JP4214849B2 - 露光方法及び露光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アライメントマークを使って基板をアライメントするアライメント方法及びアライメント装置、並びに露光方法及び露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示デバイスや半導体デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと感光基板を支持する基板ステージとを有し、マスク上に形成されたパターンをマスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながら投影光学系を介して感光基板に転写するものである。露光装置としては、感光基板上にマスクのパターン全体を同時に転写する一括型露光装置と、マスクステージと基板ステージとを同期走査しつつマスクのパターンを連続的に感光基板上に転写する走査型露光装置との２種類が主に知られている。このうち、液晶表示デバイスを製造する際には、表示領域の大型化の要求から走査型露光装置が主に用いられている。走査型露光装置には、複数の投影光学系を、隣り合う投影領域が走査方向で所定量変位するように、且つ隣り合う投影領域の端部（継ぎ部）どうしが走査方向と直交する方向に重複するように配置した、いわゆるマルチレンズ方式の走査型露光装置（マルチレンズスキャン型露光装置）がある。マルチレンズ方式の走査型露光装置は、良好な結像特性を維持しつつ、装置を大型化せずに大きな露光領域（パターン形成領域）を得ることができる（特許文献１参照）。
【０００３】
露光装置では、感光基板上に既に形成されているパターンに対して次のパターンを精度良く重ね合わせる必要があるため、感光基板を所定位置に対して高精度に位置合わせ（アライメント）してから露光処理が行われる。液晶表示デバイスを製造するためのガラス基板を基材とする感光基板に対するアライメント処理では、まず、基板ステージにロードされた感光基板の外形計測（ポテンショ計測）が行われる。具体的には、感光基板の端部にピン部材を当てることで基板ステージ座標系に対する感光基板の大まかな位置計測であるポテンショ計測が行われる。次いで、ポテンショ計測結果に基づいて、感光基板を支持している基板ステージを移動して、感光基板上に設けられているアライメントマークを特定のマーク検出系（アライメント顕微鏡）の計測領域内に配置するための大まかな位置合わせが行われる。そして、この計測領域内に配置されたアライメントマークを使ってラフアライメント処理が行われた後、更に高精度なファインアライメント処理が行われる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２９６６６７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術には以下に述べる問題が存在する。
近年における感光基板の大型化に伴って、感光基板の変形やローテーション（基板ステージ座標系に対する回転方向の位置ずれ）による位置誤差が大きくなるため、上記ポテンショ計測を行っても、特定のマーク検出系の計測領域内にアライメントマークが配置されない可能性が生じるようになった。特定のマーク検出系の計測領域内にアライメントマークが配置されない場合、アライメント処理が困難になるばかりか、例えば作業者が介入してアシストする必要が生じ、処理効率が低下するという問題が生じる。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、感光基板が大型化してマーク検出系の計測領域内にアライメントマークを配置することが困難である場合でも、感光基板を円滑に効率良くアライメントでき、高精度で露光処理できる露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明は、実施の形態に示す図１〜図１９に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光方法は、マスク（Ｍ）と基板（Ｐ）とを第１方向（Ｘ軸方向）に同期移動しつつ、基板（Ｐ）に対してマスク（Ｍ）のパターンを露光する露光方法において、第１方向と直交する第２方向（Ｙ軸方向）に計測領域（Ｋ１〜Ｋ６）が配置される複数のマーク検出系（ＡＬ１〜ＡＬ６）で基板の複数のアライメントマーク（ｍ１〜ｍ６）の検出を略同時に行い、複数のマーク検出系（ＡＬ１〜ＡＬ６）のうちアライメントマークが計測領域に配置される少なくとも２つのマーク検出系の検出結果に基づいて、複数のマーク検出系（ＡＬ１〜ＡＬ６）による基板上で異なる露光領域（ＰＡ１〜ＰＡ３）の複数のアライメントマーク（ｍ１〜ｍ６）の検出を、基板を第１方向に移動して複数回行うとともに、複数のマーク検出系と異なる検出系（６０）による第１及び第２方向と直交するＺ軸方向の基板の位置検出を、第１方向への基板の移動と並行して行い、基板上の露光領域毎に同期移動によりマスクのパターンを露光する露光方法である。また、本発明の露光装置（ＥＸ）は、マスク（Ｍ）と基板（Ｐ）とを第１方向（Ｘ軸方向）に同期移動しつつ、基板（Ｐ）に対してマスク（Ｍ）のパターンを露光する露光装置において、第１方向と直交する第２方向（Ｙ軸方向）に計測領域（Ｋ１〜Ｋ６）が配置され、基板上のアライメントマークを検出する複数のマーク検出系（ＡＬ１〜ＡＬ６）と、第１及び第２方向と直交するＺ軸方向の基板の位置を検出する検出系（６０）と、複数のマーク検出系（ＡＬ１〜ＡＬ６）のうちアライメントマークが計測領域に配置される少なくとも２つのマーク検出系の検出結果に基づいて、複数のマーク検出系（ＡＬ１〜ＡＬ６）による基板上で異なる露光領域（ＰＡ１〜ＰＡ３）の複数のアライメントマーク（ｍ１〜ｍ６）の検出を、基板を第１方向に移動して複数回行うとともに、前記複数のマーク検出系（ＡＬ１〜ＡＬ６）と異なる検出系（６０）によるＺ軸方向の基板の位置検出を、第１方向への基板の移動と並行して行い、基板上の露光領域毎に同期移動によりマスクのパターンを露光する制御系（ＣＯＮＴ）とを備える露光装置（ＥＸ）である。
【０００８】
本発明によれば、複数のマーク検出系のいずれかでアライメントマークが検出できなくても、残りのマーク検出系でアライメントマークを検出可能である。また、アライメントマークを検出可能な少なくとも２つのマーク検出系の検出結果に基づいて、複数のマーク検出系による基板上で異なる露光領域の複数のアライメントマークの検出を、基板を第１方向に移動して複数回行うとともに、検出系による基板のＺ軸方向の位置検出を、第１方向への基板の移動と並行して行う。このため、検出すべきアライメントマークの数を減らすことなく、従来に比べてアライメントマークの検出時間を短縮できるとともに、アライメントマークの検出動作と並行してＺ軸方向の基板の位置を検出できる。従って、基板の露光前の準備動作に要する時間を短縮でき、露光処理のスループットを向上することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアライメント装置及び露光装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明のアライメント装置を備えた露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図１において、露光装置ＥＸは、パターンが形成されたマスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、感光基板（基板）Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像を基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬと、感光基板Ｐに設けられているアライメントマークを検出するアライメント装置の一部を構成すマーク検出系ＡＬ（ＡＬ１〜ＡＬ６）と、露光装置ＥＸの動作を統括制御する制御系の一部を構成する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。感光基板Ｐはガラスプレート（ガラス基板）に感光剤（フォトレジスト）を塗布したものである。投影光学系ＰＬは複数（７つ）の投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇにより構成され、本実施形態における露光装置ＥＸは、この投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）に対してマスクＭと感光基板Ｐとを走査方向（第１の方向）に同期移動しつつマスクＭを露光光ＥＬで照明し、マスクＭのパターン像を感光基板Ｐに露光する、所謂マルチレンズスキャン型露光装置である。
【００１０】
ここで、以下の説明において、マスクＭと感光基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向（第１の方向）、水平面内において前記走査方向と直交する方向である非走査方向をＹ軸方向（第２の方向）、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の軸線まわり方向を、それぞれθＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１１】
照明光学系ＩＬは、超高圧水銀ランプ等からなる光源、光源から射出された光束を集光する楕円鏡、楕円鏡によって集光された光束のうち露光に必要な波長の光束を反射し、その他の波長の光束を透過させるダイクロイックミラー、ダイクロイックミラーで反射した光束のうち更に露光に必要な波長（通常は、ｇ、ｈ、ｉ線のうち少なくとも１つの帯域）のみを通過させる波長選択フィルタ、及び波長選択フィルタからの光束を複数本（本実施形態では７本）に分岐して各照明系モジュールに入射させるライトガイドなどを備えている。ここで、前記照明系モジュールは複数設けられており、本実施形態では投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇに対応して７つ設けられている。これら複数の照明系モジュールのそれぞれから射出した露光光ＥＬは、マスクＭ上の異なる小領域（照明光学系ＩＬの照明領域）をそれぞれ照明する。また、照明系モジュールのそれぞれは、照明シャッタ、リレーレンズ、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ、及びコンデンサレンズなどを備えている。照明シャッタは露光光ＥＬの光路に対して進退自在に配置されており、光路に配置されたときに光束を遮光し、光路から退避したときに遮光を解除する。
【００１２】
マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴは、一次元の走査露光を行うべくＸ軸方向に長いストロークと、走査方向と直交するＹ軸方向に所定距離のストロークとを有している。また、マスクステージＭＳＴはＺ軸方向及びθＺ方向にも微動可能である。マスクステージＭＳＴは、このマスクステージＭＳＴを移動するリニアモータ等により構成されるマスクステージ駆動部ＭＳＴＤを備えている。マスクステージ駆動部ＭＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。マスクステージＭＳＴ上のＸ軸及びＹ軸方向のそれぞれの端縁には、直交する方向に移動鏡３２ａ、３２ｂがそれぞれ設置されている。移動鏡３２ａにはレーザ干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２が対向して配置され、移動鏡３２ｂにはレーザ干渉計Ｍｙ１が対向して配置されている。レーザ干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２は、移動鏡３２ａにレーザ光を照射し、移動鏡３２ａとの間の距離を検出する。レーザ干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２の検出結果に基づいて、マスクステージＭＳＴのＸ軸方向の位置、及びθＺ方向の回転量を求める。また、レーザ干渉計Ｍｙ１は、移動鏡３２ｂにレーザ光を照射し、移動鏡３２ｂとの間の距離を検出する。レーザ干渉計Ｍｙ１の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計Ｍｙ１の検出結果に基づいて、マスクステージＭＳＴのＹ軸方向の位置を求める。そして、制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２、Ｍｙ１の出力からマスクステージＭＳＴの位置をモニタし、マスクステージ駆動部ＭＳＴＤを制御することでマスクステージＭＳＴを所望の位置へ移動する。
【００１３】
マスクＭを透過した露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬ（投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇ）にそれぞれ入射する。この投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇは、マスクＭの照射範囲に存在するパターン像を感光基板Ｐに結像させ、感光基板Ｐの特定領域にパターン像を投影露光するものであって、複数の光学素子により構成されており、投影領域５０ａ〜５０ｇを設定する視野絞り、及び結像特性調整装置などを備えている。結像特性調整装置は、複数の光学素子のうち特定の光学素子を駆動することでパターン像の結像特性を調整するものであって、像シフト、スケーリング、ローテーション、及び像面位置（像面傾斜）などを調整可能である。また、投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれを構成する光学素子（レンズ）は鏡筒ＰＫの内部に配置されている。なお、結像特性調整装置としては、一部の光学素子（レンズ）間を密封して内部圧力を調整する機構であってもよい。
【００１４】
感光基板Ｐ上での投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇの投影領域５０ａ〜５０ｇのそれぞれは、所定形状、本実施形態では台形形状に設定され、図１に示すように、投影領域５０ａ、５０ｃ、５０ｅ、５０ｇと、投影領域５０ｂ、５０ｄ、５０ｆとが、Ｘ軸方向に対向して配置されている。さらに、投影領域５０ａ〜５０ｇは、隣り合う投影領域の端部（境界部、継ぎ部）どうしがＹ軸方向に重なり合うように並列配置される。そして、投影領域５０ａ〜５０ｇの境界部どうしをＹ軸方向に重なり合うように並列配置することにより、Ｘ軸方向の投影領域の幅の総計がほぼ等しくなるように設定されている。こうすることにより、Ｘ軸方向に走査露光したときの露光量が等しくなるようになっている。このように、各投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇによる投影領域５０ａ〜５０ｇのそれぞれが重なり合う重複領域（継ぎ部）を設けることにより、継ぎ部における光学収差の変化や照度変化を滑らかにすることができる。
【００１５】
投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれは定盤１５０に支持されており、定盤１５０は不図示のコラム（支持構造体）にキネマティックに支持されている。複数の投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇのうち投影光学モジュールＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇがＹ軸方向に並んで配置され、投影光学モジュールＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆがＹ軸方向に並んで配置されている。また、Ｙ軸方向に並んだ投影光学モジュールＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと、Ｙ軸方向に並んだ投影光学モジュールＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとはＸ軸方向において対向するように配置されており、全体で千鳥状に配置されている。千鳥状に配置されている投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれは、隣合う投影光学モジュールどうし（例えば投影光学モジュールＰＬａとＰＬｂ、ＰＬｂとＰＬｃ）をＹ軸方向に所定量変位させて配置されている。各投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇを透過した露光光ＥＬは、感光基板Ｐ上の異なる投影領域５０ａ〜５０ｇにマスクＭの照射領域に対応したパターン像を所定の結像特性で結像する。
【００１６】
定盤１５０は、例えばメタルマトリクス複合材（ＭＭＣ：Metal Matrix Composites）により形成されている。メタルマトリクス複合材は金属をマトリクス材としてその中にセラミックス強化材を複合した複合材であり、ここでは金属としてアルミニウムを含むものが用いられている。定盤１５０の中央部には開口部１５０Ａが形成されており、この開口部１５０Ａにより投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇそれぞれの露光光ＥＬの光路が確保されている。ここで、定盤１５０は平面視において左右対称な六角形状（ホームベース状）に形成されており、Ｙ軸方向に４つ並んだ投影光学モジュールＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇは定盤１５０の幅の広い部分で支持され、Ｙ軸方向に３つ並んだ投影光学モジュールＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆは定盤１５０の幅の狭い部分で支持されている。すなわち、複数並んだ投影光学モジュールの数に応じて定盤１５０の形状が設定されており、これにより、投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇを支持するのに十分な強度を得られる範囲において、使用材料が最小限に抑えられている。
【００１７】
投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれは、定盤１５０に対して互いに独立して接続されており、又分離可能である。これにより、投影光学モジュールをモジュール単位で増減させることが可能となり、その場合において、投影光学モジュールの定盤１５０に対する取り付け・取り外し作業を容易に行うことができる。更に、投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれを定盤１５０に対して互いに独立して接続及び分離可能としたことにより、定盤１５０の所定の基準位置（例えば開口部１５０Ａの中心位置）に対してそれぞれ独立して位置決め可能であり、各投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇの互いの相対位置を任意に設定することができる。
【００１８】
感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴは基板ホルダを介して感光基板Ｐを保持する。基板ステージＰＳＴは、マスクステージＭＳＴと同様に、一次元の走査露光を行うべくＸ軸方向に長いストロークと、走査方向と直交するＹ軸方向にステップ移動するための長いストロークとを有している。基板ステージＰＳＴはＺ軸方向にも移動可能であり、更に、θＸ、θＹ、及びθＺ方向にも移動可能である。そして、基板ステージＰＳＴは、この基板ステージＰＳＴを移動するリニアモータ等により構成される基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを備えている。基板ステージ駆動部ＰＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴによって制御される。
【００１９】
基板ステージＰＳＴ上のＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの端縁には、直交する方向に移動鏡３４ａ、３４ｂがそれぞれ設置されている。Ｙ軸方向に延在する移動鏡３４ａには、複数、本実施形態では２つのレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２が対向して配置されている。また、Ｘ軸方向に延在する移動鏡３４ｂには、複数、本実施形態では３つのレーザ干渉計Ｐｙ１、Ｐｙ２、Ｐｙ３が対向して配置されている。ここで、複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って等間隔に並べで配置されている。レーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２のそれぞれは移動鏡３４ａにレーザ光を照射し、移動鏡３４ａとの距離を検出する。レーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２の検出結果に基づいて、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向の位置、及びθＺ方向の回転量を求める。また、レーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３は移動鏡３４ｂにレーザ光を照射し、移動鏡３４ｂとの距離を検出する。レーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３それぞれの検出結果に基づいて、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を求める。そして、制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２、及びＰｙ１〜Ｐｙ３の出力から基板ステージＰＳＴの位置をモニタし、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを制御することで基板ステージＰＳＴを所望の位置に移動する。
【００２０】
ここで、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を検出する際、基板ステージＰＳＴの移動に応じて、すなわち、感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置に応じて、複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のうち位置検出に用いるレーザ干渉計を切り替えるようになっている。
【００２１】
マスクステージ駆動部ＭＳＴＤ及び基板ステージ駆動部ＰＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴによりそれぞれ独立して制御され、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴは、マスクステージ駆動部ＭＳＴＤ及び基板ステージ駆動部ＰＳＴＤのそれぞれの駆動のもとでそれぞれ独立して移動可能となっている。そして、制御装置ＣＯＮＴは、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴの位置をモニタしながら、両駆動部ＰＳＴＤ、ＭＳＴＤを制御することにより、マスクＭと感光基板Ｐとを投影光学系ＰＬに対して、任意の走査速度（同期移動速度）でＸ軸方向に同期移動するようになっている。ここで、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭと、基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐとは、投影光学系ＰＬを介して共役な位置関係に配置される。
【００２２】
次に、アライメント装置を構成するマーク検出系ＡＬについて説明する。
マーク検出系ＡＬは、感光基板Ｐに設けられているアライメントマーク（基板アライメントマーク）を検出するものであって、図１に示すように、２列に配置されている投影光学モジュールＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと、投影光学モジュールＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとの間で感光基板Ｐに対向するように設けられている。マーク検出系ＡＬ（ＡＬ１〜ＡＬ６）は、感光基板Ｐ上に設けられた複数の基板アライメントマークに応じて設けられており、Ｙ軸方向（第２の方向）に複数並んで配置されている。また、２列に配置されている投影光学系ＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと、投影光学系ＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとの間には、感光基板Ｐに対向し、この感光基板ＰのＺ軸方向における位置を検出する基板側オートフォーカス検出系（ＡＦ検出系）６０と、マスクＭに対向し、このマスクＭのＺ軸方向における位置を検出するマスク側オートフォーカス検出系７０とが設けられている。基板側ＡＦ検出系６０及びマスク側ＡＦ検出系７０のそれぞれも、Ｙ軸方向に複数並んで配置されている。ここで、複数のマーク検出系ＡＬ、基板側ＡＦ検出系６０、及びマスク側ＡＦ検出系７０は、図１に示すようにハウジングＨに支持されてユニット化されている。以下の説明において、ハウジングＨに支持されたＡＦ検出系６０、７０、及びマーク検出系ＡＬを、適宜「アライメントユニットＵ」と称する。
【００２３】
図２は、アライメントユニットＵの斜視図である。また、図３は、アライメントユニットＵのうちマーク検出系ＡＬ、基板側ＡＦ検出系６０、及びマスク側ＡＦ検出系７０と、マスクＭ及び感光基板Ｐとの位置関係を説明するための図である。ここで、図３（ａ）はマスクＭとマスク側ＡＦ検出系７０との位置関係を示す図であり、図３（ｂ）は図２のアライメントユニットＵのＡ−Ａ矢視断面図であり、図３（ｃ）は感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴを上側（＋Ｚ側）から見た平面図である。そして、図３（ａ）に示すマスク側ＡＦ検出系７０は、図２のＢ−Ｂ断面矢視図に相当する。
【００２４】
図２及び図３（ｂ）に示すように、マーク検出系ＡＬ（ＡＬ１〜ＡＬ６）は、非走査方向であるＹ軸方向に複数、本実施形態では６つ並んで配置されている。マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６は、２列に配置されている投影光学系ＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと、投影光学系ＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとの間において、この投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇの投影領域５０ａ〜５０ｇの並び方向に沿うように配置されている。
【００２５】
図３（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に複数並んだマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち、Ｙ軸方向中央のマーク検出系ＡＬ２〜ＡＬ５は投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）の内側に設けられ、Ｙ軸方向両側のマーク検出系ＡＬ１、ＡＬ６は投影光学系ＰＬの外側に設けられている。ここで、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち、外側２つのマーク検出系ＡＬ１とＡＬ６との間隔は、感光基板ＰのＹ軸方向の長さとほぼ等しく設定されている。また、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、外側２つのマーク検出系ＡＬ１とＡＬ６との間隔は、マスクＭのＹ軸方向の長さよりも長く（マスクＭのＹ軸方向の長さ以上に）設定されている。
【００２６】
一方、感光基板Ｐには、図３（ｃ）に示すように、アライメント処理に用いられる複数のアライメントマーク（基板アライメントマーク）ｍ１〜ｍ６が設けられている。本実施形態において、感光基板Ｐ上にはＹ軸方向に６つ並んだアライメントマークｍ１〜ｍ６がＸ軸方向の６箇所に間隔をおいて形成されており、全部で３６個のアライメントマークが形成されている。そして、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６は、複数のアライメントマークｍ１〜ｍ６に応じて設けられている。なお、アライメントマークの形状としては、図３に示されている「Ｌ」字を組み合わせたものに限定されず、例えば、円形状「●」、十字状「＋」、あるいはボックスマーク「□」でもよい。
【００２７】
本実施形態では、感光基板Ｐ上においてＹ軸方向に６つ並んだアライメントマークｍ１〜ｍ６に対応してマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６が設けられている。そして、これら６つのマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとが対向するように設定され、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６はアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれに対向した状態で、これらアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれに対する計測動作を同時に行うことができるようになっている。すなわち、本実施形態では、感光基板Ｐに形成されているアライメントマークｍ１〜ｍ６の配置（間隔）に基づいてマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置（間隔）が設定されている。
【００２８】
図２及び図３（ｂ）に示すように、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のＸ軸方向両側には、複数の基板側ＡＦ検出系６０（６０ａ〜６０ｇ）が設けられている。本実施形態において、基板側ＡＦ検出系は６０ａ〜６０ｇの７つ設けられている。基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇは、基板ステージＰＳＴに支持された感光基板Ｐに対向する位置に設けられており、感光基板Ｐの露光面に直交する方向、すなわちＺ軸方向における位置をそれぞれ検出する。複数の基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇのうち、ＡＦ検出系６０ａ、６０ｂ、６０ｄ、６０ｆ、６０ｇがＹ軸方向に並んで配置されているとともに、ＡＦ検出系６０ｃ、６０ｅがＹ軸方向に並んで配置されている。そして、これら２列のＡＦ検出系６０ａ、６０ｂ、６０ｄ、６０ｆ、６０ｇとＡＦ検出系６０ｃ、６０ｅとがマーク検出系ＡＬ（ＡＬ１〜ＡＬ６）を挟むように配置されている。
【００２９】
複数の基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇのうち、Ｙ軸方向中央の基板側ＡＦ検出系６０ｂ〜６０ｆは投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）の内側に設けられ、Ｙ軸方向両側の基板側ＡＦ検出系６０ａ、６０ｇは投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）の外側に設けられている。ここで、外側の基板側ＡＦ検出系６０ａ、６０ｇのそれぞれは、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち外側２つのマーク検出系ＡＬ１、ＡＬ６のそれぞれに隣接して設けられている。外側２つの基板側ＡＦ検出系６０ａ、６０ｇの間隔も、感光基板ＰのＹ軸方向の長さとほぼ等しく設定されている。また、投影光学系ＰＬの内側に設けられている基板側ＡＦ検出系６０ｂ〜６０ｆは２列に千鳥状に配列されており、Ｙ軸方向においてほぼ等間隔に設けられている。
【００３０】
基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇのそれぞれの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇの検出結果に基づいて、感光基板ＰのＺ軸方向における位置を求める。更に、基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇはＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれにおいて２次元的に配置されているので、制御装置ＣＯＮＴは複数の基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇの検出結果に基づいて、感光基板ＰのθＸ方向及びθＹ方向における姿勢を求めることができる。制御装置ＣＯＮＴは、求めたＺ軸方向における位置、及びθＸ、θＹ方向における姿勢に基づいて、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを駆動し、感光基板ＰのＺ軸方向における位置の調整、及びθＸ、θＹ方向における姿勢の調整、すなわちレベリング調整を行う。
【００３１】
図２及び図３（ａ）に示すように、アライメントユニットＵには、複数のマスク側ＡＦ検出系７０（７０ａ〜７０ｄ）が設けられている。本実施形態において、マスク側ＡＦ検出系は７０ａ〜７０ｄの４つ設けられている。マスク側ＡＦ検出系７０ａ〜７０ｄは、マスクステージＭＳＴに支持されたマスクＭに対向する位置に設けられており、マスクＭのパターン形成面に直交する方向、すなわちＺ軸方向における位置をそれぞれ検出する。複数のマスク側ＡＦ検出系７０ａ〜７０ｄのそれぞれはＹ軸方向に等間隔で並んで配置されている。ここで、図３（ａ）に示すように、マスク側ＡＦ検出系７０ａ〜７０ｄは投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）の内側に設けられ、外側２つのマスク側ＡＦ検出系７０ａ、７０ｄの間隔は、マスクＭのＹ軸方向の長さとほぼ等しく設定されている。
【００３２】
図４はマーク検出系ＡＬ１の概略構成図である。なお、他のマーク検出系ＡＬ２〜ＡＬ６も、マーク検出系ＡＬ１と同等の構成である。
図４に示すように、マーク検出系ＡＬ１は、アライメント用検出光を射出するハロゲンランプからなるアライメント用光源８１と、光源８１から射出した検出光をリレーレンズ８３に導く光ファイバからなるライトガイド８２と、リレーレンズ８３の光路下流側に設けられたハーフミラー８４と、ハーフミラー８４と検出対象である感光基板Ｐ（アライメントマークｍ１〜ｍ６）との間に設けられ、ハーフミラー８４を通過した検出光を感光基板Ｐ上に照射する対物レンズ８５と、検出光の照射により感光基板Ｐ（アライメントマーク）で発生した反射光がハーフミラー８４を介して導かれる偏向ミラー８６と、偏向ミラー８６で偏向された光束が入射される高倍率アライメント受光系８９とを備えている。高倍率アライメント受光系８９は、高倍用レンズ系８９Ａと、高倍用撮像素子（ＣＣＤ）８９Ｂとを有しており、感光基板Ｐの狭い領域を高精度で計測可能である。そして、アライメント用検出光の感光基板Ｐ（基板アライメントマーク）に対する照射により発生した光（反射光）は、高倍率アライメント受光系８９に受光される。高倍率アライメント受光系８９は受光信号を制御装置ＣＯＮＴに出力し、制御装置ＣＯＮＴはアライメント受光系８９の受光信号に基づいて画像処理を行い、マーク位置情報を求める。
【００３３】
マーク検出系ＡＬ１（ＡＬ２〜ＡＬ６）によりマーク位置情報を求める際、画像処理によりマークのエッジ情報からマーク位置を求める。なお、マーク位置を求める方法としてパターンマッチング法を用いるようにしてもよい。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、テンプレート画像を記憶した記憶装置（不図示）を接続しており、パターンマッチングによってテンプレートに一致するパターンの座標（ステージの移動座標系での位置）を求める。制御装置ＣＯＮＴは、この座標値を用いて継ぎ露光時や重ね合わせ露光時に生じたずれ量を求め、次回以降の露光の際には基板ステージ駆動部ＰＳＴＤに補正パラメータを与えることにより、位置合わせ精度を高める。
【００３４】
上記マーク検出系ＡＬ１（ＡＬ２〜ＡＬ６）では、光源８１、ライトガイド８２、及びリレーレンズ系８３がマーク検出系の送光系を構成しており、偏向ミラー８６、及び高倍率アライメント受光系８９がマーク検出系の受光系を構成している。なお、光源８１は複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれに設ける構成でもよいし、１つの光源８１から射出された光を複数のライドガイド（光ファイバ）８２で分岐し、この分岐した複数の光をマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれに供給する構成としてもよい。また、アライメント用検出光は感光基板Ｐのレジストに対して非感光性であることが望ましく、ハロゲンランプからなる光源８１より射出された光（白色光）のうち、特定の波長の光をカットするフィルタを、光源８１と感光基板Ｐとの間の光路上に設ける構成としてもよい。
【００３５】
図５は基板側ＡＦ検出系６０ａを示す概略構成図である。なお、他の基板側ＡＦ検出系６０ｂ〜６０ｇ、及びマスク側ＡＦ検出系７０ａ〜７０ｄも、ＡＦ検出系６０ａと同等の構成である。
図５に示すように、ＡＦ検出系６０ａは、ＡＦ用検出光を射出するＬＥＤからなるＡＦ用光源６１と、光源６１から射出した検出光が入射される送光レンズ系６２と、送光レンズ系６２を通過した光を、検出対象である感光基板Ｐ（あるいはマスクＭ）に傾斜方向から導くミラー６３と、ミラー６３を介して照射された検出光に基づき感光基板Ｐ（あるいはマスクＭ）で発生した反射光を受光レンズ系６５に導くミラー６４と、受光レンズ系６５を通過した光を受光する撮像素子（ＣＣＤ）６６とを備えている。送光レンズ系６２は、検出光を例えばスリット状に整形してから感光基板Ｐに照射する。ここで、図５に示すように、検出対象である感光基板ＰのＺ軸方向における位置がΔＺ変位すると、傾斜方向から照射されたスリット状の検出光は、撮像素子６６におけるＸ軸方向における結像位置をΔＸ変位させる。撮像素子６６の撮像信号は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは撮像素子６６による撮像位置の基準位置に対する変位量ΔＸに基づいて、感光基板ＰのＺ軸方向における変位量ΔＺを求める。ここで、受光レンズ系６５の入射面から射出面側への倍率がＮ倍（例えば１０倍）に設定されていると、撮像素子６６は、感光基板Ｐの変位ΔＺに対してＮ倍（１０倍）の感度で検出可能となる。フォーカス検出系６０、７０の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出系６０、７０の検出結果に基づいて、マスクＭのパターン面と感光基板Ｐの露光面とが常に所定の間隔になるように位置制御する。
【００３６】
上記ＡＦ検出系６０ａ（６０ｂ〜６０ｇ、７０ａ〜７０ｄ）では、光源６１、送光レンズ系６２、及びミラー６３がＡＦ検出系の送光系を構成しており、ミラー６４、受光レンズ系６５、及び撮像素子６６がＡＦ検出系の受光系を構成している。なお、光源６１は複数のＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇ（７０ａ〜７０ｄ）のそれぞれに設ける構成でもよいし、１つの光源６１から射出された光を複数のライドガイド（光ファイバ）で分岐し、この分岐した複数の光を複数のＡＦ検出系のそれぞれに供給する構成としてもよい。また、ＡＦ用検出光も感光基板Ｐのレジストに対して非感光性であることが望ましく、光源６１より射出された光のうち、特定の波長の光をカットするフィルタを、光源６１と感光基板Ｐとの間の光路上に設ける構成としてもよい。
【００３７】
ところで、本実施形態におけるマーク検出系ＡＬはオフアクシス方式であり、アライメント処理を行うに際し、マスクＭとマーク検出系ＡＬとの相対位置であるベースライン量が計測される。以下、ベースライン計測方法について説明する。図１に示すように、マスクＭにはベースライン計測用のマーク（マスク側ＡＩＳマーク）９０が設けられており、基板ステージＰＳＴにはベースライン計測用のマーク（基板側ＡＩＳマーク）９１を有する基準部材９２が設けられている。基板側ＡＩＳマーク９１のＺ軸方向における形成位置（高さ）は感光基板Ｐの表面（露光面）と略一致するように設定されている。また、マスク側ＡＩＳマーク９０はマスクＭの特定位置（例えば中心位置）に対して所定の位置関係で設けられている。マスク側ＡＩＳマーク９０と基板側ＡＩＳマーク９１とは対応しており、それぞれＹ軸方向に複数並んで設けられている。また、基準部材９２の下方には基準部材９２を通過した光を受光可能なＡＩＳ受光系９４が基板ステージＰＳＴに埋設されている（図６参照）。ＡＩＳ受光系９４は、レンズ系９５と、レンズ系９５を介した光を受光する撮像素子（ＣＣＤ）９６とを備えている。
【００３８】
次に、図６を参照しながらベースライン計測手順を説明する。
図６（ａ）に示すように、基板側ＡＦ検出系６０が基板ステージＰＳＴに設けられている基板側ＡＩＳマーク９１を有する基準部材９２との距離を検出するとともに、マスク側ＡＦ検出系７０がマスク側ＡＩＳマーク９０を有するマスクＭとの距離を検出する。制御装置ＣＯＮＴは、基板側ＡＦ検出系６０及びマスク側ＡＦ検出系７０それぞれの検出結果に基づいて、マスクＭと基準部材９２との距離を求める（ステップＳＡ１）。
このとき、マスクＭを支持しているマスクステージＭＳＴの位置はレーザ干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２、Ｍｙ１により検出され、基板ステージＰＳＴの位置はレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２、Ｐｙ１により検出されている。
【００３９】
次いで、図６（ｂ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、いわゆるスルー・ザ・レンズ（ＴＴＬ）方式により、撮像素子９６でマスクＭのＡＩＳマーク９０と基板ステージＰＳＴ上のＡＩＳマーク９１とを検出し、この検出結果に基づいてマスクＭと基板ステージＰＳＴとの相対位置を求める（ステップＳＡ２）。
具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、撮像素子９６でマスク側ＡＩＳマーク９０の像と基板側ＡＩＳマーク９１の像とが一致するようにマスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴを移動し、照明光学系ＩＬでマスクＭのマスク側ＡＩＳマーク９０を照明する。マスクＭを通過した照明光（露光光）は投影光学系ＰＬを通過するとともに基板側ＡＩＳマーク９１を通過し撮像素子９６に導かれる。ここで、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ１で求めたマスクＭと基準部材９２との距離に基づいて、基板ステージＰＳＴのＺ軸方向における位置や投影光学系ＰＬの像特性を調整し、マスク側ＡＩＳマーク９０及び基板側ＡＩＳマーク９１のそれぞれの像を撮像素子９６で結像させる（ピントを合わせる）。このとき、マスクＭを支持しているマスクステージＭＳＴの位置はレーザ干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２、Ｍｙ１により検出され、基板ステージＰＳＴの位置はレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２、Ｐｙ１により検出されている。なお、露光光を用いて撮像素子９６でＡＩＳマーク９０、９１を撮像する際、撮像素子９６上で最適な光量（照度）が得られるように、例えば、照明光学系ＩＬ内のフィルタを駆動することができる。
【００４０】
次に、図６（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは基板ステージＰＳＴを移動し、マーク検出系ＡＬの計測領域中心（具体的には計測領域に設けられている指標マーク）に基板ステージＰＳＴのＡＩＳマーク９１を一致させ、このときの基板ステージＰＳＴの位置をレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２、Ｐｙ１で検出する（ステップＳＡ３）。
ステップＳＡ２及びステップＳＡ３で求めたレーザ干渉計によるステージ位置検出結果から、マスクＭとマーク検出系ＡＬとの相対位置であるベースライン量が求められる。そして、求めたベースライン量に基づいて、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴ上に載置された感光基板Ｐをマーク検出系ＡＬによりマスクＭに対して位置合わせ（アライメント）する。
【００４１】
なお、ベースライン計測は、露光処理開始毎に行ってもよいし、所定時間間隔毎（例えば１０時間毎、１日毎など）、及び予め設定した所定ロット数毎に行うようにしてもよい。また、上記ＡＩＳマーク９０、９１の像を撮像素子９６で撮像しつつ、投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）の像シフト機構１９、倍率調整機構２３、及びローテーション調整機構としての直角プリズム２４、２７を駆動し、投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇそれぞれのシフト、スケーリング、及びローテーションといった像特性を調整することができる。
【００４２】
次に、上述したマーク検出系ＡＬを有する露光装置ＥＸにより、マスクＭと感光基板Ｐとをアライメントする方法、及びマスクＭのパターンを感光基板Ｐに露光する方法について説明する。
本実施形態では、図７に示すように、感光基板Ｐ上に９つのパターン形成領域（露光領域、ショット領域）ＰＡ１〜ＰＡ９を設定し、これらパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ９のそれぞれに対して露光処理し、デバイスを形成するものとする。複数のパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ９のうち、パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３がＹ軸方向（第２の方向）に３つ並んで設定され、パターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６がＹ軸方向に３つ並んで設定され、パターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９がＹ軸方向に３つ並んで設定されている。ここで、以下の説明において、Ｙ軸方向に並ぶパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３を「ブロックＢＲ１」、パターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６を「ブロックＢＲ２」、パターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９を「ブロックＢＲ３」と適宜称する。したがって、感光基板ＰはＸ軸方向に関して分割された３つのブロックＢＲ１、ＢＲ２、ＢＲ３に設定される。また、パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ９のそれぞれは、Ｘ軸方向における大きさのほうがＹ軸方向より大きく設定されている。そして、Ｙ軸方向に並んだ複数のアライメントマークｍ１〜ｍ６のうち、アライメントマークｍ１、ｍ２がパターン形成領域ＰＡ３、ＰＡ６、ＰＡ９に配置され、アライメントマークｍ３、ｍ４がパターン形成領域ＰＡ２、ＰＡ５、ＰＡ８に配置され、アライメントマークｍ５、ｍ６がパターン形成領域ＰＡ１、ＰＡ４、ＰＡ７に配置されるように、アライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれの間隔が予め設定されている。そして、Ｙ軸方向に並んだアライメントマークｍ１〜ｍ６が、Ｘ軸方向に予め設定された間隔をおいて配置されていることにより、パターン形成領域ＰＡ３、ＰＡ６、ＰＡ９のそれぞれの４隅にアライメントｍ１、ｍ２が配置され、パターン形成領域ＰＡ２、ＰＡ５、ＰＡ８のそれぞれの４隅にアライメントｍ３、ｍ４が配置され、パターン形成領域ＰＡ１、ＰＡ４、ＰＡ７のそれぞれの４隅にアライメントｍ５、ｍ６が配置される。
【００４３】
ここで、以下の説明において、Ｙ軸方向に並んだ６つのアライメントマークｍ１〜ｍ６をまとめて、適宜「アライメントマーク群」と称する。したがって、本実施形態において、感光基板Ｐ上には、Ｘ軸方向に６つのアライメントマーク群Ｇ１〜Ｇ６が設けられた構成となっている。
【００４４】
そして、Ｘ軸方向に並ぶレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３の配置（間隔）は、感光基板Ｐ上でＸ軸方向に並ぶ複数のブロックＢＲ１、ＢＲ２、ＢＲ３に対応するように設定されている。すなわち、レーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３の間隔は、パターン形成領域ＰＡ１、ＰＡ４、ＰＡ７のＸ軸方向における長さに応じて設定されている。また、感光基板Ｐは大型基板であって、移動鏡３４ｂのＸ軸方向における長さは感光基板ＰのＸ軸方向における長さよりも短く、移動鏡３４ｂは高い加工精度で製造されている。
【００４５】
以下、図８に示すフローチャート図、及び図９、図１０に示す模式図を参照しながら、アライメント処理（ラフアライメント処理）手順について説明する。
感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロードされたら、制御装置ＣＯＮＴは不図示のピン部材を感光基板Ｐの端部に当てることで、基板ステージ座標系に対する感光基板Ｐの大まかな位置計測（ポテンショ計測）を行う（ステップＳＢ１）。次いで、制御装置ＣＯＮＴは、前記ポテンショ計測結果に基づいて、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６と感光基板Ｐ上のアライメントマークｍ１〜ｍ６との大まかな位置合わせを行う（ステップＳＢ２）。
【００４６】
図９（ａ）は、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６と、感光基板Ｐ上のアライメントマークｍ１〜ｍ６とが大まかに位置合わせされた状態を示す模式図である。図９（ａ）に示すように、本実施形態では、Ｘ軸方向に並んだ複数のアライメントマーク群Ｇ１〜Ｇ６のうち、Ｘ軸方向に関して略中央部に設けられた第２のアライメントマーク群Ｇ２と、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６とが大まかに位置合わせされる。
【００４７】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６で、第２のアライメントマーク群Ｇ２のアライメントマークｍ１〜ｍ６に対する計測動作を同時に行う（ステップＳＢ３）。
【００４８】
図９（ｂ）は、図９（ａ）に示した状態におけるマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６の計測領域Ｋ１〜Ｋ６と、アライメントマークｍ１〜ｍ６との位置関係を示す模式図である。
図９（ｂ）に示すように、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６は、矩形状の計測領域Ｋ１〜Ｋ６をそれぞれ有している。そして、図９（ｂ）に示す例では、マーク検出系ＡＬ１、ＡＬ２、ＡＬ３、ＡＬ４、ＡＬ５の計測領域Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５のそれぞれにアライメントマークｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４、ｍ５が配置され、マーク検出系ＡＬ６の計測領域Ｋ６にはアライメントマークが配置されていない。つまり、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ５がアライメントマークを検出しており、他のマーク検出系ＡＬ６はアライメントマークを検出していない状態となっている。
【００４９】
制御装置ＣＯＮＴは、計測領域にアライメントマークが配置されたマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ５のうち、互いに最も離れた位置にある２つのマーク検出系ＡＬ１、ＡＬ５の検出結果に基づいて、感光基板Ｐの位置情報を求める（ステップＳＢ４）。
具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、マーク検出系ＡＬ１、ＡＬ５の検出結果に基づいて、所定位置に対する感光基板Ｐの位置情報を求める。ここで、所定位置とは、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６の全ての計測領域Ｋ１〜Ｋ６にアライメントマークｍ１〜ｍ６が配置される感光基板Ｐの位置である。
【００５０】
制御装置ＣＯＮＴは、前記所定位置に対する感光基板Ｐの位置ずれ量を求める。具体的には、マーク検出系ＡＬ１、ＡＬ５それぞれの計測領域Ｋ１、Ｋ５の基準位置（ここでは計測領域Ｋ１、Ｋ５の中心位置）と、計測領域Ｋ１、Ｋ５に配置されたアライメントマークｍ１、ｍ５との位置関係を求め、この求めた位置関係に基づいて、感光基板Ｐを前記所定位置に対して位置合わせするための補正量を求める（ステップＳＢ５）。
例えば、計測領域Ｋ１の基準位置（中心位置）に対するアライメントマークｍ１のＸ軸方向及びＹ軸方向における位置ずれ量をΔｘ１、Δｙ１、計測領域Ｋ５の基準位置（中心位置）に対するアライメントマークｍ５のＸ軸方向及びＹ軸方向における位置ずれ量をΔｘ５、Δｙ５、マーク検出系ＡＬ１とマーク検出系ＡＬ５との距離をΔＬｙとすると、
θＺ方向における補正量ΔＲｏｔ＝（Δｘ１−Δｘ５）／ΔＬｙ、
Ｘ軸方向における補正量ΔＸ＝（Δｘ１＋Δｘ５）／２、
ｙ軸方向における補正量ΔＹ＝（Δｙ１＋Δｙ５）／２、
である。
【００５１】
制御装置ＣＯＮＴは、上記求めた補正量（ΔＲｏｔ、ΔＸ、ΔＹ）に基づいて、感光基板Ｐを所定位置に対して位置合わせする。すなわち、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６の全ての計測領域Ｋ１〜Ｋ６にアライメントマークｍ１〜ｍ６が配置されるように基板ステージＰＳＴを駆動し、感光基板Ｐを位置決めする（ステップＳＢ６）。
【００５２】
図１０は、上記求めた補正量に基づいて基板ステージＰＳＴを駆動することにより感光基板Ｐを所定位置に位置合わせした状態を示す模式図である。このように、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６の全ての計測領域Ｋ１〜Ｋ６にアライメントマークｍ１〜ｍ６が配置され、以上でラフアライメント処理が終了する。
【００５３】
本実施形態では、ラフアライメント処理を行うに際し、Ｘ軸方向に設けられた複数のアライメントマーク群Ｇ１〜Ｇ６のうち、中央部に設けられたアライメントマーク群Ｇ２を用いている。これは、ポテンショ計測後、例えば感光基板ＰがθＺ方向に大きく回転していたり、あるいはＸＹ方向に移動していても、マーク検出系に対するアライメントマークの位置誤差量が、端部に比べて中央部のほうが小さいため、マーク検出系の計測領域にアライメントマークが配置されやすいためである。また、ラフアライメント処理においては、複数のアライメントマーク群Ｇ１〜Ｇ６のうち１つのアライメントマーク群に対する計測動作を行えば十分であるが、もちろん、２つ以上の任意数のアライメントマーク群に対して計測動作を行っても構わない。
【００５４】
本実施形態では、アライメントマークｍ１〜ｍ５を検出した複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ５のうち、互いに最も離れた位置にある２つのマーク検出系ＡＬ１、ＡＬ５の検出結果に基づいて、感光基板Ｐの位置情報を求めている。これにより、感光基板Ｐの特にθＺ方向における位置情報（位置ずれ量）を精度良く求めることができる。一方、アライメントマークを検出した複数のマーク検出系のうち、任意の２つのマーク検出系（例えばマーク検出系ＡＬ２、ＡＬ４）の検出結果に基づいて感光基板Ｐの位置情報を求めることもできるし、２つに限らず、アライメントマークを検出した複数のマーク検出系のうち３つ以上の任意の数のマーク検出系の検出結果に基づいて感光基板Ｐの位置情報を求めるようにしてもよい。３つ以上のマーク検出系の検出結果を用いる場合には、最小自乗法等の手法を用いてデータ解析することで、感光基板Ｐの位置情報を精度良く求めることができる。
【００５５】
ラフアライメント処理が終了したら、ファインアライメント処理の後、露光処理が行われる。ファインアライメント処理及び露光処理動作の一例について図１１〜図１６を参照しながら説明する。
図６を参照して説明したようにベースライン計測が行われた後、図１１（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを移動し、感光基板Ｐに設けられている−Ｘ側から１列目の第１のアライメントマーク群Ｇ１とマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６とを対向させる。前述したように、本実施形態では、感光基板Ｐに形成されているアライメントマークｍ１〜ｍ６の配置（間隔）に基づいてマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置（間隔）が設定されている。そして、制御装置ＣＯＮＴは、このときの基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びθＺ方向における位置をレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２を用いて検出するとともに、複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のうちパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３（ブロックＢＲ１）に対応する１つのレーザ干渉計Ｐｙ１を選択し、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置をレーザ干渉計Ｐｙ１を用いて検出する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計で基板ステージＰＳＴの位置を検出しつつ、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６と第１のアライメントマーク群Ｇ１とを対向した状態で、Ｙ軸方向に複数並んだパターン形成領域（露光領域）ＰＡ１〜ＰＡ３のそれぞれに対応するアライメントマークｍ１〜ｍ６を同時に検出する。
【００５６】
次いで、図１１（ｂ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを−Ｘ方向に移動し、感光基板Ｐに設けられている−Ｘ側から２列目の第２のアライメントマーク群Ｇ２とマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６とを対向させ、レーザ干渉計Ｐｙ１で基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を検出するとともにレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴのＸ軸及びθＺ方向における位置を検出し、アライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれを同時に検出する。以上で、ファインアライメント処理のための第１及び第２のアライメントマーク群Ｇ１、Ｇ２に対する計測動作が終了する。
【００５７】
ところで、ファインアライメント処理時では、上記ラフアライメント処理時と同じ計測領域が用いられる。換言すれば、上記ラフアライメント処理時においても、高倍率な（狭い計測領域である）アライメント受光系が用いられる。これにより、装置構成を簡略化できる。そして、本実施形態のラフアライメント処理時において、複数並んだマーク検出系を使ってアライメントマークを同時計測することで、高倍率なマーク検出系であっても少なくとも２つのマーク検出系の計測領域にアライメントマークを配置することが可能となる。
【００５８】
一方、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれについて、ラフアライメント用の低倍率アライメント受光系と、ファインアライメント用の高倍率アライメント受光系との双方を併設してもよい。この場合、ラフアライメント処理時において、高倍率アライメント受光系を用いたアライメントマーク検出が不能である場合、低倍率アライメント受光系に切り替えてアライメントマーク検出を行うことによりアライメントマーク検出が可能となる。このように、低倍率及び高倍率アライメント受光系を切り替えてアライメントマーク検出を行うことにより、アライメント処理を円滑に行うことができる。
【００５９】
制御装置ＣＯＮＴは、パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３のそれぞれに対してＸ軸方向に所定距離離れた２箇所で１列目のアライメントマーク及び２列目のアライメントマークの位置検出を行い、これら検出結果に基づいて、各パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３に関するシフト、スケーリング、及びローテーション等の像特性を補正する補正パラメータを求める。
【００６０】
ここで、第１のアライメントマーク群Ｇ１を検出後、第２のアライメントマーク群Ｇ２を検出するために、感光基板ＰがアライメントユニットＵに対して走査することになるが、このとき、アライメントユニットＵのうちＹ軸方向に並んだ複数の基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇのそれぞれが感光基板Ｐの表面の高さ位置をＸ軸方向において所定距離間隔で検出する。すなわち、感光基板Ｐの表面の高さ位置が碁盤目状の複数位置で検出される。これら基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇそれぞれの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇの検出結果に基づいて、感光基板Ｐのパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３それぞれの表面形状を求める。
【００６１】
複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち外側２つのマーク検出系ＡＬ１及びＡＬ６には、基板ＡＦ検出系６０ａ及び６０ｇが近接して設けられている。したがって、基板ＡＦ検出系６０ａ及び６０ｇによる感光基板ＰのＺ軸方向における位置情報をモニタしつつ、マーク検出系によるアライメント処理（アライメントマーク検出）を行うことにより、アライメント処理時において感光基板Ｐが投影光学系の結像面からＺ軸方向に大きくずれた状態でアライメント処理してしまうといった不都合を抑えることができる。
【００６２】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、前記求めた補正パラメータに基づいて、投影光学系ＰＬの結像特性調整装置を使って像特性を補正した後、レーザ干渉計Ｐｙ１、及びＰｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴの位置検出をしつつ、パターン形成領域ＰＡ１に対する露光処理を行う。
すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ１の＋Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを移動する。同時に、制御装置ＣＯＮＴは、図１１では不図示のマスクＭを支持したマスクステージＭＳＴも−Ｘ側に移動し、感光基板Ｐに対してマスクＭを位置合わせする。そして、マスクＭと感光基板Ｐとを投影光学系ＰＬに対して＋Ｘ方向に同期移動しつつマスクＭを露光光ＥＬで照明することにより、パターン形成領域ＰＡ１に対して露光処理が行われる。図１１（ｃ）には、パターン形成領域ＰＡ１に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。ここで、上記求めた感光基板Ｐ（パターン形成領域ＰＡ１）の表面形状データに基づいて、投影光学系の結像面と感光基板Ｐの表面とが一致するように、基板ステージＰＳＴをＺ軸方向、あるいはθＸ、θＹ方向に移動して感光基板Ｐの姿勢を制御しつつ走査露光が行われる。なお、複数の投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇのうち、使用しない投影光学モジュール（例えばパターン形成領域ＰＡ１からはみ出る投影光学モジュールＰＬａ、ＰＬｇ等）は、その光路を照明シャッタにより遮蔽される。
【００６３】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、レーザ干渉計Ｐｙ１、及びＰｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴの位置検出をしつつ、パターン形成領域ＰＡ２に対する露光処理を行う。図１２（ｄ）には、パターン形成領域ＰＡ２に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。同様に、制御装置ＣＯＮＴは、補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、レーザ干渉計Ｐｙ１、及びＰｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴの位置検出をしつつ、パターン形成領域ＰＡ３に対する露光処理を行う。図１２（ｅ）には、パターン形成領域ＰＡ３に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。
【００６４】
次いで、図１３（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは基板ステージＰＳＴを移動し、感光基板Ｐに設けられている−Ｘ側から３列目の第３のアライメントマーク群Ｇ３とマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６とを対向させる。そして、制御装置ＣＯＮＴは複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のうちパターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６（ブロックＢＲ２）に対応する１つのレーザ干渉計Ｐｙ２を選択する。制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置が移動したことに伴い、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向の位置検出に用いるレーザ干渉計をレーザ干渉計Ｐｙ１から前記選択したレーザ干渉計Ｐｙ２に切り替える。
【００６５】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、このときの基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びθＺ方向における位置をレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２を用いて検出するとともに、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置をレーザ干渉計Ｐｙ２を用いて検出する。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計で基板ステージＰＳＴの位置を検出しつつ、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６と第３のアライメントマーク群Ｇ３とを対向した状態で、Ｙ軸方向に複数並んだパターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６のそれぞれに対応するアライメントマークｍ１〜ｍ６を同時に検出する。
次いで、図１３（ｂ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは基板ステージＰＳＴを−Ｘ方向に移動し、感光基板Ｐに設けられている−Ｘ側から４列目の第４のアライメントマーク群Ｇ４とマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６とを対向させ、レーザ干渉計Ｐｙ２で基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を検出するとともにレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びθＺ軸方向における位置を検出し、アライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれを同時に検出する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、第３、第４のアライメントマーク群Ｇ３、Ｇ４の位置検出結果に基づいて、各パターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６に関するシフト、スケーリング、及びローテーション等の像特性を補正する補正パラメータを求める。このとき、上述同様、基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇにより、感光基板Ｐのパターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６それぞれの表面形状が求められる。そして、制御装置ＣＯＮＴは、図１３（ｃ）、図１４（ｄ）、図１４（ｅ）に示すように、パターン形成領域ＰＡ４、ＰＡ５、ＰＡ６に対する露光処理を順次行う。
【００６６】
次いで、図１５（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを移動し、感光基板Ｐに設けられている−Ｘ側から５列目の第５のアライメントマーク群Ｇ５とマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６とを対向させる。そして、制御装置ＣＯＮＴは複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のうちパターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９（ブロックＢＲ３）に対応する１つのレーザ干渉計Ｐｙ３を選択する。制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置が移動したことに伴い、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向の位置検出に用いるレーザ干渉計をレーザ干渉計Ｐｙ２から前記選択したレーザ干渉計Ｐｙ３に切り替える。
【００６７】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、このときの基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びθＺ方向における位置をレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２を用いて検出するとともに、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置をレーザ干渉計Ｐｙ３を用いて検出する。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計で基板ステージＰＳＴの位置を検出しつつ、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６と第５のアライメントマーク群Ｇ５とを対向した状態で、Ｙ軸方向に複数並んだパターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９のそれぞれに対応するアライメントマークｍ１〜ｍ６を同時に検出する。
【００６８】
次いで、図１５（ｂ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを−Ｘ方向に移動し、感光基板Ｐに設けられている−Ｘ側から６列目の第６のアライメントマーク群Ｇ６とマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６とを対向させ、レーザ干渉計Ｐｙ３で基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を検出するとともにレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びθＺ方向における位置を検出し、アライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれを同時に検出する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、第５、第６のアライメントマーク群Ｇ５、Ｇ６の位置検出結果に基づいて、各パターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９に関するシフト、スケーリング、及びローテーション等の像特性を補正する補正パラメータを求める。このとき、上述同様、基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇにより、感光基板Ｐのパターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６それぞれの表面形状が求められる。そして、制御装置ＣＯＮＴは、図１５（ｃ）、図１６（ｄ）、図１６（ｅ）に示すように、パターン形成領域ＰＡ７、ＰＡ８、ＰＡ９に対する露光処理を順次行う。
【００６９】
なお、上記実施形態における露光装置ＥＸは、互いに隣接する複数の投影光学系を有する、所謂マルチレンズスキャン型露光装置であるが、投影光学系が１つである走査型露光装置ついても、本発明を適用することができる。更には、走査型露光装置に限らず、一括型露光装置（所謂ステッパ）について本発明を適用することももちろん可能である。
【００７０】
次に、本発明の露光装置ＥＸの他の実施形態について図１７を参照しながら説明する。図１７は投影光学系ＰＬを１つ有する一括型露光装置ＥＸを示す模式図であって、図１７（ａ）は上方から見た平面図、図１７（ｂ）は感光基板Ｐ上に設けられているアライメントマークとマーク検出系の計測領域との位置関係を示す模式図である。ここで、以下の説明において、上述した実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
【００７１】
図１７（ａ）に示す露光装置ＥＸにおいて、投影光学系ＰＬの周囲にほぼ等間隔で４つのマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ４が配置されている。このマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ４は、基板ステージＰＳＴに支持されている矩形状の感光基板Ｐ上に設けられているアライメントマークｍ１〜ｍ４に対応して設けられている。
【００７２】
アライメント処理する際には、上記実施形態同様、まず、基板ステージＰＳＴにロードされた感光基板Ｐのアライメントマークｍ１〜ｍ４と、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ４との大まかな位置合わせが行われる。次いで、制御装置ＣＯＮＴは、４つのマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ４を使ってアライメントマークｍ１〜ｍ４を同時に計測する。
【００７３】
図１４（ｂ）に示すように、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ４は、矩形状の計測領域Ｋ１〜Ｋ４をそれぞれ有しており、マーク検出系ＡＬ２、ＡＬ３、ＡＬ４の計測領域Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４のそれぞれにアライメントマークｍ２、ｍ３、ｍ４が配置され、マーク検出系ＡＬ１の計測領域Ｋ１にはアライメントマークが配置されていない。制御装置ＣＯＮＴは、計測領域にアライメントマークが配置されたマーク検出系ＡＬ２〜ＡＬ４のうち、２つのマーク検出系ＡＬ３、ＡＬ４の検出結果に基づいて、感光基板Ｐの位置情報を求める。
【００７４】
制御装置ＣＯＮＴは、マーク検出系ＡＬ３、ＡＬ４それぞれの計測領域Ｋ３、Ｋ４の基準位置（中心位置）と、計測領域Ｋ３、Ｋ４に配置されたアライメントマークｍ３、ｍ４との位置関係を求め、この求めた位置関係に基づいて、感光基板Ｐを前記所定位置に対して位置合わせするための補正量を求める。例えば、計測領域Ｋ３の基準位置（中心位置）に対するアライメントマークｍ３のＸ軸方向及びＹ軸方向における位置ずれ量をΔｘ３、Δｙ３、計測領域Ｋ４の基準位置（中心位置）に対するアライメントマークｍ４のＸ軸方向及びＹ軸方向における位置ずれ量をΔｘ４、Δｙ４、マーク検出系ＡＬ３とマーク検出系ＡＬ４との距離をΔＬｙとすると、
θＺ方向における補正量ΔＲｏｔ＝（Δｘ３−Δｘ４）／ΔＬｙ、
Ｘ軸方向における補正量ΔＸ＝（Δｘ３＋Δｘ４）／２、
ｙ軸方向における補正量ΔＹ＝（Δｙ３＋Δｙ４）／２、
である。
【００７５】
制御装置ＣＯＮＴは、上記求めた補正量（ΔＲｏｔ、ΔＸ、ΔＹ）に基づいて、感光基板Ｐを所定位置に対して位置合わせする。すなわち、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ４の全ての計測領域Ｋ１〜Ｋ４にアライメントマークｍ１〜ｍ４が配置されるように基板ステージＰＳＴを駆動し、感光基板Ｐを位置決めする。
【００７６】
図１８は、上記求めた補正量に基づいて基板ステージＰＳＴを駆動することにより感光基板Ｐを所定位置に位置合わせした状態を示す模式図である。このように、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ４の全ての計測領域Ｋ１〜Ｋ４にアライメントマークｍ１〜ｍ４が配置され、以上でラフアライメント処理が終了する。
【００７７】
なお、上記各実施形態において、露光装置ＥＸの用途としては角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば、半導体製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
【００７８】
本実施形態の露光装置ＥＸの光源は、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）のみならず、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）を用いることができる。
【００７９】
投影光学系ＰＬの倍率は等倍系のみならず、縮小系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザを用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にする。
【００８０】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータを用いる場合は、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いい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
【００８１】
ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニットと電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
【００８２】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報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。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００８３】
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報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。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００８４】
本願実施形態の露光装置は、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。
【００８５】
半導体デバイスは、図１９に示すように、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マスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板（ウエハ、ガラスプレート）を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりマスクのパターンを基板に露光し、この露光した基板を現像する基板処理ステップ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。
【００８６】
【発明の効果】
本発明によれば、アライメントマークを検出可能な少なくとも２つのマーク検出系の検出結果に基づいて、複数のマーク検出系による基板上で異なる露光領域の複数のアライメントマークの検出を、基板を第１方向に移動して複数回行うとともに、検出系による基板のＺ軸方向の位置検出を、第１方向への基板の移動と並行して行う。このため、検出すべきアライメントマークの数を減らすことなく、従来に比べてアライメントマークの検出時間を短縮できるとともに、アライメントマークの検出動作と並行してＺ軸方向の基板の位置を検出できる。従って、基板の露光前の準備動作に要する時間を短縮でき、露光処理のスループットを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアライメント装置を備えた露光装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】マーク検出系を備えたアライメントユニットを示す概略斜視図である。
【図３】マーク検出系及びＡＦ検出系の配置を説明するための模式図である。
【図４】マーク検出系の概略構成図である。
【図５】ＡＦ検出系の概略構成図である。
【図６】ベースライン計測手順を説明するための図である。
【図７】アライメントユニットと基板ステージに支持された感光基板との関係を説明するための図である。
【図８】本発明のアライメント方法の一実施形態を示すフローチャート図である。
【図９】本発明のアライメント方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図１０】本発明のアライメント方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図１１】本発明の露光方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図１２】本発明の露光方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図１３】本発明の露光方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図１４】本発明の露光方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図１５】本発明の露光方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図１６】本発明の露光方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図１７】本発明のアライメント方法の他の実施形態を説明するための模式図である。
【図１８】本発明のアライメント方法の他の実施形態を説明するための模式図である。
【図１９】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。
【符号の説明】
ＡＬ１〜ＡＬ６…マーク検出系（アライメント装置）、
ＣＯＮＴ…制御装置（制御系）、ＥＸ…露光装置、Ｋ１〜Ｋ６…計測領域、
Ｍ…マスク、ｍ１〜ｍ６…アライメントマーク、Ｐ…感光基板（基板）
【発明の属する技術分野】
本発明は、アライメントマークを使って基板をアライメントするアライメント方法及びアライメント装置、並びに露光方法及び露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示デバイスや半導体デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと感光基板を支持する基板ステージとを有し、マスク上に形成されたパターンをマスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながら投影光学系を介して感光基板に転写するものである。露光装置としては、感光基板上にマスクのパターン全体を同時に転写する一括型露光装置と、マスクステージと基板ステージとを同期走査しつつマスクのパターンを連続的に感光基板上に転写する走査型露光装置との２種類が主に知られている。このうち、液晶表示デバイスを製造する際には、表示領域の大型化の要求から走査型露光装置が主に用いられている。走査型露光装置には、複数の投影光学系を、隣り合う投影領域が走査方向で所定量変位するように、且つ隣り合う投影領域の端部（継ぎ部）どうしが走査方向と直交する方向に重複するように配置した、いわゆるマルチレンズ方式の走査型露光装置（マルチレンズスキャン型露光装置）がある。マルチレンズ方式の走査型露光装置は、良好な結像特性を維持しつつ、装置を大型化せずに大きな露光領域（パターン形成領域）を得ることができる（特許文献１参照）。
【０００３】
露光装置では、感光基板上に既に形成されているパターンに対して次のパターンを精度良く重ね合わせる必要があるため、感光基板を所定位置に対して高精度に位置合わせ（アライメント）してから露光処理が行われる。液晶表示デバイスを製造するためのガラス基板を基材とする感光基板に対するアライメント処理では、まず、基板ステージにロードされた感光基板の外形計測（ポテンショ計測）が行われる。具体的には、感光基板の端部にピン部材を当てることで基板ステージ座標系に対する感光基板の大まかな位置計測であるポテンショ計測が行われる。次いで、ポテンショ計測結果に基づいて、感光基板を支持している基板ステージを移動して、感光基板上に設けられているアライメントマークを特定のマーク検出系（アライメント顕微鏡）の計測領域内に配置するための大まかな位置合わせが行われる。そして、この計測領域内に配置されたアライメントマークを使ってラフアライメント処理が行われた後、更に高精度なファインアライメント処理が行われる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２９６６６７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術には以下に述べる問題が存在する。
近年における感光基板の大型化に伴って、感光基板の変形やローテーション（基板ステージ座標系に対する回転方向の位置ずれ）による位置誤差が大きくなるため、上記ポテンショ計測を行っても、特定のマーク検出系の計測領域内にアライメントマークが配置されない可能性が生じるようになった。特定のマーク検出系の計測領域内にアライメントマークが配置されない場合、アライメント処理が困難になるばかりか、例えば作業者が介入してアシストする必要が生じ、処理効率が低下するという問題が生じる。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、感光基板が大型化してマーク検出系の計測領域内にアライメントマークを配置することが困難である場合でも、感光基板を円滑に効率良くアライメントでき、高精度で露光処理できる露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明は、実施の形態に示す図１〜図１９に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光方法は、マスク（Ｍ）と基板（Ｐ）とを第１方向（Ｘ軸方向）に同期移動しつつ、基板（Ｐ）に対してマスク（Ｍ）のパターンを露光する露光方法において、第１方向と直交する第２方向（Ｙ軸方向）に計測領域（Ｋ１〜Ｋ６）が配置される複数のマーク検出系（ＡＬ１〜ＡＬ６）で基板の複数のアライメントマーク（ｍ１〜ｍ６）の検出を略同時に行い、複数のマーク検出系（ＡＬ１〜ＡＬ６）のうちアライメントマークが計測領域に配置される少なくとも２つのマーク検出系の検出結果に基づいて、複数のマーク検出系（ＡＬ１〜ＡＬ６）による基板上で異なる露光領域（ＰＡ１〜ＰＡ３）の複数のアライメントマーク（ｍ１〜ｍ６）の検出を、基板を第１方向に移動して複数回行うとともに、複数のマーク検出系と異なる検出系（６０）による第１及び第２方向と直交するＺ軸方向の基板の位置検出を、第１方向への基板の移動と並行して行い、基板上の露光領域毎に同期移動によりマスクのパターンを露光する露光方法である。また、本発明の露光装置（ＥＸ）は、マスク（Ｍ）と基板（Ｐ）とを第１方向（Ｘ軸方向）に同期移動しつつ、基板（Ｐ）に対してマスク（Ｍ）のパターンを露光する露光装置において、第１方向と直交する第２方向（Ｙ軸方向）に計測領域（Ｋ１〜Ｋ６）が配置され、基板上のアライメントマークを検出する複数のマーク検出系（ＡＬ１〜ＡＬ６）と、第１及び第２方向と直交するＺ軸方向の基板の位置を検出する検出系（６０）と、複数のマーク検出系（ＡＬ１〜ＡＬ６）のうちアライメントマークが計測領域に配置される少なくとも２つのマーク検出系の検出結果に基づいて、複数のマーク検出系（ＡＬ１〜ＡＬ６）による基板上で異なる露光領域（ＰＡ１〜ＰＡ３）の複数のアライメントマーク（ｍ１〜ｍ６）の検出を、基板を第１方向に移動して複数回行うとともに、前記複数のマーク検出系（ＡＬ１〜ＡＬ６）と異なる検出系（６０）によるＺ軸方向の基板の位置検出を、第１方向への基板の移動と並行して行い、基板上の露光領域毎に同期移動によりマスクのパターンを露光する制御系（ＣＯＮＴ）とを備える露光装置（ＥＸ）である。
【０００８】
本発明によれば、複数のマーク検出系のいずれかでアライメントマークが検出できなくても、残りのマーク検出系でアライメントマークを検出可能である。また、アライメントマークを検出可能な少なくとも２つのマーク検出系の検出結果に基づいて、複数のマーク検出系による基板上で異なる露光領域の複数のアライメントマークの検出を、基板を第１方向に移動して複数回行うとともに、検出系による基板のＺ軸方向の位置検出を、第１方向への基板の移動と並行して行う。このため、検出すべきアライメントマークの数を減らすことなく、従来に比べてアライメントマークの検出時間を短縮できるとともに、アライメントマークの検出動作と並行してＺ軸方向の基板の位置を検出できる。従って、基板の露光前の準備動作に要する時間を短縮でき、露光処理のスループットを向上することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアライメント装置及び露光装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明のアライメント装置を備えた露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図１において、露光装置ＥＸは、パターンが形成されたマスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、感光基板（基板）Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像を基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬと、感光基板Ｐに設けられているアライメントマークを検出するアライメント装置の一部を構成すマーク検出系ＡＬ（ＡＬ１〜ＡＬ６）と、露光装置ＥＸの動作を統括制御する制御系の一部を構成する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。感光基板Ｐはガラスプレート（ガラス基板）に感光剤（フォトレジスト）を塗布したものである。投影光学系ＰＬは複数（７つ）の投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇにより構成され、本実施形態における露光装置ＥＸは、この投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）に対してマスクＭと感光基板Ｐとを走査方向（第１の方向）に同期移動しつつマスクＭを露光光ＥＬで照明し、マスクＭのパターン像を感光基板Ｐに露光する、所謂マルチレンズスキャン型露光装置である。
【００１０】
ここで、以下の説明において、マスクＭと感光基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向（第１の方向）、水平面内において前記走査方向と直交する方向である非走査方向をＹ軸方向（第２の方向）、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の軸線まわり方向を、それぞれθＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１１】
照明光学系ＩＬは、超高圧水銀ランプ等からなる光源、光源から射出された光束を集光する楕円鏡、楕円鏡によって集光された光束のうち露光に必要な波長の光束を反射し、その他の波長の光束を透過させるダイクロイックミラー、ダイクロイックミラーで反射した光束のうち更に露光に必要な波長（通常は、ｇ、ｈ、ｉ線のうち少なくとも１つの帯域）のみを通過させる波長選択フィルタ、及び波長選択フィルタからの光束を複数本（本実施形態では７本）に分岐して各照明系モジュールに入射させるライトガイドなどを備えている。ここで、前記照明系モジュールは複数設けられており、本実施形態では投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇに対応して７つ設けられている。これら複数の照明系モジュールのそれぞれから射出した露光光ＥＬは、マスクＭ上の異なる小領域（照明光学系ＩＬの照明領域）をそれぞれ照明する。また、照明系モジュールのそれぞれは、照明シャッタ、リレーレンズ、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ、及びコンデンサレンズなどを備えている。照明シャッタは露光光ＥＬの光路に対して進退自在に配置されており、光路に配置されたときに光束を遮光し、光路から退避したときに遮光を解除する。
【００１２】
マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴは、一次元の走査露光を行うべくＸ軸方向に長いストロークと、走査方向と直交するＹ軸方向に所定距離のストロークとを有している。また、マスクステージＭＳＴはＺ軸方向及びθＺ方向にも微動可能である。マスクステージＭＳＴは、このマスクステージＭＳＴを移動するリニアモータ等により構成されるマスクステージ駆動部ＭＳＴＤを備えている。マスクステージ駆動部ＭＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。マスクステージＭＳＴ上のＸ軸及びＹ軸方向のそれぞれの端縁には、直交する方向に移動鏡３２ａ、３２ｂがそれぞれ設置されている。移動鏡３２ａにはレーザ干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２が対向して配置され、移動鏡３２ｂにはレーザ干渉計Ｍｙ１が対向して配置されている。レーザ干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２は、移動鏡３２ａにレーザ光を照射し、移動鏡３２ａとの間の距離を検出する。レーザ干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２の検出結果に基づいて、マスクステージＭＳＴのＸ軸方向の位置、及びθＺ方向の回転量を求める。また、レーザ干渉計Ｍｙ１は、移動鏡３２ｂにレーザ光を照射し、移動鏡３２ｂとの間の距離を検出する。レーザ干渉計Ｍｙ１の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計Ｍｙ１の検出結果に基づいて、マスクステージＭＳＴのＹ軸方向の位置を求める。そして、制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２、Ｍｙ１の出力からマスクステージＭＳＴの位置をモニタし、マスクステージ駆動部ＭＳＴＤを制御することでマスクステージＭＳＴを所望の位置へ移動する。
【００１３】
マスクＭを透過した露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬ（投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇ）にそれぞれ入射する。この投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇは、マスクＭの照射範囲に存在するパターン像を感光基板Ｐに結像させ、感光基板Ｐの特定領域にパターン像を投影露光するものであって、複数の光学素子により構成されており、投影領域５０ａ〜５０ｇを設定する視野絞り、及び結像特性調整装置などを備えている。結像特性調整装置は、複数の光学素子のうち特定の光学素子を駆動することでパターン像の結像特性を調整するものであって、像シフト、スケーリング、ローテーション、及び像面位置（像面傾斜）などを調整可能である。また、投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれを構成する光学素子（レンズ）は鏡筒ＰＫの内部に配置されている。なお、結像特性調整装置としては、一部の光学素子（レンズ）間を密封して内部圧力を調整する機構であってもよい。
【００１４】
感光基板Ｐ上での投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇの投影領域５０ａ〜５０ｇのそれぞれは、所定形状、本実施形態では台形形状に設定され、図１に示すように、投影領域５０ａ、５０ｃ、５０ｅ、５０ｇと、投影領域５０ｂ、５０ｄ、５０ｆとが、Ｘ軸方向に対向して配置されている。さらに、投影領域５０ａ〜５０ｇは、隣り合う投影領域の端部（境界部、継ぎ部）どうしがＹ軸方向に重なり合うように並列配置される。そして、投影領域５０ａ〜５０ｇの境界部どうしをＹ軸方向に重なり合うように並列配置することにより、Ｘ軸方向の投影領域の幅の総計がほぼ等しくなるように設定されている。こうすることにより、Ｘ軸方向に走査露光したときの露光量が等しくなるようになっている。このように、各投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇによる投影領域５０ａ〜５０ｇのそれぞれが重なり合う重複領域（継ぎ部）を設けることにより、継ぎ部における光学収差の変化や照度変化を滑らかにすることができる。
【００１５】
投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれは定盤１５０に支持されており、定盤１５０は不図示のコラム（支持構造体）にキネマティックに支持されている。複数の投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇのうち投影光学モジュールＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇがＹ軸方向に並んで配置され、投影光学モジュールＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆがＹ軸方向に並んで配置されている。また、Ｙ軸方向に並んだ投影光学モジュールＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと、Ｙ軸方向に並んだ投影光学モジュールＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとはＸ軸方向において対向するように配置されており、全体で千鳥状に配置されている。千鳥状に配置されている投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれは、隣合う投影光学モジュールどうし（例えば投影光学モジュールＰＬａとＰＬｂ、ＰＬｂとＰＬｃ）をＹ軸方向に所定量変位させて配置されている。各投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇを透過した露光光ＥＬは、感光基板Ｐ上の異なる投影領域５０ａ〜５０ｇにマスクＭの照射領域に対応したパターン像を所定の結像特性で結像する。
【００１６】
定盤１５０は、例えばメタルマトリクス複合材（ＭＭＣ：Metal Matrix Composites）により形成されている。メタルマトリクス複合材は金属をマトリクス材としてその中にセラミックス強化材を複合した複合材であり、ここでは金属としてアルミニウムを含むものが用いられている。定盤１５０の中央部には開口部１５０Ａが形成されており、この開口部１５０Ａにより投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇそれぞれの露光光ＥＬの光路が確保されている。ここで、定盤１５０は平面視において左右対称な六角形状（ホームベース状）に形成されており、Ｙ軸方向に４つ並んだ投影光学モジュールＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇは定盤１５０の幅の広い部分で支持され、Ｙ軸方向に３つ並んだ投影光学モジュールＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆは定盤１５０の幅の狭い部分で支持されている。すなわち、複数並んだ投影光学モジュールの数に応じて定盤１５０の形状が設定されており、これにより、投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇを支持するのに十分な強度を得られる範囲において、使用材料が最小限に抑えられている。
【００１７】
投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれは、定盤１５０に対して互いに独立して接続されており、又分離可能である。これにより、投影光学モジュールをモジュール単位で増減させることが可能となり、その場合において、投影光学モジュールの定盤１５０に対する取り付け・取り外し作業を容易に行うことができる。更に、投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれを定盤１５０に対して互いに独立して接続及び分離可能としたことにより、定盤１５０の所定の基準位置（例えば開口部１５０Ａの中心位置）に対してそれぞれ独立して位置決め可能であり、各投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇの互いの相対位置を任意に設定することができる。
【００１８】
感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴは基板ホルダを介して感光基板Ｐを保持する。基板ステージＰＳＴは、マスクステージＭＳＴと同様に、一次元の走査露光を行うべくＸ軸方向に長いストロークと、走査方向と直交するＹ軸方向にステップ移動するための長いストロークとを有している。基板ステージＰＳＴはＺ軸方向にも移動可能であり、更に、θＸ、θＹ、及びθＺ方向にも移動可能である。そして、基板ステージＰＳＴは、この基板ステージＰＳＴを移動するリニアモータ等により構成される基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを備えている。基板ステージ駆動部ＰＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴによって制御される。
【００１９】
基板ステージＰＳＴ上のＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの端縁には、直交する方向に移動鏡３４ａ、３４ｂがそれぞれ設置されている。Ｙ軸方向に延在する移動鏡３４ａには、複数、本実施形態では２つのレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２が対向して配置されている。また、Ｘ軸方向に延在する移動鏡３４ｂには、複数、本実施形態では３つのレーザ干渉計Ｐｙ１、Ｐｙ２、Ｐｙ３が対向して配置されている。ここで、複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って等間隔に並べで配置されている。レーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２のそれぞれは移動鏡３４ａにレーザ光を照射し、移動鏡３４ａとの距離を検出する。レーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２の検出結果に基づいて、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向の位置、及びθＺ方向の回転量を求める。また、レーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３は移動鏡３４ｂにレーザ光を照射し、移動鏡３４ｂとの距離を検出する。レーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３それぞれの検出結果に基づいて、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を求める。そして、制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２、及びＰｙ１〜Ｐｙ３の出力から基板ステージＰＳＴの位置をモニタし、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを制御することで基板ステージＰＳＴを所望の位置に移動する。
【００２０】
ここで、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を検出する際、基板ステージＰＳＴの移動に応じて、すなわち、感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置に応じて、複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のうち位置検出に用いるレーザ干渉計を切り替えるようになっている。
【００２１】
マスクステージ駆動部ＭＳＴＤ及び基板ステージ駆動部ＰＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴによりそれぞれ独立して制御され、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴは、マスクステージ駆動部ＭＳＴＤ及び基板ステージ駆動部ＰＳＴＤのそれぞれの駆動のもとでそれぞれ独立して移動可能となっている。そして、制御装置ＣＯＮＴは、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴの位置をモニタしながら、両駆動部ＰＳＴＤ、ＭＳＴＤを制御することにより、マスクＭと感光基板Ｐとを投影光学系ＰＬに対して、任意の走査速度（同期移動速度）でＸ軸方向に同期移動するようになっている。ここで、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭと、基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐとは、投影光学系ＰＬを介して共役な位置関係に配置される。
【００２２】
次に、アライメント装置を構成するマーク検出系ＡＬについて説明する。
マーク検出系ＡＬは、感光基板Ｐに設けられているアライメントマーク（基板アライメントマーク）を検出するものであって、図１に示すように、２列に配置されている投影光学モジュールＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと、投影光学モジュールＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとの間で感光基板Ｐに対向するように設けられている。マーク検出系ＡＬ（ＡＬ１〜ＡＬ６）は、感光基板Ｐ上に設けられた複数の基板アライメントマークに応じて設けられており、Ｙ軸方向（第２の方向）に複数並んで配置されている。また、２列に配置されている投影光学系ＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと、投影光学系ＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとの間には、感光基板Ｐに対向し、この感光基板ＰのＺ軸方向における位置を検出する基板側オートフォーカス検出系（ＡＦ検出系）６０と、マスクＭに対向し、このマスクＭのＺ軸方向における位置を検出するマスク側オートフォーカス検出系７０とが設けられている。基板側ＡＦ検出系６０及びマスク側ＡＦ検出系７０のそれぞれも、Ｙ軸方向に複数並んで配置されている。ここで、複数のマーク検出系ＡＬ、基板側ＡＦ検出系６０、及びマスク側ＡＦ検出系７０は、図１に示すようにハウジングＨに支持されてユニット化されている。以下の説明において、ハウジングＨに支持されたＡＦ検出系６０、７０、及びマーク検出系ＡＬを、適宜「アライメントユニットＵ」と称する。
【００２３】
図２は、アライメントユニットＵの斜視図である。また、図３は、アライメントユニットＵのうちマーク検出系ＡＬ、基板側ＡＦ検出系６０、及びマスク側ＡＦ検出系７０と、マスクＭ及び感光基板Ｐとの位置関係を説明するための図である。ここで、図３（ａ）はマスクＭとマスク側ＡＦ検出系７０との位置関係を示す図であり、図３（ｂ）は図２のアライメントユニットＵのＡ−Ａ矢視断面図であり、図３（ｃ）は感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴを上側（＋Ｚ側）から見た平面図である。そして、図３（ａ）に示すマスク側ＡＦ検出系７０は、図２のＢ−Ｂ断面矢視図に相当する。
【００２４】
図２及び図３（ｂ）に示すように、マーク検出系ＡＬ（ＡＬ１〜ＡＬ６）は、非走査方向であるＹ軸方向に複数、本実施形態では６つ並んで配置されている。マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６は、２列に配置されている投影光学系ＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと、投影光学系ＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとの間において、この投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇの投影領域５０ａ〜５０ｇの並び方向に沿うように配置されている。
【００２５】
図３（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に複数並んだマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち、Ｙ軸方向中央のマーク検出系ＡＬ２〜ＡＬ５は投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）の内側に設けられ、Ｙ軸方向両側のマーク検出系ＡＬ１、ＡＬ６は投影光学系ＰＬの外側に設けられている。ここで、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち、外側２つのマーク検出系ＡＬ１とＡＬ６との間隔は、感光基板ＰのＹ軸方向の長さとほぼ等しく設定されている。また、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、外側２つのマーク検出系ＡＬ１とＡＬ６との間隔は、マスクＭのＹ軸方向の長さよりも長く（マスクＭのＹ軸方向の長さ以上に）設定されている。
【００２６】
一方、感光基板Ｐには、図３（ｃ）に示すように、アライメント処理に用いられる複数のアライメントマーク（基板アライメントマーク）ｍ１〜ｍ６が設けられている。本実施形態において、感光基板Ｐ上にはＹ軸方向に６つ並んだアライメントマークｍ１〜ｍ６がＸ軸方向の６箇所に間隔をおいて形成されており、全部で３６個のアライメントマークが形成されている。そして、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６は、複数のアライメントマークｍ１〜ｍ６に応じて設けられている。なお、アライメントマークの形状としては、図３に示されている「Ｌ」字を組み合わせたものに限定されず、例えば、円形状「●」、十字状「＋」、あるいはボックスマーク「□」でもよい。
【００２７】
本実施形態では、感光基板Ｐ上においてＹ軸方向に６つ並んだアライメントマークｍ１〜ｍ６に対応してマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６が設けられている。そして、これら６つのマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとが対向するように設定され、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６はアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれに対向した状態で、これらアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれに対する計測動作を同時に行うことができるようになっている。すなわち、本実施形態では、感光基板Ｐに形成されているアライメントマークｍ１〜ｍ６の配置（間隔）に基づいてマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置（間隔）が設定されている。
【００２８】
図２及び図３（ｂ）に示すように、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のＸ軸方向両側には、複数の基板側ＡＦ検出系６０（６０ａ〜６０ｇ）が設けられている。本実施形態において、基板側ＡＦ検出系は６０ａ〜６０ｇの７つ設けられている。基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇは、基板ステージＰＳＴに支持された感光基板Ｐに対向する位置に設けられており、感光基板Ｐの露光面に直交する方向、すなわちＺ軸方向における位置をそれぞれ検出する。複数の基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇのうち、ＡＦ検出系６０ａ、６０ｂ、６０ｄ、６０ｆ、６０ｇがＹ軸方向に並んで配置されているとともに、ＡＦ検出系６０ｃ、６０ｅがＹ軸方向に並んで配置されている。そして、これら２列のＡＦ検出系６０ａ、６０ｂ、６０ｄ、６０ｆ、６０ｇとＡＦ検出系６０ｃ、６０ｅとがマーク検出系ＡＬ（ＡＬ１〜ＡＬ６）を挟むように配置されている。
【００２９】
複数の基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇのうち、Ｙ軸方向中央の基板側ＡＦ検出系６０ｂ〜６０ｆは投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）の内側に設けられ、Ｙ軸方向両側の基板側ＡＦ検出系６０ａ、６０ｇは投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）の外側に設けられている。ここで、外側の基板側ＡＦ検出系６０ａ、６０ｇのそれぞれは、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち外側２つのマーク検出系ＡＬ１、ＡＬ６のそれぞれに隣接して設けられている。外側２つの基板側ＡＦ検出系６０ａ、６０ｇの間隔も、感光基板ＰのＹ軸方向の長さとほぼ等しく設定されている。また、投影光学系ＰＬの内側に設けられている基板側ＡＦ検出系６０ｂ〜６０ｆは２列に千鳥状に配列されており、Ｙ軸方向においてほぼ等間隔に設けられている。
【００３０】
基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇのそれぞれの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇの検出結果に基づいて、感光基板ＰのＺ軸方向における位置を求める。更に、基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇはＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれにおいて２次元的に配置されているので、制御装置ＣＯＮＴは複数の基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇの検出結果に基づいて、感光基板ＰのθＸ方向及びθＹ方向における姿勢を求めることができる。制御装置ＣＯＮＴは、求めたＺ軸方向における位置、及びθＸ、θＹ方向における姿勢に基づいて、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを駆動し、感光基板ＰのＺ軸方向における位置の調整、及びθＸ、θＹ方向における姿勢の調整、すなわちレベリング調整を行う。
【００３１】
図２及び図３（ａ）に示すように、アライメントユニットＵには、複数のマスク側ＡＦ検出系７０（７０ａ〜７０ｄ）が設けられている。本実施形態において、マスク側ＡＦ検出系は７０ａ〜７０ｄの４つ設けられている。マスク側ＡＦ検出系７０ａ〜７０ｄは、マスクステージＭＳＴに支持されたマスクＭに対向する位置に設けられており、マスクＭのパターン形成面に直交する方向、すなわちＺ軸方向における位置をそれぞれ検出する。複数のマスク側ＡＦ検出系７０ａ〜７０ｄのそれぞれはＹ軸方向に等間隔で並んで配置されている。ここで、図３（ａ）に示すように、マスク側ＡＦ検出系７０ａ〜７０ｄは投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）の内側に設けられ、外側２つのマスク側ＡＦ検出系７０ａ、７０ｄの間隔は、マスクＭのＹ軸方向の長さとほぼ等しく設定されている。
【００３２】
図４はマーク検出系ＡＬ１の概略構成図である。なお、他のマーク検出系ＡＬ２〜ＡＬ６も、マーク検出系ＡＬ１と同等の構成である。
図４に示すように、マーク検出系ＡＬ１は、アライメント用検出光を射出するハロゲンランプからなるアライメント用光源８１と、光源８１から射出した検出光をリレーレンズ８３に導く光ファイバからなるライトガイド８２と、リレーレンズ８３の光路下流側に設けられたハーフミラー８４と、ハーフミラー８４と検出対象である感光基板Ｐ（アライメントマークｍ１〜ｍ６）との間に設けられ、ハーフミラー８４を通過した検出光を感光基板Ｐ上に照射する対物レンズ８５と、検出光の照射により感光基板Ｐ（アライメントマーク）で発生した反射光がハーフミラー８４を介して導かれる偏向ミラー８６と、偏向ミラー８６で偏向された光束が入射される高倍率アライメント受光系８９とを備えている。高倍率アライメント受光系８９は、高倍用レンズ系８９Ａと、高倍用撮像素子（ＣＣＤ）８９Ｂとを有しており、感光基板Ｐの狭い領域を高精度で計測可能である。そして、アライメント用検出光の感光基板Ｐ（基板アライメントマーク）に対する照射により発生した光（反射光）は、高倍率アライメント受光系８９に受光される。高倍率アライメント受光系８９は受光信号を制御装置ＣＯＮＴに出力し、制御装置ＣＯＮＴはアライメント受光系８９の受光信号に基づいて画像処理を行い、マーク位置情報を求める。
【００３３】
マーク検出系ＡＬ１（ＡＬ２〜ＡＬ６）によりマーク位置情報を求める際、画像処理によりマークのエッジ情報からマーク位置を求める。なお、マーク位置を求める方法としてパターンマッチング法を用いるようにしてもよい。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、テンプレート画像を記憶した記憶装置（不図示）を接続しており、パターンマッチングによってテンプレートに一致するパターンの座標（ステージの移動座標系での位置）を求める。制御装置ＣＯＮＴは、この座標値を用いて継ぎ露光時や重ね合わせ露光時に生じたずれ量を求め、次回以降の露光の際には基板ステージ駆動部ＰＳＴＤに補正パラメータを与えることにより、位置合わせ精度を高める。
【００３４】
上記マーク検出系ＡＬ１（ＡＬ２〜ＡＬ６）では、光源８１、ライトガイド８２、及びリレーレンズ系８３がマーク検出系の送光系を構成しており、偏向ミラー８６、及び高倍率アライメント受光系８９がマーク検出系の受光系を構成している。なお、光源８１は複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれに設ける構成でもよいし、１つの光源８１から射出された光を複数のライドガイド（光ファイバ）８２で分岐し、この分岐した複数の光をマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれに供給する構成としてもよい。また、アライメント用検出光は感光基板Ｐのレジストに対して非感光性であることが望ましく、ハロゲンランプからなる光源８１より射出された光（白色光）のうち、特定の波長の光をカットするフィルタを、光源８１と感光基板Ｐとの間の光路上に設ける構成としてもよい。
【００３５】
図５は基板側ＡＦ検出系６０ａを示す概略構成図である。なお、他の基板側ＡＦ検出系６０ｂ〜６０ｇ、及びマスク側ＡＦ検出系７０ａ〜７０ｄも、ＡＦ検出系６０ａと同等の構成である。
図５に示すように、ＡＦ検出系６０ａは、ＡＦ用検出光を射出するＬＥＤからなるＡＦ用光源６１と、光源６１から射出した検出光が入射される送光レンズ系６２と、送光レンズ系６２を通過した光を、検出対象である感光基板Ｐ（あるいはマスクＭ）に傾斜方向から導くミラー６３と、ミラー６３を介して照射された検出光に基づき感光基板Ｐ（あるいはマスクＭ）で発生した反射光を受光レンズ系６５に導くミラー６４と、受光レンズ系６５を通過した光を受光する撮像素子（ＣＣＤ）６６とを備えている。送光レンズ系６２は、検出光を例えばスリット状に整形してから感光基板Ｐに照射する。ここで、図５に示すように、検出対象である感光基板ＰのＺ軸方向における位置がΔＺ変位すると、傾斜方向から照射されたスリット状の検出光は、撮像素子６６におけるＸ軸方向における結像位置をΔＸ変位させる。撮像素子６６の撮像信号は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは撮像素子６６による撮像位置の基準位置に対する変位量ΔＸに基づいて、感光基板ＰのＺ軸方向における変位量ΔＺを求める。ここで、受光レンズ系６５の入射面から射出面側への倍率がＮ倍（例えば１０倍）に設定されていると、撮像素子６６は、感光基板Ｐの変位ΔＺに対してＮ倍（１０倍）の感度で検出可能となる。フォーカス検出系６０、７０の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出系６０、７０の検出結果に基づいて、マスクＭのパターン面と感光基板Ｐの露光面とが常に所定の間隔になるように位置制御する。
【００３６】
上記ＡＦ検出系６０ａ（６０ｂ〜６０ｇ、７０ａ〜７０ｄ）では、光源６１、送光レンズ系６２、及びミラー６３がＡＦ検出系の送光系を構成しており、ミラー６４、受光レンズ系６５、及び撮像素子６６がＡＦ検出系の受光系を構成している。なお、光源６１は複数のＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇ（７０ａ〜７０ｄ）のそれぞれに設ける構成でもよいし、１つの光源６１から射出された光を複数のライドガイド（光ファイバ）で分岐し、この分岐した複数の光を複数のＡＦ検出系のそれぞれに供給する構成としてもよい。また、ＡＦ用検出光も感光基板Ｐのレジストに対して非感光性であることが望ましく、光源６１より射出された光のうち、特定の波長の光をカットするフィルタを、光源６１と感光基板Ｐとの間の光路上に設ける構成としてもよい。
【００３７】
ところで、本実施形態におけるマーク検出系ＡＬはオフアクシス方式であり、アライメント処理を行うに際し、マスクＭとマーク検出系ＡＬとの相対位置であるベースライン量が計測される。以下、ベースライン計測方法について説明する。図１に示すように、マスクＭにはベースライン計測用のマーク（マスク側ＡＩＳマーク）９０が設けられており、基板ステージＰＳＴにはベースライン計測用のマーク（基板側ＡＩＳマーク）９１を有する基準部材９２が設けられている。基板側ＡＩＳマーク９１のＺ軸方向における形成位置（高さ）は感光基板Ｐの表面（露光面）と略一致するように設定されている。また、マスク側ＡＩＳマーク９０はマスクＭの特定位置（例えば中心位置）に対して所定の位置関係で設けられている。マスク側ＡＩＳマーク９０と基板側ＡＩＳマーク９１とは対応しており、それぞれＹ軸方向に複数並んで設けられている。また、基準部材９２の下方には基準部材９２を通過した光を受光可能なＡＩＳ受光系９４が基板ステージＰＳＴに埋設されている（図６参照）。ＡＩＳ受光系９４は、レンズ系９５と、レンズ系９５を介した光を受光する撮像素子（ＣＣＤ）９６とを備えている。
【００３８】
次に、図６を参照しながらベースライン計測手順を説明する。
図６（ａ）に示すように、基板側ＡＦ検出系６０が基板ステージＰＳＴに設けられている基板側ＡＩＳマーク９１を有する基準部材９２との距離を検出するとともに、マスク側ＡＦ検出系７０がマスク側ＡＩＳマーク９０を有するマスクＭとの距離を検出する。制御装置ＣＯＮＴは、基板側ＡＦ検出系６０及びマスク側ＡＦ検出系７０それぞれの検出結果に基づいて、マスクＭと基準部材９２との距離を求める（ステップＳＡ１）。
このとき、マスクＭを支持しているマスクステージＭＳＴの位置はレーザ干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２、Ｍｙ１により検出され、基板ステージＰＳＴの位置はレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２、Ｐｙ１により検出されている。
【００３９】
次いで、図６（ｂ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、いわゆるスルー・ザ・レンズ（ＴＴＬ）方式により、撮像素子９６でマスクＭのＡＩＳマーク９０と基板ステージＰＳＴ上のＡＩＳマーク９１とを検出し、この検出結果に基づいてマスクＭと基板ステージＰＳＴとの相対位置を求める（ステップＳＡ２）。
具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、撮像素子９６でマスク側ＡＩＳマーク９０の像と基板側ＡＩＳマーク９１の像とが一致するようにマスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴを移動し、照明光学系ＩＬでマスクＭのマスク側ＡＩＳマーク９０を照明する。マスクＭを通過した照明光（露光光）は投影光学系ＰＬを通過するとともに基板側ＡＩＳマーク９１を通過し撮像素子９６に導かれる。ここで、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ１で求めたマスクＭと基準部材９２との距離に基づいて、基板ステージＰＳＴのＺ軸方向における位置や投影光学系ＰＬの像特性を調整し、マスク側ＡＩＳマーク９０及び基板側ＡＩＳマーク９１のそれぞれの像を撮像素子９６で結像させる（ピントを合わせる）。このとき、マスクＭを支持しているマスクステージＭＳＴの位置はレーザ干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２、Ｍｙ１により検出され、基板ステージＰＳＴの位置はレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２、Ｐｙ１により検出されている。なお、露光光を用いて撮像素子９６でＡＩＳマーク９０、９１を撮像する際、撮像素子９６上で最適な光量（照度）が得られるように、例えば、照明光学系ＩＬ内のフィルタを駆動することができる。
【００４０】
次に、図６（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは基板ステージＰＳＴを移動し、マーク検出系ＡＬの計測領域中心（具体的には計測領域に設けられている指標マーク）に基板ステージＰＳＴのＡＩＳマーク９１を一致させ、このときの基板ステージＰＳＴの位置をレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２、Ｐｙ１で検出する（ステップＳＡ３）。
ステップＳＡ２及びステップＳＡ３で求めたレーザ干渉計によるステージ位置検出結果から、マスクＭとマーク検出系ＡＬとの相対位置であるベースライン量が求められる。そして、求めたベースライン量に基づいて、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴ上に載置された感光基板Ｐをマーク検出系ＡＬによりマスクＭに対して位置合わせ（アライメント）する。
【００４１】
なお、ベースライン計測は、露光処理開始毎に行ってもよいし、所定時間間隔毎（例えば１０時間毎、１日毎など）、及び予め設定した所定ロット数毎に行うようにしてもよい。また、上記ＡＩＳマーク９０、９１の像を撮像素子９６で撮像しつつ、投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）の像シフト機構１９、倍率調整機構２３、及びローテーション調整機構としての直角プリズム２４、２７を駆動し、投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇそれぞれのシフト、スケーリング、及びローテーションといった像特性を調整することができる。
【００４２】
次に、上述したマーク検出系ＡＬを有する露光装置ＥＸにより、マスクＭと感光基板Ｐとをアライメントする方法、及びマスクＭのパターンを感光基板Ｐに露光する方法について説明する。
本実施形態では、図７に示すように、感光基板Ｐ上に９つのパターン形成領域（露光領域、ショット領域）ＰＡ１〜ＰＡ９を設定し、これらパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ９のそれぞれに対して露光処理し、デバイスを形成するものとする。複数のパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ９のうち、パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３がＹ軸方向（第２の方向）に３つ並んで設定され、パターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６がＹ軸方向に３つ並んで設定され、パターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９がＹ軸方向に３つ並んで設定されている。ここで、以下の説明において、Ｙ軸方向に並ぶパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３を「ブロックＢＲ１」、パターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６を「ブロックＢＲ２」、パターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９を「ブロックＢＲ３」と適宜称する。したがって、感光基板ＰはＸ軸方向に関して分割された３つのブロックＢＲ１、ＢＲ２、ＢＲ３に設定される。また、パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ９のそれぞれは、Ｘ軸方向における大きさのほうがＹ軸方向より大きく設定されている。そして、Ｙ軸方向に並んだ複数のアライメントマークｍ１〜ｍ６のうち、アライメントマークｍ１、ｍ２がパターン形成領域ＰＡ３、ＰＡ６、ＰＡ９に配置され、アライメントマークｍ３、ｍ４がパターン形成領域ＰＡ２、ＰＡ５、ＰＡ８に配置され、アライメントマークｍ５、ｍ６がパターン形成領域ＰＡ１、ＰＡ４、ＰＡ７に配置されるように、アライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれの間隔が予め設定されている。そして、Ｙ軸方向に並んだアライメントマークｍ１〜ｍ６が、Ｘ軸方向に予め設定された間隔をおいて配置されていることにより、パターン形成領域ＰＡ３、ＰＡ６、ＰＡ９のそれぞれの４隅にアライメントｍ１、ｍ２が配置され、パターン形成領域ＰＡ２、ＰＡ５、ＰＡ８のそれぞれの４隅にアライメントｍ３、ｍ４が配置され、パターン形成領域ＰＡ１、ＰＡ４、ＰＡ７のそれぞれの４隅にアライメントｍ５、ｍ６が配置される。
【００４３】
ここで、以下の説明において、Ｙ軸方向に並んだ６つのアライメントマークｍ１〜ｍ６をまとめて、適宜「アライメントマーク群」と称する。したがって、本実施形態において、感光基板Ｐ上には、Ｘ軸方向に６つのアライメントマーク群Ｇ１〜Ｇ６が設けられた構成となっている。
【００４４】
そして、Ｘ軸方向に並ぶレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３の配置（間隔）は、感光基板Ｐ上でＸ軸方向に並ぶ複数のブロックＢＲ１、ＢＲ２、ＢＲ３に対応するように設定されている。すなわち、レーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３の間隔は、パターン形成領域ＰＡ１、ＰＡ４、ＰＡ７のＸ軸方向における長さに応じて設定されている。また、感光基板Ｐは大型基板であって、移動鏡３４ｂのＸ軸方向における長さは感光基板ＰのＸ軸方向における長さよりも短く、移動鏡３４ｂは高い加工精度で製造されている。
【００４５】
以下、図８に示すフローチャート図、及び図９、図１０に示す模式図を参照しながら、アライメント処理（ラフアライメント処理）手順について説明する。
感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロードされたら、制御装置ＣＯＮＴは不図示のピン部材を感光基板Ｐの端部に当てることで、基板ステージ座標系に対する感光基板Ｐの大まかな位置計測（ポテンショ計測）を行う（ステップＳＢ１）。次いで、制御装置ＣＯＮＴは、前記ポテンショ計測結果に基づいて、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６と感光基板Ｐ上のアライメントマークｍ１〜ｍ６との大まかな位置合わせを行う（ステップＳＢ２）。
【００４６】
図９（ａ）は、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６と、感光基板Ｐ上のアライメントマークｍ１〜ｍ６とが大まかに位置合わせされた状態を示す模式図である。図９（ａ）に示すように、本実施形態では、Ｘ軸方向に並んだ複数のアライメントマーク群Ｇ１〜Ｇ６のうち、Ｘ軸方向に関して略中央部に設けられた第２のアライメントマーク群Ｇ２と、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６とが大まかに位置合わせされる。
【００４７】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６で、第２のアライメントマーク群Ｇ２のアライメントマークｍ１〜ｍ６に対する計測動作を同時に行う（ステップＳＢ３）。
【００４８】
図９（ｂ）は、図９（ａ）に示した状態におけるマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６の計測領域Ｋ１〜Ｋ６と、アライメントマークｍ１〜ｍ６との位置関係を示す模式図である。
図９（ｂ）に示すように、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６は、矩形状の計測領域Ｋ１〜Ｋ６をそれぞれ有している。そして、図９（ｂ）に示す例では、マーク検出系ＡＬ１、ＡＬ２、ＡＬ３、ＡＬ４、ＡＬ５の計測領域Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５のそれぞれにアライメントマークｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４、ｍ５が配置され、マーク検出系ＡＬ６の計測領域Ｋ６にはアライメントマークが配置されていない。つまり、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ５がアライメントマークを検出しており、他のマーク検出系ＡＬ６はアライメントマークを検出していない状態となっている。
【００４９】
制御装置ＣＯＮＴは、計測領域にアライメントマークが配置されたマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ５のうち、互いに最も離れた位置にある２つのマーク検出系ＡＬ１、ＡＬ５の検出結果に基づいて、感光基板Ｐの位置情報を求める（ステップＳＢ４）。
具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、マーク検出系ＡＬ１、ＡＬ５の検出結果に基づいて、所定位置に対する感光基板Ｐの位置情報を求める。ここで、所定位置とは、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６の全ての計測領域Ｋ１〜Ｋ６にアライメントマークｍ１〜ｍ６が配置される感光基板Ｐの位置である。
【００５０】
制御装置ＣＯＮＴは、前記所定位置に対する感光基板Ｐの位置ずれ量を求める。具体的には、マーク検出系ＡＬ１、ＡＬ５それぞれの計測領域Ｋ１、Ｋ５の基準位置（ここでは計測領域Ｋ１、Ｋ５の中心位置）と、計測領域Ｋ１、Ｋ５に配置されたアライメントマークｍ１、ｍ５との位置関係を求め、この求めた位置関係に基づいて、感光基板Ｐを前記所定位置に対して位置合わせするための補正量を求める（ステップＳＢ５）。
例えば、計測領域Ｋ１の基準位置（中心位置）に対するアライメントマークｍ１のＸ軸方向及びＹ軸方向における位置ずれ量をΔｘ１、Δｙ１、計測領域Ｋ５の基準位置（中心位置）に対するアライメントマークｍ５のＸ軸方向及びＹ軸方向における位置ずれ量をΔｘ５、Δｙ５、マーク検出系ＡＬ１とマーク検出系ＡＬ５との距離をΔＬｙとすると、
θＺ方向における補正量ΔＲｏｔ＝（Δｘ１−Δｘ５）／ΔＬｙ、
Ｘ軸方向における補正量ΔＸ＝（Δｘ１＋Δｘ５）／２、
ｙ軸方向における補正量ΔＹ＝（Δｙ１＋Δｙ５）／２、
である。
【００５１】
制御装置ＣＯＮＴは、上記求めた補正量（ΔＲｏｔ、ΔＸ、ΔＹ）に基づいて、感光基板Ｐを所定位置に対して位置合わせする。すなわち、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６の全ての計測領域Ｋ１〜Ｋ６にアライメントマークｍ１〜ｍ６が配置されるように基板ステージＰＳＴを駆動し、感光基板Ｐを位置決めする（ステップＳＢ６）。
【００５２】
図１０は、上記求めた補正量に基づいて基板ステージＰＳＴを駆動することにより感光基板Ｐを所定位置に位置合わせした状態を示す模式図である。このように、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６の全ての計測領域Ｋ１〜Ｋ６にアライメントマークｍ１〜ｍ６が配置され、以上でラフアライメント処理が終了する。
【００５３】
本実施形態では、ラフアライメント処理を行うに際し、Ｘ軸方向に設けられた複数のアライメントマーク群Ｇ１〜Ｇ６のうち、中央部に設けられたアライメントマーク群Ｇ２を用いている。これは、ポテンショ計測後、例えば感光基板ＰがθＺ方向に大きく回転していたり、あるいはＸＹ方向に移動していても、マーク検出系に対するアライメントマークの位置誤差量が、端部に比べて中央部のほうが小さいため、マーク検出系の計測領域にアライメントマークが配置されやすいためである。また、ラフアライメント処理においては、複数のアライメントマーク群Ｇ１〜Ｇ６のうち１つのアライメントマーク群に対する計測動作を行えば十分であるが、もちろん、２つ以上の任意数のアライメントマーク群に対して計測動作を行っても構わない。
【００５４】
本実施形態では、アライメントマークｍ１〜ｍ５を検出した複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ５のうち、互いに最も離れた位置にある２つのマーク検出系ＡＬ１、ＡＬ５の検出結果に基づいて、感光基板Ｐの位置情報を求めている。これにより、感光基板Ｐの特にθＺ方向における位置情報（位置ずれ量）を精度良く求めることができる。一方、アライメントマークを検出した複数のマーク検出系のうち、任意の２つのマーク検出系（例えばマーク検出系ＡＬ２、ＡＬ４）の検出結果に基づいて感光基板Ｐの位置情報を求めることもできるし、２つに限らず、アライメントマークを検出した複数のマーク検出系のうち３つ以上の任意の数のマーク検出系の検出結果に基づいて感光基板Ｐの位置情報を求めるようにしてもよい。３つ以上のマーク検出系の検出結果を用いる場合には、最小自乗法等の手法を用いてデータ解析することで、感光基板Ｐの位置情報を精度良く求めることができる。
【００５５】
ラフアライメント処理が終了したら、ファインアライメント処理の後、露光処理が行われる。ファインアライメント処理及び露光処理動作の一例について図１１〜図１６を参照しながら説明する。
図６を参照して説明したようにベースライン計測が行われた後、図１１（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを移動し、感光基板Ｐに設けられている−Ｘ側から１列目の第１のアライメントマーク群Ｇ１とマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６とを対向させる。前述したように、本実施形態では、感光基板Ｐに形成されているアライメントマークｍ１〜ｍ６の配置（間隔）に基づいてマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置（間隔）が設定されている。そして、制御装置ＣＯＮＴは、このときの基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びθＺ方向における位置をレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２を用いて検出するとともに、複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のうちパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３（ブロックＢＲ１）に対応する１つのレーザ干渉計Ｐｙ１を選択し、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置をレーザ干渉計Ｐｙ１を用いて検出する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計で基板ステージＰＳＴの位置を検出しつつ、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６と第１のアライメントマーク群Ｇ１とを対向した状態で、Ｙ軸方向に複数並んだパターン形成領域（露光領域）ＰＡ１〜ＰＡ３のそれぞれに対応するアライメントマークｍ１〜ｍ６を同時に検出する。
【００５６】
次いで、図１１（ｂ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを−Ｘ方向に移動し、感光基板Ｐに設けられている−Ｘ側から２列目の第２のアライメントマーク群Ｇ２とマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６とを対向させ、レーザ干渉計Ｐｙ１で基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を検出するとともにレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴのＸ軸及びθＺ方向における位置を検出し、アライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれを同時に検出する。以上で、ファインアライメント処理のための第１及び第２のアライメントマーク群Ｇ１、Ｇ２に対する計測動作が終了する。
【００５７】
ところで、ファインアライメント処理時では、上記ラフアライメント処理時と同じ計測領域が用いられる。換言すれば、上記ラフアライメント処理時においても、高倍率な（狭い計測領域である）アライメント受光系が用いられる。これにより、装置構成を簡略化できる。そして、本実施形態のラフアライメント処理時において、複数並んだマーク検出系を使ってアライメントマークを同時計測することで、高倍率なマーク検出系であっても少なくとも２つのマーク検出系の計測領域にアライメントマークを配置することが可能となる。
【００５８】
一方、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれについて、ラフアライメント用の低倍率アライメント受光系と、ファインアライメント用の高倍率アライメント受光系との双方を併設してもよい。この場合、ラフアライメント処理時において、高倍率アライメント受光系を用いたアライメントマーク検出が不能である場合、低倍率アライメント受光系に切り替えてアライメントマーク検出を行うことによりアライメントマーク検出が可能となる。このように、低倍率及び高倍率アライメント受光系を切り替えてアライメントマーク検出を行うことにより、アライメント処理を円滑に行うことができる。
【００５９】
制御装置ＣＯＮＴは、パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３のそれぞれに対してＸ軸方向に所定距離離れた２箇所で１列目のアライメントマーク及び２列目のアライメントマークの位置検出を行い、これら検出結果に基づいて、各パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３に関するシフト、スケーリング、及びローテーション等の像特性を補正する補正パラメータを求める。
【００６０】
ここで、第１のアライメントマーク群Ｇ１を検出後、第２のアライメントマーク群Ｇ２を検出するために、感光基板ＰがアライメントユニットＵに対して走査することになるが、このとき、アライメントユニットＵのうちＹ軸方向に並んだ複数の基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇのそれぞれが感光基板Ｐの表面の高さ位置をＸ軸方向において所定距離間隔で検出する。すなわち、感光基板Ｐの表面の高さ位置が碁盤目状の複数位置で検出される。これら基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇそれぞれの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇの検出結果に基づいて、感光基板Ｐのパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３それぞれの表面形状を求める。
【００６１】
複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち外側２つのマーク検出系ＡＬ１及びＡＬ６には、基板ＡＦ検出系６０ａ及び６０ｇが近接して設けられている。したがって、基板ＡＦ検出系６０ａ及び６０ｇによる感光基板ＰのＺ軸方向における位置情報をモニタしつつ、マーク検出系によるアライメント処理（アライメントマーク検出）を行うことにより、アライメント処理時において感光基板Ｐが投影光学系の結像面からＺ軸方向に大きくずれた状態でアライメント処理してしまうといった不都合を抑えることができる。
【００６２】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、前記求めた補正パラメータに基づいて、投影光学系ＰＬの結像特性調整装置を使って像特性を補正した後、レーザ干渉計Ｐｙ１、及びＰｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴの位置検出をしつつ、パターン形成領域ＰＡ１に対する露光処理を行う。
すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ１の＋Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを移動する。同時に、制御装置ＣＯＮＴは、図１１では不図示のマスクＭを支持したマスクステージＭＳＴも−Ｘ側に移動し、感光基板Ｐに対してマスクＭを位置合わせする。そして、マスクＭと感光基板Ｐとを投影光学系ＰＬに対して＋Ｘ方向に同期移動しつつマスクＭを露光光ＥＬで照明することにより、パターン形成領域ＰＡ１に対して露光処理が行われる。図１１（ｃ）には、パターン形成領域ＰＡ１に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。ここで、上記求めた感光基板Ｐ（パターン形成領域ＰＡ１）の表面形状データに基づいて、投影光学系の結像面と感光基板Ｐの表面とが一致するように、基板ステージＰＳＴをＺ軸方向、あるいはθＸ、θＹ方向に移動して感光基板Ｐの姿勢を制御しつつ走査露光が行われる。なお、複数の投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇのうち、使用しない投影光学モジュール（例えばパターン形成領域ＰＡ１からはみ出る投影光学モジュールＰＬａ、ＰＬｇ等）は、その光路を照明シャッタにより遮蔽される。
【００６３】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、レーザ干渉計Ｐｙ１、及びＰｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴの位置検出をしつつ、パターン形成領域ＰＡ２に対する露光処理を行う。図１２（ｄ）には、パターン形成領域ＰＡ２に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。同様に、制御装置ＣＯＮＴは、補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、レーザ干渉計Ｐｙ１、及びＰｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴの位置検出をしつつ、パターン形成領域ＰＡ３に対する露光処理を行う。図１２（ｅ）には、パターン形成領域ＰＡ３に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。
【００６４】
次いで、図１３（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは基板ステージＰＳＴを移動し、感光基板Ｐに設けられている−Ｘ側から３列目の第３のアライメントマーク群Ｇ３とマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６とを対向させる。そして、制御装置ＣＯＮＴは複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のうちパターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６（ブロックＢＲ２）に対応する１つのレーザ干渉計Ｐｙ２を選択する。制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置が移動したことに伴い、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向の位置検出に用いるレーザ干渉計をレーザ干渉計Ｐｙ１から前記選択したレーザ干渉計Ｐｙ２に切り替える。
【００６５】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、このときの基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びθＺ方向における位置をレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２を用いて検出するとともに、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置をレーザ干渉計Ｐｙ２を用いて検出する。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計で基板ステージＰＳＴの位置を検出しつつ、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６と第３のアライメントマーク群Ｇ３とを対向した状態で、Ｙ軸方向に複数並んだパターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６のそれぞれに対応するアライメントマークｍ１〜ｍ６を同時に検出する。
次いで、図１３（ｂ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは基板ステージＰＳＴを−Ｘ方向に移動し、感光基板Ｐに設けられている−Ｘ側から４列目の第４のアライメントマーク群Ｇ４とマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６とを対向させ、レーザ干渉計Ｐｙ２で基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を検出するとともにレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びθＺ軸方向における位置を検出し、アライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれを同時に検出する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、第３、第４のアライメントマーク群Ｇ３、Ｇ４の位置検出結果に基づいて、各パターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６に関するシフト、スケーリング、及びローテーション等の像特性を補正する補正パラメータを求める。このとき、上述同様、基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇにより、感光基板Ｐのパターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６それぞれの表面形状が求められる。そして、制御装置ＣＯＮＴは、図１３（ｃ）、図１４（ｄ）、図１４（ｅ）に示すように、パターン形成領域ＰＡ４、ＰＡ５、ＰＡ６に対する露光処理を順次行う。
【００６６】
次いで、図１５（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを移動し、感光基板Ｐに設けられている−Ｘ側から５列目の第５のアライメントマーク群Ｇ５とマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６とを対向させる。そして、制御装置ＣＯＮＴは複数のレーザ干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のうちパターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９（ブロックＢＲ３）に対応する１つのレーザ干渉計Ｐｙ３を選択する。制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置が移動したことに伴い、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向の位置検出に用いるレーザ干渉計をレーザ干渉計Ｐｙ２から前記選択したレーザ干渉計Ｐｙ３に切り替える。
【００６７】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、このときの基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びθＺ方向における位置をレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２を用いて検出するとともに、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置をレーザ干渉計Ｐｙ３を用いて検出する。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計で基板ステージＰＳＴの位置を検出しつつ、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６と第５のアライメントマーク群Ｇ５とを対向した状態で、Ｙ軸方向に複数並んだパターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９のそれぞれに対応するアライメントマークｍ１〜ｍ６を同時に検出する。
【００６８】
次いで、図１５（ｂ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを−Ｘ方向に移動し、感光基板Ｐに設けられている−Ｘ側から６列目の第６のアライメントマーク群Ｇ６とマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ６とを対向させ、レーザ干渉計Ｐｙ３で基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を検出するとともにレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２で基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びθＺ方向における位置を検出し、アライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれを同時に検出する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、第５、第６のアライメントマーク群Ｇ５、Ｇ６の位置検出結果に基づいて、各パターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９に関するシフト、スケーリング、及びローテーション等の像特性を補正する補正パラメータを求める。このとき、上述同様、基板ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇにより、感光基板Ｐのパターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６それぞれの表面形状が求められる。そして、制御装置ＣＯＮＴは、図１５（ｃ）、図１６（ｄ）、図１６（ｅ）に示すように、パターン形成領域ＰＡ７、ＰＡ８、ＰＡ９に対する露光処理を順次行う。
【００６９】
なお、上記実施形態における露光装置ＥＸは、互いに隣接する複数の投影光学系を有する、所謂マルチレンズスキャン型露光装置であるが、投影光学系が１つである走査型露光装置ついても、本発明を適用することができる。更には、走査型露光装置に限らず、一括型露光装置（所謂ステッパ）について本発明を適用することももちろん可能である。
【００７０】
次に、本発明の露光装置ＥＸの他の実施形態について図１７を参照しながら説明する。図１７は投影光学系ＰＬを１つ有する一括型露光装置ＥＸを示す模式図であって、図１７（ａ）は上方から見た平面図、図１７（ｂ）は感光基板Ｐ上に設けられているアライメントマークとマーク検出系の計測領域との位置関係を示す模式図である。ここで、以下の説明において、上述した実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
【００７１】
図１７（ａ）に示す露光装置ＥＸにおいて、投影光学系ＰＬの周囲にほぼ等間隔で４つのマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ４が配置されている。このマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ４は、基板ステージＰＳＴに支持されている矩形状の感光基板Ｐ上に設けられているアライメントマークｍ１〜ｍ４に対応して設けられている。
【００７２】
アライメント処理する際には、上記実施形態同様、まず、基板ステージＰＳＴにロードされた感光基板Ｐのアライメントマークｍ１〜ｍ４と、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ４との大まかな位置合わせが行われる。次いで、制御装置ＣＯＮＴは、４つのマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ４を使ってアライメントマークｍ１〜ｍ４を同時に計測する。
【００７３】
図１４（ｂ）に示すように、マーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ４は、矩形状の計測領域Ｋ１〜Ｋ４をそれぞれ有しており、マーク検出系ＡＬ２、ＡＬ３、ＡＬ４の計測領域Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４のそれぞれにアライメントマークｍ２、ｍ３、ｍ４が配置され、マーク検出系ＡＬ１の計測領域Ｋ１にはアライメントマークが配置されていない。制御装置ＣＯＮＴは、計測領域にアライメントマークが配置されたマーク検出系ＡＬ２〜ＡＬ４のうち、２つのマーク検出系ＡＬ３、ＡＬ４の検出結果に基づいて、感光基板Ｐの位置情報を求める。
【００７４】
制御装置ＣＯＮＴは、マーク検出系ＡＬ３、ＡＬ４それぞれの計測領域Ｋ３、Ｋ４の基準位置（中心位置）と、計測領域Ｋ３、Ｋ４に配置されたアライメントマークｍ３、ｍ４との位置関係を求め、この求めた位置関係に基づいて、感光基板Ｐを前記所定位置に対して位置合わせするための補正量を求める。例えば、計測領域Ｋ３の基準位置（中心位置）に対するアライメントマークｍ３のＸ軸方向及びＹ軸方向における位置ずれ量をΔｘ３、Δｙ３、計測領域Ｋ４の基準位置（中心位置）に対するアライメントマークｍ４のＸ軸方向及びＹ軸方向における位置ずれ量をΔｘ４、Δｙ４、マーク検出系ＡＬ３とマーク検出系ＡＬ４との距離をΔＬｙとすると、
θＺ方向における補正量ΔＲｏｔ＝（Δｘ３−Δｘ４）／ΔＬｙ、
Ｘ軸方向における補正量ΔＸ＝（Δｘ３＋Δｘ４）／２、
ｙ軸方向における補正量ΔＹ＝（Δｙ３＋Δｙ４）／２、
である。
【００７５】
制御装置ＣＯＮＴは、上記求めた補正量（ΔＲｏｔ、ΔＸ、ΔＹ）に基づいて、感光基板Ｐを所定位置に対して位置合わせする。すなわち、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ４の全ての計測領域Ｋ１〜Ｋ４にアライメントマークｍ１〜ｍ４が配置されるように基板ステージＰＳＴを駆動し、感光基板Ｐを位置決めする。
【００７６】
図１８は、上記求めた補正量に基づいて基板ステージＰＳＴを駆動することにより感光基板Ｐを所定位置に位置合わせした状態を示す模式図である。このように、複数のマーク検出系ＡＬ１〜ＡＬ４の全ての計測領域Ｋ１〜Ｋ４にアライメントマークｍ１〜ｍ４が配置され、以上でラフアライメント処理が終了する。
【００７７】
なお、上記各実施形態において、露光装置ＥＸの用途としては角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば、半導体製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
【００７８】
本実施形態の露光装置ＥＸの光源は、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）のみならず、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）を用いることができる。
【００７９】
投影光学系ＰＬの倍率は等倍系のみならず、縮小系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザを用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にする。
【００８０】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータを用いる場合は、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いい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
【００８１】
ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニットと電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
【００８２】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報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。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００８３】
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報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。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００８４】
本願実施形態の露光装置は、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。
【００８５】
半導体デバイスは、図１９に示すように、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マスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板（ウエハ、ガラスプレート）を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりマスクのパターンを基板に露光し、この露光した基板を現像する基板処理ステップ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。
【００８６】
【発明の効果】
本発明によれば、アライメントマークを検出可能な少なくとも２つのマーク検出系の検出結果に基づいて、複数のマーク検出系による基板上で異なる露光領域の複数のアライメントマークの検出を、基板を第１方向に移動して複数回行うとともに、検出系による基板のＺ軸方向の位置検出を、第１方向への基板の移動と並行して行う。このため、検出すべきアライメントマークの数を減らすことなく、従来に比べてアライメントマークの検出時間を短縮できるとともに、アライメントマークの検出動作と並行してＺ軸方向の基板の位置を検出できる。従って、基板の露光前の準備動作に要する時間を短縮でき、露光処理のスループットを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアライメント装置を備えた露光装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】マーク検出系を備えたアライメントユニットを示す概略斜視図である。
【図３】マーク検出系及びＡＦ検出系の配置を説明するための模式図である。
【図４】マーク検出系の概略構成図である。
【図５】ＡＦ検出系の概略構成図である。
【図６】ベースライン計測手順を説明するための図である。
【図７】アライメントユニットと基板ステージに支持された感光基板との関係を説明するための図である。
【図８】本発明のアライメント方法の一実施形態を示すフローチャート図である。
【図９】本発明のアライメント方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図１０】本発明のアライメント方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図１１】本発明の露光方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図１２】本発明の露光方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図１３】本発明の露光方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図１４】本発明の露光方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図１５】本発明の露光方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図１６】本発明の露光方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図１７】本発明のアライメント方法の他の実施形態を説明するための模式図である。
【図１８】本発明のアライメント方法の他の実施形態を説明するための模式図である。
【図１９】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。
【符号の説明】
ＡＬ１〜ＡＬ６…マーク検出系（アライメント装置）、
ＣＯＮＴ…制御装置（制御系）、ＥＸ…露光装置、Ｋ１〜Ｋ６…計測領域、
Ｍ…マスク、ｍ１〜ｍ６…アライメントマーク、Ｐ…感光基板（基板）
Claims (10)
- マスクと基板とを第１方向に同期移動しつつ、前記基板に対して前記マスクのパターンを露光する露光方法において、
前記第１方向と直交する第２方向に計測領域が配置される複数のマーク検出系で前記基板の複数のアライメントマークの検出を略同時に行い、
前記複数のマーク検出系のうち前記アライメントマークが前記計測領域に配置される少なくとも２つのマーク検出系の検出結果に基づいて、前記複数のマーク検出系による前記基板上で異なる露光領域の複数のアライメントマークの検出を、前記基板を前記第１方向に移動して複数回行うとともに、前記複数のマーク検出系と異なる検出系による前記第１及び第２方向と直交するＺ軸方向の前記基板の位置検出を、前記第１方向への前記基板の移動と並行して行い、前記基板上の露光領域毎に前記同期移動により前記マスクのパターンを露光することを特徴とする露光方法。 - 前記異なる露光領域の複数のアライメントマークが前記計測領域に配置されるように、前記少なくとも２つのマーク検出系の検出結果に基づいて前記基板を位置合わせすることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
- 前記アライメントマークが前記計測領域に配置されるマーク検出系のうち、前記第２方向に関して互いに最も離れた２つのマーク検出系の検出結果に基づいて前記基板を位置合わせすることを特徴とする請求項２記載の露光方法。
- 前記第２方向に関して位置が異なる複数の投影領域を有する投影光学系によって前記マスクのパターンを前記基板上に投影しつつ前記同期移動により前記露光領域に前記パターンを露光することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の露光方法。
- 前記基板上で前記第２方向に隣接する複数の露光領域は、前記同期移動が互いに逆方向に行われて前記マスクのパターンが露光されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の露光方法。
- マスクと基板とを第１方向に同期移動しつつ、前記基板に対して前記マスクのパターンを露光する露光装置において、
前記第１方向と直交する第２方向に計測領域が配置され、前記基板上のアライメントマークを検出する複数のマーク検出系と、
前記第１及び第２方向と直交するＺ軸方向の前記基板の位置を検出する検出系と、
前記複数のマーク検出系のうち前記アライメントマークが前記計測領域に配置される少なくとも２つのマーク検出系の検出結果に基づいて、前記複数のマーク検出系による前記基板上で異なる露光領域の複数のアライメントマークの検出を、前記基板を前記第１方向に移動して複数回行うとともに、前記複数のマーク検出系と異なる前記検出系による前記Ｚ軸方向の前記基板の位置検出を、前記第１方向への前記基板の移動と並行して行い、前記基板上の露光領域毎に前記同期移動により前記マスクのパターンを露光する制御系とを備えることを特徴とする露光装置。 - 前記制御系は、前記異なる露光領域の複数のアライメントマークが前記計測領域に配置されるように、前記少なくとも２つのマーク検出系の検出結果に基づいて前記基板を位置合わせすることを特徴とする請求項６記載の露光装置。
- 前記検出系は、前記第１方向に関して前記複数のマーク検出系と離れて配置され、かつ前記第２方向に関して異なる複数位置でそれぞれ前記基板の前記Ｚ軸方向の位置を検出することを特徴とする請求項６又は７記載の露光装置。
- 前記マスクのパターンを前記基板上に投影する投影光学系を備え、前記複数のマーク検出系、前記検出系、及び前記投影光学系は、前記第１方向に関して異なる位置に配置されることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記投影光学系は、前記第２方向に関して位置が異なる複数の投影領域を有することを特徴とする請求項９記載の露光装置。
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