JP2002175963A

JP2002175963A - ステージ装置とその位置制御方法および露光装置並びに露光方法

Info

Publication number: JP2002175963A
Application number: JP2000370190A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Tanaka; 慶一田中
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2002-06-21

Abstract

(57)【要約】【課題】可動ステージが複数の方向に移動する場合で
あっても、回転力を含む、移動に伴う反力の影響を排除
して可動ステージの位置制御性を維持する。【解決手段】基板Ｗ１、Ｗ２を支持して移動する基板
ステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と、基板ステージＷＳＴ
１、ＷＳＴ２を移動可能に支持する定盤１３とを備え
る。定盤１３を移動可能に支持する支持装置１２と、基
板ステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動に伴う反力により
定盤１３が移動した際の基板Ｗ１、Ｗ２の位置ずれ量に
基づいて基板ステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置を補正
する制御装置を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板を支持して移
動する基板ステージを有するステージ装置とその基板位
置制御方法、およびステージ装置に支持されたマスクと
基板とを用いて露光処理を行う露光装置並びに露光方法
に関し、特に半導体集積回路や液晶ディスプレイ等のデ
バイスを製造する際に、リソグラフィ工程で用いて好適
なステージ装置とその位置制御方法および露光装置並び
に露光方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体デバイスの製造工程の
１つであるリソグラフィ工程においては、マスク又はレ
チクル（以下、レチクルと称する）に形成された回路パ
ターンをレジスト（感光剤）が塗布されたウエハ又はガ
ラスプレート等の基板上に転写する種々の露光装置が用
いられている。例えば、半導体デバイス用の露光装置と
しては、近年における集積回路の高集積化に伴うパター
ンの最小線幅（デバイスルール）の微細化に応じて、レ
チクルのパターンを投影光学系を用いてウエハ上に縮小
転写する縮小投影露光装置が主として用いられている。

【０００３】この縮小投影露光装置としては、レチクル
のパターンをウエハ上の複数のショット領域（露光領
域）に順次転写するステップ・アンド・リピート方式の
静止露光型の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）
や、このステッパを改良したもので、特開平８−１６６
０４３号公報等に開示されるようなレチクルとウエハと
を一次元方向に同期移動してレチクルパターンをウエハ
上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキ
ャン方式の走査露光型の露光装置（いわゆるスキャニン
グ・ステッパ）が知られている。

【０００４】これらの縮小投影露光装置においては、ス
テージ装置として、床面に先ず装置の基準になるベース
プレートが設置され、その上に床振動を遮断するための
防振台を介してレチクルステージ、ウエハステージおよ
び投影光学系（投影レンズ）等を支持する本体コラムが
載置されたものが多く用いられている。最近のステージ
装置では、前記防振台として、内圧が制御可能なエアマ
ウント、ボイスコイルモータ等のアクチュエータを備
え、本体コラム（メインフレーム）に取り付けられた、
例えば６個の加速度計の計測値に基づいて前記ボイスコ
イルモータ等を制御することにより本体コラムの振動を
制御するアクティブ防振台が採用されている。

【０００５】ところが、上記のステッパ等では、ウエハ
上のあるショット領域に対する露光の後、他のショット
領域に対して順次露光を繰り返すものであるから、ウエ
ハステージ（ステッパの場合）、あるいはレチクルステ
ージおよびウエハステージ（スキャニング・ステッパの
場合）の加速、減速運動によって生じる反力が本体コラ
ムの振動要因となって、投影光学系とウエハ等との相対
位置誤差を生じさせるという不都合があった。

【０００６】アライメント時や露光時における上記相対
位置誤差は、結果的にウエハ上で設計値と異なる位置に
パターンが転写されたり、その位置誤差に振動成分を含
む場合には像ボケ（パターン線幅の増大）を招いたりす
る原因になるという不都合があった。

【０００７】従って、係る不都合を抑制するためには、
上記のアクティブ防振台等により本体コラムの振動を十
分に減衰させる必要がある。例えばステッパの場合に
は、ウエハステージが所望の位置に位置決めされ十分に
整定されるのを待ってアライメント動作や露光動作を開
始する必要がある。また、スキャニング・ステッパの場
合には、レチクルステージとウエハステージとの同期整
定を十分に確保した状態で露光を行う必要があった。こ
のため、スループット（生産性）を悪化させる要因とな
っていた。

【０００８】そこで、このような不都合を改善するもの
として、例えば特開平８−１６６４７５号公報等に記載
されるように、ウエハステージの移動により発生する反
力をフレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がす
発明や、例えば特開平８−３３０２２４号公報等に記載
されるように、レチクルステージの移動により発生する
反力をフレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃が
す発明が知られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のステージ装置とその位置制御方法および
露光装置並びに露光方法には、以下のような問題が存在
する。近年におけるレチクルやウエハの大型化に伴い、
両ステージが大型化し、上記特開平８−１６６４７５号
公報や特開平８−３３０２２４号公報に記載された発明
を用いても、フレーム部材を伝わって床側に逃げる反力
に起因してフレーム部材自身が振動したり、床に逃げた
反力が防振台を介して投影光学系を保持する本体コラム
（メインボディ）に伝わってこれを加振する、いわゆる
揺れ返しが生じる虞がある。そのため、スループットを
ある程度確保しつつ高精度な露光を行うことは困難にな
っている。

【００１０】そこで、例えば特開平８−６３２３１号公
報には、ベース上に浮揚支持される可動ステージと駆動
フレームとを設け、可動ステージの前進移動に伴う反力
で駆動フレームが後退する技術が開示されている。この
技術によれば、可動ステージと駆動フレームとの間に運
動量保存の法則が働き、ベース上における装置の重心の
位置が維持されるため、フレーム部材への振動の影響を
小さくすることができる。ところが、上記のステッパや
スキャニング・ステッパはステージがＸ方向およびＹ方
向の二方向に移動するため、一方向の移動に関しては駆
動フレームが移動して反力の影響を除去できても、他の
一方向の移動に関しては反力の影響を排除することがで
きない。

【００１１】さらに、可動ステージの移動により回転モ
ーメントが生じた場合、回転モーメントが定盤に伝わ
り、振動の原因になるという不都合が生じてしまう。ま
た、この回転に起因してウエハに位置ずれが生じ、ウエ
ハに対する位置制御性が低下するという虞がある。

【００１２】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、可動ステージが複数の方向に移動する場合
であっても、回転力を含む移動に伴う反力の影響を排除
して可動ステージの位置制御性を維持できるステージ装
置とその位置制御方法、および位置制御性に優れたステ
ージ装置により高精度な露光を行うことができる露光装
置並びに露光方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、実施の形態を示す図１ないし図４に対応
付けした以下の構成を採用している。本発明のステージ
装置は、基板（Ｗ１、Ｗ２）を支持して移動する基板ス
テージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）と、基板ステージ（ＷＳ
Ｔ１、ＷＳＴ２）を移動可能に支持する定盤（１３）と
を備えたステージ装置（８）であって、定盤（１３）を
移動可能に支持する支持装置（１２）と、基板ステージ
（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）の移動に伴う反力により定盤
（１３）が移動した際の基板（Ｗ１、Ｗ２）の位置ずれ
量に基づいて、基板ステージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）の
位置を補正する制御装置（４２）を備えることを特徴と
するものである。

【００１４】また、本発明のステージ装置の位置制御方
法は、基板（Ｗ１、Ｗ２）を支持して移動する基板ステ
ージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）と、基板ステージ（ＷＳＴ
１、ＷＳＴ２）を移動可能に支持する定盤（１３）とを
備えたステージ装置（８）における基板（Ｗ１、Ｗ２）
の位置制御方法であって、基板ステージ（ＷＳＴ１、Ｗ
ＳＴ２）の移動に伴う反力により、定盤（１３）が移動
した際の基板（Ｗ１、Ｗ２）の位置ずれ量に基づいて、
基板ステージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）の位置を補正する
ことを特徴とするものである。

【００１５】従って、本発明のステージ装置およびその
位置制御方法では、基板ステージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ
２）の移動に伴う反力で定盤（１３）が支持装置（１
２）に沿って移動するため、基板ステージ（ＷＳＴ１、
ＷＳＴ２）が複数の方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）のうち
いずれの方向に移動しても、支持装置（１２）上におけ
る装置の重心の位置を維持することができる。また、基
板ステージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）に作用した回転モー
メントにより定盤（１３）が回転することで基板（Ｗ
１、Ｗ２）が回転した場合でも、回転に伴う位置ずれ量
を補正することで、基板（Ｗ１、Ｗ２）の位置制御性を
維持することができる。

【００１６】そして、本発明の露光装置は、マスクステ
ージ（ＲＳＴ）に保持されたマスク（Ｒ１）のパターン
を感光基板ステージ（８）に保持された感光基板（Ｗ
１、Ｗ２）に露光する露光装置において、マスクステー
ジ（ＲＳＴ）と感光基板ステージ（８）との少なくとも
一方のステージとして、請求項１から９のいずれかに記
載されたステージ装置（８）が用いられることを特徴と
するものである。

【００１７】また、本発明の露光方法は、マスクステー
ジ（ＲＳＴ）に保持されたマスク（Ｒ１）のパターンを
感光基板ステージ（８）に保持された感光基板（Ｗ１、
Ｗ２）に露光する露光方法において、マスク（Ｒ１）と
感光基板（Ｗ１、Ｗ２）との少なくとも一方の位置を請
求項１１に記載された位置制御方法により制御すること
を特徴とするものである。

【００１８】従って、本発明の露光装置および露光方法
では、マスクステージ（ＲＳＴ）または感光基板ステー
ジ（ＷＳＴ）が複数の方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）のう
ちいずれの方向に移動しても、移動に伴う反力の影響を
排除することができ、マスク（Ｒ１）または基板（Ｗ
１、Ｗ２）に対する位置制御性が向上する。そのため、
マスク（Ｒ１）と基板（Ｗ１、Ｗ２）との位置合わせ精
度が向上し、高精度の露光を実施することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のステージ装置とそ
の位置制御方法および露光装置並びに露光方法の実施の
形態を、図１ないし図５を参照して説明する。ここで
は、露光装置として、レチクルとウエハとを同期移動し
つつ、レチクルに形成された半導体デバイスの回路パタ
ーンをウエハ上に転写する、ステップ・アンド・スキャ
ン方式、またはステップ・アンド・スティッチ方式から
なる走査露光方式の露光装置を使用する場合の例を用い
て説明する。また、この露光装置においては、本発明の
ステージ装置をウエハステージ側に適用するものとす
る。

【００２０】図１は、露光装置の概略構成図である。こ
の図に示す露光装置の大部分は、例えば半導体製造工場
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上に露光光源３が設置
されている。

【００２１】露光時に露光光源３から射出された露光ビ
ームとしての露光光ＩＬは、ビームマッチングユニット
（ＢＭＵ）４を経て床１上に導かれる。ＢＭＵ４から射
出された露光光ＩＬは、床１上に設置されるとともに、
ビーム整形光学系、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、またはホモジナイ
ザ）、光量モニタ、可変開口絞り、およびリレーレンズ
系等を含む第１照明系５に入射する。

【００２２】第１照明系５の射出面は、被照明体として
のレチクルのパターン面とほぼ共役であり、この射出面
に可動視野絞り６Ａが配置されている。この可動視野絞
り６Ａは、被露光基板としてのウエハの各ショット領域
への走査露光の開始時および終了時に、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虞のあ
る可動視野絞り６Ａが配置された第１照明系５は、露光
本体部とは別体として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、転写精度等）が向上す
る。

【００２３】なお、可動視野絞り６Ａは、走査露光の開
始時および終了時にその視野を開閉する、すなわち走査
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。

【００２４】可動視野絞り６Ａを通過した露光光ＩＬ
は、露光本体部のコラムに取り付けられた第２照明系７
の入射面、すなわちレチクルのパターン面から所定量だ
けデフォーカスした面に配置された固定視野絞り６Ｂに
入射する。固定視野絞り６Ｂには、レチクルのパターン
面での照明領域を走査方向と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６Ｂを通過した露光光ＩＬは、第２
照明系７内のリレーレンズ系、光路折り曲げ用のミラ
ー、およびコンデンサレンズ系等を経てマスクとしての
レチクル（第２の基板）Ｒ１のパターン面の照明領域を
照明する。

【００２５】その露光光ＩＬのもとで、レチクルＲ１の
照明領域内のパターン像は、投影光学系ＰＬを介して投
影倍率β（βは、１／４倍または１／５倍等）で、フォ
トレジストが塗布された感光基板としてのウエハ（基
板）Ｗ１（または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およびウエハ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。ここで、ウエハＷ
１、Ｗ２は、例えば半導体（シリコン等）またはＳＯＩ
（Silicon On Insulator）等の円板状の基板である。

【００２６】投影光学系ＰＬとしては、例えば特願平１
０−３７０１４３号、または特願平１１−６６７６９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。さらに、投影
光学系ＰＬとして双筒型の反射屈折型を使用してもよ
い。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取
り、Ｚ軸に垂直な平面（本実施の形態では、ほぼ水平面
に合致している）内で走査露光時のレチクルＲ１および
ウエハＷ１の走査方向に直交する非走査方向（図１の紙
面左右方向）に沿ってＸ軸を取り、その走査方向（図１
の紙面に垂直な方向）に沿ってＹ軸を取って説明する。
すなわち、本発明における第１方向をＸ軸方向とし、第
２方向をＹ軸方向とする。

【００２７】先ず、レチクルＲ１を支持するレチクルス
テージ（マスクステージ、第２の基板ステージ）ＲＳ
Ｔ、投影光学系ＰＬ、およびウエハＷ１、Ｗ２をそれぞ
れ支持するウエハステージ（感光基板ステージ、基板ス
テージ）ＷＳＴ１、ＷＳＴ２を有するステージ装置８を
含む露光本体部の全体構成について説明する。

【００２８】床１上にほぼ正三角形の頂点に位置する３
箇所の防振台１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを介して剛性の高
いベースプレート（支持装置）１２が設置され、ベース
プレート１２上には電気式の水準器９Ａが設置されてい
る。防振台１１Ａ〜１１Ｃは、それぞれエアーダンパま
た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電磁式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（アクティブ型）
の防振装置である。一例として水準器９Ａで検出される
ベースプレート１２の上面の水平面に対する傾斜角（２
軸の回りの傾斜角）が許容範囲に収まるように、３個の
防振台１１Ａ〜１１Ｃ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または油圧等が制
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９Ａ（その他の水
準器も同様）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等を使用してもよい。

【００２９】ベースプレート１２の上面には、ほぼ正三
角形の頂点に位置するように３本の第１コラム５９Ａ、
５９Ｂ、５９Ｃ（５９Ｃは不図示）が固定され、第１コ
ラム５９Ａ〜５９Ｃの上面には中央部に露光光ＩＬを通
過させる開口が設けられた支持板６６が固定されてい
る。支持板６６の上には、スペーサ６７を介して支持板
６８が固定され、支持板６８には第２照明系７が取り付
けられている。また、第１コラム５９Ａ〜５９Ｃの内面
に固定された凸部６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ（６０Ｃは不
図示）には、それぞれ姿勢制御部材としての可変マウン
ト部６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ（６１Ｃは不図示）が固定
されている。可変マウント部６１Ａ〜６１Ｃとしては、
ピエゾ素子のような圧電素子、または磁歪素子のように
大きい剛性を持ち高い応答速度（例えば振幅が数μｍ程
度で、周波数が１０Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度）でＺ方向に伸
縮自在の駆動素子が使用可能である。また、可変マウン
ト部６１Ａ〜６１Ｃとしては、その他に小さいカム機構
によってＺ方向への変位を行う駆動機構も使用できる。

【００３０】可変マウント部６１Ａ〜６１Ｃ上には、ベ
ース部材としてのレチクルベース６２が固定され、レチ
クルベース６２の中央部には露光光ＩＬを通過させるた
めの開口が形成されている。レチクルベース６２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
イド面にレチクル側の可動ステージとしての微動ステー
ジ６３がエアーベアリングを介して円滑に２次元的に摺
動自在に載置される。そして、微動ステージ６３上に
は、レチクルＲ１が真空吸着等によって保持されてい
る。微動ステージ６３上のレチクルＲ１の走査方向に隣
接する領域には、別のレチクルＲ２（不図示）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構
成になっている。

【００３１】また、レチクルベース６２のガイド面の端
部には電気式の水準器９Ｄが設置されており、一例とし
て水準器９Ｄで検出されるそのガイド面の水平面に対す
る傾斜角（２軸の回り、すなわちＸ軸およびＹ軸の回り
の傾斜角）が許容範囲に収まるように、３個の可変マウ
ント部６１Ａ〜６１Ｃの伸縮量（または変位量）が制御
される。この際に、最低限で２軸の回りの傾斜角の制御
ができればよいため、例えば３個の可変マウント部６１
Ａ〜６１Ｃの中の一つを、高さが固定されたスペーサと
してもよい。

【００３２】また、微動ステージ６３の周囲を囲むよう
に矩形枠状の粗動ステージ６４が配置されており、その
上方の支持板６６の底面にはＹ方向に沿って平行に１対
のＹ軸駆動装置６５ＹＡ、６５ＹＢが取り付けられてい
る。そして、これらＹ軸駆動装置６５ＹＡ、６５ＹＢに
は、粗動ステージ６４が連結されている。粗動ステージ
６４はレチクルベース６２には非接触であり、粗動ステ
ージ６４と微動ステージ６３とは、粗動ステージ６４に
対して微動ステージ６３を所定の狭い範囲でＸ方向、Ｙ
方向および回転方向（θＺ方向）に微小量駆動するアク
チュエータを介して連結されている。そして、Ｙ軸駆動
装置６５ＹＡ、６５ＹＢは、リニアモータ方式で粗動ス
テージ６４を＋Ｙ方向、および−Ｙ方向に交互に一定速
度で移動させる。

【００３３】すなわち、粗動ステージ６４は、支持板６
６から吊り下げられるように保持された状態で、微動ス
テージ６３をＹ方向に一定速度で駆動するとともに、残
存する同期誤差を補正するように粗動ステージ６４に対
して微動ステージ６３が相対的に駆動される。微動ステ
ージ６３の２次元的な位置および回転角、並びに粗動ス
テージ６４のＹ方向の位置は、それぞれ不図示のレチク
ル用レーザ干渉計によって高精度に計測され、この計測
結果に基づいて微動ステージ６３の位置および速度が制
御される。本実施の形態では、レチクルベース６２、微
動ステージ６３、および粗動ステージ６４等とからレチ
クルステージ装置ＲＳＴが構成されている。

【００３４】次に、ベースプレート１２の上面で第１コ
ラム５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ（５９Ｃは不図示）の内側
には、ほぼ正三角形の頂点の位置に３本の第２コラム５
１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ（５１Ｃは不図示）が固定され、
第２コラム５１Ａ〜５１Ｃの上面には、それぞれ姿勢制
御部材としての可変マウント部５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ
（５２Ｃは不図示）が固定されている。可変マウント部
５２Ａ〜５２Ｃとしては、上記の可変マウント部６１Ａ
と同様の圧電素子等を用いた駆動素子、またはカム方式
の駆動機構等を使用できる。

【００３５】可変マウント部５２Ａ〜５２Ｃ上には、ベ
ース部材としての支持板５３が固定されている。そし
て、支持板５３に設けられたＵ字型の切欠部に投影光学
系ＰＬがフランジ部５４を介して設置され、その切欠部
の開放端がカバー５５によって閉じられている。また、
支持板５３の上面の端部には、電気式の水準器９Ｂが設
置されており、一例として水準器９Ｂで検出されるその
上面の水平面に対する傾斜角（２軸回りの傾斜角）が許
容範囲に収まるように、３個の可変マウント部５２Ａ〜
５２Ｃの伸縮量（または変位量）が制御される。この際
にも、最低限で２軸の回りの傾斜角を制御できればよい
ため、３個の可変マウント部５２Ａ〜５２Ｃの中の一つ
を、高さが固定されたスペーサとしてもよい。

【００３６】さらに、投影光学系ＰＬを保持するフラン
ジ部５４と支持板５３との間には、ほぼ等角度間隔で３
箇所に、姿勢制御部材としてのピエゾ素子等の圧電素子
または磁歪素子等からなり剛性が高くＺ方向（光軸ＡＸ
の方向）に伸縮自在の駆動素子５６が装着されている。
そして、フランジ部５４の上面の端部には、電気式の水
準器９Ｃが設置されており、一例として水準器９Ｃで検
出されるその上面の水平面に対する傾斜角（２軸回りの
傾斜角）が許容範囲に収まるように、３個の駆動素子５
６の伸縮量が制御される。この際にも、最低限で２軸の
回りの傾斜角を制御できればよいため、３個の駆動素子
５６の中の一つを、高さが固定されたスペーサとしても
よい。このように、支持板５３の振動を抑制するための
可変マウント部５２Ａ〜５２Ｃに加えて、投影光学系Ｐ
Ｌ自体の振動を抑制するための駆動素子５６が設けられ
ているため、円筒状の投影光学系ＰＬの振動が高度に抑
制されて、結像特性が良好に維持される。

【００３７】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方向および＋Ｘ方向
の側面には、オフ・アクシスで結像方式のアライメント
センサ３８Ａ、３８Ｂが固定されている。不図示である
が、レチクルＲ１の上方に位置する支持板６６の底面部
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。

【００３８】また、ベースプレート１２の上面で３本の
第２コラム５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ（５１Ｃは不図示）
によってほぼ囲まれた領域には、ステージ装置８が設置
されている。このステージ装置８は、上記ベースプレー
ト１２、定盤１３、可動ステージ１４Ａ、１４Ｂとウエ
ハテーブル１５Ａ、１５Ｂとを備えたウエハステージＷ
ＳＴ１、ＷＳＴ２、および図２に示すスキャンリニアモ
ータ２１Ａ、２１Ｂ、ステップリニアモータ２２Ａ、２
２Ｂを主体として構成されたダブル・ステージ方式であ
り、例えばウエハステージＷＳＴ１側でウエハＷ１に対
する走査露光中に、ウエハステージＷＳＴ２側でウエハ
Ｗ２の交換およびアライメントが実施可能になってい
る。

【００３９】定盤１３は、下面に矩形配置（図２参照）
されたエアーベアリング１０によってベースプレート１
２の上面（ＸＹ平面）に沿って移動自在に浮上支持さ
れ、その上面が平面度の極めて良好なガイド面に加工さ
れている。このガイド面には、粗動ステージとしての可
動ステージ１４Ａがエアーベアリングを介して円滑に摺
動自在に、且つＹ方向に延在するガイドバー２３Ａに沿
って移動自在に浮上支持されている。可動ステージ１４
Ａ上には、微動ステージとしてのウエハテーブル１５Ａ
が載置され、このウエハテーブル１５Ａ上にはウエハＷ
１が真空吸着等によって保持される。なお、実際にはウ
エハＷ１は、ウエハテーブル１５Ａ上に載置されたホル
ダに保持されるが、ここではウエハテーブル１５Ａに保
持されるものとして説明する。

【００４０】ウエハテーブル１５Ａは、可動ステージ１
４Ａと磁石等により磁気的に非接触で接続されており、
リニアモータ等の不図示の駆動機構により可動ステージ
１４Ａに対してＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に微動可能
であるとともに、不図示の回転機構により可動ステージ
１４Ａに対してθＸ方向（Ｘ軸回りの回転方向）、θＹ
方向（Ｙ軸回りの回転方向）およびθＺ方向（Ｚ軸回り
の回転方向）に微少回転（傾斜）可能である、すなわち
ウエハテーブル１５Ａは、６自由度で移動可能であり、
焦点位置調整のためのフォーカシングやレベリング調整
が行える構成になっている。

【００４１】また、定盤１３上には、可動ステージ１４
Ａとともに可動ステージ１４Ｂがエアーベアリングを介
して摺動自在に、且つＹ方向に延在するガイドバー２３
Ｂに沿って移動自在に浮上支持されている。可動ステー
ジ１４Ｂ上には、レベリングおよびフォーカシング用の
ウエハテーブル１５Ｂを介してウエハＷ２が真空吸着等
によって保持される。なお、ウエハテーブル１５Ｂは、
ウエハテーブル１５Ａと同様の構成を有し、６自由度で
移動可能になっている。

【００４２】スキャンリニアモータ２１Ａは、可動ステ
ージ１４Ａをスキャン方向（走査方向）であるＹ方向に
駆動するものであって、ガイドバー２３Ａに埋設された
固定子（不図示）と、可動ステージ１４Ａに設けられ、
固定子との間の電磁気的相互作用によりＹ方向に駆動さ
れる可動子（不図示）とから構成されている。同様に、
スキャンリニアモータ２１Ｂは、可動ステージ１４Ｂを
Ｙ方向に駆動するものであって、ガイドバー２３Ｂに埋
設された固定子（不図示）と、可動ステージ１４Ｂに設
けられ、固定子との間の電磁気的相互作用によりＹ方向
に駆動される可動子（不図示）とから構成されている。

【００４３】ステップリニアモータ２２Ａは、可動ステ
ージ１４Ａをステップ移動方向であるＸ方向に駆動する
ものであって、図３に示すように、ガイドバー２３Ａの
両端に設けられた可動子２４Ａ、２４Ａと、カウンタマ
ス（第１反力移動部）２６、２６の一側面にＸ方向に延
在し、且つ可動子２４Ａに対向して突設され、可動子２
４Ａ、２４Ａとの間の電磁気的相互作用により当該可動
子２４Ａ、２４ＡをＸ方向に駆動させる固定子２５、２
５とから構成されている。同様に、ステップリニアモー
タ２２Ｂは、可動ステージ１４ＢをＸ方向に駆動するも
のであって、ガイドバー２３Ｂの両端に設けられた可動
子２４Ｂ、２４Ｂと、カウンタマス２６、２６に突設さ
れ可動子２４Ｂ、２４Ｂとの間の電磁気的相互作用によ
り当該可動子２４Ｂ、２４ＢをＸ方向に駆動させる上記
固定子２５、２５とから構成されている。すなわち、固
定子２５、２５は、可動子２４Ａ、２４Ｂの双方に対す
る固定子として機能する。なお、−Ｙ側のカウンタマス
２６には、−Ｙ側の可動子２４Ａ、２４Ｂを挟み込むよ
うにＥＩコア（電磁石）３４Ａ、３４Ｂが設けられてい
る。

【００４４】各カウンタマス２６は、下面に断面矩形の
ガイド溝２８がＸ方向に沿って形成されたコ字状を呈し
てり、このガイド溝２８にはカウンタマス２６のＸ方向
への移動をガイド（支持）する断面矩形のフレーム部材
（第２反力移動部）２９が嵌合している。そして、ガイ
ド溝２８のフレーム部材２９との対向面にはエアーベア
リングが設けられ、カウンタマス２６はフレーム部材２
９に沿ってＸ方向に円滑に相対移動自在になっている。
なお、図３に示すように、定盤１３は、可動ステージ１
４Ａ、１４Ｂおよびカウンタマス２６の下面の位置に対
応して中央部が突出した一体形状になっているが中央部
の突部のみを別部材で構成したり、可動ステージ１４
Ａ、１４Ｂおよびカウンタマス２６の下面の位置を調整
することで定盤１３の上面を平面状（フラット）にして
もよい。

【００４５】フレーム部材２９は、可動ステージ１４
Ａ、１４ＢのＹ方向への移動時にカウンタマスとして作
動するものであって、Ｘ方向に沿って延設されたガイド
部２９Ｘ、２９Ｘと、Ｙ方向に沿って延設されたガイド
部２９Ｙ、２９Ｙとが矩形に連結された平面視ロ字状に
形成されており（図２参照）、カウンタマス２６、２６
のガイド溝２８にはガイド部２９Ｘ、２９Ｘが移動自在
に嵌合している。

【００４６】また、フレーム部材２９のガイド部２９
Ｙ、２９Ｙは、定盤１３のＸ方向両側の上面にＹ方向に
沿って形成された断面矩形（図４参照）のガイド溝３１
に、その上面が定盤１３の上面と略面一の状態で嵌合し
て（支持されて）いる。ガイド溝３１には、フレーム部
材２９との対向面にエアーベアリングが設けられ、この
エアーベアリングによりフレーム部材２９は、定盤１３
に対してガイド溝３１に沿ってＹ方向に円滑に相対移動
自在になっている。

【００４７】この定盤１３には、当該定盤１３のＸ方向
およびＹ方向の位置、並びにθＺ方向の位置等、その姿
勢を制御する姿勢制御装置３０Ｘ、３０Ｙ、３０Ｙが設
けられている。姿勢制御装置３０Ｘは、定盤１３の−Ｘ
側側面の中央近傍に設けられ、姿勢制御装置３０Ｙ、３
０Ｙは、定盤１３の＋Ｙ側側面の両端側近傍にそれぞれ
互いに間隔をあけて設けられている。各姿勢制御装置３
０Ｘ、３０Ｙは、定盤１３と床１との間に配設されたバ
ネ１７およびダンパ１８から構成されている。バネ１７
は、定盤１３の回転動作を低減させるものであって、空
気バネやコイルバネ等が用いられる。ダンパ１８は、振
動減衰器として用いられ、例えばオイルダンパから構成
される。

【００４８】ウエハテーブル１５Ａ上の側縁には、Ｙ方
向に延設された移動鏡３５とＸ方向に延設された移動鏡
３６とが固定されている。そして、移動鏡３５の反射面
に向けてレーザ干渉計３７が測長ビームを照射するとと
もに、その反射光を受光して基準面に対する相対変位を
計測することにより、ウエハステージＷＳＴ１（ひいて
はウエハＷ１）のＸ方向の位置が高精度に計測される。
また、移動鏡３６の反射面に対しては、Ｘ方向に所定間
隔をあけて配置されたレーザ干渉計３９Ａ、３９Ｂがそ
れぞれ測長ビームを照射するとともに、その反射光を受
光して基準面に対する相対変位を計測することにより、
ウエハステージＷＳＴ１（ひいてはウエハＷ１）のＹ方
向の位置およびθＺ（Ｚ軸回りの回転）方向の位置が高
精度に計測される。なお、図示していないものの、ウエ
ハステージＷＳＴ２（ひいてはウエハＷ２）のＸ方向、
Ｙ方向の位置、およびθＺ方向の位置を計測するための
レーザ干渉計が別途配設されている。

【００４９】図５は、本露光装置の制御ブロック図であ
る。この図に示すように、レチクルＲ１のＸ方向、Ｙ方
向の位置およびθＺ方向の回転を計測するレチクル用レ
ーザ干渉計と、レーザ干渉計３７、３９Ａ、３９Ｂの計
測結果は、制御部（制御装置、第２の制御装置）４２に
出力される。制御部４２は、入力した計測結果に基づい
て、レチクルステージＲＳＴについては微動ステージ６
３用アクチュエータおよびＹ軸駆動装置６５ＹＡ、６５
ＹＢの駆動を制御し、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ
２についてはスキャンリニアモータ２１Ａ、２１Ｂ、ス
テップリニアモータ２２Ａ、２２Ｂ、ウエハテーブル１
５Ａ、１５Ｂ用駆動機構および回転機構の駆動を制御す
る。

【００５０】次に、上記の構成の露光装置のうち、まず
ウエハステージＷＳＴ１の動作について説明する。例え
ば、ステップリニアモータ２２Ａが作動して可動子２４
Ａが固定子２５に対して相対移動することにより、可動
ステージ１４Ａがウエハテーブル１５Ａ（およびウエハ
Ｗ１）とともに＋Ｘ方向に移動すると、この移動による
反力でカウンタマス２６、２６がフレーム部材２９のガ
イド部２９Ｘをガイドにして−Ｘ方向に相対移動する。

【００５１】ここで、可動ステージ１４Ａと定盤１３と
の間、およびガイド部２９Ｘとカウンタマス２６との間
の摩擦が零である場合には運動量保存の法則が働くた
め、カウンタマス２６、２６は可動ステージ１４Ａ側
（ウエハテーブル１５Ａ、ウエハＷ１、移動鏡３５、３
６、ガイドバー２３Ａ等を含む）との重量比に応じた量
移動する。この結果、可動ステージ１４ＡのＸ方向の加
減速時の反力はカウンタマス２６、２６の移動により吸
収され、ベースプレート１２に与える運動量は理論的に
ゼロとなり、ステージ装置８における重心の位置がＸ方
向において実質的に固定される。なお、ステップリニア
モータ２２Ｂが作動して、可動ステージ１４ＢがＸ方向
に移動する際にも同様の動作になる。

【００５２】一方、スキャンリニアモータ２１Ａが作動
してウエハステージＷＳＴ１の可動ステージ１４Ａがウ
エハテーブル１５Ａ（およびウエハＷ１）とともに、例
えば＋Ｙ方向に移動すると、この移動による反力でガイ
ドバー２３Ａ、カウンタマス２６、２６とともに、フレ
ーム部材２９が定盤１３のガイド溝３１に沿って−Ｙ方
向に相対移動する。

【００５３】この結果、可動ステージ１４ＡのＹ方向の
加減速時の反力は、フレーム部材２９（およびガイドバ
ー２３Ａ、カウンタマス２６、２６）の移動により吸収
され、ベースプレート１２に与える運動量は理論的にゼ
ロとなり、ステージ装置８における重心の位置がＹ方向
においても実質的に固定される。なお、スキャンリニア
モータ２１Ｂが作動して、ウエハステージＷＳＴ２の可
動ステージ１４ＢがＹ方向に移動する際にも同様の動作
になる。

【００５４】ここで、図２に示すように、可動ステージ
１４Ａがフレーム部材２９（すなわちベースプレート１
２）の中心に対して偏心している場合、可動ステージ１
４Ａの移動に伴ってフレーム部材２９には、微少ながら
Ｚ軸回りの回転モーメント（トルク）が加わる。このト
ルクがフレーム部材２９から定盤１３に伝わることで、
ベースプレート１２に移動自在に浮上支持されている定
盤１３はＺ軸に平行な軸線回りに回転する。定盤１３
は、カウンタマス２６やフレーム部材２９に比較して慣
性モーメントが大きいため、トルクが加わった場合でも
緩やかに回転する。

【００５５】この回転は、姿勢制御装置３０Ｘ、３０Ｙ
のバネ１７により吸収されて低減するとともに、バネ１
７の付勢力により定盤１３は、元の位置（姿勢）に緩や
かに復帰する。また、定盤１３に発生した振動は、姿勢
制御装置３０Ｘ、３０Ｙのダンパ１８により減衰され
る。このように、ステージ装置８においては、可動ステ
ージ１４Ａ、１４Ｂがスキャン移動方向およびステップ
移動方向のいずれの方向に移動しても、移動に伴う反力
を吸収して振動の発生を抑制することができるととも
に、移動に伴って発生したトルクを定盤１３の移動によ
り吸収して、ベースプレート１２に対してＺ軸回りのモ
ーメントが加わることも回避できる。

【００５６】上記のように、定盤１３が回転移動する
と、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が、すなわちウ
エハＷ１、Ｗ２がレチクルＲ１に対して回転して位置ず
れが発生する。そのため、制御部４２は、ウエハＷ１、
Ｗ２に対する処理、具体的にはアライメント処理および
露光処理に応じた補正方法により、この位置ずれ量を補
正する。

【００５７】まず、アライメント処理における補正方法
について説明する。アライメント処理においては、レチ
クルＲ１とウエハＷ１（またはＷ２）とを位置合わせす
る必要があり、アライメントセンサ３８Ａ（または３８
Ｂ）でウエハＷ１の位置を計測する。このとき、定盤１
３の回転に伴ってウエハＷ１が回転していると、精確な
計測に支障を来す。そのため、制御部４２は、レーザ干
渉計３７、３９Ａ、３９Ｂの計測結果からウエハＷ１の
ＸＹ平面上の位置、およびθＺ方向の位置が維持される
ように、ウエハテーブル用駆動機構およびウエハテーブ
ル用回転機構をサーボ制御して、ウエハテーブル１５Ａ
を上記６自由度の範囲で微動させる。

【００５８】これにより、ウエハテーブル１５Ａ（すな
わちウエハＷ１）は、定盤１３に対して相対的に逆方向
に回転することになり、レチクルＲ１に対する相対位置
が維持され、ウエハＷ１の位置ずれが補正される。従っ
て、アライメントセンサ３８Ａは、レチクルＲ１との間
の相対位置関係が維持されたウエハＷ１の位置を精確に
計測することができる。可動ステージ１４Ａのエアーベ
アリングと定盤１３との間の粘性により定盤１３のＺ方
向の振動が可動ステージ１４Ａに伝わる可能性もある。
しかしながら、この振動によるウエハＷ１の位置決め精
度の悪化もウエハテーブル１５Ａを上記６自由度の範囲
で微動することにより除去することができる。これは特
に、ウエハＷ１に１５０ｎｍ以下（特に１００ｎｍ以
下）のパターンを形成する場合に重要である。

【００５９】次に、露光処理における補正方法について
説明する。露光処理においては、レチクルＲ１とウエハ
Ｗ１（またはＷ２）とを、互いの相対位置関係を維持し
た状態で投影光学系ＰＬに対してＹ方向に同期移動させ
て走査露光を行う。同期移動時の加減速時には、上述し
たように、定盤１３の回転に伴って、ウエハＷ１がθＺ
方向に回転する。そこで、制御部４２は、まずレーザ干
渉計３７、３９Ａ、３９Ｂの計測結果からウエハＷ１の
ＸＹ平面上の位置、およびθＺ方向の位置（回転量）を
求めると同時に、レチクル用レーザ干渉計の計測結果か
らレチクルＲ１のＸＹ平面上の位置、およびθＺ方向の
位置（回転量）を求める。

【００６０】そして、制御部４２は、ウエハＷ１の位置
ずれ量に合わせてレチクル微動ステージ用アクチュエー
タを駆動して微動ステージ６３を微動させることで、レ
チクルＲ１の位置をウエハＷ１の位置に追従させて、レ
チクルＲ１とウエハＷ１との相対位置関係を補正する。
これにより、レチクルＲ１とウエハＷ１との相対位置関
係を所定の状態に維持したまま同期移動させることがで
き、レチクルＲ１に形成されたパターンをウエハＷ１上
の所定位置に精確に露光することができる。

【００６１】なお、定盤１３の回転に伴うウエハＷ１の
回転量が小さいときは、上記の補正方法を採るが、ウエ
ハＷ１の回転量が大きく、レーザ干渉計３７、３９Ａ、
３９Ｂによる位置計測に支障を来す場合には、レーザ干
渉計による計測が可能な程度にウエハテーブル１５Ａを
一旦微動回転させた後に、上述したようにレチクルＲ１
をウエハＷ１に追従移動させればよい。

【００６２】続いて、２つのウエハステージＷＳＴ１、
ＷＳＴ２による並行処理について説明する。本実施の形
態では、例えば可動ステージ１４Ａ（すなわちウエハテ
ーブル１５Ａ）上のウエハＷ１を投影光学系ＰＬを介し
て露光動作を行っている間に、可動ステージ１４Ｂにお
いてウエハ交換が行われ、ウエハ交換に引き続いてアラ
イメント動作およびオートフォーカス／オートレベリン
グが行われる。

【００６３】可動ステージ１４Ｂ側で、上記のウエハ交
換、アライメント動作が行われている間に、可動ステー
ジ１４Ａ側では、２枚のレチクルＲ１、Ｒ２（Ｒ２は不
図示）を使い、露光条件を変えながら連続してステップ
・アンド・スキャン方式により二重露光が行われる。２
つの可動ステージ１４Ａ、１４Ｂ上で並行して行われる
露光シーケンスとウエハ交換・アライメントシーケンス
とは、先に終了したウエハステージの方が待ち状態とな
り、両方の動作が終了した時点で可動ステージ１４Ａ、
１４Ｂが移動制御される。そして、露光シーケンスが終
了した可動ステージ１４Ａ上のウエハＷ１は、ローディ
ングポジションでウエハ交換がなされ、アライメントシ
ーケンスが終了した可動ステージ１４Ｂ（すなわちウエ
ハテーブル１５Ｂ）上のウエハＷ２は、投影光学系ＰＬ
の下で露光シーケンスが行われる。

【００６４】このように、一方のウエハステージ側でウ
エハ交換とアライメント動作を実行する間に、他方のウ
エハステージ側で露光動作を実行することとし、両方の
動作が終了した時点でお互いの動作を切り換えるように
することで、スループットを大幅に向上させることが可
能になる。

【００６５】本実施の形態のステージ装置とその位置制
御方法および露光装置並びに露光方法では、ウエハステ
ージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動に伴う反力でカウンタマ
ス２６、２６、フレーム部材２９、定盤１３が移動（定
盤１３はθ回転）するので、いずれの方向への移動に関
しても、振動の発生等、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳ
Ｔ２の移動に伴う反力の悪影響がベースプレート１２等
に及ぶことを防止できる。また、本実施の形態では、定
盤１３の移動によりウエハＷ１、Ｗ２に位置ずれが発生
しても、ウエハテーブル１５Ａ、１５Ｂをサーボ制御し
て微動することでウエハＷ１、Ｗ２の位置制御性を維持
できるので、ウエハＷ１、Ｗ２に対するアライメントを
精確に実施することができ、高精度な露光処理を実現す
ることができる。

【００６６】また、定盤１３の回転に伴いウエハＷ１、
Ｗ２に位置ずれが発生した場合、定盤１３を駆動するこ
とで、ウエハＷ１、Ｗ２の位置ずれ量を補正することも
考えられるが、本実施の形態では定盤１３に対して重量
（慣性力）が小さいウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２
を駆動しているので、小さな駆動力で迅速に補正するこ
とが可能になっている。しかも、ウエハステージＷＳＴ
１、ＷＳＴ２のうち、可動ステージ１４Ａ、１４Ｂに比
較して軽いウエハテーブル１５Ａ、１５Ｂを駆動してい
るので、ウエハＷ１、Ｗ２の位置ずれをより小さな力で
容易に補正することができる。

【００６７】さらに、本実施の形態では、定盤１３が回
転した際にも、姿勢制御装置３０Ｘ、３０Ｙのバネ１７
により元の位置に復帰できるとともに、ダンパ１８によ
り定盤１３に発生した振動を減衰して、この振動がウエ
ハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２に伝達することを抑制す
ることができる。

【００６８】また、本実施の形態では、ウエハＷ１、Ｗ
２の位置ずれに対して、アライメント処理でウエハテー
ブル１５Ａ、１５Ｂの駆動によりウエハＷ１、Ｗ２の位
置を補正し、露光処理で微動ステージ６３の駆動により
レチクルＲ１の位置を補正する等、処理に応じて補正方
法を変えているので、レチクルＲ１とウエハＷ１、Ｗ２
の重さ関係が逆転の場合など、駆動対象の変更に容易に
対応することができ、汎用性を拡大することができる。
また、本実施の形態の露光装置では、ウエハステージが
二基設けられた、ダブルステージ方式を採用しているの
で、一方のウエハステージ側でウエハ交換とアライメン
ト動作を実行する間に、他方のウエハステージ側で露光
動作を実行する等、待機時間を削減することができ、ス
ループットを大幅に向上させることが可能になる。

【００６９】なお、上記実施の形態において、露光処理
においてウエハＷ１、Ｗ２に発生した位置ずれをレチク
ルＲ１を追従させることで補正する構成としたが、これ
に限られるものではなく、アライメント処理と同様にウ
エハテーブル１５Ａ、１５Ｂを駆動することでウエハＷ
１、Ｗ２の位置をレチクルＲ１の位置に合わせる補正を
行ってもよい。また、上記実施の形態の変形例として、
カウンタマス２６、フレーム部材２９を定盤１３に固設
してもよい。

【００７０】また、上記実施の形態では、ウエハテーブ
ル１５Ａ、１５Ｂと可動ステージ１４Ａ、１４Ｂとが磁
気的に接続された構成としたが、これに限定されるもの
ではなく、例えば機械的な接続や、エアベローズなどに
よる接続であっても構わない。

【００７１】また、上記実施の形態においては、ウエハ
ステージが２基設けられた、ダブルステージ型の例を用
いたが、これに限定されるものではなく、ウエハステー
ジが１基や３基以上設けられる構成であってもよい。ま
た、上記実施の形態では、本発明のステージ装置をウエ
ハステージ側に適用する構成としたが、これに限られ
ず、レチクルステージＲＳＴにも適用可能である。さら
に、上記実施の形態では、本発明のステージ装置を露光
装置のウエハステージに適用した構成としたが、露光装
置以外にも転写マスクの描画装置、マスクパターンの位
置座標測定装置等の精密測定機器にも適用可能である。

【００７２】なお、本実施の形態の基板、感光基板とし
ては、半導体デバイス用の半導体ウエハＷ１、Ｗ２のみ
ならず、液晶ディスプレイデバイス用のガラス基板や、
薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装
置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石
英、シリコンウエハ）等が適用される。

【００７３】露光装置としては、レチクルＲ１、Ｒ２と
ウエハＷ１、Ｗ２とを同期移動してレチクルＲ１、Ｒ２
のパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン
方式の走査型露光装置（スキャニング・ステッパー；US
P5,473,410）の他に、レチクルＲとウエハＷ１、Ｗ２と
を静止した状態でレチクルＲ１、Ｒ２のパターンを露光
し、ウエハを順次ステップ移動させるステップ・アンド
・リピート方式の投影露光装置（ステッパー）にも適用
することができる。

【００７４】露光装置の種類としては、ウエハＷ１、Ｗ
２に半導体デバイスパターンを露光する半導体デバイス
製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用の露
光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるい
はレチクルなどを製造するための露光装置などにも広く
適用できる。

【００７５】また、露光用照明光の光源として、超高圧
水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ
線（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦ
エキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ
（１９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）のみなら
ず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができ
る。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱
電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ₆）、タ
ンタル（Ｔａ）を用いることができる。さらに、電子線
を用いる場合は、レチクルＲを用いる構成としてもよい
し、レチクルＲを用いずに直接ウエハ上にパターンを形
成する構成としてもよい。また、ＹＡＧレーザや半導体
レーザ等の高周波などを用いてもよい。

【００７６】投影光学系ＰＬの倍率は、縮小系のみなら
ず等倍系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光
学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用
いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過
する材料を用い、Ｆ₂レーザやＸ線を用いる場合は反射
屈折系または屈折系の光学系にし（レチクルＲも反射型
タイプのものを用いる）、また電子線を用いる場合には
光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学
系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真
空状態にすることはいうまでもない。

【００７７】ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２やレチ
クルステージＲＳＴにリニアモータ（USP5,623,853また
はUSP5,528,118参照）を用いる場合は、エアベアリング
を用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタ
ンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。ま
た、各ステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２、ＲＳＴは、ガイド
に沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガ
イドレスタイプであってもよい。

【００７８】各ステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２、ＲＳＴの
駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニッ
ト（永久磁石）と、二次元にコイルを配置した電機子ユ
ニットとを対向させ電磁力により各ステージＷＳＴ１、
ＷＳＴ２、ＲＳＴを駆動する平面モータを用いてもよ
い。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいず
れか一方をステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２、ＲＳＴに接続
し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージ
ＷＳＴ１、ＷＳＴ２、ＲＳＴの移動面側（ベースプレー
ト）に設ければよい。

【００７９】以上のように、本願実施形態の露光装置
は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む
各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、
光学的精度を保つように、組み立てることで製造され
る。これら各種精度を確保するために、この組み立ての
前後には、各種光学系については光学的精度を達成する
ための調整、各種機械系については機械的精度を達成す
るための調整、各種電気系については電気的精度を達成
するための調整が行われる。各種サブシステムから露光
装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機
械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等
が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組
み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程
があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光
装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行わ
れ、露光装置全体としての各種精度が確保される。な
お、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理さ
れたクリーンルームで行うことが望ましい。

【００８０】半導体デバイス等のマイクロデバイスは、
図６に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計
を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマ
スク（レチクル）を製作するステップ２０２、シリコン
材料からウエハを製造するステップ２０３、前述した実
施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに
露光する露光処理ステップ２０４、デバイス組み立てス
テップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケー
ジ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製
造される。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るス
テージ装置は、基板ステージの移動に伴う反力で定盤が
移動した際の基板の位置ずれ量に基づいて、基板ステー
ジの位置を補正する構成となっている。これにより、こ
のステージ装置では、基板ステージのいずれの方向への
移動に関しても、振動の発生等、移動に伴う反力の悪影
響を排除できるとともに、定盤の移動により基板に位置
ずれが発生しても、基板の位置制御性を維持できるとい
う効果が得られる。

【００８２】請求項２に係るステージ装置は、基板ステ
ージが粗動ステージと微動ステージとを有する構成とな
っている。これにより、このステージ装置では、定盤の
移動により基板に位置ずれが発生しても、微動ステージ
の微動により位置ずれを補正できるという効果が得られ
る。

【００８３】請求項３に係るステージ装置は、微動ステ
ージを制御して補正を行う構成となっている。これによ
り、このステージ装置では、基板の位置ずれを小さな駆
動力で迅速に補正できるという効果が得られる。

【００８４】請求項４に係るステージ装置は、微動ステ
ージが６自由度で移動可能な構成となっている。これに
より、このステージ装置では、定盤の移動により基板に
位置ずれが発生しても、微動ステージが６自由度のいず
れかの方向に微動して補正できるという効果が得られ
る。

【００８５】請求項５に係るステージ装置は、粗動ステ
ージと微動ステージとが磁気的に接続される構成となっ
ている。これにより、このステージ装置では、微動ステ
ージが粗動ステージに対して非接触で、容易に微動でき
るという効果が得られる。

【００８６】請求項６に係るステージ装置は、基板に対
する処理に応じて基板ステージに対する補正状態を変更
する構成となっている。これにより、このステージ装置
では、動対象の変更に容易に対応することができ、汎用
性を拡大できるという効果が得られる。

【００８７】請求項７に係るステージ装置は、姿勢制御
装置が定盤の姿勢を制御する構成となっている。これに
より、このステージ装置では、基板ステージの移動に伴
う反力で定盤が移動しても元の位置に復帰できるという
効果が得られる。

【００８８】請求項８に係るステージ装置は、第２反力
移動部が第１反力移動部を第１方向に移動自在に支持
し、且つ基板ステージの移動に伴う反力により第２方向
に移動する構成となっている。これにより、このステー
ジ装置では、第２反力移動部が第１反力移動部をガイド
するとともに、第１反力移動部を伴って第２方向へ移動
することで、移動に伴う反力の悪影響が排除され基板ス
テージの位置制御性が向上するという効果が得られる。

【００８９】請求項９に係るステージ装置は、第２の制
御装置が定盤の移動による基板の位置ずれ量に基づい
て、基板に対する第２の基板ステージの相対位置を補正
する構成となっている。これにより、このステージ装置
では、定盤の移動により基板に位置ずれが発生しても、
第２の基板ステージの相対位置を補正することで、基板
の位置ずれを補正できるという効果が得られる。

【００９０】請求項１０に係る露光装置は、マスクステ
ージと感光基板ステージとの少なくとも一方のステージ
として、請求項１から９のいずれかに記載されたステー
ジ装置が用いられる構成になっている。これにより、こ
の露光装置では、マスクまたは基板の少なくとも一方の
位置制御性が向上することで、高精度な露光処理が実現
するという効果が得られる。

【００９１】請求項１１に係るステージ装置の位置制御
方法は、基板ステージの移動に伴う反力で定盤が移動し
た際の基板の位置ずれ量に基づいて、基板ステージの位
置を補正する手順となっている。これにより、このステ
ージ装置の位置制御方法では、基板ステージのいずれの
方向への移動に関しても、振動の発生等、移動に伴う反
力の悪影響を排除できるとともに、定盤の移動により基
板に位置ずれが発生しても、基板の位置制御性を維持で
きるという効果が得られる。

【００９２】請求項１２に係る露光方法は、マスクと感
光基板との少なくとも一方の位置を請求項１１に記載さ
れた位置制御方法で制御する手順となっている。これに
より、この露光方法では、マスクまたは基板の少なくと
も一方の位置制御性が向上することで、高精度な露光処
理が実現するという効果が得られる。

【００９３】請求項１３に係る露光方法は、定盤の移動
による感光基板の位置ずれ量に基づいて、マスクステー
ジの位置を露光中に補正する手順となっている。これに
より、この露光方法では、定盤の移動により感光基板に
位置ずれが発生しても、マスクステージを介してマスク
の相対位置を補正することで、感光基板の位置ずれを補
正できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す図であって、露
光装置の概略構成図である。

【図２】同露光装置を構成するウエハステージの平
面図である。

【図３】図２における断面図である。

【図４】定盤にフレーム部材が嵌合する部分断面図
である。

【図５】露光装置の制御ブロック図である。

【図６】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフ
ローチャート図である。

【符号の説明】

Ｒ１レチクル（マスク、第２の基板）Ｗ１、Ｗ２ウエハ（感光基板、基板）ＲＳＴレチクルステージ（マスクステージ、第２の基
板ステージ）ＷＳＴ１、ＷＳＴ２ウエハステージ（感光基板ステー
ジ、基板ステージ）８ステージ装置１２ベースプレート（支持装置）１３定盤１４Ａ、１４Ｂ可動ステージ（粗動ステージ）１５Ａ、１５Ｂウエハテーブル（微動ステージ）２６カウンタマス（第１反力移動部）２９フレーム部材（第２反力移動部）３０Ｘ、３０Ｙ姿勢制御装置４２制御部（制御装置、第２の制御装置）

フロントページの続きＦターム(参考） 5F031 CA02 CA05 CA07 HA13 HA53 HA55 HA57 JA01 JA02 JA06 JA14 JA17 JA32 JA51 KA06 KA07 KA08 LA03 LA04 LA06 LA07 LA08 LA10 MA27 NA02 5F046 AA23 BA04 BA05 CC01 CC02 CC04 CC16 CC18 DA06 DA07 DA09 DB05 DC04 DC10 ED02 FC05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を支持して移動する基板ステージ
と、該基板ステージを移動可能に支持する定盤とを備え
たステージ装置であって、前記定盤を移動可能に支持する支持装置と、前記基板ステージの移動に伴う反力により前記定盤が移
動した際の前記基板の位置ずれ量に基づいて、前記基板
ステージの位置を補正する制御装置を備えることを特徴
とするステージ装置。
【請求項２】請求項１記載のステージ装置におい
て、前記基板ステージは、粗動ステージと微動ステージとを
有していることを特徴とするステージ装置。
【請求項３】請求項２記載のステージ装置におい
て、前記制御装置は、前記微動ステージを制御して前記補正
を行うことを特徴とするステージ装置。
【請求項４】請求項２または３記載のステージ装置
において、前記微動ステージは、６自由度で移動可能なことを特徴
とするステージ装置。
【請求項５】請求項２から４のいずれか１項に記載
のステージ装置において、前記粗動ステージと前記微動ステージとは、磁気的に接
続されていることを特徴とするステージ装置。
【請求項６】請求項１から５のいずれか１項に記載
のステージ装置において、前記制御装置は、前記基板に対する処理に応じて前記基
板ステージに対する補正状態を変更することを特徴とす
るステージ装置。
【請求項７】請求項１から６のいずれか１項に記載
のステージ装置において、前記定盤の姿勢を制御する姿勢制御装置を有することを
特徴とするステージ装置。
【請求項８】請求項１から７のいずれか１項に記載
のステージ装置において、前記基板ステージの第１方向への移動に伴う反力により
移動する第１反力移動部と、該第１反力移動部を前記第１方向に移動自在に支持し、
且つ前記定盤に対して第２方向に移動自在に支持され
て、前記基板ステージの移動に伴う反力により前記第２
方向に移動する第２反力移動部とを有することを特徴と
するステージ装置。
【請求項９】請求項１から８のいずれかに記載のス
テージ装置において、前記基板と位置合わせされる第２の基板を支持して移動
する第２の基板ステージと、前記定盤の移動による前記基板の位置ずれに基づいて、
該基板に対する前記第２の基板ステージの相対位置を補
正する第２の制御装置を備えることを特徴とするステー
ジ装置。
【請求項１０】マスクステージに保持されたマスク
のパターンを感光基板ステージに保持された感光基板に
露光する露光装置において、前記マスクステージと前記感光基板ステージとの少なく
とも一方のステージとして、請求項１から９のいずれか
に記載されたステージ装置が用いられることを特徴とす
る露光装置。
【請求項１１】基板を保持して移動する基板ステー
ジと、該基板ステージを移動可能に支持する定盤とを備
えたステージ装置における前記基板の位置制御方法であ
って、前記基板ステージの移動に伴う反力により、前記定盤が
移動した際の前記基板の位置ずれ量に基づいて、前記基
板ステージの位置を補正することを特徴とするステージ
装置の位置制御方法。
【請求項１２】マスクステージに保持されたマスク
のパターンを感光基板ステージに保持された感光基板に
露光する露光方法において、前記マスクと前記感光基板との少なくとも一方の位置を
請求項１１に記載された位置制御方法により制御するこ
とを特徴とする露光方法。
【請求項１３】請求項１２記載の露光方法におい
て、前記定盤の移動による前記感光基板の位置ずれ量に基づ
いて、前記マスクステージの位置を前記露光中に補正す
ることを特徴とする露光方法。