JP2003243279A

JP2003243279A - 駆動装置、ステージ装置、露光方法、及び露光装置

Info

Publication number: JP2003243279A
Application number: JP2002035169A
Authority: JP
Inventors: Masaru Arai; 大荒井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2003-08-29

Abstract

(57)【要約】【目的】可動体を駆動する場合に、駆動機構をあまり
大型化することなく、駆動の反力をほぼ相殺する。【構成】Ｙ軸ガイド部材２４，２５内にリニアモータ
３０Ａ，３０ＢでＹ方向に駆動できるようにＹ軸スライ
ダ２８Ａ，２８Ｂを設置し、ウエハステージ２２ＡをＸ
方向に駆動するＸ軸ガイド部材２６ＡでＹ軸スライダ２
８Ａ，２８Ｂを連結する。Ｙ軸ガイド部材２４，２５の
外側にそれぞれリニアモータ３７Ａ，４０Ａ及び３７
Ｂ，４０ＢでＹ方向に駆動できるようにバランサ３６
Ａ，３９Ａ及び３６Ｂ，３９Ｂを配置し、リニアモータ
３０Ａ，３０Ｂの駆動の反力を相殺するようにリニアモ
ータ３７Ａ，４０Ａ及び３７Ｂ，４０Ｂを駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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
る露光装置に使用できる駆動装置及びステージ装置に関
する。更に本発明は、その駆動装置及びステージ装置を
用いる露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法に関
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、及び露光対象の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駆動機構が採用さ
れている。

【０００３】従来の駆動機構の内で、ステージ系を駆動
する際の振動の発生を抑制できる方式として、レチクル
やウエハが載置されるテーブルに連結される可動子と、
この可動子を実質的に非接触で駆動する固定子とを備
え、この固定子がカウンターマスとして作用するカウン
ターマス方式（カウンターバランス方式）のリニアモー
タが知られている。この方式では、その可動子（テーブ
ル）を所定方向に駆動する際に、その反力を相殺するよ
うにその固定子（カウンターマス）が逆方向に移動し
て、そのテーブルを駆動する際の振動が抑制されるた
め、位置決め精度を向上できると共に、走査速度の制御
精度なども高めることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の露光
装置で用いられていたカウンターマス方式のリニアモー
タにおいては、可動子及びテーブルの質量と固定子の質
量との比をｍ：１とすると、可動子（テーブル）の移動
量と固定子の移動量との比は１：ｍとなる。この構成で
は、可動子（テーブル）の移動ストロークをＬとする
と、全体としての移動ストロークはＬ（１＋ｍ）となる
ため、全体としての移動ストロークを短くするには、可
動子及びテーブルの質量に対応する値ｍを小さくする、
即ち相対的に固定子の質量を大きくする必要がある。こ
の場合には、ステージ系の駆動機構が大型化し、大重量
化するという不都合がある。

【０００５】一方、その構成において、駆動機構を小型
化して軽量化するためには、固定子を小さくすればよい
が、この場合には、全体としての移動ストロークが或る
程度長くなるのを許容する必要がある。また、最近は、
実質的に露光及びアライメントを並行に行って露光工程
のスループットを高めるために、１台の投影光学系に対
してウエハステージを２台設けたいわゆるダブルステー
ジ方式の露光装置が開発されている。このようなダブル
ステージ方式の露光装置においても、ステージ系の駆動
機構をできるだけ共通化してステージ系を小型化するこ
とが求められている。

【０００６】本発明は斯かる点に鑑み、可動体を駆動す
る場合に、駆動機構をあまり大型化することなく、駆動
反力をほぼ相殺できる駆動技術を提供することを第１の
目的とする。また、本発明は、ダブルステージ方式の露
光装置に適用した場合に、駆動の反力をほぼ相殺できる
と共に、駆動機構を小型化できる駆動技術を提供するこ
とを第２の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の駆動
装置は、第１部材（２４）に対して第２部材（２８Ａ）
を駆動する駆動装置において、その第１部材に対して移
動自在に配置された第３部材（３６Ａ，３９Ａ）と、そ
の第１部材に対してその第２部材を駆動する第１駆動部
（３０Ａ）と、その第１駆動部がその第２部材を駆動す
る際の反力を相殺するように、その第１部材に対してそ
の第３部材を駆動する第２駆動部（３７Ａ，４０Ａ）と
を有するものである。

【０００８】斯かる本発明によれば、例えばその第２部
材にマスクや被露光基板などの駆動対象物を保持して移
動する可動体（テーブルなど）が連結される。そして、
その第２部材（２８Ａ）をその第１部材（２４）に対し
て所定方向に駆動する際に、その駆動反力を相殺するよ
うにその第３部材（３６Ａ，３９Ａ）が逆方向に駆動さ
れるため、振動の発生が抑制される。その第３部材は一
種のカウンターマス（カウンターバランス）として作用
するが、本発明において、その第３部材は、その第１部
材と実質的に平行に配置することができる。従って、そ
の所定方向に沿ったその第２部材及びその第３部材の移
動量の和（移動ストローク）は、その第２部材の移動ス
トロークとほぼ等しくできるため、駆動反力を相殺する
ことと、駆動機構のその所定方向に沿った長さを短くし
て、駆動機構を小型化することとを両立できる。

【０００９】この場合、その第１駆動部（３０Ａ）の推
力発生軸とその第２駆動部（３７Ａ，４０Ａ）の推力発
生軸とは実質的に一致していることが望ましい。これに
よって、その第２部材（可動体）を駆動する際に、反力
を相殺できると共に、不要なモーメントが発生すること
がなくなり、その第２部材を安定に駆動できる。また、
一例として、その第３部材は、その第１部材（２８Ａ）
をその第１部材の移動方向に交差する方向に挟むように
配置された２つの可動部材（３６Ａ，３９Ａ）を含み、
その第２駆動部は、その第１部材に対してその２つの可
動部材を同期して駆動するものである。この構成によっ
て、その第１駆動部の推力発生軸とその第２駆動部の推
力発生軸とを容易に一致させることができる。

【００１０】また、別の例として、その第１部材（７
５）、第２部材（７６）、及び第３部材（７７）は同心
円状に配置されるものである。この構成によって、駆動
機構を大型化することなく、その第１駆動部の推力発生
軸とその第２駆動部の推力発生軸とを容易に一致させる
ことができる。また、その第１駆動部及び第２駆動部の
駆動回路は互いに独立であることが望ましい。これによ
って、次第にその第３部材の位置がずれたような場合
に、その第３部材の位置のみを修正することも可能とな
る。

【００１１】また、その第１部材（２４）は、その第２
部材の移動方向に移動自在に設置されていることが望ま
しい。その第２部材を駆動する際の反力がその第３部材
の駆動によって完全には相殺されない場合に、残存する
反力を相殺するようにその第１部材が僅かに移動するこ
とができる。従って、反力をほぼ完全に相殺することが
でき、振動の発生をほぼ完全に抑制できる。

【００１２】また、本発明による第２の駆動装置は、そ
の第１の駆動装置において、その第１部材（２４）に対
してその第２部材（２８Ａ）と実質的に同軸で移動自在
に配置された第４部材（４９Ａ）と、この第４部材をそ
の第１部材に対してその第２部材の移動方向に平行な方
向に駆動する第３駆動部（５０Ａ）とを更に有し、その
第１駆動部（３０Ａ）がその第２部材を駆動する際の反
力、及びその第３駆動部（５０Ａ）がその第４部材を駆
動する際の反力を相殺するように、その第２駆動部（３
７Ａ，４０Ａ）がその第１部材に対してその第３部材を
駆動するようにしたものである。

【００１３】この発明によれば、その第１部材に沿って
配置されるその第２部材及びその第４部材に、例えばダ
ブルステージ方式の露光装置の第１及び第２のテーブル
（可動体）を連結することができる。この場合、その第
２部材及び第４部材を駆動する際の反力は、その第３部
材の駆動によって共通に相殺することができる。従っ
て、２つの可動体を互いに独立に（並列に）駆動する際
に、駆動反力をほぼ相殺できると共に、駆動機構を小型
化できる。

【００１４】次に、本発明による第１のステージ装置
は、物体（Ｒ１；Ｗ１）が載置されるテーブル（１８；
２２Ａ）を駆動するステージ装置において、本発明の第
１の駆動装置を有し、その駆動装置のその第２部材（２
８Ａ）がそのテーブルに連結されたものである。本発明
によれば、移動ストロークを長くすることなく、その物
体を駆動する際の反力をほぼ相殺することができる。従
って、振動の発生を抑えながら、その物体の移動速度を
速くすることもできる。

【００１５】また、本発明による第２のステージ装置
は、それぞれ物体（Ｗ１，Ｗ２）が載置される第１テー
ブル（２２Ａ）及び第２テーブル（２２Ｂ）を駆動する
ステージ装置において、本発明の第２の駆動装置を有
し、その駆動装置のその第２部材（２８Ａ）及び第４部
材（５０Ａ）がそれぞれその第１テーブル及び第２テー
ブルに連結されたものである。本発明によれば、ダブル
ステージ方式で２つの物体を並列に駆動する際に、駆動
機構をあまり大型化することなく、それらの物体を駆動
する際の反力をほぼ相殺できる。

【００１６】次に、本発明による第１の露光方法は、第
１物体（Ｒ１）のパターンを第２物体（Ｗ１）上に転写
する露光方法において、本発明の第１又は第２のステー
ジ装置を用いてその第１物体又はその第２物体を駆動す
るものである。本発明の適用によって、駆動時の振動が
小さくなるため、重ね合わせ精度等を高めることができ
る。

【００１７】また、本発明による第２の露光方法は、第
１物体（Ｒ１）のパターンを２つの第２物体（Ｗ１，Ｗ
２）上に転写する露光方法において、本発明の第２のス
テージ装置を用いてその２つの第２物体を互いに独立に
駆動するものである。本発明の適用によって、駆動機構
をあまり大型化することなくダブルステージ方式を用い
て、高スループットで且つ高精度にその第１物体のパタ
ーンを転写できる。

【００１８】次に、本発明による第１の露光装置は、第
１物体（Ｒ１）のパターンを第２物体（Ｗ１）上に転写
する露光装置において、本発明の第１又は第２のステー
ジ装置を有し、このステージ装置でその第１物体又はそ
の第２物体を駆動するものである。本発明の適用によっ
て、駆動時の振動が小さくなる。また、本発明による第
２の露光装置は、第１物体（Ｒ１）のパターンを２つの
第２物体（Ｗ１，Ｗ２）上に転写する露光装置におい
て、本発明の第２のステージ装置を有し、このステージ
装置でその２つの第２物体を互いに独立に駆動するもの
である。本発明の適用によって、駆動機構をあまり大型
化することなくダブルステージ方式の露光装置を構成で
きる。

【００１９】次に、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（Ｒ
１，Ｒ２）の像をワークピース（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、ワークピ
ースの位置決めを高精度、かつ高速に行うことができる
ため、高いスループットで高精度に各種デバイスを製造
できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
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型で、且つダブル
ステージ方式の投影露光装置を用いて露光を行う場合に
本発明を適用したものである。図１は、本例の投影露光
装置を示す一部を切り欠いた構成図であり、この図１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にその投影露光装置
の露光光源（不図示）が設置されている。露光光源とし
ては、ＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）が
使用されるが、それ以外の水銀ランプ（ｉ線等）、Ｋｒ
Ｆエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（波
長１５７ｎｍ）、Ｋｒ₂レーザ（波長１４６ｎｍ）、Ｙ
ＡＧレーザの高調波発生装置、又は半導体レーザの高調
波発生装置等の光源も使用することができる。

【００２１】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。）で置換している。そのた
め、例えば床の階下の機械室内には、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パージガス供給装置の本体部
（不図示）が設置されている。

【００２２】図１において、投影露光装置の上部に照明
光学系ＩＳを収納する気密性の高い照明系サブチャンバ
１０が配置されている。照明光学系ＩＳは、不図示の露
光光源から射出された露光ビームとしての波長１９３ｎ
ｍのパルスレーザ光よりなる露光光（露光用の照明光）
ＩＬの断面形状を成形するビーム成形系と、その成形後
の露光光ＩＬの照度分布を均一化するための１段又は２
段のオプティカル・インテグレータ（フライアイレンズ
又はロッドインテグレータ）と、開口絞りと、視野絞り
と、コンデンサレンズ系等とを含んで構成されており、
照明光学系ＩＳから射出された露光光ＩＬは、マスクと
してのレチクルＲ１（又はＲ２）のパターン面の細長い
照明領域を照明する。

【００２３】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（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Ｗ
１（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上の各ショット領域にレチクルＲ１のパ
ターン像が転写される。また、例えばウエハＷ１に続い
て同様に、走査露光方式でウエハＷ２上の各ショット領
域にもレチクルＲ１のパターン像が転写される。レチク
ルＲ１，Ｒ２が本発明の第１物体に対応し、ウエハＷ
１，Ｗ２が本発明の第２物体に対応しており、ウエハＷ
１，Ｗ２は例えば半導体（シリコン等）又はＳＯＩ(sil
icon on insulator)等の直径が２００ｍｍ又は３００ｍ
ｍ等の円板状の基板である。

【００２４】投影光学系ＰＬとしては、例えば国際公開
公報（ＷＯ００／３９６２３）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として光軸が
横方向にＶ字型に折れ曲がっているような反射屈折系等
を使用してもよい。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ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Ｒ１，
Ｒ２及びウエハＷ１，Ｗ２の走査方向（即ち、図１の紙
面に平行な方向）に沿ってＹ軸を取り、走査方向に直交
する非走査方向（即ち、図１の紙面に垂直な方向）に沿
ってＸ軸を取って説明する。

【００２５】ここで、本例のレチクルＲ１，Ｒ２を支持
するレチクルステージ系、投影光学系ＰＬ、及びウエハ
Ｗ１，Ｗ２を支持するウエハ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、床上にほぼ正方
形の頂点に配置された４箇所の防振台１１（３箇所等で
もよい）を介して剛性の高い定盤１２が設置され、定盤
１２の中央部にウエハベース２１が設置されている。防
振台（防振パッド）１１は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。

【００２６】定盤１２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１３が固定され、４本のコラム
１３の上面に４箇所の防振台１４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１５が固定
されている。その防振台１４は防振台１１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１３及び防振台１４、並びに防振台１１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。また、支持板１５上に照明光学系ＩＳが収
納された照明系サブチャンバ１０が設置されている。

【００２７】図１において、支持板１５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１８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
１８上にレチクルＲ１が真空吸着等によって保持されて
いる。レチクルステージ１８上のレチクルＲ１の走査方
向（Ｙ方向）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１８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。

【００２８】レチクルステージ１８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は例えば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１８は、不図示の駆動部材
を用いてＹ方向に対して駆動反力が相殺されるように、
即ち実質的に運動量が一定に維持されるように駆動され
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Ｙ方向の位置情
報、並びにＺ軸及びＸ軸の回りの回転角（ヨーイング、
ピッチング）の情報を検出するためにレーザ干渉計より
なる複数軸のＹ軸のレチクル干渉計１９Ｙが配置され、
レチクルステージ１８のＸ方向の位置情報及びＹ軸の回
りの回転角（ローリング）の情報を検出するために複数
軸のＸ軸のレチクル干渉計（不図示）が配置されてい
る。これらのレチクル干渉計１９Ｙ等は、投影光学系Ｐ
Ｌの側面に固定された参照鏡を基準として、レチクルス
テージ１８のＸ方向の位置、及びＹ方向の位置を１〜１
０ｎｍ程度の分解能で計測すると共に、複数の位置情報
からレチクルステージ１８のヨーイング量、ピッチング
量、及びローリング量を求め、これらの計測値が図５の
レチクルステージ制御系６５に供給される。

【００２９】本例では、レチクルステージ１８、及びこ
の駆動装置（不図示）等からレチクルステージ系ＲＳＴ
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２０（第１ステージ室）に覆われてお
り、レチクル室２０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、レチクル室２０
の側面には、レチクル干渉計１９Ｙ等からの計測用のレ
ーザビームを通す窓部も設けられている。レチクルステ
ージ系ＲＳＴに本発明を適用する場合、レチクルステー
ジ１８はテーブル（又は可動ステージ）ともみなすこと
ができる。

【００３０】次に図１において、４本のコラム１３のほ
ぼ中間の高さの４箇所の突部に、防振台１６を介して支
持板１７が固定され、支持板１７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
１７に対して−Ｘ方向から出し入れできるように支持さ
れている。防振台１６は防振台１１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１
３を３箇所に配置する場合には、防振台１６も３箇所に
配置される。

【００３１】そして、投影光学系ＰＬの下端部には長方
形の平板状の基準板５４が固定され、この基準板５４に
Ｙ方向に投影光学系ＰＬを挟むように、ウエハのアライ
メントを行うためのオフ・アクシス方式で画像処理方式
のアライメントセンサ５５Ａ及び５５Ｂが配置されてい
る。不図示であるが、レチクルステージ１８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。

【００３２】図５は、本例のステージ系の制御系を示
し、この図５において、ウエハ用のアライメントセンサ
５５Ａ，５５Ｂの撮像信号がアライメント信号処理系６
２に供給され、アライメント信号処理系６２は、供給さ
れた撮像信号を処理して、アライメントセンサ５５Ａ，
５５Ｂの検出中心に対するウエハ上の被検マークのＸ方
向、Ｙ方向の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量の情報
をコンピュータよりなり装置全体の動作を統轄制御する
主制御系６３に供給する。また、不図示のレチクルアラ
イメント顕微鏡からの撮像信号をアライメント信号処理
系６２で処理して得られるレチクル上の被検マークの位
置ずれ量の情報も主制御系６３に供給される。主制御系
６３は、それらの位置ずれ量の情報を用いてレチクルＲ
１，Ｒ２のアライメント及びウエハＷ１，Ｗ２のアライ
メントを行う。

【００３３】また、レチクルステージ制御系６５は、図
１のレチクル干渉計１９Ｙ等から供給されるレチクルス
テージ１８の位置及び回転角の情報を主制御系６３に供
給する。レチクルステージ制御系６５は、投影光学系Ｐ
Ｌを基準とするレチクルステージ１８の位置情報、及び
主制御系６３からの制御情報に基づいてレチクルステー
ジ系ＲＳＴの動作を制御する。主制御系６３は、ホスト
コンピュータ６１との間で種々の情報（露光工程の進捗
情報、及びスループット等の情報）の交換を行い、ホス
トコンピュータ６１は、例えば一つの製造ライン中の複
数の装置の動作を統轄的に制御する。

【００３４】次に、図２は、図１中のウエハＷ１，Ｗ２
を駆動するダブルステージ方式（又はツインステージ方
式とも呼ぶ）のウエハステージ系ＷＳＴをＹ方向に見た
図であり、図３は、そのウエハステージ系ＷＳＴを示す
平面図であり、図４は、そのウエハステージ系ＷＳＴの
位置計測システムを示す平面図である。図１〜図４にお
いて、定盤１２上に固定されたウエハベース２１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
ド面に第１のウエハステージ２２Ａ及び第２のウエハス
テージ２２Ｂが、それぞれエアーパッド２３（エアーベ
アリング）を介して円滑に、かつＸ軸ガイド部材２６
Ａ，２６Ｂ、及びＹ軸ガイド部材２４，２５に沿って２
次元的に摺動自在に載置され、本発明のテーブル（又は
可動ステージ）としてのウエハステージ２２Ａ及び２２
Ｂ上にそれぞれウエハＷ１及び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２２Ａ，２２Ｂは、
それぞれ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２２Ａ，２２Ｂは、それぞれ後述
のカウンターマスに対応する部材が逆方向に移動するこ
とによって、Ｙ方向に対して実質的に駆動反力を相殺す
るように駆動されて、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（詳細後述）。

【００３５】また、ウエハステージ２２Ａ，２２Ｂ内に
はそれぞれＺレベリング機構（試料台）が組み込まれ、
このＺレベリング機構は、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方向の位置（フォ
ーカス位置）、及び２軸の回り（即ち、Ｘ軸及びＹ軸の
回り）の傾斜角の制御を行う。このように本例のウエハ
ステージは、ダブルステージ方式である。そして、ウエ
ハステージ２２Ａ及び２２ＢのＹ方向（走査方向）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Ｙ軸のウエハ干渉計５１ＡＹ及び５１ＢＹが
対向するように配置され、ウエハステージ２２Ａ，２２
ＢのＸ方向（非走査方向）の位置情報を検出するため
に、図４に示すようにウエハ干渉計５１ＡＸを中心とし
て、Ｙ方向に所定間隔で３軸のＸ軸のウエハ干渉計５１
ＢＸ，５１ＡＸ，５１ＣＸが配置されている。ウエハ干
渉計５１ＡＹ，５１ＢＹ，５１ＡＸ〜５１ＣＸからウエ
ハステージ系ＷＳＴ用の位置計測システムが構成されて
いる。

【００３６】ウエハ干渉計５１ＡＹ，５１ＢＹ及び５１
ＡＸはそれぞれ投影光学系ＰＬの側面の参照鏡（不図
示）を基準としてウエハステージ２２Ａ，２２ＢのＹ方
向及びＸ方向の位置を１〜１０ｎｍ程度の分解能で計測
し、Ｙ方向の両端のウエハ干渉計５１ＢＸ及び５１ＣＸ
は、それぞれアライメントセンサ５５Ａ及び５５Ｂの側
面の参照鏡（不図示）を基準としてウエハステージ２２
Ａ及び２２ＢのＸ方向の位置を１〜１０ｎｍ程度の分解
能で計測する。また、ウエハ干渉計５１ＡＹ，５１ＢＹ
及び５１ＡＸ〜５１ＣＸはそれぞれ複数軸の計測ビーム
を備えており、これらによってウエハステージ２２Ａ，
２２Ｂ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。これらの計測値
が図５のウエハステージ制御系６４内の座標計測系６６
に供給されている。座標計測系６６は、２台のウエハス
テージ２２Ａ，２２Ｂのそれぞれの位置情報（回転角の
情報を含む）を主制御系６３、及び駆動系６８に供給す
る。駆動系６８は、その位置情報及び主制御系６３から
の制御情報に基づいてウエハステージ２２Ａ，２２Ｂの
動作を制御する。座標計測系６６及び駆動系６８よりウ
エハステージ制御系６４が構成されている。

【００３７】本例では、図２において、ウエハステージ
２２Ａ，２２Ｂ、この駆動装置（Ｘ軸ガイド部材２６
Ａ，２６Ｂ、Ｙ軸ガイド部材２４，２５、及びリニアモ
ータ等を含む機構）からウエハステージ系ＷＳＴが構成
されている。本例のウエハステージ系ＷＳＴはダブルス
テージ方式であり、例えば第１のウエハステージ２２Ａ
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２２Ｂ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。
図１に示すように、ウエハステージ系ＷＳＴは気密性の
高い箱状のウエハ室５３（第２ステージ室）に覆われて
おり、ウエハ室５３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、その開口をＹ方向に挟む２
つの開口にアライメントセンサ５５Ａ，５５Ｂの先端部
が差し込まれている。そして、ウエハ干渉計５１ＡＹ，
５１ＢＹ，５１ＡＸ〜５１ＣＸ（図４参照）の本体部は
コラム１３、及びコラム１３に設けられたサブコラム
（不図示）に固定され、それらの先端部はそれぞれウエ
ハ室５３の側面に設置されている。

【００３８】また、図１において、ウエハ室５３の手前
側（＋Ｘ方向）に気密性の高いウエハローダ室（不図
示）が設置され、このウエハローダ室内にウエハローダ
系が設置されている。ウエハローダ系は、ウエハの搬送
ラインとウエハステージ２２Ａ，２２Ｂとの間でウエハ
の受け渡しを行う。同様に、レチクル室２０の手前側に
レチクルローダ室（不図示）が設置され、この内部に設
置されたレチクルローダ系がレチクルステージ１８との
間でレチクルの受け渡しを行う。

【００３９】また、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、上記のようにその
露光光ＩＬの光路には高透過率のパージガス（例えば窒
素ガス、又はヘリウムガス等）が供給されている。即
ち、図１において、例えば階下のパージガス供給装置
（不図示）からのパージガスが、不図示の給気管を介し
て照明系サブチャンバ１０、レチクル室２０、投影光学
系ＰＬの内部、及びウエハ室５３の内部に供給され、こ
れらの気密室の内部を流れて不純物を含んだパージガス
は、不図示の排気管を介してそのパージガス供給装置に
回収された後、不純物が除去されて再利用される。

【００４０】この際に、支持板１５と投影光学系ＰＬの
上端部との間の空間は、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５７によって密
閉されている。同様に、照明系サブチャンバ１０とレチ
クル室２０との間の空間、及び基準板５４とウエハ室５
３との間の空間も、それぞれ不図示の軟性シールド部材
によって密閉されている。これによって、露光光源から
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、ほぼ完全に高純度のパージガスによって満た
されている。

【００４１】次に、本例のダブルステージ方式のウエハ
ステージ系ＷＳＴの構成につき図１〜図４を参照して詳
細に説明する。図３において、ウエハベース２１を走査
露光時の非走査方向（Ｘ方向）に挟むように、Ｙ軸に平
行に１対の断面形状がＵ字型のＹ軸ガイド部材２４，２
５が配置され、これらのＹ軸ガイド部材２４，２５の内
側にエアーパッド３２（図２参照）を介してＹ方向（走
査方向）に摺動自在に可動子としての第１のＹ軸スライ
ダ２８Ａ，２８Ｂ、及び第２のＹ軸スライダ４９Ａ，４
９Ｂが収納されている。そして、第１のＹ軸スライダ２
８Ａ，２８Ｂ及び第２のＹ軸スライダ４９Ａ，４９Ｂの
上面はそれぞれ第１のＸ軸ガイド部材２６Ａ及び第２の
Ｘ軸ガイド部材２６Ｂによって連結され、Ｘ軸ガイド部
材２６Ａ及び２６Ｂは、それぞれＹ軸ガイド部材２４，
２５の上面にエアーパッド３１（図２参照）を介して互
いに独立にＹ方向に摺動自在に配置されている。これら
のＸ軸ガイド部材２６Ａ，２６Ｂに対してそれぞれエア
ーパッド５２（図１参照）を介してＸ方向に摺動自在に
ウエハステージ２２Ａ，２２Ｂが配置され、ウエハステ
ージ２２Ａ，２２Ｂ上にウエハＷ１，Ｗ２が保持されて
いる。

【００４２】また、図２において、Ｙ軸ガイド部材２４
及び２５の内面に設けられた固定子２９Ａ及び２９Ｂ
と、可動子としてのＹ軸スライダ２８Ａ及び２８Ｂとか
らそれぞれＹ軸のリニアモータ３０Ａ及び３０Ｂが構成
され、リニアモータ３０Ａ，３０ＢはそれぞれＹ軸ガイ
ド部材２４，２５に対して相対的にＹ軸スライダ２８
Ａ，２８ＢをＹ方向に駆動する。これによってＸ軸ガイ
ド部材２６Ａ及びウエハステージ２２Ａがウエハベース
２１に対してＹ方向に駆動される。同様に、図３に示す
ように、Ｙ軸ガイド部材２４，２５に対して相対的にＹ
軸スライダ４９Ａ，４９ＢをＹ方向に駆動して、Ｘ軸ガ
イド部材２６Ｂ及びウエハステージ２２Ｂをウエハベー
ス２１に対してＹ方向に駆動するためのリニアモータ５
０Ａ，５０Ｂも設けられている。リニアモータ３０Ａ，
３０Ｂ及び５０Ａ，５０Ｂの動作は図５の駆動系６８に
よって制御される。

【００４３】更に図２において、ウエハベース２１の＋
Ｘ方向側のＹ軸ガイド部材２４をＸ方向に挟むように、
且つＹ軸に平行にそれぞれ断面形状が逆Ｕ字型の１対の
保持枠３３Ａ，３４Ａが固定され、保持枠３３Ａ，３４
Ａの内面に固定子３５Ａ，３８Ａが固定され、保持枠３
３Ａ，３４Ａの内側にカウンターマス（カウンターバラ
ンス）としてのバランサ３６Ａ，３９ＡがＹ方向に移動
自在に配置されている。バランサ３６Ａ，３９Ａの底面
にはスライダ４１Ａ，４２Ａが連結され、スライダ４１
Ａ，４２Ａは、定盤１２上に配置された凸のガイド部材
４５Ａ，４６Ａに沿ってＹ方向に摺動自在に設置されて
いる。また、定盤１２上のガイド部材４５Ａ，４６Ａの
中央には凸のガイド部材４３が配置され、Ｙ軸ガイド部
材２４はガイド部材４３に沿ってＹ方向に摺動できるよ
うに設置されている。バランサ３６Ａ，３９Ａは可動子
としての機能も備えており、固定子３５Ａ及び３８Ａと
バランサ３６Ａ及び３９Ａとからそれぞれ、Ｙ軸ガイド
部材２４に対してバランサ３６Ａ及び３９ＡをＹ方向に
相対的に駆動するためのＹ軸のリニアモータ３７Ａ及び
４０Ａが構成されている。

【００４４】また、Ｙ軸ガイド部材２４側の構成と対称
に、ウエハベース２１の−Ｘ方向側のガイド部材４４に
沿ってＹ方向に摺動自在のＹ軸ガイド部材２５をＸ方向
に挟むように、１対のそれぞれ固定子３５Ｂ，３８Ｂを
備えた保持枠３３Ｂ，３４Ｂが固定されている。保持枠
３３Ｂ，３４Ｂの内側にカウンターマスとしてのバラン
サ３６Ｂ，３９Ｂが配置され、バランサ３６Ｂ，３９Ｂ
はスライダ４１Ｂ，４２Ｂを介して定盤１２上のガイド
部材４５Ｂ，４６Ｂに沿ってＹ方向に摺動自在に設置さ
れている。なお、Ｙ軸ガイド部材２４，２５は定盤１２
上に固定することも可能である。可動子としても機能す
るバランサ３６Ｂ，３９Ｂと固定子３５Ｂ，３８Ｂとか
らそれぞれ、Ｙ軸ガイド部材２５に対してバランサ３６
Ｂ，３９ＢをＹ方向に相対的に駆動するためのＹ軸のリ
ニアモータ３７Ｂ，４０Ｂが構成されている。リニアモ
ータ３７Ａ，４０Ａ及び３７Ｂ，４０Ｂの動作も図５の
駆動系６８によって制御される。

【００４５】この場合基本的な動作として、図３におい
て、リニアモータ３０Ａ，３０Ｂ及び５０Ａ，５０Ｂに
よって、Ｙ軸ガイド部材２４，２５に対して、それぞれ
Ｙ軸スライダ２８Ａ，２８Ｂ及び４９Ａ，４９Ｂを介し
てウエハステージ２２Ａ及び２２Ｂを走査方向である＋
Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に駆動する際の反力を相殺する
ように、リニアモータ３７Ａ，４０Ａ及び３７Ｂ，４０
Ｂによってバランサ３６Ａ，３９Ａ及び３６Ｂ，３９Ｂ
を逆方向である−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に駆動する。
なお、所定方向への駆動反力を相殺するように駆動する
ことは、実質的にその所定方向において全体としての運
動量を一定に維持するのと等価である。そのように駆動
反力を相殺することによって、ウエハステージ２２Ａ及
び２２ＢをＹ方向に駆動する際の振動の発生が抑制され
て、露光精度が高精度に維持される。

【００４６】そのために、ウエハベース２１の＋Ｘ方向
側では、同軸のリニアモータ３０Ａ（第１駆動部）及び
５０Ａ（第３駆動部）によって、Ｙ軸ガイド部材２４
（第１部材）に対して、同軸のＹ軸スライダ２８Ａ（第
２部材）及び４９Ａ（第４部材）をＹ方向に駆動する際
の反力を相殺するように、リニアモータ３７Ａ，４０Ａ
（第２駆動部）によってバランサ３６Ａ，３９Ａ（第３
部材）が逆方向に駆動される。同様に、ウエハベース２
１の−Ｘ方向側では、同軸のリニアモータ３０Ｂ及び５
０Ｂによって、Ｙ軸ガイド部材２５に対して、同軸のＹ
軸スライダ２８Ｂ及び４９ＢをＹ方向に駆動する際の反
力を相殺するように、リニアモータ３７Ｂ，４０Ｂによ
ってバランサ３６Ｂ，３９Ｂが逆方向に駆動される。そ
のように駆動反力を相殺するためには、一例として、リ
ニアモータ３０Ａ，５０Ａによって発生するＹ方向への
推力に対して、リニアモータ３７Ａ，４０Ａによって発
生する推力を同じ大きさで逆方向にすればよい。また、
＜推力＝加速度×質量＞であり、質量は既知であるた
め、２組のリニアモータによる加速度を質量の逆数に比
例する大きさで、且つ逆方向にしてもよい。

【００４７】このように本例では、Ｙ軸スライダ２８
Ａ，４９Ａを駆動するときの反力を相殺するように、そ
れらとほぼ平行に配置されたバランサ３６Ａ，３９Ａが
逆方向に移動する。従って、Ｙ軸ガイド部材２４はほぼ
静止しており、ガイド部材４３の長さはほぼＹ軸ガイド
部材２４の長さと等しくできるため、反力を相殺する方
向における反力相殺機構の長さ、ひいてはステージ系の
長さを短くできる利点がある。なお、本例ではＹ軸ガイ
ド部材２４はガイド部材４３に沿って或る程度移動でき
るため、Ｙ軸スライダ２８Ａ，４９Ａを駆動するときの
反力をバランサ３６Ａ，３９Ａを駆動する反力で極めて
高精度には相殺する必要はない。

【００４８】また、上記の実施の形態においては、第１
駆動部としてのリニアモータ３０Ａの駆動軸（推力の中
心）はＹ軸ガイド部材２４の断面のほぼ中央を通るＹ軸
に平行な軸であり、そのリニアモータ３０Ａの駆動軸に
対して第２駆動部としての２つのリニアモータ３７Ａ及
び４０Ａの駆動軸（２つのリニアモータ３７Ａ，４０Ａ
の個々の駆動軸の中心）がほぼ合致している。また、第
３駆動部としてのリニアモータ５０Ａの駆動軸は、リニ
アモータ３０Ａの駆動軸と合致しているため、本例で
は、リニアモータ３０Ａ，５０ＡによってＹ軸スライダ
２８Ａ，４９ＡをＹ方向に駆動する際の反力を相殺する
ように、リニアモータ３７Ａ，４０Ａによってバランサ
３６Ａ，３９Ａを逆方向に駆動するときに、Ｙ軸スライ
ダ２８Ａ，４９Ａに対してＺ軸及びＸ軸の回りのモーメ
ントが作用しない。これは、Ｙ軸スライダ２８Ｂ，４９
Ｂを駆動する場合も同様である。従って、Ｙ軸スライダ
２８Ａ，２８Ｂ及び４９Ａ，４９Ｂに連結されたＸ軸ガ
イド部材２６Ａ，２６Ｂを介してウエハステージ２２
Ａ，２２Ｂを高速に、且つ安定に駆動することができ
る。

【００４９】また、上記の実施の形態では、図３におい
て、ダブルステージ方式で駆動される２つのＹ軸スライ
ダ２８Ａ及び４９Ａ（又は２８Ｂ及び４９Ｂ）を駆動す
る際の反力を相殺するために、共通に１組のバランサ３
６Ａ，３９Ａ（又は３６Ｂ，３９Ｂ）を用いている。従
って、２つのＹ軸スライダ２８Ａ及び４９Ａのそれぞれ
に対して１組のバランサを用いる構成に比べて、反力を
相殺するための機構を簡素化することができる。

【００５０】また、本例のＹ軸ガイド部材２４，２５は
Ｙ方向に移動できる構成であるため、露光工程中に次第
にＹ軸ガイド部材２４，２５の位置が中央からずれる恐
れがある。これを防止するために、ウエハベース２１を
Ｘ方向に挟むように定盤１２上に１対の光学式、静電容
量式、又は磁気式等のスケール４７Ａ，４７ＢがＹ軸に
沿って固定され、Ｙ軸ガイド部材２４，２５に固定され
た保持枠３３Ａ，３４Ａの外面に、スケール４７Ａ，４
７Ｂを読み取るための非接触方式のエンコーダ４８Ａ，
４８Ｂが取り付けられている。エンコーダ４８Ａ，４８
Ｂは、分解能が数μｍ程度と比較的粗いリニアエンコー
ダであり、この計測値が図５の座標計測系６６に供給さ
れている。図５において、Ｙ軸ガイド部材２４，２５と
床（定盤１２）との間には、それぞれ走査方向ＳＤ（Ｙ
方向）に所定の短い範囲（例えば数１０ｍｍ程度）内で
Ｙ軸ガイド部材２４，２５の位置を調整するための駆動
機構としてのリニアモータ５８Ａ，５８Ｂ（これは図
３、図４では図示省略されている）が設置されている。
駆動系６８が、座標計測系６６の計測結果に基づいて、
例えばウエハステージ２２Ａ及び２２Ｂのステップ移動
中にリニアモータ５８Ａ，５８Ｂを介してＹ軸ガイド部
材２４，２５のＹ方向の中心をウエハベース２１のＹ方
向のほぼ中心に復帰させている。

【００５１】また、スライダ４１Ａ，４２Ａ（図２のバ
ランサ３６Ａ，３９Ａ）及びスライダ４１Ｂ，４２Ｂ
（図２のバランサ３６Ｂ，３９Ｂ）のＹ方向の位置が図
２の保持枠３３Ａ，３４Ａ及び３３Ｂ，３４Ｂから外れ
ることを防止するために、保持枠３３Ａ，３４Ａ及び３
３Ｂ，３４Ｂの内部のＹ方向の両端部付近には、バラン
サ３６Ａ，３９Ａ及びバランサ３６Ｂ，３９Ｂがその位
置まで達したかどうかを検出するための位置検出装置と
しての非接触方式のリミットスイッチ（不図示）が設け
られている。これらのリミットスイッチの検出信号も図
５の駆動系６８に供給されており、駆動系６８は、それ
らのリミッチスイッチの検出信号に基づいて、例えばウ
エハステージ２２Ａ及び２２Ｂのステップ移動中にリニ
アモータ３７Ａ，４０Ａ及び３７Ｂ，４０Ｂを介してバ
ランサ３６Ａ，３９Ａ及びバランサ３６Ｂ，３９Ｂの位
置をＹ方向の中央に復帰させている。なお、そのリミッ
トスイッチの代わりに、リニアエンコーダなどを用いて
もよい。

【００５２】次に、図１に示すように、ウエハステージ
２２Ａ，２２Ｂ及びＸ軸ガイド部材２６Ａ，２６Ｂに
は、それぞれＸ軸のリニアモータ２７Ａ，２７Ｂが設け
られており、図５の駆動系６８の制御のもとでリニアモ
ータ２７Ａ，２７ＢがＸ軸ガイド部材２６Ａ，２６Ｂに
対してウエハステージ２２Ａ及び２２ＢをＸ方向（非走
査方向）に駆動する。このようにウエハステージ２２
Ａ，２２Ｂを非走査方向に駆動する際にＸ軸ガイド部材
２６Ａ，２６Ｂに作用する反力は、例えば特開平８−１
６６４７５号公報(USP5,528,118)に詳細に記載されてい
るように、定盤１２及び不図示のフレーム部材を用いて
機械的に図１の床（大地）に逃がされている。なお、こ
のように反力を床に逃がす方式の代わりに、Ｘ軸ガイド
部材２６Ａ，２６ＢをＸ方向に円滑に移動できるように
支持して、Ｘ方向についても駆動の反力を相殺するよう
にウエハステージ２２Ａ，２２Ｂを駆動してもよい。

【００５３】ここで、本例のウエハステージ系ＷＳＴの
位置計測システムの使用方法の一例につき詳細に説明す
る。図４において、走査露光時には、投影光学系ＰＬの
光軸ＡＸを中心（露光中心）として、非走査方向（Ｘ方
向）に細長い露光領域５８にレチクルの一部のパターン
の像が投影され、この露光領域５８に対してウエハステ
ージ２２Ａ上のウエハＷ１（又はウエハステージ２２Ｂ
上のウエハＷ２）が＋Ｙ方向又は−Ｙ方向に走査され
る。

【００５４】本例の投影光学系ＰＬは、ウエハステージ
２２Ａ，２２Ｂ上のウエハを露光する場合に共通に使用
されるが、ウエハステージ２２Ａ上のウエハのアライメ
ント時には−Ｙ方向のアライメントセンサ５５Ａが使用
され、ウエハステージ２２Ｂ上のウエハのアライメント
時には＋Ｙ方向のアライメントセンサ５５Ｂが使用され
る。即ち、本例では一方のウエハステージ２２Ａ（又は
２２Ｂ）が投影光学系ＰＬの下方で露光シーケンスを行
っている際に、他方のウエハステージ２２Ｂ（又は２２
Ａ）は、ウエハローダ系によってウエハの交換を行った
後に、アライメントセンサ５５Ｂ（又は５５Ａ）の下方
でウエハのアライメントシーケンスを行う。

【００５５】ウエハステージ２２Ａ，２２ＢのＹ方向の
位置計測用にはそれぞれ常時Ｙ軸のウエハ干渉計５１Ａ
Ｙ，５１ＢＹが使用される。そして、投影光学系ＰＬを
用いた走査露光時のウエハステージ２２Ａ，２２ＢのＸ
方向の位置計測には、中央のＸ軸のウエハ干渉計５１Ａ
Ｘの計測値が用いられ、アライメントセンサ５５Ａ又は
５５Ｂの使用時のウエハステージ２２Ａ又は２２ＢのＸ
方向の位置計測には、それぞれ端部のＸ軸のウエハ干渉
計５１ＢＸ又は５１ＣＸの計測値が用いられる。

【００５６】図４において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ
（露光中心）と、第１のアライメントセンサ５５Ａの光
軸（検出中心）と、第２のアライメントセンサ５５Ｂの
光軸（検出中心）とはＹ軸に平行な直線上に配列されて
いる。そして、その直線上で対向するようにＹ軸のウエ
ハ干渉計５１ＡＹ，５１ＢＹの計測軸ＬＡＹ，ＬＢＹの
中心が設定されている。また、中央のウエハ干渉計５１
ＡＸの計測軸ＬＡＸの中心は、光軸ＡＸ（露光中心）を
通りＸ軸に平行であり、両端のウエハ干渉計５１ＢＸ，
５１ＣＸの計測軸ＬＢＸ，ＬＣＸの中心は、それぞれア
ライメントセンサ５５Ａ，５５Ｂの検出中心を通りＸ軸
に平行である。この構成によって、アライメント時及び
走査露光時に、ウエハステージ２２Ａ及び２２Ｂ（ウエ
ハＷ１，Ｗ２）のＸ方向、Ｙ方向の位置をいわゆるアッ
ベ誤差の無い状態で高精度に計測することができる。

【００５７】また、例えば一方のアライメントセンサ５
５Ａによるアライメントの後で第１のウエハステージ２
２Ａ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５５Ｂによるアライメントの後で第２のウエハス
テージ２２Ｂを露光位置に移動する場合には、Ｘ軸の両
側のウエハ干渉計５１ＢＸ，５１ＣＸとＸ軸の中央のウ
エハ干渉計５１ＡＸ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、本例のウエハステージ２２Ａ，２
２Ｂ上には所定の基準マーク（不図示）が形成された基
準マーク部材（不図示）が設置されており、例えばウエ
ハステージ２２Ａ上のウエハＷ１についてアライメント
を行う際には、先ずウエハステージ２２Ａの所定の基準
マークをアライメントセンサ５５Ａの検出領域に移動し
て、検出中心に対するその基準マークの位置ずれ量を計
測する。その後、その位置ずれ量のＸ成分をウエハ干渉
計５１ＢＹのＸ座標の計測値にプリセットして、アライ
メントセンサ５５Ａを用いてウエハＷ１上の所定個数の
ウエハマークの座標を計測し、ウエハＷ１の各ショット
領域の配列座標の算出（アライメント）を行う。

【００５８】次に、ウエハステージ２２Ａを投影光学系
ＰＬの底面側に移動して走査露光を行う前に、図１にお
いて不図示のレチクルアライメント顕微鏡によってレチ
クルＲ１（又はＲ２）の所定のレチクルマークを観察し
た状態で、そのレチクルアライメント顕微鏡の視野内に
図４のウエハステージ２２Ａの所定の基準マークを移動
し、そのレチクルマークの像に対するその基準マークの
位置ずれ量を計測する。そして、その位置ずれ量のＸ成
分をウエハ干渉計５１ＡＸのＸ座標の計測値にプリセッ
トすることによって、ウエハステージ２２Ａ上の所定の
基準マークのＸ座標は、アライメント時には検出中心が
原点となり、露光時には露光中心が原点となるため、２
つのウエハ干渉計５１ＡＸ，５１ＢＸの間で正確に計測
値の受け渡しが行われたことになる。同様に、他方のウ
エハ干渉計５１ＡＸ，５１ＣＸにおいても、同様に正確
に計測値の受け渡しを行うことができる。

【００５９】次に、本例のダブルステージ方式のウエハ
ステージ系ＷＳＴの駆動方法の一例につき図６を参照し
て説明する。なお、この際のウエハステージ系ＷＳＴの
動作は、図５の主制御系６３及びウエハステージ制御系
６４によって制御される。図６（Ａ），（Ｂ）は、本例
のウエハステージ系を示す一部を切り欠いた平面図であ
り、図６（Ａ）は、一方のウエハステージ２２Ａを＋Ｙ
方向に移動してウエハＷ１の１つのショット領域への走
査露光を行う際に、他方のウエハステージ２２Ｂは例え
ばアライメントセンサによるウエハＷ２上の或るウエハ
マークの検出中で静止している状態を示している。図６
（Ａ）において、ウエハステージ２２Ａの＋Ｙ方向への
走査を開始する際の推力の大きさをＡ１とすると、この
推力Ａ１は、リニアモータ３０Ａ，３０ＢによってＹ軸
ガイド部材２４，２５に対して＋Ｙ方向に相対的にＸ軸
ガイド部材２６Ａ及びウエハステージ２２Ａに付与され
る駆動力である。本例では、２つのリニアモータ３０Ａ
及び３０Ｂが発生する推力は互いに同じ大きさ（＝Ａ１
／２）で同じ方向となるように制御する。この場合、Ｙ
軸ガイド部材２４，２５には推力Ａ１と同じ大きさで逆
方向の反力が作用するため、そのままではＹ軸ガイド部
材２４，２５は−Ｙ方向に移動する。

【００６０】これを防止するために本例では、１組のリ
ニアモータ３７Ａ，４０Ａ及び１組のリニアモータ３７
Ｂ，４０Ｂによってその反力を相殺するような反力をＹ
軸ガイド部材２４，２５に作用させる。具体的に、一方
のリニアモータ３７Ａ，４０ＡによってＹ軸ガイド部材
２４に対して−Ｙ方向に相対的にバランサ３６Ａ，３９
Ａに付与される推力の大きさをＢ１，Ｂ２、他方のリニ
アモータ３７Ｂ，４０ＢによってＹ軸ガイド部材２５に
対して−Ｙ方向に相対的にバランサ３６Ｂ，３９Ｂに付
与される推力の大きさをＢ３，Ｂ４とすると、これらの
推力Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の和を、推力Ａ１に対して
同じ大きさで逆方向に設定する。即ち、次式が成立す
る。このとき、Ｙ軸ガイド部材２４には大きさが（Ｂ１
＋Ｂ２）で＋Ｙ方向の反力が作用し、Ｙ軸ガイド部材２
５には大きさが（Ｂ３＋Ｂ４）で＋Ｙ方向の反力が作用
する。

【００６１】Ａ１＝Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４ …（１）更に、本例では、２つのリニアモータ３７Ａ，４０Ａが
発生する推力は互いに同じ大きさで（Ｂ１＝Ｂ２）で同
じ方向に設定し、２つのリニアモータ３７Ｂ，４０Ｂが
発生する推力も互いに同じ大きさで（Ｂ３＝Ｂ４）で同
じ方向に設定する。この場合、リニアモータ３０Ａ及び
３０Ｂが発生する推力は同じである（Ｂ１＋Ｂ２＝Ｂ３
＋Ｂ４）ため、（１）式より次の関係が成立する。

【００６２】Ｂ１＝Ｂ２＝Ｂ３＝Ｂ４＝Ａ１／４ …（２）これによって、一方のＹ軸ガイド部材２４には、リニア
モータ３０Ａの反力を相殺するような反力がリニアモー
タ３７Ａ，４０Ａによって作用し、他方のＹ軸ガイド部
材２５には、リニアモータ３０Ｂの反力を相殺するよう
な反力がリニアモータ３７Ｂ，４０Ｂによって作用する
ため、Ｙ軸ガイド部材２４，２５は静止したままであ
る。

【００６３】次に、図６（Ｂ）は、一方のウエハステー
ジ２２Ａを−Ｙ方向に移動してウエハＷ１の１つのショ
ット領域への走査露光を行う際に、他方のウエハステー
ジ２２Ｂは静止している状態を示し、図６（Ｂ）におい
て、ウエハステージ２２Ａの−Ｙ方向への走査を開始す
る際のリニアモータ３０Ａ，３０Ｂによる推力の大きさ
をＣ１とする。また、一方のリニアモータ３７Ａ，４０
ＡによってＹ軸ガイド部材２４に対して＋Ｙ方向に相対
的にバランサ３６Ａ，３９Ａに付与される推力の大きさ
をＤ１，Ｄ２、他方のリニアモータ３７Ｂ，４０Ｂによ
ってＹ軸ガイド部材２５に対して＋Ｙ方向に相対的にバ
ランサ３６Ｂ，３９Ｂに付与される推力の大きさをＤ
３，Ｄ４とすると、これらの推力Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ
４の和を、推力Ｃ１に対して同じ大きさで逆方向に設定
すると共に、推力Ｄ１〜Ｄ４を同じ大きさに設定する。
即ち、次式が成立する。

【００６４】Ｃ１＝Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４ …（３）Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３＝Ｄ４＝Ｃ１／４ …（４）これによって、Ｙ軸ガイド部材２４，２５は静止したま
まである。また、これらの場合に、他方のウエハステー
ジ２２Ｂも同時にＹ方向に駆動する場合には、上記の推
力Ａ１又はＣ１を、２つのウエハステージ２２Ａ及び２
２Ｂを駆動するための推力の和で置き換えればよい。こ
のように本例によれば、ウエハステージ２２Ａ及び２２
Ｂを走査方向に駆動する場合に、Ｙ軸ガイド部材２４，
２５は静止した状態を維持しながら、反力を相殺するこ
とができるため、投影露光装置の走査方向の長さを短く
でき、投影露光装置の設置面積（フットプリント）を小
さくできると共に、高い露光精度（位置決め精度、重ね
合わせ精度等）を得ることができる。

【００６５】そして、本例では、一方のウエハステージ
で露光を行っている間に、他方のウエハステージでウエ
ハ交換及びアライメントを行うことができるため、投影
光学系ＰＬでは殆ど待ち時間無しに連続的に露光が行わ
れる。従って、露光工程のスループットを大幅に高める
ことができる。なお、本例では図２に示すように、Ｙ軸
ガイド部材２４，２５はガイド部材４３，４４に沿って
移動できるため、Ｙ軸スライダ２８Ａ，４９Ａ及び２８
Ｂ，４９Ｂを駆動するときの反力をバランサ３６Ａ，３
９Ａ及び３６Ｂ，３９Ｂを駆動する反力で必ずしも高精
度に相殺する必要はない。従って、制御系の構成を簡素
化することができる。この場合でも、相殺されずに残存
する反力は微小量であるため、Ｙ軸ガイド部材２４，２
５の移動量は微小量で済むため、ガイド部材４３，４４
は短くすることができる。

【００６６】逆に、反力を高精度に相殺できる場合に
は、Ｙ軸ガイド部材２４，２５を定盤１２上に固定して
もよい。このようにしても、Ｙ軸スライダ２８Ａ，４９
Ａ及び２８Ｂ，４９Ｂを駆動する際に残存する反力、ひ
いてはＹ軸ガイド部材２４，２５に加わる反力は極めて
微小量であるため、露光精度に影響を及ぼすような振動
は殆ど発生することがない。なお、Ｙ軸ガイド部材２
４，２５をＹ方向に移動できないように固定する方式で
は、投影露光装置の走査方向の長さを最も短くできると
共に、図５のリニアモータ５８Ａ，５８Ｂ及びエンコー
ダ４８Ａ，４８Ｂは省略できることは言うまでもない。

【００６７】また、図２において、本例では、Ｙ軸スラ
イダ２８Ａ及びＹ軸スライダ２８Ｂの全体の駆動軸（以
下、「駆動軸ＷＳ」と言う）は、投影光学系ＰＬの光軸
ＡＸを通りＹ軸に平行な直線である。従って、例えば外
側のバランサ３６Ａ及び３６Ｂのみの全体の駆動軸は、
その駆動軸ＷＳとほぼ合致しているため、内側のバラン
サ３９Ａ，３９Ｂ及びこの駆動機構（リニアモータ４０
Ａ，４０Ｂなど）を取り除いても、ウエハステージ２２
Ａ，２２Ｂを実質的にモーメントが作用しない状態で安
定に駆動することができる。即ち、例えば内側のバラン
サ３９Ａ，３９Ｂ及びこの駆動機構、又は外側のバラン
サ３６Ａ，３６Ｂ及びこの駆動機構を省くことも可能で
ある。これによって駆動機構を簡素化できる。

【００６８】次に、本発明の第２の実施の形態につき図
７を参照して説明する。本例は第１の実施の形態に対し
て保持枠３３Ａ，３４Ａ及び３３Ｂ，３４Ｂを省いて構
成を簡略化したものであり、図７において図２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７は、本例の投影露光装置の投影光学系ＰＬ及びウエ
ハステージ系を示す図であり、この図７において、ウエ
ハベース２１の両側にＹ軸ガイド部材２４，２５が配置
され、Ｙ軸ガイド部材２４，２５内のリニアモータ３０
Ａ，３０ＢによってＸ軸ガイド部材２６Ａ及びウエハス
テージ２２ＡがＹ方向（走査方向）に駆動される。本例
では、一方のＹ軸ガイド部材２４をＸ方向に挟むよう
に、カウンターマスとしてのＹ軸に平行な平板状のバラ
ンサ７１Ａ，７３Ａが配置されている。バランサ７１
Ａ，７３Ａは、それぞれスライダ４１Ａ，４２Ａを介し
て定盤１２上のガイド部材４５Ａ，４６Ａに沿ってＹ方
向に摺動自在に設置されている。そして、Ｙ軸ガイド部
材２４の外面の固定子と、バランサ７１Ａ，７３Ａの内
側の可動子とからそれぞれＹ軸ガイド部材２４に対して
バランサ７１Ａ，７３ＡをＹ方向に相対的に駆動するた
めのＹ軸のリニアモータ７２Ａ，７４Ａが構成されてい
る。

【００６９】また、Ｙ軸ガイド部材２４側の構成と対称
に、他方のＹ軸ガイド部材２５をＸ方向に挟むように、
カウンターマスとしてのバランサ７１Ｂ，７３Ｂがスラ
イダ４１Ｂ，４２Ｂを介してガイド部材４５Ｂ，４６Ｂ
に沿ってＹ方向に摺動自在に設置されている。そして、
Ｙ軸ガイド部材２５の外面の固定子とバランサ７１Ｂ，
７３Ｂの内側の可動子とから、Ｙ軸ガイド部材２５に対
してバランサ７１Ｂ，７３ＢをＹ方向に相対的に駆動す
るためのＹ軸のリニアモータ７２Ｂ，７４Ｂが構成され
ている。この他の構成は図２の実施の形態と同様であ
る。この場合、リニアモータ３０Ａ及び３０Ｂの推力の
中心（Ｙ軸に平行な軸）は、それぞれ１対のリニアモー
タ７２Ａ，７４Ａ及び１対のリニアモータ７２Ｂ，７４
Ｂの推力の中心にほぼ合致している。

【００７０】ウエハステージ２２Ａのみを駆動するもの
とすると、本例においてもリニアモータ３０Ａ，３０Ｂ
（第１駆動部）によって、Ｙ軸ガイド部材２４，２５
（第１部材）に対して、Ｙ軸スライダ２８Ａ，２８Ｂ
（第２部材）及びウエハステージ２２Ａ（第１テーブ
ル）を＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に駆動する際の反力を
相殺するように、リニアモータ７２Ａ，７４Ａ及び７２
Ｂ，７４Ｂ（第２駆動部）によってバランサ７１Ａ，７
３Ａ及び７１Ｂ，７３Ｂ（第３部材）を逆方向である−
Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に駆動する。これによって、簡
略化された駆動機構を用いて、Ｙ軸ガイド部材２４，２
５を殆ど静止させた状態で、ウエハステージ２２Ａを走
査方向に駆動する際の反力を相殺することができ、高い
露光精度が得られる。

【００７１】次に、本発明の第３の実施の形態につき図
８を参照して説明する。本例は第１の実施の形態に対し
て２つのウエハステージ２２Ａ及び２２Ｂの駆動機構を
互いに完全に独立に構成したものであり、図８において
図４に対応する部分には同一又は更に文字を付加した符
号を付してその詳細説明を省略する。図８は、本例の投
影露光装置のウエハステージ系を示す平面図であり、こ
の図８において、ウエハベース２１を非走査方向（Ｘ方
向）に挟むように、Ｙ軸に平行に１対のＹ軸ガイド部材
２４Ａ，２５Ａが配置され、これと平行に更に１対のＹ
軸ガイド部材２４Ｂ，２５Ｂが配置されている。Ｙ軸ガ
イド部材２４Ａ，２５Ａ及び２４Ｂ，２５Ｂはそれぞれ
ガイド部材４３Ａ，４４Ａ及び４３Ｂ，４４Ｂに沿って
Ｙ方向に或る程度移動自在に支持されている。

【００７２】また、Ｙ軸ガイド部材２４Ａ，２５Ａ及び
２４Ｂ，２５Ｂの内側にＹ方向（走査方向）に摺動自在
にそれぞれ可動子としてのＹ軸スライダ２８Ａ，２８Ｂ
及び４９Ａ，４９Ｂが収納され、Ｙ軸スライダ２８Ａ，
２８Ｂ及び４９Ａ，４９ＢをそれぞれＹ方向に相対的に
駆動するためのリニアモータ３０Ａ，３０Ｂ及び５０
Ａ，５０Ｂも設けられている。そのＹ軸スライダ２８
Ａ，２８Ｂ及び４９Ａ，４９ＢはそれぞれＸ軸ガイド部
材２６Ａ及び２６Ｂによって連結され、Ｘ軸ガイド部材
２６Ａ及び２６Ｂに対して不図示のリニアモータ（図１
のリニアモータ２７Ａ，２７Ｂと同様のもの）によって
それぞれＸ方向に駆動されるようにウエハステージ２２
Ａ，２２Ｂが設置され、ウエハステージ２２Ａ，２２Ｂ
上にウエハＷ１，Ｗ２が保持されている。この場合、リ
ニアモータ３０Ａ，３０ＢによってＹ軸ガイド部材２４
Ａ，２５Ａに対してＸ軸ガイド部材２６Ａ及びウエハス
テージ２２ＡがＹ方向に駆動され、リニアモータ５０
Ａ，５０ＢによってＹ軸ガイド部材２４Ｂ，２５Ｂに対
してＸ軸ガイド部材２６Ｂ及びウエハステージ２２Ｂが
Ｙ方向に駆動されるため、本例では、ウエハステージ２
２Ａ及び２２Ｂは、Ｘ方向、Ｙ方向に互いに完全に独立
の駆動機構で駆動される。

【００７３】本例においても、走査方向の反力を相殺す
るために、一方の１対のＹ軸ガイド部材２４Ａ及び２５
ＡをＸ方向に挟むように、それぞれ１対の保持枠３３Ａ
１，３４Ａ１及び３３Ｂ１，３４Ｂ１が固定され、保持
枠３３Ａ１，３４Ａ１及び３３Ｂ１，３４Ｂ１の内側に
それぞれカウンターマスとしてのバランサ３６Ａ１，３
９Ａ１及び３６Ｂ１，３９Ｂ１がガイド部材４５Ａ１，
４６Ａ１及び４５Ｂ１，４６Ｂ１に沿ってＹ方向に移動
自在に配置されている。そして、Ｙ軸ガイド部材２４Ａ
及び２５Ａに対してそれぞれバランサ３６Ａ１，３９Ａ
１及び３６Ｂ１，３９Ｂ１をＹ方向に相対的に駆動する
ためのＹ軸のリニアモータ３７Ａ１，４０Ａ１及び３７
Ｂ１，４０Ｂ１も設けられている。同様に他方の１対の
Ｙ軸ガイド部材２４Ｂ及び２５ＢをＸ方向に挟むよう
に、それぞれ１対の保持枠３３Ａ２，３４Ａ２及び３３
Ｂ２，３４Ｂ２が固定され、これらの内側にそれぞれカ
ウンターマスとしてのバランサ３６Ａ２，３９Ａ２及び
３６Ｂ２，３９Ｂ２がガイド部材４５Ａ２，４６Ａ２及
び４５Ｂ２，４６Ｂ２に沿って、リニアモータ３７Ａ
２，４０Ａ２及び３７Ｂ２，４０Ｂ２によってＹ方向に
駆動できるように配置されている。

【００７４】本例においても走査露光時に、リニアモー
タ３０Ａ，３０Ｂによって、Ｙ軸ガイド部材２４Ａ，２
５Ａに対して、それぞれＹ軸スライダ２８Ａ，２８Ｂを
介して第１のウエハステージ２２Ａを走査方向（Ｙ方
向）に駆動する際には、その反力を相殺するように、リ
ニアモータ３７Ａ１，４０Ａ１及び３７Ｂ１，４０Ｂ１
によってバランサ３６Ａ１，３９Ａ１及び３６Ｂ１，３
９Ｂ１を逆方向に駆動する。同様に、リニアモータ５０
Ａ，５０Ｂによって、Ｙ軸ガイド部材２４Ｂ，２５Ｂに
対して、それぞれＹ軸スライダ４９Ａ，４９Ｂを介して
第２のウエハステージ２２Ｂを走査方向（Ｙ方向）に駆
動する際には、その反力を相殺するように、リニアモー
タ３７Ａ２，４０Ａ２及び３７Ｂ２，４０Ｂ２によって
バランサ３６Ａ２，３９Ａ２及び３６Ｂ２，３９Ｂ２を
逆方向に駆動する。これによって、殆どＹ軸ガイド部材
２４Ａ，２５Ａ及び２４Ｂ，２５Ｂを静止させた状態
で、ウエハステージ２２Ａ及び２２Ｂを走査方向に駆動
する際の反力の影響をなくして、高い露光精度を得るこ
とができる。また、本例のウエハステージ２２Ａ及び２
２Ｂの駆動機構は互いに完全に独立であるため、駆動の
反力を相殺するための制御が容易であるという利点もあ
る。

【００７５】次に、本発明の第４の実施の形態につき図
９を参照して説明する。本例は上記の実施の形態に対し
てアライメントセンサを一つにしたものであり、図９に
おいて図１〜図４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９は、本例の走査露光型の
投影露光装置のウエハステージ系を示す平面図であり、
図９において、ウエハベース１４０上に並列にエアーパ
ッドを介して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，１４９Ｂ上にそれぞれウエハステージ２２
Ａ，２２Ｂが固定され、ウエハステージ２２Ａ，２２Ｂ
上にウエハホルダ１２４Ａ，１２４Ｂを介してウエハＷ
１，Ｗ２が保持され、ウエハホルダ１２４Ａ，１２４Ｂ
の外周部に基準マーク１３４Ｃが形成されている。本例
のウエハステージ２２Ａ，２２Ｂは図１のウエハステー
ジ２２Ａ，２２Ｂから横方向に駆動するための機構を取
り除いたステージ（テーブル）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。その上方の＋
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５５
が配置されている。

【００７６】また、ウエハベース１４０上に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，１４６Ｂの間にそれぞれリニアモータ方式で
Ｙ方向（走査露光時の走査方向）に駆動されるようにＸ
軸ガイド１４７Ａ及び１４７Ｂが配置されている。更に
Ｘ軸ガイド１４７Ａ及び１４７Ｂに沿ってそれぞれリニ
アモータ方式でＸ方向（非走査方向）に駆動されるよう
にＸ軸スライダ１４８Ａ及び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。

【００７７】第１のＹ軸ガイド１４５Ａ，１４６Ａ、Ｘ
軸ガイド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１４５
Ｂ，１４６Ｂ、Ｘ軸ガイド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２２
Ａ）と第２の可動交換テーブル１４９Ｂ（ウエハステー
ジ２２Ｂ）とは互いに交換されて、第１の駆動系ＤＲＶ
Ａ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Ｄ
ＲＶＡは、投影光学系ＰＬの下方でウエハステージ２２
Ａ，２２Ｂの駆動を行い、第２のＤＲＶＢは、アライメ
ントセンサ５５の下方でウエハステージ２２Ａ，２２Ｂ
の駆動を行う。

【００７８】更に、本例では、Ｙ軸ガイド１４５Ａ，１
４６Ａに対してＸ軸ガイド１４７ＡをＹ方向に駆動する
リニアモータ、及びＹ軸ガイド１４５Ｂ，１４６Ｂに対
してＸ軸ガイド１４７ＢをＹ方向に駆動するリニアモー
タの駆動の反力を相殺するために、それぞれ第１の実施
の形態と同様に、Ｙ軸ガイド１４５Ａ，１４６Ａ及び１
４５Ｂ，１４６Ｂの両側にそれぞれＸ軸ガイド１４７
Ａ，１４７Ｂとほぼ平行に逆方向にリニアモータによっ
て駆動されるバランサ（不図示）が設けられている。

【００７９】また、本例では移動鏡１３１ＡＸ，１３１
ＡＹ及び１３１ＢＸ，１３１ＢＹをそれぞれ有するウエ
ハステージ２２Ａ，２２Ｂの位置計測用にレーザ干渉計
よりなるＸ軸の２つのウエハ干渉計１４４Ａ，１４４
Ｃ、及びＹ軸の２つのウエハ干渉計１４４Ｂ，１４４Ｄ
が設けられている。Ｘ軸のウエハ干渉計１４４Ａ及び１
４４Ｃは、それぞれ投影光学系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、及び
アライメントセンサ５５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ＬＢ４を供給して、投影
光学系ＰＬの参照鏡１３２ＡＸ及びアライメントセンサ
５５の参照鏡１３３ＢＸを基準としてウエハステージ２
２Ａ，２２Ｂ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）
を計測する。

【００８０】更に、Ｙ軸のウエハ干渉計１４４Ｂ及び１
４４Ｄは、それぞれ投影光学系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ＬＢ２、及び
アライメントセンサ５５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ＬＢ５を供給して、投影
光学系ＰＬの参照鏡１３２ＡＹ及びアライメントセンサ
５５の参照鏡１３３ＢＹを基準としてウエハステージ２
２Ａ，２２ＢのＹ方向の位置、及びヨーイング量を計測
する。本例では、ウエハステージ２２Ａ，２２Ｂ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１４７Ｂ及び１４７Ａに連結することがで
き、交換後もそれぞれアライメントセンサ５５及び投影
光学系ＰＬを基準として位置計測が行われる。

【００８１】また、本例では、アライメントセンサ５５
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２２Ａ，２２Ｂ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。本例では、ウエハステージ２２Ａを第
１の駆動系ＤＲＶＡで駆動して走査露光を行っている際
に、ウエハステージ２２Ｂ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２２Ｂをアラ
イメントセンサ５５の下方に移動して、アライメントセ
ンサ５５によってウエハホルダ１２４Ｂ上の基準マーク
１３４Ｃ、及びウエハＷ２上の所定のウエハマークの位
置を計測することによって、ウエハＷ２のアライメント
が行われる。その後、ウエハＷ２に対する走査露光が行
われるが、この際にウエハステージ２２Ａ側ではウエハ
交換、及びアライメントセンサ５５によるアライメント
が行われる。この際に、本例では、ウエハステージ２２
Ａ，２２ＢはそれぞれＹ方向にほぼ完全に駆動の反力を
相殺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５５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。なお、本実施
の形態に示したアライメントセンサ５５と投影光学系Ｐ
Ｌとの配置は、図９に示したものに限られず、種々の配
置を適用可能である。例えばアライメントセンサ５５と
投影光学系ＰＬとをウエハベース１４０上において対角
に配置するようにしても良い。

【００８２】次に、本発明の第５の実施の形態につき図
１０を参照して説明する。本例は円筒状の駆動機構に本
発明を適用したものである。図１０は、本例の駆動機構
の断面図を示し、この図１０において、円筒状のガイド
部材７５の外面に円筒状のスライダ７７が摺動自在に配
置され、ガイド部材７５の内面にカウンターマス（カウ
ンターバランス）としてのバランサ７６が摺動自在に配
置されている。ガイド部材７５は、不図示のフレーム機
構に保持され、外面のスライダ７７に対して例えば露光
装置のステージ系の可動テーブルが連結される。この場
合、ガイド部材７５とスライダ７７との間には、ガイド
部材７５（第１部材）に対して相対的にスライダ７７
（第２部材）を中心軸に平行な方向に駆動する第１のリ
ニアモータ（第１駆動部、不図示）が設けられ、ガイド
部材７５とバランサ７６との間には、その第１のリニア
モータの駆動の反力を相殺するように、ガイド部材７５
（第１部材）に対して相対的にバランサ７６（第３部
材）を逆方向に駆動する第２のリニアモータ（第２駆動
部、不図示）が設けられている。このためには、一例と
して、その第１のリニアモータによるスライダ７７に対
する推力Ｅ２に対して、その第２のリニアモータによる
バランサ７６に対する推力Ｅ１とは、同じ大きさで逆方
向に設定すればよい。

【００８３】本例ではガイド部材７５は固定されてい
る。この場合、スライダ７７を駆動する方向に対して駆
動機構の長さを短くすることができる。しかも、スライ
ダ７７を駆動する際の反力は、バランサ７６を駆動する
反力で相殺されるため、外部のフレーム機構等に振動等
の悪影響を与えることがない。また、円筒状の機構であ
るため、スライダ７７駆動する第１のリニアモータの推
力の中心と、バランサ７６を逆方向に駆動する第２のリ
ニアモータの推力の中心とを容易に一致させることがで
き、簡単な構成でモーメントの発生を抑制することがで
きる。

【００８４】なお、本例でも、ガイド部材７５をスライ
ダ７７の駆動方向に或る程度移動できるように構成して
もよい。これによって、スライダ７７駆動する第１のリ
ニアモータと、バランサ７６を駆動する第２のリニアモ
ータとの同期駆動の制御精度を落としても、残存する反
力がガイド部材７５の動きで吸収される。従って、制御
系の構成を簡略にできると共に、外部への振動の影響を
更に低減することができる。

【００８５】次に、上記の実施の形態の投影露光装置を
用いてウエハ上に半導体デバイスを製造する場合、この
半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うス
テップ、このステップに基づいてレチクルを製造するス
テップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、
上記の実施の形態の投影露光装置によりアライメントを
行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステッ
プ、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）、及び検査ステ
ップ等を経て製造される。

【００８６】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。これらの場合
に、本発明はウエハステージ系のみならず、レチクル又
はマスクを駆動するためのステージ系にも適用すること
ができる。更に、本発明は、可動テーブルが１台のシン
グルステージ方式のステージ系にも適用することができ
ることは言うまでもない。

【００８７】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。

【００８８】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。また、図１の露光装
置では、投影光学系ＰＬやレチクルステージ２４などと
２つのウエハステージ２２Ａ，２２Ｂとを定盤３２上で
別々に配置するものとしたが、本発明はこのような構成
の露光装置に限られることなく、投影光学系ＰＬが固定
される支持板１７に、フレームなどを介して定盤１２を
一体的に設けた露光装置、換言すると投影光学系ＰＬと
定盤１２とを同じ防振台１６で支持するようにした露光
装置にも適用することができる。

【００８９】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。

【００９０】

【発明の効果】本発明の第１の駆動装置、及びこれを用
いる発明によれば、可動体を駆動する場合に、駆動機構
をあまり大型化することなく、駆動の反力をほぼ相殺で
きる利点がある。また、本発明の第２の駆動装置、及び
これを用いる発明によれば、ダブルステージ方式のステ
ージ装置又は露光装置に適用した場合に、駆動の反力を
ほぼ相殺できると共に、駆動機構を小型化できる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

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

【図２】図１のウエハステージ系を示す正面図であ
る。

【図３】図１のウエハステージ系を示す平面図であ
る。

【図４】図１のウエハステージ系の位置計測システム
を示す平面図である。

【図５】図１の投影露光装置の制御系を示すブロック
図である。

【図６】その実施の形態のウエハステージ系の駆動方
法の一例を示す一部を切り欠いた図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態のウエハステージ
系を示す正面図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態のウエハステージ
系を示す平面図である。

【図９】本発明の第４の実施の形態のウエハステージ
系を示す平面図である。

【図１０】本発明の第５の実施の形態の駆動機構を示
す断面図である。

【符号の説明】

Ｒ１，Ｒ２…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ１，Ｗ２
…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ系、２１…ウエハベ
ース、２２Ａ，２２Ｂ…ウエハステージ、２４，２５…
Ｙ軸ガイド部材、２６Ａ，２６Ｂ…Ｘ軸ガイド部材、２
８Ａ，２８Ｂ，４９Ａ，４９Ｂ…Ｙ軸スライダ、３０
Ａ，３０Ｂ，５０Ａ，５０Ｂ…リニアモータ、３６Ａ，
３９Ａ，３６Ｂ，３９Ｂ…バランサ、３７Ａ，４０Ａ，
３７Ｂ，４０Ｂ…リニアモータ、４３，４４，４５Ａ，
４６Ａ，４５Ｂ，４６Ｂ…ガイド部材

───────────────────────────────────────────────────── 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 ５０３ＦＦターム(参考） 3J048 AA07 AB08 BF09 BF13 DA03 EA13 5F031 CA01 CA02 CA05 HA53 HA55 JA02 JA04 JA17 JA28 JA32 JA45 JA50 KA06 KA07 KA08 LA01 LA04 LA08 MA27 NA04 NA05 5F046 AA23 CC01 CC18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１部材に対して第２部材を駆動する駆
動装置において、前記第１部材に対して移動自在に配置された第３部材
と、前記第１部材に対して前記第２部材を駆動する第１駆動
部と、前記第１駆動部が前記第２部材を駆動する際の反力を相
殺するように、前記第１部材に対して前記第３部材を駆
動する第２駆動部とを有することを特徴とする駆動装
置。
【請求項２】前記第１駆動部の推力発生軸と前記第２
駆動部の推力発生軸とは実質的に一致していることを特
徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】前記第３部材は、前記第１部材を前記第
１部材の移動方向に交差する方向に挟むように配置され
た２つの可動部材を含み、前記第２駆動部は、前記第１部材に対して前記２つの可
動部材を同期して駆動することを特徴とする請求項１又
は２に記載の駆動装置。
【請求項４】前記第１部材、第２部材、及び第３部材
は同心円状に配置されていることを特徴とする請求項１
又は２に記載の駆動装置。
【請求項５】前記第１駆動部及び第２駆動部の駆動回
路は互いに独立であることを特徴とする請求項１〜４の
何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項６】前記第１部材は、前記第２部材の移動方
向に移動自在に設置されていることを特徴とする請求項
１〜５の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項７】前記第１部材に対して前記第２部材と実
質的に同軸で移動自在に配置された第４部材と、該第４部材を前記第１部材に対して前記第２部材の移動
方向に平行な方向に駆動する第３駆動部とを更に有し、前記第１駆動部が前記第２部材を駆動する際の反力、及
び前記第３駆動部が前記第４部材を駆動する際の反力を
相殺するように、前記第２駆動部が前記第１部材に対し
て前記第３部材を駆動することを特徴とする請求項１〜
６の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項８】物体が載置されるテーブルを駆動するス
テージ装置において、請求項１〜６の何れか一項に記載の駆動装置を有し、前記駆動装置の前記第２部材が前記テーブルに連結され
たことを特徴とするステージ装置。
【請求項９】それぞれ物体が載置される第１テーブル
及び第２テーブルを駆動するステージ装置において、請求項７に記載の駆動装置を有し、前記駆動装置の前記第２部材及び第４部材がそれぞれ前
記第１テーブル及び第２テーブルに連結されたことを特
徴とするステージ装置。
【請求項１０】第１物体のパターンを第２物体上に転
写する露光方法において、請求項８又は９に記載のステージ装置を用いて前記第１
物体又は前記第２物体を駆動することを特徴とする露光
方法。
【請求項１１】第１物体のパターンを２つの第２物体
上に転写する露光方法において、請求項９に記載のステージ装置を用いて前記２つの第２
物体を互いに独立に駆動することを特徴とする露光方
法。
【請求項１２】第１物体のパターンを第２物体上に転
写する露光装置において、請求項８又は９に記載のステージ装置を有し、該ステージ装置で前記第１物体又は前記第２物体を駆動
することを特徴とする露光装置。
【請求項１３】第１物体のパターンを２つの第２物体
上に転写する露光装置において、請求項９に記載のステージ装置を有し、該ステージ装置で前記２つの第２物体を互いに独立に駆
動することを特徴とする露光装置。
【請求項１４】請求項１０又は１１に記載の露光方法
を用いてデバイスパターンの像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。