報に基づいて、駆動装置１１、１７等を介してレチク
ルステージ２０及びウエハステージ１０の移動をそれぞ
れ制御する。

【００３６】ここで、本実施の形態のレチクルアライメ
ントマークＲＭ、ウエハアライメントマークＡＭ、指標
マーク（ウエハフィデュシャルマーク）ＦＭおよびレチ
クルフィデュシャルマークＲＦＭについて説明する。レ
チクルＲには、上記回路パターンＰＴ及び／又はウエハ
アライメントマークＡＭが形成されるパターン領域の周
辺領域上にレチクルアライメントマークＲＭが形成され
ている。レチクルアライメントマークＲＭは、ウエハス
テージ座標系に対してレチクルＲを位置合わせする際に
用いられるものであって、レチクルＲの中心を通るＹ軸
に対して対象な位置に２つ一組で設けられている。ま
た、レチクルアライメントマークＲＭは、図２に示すよ
うに、矩形の透光部３１を４分割する十字マークと、こ
の十字マークの交点を囲むように矩形の透光部３１のほ
ぼ中央に形成されたロ字状のマークと、このロ字状マー
クの各辺と対向配置された線状マークとから構成されて
いる。なお、これら回路パターンＰＴ、レチクルアライ
メントマークＲＭ等は、反射率の低いハーフトーンで
も、反射率の高いＣｒ等でもいずれであっても構わな
い。これらレチクルアライメントマークＲＭは、後述す
るアライメントセンサ１６で計測される。なお、ここで
はレチクルアライメントマークＲＭとして、図示した２
次元マークを用いているが、２次元マークに限られず１
次元マークを用いてもよい。

【００３７】ウエハＷ上には、複数のショット領域、つ
まりレチクルＲに形成された回路パターンＰＴの像が転
写される複数の領域が設定され、各ショット領域に対応
してウエハ上の位置計測のためのウエハアライメントマ
ークＡＭが所定層（例えば第１層）に形成されている。
ウエハアライメントマークＡＭは、使用するウエハアラ
イメントセンサに応じて最適な形状のものが選択され、
ライン・アンド・スペースで構成されるもの、格子状の
もの等、種々の形状が選択可能であるが、本実施形態に
おいては後述する指標マークＦＭと同様の形状（図３参
照）のウエハアライメントマークＡＭを使用している。
なお、ウエハＷ上には、各ショット領域に対応してサー
チアライメント用のサーチマークも形成されているが、
ここでは説明を省略する。

【００３８】また、ウエハステージ１０上には、第２基
準部材１８（図１参照）が固定されており、この第２基
準部材１８には、ウエハＷの表面と同じ高さ（ほぼ同一
平面）の基準面（第２物体上の所定面）１８ａにライン
・アンド・スペースで構成された指標マークＦＭが形成
されている。指標マークＦＭの一例を図３に示す。この
指標マークＦＭは、ガラス等の透光材にＣｒ等の反射性
が高い材料で形成されている。一方、レチクルステージ
２０上には、前述のとおり第１基準部材２４が固定され
ており、第１基準部材２４の基準面２４ａには指標マー
クＦＭと同様のレチクルフィデュシャルマークＲＦＭが
形成されている。

【００３９】図１に戻り、この露光装置１には、レチク
ルＲの位置合わせを行うとともに、レチクルＲとウエハ
Ｗとの位置合わせを行うために、ＴＴＲ（スルー・ザ・
レチクル）方式のアライメントセンサ（第２光学系）１
６が備えられている。なお、露光装置１には、公知のオ
フアクシス方式で且つ画像処理方式のＦＩＡ（FieldIma
ge Alignment）アライメント系２００も設けられている
が、本発明と直接関係するものではないので説明を省略
する。

【００４０】アライメントセンサ１６の構成を図４に示
す。図４は、露光装置１に向かって右側のアライメント
センサ１６のみを図示しているが、実際には投影光学系
９の光軸を挟んだＸ方向反対側のほぼ対称位置にもう一
つ配置されている（図１参照）。アライメントセンサ１
６は、アライメント光源４１、ＣＣＤ等の撮像素子４２
Ｘ、４２Ｙ、モニタ用撮像素子４３、ビームスプリッタ
４４、４４’、４５、コンデンサレンズや対物レンズ等
の光学素子４６〜５０、反射ミラー５５、５６、照野絞
り５１、絞り５２、内焦系レンズ５３、内焦系レンズ駆
動部５７、内焦系レンズ位置検出部５８等から構成され
る。これらから構成される各アライメントセンサ１６と
レチクルＲとの間には、投影光学系９に入射する露光光
がけられない待避位置と、レチクルＲまたはウエハＷの
位置合わせを行う計測位置との間で駆動される落射ミラ
ー５４が設置されている。

【００４１】アライメント光源４１は、ライトガイドで
露光用照明光を導くなど、光源２から照射される露光用
照明光とほぼ同一の波長の検出ビームを出射する構成に
なっている。

【００４２】撮像素子４２Ｘは、観察したマークのＸ方
向の位置情報を計測するものであり、撮像素子４２Ｙ
は、観察したマークのＹ方向の位置情報を計測するもの
である。これらの撮像素子４２Ｘ、４２Ｙが計測した撮
像信号はアライメント制御系１９に出力される。モニタ
用撮像素子４３は、撮像素子４２Ｘおよび４２Ｙと比べ
て広い範囲を観察し、撮像信号を不図示の観察用モニタ
に出力するとともにアライメント制御系１９にも出力す
る。アライメント制御系１９に出力されたモニタ用撮像
素子４３の撮像信号は、レチクルＲのサーチアライメン
ト（ラフアライメント）に用いられる。内焦系レンズ５
３は、アライメント制御系１９の制御の下、アライメン
ト用検出ビームの光路に沿って内焦系レンズ駆動部５７
により移動自在に駆動される。内焦系レンズ位置検出部
５８は内焦系レンズ５３の位置を検出し、検出された内
焦系レンズ５３の位置情報は、アライメント制御系１９
に出力される。

【００４３】アライメント光源４１から出射された検出
ビーム（照明ビーム）は、光学素子４６、４７、５０及
び内焦系レンズ５３を介してアライメントセンサ１６か
ら出射し、落射ミラー５４で反射されて照野絞り５１で
規定された照野でレチクルＲ上のレチクルアライメント
マークＲＭを照明する。レチクルアライメントマークＲ
Ｍで反射した反射光は落射ミラー５４、内焦系レンズ５
３、光学素子５０、ビームスプリッタ４４、光学素子４
８を介して撮像素子４３に入射するとともに、ビームス
プリッタ４４で反射され、光学素子４９、ビームスプリ
ッタ４５を介して撮像素子４２Ｘ、４２Ｙに入射する。

【００４４】一方、レチクルＲを透過した検出ビーム
は、投影光学系９を介してウエハＷ上のウエハアライメ
ントマークまたはウエハステージ１０上に固定された第
２基準部材１８の指標マークＦＭを照明する。ウエハア
ライメントマークＡＭまたは指標マークＦＭで反射した
反射光は、投影光学系９、レチクルＲを透過した後、レ
チクルアライメントマークＲＭで反射した場合と同様の
光路で撮像素子４２Ｘ、４２Ｙ、４３に入射する。

【００４５】アライメントセンサ１６では、投影光学系
９を介して入射した指標マークＦＭの像とレチクルＲ上
のレチクルアライメントマークＲＭの像とを同時、且つ
Ｘ方向、Ｙ方向毎に撮像素子４２Ｘ、４２Ｙにより撮像
し、この撮像信号をアライメント制御系１９に出力す
る。アライメント制御系１９は、入力した撮像信号に基
づいて各方向毎に両マークの位置ずれ量を検出するとと
もに、レチクルステージ２０及びウエハステージ１０の
位置をそれぞれ検出するレーザ干渉計１３などの測定
値、記憶装置２１に記憶された情報も入力してこの位置
ずれ量を補正し、補正した両マークの位置ずれ量が所定
値、例えば零となるときのレチクルステージ２０及びウ
エハステージ１０の各位置を求める。これにより、ウエ
ハステージ移動座標系ＸＹ上でのレチクルＲの位置が検
出される。換言すれば、レチクルステージ座標系とウエ
ハステージ座標系ＸＹとの対応付け（即ち、相対位置関
係の検出）が行われ、アライメント制御系１９はその結
果（位置情報）を主制御系１５に出力する。

【００４６】主制御系１５は、駆動系６ａを介してレチ
クルブラインド６の開口Ｓの大きさや形状を制御すると
ともに、アライメント制御系１９から出力されるウエハ
Ｗ上の一部のショット領域（サンプルショット領域）の
アライメントマークの位置情報（座標値）に基づいて、
全てのショット領域の配列特性を表す位置情報としての
ショット配列誤差パラメータを統計的演算手法により算
出する（この位置決め方式をエンハンスト・グローバル
・アライメント、以下ＥＧＡと称し、サンプルショット
領域をＥＧＡショット、ショット配列誤差パラメータを
ＥＧＡパラメータと称する）。この算出結果により、主
制御系１５は必要に応じて投影光学系９の投影倍率を補
正し、あるいはウエハステージ１０とレチクルステージ
２０との同期走査速度比を補正する。また、主制御系１
５は、ＥＧＡパラメータにより算出された全てのショッ
ト領域の位置情報をステージ制御系１４に出力する。ス
テージ制御系１４は、主制御系１５からの位置情報に基
づいて、駆動装置１１、１７を介してウエハステージ１
０、レチクルステージ２０の移動を（露光中の両ステー
ジの同期移動も含めて）それぞれ制御する。これによ
り、例えばステップ・アンド・スキャン方式で、ウエハ
Ｗ上の各ショット領域にレチクルＲのパターン像が転写
されることになる。

【００４７】また、主制御系１５には、ショット領域の
配列位置や露光順序等の露光データ（レシピ）を記憶す
る記憶装置２１が付設されており、主制御系１５はこの
露光データに基づいて、装置全体を統括制御する。な
お、記憶装置２１には、露光データととともに、内焦系
レンズ位置検出部５８により検出されたアライメントセ
ンサ１６の合焦位置データが記憶される。

【００４８】上記の構成の露光装置１の中、まずアライ
メントセンサ１６のフォーカス調整を実施するシーケン
スについて図５、図９〜図１１に示すフローチャートを
用いて説明する。ここでは、シーケンスＡ、Ｂ、Ｃの３
つのモードのシーケンスについてそれぞれ説明する。

【００４９】＜シーケンスＡ＞このモードは、常に指標
マークＦＭを観察することでアライメントセンサ１６の
フォーカス調整を実施するものである。

【００５０】すなわち、図５に示すように、ロット先頭
において、レチクルＲがレチクルステージ２０上にロー
ドされると（ステップＳ１）、レチクルＲの基準面Ｒａ
と第２基準部材１８の基準面１８ａとが投影光学系９に
対して光学的に共役な位置となるように、空間像計測
（ＡＩＳ）等の手法によりレチクルＲの回路パターンＰ
Ｔの投影光学系９による投影像の像面位置計測を行う。
この計測結果を用いてオートフォーカス系３０の計測原
点が校正（フォーカスキャリブレーション）される（ス
テップＳ８）。これにより、ステップＳ８以降、オート
フォーカス系３０によってウエハステージ１０上の所定
面（例えば、ウエハＷ表面または２基準部材１８の基準
面１８ａ）をレチクルＲの基準面Ｒａと光学的に共役な
位置に位置決めすることができる。

【００５１】例えば空間像計測を実施するには、レチク
ルＲに設けられたスリットマークと、ウエハステージ１
０に設けられたスリットマークとを相対移動させながら
露光光を照射し、両スリットマークを透過した露光光の
照度を計測する。そして、ウエハステージ１０のＺ方向
の位置を変えながらこの動作を順次繰り返し、これら得
られた信号強度を所定のアルゴリズムで処理して、ウエ
ハステージ１０の位置とコントラストとの相対関係を求
める。求めた相対関係の信号波形から適当なスライスレ
ベルでの中点を求めることにより、レチクルＲの基準面
Ｒａと第２基準部材１８の基準面１８ａとが投影光学系
９に対して光学的に共役となる位置を求めることができ
る。前述のとおり、この位置をオートフォーカス系３０
の計測原点とすることで、ウエハステージ１０上のウエ
ハＷ表面および第２基準部材１８の基準面１８ａをレチ
クルパターン面と共役な位置に位置決めすることができ
る。

【００５２】続いて、落射ミラー５４を待避位置から計
測位置に駆動するとともに（ステップＳ２）、アライメ
ントセンサ１６の直下に第２基準部材１８の指標マーク
（ウエハフィディシャルマーク）ＦＭが位置するように
ウエハステージ１０を駆動し、且つオートフォーカス系
３０を用いて第２基準部材１８の基準面１８ａがレチク
ルパターン面Ｒａと光学的に共役な位置となるよう位置
決めを行う（ステップＳ９）。このとき、レチクルアラ
イメントマークＲＭが指標マークＦＭと干渉しない透光
部３１に位置するようにレチクルＲを位置決めしておく
（図２参照）。

【００５３】次に、内焦系レンズ５３を検出ビームの光
路に沿って移動させながら、基準部材１８の指標マーク
ＦＭの画像を撮像素子４２Ｘで検出し（ステップＳ１
０）、その信号波形の変化を微分処理等の適当なアルゴ
リズムで処理することで、アライメントセンサ１６の合
焦位置が第２基準部材１８上の指標マークＦＭに一致す
る位置、いわゆるベストフォーカス位置Ｆ１を算出する
（ステップＳ５）。

【００５４】以下、これを詳述する。最初に、アライメ
ント制御系１９は、内焦系レンズ５３の位置を所定の計
測開始位置Ｆｓに位置決めする。計測開始位置Ｆｓは、
内焦系レンズ５３の可動範囲のどちらか一方の端に設定
してもよいが、ベストフォーカス位置Ｆ１の大まかな位
置が既に判っている場合、例えばレチクルＲ毎にベスト
フォーカス位置を記録してあり、レチクルＲの識別番号
等によりその値が入手できる場合には、ベストフォーカ
ス位置Ｆ１の近傍に計測開始位置Ｆｓを設定しても構わ
ない。これにより、ベストフォーカス位置計測時間を短
くすることができる。内焦系レンズ５３を計測開始位置
Ｆｓに位置決めした後、指標マークＦＭの画像を撮像素
子４２Ｘにより検出する。計測開始位置Ｆｓと撮像信号
とは対応づけられてアライメント制御装置１９から主制
御装置１５に出力され、記憶装置２１に記憶される。こ
の動作を一定のピッチで内焦系レンズ位置を移動させな
がら計測終了位置Ｆｅまで繰り返す。計測終了位置Ｆｅ
についても、計測開始位置Ｆｓの設定と同様に、予想さ
れるベストフォーカス位置近傍に設定することができ
る。計測開始位置Ｆｓと計測終了位置Ｆｅとの間隔を短
くすることにより、ベストフォーカス位置計測時間をさ
らに短くすることができる。それぞれの内焦系レンズ位
置において検出された撮像信号は、一定のアルゴリズム
で処理されて、各内焦系レンズ位置におけるコントラス
トＣが算出され、計測開始位置Ｆｓから計測終了位置Ｆ
ｅまでのそれぞれの内焦系レンズ位置におけるコントラ
ストＣにより、一連の計測につき１つのフォーカス信号
波形が求められる。撮像信号からフォーカス信号波形を
求める処理の一例を図６および図７に沿って説明する。
図６（ａ）は、縦軸に撮像信号、横軸にマークの座標位
置をとって１本マークの撮像信号波形を表した図であ
る。図６（ｂ）は（ａ）の撮像信号を微分処理した信号
波形を示している。本実施形態では、撮像信号波形の最
大傾斜成分θ（図６（ａ）参照）をコントラストとして
いる。コントラストは、撮像信号波形に対して微分処理
を施し、これにより得られた微分信号波形の最大値を算
出することによって求められる（図６（ｂ）参照）。こ
の微分信号波形から求められた最大コントラストＣ（す
なわち最大傾斜成分θ）と、この画像信号に対応づけら
れている内焦系レンズ５３の位置との対応関係からフォ
ーカス信号波形（図７参照）を求めることができる。な
お、コントラストＣの求め方としては、上記以外にも信
号のピーク・トゥ・ピーク値を用いる方法もあり、いず
れの方法を採用しても構わない。次に、フォーカス信号
波形を示す図７に沿って、フォーカス信号波形からベス
トフォーカス位置Ｆ１を算出するアルゴリズムについて
説明する。図７は、縦軸に撮像信号のコントラスト、横
軸に内焦系レンズ５３の位置を表す。ベストフォーカス
位置Ｆ１を算出するアルゴリズムとして一般的な方法
は、一定のスライスレベルＳＬ（例えば５０％）でフォ
ーカス信号波形をスライスし、フォーカス信号波形とス
ライスレベルとの２つの交点Ｃ１、Ｃ２の中点Ｍに対応
する位置をベストフォーカス位置Ｆ１とするものであ
る。ベストフォーカス位置算出アルゴリズムについて
は、これ以外にも、コントラストＣが最大となる点をベ
ストフォーカス位置とするもの、複数のスライスレベル
で各々中点Ｍを算出してその平均を取るもの等、様々な
ものが考えられるので、他のアルゴリズムによってベス
トフォーカス位置Ｆ１を求めてももちろん構わない。な
お、以上の説明にあたり、簡単のため１本マークの撮像
信号について説明を行ったが、複数本のマークについて
も同様の処理が可能であることは言うまでもない。本実
施形態においては、内焦系レンズ５３をステップさせて
撮像信号を取り込んだが、内焦系レンズ５３を連続的に
移動させ、その間に一定のサンプリング周波数で撮像信
号と内焦系レンズ５３の位置とを同時に取り込んでもよ
い。これによれば、連続的に撮像信号を取得することに
より、ベストフォーカス位置の検出時間を短くすること
ができる。また、本実施の形態では、撮像素子４２Ｘの
撮像信号のみを用いた例を説明したが、撮像素子４２Ｙ
の撮像信号を用いてもよく、双方から求められたそれぞ
れのベストフォーカス位置の平均値をアライメントセン
サ１６のベストフォーカス位置としてもよい。以上の方
法により、アライメントセンサ１６の合焦位置を指標マ
ークＦＭ（基準面１８ａ）に合わせるための内焦系レン
ズ５３のベストフォーカス位置Ｆ１を求めることができ
る。

【００５５】そして、ステップＳ６では、内焦系レンズ
５３がベストフォーカス位置Ｆ１となるようにアライメ
ント制御系１９が内焦系レンズ駆動部５７を制御する。
このように、アライメントセンサ１６のフォーカス調整
が終了すると、ステップＳ７においてレチクルアライメ
ントまたはウエハアライメントが実施される。なお、上
記では、ロット先頭の場合のシーケンスを示したが、ロ
ット内の場合は、図５中、ステップＳ２〜ステップＳ６
のシーケンスを実施すればよい。また、必要に応じ、ス
テップＳ２の直前にステップＳ８を追加してもよい。ま
た、ロット内でのインターバルベースラインチェック時
に本シーケンスを実行する場合、ベストフォーカス位置
Ｆ１は大きく変化していないので、ステップＳ１０にお
ける内焦系レンズ５３の移動範囲、すなわちベストフォ
ーカス計測範囲（Ｆｓ−Ｆｅ）は、前回のベストフォー
カス位置近傍に狭く設定することができる。これによ
り、ベストフォーカス計測時間を短縮することができ
る。

【００５６】＜シーケンスＢ＞このモードは、ロット先
頭の場合と、ロット内の場合とで、観察するマークを区
別してアライメントセンサ１６のフォーカス調整を実施
するものである。

【００５７】すなわち、ロット先頭においては、図９に
示すように、レチクルＲをレチクルステージ２０上にロ
ードした後（ステップＳ１）、シーケンスＡと同様の手
順によりベストフォーカス位置Ｆ１を算出し、ベストフ
ォーカス位置Ｆ１は第１の合焦位置データとして記憶装
置２１に記憶される（ステップＳ８〜ステップＳ５）。

【００５８】続いて、第１基準部材２４のレチクルフィ
デュシャルマークＲＦＭがアライメントセンサ１６の直
下に位置するようにレチクルステージ２０を駆動する。
このとき、ウエハステージ１０ではアライメントセンサ
１６の直下の下地が高反射率とならないよう、例えばア
ライメントセンサ１６の直下に定盤２３が露出するよう
に駆動される。そして、内焦系レンズ５３を検出ビーム
の光路に沿って移動させながら、レチクルフィデュシャ
ルマークＲＦＭの画像を撮像素子４２Ｘで検出する（ス
テップＳ１１）。検出された撮像信号は微分処理等の適
当なアルゴリズムで処理され、該撮像信号を検出したと
きの内焦系レンズ５３の位置と対応付けることで、指標
マークＦＭを観察した場合と同様に、アライメントセン
サ１６の合焦位置がレチクルフィデュシャルマークＲＦ
Ｍに一致するベストフォーカス位置Ｆ２を算出し（ステ
ップＳ１２）、第２の合焦位置データとして記憶装置２
１に記憶する。

【００５９】指標マークＦＭを用いてベストフォーカス
位置Ｆ１を算出し、レチクルフィデュシャルマークＲＦ
Ｍを用いてベストフォーカス位置Ｆ２を算出すると、ス
テップＳ１３では位置Ｆ２、Ｆ１の差Ｆ２−Ｆ１を算出
して記憶装置２１に記憶しておく。この後、シーケンス
Ａと同様に、ステップＳ６で、内焦系レンズ５３がベス
トフォーカス位置Ｆ１となるようにアライメント制御系
１９により駆動されてアライメントセンサ１６のフォー
カス調整が終了すると、ステップＳ７においてレチクル
アライメントが実施される。

【００６０】次に、ロット内においてインターバルベー
スラインチェックを実施する場合、または各ウエハ毎に
ＥＧＡ計測を行う場合は、図１０に示すように、露光中
に退避していた落射ミラー５４を退避位置から計測位置
に駆動し（ステップＳ２）、上記と同様に内焦系レンズ
５３を検出ビームの光路に沿って移動させながら、ＲＦ
Ｍの画像を撮像素子４２Ｘで検出して（ステップＳ１
１）、アライメントセンサ１６の合焦位置がレチクルフ
ィデュシャルマークＲＦＭに一致するベストフォーカス
位置Ｆ２’を算出する（ステップＳ１４）。なお、この
とき、ウエハステージ１０は、ウエハ交換の待機位置に
移動しているため、アライメントセンサ１６によりレチ
クルフィデュシャルマークＲＦＭ計測時の下地は反射率
の低い定盤２３で構成される。

【００６１】そして、主制御系１５は、記憶装置２１に
記憶されている位置Ｆ１、Ｆ２と算出された位置Ｆ２’
とを用いて新たなベストフォーカス位置Ｆ３を次式によ
り算出する（ステップＳ１５）。 Ｆ３＝Ｆ２’−（Ｆ２−Ｆ１） …（１）

【００６２】ここで、アライメントセンサ１６の計測に
再現性がある場合は、位置Ｆ２と位置Ｆ２’とが一致す
るが、上述したように落射ミラー５４の駆動に伴う機械
的な誤差やレチクルＲの厚さのバラツキ等の外乱によ
り、位置Ｆ２’は必ずしも位置Ｆ２と一致するわけでは
ない。そのため、アライメントセンサ１６をフォーカス
調整した時に計測した位置Ｆ１、Ｆ２の差を用いて位置
Ｆ２’を補正することで、上記外乱による悪影響を排除
することができる。

【００６３】この後、内焦系レンズ５３がベストフォー
カス位置Ｆ３となるようにアライメント制御系１９によ
り駆動されて（ステップＳ１６）、アライメントセンサ
１６のフォーカス調整が終了すると、ステップＳ７にお
いてレチクルアライメント又はウエハアライメントが実
施される。なお、シーケンスＡの場合と同様、前述した
ステップＳ８をステップＳ２の直前に必要に応じて追加
することができる。

【００６４】＜シーケンスＣ＞このモードは、設定され
た露光レシピに基づいて、上記のシーケンスＡ、シーケ
ンスＢを選択可能にしたものである。すなわち、シーケ
ンスＡではマーク計測が一回で済むが、マーク計測の
間、ウエハステージ１０が所定の位置に止まっている必
要がある。一方、シーケンスＢではロット内のマーク計
測の間にウエハステージ１０を駆動することでウエハ交
換等の作業を実施できるが、ロット先頭において指標マ
ークＦＭ及びレチクルフィデュシャルマークＲＦＭの二
回のマーク計測を実施しなければならず、場合によって
はスループットが低下する。そこで、本モードでは、各
シーケンスを実行したときのスループットを算出して実
行すべきシーケンスを選択する。

【００６５】これを詳述すると、図１１に示すように、
露光レシピが決定され記憶装置２１に記憶されると（ス
テップＳ１７）、主制御系１５は処理ウエハの枚数、イ
ンターバルベースラインチェックの頻度等に基づいて、
各シーケンスを実行したときのスループットを算出する
（ステップＳ１８）。そして、各シーケンスのスループ
ットを比較して（ステップＳ１９）、スループットの優
れているシーケンスを実行する（ステップＳ２０又はＳ
２１）。この後、アライメントセンサ１６のフォーカス
調整が終了すると、ステップＳ７においてレチクルアラ
イメント又はウエハアライメントが実施される。

【００６６】このように、上記シーケンスＡ〜Ｃのいず
れかを実行することで、アライメントセンサ１６のフォ
ーカス調整が完了する。

【００６７】続いて、上記のフォーカス調整が施された
アライメントセンサ１６を用いて露光処理を実施する手
順について説明する。

【００６８】アライメントセンサ１６に対するフォーカ
ス調整実施後のレチクルアライメントは、露光装置１に
おいてレチクルステージ２０上のレチクルＲの投影光学
系９の光軸に対する位置をウエハステージ座標系を基準
として計測し、位置合わせ（アライメント）するもので
あるが、レチクル交換後から露光開始までの間であれば
どこで実施してもよい。なお、このレチクルアライメン
トでは、レチクルＲが第１物体に相当し、第２基準部材
１８が第２物体に相当する。

【００６９】以下、レチクルアライメントについて詳述
すると、ステージ制御系１４が駆動装置１７を駆動する
ことで、一組のレチクルアライメントマークＲＭをアラ
イメントセンサ１６の検出領域（計測位置）に移動させ
るとともに、駆動装置１１を駆動することで、ウエハス
テージ１０上の第２基準部材１８の指標マークＦＭをこ
の検出領域に移動させる。そして、上述したように、ア
ライメントセンサ１６は、検出ビームで照明されたレチ
クルアライメントマークＲＭの像と、投影光学系９を介
して入射した指標マークＦＭの像とを同時に撮像し、ア
ライメント制御系１９に出力する。図８に、指標マーク
ＦＭとレチクルアライメントマークＲＭとが組み合わさ
れ同時に計測されるマーク像の撮像信号の一例を示す。
アライメント制御系１９は、出力された撮像信号に対し
て１次元圧縮等の処理を行って、レチクルアライメント
マークＲＭと指標マークＦＭとの間の位置ずれ量を計測
し、計測結果を主制御系１５に出力する。一括露光方式
の露光装置（ステッパー）の場合、レチクルＲ上の一組
のレチクルアライメントマークＲＭを計測すれば、ウエ
ハステージ座標系に対するレチクルＲの位置は確定する
が、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（スキ
ャナー）の場合、ウエハステージ１０とレチクルステー
ジ２０との走査方向および走査速度比の補正のために、
走査方向（Ｙ方向）に複数組配置された第２基準部材１
８上の指標マークＦＭと、複数組の指標マークＦＭに対
応した位置に設けられた複数組のレチクルアライメント
マークＲＭとを対応させつつ計測する場合がある。この
場合、ウエハステージ１０とレチクルステージ２０とを
Ｙ方向に移動させながら、上記と同様の計測を所定のマ
ーク組数だけ順次行う。

【００７０】レチクルアライメントマークＲＭの計測が
完了すると、主制御系１５は、各マークの設計座標値
と、計測された位置ずれ量とに基づいて所定のアルゴリ
ズム処理を行い、ＸＹシフト、回転等の補正パラメータ
を算出し、このパラメータに基づいてステージ制御系１
４を制御することで、レチクルステージ２０がＸ方向、
Ｙ方向、θＺ方向に所定量駆動され、レチクルＲは位置
決めされる。

【００７１】Ｃｏ／Ｄｅｖ１００から露光装置１におけ
るウエハステージ１０上に搬送されたウエハＷに対して
は、オートフォーカス系３０の送光系３０ａから４９箇
所の計測点に検知光が照射され、各計測点で反射した検
知光は受光系３０ｂで受光され、各計測点に対応する受
光信号は主制御系１５に出力される。そして、主制御系
１５において、各計測点における計測結果からウエハＷ
のＺ方向の位置が求められるが、主制御系１５は、複数
の計測点の中、計測対象となるウエハアライメントマー
クＡＭに最も近い計測点を選択し、選択した計測点の計
測結果を用いて、この計測点がアライメントセンサ１６
および投影光学系９の合焦位置に配置されるように、ス
テージ制御系１４を介して駆動装置１１を駆動する。こ
れにより、計測対象となるウエハアライメントマークが
合焦位置となるようにウエハＷがＺ方向で位置合わせさ
れる。

【００７２】なお、上記シーケンスＢが実施されている
ロット先頭の場合、ウエハの搬送・交換は、アライメン
トセンサ１６の上記フォーカス調整がウエハステージ１
０の第２基準部材１８を用いて実施されるため、このフ
ォーカス調整の終了後に行われるが、ロット内の場合、
フォーカス調整が第１基準部材２４を用いて実施される
ため、フォーカス調整と同時にウエハ交換を実施するこ
とができ、スループットの向上に寄与できる。

【００７３】フォーカス調整が完了した後、ウエハＷに
対してサーチアライメントを実施する。ウエハステージ
１０上にロードされるウエハＷは、プリアライメントさ
れた状態で載置されるが、ファインアライメントとして
のＥＧＡ計測を実行できるレベルでの位置決めはされて
いない。そのため、通常、ＥＧＡ計測を実行する前にＥ
ＧＡ計測に支障を来さない程度にウエハＷを粗調整す
る、いわゆるサーチアライメントが行われている。この
サーチアライメントは、予め指定されたショット領域
（例えば２箇所）においてサーチアライメント用マーク
を計測し、この計測結果に基づいてＥＧＡショット毎に
ウエハステージ移動座標系ＸＹ上でのウエハアライメン
トマークの設計上の座標値を補正する。

【００７４】続いて、ステージ制御系１４が、上記補正
された座標値を目標値とし、レーザ干渉計１３の測定値
に基づいてウエハステージ１０を移動し、ＥＧＡショッ
ト毎にウエハアライメントマークＡＭをそれぞれアライ
メントセンサ１６の検出領域内に位置決めするととも
に、レチクルステージ２０を移動して、この検出領域に
レチクルアライメントマークＲＭ、ウエハアライメント
マークＡＭを位置決めした後に、アライメントセンサ１
６により両マークを同一の視野に重ねた状態で撮像し、
アライメント制御系１９によりＸＹ平面内におけるマー
ク間の位置ずれ量を計測する。この場合、ウエハＷは第
３物体に相当することになる。ロット途中のウエハＷを
処理する場合、ウエハＷ毎にＥＧＡ計測を行う前にアラ
イメントセンサ１６のフォーカス調整を行う。このと
き、シーケンスＡでは第２基準部材１８上の指標マーク
ＦＭを用いてベストフォーカス位置Ｆ１の算出を行い、
シーケンスＢではレチクルフィデュシャルマークＲＦＭ
を用いてベストフォーカス位置Ｆ３の算出を行う。ま
た、シーケンスＡにおいては、指標マークＦＭに替えて
ウエハＷ上のアライメントマークＡＭを用いても構わな
い。

【００７５】そして、ＥＧＡショット毎にウエハアライ
メントマークＡＭの位置ずれ量を上記と同様の手順で順
次計測する。この後、得られた計測値と設計値とに基づ
いてＥＧＡ計算を行い、ウエハＷ上のショット領域の配
列特性に関する位置情報として、Ｘシフト、Ｙシフト、
Ｘスケール、Ｙスケール、回転、直交度の６個のＥＧＡ
パラメータを算出する。そして、これらのＥＧＡパラメ
ータに基づいて、ウエハＷ上の全てのショット領域に対
して設計上の座標位置を補正するとともに、特にスケー
リングパラメータ（Ｘスケール、Ｙスケール）に基づい
て投影光学系９の結像特性を調整する。これにより、ウ
エハＷはレチクルＲに対して位置合わせされる。

【００７６】このように、ＥＧＡパラメータと各ショッ
トの設計上の座標値とに基づいて算出されたウエハ上の
各ショットの位置情報（座標値）に応じてウエハＷを順
次露光位置に位置決めして、その位置決めされた各ショ
ット領域上に、レチクルＲ上に形成された回路パターン
を順次転写（露光）するという露光処理を実施する。

【００７７】なお、回路パターンＰＴが形成された上記
ウエハＷを用いて半導体デバイス等のデバイスが製造さ
れるが、このデバイスは、図１２に示すように、マイク
ロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、こ
の設計ステップに基づいたレチクルＲを製作するステッ
プ２０２、シリコン材料からウエハＷを製造するステッ
プ２０３、前述した実施形態の投影露光装置１によりレ
チクルＲのパターンをウエハＷに投影露光し、そのウエ
ハＷを現像する露光処理ステップ２０４、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
ッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を
経て製造される。

【００７８】以上のように、本実施の形態では、レチク
ルＲの基準面Ｒａと投影光学系９に対して光学的に共役
な位置にある反射率一定でコントラストの高い指標マー
クＦＭを用いてアライメントセンサ１６のフォーカス調
整を行っているので、レチクルの反射率に応じた管理を
要せずに、容易に指標マークＦＭを計測でき、デフォー
カスを起こすことなく高精度のフォーカス調整が可能に
なり、結果としてレチクルＲとウエハＷとを高精度に位
置合わせすることができる。

【００７９】また、本実施の形態では、シーケンスＢの
モードで一旦指標マークＦＭとレチクルフィデュシャル
マークＲＦＭとの相対位置関係を求めた後に、再度レチ
クルフィデュシャルマークＲＦＭを観察することでフォ
ーカス調整を実施しているので、ウエハステージ１０を
駆動する必要がなくなり、フォーカス調整に係るスルー
プットを向上させることができる。しかも、本実施の形
態では、アライメントセンサ１６のフォーカス調整とウ
エハＷの交換とを並行して実施可能となり、露光処理す
なわちデバイス製造処理に係るスループットの向上に寄
与できる。さらに、本実施の形態では、露光レシピに応
じたスループットの比較結果によりシーケンスＡ、Ｂを
選択可能としたので、ロット数や使用レチクル数、要求
される精度に応じて最適なシーケンスを実行することが
でき、汎用性を大幅に向上させることができる。

【００８０】そして、このような合焦方法や位置計測方
法を用いた露光方法にあっては、レチクルＲとウエハＷ
とを高精度に位置合わせすることで、ウエハＷ上に複数
層に亙って回路パターンを重ね合わせるときでも、重ね
合わせ精度を向上させることができるとともに、生産性
を向上することができる。従って、この露光処理を経て
製造されたデバイスでは、重ね合わせ誤差に起因する品
質の低下を大幅に抑制することができるとともに、生産
性向上によるコストダウンを実現できる。

【００８１】また、露光光と異なる波長の検出ビームを
アライメント照明光として用いる場合には、投影光学系
９で発生する色収差を補正する補正光学素子を、レチク
ルＲと投影光学系９との間、または投影光学系９の瞳面
近傍に配置する必要があるが、本実施の形態では、露光
光と略同一波長の検出ビームでマーク位置を計測してい
るので、このような光学素子を設ける必要がなく、装置
の小型化、低価格化を実現することもできる。

【００８２】なお、上記実施の形態におけるシーケンス
Ｂでは、指標マークＦＭとレチクルフィデュシャルマー
クＲＦＭとの相対位置関係を関連付けて求めた後に再度
レチクルフィデュシャルマークＲＦＭを観察する手順と
したが、これに限定されるものではなく、例えば予めレ
チクルの計測面（に形成されたアライメントマーク）と
レチクルフィデュシャルマークＲＦＭとの相対位置関係
を関連付けて求め、再度レチクルフィデュシャルマーク
ＲＦＭを観察する手順としてもよい。この場合、レチク
ルに形成されたアライメントマークを計測する際に、ウ
エハステージ１０の位置を制御する等の管理を要する
が、シーケンスＢを実行したときと同様に、フォーカス
調整や露光処理、デバイス製造処理に係るスループット
の向上には寄与できる。

【００８３】なお、上記実施の形態において、アライメ
ント光として露光光と略同一波長の検出ビームを用いる
構成としたが、必ずしもこれに限定されることなく、上
述したように、補正光学素子を用いることにより、他の
波長を有するビームを用いてもよい。

【００８４】また、上記実施の形態では、本発明の合焦
方法および位置計測方法を露光処理に用いるものとして
説明したが、合焦位置を調整した後に測定を行う各種計
測処理に適用可能である。

【００８５】なお、本実施の形態の基板としては、半導
体デバイス製造用の半導体ウエハＷのみならず、ディス
プレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用の
セラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマス
クまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）
等が適用される。

【００８６】露光装置１としては、レチクルＲとウエハ
Ｗとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査露光す
るステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置
（スキャニング・ステッパー；USP5,473,410）の他に、
レチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲの
パターンを露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させる
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）にも適用することができる。また、本発明はウ
エハＷ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて
転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置
にも適用できる。

【００８７】露光装置１の種類としては、ウエハＷに半
導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装
置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製
造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣ
Ｄ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための
露光装置などにも広く適用できる。

【００８８】また、光源２として、超高圧水銀ランプか
ら発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０４．
ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザ
（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎ
ｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）、Ａｒ２レーザ（１２
６ｎｍ）のみならず、電子線やイオンビームなどの荷電
粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる
場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサ
ボライト（ＬａＢ６）、タンタル（Ｔａ）を用いること
ができる。また、ＹＡＧレーザや半導体レーザ等の高調
波などを用いてもよい。

【００８９】例えば、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
ーザを、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリ
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、かつ非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した
高調波を露光光として用いてもよい。なお、単一波長レ
ーザの発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内
とすると、１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、
即ちＡｒＦエキシマレーザとほぼ同一波長となる紫外光
が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内
とすると、１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調
波、即ちＦ２レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得ら
れる。

【００９０】また、レーザプラズマ光源、又はＳＯＲか
ら発生する波長５〜５０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域、例えば
波長１３．４ｎｍ、又は１１．５ｎｍのＥＵＶ(Extreme
Ultra Violet)光を露光光として用いてもよく、ＥＵＶ
露光装置では反射型レチクルが用いられ、かつ投影光学
系が複数枚（例えば３〜６枚程度）の反射光学素子（ミ
ラー）のみからなる縮小系となっている。

【００９１】投影光学系９は、縮小系のみならず等倍系
および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系９は
屈折系、反射系、及び反射屈折系のいずれであってもよ
い。なお、露光光の波長が２００ｎｍ程度以下であると
きは、露光光が通過する光路を、露光光の吸収が少ない
気体（窒素、ヘリウムなどの不活性ガス）でパージする
ことが望ましい。また電子線を用いる場合には光学系と
して電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用い
ればよい。なお、電子線が通過する光路は、真空状態に
することはいうまでもない。

【００９２】ウエハステージ１０やレチクルステージ２
０にリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参
照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上
型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁
気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージ１
０、２０は、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、
ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。

【００９３】各ステージ１０、２０の駆動機構として
は、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元に
コイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力に
より各ステージ１０、２０を駆動する平面モータを用い
てもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットと
のいずれか一方をステージ１０、２０に接続し、磁石ユ
ニットと電機子ユニットとの他方をステージ１０、２０
の移動面側に設ければよい。

【００９４】ウエハステージ１０の移動により発生する
反力は、投影光学系９に伝わらないように、特開平８−
１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されている
ように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃
がしてもよい。レチクルステージ２０の移動により発生
する反力は、投影光学系９に伝わらないように、特開平
８−３３０２２４号公報（US S/N 08/416,558）に記載
されているように、フレーム部材を用いて機械的に床
（大地）に逃がしてもよい。

【００９５】以上のように、本願実施形態の露光装置１
は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む
各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、
光学的精度を保つように、組み立てることで製造され
る。これら各種精度を確保するために、この組み立ての
前後には、各種光学系については光学的精度を達成する
ための調整、各種機械系については機械的精度を達成す
るための調整、各種電気系については電気的精度を達成
するための調整が行われる。各種サブシステムから露光
装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機
械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等
が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組
み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程
があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光
装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行わ
れ、露光装置全体としての各種精度が確保される。な
お、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理さ
れたクリーンルームで行うことが望ましい。

【００９６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る合
焦方法は、第１光学系に対して第１物体上の所定面と光
学的に共役な位置に第２物体上の所定面を合わせるステ
ップと、第２光学系の合焦位置を、第１光学系を介して
第２物体上の所定面に合わせるステップとを含む手順と
なっている。これにより、この合焦方法では、第１物体
の反射率に応じて下地反射率を選択するという管理を要
せずに、反射率一定の第２物体上の所定面に第２光学系
の合焦位置を合わせることができるので、デフォーカス
を起こすことなく高精度のフォーカス調整を実施できる
という効果が得られる。

【００９７】請求項２に係る合焦方法は、第１物体とは
異なる第１基準部材の基準面が第１物体上の所定面とほ
ぼ同一の平面に設けられ、第２光学系の合焦位置を第１
基準部材の基準面に合わせるステップを含む手順となっ
ている。これにより、この合焦方法では、第１物体上の
所定面の反射率に依らず、反射率一定の第１基準部材の
所定面に第２光学系の合焦位置を合わせることができる
ので、デフォーカスを起こすことなく高精度のフォーカ
ス調整を実施できるとともに、フォーカス調整時に第２
物体を所定の位置に位置決めする必要がないため、スル
ープットの向上に寄与できるという効果を奏する。

【００９８】請求項３に係る合焦方法は、第２光学系の
合焦位置を第２物体の所定面に合わせた後に、第２光学
系の合焦位置を再度第２物体の所定面に合わせるステッ
プと、第２光学系の合焦位置を第２物体の所定面に合わ
せた後に、第２光学系の合焦位置を第１基準部材の基準
面に合わせるステップとを選択可能としている。これに
より、この合焦方法では、ロット数や要求される精度に
応じて最適なシーケンスを実行することができ、汎用性
を大幅に向上させることができるという効果を奏する。

【００９９】請求項４に係る合焦方法は、第２光学系の
合焦位置を第２物体の所定面に合わせたときの第２光学
系の第１の合焦位置データと、第２光学系の合焦位置を
第１基準部材の基準面に合わせたときの第２光学系の第
２の合焦位置データとを記憶した後に、再度第２光学系
の合焦位置を第１基準部材の基準面に合わせ、記憶して
ある第１および第２の位置データに応じて、再度合わせ
た第２光学系の合焦位置を移動させる手順となってい
る。これにより、この合焦方法では、ステージを駆動す
る必要がなくなり、フォーカス調整に係るスループット
を向上させることができるという効果を奏する。

【０１００】請求項５に係る位置計測方法は、請求項１
から４のいずれか一項に記載の合焦方法により第２光学
系の合焦位置を第１物体の所定面に合わせる手順となっ
ている。これにより、この位置計測方法では、第１物体
の反射特性に依らず高精度にフォーカス調整を実施で
き、デフォーカスに起因して計測の再現性が悪化する等
の不具合を防止できる。

【０１０１】請求項６に係る位置計測方法は、第１物体
と第２物体との相対位置情報を計測する手順となってい
る。これにより、この位置計測方法では、第１物体と第
２物体とを高精度に位置合わせできるという効果が得ら
れる。

【０１０２】請求項７に係る位置計測方法は、第１物体
がマスクであり、第２物体が基準面を有する第２基準部
材となっている。これにより、この位置計測方法では、
マスクと第２基準部材とを高精度に位置合わせできると
いう効果が得られる。

【０１０３】請求項８に係る位置計測方法は、第１物体
がマスクであり、第２物体が基板となっている。これに
より、この位置計測方法では、マスクと基板とを高精度
に位置合わせできるという効果が得られる。

【０１０４】請求項９に係る位置計測方法は、第１物体
と第１光学系とを介して、第２光学系によって観察可能
な第３物体と、第１物体との相対位置情報を計測する手
順となっている。これにより、この位置計測方法では、
第１物体と第３物体とを高精度に位置合わせできるとい
う効果が得られる。

【０１０５】請求項１０に係る位置計測方法は、第１物
体がマスクであり、第２物体が基準面を有する第２基準
部材であり、第３物体が基板となっている。これによ
り、この位置計測方法では、第２基準部材の基準面を観
察することでマスクと基板とを高精度に位置合わせでき
るという効果が得られる。

【０１０６】請求項１１に係る露光方法は、マスクと基
板との相対位置情報を計測する方法として、請求項８ま
たは１０に記載された位置計測方法を用いている。これ
により、この露光方法では、マスクと基板とを高精度に
位置合わせすることで、基板上に複数層に亙って回路パ
ターンを重ね合わせるときでも、重ね合わせ精度を向上
させることができるとともに、生産性を向上することが
できる。

【０１０７】請求項１２に係る露光方法は、パターンを
基板に露光するための露光光とほぼ同一波長を有するビ
ームを用いて相対位置情報を計測している。これによ
り、この露光方法では、色収差に対する補正光学素子を
設ける必要がなく、装置の小型化、低価格化を実現でき
るという効果が得られる。

【０１０８】請求項１３に係るデバイス製造方法は、請
求項１１または請求項１２に記載の露光方法を用いて、
マスクに形成されたデバイスパターンを基板上に転写し
ている。これにより、このデバイス製造方法では、重ね
合わせ誤差に起因する品質の低下を大幅に抑制すること
ができるとともに、生産性向上によるコストダウンを実
現できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態を示す図であって、露
光装置の概略構成図である。

【図２】 レチクルに形成されたアライメントマーク
の一例を示す平面図である。

【図３】 指標マーク、レチクルフィデュシャルマー
ク、ウエハアライメントマークの一例を示す平面図であ
る。

【図４】 アライメントセンサの概略構成図である。

【図５】 シーケンスＡのフローチャート図である。

【図６】 （ａ）は１本マークの撮像信号波形を表す
図であり、（ｂ）は（ａ）に示した撮像信号を微分処理
した信号波形を示す図である。

【図７】 フォーカス信号波形からベストフォーカス
位置Ｆ１を算出するアルゴリズムを説明するための図で
ある。

【図８】 指標マークとレチクルアライメントマーク
とが組み合わされたマーク像の撮像信号の一例を示す図
である。

【図９】 ロット先頭におけるシーケンスＢのフロー
チャート図である。

【図１０】 ロット内におけるシーケンスＢのフロー
チャート図である。

【図１１】 シーケンスＣのフローチャート図であ
る。

【図１２】 半導体デバイスの製造工程の一例を示す
フローチャート図である。

【図１３】 アライメントセンサに係る従来のフォー
カス調整の一例を示すフローチャート図である。

【符号の説明】

ＰＴ 回路パターン（デバイスパターン） Ｒ レチクル（マスク、第１物体、第３物体） Ｒａ 計測面（第１物体上の所定面） Ｗ ウエハ（基板、第２物体、第３物体） １ 露光装置 ９ 投影光学系（第１光学系） １６ アライメントセンサ（第２光学系） １８ 第２基準部材（第２物体） １８ａ 基準面（第２物体上の所定面） ２４ 第１基準部材 ２４ａ 基準面

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１物体を観察するとともに、前記第
   １物体と第１光学系とを介して第２物体を観察可能な第
   ２光学系の合焦位置を、前記第１物体上の所定面に合わ
   せる合焦方法において、 前記第１光学系に対して前記第１物体上の所定面と光学
   的に共役な位置に第２物体上の所定面を合わせるステッ
   プと、 前記第２光学系の合焦位置を、前記第１光学系を介して
   前記第２物体上の所定面に合わせるステップとを含むこ
   とを特徴とする合焦方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の合焦方法において、 前記第２光学系の合焦位置を、前記第１物体とは異なる
   第１基準部材の基準面に合わせるステップを含み、 前記第１基準部材の基準面は、前記第１物体上の所定面
   とほぼ同一の平面に設けられることを特徴とする合焦方
   法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の合焦方法において、 前記第２光学系の合焦位置を前記第２物体の所定面に合
   わせた後に、前記第２光学系の合焦位置を再度前記第２
   物体の所定面に合わせるステップと、 前記第２光学系の合焦位置を前記第２物体の所定面に合
   わせた後に、前記第２光学系の合焦位置を前記第１基準
   部材の基準面に合わせるステップとを選択可能としたこ
   とを特徴とする合焦方法。
4. 【請求項４】 請求項２記載の合焦方法において、 前記第２光学系の合焦位置を前記第２物体の所定面に合
   わせたときの前記第２光学系の第１の合焦位置データ
   と、前記第２光学系の合焦位置を前記第１基準部材の基
   準面に合わせたときの前記第２光学系の第２の合焦位置
   データとを記憶するステップと、 前記第１および第２の合焦位置データを記憶した後に、
   再度前記第２光学系の合焦位置を前記第１基準部材の基
   準面に合わせるステップと、 記憶してある前記第１および第２の位置データに応じ
   て、前記再度合わせた前記第２光学系の合焦位置を移動
   させるステップとを含むことを特徴とする合焦方法。
5. 【請求項５】 第１物体と第１光学系とを介して第２
   物体を観察可能な第２光学系によって、前記第１物体の
   位置情報を計測する位置計測方法において、 請求項１から４のいずれか一項に記載の合焦方法により
   前記第２光学系の合焦位置を前記第１物体の所定面に合
   わせるステップを有することを特徴とする位置計測方
   法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の位置計測方法におい
   て、 前記第１物体と前記第２物体との相対位置情報を計測す
   ることを特徴とする位置計測方法。
7. 【請求項７】 請求項６記載の位置計測方法におい
   て、 前記第１物体はマスクであり、 前記第２物体は基準面を有する第２基準部材であること
   を特徴とする位置計測方法。
8. 【請求項８】 請求項６記載の位置計測方法におい
   て、 前記第１物体はマスクであり、 前記第２物体は基板であることを特徴とする位置計測方
   法。
9. 【請求項９】 請求項５記載の位置計測方法におい
   て、 前記第１物体と前記第１光学系とを介して、前記第２光
   学系によって観察可能な第３物体と、前記第１物体との
   相対位置情報を計測することを特徴とする位置計測方
   法。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の位置計測方法におい
    て、 前記第１物体はマスクであり、 前記第２物体は基準面を有する第２基準部材であり、 前記第３物体は基板であることを特徴とする位置計測方
    法。
11. 【請求項１１】 パターンを有するマスクと基板との
    相対位置情報を計測するステップと、前記パターンを前
    記計測された相対位置情報に基づいて位置合わせされた
    前記基板に露光するステップとを含む露光方法におい
    て、 前記マスクと前記基板との相対位置情報を計測する方法
    として、請求項８または１０に記載された位置計測方法
    を用いることを特徴とする露光方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の露光方法におい
    て、 前記パターンを前記基板に露光するための露光光とほぼ
    同一波長を有するビームを用いて前記相対位置情報を計
    測することを特徴とする位置計測方法。
13. 【請求項１３】 請求項１１または請求項１２に記載
    の露光方法を用いて、前記マスクに形成されたデバイス
    パターンを前記基板上に転写する工程を含むことを特徴
    とするデバイス製造方法。