アライメント装置、露光装置、及びデバイス製造方法
【課題】簡単な機構でマスクと基板ステージとの位置関係情報を高精度に計測する。
【解決手段】マスクアライメント系１２Ａであって、マスクＭＡに形成されたマスクマーク１５Ａ，１５Ｂのうちのマスクマーク１５Ａを照明する照明系と、プレートステージＰＳＴに設けられ、基準マーク２７Ａ，２７Ｂが形成された基準マーク部材２６と、基準マーク２７Ａの形成面と基準マーク２７Ｂの形成面とを光学的に共役にするリレー光学系２９Ａと、マスクマーク１５Ａ，１５Ｂ及び基準マーク２７Ａ，２７Ｂの像を共通の撮像面で検出する撮像ユニット１４Ａとを備える。
【解決手段】マスクアライメント系１２Ａであって、マスクＭＡに形成されたマスクマーク１５Ａ，１５Ｂのうちのマスクマーク１５Ａを照明する照明系と、プレートステージＰＳＴに設けられ、基準マーク２７Ａ，２７Ｂが形成された基準マーク部材２６と、基準マーク２７Ａの形成面と基準マーク２７Ｂの形成面とを光学的に共役にするリレー光学系２９Ａと、マスクマーク１５Ａ，１５Ｂ及び基準マーク２７Ａ，２７Ｂの像を共通の撮像面で検出する撮像ユニット１４Ａとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクの位置関係情報を計測するアライメント技術、このアライメント技術を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示装置として液晶表示パネルが多用されている。液晶表示パネルを製造する際に、プレートに透明薄膜電極をパターニングするためのフォトリソグラフィ工程において、マスクパターンをプレートに投影露光するために露光装置が使用されている。露光装置としては、投影光学系の大型化を抑制して大面積のマスクパターンを露光するために、複数の等倍の部分投影光学系を２列に配列した投影光学系を備え、マスクとプレートとを同期して移動するマルチレンズ型で走査露光型の露光装置（走査型露光装置）が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来のマルチレンズ型の走査型露光装置は、マスクとプレートステージとの位置関係を計測してマスクのアライメントを行うために、プレートステージに設けられた空間像計測系を用いて、マスクに形成されたマスクマークと、プレートステージに形成された基準マークとの位置関係を所定の部分投影光学系を介して計測していた（例えば、特許文献２参照）。この場合、各部分投影光学系毎に、露光領域の両端部で１対のマークの位置ずれ量を計測し、隣接する露光領域の重なった部分で共通の１対のマークの位置ずれ量を計測するものとすると、必要な空間像計測系の個数は、部分投影光学系の個数よりも１だけ多くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３７４６２号公報
【特許文献２】特開２００５−２６５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近では、液晶表示パネルの大型化に伴い、その製造に使用されるプレート及びマスクも大型化する。このようにマスクが大型化すると、投影光学系を構成する部分投影光学系の個数が多くなり、マスクのアライメント用の空間像計測系の個数も多くなり、プレートステージの構成が複雑化する。
さらに、投影光学系を小型化するために、例えば複数の部分投影光学系を一列に配置し、プレートの一つのパターン形成領域を露光するために２回の走査露光を行うものとすると、必要な空間像計測系の個数は部分投影光学系の個数の２倍になる。
【０００６】
また、従来は、各部分投影光学系の露光領域の両端部に２つの基準マークが形成されているため、２つの基準マークの間隔が変動した場合、マスクマークの位置の計測誤差が生じる恐れがあった。
本発明の態様は、このような事情に鑑み、簡単な構成でマスクと露光対象の基板を保持するステージとの位置関係情報を高精度に計測できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によるアライメント装置は、マスクステージに保持されたマスクと、そのマスクのパターンの投影光学系による像が露光される基板を保持して移動する基板ステージとの位置関係情報を計測するアライメント装置において、そのマスクに形成された第１マーク及び第２マークの少なくとも一方を照明光で照明する照明系と、その基板ステージに設けられ、その投影光学系に関してその第１マーク及びその第２マークとほぼ光学的に共役な位置に配置可能な第１基準マーク及び第２基準マークが形成された基準マーク部材と、その第１基準マークの形成面とその第２基準マークの形成面とを実質的に光学的に共役にするリレー光学系と、その第１マークの像及びその第１基準マークの像と、その第２マークの像及びその第２基準マークの像とを共通の受光面で検出する撮像装置と、その撮像装置の検出結果に基づいてその第１マークとその第１基準マークとの位置関係及びその第２マークと第２基準マークとの位置関係を示す位置関係情報を求める処理装置と、を備えるものである。
【０００８】
また、本発明の第２の態様による露光装置は、マスクを保持するマスクステージと、そのマスクのパターンの像を基板に形成する投影光学系と、その基板を保持して移動する基板ステージとを有する露光装置において、本発明の第１の態様によるアライメント装置と、そのアライメント装置の検出結果に基づいてそのマスクステージとその基板ステージとの相対位置を制御する制御装置と、を備えるものである。
【０００９】
また、本発明の第３の態様によるデバイス製造方法は、本発明の第２の態様による露光装置を用いて、そのマスクに形成されたパターンを感光基板に転写することと、そのパターンが転写されたその感光基板をそのパターンに基づいて加工することと、を含むものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の態様によれば、一つの撮像装置を用いて、マスクの２つのマークと、これらに対応する２つの基準マークとの位置関係情報を求めることができる。さらに、その撮像装置を用いて、２つの基準マークの間隔等の変動量も計測できる。従って、簡単な構成でマスクと基板ステージとの位置関係情報を高精度に計測できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る露光装置の主に照明装置及びマスクステージを示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態の露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は図１のマスクステージに保持されたマスクＭＡを示す平面図、（Ｂ）は図３（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。
【図４】（Ａ）は図１のプレートステージの一部を示す平面図、（Ｂ）は図４（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。
【図５】（Ａ）はマスクアライメント系１２Ａを使用している状態の要部を示す断面図、（Ｂ）は図５（Ａ）のマスクＭＡの照明領域を示す平面図、（Ｃ）は図５（Ａ）の基準マーク部材２６の露光領域を示す平面図、（Ｄ）は撮像面のマークの像の一例を示す拡大図である。
【図６】（Ａ）はマスクステージで保持された露光中のマスクＭＡを示す平面図、（Ｂ）は図６（Ａ）のマスクＭＡのパターンが転写されるプレートＰＴを示す平面図である。
【図７】（Ａ）は２回目の走査露光前のマスクＭＡを示す平面図、（Ｂ）は図７（Ａ）のマスクＭＡのパターンが転写されるプレートＰＴを示す平面図である。
【図８】（Ａ）は第２の実施形態のマスクアライメント系を使用している状態の要部を示す断面図、（Ｂ）は第１変形例のマスクマーク及び基準マークの像を示す図、（Ｃ）は第２変形例のマスクマーク及び基準マークの像を示す図である。
【図９】液晶表示素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態につき図１〜図７を参照して説明する。
図１は、本実施形態のステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の露光装置１００の照明装置ＩＵ及びマスクステージＭＳＴ等を示す斜視図、図２は、露光装置１００の概略構成を示す斜視図である。図１及び図２において、露光装置１００は、光源からの照明光でマスクＭＡのパターンを照明する照明装置ＩＵと、マスクＭＡを保持して移動するマスクステージＭＳＴと、マスクＭＡのパターンの拡大像をプレートＰＴ上に投影する投影光学装置ＰＬと、プレートＰＴを保持して移動するプレートステージＰＳＴとを備えている。さらに、露光装置１００は、マスクＭＡとプレートステージＰＳＴとの位置関係を計測する４個のマスクアライメント系１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを含むマスクアライメント装置と、マスクステージＭＳＴ及びプレートステージＰＳＴを駆動するリニアモータ等を含む駆動機構（不図示）と、露光装置１００の動作を統括的に制御するコンピュータよりなる主制御系２３等とを備えている。照明装置ＩＵ、マスクステージＭＳＴ及びプレートステージＰＳＴの各ベース部材（不図示）、並びに投影光学装置ＰＬ等は不図示のフレーム機構に支持されている。
【００１３】
本実施形態のプレートＰＴは、一例として液晶表示素子製造用のフォトレジスト（感光材料）が塗布された１．９×２．２ｍ角、２．２×２．４ｍ角、２．４×２．８ｍ角、又は２．８×３．２ｍ角程度の矩形の平板状のガラスプレートである。一例として、プレートＰＴの表面は、それぞれマスクＭＡのパターンが転写される２つのパターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２に区分して主制御系２３に認識される。
【００１４】
以下、図１及び図２において、マスクＭＡが保持されるマスクステージＭＳＴの上面（保持面）に平行な平面（ほぼ水平面）に垂直にＺ軸を取り、その平面内で走査露光時のマスクＭＡの走査方向に沿ってＸ軸を取り、Ｘ軸に直交する非走査方向に沿ってＹ軸を取って説明する。また、以下では、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の周りの回転方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明する。
【００１５】
図１の照明装置ＩＵにおいて、光源部１０の４つの送光部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄから射出された露光用の照明光（露光光）ＩＬは、同一構成の部分照明光学系ＩＬＳ１，ＩＬＳ２，ＩＬＳ３，ＩＬＳ４にそれぞれ入射する。部分照明光学系ＩＬＳ１，ＩＬＳ２，ＩＬＳ３，ＩＬＳ４は、それぞれマスクＭＡのパターン面（下面）の照明領域（照野領域）ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４を照明する。照明光ＩＬとしては、例えばＹＡＧレーザの３倍高調波（波長３５５ｎｍ）が使用されている。
【００１６】
部分照明光学系ＩＬＳ１〜ＩＬＳ４に入射した照明光ＩＬは、それぞれコリメータレンズ４により平行光束にされた後、フライアイレンズ６（オプティカルインテグレータ）、集光レンズ７、可変視野絞り８、及びリレー光学系９を介して、マスクＭＡのパターン面のＹ軸に平行な２辺及びこの２辺を結ぶＸ方向に対して平行又は傾斜した２辺で囲まれた台形状の照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４をほぼ均一に照明する。照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４は、Ｙ方向に沿って一列に等間隔で配置されている。
【００１７】
また、部分照明光学系ＩＬＳ１，ＩＬＳ２のリレー光学系９とマスクＭＡとの間の領域をＹ方向に連結するように第１の支持機構１３Ａが配置され、部分照明光学系ＩＬＳ３，ＩＬＳ４のリレー光学系９とマスクＭＡとの間の領域をＹ方向に連結するように第２の支持機構１３Ａが配置されている。支持機構１３Ａ，１３Ｂは不図示のフレーム機構に固定されている。支持機構１３Ａはマスクアライメント系１２Ａ，１２Ｂを構成する所定部材を支持し、支持機構１３Ｂはマスクアライメント系１２Ｃ，１２Ｄを構成する所定部材を支持している（詳細後述）。
【００１８】
マスクＭＡの照明領域ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４からの光は、図２に示すように、それぞれ対応する部分投影光学系ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４を介して、プレートＰＴ上の露光領域（像野領域又はイメージフィールド）ＥＦ１，ＥＦ２，ＥＦ３，ＥＦ４を露光する。部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４から一列に配列された４眼のマルチレンズ型の投影光学装置ＰＬが構成されている。部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４は、それぞれマスクＭＡ側及びプレートＰＴ側にテレセントリックであり、マスクＭＡ側からプレートＰＴ側へ共通の拡大倍率Ｍ（絶対値）を有している。部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４及び露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４はＹ方向に一列に等間隔で配置されている。Ｙ方向における照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４の配列周期（配列のピッチ）と露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４の配列周期とは等しい。なお、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４ひいては露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４の形状は、可変視野絞り８が照明光の一部を遮光することによって設定される。
【００１９】
照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４及び露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４のＹ方向の配列周期は例えば３００〜５００ｍｍ程度、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４のＹ方向の長さＬＹＥＦはほぼその配列周期の１／２であり、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４のＹ方向の長さはほぼＬＹＥＦ／Ｍである。
各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４は、それぞれ例えば反射屈折系より構成され、マスクＭＡのパターンのＸ方向（走査方向）に正立でＹ方向（非走査方向）に倒立の拡大像をプレートＰＴ上に形成する。部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の拡大倍率Ｍは、好ましくは２倍以上であり、本実施形態では一例として２．５倍である。この場合、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４のＹ方向の配列周期を例えば４００ｍｍとすると、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４のＹ方向の長さは２００ｍｍ程度、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４のＹ方向の長さは８０ｍｍ程度である。
【００２０】
図１において、マスクＭＡはマスクホルダ（不図示）を介してマスクステージＭＳＴ上に真空吸着（又は静電吸着等）によって吸着保持されている。マスクステージＭＳＴは、不図示のベース部材上に気体軸受機構を介してＸ方向、Ｙ方向への移動、及びθｚ方向の回転が可能な状態で載置されている。マスクステージＭＳＴの上面にＸ軸、Ｙ軸の移動鏡５０Ｘ及び５０Ｙが固定され、移動鏡５０ＸにＸ軸に平行に計測用ビームを照射するレーザ干渉計２２ＸＡ，２２ＸＢ、及び移動鏡５０ＹにＹ軸に平行に計測用ビームを照射するレーザ干渉計２２Ｙよりなるマスク側レーザ干渉計が配置されている。
【００２１】
マスク側レーザ干渉計は、マスクステージＭＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を計測し、計測結果を主制御系２３に供給する。主制御系２３はその計測値に基づいてリニアモータ等のステージ駆動機構（不図示）を介してマスクステージＭＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置及び速度、並びにθｚ方向の回転角を制御する。
さらに、マスクＭＡのパターン領域には、Ｙ方向に照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４の配列周期の１／２の周期で、かつＹ方向に照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４の長さと同じ幅で、Ｘ方向に細長い８個の部分パターン領域Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３，Ｂ３，Ａ４，Ｂ４が配列され、部分パターン領域Ａ１〜Ｂ４内に転写用のパターンが描画されている。本実施形態では、後述のように２回の走査露光によって、マスクＭＡのパターンがプレートＰＴ上の各パターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２に露光されるため、マスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ｂ４の個数は、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の個数の２倍である。マスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ａ４及びＢ１〜Ｂ４の−Ｘ方向の端部には、それぞれアライメント用の同じ形状の２個の２次元のマスクマーク１５Ａ，１５Ｂ〜１５Ｇ，１５Ｈ及び１６Ａ，１６Ｂ〜１６Ｇ，１６Ｈが形成されている。
【００２２】
図４（Ａ）は図２のプレートステージＰＳＴ及びプレートＰＴの一部を示す。図４（Ａ）において、プレートＰＴのパターン転写領域ＥＰ１は、それぞれマスクＭＡの８個の部分パターン領域Ａ１〜Ｂ４のパターンの拡大像がＹ方向に継ぎ合わせて露光される８個の部分転写領域５４Ａ〜５４Ｈに分かれている。これはパターン転写領域ＥＰ２も同様である。なお、図２では、マスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ａ４、及び部分パターン領域Ａ１〜Ａ４のパターンの像が露光されるパターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２上の部分転写領域に斜線が施されている。
【００２３】
また、図３（Ａ）は図１のマスクステージＭＳＴに保持されたマスクＭＡを示す。図３（Ａ）において、マスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ａ４及びＢ１〜Ｂ４の＋Ｘ方向の端部には、それぞれアライメント用の同じ形状の２個の２次元のマスクマーク１７Ａ，１７Ｂ〜１７Ｇ，１７Ｈ及び１８Ａ，１８Ｂ〜１８Ｇ，１８Ｈが形成されている。本実施形態では、一例としてマスクマーク１５Ａ，１６Ａ，１７Ａ，１８Ａは、光透過部に形成された十字型の遮光マークである。
【００２４】
図３（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である図３（Ｂ）に示すように、マスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ｂ４及びマスクマーク１５Ａ〜１６Ｈ，１７Ａ〜１８Ｈに対向するマスクステージＭＳＴの部分には照明光ＩＬを通す開口が形成されている。本実施形態では、後述のように、マスクアライメント系１２Ａ，１２Ｂによって、マスクＭＡの＋Ｙ方向の半面内のマスクマーク１５Ａ〜１６Ｄ及び１７Ａ〜１８Ｄの位置情報が計測され、マスクアライメント系１２Ｃ，１２Ｄによって、マスクＭＡの−Ｙ方向の半面内のマスクマーク１５Ｅ〜１６Ｈ及び１７Ｅ〜１８Ｈの位置情報が計測される。
【００２５】
次に、図２において、プレートＰＴはプレートホルダ（不図示）を介してプレートステージＰＳＴの上面に吸着保持されている。プレートステージＰＳＴにはＸ軸、Ｙ軸の移動鏡５１Ｘ及び５１Ｙが固定されている。そして、移動鏡５１ＸにＸ軸に平行に計測用ビームを照射する２軸のレーザ干渉計２１ＸＡ，２１ＸＢと、移動鏡５１ＹにＹ軸に平行に計測用ビームを照射するレーザ干渉計２１ＹＡとを含むプレート側レーザ干渉計が配置されている。プレート側レーザ干渉計によって、プレートステージＰＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角が計測される。なお、さらにマスクステージＭＳＴ及びプレートステージＰＳＴのθｘ方向、θｙ方向の回転角を計測してもよい。
【００２６】
プレート側レーザ干渉計の計測値は主制御系２３に供給され、主制御系２３はその計測値に基づいてリニアモータ等のステージ駆動系（不図示）を介してプレートステージＰＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置及び速度、並びにθｚ方向の回転角を制御する。なお、一例として、プレートステージＰＳＴは、θｚ方向の回転角が一定となるように駆動される。走査露光時には、マスクステージＭＳＴのＸ方向に対する速度Ｖ／Ｍ（Ｍは拡大倍率）での駆動と、プレートステージＰＳＴのＸ方向に対する速度Ｖでの駆動とが同期して行われる。部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の像はＸ方向に正立像であるため、マスクステージＭＳＴの走査方向とプレートステージＰＳＴの走査方向とは同じ方向である。
【００２７】
また、プレートＰＴのパターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２の近傍にはそれぞれ複数のアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２が形成されている。部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の近傍には、アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２の位置を計測するためのオフアクシス方式で例えば画像処理型のプレートアライメント系ＡＬＧが配置されている。プレートアライメント系ＡＬＧの検出結果は主制御系２３に供給され、その検出結果に基づいて主制御系２３はプレートＰＴのアライメントを行う。
【００２８】
さらに、プレートステージＰＳＴの上面には、Ｙ方向に沿って細長い基準マーク部材２６が固定され、基準マーク部材２６の上面は、プレートＰＴの上面と同じ高さに設定されている。基準マーク部材２６の上面には、ほぼＹ方向に沿って同じ形状の８個の２次元の基準マーク２７Ｂ，２７Ａ，２７Ｄ，２７Ｃ，２７Ｆ，２７Ｅ，２７Ｈ，２７Ｇが形成されている。
【００２９】
図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。図４（Ｂ）に示すように、基準マーク２７Ａ〜２７Ｈは、それぞれ例えば極めて線膨張係数の小さい金属（インバー等）からなる基準マーク部材２６の上板に固定された、照明光ＩＬを透過する平板状のガラス基板２８Ａ〜２８Ｈの上面に形成されている。図４（Ａ）に示すように、基準マーク２７Ａ〜２７Ｈは、光透過部中に形成された枠状の遮光パターンである。また、プレートステージＰＳＴを駆動することによって、２つずつの基準マーク２７Ａ，２７Ｂ〜２７Ｇ，２７Ｈはそれぞれ部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４内の両端部に配置可能である。この場合、基準マーク２７Ａ〜２７Ｈは、それぞれ図３（Ａ）のマスクマーク１５Ａ〜１５Ｈと部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４に関して光学的に共役な位置の近傍に配置可能である。さらに、基準マーク２７Ａ〜２７Ｈは、他の１組のマスクマーク１６Ａ〜１６Ｈ、１組のマスクマーク１７Ａ〜１７Ｈ、又は１組のマスクマーク１８Ａ〜１８Ｈと、それぞれ部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４に関して光学的に共役な位置の近傍にも配置可能である。
【００３０】
さらに、基準マーク部材２６の内部の基準マーク２７Ａ，２７Ｂの下方にリレー光学系２９Ａが設置されている。
図５（Ａ）は、マスクアライメント系１２Ａによって、マスクＭＡのマスクマーク１５Ａ，１５Ｂと基準マーク部材２６の基準マーク２７Ａ，２７Ｂとの部分投影光学系ＰＬ１を介した位置関係を計測している状態の要部を示す図である。図５（Ａ）において、部分投影光学系ＰＬ１は簡略化して表されている。図５（Ａ）において、基準マーク２７Ａ，２７Ｂの下方に、基準マーク２７Ａの周囲を透過した照明光ＩＬの光路を９０°ずつ折り曲げて基準マーク２７Ｂを含む領域に導くように１対のミラー３０Ａ及び３０Ｂが配置されている。ミラー３０Ａ及び３０Ｂの間にＹ方向に所定間隔で１対のダブレットレンズ３１Ａ，３１Ｂが配置されている。ミラー３０Ａ，３０Ｂ及びダブレットレンズ３１Ａ，３１Ｂから、基準マーク２７Ａの形成面２８Ａａと基準マーク２７Ｂの形成面２８Ｂａとを光学的に共役にする等倍のリレー光学系２９Ａが構成されている。図４（Ａ）の露光領域ＥＦ１のＹ方向の幅が例えば２００ｍｍ程度である場合、ダブレットレンズ３１Ａ，３１Ｂは、例えば焦点距離が７０ｍｍ程度で、１４０ｍｍ程度の間隔をあけて配置される。
【００３１】
また、図５（Ｂ）は図５（Ａ）中の照明光ＩＬの照明領域ＩＦ１内のマスクマーク１５Ａ，１５Ｂを示す平面図、図５（Ｃ）は図５（Ａ）中の部分投影光学系ＰＬ１の露光領域ＥＦ１内の基準マーク２７Ａ，２７Ｂを示す平面図である。図５（Ｂ）に示すように、マスクマーク１５Ａ，１５ＢはＸ方向の位置がｄＹ１だけずれている。これは、後述のようにマスクアライメント系１２Ａの共通の視野内でマスクマーク１５Ａ，１５Ｂの像を同時に検出するときに、その２つの像が重ならないようにするためである。同様に、他のマスクマーク１５Ｃ，１５Ｄ〜１５Ｇ，１５Ｈ及び１６Ａ，１６Ｂ〜１６Ｇ，１６Ｈ等もそれぞれＸ方向の位置がずれている。
【００３２】
さらに、図５（Ｃ）に示すように、基準マーク２７Ａ，２７ＢもＸ方向の位置がｄＹ２だけずれている。これは、基準マーク２７Ａのリレー光学系２９Ａによる像が基準マーク２７Ｂと重ならないようにするためである。なお、リレー光学系２９ＡがＸ方向に倒立像又は正立像を形成するかに応じて、基準マーク２７Ｂの位置は基準マーク２７Ａの像と重ならないように設定すればよい。
【００３３】
図４（Ｂ）の他の基準マーク２７Ｃ，２７Ｄ、基準マーク２７Ｅ，２７Ｆ、及び基準マーク２７Ｇ，２７Ｈの下方にもそれぞれリレー光学系２９Ａと同じ構成のリレー光学系２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄが配置されている。リレー光学系２９Ａ〜２９Ｄは、基準マーク部材２６の内部で例えば支持部材（不図示）を介してプレートステージＰＳＴの上面に固定されている。さらに、基準マーク２７Ｃ，２７Ｄ等の位置も、一方のマークの像と他方のマークとが重ならないように設定されている。
【００３４】
次に、本実施形態のマスクアライメント装置の構成及び動作につき説明する。マスクアライメント装置は、被検マークを照明する照明系として兼用される照明装置ＩＵと、基準マーク２７Ａ〜２７Ｈが形成された基準マーク部材２６と、マスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄとを備えている。マスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄは、マスクＭＡの１組ずつのマスクマーク１５Ａ〜１５Ｈ，１６Ａ〜１６Ｈ，１７Ａ〜１７Ｈ，１８Ａ〜１８ＨとプレートステージＰＳＴの１組の基準マーク２７Ａ〜２７Ｈとの部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４を介した位置関係をそれぞれ計測する。
【００３５】
まず、マスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄによる計測対象をマスクＭＡのマスクマーク１５Ａ〜１５Ｈとする。この場合、図３（Ａ）に示すように、マスクステージＭＳＴを駆動して、マスクＭＡの２つずつのマスクマーク１５Ａ，１５Ｂ〜１５Ｇ，１５Ｈが照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４内の両端部に配置される。この動作とともに、図４（Ａ）に示すように、プレートステージＰＳＴを駆動して、基準マーク部材２６の２つずつの基準マーク２７Ａ，２７Ｂ〜２７Ｇ，２７Ｈが露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４内の両端部のマスクマーク１５Ａ，１５Ｂ〜１５Ｇ，１５Ｈの像とほぼ共役な位置に配置される。
【００３６】
さらに、図３（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である図３（Ｂ）において、マスクアライメント系１２Ａは、マスクＭＡの検出対象の一つのマスクマーク１５Ｂの上方に配置される可動ミラー４１Ａと、対物レンズ４２Ａ及びＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラ等の２次元の撮像素子４３Ａを有する撮像ユニット１４Ａと、図４（Ｂ）の基準マーク２７Ａ，２７Ｂの底面側に配置されているリレー光学系２９Ａと、撮像ユニット１４Ａの撮像信号を処理する信号処理装置２４（図１参照）とを備えている。信号処理装置２４は、マスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄで共用される。可動ミラー４１Ａ及び撮像ユニット１４Ａは支持機構１３Ａによって支持されている。
【００３７】
図５（Ａ）に示すように、撮像ユニット１４Ａの対物レンズ４２Ａは、部分投影光学系ＰＬ１からマスクＭＡ及び可動ミラー４１Ａを介して入射する照明光ＩＬＰによって、マスクＭＡのマスクマーク１５Ｂ及びこの近傍に形成される複数のマークの像を撮像素子４３Ａの撮像面４３Ａａに形成する。即ち、マスクマーク１５Ｂの形成面（マスクＭＡのパターン面ＭＡａ）と撮像面４３Ａａとは光学的に共役である。可動ミラー４１Ａは、例えば１４×２０ｍｍ角程度の大きさの表面鏡である。一例として、対物レンズ４２Ａは、開口数が０．１５で、倍率が２５倍であり、撮像面４３Ａａの大きさは１／３インチである。
【００３８】
可動ミラー４１Ａがあるため、一方のマスクマーク１５Ａだけが部分照明光学系ＩＬＳ１からの照明光ＩＬで照明される。なお、露光時に、可動ミラー４１Ａは、支持機構１３Ａによって照明光ＩＬの光路外の点線で示す位置Ｅ１に退避される。
図３（Ｂ）のマスクアライメント系１２Ｂも、マスクマーク１５Ｃの上方に配置される可動ミラー４１Ｂと、対物レンズ４２Ｂ及び２次元の撮像素子４３Ｂを有する撮像ユニット１４Ｂと、図４（Ｂ）の基準マーク２７Ｃ，２７Ｄの底面側に配置されたリレー光学系２９Ｂとを備えている。可動ミラー４１Ｂ及び撮像ユニット１４Ｂは、可動ミラー４１Ａ及び撮像ユニット１４Ａと対称な配置で支持機構１３Ａで支持されている。このような配置を用いることで、部分照明光学系ＩＬＳ１，ＩＬＳ２の間に、２つのマスクアライメント系１２Ａ，１２Ｂの撮像ユニット１４Ａ，１４Ｂ及び可動ミラー４１Ａ，４１Ｂを容易に配置できる。なお、マスクアライメント系１２Ｂに関しては、マスクマーク１５Ｄが部分照明光学系ＩＬＳ２からの照明光ＩＬで照明される。
【００３９】
他の２つのマスクアライメント系１２Ｃ，１２Ｄも、マスクアライメント系１２Ａ，１２Ｂと同様に対称な構成である。マスクアライメント系１２Ｃ，１２Ｄで検出対象となる４個のマスクマーク１５Ｅ〜１５Ｈのうちの外側のマスクマーク１５Ｅ，１５Ｈが部分照明光学系ＩＬＳ３，ＩＬＳ４からの照明光ＩＬで照明される。
図５（Ａ）において、マスクアライメント系１２Ａを用いてマスクＭＡのマスクマーク１５Ａ，１５Ｂの位置情報を計測する際には、マスクＭＡのパターン面ＭＡａが部分投影光学系ＰＬ１の物体面に配置され、プレートステージＰＳＴ側の基準マーク２７Ａ，２７Ｂの形成面２８Ａａ，２８Ｂａが部分投影光学系ＰＬ１の像面に配置される。そして、部分照明光学系ＩＬＳ１（図３（Ａ）参照）からの照明光ＩＬは、一方のマスクマーク１５Ａを照明し、マスクマーク１５Ａの周囲を透過した照明光ＩＬは、部分投影光学系ＰＬ１を介して基準マーク部材２６の基準マーク２７Ａの近傍にマスクマーク１５Ａを拡大した像１５ＡＰ（図５（Ｃ）参照）を形成する。基準マーク２７Ａの形成面２８Ａａを透過した照明光ＩＬは、リレー光学系２９Ａによって基準マーク２７Ｂの形成面２８Ｂａに、基準マーク２７Ａ及び像１５ＡＰのそれぞれの等倍の像を形成する。
【００４０】
形成面２８Ｂａを透過して上方に向かう照明光ＩＬＰは、部分投影光学系ＰＬ１を介してマスクマーク１５Ｂの近傍のパターン面ＭＡａに、マスクマーク１５Ａ、基準マーク２７Ａ、及び基準マーク２７Ｂの各像（縮小像）を形成する。さらに、マスクマーク１５Ｂの周囲のパターン面ＭＡａを透過した照明光ＩＬＰは、可動ミラー４１Ａで反射され、撮像ユニット１４Ａの撮像素子４３Ａの矩形の撮像面４３ａに、図５（Ｄ）に示すように、基準マーク２７Ａ，２７Ｂの像２７ＡＰ，２７ＢＰ、及びマスクマーク１５Ａ，１５Ｂの像１５ＡＰ，１５ＢＰを形成する。撮像素子４３Ａの撮像信号は信号処理装置２４に供給される。図５（Ｄ）の座標系（Ｘ’，Ｙ’）は、図５（Ｂ）の座標系（Ｘ，Ｙ）に対応する方向を示している。なお、撮像ユニット１４Ａの視野は、撮像面４３ａと共役なパターン面ＭＡａ上の領域であり、その視野に形成されるパターンは撮像面４３ａに形成されるパターンを縮小したものである。
【００４１】
この場合、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように、マスクマーク１５Ａ，１５Ｂ及び基準マーク２７Ａ，２７ＢはそれぞれＸ方向の位置がずれている。従って、撮像面４３Ａａ（又は撮像ユニット１４Ａの視野）において、像２７ＡＰ及び像１５ＡＰと、像２７ＢＰ及び像１５ＢＰとはＸ’方向（又はＸ方向）に横ずれしている。従って、信号処理装置２４は、撮像素子４３Ａの撮像信号を処理することによって、基準マーク像２７ＡＰの中心に対するマスクマークの像１５ＡＰのＸ’方向、Ｙ’方向の位置ずれ量（ｄＸＡ，ｄＹＡ）、及び基準マークの像２７ＢＰの中心に対するマスクマークの像１５ＢＰのＸ’方向、Ｙ’方向の位置ずれ量（ｄＸＢ，ｄＹＢ）を求めることができる。なお、これらの位置ずれ量（ｄＸＡ，ｄＹＡ）等は例えば部分投影光学系ＰＬ１の像面（形成面２８Ａａ等）での値に換算されている。これらの位置ずれ量（ｄＸＡ，ｄＹＡ）等は、マスクＭＡのマスクマーク１５Ａ，１５Ｂの部分投影光学系ＰＬ１による像と対応する基準マーク２７Ａ，２７ＢとのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量、ひいてはマスクマーク１５Ａ，１５ＢとプレートステージＰＳＴとの位置関係を表す情報である。
【００４２】
なお、基準マーク部材２６の線膨張係数は極めて小さいが、それでも基準マーク２７Ａ，２７ＢのＹ方向の間隔が微小量δＹだけ変動するものとする。この場合には、図５（Ｄ）の撮像面４３Ａａにおいて、基準マークの像２７ＡＰ，２７ＢＰのＹ’方向の位置がδＹだけ変化する。これに対して、例えば基準マークの像２７ＡＰ，２７ＢＰの中心のＹ’座標を、それらの中心が近づく方向に±δＹ／２だけ補正してもよい。これによって、基準マーク２７Ａ，２７Ｂの間隔が僅かに変動しても、基準マーク２７Ａ，２７Ｂの中点を基準として、マスクマーク１５Ａ，１５Ｂの像の位置を正確に計測できる。
【００４３】
同様に、図３（Ｂ）の他のマスクアライメント系１２Ｂ〜１２Ｄにおいても、それぞれマスクマーク１５Ｃ，１５Ｄ〜１５Ｇ，１５Ｈの像と対応する基準マーク２７Ｃ，２７Ｄ〜２７Ｇ，２７ＨとのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を計測できる。
また、さらに図３（Ａ）のマスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ａ４内のパターンの描画誤差を計測する場合には、マスクステージＭＳＴを駆動し、＋Ｘ方向のマスクマーク１７Ａ〜１７Ｈを照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４内に移動する。そして、マスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄを用いて、マスクマーク１７Ａ〜１７Ｈの像と対応する基準マーク２７Ａ〜２７ＨとのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を計測してもよい。その後、マスクステージＭＳＴを＋Ｙ方向にステップ移動し、図７（Ａ）に示すように、マスクＭＡの部分パターン領域Ｂ１〜Ｂ４の＋Ｘ方向のマスクマーク１８Ａ〜１８Ｈを照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４内に移動する。さらに、マスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄを用いて、マスクマーク１８Ａ〜１８Ｈの像と対応する基準マーク２７Ａ〜２７ＨとのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を計測する。さらに、マスクステージＭＳＴを＋Ｘ方向にステップ移動し、部分パターン領域Ｂ１〜Ｂ４の−Ｘ方向のマスクマーク１６Ａ〜１６Ｈを照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４内に移動する。そして、マスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄを用いて、マスクマーク１６Ａ〜１６Ｈの像と対応する基準マーク２７Ａ〜２７ＨとのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を計測してもよい。
【００４４】
これらの位置ずれ量の計測結果は主制御系２３に供給され、主制御系２３は、その計測結果を用いてマスクＭＡのパターンの像とプレートステージＰＳＴ（基準マーク部材２６）とのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を計算し、計算結果を記憶する。主制御系２３は、必要に応じてその計算結果に基づいて、マスクステージＭＳＴを介してマスクＭＡのθｚ方向の回転角を補正する。これによってマスクＭＡのアライメントが完了する。このマスクＭＡのアライメントは、例えばマスクＭＡの交換時に１回行うのみでもよい。
【００４５】
また、予めプレートアライメント系ＡＬＧによって基準マーク部材２６の基準マーク２７Ａ〜２７Ｈの位置を計測することによって、プレートアライメント系ＡＬＧの検出中心と基準マーク部材２６との位置関係も求められて、記憶されている。その後、図２のプレートステージＰＳＴにフォトレジストが塗布されたプレート（プレートＰＴとする）がロードされる。次に、プレートステージＰＳＴを駆動してプレートＰＴをＸ方向、Ｙ方向に移動しながら、プレートアライメント系ＡＬＧによって、パターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２の複数（例えば４個）のアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２の位置を計測する。この計測結果より主制御系２３は、マスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ｂ４のパターンの像と、プレートＰＴのパターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２の部分転写領域５４Ａ〜５４Ｈとの位置関係を認識する。
【００４６】
この後は、マスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ｂ４のパターンの像が、プレートＰＴのパターン転写領域ＥＰ１（ＥＰ２）の部分転写領域５４Ａ〜５４Ｈに正確に露光されるように走査露光が行われる。即ち、図６（Ａ）に示すように、マスクステージＭＳＴを介してマスクＭＡを−Ｘ方向に速度Ｖ／Ｍ（Ｍは投影倍率）で移動し、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４をマスクＭＡの奇数番目の部分パターン領域Ａ１〜Ａ４に対して＋Ｘ方向に相対走査する。これに同期して、図６（Ｂ）に示すように、プレートステージＰＳＴを介してプレートＰＴを−Ｘ方向に速度Ｖで移動し、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４をパターン転写領域ＥＰ１の奇数番目の部分転写領域５４Ａ，５４Ｃ，５４Ｅ，５４Ｇに対して＋Ｘ方向に相対走査する。これによって、パターン転写領域ＥＰ１の部分転写領域５４Ａ，５４Ｃ，５４Ｅ，５４ＧにそれぞれマスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ａ４のパターンの像が走査露光される。
【００４７】
その後、図７（Ａ）に示すように、マスクステージＭＳＴを介してマスクＭＡを−Ｙ方向にステップ移動し、これとほぼ同時に、図７（Ｂ）に示すように、プレートステージＰＳＴを介してプレートＰＴを−Ｙ方向にステップ移動する。次に、マスクステージＭＳＴを介してマスクＭＡを＋Ｘ方向に速度Ｖ／Ｍで移動して、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４をマスクＭＡの偶数番目の部分パターン領域Ｂ１〜Ｂ４に対して−Ｘ方向に相対走査する。これに同期して、プレートステージＰＳＴを介してプレートＰＴを＋Ｘ方向に速度Ｖで移動して、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４をパターン転写領域ＥＰ１の偶数番目の部分転写領域５４Ｂ，５４Ｄ，５４Ｆ，５４Ｈに対して−Ｘ方向に相対走査する。これによって、パターン転写領域ＥＰ１の部分転写領域５４Ｂ，５４Ｄ，５４Ｆ，５４ＨにそれぞれマスクＭＡの部分パターン領域Ｂ１〜Ｂ４のパターンの像が走査露光される。
【００４８】
その後、プレートＰＴのパターン転写領域ＥＰ２に対しても、２回の走査露光によって、マスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ｂ４のパターンの像が露光される。その後、プレートステージＰＳＴ上のプレートを交換して露光が繰り返される。
本実施形態の効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の露光装置１００は、マスクステージＭＳＴに保持されたマスクＭＡと、マスクＭＡのパターンの部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４による像が露光されるプレートＰＴを保持して移動するプレートステージＰＳＴとの位置関係情報を計測するマスクアライメント装置を備えている。そのマスクアライメント装置は、マスクＭＡに形成されたマスクマーク１５Ａ，１５Ｂの一方のマスクマーク１５Ａを照明光ＩＬで照明する照明装置ＩＵ（照明系）と、プレートステージＰＳＴに設けられ、基準マーク２７Ａ，２７Ｂが形成された基準マーク部材２６と、基準マーク２７Ａの形成面２８Ａａと基準マーク２７Ｂの形成面２８Ｂａとを光学的に共役にするリレー光学系２９Ａと、マスクマーク１５Ａの像及び基準マーク２７Ａの像と、マスクマーク１５Ｂの像及び基準マーク２７Ｂの像とを共通の撮像面４３Ａａ（受光面）で検出する撮像ユニット１４Ａと、撮像ユニット１４Ａの検出結果に基づいてマスクマーク１５Ａの像と基準マーク２７Ａとの位置ずれ量、及びマスクマーク１５Ｂの像と基準マーク２７Ｂとの位置ずれ量（位置関係情報）を求める信号処理装置２４と、を備えている。
【００４９】
本実施形態によれば、一つの撮像ユニット１４Ａを用いて、マスクＭＡの２つのマスクマーク１５Ａ，１５Ｂの像と、これらに対応する２つの基準マーク２７Ａ，２７Ｂとの位置ずれ量、ひいてはマスクＭＡのパターンの像とプレートステージＰＳＴとの位置関係情報を求めることができる。さらに、その撮像ユニット１４Ａを用いて基準マーク２７Ａ，２７Ｂの間隔の変動量も計測できる。従って、その間隔の変動量の補正を行うことによって、簡単な構成でマスクＭＡのパターンの像とプレートステージＰＳＴとの位置関係を高精度に計測できる。
【００５０】
（２）また、マスクマーク１５Ａの像１５ＡＰ及び基準マーク２７Ａの像２７ＡＰと、マスクマーク１５Ｂの像１５ＢＰ及び基準マーク２７Ｂの像２７ＢＰとは、撮像ユニット１４Ａの撮像面４３Ａａ内でＸ方向に対応する方向にずれた異なる位置に形成される。従って、マスクマーク１５Ａ，１５Ｂが同じ形状で、基準マーク２７Ａ，２７Ｂが同じ形状であっても、それらの位置ずれ量を高精度に計測できる。
【００５１】
（３）また、マスクＭＡには、マスクマーク１５Ａ，１５Ｂと同じ形状のマスクマーク１５Ｃ，１５Ｄ〜１５Ｇ，１５Ｈが全部で４対形成され、基準マーク部材２６には基準マーク２７Ａ，２７Ｂと同じ形状の基準マーク２７Ｃ，２７Ｄ〜２７Ｇ，２７Ｈが全部で４対形成され、撮像ユニット１４Ａと同じ構成の撮像ユニット及びリレー光学系２９Ａと同じ構成のリレー光学系を有する４個のマスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄが設けられている。従って、４個のマスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄ（撮像ユニット）によって、４対のマスクマーク１５Ａ〜１５Ｈの像と４対の基準マーク２７Ａ〜２７Ｈとの位置関係を一括して計測できる。
【００５２】
この場合、各リレー光学系２９Ａ〜２９Ｄの製造コストは、撮像ユニット１４Ａの製造コストの１／４程度である。従って、本実施形態によれば、４対のマスクマーク１５Ａ〜１５Ｈの像と４対の基準マーク２７Ａ〜２７Ｈとの位置関係を例えば８個の空間像計測系（撮像ユニット１４Ａ）を用いて計測する場合に比べて、製造コストを６割程度に低減できる。
【００５３】
なお、マスクマークがＮ対（Ｎは２以上の整数）、基準マークがＮ対形成されている場合に、これらの位置関係を一括して計測するためには、撮像ユニット１４ＡがＮ個、かつリレー光学系２９ＡがＮ個あればよい。
なお、本実施形態では、マスクＭＡのパターンを２回に分けてプレートＰＴの各パターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２に転写するため、マスクマーク１５Ａ〜１５Ｈ，１６Ａ〜１６Ｈは−Ｘ方向側で実質的に２×Ｎ対（図１ではＮ＝４）設けられている。この場合、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４及びマスクアライメント系１２Ａ〜１２ＤはＮ個（図１、図２ではＮ＝４）であるため、その２×Ｎ対のマスクマークは、２回に分けて位置検出が行われる。
【００５４】
また、本実施形態では、さらにマスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４のパターンの描画誤差をも計測するために、全体としてマスクマークは４×Ｎ対設けられている。この場合でも、基準マークはＮ対でよく、撮像ユニット１４Ａ等及びリレー光学系２９Ａ等もそれぞれＮ個あればよい。
（４）また、マスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄの撮像ユニット１４Ａ，１４Ｂ等はマスクステージＭＳＴの上方に配置されている。従って、プレートステージＰＳＴにはリレー光学系２９Ａ〜２９Ｄを設ければよいだけであるため、プレートステージＰＳＴの構成を簡素化できる。
【００５５】
（５）また、マスクアライメント系１２Ａは、照明装置ＩＵとマスクマーク１１５Ｂとの間に退避可能に配置される可動ミラー４１Ａを備えている。従って、露光時には可動ミラー４１Ａを退避させることで、走査露光を行うことができる。
（６）また、本実施形態の露光装置１００は、マスクＭＡを保持して移動するマスクステージＭＳＴと、マスクＭＡのパターンの像をプレートＰＴに形成する部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４と、プレートＰＴを保持して移動するプレートステージＰＳＴとを有する露光装置において、本実施形態のマスクアライメント装置と、このマスクアライメント装置の検出結果に基づいてマスクステージＭＳＴとプレートステージＰＳＴとの相対位置を制御する主制御系２３とを備えている。
【００５６】
そのマスクアライメント装置によれば、簡単な構成で高精度にマスクＭＡのアライメントを行うことができるため、マスクＭＡのパターンの像を高精度にプレートＰＴに露光できる。
（７）また、マスクＭＡのマスクマーク１５Ａとマスクマーク１５ＢとはＸ方向（所定方向）に直交するＹ方向にほぼ沿って配列され、プレートＰＴを露光する際にマスクＭＡのＸ方向への移動と、プレートＰＴの対応する方向（Ｘ方向）への移動とが同期して行われる。従って、例えば走査露光の前に２つのマスクマーク１５Ａ，１５Ｂの像と基準マーク２７Ａ，２７Ｂとの位置関係を効率的に計測できる。
【００５７】
（８）また、本実施形態の露光装置では、マスクＭＡの露光用の照明装置ＩＵがマスクアライメント装置の照明系を兼用している。従って、マスクアライメント装置を小型化できる。
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態につき図８（Ａ）を参照して説明する。本実施形態の露光装置は、図１の露光装置１００に対してマスクアライメント系の構成が異なっている。以下、図８（Ａ）において、図５（Ａ）に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５８】
図８（Ａ）は、本実施形態のマスクアライメント系４５を用いてマスクＭＡのマスクマーク１５Ａ，１５Ｂの像とプレートステージ（不図示）の基準マーク部材２６に形成された基準マーク２７Ａ，２７Ｂとの位置ずれ量を計測している状態を示す断面図である。図８（Ａ）において、マスクマーク１５Ａ，１５Ｂは、図１の照明装置ＩＵと同じ照明装置からの照明光ＩＬＡ，ＩＬＢで照明され、マスクマーク１５Ａ，１５Ｂの部分投影光学系ＰＬ１による像が基準マーク２７Ａ，２７Ｂの近傍に形成される。
【００５９】
マスクアライメント系４５は、基準マーク２７Ａの周囲を透過した照明光ＩＬＡの光路を折り曲げて、かつ基準マーク２７Ａの形成面２８Ａａと光学的に共役な面４８にマスクマーク１５Ａの像及び基準マーク２７Ａの等倍の像を形成するリレー光学系２９Ｄと、基準マーク２７Ｂの周囲を透過した照明光ＩＬＢと面４８を通過した照明光ＩＬＡとを合成するビームスプリッタ４７と、合成された光束を受光する撮像ユニット１４Ａとを備えている。リレー光学系２９Ｄは、ミラー３０Ａと、２つのダブレットレンズ３１Ｃ，３１Ｄとを有する。
【００６０】
この場合、ビームスプリッタ４７に関して、基準マーク２７Ｂの形成面２８Ｂａと面４８とは光学的に共役である。従って、基準マーク２７Ａの形成面２８Ａａと基準マーク２７Ｂの形成面２８Ｂａとは、リレー光学系２９Ｄによって実質的に光学的に共役にされているとみなすことができる。
また、撮像ユニット１４Ａにおいて、撮像素子４３Ａの撮像面４３ａには、図５（Ｄ）と同様に、基準マーク２７Ａ，２７Ｂの像とマスクマーク１５Ａ，１５Ｂの像とがＸ方向に離れて形成される。従って、マスクアライメント系４５の撮像ユニット１４Ａの撮像信号を処理することによって、簡単な構成で、マスクマーク１５Ａ，１５Ｂの像と基準マーク２７Ａ，２７Ｂとの位置ずれ量を一括して計測できる。さらに、基準マーク２７Ａ，２７Ｂの間隔の変動量も計測できるため、この変動量を補正することで、その位置ずれ量を高精度に求めることができる。
【００６１】
次に、上記の第１及び第２の実施形態では、以下のような変形が可能である。
（１）上記の実施形態では、マスクマーク１５Ａ，１５Ｂの像の中心及び基準マーク２７Ａ，２７Ｂの像の中心を撮像素子４３Ａの撮像面４３ａ（又はこれに対応する視野内）で横ずれさせている。しかしながら、２つのマスクマークの形状を異ならせ、かつ基準マークの形状を異ならせることによって、マスクマーク及び基準マークの像の中心を撮像面４３ａのほぼ同じ位置に形成することが可能である。
【００６２】
まず、図８（Ｂ）の第１の変形例では、第１のマスクマークの像１５Ａ１Ｐは十字型のパターン、第１の基準マークの像２７Ａ１Ｐはそれを囲む枠状のパターン、第２のマスクマークの像１５Ｂ１Ｐは像２７Ａ１Ｐを囲む枠状のパターン、第２の基準マークの像２７Ｂ１Ｐは像１５Ｂ１Ｐを囲む枠状のパターンである。これらのパターンが例えば図８（Ａ）の撮像ユニット１４Ａの撮像素子４３Ａの撮像面４３ａに形成される。この場合でも、像２７Ａ１Ｐに対する像１５Ａ１Ｐの位置ずれ量、及び像２７Ｂ１Ｐに対する像１５Ｂ１Ｐの位置ずれ量を計測できる。この計測結果から、第１及び第２の基準マークに対する第１及び第２のマスクマークの像のそれぞれの位置ずれ量を計測できる。
【００６３】
次に、図８（Ｃ）の第２の変形例では、第１のマスクマークの像１５Ａ２ＰはＸ’方向、Ｙ’方向にほぼ平行な２本ずつのラインパターン、第１の基準マークの像２７Ａ２Ｐはそれを囲む２本ずつのラインパターン、第２のマスクマークの像１５Ｂ２ＰはＸ’方向、Ｙ’方向にほぼ４５°で交差する方向に平行な２本ずつのラインパターンパターン、第２の基準マークの像２７Ｂ２Ｐは像１５Ｂ２Ｐを囲む２本ずつのラインパターンである。これらのパターンが撮像素子４３Ａの撮像面４３ａに形成される。この場合でも、像２７Ａ２Ｐに対する像１５Ａ２Ｐの２次元の位置ずれ量、及び像２７Ｂ２Ｐに対する像１５Ｂ２Ｐの２次元の位置ずれ量を計測できる。この計測結果から、第１及び第２の基準マークに対する第１及び第２のマスクマークの像のそれぞれの位置ずれ量を計測できる。
【００６４】
（２）マスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４のパターンの描画誤差を計測する必要がない場合には、マスクＭＡの−Ｘ方向のマスクマーク１５Ａ〜１６Ｈ又は＋Ｘ方向のマスクマーク１７Ａ〜１８Ｈの一方のマークを省略してもよい。
（３）部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４は拡大倍率であるが、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の倍率は等倍又は縮小倍率でもよい。さらに、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４は、Ｘ方向に正立像又は倒立像のいずれを形成してもよく、Ｙ方向にも正立像又は倒立像のいずれを形成してもよい。
【００６５】
（４）投影光学装置ＰＬは、４眼で一列の部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４を備えているが、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の個数は任意であり、複数の部分投影光学系を例えば２列に配置してもよい。
さらに、投影光学装置ＰＬ（投影光学系）として、単一の結像光学系のみからなる投影光学系を使用してもよい。この場合には、マスクのパターン領域は１つであり、マスクマーク及び基準マークはそれぞれ少なくとも２個あればよい。
【００６６】
（５）上記の実施形態の露光装置は走査型露光装置であるが、本発明は、一括露光型（静止露光型）の露光装置のマスクアライメント装置にも適用できる。
また、上記の実施形態の露光装置１００を用いて、基板（ガラスプレート）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、電子デバイスとしての液晶表示素子（液晶表示パネル）を得ることもできる。以下、図９を参照して、この製造方法の一例につき説明する。
【００６７】
図９のステップＳ４０１（パターン形成工程）では、先ず、露光対象の基板上にフォトレジストを塗布して感光基板を準備する塗布工程、上記の露光装置を用いて液晶表示素子用のマスクのパターンをその感光基板上に転写露光する露光工程、及びその感光基板を現像する現像工程が実行される。この塗布工程、露光工程、及び現像工程を含むリソグラフィ工程によって、その基板上に所定のレジストパターン（転写パターン層）が形成される。このリソグラフィ工程に続いて、そのレジストパターンをマスクとしたエッチング工程、及びレジスト剥離工程等（加工工程）を経て、その基板上に多数の電極等を含む所定パターンが形成される。そのリソグラフィ工程等は、その基板上のレイヤ数に応じて複数回実行される。
【００６８】
次のステップＳ４０２（カラーフィルタ形成工程）では、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂに対応した３つの微細なフィルタの組をマトリックス状に多数配列するか、又は赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３本のストライプ状の複数のフィルタの組を水平走査線方向に配列することによってカラーフィルタを形成する。その次のステップＳ４０３（セル組立工程）では、例えばステップＳ４０１にて得られた所定パターンを有する基板とステップＳ４０２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
【００６９】
その後のステップＳ４０４（モジュール組立工程）では、そのようにして組み立てられた液晶パネル（液晶セル）に表示動作を行わせるための電気回路、及びバックライト等の部品を取り付けて、液晶表示素子として完成させる。
上述の液晶表示素子の製造方法によれば、上記の実施形態の露光装置を用いて、マスクに形成されたパターンを感光基板に転写することと、そのパターンが転写されたその感光基板をそのパターンに基づいて加工すること（エッチング等）と、を含んでいる。その露光装置によれば、簡単な構成でマスクアライメントを高精度に行うことができるため、液晶表示素子を低コストで、かつ高精度に製造できる。
【００７０】
なお、本発明は、液晶表示素子の製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、プラズマディスプレイ等のディスプレイ装置の製造プロセスや、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム)、セラミックスウエハ等を基板として用いる薄膜磁気ヘッド、及び半導体素子等の各種デバイスの製造プロセスにも広く適用できる。
【００７１】
なお、上記の実施形態では、露光用の照明光として、ＹＡＧレーザの３倍高調波が使用されている。その外に、露光用の照明光としては、例えば水銀ランプから射出されるｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）及びｉ線（波長３６５ｎｍ）等から選択された波長の光、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）若しくはＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）等のエキシマレーザ光、又は半導体レーザの高調波等も使用可能である。このように、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【符号の説明】
【００７２】
ＩＵ…照明装置、ＭＡ…マスク、ＭＳＴ…マスクステージ、ＰＬ１〜ＰＬ４…部分投影光学系、ＰＴ…プレート、ＰＳＴ…プレートステージ、ＡＬＧ…プレートアライメント系、１２Ａ〜１２Ｄ…マスクアライメント系、１４Ａ〜１４Ｂ…撮像ユニット、１５Ａ〜１５Ｈ，１６Ａ〜１６Ｈ…マスクマーク、２４…信号処理装置、２６…基準マーク部材、２７Ａ〜２７Ｈ…基準マーク、２９Ａ〜２９Ｄ…リレー光学系、４１Ａ，４１Ｂ…可動ミラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクの位置関係情報を計測するアライメント技術、このアライメント技術を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示装置として液晶表示パネルが多用されている。液晶表示パネルを製造する際に、プレートに透明薄膜電極をパターニングするためのフォトリソグラフィ工程において、マスクパターンをプレートに投影露光するために露光装置が使用されている。露光装置としては、投影光学系の大型化を抑制して大面積のマスクパターンを露光するために、複数の等倍の部分投影光学系を２列に配列した投影光学系を備え、マスクとプレートとを同期して移動するマルチレンズ型で走査露光型の露光装置（走査型露光装置）が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来のマルチレンズ型の走査型露光装置は、マスクとプレートステージとの位置関係を計測してマスクのアライメントを行うために、プレートステージに設けられた空間像計測系を用いて、マスクに形成されたマスクマークと、プレートステージに形成された基準マークとの位置関係を所定の部分投影光学系を介して計測していた（例えば、特許文献２参照）。この場合、各部分投影光学系毎に、露光領域の両端部で１対のマークの位置ずれ量を計測し、隣接する露光領域の重なった部分で共通の１対のマークの位置ずれ量を計測するものとすると、必要な空間像計測系の個数は、部分投影光学系の個数よりも１だけ多くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３７４６２号公報
【特許文献２】特開２００５−２６５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近では、液晶表示パネルの大型化に伴い、その製造に使用されるプレート及びマスクも大型化する。このようにマスクが大型化すると、投影光学系を構成する部分投影光学系の個数が多くなり、マスクのアライメント用の空間像計測系の個数も多くなり、プレートステージの構成が複雑化する。
さらに、投影光学系を小型化するために、例えば複数の部分投影光学系を一列に配置し、プレートの一つのパターン形成領域を露光するために２回の走査露光を行うものとすると、必要な空間像計測系の個数は部分投影光学系の個数の２倍になる。
【０００６】
また、従来は、各部分投影光学系の露光領域の両端部に２つの基準マークが形成されているため、２つの基準マークの間隔が変動した場合、マスクマークの位置の計測誤差が生じる恐れがあった。
本発明の態様は、このような事情に鑑み、簡単な構成でマスクと露光対象の基板を保持するステージとの位置関係情報を高精度に計測できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によるアライメント装置は、マスクステージに保持されたマスクと、そのマスクのパターンの投影光学系による像が露光される基板を保持して移動する基板ステージとの位置関係情報を計測するアライメント装置において、そのマスクに形成された第１マーク及び第２マークの少なくとも一方を照明光で照明する照明系と、その基板ステージに設けられ、その投影光学系に関してその第１マーク及びその第２マークとほぼ光学的に共役な位置に配置可能な第１基準マーク及び第２基準マークが形成された基準マーク部材と、その第１基準マークの形成面とその第２基準マークの形成面とを実質的に光学的に共役にするリレー光学系と、その第１マークの像及びその第１基準マークの像と、その第２マークの像及びその第２基準マークの像とを共通の受光面で検出する撮像装置と、その撮像装置の検出結果に基づいてその第１マークとその第１基準マークとの位置関係及びその第２マークと第２基準マークとの位置関係を示す位置関係情報を求める処理装置と、を備えるものである。
【０００８】
また、本発明の第２の態様による露光装置は、マスクを保持するマスクステージと、そのマスクのパターンの像を基板に形成する投影光学系と、その基板を保持して移動する基板ステージとを有する露光装置において、本発明の第１の態様によるアライメント装置と、そのアライメント装置の検出結果に基づいてそのマスクステージとその基板ステージとの相対位置を制御する制御装置と、を備えるものである。
【０００９】
また、本発明の第３の態様によるデバイス製造方法は、本発明の第２の態様による露光装置を用いて、そのマスクに形成されたパターンを感光基板に転写することと、そのパターンが転写されたその感光基板をそのパターンに基づいて加工することと、を含むものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の態様によれば、一つの撮像装置を用いて、マスクの２つのマークと、これらに対応する２つの基準マークとの位置関係情報を求めることができる。さらに、その撮像装置を用いて、２つの基準マークの間隔等の変動量も計測できる。従って、簡単な構成でマスクと基板ステージとの位置関係情報を高精度に計測できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る露光装置の主に照明装置及びマスクステージを示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態の露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は図１のマスクステージに保持されたマスクＭＡを示す平面図、（Ｂ）は図３（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。
【図４】（Ａ）は図１のプレートステージの一部を示す平面図、（Ｂ）は図４（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。
【図５】（Ａ）はマスクアライメント系１２Ａを使用している状態の要部を示す断面図、（Ｂ）は図５（Ａ）のマスクＭＡの照明領域を示す平面図、（Ｃ）は図５（Ａ）の基準マーク部材２６の露光領域を示す平面図、（Ｄ）は撮像面のマークの像の一例を示す拡大図である。
【図６】（Ａ）はマスクステージで保持された露光中のマスクＭＡを示す平面図、（Ｂ）は図６（Ａ）のマスクＭＡのパターンが転写されるプレートＰＴを示す平面図である。
【図７】（Ａ）は２回目の走査露光前のマスクＭＡを示す平面図、（Ｂ）は図７（Ａ）のマスクＭＡのパターンが転写されるプレートＰＴを示す平面図である。
【図８】（Ａ）は第２の実施形態のマスクアライメント系を使用している状態の要部を示す断面図、（Ｂ）は第１変形例のマスクマーク及び基準マークの像を示す図、（Ｃ）は第２変形例のマスクマーク及び基準マークの像を示す図である。
【図９】液晶表示素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態につき図１〜図７を参照して説明する。
図１は、本実施形態のステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の露光装置１００の照明装置ＩＵ及びマスクステージＭＳＴ等を示す斜視図、図２は、露光装置１００の概略構成を示す斜視図である。図１及び図２において、露光装置１００は、光源からの照明光でマスクＭＡのパターンを照明する照明装置ＩＵと、マスクＭＡを保持して移動するマスクステージＭＳＴと、マスクＭＡのパターンの拡大像をプレートＰＴ上に投影する投影光学装置ＰＬと、プレートＰＴを保持して移動するプレートステージＰＳＴとを備えている。さらに、露光装置１００は、マスクＭＡとプレートステージＰＳＴとの位置関係を計測する４個のマスクアライメント系１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを含むマスクアライメント装置と、マスクステージＭＳＴ及びプレートステージＰＳＴを駆動するリニアモータ等を含む駆動機構（不図示）と、露光装置１００の動作を統括的に制御するコンピュータよりなる主制御系２３等とを備えている。照明装置ＩＵ、マスクステージＭＳＴ及びプレートステージＰＳＴの各ベース部材（不図示）、並びに投影光学装置ＰＬ等は不図示のフレーム機構に支持されている。
【００１３】
本実施形態のプレートＰＴは、一例として液晶表示素子製造用のフォトレジスト（感光材料）が塗布された１．９×２．２ｍ角、２．２×２．４ｍ角、２．４×２．８ｍ角、又は２．８×３．２ｍ角程度の矩形の平板状のガラスプレートである。一例として、プレートＰＴの表面は、それぞれマスクＭＡのパターンが転写される２つのパターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２に区分して主制御系２３に認識される。
【００１４】
以下、図１及び図２において、マスクＭＡが保持されるマスクステージＭＳＴの上面（保持面）に平行な平面（ほぼ水平面）に垂直にＺ軸を取り、その平面内で走査露光時のマスクＭＡの走査方向に沿ってＸ軸を取り、Ｘ軸に直交する非走査方向に沿ってＹ軸を取って説明する。また、以下では、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の周りの回転方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明する。
【００１５】
図１の照明装置ＩＵにおいて、光源部１０の４つの送光部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄから射出された露光用の照明光（露光光）ＩＬは、同一構成の部分照明光学系ＩＬＳ１，ＩＬＳ２，ＩＬＳ３，ＩＬＳ４にそれぞれ入射する。部分照明光学系ＩＬＳ１，ＩＬＳ２，ＩＬＳ３，ＩＬＳ４は、それぞれマスクＭＡのパターン面（下面）の照明領域（照野領域）ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４を照明する。照明光ＩＬとしては、例えばＹＡＧレーザの３倍高調波（波長３５５ｎｍ）が使用されている。
【００１６】
部分照明光学系ＩＬＳ１〜ＩＬＳ４に入射した照明光ＩＬは、それぞれコリメータレンズ４により平行光束にされた後、フライアイレンズ６（オプティカルインテグレータ）、集光レンズ７、可変視野絞り８、及びリレー光学系９を介して、マスクＭＡのパターン面のＹ軸に平行な２辺及びこの２辺を結ぶＸ方向に対して平行又は傾斜した２辺で囲まれた台形状の照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４をほぼ均一に照明する。照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４は、Ｙ方向に沿って一列に等間隔で配置されている。
【００１７】
また、部分照明光学系ＩＬＳ１，ＩＬＳ２のリレー光学系９とマスクＭＡとの間の領域をＹ方向に連結するように第１の支持機構１３Ａが配置され、部分照明光学系ＩＬＳ３，ＩＬＳ４のリレー光学系９とマスクＭＡとの間の領域をＹ方向に連結するように第２の支持機構１３Ａが配置されている。支持機構１３Ａ，１３Ｂは不図示のフレーム機構に固定されている。支持機構１３Ａはマスクアライメント系１２Ａ，１２Ｂを構成する所定部材を支持し、支持機構１３Ｂはマスクアライメント系１２Ｃ，１２Ｄを構成する所定部材を支持している（詳細後述）。
【００１８】
マスクＭＡの照明領域ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４からの光は、図２に示すように、それぞれ対応する部分投影光学系ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４を介して、プレートＰＴ上の露光領域（像野領域又はイメージフィールド）ＥＦ１，ＥＦ２，ＥＦ３，ＥＦ４を露光する。部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４から一列に配列された４眼のマルチレンズ型の投影光学装置ＰＬが構成されている。部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４は、それぞれマスクＭＡ側及びプレートＰＴ側にテレセントリックであり、マスクＭＡ側からプレートＰＴ側へ共通の拡大倍率Ｍ（絶対値）を有している。部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４及び露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４はＹ方向に一列に等間隔で配置されている。Ｙ方向における照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４の配列周期（配列のピッチ）と露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４の配列周期とは等しい。なお、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４ひいては露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４の形状は、可変視野絞り８が照明光の一部を遮光することによって設定される。
【００１９】
照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４及び露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４のＹ方向の配列周期は例えば３００〜５００ｍｍ程度、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４のＹ方向の長さＬＹＥＦはほぼその配列周期の１／２であり、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４のＹ方向の長さはほぼＬＹＥＦ／Ｍである。
各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４は、それぞれ例えば反射屈折系より構成され、マスクＭＡのパターンのＸ方向（走査方向）に正立でＹ方向（非走査方向）に倒立の拡大像をプレートＰＴ上に形成する。部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の拡大倍率Ｍは、好ましくは２倍以上であり、本実施形態では一例として２．５倍である。この場合、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４のＹ方向の配列周期を例えば４００ｍｍとすると、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４のＹ方向の長さは２００ｍｍ程度、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４のＹ方向の長さは８０ｍｍ程度である。
【００２０】
図１において、マスクＭＡはマスクホルダ（不図示）を介してマスクステージＭＳＴ上に真空吸着（又は静電吸着等）によって吸着保持されている。マスクステージＭＳＴは、不図示のベース部材上に気体軸受機構を介してＸ方向、Ｙ方向への移動、及びθｚ方向の回転が可能な状態で載置されている。マスクステージＭＳＴの上面にＸ軸、Ｙ軸の移動鏡５０Ｘ及び５０Ｙが固定され、移動鏡５０ＸにＸ軸に平行に計測用ビームを照射するレーザ干渉計２２ＸＡ，２２ＸＢ、及び移動鏡５０ＹにＹ軸に平行に計測用ビームを照射するレーザ干渉計２２Ｙよりなるマスク側レーザ干渉計が配置されている。
【００２１】
マスク側レーザ干渉計は、マスクステージＭＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を計測し、計測結果を主制御系２３に供給する。主制御系２３はその計測値に基づいてリニアモータ等のステージ駆動機構（不図示）を介してマスクステージＭＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置及び速度、並びにθｚ方向の回転角を制御する。
さらに、マスクＭＡのパターン領域には、Ｙ方向に照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４の配列周期の１／２の周期で、かつＹ方向に照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４の長さと同じ幅で、Ｘ方向に細長い８個の部分パターン領域Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３，Ｂ３，Ａ４，Ｂ４が配列され、部分パターン領域Ａ１〜Ｂ４内に転写用のパターンが描画されている。本実施形態では、後述のように２回の走査露光によって、マスクＭＡのパターンがプレートＰＴ上の各パターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２に露光されるため、マスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ｂ４の個数は、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の個数の２倍である。マスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ａ４及びＢ１〜Ｂ４の−Ｘ方向の端部には、それぞれアライメント用の同じ形状の２個の２次元のマスクマーク１５Ａ，１５Ｂ〜１５Ｇ，１５Ｈ及び１６Ａ，１６Ｂ〜１６Ｇ，１６Ｈが形成されている。
【００２２】
図４（Ａ）は図２のプレートステージＰＳＴ及びプレートＰＴの一部を示す。図４（Ａ）において、プレートＰＴのパターン転写領域ＥＰ１は、それぞれマスクＭＡの８個の部分パターン領域Ａ１〜Ｂ４のパターンの拡大像がＹ方向に継ぎ合わせて露光される８個の部分転写領域５４Ａ〜５４Ｈに分かれている。これはパターン転写領域ＥＰ２も同様である。なお、図２では、マスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ａ４、及び部分パターン領域Ａ１〜Ａ４のパターンの像が露光されるパターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２上の部分転写領域に斜線が施されている。
【００２３】
また、図３（Ａ）は図１のマスクステージＭＳＴに保持されたマスクＭＡを示す。図３（Ａ）において、マスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ａ４及びＢ１〜Ｂ４の＋Ｘ方向の端部には、それぞれアライメント用の同じ形状の２個の２次元のマスクマーク１７Ａ，１７Ｂ〜１７Ｇ，１７Ｈ及び１８Ａ，１８Ｂ〜１８Ｇ，１８Ｈが形成されている。本実施形態では、一例としてマスクマーク１５Ａ，１６Ａ，１７Ａ，１８Ａは、光透過部に形成された十字型の遮光マークである。
【００２４】
図３（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である図３（Ｂ）に示すように、マスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ｂ４及びマスクマーク１５Ａ〜１６Ｈ，１７Ａ〜１８Ｈに対向するマスクステージＭＳＴの部分には照明光ＩＬを通す開口が形成されている。本実施形態では、後述のように、マスクアライメント系１２Ａ，１２Ｂによって、マスクＭＡの＋Ｙ方向の半面内のマスクマーク１５Ａ〜１６Ｄ及び１７Ａ〜１８Ｄの位置情報が計測され、マスクアライメント系１２Ｃ，１２Ｄによって、マスクＭＡの−Ｙ方向の半面内のマスクマーク１５Ｅ〜１６Ｈ及び１７Ｅ〜１８Ｈの位置情報が計測される。
【００２５】
次に、図２において、プレートＰＴはプレートホルダ（不図示）を介してプレートステージＰＳＴの上面に吸着保持されている。プレートステージＰＳＴにはＸ軸、Ｙ軸の移動鏡５１Ｘ及び５１Ｙが固定されている。そして、移動鏡５１ＸにＸ軸に平行に計測用ビームを照射する２軸のレーザ干渉計２１ＸＡ，２１ＸＢと、移動鏡５１ＹにＹ軸に平行に計測用ビームを照射するレーザ干渉計２１ＹＡとを含むプレート側レーザ干渉計が配置されている。プレート側レーザ干渉計によって、プレートステージＰＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角が計測される。なお、さらにマスクステージＭＳＴ及びプレートステージＰＳＴのθｘ方向、θｙ方向の回転角を計測してもよい。
【００２６】
プレート側レーザ干渉計の計測値は主制御系２３に供給され、主制御系２３はその計測値に基づいてリニアモータ等のステージ駆動系（不図示）を介してプレートステージＰＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置及び速度、並びにθｚ方向の回転角を制御する。なお、一例として、プレートステージＰＳＴは、θｚ方向の回転角が一定となるように駆動される。走査露光時には、マスクステージＭＳＴのＸ方向に対する速度Ｖ／Ｍ（Ｍは拡大倍率）での駆動と、プレートステージＰＳＴのＸ方向に対する速度Ｖでの駆動とが同期して行われる。部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の像はＸ方向に正立像であるため、マスクステージＭＳＴの走査方向とプレートステージＰＳＴの走査方向とは同じ方向である。
【００２７】
また、プレートＰＴのパターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２の近傍にはそれぞれ複数のアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２が形成されている。部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の近傍には、アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２の位置を計測するためのオフアクシス方式で例えば画像処理型のプレートアライメント系ＡＬＧが配置されている。プレートアライメント系ＡＬＧの検出結果は主制御系２３に供給され、その検出結果に基づいて主制御系２３はプレートＰＴのアライメントを行う。
【００２８】
さらに、プレートステージＰＳＴの上面には、Ｙ方向に沿って細長い基準マーク部材２６が固定され、基準マーク部材２６の上面は、プレートＰＴの上面と同じ高さに設定されている。基準マーク部材２６の上面には、ほぼＹ方向に沿って同じ形状の８個の２次元の基準マーク２７Ｂ，２７Ａ，２７Ｄ，２７Ｃ，２７Ｆ，２７Ｅ，２７Ｈ，２７Ｇが形成されている。
【００２９】
図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。図４（Ｂ）に示すように、基準マーク２７Ａ〜２７Ｈは、それぞれ例えば極めて線膨張係数の小さい金属（インバー等）からなる基準マーク部材２６の上板に固定された、照明光ＩＬを透過する平板状のガラス基板２８Ａ〜２８Ｈの上面に形成されている。図４（Ａ）に示すように、基準マーク２７Ａ〜２７Ｈは、光透過部中に形成された枠状の遮光パターンである。また、プレートステージＰＳＴを駆動することによって、２つずつの基準マーク２７Ａ，２７Ｂ〜２７Ｇ，２７Ｈはそれぞれ部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４内の両端部に配置可能である。この場合、基準マーク２７Ａ〜２７Ｈは、それぞれ図３（Ａ）のマスクマーク１５Ａ〜１５Ｈと部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４に関して光学的に共役な位置の近傍に配置可能である。さらに、基準マーク２７Ａ〜２７Ｈは、他の１組のマスクマーク１６Ａ〜１６Ｈ、１組のマスクマーク１７Ａ〜１７Ｈ、又は１組のマスクマーク１８Ａ〜１８Ｈと、それぞれ部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４に関して光学的に共役な位置の近傍にも配置可能である。
【００３０】
さらに、基準マーク部材２６の内部の基準マーク２７Ａ，２７Ｂの下方にリレー光学系２９Ａが設置されている。
図５（Ａ）は、マスクアライメント系１２Ａによって、マスクＭＡのマスクマーク１５Ａ，１５Ｂと基準マーク部材２６の基準マーク２７Ａ，２７Ｂとの部分投影光学系ＰＬ１を介した位置関係を計測している状態の要部を示す図である。図５（Ａ）において、部分投影光学系ＰＬ１は簡略化して表されている。図５（Ａ）において、基準マーク２７Ａ，２７Ｂの下方に、基準マーク２７Ａの周囲を透過した照明光ＩＬの光路を９０°ずつ折り曲げて基準マーク２７Ｂを含む領域に導くように１対のミラー３０Ａ及び３０Ｂが配置されている。ミラー３０Ａ及び３０Ｂの間にＹ方向に所定間隔で１対のダブレットレンズ３１Ａ，３１Ｂが配置されている。ミラー３０Ａ，３０Ｂ及びダブレットレンズ３１Ａ，３１Ｂから、基準マーク２７Ａの形成面２８Ａａと基準マーク２７Ｂの形成面２８Ｂａとを光学的に共役にする等倍のリレー光学系２９Ａが構成されている。図４（Ａ）の露光領域ＥＦ１のＹ方向の幅が例えば２００ｍｍ程度である場合、ダブレットレンズ３１Ａ，３１Ｂは、例えば焦点距離が７０ｍｍ程度で、１４０ｍｍ程度の間隔をあけて配置される。
【００３１】
また、図５（Ｂ）は図５（Ａ）中の照明光ＩＬの照明領域ＩＦ１内のマスクマーク１５Ａ，１５Ｂを示す平面図、図５（Ｃ）は図５（Ａ）中の部分投影光学系ＰＬ１の露光領域ＥＦ１内の基準マーク２７Ａ，２７Ｂを示す平面図である。図５（Ｂ）に示すように、マスクマーク１５Ａ，１５ＢはＸ方向の位置がｄＹ１だけずれている。これは、後述のようにマスクアライメント系１２Ａの共通の視野内でマスクマーク１５Ａ，１５Ｂの像を同時に検出するときに、その２つの像が重ならないようにするためである。同様に、他のマスクマーク１５Ｃ，１５Ｄ〜１５Ｇ，１５Ｈ及び１６Ａ，１６Ｂ〜１６Ｇ，１６Ｈ等もそれぞれＸ方向の位置がずれている。
【００３２】
さらに、図５（Ｃ）に示すように、基準マーク２７Ａ，２７ＢもＸ方向の位置がｄＹ２だけずれている。これは、基準マーク２７Ａのリレー光学系２９Ａによる像が基準マーク２７Ｂと重ならないようにするためである。なお、リレー光学系２９ＡがＸ方向に倒立像又は正立像を形成するかに応じて、基準マーク２７Ｂの位置は基準マーク２７Ａの像と重ならないように設定すればよい。
【００３３】
図４（Ｂ）の他の基準マーク２７Ｃ，２７Ｄ、基準マーク２７Ｅ，２７Ｆ、及び基準マーク２７Ｇ，２７Ｈの下方にもそれぞれリレー光学系２９Ａと同じ構成のリレー光学系２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄが配置されている。リレー光学系２９Ａ〜２９Ｄは、基準マーク部材２６の内部で例えば支持部材（不図示）を介してプレートステージＰＳＴの上面に固定されている。さらに、基準マーク２７Ｃ，２７Ｄ等の位置も、一方のマークの像と他方のマークとが重ならないように設定されている。
【００３４】
次に、本実施形態のマスクアライメント装置の構成及び動作につき説明する。マスクアライメント装置は、被検マークを照明する照明系として兼用される照明装置ＩＵと、基準マーク２７Ａ〜２７Ｈが形成された基準マーク部材２６と、マスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄとを備えている。マスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄは、マスクＭＡの１組ずつのマスクマーク１５Ａ〜１５Ｈ，１６Ａ〜１６Ｈ，１７Ａ〜１７Ｈ，１８Ａ〜１８ＨとプレートステージＰＳＴの１組の基準マーク２７Ａ〜２７Ｈとの部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４を介した位置関係をそれぞれ計測する。
【００３５】
まず、マスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄによる計測対象をマスクＭＡのマスクマーク１５Ａ〜１５Ｈとする。この場合、図３（Ａ）に示すように、マスクステージＭＳＴを駆動して、マスクＭＡの２つずつのマスクマーク１５Ａ，１５Ｂ〜１５Ｇ，１５Ｈが照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４内の両端部に配置される。この動作とともに、図４（Ａ）に示すように、プレートステージＰＳＴを駆動して、基準マーク部材２６の２つずつの基準マーク２７Ａ，２７Ｂ〜２７Ｇ，２７Ｈが露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４内の両端部のマスクマーク１５Ａ，１５Ｂ〜１５Ｇ，１５Ｈの像とほぼ共役な位置に配置される。
【００３６】
さらに、図３（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である図３（Ｂ）において、マスクアライメント系１２Ａは、マスクＭＡの検出対象の一つのマスクマーク１５Ｂの上方に配置される可動ミラー４１Ａと、対物レンズ４２Ａ及びＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラ等の２次元の撮像素子４３Ａを有する撮像ユニット１４Ａと、図４（Ｂ）の基準マーク２７Ａ，２７Ｂの底面側に配置されているリレー光学系２９Ａと、撮像ユニット１４Ａの撮像信号を処理する信号処理装置２４（図１参照）とを備えている。信号処理装置２４は、マスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄで共用される。可動ミラー４１Ａ及び撮像ユニット１４Ａは支持機構１３Ａによって支持されている。
【００３７】
図５（Ａ）に示すように、撮像ユニット１４Ａの対物レンズ４２Ａは、部分投影光学系ＰＬ１からマスクＭＡ及び可動ミラー４１Ａを介して入射する照明光ＩＬＰによって、マスクＭＡのマスクマーク１５Ｂ及びこの近傍に形成される複数のマークの像を撮像素子４３Ａの撮像面４３Ａａに形成する。即ち、マスクマーク１５Ｂの形成面（マスクＭＡのパターン面ＭＡａ）と撮像面４３Ａａとは光学的に共役である。可動ミラー４１Ａは、例えば１４×２０ｍｍ角程度の大きさの表面鏡である。一例として、対物レンズ４２Ａは、開口数が０．１５で、倍率が２５倍であり、撮像面４３Ａａの大きさは１／３インチである。
【００３８】
可動ミラー４１Ａがあるため、一方のマスクマーク１５Ａだけが部分照明光学系ＩＬＳ１からの照明光ＩＬで照明される。なお、露光時に、可動ミラー４１Ａは、支持機構１３Ａによって照明光ＩＬの光路外の点線で示す位置Ｅ１に退避される。
図３（Ｂ）のマスクアライメント系１２Ｂも、マスクマーク１５Ｃの上方に配置される可動ミラー４１Ｂと、対物レンズ４２Ｂ及び２次元の撮像素子４３Ｂを有する撮像ユニット１４Ｂと、図４（Ｂ）の基準マーク２７Ｃ，２７Ｄの底面側に配置されたリレー光学系２９Ｂとを備えている。可動ミラー４１Ｂ及び撮像ユニット１４Ｂは、可動ミラー４１Ａ及び撮像ユニット１４Ａと対称な配置で支持機構１３Ａで支持されている。このような配置を用いることで、部分照明光学系ＩＬＳ１，ＩＬＳ２の間に、２つのマスクアライメント系１２Ａ，１２Ｂの撮像ユニット１４Ａ，１４Ｂ及び可動ミラー４１Ａ，４１Ｂを容易に配置できる。なお、マスクアライメント系１２Ｂに関しては、マスクマーク１５Ｄが部分照明光学系ＩＬＳ２からの照明光ＩＬで照明される。
【００３９】
他の２つのマスクアライメント系１２Ｃ，１２Ｄも、マスクアライメント系１２Ａ，１２Ｂと同様に対称な構成である。マスクアライメント系１２Ｃ，１２Ｄで検出対象となる４個のマスクマーク１５Ｅ〜１５Ｈのうちの外側のマスクマーク１５Ｅ，１５Ｈが部分照明光学系ＩＬＳ３，ＩＬＳ４からの照明光ＩＬで照明される。
図５（Ａ）において、マスクアライメント系１２Ａを用いてマスクＭＡのマスクマーク１５Ａ，１５Ｂの位置情報を計測する際には、マスクＭＡのパターン面ＭＡａが部分投影光学系ＰＬ１の物体面に配置され、プレートステージＰＳＴ側の基準マーク２７Ａ，２７Ｂの形成面２８Ａａ，２８Ｂａが部分投影光学系ＰＬ１の像面に配置される。そして、部分照明光学系ＩＬＳ１（図３（Ａ）参照）からの照明光ＩＬは、一方のマスクマーク１５Ａを照明し、マスクマーク１５Ａの周囲を透過した照明光ＩＬは、部分投影光学系ＰＬ１を介して基準マーク部材２６の基準マーク２７Ａの近傍にマスクマーク１５Ａを拡大した像１５ＡＰ（図５（Ｃ）参照）を形成する。基準マーク２７Ａの形成面２８Ａａを透過した照明光ＩＬは、リレー光学系２９Ａによって基準マーク２７Ｂの形成面２８Ｂａに、基準マーク２７Ａ及び像１５ＡＰのそれぞれの等倍の像を形成する。
【００４０】
形成面２８Ｂａを透過して上方に向かう照明光ＩＬＰは、部分投影光学系ＰＬ１を介してマスクマーク１５Ｂの近傍のパターン面ＭＡａに、マスクマーク１５Ａ、基準マーク２７Ａ、及び基準マーク２７Ｂの各像（縮小像）を形成する。さらに、マスクマーク１５Ｂの周囲のパターン面ＭＡａを透過した照明光ＩＬＰは、可動ミラー４１Ａで反射され、撮像ユニット１４Ａの撮像素子４３Ａの矩形の撮像面４３ａに、図５（Ｄ）に示すように、基準マーク２７Ａ，２７Ｂの像２７ＡＰ，２７ＢＰ、及びマスクマーク１５Ａ，１５Ｂの像１５ＡＰ，１５ＢＰを形成する。撮像素子４３Ａの撮像信号は信号処理装置２４に供給される。図５（Ｄ）の座標系（Ｘ’，Ｙ’）は、図５（Ｂ）の座標系（Ｘ，Ｙ）に対応する方向を示している。なお、撮像ユニット１４Ａの視野は、撮像面４３ａと共役なパターン面ＭＡａ上の領域であり、その視野に形成されるパターンは撮像面４３ａに形成されるパターンを縮小したものである。
【００４１】
この場合、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように、マスクマーク１５Ａ，１５Ｂ及び基準マーク２７Ａ，２７ＢはそれぞれＸ方向の位置がずれている。従って、撮像面４３Ａａ（又は撮像ユニット１４Ａの視野）において、像２７ＡＰ及び像１５ＡＰと、像２７ＢＰ及び像１５ＢＰとはＸ’方向（又はＸ方向）に横ずれしている。従って、信号処理装置２４は、撮像素子４３Ａの撮像信号を処理することによって、基準マーク像２７ＡＰの中心に対するマスクマークの像１５ＡＰのＸ’方向、Ｙ’方向の位置ずれ量（ｄＸＡ，ｄＹＡ）、及び基準マークの像２７ＢＰの中心に対するマスクマークの像１５ＢＰのＸ’方向、Ｙ’方向の位置ずれ量（ｄＸＢ，ｄＹＢ）を求めることができる。なお、これらの位置ずれ量（ｄＸＡ，ｄＹＡ）等は例えば部分投影光学系ＰＬ１の像面（形成面２８Ａａ等）での値に換算されている。これらの位置ずれ量（ｄＸＡ，ｄＹＡ）等は、マスクＭＡのマスクマーク１５Ａ，１５Ｂの部分投影光学系ＰＬ１による像と対応する基準マーク２７Ａ，２７ＢとのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量、ひいてはマスクマーク１５Ａ，１５ＢとプレートステージＰＳＴとの位置関係を表す情報である。
【００４２】
なお、基準マーク部材２６の線膨張係数は極めて小さいが、それでも基準マーク２７Ａ，２７ＢのＹ方向の間隔が微小量δＹだけ変動するものとする。この場合には、図５（Ｄ）の撮像面４３Ａａにおいて、基準マークの像２７ＡＰ，２７ＢＰのＹ’方向の位置がδＹだけ変化する。これに対して、例えば基準マークの像２７ＡＰ，２７ＢＰの中心のＹ’座標を、それらの中心が近づく方向に±δＹ／２だけ補正してもよい。これによって、基準マーク２７Ａ，２７Ｂの間隔が僅かに変動しても、基準マーク２７Ａ，２７Ｂの中点を基準として、マスクマーク１５Ａ，１５Ｂの像の位置を正確に計測できる。
【００４３】
同様に、図３（Ｂ）の他のマスクアライメント系１２Ｂ〜１２Ｄにおいても、それぞれマスクマーク１５Ｃ，１５Ｄ〜１５Ｇ，１５Ｈの像と対応する基準マーク２７Ｃ，２７Ｄ〜２７Ｇ，２７ＨとのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を計測できる。
また、さらに図３（Ａ）のマスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ａ４内のパターンの描画誤差を計測する場合には、マスクステージＭＳＴを駆動し、＋Ｘ方向のマスクマーク１７Ａ〜１７Ｈを照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４内に移動する。そして、マスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄを用いて、マスクマーク１７Ａ〜１７Ｈの像と対応する基準マーク２７Ａ〜２７ＨとのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を計測してもよい。その後、マスクステージＭＳＴを＋Ｙ方向にステップ移動し、図７（Ａ）に示すように、マスクＭＡの部分パターン領域Ｂ１〜Ｂ４の＋Ｘ方向のマスクマーク１８Ａ〜１８Ｈを照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４内に移動する。さらに、マスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄを用いて、マスクマーク１８Ａ〜１８Ｈの像と対応する基準マーク２７Ａ〜２７ＨとのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を計測する。さらに、マスクステージＭＳＴを＋Ｘ方向にステップ移動し、部分パターン領域Ｂ１〜Ｂ４の−Ｘ方向のマスクマーク１６Ａ〜１６Ｈを照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４内に移動する。そして、マスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄを用いて、マスクマーク１６Ａ〜１６Ｈの像と対応する基準マーク２７Ａ〜２７ＨとのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を計測してもよい。
【００４４】
これらの位置ずれ量の計測結果は主制御系２３に供給され、主制御系２３は、その計測結果を用いてマスクＭＡのパターンの像とプレートステージＰＳＴ（基準マーク部材２６）とのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を計算し、計算結果を記憶する。主制御系２３は、必要に応じてその計算結果に基づいて、マスクステージＭＳＴを介してマスクＭＡのθｚ方向の回転角を補正する。これによってマスクＭＡのアライメントが完了する。このマスクＭＡのアライメントは、例えばマスクＭＡの交換時に１回行うのみでもよい。
【００４５】
また、予めプレートアライメント系ＡＬＧによって基準マーク部材２６の基準マーク２７Ａ〜２７Ｈの位置を計測することによって、プレートアライメント系ＡＬＧの検出中心と基準マーク部材２６との位置関係も求められて、記憶されている。その後、図２のプレートステージＰＳＴにフォトレジストが塗布されたプレート（プレートＰＴとする）がロードされる。次に、プレートステージＰＳＴを駆動してプレートＰＴをＸ方向、Ｙ方向に移動しながら、プレートアライメント系ＡＬＧによって、パターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２の複数（例えば４個）のアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２の位置を計測する。この計測結果より主制御系２３は、マスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ｂ４のパターンの像と、プレートＰＴのパターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２の部分転写領域５４Ａ〜５４Ｈとの位置関係を認識する。
【００４６】
この後は、マスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ｂ４のパターンの像が、プレートＰＴのパターン転写領域ＥＰ１（ＥＰ２）の部分転写領域５４Ａ〜５４Ｈに正確に露光されるように走査露光が行われる。即ち、図６（Ａ）に示すように、マスクステージＭＳＴを介してマスクＭＡを−Ｘ方向に速度Ｖ／Ｍ（Ｍは投影倍率）で移動し、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４をマスクＭＡの奇数番目の部分パターン領域Ａ１〜Ａ４に対して＋Ｘ方向に相対走査する。これに同期して、図６（Ｂ）に示すように、プレートステージＰＳＴを介してプレートＰＴを−Ｘ方向に速度Ｖで移動し、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４をパターン転写領域ＥＰ１の奇数番目の部分転写領域５４Ａ，５４Ｃ，５４Ｅ，５４Ｇに対して＋Ｘ方向に相対走査する。これによって、パターン転写領域ＥＰ１の部分転写領域５４Ａ，５４Ｃ，５４Ｅ，５４ＧにそれぞれマスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ａ４のパターンの像が走査露光される。
【００４７】
その後、図７（Ａ）に示すように、マスクステージＭＳＴを介してマスクＭＡを−Ｙ方向にステップ移動し、これとほぼ同時に、図７（Ｂ）に示すように、プレートステージＰＳＴを介してプレートＰＴを−Ｙ方向にステップ移動する。次に、マスクステージＭＳＴを介してマスクＭＡを＋Ｘ方向に速度Ｖ／Ｍで移動して、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４をマスクＭＡの偶数番目の部分パターン領域Ｂ１〜Ｂ４に対して−Ｘ方向に相対走査する。これに同期して、プレートステージＰＳＴを介してプレートＰＴを＋Ｘ方向に速度Ｖで移動して、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４をパターン転写領域ＥＰ１の偶数番目の部分転写領域５４Ｂ，５４Ｄ，５４Ｆ，５４Ｈに対して−Ｘ方向に相対走査する。これによって、パターン転写領域ＥＰ１の部分転写領域５４Ｂ，５４Ｄ，５４Ｆ，５４ＨにそれぞれマスクＭＡの部分パターン領域Ｂ１〜Ｂ４のパターンの像が走査露光される。
【００４８】
その後、プレートＰＴのパターン転写領域ＥＰ２に対しても、２回の走査露光によって、マスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ｂ４のパターンの像が露光される。その後、プレートステージＰＳＴ上のプレートを交換して露光が繰り返される。
本実施形態の効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の露光装置１００は、マスクステージＭＳＴに保持されたマスクＭＡと、マスクＭＡのパターンの部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４による像が露光されるプレートＰＴを保持して移動するプレートステージＰＳＴとの位置関係情報を計測するマスクアライメント装置を備えている。そのマスクアライメント装置は、マスクＭＡに形成されたマスクマーク１５Ａ，１５Ｂの一方のマスクマーク１５Ａを照明光ＩＬで照明する照明装置ＩＵ（照明系）と、プレートステージＰＳＴに設けられ、基準マーク２７Ａ，２７Ｂが形成された基準マーク部材２６と、基準マーク２７Ａの形成面２８Ａａと基準マーク２７Ｂの形成面２８Ｂａとを光学的に共役にするリレー光学系２９Ａと、マスクマーク１５Ａの像及び基準マーク２７Ａの像と、マスクマーク１５Ｂの像及び基準マーク２７Ｂの像とを共通の撮像面４３Ａａ（受光面）で検出する撮像ユニット１４Ａと、撮像ユニット１４Ａの検出結果に基づいてマスクマーク１５Ａの像と基準マーク２７Ａとの位置ずれ量、及びマスクマーク１５Ｂの像と基準マーク２７Ｂとの位置ずれ量（位置関係情報）を求める信号処理装置２４と、を備えている。
【００４９】
本実施形態によれば、一つの撮像ユニット１４Ａを用いて、マスクＭＡの２つのマスクマーク１５Ａ，１５Ｂの像と、これらに対応する２つの基準マーク２７Ａ，２７Ｂとの位置ずれ量、ひいてはマスクＭＡのパターンの像とプレートステージＰＳＴとの位置関係情報を求めることができる。さらに、その撮像ユニット１４Ａを用いて基準マーク２７Ａ，２７Ｂの間隔の変動量も計測できる。従って、その間隔の変動量の補正を行うことによって、簡単な構成でマスクＭＡのパターンの像とプレートステージＰＳＴとの位置関係を高精度に計測できる。
【００５０】
（２）また、マスクマーク１５Ａの像１５ＡＰ及び基準マーク２７Ａの像２７ＡＰと、マスクマーク１５Ｂの像１５ＢＰ及び基準マーク２７Ｂの像２７ＢＰとは、撮像ユニット１４Ａの撮像面４３Ａａ内でＸ方向に対応する方向にずれた異なる位置に形成される。従って、マスクマーク１５Ａ，１５Ｂが同じ形状で、基準マーク２７Ａ，２７Ｂが同じ形状であっても、それらの位置ずれ量を高精度に計測できる。
【００５１】
（３）また、マスクＭＡには、マスクマーク１５Ａ，１５Ｂと同じ形状のマスクマーク１５Ｃ，１５Ｄ〜１５Ｇ，１５Ｈが全部で４対形成され、基準マーク部材２６には基準マーク２７Ａ，２７Ｂと同じ形状の基準マーク２７Ｃ，２７Ｄ〜２７Ｇ，２７Ｈが全部で４対形成され、撮像ユニット１４Ａと同じ構成の撮像ユニット及びリレー光学系２９Ａと同じ構成のリレー光学系を有する４個のマスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄが設けられている。従って、４個のマスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄ（撮像ユニット）によって、４対のマスクマーク１５Ａ〜１５Ｈの像と４対の基準マーク２７Ａ〜２７Ｈとの位置関係を一括して計測できる。
【００５２】
この場合、各リレー光学系２９Ａ〜２９Ｄの製造コストは、撮像ユニット１４Ａの製造コストの１／４程度である。従って、本実施形態によれば、４対のマスクマーク１５Ａ〜１５Ｈの像と４対の基準マーク２７Ａ〜２７Ｈとの位置関係を例えば８個の空間像計測系（撮像ユニット１４Ａ）を用いて計測する場合に比べて、製造コストを６割程度に低減できる。
【００５３】
なお、マスクマークがＮ対（Ｎは２以上の整数）、基準マークがＮ対形成されている場合に、これらの位置関係を一括して計測するためには、撮像ユニット１４ＡがＮ個、かつリレー光学系２９ＡがＮ個あればよい。
なお、本実施形態では、マスクＭＡのパターンを２回に分けてプレートＰＴの各パターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２に転写するため、マスクマーク１５Ａ〜１５Ｈ，１６Ａ〜１６Ｈは−Ｘ方向側で実質的に２×Ｎ対（図１ではＮ＝４）設けられている。この場合、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４及びマスクアライメント系１２Ａ〜１２ＤはＮ個（図１、図２ではＮ＝４）であるため、その２×Ｎ対のマスクマークは、２回に分けて位置検出が行われる。
【００５４】
また、本実施形態では、さらにマスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４のパターンの描画誤差をも計測するために、全体としてマスクマークは４×Ｎ対設けられている。この場合でも、基準マークはＮ対でよく、撮像ユニット１４Ａ等及びリレー光学系２９Ａ等もそれぞれＮ個あればよい。
（４）また、マスクアライメント系１２Ａ〜１２Ｄの撮像ユニット１４Ａ，１４Ｂ等はマスクステージＭＳＴの上方に配置されている。従って、プレートステージＰＳＴにはリレー光学系２９Ａ〜２９Ｄを設ければよいだけであるため、プレートステージＰＳＴの構成を簡素化できる。
【００５５】
（５）また、マスクアライメント系１２Ａは、照明装置ＩＵとマスクマーク１１５Ｂとの間に退避可能に配置される可動ミラー４１Ａを備えている。従って、露光時には可動ミラー４１Ａを退避させることで、走査露光を行うことができる。
（６）また、本実施形態の露光装置１００は、マスクＭＡを保持して移動するマスクステージＭＳＴと、マスクＭＡのパターンの像をプレートＰＴに形成する部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４と、プレートＰＴを保持して移動するプレートステージＰＳＴとを有する露光装置において、本実施形態のマスクアライメント装置と、このマスクアライメント装置の検出結果に基づいてマスクステージＭＳＴとプレートステージＰＳＴとの相対位置を制御する主制御系２３とを備えている。
【００５６】
そのマスクアライメント装置によれば、簡単な構成で高精度にマスクＭＡのアライメントを行うことができるため、マスクＭＡのパターンの像を高精度にプレートＰＴに露光できる。
（７）また、マスクＭＡのマスクマーク１５Ａとマスクマーク１５ＢとはＸ方向（所定方向）に直交するＹ方向にほぼ沿って配列され、プレートＰＴを露光する際にマスクＭＡのＸ方向への移動と、プレートＰＴの対応する方向（Ｘ方向）への移動とが同期して行われる。従って、例えば走査露光の前に２つのマスクマーク１５Ａ，１５Ｂの像と基準マーク２７Ａ，２７Ｂとの位置関係を効率的に計測できる。
【００５７】
（８）また、本実施形態の露光装置では、マスクＭＡの露光用の照明装置ＩＵがマスクアライメント装置の照明系を兼用している。従って、マスクアライメント装置を小型化できる。
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態につき図８（Ａ）を参照して説明する。本実施形態の露光装置は、図１の露光装置１００に対してマスクアライメント系の構成が異なっている。以下、図８（Ａ）において、図５（Ａ）に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５８】
図８（Ａ）は、本実施形態のマスクアライメント系４５を用いてマスクＭＡのマスクマーク１５Ａ，１５Ｂの像とプレートステージ（不図示）の基準マーク部材２６に形成された基準マーク２７Ａ，２７Ｂとの位置ずれ量を計測している状態を示す断面図である。図８（Ａ）において、マスクマーク１５Ａ，１５Ｂは、図１の照明装置ＩＵと同じ照明装置からの照明光ＩＬＡ，ＩＬＢで照明され、マスクマーク１５Ａ，１５Ｂの部分投影光学系ＰＬ１による像が基準マーク２７Ａ，２７Ｂの近傍に形成される。
【００５９】
マスクアライメント系４５は、基準マーク２７Ａの周囲を透過した照明光ＩＬＡの光路を折り曲げて、かつ基準マーク２７Ａの形成面２８Ａａと光学的に共役な面４８にマスクマーク１５Ａの像及び基準マーク２７Ａの等倍の像を形成するリレー光学系２９Ｄと、基準マーク２７Ｂの周囲を透過した照明光ＩＬＢと面４８を通過した照明光ＩＬＡとを合成するビームスプリッタ４７と、合成された光束を受光する撮像ユニット１４Ａとを備えている。リレー光学系２９Ｄは、ミラー３０Ａと、２つのダブレットレンズ３１Ｃ，３１Ｄとを有する。
【００６０】
この場合、ビームスプリッタ４７に関して、基準マーク２７Ｂの形成面２８Ｂａと面４８とは光学的に共役である。従って、基準マーク２７Ａの形成面２８Ａａと基準マーク２７Ｂの形成面２８Ｂａとは、リレー光学系２９Ｄによって実質的に光学的に共役にされているとみなすことができる。
また、撮像ユニット１４Ａにおいて、撮像素子４３Ａの撮像面４３ａには、図５（Ｄ）と同様に、基準マーク２７Ａ，２７Ｂの像とマスクマーク１５Ａ，１５Ｂの像とがＸ方向に離れて形成される。従って、マスクアライメント系４５の撮像ユニット１４Ａの撮像信号を処理することによって、簡単な構成で、マスクマーク１５Ａ，１５Ｂの像と基準マーク２７Ａ，２７Ｂとの位置ずれ量を一括して計測できる。さらに、基準マーク２７Ａ，２７Ｂの間隔の変動量も計測できるため、この変動量を補正することで、その位置ずれ量を高精度に求めることができる。
【００６１】
次に、上記の第１及び第２の実施形態では、以下のような変形が可能である。
（１）上記の実施形態では、マスクマーク１５Ａ，１５Ｂの像の中心及び基準マーク２７Ａ，２７Ｂの像の中心を撮像素子４３Ａの撮像面４３ａ（又はこれに対応する視野内）で横ずれさせている。しかしながら、２つのマスクマークの形状を異ならせ、かつ基準マークの形状を異ならせることによって、マスクマーク及び基準マークの像の中心を撮像面４３ａのほぼ同じ位置に形成することが可能である。
【００６２】
まず、図８（Ｂ）の第１の変形例では、第１のマスクマークの像１５Ａ１Ｐは十字型のパターン、第１の基準マークの像２７Ａ１Ｐはそれを囲む枠状のパターン、第２のマスクマークの像１５Ｂ１Ｐは像２７Ａ１Ｐを囲む枠状のパターン、第２の基準マークの像２７Ｂ１Ｐは像１５Ｂ１Ｐを囲む枠状のパターンである。これらのパターンが例えば図８（Ａ）の撮像ユニット１４Ａの撮像素子４３Ａの撮像面４３ａに形成される。この場合でも、像２７Ａ１Ｐに対する像１５Ａ１Ｐの位置ずれ量、及び像２７Ｂ１Ｐに対する像１５Ｂ１Ｐの位置ずれ量を計測できる。この計測結果から、第１及び第２の基準マークに対する第１及び第２のマスクマークの像のそれぞれの位置ずれ量を計測できる。
【００６３】
次に、図８（Ｃ）の第２の変形例では、第１のマスクマークの像１５Ａ２ＰはＸ’方向、Ｙ’方向にほぼ平行な２本ずつのラインパターン、第１の基準マークの像２７Ａ２Ｐはそれを囲む２本ずつのラインパターン、第２のマスクマークの像１５Ｂ２ＰはＸ’方向、Ｙ’方向にほぼ４５°で交差する方向に平行な２本ずつのラインパターンパターン、第２の基準マークの像２７Ｂ２Ｐは像１５Ｂ２Ｐを囲む２本ずつのラインパターンである。これらのパターンが撮像素子４３Ａの撮像面４３ａに形成される。この場合でも、像２７Ａ２Ｐに対する像１５Ａ２Ｐの２次元の位置ずれ量、及び像２７Ｂ２Ｐに対する像１５Ｂ２Ｐの２次元の位置ずれ量を計測できる。この計測結果から、第１及び第２の基準マークに対する第１及び第２のマスクマークの像のそれぞれの位置ずれ量を計測できる。
【００６４】
（２）マスクＭＡの部分パターン領域Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４のパターンの描画誤差を計測する必要がない場合には、マスクＭＡの−Ｘ方向のマスクマーク１５Ａ〜１６Ｈ又は＋Ｘ方向のマスクマーク１７Ａ〜１８Ｈの一方のマークを省略してもよい。
（３）部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４は拡大倍率であるが、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の倍率は等倍又は縮小倍率でもよい。さらに、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４は、Ｘ方向に正立像又は倒立像のいずれを形成してもよく、Ｙ方向にも正立像又は倒立像のいずれを形成してもよい。
【００６５】
（４）投影光学装置ＰＬは、４眼で一列の部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４を備えているが、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の個数は任意であり、複数の部分投影光学系を例えば２列に配置してもよい。
さらに、投影光学装置ＰＬ（投影光学系）として、単一の結像光学系のみからなる投影光学系を使用してもよい。この場合には、マスクのパターン領域は１つであり、マスクマーク及び基準マークはそれぞれ少なくとも２個あればよい。
【００６６】
（５）上記の実施形態の露光装置は走査型露光装置であるが、本発明は、一括露光型（静止露光型）の露光装置のマスクアライメント装置にも適用できる。
また、上記の実施形態の露光装置１００を用いて、基板（ガラスプレート）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、電子デバイスとしての液晶表示素子（液晶表示パネル）を得ることもできる。以下、図９を参照して、この製造方法の一例につき説明する。
【００６７】
図９のステップＳ４０１（パターン形成工程）では、先ず、露光対象の基板上にフォトレジストを塗布して感光基板を準備する塗布工程、上記の露光装置を用いて液晶表示素子用のマスクのパターンをその感光基板上に転写露光する露光工程、及びその感光基板を現像する現像工程が実行される。この塗布工程、露光工程、及び現像工程を含むリソグラフィ工程によって、その基板上に所定のレジストパターン（転写パターン層）が形成される。このリソグラフィ工程に続いて、そのレジストパターンをマスクとしたエッチング工程、及びレジスト剥離工程等（加工工程）を経て、その基板上に多数の電極等を含む所定パターンが形成される。そのリソグラフィ工程等は、その基板上のレイヤ数に応じて複数回実行される。
【００６８】
次のステップＳ４０２（カラーフィルタ形成工程）では、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂに対応した３つの微細なフィルタの組をマトリックス状に多数配列するか、又は赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３本のストライプ状の複数のフィルタの組を水平走査線方向に配列することによってカラーフィルタを形成する。その次のステップＳ４０３（セル組立工程）では、例えばステップＳ４０１にて得られた所定パターンを有する基板とステップＳ４０２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
【００６９】
その後のステップＳ４０４（モジュール組立工程）では、そのようにして組み立てられた液晶パネル（液晶セル）に表示動作を行わせるための電気回路、及びバックライト等の部品を取り付けて、液晶表示素子として完成させる。
上述の液晶表示素子の製造方法によれば、上記の実施形態の露光装置を用いて、マスクに形成されたパターンを感光基板に転写することと、そのパターンが転写されたその感光基板をそのパターンに基づいて加工すること（エッチング等）と、を含んでいる。その露光装置によれば、簡単な構成でマスクアライメントを高精度に行うことができるため、液晶表示素子を低コストで、かつ高精度に製造できる。
【００７０】
なお、本発明は、液晶表示素子の製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、プラズマディスプレイ等のディスプレイ装置の製造プロセスや、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム)、セラミックスウエハ等を基板として用いる薄膜磁気ヘッド、及び半導体素子等の各種デバイスの製造プロセスにも広く適用できる。
【００７１】
なお、上記の実施形態では、露光用の照明光として、ＹＡＧレーザの３倍高調波が使用されている。その外に、露光用の照明光としては、例えば水銀ランプから射出されるｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）及びｉ線（波長３６５ｎｍ）等から選択された波長の光、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）若しくはＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）等のエキシマレーザ光、又は半導体レーザの高調波等も使用可能である。このように、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【符号の説明】
【００７２】
ＩＵ…照明装置、ＭＡ…マスク、ＭＳＴ…マスクステージ、ＰＬ１〜ＰＬ４…部分投影光学系、ＰＴ…プレート、ＰＳＴ…プレートステージ、ＡＬＧ…プレートアライメント系、１２Ａ〜１２Ｄ…マスクアライメント系、１４Ａ〜１４Ｂ…撮像ユニット、１５Ａ〜１５Ｈ，１６Ａ〜１６Ｈ…マスクマーク、２４…信号処理装置、２６…基準マーク部材、２７Ａ〜２７Ｈ…基準マーク、２９Ａ〜２９Ｄ…リレー光学系、４１Ａ，４１Ｂ…可動ミラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクステージに保持されたマスクと、前記マスクのパターンの投影光学系による像が露光される基板を保持して移動する基板ステージとの位置関係情報を計測するアライメント装置において、
前記マスクに形成された第１マーク及び第２マークの少なくとも一方を照明光で照明する照明系と、
前記基板ステージに設けられ、前記投影光学系に関して前記第１マーク及び前記第２マークとほぼ光学的に共役な位置に配置可能な第１基準マーク及び第２基準マークが形成された基準マーク部材と、
前記第１基準マークの形成面と前記第２基準マークの形成面とを実質的に光学的に共役にするリレー光学系と、
前記第１マークの像及び前記第１基準マークの像と、前記第２マークの像及び前記第２基準マークの像とを共通の受光面で検出する撮像装置と、
前記撮像装置の検出結果に基づいて前記第１マークと前記第１基準マークとの位置関係及び前記第２マークと第２基準マークとの位置関係を示す位置関係情報を求める処理装置と、
を備えることを特徴とするアライメント装置。
【請求項２】
前記第１マークの像及び前記第１基準マークの像と、前記第２マークの像及び前記第２基準マークの像とは、前記撮像装置の前記受光面の異なる位置に形成されることを特徴とする請求項１に記載のアライメント装置。
【請求項３】
前記マスクには、前記第１マーク及び前記第２マークがＮ対形成され（Ｎは２以上の整数）、
前記基準マーク部材には、前記第１基準マーク及び前記第２基準マークがＮ対形成され、
前記Ｎ対のマーク及び前記Ｎ対の基準マークに対応して前記撮像装置及び前記リレー光学系がそれぞれＮ個設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載のアライメント装置。
【請求項４】
前記撮像装置は、前記マスクステージの上方に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアライメント装置。
【請求項５】
前記照明系と前記第２マークとの間に退避可能に配置されるミラーを備え、
前記照明系からの前記照明光は、前記第１マーク、前記投影光学系、前記第１基準マーク、及び前記リレー光学系を介して前記第２基準マークを照明し、
前記第２基準マークを通過した前記照明光は、前記投影光学系、前記第２マーク、及び前記ミラーを介して前記撮像装置に入射することを特徴とする請求項４に記載のアライメント装置。
【請求項６】
前記撮像装置は、前記基板ステージに支持されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアライメント装置。
【請求項７】
前記照明系からの前記照明光は前記第１マーク及び前記第２マークを照明し、
前記第１マークを通過した前記照明光は、前記投影光学系、前記第１基準マーク、及び前記リレー光学系を介して前記撮像装置に入射し、
前記第２マークを通過した前記照明光は、前記投影光学系、及び前記第２基準マークを介して前記撮像装置に入射することを特徴とする請求項６に記載のアライメント装置。
【請求項８】
マスクを保持するマスクステージと、前記マスクのパターンの像を基板に形成する投影光学系と、前記基板を保持して移動する基板ステージとを有する露光装置において、
請求項１〜７のいずれか一項に記載のアライメント装置と、
前記アライメント装置の検出結果に基づいて前記マスクステージと前記基板ステージとの相対位置を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
前記マスクの前記第１マーク及び前記第２マークは所定方向に交差する方向に配列され、
前記マスク及び前記投影光学系を介して前記基板を露光するときに、
前記マスクステージによる前記マスクの所定方向への移動と、前記基板ステージによる前記基板の前記所定方向に対応する方向への移動とを同期して行うことを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の露光装置を用いて、前記マスクに形成されたパターンを感光基板に転写することと、
前記パターンが転写された前記感光基板を前記パターンに基づいて加工することと、
を含むデバイス製造方法。
【請求項１】
マスクステージに保持されたマスクと、前記マスクのパターンの投影光学系による像が露光される基板を保持して移動する基板ステージとの位置関係情報を計測するアライメント装置において、
前記マスクに形成された第１マーク及び第２マークの少なくとも一方を照明光で照明する照明系と、
前記基板ステージに設けられ、前記投影光学系に関して前記第１マーク及び前記第２マークとほぼ光学的に共役な位置に配置可能な第１基準マーク及び第２基準マークが形成された基準マーク部材と、
前記第１基準マークの形成面と前記第２基準マークの形成面とを実質的に光学的に共役にするリレー光学系と、
前記第１マークの像及び前記第１基準マークの像と、前記第２マークの像及び前記第２基準マークの像とを共通の受光面で検出する撮像装置と、
前記撮像装置の検出結果に基づいて前記第１マークと前記第１基準マークとの位置関係及び前記第２マークと第２基準マークとの位置関係を示す位置関係情報を求める処理装置と、
を備えることを特徴とするアライメント装置。
【請求項２】
前記第１マークの像及び前記第１基準マークの像と、前記第２マークの像及び前記第２基準マークの像とは、前記撮像装置の前記受光面の異なる位置に形成されることを特徴とする請求項１に記載のアライメント装置。
【請求項３】
前記マスクには、前記第１マーク及び前記第２マークがＮ対形成され（Ｎは２以上の整数）、
前記基準マーク部材には、前記第１基準マーク及び前記第２基準マークがＮ対形成され、
前記Ｎ対のマーク及び前記Ｎ対の基準マークに対応して前記撮像装置及び前記リレー光学系がそれぞれＮ個設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載のアライメント装置。
【請求項４】
前記撮像装置は、前記マスクステージの上方に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアライメント装置。
【請求項５】
前記照明系と前記第２マークとの間に退避可能に配置されるミラーを備え、
前記照明系からの前記照明光は、前記第１マーク、前記投影光学系、前記第１基準マーク、及び前記リレー光学系を介して前記第２基準マークを照明し、
前記第２基準マークを通過した前記照明光は、前記投影光学系、前記第２マーク、及び前記ミラーを介して前記撮像装置に入射することを特徴とする請求項４に記載のアライメント装置。
【請求項６】
前記撮像装置は、前記基板ステージに支持されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアライメント装置。
【請求項７】
前記照明系からの前記照明光は前記第１マーク及び前記第２マークを照明し、
前記第１マークを通過した前記照明光は、前記投影光学系、前記第１基準マーク、及び前記リレー光学系を介して前記撮像装置に入射し、
前記第２マークを通過した前記照明光は、前記投影光学系、及び前記第２基準マークを介して前記撮像装置に入射することを特徴とする請求項６に記載のアライメント装置。
【請求項８】
マスクを保持するマスクステージと、前記マスクのパターンの像を基板に形成する投影光学系と、前記基板を保持して移動する基板ステージとを有する露光装置において、
請求項１〜７のいずれか一項に記載のアライメント装置と、
前記アライメント装置の検出結果に基づいて前記マスクステージと前記基板ステージとの相対位置を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
前記マスクの前記第１マーク及び前記第２マークは所定方向に交差する方向に配列され、
前記マスク及び前記投影光学系を介して前記基板を露光するときに、
前記マスクステージによる前記マスクの所定方向への移動と、前記基板ステージによる前記基板の前記所定方向に対応する方向への移動とを同期して行うことを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の露光装置を用いて、前記マスクに形成されたパターンを感光基板に転写することと、
前記パターンが転写された前記感光基板を前記パターンに基づいて加工することと、
を含むデバイス製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２２５３２（Ｐ２０１１−２２５３２Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６９８６８（Ｐ２００９−１６９８６８）
【出願日】平成２１年７月２１日（２００９．７．２１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２１日（２００９．７．２１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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