JP4168665B2 - 露光方法及び露光装置、デバイス製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクと基板とを同期移動しつつマスクのパターンを基板に露光する露光方法及び露光装置、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】
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、感光基板を載置して２次元移動する基板ステージとパターンを有するマスクを載置して２次元移動するマスクステージとを有し、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。
【０００３】
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。上記走査型露光装置における各投影光学系の視野絞りは、例えば台形形状で、走査方向の視野絞りの開口幅の合計は常に等しくなるように設定されている。そのため、隣り合う投影光学系の継ぎ部が重複して露光されるので、上記走査型露光装置は、投影光学系の光学収差や露光照度が滑らかに変化するという利点を有している。
【０００４】
図２１は、従来のマルチレンズスキャン型露光装置の一例を示す図である。
図２１に示すように、露光装置ＥＸＪは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、感光基板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のパターンの像を基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐに投影する複数の投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇとを備えている。投影光学系ＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｄ、ＰＬｇと投影光学系ＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとは２列に千鳥状に配列されており、投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのうち隣り合う投影光学系どうし（例えば投影光学系ＰＬａとＰＬｂ、ＰＬｂとＰＬｃ）がＸ軸方向に所定量変位して配置されている。そして、投影光学系Ｐａ〜ＰＬｇのそれぞれに対応する台形状の投影領域の継ぎ部が感光基板Ｐ上で重複する。
マスクステージＭＳＴの上方には、マスクＭと感光基板Ｐとのアライメントを行うアライメント光学系５００Ａ、５００Ｂが設けられている。アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂは、不図示の駆動機構によりＹ軸方向に移動可能となっており、アライメント処理時には照明光学系ＩＬとマスクＭとの間に進入するとともに、走査露光時には照明領域から退避するようになっている。アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂは、マスクＭに形成されているマスクアライメントマークを検出するとともに、感光基板Ｐに形成されている基板アライメントマークを投影光学系ＰＬａ及びＰＬｇを介して検出する。
【０００５】
図２２〜図２４は、露光装置ＥＸＪを用いたアライメント処理手順及び露光処理手順を説明するための図である。ここでは、感光基板Ｐ上に４つのデバイス（パターン形成領域）ＰＡ１〜ＰＡ４を形成する場合について説明する。
図２２に示すように、感光基板Ｐ上のパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ４のそれぞれの４隅にはアライメントマークが形成されている。
露光装置ＥＸＪは、まず、図２２（ａ）に示すように、感光基板Ｐ上の第１のパターン形成領域ＰＡ１の−Ｘ側の２つの基板アライメントマークｍ１、ｍ２を、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂにより投影光学系ＰＬａ及びＰＬｇを介して検出する。ここで、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂは、基板アライメントマークｍ１、ｍ２に対応したマスクアライメントマーク（図２２では不図示）も同時に検出する。次いで、図２２（ｂ）に示すように、感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴにより−Ｘ側に移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂがパターン形成領域ＰＡ１の＋Ｘ側の２つの基板アライメントマークｍ３、ｍ４を投影光学系ＰＬａ及びＰＬｇを介して検出する。このとき、マスクＭもマスクステージＭＳＴにより移動し、感光基板Ｐの基板アライメントマークｍ３、ｍ４に対応したマスクアライメントマークが基板アライメントマークｍ３、ｍ４とともに検出される。次いで、図２２（ｃ）に示すように、感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴにより−Ｘ側に移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂが感光基板Ｐの第２のパターン形成領域ＰＡ２の基板アライメントマークｍ１、ｍ２、及びこれに対応するマスクアライメントマークを検出する。次いで、図２２（ｄ）に示すように、感光基板Ｐが−Ｘ側に移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂがパターン形成領域ＰＡ２の基板アライメントマークｍ３、ｍ４、及びこれに対応するマスクアライメントマークを検出する。
次いで、図２３（ａ）に示すように、感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴにより−Ｙ側にステップ移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂが第３のパターン形成領域ＰＡ３の基板アライメントマークｍ３、ｍ４、及びこれに対応するマスクアライメントマークを検出する。次いで、図２３（ｂ）に示すように、感光基板Ｐが＋Ｘ側に移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂがパターン形成領域ＰＡ３の基板アライメントマークｍ１、ｍ２、及びこれに対応するマスクアライメントマークを検出する。次いで、図２３（ｃ）に示すように、感光基板Ｐが＋Ｘ側に移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂが第４のパターン形成領域ＰＡ４の基板アライメントマークｍ３、ｍ４、及びこれに対応するマスクアライメントマークを検出する。次いで、図２３（ｄ）に示すように、感光基板Ｐが＋Ｘ側に移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂがパターン形成領域ＰＡ４の基板アライメントマークｍ１、ｍ２、及びこれに対応するマスクアライメントマークを検出する。
【０００６】
以上のようにして、マスクＭと感光基板Ｐとのステップ移動を繰り返しながら、２つのアライメント光学系５００Ａ、５００Ｂが各パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ４のそれぞれの基板アライメントマークｍ１〜ｍ４の位置情報、及びマスクアライメントマークの位置情報を検出する。そして、露光装置ＥＸＪでは、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂの検出結果に基づいて、各パターン形成領域毎のマスクＭと感光基板Ｐとの位置誤差、及びシフト、ローテーション、スケーリング等の像特性を求め、この求めた誤差情報から補正値を算出し、この補正値に基づいて露光処理が行われる。露光処理を行う際には、まず、図２４（ａ）に示すように、最後にアライメント処理を行ったパターン形成領域ＰＡ４に対する露光処理が行われる。すなわち、感光基板Ｐを支持した基板ステージＰＳＴとマスクＭを支持したマスクステージＭＳＴ（図２４では不図示）とを−Ｘ方向に同期移動しつつ、マスクＭを露光光で照明することにより、感光基板Ｐのパターン形成領域ＰＡ４に対する露光処理が行われる。パターン形成領域ＰＡ４に対する露光処理が終了したら、図２４（ｂ）に示すように、パターン形成領域ＰＡ３に対する走査露光処理を行うために、マスクＭと感光基板Ｐとの位置が設定される。すなわち、感光基板Ｐが−Ｘ方向に移動するとともに、マスクＭ（図２４では不図示）が初期位置に戻るために＋Ｘ方向に大きく移動する。そして、パターン形成領域ＰＡ３に対する走査露光処理が行われる。パターン形成領域ＰＡ３に対する露光処理が終了したら、図２４（ｃ）に示すように、パターン形成領域ＰＡ１に対する走査露光処理を行うために、マスクＭと感光基板Ｐとの位置が設定される。すなわち、感光基板Ｐは基板ステージＰＳＴにより＋Ｘ方向に大きく移動するとともに＋Ｙ方向にも移動し、マスクＭは初期位置に戻るために＋Ｘ側に大きく移動する。そして、パターン形成領域ＰＡ１に対する走査露光処理が行われる。パターン形成領域ＰＡ１に対する露光処理が終了したら、図２４（ｄ）に示すように、パターン形成領域ＰＡ２に対する走査露光処理を行うために、マスクＭと感光基板Ｐとの位置が設定される。すなわち、感光基板Ｐが−Ｘ方向に移動するとともに、マスクＭが初期位置に戻るために＋Ｘ方向に大きく移動する。そして、パターン形成領域ＰＡ２に対する走査露光処理が行われる。こうして、各パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ４のそれぞれに対する露光処理が終了する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の露光装置及び露光方法には以下に述べる問題が生じるようになった。
上述した従来の方法では、４つのパターン形成領域（デバイス）ＰＡ１〜ＰＡ４を露光処理するために、マスクＭと感光基板Ｐとをステップ移動しつつアライメントマーク検出動作を８回も行う必要があり、アライメント処理に要する時間が長かった。１枚の感光基板Ｐから製造するデバイスを更に多くしようとすると、アライメント処理時間は更に長くなる。アライメント処理時間が長くなると、露光装置全体の生産性が低下する。
一方、アライメント処理時間を短くするために、検出するアライメントマークの数を減らすことも考えられ、１つのパターン形成領域で検出するアライメントマークの数を上記４つから例えば２つに減らしてアライメント処理することも考えれるが、検出するアライメントマークの数を減らすと、スケーリング、ローテーション、あるいは直交度等の像特性が精度良く検出されず、アライメント精度の低下を招くことになる。アライメント精度が低下すると、製造するデバイスのパターン精度が低下する。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、精度を維持しつつアライメント処理時間を短縮し、生産性が向上される露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【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方向と交差する第２方向（Ｙ軸方向）に配置された複数のアライメント系（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、複数のアライメント系と異なる検出系（６０）による、第１及び第２方向と直交する第３方向（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、アライメント系及び検出系の検出結果に基づいて、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方向と交差する第２方向（Ｙ軸方向）に配置され、基板上のアライメントマークを検出する複数のアライメント系（ＡＬ１〜ＡＬ６）と、第１及び第２方向と直交する第３方向（Ｚ軸方向）の基板の位置を検出する検出系（６０）と、複数のアライメント系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、検出系による基板の位置検出を、第１方向への基板の移動と並行して行う制御装置（ＣＯＮＴ）と、を備え、アライメント系及び検出系の検出結果に基づいて、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装置（ＥＸ）である。
【００１０】
本発明によれば、複数のアライメント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第３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第３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。
【００１１】
本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光方法、あるいは上記記載の露光装置（ＥＸ）を用いて、マスク（Ｍ）に描いたデバイスパターンを基板（Ｐ）に露光する工程（２０４）と、該露光した基板（Ｐ）を現像する工程（２０４）とを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、露光処理のスループットが向上するので、デバイス製造の際の生産性を向上できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の露光装置について図１〜図７を参照しながら説明する。
図１は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略斜視図、図２は概略構成図である。
図１及び図２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に支持されたマスク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のパターンの像を基板ステージ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系ＡＬとを備えている。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。照明光学系ＩＬは複数、本実施形態では７つの照明系モジュールＩＭ（ＩＭａ〜ＩＭｇ）を有している。また、投影光学系ＰＬも、照明系モジュールＩＭの数に対応して複数、本実施形態では７つの投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇを有している。投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれは、照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇのそれぞれに対応して配置されている。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。
【００１４】
ここで、本実施形態に係る露光装置ＥＸは、露光光ＥＬに対してマスクＭと感光基板Ｐとを同期移動して走査露光する走査型露光装置であり、以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な方向でマスクＭ及び感光基板Ｐの同期移動方向をＸ軸方向（第１の方向、走査方向）、Ｚ軸方向及びＸ軸方向（走査方向）と直交する方向をＹ軸方向（第２の方向、非走査方向）とする。また、Ｘ軸まわり、Ｙ軸まわり、Ｚ軸まわりのそれぞれの方向をθＸ方向、θＹ方向、θＺ方向とする。
【００１５】
図２に示すように、照明光学系ＩＬは、超高圧水銀ランプ等からなる光源１と、光源１から射出された光束を集光する楕円鏡１ａと、この楕円鏡１ａ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２と、ダイクロイックミラー２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３と、波長選択フィルタ３からの光束を複数本、本実施形態では７本に分岐して、反射ミラー５を介して各照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇに入射させるライトガイド４とを備えている。
【００１６】
照明系モジュールＩＭは複数、本実施形態ではＩＭａ〜ＩＭｇの７つ設けられており（但し、図２においては、便宜上照明系モジュールＩＭｇに対応するもののみ示している）、照明光学系ＩＭａ〜ＩＭｇのそれぞれは、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに一定の間隔を持って配置されている。そして、これら複数の照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇ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（照明光学系の照明領域）をそれぞれ照明する。
【００１７】
照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇのそれぞれは、照明シャッタ６と、リレーレンズ７と、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８と、コンデンサレンズ９とを備えている。照明シャッタ６は、ライトガイド４の光路下流側に、光路に対して進退自在に配置されている。照明シャッタ６は、光路を遮蔽したときにこの光路からの光束を遮光して、光路を解放したときに光束への遮光を解除する。照明シャッタ６には、この照明シャッタ６を光束の光路に対して進退移動させるシャッタ駆動部６ａが接続されている。シャッタ駆動部６ａは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００１８】
また、照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇのそれぞれには光量調整機構１０が設けられている。この光量調整機構１０は、光路毎に光束の照度を設定することにより各光路の露光量を調整するものであって、ハーフミラー１１と、ディテクタ１２と、フィルタ１３と、フィルタ駆動部１４とを備えている。ハーフミラー１１は、フィルタ１３とリレーレンズ７との間の光路中に配置され、フィルタ１３を透過した光束の一部をディテクタ１２へ入射する。ディテクタ１２のそれぞれは、常時、入射した光束の照度を独立して検出し、検出した照度信号を制御装置ＣＯＮＴへ出力する。
【００１９】
図３に示すように、フィルタ１３は、ガラス板１３ａ上にＣｒ等ですだれ状にパターンニングされたものであって、透過率がＸ軸方向に沿ってある範囲で線形に漸次変化するように形成されており、各光路中の照明シャッタ６とハーフミラー１１との間に配置されている。
【００２０】
これらハーフミラー１１、ディテクタ１２、及びフィルタ１３は、複数の光路毎にそれぞれ配設されている。フィルタ駆動部１４は制御装置ＣＯＮＴの指示に基づいてフィルタ１３をＸ軸方向に移動する。そして、フィルタ１３をフィルタ駆動部１４により移動することで各光路毎の光量が調整される。
【００２１】
光量調整機構１０を透過した光束はリレーレンズ７を介してフライアイレンズ８に達する。フライアイレンズ８は射出面側に二次光源を形成し、コンデンサレンズ９を介してマスクＭの照明領域を均一な照度で照射することができる。そして、コンデンサレンズ９を通過した露光光ＥＬは、照明系モジュールのうち、直角プリズム１６と、レンズ系１７と、凹面鏡１８とを備えた反射屈折型光学系１５を通過した後、マスクＭを所定の照明領域で照明する。マスクＭは、照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇを透過した各露光光ＥＬにより異なる照明領域でそれぞれ照明される。
【００２２】
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。図２に示すように、マスクステージＭＳＴは、このマスクステージＭＳＴをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動す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。
【００２３】
図１に示すように、マスクステージＭＳＴ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３２ａ、３２ｂがそれぞれ設けられている。移動鏡３２ａには、複数、本実施形態では２つのレーザー干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２が対向して配置されている。また、移動鏡３２ｂにはレーザー干渉計Ｍｙ１が対向して配置されている。レーザー干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２のそれぞれは移動鏡３２ａにレーザー光を照射し、移動鏡３２ａとの距離を検出する。レーザー干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザー干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２の検出結果に基づいて、マスクステージＭＳＴのＸ軸方向における位置、及びＺ軸まわりの回転量を求める。また、レーザー干渉計Ｍｙ１は移動鏡３２ｂにレーザー光を照射し、移動鏡３２ｂとの距離を検出する。レーザー干渉計Ｍｙ１の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザー干渉計Ｍｙ１の検出結果に基づいて、マスクステージＭＳＴのＹ軸方向における位置を求める。そして、制御装置ＣＯＮＴは、レーザー干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２、及びＭｙ１の出力からマスクステージＭＳＴの位置（姿勢）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（姿勢）に設定する。
【００２４】
マスクＭを透過した露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれに入射する。投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇは、マスクＭの照明領域に存在するパターン像を感光基板Ｐに結像し、感光基板Ｐの特定領域（投影領域）にパターン像を投影露光するものであり、各照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇに対応して設けられている。
【００２５】
図１に示すように、複数の投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのうち、投影光学系ＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと投影光学系ＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとが２列に千鳥状に配列されている。すなわち、千鳥状に配置されている各投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇは、隣合う投影光学系どうし（例えば投影光学系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。これら各投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇは照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇから射出しマスクＭを透過した複数の露光光ＥＬを透過させ、基板ステージＰＳＴに載置されている感光基板ＰにマスクＭのパターン像を投影する。すなわち、各投影光学系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にマスクＭの照明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。
【００２６】
図２に示すように、投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれは、像シフト機構１９と、２組の反射屈折型光学系２１、２２と、視野絞り２０と、倍率調整機構２３とを備えている。像シフト機構１９は、例えば、２枚の平行平面板ガラスがそれぞれＸ軸まわりもしくはＹ軸まわりに回転することで、マスクＭのパターン像をＹ軸方向もしくはＸ軸方向にシフトする。マスクＭを透過した露光光ＥＬは像シフト機構１９を透過した後、１組目の反射屈折型光学系２１に入射する。
【００２７】
反射屈折型光学系２１は、マスクＭのパターンの中間像を形成するものであって、直角プリズム２４とレンズ系２５と凹面鏡２６とを備えている。直角プリズム２４はＺ軸まわりに回転自在となっており、マスクＭのパターン像を回転可能となっている。
【００２８】
この中間像位置には、視野絞り２０が配置されている。視野絞り２０は、感光基板Ｐ上での投影領域を設定するものであり、投影光学系ＰＬにおいてマスクＭと感光基板Ｐとに対してほぼ共役な位置に配置されている。視野絞り２０を透過した光束は、２組目の反射屈折型光学系２２に入射する。反射屈折型光学系２２は、反射屈折型光学系２１と同様、直角プリズム２７とレンズ系２８と凹面鏡２９とを備えている。直角プリズム２７もＺ軸まわりに回転自在となっており、マスクＭのパターン像を回転可能となっている。
【００２９】
反射屈折型光学系２２から射出した露光光ＥＬは、倍率調整機構２３を通過し、感光基板Ｐ上にマスクＭのパターン像を正立等倍で結像する。倍率調整機構２３は、例えば、平凸レンズ、両凸レンズ、平凸レンズの３枚のレンズから構成され、平凸レンズと平凹レンズとの間に位置する両凸レンズをＺ方向に移動させて相対位置を変化させることにより、マスクＭのパターン像の倍率を変化させる。
【００３０】
感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴは基板ホルダを有しており、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おり、図２に示すように、この基板ステージＰＳＴをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動す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により制御される。更に、基板ステージＰＳＴはＺ軸方向、及びθＸ、θＹ、θＺ方向にも移動可能となっている。
【００３１】
図１に示すように、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つのレーザー干渉計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つのレーザー干渉計Ｐｙ１、Ｐｙ２、Ｐｙ３が対向して配置されている。ここで、複数のレーザー干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って等間隔に並んで設けられている。レーザー干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２のそれぞれは移動鏡３４ａにレーザー光を照射し、移動鏡３４ａとの距離を検出する。レーザー干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザー干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２の検出結果に基づいて、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置、及びＺ軸まわりの回転量を求める。また、レーザー干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３は移動鏡３４ｂにレーザー光を照射し、移動鏡３４ｂとの距離を検出する。レーザー干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザー干渉計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、レーザー干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２、及びＰｙ１〜Ｐｙ３の出力から基板ステージＰＳＴの位置（姿勢）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（姿勢）に設定する。
【００３２】
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の位置をモニターしながら、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。
【００３３】
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る。図１に示すように、投影領域５０ａ、５０ｃ、５０ｅ、５０ｇと、投影領域５０ｂ、５０ｄ、５０ｆとは、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。
【００３４】
次に、アライメント系ＡＬについて説明する。
アライメント系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及び図２に示すように、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との間で感光基板Ｐに対向するように設けられている。アライメント系ＡＬは、Ｙ軸方向（第２の方向）に複数並んで配置されており、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を検出する。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、複数のアライメント系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、及びアライメント系ＡＬを、適宜「アライメントユニット」と称する。
【００３５】
図４は、アライメントユニットＵの斜視図である。また、図５は、アライメントユニットＵのうちアライメント系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５（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５（ｂ）は図４のアライメントユニットＵのＡ−Ａ矢視断面図であり、図５（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５（ａ）に示すマスク側ＡＦ検出系７０は、図４のＢ−Ｂ断面矢視図に相当する。
図４及び図５（ｂ）に示すように、アライメント系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。アライメント系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。
【００３６】
図５（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に複数並んだアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち、Ｙ軸方向中央のアライメント系ＡＬ２〜ＡＬ５は投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）の内側に設けられ、Ｙ軸方向両側のアライメント系ＡＬ１、ＡＬ６は投影光学系ＰＬの外側に設けられている。ここで、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、複数のアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち、外側２つのアライメント系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５（ａ）及び（ｂ）に示すように、外側２つのアライメント系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。
【００３７】
一方、感光基板Ｐには、図５（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。なお、図ではアライメントマークは「●」として示されているが、例えば十字状「＋」でもボックスマーク「□」でもよい。
【００３８】
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に対応してアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６が設けられている。そして、これら６つのアライメント系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、アライメント系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のそれぞれを同時に検出可能である。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）に基づいてアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置（間隔）が設定される。
【００３９】
図４及び図５（ｂ）に示すように、アライメント系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とがアライメント系ＡＬ（ＡＬ１〜ＡＬ６）を挟むように配置されている。
【００４０】
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、複数のアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち外側２つのアライメント系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。
【００４１】
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Ｘ軸まわり方向及びＹ軸まわり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Ｘ軸、Ｙ軸まわり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Ｘ軸、Ｙ軸まわり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。
【００４２】
図４及び図５（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５（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。
【００４３】
図６はアライメント系ＡＬ１の概略構成図である。なお、他のアライメント系ＡＬ２〜ＡＬ６も、アライメント系ＡＬ１と同等の構成である。
図６に示すように、アライメント系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からの反射光を分岐するビームスプリッタ（分岐装置）８７と、ビームスプリッタ８７で分岐された２つの光束のうち一方の光束が入射する低倍率アライメント受光系８８と、他方の光束が入射する高倍率アライメント受光系８９とを備えている。低倍率アライメント受光系８８は、低倍用レンズ系８８Ａと、低倍用撮像素子（ＣＣＤ）８８Ｂとを有しており、感光基板Ｐ上の広い領域を所定の精度で計測可能である。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。これら低倍率アライメント受光系８８Ａと高倍率アライメント受光系８８Ｂとは同軸に配置されている。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、低倍率アライメント受光系８８と高倍率アライメント受光系８９とのそれぞれに受光される。
【００４４】
低倍率アライメント受光系８８は、アライメント用検出光により照射された感光基板Ｐの広い領域からの光情報に基づいて、アライメントマークｍ１（ｍ２〜ｍ６）の位置情報をラフな精度で検出するサーチアライメント処理を行う。一方、高倍率アライメント受光系８９は、アライメント用検出光により照射された感光基板Ｐの狭い領域からの光情報に基づいて、アライメントマークｍ１（ｍ２〜ｍ６）の位置情報を高い精度で検出するファインアライメント処理を行う。低倍率アライメント受光系８８及び高倍率アライメント受光系８９のそれぞれ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８８、８９それぞれ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。ここで、制御装置ＣＯＮＴでは、低倍率アライメント受光系８８によるサーチアライメント処理結果を参照し、高倍率アライメント受光系８９によるファインアライメント処理を行う。
【００４５】
アライメント系ＡＬ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つな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。
【００４６】
上記アライメント系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がアライメント系の送光系を構成しており、ビームスプリッタ８７、低倍率アライメント受光系８８、及び高倍率アライメント受光系８９がアライメント系の受光系を構成している。なお、光源８１は複数のアライメント系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アライメント系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。
【００４７】
図７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７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７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。
【００４８】
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。
【００４９】
ところで、本実施形態におけるアライメント系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と基板アライメント系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、図２及び図５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、図２に示すように、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。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。
【００５０】
次に、図８を参照しながらベースライン計測手順を説明する。
図８（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。つまり、マスクＭ（マスクステージＭＳＴ）はレーザ干渉計Ｍｙ１、基板ステージＰＳＴはレーザ干渉計Ｐｙ１、Ｐｙ２、Ｐｙ３のいずれかでＹ軸方向座標も検出する。
【００５１】
次いで、図８（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１３を駆動することができる。
【００５２】
次に、図８（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは基板ステージＰＳＴを移動し、アライメント系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とアライメント系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をアライメント系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。
【００５３】
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。
【００５４】
次に、上述したアライメント系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９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）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。ここで、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。これらパターン形成領域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。
【００５５】
以下、図１０〜図１５、及び図１６、図１７のフローチャート図を参照しながらアライメント処理手順及び露光処理手順について説明する。
図８を用いて説明したようにベースライン計測が行われた後、図１０（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列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとを対向させる。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）に基づいてアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置（間隔）が設定されているため、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は−Ｘ側から１列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれに対向した状態で、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（ステップＳＢ１）。
このとき、パターン形成領域ＰＡ１には２つのアライメントマークｍ５、ｍ６が配置され、パターン形成領域ＰＡ２には２つのアライメントマークｍ３、ｍ４が配置され、パターン形成領域ＰＡ３には２つのアライメントマークｍ５、ｍ６が配置されており、これらアライメントマークに対応するように、パターン形成領域ＰＡ１に対して２つのアライメント系ＡＬ５、ＡＬ６が配置され、パターン形成領域ＰＡ２に対して２つのアライメント系ＡＬ３、ＡＬ４が配置され、パターン形成領域ＰＡ３に対して２つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２が配置されている。すなわち、複数のアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は、Ｙ軸方向に並ぶパターン形成領域（露光領域）ＰＡ１〜ＰＡ３（ＰＡ４〜ＰＡ６、ＰＡ７〜ＰＡ９）のそれぞれに対応して２つずつ配置されている構成となっている。
【００５６】
次いで、図１０（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列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとを対向させ、これらアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれを同時に検出する（ステップＳＢ２）。
【００５７】
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（ステップＳＢ３）。
【００５８】
ここで、１列目のアライメントマーク検出後、２列目のアライメントマークを検出するために、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（ステップＳＢ４）。
【００５９】
ところで、前述したように、複数のアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち外側２つのアライメント系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、アライメント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。
【００６０】
また、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６には、図６を用いて説明したように、サーチアライメント用の低倍率アライメント受光系８８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８９とが設けられている。したがって、例えば、高倍率アライメント受光系８９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８８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。なお、低倍率及び高倍率アライメント受光系は全てのアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６に設ける必要はなく、少なくとも外側２つのアライメント系ＡＬ１及びＡＬ６に設けられていればよい。もちろん、全てのアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６に設けられていても構わない。
【００６１】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＢ３で求めた補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、パターン形成領域ＰＡ１に対する露光処理を行う（ステップＳＢ５）。
すなわち、図１０（ｃ）に示すように、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１０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１０（ｄ）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、ステップＳＢ４で求めた感光基板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、複数の投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのうち、使用しない投影光学系（例えばパターン形成領域ＰＡ１からはみ出る投影光学系ＰＬａ、ＰＬｇ等）は、その光路を照明シャッタ６により遮蔽される。
【００６２】
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、パターン形成領域ＰＡ２に対する露光処理を行う（ステップＳＢ６）。
すなわち、図１１（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ２の−Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向にステップ移動する。このとき、マスクステージＭＳＴはマスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをするために微動するだけで、ほとんど移動しなくてよい。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ＰＡ２に対して露光処理が行われる。図１１（ｂ）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。パターン形成領域ＰＡ２に対する走査露光時においても、ステップＳＢ４で求めたパターン形成領域ＰＡ２の表面形状データに基づいて、感光基板ＰのＺ軸方向の位置制御、及びレベリング制御を行いつつ走査露光が行われる。
【００６３】
ここで、パターン形成領域ＰＡ１に対する走査露光処理の際、感光基板Ｐは＋Ｘ方向に走査し、このパターン形成領域ＰＡ１に隣接するパターン形成領域ＰＡ２に対する走査露光処理の際、感光基板Ｐは−Ｘ方向に走査する。すなわち、Ｙ軸方向に並んだパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３のそれぞれに対応するＸ軸方向の２箇所でアライメントマークを検出した後、隣接する複数のパターン形成領域ＰＡ１、ＰＡ２において互いに逆方向の同期移動により感光基板Ｐを露光する構成である。こうすることにより、露光装置全体のスループットを向上できる。つまり、従来では、１つのパターン形成領域に対する露光処理終了後、次のパターン形成領域に対する露光処理を行うために、マスク（マスクステージ）を初期状態に戻すために走査方向に大きく移動しなければならなかったが、本実施形態では、１つのパターン形成領域に対する露光処理終了後、次のパターン形成領域に対する露光処理を行う際にもマスク（マスクステージ）を大きく移動する必要がないため、このマスクの移動時間を低減できるので、スループットを向上できる。そして、本実施形態では、パターン形成領域の非走査方向（Ｙ軸方向）における大きさは、走査方向（Ｘ軸方向）より小さいので、マスクを走査方向に大きく移動するよりも、図１０（ｄ）〜図１１（ａ）に示すように感光基板ＰをＹ軸方向にステップ移動するほうが移動距離が短くてすみ効果的である。
【００６４】
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、パターン形成領域ＰＡ３に対する露光処理を行う（ステップＳＢ７）。
すなわち、図１１（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ３の＋Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向にステップ移動する。このときも、マスクステージＭＳＴはマスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをするために微動するだけで、ほとんど移動しなくてよい。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ＰＡ３に対して露光処理が行われる。図１１（ｄ）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。パターン形成領域ＰＡ３に対する走査露光時においても、ステップＳＢ４で求めたパターン形成領域ＰＡ２の表面形状データに基づいて、感光基板ＰのＺ軸方向の位置制御、及びレベリング制御を行いつつ走査露光が行われる。この場合も、パターン形成領域ＰＡ３に対する露光処理時における走査方向は、隣接するパターン形成領域ＰＡ２に対する露光処理時における走査方向と逆方向に設定された構成である。
【００６５】
上記ステップＳＢ１〜ＳＢ７における基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置検出は、図１０及び図１１に示すように、レーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２により行われ、Ｙ軸方向における位置検出は、レーザ干渉計Ｐｙ１により行われる。そして、制御装置ＣＯＮＴは用いるレーザ干渉計をＰｙ１からＰｙ２に切り替える（ステップＳＢ８）。
【００６６】
次いで、図１２（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列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとを対向させる。ライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は−Ｘ側から３列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれに対向した状態で、Ｙ軸方向に複数並んだパターン形成領域（露光領域）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（ステップＳＢ９）。
このとき、レーザ干渉計Ｐｙ２を動作させ、レーザ干渉計Ｐｙ１とＰｙ２との差分を計測してオフセット１として記憶する。以後、基板ステージＰＳＴのＹ座標はレーザ干渉計Ｐｙ２の計測値とオフセット１とにより求める。
【００６７】
次いで、図１２（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列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとを対向させ、これらアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれを同時に検出する（ステップＳＢ１０）。
【００６８】
制御装置ＣＯＮＴは、パターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６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（ステップＳＢ１１）。
【００６９】
ここで、３列目のアライメントマーク検出後、４列目のアライメントマークを検出するために、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り、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。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ＰＡ４〜ＰＡ６それぞれの表面形状を求める（ステップＳＢ１２）。
【００７０】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＢ１１で求めた補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、パターン形成領域ＰＡ４に対する露光処理を行う（ステップＳＢ１３）。
すなわち、図１２（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ４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。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ＰＡ４に対して露光処理が行われる。図１２（ｄ）には、パターン形成領域ＰＡ４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、ステップＳＢ１２で求めた感光基板Ｐ（パターン形成領域ＰＡ４）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。
【００７１】
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、パターン形成領域ＰＡ５に対する露光処理を行う（ステップＳＢ１４）。
すなわち、図１３（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ５の−Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向にステップ移動する。このとき、マスクステージＭＳＴはマスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをするために微動するだけで、ほとんど移動しなくてよい。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ＰＡ５に対して露光処理が行われる。図１３（ｂ）には、パターン形成領域ＰＡ５に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。
【００７２】
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、パターン形成領域ＰＡ６に対する露光処理を行う（ステップＳＢ１５）。
すなわち、図１３（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ６の＋Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向にステップ移動する。このときも、マスクステージＭＳＴはマスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをするために微動するだけで、ほとんど移動しなくてよい。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ＰＡ６に対して露光処理が行われる。図１３（ｄ）には、パターン形成領域ＰＡ６に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。
【００７３】
上記ステップＳＢ９〜ＳＢ１５における基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置検出はレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２により行われ、Ｙ軸方向における位置検出は、レーザ干渉計Ｐｙ２により行われる。
そして、制御装置ＣＯＮＴは用いるレーザ干渉計をＰｙ２からＰｙ３に切り替える（ステップＳＢ１６）。
【００７４】
次いで、図１４（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列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとを対向させる。ライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は−Ｘ側から５列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれに対向した状態で、Ｙ軸方向に複数並んだパターン形成領域（露光領域）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（ステップＳＢ１７）。
このとき、レーザ干渉計Ｐｙ３を動作させ、レーザ干渉計Ｐｙ２とＰｙ３との差分をオフセット２として記憶する。以後、基板ステージＰＳＴ座標はレーザ干渉計Ｐｙ３の計測値とオフセット１とオフセット２とにより求める。
【００７５】
次いで、図１４（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列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとを対向させ、これらアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれを同時に検出する（ステップＳＢ１８）。
【００７６】
制御装置ＣＯＮＴは、パターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９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５列目のアライメントマーク及び６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（ステップＳＢ１９）。
【００７７】
ここで、５列目のアライメントマーク検出後、６列目のアライメントマークを検出するために、感光基板ＰがアライメントユニットＵに対して走査する際、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。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ＰＡ７〜ＰＡ９それぞれの表面形状を求める（ステップＳＢ２０）。
【００７８】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＢ１８で求めた補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、パターン形成領域ＰＡ７に対する露光処理を行う（ステップＳＢ２１）。
すなわち、図１４（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ７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。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ＰＡ７に対して露光処理が行われる。図１４（ｄ）には、パターン形成領域ＰＡ７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、ステップＳＢ１９で求めた感光基板Ｐ（パターン形成領域ＰＡ７）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。
【００７９】
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、パターン形成領域ＰＡ８に対する露光処理を行う（ステップＳＢ２２）。
すなわち、図１５（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ８の−Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向にステップ移動する。このとき、マスクステージＭＳＴはマスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをするために微動するだけで、ほとんど移動しなくてよい。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ＰＡ８に対して露光処理が行われる。図１５（ｂ）には、パターン形成領域ＰＡ８に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。
【００８０】
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、パターン形成領域ＰＡ９に対する露光処理を行う（ステップＳＢ２３）。
すなわち、図１５（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ９の＋Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向にステップ移動する。このときも、マスクステージＭＳＴはマスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをするために微動するだけで、ほとんど移動しなくてよい。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ＰＡ９に対して露光処理が行われる。図１５（ｄ）には、パターン形成領域ＰＡ９に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。
【００８１】
上記ステップＳＢ１７〜ＳＢ２３における基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置検出はレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２により行われ、Ｙ軸方向における位置検出は、レーザ干渉計Ｐｙ３により行われる。
【００８２】
以上説明したように、マスクＭと感光基板Ｐとの走査方向であるＹ軸方向に対して交差する非走査方向であるＸ軸方向にアライメント系ＡＬを６つ並べて配置したので、検出すべきアライメントマークｍ１〜ｍ６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ｍ１〜ｍ６の検出動作回数を低減できる。したがって、アライメント精度を維持しつつアライメント処理時間を短縮できる。
【００８３】
なお、本実施形態では、アライメント系はＡＬ１〜ＡＬ６の６つであるが、Ｙ軸方向に少なくとも３つ並べて配置されていればよく、これによりアライメントマークの数を減らすことなく、アライメントマークの検出動作回数を低減することができる。そして、これら複数並んだアライメント系を用いて、複数のパターン形成領域のそれぞれのアライメントマークを同時に計測するようにしたので、スループットを向上できる。
【００８４】
本実施形態におけるアライメント系ＡＬはオフアクシス方式のアライメント系である。したがって、投影光学系ＰＬを介してマスクアライメントマークと基板アライメントマークとを同時に計測するＴＴＬ方式のアライメント系に比べてマスクアライメントマークを直接検出しない構成であるので、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のうちの外側２つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ６の間隔をマスクＭの幅（Ｙ軸方向における長さ）より大きく設定できる。したがって、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置は、マスクＭの幅に関係無く自由に設定できる。
【００８５】
アライメントマークの検出は、１つのパターン形成領域に対してＸ軸方向に所定距離離れた２箇所で行う構成であるので、これらマーク検出結果に基づいて、精度良いアライメント処理を行うことができる。なお、アライメントマーク検出は、Ｘ軸方向に所定距離離れた少なくとも２箇所で行えばよく、３箇所以上の任意の複数箇所で行うようにしてもよい。アライメントマーク検出の検出箇所を多く設定することにより、アライメント精度を向上できる。
【００８６】
Ｙ軸方向に隣接するパターン形成領域のそれぞれを走査露光する際、互いに逆方向の同期移動により走査露光処理することにより、第１のパターン形成領域に対する露光処理終了後、第２のパターン形成領域に対する露光処理を行う際にもマスク（マスクステージ）を大きく移動する必要がないため、このマスクの移動時間を低減できるので、スループットを向上できる。
また、実施例では、アライメントのタイミングでＰｙ１→Ｐｙ２、Ｐｙ２→Ｐｙ３の干渉計切り替えを行ったが、２つの干渉計が動作可能なＸ位置ならばどこでも良く、露光途中や露光終了点でもよい。そうすることでアライメントが必要ではない１層目の露光でも配列精度のよい露光が可能となる。
また、オフセットの計測では、計測を複数回繰り返し行い平均化することで精度を向上することもできる。なお、平均化は０．１〜０．２ｓｅｃ．以上行うと効果が大きい。
【００８７】
ところで、上述したように、１つのパターン形成領域に対してアライメントマークは例えば４隅に設けられていることが好ましい。アライメントマークが１つのパターン形成領域に対して４つ設けられていることにより、シフト、スケーリング、ローテーション、及び直交度等の像特性を精度良く求め、アライメント処理を高精度に行うことができる。そして、４隅に設けられたアライメントマークのうちＹ軸方向に並ぶ２つのアライメントマークを同時に計測可能なようにパターン形成領域のそれぞれに対してアライメント系がＹ軸方向に少なくとも２つ配置されていることが好ましい。ところが、感光基板Ｐ上に設定されるパターン形成領域の大きさ及び数は製造するデバイスに応じて適宜変更されるため、アライメント系の配置によっては、１つのパターン形成領域に２つのアライメント系が配置されない場合が生じる。しかしながら、感光基板Ｐの幅（Ｙ軸方向の長さ）Ｌをパラメータとしてアライメント系の間隔を最適化することにより、パターン形成領域の大きさ及び数が変更しても１つのパターン形成領域に対して２つのアライメント系を配置することができる。
【００８８】
例えば、アライメント系ＡＬがＡＬ１〜ＡＬ６の６つである場合、
・アライメント系ＡＬ１とＡＬ２との間隔 ≦ （２／７）×Ｌ …（１）
・アライメント系ＡＬ３とＡＬ４との間隔 ≦ （１／５）×Ｌ …（２）
・アライメント系ＡＬ５とＡＬ６との間隔 ≦ （２／７）×Ｌ …（３）
・アライメント系ＡＬ１とＡＬ６との間隔 ≦ Ｌ …（４）
の各条件を満足するようにアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置を設定することにより、パターン形成領域の大きさ及び数が変更しても１つのパターン形成領域に対して２つのアライメント系を配置することができる。
【００８９】
このことについて、図１８を参照しながら説明する。
図１８（ａ１）は、Ｙ軸方向の幅Ｌの感光基板ＰをＹ軸方向に２分割、Ｘ軸方向に２分割し、合計４つのパターン形成領域を設定し、これら４つのパターン形成領域のそれぞれに画面（パターン）を形成する場合を示す図である。ここで、図１８（ａ２）に示すマスクＭが露光処理に用いられる。マスクＭには「Ｎｏ．１」パターンが形成されている。図１８（ａ１）中、白丸「○」が使用されるアライメント系を示しており、この例では、パターン形成領域ＰＡ２に対してアライメント系ＡＬ１、ＡＬ３が使用され、パターン形成領域ＰＡ１に対してアライメント系ＡＬ４、ＡＬ６が使用される。ここで、感光基板Ｐにはアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６に対応したアライメントマークが形成されている。アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は上記（１）〜（４）式を満足するように配置されているので、１つのパターン形成領域に対して少なくとも２つ、図１８（ａ１）の例では３つのアライメント系が配置される。ここで、各パターン形成領域のＹ軸方向における幅は同じである。
【００９０】
図１８（ｂ１）は、幅Ｌの感光基板ＰをＹ軸方向に３分割、Ｘ軸方向に２分割し、合計６つのパターン形成領域を設定し、これら６つのパターン形成領域のそれぞれに画面（パターン）を形成する場合を示す図である。ここで、図１８（ｂ２）に示すマスクＭが露光処理に用いられる。マスクＭには「Ｎｏ．１」パターンが形成されている。図１８（ｂ１）に示す例では、パターン形成領域ＰＡ３に対してアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２が使用され、パターン形成領域ＰＡ２に対してアライメント系ＡＬ３、ＡＬ４が使用され、パターン形成領域ＰＡ１に対してアライメント系ＡＬ５、ＡＬ６が使用される。この場合も、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は上記（１）〜（４）式を満足するように配置されているので、１つのパターン形成領域に対して２つのアライメント系が配置される。ここで、各パターン形成領域のＹ軸方向における幅は同じである。
【００９１】
図１８（ｃ１）は、幅Ｌの感光基板ＰをＹ軸方向に３分割、Ｘ軸方向に２分割し、合計６個のパターン形成領域を設定した場合を示す図である。ここで、図１８（ｃ２）に示すマスクＭが露光処理に用いられる。マスクＭには、「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンとが形成されている。そして、パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ６のそれぞれに対して「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンとのそれぞれを適宜転写し、Ｙ軸方向に５つ、Ｘ軸方向に２つ、合計１０個の画面（パターン）が形成される。図１８（ｃ１）に示す例では、パターン形成領域ＰＡ３に対して「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンとが同時に形成され、このときアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２が使用される。そして、パターン形成領域ＰＡ２に対して「Ｎｏ．１」パターンが形成され、このときアライメント系ＡＬ３、ＡＬ４が使用される。なお、パターン形成領域ＰＡ２に「Ｎｏ．１」パターンを形成するに際し、照明光学系ＩＬに設けたブラインド（照明領域設定装置）などにより「Ｎｏ．２」パターンに対する露光光の照明が遮断され、マスクＭの「Ｎｏ．１」パターンのみがパターン形成領域ＰＡ３に形成される。ここで、アライメント系ＡＬ３とＡＬ４との間隔は、上記（２）式のように設定されているため、これら２つのアライメント系ＡＬ３、ＡＬ４がパターン形成領域ＰＡ２に対して配置可能である。そして、パターン形成領域ＰＡ１に対して「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンとが同時に形成され、このときアライメント系ＡＬ５、ＡＬ６が使用される。この場合も、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は上記（１）〜（４）式を満足するように配置されているので、１つのパターン形成領域に対して２つのアライメント系が配置される。
【００９２】
図１８（ｄ１）は、幅Ｌの感光基板ＰをＹ軸方向に３分割、Ｘ軸方向に２分割し、合計６個のパターン形成領域を設定した場合を示す図である。ここで、図１８（ｄ２）に示すマスクＭが露光処理に用いられる。マスクＭには、「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンと「Ｎｏ．３」パターンとが形成されている。そして、パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ６のそれぞれに対して「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンと「Ｎｏ．３」パターンとのそれぞれを適宜転写し、Ｙ軸方向に７つ、Ｘ軸方向に２つ、合計１４個の画面（パターン）が形成される。図１８（ｄ１）に示す例では、パターン形成領域ＰＡ３に対して「Ｎｏ．２」パターンと「Ｎｏ．３」パターンとが同時に形成され、このときアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２が使用される。なお、パターン形成領域ＰＡ３に「Ｎｏ．２」、「Ｎｏ．３」パターンを形成するに際し、ブラインドなどにより「Ｎｏ．１」パターンに対する露光光の照明が遮断され、マスクＭの「Ｎｏ．２」、「Ｎｏ．３」パターンのみがパターン形成領域ＰＡ３に形成される。そして、パターン形成領域ＰＡ２に対して「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンと「Ｎｏ．３」パターンとが形成され、このときアライメント系ＡＬ３、ＡＬ４が使用される。そして、パターン形成領域ＰＡ１に対して「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンとが同時に形成され、このときアライメント系ＡＬ５、ＡＬ６が使用される。なお、パターン形成領域ＰＡ１に「Ｎｏ．１」、「Ｎｏ．２」パターンを形成するに際し、ブラインドなどにより「Ｎｏ．３」パターンに対する露光光の照明が遮断される。この場合も、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は上記（１）〜（４）式を満足するように配置されているので、１つのパターン形成領域に対して２つのアライメント系が配置される。
【００９３】
上記実施形態では、アライメントマークｍ１〜ｍ６はＸ軸方向に所定間隔毎に配置されている構成であるが、図１９に示すように、パターン形成領域ＰＡ１に付随するアライメントマークｍ３１、ｍ４１とパターン形成領域ＰＡ３に付随するアライメントマークｍ３３、ｍ４３とをＹ軸方向に並ぶように配置してもよい。同様に、パターン形成領域ＰＡ２に付随するアライメントマークｍ１２、ｍ２２とパターン形成領域ＰＡ４に付随するアライメントマークｍ１４、ｍ２４とをＹ軸方向に並ぶように配置してもよいし、パターン形成領域ＰＡ３に付随するアライメントマークｍ３３、ｍ４３とパターン形成領域ＰＡ５に付随するアライメントマークｍ３５、ｍ４５とをＹ軸方向に並ぶように配置してもよいし、パターン形成領域ＰＡ４に付随するアライメントマークｍ１４、ｍ２４とパターン形成領域ＰＡ６に付随するアライメントマークｍ１６、ｍ２６とをＹ軸方向に並ぶように配置してもよい。そして、これらＹ軸方向に並んだ複数のアライメントマークのうち、隣接する２つのアライメントマークを、１つのアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４のそれぞれで同時に検出するようにしてもよい。すなわち、アライメント系ＡＬ１がその計測領域でアライメントマークｍ１２とｍ１４とを同時に検出し、アライメント系ＡＬ２がその計測領域でアライメントマークｍ２２とｍ２４とを同時に検出し、アライメント系ＡＬ３がその計測領域でアライメントマークｍ３１とｍ３３とを同時に検出し、アライメント系ＡＬ４がその計測領域でアライメントマークｍ４１とｍ４３とを同時に検出する。こうすることにより、アライメントマーク検出動作の回数を低減でき、スループットを向上できる。更にこの場合、パターン形成領域の幅を狭めるように設定してもよい。
そして、露光処理するに際し、制御装置ＣＯＮＴは、まず、−Ｘ側から１列目のアライメントマークのそれぞれをアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４で検出した後、２列目のアライメントマークのそれぞれをアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４で検出する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、感光基板Ｐを＋Ｘ方向に走査しながらパターン形成領域ＰＡ１に対する露光処理を行い、次いで、感光基板Ｐを−Ｘ方向に走査しながらパターン形成領域ＰＡ２に対する露光処理を行う。以下、同様に、制御装置ＣＯＮＴは、３列目、及び４列目のアライメントマークを検出した後、感光基板Ｐを＋Ｘ方向に走査しながらパターン形成領域ＰＡ３に対する露光処理を行い、次いで、感光基板Ｐを−Ｘ方向に走査しながらパターン形成領域ＰＡ４に対する露光処理を行う。更に、制御装置ＣＯＮＴは、５列目、及び６列目のアライメントマークを検出した後、感光基板Ｐを＋Ｘ方向に走査しながらパターン形成領域ＰＡ５に対する露光処理を行い、次いで、感光基板Ｐを−Ｘ方向に走査しながらパターン形成領域ＰＡ６に対する露光処理を行う。
【００９４】
なお、感光基板Ｐに形成されるアライメントマークｍ１〜ｍ６の間隔は、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置（間隔）に応じて設定されるが、アライメント系をＹ軸方向に移動可能に設け、アライメント系どうしの間隔を変更することもできる。
【００９５】
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、いわゆる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。
【００９６】
なお、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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
以上のように、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。
【０１０５】
半導体デバイスは、図２０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レチクル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。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のアライメント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第３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第３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】本発明の露光装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】図１の概略構成図である。
【図３】フィルタを示す図である。
【図４】アライメント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５】アライメント系及びＡＦ検出系の配置を説明するための図である。
【図６】アライメント系の概略構成図である。
【図７】ＡＦ検出系の概略構成図である。
【図８】ベースライン計測手順を説明するための図である。
【図９】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１１】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１２】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１３】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１４】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１５】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１６】本発明の露光方法を説明するためのフローチャート図である。
【図１７】本発明の露光方法を説明するためのフローチャート図である。
【図１８】アライメント系の配置の例を示す図である。
【図１９】本発明の露光方法の他の実施形態を示す図である。
【図２０】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２１】従来の露光装置を示す斜視図である。
【図２２】従来の露光方法を説明するための図である。
【図２３】従来の露光方法を説明するための図である。
【図２４】従来の露光方法を説明するための図である。
【符号の説明】
６０（６０ａ〜６０ｇ） 基板側ＡＦ検出系
７０（７０ａ〜７０ｄ） マスク側ＡＦ検出系
ＡＬ（ＡＬ１〜ＡＬ６） アライメント系
ＥＸ 露光装置
Ｍ マスク
ｍ１〜ｍ６ アライメントマーク
Ｐ 感光基板（基板）
ＰＡ１〜ＰＡ９ パターン形成領域（露光領域）
ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ） 投影光学系
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクと基板とを同期移動しつつマスクのパターンを基板に露光する露光方法及び露光装置、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】
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、感光基板を載置して２次元移動する基板ステージとパターンを有するマスクを載置して２次元移動するマスクステージとを有し、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。
【０００３】
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。上記走査型露光装置における各投影光学系の視野絞りは、例えば台形形状で、走査方向の視野絞りの開口幅の合計は常に等しくなるように設定されている。そのため、隣り合う投影光学系の継ぎ部が重複して露光されるので、上記走査型露光装置は、投影光学系の光学収差や露光照度が滑らかに変化するという利点を有している。
【０００４】
図２１は、従来のマルチレンズスキャン型露光装置の一例を示す図である。
図２１に示すように、露光装置ＥＸＪは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、感光基板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のパターンの像を基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐに投影する複数の投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇとを備えている。投影光学系ＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｄ、ＰＬｇと投影光学系ＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとは２列に千鳥状に配列されており、投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのうち隣り合う投影光学系どうし（例えば投影光学系ＰＬａとＰＬｂ、ＰＬｂとＰＬｃ）がＸ軸方向に所定量変位して配置されている。そして、投影光学系Ｐａ〜ＰＬｇのそれぞれに対応する台形状の投影領域の継ぎ部が感光基板Ｐ上で重複する。
マスクステージＭＳＴの上方には、マスクＭと感光基板Ｐとのアライメントを行うアライメント光学系５００Ａ、５００Ｂが設けられている。アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂは、不図示の駆動機構によりＹ軸方向に移動可能となっており、アライメント処理時には照明光学系ＩＬとマスクＭとの間に進入するとともに、走査露光時には照明領域から退避するようになっている。アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂは、マスクＭに形成されているマスクアライメントマークを検出するとともに、感光基板Ｐに形成されている基板アライメントマークを投影光学系ＰＬａ及びＰＬｇを介して検出する。
【０００５】
図２２〜図２４は、露光装置ＥＸＪを用いたアライメント処理手順及び露光処理手順を説明するための図である。ここでは、感光基板Ｐ上に４つのデバイス（パターン形成領域）ＰＡ１〜ＰＡ４を形成する場合について説明する。
図２２に示すように、感光基板Ｐ上のパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ４のそれぞれの４隅にはアライメントマークが形成されている。
露光装置ＥＸＪは、まず、図２２（ａ）に示すように、感光基板Ｐ上の第１のパターン形成領域ＰＡ１の−Ｘ側の２つの基板アライメントマークｍ１、ｍ２を、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂにより投影光学系ＰＬａ及びＰＬｇを介して検出する。ここで、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂは、基板アライメントマークｍ１、ｍ２に対応したマスクアライメントマーク（図２２では不図示）も同時に検出する。次いで、図２２（ｂ）に示すように、感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴにより−Ｘ側に移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂがパターン形成領域ＰＡ１の＋Ｘ側の２つの基板アライメントマークｍ３、ｍ４を投影光学系ＰＬａ及びＰＬｇを介して検出する。このとき、マスクＭもマスクステージＭＳＴにより移動し、感光基板Ｐの基板アライメントマークｍ３、ｍ４に対応したマスクアライメントマークが基板アライメントマークｍ３、ｍ４とともに検出される。次いで、図２２（ｃ）に示すように、感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴにより−Ｘ側に移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂが感光基板Ｐの第２のパターン形成領域ＰＡ２の基板アライメントマークｍ１、ｍ２、及びこれに対応するマスクアライメントマークを検出する。次いで、図２２（ｄ）に示すように、感光基板Ｐが−Ｘ側に移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂがパターン形成領域ＰＡ２の基板アライメントマークｍ３、ｍ４、及びこれに対応するマスクアライメントマークを検出する。
次いで、図２３（ａ）に示すように、感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴにより−Ｙ側にステップ移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂが第３のパターン形成領域ＰＡ３の基板アライメントマークｍ３、ｍ４、及びこれに対応するマスクアライメントマークを検出する。次いで、図２３（ｂ）に示すように、感光基板Ｐが＋Ｘ側に移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂがパターン形成領域ＰＡ３の基板アライメントマークｍ１、ｍ２、及びこれに対応するマスクアライメントマークを検出する。次いで、図２３（ｃ）に示すように、感光基板Ｐが＋Ｘ側に移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂが第４のパターン形成領域ＰＡ４の基板アライメントマークｍ３、ｍ４、及びこれに対応するマスクアライメントマークを検出する。次いで、図２３（ｄ）に示すように、感光基板Ｐが＋Ｘ側に移動し、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂがパターン形成領域ＰＡ４の基板アライメントマークｍ１、ｍ２、及びこれに対応するマスクアライメントマークを検出する。
【０００６】
以上のようにして、マスクＭと感光基板Ｐとのステップ移動を繰り返しながら、２つのアライメント光学系５００Ａ、５００Ｂが各パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ４のそれぞれの基板アライメントマークｍ１〜ｍ４の位置情報、及びマスクアライメントマークの位置情報を検出する。そして、露光装置ＥＸＪでは、アライメント光学系５００Ａ、５００Ｂの検出結果に基づいて、各パターン形成領域毎のマスクＭと感光基板Ｐとの位置誤差、及びシフト、ローテーション、スケーリング等の像特性を求め、この求めた誤差情報から補正値を算出し、この補正値に基づいて露光処理が行われる。露光処理を行う際には、まず、図２４（ａ）に示すように、最後にアライメント処理を行ったパターン形成領域ＰＡ４に対する露光処理が行われる。すなわち、感光基板Ｐを支持した基板ステージＰＳＴとマスクＭを支持したマスクステージＭＳＴ（図２４では不図示）とを−Ｘ方向に同期移動しつつ、マスクＭを露光光で照明することにより、感光基板Ｐのパターン形成領域ＰＡ４に対する露光処理が行われる。パターン形成領域ＰＡ４に対する露光処理が終了したら、図２４（ｂ）に示すように、パターン形成領域ＰＡ３に対する走査露光処理を行うために、マスクＭと感光基板Ｐとの位置が設定される。すなわち、感光基板Ｐが−Ｘ方向に移動するとともに、マスクＭ（図２４では不図示）が初期位置に戻るために＋Ｘ方向に大きく移動する。そして、パターン形成領域ＰＡ３に対する走査露光処理が行われる。パターン形成領域ＰＡ３に対する露光処理が終了したら、図２４（ｃ）に示すように、パターン形成領域ＰＡ１に対する走査露光処理を行うために、マスクＭと感光基板Ｐとの位置が設定される。すなわち、感光基板Ｐは基板ステージＰＳＴにより＋Ｘ方向に大きく移動するとともに＋Ｙ方向にも移動し、マスクＭは初期位置に戻るために＋Ｘ側に大きく移動する。そして、パターン形成領域ＰＡ１に対する走査露光処理が行われる。パターン形成領域ＰＡ１に対する露光処理が終了したら、図２４（ｄ）に示すように、パターン形成領域ＰＡ２に対する走査露光処理を行うために、マスクＭと感光基板Ｐとの位置が設定される。すなわち、感光基板Ｐが−Ｘ方向に移動するとともに、マスクＭが初期位置に戻るために＋Ｘ方向に大きく移動する。そして、パターン形成領域ＰＡ２に対する走査露光処理が行われる。こうして、各パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ４のそれぞれに対する露光処理が終了する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の露光装置及び露光方法には以下に述べる問題が生じるようになった。
上述した従来の方法では、４つのパターン形成領域（デバイス）ＰＡ１〜ＰＡ４を露光処理するために、マスクＭと感光基板Ｐとをステップ移動しつつアライメントマーク検出動作を８回も行う必要があり、アライメント処理に要する時間が長かった。１枚の感光基板Ｐから製造するデバイスを更に多くしようとすると、アライメント処理時間は更に長くなる。アライメント処理時間が長くなると、露光装置全体の生産性が低下する。
一方、アライメント処理時間を短くするために、検出するアライメントマークの数を減らすことも考えられ、１つのパターン形成領域で検出するアライメントマークの数を上記４つから例えば２つに減らしてアライメント処理することも考えれるが、検出するアライメントマークの数を減らすと、スケーリング、ローテーション、あるいは直交度等の像特性が精度良く検出されず、アライメント精度の低下を招くことになる。アライメント精度が低下すると、製造するデバイスのパターン精度が低下する。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、精度を維持しつつアライメント処理時間を短縮し、生産性が向上される露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【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方向と交差する第２方向（Ｙ軸方向）に配置された複数のアライメント系（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、複数のアライメント系と異なる検出系（６０）による、第１及び第２方向と直交する第３方向（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、アライメント系及び検出系の検出結果に基づいて、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方向と交差する第２方向（Ｙ軸方向）に配置され、基板上のアライメントマークを検出する複数のアライメント系（ＡＬ１〜ＡＬ６）と、第１及び第２方向と直交する第３方向（Ｚ軸方向）の基板の位置を検出する検出系（６０）と、複数のアライメント系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、検出系による基板の位置検出を、第１方向への基板の移動と並行して行う制御装置（ＣＯＮＴ）と、を備え、アライメント系及び検出系の検出結果に基づいて、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装置（ＥＸ）である。
【００１０】
本発明によれば、複数のアライメント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第３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第３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。
【００１１】
本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光方法、あるいは上記記載の露光装置（ＥＸ）を用いて、マスク（Ｍ）に描いたデバイスパターンを基板（Ｐ）に露光する工程（２０４）と、該露光した基板（Ｐ）を現像する工程（２０４）とを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、露光処理のスループットが向上するので、デバイス製造の際の生産性を向上できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の露光装置について図１〜図７を参照しながら説明する。
図１は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略斜視図、図２は概略構成図である。
図１及び図２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に支持されたマスク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のパターンの像を基板ステージ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系ＡＬとを備えている。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。照明光学系ＩＬは複数、本実施形態では７つの照明系モジュールＩＭ（ＩＭａ〜ＩＭｇ）を有している。また、投影光学系ＰＬも、照明系モジュールＩＭの数に対応して複数、本実施形態では７つの投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇを有している。投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれは、照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇのそれぞれに対応して配置されている。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。
【００１４】
ここで、本実施形態に係る露光装置ＥＸは、露光光ＥＬに対してマスクＭと感光基板Ｐとを同期移動して走査露光する走査型露光装置であり、以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な方向でマスクＭ及び感光基板Ｐの同期移動方向をＸ軸方向（第１の方向、走査方向）、Ｚ軸方向及びＸ軸方向（走査方向）と直交する方向をＹ軸方向（第２の方向、非走査方向）とする。また、Ｘ軸まわり、Ｙ軸まわり、Ｚ軸まわりのそれぞれの方向をθＸ方向、θＹ方向、θＺ方向とする。
【００１５】
図２に示すように、照明光学系ＩＬは、超高圧水銀ランプ等からなる光源１と、光源１から射出された光束を集光する楕円鏡１ａと、この楕円鏡１ａ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２と、ダイクロイックミラー２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３と、波長選択フィルタ３からの光束を複数本、本実施形態では７本に分岐して、反射ミラー５を介して各照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇに入射させるライトガイド４とを備えている。
【００１６】
照明系モジュールＩＭは複数、本実施形態ではＩＭａ〜ＩＭｇの７つ設けられており（但し、図２においては、便宜上照明系モジュールＩＭｇに対応するもののみ示している）、照明光学系ＩＭａ〜ＩＭｇのそれぞれは、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに一定の間隔を持って配置されている。そして、これら複数の照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇ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（照明光学系の照明領域）をそれぞれ照明する。
【００１７】
照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇのそれぞれは、照明シャッタ６と、リレーレンズ７と、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８と、コンデンサレンズ９とを備えている。照明シャッタ６は、ライトガイド４の光路下流側に、光路に対して進退自在に配置されている。照明シャッタ６は、光路を遮蔽したときにこの光路からの光束を遮光して、光路を解放したときに光束への遮光を解除する。照明シャッタ６には、この照明シャッタ６を光束の光路に対して進退移動させるシャッタ駆動部６ａが接続されている。シャッタ駆動部６ａは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００１８】
また、照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇのそれぞれには光量調整機構１０が設けられている。この光量調整機構１０は、光路毎に光束の照度を設定することにより各光路の露光量を調整するものであって、ハーフミラー１１と、ディテクタ１２と、フィルタ１３と、フィルタ駆動部１４とを備えている。ハーフミラー１１は、フィルタ１３とリレーレンズ７との間の光路中に配置され、フィルタ１３を透過した光束の一部をディテクタ１２へ入射する。ディテクタ１２のそれぞれは、常時、入射した光束の照度を独立して検出し、検出した照度信号を制御装置ＣＯＮＴへ出力する。
【００１９】
図３に示すように、フィルタ１３は、ガラス板１３ａ上にＣｒ等ですだれ状にパターンニングされたものであって、透過率がＸ軸方向に沿ってある範囲で線形に漸次変化するように形成されており、各光路中の照明シャッタ６とハーフミラー１１との間に配置されている。
【００２０】
これらハーフミラー１１、ディテクタ１２、及びフィルタ１３は、複数の光路毎にそれぞれ配設されている。フィルタ駆動部１４は制御装置ＣＯＮＴの指示に基づいてフィルタ１３をＸ軸方向に移動する。そして、フィルタ１３をフィルタ駆動部１４により移動することで各光路毎の光量が調整される。
【００２１】
光量調整機構１０を透過した光束はリレーレンズ７を介してフライアイレンズ８に達する。フライアイレンズ８は射出面側に二次光源を形成し、コンデンサレンズ９を介してマスクＭの照明領域を均一な照度で照射することができる。そして、コンデンサレンズ９を通過した露光光ＥＬは、照明系モジュールのうち、直角プリズム１６と、レンズ系１７と、凹面鏡１８とを備えた反射屈折型光学系１５を通過した後、マスクＭを所定の照明領域で照明する。マスクＭは、照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇを透過した各露光光ＥＬにより異なる照明領域でそれぞれ照明される。
【００２２】
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。図２に示すように、マスクステージＭＳＴは、このマスクステージＭＳＴをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動す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。
【００２３】
図１に示すように、マスクステージＭＳＴ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３２ａ、３２ｂがそれぞれ設けられている。移動鏡３２ａには、複数、本実施形態では２つのレーザー干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２が対向して配置されている。また、移動鏡３２ｂにはレーザー干渉計Ｍｙ１が対向して配置されている。レーザー干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２のそれぞれは移動鏡３２ａにレーザー光を照射し、移動鏡３２ａとの距離を検出する。レーザー干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザー干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２の検出結果に基づいて、マスクステージＭＳＴのＸ軸方向における位置、及びＺ軸まわりの回転量を求める。また、レーザー干渉計Ｍｙ１は移動鏡３２ｂにレーザー光を照射し、移動鏡３２ｂとの距離を検出する。レーザー干渉計Ｍｙ１の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザー干渉計Ｍｙ１の検出結果に基づいて、マスクステージＭＳＴのＹ軸方向における位置を求める。そして、制御装置ＣＯＮＴは、レーザー干渉計Ｍｘ１、Ｍｘ２、及びＭｙ１の出力からマスクステージＭＳＴの位置（姿勢）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（姿勢）に設定する。
【００２４】
マスクＭを透過した露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれに入射する。投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇは、マスクＭの照明領域に存在するパターン像を感光基板Ｐに結像し、感光基板Ｐの特定領域（投影領域）にパターン像を投影露光するものであり、各照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇに対応して設けられている。
【００２５】
図１に示すように、複数の投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのうち、投影光学系ＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと投影光学系ＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとが２列に千鳥状に配列されている。すなわち、千鳥状に配置されている各投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇは、隣合う投影光学系どうし（例えば投影光学系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。これら各投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇは照明系モジュールＩＭａ〜ＩＭｇから射出しマスクＭを透過した複数の露光光ＥＬを透過させ、基板ステージＰＳＴに載置されている感光基板ＰにマスクＭのパターン像を投影する。すなわち、各投影光学系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にマスクＭの照明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。
【００２６】
図２に示すように、投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれは、像シフト機構１９と、２組の反射屈折型光学系２１、２２と、視野絞り２０と、倍率調整機構２３とを備えている。像シフト機構１９は、例えば、２枚の平行平面板ガラスがそれぞれＸ軸まわりもしくはＹ軸まわりに回転することで、マスクＭのパターン像をＹ軸方向もしくはＸ軸方向にシフトする。マスクＭを透過した露光光ＥＬは像シフト機構１９を透過した後、１組目の反射屈折型光学系２１に入射する。
【００２７】
反射屈折型光学系２１は、マスクＭのパターンの中間像を形成するものであって、直角プリズム２４とレンズ系２５と凹面鏡２６とを備えている。直角プリズム２４はＺ軸まわりに回転自在となっており、マスクＭのパターン像を回転可能となっている。
【００２８】
この中間像位置には、視野絞り２０が配置されている。視野絞り２０は、感光基板Ｐ上での投影領域を設定するものであり、投影光学系ＰＬにおいてマスクＭと感光基板Ｐとに対してほぼ共役な位置に配置されている。視野絞り２０を透過した光束は、２組目の反射屈折型光学系２２に入射する。反射屈折型光学系２２は、反射屈折型光学系２１と同様、直角プリズム２７とレンズ系２８と凹面鏡２９とを備えている。直角プリズム２７もＺ軸まわりに回転自在となっており、マスクＭのパターン像を回転可能となっている。
【００２９】
反射屈折型光学系２２から射出した露光光ＥＬは、倍率調整機構２３を通過し、感光基板Ｐ上にマスクＭのパターン像を正立等倍で結像する。倍率調整機構２３は、例えば、平凸レンズ、両凸レンズ、平凸レンズの３枚のレンズから構成され、平凸レンズと平凹レンズとの間に位置する両凸レンズをＺ方向に移動させて相対位置を変化させることにより、マスクＭのパターン像の倍率を変化させる。
【００３０】
感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴは基板ホルダを有しており、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おり、図２に示すように、この基板ステージＰＳＴをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動す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により制御される。更に、基板ステージＰＳＴはＺ軸方向、及びθＸ、θＹ、θＺ方向にも移動可能となっている。
【００３１】
図１に示すように、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つのレーザー干渉計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つのレーザー干渉計Ｐｙ１、Ｐｙ２、Ｐｙ３が対向して配置されている。ここで、複数のレーザー干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３のそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って等間隔に並んで設けられている。レーザー干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２のそれぞれは移動鏡３４ａにレーザー光を照射し、移動鏡３４ａとの距離を検出する。レーザー干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザー干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２の検出結果に基づいて、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置、及びＺ軸まわりの回転量を求める。また、レーザー干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３は移動鏡３４ｂにレーザー光を照射し、移動鏡３４ｂとの距離を検出する。レーザー干渉計Ｐｙ１〜Ｐｙ３の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザー干渉計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、レーザー干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２、及びＰｙ１〜Ｐｙ３の出力から基板ステージＰＳＴの位置（姿勢）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（姿勢）に設定する。
【００３２】
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の位置をモニターしながら、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。
【００３３】
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る。図１に示すように、投影領域５０ａ、５０ｃ、５０ｅ、５０ｇと、投影領域５０ｂ、５０ｄ、５０ｆとは、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。
【００３４】
次に、アライメント系ＡＬについて説明する。
アライメント系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及び図２に示すように、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との間で感光基板Ｐに対向するように設けられている。アライメント系ＡＬは、Ｙ軸方向（第２の方向）に複数並んで配置されており、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を検出する。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、複数のアライメント系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、及びアライメント系ＡＬを、適宜「アライメントユニット」と称する。
【００３５】
図４は、アライメントユニットＵの斜視図である。また、図５は、アライメントユニットＵのうちアライメント系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５（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５（ｂ）は図４のアライメントユニットＵのＡ−Ａ矢視断面図であり、図５（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５（ａ）に示すマスク側ＡＦ検出系７０は、図４のＢ−Ｂ断面矢視図に相当する。
図４及び図５（ｂ）に示すように、アライメント系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。アライメント系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。
【００３６】
図５（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に複数並んだアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち、Ｙ軸方向中央のアライメント系ＡＬ２〜ＡＬ５は投影光学系ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ）の内側に設けられ、Ｙ軸方向両側のアライメント系ＡＬ１、ＡＬ６は投影光学系ＰＬの外側に設けられている。ここで、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、複数のアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち、外側２つのアライメント系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５（ａ）及び（ｂ）に示すように、外側２つのアライメント系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。
【００３７】
一方、感光基板Ｐには、図５（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。なお、図ではアライメントマークは「●」として示されているが、例えば十字状「＋」でもボックスマーク「□」でもよい。
【００３８】
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に対応してアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６が設けられている。そして、これら６つのアライメント系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、アライメント系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のそれぞれを同時に検出可能である。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）に基づいてアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置（間隔）が設定される。
【００３９】
図４及び図５（ｂ）に示すように、アライメント系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とがアライメント系ＡＬ（ＡＬ１〜ＡＬ６）を挟むように配置されている。
【００４０】
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、複数のアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち外側２つのアライメント系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。
【００４１】
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Ｘ軸まわり方向及びＹ軸まわり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Ｘ軸、Ｙ軸まわり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Ｘ軸、Ｙ軸まわり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。
【００４２】
図４及び図５（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５（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。
【００４３】
図６はアライメント系ＡＬ１の概略構成図である。なお、他のアライメント系ＡＬ２〜ＡＬ６も、アライメント系ＡＬ１と同等の構成である。
図６に示すように、アライメント系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からの反射光を分岐するビームスプリッタ（分岐装置）８７と、ビームスプリッタ８７で分岐された２つの光束のうち一方の光束が入射する低倍率アライメント受光系８８と、他方の光束が入射する高倍率アライメント受光系８９とを備えている。低倍率アライメント受光系８８は、低倍用レンズ系８８Ａと、低倍用撮像素子（ＣＣＤ）８８Ｂとを有しており、感光基板Ｐ上の広い領域を所定の精度で計測可能である。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。これら低倍率アライメント受光系８８Ａと高倍率アライメント受光系８８Ｂとは同軸に配置されている。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、低倍率アライメント受光系８８と高倍率アライメント受光系８９とのそれぞれに受光される。
【００４４】
低倍率アライメント受光系８８は、アライメント用検出光により照射された感光基板Ｐの広い領域からの光情報に基づいて、アライメントマークｍ１（ｍ２〜ｍ６）の位置情報をラフな精度で検出するサーチアライメント処理を行う。一方、高倍率アライメント受光系８９は、アライメント用検出光により照射された感光基板Ｐの狭い領域からの光情報に基づいて、アライメントマークｍ１（ｍ２〜ｍ６）の位置情報を高い精度で検出するファインアライメント処理を行う。低倍率アライメント受光系８８及び高倍率アライメント受光系８９のそれぞれ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８８、８９それぞれ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。ここで、制御装置ＣＯＮＴでは、低倍率アライメント受光系８８によるサーチアライメント処理結果を参照し、高倍率アライメント受光系８９によるファインアライメント処理を行う。
【００４５】
アライメント系ＡＬ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つな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。
【００４６】
上記アライメント系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がアライメント系の送光系を構成しており、ビームスプリッタ８７、低倍率アライメント受光系８８、及び高倍率アライメント受光系８９がアライメント系の受光系を構成している。なお、光源８１は複数のアライメント系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アライメント系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。
【００４７】
図７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７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７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。
【００４８】
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。
【００４９】
ところで、本実施形態におけるアライメント系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と基板アライメント系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、図２及び図５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、図２に示すように、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。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。
【００５０】
次に、図８を参照しながらベースライン計測手順を説明する。
図８（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。つまり、マスクＭ（マスクステージＭＳＴ）はレーザ干渉計Ｍｙ１、基板ステージＰＳＴはレーザ干渉計Ｐｙ１、Ｐｙ２、Ｐｙ３のいずれかでＹ軸方向座標も検出する。
【００５１】
次いで、図８（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１３を駆動することができる。
【００５２】
次に、図８（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは基板ステージＰＳＴを移動し、アライメント系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とアライメント系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をアライメント系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。
【００５３】
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。
【００５４】
次に、上述したアライメント系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９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）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。ここで、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。これらパターン形成領域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。
【００５５】
以下、図１０〜図１５、及び図１６、図１７のフローチャート図を参照しながらアライメント処理手順及び露光処理手順について説明する。
図８を用いて説明したようにベースライン計測が行われた後、図１０（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列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとを対向させる。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）に基づいてアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置（間隔）が設定されているため、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は−Ｘ側から１列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれに対向した状態で、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（ステップＳＢ１）。
このとき、パターン形成領域ＰＡ１には２つのアライメントマークｍ５、ｍ６が配置され、パターン形成領域ＰＡ２には２つのアライメントマークｍ３、ｍ４が配置され、パターン形成領域ＰＡ３には２つのアライメントマークｍ５、ｍ６が配置されており、これらアライメントマークに対応するように、パターン形成領域ＰＡ１に対して２つのアライメント系ＡＬ５、ＡＬ６が配置され、パターン形成領域ＰＡ２に対して２つのアライメント系ＡＬ３、ＡＬ４が配置され、パターン形成領域ＰＡ３に対して２つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２が配置されている。すなわち、複数のアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は、Ｙ軸方向に並ぶパターン形成領域（露光領域）ＰＡ１〜ＰＡ３（ＰＡ４〜ＰＡ６、ＰＡ７〜ＰＡ９）のそれぞれに対応して２つずつ配置されている構成となっている。
【００５６】
次いで、図１０（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列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとを対向させ、これらアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれを同時に検出する（ステップＳＢ２）。
【００５７】
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（ステップＳＢ３）。
【００５８】
ここで、１列目のアライメントマーク検出後、２列目のアライメントマークを検出するために、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（ステップＳＢ４）。
【００５９】
ところで、前述したように、複数のアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のうち外側２つのアライメント系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、アライメント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。
【００６０】
また、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６には、図６を用いて説明したように、サーチアライメント用の低倍率アライメント受光系８８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８９とが設けられている。したがって、例えば、高倍率アライメント受光系８９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８８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。なお、低倍率及び高倍率アライメント受光系は全てのアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６に設ける必要はなく、少なくとも外側２つのアライメント系ＡＬ１及びＡＬ６に設けられていればよい。もちろん、全てのアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６に設けられていても構わない。
【００６１】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＢ３で求めた補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、パターン形成領域ＰＡ１に対する露光処理を行う（ステップＳＢ５）。
すなわち、図１０（ｃ）に示すように、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１０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１０（ｄ）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、ステップＳＢ４で求めた感光基板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、複数の投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのうち、使用しない投影光学系（例えばパターン形成領域ＰＡ１からはみ出る投影光学系ＰＬａ、ＰＬｇ等）は、その光路を照明シャッタ６により遮蔽される。
【００６２】
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、パターン形成領域ＰＡ２に対する露光処理を行う（ステップＳＢ６）。
すなわち、図１１（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ２の−Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向にステップ移動する。このとき、マスクステージＭＳＴはマスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをするために微動するだけで、ほとんど移動しなくてよい。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ＰＡ２に対して露光処理が行われる。図１１（ｂ）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。パターン形成領域ＰＡ２に対する走査露光時においても、ステップＳＢ４で求めたパターン形成領域ＰＡ２の表面形状データに基づいて、感光基板ＰのＺ軸方向の位置制御、及びレベリング制御を行いつつ走査露光が行われる。
【００６３】
ここで、パターン形成領域ＰＡ１に対する走査露光処理の際、感光基板Ｐは＋Ｘ方向に走査し、このパターン形成領域ＰＡ１に隣接するパターン形成領域ＰＡ２に対する走査露光処理の際、感光基板Ｐは−Ｘ方向に走査する。すなわち、Ｙ軸方向に並んだパターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ３のそれぞれに対応するＸ軸方向の２箇所でアライメントマークを検出した後、隣接する複数のパターン形成領域ＰＡ１、ＰＡ２において互いに逆方向の同期移動により感光基板Ｐを露光する構成である。こうすることにより、露光装置全体のスループットを向上できる。つまり、従来では、１つのパターン形成領域に対する露光処理終了後、次のパターン形成領域に対する露光処理を行うために、マスク（マスクステージ）を初期状態に戻すために走査方向に大きく移動しなければならなかったが、本実施形態では、１つのパターン形成領域に対する露光処理終了後、次のパターン形成領域に対する露光処理を行う際にもマスク（マスクステージ）を大きく移動する必要がないため、このマスクの移動時間を低減できるので、スループットを向上できる。そして、本実施形態では、パターン形成領域の非走査方向（Ｙ軸方向）における大きさは、走査方向（Ｘ軸方向）より小さいので、マスクを走査方向に大きく移動するよりも、図１０（ｄ）〜図１１（ａ）に示すように感光基板ＰをＹ軸方向にステップ移動するほうが移動距離が短くてすみ効果的である。
【００６４】
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、パターン形成領域ＰＡ３に対する露光処理を行う（ステップＳＢ７）。
すなわち、図１１（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ３の＋Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向にステップ移動する。このときも、マスクステージＭＳＴはマスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをするために微動するだけで、ほとんど移動しなくてよい。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ＰＡ３に対して露光処理が行われる。図１１（ｄ）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。パターン形成領域ＰＡ３に対する走査露光時においても、ステップＳＢ４で求めたパターン形成領域ＰＡ２の表面形状データに基づいて、感光基板ＰのＺ軸方向の位置制御、及びレベリング制御を行いつつ走査露光が行われる。この場合も、パターン形成領域ＰＡ３に対する露光処理時における走査方向は、隣接するパターン形成領域ＰＡ２に対する露光処理時における走査方向と逆方向に設定された構成である。
【００６５】
上記ステップＳＢ１〜ＳＢ７における基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置検出は、図１０及び図１１に示すように、レーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２により行われ、Ｙ軸方向における位置検出は、レーザ干渉計Ｐｙ１により行われる。そして、制御装置ＣＯＮＴは用いるレーザ干渉計をＰｙ１からＰｙ２に切り替える（ステップＳＢ８）。
【００６６】
次いで、図１２（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列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとを対向させる。ライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は−Ｘ側から３列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれに対向した状態で、Ｙ軸方向に複数並んだパターン形成領域（露光領域）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（ステップＳＢ９）。
このとき、レーザ干渉計Ｐｙ２を動作させ、レーザ干渉計Ｐｙ１とＰｙ２との差分を計測してオフセット１として記憶する。以後、基板ステージＰＳＴのＹ座標はレーザ干渉計Ｐｙ２の計測値とオフセット１とにより求める。
【００６７】
次いで、図１２（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列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとを対向させ、これらアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれを同時に検出する（ステップＳＢ１０）。
【００６８】
制御装置ＣＯＮＴは、パターン形成領域ＰＡ４〜ＰＡ６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（ステップＳＢ１１）。
【００６９】
ここで、３列目のアライメントマーク検出後、４列目のアライメントマークを検出するために、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り、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。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ＰＡ４〜ＰＡ６それぞれの表面形状を求める（ステップＳＢ１２）。
【００７０】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＢ１１で求めた補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、パターン形成領域ＰＡ４に対する露光処理を行う（ステップＳＢ１３）。
すなわち、図１２（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ４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。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ＰＡ４に対して露光処理が行われる。図１２（ｄ）には、パターン形成領域ＰＡ４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、ステップＳＢ１２で求めた感光基板Ｐ（パターン形成領域ＰＡ４）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。
【００７１】
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、パターン形成領域ＰＡ５に対する露光処理を行う（ステップＳＢ１４）。
すなわち、図１３（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ５の−Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向にステップ移動する。このとき、マスクステージＭＳＴはマスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをするために微動するだけで、ほとんど移動しなくてよい。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ＰＡ５に対して露光処理が行われる。図１３（ｂ）には、パターン形成領域ＰＡ５に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。
【００７２】
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、パターン形成領域ＰＡ６に対する露光処理を行う（ステップＳＢ１５）。
すなわち、図１３（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ６の＋Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向にステップ移動する。このときも、マスクステージＭＳＴはマスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをするために微動するだけで、ほとんど移動しなくてよい。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ＰＡ６に対して露光処理が行われる。図１３（ｄ）には、パターン形成領域ＰＡ６に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。
【００７３】
上記ステップＳＢ９〜ＳＢ１５における基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置検出はレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２により行われ、Ｙ軸方向における位置検出は、レーザ干渉計Ｐｙ２により行われる。
そして、制御装置ＣＯＮＴは用いるレーザ干渉計をＰｙ２からＰｙ３に切り替える（ステップＳＢ１６）。
【００７４】
次いで、図１４（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列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとを対向させる。ライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は−Ｘ側から５列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれに対向した状態で、Ｙ軸方向に複数並んだパターン形成領域（露光領域）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（ステップＳＢ１７）。
このとき、レーザ干渉計Ｐｙ３を動作させ、レーザ干渉計Ｐｙ２とＰｙ３との差分をオフセット２として記憶する。以後、基板ステージＰＳＴ座標はレーザ干渉計Ｐｙ３の計測値とオフセット１とオフセット２とにより求める。
【００７５】
次いで、図１４（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列目のアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれとアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のそれぞれとを対向させ、これらアライメントマークｍ１〜ｍ６のそれぞれを同時に検出する（ステップＳＢ１８）。
【００７６】
制御装置ＣＯＮＴは、パターン形成領域ＰＡ７〜ＰＡ９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５列目のアライメントマーク及び６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（ステップＳＢ１９）。
【００７７】
ここで、５列目のアライメントマーク検出後、６列目のアライメントマークを検出するために、感光基板ＰがアライメントユニットＵに対して走査する際、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。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ＰＡ７〜ＰＡ９それぞれの表面形状を求める（ステップＳＢ２０）。
【００７８】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＢ１８で求めた補正パラメータに基づいて像特性を補正した後、パターン形成領域ＰＡ７に対する露光処理を行う（ステップＳＢ２１）。
すなわち、図１４（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ７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。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ＰＡ７に対して露光処理が行われる。図１４（ｄ）には、パターン形成領域ＰＡ７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、ステップＳＢ１９で求めた感光基板Ｐ（パターン形成領域ＰＡ７）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。
【００７９】
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、パターン形成領域ＰＡ８に対する露光処理を行う（ステップＳＢ２２）。
すなわち、図１５（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ８の−Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向にステップ移動する。このとき、マスクステージＭＳＴはマスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをするために微動するだけで、ほとんど移動しなくてよい。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ＰＡ８に対して露光処理が行われる。図１５（ｂ）には、パターン形成領域ＰＡ８に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。
【００８０】
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、パターン形成領域ＰＡ９に対する露光処理を行う（ステップＳＢ２３）。
すなわち、図１５（ｃ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとパターン形成領域ＰＡ９の＋Ｘ側端部とが対向するように基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向にステップ移動する。このときも、マスクステージＭＳＴはマスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをするために微動するだけで、ほとんど移動しなくてよい。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ＰＡ９に対して露光処理が行われる。図１５（ｄ）には、パターン形成領域ＰＡ９に対する走査露光が終了した後の状態が示されている。
【００８１】
上記ステップＳＢ１７〜ＳＢ２３における基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置検出はレーザ干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２により行われ、Ｙ軸方向における位置検出は、レーザ干渉計Ｐｙ３により行われる。
【００８２】
以上説明したように、マスクＭと感光基板Ｐとの走査方向であるＹ軸方向に対して交差する非走査方向であるＸ軸方向にアライメント系ＡＬを６つ並べて配置したので、検出すべきアライメントマークｍ１〜ｍ６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ｍ１〜ｍ６の検出動作回数を低減できる。したがって、アライメント精度を維持しつつアライメント処理時間を短縮できる。
【００８３】
なお、本実施形態では、アライメント系はＡＬ１〜ＡＬ６の６つであるが、Ｙ軸方向に少なくとも３つ並べて配置されていればよく、これによりアライメントマークの数を減らすことなく、アライメントマークの検出動作回数を低減することができる。そして、これら複数並んだアライメント系を用いて、複数のパターン形成領域のそれぞれのアライメントマークを同時に計測するようにしたので、スループットを向上できる。
【００８４】
本実施形態におけるアライメント系ＡＬはオフアクシス方式のアライメント系である。したがって、投影光学系ＰＬを介してマスクアライメントマークと基板アライメントマークとを同時に計測するＴＴＬ方式のアライメント系に比べてマスクアライメントマークを直接検出しない構成であるので、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６のうちの外側２つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ６の間隔をマスクＭの幅（Ｙ軸方向における長さ）より大きく設定できる。したがって、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置は、マスクＭの幅に関係無く自由に設定できる。
【００８５】
アライメントマークの検出は、１つのパターン形成領域に対してＸ軸方向に所定距離離れた２箇所で行う構成であるので、これらマーク検出結果に基づいて、精度良いアライメント処理を行うことができる。なお、アライメントマーク検出は、Ｘ軸方向に所定距離離れた少なくとも２箇所で行えばよく、３箇所以上の任意の複数箇所で行うようにしてもよい。アライメントマーク検出の検出箇所を多く設定することにより、アライメント精度を向上できる。
【００８６】
Ｙ軸方向に隣接するパターン形成領域のそれぞれを走査露光する際、互いに逆方向の同期移動により走査露光処理することにより、第１のパターン形成領域に対する露光処理終了後、第２のパターン形成領域に対する露光処理を行う際にもマスク（マスクステージ）を大きく移動する必要がないため、このマスクの移動時間を低減できるので、スループットを向上できる。
また、実施例では、アライメントのタイミングでＰｙ１→Ｐｙ２、Ｐｙ２→Ｐｙ３の干渉計切り替えを行ったが、２つの干渉計が動作可能なＸ位置ならばどこでも良く、露光途中や露光終了点でもよい。そうすることでアライメントが必要ではない１層目の露光でも配列精度のよい露光が可能となる。
また、オフセットの計測では、計測を複数回繰り返し行い平均化することで精度を向上することもできる。なお、平均化は０．１〜０．２ｓｅｃ．以上行うと効果が大きい。
【００８７】
ところで、上述したように、１つのパターン形成領域に対してアライメントマークは例えば４隅に設けられていることが好ましい。アライメントマークが１つのパターン形成領域に対して４つ設けられていることにより、シフト、スケーリング、ローテーション、及び直交度等の像特性を精度良く求め、アライメント処理を高精度に行うことができる。そして、４隅に設けられたアライメントマークのうちＹ軸方向に並ぶ２つのアライメントマークを同時に計測可能なようにパターン形成領域のそれぞれに対してアライメント系がＹ軸方向に少なくとも２つ配置されていることが好ましい。ところが、感光基板Ｐ上に設定されるパターン形成領域の大きさ及び数は製造するデバイスに応じて適宜変更されるため、アライメント系の配置によっては、１つのパターン形成領域に２つのアライメント系が配置されない場合が生じる。しかしながら、感光基板Ｐの幅（Ｙ軸方向の長さ）Ｌをパラメータとしてアライメント系の間隔を最適化することにより、パターン形成領域の大きさ及び数が変更しても１つのパターン形成領域に対して２つのアライメント系を配置することができる。
【００８８】
例えば、アライメント系ＡＬがＡＬ１〜ＡＬ６の６つである場合、
・アライメント系ＡＬ１とＡＬ２との間隔 ≦ （２／７）×Ｌ …（１）
・アライメント系ＡＬ３とＡＬ４との間隔 ≦ （１／５）×Ｌ …（２）
・アライメント系ＡＬ５とＡＬ６との間隔 ≦ （２／７）×Ｌ …（３）
・アライメント系ＡＬ１とＡＬ６との間隔 ≦ Ｌ …（４）
の各条件を満足するようにアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置を設定することにより、パターン形成領域の大きさ及び数が変更しても１つのパターン形成領域に対して２つのアライメント系を配置することができる。
【００８９】
このことについて、図１８を参照しながら説明する。
図１８（ａ１）は、Ｙ軸方向の幅Ｌの感光基板ＰをＹ軸方向に２分割、Ｘ軸方向に２分割し、合計４つのパターン形成領域を設定し、これら４つのパターン形成領域のそれぞれに画面（パターン）を形成する場合を示す図である。ここで、図１８（ａ２）に示すマスクＭが露光処理に用いられる。マスクＭには「Ｎｏ．１」パターンが形成されている。図１８（ａ１）中、白丸「○」が使用されるアライメント系を示しており、この例では、パターン形成領域ＰＡ２に対してアライメント系ＡＬ１、ＡＬ３が使用され、パターン形成領域ＰＡ１に対してアライメント系ＡＬ４、ＡＬ６が使用される。ここで、感光基板Ｐにはアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６に対応したアライメントマークが形成されている。アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は上記（１）〜（４）式を満足するように配置されているので、１つのパターン形成領域に対して少なくとも２つ、図１８（ａ１）の例では３つのアライメント系が配置される。ここで、各パターン形成領域のＹ軸方向における幅は同じである。
【００９０】
図１８（ｂ１）は、幅Ｌの感光基板ＰをＹ軸方向に３分割、Ｘ軸方向に２分割し、合計６つのパターン形成領域を設定し、これら６つのパターン形成領域のそれぞれに画面（パターン）を形成する場合を示す図である。ここで、図１８（ｂ２）に示すマスクＭが露光処理に用いられる。マスクＭには「Ｎｏ．１」パターンが形成されている。図１８（ｂ１）に示す例では、パターン形成領域ＰＡ３に対してアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２が使用され、パターン形成領域ＰＡ２に対してアライメント系ＡＬ３、ＡＬ４が使用され、パターン形成領域ＰＡ１に対してアライメント系ＡＬ５、ＡＬ６が使用される。この場合も、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は上記（１）〜（４）式を満足するように配置されているので、１つのパターン形成領域に対して２つのアライメント系が配置される。ここで、各パターン形成領域のＹ軸方向における幅は同じである。
【００９１】
図１８（ｃ１）は、幅Ｌの感光基板ＰをＹ軸方向に３分割、Ｘ軸方向に２分割し、合計６個のパターン形成領域を設定した場合を示す図である。ここで、図１８（ｃ２）に示すマスクＭが露光処理に用いられる。マスクＭには、「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンとが形成されている。そして、パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ６のそれぞれに対して「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンとのそれぞれを適宜転写し、Ｙ軸方向に５つ、Ｘ軸方向に２つ、合計１０個の画面（パターン）が形成される。図１８（ｃ１）に示す例では、パターン形成領域ＰＡ３に対して「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンとが同時に形成され、このときアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２が使用される。そして、パターン形成領域ＰＡ２に対して「Ｎｏ．１」パターンが形成され、このときアライメント系ＡＬ３、ＡＬ４が使用される。なお、パターン形成領域ＰＡ２に「Ｎｏ．１」パターンを形成するに際し、照明光学系ＩＬに設けたブラインド（照明領域設定装置）などにより「Ｎｏ．２」パターンに対する露光光の照明が遮断され、マスクＭの「Ｎｏ．１」パターンのみがパターン形成領域ＰＡ３に形成される。ここで、アライメント系ＡＬ３とＡＬ４との間隔は、上記（２）式のように設定されているため、これら２つのアライメント系ＡＬ３、ＡＬ４がパターン形成領域ＰＡ２に対して配置可能である。そして、パターン形成領域ＰＡ１に対して「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンとが同時に形成され、このときアライメント系ＡＬ５、ＡＬ６が使用される。この場合も、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は上記（１）〜（４）式を満足するように配置されているので、１つのパターン形成領域に対して２つのアライメント系が配置される。
【００９２】
図１８（ｄ１）は、幅Ｌの感光基板ＰをＹ軸方向に３分割、Ｘ軸方向に２分割し、合計６個のパターン形成領域を設定した場合を示す図である。ここで、図１８（ｄ２）に示すマスクＭが露光処理に用いられる。マスクＭには、「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンと「Ｎｏ．３」パターンとが形成されている。そして、パターン形成領域ＰＡ１〜ＰＡ６のそれぞれに対して「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンと「Ｎｏ．３」パターンとのそれぞれを適宜転写し、Ｙ軸方向に７つ、Ｘ軸方向に２つ、合計１４個の画面（パターン）が形成される。図１８（ｄ１）に示す例では、パターン形成領域ＰＡ３に対して「Ｎｏ．２」パターンと「Ｎｏ．３」パターンとが同時に形成され、このときアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２が使用される。なお、パターン形成領域ＰＡ３に「Ｎｏ．２」、「Ｎｏ．３」パターンを形成するに際し、ブラインドなどにより「Ｎｏ．１」パターンに対する露光光の照明が遮断され、マスクＭの「Ｎｏ．２」、「Ｎｏ．３」パターンのみがパターン形成領域ＰＡ３に形成される。そして、パターン形成領域ＰＡ２に対して「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンと「Ｎｏ．３」パターンとが形成され、このときアライメント系ＡＬ３、ＡＬ４が使用される。そして、パターン形成領域ＰＡ１に対して「Ｎｏ．１」パターンと「Ｎｏ．２」パターンとが同時に形成され、このときアライメント系ＡＬ５、ＡＬ６が使用される。なお、パターン形成領域ＰＡ１に「Ｎｏ．１」、「Ｎｏ．２」パターンを形成するに際し、ブラインドなどにより「Ｎｏ．３」パターンに対する露光光の照明が遮断される。この場合も、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６は上記（１）〜（４）式を満足するように配置されているので、１つのパターン形成領域に対して２つのアライメント系が配置される。
【００９３】
上記実施形態では、アライメントマークｍ１〜ｍ６はＸ軸方向に所定間隔毎に配置されている構成であるが、図１９に示すように、パターン形成領域ＰＡ１に付随するアライメントマークｍ３１、ｍ４１とパターン形成領域ＰＡ３に付随するアライメントマークｍ３３、ｍ４３とをＹ軸方向に並ぶように配置してもよい。同様に、パターン形成領域ＰＡ２に付随するアライメントマークｍ１２、ｍ２２とパターン形成領域ＰＡ４に付随するアライメントマークｍ１４、ｍ２４とをＹ軸方向に並ぶように配置してもよいし、パターン形成領域ＰＡ３に付随するアライメントマークｍ３３、ｍ４３とパターン形成領域ＰＡ５に付随するアライメントマークｍ３５、ｍ４５とをＹ軸方向に並ぶように配置してもよいし、パターン形成領域ＰＡ４に付随するアライメントマークｍ１４、ｍ２４とパターン形成領域ＰＡ６に付随するアライメントマークｍ１６、ｍ２６とをＹ軸方向に並ぶように配置してもよい。そして、これらＹ軸方向に並んだ複数のアライメントマークのうち、隣接する２つのアライメントマークを、１つのアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４のそれぞれで同時に検出するようにしてもよい。すなわち、アライメント系ＡＬ１がその計測領域でアライメントマークｍ１２とｍ１４とを同時に検出し、アライメント系ＡＬ２がその計測領域でアライメントマークｍ２２とｍ２４とを同時に検出し、アライメント系ＡＬ３がその計測領域でアライメントマークｍ３１とｍ３３とを同時に検出し、アライメント系ＡＬ４がその計測領域でアライメントマークｍ４１とｍ４３とを同時に検出する。こうすることにより、アライメントマーク検出動作の回数を低減でき、スループットを向上できる。更にこの場合、パターン形成領域の幅を狭めるように設定してもよい。
そして、露光処理するに際し、制御装置ＣＯＮＴは、まず、−Ｘ側から１列目のアライメントマークのそれぞれをアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４で検出した後、２列目のアライメントマークのそれぞれをアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４で検出する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、感光基板Ｐを＋Ｘ方向に走査しながらパターン形成領域ＰＡ１に対する露光処理を行い、次いで、感光基板Ｐを−Ｘ方向に走査しながらパターン形成領域ＰＡ２に対する露光処理を行う。以下、同様に、制御装置ＣＯＮＴは、３列目、及び４列目のアライメントマークを検出した後、感光基板Ｐを＋Ｘ方向に走査しながらパターン形成領域ＰＡ３に対する露光処理を行い、次いで、感光基板Ｐを−Ｘ方向に走査しながらパターン形成領域ＰＡ４に対する露光処理を行う。更に、制御装置ＣＯＮＴは、５列目、及び６列目のアライメントマークを検出した後、感光基板Ｐを＋Ｘ方向に走査しながらパターン形成領域ＰＡ５に対する露光処理を行い、次いで、感光基板Ｐを−Ｘ方向に走査しながらパターン形成領域ＰＡ６に対する露光処理を行う。
【００９４】
なお、感光基板Ｐに形成されるアライメントマークｍ１〜ｍ６の間隔は、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ６の配置（間隔）に応じて設定されるが、アライメント系をＹ軸方向に移動可能に設け、アライメント系どうしの間隔を変更することもできる。
【００９５】
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、いわゆる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。
【００９６】
なお、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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
以上のように、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。
【０１０５】
半導体デバイスは、図２０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レチクル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。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のアライメント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第３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第３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】本発明の露光装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】図１の概略構成図である。
【図３】フィルタを示す図である。
【図４】アライメント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５】アライメント系及びＡＦ検出系の配置を説明するための図である。
【図６】アライメント系の概略構成図である。
【図７】ＡＦ検出系の概略構成図である。
【図８】ベースライン計測手順を説明するための図である。
【図９】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１１】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１２】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１３】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１４】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１５】本発明の露光方法を説明するための図である。
【図１６】本発明の露光方法を説明するためのフローチャート図である。
【図１７】本発明の露光方法を説明するためのフローチャート図である。
【図１８】アライメント系の配置の例を示す図である。
【図１９】本発明の露光方法の他の実施形態を示す図である。
【図２０】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２１】従来の露光装置を示す斜視図である。
【図２２】従来の露光方法を説明するための図である。
【図２３】従来の露光方法を説明するための図である。
【図２４】従来の露光方法を説明するための図である。
【符号の説明】
６０（６０ａ〜６０ｇ） 基板側ＡＦ検出系
７０（７０ａ〜７０ｄ） マスク側ＡＦ検出系
ＡＬ（ＡＬ１〜ＡＬ６） アライメント系
ＥＸ 露光装置
Ｍ マスク
ｍ１〜ｍ６ アライメントマーク
Ｐ 感光基板（基板）
ＰＡ１〜ＰＡ９ パターン形成領域（露光領域）
ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｇ） 投影光学系
Claims (11)
- 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方向と交差する第２方向に配置された複数のアライメント系による、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、前記複数のアライメント系と異なる検出系による、前記第１及び第２方向と直交する第３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、前記アライメント系及び検出系の検出結果に基づいて、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。 - 前記複数のアライメントマークの配置に応じて、前記アライメント系を前記第２方向に移動してその配置を変更することを特徴とする請求項１記載の露光方法。
- 前記複数のアライメント系によって、前記異なる露光領域の複数のアライメントマークを同時に検出することを特徴とする請求項１又は２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１〜３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方向と交差する第２方向に配置され、前記基板上のアライメントマークを検出する複数のアライメント系と、
前記第１及び第２方向と直交する第３方向の前記基板の位置を検出する検出系と、
前記複数のアライメント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、前記検出系による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う制御装置と、を備え、
前記アライメント系及び検出系の検出結果に基づいて、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装置。 - 前記複数のアライメント系は、前記第２方向に関する配置が可変であり、前記複数のアライメントマークの配置に応じて前記アライメント系が前記第２方向に移動されることを特徴とする請求項５記載の露光装置。
- 前記複数のアライメント系によって、前記異なる露光領域の複数のアライメントマークが同時に検出されることを特徴とする請求項５又は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アライメント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第３方向の位置を検出することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記マスクのパターンを前記基板に投影する投影光学系を備え、
前記複数のアライメント系、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５〜８のいずれか一項記載の露光装置。 - 前記第１方向に関して異なる位置に配置され、前記マスクのパターンを前記基板に投影する複数の投影光学系を備え、
前記複数のアライメント系のうち少なくとも１つは、前記複数の投影光学系の間に配置されていることを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項記載の露光装置。 - 請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の露光方法、あるいは請求項５〜請求項１０のいずれか一項記載の露光装置を用いて、前記マスクに描いたデバイスパターンを前記基板に露光する工程と、該露光した基板を現像する工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
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