JP2005032812A - ステージ装置及び露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】省スペース化に寄与する。
【解決手段】試料Ｗ１、Ｗ２を保持して定盤４４上を移動可能なホルダーＷＨＡ、ＷＨＢと、ホルダーＷＨＡ、ＷＨＢを定盤４４表面の第１方向に移動させる駆動装置６５Ａ、６５Ｂとを備える。駆動装置６５Ａ、６５Ｂは、定盤４４の外側で第１方向に沿って設けられた固定子５８Ａ、５８Ｂと、固定子５８Ａ、５８Ｂと協働する可動子６２Ａ、６２Ｂとを有し、ホルダーＷＨＡ、ＷＨＢを支持するとともに、可動子６２Ａ、６２Ｂに対して第１方向に移動する移動ステージ８３Ａ、８３Ｂを備える。
【選択図】 図２
【解決手段】試料Ｗ１、Ｗ２を保持して定盤４４上を移動可能なホルダーＷＨＡ、ＷＨＢと、ホルダーＷＨＡ、ＷＨＢを定盤４４表面の第１方向に移動させる駆動装置６５Ａ、６５Ｂとを備える。駆動装置６５Ａ、６５Ｂは、定盤４４の外側で第１方向に沿って設けられた固定子５８Ａ、５８Ｂと、固定子５８Ａ、５８Ｂと協働する可動子６２Ａ、６２Ｂとを有し、ホルダーＷＨＡ、ＷＨＢを支持するとともに、可動子６２Ａ、６２Ｂに対して第１方向に移動する移動ステージ８３Ａ、８３Ｂを備える。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステージ装置及び露光装置に係り、更に詳しくは、複数のホルダーを備えたステージ装置及び該ステージ装置を備えた露光装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子（集積回路）又は液晶表示素子等をリソグラフィ工程で製造する場合に、種々の露光装置が用いられている。近年では、半導体素子の高集積化に伴い、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパなどの逐次移動型の投影露光装置が、主流となっている。
【０００３】
この種の投影露光装置は、主として半導体素子等の量産機として使用されるものであることから、一定時間内にどれだけの枚数のウエハを露光処理できるかという処理能力、すなわちスループットを向上させることが必然的に要請されている。
【０００４】
この種の投影露光装置では、ウエハ交換→アライメント（サーチアライメント，ファインアライメント）→露光→ウエハ交換……のように、大きく３つの動作が１つのウエハステージを用いて繰り返し行なわれている。従って、前述した３つの動作、すなわちウエハ交換、アライメント、及び露光動作の内の複数動作同士を部分的にでも同時並行的に処理できれば、これらの動作をシーケンシャルに行なう場合に比べて、スループットを向上させることができる。しかるに、ウエハ交換とアライメン卜中には露光は行われず、工程時間の短縮つまりスループッ卜の向上のためには、例えばウエハ交換とアライメン卜をするステージと露光をするステージとを同時に独立して制御する方法が考えられる。
【０００５】
これに関して、例えば特許文献１には、Ｙ軸リニアモータによってＹ軸方向に移動可能な第１ガイドバー、第２ガイドバー、これら第１ガイドバー、第２ガイドバーにそれぞれ沿ってＸ軸方向に移動可能な第１、第２ウエハステージを設け、Ｘ軸方向に沿って配置された投影光学系とアライメント光学系の直下の露光位置及びアライメント位置に、２つのウエハステージをそれぞれ独立してＸＹ２次元方向に並行して駆動するステージ装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−１７４０４号公報
【０００７】
【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及び露光装置には、以下のような問題が存在する。
露光位置とアライメント位置との間でウエハステージをＸ軸方向に駆動してお互いに入れ替える際には、Ｙ軸リニアモータを用いて第１ガイドバー、第２ガイドバーを離間させる方向に駆動してステージ同士が接触しないように制御する必要がある。そのため、第１ガイドバー、第２ガイドバーの移動可能範囲を大きくするためにＹ軸リニアモータ（の固定子）を大型化（長く）する必要が生じ、装置設置に要するスペースが大きくなるという問題が生じる。
【０００８】
また、例えば第１ウエハステージを用いて露光処理を実施している間に、アライメント処理を実施すべき第２ウエハステージを支持する第２ガイドバーに第１ウエハステージが接触する虞がある場合には、第１ウエハステージと接触しない位置に第２ガイドバーを退避させるためにアライメント処理を中断せざるを得ない場合があり、スループットの低下を招くという問題もあった。
【０００９】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、省スペース化に寄与できるステージ装置及び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、生産効率の向上に寄与できるステージ装置及び露光装置を提供することである。
【００１０】
【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１１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、試料（Ｗ、Ｗ１、Ｗ２）を保持して定盤（４４）上を移動可能なホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）と、ホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）を定盤（４４）表面の第１方向（Ｘ軸方向）に移動させる駆動装置（６５Ａ、６５Ｂ）とを備えるステージ装置（１２）であって、駆動装置（６５Ａ、６５Ｂ）は、定盤（４４）の外側で第１方向に沿って設けられた固定子（５８Ａ、５８Ｂ）と、固定子（５８Ａ、５８Ｂ）と協働する可動子（６２Ａ、６２Ｂ）とを有し、ホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）を支持するとともに、可動子（６２Ａ、６２Ｂ）に対して第１方向に移動する移動ステージ（８３Ａ、８３Ｂ）を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
従って、本発明のステージ装置では、移動ステージ（８３Ａ、８３Ｂ）を移動させることによって、可動子（６２Ａ、６２Ｂ）を移動させることなくホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）を第１方向（Ｘ軸方向）に移動させることができる。そのため、本発明では可動子（６２Ａ、６２Ｂ）の移動可能範囲を小さくすることができ、可動子（６２Ａ、６２Ｂ）が協働する固定子（５８Ａ、５８Ｂ）、すなわち駆動装置（６５Ａ、６５Ｂ）の大型化を防止して省スペース化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明のステージ装置は、試料（Ｗ、Ｗ１、Ｗ２）を保持して定盤（４４）上を移動可能な第１、第２ホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）と、第１、第２ホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）のそれぞれを定盤（４４）表面の第１方向（Ｘ軸方向）に移動させる第１、第２駆動装置（６５Ａ、６５Ｂ）と、第１、第２ホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）のそれぞれを第１方向とは異なる第２方向（Ｙ軸方向）に移動させる第３、第４駆動装置（６７Ａ、６７Ｂ）と、を備えるステージ装置（１２）であって、第１、第２駆動装置（６５Ａ、６５Ｂ）のそれぞれは、定盤（４４）の外側で第１方向に沿って設けられた固定子（５８Ａ、５８Ｂ）と、固定子（５８Ａ、５８Ｂ）と協働する可動子（６２Ａ、６２Ｂ）とを備え、第１、第２ホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）をそれぞれ支持するとともに、可動子（６２Ａ、６２Ｂ）に対して第１方向に移動させる第１、第２移動ステージ（８３Ａ、８３Ｂ）と、第３、第４駆動装置（６７Ａ、６７Ｂ）の少なくとも一方の駆動装置を用いて第１ホルダー（ＷＨＡ）と第２ホルダー（ＷＨＢ）とを第２方向に沿って接近させるときに、第１、第２移動ステージ（８３Ａ、８３Ｂ）の少なくとも一方のステージを用いて第１ホルダー（ＷＨＡ）と第２ホルダー（ＷＨＢ）とを第１方向に沿って遠ざける制御装置（ＣＯＮＴ）と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
従って、本発明のステージ装置では、第１、第２ホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）の位置を入れ替える際に第１ホルダー（ＷＨＡ）と第２ホルダー（ＷＨＢ）とを第２方向に沿って接近させるときに、第１、第２移動ステージ（８３Ａ、８３Ｂ）の少なくとも一方のステージを移動させることによって、可動子（６２Ａ、６２Ｂ）を移動させることなく第１ホルダー（ＷＨＡ）と第２ホルダー（ＷＨＢ）とを第１方向に沿って遠ざけて接触を防止することができる。そのため、本発明では可動子（６２Ａ、６２Ｂ）の移動可能範囲を小さくすることができ、可動子（６２Ａ、６２Ｂ）が協働する固定子（５８Ａ、５８Ｂ）、すなわち第１、第２駆動装置（６５Ａ、６５Ｂ）の大型化を防止して省スペース化を図ることができる。
【００１４】
また、例えば第１、第２ホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）を所定位置（例えば露光位置、アライメント位置）に第１方向（Ｘ軸方向）に移動させる際にも、第１、第２移動ステージ（８３Ａ、８３Ｂ）を第１方向に移動させればよいため、第１、第２ホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）と接触する位置まで第４、第３駆動装置（６７Ｂ、６７Ａ）を移動させる必要がなくなる。そのため、各ホルダ（ＷＨＡ、ＷＨＢ）を用いた処理を中断する必要もなくなり、スループットの低下を防止することができる。
【００１５】
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（Ｒ）のパターンを基板ステージ（１２）に保持された基板（Ｗ、Ｗ１、Ｗ２）に露光する露光装置（１０）であって、マスクステージ（ＲＳＴ）と基板ステージ（１２）との少なくとも一方のステージとして、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のステージ装置（１２）が用いられることを特徴とするものである。
【００１６】
従って、本発明の露光装置では、マスクステージ（ＲＳＴ）、基板ステージ（１２）の省スペース化によりフットプリントを小さくすることができるとともに、各ステージにおいて複数の処理を並行して実施する際にも、各処理を中断させることがなくなり生産効率の向上を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のステージ装置及び露光装置の実施の形態を、図１ないし図１２を参照して説明する。
ここでは、例えば露光装置として、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、スキャニング・ステッパ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に適用するものとして説明する。
【００１８】
図１には、一実施形態に係る露光装置１０の概略構成が示されている。
この露光装置１０は、不図示の光源及び照明ユニットＩＬＵを含み、露光用照明光によりマスクとしてのレチクルＲを上方から照明する照明系、レチクルＲを主として所定の走査方向、ここでは第２方向としてのＹ軸方向（図１における紙面左右方向）に駆動するレチクル駆動系、レチクルＲの下方に配置された投影光学系ＰＬ、投影光学系ＰＬの下方に配置され、基板（試料）としてのウエハＷ１、Ｗ２（適宜、代表的にＷと称する）をそれぞれ保持して独立してＸＹ２次元面内で移動するウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を含む基板ステージとしてのステージ装置１２、投影光学系ＰＬの＋Ｙ側に配置されたアライメント光学系ＡＬＧ等を備えている。この内、不図示の光源を除く上記各部は、超クリーンルームの床面上に設置され、温度、湿度等が精度良く管理された環境制御チャンバ（以下、「チャンバ」という）１４内に収納されている。
【００１９】
なお、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ（図５参照）は、ステージ定盤４４の−Ｙ側の位置に配置され、アライメント光学系ＡＬＧの光軸ＳＸ（図５参照）はステージ定盤４４の＋Ｙ側の位置に配置される。従って、ステージ定盤４４の−Ｙ側が露光エリアとされ、このエリアに位置するウエハステージに対して露光処理が行われ、ステージ定盤４４の＋Ｙ側がアライメントエリアとされ、このエリアに位置するウエハステージに対してアライメントが行われる。
【００２０】
ステージ装置１２は、図１に示されるように、内部にウエハ室４０を形成するチャンバ４２の内部に設置されている。このチャンバ４２の上壁には、投影光学系ＰＬの鏡筒の下端部近傍が隙間無く接合されている。
ステージ装置１２は、ウエハ室４０内に収納されたステージ定盤４４、このステージ定盤４４の上方に非接触ベアリングである不図示の真空予圧型気体静圧軸受け装置を介して浮上支持され、Ｙ軸方向（図１における紙面内左右方向）及び第１方向であるＸ軸方向（図１における紙面直交方向）に独立して２次元移動可能な２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２、これらのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動するステージ駆動系、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置を計測するウエハ干渉計システム、及びウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動を規制する規制装置等から主に構成される。
【００２１】
なお、前記ウエハ室４０内には、空気（酸素）の含有濃度が数ｐｐｍ程度とされたクリーンなヘリウムガス（Ｈｅ）あるいは乾燥窒素ガス（Ｎ２）が充填されている。また、このウエハ室４０を形成するチャンバ４２の−Ｘ側（図１における紙面手前側）の＋Ｙ側半部（図１における右半部）の位置には、ウエハをロード・アンロードする不図示のウエハローダが設けられている。
【００２２】
図２には、チャンバ４２内に収納されたステージ装置１２の外観斜視図が示されている。この図２及び図１に示されるように、ステージ装置１２は、チャンバ４２の内部底面に水平に設置されたベースプレートＢＰと、該ベースプレートＢＰ上に不図示の防振ユニットを介して３点あるいは４点でベースプレートＢＰに対して平行に支持されたステージ定盤（定盤）４４と、ステージ定盤４４に支持されて移動するウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と、後述のＸガイドステージ６９Ａ、６９Ｂ及び後述のＹガイドステージ６１Ａ、６１Ｂを介してウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をそれぞれＸ軸方向に移動させる駆動装置であるＸリニアモータ（第１駆動装置）６５Ａ及びＸリニアモータ（第２駆動装置）６５Ｂと、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をそれぞれＹ軸方向に移動させるＹリニアモータ（第３駆動装置）６７Ａ、及びＹリニアモータ（第４駆動装置）６７Ｂとを主体に構成されている。
【００２３】
Ｘリニアモータ６５Ａは、ステージ定盤４４のＹ軸方向両端にそれぞれＸ軸方向に沿って配置された固定子５８Ａ、５８Ａと、それぞれ固定子５８Ａ、５８Ａとの間の電磁気的相互作用により固定子５８Ａ、５８Ａに沿ってＸ軸方向に駆動される可動子６２Ａ、６２Ａとから構成されている。これら固定子５８Ａ、５８Ａは、ステージ定盤４４のＹ軸方向両端のベースプレートＢＰ上に固定された支持ブロック６４、６４にそれぞれ支持される。
同様に、Ｘリニアモータ６５Ｂは、ステージ定盤４４のＹ軸方向両端にそれぞれＸ軸方向に沿って配置された固定子５８Ｂ、５８Ｂと、それぞれ固定子５８Ｂ、５８Ｂとの間の電磁気的相互作用により固定子５８Ｂ、５８Ｂに沿ってＸ軸方向に駆動される可動子６２Ｂ、６２Ｂとから構成されている。これら固定子５８Ｂ、５８Ｂは、上記の支持ブロック６４、６４にそれぞれ支持される。
【００２４】
支持ブロック６４上にはＸ方向に延在するＸガイド６０Ａ、６０Ｂがそれぞれ設けられている。そして、固定子５８Ａ、５８Ｂの下面（−Ｚ側の面）には、それぞれエアパッド等のエアベアリングを有しＸガイド６０Ａ、６０Ｂに嵌合することでＸ方向に非接触で移動自在に支持される支持部材５９Ａ、５９Ｂが設けられている。そして、可動子６２Ａ、６２Ｂ（ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２）のＸ軸方向の移動に伴う反力は、固定子５８Ａ、５８ＢがＸガイド６０Ａ、６０Ｂに沿って移動により吸収されるため、ベースプレートＢＰに与える運動量は理論的にゼロとなり、ステージ装置１２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、＋Ｙ側に位置する支持ブロック６４には、Ｘ方向に沿ってガイド部６８Ａ、６８Ｂが設けられており、＋Ｙ側に位置する可動子６２Ａ、６２Ｂにはガイド部６８Ａ、６８Ｂに嵌合してガイドされるＸガイドステージ６９Ａ、６９Ｂが設けられている。
【００２５】
Ｙリニアモータ６７Ａは、Ｘリニアモータ６５Ａの可動子６２Ａ、６２Ａ間にＹ方向に沿って架設された固定子６６Ａと、固定子６６Ａとの間の電磁気的相互作用により固定子６６Ａに沿ってＹ軸方向に駆動される可動子８８Ａとから構成されている。また、Ｘリニアモータ６５Ａの可動子６２Ａ、６２Ａ間には、固定子６６Ａと平行してＹガイドステージ６１Ａが架設されている。このＹガイドステージ６１Ａには、可動子８８Ａと一体的に移動し可動子８８ＡのＹ軸方向への移動をガイドするＹ粗動ステージ６３Ａが移動自在に嵌合している。
【００２６】
同様に、Ｙリニアモータ６７Ｂは、Ｘリニアモータ６５Ｂの可動子６２Ｂ、６２Ｂ間にＹ方向に沿って架設された固定子６６Ｂと、固定子６６Ｂとの間の電磁気的相互作用により固定子６６Ｂに沿ってＹ軸方向に駆動される可動子８８Ｂとから構成されている。また、Ｘリニアモータ６５Ｂの可動子６２Ｂ、６２Ｂ間には、固定子６６Ｂと平行してＹガイドステージ６１Ｂが架設されている。このＹガイドステージ６１Ｂには、可動子８８Ｂと一体的に移動し可動子８８ＢのＹ軸方向への移動をガイドするＹ粗動ステージ６３Ｂが移動自在に嵌合している。
【００２７】
なお、可動子６２Ａ、６２Ｂは、固定子５８Ａ、５８Ｂと対向する面にそれぞれ電磁石８１Ａ、８１Ｂ（図２では不図示、図６参照）が設けられており、固定子５８Ａ、５８Ｂは電磁石８１Ａ、８１Ｂと対向する面に不図示の鉄板が設けられている。そして、制御装置ＣＯＮＴ（図６参照）の制御下で電磁石８１Ａ、８１Ｂの磁気的吸引力とを適宜調整することにより、Ｙ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂ及びウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＹ方向への移動に伴う反力を相殺することができる。
【００２８】
次に、図３及び図４を参照してＹ粗動ステージ及びウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２について説明する。なお、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の構成は同様であるので、以下においては代表的にウエハステージＷＳＴ１についてのみ説明し、ウエハステージＷＳＴ２については図において符号（主に添字Ｂを付記）のみ記載する。
【００２９】
図３及び図４に示すように、ウエハステージＷＳＴ１は、上述のＹ粗動ステージ６３Ａと、この粗動ステージ６３Ａの＋Ｘ側（粗動ステージ６３Ｂの場合は−Ｘ側）に水平に延設された支持部８２Ａに支持される移動ステージ（第１移動ステージ）８３Ａ（移動ステージ８３Ｂは第２移動ステージを構成する）と、移動ステージ８３Ａ上に設置されるテーブル部７０Ａとを主体に構成されている。
【００３０】
図４に示すように、移動ステージ８３Ａの底面には非接触ベアリングである真空予圧型の複数のエアベアリング７２が設けられており、エアベアリング７２の軸受け面から吹き出される加圧気体（例えばヘリウム、あるいは窒素ガスなど）の静圧と、粗動ステージ６３Ａ全体の自重と真空吸引力とのバランスにより、移動ステージ８３Ａがステージ定盤４４の上面である移動面の上方に数ミクロン程度のクリアランスを介して非接触で支持されるようになっている。
なお、移動ステージ８３Ａが、Ｘリニアモータ６５Ａ及び後述するリニアモータＬＭ１、ＬＭ２の駆動によって、−Ｘ側に最大限移動した際にも、ステージ定盤４４はエアベアリング７２を介して移動ステージ８３Ａを移動可能に支持できるようにその大きさが設定されている。
【００３１】
また、移動ステージ８３Ａは、当該移動ステージ８３Ａに設けられたリニアモータＬＭ１、ＬＭ２及びボイスコイルモータＶＣＭによって、粗動ステージ６３Ａの支持部８２Ａに対してＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθＺ（Ｚ軸と平行な軸周りの回転）方向の３自由度で移動可能に支持されている。具体的には、移動ステージ８３Ａは、Ｙ軸方向に間隔をあけて配置されたリニアモータＬＭ１、ＬＭ２によって支持部８２Ａに対してＸ軸方向に移動自在、且つリニアモータＬＭ１、ＬＭ２の駆動量を異ならせることによってθＺ方向に移動自在となっている。リニアモータＬＭ１、ＬＭ２は、例えば１００ｍｍ程度の大きなストロークで用いる際に適した三相の制御信号（三相交流）で駆動制御される、いわゆる三相制御のアクチュエータとして用いられている。
また、移動ステージは、リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の間に配置されたボイスコイルモータＶＣＭによって支持部８２Ａに対してＹ軸方向に、例えば数ｍｍ程度移動自在となっている。なお、これらリニアモータＬＭ１、ＬＭ２及びボイスコイルモータＶＣＭの駆動は、制御装置ＣＯＮＴによって制御される（図６参照）。
【００３２】
図３及び図４に示すように、テーブル部７０Ａと移動ステージ８３Ａとの間には、Ｅ型コアとＩ型コアとの結合によるＥＩコア型のアクチュエータ８４ａ〜８４ｃ（以下、適宜代表的にＥＩコア８４と称する）と、ボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃ（以下、適宜代表的にボイスコイルモータ８５と称する）とがそれぞれ三角形の頂点をなす三ヶ所ずつ配置されている。これらＥＩコア８４ａ〜８４ｃ及びボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃは、いずれも単相の制御信号により駆動制御される、いわゆる単相制御アクチュエータとして用いられる。
【００３３】
ＥＩコア８４ａ〜８４ｃは、テーブル部７０Ａと移動ステージ８３Ａとをステージ定盤４４の表面に沿った方向に微少量相対移動させるものであって、図４に示すように、テーブル部７０Ａの下部に設けられ鉄心をなす可動子としてのＩ型コア８６と、移動ステージ８３Ａの上部でＩ型コア８６を挟んだ両側に設けられコイル体を有する固定子としてのＥ型コア８７とから構成されている。これらＥＩコア８４ａ〜８４ｃ（のＥ型コア８７）の駆動は、制御装置ＣＯＮＴによって制御される（図３では不図示、図６参照）。３つのＥＩコア８４ａ〜８４ｃの中、２つ（図３中、−Ｙ側のＥＩコア８４ａ、８４ｂ）はＩ型コア８６がＸ軸方向に沿って配置され、Ｅ型コア８７がＩ型コア８６を挟んだＹ軸方向両側に配置されており、残りの一つ（図３中、＋Ｙ側のＥＩコア８４ｃ）はＩ型コア８６がＹ軸方向に沿って配置され、Ｅ型コア８７がＩ型コア８６を挟んだＸ軸方向両側に配置されている。
【００３４】
従って、ＥＩコア８４ｃの駆動を制御することで、テーブル部７０Ａを移動ステージ８３Ａに対してＸ軸方向に相対移動させることができ、ＥＩコア８４ａ、８４ｂを同一の大きさ・方向に駆動することで、テーブル部７０Ａを移動ステージ８３Ａに対してＹ軸方向に相対移動させることができる。また、ＥＩコア８４ａ、８４ｂの駆動量を異ならせることで、テーブル部７０Ａを移動ステージ８３Ａに対してθＺ方向に相対移動させることができる。
【００３５】
ボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃは、テーブル部７０Ａと移動ステージ８３ＡとをＺ軸方向に微少量相対移動させるものであって、テーブル部７０Ａの下部に設けられ発磁体をなす可動子８９と、移動ステージ８３Ａの上部で可動子８９に対向配置されコイル体を有する固定子９０とからそれぞれ構成されている（図４ではボイスコイルモータ８５ａは不図示）。これらボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃの駆動（各固定子９０への通電量）は制御装置ＣＯＮＴによって制御される（図６参照）。
【００３６】
従って、ボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃを同一の大きさ・方向に駆動することで、テーブル部７０Ａを移動ステージ８３Ａに対してＺ軸方向（光軸方向）に相対移動させることができる。また、ボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃの駆動量を適宜異ならせることにより、テーブル部７０Ａを移動ステージ８３Ａに対してθＹ（Ｙ軸と平行な軸周りの回転）方向及びθＸ（Ｘ軸と平行な軸周りの回転）方向に相対移動させることができる。
つまり、制御装置ＣＯＮＴがＥＩコア８４ａ〜８４ｃ及びボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃの駆動を制御することにより、テーブル部７０Ａ（及び後述するホルダー）は移動ステージ８３Ａに対して、Ｙ方向、Ｘ方向、Ｚ方向、θＹ方向、θＸ方向及びθＺ方向で変位可能な６自由度を有する構成となっている。
【００３７】
また、テーブル部７０Ａは、真空吸着等の吸着手段によりウエハ（基板）Ｗを保持するウエハホルダー（第１ホルダー）ＷＨＡ（ウエハホルダーＷＨＢは第２ホルダーを構成する）を備えている。テーブル部７０Ａの上面には、Ｘ軸方向の一端にＹ軸方向に延びるＸ移動鏡７３Ｘが設けられ、Ｙ軸方向の一端（−Ｙ側の端部）には、Ｘ軸方向に延びるＹ移動鏡７３Ｙが設けられている。さらに、テーブル部７０Ａの上面には、その表面がウエハＷの高さとほぼ同一高さに設定された基準マーク板ＦＭが固定されている。この基準マーク板ＦＭには、後述する各種基準マークが形成されている。この基準マーク板ＦＭは、例えばウエハステージＷＳＴ１の基準位置を検出する際に用いられる。
【００３８】
露光エリアに位置するウエハステージのＹ軸方向の位置は、ステージ定盤４４の−Ｙ側外部に設けられ移動鏡７３Ｙに対してレーザ光を照射するレーザ干渉計３２（図１、２及び５参照）により計測され、Ｘ軸方向の位置はステージ定盤４４の＋Ｘ側外部に設けられ移動鏡７３Ｘに対してレーザ光を照射するレーザ干渉計３３（図２参照）により計測され、その結果が制御装置ＣＯＮＴに出力される（図６参照）。また、アライメントエリアに位置するウエハステージのＹ軸方向の位置は、ステージ定盤４４の略中央に吊設され（図１参照）移動鏡７３Ｙに対してレーザ光を照射するレーザ干渉計（検出装置）３４（図１乃至図３参照）により計測され、Ｘ軸方向の位置はステージ定盤４４の＋Ｘ側外部に設けられ移動鏡７３Ｘに対してレーザ光を照射するレーザ干渉計３５（図２参照）により計測され、その結果が制御装置ＣＯＮＴに出力される（図６参照）。
【００３９】
図１に戻り、前記光源としては、ここではＦ２レーザ光源（出力波長１５７ｎｍ）あるいはＡｒＦエキシマレーザ光源（出力波長１９３ｎｍ）などの、真空紫外域のパルス紫外光を出力するパルスレーザ光源が用いられている。この光源は、チャンバ１４が設置される超クリーンルームとは別のクリーン度が低いサービスルーム、あるいはクリーンルーム床下のユーティリティスペースなどに設置され、不図示の引き回し光学系を介してチャンバ１４内の照明ユニットＩＬＵに接続されている。光源は、そのパルス発光の繰り返し周波数（発振周波数）やパルスエネルギなどが、制御装置ＣＯＮＴの管理下にあるレーザ制御装置１８（図１では図示せず、図６参照）によって制御されるようになっている。
【００４０】
前記照明ユニットＩＬＵは、内部を外気に対して気密状態にする照明系ハウジング２０と、この照明系ハウジング２０内に所定の位置関係で収納された、２次光源形成光学系、ビームスプリッタ、集光レンズ系、レチクルブラインド、及び結像レンズ系（いずれも図示省略）等から成る照明光学系とによって構成され、レチクルＲ上の矩形（あるいは円弧状）の照明領域ＩＡＲ（図５参照）を均一な照度で照明する。照明光学系としては、例えば特開平９−３２０９５６号公報などに開示されるものと同様の構成のものが用いられている。照明系ハウジング２０内には、空気（酸素）の含有濃度が数ｐｐｍ未満とされたクリーンなヘリウムガス（Ｈｅ）あるいは乾燥窒素ガス（Ｎ２）などが充填されている。
【００４１】
前記レチクル駆動系は、図１に示されるレチクルチャンバ２２内に収容されている。レチクルチャンバ２２と照明系ハウジング２０との接続部分には、ホタル石などから成る光透過窓が形成されている。レチクルチャンバ２２内には、空気（酸素）の含有濃度が数ｐｐｍ程度とされたクリーンなヘリウムガス（Ｈｅ）あるいは乾燥窒素ガス（Ｎ２）などが充填されている。前記レチクル駆動系は、図１に示されるレチクルベース盤２４上をレチクルＲを保持してＸＹ２次元面内で移動可能なレチクルステージ（マスクステージ）ＲＳＴと、このレチクルステージＲＳＴを駆動する不図示のリニアモータ等を含む駆動部２６（図１では図示せず、図６参照）と、このレチクルステージＲＳＴの位置を管理するレチクル干渉計システム２８とを備えている。
【００４２】
これを更に詳述すると、レチクルステージＲＳＴは、実際には、不図示の非接触ベアリング、例えば真空予圧型気体静圧軸受け装置を介してレチクルベース盤２４上に浮上支持され、不図示のリニアモータによって、走査方向であるＹ軸方向に所定ストローク範囲で駆動されるレチクル粗動ステージと、該レチクル粗動ステージに対しボイスコイルモータ等からなる駆動機構によってＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθＺ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微少駆動されるレチクル微動ステージとから構成される。このレチクル微動ステージ上に不図示の静電チャック又は真空チャックを介してレチクルＲが吸着保持されている。上述のように、レチクルステージＲＳＴは、実際には、２つのステージから構成されるが、以下においては、便宜上、レチクルステージＲＳＴは、駆動部２６によりＸ軸、Ｙ軸方向の微小駆動、θＺ方向の微小回転、及びＹ軸方向の走査駆動がなされる単一のステージであるものとして説明する。なお、駆動部２６は、リニアモータ、ボイスコイルモータ等を駆動源とする機構であるが、図６では図示の便宜上から単なるブロックとして示されている。
【００４３】
レチクルステージＲＳＴ上には、図５に示されるように、Ｘ軸方向の一側の端部に、レチクルステージＲＳＴと同じ素材（例えばセラミック等）から成る移動鏡３０がＹ軸方向に延設されており、この移動鏡３０のＸ軸方向の一側の面には鏡面加工により反射面が形成されている。この移動鏡３０の反射面に向けて干渉計システム２８からの干渉計ビームが照射され、その干渉計では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、レチクルステージＲＳＴの位置を計測している。ここで、この干渉計２８は、実際には独立に計測可能な２本の干渉計光軸を有しており、レチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の位置計測と、ヨーイング量の計測が可能となっている。この干渉計２８は、上述したウエハステージ側の干渉計３２、３４からのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のヨーイング情報やＹ位置情報に基づいてレチクルとウエハの相対回転（回転誤差）をキャンセルする方向にレチクルステージＲＳＴを回転制御したり、Ｘ方向同期制御（位置合わせ）を行なうために用いられる。なお、図５においては、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２におけるＹ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂの図示を省略している。
【００４４】
一方、レチクルステージＲＳＴの走査方向（スキャン方向）であるＹ軸方向の一側には、一対のコーナーキューブミラー３６Ａ、３６Ｂが設置されている。そして、ダブルパス干渉計３７から、これらのコーナーキューブミラー３６Ａ、３６Ｂに対して干渉計ビームが照射され、レチクルベース盤２４上に設けられた不図示の反射面にコーナーキューブミラー３６Ａ、３６Ｂより戻され、そこで反射したそれぞれの反射光が同一光路を戻り、それぞれのダブルパス干渉計３７で受光され、それぞれのコーナーキューブミラー３６Ａ、３６Ｂの基準位置（レファレンス位置で前記レチクルベース盤２４上の反射面）からの相対変位が計測される。そして、これらのダブルパス干渉計３７の計測値が制御装置ＣＯＮＴ（図１では図示せず、図６参照）に供給され、その平均値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置が計測される。このＹ軸方向位置の情報は、ウエハ側の干渉計の計測値に基づくレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２との相対位置の算出、及びこれに基づく走査露光時の走査方向（Ｙ軸方向）のレチクルとウエハの同期制御に用いられる。
【００４５】
なお、レチクルＲを構成するガラス基板の素材は、使用する光源によって使い分ける必要がある。例えば、光源としてＦ２レーザ光源等の真空紫外光源を用いる場合には、ホタル石やフッ化マグネシウム、フッ化リチウム等のフッ化物結晶、あるいは水酸基濃度が１００ｐｐｍ以下で、かつフッ素を含有する合成石英（フッ素ドープ石英）などを用いる必要があり、ＡｒＦエキシマレーザ光源あるいはＫｒＦエキシマレーザ光源を用いる場合には、上記各物質の他、合成石英を用いることも可能である。
【００４６】
図１に戻り、前記投影光学系ＰＬは、その鏡筒の上端部近傍がレチクルチャンバ２２に隙間無く接合されている。投影光学系ＰＬとしては、ここでは、物体面（レチクルＲ）側と像面（ウエハＷ）側の両方がテレセントリックで１／４（又は１／５）縮小倍率の縮小系が用いられている。このため、レチクルＲに照明ユニットＩＬＵから照明光（紫外パルス光）が照射されると、レチクルＲ上の回路パターン領域のうちの紫外パルス光によって照明された部分からの結像光束が投影光学系ＰＬに入射し、その回路パターンの部分倒立像が紫外パルス光の各パルス照射の度に投影光学系ＰＬの像面側の視野の中央にスリット状または矩形状（多角形）に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置されたウエハＷ上の複数のショット領域のうちの１つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。
【００４７】
前記投影光学系ＰＬの光軸中心（レチクルパターン像の投影中心と一致）より＋Ｙ側に所定距離離れた位置にオフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）方式のアライメント光学系ＡＬＧが設置されている。このアライメント光学系ＡＬＧは、ＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ Ｓｔｅｐ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系、ＦＩＡ（ Ｆｉｌｅｄ Ｉｍａｇｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系、ＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ）系の３種類のアライメントセンサを有しており、基準マーク板上の基準マーク及びウエハ上のアライメントマークのＸ、Ｙ２次元方向の位置計測を行なうことが可能である。
【００４８】
ここで、ＬＳＡ系は、レーザ光をマークに照射して、回折・散乱された光を利用してマーク位置を計測する最も汎用性のあるセンサであり、従来から幅広いプロセスウエハに使用される。ＦＩＡ系は、ハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測するセンサであり、アルミ層やウエハ表面の非対称マークに有効に使用される。また、ＬＩＡ系は、回折格子状のマークに周波数をわずかに変えたレーザ光を２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させて、その位相からマークの位置情報を検出するセンサであり、低段差や表面荒れウエハに有効に使用される。本実施形態では、これら３種類のアライメントセンサを、適宜目的に応じて使い分け、ウエハ上の３点の一次元マークの位置を検出してウエハの概略位置計測を行なういわゆるサーチアライメントや、ウエハ上の各ショット領域の正確な位置計測を行なうファインアライメント等を行なうようになっている。
【００４９】
さらに、本実施形態の露光装置１０では、図１では図示が省略されているが、レチクルＲの上方に、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示される、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマーク（図示省略）と基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２（図５参照）上のマークとを同時に観察するための露光波長を用いたＴＴＲ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｒｅｔｉｃｌｅ ）アライメント光学系から成る一対のレチクルアライメント顕微鏡１３８Ａ、１３８Ｂ（図６参照）が設けられている。これらのレチクルアライメント顕微鏡１３８Ａ、１３８Ｂの検出信号は、制御装置ＣＯＮＴに供給される。
【００５０】
また、図１では図示が省略されているが、投影光学系ＰＬ、アライメント光学系ＡＬＧのそれぞれには、合焦位置を調べるためのオートフォーカス／オートレベリング計測機構（以下、「ＡＦ／ＡＬ系」という）がそれぞれ設けられている。このように、投影光学系ＰＬ及びアライメント光学系ＡＬＧのそれぞれに、オートフォーカス／オートレベリング計測機構を設けた露光装置の構成は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報に詳細に開示されており、公知であるから、ここではこれ以上の説明を省略する。従って、本実施形態では、上記特開平１０−２１４７８３号公報に記載の露光装置と同様に、アライメント光学系ＡＬＧによるアライメントセンサの計測時に、露光時と同様のＡＦ／ＡＬ系の計測、制御によるオートフォーカス／オートレベリングを実行しつつアライメントマークの位置計測を行なうことにより、高精度なアライメント計測が可能になる。換言すれば、露光時とアライメント時との間で、ステージの姿勢によるオフセット（誤差）が発生しなくなる。
【００５１】
図６には、本実施形態に係る露光装置１０の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御する制御装置ＣＯＮＴ及び、この制御装置ＣＯＮＴに計測結果を出力する各種計測機器及び、これらの計測結果に基づいて駆動される各種駆動装置から構成される。
なお、以下の説明では、制御装置ＣＯＮＴの制御により各種駆動装置が駆動される点については記載を省略する。
【００５２】
続いて、本実施形態に係る露光装置１０におけるステージ装置１２の動作の中、露光エリアとアライメントエリアとの間でウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を入れ替える（スイッチする）動作について図７に示すフローチャート、図８乃至図１１を参照して説明する。なお、図８乃至図１１においては、ステージ構成部材を簡略化して図示しており、また各図を用いて説明する動作に特に関係のあるものについてのみ符号を付している。
【００５３】
（露光処理中＆アライメント処理中）
図８は、露光エリア（図中、上側）に位置するウエハステージＷＳＴ２に対して露光処理が行われ、アライメントエリア（図中、下側）に位置するウエハステージＷＳＴ１に対してアライメント処理が行われる図である。
このとき、各ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２においては、テーブル部７０Ａ、７０Ｂ（すなわちウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢ）はリニアモータＬＭ１、ＬＭ２の駆動によりＹ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂ（の支持部８２Ａ、８２Ｂ）に対してＸ軸方向に相対移動する。換言すると、テーブル部７０Ａ、７０Ｂは、Ｘリニアモータ６５Ａ、６５Ｂの駆動を伴うことなく独立して、Ｙ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂから離間する方向（テーブル部７０Ａは＋Ｘ側、テーブル部７０Ｂは−Ｘ側）へ移動できる。そのため、Ｙガイドステージ６１Ａ、６１Ｂをステージ定盤４４の外側に止めておくことができ、テーブル部７０ＡはＹガイドステージ６１Ｂに対して、そしてテーブル部７０ＢはＹガイドステージ６１Ａに対して接触することなくウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢに保持されたウエハＷ１、Ｗ２の所定領域を露光位置、アライメント位置にそれぞれ移動させて位置決めすることができる。
なお、ウエハステージＷＳＴ１においては、アライメント処理によりウエハ上のアライメントマーク（ウエハマーク）と基準マーク板ＦＭの基準マークとの相対位置関係が計測される。
【００５４】
上記粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂに対してテーブル部７０Ａ、７０Ｂが相対移動する際、Ｘ軸方向の相対移動に関しては、その反力でＸガイド６０Ａ、６０Ｂに沿って固定子５８Ａ、５８Ｂが移動するため、ベースプレートＢＰに与える運動量が一定に保存され、重心位置も保持される。また、テーブル部７０Ａ、７０Ｂが粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂに対してＹ軸方向に相対移動する際には、電磁石８１Ａ、８１Ｂの磁気的吸引力を調整することで、テーブル部７０Ａ、７０Ｂの移動に伴う反力が相殺（キャンセル）される。
なお、テーブル部７０ＡとウエハホルダーＷＨＡ、及びテーブル部７０ＢとウエハホルダーＷＨＢは、それぞれ一体的に構成されているので、以下の説明ではこれらテーブル部及びウエハホルダーの移動については単にウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢの移動として説明する。また、以下の説明では、ステージ定盤４４の中心から外れる方向を単に外側方向と称して説明する。
【００５５】
（ウエハホルダーをＸ軸方向外側に退避させる工程）
ウエハステージＷＳＴ２に対する露光処理、ウエハステージＷＳＴ１に対するアライメント処理が終了すると、制御装置ＣＯＮＴは、露光エリアとアライメントエリアとの間でステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置をスイッチさせるために（ステップＳ０、図７参照）、Ｙリニアモータ６７Ａ、６７Ｂを用いてウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をＹ軸方向に沿って移動させるが、ステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２同士が接触しないように、且つ各ステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２がレーザ干渉計３４と接触しないように、予め移動ステージ８３Ａ、８３Ｂを移動させてウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢを互いに遠ざける。より詳細には、リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の駆動により、図９に示すように、移動ステージ８３Ａ、８３ＢをＸ軸方向でステージ定盤４４の外側方向へ移動させて、ウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢをＹ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂにそれぞれ近接させるとともに、Ｘリニアモータ６５Ａ、６５Ｂの可動子６２Ａ、６２ＢについてもＸ軸方向で外側方向へ移動させる（ステップＳ１）。
【００５６】
ここで、各ステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をレーザ干渉計３４と接触させないために必要な移動量は、移動ステージ８３Ａ、８３Ｂの移動量と可動子６２Ａ、６２Ｂの移動量とを加算したものとなるため、移動ステージ８３Ａ、８３Ｂが移動することにより、移動ステージ８３Ａ、８３Ｂが存在しない場合（ウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢとＹ粗動ステージ６３Ａ、６３ＢとがＸ軸方向にほぼ一体的に移動する場合）と比較して、可動子６２Ａ、６２Ｂの移動量は小さくなる。
また、移動ステージ８３Ａ、８３Ｂが外側方向に移動した際には、図４に示すように、移動ステージ８３Ａ、８３Ｂの一部がステージ定盤４４の外側に位置することになるが、エアベアリング７２がステージ定盤４４に支持されているため支障を来すことがなく、ステージ定盤４４をＸ軸方向で小さくできる。
【００５７】
（ウエハホルダーをＹ軸方向に移動させる工程）
次に、ウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢを互いに遠ざけた状態でＹリニアモータ６７Ａ、６７Ｂの駆動によってウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をＹ軸方向（互いに逆方向）に移動させ（ステップＳ２）、図１０に示すように、ウエハステージＷＳＴ１を露光エリアに、ウエハステージＷＳＴ２をアライメントエリアにそれぞれ位置させる。このウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の接近移動に際しても、予め各ステージをＸ軸方向に遠ざけているので、ステージ同士及びレーザ干渉計３４と接触することがない。
【００５８】
（スイッチされたウエハホルダーをＸ軸方向中央側に移動させる工程）
続いて、Ｘリニアモータ６５Ａ、６５Ｂの駆動により粗動ステージ６３Ａ、６３ＢをＸ軸方向に沿ってステージ定盤４４の中央側に移動させるとともに、リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の駆動により移動ステージ８３Ａ、８３Ｂを支持部８２Ａ、８２Ｂに対してＸ軸方向に移動させることにより、図１１に示すように、ウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢを露光エリア、アライメントエリアの所定位置（処理位置）にそれぞれ位置決めする（ステップＳ３）。
【００５９】
上記Ｘリニアモータ６５Ａ、６５Ｂ、Ｙリニアモータ６７Ａ、６７Ｂ及びリニアモータＬＭ１、ＬＭ２を用いたウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢの位置決めは、駆動量が大きなラフな位置決め（粗位置決め）として行われ、微少な駆動量でウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢを精密（ファイン）に位置決めする際には、図３及び図４に示したＥＩコア８４ａ〜８４ｃ及びボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃの駆動により、ウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢを６自由度で変位させることにより行われる。
このようにして、露光エリアとアライメントエリアとの間で、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のスイッチングが完了する（ステップＳ４）。
【００６０】
次に、２つのウエハステージを用いた並行処理について説明する。
例えば、露光エリアにおいてウエハホルダーＷＨＡ上のウエハＷ１に対し投影光学系ＰＬを介して後述のようにして露光動作を行なっている間に、アライメントエリアでは所定のローディングポジションにてウエハローダ及びウエハステージＷＳＴ２上の不図示の受け渡し機構によりウエハ交換が行われ、ウエハホルダーＷＨＢ上にウエハＷ２がロードされる。次いで、制御装置ＣＯＮＴでは、上記干渉計３４、３５の計測値をモニタしつつ、Ｙリニアモータ６５Ｂ及びＸリニアモータ６７Ｂを制御して、ウエハステージＷＳＴ２をアライメント基準位置に位置決めする。このウエハステージＷＳＴ２の移動の間も、ウエハステージＷＳＴ１側では露光動作が続行されている。なお、上記アライメント基準位置とは、アライメント光学系ＡＬＧの真下にウエハステージＷＳＴ２の基準マーク板ＦＭ２上の第１基準マーク（図示省略）が来るような位置である。
【００６１】
続いて、ウエハステージＷＳＴ２側では、サーチアライメントを実施した後、ウエハＷ２上の各ショット領域の配列を、例えばＥＧＡを使って求めるファインアライメントが行なわれる。すなわち、干渉計３４、３５の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴ２の位置を管理しつつ、設計上のショット配列データ（アライメントマーク位置データ）をもとに、ウエハＷ２上の所定のサンプルショットのアライメントマーク位置をアライメント光学系ＡＬＧのＦＩＡ系のセンサ等で計測し、この計測結果とショット配列の設計座標データとに基づいて最小自乗法による統計演算により、全てのショット配列データを演算する。これにより、上記のアライメント時ステージ座標系上で各ショットの座標位置が算出される。そして、制御装置ＣＯＮＴでは、各ショットの座標位置から前述した第１基準マークの座標位置を減算することで、第１基準マークに対する各ショットの相対位置関係を算出する。
【００６２】
一方、露光エリアにおいては、ウエハステージＷＳＴ１を、露光時ステージ座標系上で位置制御しながら、ウエハステージＷＳＴ１上の基準マーク板ＦＭ１がレチクルパターン像の投影位置に位置決めされる露光基準位置に位置決めする。この露光基準位置にウエハステージＷＳＴ１が位置決めされると、制御装置ＣＯＮＴでは、一対のレチクルアライメント顕微鏡（図示省略）により露光光を用いて基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークとそれに対応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対位置検出、すなわちレチクルアライメント顕微鏡による前記各マーク像の画像信号の取り込みを行なう。これにより、露光時ステージ座標系における基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークの座標位置と、レチクルＲ上マークのウエハ面上投影像座標位置が検出されることとなり、両者の差により露光位置（投影光学系ＰＬの投影中心）と基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークの座標位置の相対位置関係が求められる。
【００６３】
そして、主制御装置ＣＯＮＴでは、先にアライメント処理で求めた基準マーク板ＦＭ１上の第１基準マークに対するウエハＷ１上の各ショットの相対位置関係、及び露光位置と基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークの座標位置との相対位置関係より、最終的に露光位置と各ショットの相対位置関係を算出する。そして、その算出結果に基づいてＥＩコア８４ａ〜８４ｃ及びボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃを駆動してウエハホルダーＷＨＡをファインに位置決めするとともに、ウエハＷ１上のショット領域の露光のための走査開始位置にウエハステージＷＳＴ１を順次位置決めしつつ、各ショット領域の露光の都度、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１とを同期して走査方向に相対走査することにより、走査露光が行なわれることとなる。勿論、このウエハＷ１側の露光動作と並行して、ウエハステージＷＳＴ２側では、ウエハ交換、これに続き、前述と同様にアライメント基準位置へのウエハステージＷＳＴ２の移動、サーチアライメント、ファインアライメントが行われる。そして、その後、上述と同様に、２つのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を独立して２次元方向に移動させながら入れ替え（スイッチング）、一方のウエハステージ上のウエハに対する露光シーケンスと、他方のウエハに対するウエハ交換及びアライメントシーケンスとの並行処理が繰り返し行われる。
【００６４】
以上のように、本実施の形態では、スイッチングを行うに当たってウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢをＸ軸方向で遠ざける際に移動ステージ８３Ａ、８３Ｂを移動させるので、Ｘリニアモータ６５Ａ、６５Ｂの可動子６２Ａ、６２Ｂを駆動する際のストロークを短くすることができる。そのため、固定子５８Ａ、５８Ｂを短くすることができ、Ｙリニアモータ６５Ａ、６５Ｂの設置に要するスペースを抑えた省スペース化を図ることが可能になる。また、本実施の形態では、ウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢを含むテーブル部７０Ａ、７０Ｂが移動ステージ８３Ａ、８３Ｂに対して６自由度で支持されて精密な位置決めがなされ、粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂにおいては高い位置決め精度が要求されないため、粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂをステージ定盤４４によってＺ方向に支持させることなく駆動することができ、ステージ定盤４４の小型化による省スペース化も併せて実現している。
【００６５】
また、本実施の形態では、上記のように可動子６２Ａ、６２Ｂの駆動ストロークを短くできるので、露光処理及びアライメント処理を実施する際にＹガイドステージ６１Ａ、６１Ｂを従来よりも外側に位置させることが可能になる。従って、各処理を実施する際にこれらＹガイドステージ６１Ａ、６１ＢがウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢの移動の妨げにならないため、一方の処理のために他方の処理を中断させる必要がなくなり、スループットの低下を防止して生産効率の向上に寄与することも可能になる。
【００６６】
また、本実施の形態では、ウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢの移動に伴う反力を固定子５８Ａ、５８Ｂの移動及び電磁石８１Ａ、８１Ｂの駆動によりキャンセルしていることに加えて、Ｘリニアモータ６５Ａ、６５Ｂの固定子５８Ａ、５８Ｂ及びＹリニアモータ６７Ａ、６７Ｂの固定子６６Ａ、６６Ｂがステージ定盤４４の外側で支持されているので、上記反力に起因する振動がステージ定盤４４を介してウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢに伝わってパターンの転写精度等に悪影響を及ぼすことを回避できる。しかも、本実施の形態では、長ストロークを必要とする移動ステージ８３Ａ、８３Ｂ駆動用のアクチュエータとして、三相制御のリニアモータＬＭ１、ＬＭ２を用いることで制御性を向上させるとともに、高い位置決め精度を必要とするウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢ駆動用のアクチュエータとして、相間のリップル等が生じない単相制御のＥＩコア８４ａ〜８４ｃ及びボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃを用いることで高精度の位置制御を実現することができる。
【００６７】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、移動ステージ８３Ａ、８３Ｂが粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂに対してＸ、Ｙ、θＺ方向の３自由度で支持されるとしたが、ウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢと同様に６自由度で支持される構成としてもよい。
【００６８】
また、上記実施の形態では、スイッチングを行う際に、リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の駆動によりウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢをＸ軸方向外側へ移動させた後に、Ｙリニアモータ６７Ａ、６７Ｂの駆動によりＹ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂを介してウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢをＹ軸方向に移動させる手順としたが、これに限定されるものではなく、例えばウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢのＸ軸方向への移動とＹ軸方向への移動とを同時に行ってもよい。つまり、各ウエハホルダーがＹ軸方向についてレーザ干渉計３４に接近する方向に移動する際には、Ｘ軸方向外側へも同時に移動させ（斜めに移動させることになる）、逆にＹ軸方向についてレーザ干渉計３４から離間する方向へ移動する際には、Ｘ軸方向中央側へも同時に移動させる手順としてもよい。このときのウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢの移動速度、移動開始時期等は、各ステージがレーザ干渉計３４と接触しない値に設定すればよい。
この場合、ウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢのＹ軸方向への移動工程中に、Ｘ軸方向への移動工程を併行して実施でき、スループットをより向上させることが可能になる。
【００６９】
また、上記実施の形態では、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２（テーブル部７０Ａ、７０Ｂ）が共通のステージ定盤４４により移動可能に支持される構成としたが、それぞれ個別の定盤に支持される２枚定盤形式を採用することも可能である。
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に適用する構成としたが、レチクルステージＲＳＴに適用することも可能である。
【００７０】
なお、上記実施形態では、照明ユニットＩＬＵがハウジング２０を有し、レチクルステージＲＳＴがレチクルチャンバ２２に収納され、ステージ装置１２がチャンバ４２内に設置され、これらハウジング１４、チャンバ２２、チャンバ４２及び投影光学系ＰＬの鏡筒内にヘリウムガス等の不活性ガスがそれぞれ充填されている場合について説明したが、これに限らず、露光装置の構成各部の全体が単一のチャンバ内に収納されていても構わない。
【００７１】
また、上記実施形態では、一方のウエハステージ上で１枚のレチクルのパターンを用いて露光を行っている間に、他方のウエハステージ上でウエハ交換、アライメント等を行う場合について説明したが、これに限らず、例えば特開平１０−２１４７８３号に開示されるように、２枚のレチクルを搭載可能なレチクルステージを用いて、一方のウエハステージ上で２枚のレチクルのパターンを用いて二重露光を行っている間に、他方のウエハステージ上でウエハ交換、アライメント等を並行して行うようにしても良い。このようにすると、同時並行処理によりスループットをあまり低下させることなく、二重露光により高解像度とＤＯＦ（焦点深度）の向上効果とを得ることができる。
【００７２】
なお、上記実施形態では、本発明に係るステージ装置が、スキャニング・ステッパに適用された場合について例示したが、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではなく、本発明に係るステージ装置は、マスクと基板とを静止した状態で露光を行うステッパ等の静止型の露光装置にも好適に適用できるものである。このような場合であっても、ステージ装置により、基板を保持する基板ステージの位置制御性を向上することができるので、ステージに保持された基板の位置決め精度の向上及び位置決め整定時間の短縮化が可能となり、これにより露光精度及びスループットの向上が可能となる。
【００７３】
また、本発明に係るステージ装置は、投影光学系を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクのパターンを基板に転写するプロキシミティ露光装置にも好適に適用できる。
【００７４】
勿論、本発明は、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子、プラズマディスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気へッドの製造に用いられる、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）の製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。
【００７５】
また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、ＥＵＶ露光装置では反射型マスクが用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。
【００７６】
さらに、本発明に係るステージ装置は、露光装置に限らず、その他の基板の処理装置（例えば、レーザリペア装置、基板検査装置その他）、あるいはその他の精密機械における試料の位置決め装置にも広く適用できる。
【００７７】
投影光学系ＰＬとしては、光源としてＡｒＦエキシマレーザ光源あるいはＫｒＦエキシマレーザ光源を用いる場合には、屈折光学素子（レンズ素子）のみから成る屈折系が主として用いられるが、Ｆ２レーザ光源、Ａｒ２レーザ光源等を用いる場合には、例えば特開平３−２８２５２７号公報に開示されているような、屈折光学素子と反射光学素子（凹面鏡やビームスプリッタ等）とを組み合わせたいわゆるカタディオプトリック系（反射屈折系）、あるいは反射光学素子のみから成る反射光学系が主として用いられる。但し、Ｆ２レーザ光源を用いる場合に、屈折系を用いることは可能である。
【００７８】
また、上記実施形態では、投影光学系として縮小系を用いる場合について説明したが、投影光学系は等倍系および拡大系のいずれでも良い。さらに、反射屈折型の投影光学系としては、前述したものに限らず、例えば円形イメージフィールドを有し、かつ物体面側、及び像面側が共にテレセントリックであるとともに、その投影倍率が１／４倍又は１／５倍となる縮小系を用いても良い。また、この反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置の場合、照明光の照射領域が投影光学系の視野内でその光軸をほぼ中心とし、かつレチクル又はウエハの走査方向とほぼ直交する方向に沿つて延びる矩形スリット状に規定されるタイプであっても良い。かかる反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置によれば、例えば波長１５７ｎｍのＦ２レーザ光を露光用照明光として用いても１００ｎｍＬ／Ｓパターン程度の微細パターンをウエハ上に高精度に転写することが可能である。
【００７９】
また、本発明に係る露光装置における露光用光学系としては、投影光学系に限らず、Ｘ線光学系、電子光学系等の荷電粒子線光学系を用いることもできる。例えば、電子光学系を用いる場合には、光学系は電子レンズ及び偏向器を含んで構成することができ、電子銃として、熱電子放射型のランタンへキサボライト（ＬａＢ６）、夕ンタル（Ｔａ）を用いることができる。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。
【００８０】
更に、電子光学系を用いる露光装置に本発明を適用する場合、マスクを用いる構成としても良いし、マスクを用いずに電子線による直接描画により基板上にパターンを形成する構成としても良い。すなわち、本発明は、露光用光学系として電子光学系を用いる電子ビーム露光装置であれば、ペンシルビーム方式、可変成形ビーム方式、セルプロジェクション方式、ブランキング・アパーチャ方式、及びＥＢＰＳのいずれのタイプであっても、適用が可能である。
【００８１】
また、本発明に係る露光装置では、露光用照明光として、前述した遠紫外域、真空紫外域の光に限らず、波長５〜３０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域のＥＵＶ光を用いても良い。また、例えば真空紫外光としては、ＡｒＦエキシマレーザ光やＦ２レーザ光などが用いられるが、これに限らず、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光を、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、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用いても良い。
【００８２】
例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。特に発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光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、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。
【００８３】
また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
【００８４】
上記実施形態のように基板ステージやレチクルステージにリニアモータを用いる場合においてエアベアリングを用いたエア浮上型に限られず、ローレンツ力を用いた磁気浮上型を用いてもよい。また、各ステージは、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。
【００８５】
基板ステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。また、レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【００８６】
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及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。
【００８７】
半導体デバイスは、図１２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、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ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。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、駆動装置の設置に要するスペースや定盤の小型化を抑えた省スペース化を図ることが可能になる。
また、本発明では、露光処理やアライメント処理を中断させずスループットの低下を抑えるため、生産効率の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る露光装置の概略構成図である。
【図２】ステージ装置の外観斜視図である。
【図３】ウエハステージの平面図である。
【図４】図３における正面図である。
【図５】レチクルステージ、２つのウエハステージ、投影光学系及びアライメント系の位置関係を示す斜視図である。
【図６】露光装置の制御系の主要構成を示す制御ブロック図である。
【図７】ウエハステージをスイッチングする手順を示すフローチャート図である。
【図８】ウエハステージをスイッチングする手順を示す図である。
【図９】ウエハステージをスイッチングする手順を示す図である。
【図１０】ウエハステージをスイッチングする手順を示す図である。
【図１１】ウエハステージをスイッチングする手順を示す図である。
【図１２】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】
Ｒ レチクル（マスク）
ＲＳＴ レチクルステージ（マスクステージ）
Ｗ１、Ｗ２ ウエハ（基板、試料）
ＷＨＡ ウエハホルダー（第１ホルダー）
ＷＨＢ ウエハホルダー（第２ホルダー）
１０ 露光装置
１２ ステージ装置（基板ステージ）
３４ レーザ干渉計（検出装置）
４４ ステージ定盤（定盤）
５８Ａ、５８Ｂ 固定子
６２Ａ、６２Ｂ 可動子
６５Ａ Ｘリニアモータ（第１駆動装置、駆動装置）
６５Ｂ Ｘリニアモータ（第２駆動装置、駆動装置）
６７Ａ Ｙリニアモータ（第３駆動装置）
６７Ｂ Ｙリニアモータ（第４駆動装置）
８３Ａ 移動ステージ（第１移動ステージ）
８３Ｂ 移動ステージ（第２移動ステージ）
８４ａ〜８４ｃ ＥＩコア（アクチュエータ）
８５ａ〜８５ｃ ボイスコイルモータ（アクチュエータ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステージ装置及び露光装置に係り、更に詳しくは、複数のホルダーを備えたステージ装置及び該ステージ装置を備えた露光装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子（集積回路）又は液晶表示素子等をリソグラフィ工程で製造する場合に、種々の露光装置が用いられている。近年では、半導体素子の高集積化に伴い、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパなどの逐次移動型の投影露光装置が、主流となっている。
【０００３】
この種の投影露光装置は、主として半導体素子等の量産機として使用されるものであることから、一定時間内にどれだけの枚数のウエハを露光処理できるかという処理能力、すなわちスループットを向上させることが必然的に要請されている。
【０００４】
この種の投影露光装置では、ウエハ交換→アライメント（サーチアライメント，ファインアライメント）→露光→ウエハ交換……のように、大きく３つの動作が１つのウエハステージを用いて繰り返し行なわれている。従って、前述した３つの動作、すなわちウエハ交換、アライメント、及び露光動作の内の複数動作同士を部分的にでも同時並行的に処理できれば、これらの動作をシーケンシャルに行なう場合に比べて、スループットを向上させることができる。しかるに、ウエハ交換とアライメン卜中には露光は行われず、工程時間の短縮つまりスループッ卜の向上のためには、例えばウエハ交換とアライメン卜をするステージと露光をするステージとを同時に独立して制御する方法が考えられる。
【０００５】
これに関して、例えば特許文献１には、Ｙ軸リニアモータによってＹ軸方向に移動可能な第１ガイドバー、第２ガイドバー、これら第１ガイドバー、第２ガイドバーにそれぞれ沿ってＸ軸方向に移動可能な第１、第２ウエハステージを設け、Ｘ軸方向に沿って配置された投影光学系とアライメント光学系の直下の露光位置及びアライメント位置に、２つのウエハステージをそれぞれ独立してＸＹ２次元方向に並行して駆動するステージ装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−１７４０４号公報
【０００７】
【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及び露光装置には、以下のような問題が存在する。
露光位置とアライメント位置との間でウエハステージをＸ軸方向に駆動してお互いに入れ替える際には、Ｙ軸リニアモータを用いて第１ガイドバー、第２ガイドバーを離間させる方向に駆動してステージ同士が接触しないように制御する必要がある。そのため、第１ガイドバー、第２ガイドバーの移動可能範囲を大きくするためにＹ軸リニアモータ（の固定子）を大型化（長く）する必要が生じ、装置設置に要するスペースが大きくなるという問題が生じる。
【０００８】
また、例えば第１ウエハステージを用いて露光処理を実施している間に、アライメント処理を実施すべき第２ウエハステージを支持する第２ガイドバーに第１ウエハステージが接触する虞がある場合には、第１ウエハステージと接触しない位置に第２ガイドバーを退避させるためにアライメント処理を中断せざるを得ない場合があり、スループットの低下を招くという問題もあった。
【０００９】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、省スペース化に寄与できるステージ装置及び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、生産効率の向上に寄与できるステージ装置及び露光装置を提供することである。
【００１０】
【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１１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、試料（Ｗ、Ｗ１、Ｗ２）を保持して定盤（４４）上を移動可能なホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）と、ホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）を定盤（４４）表面の第１方向（Ｘ軸方向）に移動させる駆動装置（６５Ａ、６５Ｂ）とを備えるステージ装置（１２）であって、駆動装置（６５Ａ、６５Ｂ）は、定盤（４４）の外側で第１方向に沿って設けられた固定子（５８Ａ、５８Ｂ）と、固定子（５８Ａ、５８Ｂ）と協働する可動子（６２Ａ、６２Ｂ）とを有し、ホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）を支持するとともに、可動子（６２Ａ、６２Ｂ）に対して第１方向に移動する移動ステージ（８３Ａ、８３Ｂ）を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
従って、本発明のステージ装置では、移動ステージ（８３Ａ、８３Ｂ）を移動させることによって、可動子（６２Ａ、６２Ｂ）を移動させることなくホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）を第１方向（Ｘ軸方向）に移動させることができる。そのため、本発明では可動子（６２Ａ、６２Ｂ）の移動可能範囲を小さくすることができ、可動子（６２Ａ、６２Ｂ）が協働する固定子（５８Ａ、５８Ｂ）、すなわち駆動装置（６５Ａ、６５Ｂ）の大型化を防止して省スペース化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明のステージ装置は、試料（Ｗ、Ｗ１、Ｗ２）を保持して定盤（４４）上を移動可能な第１、第２ホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）と、第１、第２ホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）のそれぞれを定盤（４４）表面の第１方向（Ｘ軸方向）に移動させる第１、第２駆動装置（６５Ａ、６５Ｂ）と、第１、第２ホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）のそれぞれを第１方向とは異なる第２方向（Ｙ軸方向）に移動させる第３、第４駆動装置（６７Ａ、６７Ｂ）と、を備えるステージ装置（１２）であって、第１、第２駆動装置（６５Ａ、６５Ｂ）のそれぞれは、定盤（４４）の外側で第１方向に沿って設けられた固定子（５８Ａ、５８Ｂ）と、固定子（５８Ａ、５８Ｂ）と協働する可動子（６２Ａ、６２Ｂ）とを備え、第１、第２ホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）をそれぞれ支持するとともに、可動子（６２Ａ、６２Ｂ）に対して第１方向に移動させる第１、第２移動ステージ（８３Ａ、８３Ｂ）と、第３、第４駆動装置（６７Ａ、６７Ｂ）の少なくとも一方の駆動装置を用いて第１ホルダー（ＷＨＡ）と第２ホルダー（ＷＨＢ）とを第２方向に沿って接近させるときに、第１、第２移動ステージ（８３Ａ、８３Ｂ）の少なくとも一方のステージを用いて第１ホルダー（ＷＨＡ）と第２ホルダー（ＷＨＢ）とを第１方向に沿って遠ざける制御装置（ＣＯＮＴ）と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
従って、本発明のステージ装置では、第１、第２ホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）の位置を入れ替える際に第１ホルダー（ＷＨＡ）と第２ホルダー（ＷＨＢ）とを第２方向に沿って接近させるときに、第１、第２移動ステージ（８３Ａ、８３Ｂ）の少なくとも一方のステージを移動させることによって、可動子（６２Ａ、６２Ｂ）を移動させることなく第１ホルダー（ＷＨＡ）と第２ホルダー（ＷＨＢ）とを第１方向に沿って遠ざけて接触を防止することができる。そのため、本発明では可動子（６２Ａ、６２Ｂ）の移動可能範囲を小さくすることができ、可動子（６２Ａ、６２Ｂ）が協働する固定子（５８Ａ、５８Ｂ）、すなわち第１、第２駆動装置（６５Ａ、６５Ｂ）の大型化を防止して省スペース化を図ることができる。
【００１４】
また、例えば第１、第２ホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）を所定位置（例えば露光位置、アライメント位置）に第１方向（Ｘ軸方向）に移動させる際にも、第１、第２移動ステージ（８３Ａ、８３Ｂ）を第１方向に移動させればよいため、第１、第２ホルダー（ＷＨＡ、ＷＨＢ）と接触する位置まで第４、第３駆動装置（６７Ｂ、６７Ａ）を移動させる必要がなくなる。そのため、各ホルダ（ＷＨＡ、ＷＨＢ）を用いた処理を中断する必要もなくなり、スループットの低下を防止することができる。
【００１５】
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（Ｒ）のパターンを基板ステージ（１２）に保持された基板（Ｗ、Ｗ１、Ｗ２）に露光する露光装置（１０）であって、マスクステージ（ＲＳＴ）と基板ステージ（１２）との少なくとも一方のステージとして、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のステージ装置（１２）が用いられることを特徴とするものである。
【００１６】
従って、本発明の露光装置では、マスクステージ（ＲＳＴ）、基板ステージ（１２）の省スペース化によりフットプリントを小さくすることができるとともに、各ステージにおいて複数の処理を並行して実施する際にも、各処理を中断させることがなくなり生産効率の向上を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のステージ装置及び露光装置の実施の形態を、図１ないし図１２を参照して説明する。
ここでは、例えば露光装置として、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、スキャニング・ステッパ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に適用するものとして説明する。
【００１８】
図１には、一実施形態に係る露光装置１０の概略構成が示されている。
この露光装置１０は、不図示の光源及び照明ユニットＩＬＵを含み、露光用照明光によりマスクとしてのレチクルＲを上方から照明する照明系、レチクルＲを主として所定の走査方向、ここでは第２方向としてのＹ軸方向（図１における紙面左右方向）に駆動するレチクル駆動系、レチクルＲの下方に配置された投影光学系ＰＬ、投影光学系ＰＬの下方に配置され、基板（試料）としてのウエハＷ１、Ｗ２（適宜、代表的にＷと称する）をそれぞれ保持して独立してＸＹ２次元面内で移動するウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を含む基板ステージとしてのステージ装置１２、投影光学系ＰＬの＋Ｙ側に配置されたアライメント光学系ＡＬＧ等を備えている。この内、不図示の光源を除く上記各部は、超クリーンルームの床面上に設置され、温度、湿度等が精度良く管理された環境制御チャンバ（以下、「チャンバ」という）１４内に収納されている。
【００１９】
なお、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ（図５参照）は、ステージ定盤４４の−Ｙ側の位置に配置され、アライメント光学系ＡＬＧの光軸ＳＸ（図５参照）はステージ定盤４４の＋Ｙ側の位置に配置される。従って、ステージ定盤４４の−Ｙ側が露光エリアとされ、このエリアに位置するウエハステージに対して露光処理が行われ、ステージ定盤４４の＋Ｙ側がアライメントエリアとされ、このエリアに位置するウエハステージに対してアライメントが行われる。
【００２０】
ステージ装置１２は、図１に示されるように、内部にウエハ室４０を形成するチャンバ４２の内部に設置されている。このチャンバ４２の上壁には、投影光学系ＰＬの鏡筒の下端部近傍が隙間無く接合されている。
ステージ装置１２は、ウエハ室４０内に収納されたステージ定盤４４、このステージ定盤４４の上方に非接触ベアリングである不図示の真空予圧型気体静圧軸受け装置を介して浮上支持され、Ｙ軸方向（図１における紙面内左右方向）及び第１方向であるＸ軸方向（図１における紙面直交方向）に独立して２次元移動可能な２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２、これらのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動するステージ駆動系、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置を計測するウエハ干渉計システム、及びウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動を規制する規制装置等から主に構成される。
【００２１】
なお、前記ウエハ室４０内には、空気（酸素）の含有濃度が数ｐｐｍ程度とされたクリーンなヘリウムガス（Ｈｅ）あるいは乾燥窒素ガス（Ｎ２）が充填されている。また、このウエハ室４０を形成するチャンバ４２の−Ｘ側（図１における紙面手前側）の＋Ｙ側半部（図１における右半部）の位置には、ウエハをロード・アンロードする不図示のウエハローダが設けられている。
【００２２】
図２には、チャンバ４２内に収納されたステージ装置１２の外観斜視図が示されている。この図２及び図１に示されるように、ステージ装置１２は、チャンバ４２の内部底面に水平に設置されたベースプレートＢＰと、該ベースプレートＢＰ上に不図示の防振ユニットを介して３点あるいは４点でベースプレートＢＰに対して平行に支持されたステージ定盤（定盤）４４と、ステージ定盤４４に支持されて移動するウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と、後述のＸガイドステージ６９Ａ、６９Ｂ及び後述のＹガイドステージ６１Ａ、６１Ｂを介してウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をそれぞれＸ軸方向に移動させる駆動装置であるＸリニアモータ（第１駆動装置）６５Ａ及びＸリニアモータ（第２駆動装置）６５Ｂと、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をそれぞれＹ軸方向に移動させるＹリニアモータ（第３駆動装置）６７Ａ、及びＹリニアモータ（第４駆動装置）６７Ｂとを主体に構成されている。
【００２３】
Ｘリニアモータ６５Ａは、ステージ定盤４４のＹ軸方向両端にそれぞれＸ軸方向に沿って配置された固定子５８Ａ、５８Ａと、それぞれ固定子５８Ａ、５８Ａとの間の電磁気的相互作用により固定子５８Ａ、５８Ａに沿ってＸ軸方向に駆動される可動子６２Ａ、６２Ａとから構成されている。これら固定子５８Ａ、５８Ａは、ステージ定盤４４のＹ軸方向両端のベースプレートＢＰ上に固定された支持ブロック６４、６４にそれぞれ支持される。
同様に、Ｘリニアモータ６５Ｂは、ステージ定盤４４のＹ軸方向両端にそれぞれＸ軸方向に沿って配置された固定子５８Ｂ、５８Ｂと、それぞれ固定子５８Ｂ、５８Ｂとの間の電磁気的相互作用により固定子５８Ｂ、５８Ｂに沿ってＸ軸方向に駆動される可動子６２Ｂ、６２Ｂとから構成されている。これら固定子５８Ｂ、５８Ｂは、上記の支持ブロック６４、６４にそれぞれ支持される。
【００２４】
支持ブロック６４上にはＸ方向に延在するＸガイド６０Ａ、６０Ｂがそれぞれ設けられている。そして、固定子５８Ａ、５８Ｂの下面（−Ｚ側の面）には、それぞれエアパッド等のエアベアリングを有しＸガイド６０Ａ、６０Ｂに嵌合することでＸ方向に非接触で移動自在に支持される支持部材５９Ａ、５９Ｂが設けられている。そして、可動子６２Ａ、６２Ｂ（ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２）のＸ軸方向の移動に伴う反力は、固定子５８Ａ、５８ＢがＸガイド６０Ａ、６０Ｂに沿って移動により吸収されるため、ベースプレートＢＰに与える運動量は理論的にゼロとなり、ステージ装置１２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、＋Ｙ側に位置する支持ブロック６４には、Ｘ方向に沿ってガイド部６８Ａ、６８Ｂが設けられており、＋Ｙ側に位置する可動子６２Ａ、６２Ｂにはガイド部６８Ａ、６８Ｂに嵌合してガイドされるＸガイドステージ６９Ａ、６９Ｂが設けられている。
【００２５】
Ｙリニアモータ６７Ａは、Ｘリニアモータ６５Ａの可動子６２Ａ、６２Ａ間にＹ方向に沿って架設された固定子６６Ａと、固定子６６Ａとの間の電磁気的相互作用により固定子６６Ａに沿ってＹ軸方向に駆動される可動子８８Ａとから構成されている。また、Ｘリニアモータ６５Ａの可動子６２Ａ、６２Ａ間には、固定子６６Ａと平行してＹガイドステージ６１Ａが架設されている。このＹガイドステージ６１Ａには、可動子８８Ａと一体的に移動し可動子８８ＡのＹ軸方向への移動をガイドするＹ粗動ステージ６３Ａが移動自在に嵌合している。
【００２６】
同様に、Ｙリニアモータ６７Ｂは、Ｘリニアモータ６５Ｂの可動子６２Ｂ、６２Ｂ間にＹ方向に沿って架設された固定子６６Ｂと、固定子６６Ｂとの間の電磁気的相互作用により固定子６６Ｂに沿ってＹ軸方向に駆動される可動子８８Ｂとから構成されている。また、Ｘリニアモータ６５Ｂの可動子６２Ｂ、６２Ｂ間には、固定子６６Ｂと平行してＹガイドステージ６１Ｂが架設されている。このＹガイドステージ６１Ｂには、可動子８８Ｂと一体的に移動し可動子８８ＢのＹ軸方向への移動をガイドするＹ粗動ステージ６３Ｂが移動自在に嵌合している。
【００２７】
なお、可動子６２Ａ、６２Ｂは、固定子５８Ａ、５８Ｂと対向する面にそれぞれ電磁石８１Ａ、８１Ｂ（図２では不図示、図６参照）が設けられており、固定子５８Ａ、５８Ｂは電磁石８１Ａ、８１Ｂと対向する面に不図示の鉄板が設けられている。そして、制御装置ＣＯＮＴ（図６参照）の制御下で電磁石８１Ａ、８１Ｂの磁気的吸引力とを適宜調整することにより、Ｙ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂ及びウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＹ方向への移動に伴う反力を相殺することができる。
【００２８】
次に、図３及び図４を参照してＹ粗動ステージ及びウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２について説明する。なお、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の構成は同様であるので、以下においては代表的にウエハステージＷＳＴ１についてのみ説明し、ウエハステージＷＳＴ２については図において符号（主に添字Ｂを付記）のみ記載する。
【００２９】
図３及び図４に示すように、ウエハステージＷＳＴ１は、上述のＹ粗動ステージ６３Ａと、この粗動ステージ６３Ａの＋Ｘ側（粗動ステージ６３Ｂの場合は−Ｘ側）に水平に延設された支持部８２Ａに支持される移動ステージ（第１移動ステージ）８３Ａ（移動ステージ８３Ｂは第２移動ステージを構成する）と、移動ステージ８３Ａ上に設置されるテーブル部７０Ａとを主体に構成されている。
【００３０】
図４に示すように、移動ステージ８３Ａの底面には非接触ベアリングである真空予圧型の複数のエアベアリング７２が設けられており、エアベアリング７２の軸受け面から吹き出される加圧気体（例えばヘリウム、あるいは窒素ガスなど）の静圧と、粗動ステージ６３Ａ全体の自重と真空吸引力とのバランスにより、移動ステージ８３Ａがステージ定盤４４の上面である移動面の上方に数ミクロン程度のクリアランスを介して非接触で支持されるようになっている。
なお、移動ステージ８３Ａが、Ｘリニアモータ６５Ａ及び後述するリニアモータＬＭ１、ＬＭ２の駆動によって、−Ｘ側に最大限移動した際にも、ステージ定盤４４はエアベアリング７２を介して移動ステージ８３Ａを移動可能に支持できるようにその大きさが設定されている。
【００３１】
また、移動ステージ８３Ａは、当該移動ステージ８３Ａに設けられたリニアモータＬＭ１、ＬＭ２及びボイスコイルモータＶＣＭによって、粗動ステージ６３Ａの支持部８２Ａに対してＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθＺ（Ｚ軸と平行な軸周りの回転）方向の３自由度で移動可能に支持されている。具体的には、移動ステージ８３Ａは、Ｙ軸方向に間隔をあけて配置されたリニアモータＬＭ１、ＬＭ２によって支持部８２Ａに対してＸ軸方向に移動自在、且つリニアモータＬＭ１、ＬＭ２の駆動量を異ならせることによってθＺ方向に移動自在となっている。リニアモータＬＭ１、ＬＭ２は、例えば１００ｍｍ程度の大きなストロークで用いる際に適した三相の制御信号（三相交流）で駆動制御される、いわゆる三相制御のアクチュエータとして用いられている。
また、移動ステージは、リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の間に配置されたボイスコイルモータＶＣＭによって支持部８２Ａに対してＹ軸方向に、例えば数ｍｍ程度移動自在となっている。なお、これらリニアモータＬＭ１、ＬＭ２及びボイスコイルモータＶＣＭの駆動は、制御装置ＣＯＮＴによって制御される（図６参照）。
【００３２】
図３及び図４に示すように、テーブル部７０Ａと移動ステージ８３Ａとの間には、Ｅ型コアとＩ型コアとの結合によるＥＩコア型のアクチュエータ８４ａ〜８４ｃ（以下、適宜代表的にＥＩコア８４と称する）と、ボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃ（以下、適宜代表的にボイスコイルモータ８５と称する）とがそれぞれ三角形の頂点をなす三ヶ所ずつ配置されている。これらＥＩコア８４ａ〜８４ｃ及びボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃは、いずれも単相の制御信号により駆動制御される、いわゆる単相制御アクチュエータとして用いられる。
【００３３】
ＥＩコア８４ａ〜８４ｃは、テーブル部７０Ａと移動ステージ８３Ａとをステージ定盤４４の表面に沿った方向に微少量相対移動させるものであって、図４に示すように、テーブル部７０Ａの下部に設けられ鉄心をなす可動子としてのＩ型コア８６と、移動ステージ８３Ａの上部でＩ型コア８６を挟んだ両側に設けられコイル体を有する固定子としてのＥ型コア８７とから構成されている。これらＥＩコア８４ａ〜８４ｃ（のＥ型コア８７）の駆動は、制御装置ＣＯＮＴによって制御される（図３では不図示、図６参照）。３つのＥＩコア８４ａ〜８４ｃの中、２つ（図３中、−Ｙ側のＥＩコア８４ａ、８４ｂ）はＩ型コア８６がＸ軸方向に沿って配置され、Ｅ型コア８７がＩ型コア８６を挟んだＹ軸方向両側に配置されており、残りの一つ（図３中、＋Ｙ側のＥＩコア８４ｃ）はＩ型コア８６がＹ軸方向に沿って配置され、Ｅ型コア８７がＩ型コア８６を挟んだＸ軸方向両側に配置されている。
【００３４】
従って、ＥＩコア８４ｃの駆動を制御することで、テーブル部７０Ａを移動ステージ８３Ａに対してＸ軸方向に相対移動させることができ、ＥＩコア８４ａ、８４ｂを同一の大きさ・方向に駆動することで、テーブル部７０Ａを移動ステージ８３Ａに対してＹ軸方向に相対移動させることができる。また、ＥＩコア８４ａ、８４ｂの駆動量を異ならせることで、テーブル部７０Ａを移動ステージ８３Ａに対してθＺ方向に相対移動させることができる。
【００３５】
ボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃは、テーブル部７０Ａと移動ステージ８３ＡとをＺ軸方向に微少量相対移動させるものであって、テーブル部７０Ａの下部に設けられ発磁体をなす可動子８９と、移動ステージ８３Ａの上部で可動子８９に対向配置されコイル体を有する固定子９０とからそれぞれ構成されている（図４ではボイスコイルモータ８５ａは不図示）。これらボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃの駆動（各固定子９０への通電量）は制御装置ＣＯＮＴによって制御される（図６参照）。
【００３６】
従って、ボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃを同一の大きさ・方向に駆動することで、テーブル部７０Ａを移動ステージ８３Ａに対してＺ軸方向（光軸方向）に相対移動させることができる。また、ボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃの駆動量を適宜異ならせることにより、テーブル部７０Ａを移動ステージ８３Ａに対してθＹ（Ｙ軸と平行な軸周りの回転）方向及びθＸ（Ｘ軸と平行な軸周りの回転）方向に相対移動させることができる。
つまり、制御装置ＣＯＮＴがＥＩコア８４ａ〜８４ｃ及びボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃの駆動を制御することにより、テーブル部７０Ａ（及び後述するホルダー）は移動ステージ８３Ａに対して、Ｙ方向、Ｘ方向、Ｚ方向、θＹ方向、θＸ方向及びθＺ方向で変位可能な６自由度を有する構成となっている。
【００３７】
また、テーブル部７０Ａは、真空吸着等の吸着手段によりウエハ（基板）Ｗを保持するウエハホルダー（第１ホルダー）ＷＨＡ（ウエハホルダーＷＨＢは第２ホルダーを構成する）を備えている。テーブル部７０Ａの上面には、Ｘ軸方向の一端にＹ軸方向に延びるＸ移動鏡７３Ｘが設けられ、Ｙ軸方向の一端（−Ｙ側の端部）には、Ｘ軸方向に延びるＹ移動鏡７３Ｙが設けられている。さらに、テーブル部７０Ａの上面には、その表面がウエハＷの高さとほぼ同一高さに設定された基準マーク板ＦＭが固定されている。この基準マーク板ＦＭには、後述する各種基準マークが形成されている。この基準マーク板ＦＭは、例えばウエハステージＷＳＴ１の基準位置を検出する際に用いられる。
【００３８】
露光エリアに位置するウエハステージのＹ軸方向の位置は、ステージ定盤４４の−Ｙ側外部に設けられ移動鏡７３Ｙに対してレーザ光を照射するレーザ干渉計３２（図１、２及び５参照）により計測され、Ｘ軸方向の位置はステージ定盤４４の＋Ｘ側外部に設けられ移動鏡７３Ｘに対してレーザ光を照射するレーザ干渉計３３（図２参照）により計測され、その結果が制御装置ＣＯＮＴに出力される（図６参照）。また、アライメントエリアに位置するウエハステージのＹ軸方向の位置は、ステージ定盤４４の略中央に吊設され（図１参照）移動鏡７３Ｙに対してレーザ光を照射するレーザ干渉計（検出装置）３４（図１乃至図３参照）により計測され、Ｘ軸方向の位置はステージ定盤４４の＋Ｘ側外部に設けられ移動鏡７３Ｘに対してレーザ光を照射するレーザ干渉計３５（図２参照）により計測され、その結果が制御装置ＣＯＮＴに出力される（図６参照）。
【００３９】
図１に戻り、前記光源としては、ここではＦ２レーザ光源（出力波長１５７ｎｍ）あるいはＡｒＦエキシマレーザ光源（出力波長１９３ｎｍ）などの、真空紫外域のパルス紫外光を出力するパルスレーザ光源が用いられている。この光源は、チャンバ１４が設置される超クリーンルームとは別のクリーン度が低いサービスルーム、あるいはクリーンルーム床下のユーティリティスペースなどに設置され、不図示の引き回し光学系を介してチャンバ１４内の照明ユニットＩＬＵに接続されている。光源は、そのパルス発光の繰り返し周波数（発振周波数）やパルスエネルギなどが、制御装置ＣＯＮＴの管理下にあるレーザ制御装置１８（図１では図示せず、図６参照）によって制御されるようになっている。
【００４０】
前記照明ユニットＩＬＵは、内部を外気に対して気密状態にする照明系ハウジング２０と、この照明系ハウジング２０内に所定の位置関係で収納された、２次光源形成光学系、ビームスプリッタ、集光レンズ系、レチクルブラインド、及び結像レンズ系（いずれも図示省略）等から成る照明光学系とによって構成され、レチクルＲ上の矩形（あるいは円弧状）の照明領域ＩＡＲ（図５参照）を均一な照度で照明する。照明光学系としては、例えば特開平９−３２０９５６号公報などに開示されるものと同様の構成のものが用いられている。照明系ハウジング２０内には、空気（酸素）の含有濃度が数ｐｐｍ未満とされたクリーンなヘリウムガス（Ｈｅ）あるいは乾燥窒素ガス（Ｎ２）などが充填されている。
【００４１】
前記レチクル駆動系は、図１に示されるレチクルチャンバ２２内に収容されている。レチクルチャンバ２２と照明系ハウジング２０との接続部分には、ホタル石などから成る光透過窓が形成されている。レチクルチャンバ２２内には、空気（酸素）の含有濃度が数ｐｐｍ程度とされたクリーンなヘリウムガス（Ｈｅ）あるいは乾燥窒素ガス（Ｎ２）などが充填されている。前記レチクル駆動系は、図１に示されるレチクルベース盤２４上をレチクルＲを保持してＸＹ２次元面内で移動可能なレチクルステージ（マスクステージ）ＲＳＴと、このレチクルステージＲＳＴを駆動する不図示のリニアモータ等を含む駆動部２６（図１では図示せず、図６参照）と、このレチクルステージＲＳＴの位置を管理するレチクル干渉計システム２８とを備えている。
【００４２】
これを更に詳述すると、レチクルステージＲＳＴは、実際には、不図示の非接触ベアリング、例えば真空予圧型気体静圧軸受け装置を介してレチクルベース盤２４上に浮上支持され、不図示のリニアモータによって、走査方向であるＹ軸方向に所定ストローク範囲で駆動されるレチクル粗動ステージと、該レチクル粗動ステージに対しボイスコイルモータ等からなる駆動機構によってＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθＺ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微少駆動されるレチクル微動ステージとから構成される。このレチクル微動ステージ上に不図示の静電チャック又は真空チャックを介してレチクルＲが吸着保持されている。上述のように、レチクルステージＲＳＴは、実際には、２つのステージから構成されるが、以下においては、便宜上、レチクルステージＲＳＴは、駆動部２６によりＸ軸、Ｙ軸方向の微小駆動、θＺ方向の微小回転、及びＹ軸方向の走査駆動がなされる単一のステージであるものとして説明する。なお、駆動部２６は、リニアモータ、ボイスコイルモータ等を駆動源とする機構であるが、図６では図示の便宜上から単なるブロックとして示されている。
【００４３】
レチクルステージＲＳＴ上には、図５に示されるように、Ｘ軸方向の一側の端部に、レチクルステージＲＳＴと同じ素材（例えばセラミック等）から成る移動鏡３０がＹ軸方向に延設されており、この移動鏡３０のＸ軸方向の一側の面には鏡面加工により反射面が形成されている。この移動鏡３０の反射面に向けて干渉計システム２８からの干渉計ビームが照射され、その干渉計では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、レチクルステージＲＳＴの位置を計測している。ここで、この干渉計２８は、実際には独立に計測可能な２本の干渉計光軸を有しており、レチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の位置計測と、ヨーイング量の計測が可能となっている。この干渉計２８は、上述したウエハステージ側の干渉計３２、３４からのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のヨーイング情報やＹ位置情報に基づいてレチクルとウエハの相対回転（回転誤差）をキャンセルする方向にレチクルステージＲＳＴを回転制御したり、Ｘ方向同期制御（位置合わせ）を行なうために用いられる。なお、図５においては、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２におけるＹ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂの図示を省略している。
【００４４】
一方、レチクルステージＲＳＴの走査方向（スキャン方向）であるＹ軸方向の一側には、一対のコーナーキューブミラー３６Ａ、３６Ｂが設置されている。そして、ダブルパス干渉計３７から、これらのコーナーキューブミラー３６Ａ、３６Ｂに対して干渉計ビームが照射され、レチクルベース盤２４上に設けられた不図示の反射面にコーナーキューブミラー３６Ａ、３６Ｂより戻され、そこで反射したそれぞれの反射光が同一光路を戻り、それぞれのダブルパス干渉計３７で受光され、それぞれのコーナーキューブミラー３６Ａ、３６Ｂの基準位置（レファレンス位置で前記レチクルベース盤２４上の反射面）からの相対変位が計測される。そして、これらのダブルパス干渉計３７の計測値が制御装置ＣＯＮＴ（図１では図示せず、図６参照）に供給され、その平均値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置が計測される。このＹ軸方向位置の情報は、ウエハ側の干渉計の計測値に基づくレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２との相対位置の算出、及びこれに基づく走査露光時の走査方向（Ｙ軸方向）のレチクルとウエハの同期制御に用いられる。
【００４５】
なお、レチクルＲを構成するガラス基板の素材は、使用する光源によって使い分ける必要がある。例えば、光源としてＦ２レーザ光源等の真空紫外光源を用いる場合には、ホタル石やフッ化マグネシウム、フッ化リチウム等のフッ化物結晶、あるいは水酸基濃度が１００ｐｐｍ以下で、かつフッ素を含有する合成石英（フッ素ドープ石英）などを用いる必要があり、ＡｒＦエキシマレーザ光源あるいはＫｒＦエキシマレーザ光源を用いる場合には、上記各物質の他、合成石英を用いることも可能である。
【００４６】
図１に戻り、前記投影光学系ＰＬは、その鏡筒の上端部近傍がレチクルチャンバ２２に隙間無く接合されている。投影光学系ＰＬとしては、ここでは、物体面（レチクルＲ）側と像面（ウエハＷ）側の両方がテレセントリックで１／４（又は１／５）縮小倍率の縮小系が用いられている。このため、レチクルＲに照明ユニットＩＬＵから照明光（紫外パルス光）が照射されると、レチクルＲ上の回路パターン領域のうちの紫外パルス光によって照明された部分からの結像光束が投影光学系ＰＬに入射し、その回路パターンの部分倒立像が紫外パルス光の各パルス照射の度に投影光学系ＰＬの像面側の視野の中央にスリット状または矩形状（多角形）に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置されたウエハＷ上の複数のショット領域のうちの１つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。
【００４７】
前記投影光学系ＰＬの光軸中心（レチクルパターン像の投影中心と一致）より＋Ｙ側に所定距離離れた位置にオフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）方式のアライメント光学系ＡＬＧが設置されている。このアライメント光学系ＡＬＧは、ＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ Ｓｔｅｐ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系、ＦＩＡ（ Ｆｉｌｅｄ Ｉｍａｇｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系、ＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ）系の３種類のアライメントセンサを有しており、基準マーク板上の基準マーク及びウエハ上のアライメントマークのＸ、Ｙ２次元方向の位置計測を行なうことが可能である。
【００４８】
ここで、ＬＳＡ系は、レーザ光をマークに照射して、回折・散乱された光を利用してマーク位置を計測する最も汎用性のあるセンサであり、従来から幅広いプロセスウエハに使用される。ＦＩＡ系は、ハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測するセンサであり、アルミ層やウエハ表面の非対称マークに有効に使用される。また、ＬＩＡ系は、回折格子状のマークに周波数をわずかに変えたレーザ光を２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させて、その位相からマークの位置情報を検出するセンサであり、低段差や表面荒れウエハに有効に使用される。本実施形態では、これら３種類のアライメントセンサを、適宜目的に応じて使い分け、ウエハ上の３点の一次元マークの位置を検出してウエハの概略位置計測を行なういわゆるサーチアライメントや、ウエハ上の各ショット領域の正確な位置計測を行なうファインアライメント等を行なうようになっている。
【００４９】
さらに、本実施形態の露光装置１０では、図１では図示が省略されているが、レチクルＲの上方に、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示される、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマーク（図示省略）と基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２（図５参照）上のマークとを同時に観察するための露光波長を用いたＴＴＲ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｒｅｔｉｃｌｅ ）アライメント光学系から成る一対のレチクルアライメント顕微鏡１３８Ａ、１３８Ｂ（図６参照）が設けられている。これらのレチクルアライメント顕微鏡１３８Ａ、１３８Ｂの検出信号は、制御装置ＣＯＮＴに供給される。
【００５０】
また、図１では図示が省略されているが、投影光学系ＰＬ、アライメント光学系ＡＬＧのそれぞれには、合焦位置を調べるためのオートフォーカス／オートレベリング計測機構（以下、「ＡＦ／ＡＬ系」という）がそれぞれ設けられている。このように、投影光学系ＰＬ及びアライメント光学系ＡＬＧのそれぞれに、オートフォーカス／オートレベリング計測機構を設けた露光装置の構成は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報に詳細に開示されており、公知であるから、ここではこれ以上の説明を省略する。従って、本実施形態では、上記特開平１０−２１４７８３号公報に記載の露光装置と同様に、アライメント光学系ＡＬＧによるアライメントセンサの計測時に、露光時と同様のＡＦ／ＡＬ系の計測、制御によるオートフォーカス／オートレベリングを実行しつつアライメントマークの位置計測を行なうことにより、高精度なアライメント計測が可能になる。換言すれば、露光時とアライメント時との間で、ステージの姿勢によるオフセット（誤差）が発生しなくなる。
【００５１】
図６には、本実施形態に係る露光装置１０の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御する制御装置ＣＯＮＴ及び、この制御装置ＣＯＮＴに計測結果を出力する各種計測機器及び、これらの計測結果に基づいて駆動される各種駆動装置から構成される。
なお、以下の説明では、制御装置ＣＯＮＴの制御により各種駆動装置が駆動される点については記載を省略する。
【００５２】
続いて、本実施形態に係る露光装置１０におけるステージ装置１２の動作の中、露光エリアとアライメントエリアとの間でウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を入れ替える（スイッチする）動作について図７に示すフローチャート、図８乃至図１１を参照して説明する。なお、図８乃至図１１においては、ステージ構成部材を簡略化して図示しており、また各図を用いて説明する動作に特に関係のあるものについてのみ符号を付している。
【００５３】
（露光処理中＆アライメント処理中）
図８は、露光エリア（図中、上側）に位置するウエハステージＷＳＴ２に対して露光処理が行われ、アライメントエリア（図中、下側）に位置するウエハステージＷＳＴ１に対してアライメント処理が行われる図である。
このとき、各ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２においては、テーブル部７０Ａ、７０Ｂ（すなわちウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢ）はリニアモータＬＭ１、ＬＭ２の駆動によりＹ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂ（の支持部８２Ａ、８２Ｂ）に対してＸ軸方向に相対移動する。換言すると、テーブル部７０Ａ、７０Ｂは、Ｘリニアモータ６５Ａ、６５Ｂの駆動を伴うことなく独立して、Ｙ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂから離間する方向（テーブル部７０Ａは＋Ｘ側、テーブル部７０Ｂは−Ｘ側）へ移動できる。そのため、Ｙガイドステージ６１Ａ、６１Ｂをステージ定盤４４の外側に止めておくことができ、テーブル部７０ＡはＹガイドステージ６１Ｂに対して、そしてテーブル部７０ＢはＹガイドステージ６１Ａに対して接触することなくウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢに保持されたウエハＷ１、Ｗ２の所定領域を露光位置、アライメント位置にそれぞれ移動させて位置決めすることができる。
なお、ウエハステージＷＳＴ１においては、アライメント処理によりウエハ上のアライメントマーク（ウエハマーク）と基準マーク板ＦＭの基準マークとの相対位置関係が計測される。
【００５４】
上記粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂに対してテーブル部７０Ａ、７０Ｂが相対移動する際、Ｘ軸方向の相対移動に関しては、その反力でＸガイド６０Ａ、６０Ｂに沿って固定子５８Ａ、５８Ｂが移動するため、ベースプレートＢＰに与える運動量が一定に保存され、重心位置も保持される。また、テーブル部７０Ａ、７０Ｂが粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂに対してＹ軸方向に相対移動する際には、電磁石８１Ａ、８１Ｂの磁気的吸引力を調整することで、テーブル部７０Ａ、７０Ｂの移動に伴う反力が相殺（キャンセル）される。
なお、テーブル部７０ＡとウエハホルダーＷＨＡ、及びテーブル部７０ＢとウエハホルダーＷＨＢは、それぞれ一体的に構成されているので、以下の説明ではこれらテーブル部及びウエハホルダーの移動については単にウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢの移動として説明する。また、以下の説明では、ステージ定盤４４の中心から外れる方向を単に外側方向と称して説明する。
【００５５】
（ウエハホルダーをＸ軸方向外側に退避させる工程）
ウエハステージＷＳＴ２に対する露光処理、ウエハステージＷＳＴ１に対するアライメント処理が終了すると、制御装置ＣＯＮＴは、露光エリアとアライメントエリアとの間でステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置をスイッチさせるために（ステップＳ０、図７参照）、Ｙリニアモータ６７Ａ、６７Ｂを用いてウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をＹ軸方向に沿って移動させるが、ステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２同士が接触しないように、且つ各ステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２がレーザ干渉計３４と接触しないように、予め移動ステージ８３Ａ、８３Ｂを移動させてウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢを互いに遠ざける。より詳細には、リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の駆動により、図９に示すように、移動ステージ８３Ａ、８３ＢをＸ軸方向でステージ定盤４４の外側方向へ移動させて、ウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢをＹ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂにそれぞれ近接させるとともに、Ｘリニアモータ６５Ａ、６５Ｂの可動子６２Ａ、６２ＢについてもＸ軸方向で外側方向へ移動させる（ステップＳ１）。
【００５６】
ここで、各ステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をレーザ干渉計３４と接触させないために必要な移動量は、移動ステージ８３Ａ、８３Ｂの移動量と可動子６２Ａ、６２Ｂの移動量とを加算したものとなるため、移動ステージ８３Ａ、８３Ｂが移動することにより、移動ステージ８３Ａ、８３Ｂが存在しない場合（ウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢとＹ粗動ステージ６３Ａ、６３ＢとがＸ軸方向にほぼ一体的に移動する場合）と比較して、可動子６２Ａ、６２Ｂの移動量は小さくなる。
また、移動ステージ８３Ａ、８３Ｂが外側方向に移動した際には、図４に示すように、移動ステージ８３Ａ、８３Ｂの一部がステージ定盤４４の外側に位置することになるが、エアベアリング７２がステージ定盤４４に支持されているため支障を来すことがなく、ステージ定盤４４をＸ軸方向で小さくできる。
【００５７】
（ウエハホルダーをＹ軸方向に移動させる工程）
次に、ウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢを互いに遠ざけた状態でＹリニアモータ６７Ａ、６７Ｂの駆動によってウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をＹ軸方向（互いに逆方向）に移動させ（ステップＳ２）、図１０に示すように、ウエハステージＷＳＴ１を露光エリアに、ウエハステージＷＳＴ２をアライメントエリアにそれぞれ位置させる。このウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の接近移動に際しても、予め各ステージをＸ軸方向に遠ざけているので、ステージ同士及びレーザ干渉計３４と接触することがない。
【００５８】
（スイッチされたウエハホルダーをＸ軸方向中央側に移動させる工程）
続いて、Ｘリニアモータ６５Ａ、６５Ｂの駆動により粗動ステージ６３Ａ、６３ＢをＸ軸方向に沿ってステージ定盤４４の中央側に移動させるとともに、リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の駆動により移動ステージ８３Ａ、８３Ｂを支持部８２Ａ、８２Ｂに対してＸ軸方向に移動させることにより、図１１に示すように、ウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢを露光エリア、アライメントエリアの所定位置（処理位置）にそれぞれ位置決めする（ステップＳ３）。
【００５９】
上記Ｘリニアモータ６５Ａ、６５Ｂ、Ｙリニアモータ６７Ａ、６７Ｂ及びリニアモータＬＭ１、ＬＭ２を用いたウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢの位置決めは、駆動量が大きなラフな位置決め（粗位置決め）として行われ、微少な駆動量でウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢを精密（ファイン）に位置決めする際には、図３及び図４に示したＥＩコア８４ａ〜８４ｃ及びボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃの駆動により、ウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢを６自由度で変位させることにより行われる。
このようにして、露光エリアとアライメントエリアとの間で、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のスイッチングが完了する（ステップＳ４）。
【００６０】
次に、２つのウエハステージを用いた並行処理について説明する。
例えば、露光エリアにおいてウエハホルダーＷＨＡ上のウエハＷ１に対し投影光学系ＰＬを介して後述のようにして露光動作を行なっている間に、アライメントエリアでは所定のローディングポジションにてウエハローダ及びウエハステージＷＳＴ２上の不図示の受け渡し機構によりウエハ交換が行われ、ウエハホルダーＷＨＢ上にウエハＷ２がロードされる。次いで、制御装置ＣＯＮＴでは、上記干渉計３４、３５の計測値をモニタしつつ、Ｙリニアモータ６５Ｂ及びＸリニアモータ６７Ｂを制御して、ウエハステージＷＳＴ２をアライメント基準位置に位置決めする。このウエハステージＷＳＴ２の移動の間も、ウエハステージＷＳＴ１側では露光動作が続行されている。なお、上記アライメント基準位置とは、アライメント光学系ＡＬＧの真下にウエハステージＷＳＴ２の基準マーク板ＦＭ２上の第１基準マーク（図示省略）が来るような位置である。
【００６１】
続いて、ウエハステージＷＳＴ２側では、サーチアライメントを実施した後、ウエハＷ２上の各ショット領域の配列を、例えばＥＧＡを使って求めるファインアライメントが行なわれる。すなわち、干渉計３４、３５の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴ２の位置を管理しつつ、設計上のショット配列データ（アライメントマーク位置データ）をもとに、ウエハＷ２上の所定のサンプルショットのアライメントマーク位置をアライメント光学系ＡＬＧのＦＩＡ系のセンサ等で計測し、この計測結果とショット配列の設計座標データとに基づいて最小自乗法による統計演算により、全てのショット配列データを演算する。これにより、上記のアライメント時ステージ座標系上で各ショットの座標位置が算出される。そして、制御装置ＣＯＮＴでは、各ショットの座標位置から前述した第１基準マークの座標位置を減算することで、第１基準マークに対する各ショットの相対位置関係を算出する。
【００６２】
一方、露光エリアにおいては、ウエハステージＷＳＴ１を、露光時ステージ座標系上で位置制御しながら、ウエハステージＷＳＴ１上の基準マーク板ＦＭ１がレチクルパターン像の投影位置に位置決めされる露光基準位置に位置決めする。この露光基準位置にウエハステージＷＳＴ１が位置決めされると、制御装置ＣＯＮＴでは、一対のレチクルアライメント顕微鏡（図示省略）により露光光を用いて基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークとそれに対応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対位置検出、すなわちレチクルアライメント顕微鏡による前記各マーク像の画像信号の取り込みを行なう。これにより、露光時ステージ座標系における基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークの座標位置と、レチクルＲ上マークのウエハ面上投影像座標位置が検出されることとなり、両者の差により露光位置（投影光学系ＰＬの投影中心）と基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークの座標位置の相対位置関係が求められる。
【００６３】
そして、主制御装置ＣＯＮＴでは、先にアライメント処理で求めた基準マーク板ＦＭ１上の第１基準マークに対するウエハＷ１上の各ショットの相対位置関係、及び露光位置と基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークの座標位置との相対位置関係より、最終的に露光位置と各ショットの相対位置関係を算出する。そして、その算出結果に基づいてＥＩコア８４ａ〜８４ｃ及びボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃを駆動してウエハホルダーＷＨＡをファインに位置決めするとともに、ウエハＷ１上のショット領域の露光のための走査開始位置にウエハステージＷＳＴ１を順次位置決めしつつ、各ショット領域の露光の都度、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１とを同期して走査方向に相対走査することにより、走査露光が行なわれることとなる。勿論、このウエハＷ１側の露光動作と並行して、ウエハステージＷＳＴ２側では、ウエハ交換、これに続き、前述と同様にアライメント基準位置へのウエハステージＷＳＴ２の移動、サーチアライメント、ファインアライメントが行われる。そして、その後、上述と同様に、２つのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を独立して２次元方向に移動させながら入れ替え（スイッチング）、一方のウエハステージ上のウエハに対する露光シーケンスと、他方のウエハに対するウエハ交換及びアライメントシーケンスとの並行処理が繰り返し行われる。
【００６４】
以上のように、本実施の形態では、スイッチングを行うに当たってウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢをＸ軸方向で遠ざける際に移動ステージ８３Ａ、８３Ｂを移動させるので、Ｘリニアモータ６５Ａ、６５Ｂの可動子６２Ａ、６２Ｂを駆動する際のストロークを短くすることができる。そのため、固定子５８Ａ、５８Ｂを短くすることができ、Ｙリニアモータ６５Ａ、６５Ｂの設置に要するスペースを抑えた省スペース化を図ることが可能になる。また、本実施の形態では、ウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢを含むテーブル部７０Ａ、７０Ｂが移動ステージ８３Ａ、８３Ｂに対して６自由度で支持されて精密な位置決めがなされ、粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂにおいては高い位置決め精度が要求されないため、粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂをステージ定盤４４によってＺ方向に支持させることなく駆動することができ、ステージ定盤４４の小型化による省スペース化も併せて実現している。
【００６５】
また、本実施の形態では、上記のように可動子６２Ａ、６２Ｂの駆動ストロークを短くできるので、露光処理及びアライメント処理を実施する際にＹガイドステージ６１Ａ、６１Ｂを従来よりも外側に位置させることが可能になる。従って、各処理を実施する際にこれらＹガイドステージ６１Ａ、６１ＢがウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢの移動の妨げにならないため、一方の処理のために他方の処理を中断させる必要がなくなり、スループットの低下を防止して生産効率の向上に寄与することも可能になる。
【００６６】
また、本実施の形態では、ウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢの移動に伴う反力を固定子５８Ａ、５８Ｂの移動及び電磁石８１Ａ、８１Ｂの駆動によりキャンセルしていることに加えて、Ｘリニアモータ６５Ａ、６５Ｂの固定子５８Ａ、５８Ｂ及びＹリニアモータ６７Ａ、６７Ｂの固定子６６Ａ、６６Ｂがステージ定盤４４の外側で支持されているので、上記反力に起因する振動がステージ定盤４４を介してウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢに伝わってパターンの転写精度等に悪影響を及ぼすことを回避できる。しかも、本実施の形態では、長ストロークを必要とする移動ステージ８３Ａ、８３Ｂ駆動用のアクチュエータとして、三相制御のリニアモータＬＭ１、ＬＭ２を用いることで制御性を向上させるとともに、高い位置決め精度を必要とするウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢ駆動用のアクチュエータとして、相間のリップル等が生じない単相制御のＥＩコア８４ａ〜８４ｃ及びボイスコイルモータ８５ａ〜８５ｃを用いることで高精度の位置制御を実現することができる。
【００６７】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、移動ステージ８３Ａ、８３Ｂが粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂに対してＸ、Ｙ、θＺ方向の３自由度で支持されるとしたが、ウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢと同様に６自由度で支持される構成としてもよい。
【００６８】
また、上記実施の形態では、スイッチングを行う際に、リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の駆動によりウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢをＸ軸方向外側へ移動させた後に、Ｙリニアモータ６７Ａ、６７Ｂの駆動によりＹ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂを介してウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢをＹ軸方向に移動させる手順としたが、これに限定されるものではなく、例えばウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢのＸ軸方向への移動とＹ軸方向への移動とを同時に行ってもよい。つまり、各ウエハホルダーがＹ軸方向についてレーザ干渉計３４に接近する方向に移動する際には、Ｘ軸方向外側へも同時に移動させ（斜めに移動させることになる）、逆にＹ軸方向についてレーザ干渉計３４から離間する方向へ移動する際には、Ｘ軸方向中央側へも同時に移動させる手順としてもよい。このときのウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢの移動速度、移動開始時期等は、各ステージがレーザ干渉計３４と接触しない値に設定すればよい。
この場合、ウエハホルダーＷＨＡ、ＷＨＢのＹ軸方向への移動工程中に、Ｘ軸方向への移動工程を併行して実施でき、スループットをより向上させることが可能になる。
【００６９】
また、上記実施の形態では、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２（テーブル部７０Ａ、７０Ｂ）が共通のステージ定盤４４により移動可能に支持される構成としたが、それぞれ個別の定盤に支持される２枚定盤形式を採用することも可能である。
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に適用する構成としたが、レチクルステージＲＳＴに適用することも可能である。
【００７０】
なお、上記実施形態では、照明ユニットＩＬＵがハウジング２０を有し、レチクルステージＲＳＴがレチクルチャンバ２２に収納され、ステージ装置１２がチャンバ４２内に設置され、これらハウジング１４、チャンバ２２、チャンバ４２及び投影光学系ＰＬの鏡筒内にヘリウムガス等の不活性ガスがそれぞれ充填されている場合について説明したが、これに限らず、露光装置の構成各部の全体が単一のチャンバ内に収納されていても構わない。
【００７１】
また、上記実施形態では、一方のウエハステージ上で１枚のレチクルのパターンを用いて露光を行っている間に、他方のウエハステージ上でウエハ交換、アライメント等を行う場合について説明したが、これに限らず、例えば特開平１０−２１４７８３号に開示されるように、２枚のレチクルを搭載可能なレチクルステージを用いて、一方のウエハステージ上で２枚のレチクルのパターンを用いて二重露光を行っている間に、他方のウエハステージ上でウエハ交換、アライメント等を並行して行うようにしても良い。このようにすると、同時並行処理によりスループットをあまり低下させることなく、二重露光により高解像度とＤＯＦ（焦点深度）の向上効果とを得ることができる。
【００７２】
なお、上記実施形態では、本発明に係るステージ装置が、スキャニング・ステッパに適用された場合について例示したが、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではなく、本発明に係るステージ装置は、マスクと基板とを静止した状態で露光を行うステッパ等の静止型の露光装置にも好適に適用できるものである。このような場合であっても、ステージ装置により、基板を保持する基板ステージの位置制御性を向上することができるので、ステージに保持された基板の位置決め精度の向上及び位置決め整定時間の短縮化が可能となり、これにより露光精度及びスループットの向上が可能となる。
【００７３】
また、本発明に係るステージ装置は、投影光学系を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクのパターンを基板に転写するプロキシミティ露光装置にも好適に適用できる。
【００７４】
勿論、本発明は、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子、プラズマディスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気へッドの製造に用いられる、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）の製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。
【００７５】
また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、ＥＵＶ露光装置では反射型マスクが用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。
【００７６】
さらに、本発明に係るステージ装置は、露光装置に限らず、その他の基板の処理装置（例えば、レーザリペア装置、基板検査装置その他）、あるいはその他の精密機械における試料の位置決め装置にも広く適用できる。
【００７７】
投影光学系ＰＬとしては、光源としてＡｒＦエキシマレーザ光源あるいはＫｒＦエキシマレーザ光源を用いる場合には、屈折光学素子（レンズ素子）のみから成る屈折系が主として用いられるが、Ｆ２レーザ光源、Ａｒ２レーザ光源等を用いる場合には、例えば特開平３−２８２５２７号公報に開示されているような、屈折光学素子と反射光学素子（凹面鏡やビームスプリッタ等）とを組み合わせたいわゆるカタディオプトリック系（反射屈折系）、あるいは反射光学素子のみから成る反射光学系が主として用いられる。但し、Ｆ２レーザ光源を用いる場合に、屈折系を用いることは可能である。
【００７８】
また、上記実施形態では、投影光学系として縮小系を用いる場合について説明したが、投影光学系は等倍系および拡大系のいずれでも良い。さらに、反射屈折型の投影光学系としては、前述したものに限らず、例えば円形イメージフィールドを有し、かつ物体面側、及び像面側が共にテレセントリックであるとともに、その投影倍率が１／４倍又は１／５倍となる縮小系を用いても良い。また、この反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置の場合、照明光の照射領域が投影光学系の視野内でその光軸をほぼ中心とし、かつレチクル又はウエハの走査方向とほぼ直交する方向に沿つて延びる矩形スリット状に規定されるタイプであっても良い。かかる反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置によれば、例えば波長１５７ｎｍのＦ２レーザ光を露光用照明光として用いても１００ｎｍＬ／Ｓパターン程度の微細パターンをウエハ上に高精度に転写することが可能である。
【００７９】
また、本発明に係る露光装置における露光用光学系としては、投影光学系に限らず、Ｘ線光学系、電子光学系等の荷電粒子線光学系を用いることもできる。例えば、電子光学系を用いる場合には、光学系は電子レンズ及び偏向器を含んで構成することができ、電子銃として、熱電子放射型のランタンへキサボライト（ＬａＢ６）、夕ンタル（Ｔａ）を用いることができる。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。
【００８０】
更に、電子光学系を用いる露光装置に本発明を適用する場合、マスクを用いる構成としても良いし、マスクを用いずに電子線による直接描画により基板上にパターンを形成する構成としても良い。すなわち、本発明は、露光用光学系として電子光学系を用いる電子ビーム露光装置であれば、ペンシルビーム方式、可変成形ビーム方式、セルプロジェクション方式、ブランキング・アパーチャ方式、及びＥＢＰＳのいずれのタイプであっても、適用が可能である。
【００８１】
また、本発明に係る露光装置では、露光用照明光として、前述した遠紫外域、真空紫外域の光に限らず、波長５〜３０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域のＥＵＶ光を用いても良い。また、例えば真空紫外光としては、ＡｒＦエキシマレーザ光やＦ２レーザ光などが用いられるが、これに限らず、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光を、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、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用いても良い。
【００８２】
例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。特に発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光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、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。
【００８３】
また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
【００８４】
上記実施形態のように基板ステージやレチクルステージにリニアモータを用いる場合においてエアベアリングを用いたエア浮上型に限られず、ローレンツ力を用いた磁気浮上型を用いてもよい。また、各ステージは、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。
【００８５】
基板ステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。また、レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【００８６】
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及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。
【００８７】
半導体デバイスは、図１２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、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ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。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、駆動装置の設置に要するスペースや定盤の小型化を抑えた省スペース化を図ることが可能になる。
また、本発明では、露光処理やアライメント処理を中断させずスループットの低下を抑えるため、生産効率の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る露光装置の概略構成図である。
【図２】ステージ装置の外観斜視図である。
【図３】ウエハステージの平面図である。
【図４】図３における正面図である。
【図５】レチクルステージ、２つのウエハステージ、投影光学系及びアライメント系の位置関係を示す斜視図である。
【図６】露光装置の制御系の主要構成を示す制御ブロック図である。
【図７】ウエハステージをスイッチングする手順を示すフローチャート図である。
【図８】ウエハステージをスイッチングする手順を示す図である。
【図９】ウエハステージをスイッチングする手順を示す図である。
【図１０】ウエハステージをスイッチングする手順を示す図である。
【図１１】ウエハステージをスイッチングする手順を示す図である。
【図１２】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】
Ｒ レチクル（マスク）
ＲＳＴ レチクルステージ（マスクステージ）
Ｗ１、Ｗ２ ウエハ（基板、試料）
ＷＨＡ ウエハホルダー（第１ホルダー）
ＷＨＢ ウエハホルダー（第２ホルダー）
１０ 露光装置
１２ ステージ装置（基板ステージ）
３４ レーザ干渉計（検出装置）
４４ ステージ定盤（定盤）
５８Ａ、５８Ｂ 固定子
６２Ａ、６２Ｂ 可動子
６５Ａ Ｘリニアモータ（第１駆動装置、駆動装置）
６５Ｂ Ｘリニアモータ（第２駆動装置、駆動装置）
６７Ａ Ｙリニアモータ（第３駆動装置）
６７Ｂ Ｙリニアモータ（第４駆動装置）
８３Ａ 移動ステージ（第１移動ステージ）
８３Ｂ 移動ステージ（第２移動ステージ）
８４ａ〜８４ｃ ＥＩコア（アクチュエータ）
８５ａ〜８５ｃ ボイスコイルモータ（アクチュエータ）
Claims (11)
- 試料を保持して定盤上を移動可能なホルダーと、該ホルダーを前記定盤表面の第１方向に移動させる駆動装置とを備えるステージ装置であって、
前記駆動装置は、前記定盤の外側で前記第１方向に沿って設けられた固定子と、該固定子と協働する可動子とを有し、
前記ホルダーを支持するとともに、前記可動子に対して前記第１方向に移動する移動ステージを備えることを特徴とするステージ装置。 - 請求項１記載のステージ装置において、
前記移動ステージは、前記ホルダーを前記第１方向と略直交し前記定盤の表面に沿う第２方向に駆動する第２駆動装置の一部を構成することを特徴とするステージ装置。 - 請求項１または２記載のステージ装置において、
前記移動ステージは、前記可動子に対して３自由度以上の自由度を有し、
前記ホルダーは、前記移動ステージに対して６自由度を有することを特徴とするステージ装置。 - 請求項１から３のいずれかに記載のステージ装置において、前記ホルダーを前記移動ステージに対して相対移動させる単相制御のアクチュエータを備えることを特徴とするステージ装置。
- 請求項１から４のいずれかに記載のステージ装置において、前記ホルダー、前記駆動装置、及び前記移動ステージは、複数設けられていることを特徴とするステージ装置。
- 試料を保持して定盤上を移動可能な第１、第２ホルダーと、前記第１、第２ホルダーのそれぞれを前記定盤表面の第１方向に移動させる第１、第２駆動装置と、前記第１、第２ホルダーのそれぞれを前記第１方向とは異なる第２方向に移動させる第３、第４駆動装置と、を備えるステージ装置であって、
前記第１、第２駆動装置のそれぞれは、前記定盤の外側で前記第１方向に沿って設けられた固定子と、該固定子と協働する可動子とを備え、
前記第１、第２ホルダーをそれぞれ支持するとともに、前記可動子に対して前記第１方向に移動させる第１、第２移動ステージと、
前記第３、第４駆動装置の少なくとも一方の駆動装置を用いて前記第１ホルダーと前記第２ホルダーとを前記第２方向に沿って接近させるときに、前記第１、第２移動ステージの少なくとも一方のステージを用いて前記第１ホルダーと前記第２ホルダーとを前記第１方向に沿って遠ざける制御装置と、を備えたことを特徴とするステージ装置。 - 請求項６記載のステージ装置において、
前記第１ホルダーと前記第２ホルダーとを前記第１方向に遠ざける際に、前記第１移動ステージと前記第２移動ステージとの少なくとも一方のステージの一部は、前記定盤の外側に位置することを特徴とするステージ装置。 - 請求項６または７記載のステージ装置において、
前記固定子は、前記第１、第２ホルダーの移動に伴う反力に応じて移動することを特徴とするステージ装置。 - 請求項６から８のいずれかに記載のステージ装置において、前記可動子は、前記第３、第４駆動装置の一部に設けられることを特徴とするステージ装置。
- 請求項６から９のいずれかに記載のステージ装置において、
検知光を照射して前記第１、第２ホルダーの少なくとも一方の位置情報を検出する検出装置が前記定盤上方で前記第１、第２ホルダーの間に配置されることを特徴とするステージ装置。 - マスクステージに保持されたマスクのパターンを基板ステージに保持された基板に露光する露光装置であって、
前記マスクステージと前記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から請求項１０のいずれか一項に記載のステージ装置が用いられることを特徴とする露光装置。
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| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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