JP2001308003A - 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステージ系等の組立調整を容易に、効率的に
行えるようにする。 【解決手段】 ウエハベース３９上にウエハステージ４
０Ａ，４０Ｂを移動自在に設置してウエハステージ系Ｗ
ＳＴを構成し、ウエハステージ系ＷＳＴをウエハ室３８
内に収納し、その側面にウエハローダ系ＷＲＤＡ，ＷＲ
ＤＢが収納されたウエハローダ室７０を設置する。位置
Ａ４からウエハローダ系ＷＲＤＡでウエハＷ１を搬入す
る際に、搬送途中の位置Ａ３において、撮像素子８３
Ａ，８４Ａの検出結果に基づいて外形基準でウエハＷ１
の位置合わせを行い、ウエハＷ１をウエハ室３８内の位
置Ａ１に搬入したときに、再び外形基準でウエハステー
ジ４０Ａに対するウエハＷ１の位置合わせ（プリアライ
メント）を行う。これによって、ウエハ室３８をモジュ
ール方式で組み立てた場合にも、ウエハステージ４０Ａ
にウエハを正確に受け渡すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、プラズマディスプレイ素子又は薄膜
磁気ヘッド等のデバイスを製造するためのリソグラフィ
工程でマスクパターンを基板上に転写する際に使用され
る露光方法及び装置、並びにこれらに関連する技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等を製造する際に使用される
一括露光型（ステッパー型）、又は走査露光型（ステッ
プ・アンド・スキャン方式等）の露光装置には高い露光
精度が要求されている。そのため、露光装置において、
マスクとしてのレチクルを位置決めするレチクルステー
ジ系、及び基板としてのウエハを２次元移動するウエハ
ステージ系には、それぞれ高精度な位置決め、又は高精
度な走査ができるような構成が採用されている。そし
て、従来のレチクルステージ系及びウエハステージ系
は、所定のフレーム機構に対して順次直接組み上げられ
ていた。

【０００３】また、最近の露光装置においては、解像度
を更に高めるために露光ビームとして、ＫｒＦエキシマ
レーザ（波長２４８ｎｍ）よりも短波長のＡｒＦエキシ
マレーザ（波長１９３ｎｍ）が使用されつつあると共
に、更に短波長のＦ₂ レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の
使用も検討されている。ところが、これらの波長２００
ｎｍ以下程度の真空紫外光（ＶＵＶ光）は、通常の空気
（特に酸素）による吸収率が高いため、その真空紫外光
を露光ビームとして使用する場合には、各ステージ系を
それぞれステージ室（サブチャンバ）によって密閉し、
これらのステージ室内に窒素ガスやヘリウムガスのよう
な真空紫外光に対して高透過率の気体を供給するか、更
にはそれらのステージ室の内部の露光ビームの光路をほ
ぼ真空にする必要がある。これは投影光学系の内部の隣
り合うレンズの間の空間についても同様である。そこ
で、真空紫外光を露光ビームとして使用する露光装置で
は、フレーム機構に対して投影光学系を装着して、更に
は各ステージ系を順次組み上げた後に、各ステージ系を
気密性を保って囲むように対応するステージ室を装着す
る必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く例えば真空
紫外光を露光ビームとして使用する露光装置は、フレー
ム機構に対して順次投影光学系や各ステージ系を組み上
げた後に、気密性を保つためのステージ室を装着するこ
とで組み上げられる。しかしながら、このように一つの
フレーム機構に対して順次各ステージ系やステージ室等
を組み上げていく方法では、組立調整に時間を要すると
共に、各ステージ系と投影光学系との間の相対位置の調
整等に長い時間を要するため、露光装置の製造コストが
上昇するという不都合があった。また、そのように順次
各ステージ系や各ステージ室等を組み上げていく方法で
は、露光装置のメンテナンスを行う場合にも調整工程が
複雑化して、メンテナンスの時間及びコストが増大する
という不都合があった。

【０００５】更に、各ステージ室等の中に露光ビームに
対して高透過率の気体を供給する構成で、露光装置の組
立調整を容易にする場合に、その高透過率の気体の漏れ
量が多くなり、露光ビームの光路上でのその気体の濃度
が低下して、被露光基板上での露光ビームの強度が低下
する恐れがある。また、その高透過率の気体が例えばヘ
リウムガスのように高価な気体であるときには、運転コ
ストを抑えるためにできるだけその気体を有効に利用す
る必要がある。

【０００６】更に、例えばヘリウムガスを露光ビームの
光路に供給する場合には、ヘリウムガスと外気（空気）
とでは屈折率が比較的大きく異なるため、その露光ビー
ムの光路上での外気の混入率が変化すると、ステージ系
の位置計測用のレーザ干渉計の計測精度が低下する恐れ
もある。そこで、露光装置の組立調整を容易にした場合
にも、露光ビームの光路に対しては十分な気密性が要求
される。

【０００７】また、露光装置の組立調整を容易にする場
合にも、露光装置の設置面積（フットプリント）を小さ
くするためには、各ステージ系等をできるだけ小型化で
きることが望ましい。本発明は斯かる点に鑑み、ステー
ジ系等の組立調整の容易な露光技術を提供することを第
１の目的とする。

【０００８】更に本発明は、ステージ系等の組立調整が
容易であると共に、露光ビームの光路の少なくとも一部
にその露光ビームを透過する気体を供給する場合に、そ
の気体を有効利用して、その光路でのその気体の濃度を
高く維持できる（気密性を高く維持できる）露光技術を
提供することを第２の目的とする。また、本発明は、ス
テージ系等の組立調整が容易で、ステージ系等を小型化
できると共に、可動部等の位置を正確に計測できる露光
技術を提供することを第３の目的とする。

【０００９】更に本発明は、そのような露光技術を用い
て低コストで、又は高いスループットで各種デバイスを
製造できるデバイス製造方法を提供することをも目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の露光
方法は、露光ビームで第１物体（Ｒ１）を介して第２物
体（Ｗ１）を露光する露光方法において、所定の気密性
を有するステージ室（３８）内にその第１物体又は第２
物体よりなる被露光体を移動する可動ステージ（４０
Ａ，４０Ｂ）を配置しておき、その被露光体をそのステ
ージ室内に搬入した後、その可動ステージに対するその
被露光体の位置決めを行い、その被露光体をその可動ス
テージに設置した後、その被露光体の露光位置に対する
位置決めを行うものである。

【００１１】斯かる本発明によれば、そのステージ室及
びこの内部に収納される可動ステージは、例えばモジュ
ール方式で容易に組み立てることができる。しかしなが
ら、この構成ではその可動ステージと、その外部に設置
される搬送系との位置関係が目標とする位置関係から比
較的大きくずれる恐れがある。そこで、その搬送系から
そのステージ室内に受け渡された被露光体の位置を例え
ば外形基準で計測し、この計測結果に基づいてその被露
光体のその可動ステージに対する位置決め（プリアライ
メント）を行うことによって、その被露光体をその可動
ステージに対してほぼ目標とする位置関係で設置するこ
とができる。この後は、その被露光体上の位置合わせ用
マークの位置を検出し、この結果に基づいて露光位置、
例えばマスクパターンの像の投影位置に対する位置合わ
せが行われる。

【００１２】この場合、その被露光体をそのステージ室
内に搬入する搬送系（ＷＬＤＡ，ＷＬＤＢ）が所定の気
密室を有する搬送室（７３）内に配置され、そのステー
ジ室とその搬送室との間の空間が外気から実質的に隔離
され、そのステージ室及びその搬送室内にその露光ビー
ムを透過する気体が供給されて、そのステージ室内に比
べてその搬送室内でのその気体に対する不純物の濃度の
許容値が高くなるように管理されることが望ましい。こ
れによって、その気体の使用効率を高めることができ
る。

【００１３】また、本発明の第２の露光方法は、露光ビ
ームで被露光体（Ｒ１，Ｗ１）を露光する露光方法にお
いて、その被露光体を搬送する途中で外形基準でその被
露光体の搬送系に対する位置合わせを行い、その後に位
置決め用の可動ステージ上にその被露光体を載置する際
に、外形基準でその被露光体のその可動ステージに対す
る位置合わせを行い、その後にその可動ステージ上のそ
の被露光体に対して、その被露光体上の位置合わせ用マ
ークを基準として位置合わせを行うものである。

【００１４】斯かる本発明によれば、その被露光体の搬
送中、及びその可動ステージ上への設置時にそれぞれ外
形基準で位置合わせ（プリアライメント）が行われる。
従って、その可動ステージを例えばモジュール方式で構
成した場合にも、その可動ステージに対してその被露光
体をほぼ所定の位置関係でロードできる。本発明におい
て、その被露光体がマスクパターンが転写される感光基
板である場合に、その被露光体のその搬送系に対する位
置合わせと、その被露光体のその可動ステージに対する
位置合わせとの間に、その被露光体の温度調整を行うこ
とが望ましい。例えばその可動ステージ上の１枚目の感
光基板に対して露光が行われており、その搬送系上で２
枚目の感光基板が待機しているような場合に、その感光
基板上の感光材料の温度が次第に変化する恐れがある。
この際に、その感光基板の温度を目標とする温度まで加
熱又は冷却することによって、待機時間を有効に活用で
きると共に、感光材料を高い分解能で使用できる。

【００１５】また、本発明による第１の露光装置は、露
光ビームで第１物体（Ｒ１）を介して第２物体（Ｗ１）
を露光する露光装置において、その第１物体又はその第
２物体よりなる被露光体を移動する可動ステージ（４０
Ａ，４０Ｂ）と、この可動ステージを収納するステージ
室（３８）と、このステージ室内にその被露光体を搬送
する搬送系（ＷＬＤＡ）と、そのステージ室内でその可
動ステージに対するその被露光体の位置決めを行う第１
アライメント系（９２Ａ）と、その可動ステージに設置
されたその被露光体の露光位置への位置合わせを行う第
２アライメント系（２７Ａ）とを有するものである。斯
かる露光装置によって、本発明の露光方法が実施でき
る。

【００１６】この場合、一例としてその第１アライメン
ト系は、その被露光体の外形の位置情報を検出する外形
検出系（１２０，１２２）を含み、その第２アライメン
ト系は、その被露光体上の位置合わせ用マークの位置情
報を検出するマーク検出系（２７Ａ）を含み、その搬送
系は、外形基準でその被露光体の位置決めを行う第３ア
ライメント系（８３Ａ，８４Ａ）を含むものである。

【００１７】また、その第１アライメント系は、搬入用
の第１アーム（１１６）と搬出用の第２アーム（１２
４）とを更に備え、その第１及び第２アームは、それぞ
れその可動ステージの移動方向にスライド自在な保持部
（１１８ａ，１２６ａ）を有することが望ましい。その
被露光体がその第２物体である場合に、その可動ステー
ジ上に第２物体を載置する際に、その第１アームを降下
させてその第２物体をその可動ステージ上に載置した
後、その第１アームを更に僅かに降下させて、その保持
部を外側にスライドさせてから、その可動ステージを移
動することによって、容易にその可動ステージ上にその
第２物体を載置できる。

【００１８】また、その可動ステージは、その被露光体
としての第１基板（Ｗ１）を移動する第１可動ステージ
（４０Ａ）と、その被露光体としての第２基板（Ｗ２）
を移動する第２可動ステージ（４０Ｂ）とを有し、その
第１及び第２アライメント系はそれぞれその第１及び第
２可動ステージに対応して２組設けられることが望まし
い。このようにダブル・ステージ構成とすることによっ
て、露光工程のスループットを高めることができる。

【００１９】また、その搬送系を収納する搬送室（７
０）と、そのステージ室（３８）とその搬送室（７０）
との間の空間を外気から実質的に隔離する可撓性を有す
る被覆部材（１８Ｆ，１８Ｇ）と、そのステージ室及び
その搬送室内にその露光ビームを透過する気体を供給す
る気体供給装置（４〜６）とを有することが望ましい。
次に、本発明の第３の露光方法は、露光ビームで第１物
体（Ｒ１）を介して第２物体（Ｗ１）を露光する露光方
法において、位置決め用の可動ステージ（４０Ａ）上に
その第２物体を搬送する途中で、その第２物体の搬送系
（ＷＬＤＡ）に対する位置決めを行うものである。斯か
る本発明によれば、例えば露光のためにその第２物体の
移動を行う可動ステージ（４０Ａ）をモジュール方式で
組み立てる場合に、その可動ステージとその搬送系との
位置関係が比較的大きくずれても、その第２物体はその
搬送系に対して比較的高精度に位置決めされる。従っ
て、その第２物体を全体としてほぼ正確な位置関係でそ
の可動ステージ側に受け渡すことができる。

【００２０】また、本発明の第２の露光装置は、露光ビ
ームで第１物体（Ｒ１）を介して第２物体（Ｗ１）を露
光する露光装置において、その第２物体の位置決めを行
う可動ステージ（４０Ａ）と、この可動ステージ上にそ
の第２物体を搬送する搬送系（ＷＬＤＡ）とを有し、そ
の搬送系は、外部からその第２物体を取り込むために２
以上の変位の自由度を有するハンドリング機構（７９
Ａ）と、このハンドリング機構に保持されているその第
２物体の外形の位置情報を検出する外形検出系（８３
Ａ，８４Ａ）と、そのハンドリング機構から受け渡され
たその第２物体をその可動ステージの方向に向けて搬送
するために１以上の変位の自由度を有するアーム機構
（７７Ａ，８６Ａ）とを有するものである。これによっ
て、本発明の第３の露光方法を実施できる。

【００２１】この場合、一例としてそのハンドリング機
構は、回転台（８２）と、この回転台上に回転自在に固
定された第１ハンド部材（８１）と、この第１ハンド部
材の先端部に回転自在に設けられて先端部にその第２物
体が保持される第２ハンド部材（８０）とを有し、その
アーム機構は、その第２物体を保持するアーム部材（７
７Ａ）と、このアーム部材をその可動ステージの方向に
駆動する駆動装置（８６Ａ）とを有するものである。

【００２２】また、その可動ステージを気密性を有する
ステージ室（３８）内に収納し、そのハンドリング機構
を気密性を有する第１搬送室（７３）内に収納し、その
アーム機構を気密性を有する第２搬送室（７２Ａ）内に
収納し、その第１搬送室とその第２物体の搬送ラインと
の間、その第１搬送室とその第２搬送室との間、及びそ
の第２搬送室とそのステージ室との間にそれぞれ開閉自
在の開口を設けることが望ましい。

【００２３】次に、本発明の第４の露光方法は、露光ビ
ームで第１物体（Ｒ１）を介して第２物体（Ｗ２）を露
光する露光方法において、露光位置を含む第１領域でそ
の第２物体としての第１基板（Ｗ１）の位置計測及び露
光を行うのと並行して、アライメント位置を含む第２領
域でその第２物体としての第２基板（Ｗ２）の位置計測
を行った後、その第１基板とその第２基板とを交換する
ようにその第１領域にその第２基板を移動して、この第
２基板の位置計測及び露光を行うものである。

【００２４】斯かる本発明によれば、その第１基板及び
第２基板の移動は、例えばモジュール方式で組み立てた
ステージ系で行うことができる。この際に、その第１基
板とその第２基板とを交換して露光を行う方式とするこ
とによって、ステージ系を小型化してフットプリント
（設置面積）を小さくできる。また、本発明の第３の露
光装置は、露光ビームで第１物体（Ｒ１）を介して第２
物体を露光する露光装置において、その第２物体として
の第１基板（Ｗ１）が載置される第１可動ステージ（４
０Ａ）と、その第２物体としての第２基板（Ｗ２）が載
置される第２可動ステージ（４０Ｂ）と、露光位置を含
む第１領域でその第１可動ステージ又はその第２可動ス
テージの位置計測を行う第１計測系（１４４Ａ，１４４
Ｂ）と、その第１領域でその第１可動ステージ又はその
第２可動ステージの駆動を行う第１駆動系（１４５Ａ，
１４６Ａ，１４７Ａ）と、アライメント位置を含む第２
領域でその第１可動ステージ又はその第２可動ステージ
の位置計測を行う第２計測系（１４４Ａ，１４４Ｃ）
と、その第２領域でその第１可動ステージ又はその第２
可動ステージの駆動を行う第２駆動系（１４５Ｂ，１４
６Ｂ，１４７Ｂ）と、その第１駆動系とその第２駆動系
との間でその第１可動ステージの少なくとも一部とその
第２可動ステージの少なくとも一部との交換を行うステ
ージ交換系（１４９Ａ，１４９Ｂ）とを有するものであ
る。斯かる露光装置によれば、その第１可動ステージ
（又はその第１基板の保持部）と第２可動ステージ（又
はその第２基板の保持部）とを交換して、その第２基板
をその露光位置に移動することによって、本発明の第４
の露光方法を実施できる。

【００２５】また、本発明の第４の露光装置は、露光ビ
ームで第１物体（Ｒ１）を介して第２物体（Ｗ１）を露
光する露光装置において、その第２物体の位置決めを行
う可動ステージ（４０Ａ）と、その第１物体のパターン
の像をその第２物体上に投影する投影系（ＰＬ）と、そ
の第２物体上の位置合わせ用マークの位置を検出するマ
ーク検出系（２７Ａ）と、このマーク検出系に一体的に
配置されて、所定の参照部材を基準としてその可動ステ
ージの所定方向の位置を計測する第１計測系（１６１
Ａ）とを有するものである。この露光装置は、例えばレ
ーザ干渉計よりなる第１計測系をマーク検出系（２７
Ａ）と一体的に配置しているため、計測システムが小型
化でき、例えばモジュール方式のステージ系に容易に組
み込むことができる。

【００２６】この場合、その参照部材は投影系（ＰＬ）
であることが望ましい。これによって、露光位置を基準
としてその所定方向においてその可動ステージの位置を
計測できる。また、その可動ステージがダブル・ステー
ジ方式である場合、そのマーク検出系及びその第１計測
系は２つの可動ステージに対応して２組（２７Ａ，２７
Ｂ，１６１Ａ，１６１Ｂ）設けられることが望ましい。
これによって、スループットが向上する。

【００２７】次に、本発明による第５の露光装置は、露
光ビームで第１物体（Ｒ１）及び投影系（ＰＬ）を介し
て第２物体（Ｗ１）を露光する露光装置において、１個
又は複数個の防振台（３４）を介して支持されるベース
部材（３５）と、このベース部材上に移動自在に載置さ
れてその第１物体を駆動する可動ステージ（２４）と、
この可動ステージのガイド面とその投影系との相対変位
を検出する検出系（５５Ａ〜５５Ｃ）とを有し、その検
出系の検出結果に基づいてその防振台を制御するもので
ある。斯かる露光装置によれば、その可動ステージを例
えばモジュール方式で組み立てた場合に、その可動ステ
ージとその投影系との相対位置を所定の状態に維持でき
るため、高い露光精度（位置決め精度、重ね合わせ精度
等）が得られる。

【００２８】また、本発明の第６の露光装置は、露光ビ
ームで第１物体及び投影系を介して第２物体を露光する
露光装置において、ベース部材（３２，３３，３９）
と、このベース部材上に移動自在に載置されてその第２
物体を駆動する可動ステージ（４０Ａ，４０Ｂ）と、こ
の可動ステージを収納するステージ室（３８）と、その
ベース部材上に１個又は複数個の防振台（３６）を介し
て配置されてその投影系を支持する支持板（３７）と、
このステージ室とその投影系との相対変位を検出する検
出系（５８Ａ〜５８Ｃ）とを有し、その検出系の検出結
果に基づいてその防振台を制御するものである。斯かる
露光装置においても、その可動ステージを例えばモジュ
ール方式で組み立てた場合に、その気密室、ひいてはそ
の可動ステージとその投影系との相対位置を所定の状態
に維持できるため、高い露光精度（位置決め精度、重ね
合わせ精度等）が得られる。

【００２９】また、本発明の第７の露光装置は、露光ビ
ームで第１物体及び投影系を介して第２物体を露光する
露光装置において、その第１物体又はその第２物体を駆
動する可動ステージ（２４；４０Ａ）と、その可動ステ
ージを収納する気密室（２３；３８）と、この気密室に
少なくとも一部が設けられ、その可動ステージの位置情
報又は速度情報を検出する第１干渉計（２５Ｘ；４９Ａ
Ｘ）と、この第１干渉計のその気密室に設けられた部分
とその投影系との変位を検出する第２干渉計（５４Ｘ；
５７ＡＸ）とを有するものである。斯かる露光装置にお
いても、その可動ステージを例えばモジュール方式で組
み立てた場合に、その可動ステージとその投影系との相
対位置を高精度に計測できるため、高い露光精度（位置
決め精度、重ね合わせ精度等）が得られる。

【００３０】更に、この場合、その第１干渉計の計測値
をΔＡ、その第２干渉計の計測値をＡとすると、その可
動ステージのその投影系を基準とした位置Ｂは、次のよ
うに両計測値を加算することで求めることができる。 Ｂ＝Ａ＋ΔＡ …（１） また、本発明のデバイス製造方法は、本発明のいずれか
の露光方法を用いてマスクパターン（Ｒ１，Ｒ２）をワ
ークピース（Ｗ１，Ｗ２）上に転写する工程を含むもの
である。本発明によって低コスト、又は高いスループッ
トで各種デバイスが製造できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
につき図面を参照して説明する。本例はステップ・アン
ド・スキャン方式よりなる走査露光方式の投影露光装置
に本発明を適用したものである。図１は、本例の投影露
光装置を示す正面図、図２はその投影露光装置を示す側
面図であり、この図１及び図２において、一例として本
例の投影露光装置の大部分は半導体製造工場の床１上の
クリーンルーム内に設置され、その階下の機械室の準ク
リーンルーム内の床２上にその投影露光装置の露光光源
３が設置されている。露光光源３としては、ＡｒＦエキ
シマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）が使用されるが、そ
れ以外のＦ₂ レーザ光源（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ₂ レ
ーザ光源（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高調波発
生装置、半導体レーザの高調波発生装置等の真空紫外光
（本例では波長２００ｎｍ以下の光）を発生する光源も
使用することができる。但し、露光光源３としてＫｒＦ
エキシマレーザ光源（波長２４８ｎｍ）や水銀ランプ
（ｉ線等）等を使用する場合にも本発明が適用できる。

【００３２】本例のように露光ビームとして真空紫外光
を使用する場合、真空紫外光は、通常の大気中に存在す
る酸素、水蒸気、炭化水素系ガス（二酸化炭素等）、有
機物、及びハロゲン化物等の吸光物質（不純物）によっ
て大きく吸収されるため、露光ビームの減衰を防止する
ためには、これらの吸光物質の気体の濃度を露光ビーム
の光路上で平均的に１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ程度以下
に抑えることが望ましい。そこで本例では、その露光ビ
ームの光路上の気体を、露光ビームが透過する気体、即
ち窒素（Ｎ₂ ）ガス、又はヘリウム（Ｈｅ）、ネオン
（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キ
セノン（Ｘｅ）、若しくはラドン（Ｒｎ）よりなる希ガ
ス等の露光ビームに対して高透過率で化学的に安定であ
ると共に、吸光物質が高度に除去された気体（以下、
「パージガス」とも呼ぶ。）で置換する。窒素ガス及び
希ガスをまとめて不活性ガスとも呼ぶ。

【００３３】なお、その吸光物質（不純物）の濃度（又
はその許容値）は、露光ビームの光路上に存在する吸光
物質の種類に応じて異ならせてもよく、例えば有機系の
吸光物質の濃度を１〜１０ｐｐｍ程度以下として最も厳
しく管理し、それに続いて水蒸気、及びその他の物質に
順にその濃度を緩くしてもよい。また、窒素ガスは、真
空紫外域中でも波長１５０ｎｍ程度までは露光ビームが
透過する気体（パージガス）として使用することができ
るが、波長が１５０ｎｍ程度以下の光に対してはほぼ吸
光物質として作用するようになる。そこで、波長が１５
０ｎｍ程度以下の露光ビームに対するパージガスとして
は希ガスを使用することが望ましい。また、希ガスの中
では屈折率の安定性、及び高い熱伝導率等の観点より、
ヘリウムガスが望ましいが、ヘリウムは高価であるた
め、運転コスト等を重視する場合には他の希ガスを使用
してもよい。また、パージガスとしては、単一の種類の
気体を供給するだけでなく、例えば窒素とヘリウムとを
所定比で混合した気体のような混合気体を供給するよう
にしてもよい。

【００３４】そして、本例では屈折率の安定性（結像特
性の安定性）、及び高い熱伝導率（高い冷却効果）等を
重視して、そのパージガスとしてヘリウムガスを使用す
るものとする。また、ヘリウムガスを使用する場合に
は、屈折率の揺らぎが小さくなるため、レーザ干渉計や
アライメントセンサ等の各種センサの計測精度も向上す
る。そのため、床２上には、投影露光装置及びこれに付
属する装置内の複数の気密室に対して高純度のパージガ
スを供給し、それらの気密室を流れた気体を回収して再
利用するための気体供給装置の本体部が設置されてい
る。更に本例では、各ステージ系で使用されるエアーベ
アリング（エアーパッド）で緩衝用に使用される気体と
してもそのパージガスと同じ気体が使用されると共に、
各ステージ系等の計測システムとして使用されるレーザ
干渉計の計測ビームの光路にもそのパージガスと同じ気
体が供給されている。この際に、その計測ビームの光路
上の気体（パージガス）の屈折率を計測する機構が備え
られており、この計測値に基づいてそのレーザ干渉計の
計測値の補正が行われる。

【００３５】また、同一の吸光物質（不純物）であって
も複数の気密室でその濃度（上限値）を異ならせてもよ
く、例えば投影光学系と照明光学系とでその濃度を最も
厳しく管理し、他の気密室などでその濃度を緩くしても
よい。このとき、投影光学系と照明光学系との少なくと
も一方に供給されるパージガスの少なくとも一部を、引
き続いて吸光物質の濃度が緩い他の気密室、例えばステ
ージ室または前述のエアーパッドなどに供給するように
構成してもよい。さらに、この構成により下流側に配置
される他の気密室などで吸光物質の濃度がその上限値を
超え得るときは、パージガスから吸光物質を取り除くケ
ミカルフィルタを他の気密室などの手前に設けてもよ
い。

【００３６】その気体供給装置の本体部は、図２に示す
ように、真空ポンプを含み不純物を含むパージガスを回
収する回収装置４、高純度のパージガスを蓄積する蓄積
装置６、及びパージガスを温度調整して外部に供給する
給気装置５等から構成されている。回収装置４は、排気
管７Ａを介して所望の気密室内の気体を僅かに低い気圧
でほぼ定常的な流れによるガスフロー制御によって吸引
し、吸引された気体からパージガスを分離して、分離し
たパージガスを一時的に蓄積し、必要に応じてその蓄積
されたパージガスを配管７Ｂを介して給気装置５に供給
する。蓄積装置６は、この内部に高圧に圧搾されるか、
又は液化して蓄積されたパージガスを必要に応じて配管
７Ｃを介して給気装置５に供給する。給気装置５は、配
管７Ｂ及び７Ｃを介して供給されるパージガスの温度を
調整し、ＨＥＰＡフィルタ(highefficiency particulat
e air-filter)等の除塵フィルタや微量な有機物質等を
含む上記の吸光物質を除去するためのケミカルフィルタ
等を含むフィルタ部によりそのパージガスから上記の吸
光物質等を除去する。そして、給気装置５は、その温度
調整されて除塵されたパージガスを大気圧よりも僅かに
高い気圧（陽圧）で給気管７Ｄを介して所望の気密室に
供給する。

【００３７】なお、その回収装置４で回収したパージガ
スは、有機系の吸光物質などの濃度を比較的緩く管理し
てもよい気密室、例えばレチクルローダ系やウエハロー
ダ系が収納される気密室にのみ供給するようにして、露
光ビームが通過する気密室内には常に蓄積装置６から供
給される新しいパージガスを供給するようにしてもよ
い。これによって、パージガスの利用効率を高めた上
で、各気密室毎に吸光物質の濃度をその設定濃度に精度
良く制御することが可能となる。

【００３８】なお、本実施形態では露光装置に供給され
るパージガスを回収することを前提としているが、例え
ばパージガスの種類などによってはその回収機構を設け
なくてもよい。以下、本例の投影露光装置の構成につき
詳細に説明する。先ず図２において、床２上の露光光源
３から射出された露光ビームとしての波長１９３ｎｍの
パルスレーザ光よりなる露光光（露光用の照明光）ＩＬ
は、補助チャンバ８内のミラーを経て上方に反射され
て、その上の床１上の第１サブチャンバ９内のビームマ
ッチングユニット（不図示）によって光軸が調整されて
第１照明系ＩＳ１に入射する。この第１照明系ＩＳ１に
おいて、露光光ＩＬはビーム整形光学系（不図示）によ
って断面形状が整形されて、透過率を切り換えることが
できる減光フィルタ部（不図示）によってパルスエネル
ギーが調整されて、照度分布均一化用のオプティカル・
インテグレータ（ユニフォマイザ、又はホモジナイザ）
としてのフライアイレンズ１０に入射する。

【００３９】フライアイレンズ１０の射出面は、後続の
光学系によって被照明体としてのレチクルＲ１（又はＲ
２）のパターン面（以下、「レチクル面」という）に対
して光学的なフーリエ変換面（照明光学系の瞳面）に合
致するように配置されている。この瞳面には、露光光の
開口数を決定するための絞り切り換え部材１１が配置さ
れ、この絞り切り換え部材１１には、通常照明用の開口
絞り、小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の開口絞
り、輪帯照明用の開口絞り、複数の開口を持つ変形照明
用の開口絞り等からなる複数の照明系の開口絞り（σ絞
り）が交換自在に配置されており、装置全体の動作を統
轄制御する主制御系（不図示）の制御によって、照明条
件に応じたσ絞りが露光光ＩＬの光路上に設置される。

【００４０】なお、絞り切り換え部材１１の代わりに、
或いはそれと組み合わせて、回折光学素子、ズームレン
ズ、及びアキシコン（円錐プリズム）などの光学部材の
少なくとも一つをオプティカル・インテグレータ（フラ
イアイレンズ１０）よりも露光光源側に配置して、照明
光学系の瞳面上での光量分布を可変とするようにしても
よい。これによって、露光光ＩＬの利用効率を高めるこ
とができる。

【００４１】そのσ絞りを通過した露光光ＩＬは、第１
リレーレンズ系１２を経て反射率が大きく透過率の小さ
いビームスプリッタ１３に入射し、ビームスプリッタ１
３を透過した光は光電検出器よりなるインテグレータセ
ンサ１４で受光され、このインテグレータセンサ１４の
検出信号に基づいて、ウエハ上で適正露光エネルギーが
得られるように露光光ＩＬのパルスエネルギーが制御さ
れる。一方、ビームスプリッタ１３で反射された露光光
ＩＬは、ほぼ水平に第１の照明系ＩＳ１の射出面に配置
された可動視野絞り１５に入射する。可動視野絞り１５
の配置面は、レチクル面とほぼ共役であり、この可動視
野絞り１５は、被露光基板としてのウエハＷ１（又はＷ
２）の各ショット領域への走査露光の開始時及び終了時
に、本来の回路パターン以外のパターンが露光されない
ように視野を開閉する役割を果たす。視野の開閉時に振
動を発生する恐れのある可動視野絞り１５が配置された
第１照明系ＩＳ１は、露光本体部とは別体として第１サ
ブチャンバ９内に支持されているため、露光本体部での
露光精度（重ね合わせ精度、転写忠実度等）が向上す
る。

【００４２】なお、可動視野絞り１５は、走査露光の開
始時及び終了時にその視野を開閉する、即ち走査方向に
関する視野の幅を変更するだけでなく、走査露光に先立
ち、転写対象の回路パターンの非走査方向に関する大き
さに応じて、その視野の非走査方向の幅を変更できるよ
うにも構成されている。整形光学系（不図示）〜可動視
野絞り１５より第１照明系ＩＳ１が構成され、第１照明
系ＩＳ１は気密性の高い箱状の第１サブチャンバ９内に
収納されている。

【００４３】可動視野絞り１５を通過した露光光ＩＬ
は、露光本体部のフレーム機構に取り付けられた第２サ
ブチャンバ１９内の第２照明系ＩＳ２に入射する。第２
照明系ＩＳ２の入射面、即ちレチクル面との共役面から
所定量だけデフォーカスした面には固定視野絞り２０が
配置され、固定視野絞り２０には、そのレチクル面での
照明領域を走査方向に直交する非走査方向に細長いスリ
ット状の領域に規定するための開口が形成されている。
固定視野絞り２０を通過した露光光ＩＬは、第２照明系
ＩＳ２内の第２リレーレンズ系２１Ａ、レンズ系２１
Ｂ、光路折り曲げ用のミラー２２、及びコンデンサレン
ズ系２１Ｃを経てマスクとしてのレチクルＲ１のパター
ン面の照明領域を照明する。固定視野絞り２０〜コンデ
ンサレンズ系２１Ｃより第２照明系ＩＳ２が構成され、
第２照明系ＩＳ２は気密性の高い箱状の第２サブチャン
バ１９内に収納されている。第１照明系ＩＳ１及び第２
照明系ＩＳ２より照明光学系が構成されている。なお、
固定視野絞り２０は、前述したレチクル面との共役面か
らデフォーカスした面ではなく、レチクル面から所定間
隔だけ離れた面に配置するようにしてもよい。

【００４４】また、オプティカル・インテグレータとし
ては、フライアイレンズ１０の代わりにロッドレンズ
（内面反射型インテグレータ）を用いてもよく、このロ
ッドレンズではその射出面がレチクルのパターン面と実
質的に共役となる。そのため、その射出面に近接して固
定視野絞り２０及び可動視野絞り１５の少なくとも一方
を配置するようにしてもよい。

【００４５】図１において、その露光光ＩＬのもとで、
レチクルＲ１（又はＲ２）の照明領域内のパターンの像
は、投影系としての投影光学系ＰＬを介して投影倍率β
（βは、１／４倍又は１／５倍等）で、感光基板（感応
基板又は被露光基板）としてのフォトレジストが塗布さ
れたウエハ（wafer)Ｗ１（又はＷ２）上のスリット状の
露光領域に投影される。この状態でレチクルＲ１及びウ
エハＷ１を投影倍率βを速度比として所定の走査方向に
同期移動することで、ウエハＷ１上の一つのショット領
域にレチクルＲ１のパターン像が転写される。この露光
に際して、複数枚のレチクルのパターンの像をステップ
・アンド・スティッチ方式で継ぎ合わせながら露光して
もよい。レチクルＲ１，Ｒ２及びウエハＷ１，Ｗ２がそ
れぞれ本発明の第１物体及び第２物体に対応しており、
ウエハＷ１，Ｗ２は例えば半導体（シリコン等）又はＳ
ＯＩ(silicon on insulator)等の直径が２００ｍｍ又は
３００ｍｍ等の円板状の基板である。また、レチクルＲ
１，Ｒ２及びウエハＷ１，Ｗ２を共通に被露光体とみな
すことも可能である。

【００４６】投影光学系ＰＬとしては、例えば国際公開
(WO) 00/39623 号に開示されているように、１本の光軸
に沿って複数の屈折レンズと、それぞれ光軸の近傍に開
口を有する２つの凹面鏡とを配置して構成される直筒型
の反射屈折系や、１本の光軸に沿って屈折レンズを配置
して構成される直筒型の屈折系等を使用することができ
る。更に、投影光学系ＰＬとしては、例えば特願２００
０−５９２６８に開示されているように、レチクルから
ウエハに向かう光軸を持つ光学系と、その光軸に対して
ほぼ直交する光軸を持つ反射屈折光学系とを有し、内部
で中間像を形成する反射屈折系、又は双筒型の反射屈折
系等を使用してもよい。以下、投影光学系ＰＬの光軸Ａ
Ｘに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面（本例ではほ
ぼ水平面に合致している）内で走査露光時のレチクルＲ
１及びウエハＷ１の走査方向（即ち、図１の紙面に垂直
な方向）に沿ってＹ軸を取り、非走査方向（即ち、図１
の紙面に平行な方向）に沿ってＸ軸を取って説明する。

【００４７】ここで、本例のレチクルＲ１，Ｒ２を支持
するステージ系、投影光学系ＰＬ、及びウエハＷ１，Ｗ
２を支持するステージ系を含む露光本体部の全体の構成
につき説明する。即ち、床１上にほぼ正方形の頂点に配
置された４箇所の防振台３１Ａ〜３１Ｄ（３箇所等でも
よい）を介して剛性の高い定盤３２が設置され、定盤３
２の中央部にウエハベース３９が設置され、定盤３２及
びウエハベース３９を第１ベース部材とみなすことがで
きる。そして、定盤３２上に電気式の水準器（不図示）
が設置されており、防振台３１Ａ〜３１Ｄはそれぞれエ
アーダンパ又は油圧式のダンパ等の大重量に耐える機械
式のダンパと、ボイスコイルモータ等のアクチュエータ
よりなる電磁式のダンパとを含む能動型の防振装置であ
る。一例としてその水準器で検出される定盤３２の上面
の水平面に対する傾斜角（２軸の回りの傾斜角）が許容
範囲内に収まるように、４個の防振台３１Ａ〜３１Ｄ中
の電磁式のダンパが駆動され、必要に応じて機械式のダ
ンパの空気圧又は油圧等が制御される。この場合、機械
的なダンパによって、床からの高い周波数の振動は露光
本体部に伝わる前に減衰され、残存している低い周波数
の振動は電磁的なダンパによって減衰される。なお、そ
の水準器の代わりに、例えば光学的に対応する部材の傾
きを検出する検出器（例えばレーザ干渉計）、又は静電
容量式のセンサ等を使用してもよい。

【００４８】定盤３２の上面にほぼ正方形の頂点に位置
するように４本のコラム３３が固定され、４本のコラム
３３の上面に４箇所の防振台３４を介して、中央部に露
光光ＩＬを通過する開口が設けられた支持板３５が固定
されている。なお、防振台３４は防振台３１Ａ〜３１Ｄ
と同一構成（但し、耐荷重は小さい）の能動型の防振装
置であり、コラム３３及び防振台３４、並びに防振台３
１Ａ〜３１Ｄをほぼ正三角形の頂点に位置するように３
箇所に配置するようにしてもよい。図２に示すように、
支持板３５上に第２照明系ＩＳ２が収納された第２サブ
チャンバ１９が設置されている。

【００４９】図１に戻り、支持板３５は第２ベース部材
ともみなすことができ、その上面は平面度の極めて良好
なガイド面に仕上げられ、そのガイド面上にレチクルス
テージ２４がエアーベアリングを介して円滑に２次元的
に摺動自在に載置され、レチクルステージ２４上にレチ
クルＲ１が真空吸着等によって保持されている。図２に
示すように、レチクルステージ２４上のレチクルＲ１の
走査方向ＳＤに隣接する領域に別のレチクルＲ２が保持
されており、例えば二重露光などが効率的に実行できる
ように構成されている。このように本例のレチクルステ
ージ２４は、ダブルホルダ方式であるが、各レチクル毎
に可動ステージを用いるダブルステージ方式を採用して
もよいし、或いは１枚のレチクルを保持するシングルス
テージ方式を採用してもよい。

【００５０】レチクルステージ２４は、例えばレチクル
Ｒ１，Ｒ２を保持する微動ステージと、これを囲む枠状
の粗動ステージとから構成されており、後者の粗動ステ
ージを不図示のリニアモータによってＹ方向（走査方
向）に駆動し、前者の微動ステージを例えば３個のアク
チュエータによって粗動ステージに対してＸ方向、Ｙ方
向、回転方向に微動することによって、レチクルＲ１，
Ｒ２を＋Ｙ方向又は−Ｙ方向に所望の走査速度で高精度
に駆動すると共に、同期誤差を補正することができる。
この際に、レチクルステージ２４は、不図示の駆動部材
を用いてＹ方向に対して運動量保存則を満たすように駆
動されて、走査露光時に振動が殆ど発生しないように構
成されている。また、レチクルステージ２４のＸ方向の
位置情報を検出するためにレーザ干渉計よりなるＸ軸の
レチクル干渉計２５Ｘが配置され、レチクルステージ２
４のＹ方向の位置情報を検出するために図２に示すよう
にＹ軸のレチクル干渉計２５Ｙが配置されている。レチ
クル干渉計２５Ｘ，２５Ｙはそれぞれ内部の参照鏡（不
図示）を基準としてレチクルステージ２４の位置を計測
すると共に、それぞれ複数軸の干渉計を備えており、こ
れらによってレチクルステージ２４のＸ軸の回りの回転
角（ピッチング量）、Ｙ軸の回りの回転角（ローリング
量）、及びＺ軸の回りの回転角（ヨーイング量）も計測
されている。

【００５１】本例では、レチクルステージ２４（可動ス
テージに対応する）、この駆動装置（不図示）、レチク
ル干渉計２５Ｘ，２５Ｙ等からレチクルステージ系ＲＳ
Ｔが構成され、レチクルステージ系ＲＳＴは気密性の高
い箱状のレチクル室２３（第１ステージ室）に覆われて
おり、レチクル室２３の上板の中央部に露光光ＩＬを通
過させる窓部が形成されている。そして、レチクル干渉
計２５Ｘ，２５Ｙによってレチクル室２３に対するレチ
クルステージ２４（レチクルＲ１，Ｒ２）の位置関係
（Ｘ方向、Ｙ方向への位置、及び回転角）が計測されて
おり、レチクル干渉計２５Ｘ，２５Ｙの一部はそれぞれ
レチクル室２３の側面に埋め込まれている。レチクル干
渉計２５Ｘ，２５Ｙの背面にはコーナキューブ型の移動
鏡が設けられている。なお、レチクル干渉計２５Ｘ，２
５Ｙはその全てのユニットがレチクル室２３内に収納さ
れていなくともよい。即ち、レチクル干渉計２５Ｘ，２
５Ｙの少なくとも一部、例えば一部の光学素子をレチク
ル室２３に設けるようにしてもよい。これは、後述のウ
エハ干渉計４９ＡＸ等についても同様である。

【００５２】次に図１において、４本のコラム３３のほ
ぼ中間の高さの４箇所の段差部に、防振台３６を介して
第３ベース部材としての支持板３７が固定され、支持板
３７に設けられたＵ字型の切り欠き部（不図示）に投影
光学系ＰＬがフランジ部を介して設置されている。即
ち、投影光学系ＰＬは支持板３７に対して＋Ｙ方向（図
２の右方向）から出し入れできるように支持されてい
る。防振台３６は防振台３１Ａ〜３１Ｄと同一構成（但
し、耐荷重は小さい）の能動型の防振装置であり、コラ
ム３３を３箇所に配置する場合には、防振台３６も３箇
所に配置される。本例では、定盤３２、ウエハベース３
９、コラム３３、防振台３４、支持板３５、防振台３
６、及び支持板３７の集合体（３２〜３７）をフレーム
機構とみなすこととする。

【００５３】そして、投影光学系ＰＬの上端部及び下端
部には支持板３７を挟むように、リング状の第１基準板
１０１及び第２基準板１０２が固定され、支持板３７の
上面の端部にレーザ干渉計の光源部５９が設置され、こ
の光源部５９から射出された波長安定化されたレーザビ
ーム（例えば波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザビー
ム）が、分岐光学系６０によって複数軸（本例では約１
１軸）の計測用のレーザビームに分岐されている。その
内の第１及び第２のレーザビームは、第１基準板１０１
にＸ方向に投影光学系ＰＬを挟むように配置された干渉
計ユニット５５Ｂ，５５Ｃに供給され、第３のレーザビ
ームは第１基準板１０１のＹ方向の端部に配置された干
渉計ユニット５５Ａ（図２参照）に供給されている。

【００５４】干渉計ユニット５５Ａ〜５５Ｃは、それぞ
れ内部の参照鏡とレチクル室２３の底面部（支持板３５
の上面）に配置された平面鏡（通常の干渉計の移動鏡に
対応する）２６Ａ〜２６Ｃとにレーザビームを照射する
光学系と、その参照鏡及び平面鏡からの２つのレーザビ
ームの干渉光を光電変換する光電変換部と、この光電変
換部からの光電変換信号よりその参照鏡に対するその平
面鏡のＺ方向の変位量を例えば１０ｎｍ〜１００ｎｍ程
度の分解能で求める信号処理部とを備えており、その変
位量の情報が不図示の姿勢制御系に供給されている。以
下に現れる干渉計ユニットも同様に構成されている。そ
の姿勢制御系は、その３箇所の平面鏡２６Ａ〜２６Ｃの
Ｚ方向の変位よりレチクルステージ２４のガイド面のＺ
方向への変位量、及び２軸の回り、即ちＸ軸及びＹ軸の
回りの傾斜角を求め、これらの変位量及び傾斜角が許容
範囲内に収まるように、４個の防振台３４の電磁式のダ
ンパの伸縮量を制御する。これによって、例えばレチク
ルステージ２４を駆動する際の僅かな振動等によって支
持板３５が振動する場合に、その振動を高速に抑制する
ことが可能となり、露光精度が向上する。

【００５５】また、図１及び図２において、支持板３７
の上面の−Ｘ方向の端部、及び＋Ｙ方向の端部にそれぞ
れレーザ干渉計よりなるレチクル用のＸ軸の干渉計ユニ
ット５４Ｘ、及びＹ軸の干渉計ユニット５４Ｙが設置さ
れ、これらの干渉計ユニット５４Ｘ，５４Ｙにも分岐光
学系６０で分岐された２本のレーザビームが供給されて
おり、これらに対応して投影光学系ＰＬのＸ方向及びＹ
方向の側面に参照鏡５３Ｘ及び５３Ｙが固定されてい
る。この場合、干渉計ユニット５４Ｘ，５４Ｙは主計測
系の一部に対応しており、Ｘ軸の干渉計ユニット５４Ｘ
は、参照鏡５３Ｘを基準として、レチクル干渉計２５Ｘ
の背面に固定されたコーナーキューブ型の移動鏡のＸ方
向への変位量を計測し、Ｙ軸の干渉計ユニット５４Ｙ
は、参照鏡５３Ｙを基準として、レチクル干渉計２５Ｙ
の背面に固定されたコーナーキューブ型の移動鏡のＹ方
向への変位量を計測し、計測値を不図示の主制御系に供
給する。干渉計ユニット５４Ｘ，５４Ｙは複数軸の計測
軸を有しており、主制御系は供給された計測値に基づい
て、投影光学系ＰＬを基準としてレチクル干渉計２５
Ｘ，２５Ｙ、ひいてはレチクル室２３のＸ方向、Ｙ方向
への位置ずれ量（ΔＸＲ１，ΔＹＲ１）及び回転角Δθ
Ｒ１を算出する。

【００５６】更に、レチクル干渉計２５Ｘ，２５Ｙによ
って計測されるレチクル室２３を基準とする、レチクル
ステージ２４（レチクルＲ１，Ｒ２）のＸ方向、Ｙ方向
への位置（ＸＲ１，ＹＲ１）及び回転角θＲ１も主制御
系に供給されており、主制御系は以下の演算によって、
投影光学系ＰＬを基準としたレチクルステージ２４のＸ
方向、Ｙ方向への位置（ＸＲ２，ＹＲ２）及び回転角θ
Ｒ２を算出する。

【００５７】 ＸＲ２＝ＸＲ１＋ΔＸＲ１，ＹＲ２＝ＹＲ１＋ΔＹＲ１ …（２Ａ） θＲ２＝θＲ１＋ΔθＲ１ …（２Ｂ） このように算出される位置（ＸＲ２，ＹＲ２）及び回転
角θＲ２に基づいて、主制御系はレチクルステージ２４
の位置及び速度を制御する。これによって、レチクルス
テージ２４をレチクル室２３内に密閉した構造でありな
がら、レチクルステージ２４を投影光学系ＰＬを基準と
して高精度に駆動することができる。

【００５８】また、ウエハのアライメントを行うため
に、投影光学系ＰＬの下端部の−Ｘ方向及び＋Ｘ方向の
側面に、マーク検出系としてのオフ・アクシス方式で結
像方式のアライメントセンサ２７Ａ及び２７Ｂが固定さ
れている。不図示であるが、レチクルステージ２４の上
方には、レチクルのアライメントを行うために、レチク
ルアライメント顕微鏡が配置されている。レチクルアラ
イメント顕微鏡は、レチクル室２３内にその全て又は一
部が配置されていてもよいが、その全てをレチクル室２
３の外部に配置してもよい。そして、露光光と同一波長
のアライメント光を用いるときには、レチクルアライメ
ント顕微鏡のアライメント光の全ての光路をパージガス
で置換しておくことが望ましい。

【００５９】なお、アライメントセンサ２７Ａ，２７Ｂ
としては、結像方式以外に、回折格子状のマークから発
生する少なくとも１対（例えば同次数）の回折光を干渉
させて検出する２光束干渉方式（ＬＩＡ方式等）、又は
ドット状のマークとスリットビームとを相対走査させる
レーザ・ステップ・アライメント方式（ＬＳＡ方式等）
等のセンサを使用できる。

【００６０】次に、図１及び図２において、定盤３２上
に固定されたウエハベース３９の上面は平面度の極めて
良好なガイド面に加工され、このガイド面に可動ステー
ジとしての第１のウエハステージ４０Ａ及び第２のウエ
ハステージ４０Ｂが、それぞれエアーベアリングを介し
て円滑に、かつＸ軸ガイド部材４１，４２及びＹ軸ガイ
ド部材４３Ａ，４３Ｂに沿って２次元的に摺動自在に載
置され、ウエハステージ４０Ａ及び４０Ｂ上にそれぞれ
第１のウエハＷ１及び第２のウエハＷ２が真空吸着等に
よって保持されている。ウエハステージ４０Ａ，４０Ｂ
は、例えばリニアモータ方式でＹ方向に連続移動すると
共に、Ｘ方向及びＹ方向にステップ移動する。この際
に、ウエハステージ４０Ａ，４０Ｂは、それぞれＸ軸ガ
イド部材４１，４２及びＹ軸ガイド部材４３Ａ，４３Ｂ
が逆方向に移動することによって、Ｘ方向、Ｙ方向に対
して運動量保存則を満たすように駆動されて、ステップ
移動時及び走査露光時に振動が殆ど発生しないように構
成されている。

【００６１】また、ウエハステージ４０Ａ，４０Ｂ内の
Ｚレベリング機構（試料台）は、レベリング及びフォー
カシングを行うためにウエハＷ１，Ｗ２のＺ方向への変
位、及び２軸の回り（即ち、Ｘ軸及びＹ軸の回り）の傾
斜ができるように構成されている。このように本例のウ
エハステージは、ダブル・ウエハステージ方式である。
そして、ウエハステージ４０Ａ及び４０ＢのＸ方向の位
置情報を検出するために、図１に示すようにレーザ干渉
計よりなるＸ軸のウエハ干渉計４９ＡＸ及び４９ＢＸが
対向するように配置され、ウエハステージ４０Ａ，４０
ＢのＹ方向の位置情報を検出するために、図２に示すよ
うにＹ軸のウエハ干渉計５０ＡＹが配置されている。Ｙ
軸の干渉計としては実際にはＸ方向に所定間隔で３軸分
が配置されている（詳細後述）。

【００６２】ウエハ干渉計４９ＡＸ，４９ＢＸ，５０Ａ
Ｙはそれぞれ内部の参照鏡（不図示）を基準としてウエ
ハステージ４０Ａ，４０Ｂの位置を計測すると共に、そ
れぞれ複数軸の干渉計を備えており、これらによってウ
エハステージ４０Ａ，４０ＢのＸ軸の回りの回転角（ピ
ッチング量）、Ｙ軸の回りの回転角（ローリング量）、
及びＺ軸の回りの回転角（ヨーイング量）も計測されて
いる。なお、レチクルステージ２４及びウエハステージ
４０Ａ，４０Ｂにおいては、アッベ誤差が生じる方向、
又は計測誤差が所定の許容値を超える恐れのある方向
（軸）のみでその回転角（ピッチング量又はローリング
量）を計測可能としてもよい。

【００６３】本例では、ウエハステージ４０Ａ，４０
Ｂ、この駆動装置（Ｘ軸ガイド部材４１，４２、Ｙ軸ガ
イド部材４３Ａ，４３Ｂ等）、ウエハ干渉計４９ＡＸ，
４９ＢＸ，５０ＡＹ等からウエハステージ系ＷＳＴが構
成され、ウエハステージ系ＷＳＴは気密性の高い箱状の
ウエハ室３８（第２ステージ室）に覆われており、ウエ
ハ室３８の上板の中央部の開口に投影光学系ＰＬの先端
部が差し込まれている。そして、ウエハ干渉計４９Ａ
Ｘ，４９ＢＸ，５０ＡＹによってウエハ室３８に対する
ウエハステージ４０Ａ，４０Ｂ（ウエハＷ１，Ｗ２）の
位置関係（Ｘ方向、Ｙ方向への位置、及び回転角）が計
測されており、ウエハ干渉計４９ＡＸ，４９ＢＸ，５０
ＡＹの一部はそれぞれウエハ室３８の側面に埋め込まれ
ている。

【００６４】次に図１及び図２において、分岐光学系６
０によって分岐された複数のレーザビームの内の第６及
び第７のレーザビームは、第２基準板１０２にＸ方向に
投影光学系ＰＬを挟むように配置された干渉計ユニット
５８Ｂ，５８Ｃに供給され、第８のレーザビームは第２
基準板１０２のＹ方向の端部に配置された干渉計ユニッ
ト５８Ａに供給されている。

【００６５】これらの干渉計ユニット５８Ａ〜５８Ｃ
は、それぞれ内部の参照鏡に対してウエハ室３８の上面
に配置された平面鏡（通常の干渉計の移動鏡に対応す
る）のＺ方向への変位量、即ちウエハステージ４０Ａ，
４０Ｂに対する投影光学系ＰＬのＺ方向への変位量を計
測し、その変位量の情報が不図示の姿勢制御系に供給さ
れている。その姿勢制御系は、その３箇所でのＺ方向の
変位より投影光学系ＰＬのＺ方向への変位量、及び２軸
の回り、即ちＸ軸及びＹ軸の回りの傾斜角を求め、これ
らの変位量及び傾斜角が許容範囲内に収まるように、４
個の防振台３６の電磁式のダンパの伸縮量を制御する。
これによって、例えば外部からの僅かな振動によって支
持板３７（投影光学系ＰＬ）が振動する場合に、その振
動を高速に抑制することが可能となり、露光精度が向上
する。

【００６６】また、図１及び図２において、支持板３７
の底面の±Ｘ方向の端部、及び＋Ｙ方向の端部にそれぞ
れレーザ干渉計よりなるウエハ用のＸ軸の干渉計ユニッ
ト５７ＡＸ，５７ＢＸ、及びＹ軸の干渉計ユニット５７
Ｙが設置され、これらの干渉計ユニット５７ＡＸ，５７
ＢＸ，５７Ｙにも分岐光学系６０で分岐された３本のレ
ーザビームが供給されており、これらに対応して投影光
学系ＰＬのＸ方向及びＹ方向の側面に参照鏡５６ＡＸ，
５６ＢＸ及び５６Ｙが固定されている。この場合、干渉
計ユニット５７ＡＸ，５７ＢＸ，５７Ｙは主計測系の一
部に対応しており、Ｘ軸の干渉計ユニット５７ＡＸ，５
７ＢＸは、それぞれ参照鏡５６ＡＸ，５６ＢＸを基準と
して、ウエハ干渉計４９ＡＸ，４９ＢＸの背面に固定さ
れたコーナーキューブ型の移動鏡のＸ方向への変位量を
計測し、Ｙ軸の干渉計ユニット５７Ｙは、参照鏡５６Ｙ
を基準として、ウエハ干渉計５０ＡＹの背面に固定され
たコーナーキューブ型の移動鏡のＹ方向への変位量を計
測し、計測値を不図示の主制御系に供給する。干渉計ユ
ニット５７ＡＸ，５７ＢＸ，５７Ｙは複数軸の計測軸を
有しており、主制御系は供給された計測値に基づいて、
投影光学系ＰＬを基準としてウエハ干渉計４９ＡＸ，５
０ＡＹの位置ずれ量、ひいてはウエハ室３８のＸ方向、
Ｙ方向への位置ずれ量（ΔＸＷ１，ΔＹＷ１）及び回転
角ΔθＷ１を算出する。これと並列にウエハ干渉計４９
ＢＸ，５０ＡＹのＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量（ΔＸ
Ｗ２，ΔＹＷ２）及び回転角ΔθＷ２も算出する。

【００６７】更に、一方のウエハ干渉計４９ＡＸ，５０
ＡＹによって計測されるウエハ室３８を基準とする、第
１のウエハステージ４０Ａ（ウエハＷ１）のＸ方向、Ｙ
方向の位置（ＸＷ１，ＹＷ１）及び回転角θＷ１も主制
御系に供給されており、主制御系は以下の演算によっ
て、投影光学系ＰＬを基準としたウエハステージ４０Ａ
のＸ方向、Ｙ方向の位置（ＸＷ３，ＹＷ３）及び回転角
θＷ３を算出する。

【００６８】 ＸＷ３＝ＸＷ１＋ΔＸＷ１，ＹＷ３＝ＹＷ１＋ΔＹＷ１ …（３Ａ） θＷ３＝θＷ１＋ΔθＷ１ …（３Ｂ） このように算出される位置（ＸＷ３，ＹＷ３）及び回転
角θＷ３に基づいて、主制御系はウエハステージ４０Ａ
の位置及び速度を制御する。同様に、他方のウエハ干渉
計４９ＢＸ，５０ＡＹによって計測される、ウエハ室３
８を基準とする第２のウエハステージ４０Ｂ（ウエハＷ
２）のＸ方向、Ｙ方向の位置（ＸＷ２，ＹＷ２）及び回
転角θＷ２を、上記の位置ずれ量（ΔＸＷ２，ΔＹＷ
２）及び回転角ΔθＷ２で補正して得られる座標に基づ
いて、第２のウエハステージ４０Ｂの位置及び速度が制
御される。これによって、ウエハステージ４０Ａ，４０
Ｂをウエハ室３８内に密閉した構造でありながら、ウエ
ハステージ４０Ａ，４０Ｂを投影光学系ＰＬを基準とし
て高精度に駆動することができる。

【００６９】更に、既に説明したようにレチクル室２３
内のレチクルステージ２４も投影光学系ＰＬを基準とし
て高精度に駆動されているため、本例のレチクル室２３
内のレチクルステージ２４と、ウエハ室３８内のウエハ
ステージ４０Ａ，４０Ｂとは共に投影光学系ＰＬを基準
として、即ち同一の基準に基づいて相対的な位置関係を
高精度に保ちながら駆動される。これによって、レチク
ルＲ１，Ｒ２のパターン像をウエハＷ１，Ｗ２上に露光
する際に高い露光精度（重ね合わせ精度、転写忠実度
等）が得られる。また、本例のウエハステージ系ＷＳＴ
はダブル・ウエハステージ方式であり、例えば第１のウ
エハステージ４０Ａ側でウエハＷ１に対する走査露光中
に、第２のウエハステージ４０Ｂ側でウエハＷ２の交換
及びアライメントを行うことができるため、高いスルー
プットが得られる。

【００７０】なお、上記のレチクル室２３の外部の干渉
計ユニット５４Ｘ，５４Ｙ、及びウエハ室３８の外側の
干渉計ユニット５７ＡＸ，５７ＢＸ，５７Ｙ等の光路
は、実際には不図示の円筒型のカバーで密閉されてお
り、その内部にパージガスが供給されている。また、図
１の光源部５９は、この光源部５９からの熱が投影光学
系ＰＬに伝わるのを防止するために、断熱材を介して支
持板３７に設けてもよい。更に、熱の影響を低減するた
めに、光源部５９を例えば露光本体部の外部に設置して
もよい。これは干渉計ユニットのレシーバ（受光素子）
なども同様である。また、光源部５９は一つではなく、
例えばレチクル室２３（レチクルステージ系ＲＳＴ）用
とウエハ室３８（ウエハステージ系ＷＳＴ）用とで使い
分けるように２つ以上設けてもよい。

【００７１】また、図２において、床１上で投影露光装
置の定盤３２の−Ｙ方向の側面に、外気（即ち、クリー
ンルーム内の空気）と同じ環境下でレチクルライブラリ
やウエハカセット等が配置されたインターフェース・コ
ラム７１が設置され、インターフェース・コラム７１の
上端部と支持板３５上のレチクル室２３との間に気密性
の高い箱状のレチクルローダ室８７が配置され、インタ
ーフェース・コラム７１の下端部と定盤３２上のウエハ
室３８との間に気密性の高い箱状のウエハローダ室７０
が配置されている。レチクルローダ室８７内には、その
レチクルライブラリとレチクルステージ系ＲＳＴとの間
でレチクルの受け渡しを行うレチクルローダ系（不図
示）が設置され、ウエハローダ室７０内にはそのウエハ
カセットとウエハステージ系ＷＳＴとの間でウエハの受
け渡しを行うウエハローダ系が設置されている。

【００７２】レチクルを収納するカセット（レチクルラ
イブラリ）及びウエハを収納するカセット（ウエハカセ
ット）が密閉型であるとき、それらのカセット内をパー
ジガスで置換しておいてもよい。このとき、そのカセッ
ト内のレチクル又はウエハを、外気（空気）に触れさせ
ることなく、上記のパージガスで置換されている気密室
（レチクル室２３、ウエハ室３８）に搬入可能に構成す
ることが望ましい。なお、パージガスが供給される空間
（気密室）を形成する部材の内壁は、脱ガスが少ない材
料で形成するか、又は脱ガスが少ない材料でコーティン
グを施すことが望ましい。これはレチクルローダ室８
７、及びウエハローダ室７０の内部も同様である。ま
た、その気密室内に設置される機構部の構成部材につい
ても、脱ガスが少ない材料で形成するか、又は脱ガスが
少ない材料でコーティングを施すことが望ましい。

【００７３】さて、本例の投影露光装置では露光光ＩＬ
として真空紫外光が使用されているため、その露光光Ｉ
Ｌの透過率を高めてウエハＷ１，Ｗ２上での照度を高く
して高いスループットを得るために、その露光光ＩＬの
光路には高透過率のパージガス（本例ではヘリウムガ
ス）が供給されている。即ち、図２において、給気装置
５及び給気管７Ｄを通過した高純度のパージガスは、そ
れぞれバルブ付きの給気管１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１
６Ｄ，及び１６Ｅを介して第１サブチャンバ９（これは
補助チャンバ８に連通している）、第２サブチャンバ１
９、レチクル室２３、投影光学系ＰＬ、及びウエハ室３
８の内部に供給される。そして、第１サブチャンバ９、
第２サブチャンバ１９、レチクル室２３、投影光学系Ｐ
Ｌ、及びウエハ室３８の内部を流れた不純物を含んだパ
ージガスは、それぞれバルブ付きの排気管１７Ａ，１７
Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，及び１７Ｅを介して排気管７Ａを
経て回収装置４に回収される。

【００７４】この場合、給気管１６Ａ〜１６Ｅ、及び排
気管１７Ａ〜１７Ｅに備えられているバルブは、それぞ
れ電磁的に開閉自在なバルブであり、それらの開閉動作
は互いに独立にコンピュータよりなるパージガス制御系
（不図示）によって制御されると共に、回収装置４、給
気装置５、及び蓄積装置６の動作もそのパージガス制御
系によって制御される。そして、給気装置５からのパー
ジガスの供給動作と、回収装置４による気体の回収動作
と、それらのバルブの選択的な開閉動作とによって、サ
ブチャンバ９，１９の内部、レチクル室２３の内部、ウ
エハ室３８の内部、及び投影光学系ＰＬの内部（例えば
複数のレンズ室）の何れに対してもパージガスを所望の
流量で供給できるように構成されている。また、パージ
ガスの温度、圧力、及び必要に応じて湿度は、例えば各
気密室内への送風口付近に配置された環境センサの出力
に応じて制御できるように構成されている。

【００７５】この際に、第１サブチャンバ９と第２サブ
チャンバ１９との間の空間、第２サブチャンバ１９とレ
チクル室２３との間の空間、レチクル室２３と投影光学
系ＰＬの上端部との間の空間、及び投影光学系ＰＬとウ
エハ室３８との間の空間は、それぞれ外気から隔離され
るように大きい可撓性を有し、かつ気体の遮断性の高い
膜状の軟性シールド部材１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，及び
１８Ｄによって密閉されている。軟性シールド部材１８
Ａ等が本発明の被覆部材に対応している。軟性シールド
部材１８Ａ等は、一例として、伸縮性の良好な保護膜
（例えばポリエチレン）と、ガスバリヤ性の良好なフィ
ルム素材（例えばエチレン・ビニル・アルコール樹脂
（ＥＶＯＨ樹脂）とをラミネート加工（多層加工）し
て、その内面に脱ガスの極めて少ない安定化膜（例えば
アルミニウムのような金属膜）を被着して形成されてい
る。これによって、露光光源３から被露光基板としての
ウエハＷ１，Ｗ２までの露光光ＩＬの光路は、ほぼ完全
に密封されていることになる。このため、露光光ＩＬの
光路上への外部からの吸光物質を含む気体の混入は殆ど
無く、露光光の減衰量は極めて低く抑えられる。

【００７６】また、サブチャンバ９，１９、レチクル室
２３、投影光学系ＰＬ、及びウエハ室３８の内部には、
それぞれ吸光物質中の酸素ガスの濃度を検出するための
酸素濃度センサがそれぞれ設置され、酸素濃度が所定の
サンプリングレートで連続的に計測されて、上記のパー
ジガス制御系に供給されている。この場合、酸素濃度を
計測することによって代表的に吸光物質の濃度が計測さ
れており、酸素濃度センサとしては、例えばポーラログ
ラフ式酸素濃度計、ジルコニア式酸素濃度計、又は黄リ
ン発光式の酸素センサ等が使用できる。但し、それと共
に、又は単独に水蒸気や２酸化炭素等の吸光物質の濃度
を計測するようにしてもよい。そして、その各気密室内
での吸光物質の濃度の計測値はパージガス制御系に供給
されており、何れかの気密室において所定の許容濃度以
上の吸光物質が検出された場合には、そのパージガス制
御系の指令によりその吸光物質の濃度が許容濃度以下と
なるまでその吸光物質が検出された気密室内へのパージ
ガスの供給が行われる。

【００７７】また、軟性シールド部材１８Ａ〜１８Ｄは
例えば合成樹脂より形成されて、それぞれ大きい可撓性
を有しているため、隣接する気密室の間、例えばサブチ
ャンバ１９とレチクル室２３との間、レチクル室２３と
投影光学系ＰＬとの間、及び投影光学系ＰＬとウエハ室
３８との間で互いに振動が伝わらない。従って、気密性
を保持した上で振動の影響が軽減されている。

【００７８】更に、本例ではレチクル室２３とレチクル
ローダ室８７との間の空間を密閉するように軟性シール
ド部材１８Ｅが設けられ、レチクル室２３に供給された
パージガスの一部はレチクルローダ室８７内にも満たさ
れている。従って、レチクルローダ系によってレチクル
Ｒ１，Ｒ２の交換を行う際に、レチクルローダ室８７の
搬送口のシャッターを開いても、レチクル室２３内のパ
ージガスの濃度が大きく低下することは無い。この場
合、レチクルローダ室８７内にも吸光物質の濃度センサ
を配置して、レチクル室２３内での吸光物質の許容濃度
よりもレチクルローダ室８７内での吸光物質の許容濃度
を高く（緩く）設定し、レチクル室２３内での吸光物質
の濃度が許容濃度以下であっても、レチクルローダ室８
７内での吸光物質の濃度が許容濃度を超えたときに、給
気装置５からレチクル室２３にパージガスを供給するよ
うにしている。これによって、レチクルの交換時にもレ
チクル室２３内でのパージガスの濃度が高く維持される
と共に、パージガスの使用量を減らすことができる。更
に、レチクルローダ室８７をレチクルＲ１，Ｒ２の搬送
路に沿って複数の気密室に分割し、これらの複数の気密
室内にレチクルローダ系の構成部分を配置してもよい。
この際に、その複数の気密室内で吸光物質の濃度、又は
その許容値を異ならしめてもよい。

【００７９】同様に、ウエハ室３８とウエハローダ室７
０との間の空間を密閉するように軟性シールド部材が設
けられ、ウエハ室３８内に供給されたパージガスの一
部、又は殆ど全部（排気管１７Ｅのバルブを閉じた場
合）はウエハローダ室７０内にも満たされており、ウエ
ハローダ室７０内を流れたパージガスはバルブ付きの排
気管１７Ｆ及び排気管７Ａを介して回収装置４に回収さ
れている。そして、ウエハローダ室７０内にも吸光物質
の濃度センサが配置され、ウエハ室３８内に比べてウエ
ハローダ室７０内の吸光物質の許容濃度は高く設定さ
れ、ウエハ室３８内での吸光物質の濃度が許容濃度以下
であっても、ウエハローダ室７０内での吸光物質の濃度
が許容濃度を超えたときに、給気装置５からウエハ室３
８にパージガスを供給するようにしている。これによっ
て、ウエハの交換時にもウエハ室３８内でのパージガス
の濃度が高く維持されると共に、パージガスの使用量を
減らすことができる。

【００８０】次に、本例のダブル・ウエハステージ方式
のウエハステージ系、及びウエハローダ系の構成につき
図３〜図５を参照して詳細に説明する。図３は、図１中
のウエハステージ系ＷＳＴ、及びウエハローダ系を示す
一部を断面とした平面図であり、この図３に示すように
本例のウエハ室３８内のウエハステージ系ＷＳＴは、ウ
エハベース３９上のガイド面にエアーベアリングを介し
て浮上支持されると共に、Ｘ方向及びＹ方向に独立して
移動自在な２つのウエハステージ４０Ａ，４０Ｂと、こ
れらの駆動系と、これらの位置を計測する干渉計システ
ムとを備えており、ウエハステージ４０Ａ，４０Ｂ上に
それぞれ不図示のウエハホルダを介してウエハＷ１，Ｗ
２が保持されている。これを更に詳述すると、ウエハベ
ース３９を走査露光時の走査方向ＳＤ（Ｙ方向）に挟む
ように、Ｘ軸に平行に１対のＸ軸ガイド部材４１，４２
が配置され、これらのＸ軸ガイド部材４１，４２に対し
てエアーパッドを介してＸ方向に摺動自在に第１のＸ軸
スライダ４４Ａ，４５Ａ、及び第２のＸ軸スライダ４４
Ｂ，４５Ｂが載置されている。

【００８１】そして、第１のＸ軸スライダ４４Ａ，４５
Ａに対してエアーパッドを介してＹ方向に摺動自在に第
１のＹ軸ガイド４３Ａが配置され、第２のＸ軸スライダ
４４Ｂ，４５Ｂに対してエアーパッドを介してＹ方向に
摺動自在に第２のＹ軸ガイド４３Ｂが配置され、Ｙ軸ガ
イド４３Ａ，４３Ｂに対してエアーパッドを介してＹ方
向に摺動自在にウエハステージ４０Ａ，４０Ｂが配置さ
れている。また、Ｘ軸ガイド部材４１，４２に対して第
１のＸ軸スライダ４４Ａ，４５Ａ及び第２のＸ軸スライ
ダ４４Ｂ，４５Ｂを運動量保存則をほぼ満たして相対駆
動するためのＸ軸の第１及び第２のリニアモータ（不図
示）と、Ｙ軸ガイド４３Ａ，４３Ｂに対してウエハステ
ージ４０Ａ，４０Ｂを運動量保存則をほぼ満たしてＹ方
向に相対駆動するための２つのリニアモータ（不図示）
とが設けられている。

【００８２】また、第１のウエハステージ４０Ａの＋Ｘ
方向側の上面にアライメントセンサ２７Ａのベースライ
ン計測用の基準マークが形成された基準マーク部材４７
が固定され、ウエハステージ４０Ａの−Ｘ方向側の上面
に露光光の光量や照度むら等を計測するための計測部材
４６が固定され、第２のウエハステージ４０Ｂの上面に
もそれらと同一の基準マーク部材及び計測部材が固定さ
れている。

【００８３】ここで、本例のウエハステージ系ＷＳＴの
計測システムの一例につき説明する。図３において、第
１のウエハステージ４０Ａの−Ｘ方向及び＋Ｙ方向の側
面にはＸ軸の移動鏡４８ＡＸ、及びＹ軸の移動鏡４８Ａ
Ｙが固定され、第２のウエハステージ４０Ｂの＋Ｘ方向
及び＋Ｙ方向の側面にもＸ軸の移動鏡、及びＹ軸の移動
鏡が固定されている。なお、このように移動鏡４８Ａ
Ｘ，４８ＡＹ等を用いる他に、ウエハステージ４０Ａ，
４０Ｂの側面を鏡面加工して、この鏡面部に計測用のレ
ーザビームを照射してもよい。

【００８４】この場合、本例では投影光学系ＰＬの光軸
ＡＸ（露光領域の中心）と、第１のアライメントセンサ
２７Ａの光軸（検出中心）と、第２のアライメントセン
サ２７Ｂの光軸（検出中心）とはＸ軸に平行な直線（以
下、「最小誤差軸」と呼ぶ。）上に配列されている。そ
して、その最小誤差軸上で−Ｘ方向及び＋Ｘ方向に対向
するようにＸ軸のウエハ干渉計４９ＡＸ，４９ＢＸが設
置され、第１のウエハ干渉計４９ＡＸからの２つの計測
ビームが最小誤差軸に沿って第１のウエハステージ４０
ＡのＸ軸の移動鏡４８ＡＸに照射されている。これと対
称に、第２のウエハ干渉計４９ＢＸからの２つの計測ビ
ームが最小誤差軸に沿って第２のウエハステージ４０Ｂ
のＸ軸の移動鏡に照射されている。それらの２つの計測
ビームの他に、実際にはＺ方向に離れた計測ビームも移
動鏡４８ＡＸ等に照射されており、ウエハ干渉計４９Ａ
Ｘ，４９ＢＸはそれぞれウエハステージ４０Ａ，４０Ｂ
のＸ方向の位置、Ｚ軸の回りの回転角（ヨーイング
量）、及びＹ軸の回りの回転角（ローリング量）を計測
する。

【００８５】また、光軸ＡＸを通りＹ軸に平行な計測ビ
ームがＹ軸のウエハ干渉計５０ＡＹからウエハステージ
４０ＡのＹ軸の移動鏡４８ＡＹに照射されている。ま
た、アライメントセンサ２７Ａ，２７Ｂのそれぞれの検
出中心を通りＹ軸に平行な計測ビームをそれぞれ有する
ウエハ干渉計５０ＢＹ，５０ＣＹも設けられている。中
央のウエハ干渉計５０ＡＹはＸ方向に２軸で、Ｚ方向に
も２軸（不図示）の計測ビームを備えているため、ウエ
ハステージ４０Ａ，４０ＢのＹ方向の位置、Ｚ軸の回り
の回転角（ヨーイング量）、及びＸ軸の回りの回転角
（ピッチング量）を計測できる。本例では、投影光学系
ＰＬは、ウエハステージ４０Ａ，４０Ｂ上のウエハＷ
１，Ｗ２を露光する場合に共通に使用されるが、第１の
ウエハステージ４０Ａ上のウエハＷ１のアライメント時
には−Ｘ方向のアライメントセンサ２７Ａが使用され、
第２のウエハステージ４０Ｂ上のウエハＷ２のアライメ
ント時には＋Ｘ方向のアライメントセンサ２７Ｂが使用
される。そして、投影光学系ＰＬを用いた露光時のウエ
ハステージ４０Ａ，４０ＢのＹ方向の位置計測には、中
央のウエハ干渉計５０ＡＹの計測値が用いられ、アライ
メントセンサ２７Ａ、又は２７Ｂの使用時のウエハステ
ージ４０Ａ、又は４０ＢのＹ方向の位置計測には、それ
ぞれレーザ干渉計５０ＢＹ又は５０ＣＹの計測値が用い
られる。

【００８６】このように本例では、Ｙ軸のウエハ干渉計
５０ＡＹ〜５０ＣＹをＸ方向（非走査方向）に複数個設
けることによって、ウエハステージ４０Ａ，４０ＢのＹ
軸の移動鏡４８ＡＹ等に常に何れかのＹ軸の計測ビーム
が照射されるようにしている。このため、ダブル・ウエ
ハステージ方式において個々のウエハステージ４０Ａ，
４０Ｂを小型化して高速駆動できると共に、各ウエハス
テージ４０Ａ，４０Ｂの位置を高精度に検出できる利点
がある。

【００８７】また、例えば一方のアライメントセンサ２
７Ａによるアライメントの後で第１のウエハステージ４
０Ａを露光位置に移動する場合や、他方のアライメント
センサ２７Ｂによるアライメントの後で第２のウエハス
テージ４０Ｂを露光位置に移動する場合には、Ｙ軸の両
側のウエハ干渉計５０ＢＹ，５０ＣＹとＹ軸の中央のウ
エハ干渉計５０ＡＹとの間で計測値の受け渡しを行う必
要がある。この計測値の受け渡しは、一例として次のよ
うに行われる。即ち、図３の状態から第１のウエハステ
ージ４０Ａが−Ｘ方向に移動する場合には、ウエハ干渉
計４９ＡＸによって計測されるウエハステージ４０Ａの
ヨーイング量が０となる状態で、次のウエハ干渉計５０
ＢＹの計測値がそれまで使用されていたウエハ干渉計５
０ＡＹの計測値に合致するように、次のウエハ干渉計５
０ＢＹの計測値にオフセットを加えればよい。

【００８８】また、図３において、Ｘ軸のウエハ干渉計
４９ＡＸ，４９ＢＸの背面にはそれぞれコーナキューブ
よりなる２軸の移動鏡６１ＡＸ，６１ＢＸが固定され、
これらの移動鏡６１ＡＸ，６１ＢＸのＸ方向の位置、及
びＺ軸の回りの回転角が既に説明した干渉計ユニット５
７ＡＸ，５７ＢＸによって投影光学系ＰＬを基準として
計測されている。更に、Ｙ軸の中央のウエハ干渉計５０
ＡＹの背面にもそれぞれコーナキューブよりなる２軸の
移動鏡６１ＡＹが固定され、この移動鏡６１ＡＹのＹ方
向の位置、及びＺ軸の回りの回転角が既に説明した干渉
計ユニット５７Ｙによって投影光学系ＰＬを基準として
計測されている。

【００８９】本例では、ウエハ干渉計４９ＡＸ，４９Ｂ
Ｘ，５０ＡＹ〜５０ＣＹよりなる合計５つの干渉計によ
って、ウエハ室３８内でのウエハステージ４０Ａ，４０
Ｂの２次元の座標位置、及び３軸の回りの回転角を管理
する第１の計測システムが構成され、干渉計ユニット５
７ＡＸ，５７ＢＸ，５７Ｙによって投影光学系ＰＬに対
するウエハ干渉計４９ＡＸ，４９ＢＸ，５０ＡＹ（ウエ
ハ室３８）の２次元の座標位置、及びＺ軸の回りの回転
角を管理する第２の計測システム（主計測系）が構成さ
れている。そして、第１の計測システム及び第２の計測
システムによって、投影光学系ＰＬを基準として２つの
ウエハステージ４０Ａ，４０ＢのそれぞれのＸ方向、Ｙ
方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角が高
精度に計測されており、この計測値に基づいてアライメ
ント時の位置決め、及び走査露光時の位置や速度の制御
が高精度に行われる。

【００９０】また、本例ではその計測システムの他に、
図４に示すように各種センサ等が備えられている。図４
は、図３のウエハ室３８及びウエハローダ室７０を示す
平面図であり、この図４において、ウエハ室３８には投
影光学系ＰＬがＹ方向に出入りできるように＋Ｙ方向に
開いた溝部３８ａが形成されている。また、ウエハ室３
８の上板には、投影光学系ＰＬによるスリット状の露光
領域２８、又はこれに対して走査方向ＳＤ（Ｙ方向）に
手前側の領域（先読み領域）にあるウエハＷ１（又はＷ
２）上の複数の計測点に光軸ＡＸに対して斜めにスリッ
ト像を投影する投射系８８Ａと、その被検面からの反射
光を受光して、それらの計測点でのフォーカス位置（Ｚ
方向の位置）を検出する受光系８８Ｂとからなる斜入射
方式の多点のオートフォーカスセンサ（ＡＦセンサ）８
８Ａ，８８Ｂが設置され、ＡＦセンサ８８Ａ，８８Ｂで
検出されるフォーカス位置ＦＺｎ（ｎ＝１，２，…）の
情報がステージ駆動系（不図示）に供給されている。

【００９１】また、投射系８８Ａ及び受光系８８Ｂの上
面にはそれぞれコーナキューブ型の移動鏡８９Ａ及び８
９Ｂが固定され、図２の投影光学系ＰＬの下部の第２基
準板１０２には、干渉計ユニット５８Ａと同様の構成で
投影光学系ＰＬに対する移動鏡８９Ａ，８９Ｂの変位量
ＦＺＡ，ＦＺＢを高精度に検出する干渉計ユニット（不
図示）が設置され、その検出結果ＦＺＡ，ＦＺＢもその
ステージ駆動系に供給されている。この場合、そのステ
ージ駆動系では、ＡＦセンサ８８Ａ，８８Ｂで検出され
るフォーカス位置ＦＺｎをその変位量ＦＺＡ，ＦＺＢで
補正して得られる値から、ウエハＷ１（Ｗ２）上の各計
測点での投影光学系ＰＬの像面からのデフォーカス量を
算出し、これらのデフォーカス量が許容範囲内に収まる
ようにウエハステージ４０Ａ（４０Ｂ）内のＺレベリン
グ機構を制御する。これによって、図４において、ウエ
ハＷ１（又はＷ２）上の一つのショット領域２９を露光
領域２８に対して走査する際に、ショット領域２９の全
面が焦点深度の範囲内に収まるため、ショット領域２９
の全面にレチクルパターンの縮小像が高い解像度で投影
される。

【００９２】また、ウエハ室３８の上部には、図３のウ
エハ干渉計４９ＡＸ，４９ＢＸ，５０ＡＹ〜５０ＣＹに
対してレーザビームを分岐して供給するためのレーザ光
源部９１、ウエハステージ４０Ａ，４０Ｂ上のウエハＷ
１，Ｗ２の特性を計測するためのセンサ部９０、及びウ
エハ室３８内でウエハＷ１，Ｗ２のプリアライメントを
行うための第１及び第２のプリアライメント機構９２
Ａ，９２Ｂが備えられている。この場合、第１のウエハ
ステージ４０Ａ上のウエハＷ１のプリアライメントは、
ウエハ室３８内の−Ｘ方向の端部の位置Ａ１で行われ、
第２のウエハステージ４０Ｂ上のウエハＷ２のプリアラ
イメントは、＋Ｘ方向の端部の位置Ｂ１で行われるた
め、プリアライメント機構９２Ａ，９２Ｂはそれぞれ位
置Ａ１，Ｂ１（プリアライメント位置）の上方に配置さ
れている。そして、位置Ａ１，Ｂ１と、露光が行われる
露光領域２８（光軸ＡＸ）との間にアライメントセンサ
２７Ａ，２７Ｂによるウエハアライメントの位置が設定
されている。

【００９３】図３に戻り、本例では、上記のようにウエ
ハステージ４０Ａ，４０Ｂの内の一方が露光シーケンス
を実行している間、他方はウエハローダ系ＷＬＤＡ，Ｗ
ＬＤＢとの間でウエハ交換を行ってから、ウエハアライ
メントシーケンスを実行する。そのため、ウエハ室３８
の−Ｙ方向側に所定間隔を隔てて気密性の高い箱状のウ
エハローダ室７０（搬送室）が設置され、ウエハローダ
室７０内にそのウエハローダ系ＷＬＤＡ，ＷＬＤＢが収
納されている。そして、ウエハ室３８内で第１のウエハ
ステージ４０Ａ（ウエハＷ１）は露光後に点線で示すよ
うに−Ｘ方向の位置Ａ１に移動し、第２のウエハステー
ジ４０Ｂ（ウエハＷ２）は露光後に点線で示すように＋
Ｘ方向の位置Ｂ１に移動する。ウエハ室３８の側面の位
置Ａ１及びＢ１の近傍にスリット状の搬送口５２Ａ及び
５２Ｂが形成され、搬送口５２Ａ，５２Ｂに対向するよ
うに、ウエハローダ室７０の側面にもスリット状の搬送
口７４Ａ，７４Ｂが形成され、ウエハローダ室７０の内
部は、第１の搬送口７４Ａに接する第１の待機室７２
Ａ、第２の搬送口７４Ｂに接する第２の待機室７２Ｂ、
及び２つの待機室７２Ａ，７２Ｂ（第２搬送室）の中間
の予備室７３（第１搬送室）に分割されている。

【００９４】そして、搬送口７４Ａ，７４Ｂの内側に開
閉自在にシャッタ７５Ａ，７５Ｂが設けられ、待機室７
２Ａ，７２Ｂと予備室７３との間にもそれぞれ搬送口が
形成され、これらの搬送口を開閉するためのシャッタ７
８Ａ，７８Ｂが設けられている。更に、予備室７３の−
Ｙ方向の側面にはＸ方向に並列に２つの搬送口が形成さ
れ、これらの搬送口を開閉するためのシャッタ８５Ａ，
８５Ｂが設けられている。そのウエハローダ室７０の−
Ｙ方向に接するようにインターフェース・コラム７１が
設置されており、インターフェース・コラム７１内の外
気と同じ環境下において、予備室７３のシャッタ８５
Ａ，８５Ｂによって開閉される搬送口の近傍の位置Ａ
４、及び位置Ｂ４にはそれぞれ１ロットのウエハを収納
するウエハカセット（不図示）が設置されている。

【００９５】また、ウエハ室３８の搬送口５２Ａ，５２
Ｂと、ウエハローダ室７０の搬送口７４Ａ，７４Ｂとの
間の空間を外気から遮蔽するように、それぞれ図１の軟
性シールド部材１８Ｄと同様の高い可撓性を有する円筒
状で膜状の軟性シールド部材１８Ｆ，１８Ｇが装着され
ている。これによって、ウエハローダ室７０内の振動が
ウエハ室３８内に伝わらないと共に、ウエハ室３８の内
部からウエハローダ室７０の内部の空間までを高純度の
パージガスで満たすことができる。

【００９６】また、第１の待機室７２Ａ内の中央部の位
置Ａ２（温度制御位置）に来たウエハの温度を制御する
ために、３点接触型のヒータ及び冷却器を含む温度調整
装置７６Ａが設置され、位置Ａ２と位置Ａ１との間で搬
送口５２Ａ，７４Ａを通してウエハの受け渡しを行うた
めに第１のスライドアーム７７Ａが配置され、待機室７
２Ａ内の上部にスライドアーム７７ＡのＺ方向への微
動、及びＹ方向への移動を行うための搬送装置（不図
示）が配置されている。また、予備室７３内の−Ｘ方向
側に、インターフェース・コラム７１及び待機室７２Ａ
の内部との間でウエハの受け渡しを行うための第１の搬
送ロボット７９Ａが配置されている。搬送ロボット７９
Ａは、回転及び上下動を行う回転軸８２と、この回転軸
８２上で回転を行う第１アーム８１と、この第１アーム
８１の先端部で回転を行う第２アーム８０とを備えてお
り、この第２アーム８０の先端部に搬送対象のウエハが
吸着保持される。

【００９７】また、インターフェース・コラム７１（外
気）と接続される気密室（本例では予備室７３）では、
ウエハなどの搬送時にパージガスが外部に流出したり、
外気の流入などによって吸光物質の濃度が悪化し得る。
そこで、その搬送時にシャッタ８５Ａ，８５Ｂによって
規定されるインターフェース・コラム７１と予備室７３
との間の搬送口（ここでは「ＩＦ開口」と呼ぶ）の大き
さ（開放面積）を小さくする、例えばシャッタ７５Ａ，
７５Ｂによって規定されるウエハ室３８と待機室７２
Ａ，７２Ｂとの間の搬送口（ここでは「本体開口」と呼
ぶ）５２Ａ，５２Ｂ又は７４Ａ，７４Ｂに比べて小さく
することが望ましい。このとき、シャッタ７８Ａ，７８
Ｂによって規定される待機室７２Ａ，７２Ｂと予備室７
３との間の搬送口（ここでは「中間開口」と呼ぶ）はそ
の大きさを制限しなくてもよいが、前述のＩＦ開口と同
程度以上、及び前述の本体開口（５２Ａ，５２Ｂ又は７
４Ａ，７４Ｂ）と同程度以下の少なくとも一方を満たす
ことが望ましい。

【００９８】なお、本例ではウエハ室３８とインターフ
ェース・コラム７１との間に２つの気密室（予備室７３
と待機室７２Ａ又は７２Ｂ）を設ける、即ちＩＦ開口と
本体開口との間に１つの中間開口が存在しているが、ウ
エハ室３８とインターフェース・コラム７１との間に３
つ以上の気密室を設けてもよく、ＩＦ開口と本体開口と
の間に存在する２つ以上の中間開口はその大きさが同程
度でも、異なっていてもよいが、ＩＦ開口又は本体開口
との大小関係は上記条件を満たすことが望ましい。

【００９９】また、ウエハ室３８とインターフェース・
コラム７１との間に１つの気密室を設けるだけでもよ
く、この場合はＩＦ開口を本体開口に比べて小さくする
だけでよい。さらに、ウエハ室３８とインターフェース
・コラム７１との間に少なくとも２つの気密室が設けら
れる場合、ウエハ室３８に近づくほど搬送口を大きくす
る、即ちＩＦ開口、中間開口、及び本体開口の配列順に
その大きさを段階的に大きくするようにしてもよい。こ
れは、特にウエハ室３８で吸光物質の濃度が最も厳し
く、インターフェース・コラム７１に近づくほど各気密
室での吸光物質の濃度が緩くなるときに有効である。即
ち、ウエハ室３８と異なる１つの気密室の前後で吸光物
質の濃度が異なり、かつその１つの気密室の濃度がその
前後の濃度のうち厳しい方と同等以上であるときは、そ
の１つの気密室で濃度が緩い方の搬送口を厳しい方の搬
送口よりも小さくするとよい。

【０１００】また、ＩＦ開口、中間開口、及び本体開口
の大きさを等しくしておき、ウエハなどの搬送時に、前
述の如くシャッタによってその大きさを異ならせるよう
にしてもよいし、或いは各開口（搬送口）でその大きさ
を異ならせておき、シャッタは搬送路の開閉のみに用い
るようにしてもよい。本例ではウエハローダがウエハの
裏面を支持するので、各開口（搬送口）はその横幅がウ
エハサイズに応じてほぼ等しくなっている。従って、各
開口（搬送口）でその高さを調整することで大きさ（開
放面積）が異なることになる。但し、各開口（搬送口）
を通るウエハローダ（搬送アーム）のサイズが異なると
きは、そのサイズを考慮して上記高さを調整するか、或
いは上記条件を満たすように各搬送アームのサイズを設
定しておくとよい。

【０１０１】さらに、ウエハ室３８とは別に少なくとも
１つの気密室をインターフェース・コラム７１との間に
設ける場合、インターフェース・コラム７１に接続され
る気密室でその圧力を外気よりも高くして外気の流入阻
止を図ることが望ましい。また、ウエハ室３８の圧力は
その気密室と同程度でもよいが、ウエハ室３８でその圧
力を最も高くすることが望ましく、この場合にウエハ室
３８に近づくほど気密室の圧力を高くするようにしても
よい。特に、互いに隣接する２つの気密室で吸光物質の
濃度が異なる場合、その濃度が厳しく管理される一方の
気密室でその圧力を他方の気密室よりも高くすることが
望ましい。これにより、濃度管理が緩い気密室から濃度
管理が厳しい気密室へのパージガスの流入阻止を図るこ
とができる。

【０１０２】また、レチクルローダ室８７内のレチクル
ローダの一部又は全体を、レチクル室２３と異なる少な
くとも１つの気密室に配置し、レチクル室２３を含む複
数の気密室でその搬送口の大きさや圧力を上記と全く同
様に設定してもよい。このとき、レチクルを密閉型カセ
ット（例えば、ボトムオープンタイプのＳＭＩＦ(Stand
ard mechanical interface)技術を適用して製造された
ケースであるＳＭＩＦ−ｐｏｄ（商品名）が使用でき
る）に収納し、レチクルを外気と接触させることなく、
その少なくとも１つの気密室内に搬入するように構成し
てもよい。また、その複数の気密室の１つに、少なくと
も一枚のレチクルを保持するバッファカセット（保管
棚）を設けてもよい。

【０１０３】ハンドリング機構としての搬送ロボット７
９Ａは、ウエハの搬入時にインターフェース・コラム７
１内の位置Ａ４からシャッタ８５Ａのある搬送口を通し
て予備室７３内に搬入したウエハを、回転軸８２上の位
置Ａ３に設置する。位置Ａ３に設置されたウエハの外周
部の１８０°離れた２箇所に視野を持つように２つの撮
像装置８３Ａ，８４Ａが配置され、外形検出系としての
撮像装置８３Ａ，８４Ａの撮像信号が不図示のウエハロ
ーダ制御系に供給され、このウエハローダ制御系は、そ
の撮像信号を処理して位置Ａ３にあるウエハの外周部の
ノッチ部（切り欠き部）の位置、及びその中心位置を検
出し、このノッチ部の位置が所定の位置（例えば＋Ｙ方
向）に来るように、かつそのウエハの中心位置が所定の
位置に来るように搬送ロボット７９Ａの動作を制御す
る。これによって、ウエハの１回目のプリアライメント
が行われる。

【０１０４】温度調整装置７６Ａ、スライドアーム７７
Ａ、この搬送装置（不図示）、搬送ロボット７９Ａ、及
び撮像装置８３Ａ，８４Ａより第１のウエハローダ系Ｗ
ＬＤＡが構成されている。この第１のウエハローダ系Ｗ
ＬＤＡと対称に、ウエハ室３８内の位置Ｂ１と、待機室
７２Ｂ内の位置Ｂ２と、予備室７３内の位置Ｂ３と、イ
ンターフェース・コラム７１内の位置Ｂ４との間でウエ
ハの受け渡しを行うための第２のウエハローダ系ＷＬＤ
Ｂが配置されている。ウエハローダ系ＷＬＤＢも温度調
整装置７６Ｂ、スライドアーム７７Ｂ、この搬送装置
（不図示）、第２の搬送ロボット７９Ｂ、及び撮像装置
８３Ｂ，８４Ｂより構成されている。ウエハローダ系Ｗ
ＬＤＡ，ＷＬＤＢが搬送系に対応している。そのウエハ
の１回目のプリアライメントは、ウエハのその搬送系に
対する外形基準によるアライメントとみなすことができ
る。

【０１０５】なお、図３の構成例において、予備室７３
内には１台の搬送ロボット７９Ａのみを配置して、この
搬送ロボット７９Ａ（ハンドリング機構）を２つのウエ
ハローダ系ＷＬＤＡ，ＷＬＤＢで共有してもよい。この
際には、外形検出系も１組の撮像装置８３Ａ，８４Ａの
みを配置するだけでよい。投影光学系ＰＬによる露光は
ウエハステージ４０Ａ，４０Ｂに対して交互に行われる
ため、その構成でもスループットは殆ど低下しないと共
に、ウエハローダ系を全体として小型化することができ
る。

【０１０６】図５は、図３と同じく本例のウエハステー
ジ系ＷＳＴ、及びウエハローダ系ＷＬＤＡ，ＷＬＤＢを
示す平面図であり、この図５において、ウエハ室３８の
上部に点線で示すように図２の給気管１６Ｅ及び給気装
置５に連通する３箇所の吹き出し口９４，９５Ａ，９５
Ｂが設置され、これらの吹き出し口９４，９５Ａ，９５
Ｂからウエハ室３８の内部にダウンフロー方式で陽圧の
パージガスが供給されている。この場合、吹き出し口９
４は、Ｙ軸のウエハ干渉計５０ＡＹの光路を含む領域の
上部に設定され、吹き出し口９５Ａ，９５ＢはＸ軸の２
つのウエハ干渉計４９ＡＸ，４９ＢＸの光路を含む領域
の上部に設定されており、ウエハ干渉計４９ＡＸ，４９
ＢＸ，５０ＡＹの光路には実質的に常時高純度のパージ
ガスが供給されているため、その光路の屈折率が安定化
して計測精度が向上する。

【０１０７】但し、そのウエハ干渉計の光路の屈折率は
パージガスの純度が比較的大きく変化すると、それに応
じて変化するため、パージガスの純度が所定の許容値を
超えて変化した場合には、アライメント及び露光動作を
中止して、そのパージガスの純度が高純度で安定化する
までウエハステージ４０Ａ，４０Ｂを待機させるように
してもよい。これによって、アライメント精度及び露光
精度の悪化を防止することができる。

【０１０８】また、図５のウエハローダ室７０の予備室
７３の底面に点線で示すように、図２の排気管１７Ｆに
連通する排気口９６が設置されており、ウエハ室３８、
待機室７２Ａ，７２Ｂ、及び予備室７３の内部にそれぞ
れ吸光物質としての酸素の濃度を計測する酸素濃度セン
サ９３Ａ，９３Ｂ，９３Ｃ，９３Ｄが設置され、酸素濃
度センサ９３Ａ〜９３Ｄの計測値が不図示のパージガス
制御系に供給されている。シャッタ７５Ａ，７８Ａ又は
シャッタ７５Ｂ，７８Ｂが開いている場合に、ウエハ室
３８の内部に供給されたパージガスは、矢印Ｃ１，Ｃ２
及び矢印Ｄ１，Ｄ２で示すように待機室７２Ａ，７２Ｂ
を経て予備室７３に流入し、予備室７３に流れ込んだパ
ージガスは排気口９６から図２の排気管１７Ｆを介して
回収装置４に回収される。また、シャッタ７５Ａ，７８
Ａ，７５Ｂ，７８Ｂが閉じている場合に、ウエハ室３８
内に吹き出したパージガスは、必要に応じて図２の排気
管１７Ｅから回収装置４に回収される。

【０１０９】この場合、酸素濃度センサ９３Ａ〜９３Ｄ
で検出される酸素濃度の許容値は、ウエハ室３８の内
部、待機室７２Ａ，７２Ｂの内部、予備室７３の内部の
順に高く（緩く）設定されており、酸素濃度センサ９３
Ａ〜９３Ｄの何れかで計測される濃度が許容値を超えた
場合に、そのパージガス制御系は吹き出し口９４，９５
Ａ，９５Ｂからウエハ室３８の内部に通常よりも多い流
量でパージガスを供給する。これによって、ウエハの交
換時にシャッタ７５Ａ，７５Ｂ等を開いた場合にも、ウ
エハ室３８内でのパージガスの濃度が高く維持されると
共に、パージガスの使用量を減らすことができる。

【０１１０】そのウエハ室３８内へパージガスを供給す
る際の流量の一例は、ウエハの１枚がウエハ室３８から
順次搬出される際にウエハ室３８内で増加する空間の体
積分を補う程度である。これによって、パージガスの使
用量を少なくすることができる。本例では、そのウエハ
室３８（露光室）の内部の吸光物質（ここでは酸素）の
濃度の許容値（ｄＡとする）は待機室７２Ａ，７２Ｂの
内部の吸光物質の濃度の許容値（ｄＢとする）の１／１
０〜１／１００程度に設定され、待機室７２Ａ，７２Ｂ
の内部の吸光物質の濃度の許容値ｄＢは予備室７３の内
部の吸光物質の濃度の許容値（ｄＣとする）の１／１０
〜１／１００程度に設定されている。そして、一例とし
て、ウエハ室３８内の許容値ｄＡは１００〜１０ｐｐｍ
程度、待機室７２Ａ，７２Ｂ内の許容値ｄＢは１０³ ｐ
ｐｍ程度、予備室７３内の許容値ｄＣは１０⁵ ｐｐｍ程
度に設定される。

【０１１１】この際に、パージガスの濃度管理を容易に
するために、ウエハ室３８内での許容値ｄＡを最も厳し
く設定し、その他の気密室（待機室７２Ａ，７２Ｂ及び
予備室７３）では共通にウエハ室３８内と同程度以上の
許容値に設定するだけでもよい。この場合には、待機室
７２Ａ，７２Ｂと予備室７３とを一つの気密室としても
よい。また、検出対象の吸光物質（不純物）の種類を多
くして、その吸光物質毎にその濃度の許容値を異ならせ
てもよく、最も許容値が厳しい物質の濃度に着目してパ
ージガスの流量などを制御するようにしてもよい。

【０１１２】また、パージガスの別の管理方法として、
ウエハ室３８に隣接する待機室７２Ａ，７２Ｂではその
内部の吸光物質（不純物）の許容濃度をウエハ室３８内
と同程度に設定し、待機室７２Ａ，７２Ｂよりもウエハ
カセット側に配置される予備室７３などでは、その内部
の吸光物質の許容濃度をウエハ室３８内よりも高く設定
するようにしてもよい。これによって管理が単純化され
る。

【０１１３】また、吸光物質の濃度の許容値が緩い（大
きい）気密室からその許容度が厳しい（小さい）気密室
へのパージガスの逆流を防止するために、各気密室内で
のパージガスの圧力を異ならせる、即ちその許容値が厳
しい（小さい）気密室ほどその内部でのパージガスの圧
力を高くするようにしてもよい。また、本例ではウエハ
室３８内にパージガスをダウンフロー方式で供給してい
るが、パージガスが本例のようにヘリウムガスのような
軽い気体である場合、外気の主成分である空気は下部に
溜まり易く、その軽いパージガスを上方から供給するこ
とによって、その空気は効率的に下方から排気されるた
め、ウエハ室３８内のパージガスが高純度に維持され
る。但し、例えば外気が空気よりも軽い気体であるよう
な場合には、その軽い気体よりなるパージガスをウエハ
室３８内の底面部から吹き上げるようにして（いわばオ
ーバーフロー方式で）供給するようにしてもよい。

【０１１４】なお、露光光としてＫｒＦエキシマレーザ
（波長２４８ｎｍ）などを使用する場合にも、その光路
にはヘリウムガスや窒素ガスなどのパージガスを供給す
ることが望ましい。しかしながら、その場合のパージガ
スの濃度は例えば９０〜９９％程度に落としても、ウエ
ハ上で高い露光強度が得られると共に、レーザ干渉計等
のセンサでも高い計測精度が得られる。但し、この場合
にそのセンサの光路での屈折率の揺らぎが大きくならな
いように、気密室に対するパージガスの供給管や排気管
の位置をそのセンサの光路からできるだけ離して配置す
ることが望ましい。

【０１１５】次に、本例の温度調整装置７６Ａ（温度制
御系）及びプリアライメント機構９２Ａ（第１のアライ
メント系）の構成及び動作につき図８〜図１２を参照し
て詳細に説明する。図８（ａ）は図３のウエハローダ室
７０内の左半面の状態を示す拡大平面図、図８（ｂ）は
図８（ａ）の一部を切り欠いた正面図であり、図８
（ｂ）に示すように、一方の温度調整装置７６Ａは、上
下駆動部１１４と、この上に固定されてヒータ等の加熱
器、及びペルチェ素子等の冷却素子を備えた加熱冷却部
１１３と、この上に固定された３本の支持ピン１１２と
を備えている。支持ピン１１２は、熱伝導率の良好な材
料（金属等）から形成され、不図示であるが、支持ピン
１１２の上端付近にサーミスタ等の温度測定素子が固定
され、この温度測定素子による温度の検出データが不図
示のウエハローダ制御系に供給される。本例の支持ピン
１１２は、脱ガスの少ない材料より形成されている。

【０１１６】この場合、これから露光されるウエハをウ
エハＷ１とすると、図８（ａ）に示すように、ハンドリ
ング機構としての搬送ロボット７９ＡによってウエハＷ
１は、ウエハローダ室７０の外部の位置Ａ４から予備室
７３内の１回目のプリアライメントが行われる位置Ａ３
を経て、待機室７２Ａ内の位置Ａ２に搬送される。図８
（ｂ）に示すように、点線で示す位置Ａ２の下方に温度
調整装置７６Ａの支持ピン１１２が待機しており、この
状態で回転軸８２を降下させることで、搬送ロボット７
９Ａから支持ピン１１２上にウエハＷ１が受け渡され
る。ウエハＷ１は、その前のウエハのアライメント及び
露光が終わるまで、支持ピン１１２上で待機している。
この待機中に、支持ピン１１２に装着されている温度測
定素子（不図示）によって検出される温度（ほぼウエハ
Ｗ１の温度とみなすことができる）が、ウエハＷ１に塗
布されているフォトレジストの適正温度（予め露光デー
タとして設定されている）に近付くように、そのウエハ
ローダ制御系は加熱冷却部１１３を介して支持ピン１１
２及びウエハＷ１の温度を制御する。これによって、ウ
エハＷ１は常に適正温度に保たれた状態で待機するた
め、常にフォトレジストを最も高い解像度が得られる状
態で露光できる。

【０１１７】なお、図８では、図３中のスライドアーム
７７Ａが省略されているが、図８の状態の後、ウエハＷ
１は、図９に示すようにスライドアーム７７Ａに受け渡
される。図９（ａ）は図３の待機室７２Ａの内部を示す
平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）の一部を切り欠いた正
面図であり、図９（ｂ）に示すように、ウエハＷ１が温
度調整装置７６Ａの支持ピン１１２上に待機している状
態では、スライドアーム７７ＡはウエハＷ１の底面部に
位置している。また、スライドアーム７７Ａは上部のス
ライダ８６Ａに連結され、スライダ８６Ａは必要に応じ
てスライドアーム７７Ａを上下に駆動すると共に、図９
（ａ）に示すように、位置Ａ２と位置Ａ１との間でスラ
イドアーム７７Ａをほぼ直線的に移動する。スライドア
ーム７７Ａ及びスライダ８６Ａが本発明のアーム機構に
対応している。また、本例の待機室７２Ａと図３のウエ
ハ室３８との間の搬送口７４Ａ（図３の搬送口５２Ａも
同様）は上下方向の幅が広く形成されており、それを開
閉するためのシャッタ７５Ａは、ほぼ下半分の開閉を行
う第１シャッタ７５Ａ１と、ほぼ上半分の開閉を行う第
２シャッタ７５Ａ２とから構成されている。

【０１１８】そして、ウエハＷ１をウエハ室３８側に搬
送する際には、図９（ｂ）において、スライドアーム７
７Ａを上昇させて支持ピン１１２からスライドアーム７
７ＡにウエハＷ１を受け渡した後、図９（ｂ）に対応す
る図９（ｄ）に示すように、第１シャッタ７５Ａ１のみ
を開く。これによって、搬送口７４Ａのほぼ下半分の領
域、即ちウエハＷ１及びスライドアーム７７Ａが通過で
きる領域が開かれる。なお、ウエハステージ４０Ａ側の
ウエハホルダを搬送する場合もあるが、このようにウエ
ハＷ１よりも大きい付属物を搬送するような場合には、
第１シャッタ７５Ａ１と共に第２シャッタ７５Ａ２も開
くようにする。このように隣接する気密室間の搬送口７
４Ａ等を必要最小限だけ開くようにすることで、パージ
ガスを有効に利用することができる。

【０１１９】その後、図９（ａ）に対応する図９（ｃ）
に示すように、スライドアーム７７Ａを搬送口７４Ａの
方向に駆動することで、ウエハＷ１がウエハ室３８内の
位置Ａ１まで搬送される。位置Ａ１を囲むように、図１
０に示すようにプリアライメント機構９２Ａが配置され
ている。図１０（ａ）はそのプリアライメント機構９２
Ａの搬入用のロードアーム１１６を示す平面図、図１０
（ｂ）は図１０（ａ）の一部を省略した正面図、図１０
（ｃ）は図１０（ｂ）のＣＣ線に沿う断面図であり、図
１０（ａ），（ｂ）に示すように、ロードアーム１１６
は、上下に伸びた回転昇降軸１１９と、この回転昇降軸
１１９に取り付けられて、９０°間隔で開いた２個の爪
状の保持部１１７ａ，１１７ｂを有する第１アーム１１
７と、この第１アーム１１７に対して０°〜１８０°程
度の範囲で回転可能に回転昇降軸１１９に取り付けられ
て、爪状の保持部１１８ａを有する第２アーム１１８
と、その回転昇降軸１１９を上下方向及び回転方向に駆
動する駆動部１１５とを有する。この場合、３箇所の保
持部１１７ａ，１１７ｂ，１１８ａ上にウエハＷ１が載
置されると共に、第２アーム１１８の回転角は、その保
持部１１８ａがウエハＷ１の外周部のノッチ部ＮＰから
外れるように設定される。

【０１２０】ウエハＷ１は、一例として直径が３００ｍ
ｍのいわゆる１２インチウエハであり、その外周部には
１箇所に切り欠き部であるノッチ部ＮＰが形成されてい
るが、それ以外に例えば２箇所以上にノッチ部が形成さ
れていたり、比較的広い範囲の切り欠き部であるオリエ
ンテーションフラットが形成されている場合も有り得
る。このように切り欠き部の位置や形状が変化しても、
第２アーム１１８を回転することによって、その切り欠
き部を避けてウエハを保持することができる。本例で
は、第２アーム１１８は、第１アーム１１７に対して９
０°回転した状態で固定されており、第２アーム１１８
から更にほぼ９０°回転した位置にノッチ部ＮＰが形成
されている。更に、第２アーム１１８は、２点鎖線の位
置Ｇ１で示すように、ウエハＷ１の移動方向（水平方
向）に沿って回転昇降軸１１９に対してスライドできる
ように構成されている。

【０１２１】また、図１０（ａ）に示すように、位置Ａ
１にあるウエハＷ１の外周部の上方に３箇所の撮像素子
１２１Ａ〜１２１Ｃを備えた撮像部１２０が配置され、
中央の撮像素子１２１Ｂはノッチ部ＮＰの上方に位置し
ている。そして、ウエハＷ１の底面側に図１０（ｂ），
（ｃ）に示すように、３箇所の例えば発光ダイオードよ
りなる発光素子１２３Ａ〜１２３Ｃを備えた照明部１２
２が、矢印Ｇ２の方向に待避できるように配置されてい
る。照明部１２２及び撮像部１２０より外形検出系が構
成されている。発光素子１２３Ａ〜１２３Ｃとしては、
入射端にハロゲンランプからの光が集光されている光フ
ァイバの射出端等も使用することができ、ウエハＷ１の
外形の検出時には、発光素子１２３Ａ〜１２３Ｃは撮像
素子１２１Ａ〜１２１Ｃに対向するように配置されると
共に、撮像素子１２１Ａ〜１２１Ｃの撮像信号がアライ
メント制御系（不図示）に供給され、アライメント制御
系はその撮像信号を処理して、ウエハＷ１のノッチ部Ｎ
Ｐの方向、及びウエハＷ１の中心位置を求める。このよ
うにウエハＷ１の外形検出が終了した後、ウエハＷ１を
ウエハステージ４０Ａ上に載置できるように、照明部１
２２は待避する。

【０１２２】そして、アライメント制御系は、そのノッ
チ部ＮＰの方向が予め定められている方向となるよう
に、駆動部１１５を介して回転昇降軸１１９を回転させ
ると共に、ウエハＷ１の中心位置が、図３のウエハステ
ージ４０Ａ上の予め定められている位置、例えば不図示
のウエハホルダの中心に合致するようにウエハステージ
４０Ａの位置決めを行う。これによって、ウエハＷ１の
２回目のプリアライメント、即ち外形基準によるウエハ
ステージ４０Ａに対する位置決めが完了し、この状態で
ウエハＷ１がウエハステージ４０Ａ上にロードされる。

【０１２３】但し、実際には、それまでウエハステージ
４０Ａ上には露光済みのウエハが載置されており、この
露光済みのウエハ（ウエハＷ５とする）は、図１１に示
すように位置Ａ５において搬出用のアンロードアーム１
２４に受け渡されている。図１１（ａ）は、プリアライ
メント機構９２Ａのロードアーム１１６及びアンロード
アーム１２４を示す平面図、図１１（ｂ）は図１１
（ａ）の正面図であり、説明の便宜上、図１１（ａ）に
おいてウエハＷ１，Ｗ５は点線で示してある。図１１
（ａ），（ｂ）に示すように、アンロードアーム１２４
はロードアーム１１６と同様に、第１アーム１２５、第
２アーム１２６、及び回転昇降軸１２７を備えており、
回転昇降軸１２７は駆動部１１５によって駆動される。
また、アンロードアーム１２４もウエハＷ５を底面から
保持するための３箇所の爪状の保持部１２５ａ，１２５
ｂ，１２６ａを備えており、第２アーム１２６は点線の
位置Ｇ３で示すようにウエハＷ５の移動方向にスライド
可能であるが、アンロードアーム１２４はロードアーム
１１６を囲むように構成されている。

【０１２４】この場合、図３のウエハステージ４０Ａ上
の露光済みのウエハ（ウエハＷ５）は、図１１（ａ）に
おいて、プリアライメントの位置Ａ１に対して斜め方向
にずれた位置Ａ５でアンロードアーム１２４に受け渡さ
れる。その後、次の露光対象のウエハＷ１が図３に示す
スライドアーム７７Ａを介してロードアーム１１６に受
け渡されると共に、そのスライドアーム７７Ａにアンロ
ードアーム１２４から露光済みのウエハＷ５が受け渡さ
れて、ウエハＷ５は図３の待機室７２Ａ側に搬出され
る。そして、ウエハＷ１のプリアライメントが行われ
て、照明部１２２が待避した後、ウエハＷ１がウエハス
テージ４０Ａ上にロードされる。このように本例のプリ
アライメントの位置Ａ１（Ｂ１も同様）は、ローディン
グ・ポジションでもある。

【０１２５】図１２はロードアーム１１６からウエハス
テージ４０Ａ上にウエハＷ１を受け渡すときの動作の一
例を示し、先ず図１２（ａ）に示すようにプリアライメ
ントが行われた位置Ａ１で、ロードアーム１１６の回転
昇降軸１１９が降下して、図１３（ｂ）に示すように、
下方のウエハステージ４０Ａのウエハホルダ１２８上に
ウエハＷ１が載置される。

【０１２６】図１３（ａ）はそのウエハホルダ１２８を
示す平面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）の断面図であ
り、図１３（ａ）では分かり易いようにウエハＷ１は省
略してあり、更にロードアーム１１６も省略している。
図１３（ａ），（ｂ）に示すように、ウエハホルダ１２
８は、ウエハステージ４０Ａ上の凹部中に吸着孔１２９
Ｆ及び吸着溝１２８ｆを通して不図示の真空ポンプによ
って吸着保持されており、その上のウエハＷ１もウエハ
ホルダ１２８内の吸着孔１２８ｇ、及びウエハステージ
４０Ａ上の吸着孔１２９Ｇを通して不図示の真空ポンプ
によって吸着保持される。また、ウエハホルダ１２８の
上面には外周部の段差部１２８ａに加えて、図１０のロ
ードアーム１１６の保持部１１７ａ，１１７ｂ，１１８
ａ、及び図１１のアンロードアーム１２４の保持部１２
５ａ，１２５ｂ，１２６ａを差し込むための切り欠き部
１２８ｂ〜１２８ｅがほぼ９０°間隔で形成されてい
る。

【０１２７】この状態で、図１２（ｂ）に示すように、
第２アーム１１８を矢印Ｇ４で示すようにスライドさせ
て、保持部１１８ａをウエハＷ１の底面部から外すよう
にする。その後、図１２（ｃ）に矢印Ｇ５で示すように
ウエハステージ４０Ａをロードアーム１１６に対して斜
めに移動させて、ロードアーム１１６の３箇所の保持部
１１７ａ，１１７ｂ，１１８ａを全てウエハＷ１の底面
部から外す。この状態で、ロードアーム１１６を上昇さ
せると、図１２（ｄ）に矢印Ｇ６で示すようにウエハス
テージ４０Ａは自由に動けるようになるため、ウエハス
テージ４０Ａは図３のアライメントセンサ２７Ａの下方
に移動する。

【０１２８】その後、ウエハＷ１のアライメント及び露
光が終了して、ウエハステージ４０ＡからウエハＷ１を
搬出する際には、ほぼ図１２（ａ）〜（ｄ）の動作と逆
の動作を経て、図１３（ｃ）に示すようにウエハＷ１を
アンロードアーム１２４に受け渡す。この際に、吸着孔
１２８ｇを通しての吸着は解除されており、ウエハＷ１
は図３のスライドアーム７７Ａに渡される。更に、ウエ
ハホルダ１２８自体を搬出する場合には、図１３（ｄ）
に示すように、吸着溝１２８ｆを介しての吸着も解除し
た後、ウエハＷ１と同様にしてウエハホルダ１２８をア
ンロードアーム１２４に受け渡せばよい。

【０１２９】このように本例では、ウエハの移動方向に
スライド可能な保持部１１８ａ，１２６ａを備えたロー
ドアーム１１６、及びアンロードアーム１２４を備えた
プリアライメント機構９２Ａが備えられているため、ウ
エハステージ４０Ａに対するウエハの搬入及び搬出を高
速に、かつ簡単な制御で行うことができる。更に、プリ
アライメント機構９２Ａには外形検出系が備えられてい
るため、その検出結果に基づいてウエハをウエハステー
ジ４０Ａに対してほぼ目標とする位置関係で設置できる
ため、その後のアライメントセンサ２７Ａを用いてのウ
エハアライメントを迅速に行うことができる。

【０１３０】ここで、図３のウエハステージ系ＷＳＴ、
及びウエハローダ系ＷＬＤＡ，ＷＬＤＢの全体の動作の
一例につき説明する。先ず、第１のウエハステージ４０
Ａ上の第１のウエハＷ１に対する走査露光が終わって、
第２のウエハステージ４０Ｂ上の第２のウエハＷ２に対
する走査露光を行うものとすると、第１のウエハステー
ジ４０Ａが位置Ａ１に移動した後、アライメントセンサ
２７Ｂの下でウエハアライメントの行われた第２のウエ
ハステージ４０Ｂが投影光学系ＰＬの露光領域側に移動
して、ウエハステージ４０Ｂ上のウエハＷ２に対する走
査露光が開始される。また、この時点までに、インター
フェース・コラム７１内の位置Ａ４にある未露光のウエ
ハが搬送ロボット７９Ａによって予備室７３内の位置Ａ
３まで搬送され、ここで撮像装置８３Ａ，８４Ａを用い
てノッチ部を基準として、回転角及び中心位置の１回目
のプリアライメントが行われる。その後、位置Ａ３のウ
エハは搬送ロボット７９Ａによって待機室７２Ａ内の温
度調整装置７６Ａ上の位置Ａ２に搬送され、ここで露光
に適した温度まで加熱、又は冷却された後、スライドア
ーム７７Ａによってウエハ室３８内の位置Ａ１の近傍ま
で搬送される。

【０１３１】その位置Ａ１において、ウエハステージ４
０Ａ上の露光済みのウエハＷ１は、図４のプリアライメ
ント機構９２Ａのアンロードアーム（不図示）に受け渡
されると共に、スライドアーム７７Ａ上の未露光のウエ
ハはそのプリアライメント機構９２Ａのロードアーム
（不図示）に受け渡される。次に、そのアンロードアー
ム上の露光済みのウエハがスライドアーム７７Ａ上に受
け渡された後に、そのロードアーム上の未露光のウエハ
の外周部の３箇所の形状を不図示の撮像装置で観察する
ことによって、その未露光のウエハの２回目のプリアラ
イメントが行われる。この後、その未露光のウエハは位
置Ａ１でウエハステージ４０Ａ上に載置されて、ウエハ
ステージ４０Ａによってアライメントセンサ２７Ａの下
方に移動して、アライメントセンサ２７Ａによってその
未露光のウエハ上のサーチアライメントマークの検出
（サーチアライメント）、及びこの結果を用いたファイ
ンアライメントマークの検出が行われる。この際に、例
えばエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧ
Ａ）方式でウエハのファインアライメントが行われる。
ＥＧＡ方式では、例えば特開昭６１−４４４２９号公報
（特公平４−４７９６８号公報）で開示されているよう
に、ウエハ上から選択された所定個数のショット領域
（サンプルショット）に付設されたアライメントマーク
（ウエハマーク）の座標位置を計測し、この計測結果を
統計処理することで、全部のショット領域の座標が求め
られる。

【０１３２】本例ではサーチアライメント、及びファイ
ンアライメントをまとめてウエハアライメントと呼んで
いる。ウエハアライメントが完了した第１のウエハステ
ージ４０Ａ上のウエハは、第２のウエハステージ４０Ｂ
上のウエハＷ２の走査露光が終了するまで、アライメン
トセンサ２７Ａの下方で待機する。一方、位置Ａ１でウ
エハステージ４０Ａからスライドアーム７７Ａに受け渡
された露光済みのウエハＷ１は、待機室７２Ａ内の位置
Ａ２まで移動した後、搬送ロボット７９Ａによって位置
Ａ２からインターフェース・コラム７１内の位置Ａ４ま
で搬送される。この際に、位置Ａ４には露光済みのウエ
ハ用のウエハカセットが待機しており、ウエハＷ１はそ
のウエハカセットに収納される。その後、位置Ａ４には
未露光のウエハを収納したウエハカセットが移動して、
このウエハカセット内の未露光のウエハが搬送ロボット
７９Ａによって予備室７３内の位置Ａ３まで搬送され
る。

【０１３３】また、第２のウエハステージ４０Ｂ上で露
光が行われたウエハＷ２が、ウエハ室３８内の位置Ｂ１
まで搬送されると共に、第１のウエハステージ４０Ａが
投影光学系ＰＬの露光領域側に移動して、ウエハステー
ジ４０Ａ上のウエハの走査露光が開始される。この際
に、位置Ｂ１の近傍には搬送ロボット７９Ｂ及びスライ
ドアーム７７Ｂによって位置Ｂ４から位置Ｂ３，Ｂ２を
経て未露光で温度制御されたウエハが搬送されている。
そして、図４のプリアライメント機構９２Ｂを介してス
ライドアーム７７Ｂ上の未露光のウエハと、ウエハステ
ージ４０Ｂ上の露光済みのウエハＷ２との交換が行われ
た後、位置Ｂ１において未露光のウエハの２回目のプリ
アライメントが行われる。一方、露光済みのウエハＷ２
は、スライドアーム７７Ｂ及び搬送ロボット７９Ｂを介
して位置Ｂ２から位置Ｂ４まで搬送される。

【０１３４】このように本例では、ウエハステージＷＳ
Ｔ及びウエハローダ系ＷＬＤＡ，ＷＬＤＢをそれぞれウ
エハ室３８及びウエハローダ室７０内にモジュール構成
で組み込むようにしているが、ウエハ室３８内の位置Ａ
１，Ｂ１において２回目のプリアライメントを行ってい
るため、ウエハ室３８とウエハローダ室７０との組立時
の位置関係はそれ程厳密である必要が無い。即ち、投影
露光装置の組立調整を容易に行うことができると共に、
ウエハアライメントを高精度に行うことができる。

【０１３５】なお、本例ではロードアーム１１６及びア
ンロードアーム１２４などを含むプリアライメント機構
９２Ａ，９２Ｂがウエハ室３８内に配置されるものとし
たが、例えばウエハローダ系ＷＬＤＡ，ＷＬＤＢと一緒
にそのプリアライメント機構９２Ａ，９２Ｂをモジュー
ル構成でウエハローダ室７０内に組み込むように構成し
てもよい。このとき、ウエハの交換時間を短縮するため
に、ウエハステージがウエハの交換位置に到達するのに
先立ち、その交換位置の上方空間にアンロードアーム、
及びプリアライメントが終了したウエハを保持するロー
ドアームを待機させておくとよい。

【０１３６】これにより、ウエハの露光処理が行われて
いても、例えばウエハ交換の準備作業（ロードアームや
アンロードアームの駆動などを含む）に伴って生じる振
動などによって露光精度が低下するのを防止することが
できる。この構成では、ウエハ室３８とウエハローダ室
７０との相対的な位置関係の変動によってプリアライメ
ント精度が低下し得るので、必要によってはその位置関
係を検出するセンサ（ギャップセンサなど）を設け、こ
の検出結果とプリアライメント結果とに基づいて、例え
ばウエハステージとロードアームとの相対位置関係を調
整してウエハの受け渡しを行うことが望ましい。

【０１３７】更に本例では、図３において未露光のウエ
ハ、又は露光済みのウエハが搬送口７４Ａ，７４Ｂ等を
通過する際に、対応するシャッタ７５Ａ，７５Ｂ，７８
Ａ，７８Ｂ，８５Ａ，８５Ｂが開くと共に、ウエハが通
過しない期間では対応するシャッタ７５Ａ，７５Ｂ〜８
５Ａ，８５Ｂは閉じている。また、シャッタ７５Ａ，７
５Ｂが開いている場合には、シャッタ７８Ａ，７８Ｂ又
はシャッタ８５Ａ，８５Ｂが閉じるように制御されてお
り、ウエハ室３８の内部が直接にインターフェース・コ
ラム７１の内部、即ち外気と連通することは無い。従っ
て、ウエハ室３８の内部のパージガスの濃度は常に高く
維持されている。

【０１３８】次に、図３中のウエハ室３８及びウエハロ
ーダ室７０の組立方法の一例につき図６、図７を参照し
て詳細に説明する。図６は、図３中のウエハ室３８、ウ
エハローダ室７０、及び投影光学系ＰＬの組立調整時の
状態を示す斜視図であり、この図６において、ウエハ室
３８の上面にはレーザ光源部９１、プリアライメント機
構９２Ａ，９２Ｂ、ＡＦセンサ８８Ａ，８８Ｂ、及びア
ライメントセンサ２７Ａ，２７Ｂ等が凸部として突き出
ているが、これらの間に投影光学系ＰＬを水平方向に相
対移動できる溝部３８ａが形成されている。また、ウエ
ハローダ室７０の上面には図３のスライドアーム７７
Ａ，７７Ｂを駆動するための駆動装置が収納された駆動
部７０ａ，７０ｂが設置され、ウエハローダ室７０の底
面には防振台７０ｃが配置されている。更に、ウエハロ
ーダ室７０の正面部には、図３のインターフェース・コ
ラム７１との間でウエハが搬送される搬送口９７Ａ，９
７Ｂが形成され、この搬送口９７Ａ，９７Ｂは図３のシ
ャッタ８５Ａ，８５Ｂによって開閉される。

【０１３９】本例の投影露光装置の組立調整時には、ウ
エハ室３８はこの中のウエハステージ系ＷＳＴと共に組
み立てられ、これとほぼ並行してウエハローダ室７０は
この中のウエハローダ系ＷＬＤＡ，ＷＬＤＢと共に組み
立てられる。その後、投影光学系ＰＬが図２のフレーム
機構に装着された後、図６の矢印で示すように投影光学
系ＰＬが溝部３８ａに沿って相対移動するようにそのフ
レーム機構にウエハ室３８が設置され、これに続いてウ
エハ室３８の搬送口５２Ａ，５２Ｂにウエハローダ室７
０の搬送口７４Ａ，７４Ｂが対向するようにウエハロー
ダ室７０が設置される。その後、投影光学系ＰＬの下端
部とウエハ室３８の溝部３８ａとの隙間を密閉するよう
に、図７（ａ）に示すように軟性シールド部材１８Ｄが
装着され、搬送口５２Ａ（又は５２Ｂ）と搬送口７４Ａ
（又は７４Ｂ）との間の空間を外気から隔離するように
軟性シールド部材１８Ｆ（又は１８Ｇ）が装着される。

【０１４０】同様にしてその他の照明光学系、及びレチ
クル室２３等の組立調整も行われる。その後で、総合調
整（電気調整、動作確認等）を行うことにより図１、図
２の投影露光装置をモジュール方式、又はボックス方式
で短時間に製造することができる。これらの動作はクリ
ーンルーム内で行われることが望ましい。なお、ウエハ
の搬出は、図１４に示すような別の方法でも行うことが
できる。図１４（ａ）において、ウエハステージ４０Ａ
上にウエハホルダ１２８を介してウエハＷ１が保持され
ており、ウエハステージ４０Ａに対して手前側のプリア
ライメントを行う位置Ａ１の更に手前側に、不図示の移
動自在のスライダによって平板状のウエハ支持板１２９
が支持されている。ウエハ支持板１２９の高さはウエハ
ホルダ１２８よりも僅かに低く設定されており、ウエハ
支持板１２９の上面には半円形の段差部（不図示）より
なるストッパー、及びウエハを吸着保持する機構（真空
吸着用の吸着孔等）が備えられている。この状態で、ウ
エハステージ４０Ａを位置Ａ１の方向（矢印Ｇ６で示す
方向）に所定速度で移動して、位置Ａ１付近でウエハホ
ルダ１２８によるウエハＷ１の吸着を解除すると共に、
ウエハステージ４０Ａを急激に停止させる。このとき、
ウエハＷ１は慣性によってウエハ支持板１２９の上面に
移動して、上記のストッパーによって停止する。その
後、例えばウエハＷ１の吸着を開始して、不図示のスラ
イダによってウエハ支持板１２９を搬出することによっ
て、高速にウエハＷ１の搬出が行われる。

【０１４１】また、上記の実施の形態では、ウエハは単
体として搬送が行われているが、ウエハを搬送し易い付
属物と一体にして搬送するようにしてもよい。図１５
（ａ）は、ウエハＷ１を付属物と一体にして搬送する場
合のウエハステージを示す平面図、図１５（ｂ）はその
一部の側面図、図１５（ｃ）は図１５（ａ）でウエハス
テージ４０Ａの部分を断面とした正面図であり、図１５
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、ウエハステージ
４０Ａの上面の凹部中に、段差部１３２ａを有する円板
状のウエハホルダ１３２が保持されており、この上方に
ウエハＷ１が保持リング１３０によって支持されてい
る。即ち、保持リング１３０はウエハＷ１を囲むと共
に、保持リング１３０に９０°間隔で３箇所に設けられ
た爪状の保持部１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃによって
ウエハＷ１の底面が支持されている。また、保持リング
１３０の上面に１８０°離れて設けられた取っ手部１３
１Ａ，１３１Ｂが、２本のフォーク状の搬送アーム１３
３の先端部１３３ａ，１３３ｂによって支持されてい
る。

【０１４２】ウエハＷ１をロードする際には、図１５
（ｃ）の状態から搬送アーム１３３を降下させて、図１
５（ｄ）に示すように、保持リング１３０の保持部１３
０ａ〜１３０ｃをウエハホルダ１３２の段差部１３２ａ
上に載置すると、この途中でウエハＷ１がウエハホルダ
１３２の上面に載置される。その後、例えばウエハステ
ージ４０Ａを僅かに手前側に移動させて、搬送アーム１
３３を上昇させることで、ウエハＷ１のロードが完了す
る。ウエハＷ１の搬出を行う場合には、逆の動作を行え
ばよい。

【０１４３】このように図１５の実施の形態では、ウエ
ハＷ１の搬送が付属物としての保持リング１３０と一体
的に行われるため、例えば保持リング１３０の取っ手部
１３１Ａ，１３１Ｂを大きくすることによって、搬送ア
ーム１３３による保持リング１３０及びウエハＷ１の搬
送を確実に、かつ容易に行うことができる。次に、本発
明の実施の形態の他の例につき説明する。先ず、図１６
〜図１９を参照して上記の投影露光装置のウエハステー
ジ系ＷＳＴの別の構成例につき説明する。図３のウエハ
ステージ系ＷＳＴはＸ軸ガイド部材４１，４２を２つの
ウエハステージ４０Ａ，４０Ｂで共用しているのに対し
て、この構成例では２つのウエハステージ４０Ａ，４０
Ｂで独立にＸ軸ガイド部材を備えているものであり、図
１６〜図１９において図１〜図３に対応する部分には同
一符号を付してその詳細説明を省略する。

【０１４４】図１６はウエハステージ系の別の構成例を
示す平面図、図１７は図１６のウエハステージ系を示す
斜視図であり、図１７に示すように、不図示の定盤上に
第１可動ベース１４１Ａ及び第２可動ベース１４１Ｂを
積み重ねた構造のウエハベース１４０が載置され、ウエ
ハベース１４０上に並列にエアーベアリングを介してＸ
方向、Ｙ方向に摺動自在に可動交換テーブル１４９Ａ，
１４９Ｂが載置され、可動交換テーブル１４９Ａ，１４
９Ｂ上にそれぞれウエハＷ１，Ｗ２を保持するウエハス
テージ４０Ａ，４０Ｂが固定されている。本例のウエハ
ステージ４０Ａ，４０Ｂは図３のウエハステージ４０
Ａ，４０ＢからＹ方向に駆動するための機構を取り除い
たステージであり、フォーカシング及びレベリングを行
う機能を備えている。その上方に＋Ｙ方向側に投影光学
系ＰＬが配置され、−Ｙ方向側にオフ・アクシス方式で
撮像方式のアライメントセンサ２７が配置されている。

【０１４５】そして、第２可動ベース１４１Ｂはガイド
部材１４２に沿ってエアーベアリングを介してＸ方向に
摺動自在に載置され、その上に第１可動ベース１４１Ａ
がエアーベアリングを介してＹ方向に摺動自在に載置さ
れ、第１可動ベース１４１ＡのＹ方向の位置はリニアモ
ータ１４３Ｃによって調整され、第２可動ベース１４１
ＢのＸ方向の位置もリニアモータ１４３Ａ，１４３Ｂに
よって調整される。即ち、本例のウエハベース１４０
は、その上の可動交換テーブル１４９Ａ，１４９ＢがＸ
方向、Ｙ方向に移動すると、運動量保存則を満たして逆
方向に移動すると共に、必要に応じてＸ方向、Ｙ方向の
位置を例えば移動可能範囲の中央（中立位置）に戻すこ
とができるように構成されている。これによって、振動
の発生が抑制されている。

【０１４６】また、図１６において、ウエハベース１４
０上にＹ方向に近接して、Ｘ方向に所定間隔で第１の１
対のＹ軸ガイド１４５Ａ，１４６Ａ、及び第２の１対の
Ｙ軸ガイド１４５Ｂ，１４６Ｂが固定され、Ｙ軸ガイド
１４５Ａ，１４６Ａ、及びＹ軸ガイド１４５Ｂ，１４６
Ｂの間にそれぞれリニアモータ方式でＹ方向に駆動され
るように第１のＸ軸ガイド部材１４７Ａ及び第２のＸ軸
ガイド部材１４７Ｂが配置されている。更にＸ軸ガイド
部材１４７Ａ及び１４７Ｂに沿ってそれぞれリニアモー
タ方式でＸ方向に駆動されるように第１のＸ軸スライダ
１４８Ａ及び第２のＸ軸スライダ１４８Ｂが配置され、
Ｘ軸スライダ１４８Ａ，１４８Ｂに対して可動交換テー
ブル１４９Ａ，１４９Ｂが連結されている。本例では、
可動交換テーブル１４９Ａ，１４９Ｂは、必要に応じて
Ｘ軸スライダ１４８Ａ，１４８Ｂから切り離して別のＸ
軸スライダ１４８Ｂ，１４８Ａに連結できるように構成
されている。

【０１４７】第１のＹ軸ガイド１４５Ａ，１４６Ａ、Ｘ
軸ガイド部材１４７Ａ、及びＸ軸スライダ１４８Ａより
第１の駆動系ＤＲＶＡが構成され、第２のＹ軸ガイド１
４５Ｂ，１４６Ｂ、Ｘ軸ガイド部材１４７Ｂ、及びＸ軸
スライダ１４８Ｂより第２の駆動系ＤＲＶＢが構成され
ており、第１の可動交換テーブル１４９Ａ（ウエハステ
ージ４０Ａ）と第２の可動交換テーブル１４９Ｂ（ウエ
ハステージ４０Ｂ）とは互いに交換されて、第１の駆動
系ＤＲＶＡ又は第２の駆動系ＤＲＶＢによってＸ方向、
Ｙ方向、及び回転方向に駆動される。この場合、第１の
駆動系ＤＲＶＡは、投影光学系ＰＬの下方でウエハステ
ージ４０Ａ，４０Ｂの駆動を行い、第２のＤＲＶＢは、
アライメントセンサ２７の下方でウエハステージ４０
Ａ，４０Ｂの駆動を行う。

【０１４８】また、本例ではウエハステージ４０Ａ，４
０Ｂの位置計測用にレーザ干渉計よりなるＸ軸のウエハ
干渉計１４４Ａ、及びＹ軸の２つのウエハ干渉計１４４
Ｂ，１４４Ｃが設けられ、Ｘ軸のウエハ干渉計１４４Ａ
は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを中心とするようにＸ軸
に沿う複数軸の計測ビームＬＢ１、アライメントセンサ
２７の検出中心を中心とするようにＸ軸に沿う複数軸の
計測ビームＬＢ３、及びそれらの中間位置の計測ビーム
ＬＢ２を供給する。図１６の状態では、計測ビームＬＢ
１の内の３軸のレーザビームがウエハステージ４０Ａの
Ｘ軸の移動鏡４８ＡＸに照射され、１軸のレーザビーム
が投影光学系ＰＬの参照鏡５６ＡＸに照射され、投影光
学系ＰＬを基準としてウエハステージ４０ＡのＸ方向の
位置、Ｚ軸回りの回転角（ヨーイング量）、及びＹ軸の
回りの回転角（ローリング量）が計測されている。ま
た、計測ビームＬＢ３の内の２軸のレーザビームはウエ
ハステージ４０ＢのＸ軸の移動鏡４８ＢＸに照射され、
１軸のレーザビームはアライメントセンサ２７の参照鏡
５６ＢＸに照射され、アライメントセンサ２７を基準と
するウエハステージ４０ＢのＸ方向の位置、及びヨーイ
ング量が計測されている。

【０１４９】更に、Ｙ軸の第１のウエハ干渉計１４４Ｂ
は投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを中心とするようにＹ軸に
沿う複数軸の計測ビームＬＢ４、及びそれからＸ方向に
離れた計測ビームＬＢ６を−Ｙ方向に供給する。なお、
計測ビームＬＢ４と共に点線で示すようにＺ方向に離れ
た計測ビームＬＢ５を供給してもよい。図１６の状態で
は、計測ビームＬＢ４の内の２軸のレーザビームがウエ
ハステージ４０ＡのＹ軸の移動鏡４８ＡＹに照射され、
１軸のレーザビームが投影光学系ＰＬの参照鏡５６ＡＹ
に照射され、投影光学系ＰＬを基準としてウエハステー
ジ４０ＡのＹ方向の位置、及びヨーイング量が計測され
ている。本例では、移動鏡４８ＡＸに対するレーザビー
ムの入射位置をウエハＷ１の表面と同じ高さに設定して
いるため、ピッチングによるアッベ誤差は生じない。し
かしながら、より高精度に位置計測を行うためには、計
測ビームＬＢ５も供給して、ウエハステージ４０ＡのＸ
軸回りの回転角（ピッチング量）を計測することが望ま
しい。

【０１５０】それと対称にＹ軸の第２のウエハ干渉計１
４４Ｃはアライメントセンサ２７の検出中心を中心とす
るようにＹ軸に沿う複数軸の計測ビームＬＢ７、及びそ
れからＸ方向に離れた計測ビームＬＢ８を＋Ｙ方向に供
給している。図１６の状態では、計測ビームＬＢ７の内
の２軸のレーザビームがウエハステージ４０ＢのＹ軸の
移動鏡４８ＤＹに照射され、１軸のレーザビームがアラ
イメントセンサ２７の参照鏡５６ＢＹに照射され、アラ
イメントセンサ２７を基準としてウエハステージ４０Ｂ
のＹ方向の位置、及びヨーイング量が計測されている。

【０１５１】本例では、ウエハステージ４０Ａ，４０Ｂ
は可動交換テーブル１４９Ａ，１４９Ｂと共にそれぞれ
別のＸ軸ガイド部材１４７Ｂ及び１４７Ａに連結するこ
とができ、この場合にもＹ方向の位置が計測できるよう
に、ウエハステージ４０Ａ，４０Ｂにはそれぞれ第２の
Ｙ軸の移動鏡４８ＣＹ及び４８ＢＹが固定されている。
また、ウエハステージ４０Ａ及び４０Ｂの交換中にもＸ
方向、Ｙ方向の位置が計測できるように、Ｘ軸の計測ビ
ームＬＢ２及びＹ軸の計測ビームＬＢ６，ＬＢ８が使用
される。そして、投影光学系ＰＬを基準とする位置計測
結果と、アライメントセンサ２７を基準とする位置計測
結果とが等しくなるように、ウエハ干渉計１４４Ａ〜１
４４Ｃの計測値には予め求められているオフセットが加
算されている。

【０１５２】なお、本例ではウエハステージ４０Ａ，４
０Ｂを交換している際に、Ｘ軸の計測ビームＬＢ２及び
ＬＢ３が遮られて例えば一方のウエハステージ４０Ｂの
Ｘ方向の位置が計測できなくなる恐れがある。この際に
も、そのウエハステージ４０ＢのＸ方向の位置を或る一
定の値に維持しておくために、Ｙ軸ガイド１４６Ｂの近
傍にその上のウエハステージ４０Ｂ（又は４０Ａ）のＸ
座標を狭い範囲内で高精度に計測するための光電式、磁
気式、又は静電容量式等のリニアエンコーダ１５０が設
置されている。なお、リニアエンコーダ１５０を使用す
る代わりに、ウエハ干渉計１４４ＡからＹ方向に例えば
４組以上に分かれた計測ビームを供給して、例えば第１
のウエハステージ４０Ａの移動鏡４８ＡＸに比べて、第
２のウエハステージ４０Ｂの移動鏡４８ＢＸのＹ方向の
長さを長くしておいてもよい。この場合、可動交換テー
ブル１４９Ａ，１４９Ｂを交換する場合に、第１の可動
交換テーブル１４９Ａをウエハ干渉計１４４Ａ側（−Ｘ
方向側）に、第２の可動交換テーブル１４９Ｂを＋Ｘ方
向側にすることで、常時Ｘ方向の位置を計測することが
できる。

【０１５３】また、本例では、アライメントセンサ２７
に近い位置である−Ｙ方向で、＋Ｘ方向側にウエハのロ
ーディングポジションが設定され、このローディングポ
ジションのウエハステージと不図示のウエハローダ系と
の間で矢印Ｇ７で示すようウエハの受け渡しが行われ
る。即ち、本例の投影露光装置では、ローディングポジ
ション（本例ではプリアライメント位置でもある）は１
箇所であり、ウエハローダ系は一つである。

【０１５４】本例では、ウエハステージ４０Ａを第１の
駆動系ＤＲＶＡで駆動して露光を行っている際に、ウエ
ハステージ４０Ｂを第２の駆動系ＤＲＶＢによって＋Ｘ
方向、及び−Ｙ方向に移動して、矢印Ｇ７に示す方向に
不図示のウエハローダ系との間でウエハの受け渡しが行
われる。その後、ウエハステージ４０Ｂをアライメント
センサ２７の下方に移動してウエハＷ２のアライメント
を行い、Ｘ軸ガイド部材１４７Ａ，１４７Ｂを近付け
て、ウエハステージ４０Ａ，４０Ｂの交換を行った後、
ウエハステージ４０Ｂを第１の駆動系ＤＲＶＡで駆動す
ることによってウエハＷ２に対する露光が行われる。こ
の際に、本例では、ウエハステージ４０Ａ，４０Ｂはそ
れぞれＸ方向、Ｙ方向に完全に独立に運動量保存則を満
たした状態で駆動でき、振動の発生が抑制されると共
に、アライメントセンサ２７は一つであるため、ウエハ
ベース１４０を小型化でき、露光装置のフットプリント
（設置面積）を小さくすることができる。

【０１５５】また、図１７において、本例のウエハステ
ージ系は全体として不図示の気密性を有するウエハ室内
に収納され、その上面の投影光学系ＰＬ及びアライメン
トセンサ２７の外周部との間の隙間は、図２の軟性シー
ルド部材１８Ｄと同様の軟性シールド部材（不図示）に
よって密封される。これによって、本例のウエハステー
ジ系もモジュール方式、又はボックス方式で効率的に組
み立てることができる。

【０１５６】なお、図１６の投影露光装置においては、
可動交換テーブル１４９Ａ，１４９Ｂを全体として交換
しているが、例えば交換用のロボットアーム（不図示）
を設置して、可動交換テーブル１４９Ａ，１４９Ｂはそ
れぞれＸ軸ガイド部材１４７Ａ，１４７Ｂに固定して、
ウエハステージ４０Ａ，４０Ｂの部分だけを交換するよ
うにしてもよい。更には、ウエハＷ１，Ｗ２を保持する
ウエハホルダ（不図示）を交換可能にして、ウエハホル
ダとこの上のウエハＷ１，Ｗ２とを一体的に交換できる
ようにしてもよい。

【０１５７】但し、図１６、図１７の投影露光装置で
は、ウエハステージ４０Ａ，４０Ｂを交換する際に、２
組のＹ軸の干渉計の移動鏡４８ＡＹ，４８ＣＹ及び４８
ＢＹ，４８ＤＹが計測対象として切り換えられるため、
Ｙ方向の位置の計測結果にオフセットが乗る恐れがあ
る。そのオフセットは予め高精度に求めておくことが可
能である。この場合、例えば各移動鏡４８ＡＹ，４８Ｃ
Ｙ，４８ＢＹ，４８ＤＹの計測面の曲がり量（平面度）
を予め計測しておき、アライメントセンサ２７による検
出結果を用いて、ウエハステージ４０Ａ（又は４０Ｂ）
の位置を露光用のウエハ干渉計１４４Ｂでモニタしなが
ら、その移動状態を制御するときに、その２組の移動鏡
の曲がりに起因する計測値の変動量を補正することが望
ましい。この場合、ローリング量やピッチング量を計測
する干渉計では、その計測ビームがＺ方向に所定間隔だ
け離れているため、各計測ビームの位置で前述の曲がり
量を計測しておくことが望ましい。

【０１５８】次に、そのようにオフセットを高精度に求
めておく方式の他に、Ｙ軸の移動鏡を共通化する構成も
可能である。図１８、及び図１９は、そのようにＹ軸の
移動鏡を共通化した変形例を示し、図１８、図１９にお
いて、図１６、図１７に対応する部分には同一符号を付
してその詳細説明を省略する。

【０１５９】図１８はその変形例のウエハステージ系を
示し、図１９はその斜視図であり、図１８、図１９に示
すように、本例のウエハステージ４０Ａ，４０Ｂはそれ
ぞれ＋Ｙ方向側に一つのＹ軸の移動鏡４８ＡＹ，４８Ｂ
Ｙを備えているのみである。そして、アライメントセン
サ２７に対するＹ方向の位置を計測するためのレーザ干
渉計として、−Ｙ方向に複数軸の計測ビームＬＢ１０を
照射するウエハ干渉計１４４Ｄが、投影光学系ＰＬとア
ライメントセンサ２７との間に配置されており、図１８
の状態では計測ビームＬＢ１０中の２軸のレーザビーム
が移動鏡４８ＢＹに照射され、１軸のレーザビームがア
ライメントセンサ２７の参照鏡５６ＢＹに照射されてい
る。この構成では、ウエハステージ４０Ａ，４０Ｂは中
央付近を通過できないため、投影光学系ＰＬ用のＹ軸の
ウエハ干渉計１４４Ｂによって、＋Ｘ方向に移動したウ
エハステージ４０Ａ，４０ＢのＹ座標を計測できるよう
に、計測ビームＬＢ６と対称に計測ビームＬＢ９が供給
されている。その他の構成は図１６、図１７と同様であ
る。

【０１６０】この変形例においても、ウエハステージ４
０Ａ，４０Ｂは互いに交換されて順次露光、及びアライ
メントが行われるが、その交換の際に中央部のウエハ干
渉計１４４Ｄを避ける必要がある。しかしながら、その
ウエハ干渉計１４４Ｄの存在によって、ウエハステージ
４０Ａ，４０Ｂを交換した場合にもＹ軸の移動鏡４８Ａ
Ｙ，４８ＢＹはそのまま位置計測に使用されるため、ア
ライメント時及び露光時共にウエハステージ４０Ａ，４
０ＢのＹ方向の位置を継続して高精度に計測できる利点
がある。また、この変形例のウエハステージも、モジュ
ール方式又はボックス方式で効率的に組み立てることが
できる。

【０１６１】次に、本発明の更に別の実施の形態の投影
露光装置につき図２０〜図２４を参照して説明する。本
例もステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の投
影露光装置に本発明を適用したものであり、図２０〜図
２４において、図１〜図３に対応する部分には同一符号
を付してその詳細説明を省略する。図２０は、本例の投
影露光装置を示す一部を切り欠いた正面図であり、この
図２０において、床上に４箇所（又は３箇所等）の防振
台３１を介して定盤３２、コラム３３Ａ，３３Ｂ、防振
台３６、及び支持板３７が設置され、支持板３７上のコ
ラム１５１Ａ，１５１Ｂ、及びコラム３３Ｂ上のコラム
１５４を介して箱状に密閉されたレチクル室２３Ｎが設
置されている。そして、コラム１５１Ａ，１５１Ｂの上
にレチクル室２３Ｎの底面部を挟むようにレチクルベー
スとしての支持板３５が設置され、コラム１５４の上に
レチクル室２３Ｎの＋Ｙ方向の底面部を挟むようにベー
ス部材１５５が設置されている。本例では、定盤３２、
コラム３３Ａ，３３Ｂ、防振台３６、支持板３７、コラ
ム１５１Ａ，１５１Ｂ，１５４よりフレーム機構が構成
されている。

【０１６２】そして、レチクル室２３Ｎの上面の開口を
覆うように軟性シールド部材１８Ｂを介して照明光学系
の一部が収納されたサブチャンバ１９が配置され、サブ
チャンバ１９から露光光ＩＬが供給されている。また、
支持板３５の上面（ガイド面）にエアーベリングを介し
て２次元的に摺動自在にレチクルステージ２４が配置さ
れ、レチクルステージ２４の内部に走査方向（Ｙ方向）
に隣接して２枚のレチクルＲ１，Ｒ２が保持されてい
る。レチクルステージ２４は、ベース部材１５５上のリ
ニアモータ方式の駆動部１５６によって、連結部材１５
７を介して運動量保存則を満たすように駆動される。支
持板３５の−Ｙ方向側にＹ軸のレチクル干渉計１５８が
設置され、レチクル干渉計１５８は、投影光学系ＰＬの
側面の３軸のコーナキューブ型の参照鏡１５９を基準と
してレチクルステージ２４のＹ方向の位置を計測し、計
測値を不図示の主制御系に供給する。

【０１６３】この場合、例えば振動等で支持板３５が回
転すると、支持板３５に対して相対的に投影光学系ＰＬ
が回転するため、その主制御系は、３軸の参照鏡１５９
を基準とする位置計測結果の差分より、投影光学系ＰＬ
のＺ軸の回りの回転角（ヨーイング量）、及びＸ軸の回
りの回転角（ピッチング量）を算出し、この結果に基づ
いて投影光学系ＰＬに対するレチクルステージ２４の位
置関係を補正する。同様に、Ｘ軸のレチクル干渉計も備
えられ、このレチクル干渉計によって投影光学系ＰＬに
対するレチクルステージ２４のＸ方向の位置が高精度に
計測される。本例では、レチクルステージ２４、駆動部
１５６、連結部材１５７、及びレチクル干渉計１５８等
からレチクルステージ系ＲＳＴＮが構成され、レチクル
ステージ系ＲＳＴＮはレチクル室２３Ｎ内に密閉され、
レチクル室２３Ｎ内には不図示の配管を介してパージガ
ス（ヘリウム等）が供給されている。この際に、レチク
ル室２３Ｎとコラム１５１Ａ，１５１Ｂとの間を覆うよ
うに軟性シールド部材１６５Ａ，１６５Ｂが装着され、
レチクル室２３Ｎと投影光学系ＰＬの先端部との間を覆
うように軟性シールド部材１６５Ｃが装着され、パージ
ガスに外気が混入しないように構成されている。軟性シ
ールド部材１６５Ａ〜１６５Ｃは、軟性シールド部材１
８Ｂと同様の素材より形成されている。

【０１６４】また、定盤３２の上面に投影光学系ＰＬの
下端部を囲むように、箱状に密閉されたウエハ室３８Ｎ
が設置され、ウエハ室３８Ｎの底面上にエアーベアリン
グを介してＸ方向、Ｙ方向に摺動自在に並列に２つのウ
エハステージ４０Ｂ，４０Ａ（図２０ではウエハステー
ジ４０Ｂが現れている）が載置され、ウエハステージ４
０Ｂ，４０Ａ上にそれぞれウエハＷ２，Ｗ１が保持され
ている。本例のウエハステージ４０Ａ，４０Ｂはリニア
モータ方式の駆動部１６３によって運動量保存則を満た
すように駆動されるが、この際に例えば床面から定盤３
２、及びウエハ室３８の底面を通して連結部材１６４を
設置して、ウエハステージ４０Ａ，４０Ｂを駆動する際
の反力を床面に逃がすようにしてもよい。

【０１６５】また、ウエハ室３８Ｎの上面に、投影光学
系ＰＬの下部側面を囲むようにセンサ取り付け板１６０
が配置されている。センサ取り付け板１６０は、支持板
３７の底面に固定された２本のコラム１５３によって支
持されており、センサ取り付け板１６０の底面の−Ｙ方
向側にＹ軸のウエハ干渉計１６１が設置され、ウエハ干
渉計１６１は、投影光学系ＰＬの側面の３軸のコーナキ
ューブ型の参照鏡１６２を基準としてウエハステージ４
０Ａ，４０ＢのＹ方向の位置を計測し、計測値を不図示
の主制御系に供給する。

【０１６６】この場合にも、その主制御系は、３軸の参
照鏡１６２を基準とする位置計測結果の差分より、投影
光学系ＰＬのＺ軸の回りの回転角（ヨーイング量）、及
びＸ軸の回りの回転角（ピッチング量）を算出し、この
結果に基づいて投影光学系ＰＬに対するウエハステージ
４０Ａ，４０Ｂの位置関係を補正する。同様に、Ｘ軸の
ウエハ干渉計も備えられ、このウエハ干渉計によって投
影光学系ＰＬに対するウエハステージ４０Ａ，４０Ｂの
Ｘ方向の位置が高精度に計測される。本例では、ウエハ
ステージ４０Ａ，４０Ｂ、駆動部１６３、及びウエハ干
渉計１６１等からダブル・ウエハステージ方式のウエハ
ステージ系ＷＳＴＮが構成され、ウエハステージ系ＷＳ
ＴＮはウエハ室３８Ｎ内に密閉され、ウエハ室３８Ｎ内
のウエハステージ４０Ａ，４０Ｂの周囲には不図示の配
管を介してパージガス（ヘリウム等）が供給されてい
る。同様に、投影光学系ＰＬ内にもパージガスが供給さ
れている。

【０１６７】この際に、ウエハ室３８Ｎ内で投影光学系
ＰＬの最下端部を含む平面部を覆うように軟性シールド
部材１６５Ｅが装着され、ウエハ室３８Ｎとコラム３３
Ａ，３３Ｂとの間を覆うように軟性シールド部材１６５
Ｄが装着され、ウエハ室３８Ｎ内のウエハステージ４０
Ａ，４０Ｂの周囲のパージガスに外気が混入しないよう
に構成されている。また、センサ取り付け板１６０の底
面には、アライメントセンサ２７及び斜入射方式で多点
のオートフォーカスセンサ（ＡＦセンサ）１５２が配置
されている。その他の照明光学系及びウエハローダ系等
は、図１及び図２の実施の形態と同様である。

【０１６８】本例においても、図２０のレチクル室２３
Ｎの底面、及びウエハ室３８Ｎの上面には投影光学系Ｐ
Ｌを横方向にスライドできる溝部が形成されており、レ
チクル室２３Ｎ及びウエハ室３８を別々にモジュール方
式（ボックス方式）で組立調整した後、フレーム機構に
対してレチクル室２３Ｎ及びウエハ室３８Ｎを装着する
ことによって、投影露光装置を効率的に組み立てること
ができる。また、本例では、レチクルステージ２４及び
ウエハステージ４０Ａ，４０Ｂの位置をそれぞれ投影光
学系ＰＬを基準として直接計測しているため、計測精度
が向上し、高い露光精度が得られる。

【０１６９】次に、図２０の投影露光装置用のウエハ干
渉計の構成の一例につき図２１を参照して説明する。図
２１（ａ）は、投影光学系ＰＬ及びウエハステージ４０
Ａを示す平面図、図２１（ｂ）はその正面図であり、図
２１（ａ），（ｂ）において、ウエハステージ４０Ａの
Ｙ方向の位置を計測するためのＹ軸のウエハ干渉計１７
０が配置されており、ウエハ干渉計１７０は、複数軸の
レーザビームの射出部１７１と、これらの射出部１７１
からの複数軸のレーザビームをそれぞれ参照ビームと計
測ビームとに分離して再び合成するビームスプリッタ部
１７２と、参照ビームを反射する反射部１７３と、ダブ
ルパス方式で干渉させるために計測ビームを往復させる
光学ユニット１７４と、戻された参照ビームと計測ビー
ムとの複数軸の干渉光を受光する光電変換素子よりなる
複数のレシーバ１７５とを備えている。この場合、一例
として参照ビームと計測ビームとを異なる偏光状態で僅
かに周波数を異ならしめるヘテロダイン干渉方式で計測
が行われる。

【０１７０】そして、ウエハ干渉計１７０から射出され
た２軸の参照ビームＬＢＲは、投影光学系ＰＬの参照鏡
としての２軸の反射ユニット１７６Ａ，１７６Ｂで反射
されて反射部１７３で反射された後、再び反射ユニット
１７６Ａ，１７６Ｂで反射されてビームスプリッタ部１
７２に戻される。一方、ビームスプリッタ部１７２から
射出された複数軸の計測ビームＬＢＭは、光学ユニット
１７４とウエハステージ４０ＡのＹ軸の移動鏡４８ＡＹ
との間をミラーＭ２１を介して２回往復した後、ビーム
スプリッタ部１７２に戻り、戻された参照ビームＬＢＲ
及び計測ビームＬＢＭの干渉光がレシーバ１７５で受光
される。レシーバ１７５の出力信号を処理することによ
って、投影光学系ＰＬを基準としてウエハステージ４０
ＡのＹ方向の位置、Ｚ軸の回りの回転角、及びＸ軸の回
りの回転角が高精度に計測される。

【０１７１】このようにウエハ干渉計１７０を独立に設
けてもよいが、ウエハ干渉計を含むセンサ系の設置面積
を小さくするためには、図２２に示すようにウエハ干渉
計をアライメントセンサに一体化して設けてもよい。図
２２において、図２０に対応する部分には同一符号を付
してその詳細説明を省略する。図２２（ａ）は、図２０
の実施の形態の変形例の要部を示し、図２２（ａ）にお
いて、投影光学系ＰＬをＸ方向に挟むようにセンサ取り
付け板１６０に２つのアライメントセンサ２７Ａ，２７
Ｂが設置され、アライメントセンサ２７Ａ，２７Ｂにそ
れぞれＸ軸のウエハ干渉計１６１Ａ，１６１Ｂが一体的
に装着され、投影光学系ＰＬの側面に２つのＸ軸の参照
鏡１６２Ａ，１６２Ｂが設置されている。また、センサ
取り付け板１６０の両端部に干渉ユニット１８０Ａ，１
８０Ｂが設置され、干渉ユニット１８０Ａ，１８０Ｂの
間に配置されている２つのウエハステージ４０Ａ及び４
０Ｂの−Ｘ方向の端部、及び＋Ｘ方向の端部にそれぞれ
Ｘ軸の移動鏡４８ＡＸ，４８ＢＸが固定され、ウエハス
テージ４０Ａ，４０Ｂ上にウエハＷ１，Ｗ２が保持され
ている。

【０１７２】図２２（ｂ）は図２２（ａ）中のアライメ
ントセンサ２７Ａの周辺部の拡大図を示し、この図２２
（ｂ）に示すように、ウエハ干渉計１６１Ａは、図２１
の例と同じ射出部１７１と、ビームスプリッタ部１７２
と、反射部１７３と、レシーバ１７５と、計測ビームを
−Ｘ方向に反射するミラー部１８１とを備え、投影光学
系ＰＬの参照鏡１６２Ａは図２１の例と同じ反射ユニッ
ト１７６Ａ，１７６Ｂより構成されている。また、干渉
ユニット１８０Ａは、図２１のダブルパス用の光学ユニ
ット１７４と同じ光学ユニット１８２と、計測ビームの
光路を＋Ｘ方向に折り返す反射系１８３とを備え、ウエ
ハ干渉計１６１Ａからの計測ビームは、干渉ユニット１
８０Ａとウエハステージ４０Ａの移動鏡４８ＡＸとの間
を２往復してウエハ干渉計１６１Ａに戻されて、ここで
参照ビームと干渉する。そして、レシーバ１７５の検出
信号を処理することによって、投影光学系ＰＬを基準と
してウエハステージ４０ＡのＸ方向の位置、Ｚ軸の回り
の回転角、及びＹ軸の回りの回転角が計測される。この
構成では、アライメントセンサ２７Ａに対してウエハ干
渉計１６１Ａが一体化されているため、センサ系の設置
面積が小さくなり、センサ系を容易に設置できる利点が
ある。

【０１７３】なお、図２２の構成に関して、ウエハ干渉
計１６１Ａの全部をアライメントセンサ２７Ａに設けな
くともよい。即ち、ウエハ干渉計１６１Ａの一部である
射出部１７１（計測用光源）やレシーバ１７５（受光
部）などは、他の部材、例えば支持板３７と一体的に設
けるようにしてもよい。この場合、その発熱などによる
アライメントセンサ２７Ａへの悪影響を低減できる。

【０１７４】更に、図２３（ａ）は、図２２（ｂ）のア
ライメントセンサ２７Ａと投影光学系ＰＬとの間にＡＦ
センサの照射部（又は受光部でもよい）１５２Ａを配置
した場合の平面図、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）の正
面図であり、図２３（ａ）において、アライメントセン
サ２７Ａには、アライメント時にウエハステージ４０Ａ
のＹ軸の移動鏡４８ＡＹの位置を計測するためのＹ軸の
ウエハ干渉計１６１Ｃが一体的に設置されている。ウエ
ハ干渉計１６１Ｃから＋Ｙ方向に射出された計測ビーム
はダブルパス用の光学ユニット１８４と、Ｙ軸の移動鏡
４８Ｙとの間を計測ビームをＹ方向に折り返す反射系１
８５を経て２往復してウエハ干渉計１６１Ｃに戻り、こ
こで内部で生成される参照ビームと合成されて光電変換
され、この検出信号に基づいてアライメントセンサ２７
Ａを基準としてウエハステージ４０ＡのＹ方向の位置、
及びＺ軸の回りの回転角（ヨーイング量）が計測され
る。

【０１７５】この場合、ウエハ干渉計１６１Ｃから射出
される計測ビームは、Ｚ方向においてウエハＷ１の表面
（ウエハ面）と同じ高さで移動鏡４８ＡＹに入射してお
り、Ｘ軸の回りのピッチング方向にはアッベ誤差が生じ
ないように構成されている。これによって、アライメン
トセンサ２７Ａ（２７Ｂも同様）を基準としてＹ方向の
位置計測を行う場合には、ピッチング量を計測する必要
が無くなり、Ｙ軸のウエハ干渉計１６１Ｃの構成が簡素
化される。

【０１７６】これに対して、図２３（ａ）に示すよう
に、Ｘ軸の移動鏡４８ＡＸの上面はほぼウエハ面と同じ
高さであり、Ｘ軸の計測ビームをウエハ面と同じ高さで
移動鏡４８ＡＸに照射するのは困難である。そこで、Ｘ
方向の位置計測に関しては、Ｚ方向に離れた２軸の計測
ビームを供給して、Ｙ軸の回りの回転角（ローリング
量）を計測し、この計測値に基づいてローリング量に起
因するアッベ誤差の補正を行うようにしている。

【０１７７】また、図２３の構成例では、ウエハ干渉計
１６１Ａから投影光学系ＰＬの参照鏡１６２Ａに供給さ
れる参照ビームは、ＡＦセンサの照射部１５２Ａの周囲
を通過しているため、アライメントセンサ２７Ａ、ウエ
ハ干渉計１６１Ａ、及びＡＦセンサを極めて小さい配置
面積で設置できる利点がある。図２４（ａ）は図２３の
Ｙ軸の移動鏡４８ＡＹ、図２４（ｂ）は図２３のＸ軸の
移動鏡４８ＡＸを示し、図２３の構成例では、図２４
（ａ）に示すように、アライメントセンサ２７Ａ，２７
Ｂを基準としたＹ方向の位置計測用として、それぞれ１
軸の計測ビームＬＢＢ，ＬＢＣが移動鏡４８ＡＹにウエ
ハ面ＷＳと同じ高さで供給される。この場合、本例はダ
ブルパス方式であるため、各計測ビームＬＢＢ，ＬＢＣ
はそれぞれ２本のビームより構成されている。これは以
下の計測ビームも同様である。そして、投影光学系ＰＬ
を基準としたＹ方向の位置計測用として、３軸（ダブル
パス方式で６本）の計測ビームＬＢＡが移動鏡４８ＡＹ
に供給され、最小限で１軸の参照ビームＬＢＲＣが投影
光学系ＰＬの参照鏡１６２Ｃに供給されている。なお、
参照鏡１６２Ｃは、図２１の反射ユニット１７６Ａと同
じ光学系であり、計測ビームＬＢＡの内の２軸はウエハ
面ＷＳと同じ高さである。

【０１７８】また、図２４（ｂ）に示すように、投影光
学系ＰＬを基準としたＸ方向の位置計測用として、３軸
（ダブルパス方式で６本）の計測ビームＬＢＤが移動鏡
４８ＡＸに供給され、最小限で１軸の参照ビームＬＢＲ
Ａが投影光学系ＰＬの参照鏡１６２Ａに供給されてい
る。なお、図２３の参照鏡１６２Ａは２軸分であるが、
図２４（ｂ）の参照鏡１６２Ａは、最小限必要な１軸分
で表している。Ｘ軸の計測ビームＬＢＤは何れもウエハ
面ＷＳよりも低い高さで照射されている。更に、本例で
は図２２の第２のウエハステージ４０ＢのＸ軸の移動鏡
４８ＢＸに対しても３軸の計測ビームが照射される。ま
た、レーザ干渉計の光路上のパージガスの屈折率の計測
用に１軸分の計測ビームを使用するものとすると、ウエ
ハ干渉計の全体としては、参照ビームを除いて、以下の
ように１２軸分の計測ビームが必要である。

【０１７９】アライメントセンサ用の２軸＋投影光学系
用の３軸×３＋屈折率計測用の１軸＝１２軸 次に、図２２の実施の形態の変形例につき図２５〜図２
９を参照して説明する。この図２５〜図２９において、
図２２に対応する部分には同一符号を付してその詳細説
明を省略する。

【０１８０】図２５は、この変形例の要部を示し、この
図２５において、投影光学系ＰＬの下端に取り付けられ
たセンサ取り付け板１６０にアライメントセンサ２７Ａ
が設置され、アライメントセンサ２７ＡにＸ軸のウエハ
干渉計２０１が一体的に装着され、投影光学系ＰＬの側
面に図２２の反射ユニット１７６Ａと同じＸ軸の固定鏡
２０８（図２９（ａ）参照）が設置されている。更に、
アライメントセンサ２７Ａには、偏光ビームスプリッタ
２０２、平面ミラーよりなる参照鏡２０３，２０５Ａ、
光電検出器よりなるレシーバ２０４，２１２、１／４波
長板２０５Ｂ，２０５Ｃ、及びレーザビームの光路を９
０°折り曲げるミラー部材２０６が設置されている。ま
た、センサ取り付け板１６０の−Ｘ方向の端部に、レー
ザビームの光路をＸ方向で反転する２つの２面反射鏡２
０７Ａ及び２０７Ｂが設置され、ウエハステージ４０Ａ
の−Ｘ方向の端部にＸ軸の移動鏡４８ＡＸが固定されて
いる。本例の２面反射鏡２０７Ａ，２０７Ｂの頂点は、
Ｚ方向にＤＺ１だけずれている。

【０１８１】本例において、不図示のレーザ光源から入
射した２つの偏光成分（直交する直線偏光）を含むレー
ザビームＬＦは、ウエハ干渉計２０１内で実線で示す第
１ビームＬＦ１と点線で示す第２ビームＬＧ１とに分か
れる。そして、第１ビームＬＦ１の第１の偏光成分（参
照ビーム）は、偏光ビームスプリッタ２０２で反射され
て、１／４波長板２０５Ｂを介して参照鏡２０３で反射
された後、偏光ビームスプリッタ２０２を透過してレシ
ーバ２０４に入射する。更に、第１ビームＬＦ１の第２
の偏光成分（計測ビーム）は、偏光ビームスプリッタ２
０２、１／４波長板２０５Ｃ、ミラー部材２０６、２面
反射鏡２０７Ａを経て投影光学系ＰＬの固定鏡２０８に
入射し、固定鏡２０８で反射されたその第２の偏光成分
は、２面反射鏡２０７Ａ、ミラー部材２０６を介して参
照鏡２０５Ａで反射されて再び固定鏡２０８に戻され
る。固定鏡２０８に戻された第１ビームＬＦ１の第２の
偏光成分は、２面反射鏡２０７Ａ、ミラー部材２０６、
１／４波長板２０５Ｃ、偏光ビームスプリッタ２０２を
経て、上記の第１の偏光成分と合成されてレシーバ２０
４に入射する。このレシーバ２０４の検出信号より、ダ
ブルパス方式で投影光学系ＰＬの固定鏡２０８のＸ座標
を計測することができる。

【０１８２】一方、第２ビームＬＧ１については、ウエ
ハ干渉計２０１中にダブルパス方式で検出を行うための
光学ユニット（図２８参照）が組み込まれており、その
第２ビームＬＧ１の第１の偏光成分（参照ビーム）は不
図示の参照鏡で反射されてレシーバ２１２に入射する。
また、第２ビームＬＧ１の第２の偏光成分（計測ビー
ム）は、偏光ビームスプリッタ２０２、１／４波長板２
０５Ｃ、ミラー部材２０６、及び２面反射鏡２０７Ｂを
経てウエハステージ４０Ａの移動鏡４８ＡＸに入射す
る。そして、移動鏡４８ＡＸで反射されたその第２の偏
光成分は、２面反射鏡２０７Ｂ、ミラー部２０６、１／
４波長板２０５Ｃ、偏光ビームスプリッタ２０２を経て
ウエハ干渉計２０１中の不図示の光学ユニットで光路が
シフトするように反射された後、再び偏光ビームスプリ
ッタ２０２、１／４波長板２０５Ｃ、ミラー部材２０
６、及び２面反射鏡２０７Ｂと移動鏡４８ＡＸとの間を
往復してウエハ干渉計２０１内に戻され、戻されたその
第２の偏光成分は、上記の第１の偏光成分と合成されて
レシーバ２１２に入射する。この検出信号より、ダブル
パス方式でウエハステージ４０Ａの移動鏡４８ＡＸのＸ
座標を計測することができる。そして、ウエハステージ
４０Ａの移動鏡４８ＡＸのＸ座標から投影光学系ＰＬの
固定鏡２０８のＸ座標を減算することによって、投影光
学系ＰＬを基準としたウエハステージ４０ＡのＸ座標
（相対座標）を求めることができる。

【０１８３】図２５の例において、アライメントセンサ
２７Ａに固定されたミラー部材２０６の反射面と、２面
反射鏡２０７Ａ，２０７Ｂの反射面とのＸ方向の間隔Ｄ
Ｘ１が変動してもウエハステージ４０Ａの相対座標は変
化しない。これに対して、ミラー部材２０６の反射面
と、投影光学系ＰＬの固定鏡２０８の反射面との間のＸ
方向の間隔ＤＸ２が振動等によって変動すると、この変
動量はそのままウエハステージ４０Ａの相対座標の変
動、ひいてはアライメント誤差となる。従って、その間
隔ＤＸ２はできるだけ短く設定することが望ましい。

【０１８４】また、２つの２面反射鏡２０７Ａ，２０７
Ｂの頂点のＺ方向の間隔ＤＺ１が０で無い場合には、振
動等によってセンサ取り付け板１６０が僅かに傾斜して
２面反射鏡２０７Ａ，２０７Ｂが傾くと、その傾斜角を
θ（ｒａｄ）として、ウエハステージ４０Ａの相対座標
にはほぼθ・ＤＺ１の誤差（いわゆるサイン誤差）が発
生する。従って、そのサイン誤差の発生を防止するため
には、２面反射鏡２０７Ａ，２０７Ｂの頂点を合わせる
か、又は２面反射鏡２０７の頂点をＸ軸に平行な軸上に
配置して、その間隔ＤＺ１を０とすることが望ましい。

【０１８５】ここで、２つの２面反射鏡２０７Ａ，２０
７の頂点がずれている場合の計測誤差について図２６及
び図２７を参照して説明する。図２６（ａ）は、仮想的
に図２５の２面反射鏡２０７Ａ，２０７Ｂと、これらに
対応する２面反射鏡よりなる参照鏡２１６Ａ，２１６Ｂ
とを一体的な光学ブロック２２０で表したものであり、
この図２６（ａ）において、２面反射鏡２０７Ａ，２０
７Ｂの頂点の間隔をＬとする。この場合、第１ビームＬ
Ｆ１によって２面反射鏡２０７Ａと参照鏡２１６Ａとの
間隔の変動量が計測され、第２ビームＬＧ１によって２
面反射鏡２０７Ｂと参照鏡２１６Ｂとの間隔の変動量が
計測されるため、仮に振動等によって２点鎖線のブロッ
ク２２０Ａで示すように、２面反射鏡２０７Ｂと参照鏡
２１６Ｂとの間隔が縮んで、２面反射鏡２０７Ａ，２０
７Ｂの頂点を結ぶ直線が角度θ（ｒａｄ）だけ傾斜した
状態になると、第１ビームＬＦ１及び第２ビームＬＧ１
の光路はそれぞれ点線で示す光路ＬＦ１Ａ及びＬＧ１Ａ
にシフトする。そして、ほぼＬ・θの計測誤差が生じる
ことになる。

【０１８６】また、図２６（ｂ）の２点鎖線のブロック
２２０Ｂで示すように、光学ブロック２２０が一体的に
角度θだけ傾斜した場合にも、同様にほぼＬ・θの計測
誤差が生じる。これに対して、図２７は、図２５の２面
反射鏡２０７Ａ，２０７Ｂと参照鏡２１６Ａ，２１６Ｂ
とを仮想的に一体的な光学ブロック２２０で表している
点は図２６（ａ）と同様であるが、図２７の例では、第
１ビームＬＦ１及び第２ビームＬＧ１は、それぞれ光学
ブロック２２０内の面２２１上で２つのビームに分岐さ
れている点が図２６（ａ）とは異なっている。この場合
に２点鎖線のブロック２２０Ｃで示すように光学ブロッ
ク２２０が一体的に回転しても、計測誤差は生じない。

【０１８７】次に、図２５の実施の形態の変形例につき
図２８、図２９を参照して説明する。この図２８、図２
９において、図２５に対応する部分には同一符号を付し
てその詳細説明を省略する。図２８は、この変形例の要
部を示し、この図２８において、投影光学系ＰＬの下端
に取り付けられたセンサ取り付け板１６０にアライメン
トセンサ２７Ａが設置され、アライメントセンサ２７Ａ
にＸ軸のウエハ干渉計２０１Ａが一体的に装着され、投
影光学系ＰＬの−Ｘ方向の側面にＸ軸の固定鏡２０８
（図２９（ａ）参照）が設置され、アライメントセンサ
２７Ａの−Ｘ方向の側面にもＸ軸の固定鏡２０９が設置
され、ウエハステージ４０Ａの側面に移動鏡４８ＡＸが
設置されている。アライメントセンサ２７Ａは、例えば
広帯域の照明光ＡＬのもとで被検マークの像を形成する
レンズ系２１０及び２１１を備えている。

【０１８８】図２９（ａ）は、アライメントセンサ２７
Ａの近傍の領域を示す平面図であり、この図２９（ａ）
に示すように、固定鏡２０９は、固定鏡２０８と同様に
入射するレーザビームを所定間隔を隔てて往復させる機
能を備えており、固定鏡２０９の幅は、固定鏡２０８の
幅よりも狭く設定されている。また、図２９（ｂ）は図
２９（ａ）の側面図であり、図２９（ｂ）に示すよう
に、固定鏡２０９によって第３ビームＬＨ１が反射さ
れ、固定鏡２０８によって第１ビームＬＦ１が反射され
る（詳細後述）。

【０１８９】図２８に戻り、ウエハ干渉計２０１Ａ中に
は、固定鏡２０８，２０９用の偏光ビームスプリッタ２
１３Ａと、移動鏡４８ＡＸ用の偏光ビームスプリッタ２
１３Ｂとが配置されている。そして、前者の偏光ビーム
スプリッタ２１３Ａには、１／４波長板２１４Ａ，２１
７Ａ、参照鏡２１５Ａ，２１７Ａ、及び２面反射鏡２１
６Ａが設置され、後者の偏光ビームスプリッタ２１３Ｂ
には、１／４波長板２１４Ｂ，２１７Ｂ、参照鏡２１５
Ｂ、及び２面反射鏡２１６Ｂが配置され、ウエハ干渉計
２０１Ａ中には３個のレシーバ２１２，２０４Ｆ，２０
４Ｈ、及び２つの偏光ビームスプリッタ２１３Ａ，２１
３Ｂからのレーザビームを９０°折り曲げるための共通
のミラー部材２０６も配置されている。また、センサ取
り付け板１６０の−Ｘ方向の端部に２つの２面反射鏡２
０７Ａ，２０７Ｂが、頂点の高さがＺ方向で同じ高さに
なるように設置されている。

【０１９０】図２８の構成例において、不図示のレーザ
光源からウエハ干渉計２０１Ａに対して、それぞれ２つ
の偏光成分（直交する直線偏光）を含む第１ビームＬＦ
１、第２ビームＬＧ１、及び第３ビームＬＨ１が供給さ
れている。そして、第１ビームＬＦ１の第１の偏光成分
（参照ビーム）は、偏光ビームスプリッタ２１３Ａで反
射されて１／４波長板２１４Ａ、参照鏡２１５Ａを往復
した後、２面反射鏡２１６Ａ及び偏光ビームスプリッタ
２１３Ａを経てレシーバ２０４Ｆに入射する。更に、第
１ビームＬＦ１の第２の偏光成分（計測ビーム）は、偏
光ビームスプリッタ２１３Ａ、１／４波長板２１７Ａ、
ミラー部材２０６、２面反射鏡２０７Ａを経て投影光学
系ＰＬの固定鏡２０８に入射し、固定鏡２０８で反射さ
れたその第２の偏光成分は、２面反射鏡２０７Ａ、ミラ
ー部材２０６を介して参照鏡２１８Ａで反射されて再び
固定鏡２０８に戻される。固定鏡２０８に戻された第１
ビームＬＦ１の第２の偏光成分は、２面反射鏡２０７
Ａ、ミラー部材２０６、１／４波長板２１７Ａを経て偏
光ビームスプリッタ２１３Ａで反射されて、２面反射鏡
２１６Ａを経て上記の第１の偏光成分と合成されてレシ
ーバ２０４Ｆに入射する。このレシーバ２０４Ｆの検出
信号より、ダブルパス方式で投影光学系ＰＬの固定鏡２
０８のＸ座標を計測することができる。

【０１９１】同様に、第３ビームＬＨ１もほぼ第１ビー
ムＬＦ１と同様に偏光ビームスプリッタ２１３Ａを通過
するが、第２ビームＬＨ１は、アライメントセンサ２７
Ａの側面の固定鏡２０９によって反射されると共に、２
つの偏光成分（参照ビーム及び計測ビーム）が合成され
てレシーバ２０４Ｈに入射する点が異なっている。この
レシーバ２０４Ｈの検出信号より、ダブルパス方式でア
ライメントセンサ２７Ａの固定鏡２０９のＸ座標を計測
することができる。

【０１９２】一方、第２ビームＬＧ１の第１の偏光成分
（参照ビーム）は、偏光ビームスプリッタ２１３Ｂで反
射されて１／４波長板２１４Ｂ、参照鏡２１５Ｂを往復
した後、２面反射鏡２１６Ｂ、偏光ビームスプリッタ２
１３Ｂ、及び１／４波長板２１４Ｂを経て参照鏡２１５
Ｂに入射し、参照鏡２１５Ｂで反射されたその第１の偏
光成分は偏光ビームスプリッタ２１３Ｂで反射されてレ
シーバ２１２に入射する。更に、第２ビームＬＧ１の第
２の偏光成分（計測ビーム）は、偏光ビームスプリッタ
２１３Ｂ、１／４波長板２１７Ｂ、ミラー部材２０６、
２面反射鏡２０７Ｂを経てウエハステージ４０Ａの移動
鏡４８ＡＸに入射する。移動鏡４８ＡＸで反射されたそ
の第２の偏光成分は、２面反射鏡２０７Ｂ、ミラー部材
２０６、１／４波長板２１７Ｂを経て偏光ビームスプリ
ッタ２１３Ｂで反射された後、２面反射鏡２１６Ｂを経
て偏光ビームスプリッタ２１３Ｂで反射されて、ミラー
部材２０６、２面反射鏡２０７Ｂを経て移動鏡４８ＡＸ
に戻る。そして、移動鏡４８ＡＸで反射されたその第２
の偏光成分は、２面反射鏡２０７Ｂ、ミラー部材２０
６、１／４波長板２１７Ｂ、及び偏光ビームスプリッタ
２１３Ｂを経て上記の第１の偏光成分と合成されてレシ
ーバ２１２に入射する。このレシーバ２１２の検出信号
より、ダブルパス方式でウエハステージ４０Ａの移動鏡
４８ＡＸのＸ座標を計測することができる。

【０１９３】このように図２８の構成例では、ウエハス
テージ４０Ａ（移動鏡４８ＡＸ）のＸ座標ＸＷ１、アラ
イメントセンサ２７Ａ（固定鏡２０９）のＸ座標ＸＡ
１、及び投影光学系ＰＬ（固定鏡２０８）のＸ座標ＸＰ
Ｌ１を計測するための３軸の干渉計が設けられている。
従って、露光時に投影光学系ＰＬを基準としてウエハス
テージ４０ＡのＸ方向の位置を計測する場合には、上記
のウエハステージ４０ＡのＸ座標ＸＷ１から投影光学系
ＰＬのＸ座標ＸＰＬ１を差し引いた後の値（＝ＸＷ１−
ＸＰＬ１）をウエハステージ４０Ａの新たなＸ座標とす
ればよい。

【０１９４】一方、ウエハＷ１のアライメント時に、ア
ライメントセンサ２７Ａを基準としてウエハステージ４
０ＡのＸ方向の位置を計測する場合には、第１の方法と
して上記の値（＝ＸＷ１−ＸＰＬ１）をそのまま使用す
ればよい。そして、アライメントセンサ２７Ａと投影光
学系ＰＬとの間隔の変動量を補正して更に高精度にウエ
ハステージ４０ＡのＸ方向の位置を計測するためには、
先ず投影光学系ＰＬのＸ座標ＸＰＬ１からアライメント
センサ２７ＡのＸ座標ＸＡ１を差し引いて、アライメン
トセンサ２７Ａと投影光学系ＰＬとのＸ方向の間隔ＤＸ
２（＝ＸＰＬ１−ＸＡ１）を求める。次に、上記のウエ
ハステージ４０ＡのＸ座標ＸＷ１からその間隔ＤＸ２を
差し引いた値（＝ＸＷ１−ＤＸ２）をウエハステージ４
０Ａの新たなＸ座標とすることによって、振動等で間隔
ＤＸ２が変動する場合にも、アライメントセンサ２７Ａ
を基準として高精度にウエハステージ４０ＡのＸ方向の
位置を計測することができる。

【０１９５】また、図２８の構成例では、２つの２面反
射鏡２０７Ａ，２０７Ｂの頂点のＺ方向の高さが同一で
あるため、センサ取り付け板１６０が傾斜したような場
合でも固定鏡２０８，２０９のＸ座標の計測値と、移動
鏡４８ＡＸのＸ座標の計測値との間には傾斜角θの２次
の誤差（いわゆるコサイン誤差）が生ずるのみで、ウエ
ハステージ４０Ａの位置の計測精度が高く維持される。
更に、図２８の構成例では、アライメントセンサ２７Ａ
とセンサ取り付け板１６０（干渉計の架台）とが一体と
して傾いた場合でも、アライメントセンサ２７Ａの傾斜
角（テレセントリシティの崩れ量）とウエハ干渉計２０
１Ａの傾斜角とが同じであるため、計測誤差は生じな
い。

【０１９６】なお、上記の実施の形態のレチクルステー
ジ系ＲＳＴ、及びウエハステージ系ＷＳＴは、ダブル・
ホルダ方式又はダブル・ステージ方式であり、高いスル
ープットが得られる。しかしながら、例えば露光装置を
より小型化したいような場合には、レチクルステージ系
及びウエハステージ系の少なくとも一方をシングル・ホ
ルダ方式のシングル・ステージとしてもよく、この場合
にも本発明が適用できる。

【０１９７】また、本発明のフレーム機構は図１の構成
に限られるものではなく、投影光学系ＰＬが設置される
コラム３３とウエハベース３９とを、防振台３１Ａ〜３
１Ｄで支持される定盤３２に設ける代わりに、例えば、
コラム３３とウエハベース３９とを異なる防振台でそれ
ぞれ支持するように構成してもよい。また、前述の実施
形態ではウエハベース３９をコラム３３から分離して配
置するものとしたが、例えば防振台３６を介してウエハ
ベース３９をコラム３３で支持する、或いは支持部材な
どを介して支持板３７に対してウエハベース３９を吊り
下げるように構成してもよい。このとき、定盤３２を支
持する防振台３１Ａ〜３１Ｄを設けなくてもよいし、こ
れに加えて、或いは単独で、防振台３６で支持されるウ
エハベース３９と投影光学系ＰＬが固定される支持板３
７との間に防振機構を設けるようにしてもよい。

【０１９８】さらに、レチクルステージ２４のうち微動
ステージのみを支持板３５上に配置し、粗動ステージは
コラム３３と異なる別のベース部材に設けるようにして
もよい。また、前述の実施形態では露光光ＩＬが通る光
路のほぼ全域をパージガスで満たすようにしたが、露光
波長によってはその一部のみ、例えば投影光学系と照明
光学系のみをパージガスで満たすだけでもよいし、ある
いはそのパージガスを回収する機構を設けなくてもよ
い。さらに、レチクル室２３やウエハ室３８は気密室と
したが、その内部にパージガスを供給しないときは単な
る筐体でも構わない。

【０１９９】次に、上記の実施の形態の投影露光装置を
使用した半導体デバイスの製造工程の一例につき図３０
を参照して説明する。図３０は、半導体デバイスの製造
工程の一例を示し、この図２０において、まずシリコン
半導体等からウエハＷが製造される。その後、ウエハＷ
上にフォトレジストを塗布し（ステップＳ１０）、次の
ステップＳ１２において、図１のレチクルＲ１を照明領
域の下方に移動して、レチクルＲ１のパターン（符号Ａ
で表す）をウエハＷ上の全部のショット領域ＳＥに走査
露光する。なお、ウエハＷは例えば直径３００ｍｍのウ
エハ（１２インチウエハ）であり、ショット領域ＳＥの
大きさは一例として非走査方向の幅が２５ｍｍで走査方
向の幅が３３ｍｍの矩形領域である。次に、ステップＳ
１４において、現像及びエッチングやイオン注入等を行
うことにより、ウエハＷの各ショット領域ＳＥに所定の
パターンが形成される。

【０２００】次に、ステップＳ１６において、ウエハＷ
上にフォトレジストを塗布し、その後ステップＳ１８に
おいて、図１のレチクルＲ１の代わりにレチクルＲ２を
照明領域の下方に移動して、レチクルＲ２のパターン
（符号Ｂで表す）をウエハＷ上の各ショット領域ＳＥに
走査露光する。そして、ステップＳ２０において、ウエ
ハＷの現像及びエッチングやイオン注入等を行うことに
より、ウエハＷの各ショット領域に所定のパターンが形
成される。

【０２０１】以上の露光工程〜パターン形成工程（ステ
ップＳ１６〜ステップＳ２０）は所望の半導体デバイス
を製造するのに必要な回数だけ繰り返される。そして、
ウエハＷ上の各チップＣＰを１つ１つ切り離すダイシン
グ工程（ステップＳ２２）や、ボンディング工程、及び
パッケージング工程等（ステップＳ２４）を経ることに
よって、製品としての半導体デバイスＳＰが製造され
る。

【０２０２】また、上記の実施の形態では、走査露光方
式の投影露光装置に本発明を適用したが、本発明はこれ
に限られず、ステップ・アンド・リピート方式等の一括
露光型（静止露光型）の投影露光装置、プロキシミティ
方式の露光装置、あるいは、Ｘ線等のＥＵＶ光を露光ビ
ームとする露光装置や電子線やイオンビーム（エネルギ
線）を光源（エネルギ源）とする荷電粒子線露光装置で
あっても同様に適用することができる。

【０２０３】なお、露光装置の用途としては半導体素子
製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型
のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくは
プラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装
置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン、薄膜磁
気ヘッド、又はＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造す
るための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明
は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク
（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工
程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適
用することができる。

【０２０４】また、ウエハステージ系やレチクルステー
ジ系にリニアモータを用いる場合は、エアーベアリング
を用いたエアー浮上型、又は磁気浮上型等の何れの方式
で可動ステージを保持してもよい。なお、本発明は上述
の実施の形態に限定されず、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ことは勿論である。

【０２０５】

【発明の効果】本発明の第１、第２の露光方法及び第１
の露光装置によれば、ステージ系をモジュール方式で組
み立てる場合にも、ステージ系に対して第１物体又は第
２物体を正確な位置関係で受け渡すことができる。従っ
て、ステージ系の組立調整が容易であると共に、露光装
置全体の組立調整を容易に、かつ迅速に行うことができ
る。

【０２０６】そして、ステージ室と搬送室との間を覆う
被覆部材を設けた場合には、そのステージ室の内部に露
光ビームを透過する気体を供給する場合に、その気体を
有効利用して、その光路でのその気体の濃度を高く維持
できる。また、本発明の第３の露光方法、及び第２の露
光装置によれば、搬送途中で第１物体又は第２物体の位
置合わせを行っているため、ステージ系に対する位置合
わせ精度が向上する。従って、ステージ系をモジュール
方式で構成することができ、露光装置全体の組立調整を
容易に、かつ迅速に行うことができる。

【０２０７】また、本発明の第４の露光方法、及び第
３、第４の露光装置によれば、ステージ系、又は計測系
を小型化できるため、モジュール方式を採用してステー
ジ系等を組み立てる場合に、露光装置の設置面積を小さ
くできる。また、本発明の第５〜第７の露光装置によれ
ば、ステージ系を例えばモジュール方式で容易に組み立
てることができると共に、ステージ系と投影系との位置
関係を高精度に計測できる利点がある。

【０２０８】更に本発明のデバイス製造方法によれば、
本発明の露光方法を用いて低コストで、又は高いスルー
プットで各種デバイスを製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態の一例の投影露光装置を
示す一部を切り欠いた概略構成図である。

【図２】 図１の投影露光装置の一部を切り欠いた右側
面図である。

【図３】 図２のウエハ室３８及びウエハローダ室７０
の内部のウエハステージ系及びウエハローダ系を示す一
部を切り欠いた平面図である。

【図４】 図３のウエハ室３８及びウエハローダ室７０
の外観を示す平面図である。

【図５】 図３のウエハ室３８及びウエハローダ室７０
に対するパージガスの吹き出し口及び排気口等を示す平
面図である。

【図６】 図２（図３）の投影光学系ＰＬ、ウエハ室３
８、及びウエハローダ室７０の組立調整時の状態を示す
斜視図である。

【図７】 （ａ）は投影光学系ＰＬとウエハ室との間の
軟性シールド部材１８Ｄを示す図、（ｂ）は搬送口５２
Ａ，７４Ａの間の軟性シールド部材１８Ｆを示す図であ
る。

【図８】 （ａ）は図３中のウエハローダ室７０の左半
面の内部を示す一部を切り欠いた平面図、（ｂ）は図８
（ａ）の一部を切り欠いた正面図である。

【図９】 図３のスライドアーム７７Ａによるウエハの
搬送動作の説明図である。

【図１０】 （ａ）は実施の形態の一例のプリアライメ
ント機構９２Ａのロードアーム１１６を示す平面図、
（ｂ）はその正面図、（ｃ）は図１０（ｂ）のＣＣ線に
沿う断面図である。

【図１１】 （ａ）はそのプリアライメント機構９２Ａ
のロードアーム１１６及びアンロードアーム１２４を示
す平面図、（ｂ）はその正面図である。

【図１２】 ロードアーム１１６によってウエハステー
ジ上にウエハをロードする際の動作説明図である。

【図１３】 （ａ）は実施の形態の一例のウエハホルダ
を示す平面図、（ｂ）は図１３（ａ）に対応するウエハ
ステージの部分を正面から見た断面図、（ｃ）は図１３
（ｂ）からウエハＷ１を上昇させた状態を示す図、
（ｄ）は図１３（ｃ）から更にウエハホルダ１２８を上
昇させる状態を示す図である。

【図１４】 本発明の実施の形態の他の例のウエハの搬
出動作を示す説明図である。

【図１５】 本発明の実施の形態の他の例のウエハの搬
送機構を示す図である。

【図１６】 本発明の実施の形態の他の例のウエハステ
ージ系を示す平面図である。

【図１７】 図１６のウエハステージ系を示す斜視図で
ある。

【図１８】 図１６のウエハステージ系の変形例を示す
平面図である。

【図１９】 図１８のウエハステージ系を示す斜視図で
ある。

【図２０】 本発明の実施の形態の更に別の例の投影露
光装置を示す一部を切り欠いた正面図である。

【図２１】 （ａ）は図２０の投影露光装置に使用でき
るウエハ干渉計の一例を示す平面図、（ｂ）はその正面
図である。

【図２２】 （ａ）は図２０の投影露光装置の変形例の
要部を示す正面図、（ｂ）は図２２（ａ）のアライメン
トセンサ２７Ａ及びこの周囲の部材の構成を拡大して示
す正面図である。

【図２３】 （ａ）は図２２のウエハ干渉計の変形例を
示す平面図、（ｂ）はその正面図である。

【図２４】 図２３のウエハ干渉計の計測軸の説明図で
ある。

【図２５】 図２２の実施の形態の変形例の要部を示す
構成図である。

【図２６】 図２５の実施の形態における計測誤差の説
明図である。

【図２７】 図２６の構成における計測誤差を解消する
ための構成例を示す図である。

【図２８】 図２５の実施の形態の変形例の要部を示す
構成図である。

【図２９】 （ａ）は図２８の固定鏡２０８，２０９を
示す平面図、（ｂ）は図２９（ａ）のビームＬＦ１，Ｌ
Ｈ１を側面から見た図である。

【図３０】 本発明の実施の形態の一例の投影露光装置
を用いた半導体デバイスの製造工程の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

３…露光光源、４…回収装置、５…給気装置、９，１９
…サブチャンバ、ＩＳ１…第１照明系、ＩＳ２…第２照
明系、１８Ａ〜１８Ｇ…軟性シールド部材、２３…レチ
クル室、ＲＳＴ…レチクルステージ系、２４…レチクル
ステージ、Ｒ１，Ｒ２…レチクル、２５Ｘ，２５Ｙ…レ
チクル干渉計、ＰＬ…投影光学系、３８…ウエハ室、Ｗ
ＳＴ…ウエハステージ系、４０Ａ，４０Ｂ…ウエハステ
ージ、Ｗ１，Ｗ２…ウエハ、４９ＡＸ，４９ＢＸ，５０
ＡＹ…ウエハ干渉計、５４Ｘ，５４Ｙ，５７ＡＸ，５７
ＢＸ，５７Ｙ…干渉計ユニット、５５Ａ〜５５Ｃ，５８
Ａ〜５８Ｃ…干渉計ユニット、７０…ウエハローダ室、
７２Ａ，７２Ｂ…待機室、７３…予備室、ＷＬＤＡ，Ｗ
ＬＤＢ…ウエハローダ系、７１…インターフェース・コ
ラム、１１６…ロードアーム、１２４…アンロードアー
ム

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光ビームで第１物体を介して第２物体
   を露光する露光方法において、 所定の気密性を有するステージ室内に前記第１物体又は
   第２物体よりなる被露光体を移動する可動ステージを配
   置しておき、 前記被露光体を前記ステージ室内に搬入した後、前記可
   動ステージに対する前記被露光体の位置合わせを行い、 前記被露光体を前記可動ステージに設置した後、前記被
   露光体の露光位置に対する位置合わせを行うことを特徴
   とする露光方法。
2. 【請求項２】 前記被露光体を前記ステージ室内に搬入
   する搬送系が所定の気密室を有する搬送室内に配置さ
   れ、 前記ステージ室と前記搬送室との間の空間が外気から実
   質的に隔離され、 前記ステージ室及び前記搬送室内に前記露光ビームを透
   過する気体が供給され、 前記ステージ室内に比べて前記搬送室内での前記気体に
   対する不純物の濃度の許容値が高くなるように管理され
   ることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
3. 【請求項３】 露光ビームで被露光体を露光する露光方
   法において、 前記被露光体を搬送する途中で外形基準で前記被露光体
   の搬送系に対する位置合わせを行い、 その後に位置決め用の可動ステージ上に前記被露光体を
   載置する際に、外形基準で前記被露光体の前記可動ステ
   ージに対する位置合わせを行い、 その後に前記可動ステージ上の前記被露光体に対して、
   前記被露光体上の位置合わせ用マークを基準として位置
   合わせを行うことを特徴とする露光方法。
4. 【請求項４】 前記被露光体はマスクパターンが転写さ
   れる基板であり、 前記被露光体の前記搬送系に対する位置合わせと、前記
   被露光体の前記可動ステージに対する位置合わせとの間
   に、前記被露光体の温度調整を行うことを特徴とする請
   求項３記載の露光方法。
5. 【請求項５】 露光ビームで第１物体を介して第２物体
   を露光する露光装置において、 前記第１物体又は前記第２物体よりなる被露光体を移動
   する可動ステージと、該可動ステージを収納するステー
   ジ室と、 該ステージ室内に前記被露光体を搬送する搬送系と、 前記ステージ室内で前記可動ステージに対する前記被露
   光体の位置合わせを行う第１アライメント系と、 前記可動ステージに設置された前記被露光体の露光位置
   への位置合わせを行う第２アライメント系とを有するこ
   とを特徴とする露光装置。
6. 【請求項６】 前記第１アライメント系は、前記被露光
   体の外形の位置情報を検出する外形検出系を含み、 前記第２アライメント系は、前記被露光体上の位置合わ
   せ用マークの位置情報を検出するマーク検出系を含むこ
   とを特徴とする請求項５記載の露光装置。
7. 【請求項７】 前記搬送系は、外形基準で前記被露光体
   の位置合わせを行う第３アライメント系を含むことを特
   徴とする請求項５又は６記載の露光装置。
8. 【請求項８】 前記搬送系による前記被露光体の搬送経
   路上に前記被露光体の温度制御を行う温度制御系を配置
   したことを特徴とする請求項５記載の露光装置。
9. 【請求項９】 前記第１アライメント系は、搬入用の第
   １アームと搬出用の第２アームとを更に備え、 前記第１及び第２アームは、それぞれ前記可動ステージ
   の移動方向にスライド自在な保持部を有することを特徴
   とする請求項５、６、又は７記載の露光装置。
10. 【請求項１０】 前記可動ステージは、前記被露光体と
    しての第１基板を移動する第１可動ステージと、前記被
    露光体としての第２基板を移動する第２可動ステージと
    を有し、 前記第１及び第２アライメント系はそれぞれ前記第１及
    び第２可動ステージに対応して２組設けられたことを特
    徴とする請求項５又は６記載の露光装置。
11. 【請求項１１】 前記搬送系を収納する搬送室と、 前記ステージ室と前記搬送室との間の空間を外気から実
    質的に隔離する可撓性を有する被覆部材と、 前記ステージ室及び前記搬送室内に前記露光ビームを透
    過する気体を供給する気体供給装置とを有することを特
    徴とする請求項５〜１０の何れか一項記載の露光装置。
12. 【請求項１２】 露光ビームで第１物体を介して第２物
    体を露光する露光方法において、 位置決め用の可動ステージ上に前記第２物体を搬送する
    途中で、前記第２物体の搬送系に対する位置決めを行う
    ことを特徴とする露光方法。
13. 【請求項１３】 露光ビームで第１物体を介して第２物
    体を露光する露光装置において、 前記第２物体の位置決めを行う可動ステージと、 該可動ステージ上に前記第２物体を搬送する搬送系とを
    有し、 前記搬送系は、 外部から前記第２物体を取り込むために２以上の変位の
    自由度を有するハンドリング機構と、 該ハンドリング機構に保持されている前記第２物体の外
    形の位置情報を検出する外形検出系と、 前記ハンドリング機構から受け渡された前記第２物体を
    前記可動ステージの方向に向けて搬送するために１以上
    の変位の自由度を有するアーム機構とを有することを特
    徴とする露光装置。
14. 【請求項１４】 前記ハンドリング機構は、回転台と、
    該回転台上に回転自在に固定された第１ハンド部材と、
    該第１ハンド部材の先端部に回転自在に設けられて先端
    部に前記第２物体が保持される第２ハンド部材とを有
    し、 前記アーム機構は、前記第２物体を保持するアーム部材
    と、該アーム部材を前記可動ステージの方向に駆動する
    駆動装置とを有することを特徴とする請求項１３記載の
    露光装置。
15. 【請求項１５】 前記ハンドリング機構から受け渡され
    た前記第２物体の温度調整を行う温度制御系を更に設け
    たことを特徴とする請求項１３又は１４記載の露光装
    置。
16. 【請求項１６】 前記可動ステージを気密性を有するス
    テージ室内に収納し、前記ハンドリング機構を気密性を
    有する第１搬送室内に収納し、前記アーム機構を気密性
    を有する第２搬送室内に収納し、 前記第１搬送室と前記第２物体の搬送ラインとの間、前
    記第１搬送室と前記第２搬送室との間、及び前記第２搬
    送室と前記ステージ室との間にそれぞれ開閉自在の開口
    を設けたことを特徴とする請求項１３、１４、又は１５
    記載の露光装置。
17. 【請求項１７】 露光ビームで第１物体を介して第２物
    体を露光する露光方法において、 露光位置を含む第１領域で前記第２物体としての第１基
    板の位置計測及び露光を行うのと並行して、アライメン
    ト位置を含む第２領域で前記第２物体としての第２基板
    の位置計測を行った後、 前記第１基板と前記第２基板とを交換するように前記第
    １領域に前記第２基板を移動して、該第２基板の位置計
    測及び露光を行うことを特徴とする露光方法。
18. 【請求項１８】 露光ビームで第１物体を介して第２物
    体を露光する露光装置において、 前記第２物体としての第１基板が載置される第１可動ス
    テージと、 前記第２物体としての第２基板が載置される第２可動ス
    テージと、 露光位置を含む第１領域で前記第１可動ステージ又は前
    記第２可動ステージの位置計測を行う第１計測系と、 前記第１領域で前記第１可動ステージ又は前記第２可動
    ステージの駆動を行う第１駆動系と、 アライメント位置を含む第２領域で前記第１可動ステー
    ジ又は前記第２可動ステージの位置計測を行う第２計測
    系と、 前記第２領域で前記第１可動ステージ又は前記第２可動
    ステージの駆動を行う第２駆動系と、 前記第１駆動系と前記第２駆動系との間で前記第１可動
    ステージの少なくとも一部と前記第２可動ステージの少
    なくとも一部との交換を行うステージ交換系とを有する
    ことを特徴とする露光装置。
19. 【請求項１９】 前記第１物体のパターンの像を前記第
    ２物体上に投影する投影系と、前記第２物体上の位置合
    わせ用マークの位置を検出するマーク検出系とを備え、 前記第１計測系は前記投影系を基準として計測対象の可
    動ステージの位置計測を行い、 前記第２計測系は前記マーク検出系を基準として計測対
    象の可動ステージの位置計測を行うことを特徴とする請
    求項１８記載の露光装置。
20. 【請求項２０】 前記第２計測系は、前記投影系と前記
    マーク検出系との間から計測対象の可動ステージに計測
    ビームを照射する干渉計を含むことを特徴とする請求項
    １９記載の露光装置。
21. 【請求項２１】 露光ビームで第１物体を介して第２物
    体を露光する露光装置において、 前記第２物体の位置決めを行う可動ステージと、 前記第１物体のパターンの像を前記第２物体上に投影す
    る投影系と、 前記第２物体上の位置合わせ用マークの位置を検出する
    マーク検出系と、 該マーク検出系に一体的に配置されて、所定の参照部材
    を基準として前記可動ステージの所定方向の位置を計測
    する第１計測系とを有することを特徴とする露光装置。
22. 【請求項２２】 前記所定の参照部材は前記投影系であ
    り、 前記マーク検出系に一体的に配置されて、前記マーク検
    出系を基準として前記所定方向に交差する方向の前記可
    動ステージの位置を計測する第２計測系が設けられたこ
    とを特徴とする請求項２１記載の露光装置。
23. 【請求項２３】 前記可動ステージは、前記第２物体と
    しての第１基板を移動する第１可動ステージと、前記第
    ２物体としての第２基板を移動する第２可動ステージと
    を有し、 前記マーク検出系及び前記第１計測系はそれぞれ前記第
    １及び第２可動ステージに対応して２組設けられたこと
    を特徴とする請求項２１又は２２記載の露光装置。
24. 【請求項２４】 露光ビームで第１物体及び投影系を介
    して第２物体を露光する露光装置において、 １個又は複数個の防振台を介して支持されるベース部材
    と、 該ベース部材上に移動自在に載置されて前記第１物体を
    駆動する可動ステージと、 該可動ステージのガイド面と前記投影系との相対変位を
    検出する検出系とを有し、前記検出系の検出結果に基づ
    いて前記防振台を制御することを特徴とする露光装置。
25. 【請求項２５】 露光ビームで第１物体及び投影系を介
    して第２物体を露光する露光装置において、 ベース部材と、 該ベース部材上に移動自在に載置されて前記第２物体を
    駆動する可動ステージと、 該可動ステージを収納するステージ室と、 前記ベース部材上に１個又は複数個の防振台を介して配
    置されて前記投影系を支持する支持板と、 該ステージ室と前記投影系との相対変位を検出する検出
    系とを有し、前記検出系の検出結果に基づいて前記防振
    台を制御することを特徴とする露光装置。
26. 【請求項２６】 露光ビームで第１物体及び投影系を介
    して第２物体を露光する露光装置において、 前記第１物体又は前記第２物体を駆動する可動ステージ
    と、 前記可動ステージを収納する気密室と、 該気密室に少なくとも一部が設けられ、前記可動ステー
    ジの位置情報又は速度情報を検出する第１干渉計と、 該第１干渉計の前記気密室に設けられた部分と前記投影
    系との変位を検出する第２干渉計とを有することを特徴
    とする露光装置。
27. 【請求項２７】 請求項１〜４、１２、１７の何れか一
    項記載の露光方法を用いてマスクパターンをワークピー
    ス上に転写する工程を含むデバイス製造方法。