JP2003007804A - 位置計測装置および露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メンテナンスや出荷に関する扱いや調整作業
を容易にする。 【解決手段】 移動自在なステージ１４上に保持された
基板の位置情報を計測する計測部３１を有する。ステー
ジ１４を移動自在に支持する定盤１２が計測部３１を支
持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクやレチクル
等の基板の位置情報を計測する位置計測装置、および計
測された位置情報に基づいて露光処理を行う露光装置に
関し、特に移動可能なステージ上に載置された基板の位
置情報を計測する際に用いて好適な位置計測装置および
露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスまたは液晶表示デバイス
等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フォトマ
スク又はレチクル（以下「レチクル」と総称する）のパ
ターン像を投影光学系を介して感光基板上の各ショット
領域に投影する投影露光装置が使用されている。近年、
この種の投影露光装置としては、感光基板を２次元的に
移動自在なステージ上に載置し、このステージにより感
光基板をステップ移動させて、レチクルのパターン像を
ウエハ等の感光基板上の各ショット領域に順次露光する
動作を繰り返す、いわゆるステップ・アンド・リピート
方式の露光装置、例えば縮小投影型の露光装置（ステッ
パー）が多用されている。また、近年では、ウエハの露
光中に、レチクルとウエハとを同期移動させることによ
り、ウエハ上の各ショット領域を順次露光していく、い
わゆるステップ・アンド・スキャン方式の露光装置も使
用されている。

【０００３】例えば半導体デバイスなどのマイクロデバ
イスは、感光基板として、感光材が塗布されたウエハ上
に多数層の回路パターンを重ねて形成されるので、２層
目以降の回路パターンをウエハ上に投影露光する際に
は、ウエハ上の既に回路パターンが形成された各ショッ
ト領域とこれから露光するレチクルのパターン像との位
置合わせ、即ちウエハとレチクルとの位置合わせ（アラ
イメント）を精確に行う必要がある。

【０００４】レチクル上のアライメントマークを計測す
るアライメントセンサ（位置計測装置）としては、レチ
クルに形成されたレチクルアライメントマークと、投影
光学系を介してウエハステージ上に設けられた基準部材
に形成された指標マーク、またはウエハ上に形成された
アライメントマークとを検出する、いわゆるＴＴＲ（ス
ルー・ザ・レチクル）方式センサの採用が検討されてい
る。ＴＴＲセンサは、例えばレチクルアライメントマー
クと投影光学系を介して結像されたウエハアライメント
マーク（または指標マーク）とを同一視野で重ねた状態
で撮像し、マーク間の位置ずれ量を計測するものであ
る。この方式では、直接投影光学系を介してマークを計
測するため、オフアクシス方式のアライメントセンサを
用いた場合のようなベースラインが存在せず、熱変動等
の影響が及ぶことなく高精度の位置計測（位置合わせ）
を実施することができる。

【０００５】図１４に、従来技術によるＴＴＲセンサの
配置例を示す。この図に示すアライメントセンサは、定
盤２に主としてＹ方向に移動自在に支持されたレチクル
ステージ１の上方にアライメントユニット３が、レチク
ルＲのＸ方向両側に対称に配置された構成になってお
り、レチクルステージ１上には、レチクル（マスク）Ｒ
が真空吸引等の吸着手段により保持されている。なお、
図１４では、一基のステージのみ図示しているが、実際
にはレチクルＲを比較的大きなストロークで移動させる
粗動ステージと、レチクルＲを比較的小さなストローク
で精密移動させる微動ステージとから構成されており、
各ステージは一対のリニアモータ等の駆動装置によりそ
れぞれ駆動される。

【０００６】アライメントユニット３は、アライメント
光源、ＣＣＤ等の撮像素子、ビームスプリッタ、コンデ
ンサレンズや対物レンズ等の光学素子を備えており、ス
テージ１や定盤２と振動的に独立して、ステージ１の上
方に懸架された架台４上に設けられている。

【０００７】そして、各アライメントユニット３から射
出されたアライメント光Ｂは、反射ミラー等を有する光
学部材５から架台４に形成された開口部６を介して、レ
チクルＲのパターン領域外に形成された不図示のレチク
ルマークに照射されるとともに、レチクルＲおよび不図
示の投影光学系を透過して指標マークやウエハアライメ
ントマークに照射される。そして、反射したアライメン
トマークや指標マークの像を撮像素子で撮像してマーク
間の相対位置関係を計測することで、レチクルＲとウエ
ハとの相対位置関係を求めて位置合わせすることができ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の位置計測装置および露光装置には、以下
のような問題が存在する。粗動ステージと微動ステージ
の双方を利用する既存のレチクルステージは、比較的大
きな総重量を有するため、これらのステージを駆動し位
置決めを行うために大型の駆動装置を必要とする。これ
らの駆動装置は、ステージの近傍に大きなスペースを占
有することになり、照明光学系等の他ユニットのレイア
ウトが困難になるとともに、大量の電力を消費してかな
りの熱を生じるため、発熱に起因して空気の屈折率変化
や装置の構成要素の膨張を招き、測定システム等の精度
が低下するという問題が生じる。

【０００９】そこで、例えば微動ステージの一方側にの
み、当該微動ステージの駆動装置としての粗動ステージ
（および粗動ステージの駆動装置）を配置し、他方側に
レチクルＲを保持するホルダを配置するとともに、微動
ステージの重心位置近傍の中央部に粗動ステージとの結
合部を配置することで、駆動装置の総重量および発熱量
を低減させる構成が考えられているが、この構成に対応
してスペース効率に優れたアライメントセンサが提供さ
れておらず、その開発が強く望まれていた。また、露光
装置においては、アライメントセンサの配置に関してス
ペース効率の向上が図られていないと、装置の大型化を
招くという不都合が生じてしまう。

【００１０】一方、上記のレチクルステージは、定盤と
ともに１つのユニットとしてメンテナンスや出荷が行わ
れることが多いが、メンテナンス後や出荷後に露光装置
への組立・調整を実施する際には、アライメントセンサ
の取り付けおよびステージとの相対位置調整作業がその
都度、別途必要になり作業効率が低下するという問題が
あった。

【００１１】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、メンテナンスや出荷に関する扱いや調整作
業が容易な位置計測装置、およびこの位置計測装置を備
えた露光装置を提供することを目的とする。また、本発
明の別の目的は、ステージの一方側に駆動装置が配置さ
れた構成に応じて、スペース効率の向上が図られた位置
計測装置、および大型化を防止できる露光装置を提供す
ることである。

【００１２】

【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１３に対
応付けした以下の構成を採用している。本発明の位置計
測装置は、移動自在なステージ（１４）上に保持された
基板（Ｒ）の位置情報を計測する計測部（３１）を有す
る位置計測装置（２５）において、ステージ（１４）を
移動自在に支持する定盤（１２）が計測部（３１）を支
持することを特徴とするものである。

【００１３】従って、本発明の位置計測装置では、計測
部（３１）をステージ（１４）および定盤（１２）とと
もに一つのユニットとして扱うことができるため、ユニ
ットとして調整した後は露光装置（２８）等に設置する
際にも、計測部（３１）とステージ（１４）との相対位
置調整を厳密に行う必要がなくなり調整作業を容易に行
うことができる。また、本発明では、支持部材（２９）
を介して計測部（３１）を片持ちで支持する構成も採用
できる。この構成では、駆動装置（３２、３６）をステ
ージ（１４）の一方（＋Ｘ）側に配置し、基板（Ｒ）を
他方（−Ｘ）側に配置した場合、計測部（３１）を他方
（−Ｘ）側の上方に配置することができ、スペース効率
を図ることができる。

【００１４】また、本発明の露光装置は、マスクステー
ジ（１４）に保持されたマスク（Ｒ）の位置情報と基板
ステージ（９）に保持された感光基板（Ｗ）の位置情報
とを用いてマスク（Ｒ）と感光基板（Ｗ）とを位置合わ
せし、マスク（Ｒ）のパターンを投影光学系（ＰＬ）を
介して感光基板（Ｗ）に露光する露光装置（２８）にお
いて、マスク（Ｒ）と感光基板（Ｗ）との少なくとも一
方の位置情報を計測する装置として、請求項１から請求
項５のいずれか一項に記載された位置計測装置（２５）
が用いられることを特徴とするものである。

【００１５】従って、本発明の露光装置では、位置計測
装置（２５）の調整作業を容易に行うことができるとと
もに、位置計測装置（２５）においてスペース効率を図
ることができるため、装置の大型化を防ぐことができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の位置計測装置およ
び露光装置の実施の形態を、図１ないし図１３を参照し
て説明する。ここでは、例えば本発明の位置計測装置を
露光装置に設け、ＴＴＲ（ThroughThe Reticle）方式で
レチクルとウエハとの位置合わせに用いる場合の例を用
いて説明する。これらの図において、従来例として示し
た図１４と同一の構成要素には同一符号を付し、その説
明を省略する。

【００１７】図１は、本発明に係る露光装置２８の概略
構成図である。この露光装置２８は、レチクル（マス
ク、基板）Ｒに形成された集積回路のパターン（不図
示）をウエハ（感光基板）Ｗ上に転写するものであっ
て、装置フレーム（架台）７、照明光学系８、レチクル
ステージ装置１０、投影光学系ＰＬ、およびウエハステ
ージ（基板ステージ）９を主体として構成されている。
装置フレーム７は、剛直な素材で形成されており、照明
光学系８、レチクルステージ装置１０の一部、投影光学
系ＰＬ、およびウエハステージ９を大地１１の上方に支
持する。

【００１８】照明光学系８は、不図示の光源から射出さ
れた照明光によりレチクルＲの所定領域を選択的に照明
するものであって、露光に必要な波長の光のみを透過さ
せる波長選択フィルタ、照明光を均一な強度分布の光束
に調整するオプティカルインテグレータ、レチクルＲ上
の照明領域を制限する可動ブラインド、リレーレンズや
コンデンサレンズ等の各種光学素子等（いずれも不図
示）を含んでいる。なお、図１では、照明光学系８がレ
チクルステージ装置１０の上方に支持されているものと
して例示されているが、一般に、照明光学系８は装置フ
レーム７の側部の一方に固定され、照明光学系８からの
照明光（エネルギ・ビーム）はレチクルステージ装置１
０の上方に向けられる。

【００１９】投影光学系ＰＬは、鏡筒内に光軸方向に沿
って所定間隔をあけて配置され、群構成とされた複数の
レンズエレメントによって、例えば１／４縮小倍率でレ
チクルＲのパターンの像及び／又はアライメントマーク
の像をウエハＷ上に投影するものである。そして、この
レンズエレメントが、周方向に複数配置された伸縮可能
な駆動素子の駆動によって光軸方向に移動することで、
投影光学系ＰＬの種々の結像特性が調整可能である。例
えば、レンズエレメントを光軸方向に移動させた場合に
は、光軸を中心として倍率を変化させることができる。
また、光軸に垂直に交わる軸を中心にレンズエレメント
を傾斜させた場合には、ディストーションを変化させる
ことができる。また、レンズエレメントを動かすのでは
なく、レンズエレメント間に設けられた密閉された空間
の気圧を制御することによっても、投影光学系の結像特
性を調整することができる。

【００２０】ウエハステージ９は、ウエハＷを真空吸着
するウエハホルダ（不図示）を有するとともに、リニア
モータ等の駆動装置１３によって、投影光学系ＰＬの光
軸方向（Ｚ方向）と垂直で互いに直交するＸ方向（第２
方向）及びＹ方向（第１方向）に移動される。これによ
り、投影光学系ＰＬに対してその像面側でウエハＷが２
次元移動され、例えばステップ・アンド・スキャン方式
で、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパター
ン像が転写されることになる。また、ウエハステージ９
上には、不図示の基準部材が固定されている。この基準
部材には、ウエハＷの表面と同じ高さに公知の指標マー
ク（不図示）が形成されている。この指標マークとして
は、例えば後述するレチクルマークＲＭを挟み込む中抜
きマークが採用される。

【００２１】なお、ウエハホルダがＺ方向に移動するこ
とで、ウエハＷの光軸方向の位置が調整される構成にな
っている。スキャン露光時には、ウエハステージ９は駆
動装置１３により、Ｙ方向（図１中の紙面と直交する方
向）に、レチクルステージ装置１０と同期して（レチク
ルステージ装置１０とは反対方向に）駆動されることに
なる。

【００２２】また、ステージ移動座標系（直交座標系）
ＸＹ上でのウエハステージ９（ひいてはウエハＷ）の
Ｘ、Ｙ方向の位置、及び回転量（ヨーイング量、ピッチ
ング量、ローリング量）は、干渉計システム２３によっ
てモニターされる。干渉計システム２３は、ウエハステ
ージ９の頂面に配置された移動鏡１７と、装置フレーム
７と接続されたウエハ干渉計１９とを有している。ウエ
ハ干渉計１９は、移動鏡１７に向かう測定ビーム２１を
発生し、移動鏡１７から反射されたビームを検出する。
駆動装置１３は、干渉計システム２３のモニター結果に
基づいてウエハステージ９を駆動する。

【００２３】レチクルステージ装置１０は、半導体デバ
イスの製造（露光処理）及び／又は検査処理中に少なく
とも１つのレチクルＲの正確な位置決めを行う際に用い
られるものであって、図２に示すように、定盤１２、ホ
ルダ１５を含む微動ステージ（ステージ、マスクステー
ジ）１４、測定システム１６、粗動ステージ１８、リア
クションフレーム２０及び取付用フレーム２２、アライ
メントセンサ（位置計測装置）２５を備えた構成になっ
ている。

【００２４】また、レチクルステージ装置１０には、微
動Ｙムーバ（駆動装置）３２、微動Ｘムーバ３４、粗動
Ｙムーバ（駆動装置）３６、粗動Ｘムーバ３８及び反重
力機構４０が含まれている（図３及び図４参照）。微動
Ｙムーバ３２と微動Ｘムーバ３４とは、粗動ステージ１
８と相関して微動ステージ１４を正確に移動させる。粗
動Ｙムーバ３６と粗動Ｘムーバ３８とは、リアクション
フレーム２０に対して粗動ステージ１８を移動させる。
微動ステージ１４が定盤１２の上方に移動するにつれて
反重力機構４０によって定盤１２の歪みが最小化され
る。すなわち、定盤１２とリアクションフレーム２０と
の間には機械的な接触はなく（非接触）、リアクション
フレーム２０からの振動が定盤１２に伝達されることは
ない。

【００２５】微動ステージムーバ３２、３４と粗動ステ
ージムーバ３６、３８とは、ホルダ１５の一方（＋Ｘ
側）の側部にのみ配置されている。これにより、微動ス
テージ１４は、比較的軽量と比較的高いサーボ帯域幅と
を有することになり、この軽量により微動ステージムー
バ３２、３４が小型化されるとともに、エネルギ消費が
低減化される。

【００２６】微動ステージ１４はガイドレスであり、限
定された移動範囲を有する微動ムーバ３２、３４によっ
て、粗動ステージ１８に対してＸ軸、Ｙ軸に沿って、ま
たＺ軸回り（θＺ）で移動される。図５に示すように、
微動ステージ１４には、微動フレーム５２、微動Ｙムー
バ３２の可動子５４、微動Ｘムーバ３４の可動子５６、
反重力機構４０の可動子５８、及び測定システム１６の
移動鏡６０が含まれている。

【００２７】レチクルＲを保持した際の微動ステージ１
４は合成重心６１（図３に黒点で示す）を有し、微動Ｙ
ムーバ３２は合成重心６１の近傍において微動ステージ
１４と係合することで、微動ステージ１４のＸ軸に沿っ
て、且つＺ軸回りの動きと、微動Ｙムーバ３２の加速度
との結合が最小化される。換言すると、この係合によ
り、微動Ｙムーバ３２によって発生したＸ軸に沿って、
且つＺ軸回りの微動ステージ１４にかかる力が最小化さ
れる。そして、この設計により、微動ステージ１４をＸ
軸に沿って、且つＺ軸回りに移動させるために必要な力
が最小化され、微動Ｘムーバ３４をより小型で軽量にす
ることができる。

【００２８】微動フレーム５２は、熱膨張率の小さなセ
ラミックス材料で形成された平面視矩形状を呈してお
り、その底部には複数の隔置された流体放出口（不図
示）と複数の隔置された流体導入口（不図示）とが設け
られている。そして、加圧流体が流体放出口から定盤１
２へ向けて放出され、真空状態が流体導入口に形成され
ることで、微動フレーム５２と定盤１２との間に真空予
圧型の流体ベアリングが構成される。この真空予圧型流
体ベアリングにより微動ステージ１４が定盤１２に対し
てＺ軸に沿って離間して保持され、微動ステージ１４を
Ｘ軸、Ｙ軸に沿って、またＺ軸回りに定盤１２に対して
移動させることが可能になる。

【００２９】また、真空予圧型流体ベアリングにより、
反重力機構４０による微動ステージ１４のほぼゼロの正
味重量にもかかわらず、Ｚ軸に沿って、Ｘ軸の回りで、
またＹ軸の回りで微動ステージ１４と定盤１２との間に
高い剛性結合が保持される。なお、真空予圧型流体ベア
リングではなく、磁気タイプベアリングのような代替方
法により定盤１２の上方に微動ステージ１４を支持する
ことも可能である。

【００３０】微動フレーム５２には、少なくとも一つ
（図ではＹ方向に沿って二つ）のホルダ１５、中間壁７
４、補剛材７６が含まれる。各ホルダ１５は、真空チャ
ック等の吸着手段によりレチクルＲの中の一つを保持し
て微動ステージ１４に固定する。中間壁７４は、微動フ
レーム５２のＸ方向略中心にＹ方向に沿って延在し、且
つ上方へ突出する平面状の壁をなし、微動Ｙムーバ３２
の可動子５４及び反重力機構４０の可動子５８を微動フ
レーム５２に固定している。好適には、中間壁７４は、
微動Ｙムーバ３２を合成重心６１の近傍に保持するよう
に、当該合成重心６１の近傍に延在することが望まし
く、これにより、微動Ｙムーバ３２からの力は合成重心
６１を通るように方向づけられる。

【００３１】補剛材７６は、微動ステージ１４に剛性を
与えて微動ステージ１４の湾曲と撓みを防止するもので
あって、断面Ｕ字状をなし（図５参照）、微動フレーム
５２の＋Ｘ側端縁に沿って延設されている。また、補剛
材７６には、微動Ｘムーバ３４の可動子５６がＹ方向端
部において固定されている。

【００３２】定盤１２は、矩形の板形状を呈しており、
微動ステージ１４を非接触で移動自在に支持する。定盤
１２には、ベースアパーチャ４６とレンズ装着用カット
アウト（不図示）が含まれる。ベースアパーチャ４６
は、定盤１２の中を通って延在し、定盤１２中を通る光
の通過を可能にする。カットアウトは概ね円筒形の形状
を有し、下面側から定盤１２の中へ一部が延在する。カ
ットアウトによって微動ステージ１４の近傍に投影光学
系ＰＬを位置決めすることが可能になる。

【００３３】また、図１に示すように、定盤１２は装置
フレーム７に形成されたボス７ａ上にワッシャ（調節部
材）３７を介して載置されている。ワッシャ３７は、レ
チクルＲと投影光学系ＰＬとの光軸方向の相対位置関係
（相対距離、姿勢等）を調節するものであって、図６に
示すように、ＳＵＳ（ステンレス）等からなる、リング
の一部に開口部が形成された馬蹄形状を有し、図１中紙
面手前側（−Ｙ側）に２カ所、図１中紙面奥側（＋Ｙ
側）に１カ所の合計３カ所配置されている。なお、装置
フレーム７のボス７ａは、ワッシャ３７の位置に対応し
て３カ所形成されている。

【００３４】そして、取付ボルト等の締結部材（不図
示）を装置フレーム７の下方からボス７ａ、ワッシャ３
７を介して定盤１２に螺着・締結することで、ワッシャ
３７が定盤１２と装置フレーム７との間で挟持され、締
結部材が定盤１２へ螺着し、且つ締結を解除した状態で
開口部から挿入・離脱させることで着脱自在となってい
る。すなわち、３つのワッシャ３７の厚さを１部または
全部変更して定盤１２と装置フレーム７との間に装着す
ることで、装置フレーム７と定盤１２との距離、換言す
ると、レチクルＲと投影光学系ＰＬとの相対位置関係を
調節できる。

【００３５】また、図７に示すように、定盤１２の−Ｘ
側側面にはユニット支持金具２７が設けられ、このユニ
ット支持金具２７の上部にはＸＹ平面に沿って平面視矩
形状の支持板（支持部材）２９が片持ちで支持されて＋
Ｘ側に延出している。支持板２９上には、アライメント
センサ２５のアライメントユニット（計測部）３１が対
で支持されている。各アライメントユニット３１は、Ｔ
ＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式でレチクルＲとウエ
ハＷとの位置合わせを行うものであって、アライメント
光を射出し、その反射光を受光するセンサ部３３と、セ
ンサ部３３から射出されたアライメント光をレチクルＲ
に形成されたレチクルマークＲＭ（図８参照）に向けて
反射する反射光学系３５とから概略構成されている。

【００３６】センサ部３１ａは、例えば図８に示すよう
に、アライメント光源３３ａ、ＣＣＤ等の撮像素子３３
ｂ、ビームスプリッタ３３ｃ、コンデンサレンズや対物
レンズ等の光学素子３３ｄ、３３ｅからそれぞれ構成さ
れている。アライメント光源３３ａとしては、ウエハＷ
上のレジストを感光させない波長を有するハロゲン光を
射出するものや、ライトガイドで露光用照明光を導くな
ど、露光用照明光とほぼ同一の波長のアライメント光を
射出するもの等が採用可能である。

【００３７】反射光学系３５は、レチクルマークＲＭが
形成された位置に対応して、投影光学系ＰＬの光軸を挟
んだレチクルＲ上のＸ方向両側にほぼ対称位置でアライ
メント光を導く位置に配置されている。特に、微動ステ
ージムーバ３２、３４と粗動ステージムーバ３６、３８
とがホルダ１５（すなわちレチクルＲ）の＋Ｘ側（一方
側）の側部にのみ配置され、アライメントユニット３１
がホルダ１５の−Ｘ側（他方側）で片持ち支持されるこ
とで、微動ステージ１４がＹ方向に移動した場合でも干
渉する部材が存在しないことになり、レチクルＲに直近
の反射光学系３５は、レチクルＲの上方に数ミリ程度の
隙間をあけて設置されている。

【００３８】また、このアライメントユニット３１に
は、固定式の固定ブラインド（不図示）が支持されてい
る。この固定ブラインドは、レチクルＲのパターン面に
対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置さ
れ、レチクルＲ上の照明領域を設定するための所定形状
の開口部が形成されている。この固定ブラインドの開口
部は、投影光学系ＰＬの円形視野内の中央で走査露光時
のレチクルＲの移動方向（Ｙ方向）と直交したＸ方向に
直線的に伸びたスリット状又は矩形状に形成されてい
る。

【００３９】なお、上述した照明光学系８の可動ブライ
ンドは、不要な部分の露光を防止するため、走査露光の
開始時及び終了時に固定ブラインドによって設定される
レチクルＲ上の照明領域を更に制限するために用いられ
る。また、固定ブラインドの配置面をレチクルＲのパタ
ーン面に対する共役面から僅かにデフォーカスするの
は、主として走査型露光装置、特にパルス光を露光用照
明光とする装置では、走査方向に関するパルス光のレチ
クル（ウエハ）上での照明領域内の照度分布を台形状
（すなわち両端でそれぞれスロープを持つ形状）とし、
走査露光時のウエハ上の各ショット領域内の積算露光量
の分布がほぼ均一になるようにするためである。

【００４０】各微動Ｙムーバ３２は、微動ステージ１４
に固定される可動子５４と、粗動ステージ１８に固定さ
れる固定子９４とを含む。微動Ｙムーバ３２の可動子５
４と固定子９４とは電磁気的相互作用により、微動ステ
ージ１４をＹ軸に沿って選択的に移動させる。同様に、
各微動Ｘムーバ３４は、微動ステージ１４に固定される
可動子５６と、粗動ステージ１８に固定される固定子９
６とを含む。微動Ｘムーバ３４の可動子５６と固定子９
６とは電磁気的相互作用により、微動ステージ１４をＸ
軸に沿って、及びＺ軸回りに選択的に移動させる。

【００４１】これら微動ムーバ３２、３４のそれぞれ
は、隔置された複数対の対向する、吸引のみのアクチュ
エータ９８を含む。詳細には、微動Ｙムーバ３２には、
隔置された５対の対向するアクチュエータ９８が含ま
れ、微動Ｘムーバ３４には、隔置された２対の対向する
アクチュエータ９８が含まれる。吸引のみのアクチュエ
ータ９８は消費電力が少なく、ボイスコイルモータまた
はリニアモータより発熱が少ない。これにより、微動ム
ーバ３２、３４に対する冷却が最小化され、さらに、微
動ムーバ３２、３４のそれぞれがホルダ１５の一方の側
部にしか配置されないので、微動ムーバ３２、３４から
生じる熱を測定システム１６、及びアライメントセンサ
２５から離れるように配置できる。

【００４２】図９及び図１０に、アクチュエータ９８を
例示する。詳細には、図９には一般にＥ／Ｉコア・アク
チュエータと称される吸引のみのタイプのアクチュエー
タ９８の外観斜視図が示され、図１０にはＥ／Ｉコア・
アクチュエータ９８の分解組立斜視図が示されている。
各Ｅ／Ｉコア・アクチュエータ９８は電磁吸引装置であ
り、各Ｅ／Ｉコア・アクチュエータ９８には、Ｅ字型の
形状を有するコア１００、管状のコイル１０２、及びＩ
字型の形状を有するコア１０４が含まれる。Ｅ字型コア
１００とＩ字型コア１０４のそれぞれは、鉄等の磁性材
料から構成される。コイル１０２は、Ｅ字型コア１００
の中心バーの回りに配置される。コイル１０２を通って
送られる電流は、Ｅ字型コア１００へ向けてＩ字型コア
１０４を引きつける電磁場を生じ、この電流の量によっ
て吸引量が決定される。

【００４３】本実施の形態では、アクチュエータ９８の
Ｉ字型コア１０４は、各微動ムーバ３２、３４の可動子
５４、５６とみなされて微動ステージ１４に固定され、
Ｅ字型コア１００とコイル１０２とはそれぞれ微動ムー
バ３２、３４の固定子９４、９６とみなされて粗動ステ
ージ１８に固定される。特に、微動Ｙムーバ３２には、
中間壁７４に固定された５対のＩ字型コア１０４（合計
１０個のＩ字型コア）と、粗動ステージ１８に固定され
た５対のＥ字型コア１００とコイル１０２（合計１０個
のＥ字型コアと１０個のコイル）とが含まれる。微動Ｙ
ムーバ３２は、合成重心６１に心合わせを行うことが望
ましい。

【００４４】同様に、微動Ｘムーバ３４には、２組の隔
置されたＩ字型コア１０４（合計４つのＩ字型コア）と
２組の隔置されたＥ字型コア１００とコイル１０２（合
計４つのＥ字型コアとコイル１０２）とが含まれる。こ
れらの組のＩ字型コア１０４の中の一つは、補剛材７６
の各端部に固定され、２組のＥ字型コア１００とコイル
１０２とは粗動ステージ１８に固定される。

【００４５】なお、上記の構成は、電線等の配線が微動
ステージ１４に直接接続されず、微動ステージ１４に対
する干渉が低減されるため好適であるが、Ｉ字型コア１
０４を粗動ステージ１８に取り付け、Ｅ字型コア１００
及びコイル１０２を微動ステージ１４に取り付ける構成
も採用可能である。

【００４６】反重力機構４０によって、微動ステージ１
４の重量が相殺され、微動ステージ１４が定盤１２に対
して移動する際の定盤１２の歪みが最小化される。詳細
には、微動ステージ１４が定盤１２に対して移動する際
に反重力機構４０が微動ステージ１４を上方へ引き上げ
ることで、微動ステージ１４の位置が定盤１２に影響を
及ぼすことが防止される。この反重力機構４０には、一
対の隔置された吸引力のみのアクチュエータ１０６が含
まれる。アクチュエータ１０６には、中間壁７４の頂部
に固定される可動子５８と、粗動ステージ１８に固定さ
れる固定子１０８とが含まれる。各アクチュエータ１０
６は、上述のＥ／Ｉ字型コア・アクチュエータであるこ
とが望ましい。この場合、２つの隔置されたＩ字型コア
１０４は中間壁７４の頂部に固定され、２つの隔置され
たＥ字型コア１００とコイル１０２とは、粗動ステージ
１８に固定される。なお、Ｉ字型コア１０４とＥ字型コ
ア１００の取り付けを逆にしてもよい。

【００４７】測定システム１６は、定盤１２に対する微
動ステージ１４の位置をモニターするものであって、微
動ステージ１４の一部として取り付けられるＸ移動鏡６
０、一対の隔置されたＹ移動鏡１１４、Ｘ干渉計ブロッ
ク１１６、Ｙ干渉計ブロック１１８とが含まれる（図２
参照）。Ｘ移動鏡６０は矩形の形状を呈し、微動フレー
ム５２の−Ｘ側端縁に沿って延在する。Ｘ干渉計ブロッ
ク１１６は、Ｘ移動鏡６０から反射される測定信号を発
生し、この情報に基づいてＸ軸に沿った微動ステージ１
４の位置をモニターするものであって、微動ステージ１
４から離間して配置される。なお、Ｘ干渉計ブロック１
１６は、図１に示すように、装置フレーム７や、または
振動的に独立した他の場所に設置することが可能であ
る。

【００４８】各Ｙ移動鏡１１４は、略Ｖ字型の形状を有
し、微動フレーム５２の＋Ｙ側端縁に沿って配置され
る。Ｙ干渉計ブロック１１８は、Ｙ移動鏡１１４から反
射された一対の隔置された測定信号を発生し、この情報
に基づいてＹ軸に沿ったＺ軸回りの微動ステージ１４の
位置をモニターするものであって、微動ステージ１４か
ら離間して配置される。なお、Ｙ干渉計ブロック１１８
は、装置フレーム７や、または振動的に独立した他の場
所に設置することが可能である。そして、微動ムーバ３
２、３４及び粗動ムーバ３６、３８がホルダ１５（すな
わちレチクルＲ）の＋Ｘ側にしか位置しないので、測定
システム１６を微動ステージ１４近傍の−Ｘ側に容易に
位置決めすることができる。

【００４９】粗動ステージ１８は、微動ステージ１４の
上方に配置されており、平面的自由度においてはガイド
レスで、粗動ムーバ３６、３８によってＹ軸に沿って比
較的長いストロークで移動し、またＸ軸に沿ってＺ軸
（θＺ）の回りで比較的短いストロークで移動する。詳
細には、粗動ステージ１８はリアクションフレーム２０
に対して、粗動Ｙムーバ３６によりＹ軸に沿って比較的
長いストロークで移動し、粗動Ｘムーバ３８によりＸ軸
に沿ってＺ軸回りに比較的短いストロークで移動する。

【００５０】図４、図５及び図１１を参照すると、粗動
ステージ１８は、粗動フレーム１２２、微動Ｙムーバ３
２の固定子９４、微動Ｘムーバ３４の固定子９６、反重
力機構４０の固定子１０８、粗動Ｙムーバ３６の可動子
１２４、及び粗動Ｘムーバ３８の可動子１２６が含まれ
る。

【００５１】レチクルＲを保持した際の微動ステージ１
４及び粗動ステージ１８は合成重心１２８（図４に黒点
で示す）を有し、粗動Ｙムーバ３６は合成重心１２８の
近傍において粗動ステージ１８と係合することで、粗動
ステージ１８のＸ軸に沿って、且つＺ軸回りの動きに粗
動Ｙムーバ３６の加速度が結合されることが最小化され
る。換言すると、この係合により、粗動Ｙムーバ３６に
よって発生したＸ軸に沿って、且つＺ軸回りの粗動ステ
ージ１８にかかる力が最小化される。そして、この設計
により、粗動ステージ１８をＸ軸に沿って、且つＺ軸回
りに移動させるために必要な力が最小化され、粗動Ｘム
ーバ３８をより小型で軽量にすることができる。

【００５２】粗動フレーム１２２は、セラミックス材ま
たはアルミニウム等の材料により形成されており、一般
に矩形の管形状を有している。粗動フレーム１２２の底
部のＹ方向両端には、一対の取付用プレート１３８が下
方へ向けて突設されている。この取付用プレート１３８
には、微動Ｘムーバ３４の固定子９６（例えば一対のＥ
字型コア１００と一対のコイル１０２）が取り付けられ
る。

【００５３】粗動Ｙムーバ３６の可動子１２４は、Ｙ方
向に沿って延在しており、粗動フレーム１２２の底部か
ら上方へ立設された取付バー１４０に取付ボルト等によ
り取り付けられている。なお、上記合成重心１２８は、
粗動Ｙムーバ３６の可動子１２４の中心付近、且つ粗動
ステージ１８のＹ方向の中心付近に存在するように設定
されている。

【００５４】粗動フレーム１２２の頂部は、リアクショ
ンフレーム２０の一対の隔置されたベアリングプレート
１４２、１４２の間に支持される。粗動フレーム１２２
の頂部の上面及び下面には、複数の隔置された流体放出
口（不図示）が設けられている。そして、流体放出口か
らは、加圧流体がベアリングプレート１４２へ向けて放
出され、粗動フレーム１２２の頂部とベアリングプレー
ト１４２との間に流体ベアリングが構成される。流体ベ
アリングは、ベアリングプレート１４２の間に隔置され
た粗動フレーム１２２の頂部を保持し、Ｙ軸に沿うリア
クションフレーム２０に対する粗動ステージ１８の比較
的大きな移動と、リアクションフレーム２０に対するＸ
軸に沿ったＺ軸回りのより小さな移動を可能にする。な
お、磁気型ベアリングによりリアクションフレーム２０
に粗動ステージ１８を支持させたり、真空予圧型流体ベ
アリングを備えた単一のベアリングプレートを有するリ
アクションフレーム２０により粗動ステージ１８を支持
する構成も採用可能である。

【００５５】粗動フレーム１２２の＋Ｘ側側部には、Ｚ
方向略中間に位置して粗動Ｘムーバ３４の可動子１２６
が固定されており、−Ｘ側側部には微動Ｙムーバ３２の
固定子９４と反重力機構４０の固定子１０８とが固定さ
れている。

【００５６】各粗動Ｙムーバ３６は、粗動ステージ１８
に固定された可動子１２４と、リアクションフレーム２
０に固定された固定子１５２とを含む（図４参照）リニ
アモータであり、粗動Ｙムーバ３６の可動子１２４と固
定子１５２とは相互に作用して、粗動ステージ１８をＹ
軸に沿って移動させる。同様に、粗動Ｘムーバ３８は、
粗動ステージ１８に固定される可動子１２６と、リアク
ションフレーム２０に固定される固定子１５４とを含む
（図３参照）ボイスコイルアクチュエータであり、粗動
Ｘムーバ３８の可動子１２６と固定子１５４とは相互に
作用して、粗動ステージ１８をＸ軸に沿ってＺ軸回りに
移動させる。粗動Ｙムーバ３６は、合成重心１２８の近
傍で粗動ステージ１８に係合し、これにより、Ｘ軸に沿
ってＺ軸回りに粗動ステージ１８を移動させるために必
要な力が最小化され、より軽量の粗動Ｘムーバ３８の使
用が可能になる。

【００５７】リアクションフレーム２０は、流体ベアリ
ングによって取付用フレーム２２の上方に支持されてお
り、粗動Ｙムーバ３６による粗動ステージ１８のＹ方向
への移動が、運動量保存の法則によってリアクションフ
レーム２０をＹ軸に沿った反対方向へ移動させる。これ
により、粗動ムーバ３６、３８からの反力の量は減少
し、最小化され、取付用フレーム２２を介して大地１１
へ伝えられる。

【００５８】また、リアクションフレーム２０には、図
１１に示すように、取付用プレート１７４及びトリムム
ーバ１７６が含まれる。取付用プレート１７４は、略平
面形状を有し、その頂部に粗動Ｘムーバ３８の固定子１
５４が固定される。また、取付用プレート１７４には、
３つ（図１１では１つのみ図示）の隔置された上部Ｚベ
アリング構成要素１８４、２つの隔置された上部Ｘベア
リング構成要素（図１１では不図示、図２参照）、及び
２つの隔置された予圧型磁石１８８が含まれる。

【００５９】上部Ｚベアリング構成要素１８４は、取付
用フレーム２２に固定される３つの隔置された下部Ｚベ
アリング構成要素１９０と相互に作用する。詳細には、
加圧流体がＺベアリング構成要素１８４、１９０間に放
出され、取付用フレーム２２から隔置されたリアクショ
ンフレーム２０をＺ軸に沿って保持する流体ベアリング
が構成される。また、この流体ベアリングによりリアク
ションフレーム２０と取付用フレーム２２との間の相対
移動が可能になり、粗動ムーバ３６、３８からの反力が
取付用フレーム２２と大地１１とに伝播されないように
なる。なお、磁気タイプベアリング等の方法でリアクシ
ョンフレーム２０を取付用フレーム２２の上方に支持す
る構成としてもよい。

【００６０】上部Ｘベアリング構成要素は、取付用フレ
ーム２２に固定され隔置された下部Ｘベアリング構成要
素１９２と相互に作用する。詳細には、加圧流体が下部
Ｘベアリング構成要素１９２から上部Ｘベアリング構成
要素１８６に対して放出され、取付用フレーム２２に対
してリアクションフレーム２０をＸ軸に沿って保持する
流体ベアリングが構成される。この流体ベアリングによ
りリアクションフレーム２０と取付用フレーム２２との
間で相対移動が可能になり、粗動ムーバ３６、３８から
の反力が取付用フレーム２２と大地１１とに伝播されな
いようになる。なお、磁気タイプベアリング等の方法で
リアクションフレーム２０をＸ軸に沿って取付用フレー
ム２２の上方に支持する構成としてもよい。

【００６１】予圧型磁石１８８は取付用フレーム２２へ
引き付けられることで、リアクションフレーム２０を取
付用フレーム２２へ向けて押しつける。これにより、Ｚ
ベアリング構成要素１８４、１９０の間で構成された流
体ベアリングに圧力がかけられる。なお、リアクション
フレーム２０と取付用フレーム２２との間に真空状態を
形成し流体ベアリングに圧力をかけることも可能であ
る。

【００６２】トリムムーバ１７６は、リアクションフレ
ーム２０と取付用フレーム２２の双方を接続したロータ
リ・モータで構成され、モータの回転により取付用フレ
ーム２２と相関するリアクションフレーム２０の位置に
対するＹ軸に沿った小さな補正を行うことが可能となっ
ている。

【００６３】上記の構成の位置計測装置および露光装置
により露光処理を行う動作について以下に説明する。ま
ず、露光処理前にレチクルＲと投影光学系ＰＬとの光軸
方向の相対位置関係を調節するためにテスト露光を行
い、露光されたパターンを計測することにより、レチク
ルＲのパターン面のＺ方向の位置及び姿勢（傾き）を求
め、求めた結果に基づいてワッシャ３７の厚さを調節す
る。具体的には、締結部材による締結を解除し、馬蹄形
の開口部を通してワッシャ３７を抜き取り、レチクルＲ
が所定の位置および姿勢に位置決めされるようにワッシ
ャ３７の厚さを変更する。

【００６４】なお、ワッシャ３７の厚さを小さくするに
は、研磨加工等の面粗度に優れた加工を施し、逆にワッ
シャ３７の厚さを大きくするには当該厚さを有するワッ
シャに交換する。このように、加工（または交換）によ
り厚さ調節されたワッシャ３７が再度定盤１２と装置フ
レーム７との間に装着されることで、投影光学系ＰＬに
対するレチクルＲ（定盤１２及び微動ステージ１４）の
位置、姿勢が調節される。

【００６５】そして、支持板２９と干渉しない位置で微
動ステージ１４のホルダ１５にレチクルＲがロードされ
ると、粗動ムーバ３６、３８、微動ムーバ３２、３４の
駆動により、レチクルマークＲＭの１つ（又は複数）が
アライメントユニット３１の検出領域（計測位置）に位
置するように微動ステージ１４（および粗動ステージ１
８）を移動させるとともに、駆動装置１３を駆動するこ
とで、ウエハステージ９上の基準部材の指標マークがこ
の検出領域に位置するようにウエハステージ９を移動さ
せる。

【００６６】そして、アライメント光源３３ａから出射
されたアライメント光は、ビームスプリッタ３３ｃ、光
学素子３３ｄを介して反射光学系３５で反射した後に、
レチクルＲ上のレチクルマークＲＭ（またはアライメン
トマーク）を照明し、レチクルマークＲＭで反射した反
射光は反射光学系３５、光学素子３３ｄ、ビームスプリ
ッタ３３ｃ、光学素子３３ｅを介して撮像素子３３ｂに
入射する。一方、レチクルＲを透過したアライメント光
は、投影光学系ＰＬを介してウエハステージ９上に固定
された基準部材の指標マークを照明する。指標マークで
反射した反射光は、投影光学系ＰＬ、レチクルＲを透過
した後、反射光学系３５、光学素子３３ｄ、ビームスプ
リッタ３３ｃ、光学素子３３ｅを介して撮像素子３３ｂ
に入射する。

【００６７】そして、撮像素子３３ｂで撮像された指標
マークの像信号とレチクルマークＲＭの像信号に基づい
て、１次元圧縮等の処理を行って両マークの位置ずれ量
を検出するとともに、微動ステージ１４及びウエハステ
ージ９の位置をそれぞれ検出する測定システム１６、干
渉計干渉計２３などの測定値も入力して、各マークの設
計座標値を用いて所定のアルゴリズム処理を行う。これ
により、ＸＹシフト、回転等の補正パラメータが算出さ
れ、このパラメータに基づいて微動ステージ１４がＸ方
向、Ｙ方向、θＺ方向に所定量駆動され、レチクルＲは
ウエハステージ移動座標系ＸＹ上で位置決めされる。

【００６８】一方、ウエハＷがウエハステージ９へロー
ドされると、不図示のフォーカス機構によりフォーカス
調整を行い、ウエハＷの光軸方向の位置決めを実施した
後にウエハＷの位置決め（ウエハアライメント）を行
う。具体的には、上記レチクルアライメントと同様に、
レチクルマークＲＭがアライメントユニット３１の検出
領域に位置するように微動ステージ１４（および粗動ス
テージ１８）を移動させるとともに、駆動装置１３を介
してウエハステージ９を駆動することでアライメントユ
ニット３１の検出領域に、ウエハＷ上のウエハマーク
（アライメントマーク）を移動させ、両マークの位置ず
れ量を計測する。

【００６９】そして、ウエハＷ上に設定されているＥＧ
Ａ計測を実行するショット領域（ＥＧＡショット）毎に
上記マーク間の位置ずれ量を計測した後に、得られた計
測値と設計値とに基づいて最小二乗法等の統計演算処理
により、ウエハＷ上のショット領域の配列特性に関する
位置情報として、例えばＸシフト、Ｙシフト、Ｘスケー
ル、Ｙスケール、回転、直交度の６個のショット配列誤
差パラメータ（ＥＧＡパラメータ）を算出する。そし
て、これらのＥＧＡパラメータに基づいて、ウエハＷ上
の全てのショット領域に対して設計上の座標位置を補正
するとともに、スケーリングパラメータ（Ｘスケール、
Ｙスケール）に基づいて投影光学系ＰＬの結像特性を調
整する。

【００７０】なお、上記レチクルアライメントやウエハ
アライメントにあたっては、従来では微動ステージを移
動させる駆動装置がレチクルＲより高い位置で、且つレ
チクルＲの移動方向（Ｙ方向）に存在するために、レチ
クルＲに直近のアライメントユニット３１の構成部材
（例えば反射光学系３５）を駆動装置と干渉しない高さ
に配置する必要があった。この場合、図１２に示すよう
に、照明光学系８や投影光学系ＰＬの光学素子のＮＡ
（開口数）によっては、駆動装置と干渉しない高さＨ１
にある反射光学系３５により、けられが発生するため、
当該反射光学系３５を計測位置から退避させる機構を設
ける必要があったが、本実施の形態では、微動ステージ
１４を移動させるためのムーバ３２、３４、３６、３８
がいずれもレチクルＲ（ホルダ１５）に対して＋Ｘ側に
配置されているため、アライメントユニット３１を片持
ちで支持することで、これらムーバの位置に依存するこ
となくレチクルＲに接近した位置Ｈ２に配置することが
できる。そのため、けられの発生がなくなり、アライメ
ントユニット３１の構成部材に退避機構を設ける必要が
なくなる。また、アライメントユニット３１をユニット
支持金具２７及び支持板２９を介して定盤１２により支
持させているので、アライメントユニット３１と定盤１
２とを１つのユニットとして組み立てることができ、組
立の作業効率を向上させることができる。

【００７１】このように、レチクルＲとウエハＷとが位
置合わせされると、ＥＧＡパラメータと各ショットの設
計上の座標値とに基づいて算出されたウエハ上の各ショ
ットの位置情報（座標値）に応じて干渉計システム２３
の計測値をモニタしつつウエハＷの第１ショットの露光
のための走査開始位置にウエハステージ９を移動させ
る。この後、照明光学系８から出射され、アライメント
ユニット３１に支持された固定ブラインドで設定された
形状の照明光が微動ステージ１４上に保持されたレチク
ルＲ上の所定の照明領域（Ｘ軸方向に直線的に伸びたス
リット状又は矩形状の照明領域）を均一な照度分布で照
明する。ここで、レチクルＲに照射される矩形スリット
状の照明光は、投影光学系ＰＬの円形投影視野の中央に
Ｘ軸方向（非走査方向）に細長く延びるように設定さ
れ、その照明光のＹ軸方向（走査方向）の幅はほぼ一定
に設定されている。

【００７２】そして、微動Ｙムーバ３２、粗動Ｙムーバ
３６、及び駆動装置１３を介して微動ステージ１４、粗
動ステージ１８、及びウエハステージ９とのＹ方向の走
査を開始し、これらのステージがそれぞれの目標走査速
度に達すると、照明光によってレチクルＲのパターン領
域が照明され始め、走査露光が開始される。この動作を
繰り返すことで、各ショット領域上に、レチクルＲ上に
形成されたパターンを順次転写（露光）する。

【００７３】一方、レチクルステージ装置１０において
アライメントユニット３１は、定盤１２と一体化（ユニ
ット化）された状態で当該定盤１２や微動ステージ１４
に対する位置調整が行われ、メンテナンス後や出荷に際
しては、これらレチクルステージ装置１０ともに一つの
ユニットとして扱われ露光装置２８に取り付けられる。

【００７４】以上のように本実施の形態の位置計測装置
では、ムーバ３２、３４、３６、３８をレチクルＲの＋
Ｘ側に配置し、アライメントユニット３１をレチクルＲ
の−Ｘ側に配置することで、小型軽量で測定精度を維持
できるレチクルステージ装置１０（および露光装置２
８）が得られる構成を採用した場合でも、アライメント
ユニット３１を片持ちで支持することによりスペース効
率を向上させることが可能になっている。そのため、本
実施の形態の露光装置では、アライメントセンサ２５の
設置に要するスペースを最小化でき、装置の大型化を防
止している。しかも、本実施の形態では、アライメント
ユニット３１で固定ブラインドを支持しているので、照
明光学系８においても省スペース化が図られ、露光装置
の小型化に一層寄与できる。

【００７５】また、本実施の形態では、定盤１２がアラ
イメントユニット３１を支持する構成を採ることによ
り、定盤１２（すなわちレチクルＲ）に対するアライメ
ントユニット３１の位置を一旦調整すれば、メンテナン
スや出荷に際してこれらを露光装置等に組み付けるとき
に厳密な調整作業が不要になり、作業効率の向上に寄与
することになる。特に、ステージとアライメントユニッ
ト３１とを個別に取り付ける場合のように、露光装置２
８にそれぞれ取り付けた後に厳密な調整作業を施すと、
例えば客先における貴重な組立・調整時間をより多く費
消することになるが、本実施の形態ではこのような事態
も回避できる。

【００７６】さらに、本実施の形態では、ワッシャ３７
の厚さを調節することによりＺ方向におけるレチクルＲ
と投影光学系ＰＬとの相対位置関係が調節できるので、
パターン内で線幅の変動等が生じず、所望のデバイス特
性を得ることができる。特に、本実施の形態では、ワッ
シャ３７が着脱自在となっているので、上記相対位置関
係を容易に調節することができる。また、このワッシャ
３７は、厚さが増減した場合でもアライメントユニット
３１と定盤１２（すなわちレチクルＲ）との相対位置関
係が変わらない位置に設置する必要があるが、本実施の
形態では上記のようにアライメントユニット３１が定盤
１２に支持されることで、定盤１２と装置フレーム７と
の間に介装することができ、よりコンパクトに配置する
ことで、装置を一層小型化することが可能である。

【００７７】なお、上記実施の形態では、本発明の位置
計測装置をレチクルステージ装置１０の定盤１２に支持
させる構成としたが、ウエハステージ９上のマーク（ウ
エハＷ上のウエハマークや指標マーク）を計測する、例
えばオフアクシス方式の位置計測装置を設ける場合はこ
の装置をウエハステージ９の定盤（不図示）に支持させ
る構成としてもよい。また、位置計測装置を露光装置に
用いる構成としたが、これに限られるものではなく、移
動自在なステージ上に保持された計測対象物を計測する
ものであれば、各種検査装置や製造装置に適用可能であ
る。

【００７８】また、上記実施の形態において、アライメ
ントセンサをハロゲンランプ等を光源とする波長帯域幅
の広い光で照明し、ＣＣＤカメラなどで撮像したアライ
メントマークの画像データを画像処理してマーク位置を
計測するＦＩＡ（ＦｉｅｌｄＩｍａｇｅ Ａｌｉｇｎｍ
ｅｎｔ）方式として説明したが、レーザ光をウエハ上の
ドット列状のアライメントマークに照射し、そのマーク
により回折または散乱された光を用いてマーク位置を検
出するＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ Ｓｔｅｐ Ａｌｉｇｎｍｅ
ｎｔ）方式や、ウエハ上の回折格子状のアライメントマ
ークにピッチ方向に対照的に傾斜した２つのコヒーレン
トビームを照射し、発生した２つの回折光を干渉させ、
その位相からアライメントマークの位置を計測するＬＩ
Ａ（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ａ
ｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式であってもよい。

【００７９】なお、本実施の形態の基板としては、半導
体デバイス製造用の半導体ウエハＷのみならず、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。

【００８０】露光装置２８としては、レチクルＲとウエ
ハＷとを同期移動してレチクルＲ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；USP5,473,410）の他に、
レチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲの
パターンを露光し、ウエハＷ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。また、本発明はウ
エハＷ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて
転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置
にも適用できる。

【００８１】露光装置２８の種類としては、ウエハＷに
半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光
装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ
製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣ
Ｄ）あるいはレチクル又はマスク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。

【００８２】また、不図示の露光用光源として、超高圧
水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ
線（４０４．ｎｍ）、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）、Ａｒ₂レー
ザ（１２６ｎｍ）のみならず、電子線やイオンビームな
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。また、ＹＡＧレーザや半導体レーザ
等の高調波などを用いてもよい。

【００８３】例えば、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバ
ーレーザから発振される赤外域又は可視域の単一波長レ
ーザを、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリ
ビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅
し、かつ非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した
高調波を露光光として用いてもよい。なお、単一波長レ
ーザの発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内
とすると、１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、
即ちＡｒＦエキシマレーザとほぼ同一波長となる紫外光
が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内
とすると、１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調
波、即ちＦ２レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得ら
れる。

【００８４】また、レーザプラズマ光源、又はＳＯＲか
ら発生する波長５〜５０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域、例えば
波長１３．４ｎｍ、又は１１．５ｎｍのＥＵＶ(Extreme
Ultra Violet)光を露光光として用いてもよく、ＥＵＶ
露光装置では反射型レチクルが用いられ、かつ投影光学
系が複数枚（例えば３〜６枚程度）の反射光学素子（ミ
ラー）のみからなる縮小系となっている。

【００８５】投影光学系ＰＬ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Ｐ
Ｌは屈折系、反射系、及び反射屈折系のいずれであって
もよい。なお、露光光の波長が２００ｎｍ程度以下であ
るときは、露光光が通過する光路を、露光光の吸収が少
ない気体（窒素、ヘリウムなどの不活性ガス）でパージ
することが望ましい。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。

【００８６】ウエハステージ９やレチクルステージ装置
１０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
９、１０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。

【００８７】各ステージ９、１０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９、１０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９、１０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９、１０の移動面側
に設ければよい。

【００８８】以上のように、本願実施形態の露光装置２
８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。

【００８９】半導体デバイスは、図１３に示すように、
デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この
設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作する
ステップ２０２、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１０により
レチクルのパターンをウエハに露光するウエハ処理ステ
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）２０
５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る位
置計測装置は、ステージを移動自在に支持する定盤が計
測部を支持する構成となっている。これにより、この位
置計測装置では、メンテナンスや出荷に際してこれらを
組み付けるときに厳密な調整作業が不要になり、作業効
率の向上に寄与するという効果が得られる。

【００９１】請求項２に係る位置計測装置は、計測部を
支持する支持部材が片持ち支持される構成となってい
る。これにより、この位置計測装置では、スペース効率
が向上するという効果を奏する。

【００９２】請求項３に係る位置計測装置は、駆動装置
が第２方向の一方側に配置され、計測部が第２方向の他
方側で定盤に支持される構成となっている。これによ
り、この位置計測装置では、駆動装置が一方側に配置さ
れた構成に対応してスペース効率が向上するという効果
を奏する。

【００９３】請求項４に係る位置計測装置は、計測部が
基板の照明領域を設定する照明領域設定装置を支持する
構成となっている。これにより、この位置計測装置で
は、装置の小型化に一層寄与するという効果が得られ
る。

【００９４】請求項５に係る位置計測装置は、ステージ
の移動方向に沿って基板が複数配置される構成となって
いる。これにより、この位置計測装置では、複数の基板
に対して位置情報を計測する場合でも組み付け時に厳密
な調整作業が不要になり、作業効率の向上に寄与すると
いう効果が得られる。

【００９５】請求項６に係る露光装置は、マスクと感光
基板との少なくとも一方の位置情報を計測する装置とし
て、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載された
位置計測装置が用いられる構成となっている。これによ
り、この露光装置では、作業効率の向上に寄与するとと
もに、装置の大型化を防止できるという効果が得られ
る。

【００９６】請求項７に係る露光装置は、マスクと投影
光学系との光軸方向の相対位置関係を調節する調節部材
を有する構成となっている。これにより、この露光装置
では、パターン内で線幅の変動等が生じず、所望のデバ
イス特性が容易に得られるとともに、装置を一層小型化
できるという効果を奏する。

【００９７】請求項８に係る露光装置は、調整部材が定
盤と、定盤を支持する架台との間に着脱自在に介装され
る構成となっている。これにより、この露光装置では、
マスクと投影光学系との相対位置関係を容易に調節でき
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、ア
ライメントユニットが定盤に支持された露光装置の概略
構成図である。

【図２】 同露光装置を構成するレチクルステージ装
置の外観斜視図である。

【図３】 図２における右側面図である。

【図４】 リアクションフレームと粗動ステージの部
分断面図である。

【図５】 レチクルステージ装置の分解組立斜視図で
ある。

【図６】 定盤に対するワッシャの配置を示す平面図
である。

【図７】 定盤に支持されたアライメントセンサの概
略構成図である。

【図８】 同アライメントセンサの概略構成図であ
る。

【図９】 ムーバを構成するアクチュエータの外観斜
視図である。

【図１０】 同アクチュエータの分解組立斜視図であ
る。

【図１１】 リアクションフレームが取付用フレーム
に支持される外観斜視図である。

【図１２】 レチクルに対する反射光学系の位置関係
を示す図である。

【図１３】 半導体デバイスの製造工程の一例を示す
フローチャート図である。

【図１４】 従来のアライメントセンサの配置例を示
す外観斜視図である。

【符号の説明】

Ｒ レチクル（マスク、基板） Ｗ ウエハ（感光基板） ７ 装置フレーム（架台） ９ ウエハステージ（基板ステージ） １０ レチクルステージ装置 １２ 定盤 １４ 微動ステージ（ステージ、マスクステージ） ２５ アライメントセンサ（位置計測装置） ２８ 露光装置 ２９ 支持板（支持部材） ３１ アライメントユニット（計測部） ３２ 微動Ｙムーバ（駆動装置） ３６ 粗動Ｙムーバ（駆動装置） ３７ ワッシャ（調節部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１６Ｂ (72)発明者 龍薗 寿隆 埼玉県上尾市上82−６ Ｆターム(参考） 2F069 AA03 AA17 AA77 BB15 GG04 GG07 MM03 MM04 MM24 MM34 MM38 5F031 CA02 CA05 CA07 HA02 HA13 HA50 HA53 HA55 JA04 JA06 JA07 JA14 JA17 JA28 JA29 JA30 JA38 KA06 KA07 KA08 LA03 LA04 LA06 LA07 LA08 MA27 NA02 5F046 CC18 DB05

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動自在なステージ上に保持された基
   板の位置情報を計測する計測部を有する位置計測装置に
   おいて、 前記ステージを移動自在に支持する定盤が前記計測部を
   支持することを特徴とする位置計測装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の位置計測装置におい
   て、 前記計測部を支持する支持部材が片持ち支持されること
   を特徴とする位置計測装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の位置計測装置
   において、 前記ステージを第１方向に駆動する駆動装置が前記第１
   方向と略直交する第２方向の一方側に配置され、 前記計測部は、前記第２方向の他方側で前記定盤に支持
   されることを特徴とする位置計測装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の位
   置計測装置において、 前記計測部は、前記基板の照明領域を設定する照明領域
   設定装置を支持することを特徴とする位置計測装置。
5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載の位
   置計測装置において、 前記ステージ上には、該ステージの移動方向に沿って前
   記基板が複数配置されることを特徴とする位置計測装
   置。
6. 【請求項６】 マスクステージに保持されたマスクの
   位置情報と基板ステージに保持された感光基板の位置情
   報とを用いて前記マスクと前記感光基板とを位置合わせ
   し、前記マスクのパターンを投影光学系を介して前記感
   光基板に露光する露光装置において、 前記マスクと前記感光基板との少なくとも一方の位置情
   報を計測する装置として、請求項１から請求項５のいず
   れか一項に記載された位置計測装置が用いられることを
   特徴とする露光装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の露光装置において、 前記マスクと前記投影光学系との光軸方向の相対位置関
   係を調節する調節部材を有することを特徴とする露光装
   置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の露光装置において、 前記調整部材は、前記マスクステージを移動自在に支持
   する定盤と、該定盤を支持する架台との間に着脱自在に
   介装されることを特徴とする位置計測装置。