JP2005285881A - Stage device and exposure apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stage device capable of reducing the heat produced when driving a coarse motion stage and of replacing a fine motion stage, and to provide an exposure apparatus. <P>SOLUTION: The stage device comprises a first stage 63A that moves in a first direction, and a second stage 83A that moves in the first direction and a second direction different from the first direction. It further comprises a first stator 112A provided on the first stage 63A along the first direction, a first movable unit 111A which is provided on the second stage 83A and is opened along the first direction, a first driving device for transferring the first stage 83A to the first direction, a second stator 102A provided on the first stage 63A along the first direction, a second movable unit 101A which is provided on the second stage 83A and is opened along the first direction, and a second driving device for transferring the second stage 83A to the second direction. When the first stage 63A is transferred along the first direction, the first stage 63A can be separated from the second stage 83A. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ステージ装置及び露光装置に関するものである。   The present invention relates to a stage apparatus and an exposure apparatus.

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。   Conventionally, various exposure apparatuses have been used when manufacturing semiconductor elements (integrated circuits), liquid crystal display elements, and the like in a lithography process. In recent years, along with the high integration of semiconductor elements, a step-and-repeat reduction projection exposure apparatus (so-called stepper) and a step-and-scan scanning projection exposure apparatus (so-called stepper) in which this stepper has been improved. Sequentially moving projection exposure apparatuses such as scanning steppers are the mainstream.

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。   Since this type of projection exposure apparatus is mainly used as a mass-production machine for semiconductor elements and the like, it is possible to improve the throughput, that is, the throughput of how many wafers can be exposed within a certain period of time. Is inevitably requested.

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。   In this type of projection exposure apparatus, three main operations are repeatedly performed using one wafer stage as follows: wafer exchange → alignment (search alignment, fine alignment) → exposure → wafer exchange. Therefore, if the above three operations, ie, wafer exchange, alignment, and exposure operations, can be processed partially or simultaneously in parallel, the throughput is improved compared to the case where these operations are performed sequentially. Can be made. However, no exposure is performed during wafer exchange and alignment. To shorten the process time, that is, to improve throughput, for example, the wafer exchange and alignment stage and the exposure stage are controlled independently at the same time. A way to do this is conceivable.

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。
このステージ装置においては、各ウエハステージは、エアパッド(気体静圧軸受)が設けられ、加圧気体の静圧によりガイドバーに微小ギャップをもって非接触で支持される粗動ステージ(第1ステージ)と、ウエハ等の基板を保持し、粗動ステージに対して片持ち状態で支持される微動ステージ(第2ステージ)をそれぞれ有する構成となっている。
特開2003−17404号公報
In this regard, for example, Patent Document 1 discloses a first guide bar and a second guide bar that can be moved in the Y-axis direction by a Y-axis linear motor, along the first guide bar and the second guide bar in the X-axis direction. The movable first and second wafer stages are provided, and the two wafer stages are independently XY-dimensionally arranged at the exposure position and alignment position directly below the projection optical system and alignment optical system arranged along the X-axis direction. A stage apparatus that is driven in parallel with a direction is disclosed.
In this stage apparatus, each wafer stage is provided with an air pad (gas static pressure bearing), and a coarse motion stage (first stage) that is supported in a non-contact manner with a small gap on the guide bar by the static pressure of the pressurized gas. Each substrate has a fine movement stage (second stage) that holds a substrate such as a wafer and is supported in a cantilevered state with respect to the coarse movement stage.
JP 2003-17404 A

上記の技術では、粗動ステージに対する微動ステージの相対的な可動範囲はX微動機構及びY微動機構における可動子と固定子とのクリアランス範囲内に制限されている。具体的には、粗動ステージに対する微動ステージのX方向の可動範囲はX微動機構における可動子と固定子とのクリアランス範囲内に制限され、Y方向の可動範囲はY微動機構における可動子と固定子とのクリアランス範囲内に制限される。通常、これらのクリアランスは1mm程度に設定されるため、粗動ステージは微動ステージとほぼ同一の加速プロファイルで駆動する必要があり、重量の大きい粗動ステージ用の駆動装置の発熱が大きくなるという問題が生じる。また、粗動ステージと微動ステージとの相対位置変動も微動機構における可動子と固定子とのクリアランス範囲内に制限されるため、粗動ステージには粗動ステージには相応の制御応答特性が要求される。従って、微動ステージのみならず粗動ステージに対しても駆動プロファイルに応じた軽量化が必要となり、設計上の自由度が制限されるという問題が生じる。   In the above technique, the relative movable range of the fine movement stage with respect to the coarse movement stage is limited to the clearance range between the movable element and the stator in the X fine movement mechanism and the Y fine movement mechanism. Specifically, the movable range in the X direction of the fine movement stage relative to the coarse movement stage is limited to the clearance range between the movable element and the stator in the X fine movement mechanism, and the movable range in the Y direction is fixed to the movable element in the Y fine movement mechanism. Limited to clearance with child. Usually, since these clearances are set to about 1 mm, it is necessary to drive the coarse movement stage with almost the same acceleration profile as that of the fine movement stage. Occurs. In addition, since the relative position fluctuation between the coarse movement stage and the fine movement stage is limited within the clearance range between the mover and the stator in the fine movement mechanism, the coarse movement stage requires a corresponding control response characteristic. Is done. Accordingly, not only the fine movement stage but also the coarse movement stage needs to be reduced in weight according to the driving profile, and there is a problem that the degree of freedom in design is limited.

また、近年では露光処理とアライメント処理等を併行して実施することで生産効率を高めることが検討されている。さらに、この併行処理を実現する手段の一つとして、複数のステージ間で微動ステージを交換する構成も検討されているが、この場合も微動機構における可動子と固定子とのクリアランスによる制限が粗動ステージと微動ステージとの交換の障害となってしまう。   In recent years, it has been studied to increase production efficiency by carrying out exposure processing and alignment processing in parallel. Furthermore, as one of means for realizing this parallel processing, a configuration in which the fine movement stage is exchanged between a plurality of stages has been studied, but in this case as well, the limitation due to the clearance between the movable element and the stator in the fine movement mechanism is rough. It becomes an obstacle to exchange between the moving stage and the fine moving stage.

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、粗動ステージの駆動に伴う発熱を低減し、また設計上の自由度を大きくすることができ、さらに微動ステージの交換を可能とす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。   The present invention has been made in consideration of the above points, and can reduce the heat generated by the driving of the coarse movement stage, increase the degree of freedom in design, and allow the fine movement stage to be replaced. An object of the present invention is to provide a stage apparatus and an exposure apparatus.

上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明のステージ装置は、定盤(44)の表面(44a)に沿って第1方向に移動する第1ステージ(63A、63B)と、第1ステージ(63A、63B)に対して第1方向及び第1方向とは異なる第2方向とに移動する第2ステージ(83A、83B)とを有するステージ装置(12)であって、第1方向に沿って第1ステージ(63A、63B)に設けられた第1固定子(112A、112B)と、第2ステージ(83A、83B)に設けられ第1方向に沿って開放された第1可動子(111A、111B)とを有し、第2ステージ(83A、83B)を第1方向に移動させる第1駆動装置(110A、110B)と、第1方向に沿って第1ステージ(63A、63B)に設けられた第2固定子(102A、102B)と、第2ステージ(83A、83B)に設けられ第1方向に沿って開放された第2可動子(101A、101B)とを有し、第2ステージ(83A、83B)を第2方向に移動させる第2駆動装置(100A、100B)とを備え、第1ステージ(63A、63B)を第1方向に沿って移動させた際に第1ステージ(63A、63B)と第2ステージ(83A、83B)とが分離可能であることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
The stage apparatus according to the present invention includes a first stage (63A, 63B) that moves in a first direction along the surface (44a) of the surface plate (44), and a first direction with respect to the first stage (63A, 63B). And a stage device (12) having a second stage (83A, 83B) moving in a second direction different from the first direction, provided on the first stage (63A, 63B) along the first direction. The first stator (112A, 112B) and the first mover (111A, 111B) provided on the second stage (83A, 83B) and opened along the first direction, and the second stage First driving devices (110A, 110B) that move (83A, 83B) in the first direction, and second stators (102A, 102B) provided on the first stage (63A, 63B) along the first direction And the second stay (83A, 83B) and second movable elements (101A, 101B) opened in the first direction and moving the second stage (83A, 83B) in the second direction. (100A, 100B), and the first stage (63A, 63B) and the second stage (83A, 83B) can be separated when the first stage (63A, 63B) is moved along the first direction. It is characterized by being.

従って、本発明のステージ装置では、第1駆動装置(110A、110B)により第2ステージ(83A、83B)を第1方向に移動させる際、及び第2駆動装置(100A、100B)により第2ステージ(83A、83B)を第2方向に移動させる際に、それぞれ第1可動子(111A、111B)及び第2可動子(101A、101B)が各方向で開放されているので、移動に制限を受けない。そのため、第2ステージ(83A、83B)の移動時に第1ステージ(63A、63B)を同一の加速プロファイルで駆動する必要がなくなり、発熱量を抑制することができるとともに、設計上の自由度に対する制限も緩和することができる。
また、本発明では、第2ステージ(83A、83B)を第1方向に移動させて第1ステージ(63A、63B)から分離させることで、第2ステージ(83A、83B)を交換することが可能になる。
Therefore, in the stage apparatus of the present invention, the second stage (83A, 83B) is moved in the first direction by the first driving device (110A, 110B), and the second stage is driven by the second driving device (100A, 100B). When moving (83A, 83B) in the second direction, the first mover (111A, 111B) and the second mover (101A, 101B) are opened in each direction, so that the movement is restricted. Absent. Therefore, it is not necessary to drive the first stage (63A, 63B) with the same acceleration profile when the second stage (83A, 83B) is moved, the amount of heat generation can be suppressed, and the design freedom is limited. Can also be relaxed.
In the present invention, the second stage (83A, 83B) can be exchanged by moving the second stage (83A, 83B) in the first direction and separating it from the first stage (63A, 63B). become.

また、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、マスクステージと基板ステージとの少なくとも一方のステージ(12)として、請求項1から請求項9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ものである。   The exposure apparatus of the present invention exposes the pattern of the mask (R) held on the mask stage (RST) onto the substrate (W, W1, W2) held on the substrate stage (12). And the stage apparatus as described in any one of Claim 1-9 is used as at least one stage (12) of a mask stage and a substrate stage.

従って、本発明の露光装置では、マスク(R)や基板(W、W1、W2)を移動させる際の発熱量を抑制することができ、発熱による空気揺らぎ等を抑えることでパターンの転写精度の低下を防ぐことが可能になる。また、マスクステージや基板ステージを交換可能とすることで、併行処理が可能になり生産性を高めることができる。   Therefore, in the exposure apparatus of the present invention, the amount of heat generated when the mask (R) and the substrate (W, W1, W2) are moved can be suppressed, and the pattern transfer accuracy can be improved by suppressing air fluctuation caused by the heat generation. It becomes possible to prevent the decrease. Further, by making the mask stage and the substrate stage replaceable, parallel processing can be performed and productivity can be improved.

本発明では、ステージの駆動に伴う発熱を抑えることが可能になり、露光装置に適用した場合には、空気揺らぎ等、発熱に起因する露光精度(パターン転写精度)への悪影響を低減することが可能になる。また、本発明では、ステージの交換を容易に行うことができ、生産効率の向上に寄与できる。   In the present invention, it is possible to suppress the heat generated by driving the stage, and when applied to an exposure apparatus, adverse effects on exposure accuracy (pattern transfer accuracy) caused by heat generation, such as air fluctuation, can be reduced. It becomes possible. Further, in the present invention, the stage can be easily replaced, which can contribute to the improvement of production efficiency.

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16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。
Embodiments of the stage apparatus and exposure apparatus of the present invention will be described below with reference to FIGS.
Here, as an exposure apparatus, for example, a description will be given using an example in which a scanning stepper is used that transfers a circuit pattern of a semiconductor device formed on a reticle onto a wafer while moving the reticle and the wafer synchronously. In this exposure apparatus, the stage apparatus of the present invention will be described as applied to a wafer stage.

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1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。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 10 according to an embodiment.
The exposure apparatus 10 includes a light source (not shown) and an illumination unit ILU. The illumination system illuminates a reticle R as a mask from above with exposure illumination light. The reticle R is mainly set in a predetermined scanning direction, here a first direction. , A reticle driving system for driving in the Y-axis direction (left and right direction in FIG. 1), a projection optical system PL disposed below the reticle R, and a wafer W1, W2 (substrates) disposed below the projection optical system PL. Stage device 12 as a substrate stage including wafer stages WST1 and WST2 independently holding and moving independently in an XY two-dimensional plane, and arranged on the −Y side of projection optical system PL. Alignment optical system ALG and the like. Among these components, the above-described parts other than the light source (not shown) are housed in an environmental control chamber (hereinafter referred to as “chamber”) 14 that is installed on the floor surface of an ultra-clean room and in which temperature, humidity, etc. are accurately controlled. Yes.

なお、投影光学系PLの光軸AX(図11参照)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11参照)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。   The optical axis AX (see FIG. 11) of the projection optical system PL is disposed at the + Y side position of the stage surface plate 44, and the optical axis SX (see FIG. 11) of the alignment optical system ALG is − It is arranged at a position on the Y side. Therefore, the + Y side of the stage surface plate 44 is used as an exposure area, and an exposure process is performed on the wafer stage located in this area. The −Y side of the stage surface plate 44 is used as an alignment area, and the wafer stage located in this area. Is aligned.

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2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、及びウエハステージWST1、WST2の位置を計測するウエハ干渉計システム等から主に構成される。
As shown in FIG. 1, the stage apparatus 12 is installed inside a chamber 42 that forms a wafer chamber 40 therein. On the upper wall of the chamber 42, the vicinity of the lower end of the lens barrel of the projection optical system PL is joined without a gap.
The stage apparatus 12 is levitated and supported via a stage surface plate 44 accommodated in the wafer chamber 40, and a vacuum preload type gas static pressure bearing device (not shown) that is a non-contact bearing above the stage surface plate 44, and Y Two wafer stages WST1 and WST2 that can be moved two-dimensionally independently in the axial direction (left and right direction in FIG. 1) and the X direction (second direction in FIG. 1), which is the second direction, and these wafer stages WST1 , WST2, a stage driving system, and a wafer interferometer system that measures the positions of wafer stages WST1, WST2.

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(N)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。 The wafer chamber 40 is filled with clean helium gas (He) or dry nitrogen gas (N 2 ) with an air (oxygen) concentration of several ppm. In addition, the wafer 42 forming the wafer chamber 40 is not loaded / unloaded at the position of the −Y side half (right half in FIG. 1) on the −X side (front side in FIG. 1) of the chamber 42. The illustrated wafer loader is provided.

図2には、チャンバ42内に収納されたステージ装置12の概略的な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の内部底面に設置されたベースプレートBP上に不図示の防振ユニットを介して3点あるいは4点で水平に支持されたステージ定盤(定盤)44、ウエハステージWST1に接続されX方向に延在するXガイドステージ61Aに沿って移動する粗動ステージ(第1ステージ)63A、ウエハステージWST2に接続されX方向に延在するXガイドステージ61Bに沿って移動する粗動ステージ(第1ステージ)63B、粗動ステージ63A、63B及びX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Y軸方向に駆動するYリニアモータ65A、65B、粗動ステージ63A、63Bを介してウエハステージWST1、WST2をそれぞれX軸方向に駆動するXリニアモータ67A、67Bを有している。   FIG. 2 is a schematic perspective view of the stage apparatus 12 housed in the chamber 42. As shown in FIGS. 2 and 1, the stage device 12 is horizontally supported at three or four points via a vibration isolation unit (not shown) on a base plate BP installed on the inner bottom surface of the chamber 42. A stage surface plate (surface plate) 44, a coarse movement stage (first stage) 63A that moves along an X guide stage 61A that is connected to wafer stage WST1 and extends in the X direction, and is connected to wafer stage WST2 and extends in the X direction. Wafer stages WST1 and WST2 are driven in the Y-axis direction via coarse movement stage (first stage) 63B, coarse movement stages 63A and 63B, and X guide stages 61A and 61B moving along existing X guide stage 61B. Wafer stages WST1, WST2 via Y linear motors 65A, 65B and coarse movement stages 63A, 63B X linear motors 67A for driving the X-axis direction each have a 67B.

Xガイドステージ61A、61Bの両端下側には、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60A、60Bがそれぞれ設けられており、エアベアリング60A、60Bの軸受け面から吹き出される加圧気体(例えば空気、ヘリウム、あるいは窒素ガスなど)の静圧と、Xガイドステージ61A、61B全体の自重と真空吸引力とのバランスにより、Xガイドステージ60A、60Bがステージ定盤44の上面である移動面44a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。   A plurality of vacuum preload type air bearings 60A and 60B, which are non-contact bearings, are provided below both ends of the X guide stages 61A and 61B, respectively, and pressure is blown out from the bearing surfaces of the air bearings 60A and 60B. The X guide stages 60A and 60B are the upper surface of the stage surface plate 44 due to the balance between the static pressure of gas (for example, air, helium, or nitrogen gas) and the own weight of the X guide stages 61A and 61B and the vacuum suction force. The moving surface 44a is supported in a non-contact manner through a clearance of about several microns.

Yリニアモータ65Aは、ステージ定盤44のX軸方向両外側にそれぞれY軸方向に沿って配置された固定子58Aと、Xガイドステージ61Aの両端に設けられ、それぞれ固定子58Aとの間の電磁気的相互作用により固定子58Aに沿ってY軸方向に駆動される可動子62Aとから構成されている。これら固定子58Aは、ステージ定盤44のX軸方向に分離して設けられた支持ブロック64Aにそれぞれ支持される。
同様に、Yリニアモータ65Bは、ステージ定盤44のY軸方向両外側にそれぞれY軸方向に沿って配置された固定子58Bと、それぞれ固定子58Bとの間の電磁気的相互作用により固定子58Bに沿ってY軸方向に駆動される可動子62Bとから構成されている。これら固定子58Bは、支持ブロック64Bにそれぞれ支持される。
The Y linear motor 65A is provided at both ends of the stator 58A disposed along the Y-axis direction on both outer sides in the X-axis direction of the stage surface plate 44 and the X guide stage 61A, respectively, between the stator 58A. The movable member 62A is driven in the Y-axis direction along the stator 58A by electromagnetic interaction. These stators 58A are respectively supported by support blocks 64A provided separately in the X-axis direction of the stage surface plate 44.
Similarly, the Y linear motor 65B includes a stator 58B disposed on both outer sides of the stage base plate 44 in the Y-axis direction along the Y-axis direction, and a stator by electromagnetic interaction between the stator 58B and the stator 58B. A movable element 62B driven in the Y-axis direction along 58B. These stators 58B are supported by the support block 64B, respectively.

また、+X側に位置する支持ブロック64A、64Bには、Y方向に沿ってYガイド68A、68Bがそれぞれ設けられており、+X側に位置する可動子62A、62BにはYガイド68A、68Bに嵌合してガイドされるYガイドステージ69A、69Bが設けられている。   The support blocks 64A and 64B positioned on the + X side are respectively provided with Y guides 68A and 68B along the Y direction. The movers 62A and 62B positioned on the + X side are provided with the Y guides 68A and 68B. Y guide stages 69A and 69B to be fitted and guided are provided.

固定子58A、58Bはそれぞれエアパッド等のエアベアリングを有しており、支持ブロック64A、64Bに対してY方向に非接触で移動自在に支持されている。従って、可動子62A、62B(ウエハステージWST1、WST2)のY軸方向の移動に伴う反力は、固定子58A、58Bが移動すること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Y方向において実質的に固定される。   The stators 58A and 58B each have an air bearing such as an air pad, and are supported so as to be movable in a non-contact manner in the Y direction with respect to the support blocks 64A and 64B. Accordingly, the reaction force accompanying the movement of the movers 62A and 62B (wafer stages WST1 and WST2) in the Y-axis direction is absorbed by the movement of the stators 58A and 58B, so the momentum applied to the base plate BP is theoretically large. The position of the center of gravity in the stage device 12 is substantially fixed in the Y direction.

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12参照)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12参照)の制御下で電磁石81A、81Bの磁気的吸引力を適宜調整することにより、粗動ステージ63A、63B及びウエハステージWST1、WST2のX方向への移動に伴う反力を相殺することができる。   The movers 62A and 62B are provided with electromagnets 81A and 81B (not shown in FIG. 2, refer to FIG. 12) on the surfaces facing the stators 58A and 58B, respectively. The stators 58A and 58B are electromagnets 81A and 58B, respectively. An iron plate (not shown) is provided on the surface facing 81B. Then, by appropriately adjusting the magnetic attractive force of the electromagnets 81A and 81B under the control of the control device CONT (see FIG. 12), the coarse movement stages 63A and 63B and the wafer stages WST1 and WST2 are moved in the X direction. Reaction force can be offset.

次に、図3乃至図10を参照して粗動ステージ63A、63B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及び粗動ステージ63Aについてのみ説明し、ウエハステージWST2及び粗動ステージ63B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。   Next, coarse movement stages 63A and 63B and wafer stages WST1 and WST2 will be described with reference to FIGS. Since wafer stages WST1 and WST2 have the same configuration, only wafer stage WST1 and coarse movement stage 63A will be typically described below, and wafer stage WST2 and coarse movement stage 63B are denoted by reference numerals (mainly in FIG. Only subscript B is added).

図3に示すように、ウエハステージWST1は、上述の粗動ステージ63Aと、この粗動ステージ63Aの−Y側(粗動ステージ63Bの場合は+Y側)に交換自在に接続される微動ステージ(第2ステージ)83Aとを主体に構成されている。微動ステージ83Aは、ウエハW1を吸着保持するウエハホルダWHAを有するテーブルユニット70Aと、エアシリンダ82Aによりテーブルユニット70Aを下方から3カ所(図3では+Y側のエアシリンダは不図示)で支持する支持ユニット84Aとから構成されている。エアシリンダ82Aは、制御装置CONTによる制御下でテーブルユニット70Aの自重をキャンセルするように、ほぼゼロの空気バネ剛性でテーブルユニット70Aを支持している。   As shown in FIG. 3, wafer stage WST1 includes coarse movement stage 63A described above and a fine movement stage that is interchangeably connected to the -Y side of coarse movement stage 63A (in the case of coarse movement stage 63B, the + Y side). (Second stage) 83A. Fine movement stage 83A includes a table unit 70A having wafer holder WHA for sucking and holding wafer W1, and a support unit for supporting table unit 70A from below by air cylinder 82A (the + Y side air cylinder is not shown in FIG. 3). 84A. The air cylinder 82A supports the table unit 70A with substantially zero air spring rigidity so as to cancel the weight of the table unit 70A under the control of the control device CONT.

支持ユニット84Aは、底面に非接触ベアリングである真空予圧型のエアベアリング73A(図4及び図5参照)が複数設けられたベアリング板71A、ベアリング板71A上に立設された上記エアシリンダ82A、ベアリング板71A上に立設されてエアシリンダ82Aを支持する支持板72Aを備えている。そして、エアベアリング73Aの軸受け面から吹き出される加圧気体(例えば空気、ヘリウム、あるいは窒素ガスなど)の静圧と、微動ステージ83A全体の自重と真空吸引力とのバランスにより、微動ステージ83Aがステージ定盤44の上面である移動面44a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。
また、ベアリング板71Aの上面には、粗動ステージ63Aに対する微動ステージ83Aの相対変位を計測する際に用いられるリニアエンコーダのスケール(位置指標部)74A、75Aが設けられている。なお、スケール74A、75Aを含むリニアエンコーダの詳細については後述する。
The support unit 84A includes a bearing plate 71A provided with a plurality of vacuum preload type air bearings 73A (see FIGS. 4 and 5) which are non-contact bearings on the bottom surface, and the air cylinder 82A provided upright on the bearing plate 71A. A support plate 72A is provided which stands on the bearing plate 71A and supports the air cylinder 82A. Then, fine movement stage 83A has a balance between the static pressure of pressurized gas (for example, air, helium, or nitrogen gas) blown out from the bearing surface of air bearing 73A, and the total weight and vacuum suction force of fine movement stage 83A. The moving surface 44a, which is the upper surface of the stage surface plate 44, is supported without contact through a clearance of about several microns.
Further, scales (position index portions) 74A and 75A of linear encoders used when measuring the relative displacement of the fine movement stage 83A with respect to the coarse movement stage 63A are provided on the upper surface of the bearing plate 71A. Details of the linear encoder including the scales 74A and 75A will be described later.

テーブルユニット70Aは、テーブル体76Aの上面に真空吸着等の吸着手段によりウエハ(基板)Wを保持する上述したウエハホルダWHAと、X軸方向の一端(−X側端部)にY軸方向に延びるX移動鏡77Xと、Y軸方向の一端(+Y側の端部)にX軸方向に延びるY移動鏡77Yとが設けられる構成になっている。さらに、テーブル体76A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は、例えばウエハステージWST1(微動ステージ83A)の基準位置を検出する際に用いられる。   The table unit 70A has the above-described wafer holder WHA that holds the wafer (substrate) W by suction means such as vacuum suction on the upper surface of the table body 76A, and extends in the Y-axis direction at one end (−X side end) in the X-axis direction. An X moving mirror 77X and a Y moving mirror 77Y extending in the X axis direction are provided at one end (+ Y side end) in the Y axis direction. Further, a reference mark plate FM whose surface is set to be substantially the same as the height of the wafer W is fixed to the upper surface of the table body 76A. This reference mark plate FM is used, for example, when detecting the reference position of wafer stage WST1 (fine movement stage 83A).

また、テーブル体76Aの下方のボディ85Aには、粗動ステージ63Aに対して微動ステージ83Aを6自由度で移動させるリニアモータの可動子が設けられている。
より詳細には、図4に示すように、ボディ85AのX軸方向中央部には、微動ステージ83Aを第2方向であるX軸方向に駆動するXモータ(第2駆動装置)100Aの可動子(第2可動子)101Aが設けられている。可動子101Aは、Y軸方向に沿って開放されるようにZ方向に隙間をあけてX軸方向に延設された一対の発磁体(磁石)で構成されている。
The body 85A below the table body 76A is provided with a mover of a linear motor that moves the fine movement stage 83A with six degrees of freedom with respect to the coarse movement stage 63A.
More specifically, as shown in FIG. 4, the mover of the X motor (second drive device) 100A that drives the fine movement stage 83A in the X-axis direction, which is the second direction, is located at the center in the X-axis direction of the body 85A. A (second mover) 101A is provided. The mover 101A is composed of a pair of magnetism bodies (magnets) extending in the X-axis direction with a gap in the Z-direction so as to be opened along the Y-axis direction.

可動子101Aを挟んだX軸方向両側には、微動ステージ83Aを第1方向であるY軸方向及びZθ方向(Z軸周りの回転方向)に駆動するYモータ(第1駆動装置)110Aの可動子(第1可動子)111Aが設けられている。可動子111Aは、Y軸方向に沿って開放されるように、各側においてZ方向に隙間をあけて、且つ図5に示すように、Y軸方向に延設された一対の発磁体で構成されている。   On both sides of the mover 101A in the X-axis direction, a Y motor (first drive device) 110A that drives the fine movement stage 83A in the Y-axis direction and the Zθ direction (rotation direction around the Z-axis) as the first direction is movable. A child (first mover) 111A is provided. The mover 111A is composed of a pair of magnetic generators that are spaced along the Z direction on each side so as to be opened along the Y axis direction, and extend in the Y axis direction as shown in FIG. Has been.

また、可動子111Aの下方には、微動ステージ83Aを第3方向であるZ軸方向、Xθ方向(X軸周りの回転方向)、及びYθ方向(Y軸周りの回転方向)に駆動するZモータ(第3駆動装置)120Aの可動子(第3可動子)121Aが設けられている。可動子121Aは、Y軸方向に沿って開放されるように、各側においてZ方向に隙間をあけて延設された一対の発磁体で構成されている。これら可動子121Aは、−X側ではY軸方向中央部の一カ所(図3及び図5では不図示)、+X側では隙間をあけてY軸方向の両側に二カ所の合計三カ所設けられている(図5参照)。   Also, below the mover 111A, a Z motor that drives the fine movement stage 83A in the third direction, ie, the Z-axis direction, the Xθ direction (the rotation direction around the X axis), and the Yθ direction (the rotation direction around the Y axis). (Third drive unit) A movable element (third movable element) 121A of 120A is provided. The mover 121A is composed of a pair of magnetomotive members extending on each side with a gap in the Z direction so as to be opened along the Y-axis direction. These movers 121A are provided at a total of three locations, one at the center in the Y-axis direction (not shown in FIGS. 3 and 5) on the −X side, and two on both sides in the Y-axis direction with a gap on the + X side. (See FIG. 5).

そして、粗動ステージ63Aには、図3に示してあるように、Xモータ100Aの固定子(第2固定子)102A、Yモータ110Aの固定子(第1固定子)112A、Zモータ120Aの固定子(第3固定子)122AがY軸方向(−Y側、粗動ステージ63Bの固定子102B、112B、122Bは+Y側)に沿って突設されている。固定子102Aはコイルユニットを内蔵しており、微動ステージ83AをY軸方向に沿って粗動ステージ63Aに装着したときに一対の可動子101Aの隙間に挿入される位置に設けられている。また、固定子112Aもコイルユニットを内蔵しており、微動ステージ83AをY軸方向に沿って粗動ステージ63Aに装着したときに一対の可動子111Aの隙間に挿入される位置に設けられている。同様に、固定子122Aはコイルユニットを内蔵しており、微動ステージ83AをY軸方向に沿って粗動ステージ63Aに装着したときに一対の可動子111Aの隙間に挿入される位置に設けられている。なお、固定子122Aは三カ所設けられた可動子121Aに対応して、−X側には一カ所、+X側にはY軸方向に隙間をあけて二カ所設けられている。これら固定子102A、112A、122A(におけるコイルユニット)によるモータ100A、110A、120A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12参照)。   As shown in FIG. 3, the coarse movement stage 63A includes a stator (second stator) 102A of the X motor 100A, a stator (first stator) 112A of the Y motor 110A, and a Z motor 120A. A stator (third stator) 122A protrudes along the Y-axis direction (−Y side, the stators 102B, 112B, and 122B of the coarse movement stage 63B are on the + Y side). The stator 102A incorporates a coil unit, and is provided at a position to be inserted into the gap between the pair of movers 101A when the fine movement stage 83A is mounted on the coarse movement stage 63A along the Y-axis direction. The stator 112A also includes a coil unit, and is provided at a position where the fine movement stage 83A is inserted into the gap between the pair of movable elements 111A when the fine movement stage 83A is mounted on the coarse movement stage 63A along the Y-axis direction. . Similarly, the stator 122A incorporates a coil unit, and is provided at a position where the fine movement stage 83A is inserted into the gap between the pair of movable elements 111A when the fine movement stage 83A is mounted on the coarse movement stage 63A along the Y-axis direction. Yes. The stator 122A is provided at one position on the −X side and at two positions on the + X side with a gap in the Y-axis direction corresponding to the mover 121A provided at three positions. Driving of the motors 100A, 110A, and 120A by the stators 102A, 112A, and 122A (coil units) is controlled by the control device CONT (not shown in FIG. 3, see FIG. 12).

従って、制御装置CONTにより、Xモータ100Aの駆動を制御することで、微動ステージ83Aを粗動ステージ63Aに対してX軸方向に相対移動させることができる。また、制御装置CONTにより、Yモータ110Aの駆動を制御して両側の可動子111Aを同一の大きさ・方向に駆動することで、微動ステージ83Aを粗動ステージ63Aに対してY軸方向に相対移動させることができ、また両側の可動子111Aの駆動量を異ならせることで、微動ステージ83Aを粗動ステージ63Aに対してZθ方向に相対移動させることができる。   Therefore, by controlling the driving of the X motor 100A by the control device CONT, the fine movement stage 83A can be moved relative to the coarse movement stage 63A in the X-axis direction. Further, the control device CONT controls the drive of the Y motor 110A to drive the movable elements 111A on both sides in the same size and direction, so that the fine movement stage 83A is relative to the coarse movement stage 63A in the Y-axis direction. The fine movement stage 83A can be moved relative to the coarse movement stage 63A in the Zθ direction by making it possible to move, and by making the drive amounts of the movable elements 111A on both sides different.

さらに、制御装置CONTにより、Zモータ120Aの駆動を制御して3つの可動子121Aを同一の大きさ・方向に駆動することで、微動ステージ83Aを粗動ステージ63Aに対してZ軸方向に相対移動させることができる。また、+X側の2つの可動子121Aを同一の大きさ・方向に駆動し、且つ−X側の可動子121Aの駆動量を異ならせることで、微動ステージ83Aを粗動ステージ63Aに対してYθ方向に相対移動させることができる。さらに、+X側の2つの可動子121Aの駆動量を異ならせることで、微動ステージ83Aを粗動ステージ63Aに対してXθ方向に相対移動させることができる。従って、Xモータ100A、Yモータ110A、Zモータ120Aの駆動により、微動ステージ83Aを粗動ステージ63Aに対してX軸方向、Y軸方向、Z軸方向、Xθ方向、Yθ方向、Zθ方向の6自由度で移動させることができる。   Further, the control device CONT controls the driving of the Z motor 120A to drive the three movable elements 121A in the same size and direction, so that the fine movement stage 83A is relative to the coarse movement stage 63A in the Z-axis direction. Can be moved. Further, by driving the two movable elements 121A on the + X side in the same size and direction, and by making the driving amount of the movable element 121A on the −X side different, the fine movement stage 83A is moved to Yθ with respect to the coarse movement stage 63A. It can be moved relative to the direction. Further, by varying the drive amount of the two movers 121A on the + X side, the fine movement stage 83A can be moved relative to the coarse movement stage 63A in the Xθ direction. Accordingly, by driving the X motor 100A, the Y motor 110A, and the Z motor 120A, the fine movement stage 83A is moved to the coarse movement stage 63A in the X axis direction, the Y axis direction, the Z axis direction, the Xθ direction, the Yθ direction, and the Zθ direction. It can be moved with a degree of freedom.

なお、Zモータ120Aの構成について、図6を用いてその駆動原理を説明する。
この図に示すように、発磁体からなる可動子121Aは、上下のヨーク123に対してそれぞれ隣り合う磁石で磁極が逆となるように、且つ上下で対向する磁石同士の磁極が同一となるように配置されている。
この構成のZモータ120Aでは、可動子121Aの隙間に固定子(コイルユニット)122Aが配置され、例えば図6中、+Y側に位置するコイルに紙面手前側に向かう方向の電流を流し、−Y側に位置するコイルに紙面奥側に向かう方向の電流を流すことで、可動子121A(すなわち微動ステージ83A)を+Z側へ移動させる推力を生じさせることができる。また、電流の流れる方向を逆とすることで、可動子121A(すなわち微動ステージ83A)を−Z側へ移動させる推力を生じさせることができる。つまり、固定子122Aに流れる電流の向き及び大きさを調整することで、可動子121A(微動ステージ83A)をZ方向に任意の向き及び大きさで移動させることができる。
The driving principle of the configuration of the Z motor 120A will be described with reference to FIG.
As shown in this figure, the mover 121A made of a magnet generator is such that the magnetic poles of the magnets adjacent to the upper and lower yokes 123 are opposite to each other, and the magnetic poles of the magnets facing vertically are the same. Is arranged.
In the Z motor 120A having this configuration, a stator (coil unit) 122A is disposed in the gap between the mover 121A. For example, in FIG. 6, a current in a direction toward the front side of the sheet is supplied to a coil located on the + Y side, and −Y By causing a current in the direction toward the back side of the drawing to flow through the coil located on the side, a thrust force that moves the mover 121A (that is, fine movement stage 83A) to the + Z side can be generated. Further, by reversing the direction in which the current flows, it is possible to generate a thrust that moves the mover 121A (that is, fine movement stage 83A) to the −Z side. That is, by adjusting the direction and magnitude of the current flowing through the stator 122A, the mover 121A (fine movement stage 83A) can be moved in the Z direction in an arbitrary direction and magnitude.

また、ウエハステージWST1には、微動ステージ83Aと粗動ステージ63AとのX軸方向、Y軸方向及びZθ方向の相対位置関係を計測するためのリニアエンコーダが設けられている。図7は、微動ステージ83Aと粗動ステージ63Aとが接続状態にあり、且つエアシリンダ82Aの一部と支持板72Aを取り除いた状態を示す図である。この図に示すように、リニアエンコーダは、支持ユニット84Aにおけるベアリング板71Aの上面に設けられた上述したスケール74A、75Aと、各スケール74A、75Aを計測する計測ヘッド(計測部)94A、95Aとから構成されている。スケール74A、75Aは、対をなしてベアリング板71Aの+Y側縁部及び−Y側縁部にそれぞれ設けられている。   Wafer stage WST1 is provided with a linear encoder for measuring the relative positional relationship between fine movement stage 83A and coarse movement stage 63A in the X-axis direction, Y-axis direction, and Zθ direction. FIG. 7 is a diagram showing a state in which the fine movement stage 83A and the coarse movement stage 63A are in a connected state and a part of the air cylinder 82A and the support plate 72A are removed. As shown in this figure, the linear encoder includes the above-described scales 74A and 75A provided on the upper surface of the bearing plate 71A in the support unit 84A, and measurement heads (measurement units) 94A and 95A that measure the scales 74A and 75A. It is composed of The scales 74A and 75A are provided in pairs on the + Y side edge and the −Y side edge of the bearing plate 71A, respectively.

図8(a)に示すように、スケール74Aには、X軸方向に所定ピッチでライン・アンド・スペースのマークが形成されている。また、スケール75Aには、X軸方向及びY軸方向のそれぞれに所定ピッチでライン・アンド・スペース(すなわち格子状)のマークが形成されている。図8(b)に示すように、計測ヘッド94A、95A(図8(b)では便宜上、符号94、95で図示している)は、スケール74A、75Bの上方にZ方向に所定間隔をあけて対向するように突設されている。
このリニアエンコーダでは、計測ヘッド94Aによりスケール74Aを計測することでX軸方向の変位を計測でき、計測ヘッド95Aによりスケール75Aを計測することでX軸方向及びY軸方向の変位を計測できる。従って、計測ヘッド94A、95Aの計測結果から微動ステージ83Aと粗動ステージ63AとのX軸方向、Y軸方向及びZθ方向の相対変位を計測できる。リニアエンコーダ(計測ヘッド94A、95A)による計測結果は制御装置CONTに出力される(図12参照)。
As shown in FIG. 8A, the scale 74A has line and space marks formed at a predetermined pitch in the X-axis direction. The scale 75A is formed with line-and-space (that is, lattice-like) marks at a predetermined pitch in each of the X-axis direction and the Y-axis direction. As shown in FIG. 8B, the measurement heads 94A and 95A (shown by reference numerals 94 and 95 in FIG. 8B for convenience) are spaced above the scales 74A and 75B in the Z direction. Protruding so as to face each other.
In this linear encoder, the displacement in the X-axis direction can be measured by measuring the scale 74A with the measurement head 94A, and the displacement in the X-axis direction and the Y-axis direction can be measured by measuring the scale 75A with the measurement head 95A. Therefore, the relative displacement of the fine movement stage 83A and the coarse movement stage 63A in the X axis direction, the Y axis direction, and the Zθ direction can be measured from the measurement results of the measurement heads 94A and 95A. The measurement result by the linear encoder (measuring heads 94A, 95A) is output to the control device CONT (see FIG. 12).

粗動ステージ63Aの底面には、非接触ベアリングである真空予圧型のエアベアリング78A(図8(b)参照)が複数設けられている。そして、エアベアリング78Aの軸受け面から吹き出される加圧気体の静圧と、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、粗動ステージ63Aがステージ定盤44の上面である移動面44a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。従って、粗動ステージ63Aと微動ステージ83Aとは、エアベアリング78A、73Aにより同一の支持面44aで支持されることになる。通常、リニアエンコーダに対して1μm程度の計測精度を得るためには、スケール74A、75Aと計測ヘッド94A、95Aとの間のクリアランスを数μm〜数十μm以下に制限する必要があるが、スケール74A、75Aが設けられたベアリング板71A(微動ステージ83A)と粗動ステージ63Aとが上記のように、エアベアリング78A、73Aにより同一の支持面44aにてZ軸方向に支持・拘束されるため、スケール74A、75Aと計測ヘッド94A、95Aとの間のクリアランスを数μm(例えば2〜3μm)程度に管理することができる。   A plurality of vacuum preload type air bearings 78A (see FIG. 8B), which are non-contact bearings, are provided on the bottom surface of the coarse movement stage 63A. Then, due to the balance between the static pressure of the pressurized gas blown out from the bearing surface of the air bearing 78A, the total weight of the coarse movement stage 63A and the vacuum suction force, the coarse movement stage 63A moves on the upper surface of the stage surface plate 44. The surface 44a is supported without contact through a clearance of about several microns. Accordingly, the coarse movement stage 63A and the fine movement stage 83A are supported on the same support surface 44a by the air bearings 78A and 73A. Usually, in order to obtain measurement accuracy of about 1 μm with respect to the linear encoder, it is necessary to limit the clearance between the scales 74A and 75A and the measurement heads 94A and 95A to several μm to several tens μm or less. The bearing plate 71A (fine movement stage 83A) provided with 74A and 75A and the coarse movement stage 63A are supported and restrained in the Z-axis direction by the air bearings 78A and 73A on the same support surface 44a as described above. The clearance between the scales 74A and 75A and the measurement heads 94A and 95A can be managed to be about several μm (for example, 2 to 3 μm).

図1及び図2に戻り、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77Yに対してレーザ光を照射するレーザ干渉計32(図1及び図2参照)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77X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12参照)。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77Yに対してレーザ光を照射するレーザ干渉計34(図1乃び図2参照)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77X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12参照)。   1 and 2, the position of the wafer stage located in the exposure area in the Y-axis direction is provided on the + Y side outside of the stage surface plate 44, and a laser interferometer 32 (which irradiates the moving mirror 77Y with laser light) The position in the X-axis direction is measured by a laser interferometer 33 (see FIG. 2) that is provided outside the −X side of the stage surface plate 44 and emits laser light to the movable mirror 77X. The measurement is performed and the result is output to the control device CONT (see FIG. 12). The position of the wafer stage located in the alignment area in the Y-axis direction is suspended substantially at the center of the stage surface plate 44 (see FIG. 1), and a laser interferometer 34 (FIG. 1) irradiates the movable mirror 77Y with laser light. 1) and the position in the X-axis direction is provided by a laser interferometer 35 (see FIG. 2) that is provided outside the -X side of the stage surface plate 44 and irradiates the moving mirror 77X with laser light. The measurement is performed and the result is output to the control device CONT (see FIG. 12).

一方、レーザ干渉計34直下のステージ定盤44上には、粗動ステージ63A、63Bと分離した微動ステージ83A、83Bをステージ定盤44に対して固定するための固定装置が設けられている。図9は、固定装置の要部を示す部分拡大図である。この図に示すように、ステージ定盤44上のほぼ中央には台座86が設けられ、台座86上には固定装置87が設けられている。固定装置87は、微動ステージ83Aの固定位置近傍の台座86の+X側端部に、Y軸方向に沿って固設された板状の保持部88、保持部88に対してX軸方向に沿って進退自在、且つ保持部88に向けて進出したときに保持部88との間で微動ステージ83Aに設けられたカムフォロワ91を挟持・保持するガイド部89を有するエアシリンダやソレノイドなどの電磁アクチュエータからなる駆動部90から概略構成されている。駆動部90の駆動は、駆動制御装置としての制御装置CONTにより制御される。   On the other hand, a fixing device for fixing the fine movement stages 83A and 83B separated from the coarse movement stages 63A and 63B to the stage surface plate 44 is provided on the stage surface plate 44 immediately below the laser interferometer 34. FIG. 9 is a partially enlarged view showing a main part of the fixing device. As shown in this figure, a pedestal 86 is provided at substantially the center of the stage surface plate 44, and a fixing device 87 is provided on the pedestal 86. The fixing device 87 is a plate-like holding portion 88 fixed along the Y-axis direction at the + X side end of the pedestal 86 in the vicinity of the fixing position of the fine movement stage 83A, along the X-axis direction with respect to the holding portion 88. From an electromagnetic actuator such as an air cylinder or solenoid having a guide portion 89 that holds and holds the cam follower 91 provided on the fine movement stage 83A with the holding portion 88 when it advances and retracts toward the holding portion 88. The driving unit 90 is roughly configured. The drive of the drive unit 90 is controlled by a control device CONT as a drive control device.

図3乃至図5に示すように、カムフォロア91は、微動ステージ83Aのボディ85AのX軸方向両端に、Y軸方向に間隔をあけてそれぞれ対で(合計4つ)下方に向けて垂設されている。図10は、台座86上の固定装置87を示す概略的な平面図である。この図に示すように、ガイド部89には、微動ステージ83Aが固定位置にあるときにカムフォロア91に対向する位置に、当該カムフォロア91と嵌合するV溝92が形成されている。なお、図9及び図10では、図示を省略しているが、固定装置87は、Y軸を挟んだ逆側にも設置されており、2基の微動ステージ83A、83Bを同時に固定できる構成となっている。   As shown in FIGS. 3 to 5, the cam followers 91 are suspended downward in pairs (a total of four) at both ends in the X-axis direction of the body 85A of the fine movement stage 83A at intervals in the Y-axis direction. ing. FIG. 10 is a schematic plan view showing the fixing device 87 on the pedestal 86. As shown in this figure, the guide portion 89 is formed with a V-groove 92 that fits the cam follower 91 at a position facing the cam follower 91 when the fine movement stage 83A is in the fixed position. Although not shown in FIGS. 9 and 10, the fixing device 87 is installed on the opposite side across the Y axis, and the two fine movement stages 83 </ b> A and 83 </ b> B can be fixed simultaneously. It has become.

図1に戻り、前記光源としては、ここではF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12参照)によって制御される構成となっている。 Returning to FIG. 1, a pulsed laser light source that outputs pulsed ultraviolet light in the vacuum ultraviolet region, such as an F 2 laser light source (output wavelength 157 nm) or an ArF excimer laser light source (output wavelength 193 nm), is used here. ing. This light source is installed in a service room with a low degree of cleanness different from the ultra clean room in which the chamber 14 is installed, or in a utility space below the clean room floor, and the illumination unit ILU in the chamber 14 is routed through a routing optical system (not shown). It is connected to the. The light source has a configuration in which a repetition frequency (oscillation frequency) of pulse emission, pulse energy, and the like are controlled by a laser control device 18 (not shown in FIG. 1 but see FIG. 12) under the control of the control device CONT. ing.

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11参照)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(N)などが充填されている。 The illumination unit ILU includes an illumination system housing 20 that is hermetically sealed with respect to outside air, and a secondary light source forming optical system, a beam splitter, and a light collecting unit that are housed in the illumination system housing 20 in a predetermined positional relationship. The illumination optical system includes a lens system, a reticle blind, an imaging lens system (all not shown), and the like, and a rectangular (or arc-shaped) illumination area IAR (see FIG. 11) on the reticle R is uniformly formed. Illuminate with illuminance. As the illumination optical system, one having the same configuration as that disclosed in, for example, JP-A-9-320956 is used. The illumination system housing 20 is filled with clean helium gas (He) or dry nitrogen gas (N 2 ) whose concentration of air (oxygen) is less than several ppm.

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(N)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12参照)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。 The reticle drive system is accommodated in a reticle chamber 22 shown in FIG. A light transmission window made of fluorite or the like is formed at a connection portion between the reticle chamber 22 and the illumination system housing 20. The reticle chamber 22 is filled with clean helium gas (He) or dry nitrogen gas (N 2 ) whose concentration of air (oxygen) is about several ppm. The reticle drive system includes a reticle stage (mask stage) RST that can move in an XY two-dimensional plane while holding the reticle R on the reticle base board 24 shown in FIG. 1, and a reticle stage RST (not shown) that drives the reticle stage RST. A drive unit 26 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 12) including a linear motor and the like, and a reticle interferometer system 28 for managing the position of the reticle stage RST are provided.

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12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。   More specifically, the reticle stage RST is actually levitated and supported on the reticle base board 24 via a non-contact bearing (not shown), for example, a vacuum preload type gas static pressure bearing device, and a linear motor (not shown). Accordingly, a coarse reticle stage that is driven in a predetermined stroke range in the Y axis direction that is the scanning direction, and a drive mechanism that includes a voice coil motor or the like with respect to the reticle coarse stage, the X axis direction, the Y axis direction, and the θZ direction ( And a reticle fine movement stage that is slightly driven in the rotation direction around the Z-axis). The reticle R is attracted and held on the reticle fine movement stage via an electrostatic chuck or a vacuum chuck (not shown). As described above, reticle stage RST is actually composed of two stages, but in the following, for convenience, reticle stage RST is driven by drive unit 26 in the X-axis and Y-axis directions, and in the θZ direction. In the following description, it is assumed that the stage is a single stage that can perform micro-rotation and scanning in the Y-axis direction. The drive unit 26 is a mechanism that uses a linear motor, a voice coil motor, or the like as a drive source, but is shown as a simple block in FIG. 12 for convenience of illustration.

レチクルステージRST上には、図11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11においては、ウエハステージWST1、WST2における粗動ステージ63A、63Bの図示を省略している。   On the reticle stage RST, as shown in FIG. 11, a movable mirror 30 made of the same material (for example, ceramic) as the reticle stage RST is extended in the Y axis direction at one end portion in the X axis direction. A reflecting surface is formed on one surface of the movable mirror 30 in the X-axis direction by mirror finishing. The interferometer beam from the interferometer system 28 is irradiated toward the reflecting surface of the movable mirror 30, and the interferometer receives the reflected light and measures the relative displacement with respect to the reference surface to thereby position the reticle stage RST. Is measured. Here, the interferometer 28 actually has two interferometer optical axes that can be measured independently, and can measure the position of the reticle stage RST in the X-axis direction and the yawing amount. ing. The interferometer 28 is configured to cancel the relative rotation (rotation error) of the reticle and the wafer based on the yawing information and Y position information of the wafer stages WST1 and WST2 from the interferometers 32 and 34 on the wafer stage side. It is used for controlling rotation of the stage RST and performing X-direction synchronization control (position alignment). In FIG. 11, the coarse movement stages 63A and 63B in the wafer stages WST1 and WST2 are not shown.

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12参照)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。   On the other hand, a pair of corner cube mirrors 36A and 36B are installed on one side in the Y-axis direction, which is the scanning direction (scanning direction) of reticle stage RST. Then, an interferometer beam is irradiated from the double-pass interferometer 37 to the corner cube mirrors 36A and 36B, and is returned from the corner cube mirrors 36A and 36B to a reflection surface (not shown) provided on the reticle base board 24. Then, each reflected light reflected there returns on the same optical path, and is received by each double path interferometer 37, and from the reference position (reflecting surface on the reticle base board 24 at the reference position) of each corner cube mirror 36A, 36B. Relative displacement is measured. Then, the measurement values of these double path interferometers 37 are supplied to the control device CONT (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 12), and the position of the reticle stage RST in the Y-axis direction is measured based on the average value. . The information on the Y-axis direction position is obtained by calculating the relative position between reticle stage RST and wafer stage WST1 or WST2 based on the measurement value of the wafer-side interferometer, and based on this, the scanning direction (Y-axis direction) during scanning exposure This is used for synchronous control of the reticle and wafer.

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F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。 In addition, it is necessary to use the material of the glass substrate which comprises the reticle R properly by the light source to be used. For example, synthetic quartz in the case of using a vacuum ultraviolet light source such as F 2 laser light source as a light source, magnesium fluorspar and fluoride, the fluoride crystal such as lithium fluoride, or a hydroxyl group concentration of 100ppm or less, and containing fluorine It is necessary to use (fluorine-doped quartz) or the like, and when using an ArF excimer laser light source or a KrF excimer laser light source, it is possible to use synthetic quartz in addition to the above materials.

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。   Returning to FIG. 1, the projection optical system PL is joined to the reticle chamber 22 with no gap near the upper end of the lens barrel. Here, as the projection optical system PL, a reduction system having a 1/4 (or 1/5) reduction magnification in which both the object plane (reticle R) side and the image plane (wafer W) side are telecentric is used. For this reason, when the reticle R is irradiated with illumination light (ultraviolet pulse light) from the illumination unit ILU, an imaging light beam from a portion illuminated by the ultraviolet pulse light in the circuit pattern area on the reticle R is projected into the projection optical system. A partial inverted image of the circuit pattern is incident on the PL and is confined to a slit shape or a rectangular shape (polygonal shape) at the center of the field on the image plane side of the projection optical system PL for each pulse irradiation of ultraviolet pulsed light. Imaged. Thereby, the partially inverted image of the projected circuit pattern is reduced and transferred to the resist layer on the surface of one of the plurality of shot areas on the wafer W arranged on the imaging plane of the projection optical system PL. .

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。   An off-axis type alignment optical system ALG is installed at a position a predetermined distance away from the optical axis center of the projection optical system PL (which coincides with the projection center of the reticle pattern image) on the + Y side. This alignment optical system ALG has three types of alignment sensors, an LSA (Laser Step Alignment) system, an FIA (Filed Image Alignment) system, and an LIA (Laser Interferometric Alignment) system. It is possible to measure the position of the alignment mark on the wafer in the X and Y two-dimensional directions.

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。   Here, the LSA system is the most versatile sensor that irradiates a mark with a laser beam and measures the mark position using diffracted / scattered light, and has been conventionally used for a wide variety of process wafers. The FIA system is a sensor that measures the mark position by illuminating the mark with broadband light such as a halogen lamp and processing the image of the mark, and is effectively used for asymmetric marks on the aluminum layer and wafer surface. The In addition, the LIA system is a sensor that irradiates a diffraction grating mark with laser light having a slightly different frequency from two directions, causes the generated two diffracted lights to interfere, and detects the position information of the mark from the phase. Yes, it can be used effectively for low step and rough wafers. In the present embodiment, these three types of alignment sensors are properly used according to the purpose, so-called search alignment in which the approximate position of the wafer is measured by detecting the position of three-dimensional marks on the wafer, or on the wafer. Fine alignment or the like for performing accurate position measurement of each shot area is performed.

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11参照)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12参照)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。   Further, in the exposure apparatus 10 of the present embodiment, although not shown in FIG. 1, the reticle is provided above the reticle R via the projection optical system PL disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-176468. A pair of reticles comprising a TTR (Through The Reticle) alignment optical system using an exposure wavelength for simultaneously observing reticle marks on R (not shown) and marks on reference mark plates FM1 and FM2 (see FIG. 11). Alignment microscopes 138A and 138B (see FIG. 12) are provided. Detection signals from these reticle alignment microscopes 138A and 138B are supplied to the control device CONT.

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。   Although not shown in FIG. 1, each of the projection optical system PL and the alignment optical system ALG has an autofocus / autoleveling measurement mechanism (hereinafter referred to as “AF / AL system”) for checking the in-focus position. Each). As described above, the configuration of the exposure apparatus provided with the auto focus / auto leveling measurement mechanism in each of the projection optical system PL and the alignment optical system ALG is disclosed in detail in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-214783, and is publicly known. Therefore, further explanation is omitted here. Therefore, in the present embodiment, as in the exposure apparatus described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-214783, when the alignment sensor is measured by the alignment optical system ALG, auto / automatic AF / AL measurement and control similar to those during exposure are performed. By measuring the position of the alignment mark while performing focus / auto-leveling, highly accurate alignment measurement is possible. In other words, an offset (error) due to the posture of the stage does not occur between exposure and alignment.

図12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。
FIG. 12 shows the main configuration of the control system of the exposure apparatus 10 according to this embodiment. This control system is composed of a control device CONT that controls the entire device in an integrated manner, various measuring devices that output measurement results to the control device CONT, and various drive devices that are driven based on these measurement results. .
In the following description, the description of the point that the various drive devices are driven by the control of the control device CONT is omitted.

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の動作について説明する。なお、ウエハステージWST1、WST2の動作が同様であるため、ここでは、一方のウエハステージWST1の例を用いて説明する。
露光動作やアライメント動作により、ウエハステージWST1をY軸方向に移動させる際、制御装置CONTはYリニアモータ65Aをガイド部68Aに沿って長ストロークで駆動するとともに、Yモータ110Aを微小駆動する。
また、ステップ移動等によりウエハステージWST1をX軸方向に移動させる際、制御装置CONTは、Xリニアモータ67AをXガイドステージ61Aに沿って長ストロークで駆動するとともに、Xモータ100Aを微小駆動する。
Subsequently, the operation of the stage apparatus 12 in the exposure apparatus 10 according to the present embodiment will be described. Since operations of wafer stages WST1 and WST2 are the same, here, description will be given using an example of one wafer stage WST1.
When wafer stage WST1 is moved in the Y-axis direction by exposure operation or alignment operation, control device CONT drives Y linear motor 65A along guide portion 68A with a long stroke and finely drives Y motor 110A.
Further, when moving wafer stage WST1 in the X-axis direction by step movement or the like, control device CONT drives X linear motor 67A along X guide stage 61A with a long stroke, and minutely drives X motor 100A.

このウエハステージWST1の移動にあたっては、微動ステージ83Aと粗動ステージ63Aとを接続する各モータ100A、110A、120Aの可動子101A、111A、121AがZ軸方向にクリアランスをもった配置となっているので、微動ステージ83Aを粗動ステージ63Aに対してX軸方向またはY軸方向に移動させる場合の可動範囲は、可動子101A、111A、121Aと固定子102A、112A、122Aとのクリアランス量に拘束されず、X軸方向に関してはリニアモータとしての推力保証範囲、あるいは固定子102A、112A、122Aとボディ85Aとが機械的に干渉しない範囲となり、Y軸方向に関しては可動子101A、111A、121AがそれぞれY軸方向に沿って開放されていることからリニアモータとしての推力保証範囲となり、モータにおけるクリアランス量に拘束されている場合と比較して大幅に大きくなる。
従って、本実施の形態では、粗動ステージ63Aを微動ステージ83Aと同一の加速プロファイルで駆動する必要がなくなり、制御装置CONTの制御の下、互いに異なる加速度で両ステージ63A、83Aを駆動することができる。具体的には、微動ステージ83に対して粗動ステージ63Aをより小さな加速度で駆動することが可能になり、粗動ステージ63Aの駆動(加速)に伴う発熱を抑えることができる。
When moving wafer stage WST1, movers 101A, 111A, 121A of motors 100A, 110A, 120A connecting fine movement stage 83A and coarse movement stage 63A are arranged with a clearance in the Z-axis direction. Therefore, the movable range when the fine movement stage 83A is moved in the X-axis direction or the Y-axis direction with respect to the coarse movement stage 63A is restricted by the clearance amount between the movable elements 101A, 111A, 121A and the stators 102A, 112A, 122A. However, the thrust guarantee range as a linear motor in the X-axis direction or the range in which the stators 102A, 112A, 122A and the body 85A do not mechanically interfere with each other, and the movers 101A, 111A, 121A are in the Y-axis direction. Since each is open along the Y-axis direction, It becomes thrust guarantee range as Amota, becomes considerably large as compared with the case that is bound to the amount of clearance in the motor.
Therefore, in this embodiment, it is not necessary to drive the coarse movement stage 63A with the same acceleration profile as that of the fine movement stage 83A, and both stages 63A and 83A can be driven with different accelerations under the control of the control device CONT. it can. Specifically, the coarse movement stage 63A can be driven with a smaller acceleration with respect to the fine movement stage 83, and the heat generation associated with the driving (acceleration) of the coarse movement stage 63A can be suppressed.

次に、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13乃至図15を参照して説明する。なお、図13乃至図15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。   Next, of the operations of the stage apparatus 12 in the exposure apparatus 10 according to the present embodiment, the operation of switching (switching) the wafer stages WST1 and WST2 between the exposure area and the alignment area will be described with reference to FIGS. I will explain. In FIGS. 13 to 15, the stage constituent members are illustrated in a simplified manner, and only those that are particularly related to the operations described with reference to the drawings are denoted by reference numerals.

図13(a)は、露光エリア(図中、上側)において露光処理が施されたウエハステージWST1と、アライメントエリア(図中、下側)においてアライメント処理が施されたウエハステージWST2とを、Xリニアモータ67A、67Bの駆動によりX軸方向について交換位置へ移動させた状態を示す図である。なお、ウエハステージWST1、WST2は、X軸方向に移動した場合でも互いに干渉しないY軸方向の位置に予めYリニアモータ65A、65Bの駆動により移動している。   FIG. 13A shows a wafer stage WST1 subjected to exposure processing in the exposure area (upper side in the drawing) and a wafer stage WST2 subjected to alignment processing in the alignment area (lower side in the drawing). It is a figure which shows the state moved to the exchange position about the X-axis direction by the drive of linear motor 67A, 67B. Wafer stages WST1 and WST2 have been moved in advance by driving Y linear motors 65A and 65B to positions in the Y-axis direction that do not interfere with each other even when moved in the X-axis direction.

次に、図13(b)に示すように、ウエハステージWST1、WST2が互いに接近するようにYリニアモータ65A、65Bを駆動して、微動ステージ83A、83Bが固定装置87を挟んでX軸方向に並ぶ交換位置に移動させる。この微動ステージ83A、83BのY軸方向の移動により、図9に示すように、微動ステージ83A、83Bに設けられたカムフォロワ91が固定装置87における保持部88とガイド部89との間に進入する。   Next, as shown in FIG. 13B, the Y linear motors 65A and 65B are driven so that the wafer stages WST1 and WST2 approach each other, and the fine movement stages 83A and 83B sandwich the fixing device 87 in the X-axis direction. Move it to the exchange position. As the fine movement stages 83A and 83B move in the Y-axis direction, the cam follower 91 provided on the fine movement stages 83A and 83B enters between the holding portion 88 and the guide portion 89 in the fixing device 87, as shown in FIG. .

このとき制御装置CONTは、カムフォロワ91が円滑に進入できるように、駆動部90を制御して、図10に二点鎖線で示すように、カムフォロワ91と干渉しない位置にガイド部89を後退させておく。また制御装置CONTは、微動ステージ83A、83Bが交換位置に達したときにガイド部89を保持部88に向けて進出させ、V溝92により保持部88との間でカムフォロワ91を保持するとともにエアシリンダ82A、82Bの駆動を停止させる。これにより微動ステージ83A、83Bは、固定装置87の固定によりX軸方向及びY軸方向に関してステージ定盤44に位置決め固定され、微動ステージ83A、83Bの中、テーブルユニット70A、70Bが自重によりZ軸方向の位置が固定される。すなわち、微動ステージ83A、83Bは、粗動ステージ63A、63Bによるサーボ制御が行われない場合でも、X、Y、Zの各軸方向について固定され、姿勢が保持される。   At this time, the control device CONT controls the drive unit 90 so that the cam follower 91 can smoothly enter, and retracts the guide unit 89 to a position where it does not interfere with the cam follower 91 as shown by a two-dot chain line in FIG. deep. Further, the control device CONT advances the guide portion 89 toward the holding portion 88 when the fine movement stages 83A and 83B reach the replacement position, holds the cam follower 91 between the holding portion 88 and the air by the V groove 92. The driving of the cylinders 82A and 82B is stopped. Thereby, the fine movement stages 83A and 83B are positioned and fixed to the stage surface plate 44 in the X-axis direction and the Y-axis direction by fixing the fixing device 87, and the table units 70A and 70B in the fine movement stages 83A and 83B are Z-axis by their own weight. The position of the direction is fixed. That is, the fine movement stages 83A and 83B are fixed in the X, Y, and Z axis directions and maintained in their postures even when the servo control by the coarse movement stages 63A and 63B is not performed.

微動ステージ83A、83Bの位置が固定されると、制御装置CONTはXモータ100A、100B、Yモータ110A、110B、Zモータ120A、120Bの駆動を停止させるとともに、粗動ステージ63A、63Bが微動ステージ83A、83Bに対してX軸方向へ相対移動した場合でも、固定子102A、102B、112A、112B、122A、122B(以下、これらを固定子群132A、132Bとして図示、説明する)のいずれもがボディ85A、85B(図3参照)と干渉しない位置へ、図14(a)に示すように、Yリニアモータ65A、65Bを駆動して粗動ステージ63A、63BをY軸方向に移動させる。これにより、粗動ステージ63A、63Bと微動ステージ83A、83Bとが分離される。   When the positions of fine movement stages 83A and 83B are fixed, control device CONT stops driving of X motors 100A and 100B, Y motors 110A and 110B, and Z motors 120A and 120B, and coarse movement stages 63A and 63B are fine movement stages. Even in the case of relative movement in the X-axis direction with respect to 83A and 83B, any of the stators 102A, 102B, 112A, 112B, 122A, 122B (hereinafter, these are illustrated and described as stator groups 132A, 132B). As shown in FIG. 14A, the Y linear motors 65A and 65B are driven to move the coarse movement stages 63A and 63B in the Y-axis direction to positions where they do not interfere with the bodies 85A and 85B (see FIG. 3). Thereby, coarse movement stages 63A and 63B and fine movement stages 83A and 83B are separated.

続いて、制御装置CONTは、Xリニアモータ67A、67Bを駆動して、図14(b)に示すように、粗動ステージ63Aが微動ステージ83Bと対向し、粗動ステージ63Bが微動ステージ83Aと対向する位置、より詳細には、X軸方向に関して固定子群132Aと微動ステージ83Bの可動子101B、111B、121B(以下、可動子群131Bとして図示、説明する)とが接続され、固定子群132Bと微動ステージ83Aの可動子101A、111A、121A(以下、可動子群131Aとして図示、説明する)とが接続される位置に粗動ステージ63A、63Bを移動させる。   Subsequently, the control device CONT drives the X linear motors 67A and 67B, and as shown in FIG. 14B, the coarse movement stage 63A faces the fine movement stage 83B, and the coarse movement stage 63B and the fine movement stage 83A. The stator group 132A and the movers 101B, 111B, and 121B (hereinafter, illustrated and described as the mover group 131B) of the fine movement stage 83B are connected to each other at the facing position, more specifically, in the X-axis direction. The coarse movement stages 63A and 63B are moved to positions where 132B and the movable elements 101A, 111A, and 121A (hereinafter, illustrated and described as the movable element group 131A) of the fine movement stage 83A are connected.

この後、制御装置CONTは、Yリニアモータ65A、65Bを駆動して粗動ステージ63A、63Bを微動ステージ83B、83Aに接近させる方向に移動させ、固定子群132Aと可動子群131B、及び固定子群132Bと可動子群131Aとをそれぞれ接続させる(図15(a)参照)。粗動ステージ63A、63Bにそれぞれ微動ステージ83B、83Aが装着されると、制御装置CONTは駆動部90を駆動して保持部88及びガイド部89によるカムフォロア91への保持を解除させるとともに、エアシリンダ82A、82Bを駆動してテーブルユニット70A、70Bへの支持を再開させる。そして、制御装置CONTは、図7に示した計測ヘッド94A、95A及び94B、95Bによりスケール74B、75B及び74A、75Aを計測させることにより、粗動ステージ63Aと微動ステージ83BとのX、Y、Zθの各方向の相対位置、及び粗動ステージ63Bと微動ステージ83AとのX、Y、Zθの各方向の相対位置を検出し、この検出結果に基づいてXモータ100A、Yモータ110A及びZモータ120Aを駆動することで、粗動ステージ63Aと微動ステージ83Bとの相対位置及び、粗動ステージ63Bと微動ステージ83Aとの相対位置を調整する。   Thereafter, the control device CONT drives the Y linear motors 65A and 65B to move the coarse movement stages 63A and 63B in a direction approaching the fine movement stages 83B and 83A, and the stator group 132A and the movable element group 131B are fixed. The child group 132B and the movable element group 131A are connected to each other (see FIG. 15A). When fine movement stages 83B and 83A are mounted on coarse movement stages 63A and 63B, respectively, control device CONT drives drive unit 90 to release holding of cam follower 91 by holding unit 88 and guide unit 89, and an air cylinder 82A and 82B are driven and the support to the table units 70A and 70B is resumed. Then, the control device CONT measures the scales 74B, 75B and 74A, 75A with the measurement heads 94A, 95A and 94B, 95B shown in FIG. The relative position in each direction of Zθ and the relative position in each direction of X, Y, Zθ between coarse movement stage 63B and fine movement stage 83A are detected, and X motor 100A, Y motor 110A and Z motor are detected based on the detection results. By driving 120A, the relative position between coarse movement stage 63A and fine movement stage 83B and the relative position between coarse movement stage 63B and fine movement stage 83A are adjusted.

そして、制御装置CONTは、Yリニアモータ65A、65を駆動して、図15(b)に示すように、粗動ステージ63Aと微動ステージ83Bとを露光処理準備位置に、粗動ステージ63Bと微動ステージ83Aとをアライメント処理準備位置に移動させる。
このようにして、微動ステージ83A、83Bの交換処理が完了する。
Then, the control device CONT drives the Y linear motors 65A and 65 to bring the coarse movement stage 63A and the fine movement stage 83B into the exposure processing preparation position and move the coarse movement stage 63B and the fine movement as shown in FIG. The stage 83A is moved to the alignment processing preparation position.
In this way, the exchange process of fine movement stages 83A and 83B is completed.

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。
Next, parallel processing using two wafer stages will be described.
For example, while performing an exposure operation as described later on the wafer W1 on the wafer holder WHA via the projection optical system PL in the exposure area, the wafer loader and the wafer stage WST2 are placed at predetermined loading positions in the alignment area. The wafer is exchanged by a delivery mechanism (not shown), and the wafer W2 is loaded on the wafer holder WHB. Next, the control unit CONT controls the Y linear motor 65B and the X linear motor 67B while monitoring the measurement values of the interferometers 34 and 35, thereby positioning the wafer stage WST2 at the alignment reference position. During the movement of wafer stage WST2, the exposure operation is continued on wafer stage WST1 side. The alignment reference position is a position where the first reference mark (not shown) on the reference mark plate FM2 of the wafer stage WST2 comes directly under the alignment optical system ALG.

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。   Subsequently, on the wafer stage WST2 side, after performing the search alignment, fine alignment is performed in which the arrangement of each shot area on the wafer W2 is obtained using, for example, EGA. That is, while aligning the position of wafer stage WST2 based on the measurement values of interferometers 34 and 35, alignment of a predetermined sample shot on wafer W2 is performed based on design shot arrangement data (alignment mark position data). The mark position is measured by an FIA sensor or the like of the alignment optical system ALG, and all shot arrangement data is calculated by statistical calculation by the least square method based on the measurement result and shot arrangement design coordinate data. Thereby, the coordinate position of each shot is calculated on the alignment stage coordinate system. Then, the control device CONT calculates the relative positional relationship of each shot with respect to the first reference mark by subtracting the above-described coordinate position of the first reference mark from the coordinate position of each shot.

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。   On the other hand, in the exposure area, the position of wafer stage WST1 is controlled on the stage coordinate system during exposure, and the reference mark plate FM1 on wafer stage WST1 is positioned at the exposure reference position at which the reticle pattern image is projected. . When wafer stage WST1 is positioned at this exposure reference position, control unit CONT uses a pair of reticle alignment microscopes (not shown) to expose a pair of second reference marks on reference mark plate FM1 and corresponding to them. The relative position of the projected image on the wafer surface of the mark on the reticle is detected, that is, the image signal of each mark image is captured by the reticle alignment microscope. As a result, the coordinate position of the pair of second reference marks on the reference mark plate FM1 in the stage coordinate system during exposure and the projected image coordinate position of the mark on the reticle R on the wafer surface are detected. A relative positional relationship between the position (projection center of the projection optical system PL) and the coordinate position of the pair of second reference marks on the reference mark plate FM1 is obtained.

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。   In the main control unit CONT, the relative positional relationship of each shot on the wafer W1 with respect to the first reference mark on the reference mark plate FM1 obtained in the alignment process, and the exposure position and a pair of first marks on the reference mark plate FM1. The relative position relationship between the exposure position and each shot is finally calculated from the relative position relationship with the coordinate position of the two reference marks. Based on the calculation result, the EI cores 84a to 84c and the voice coil motors 85a to 85c are driven to finely position the wafer holder WHA, and the wafer is positioned at the scanning start position for exposure of the shot area on the wafer W1. While the stage WST1 is sequentially positioned, scanning exposure is performed by relatively scanning the reticle stage RST and the wafer stage WST1 in the scanning direction in synchronism with each shot area exposure. Of course, in parallel with the exposure operation on the wafer W1 side, on the wafer stage WST2 side, the wafer is replaced, and subsequently, the wafer stage WST2 is moved to the alignment reference position, search alignment, and fine alignment are performed as described above. . Thereafter, as described above, the two wafer stages WST1 and WST2 are switched (switched) while moving independently in the two-dimensional direction, the exposure sequence for the wafer on one wafer stage, and the wafer exchange for the other wafer. And the parallel processing with the alignment sequence is repeatedly performed.

以上のように、本実施の形態では、微動ステージ83A、83BをX軸方向またはY軸方向に移動させる場合の可動範囲がモータにおける固定子と可動子との間のクリアランス量に拘束されている場合と比較して大幅に大きくなるため、粗動ステージ63A、63Bを微動ステージ83A、83Bよりも小さな加速で駆動する等、粗動ステージ63A、63Bを微動ステージ83A、83Bと同一の加速プロファイルで駆動する必要がなくなり、粗動ステージ63A、63Bの駆動(加速)に伴う発熱を抑えることができ、空気揺らぎ等、発熱に起因する露光精度(パターン転写精度)への悪影響を低減することが可能になる。また、本実施の形態では、粗動ステージ63A、63Bと微動ステージ83A、83Bとの相対位置変動もクリアランス量に制限されないことから、制御応答特性の設計自由度も大きくすることができる。   As described above, in the present embodiment, the movable range when fine movement stages 83A and 83B are moved in the X-axis direction or the Y-axis direction is restricted by the clearance amount between the stator and the mover in the motor. Since the coarse movement stages 63A and 63B are driven with a smaller acceleration than the fine movement stages 83A and 83B, the coarse movement stages 63A and 63B have the same acceleration profile as the fine movement stages 83A and 83B. This eliminates the need for driving, can suppress heat generation associated with driving (acceleration) of the coarse movement stages 63A and 63B, and can reduce adverse effects on exposure accuracy (pattern transfer accuracy) due to heat generation, such as air fluctuations. become. In the present embodiment, the relative position variation between the coarse movement stages 63A and 63B and the fine movement stages 83A and 83B is not limited by the clearance amount, so that the degree of freedom in designing the control response characteristic can be increased.

また、本実施の形態では、Xモータ100A、100B、Yモータ110A、110B、Zモータ120A、120Bの可動子101A、101B、111A、111B、121A、121BがそれぞれY軸方向に沿って開放されているため、微動ステージ83A、83BをY軸方向に移動させることにより、容易に交換することができる。そのため、露光処理とアライメント処理との併行処理を容易に実行することが可能になり、生産効率の向上に寄与することができる。   In this embodiment, the movers 101A, 101B, 111A, 111B, 121A, 121B of the X motors 100A, 100B, the Y motors 110A, 110B, and the Z motors 120A, 120B are opened along the Y-axis direction. Therefore, the fine movement stages 83A and 83B can be easily exchanged by moving in the Y-axis direction. Therefore, it becomes possible to easily execute the parallel processing of the exposure processing and the alignment processing, which can contribute to the improvement of production efficiency.

さらに、本実施の形態では、リニアエンコーダにより粗動ステージ63A、63Bと微動ステージ83A、83Bとの相対位置関係を検出するので、微動ステージ83A、83Bの交換動作時にレーザ干渉計32〜35の計測可能範囲から外れた場合でも、微動ステージ83A、83Bの位置をモニターすることが可能である。また、本実施の形態では、このリニアエンコーダのスケール74A、75Aが設けられたベアリング板71A、71Bと計測ヘッド94A、95Aが設けられた粗動ステージ63A、63Bとがエアベアリング73A、78Aにより同一の支持面44aで支持されているため、スケール74A、75Aと計測ヘッド94A、95Aとの間のクリアランスを微小量に維持することができ、微動ステージ83A、83Bの位置情報を高精度に計測することが可能になる。   Furthermore, in this embodiment, since the relative positional relationship between the coarse movement stages 63A and 63B and the fine movement stages 83A and 83B is detected by the linear encoder, the measurement of the laser interferometers 32 to 35 is performed when the fine movement stages 83A and 83B are exchanged. Even when out of the possible range, the positions of the fine movement stages 83A and 83B can be monitored. In this embodiment, the bearing plates 71A and 71B provided with the scales 74A and 75A of the linear encoder and the coarse movement stages 63A and 63B provided with the measuring heads 94A and 95A are the same by the air bearings 73A and 78A. Therefore, the clearance between the scales 74A and 75A and the measurement heads 94A and 95A can be maintained at a minute amount, and the position information of the fine movement stages 83A and 83B is measured with high accuracy. It becomes possible.

また、本実施の形態では、微動ステージ83A、83Bの交換時に、固定装置87により当該微動ステージ83A、83Bをステージ定盤44上に固定するので、微動ステージ83A、83Bを所定の姿勢に保持することが可能となり、安定した交換処理が可能になる。   In the present embodiment, when fine movement stages 83A and 83B are replaced, fine movement stages 83A and 83B are fixed on stage surface plate 44 by fixing device 87, so that fine movement stages 83A and 83B are held in a predetermined posture. And stable exchange processing is possible.

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、固定装置87により微動ステージ83A、83Bをステージ定盤44上に固定する構成としたが、これ以外にも、微動ステージ83A、83Bに設けられたエアベアリング73A、73Bの駆動を停止させることにより、微動ステージ83A、83Bをステージ定盤44上に載置・固定する構成としてもよい。
また、上記実施の形態では、スケール74A、75Aが微動ステージ83A、83Bに設けられ、計測ヘッド94A、95Aが粗動ステージ63A、63Bに設けられる構成としたが、スケール74A、75Aが粗動ステージ63A、63Bに設けられ、計測ヘッド94A、95Aが微動ステージ83A、83Bに設けられる構成であってもよい。
As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
For example, in the above embodiment, the fine movement stages 83A and 83B are fixed on the stage surface plate 44 by the fixing device 87, but in addition to this, air bearings 73A and 73B provided on the fine movement stages 83A and 83B. The fine movement stages 83A and 83B may be placed on and fixed to the stage surface plate 44 by stopping the driving of.
In the above embodiment, the scales 74A and 75A are provided on the fine movement stages 83A and 83B, and the measurement heads 94A and 95A are provided on the coarse movement stages 63A and 63B. However, the scales 74A and 75A are provided on the coarse movement stages. The measurement heads 94A and 95A may be provided on the fine movement stages 83A and 83B.

また、上記実施の形態では、ウエハステージを2基設け、それぞれが独立して移動する構成(ダブルステージ方式)としたが、これに限定されるものではなく、3基以上のウエハステージが設けられる構成や1基のウエハステージが設けられる構成(シングルステージ方式)であってもよい。
さらに、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。
Further, in the above embodiment, two wafer stages are provided and each moves independently (double stage method). However, the present invention is not limited to this, and three or more wafer stages are provided. A configuration or a configuration in which one wafer stage is provided (single stage method) may be used.
Furthermore, in the above embodiment, the stage apparatus of the present invention is applied to the wafer stage, but it can also be applied to the reticle stage RST.

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。   In the above embodiment, the illumination unit ILU has the housing 20, the reticle stage RST is accommodated in the reticle chamber 22, the stage device 12 is installed in the chamber 42, the housing 14, the chamber 22, the chamber 42, and the projection. The case where an inert gas such as helium gas is filled in the lens barrel of the optical system PL has been described. However, the present invention is not limited to this, and the entire components of the exposure apparatus are accommodated in a single chamber. It doesn't matter.

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。   In the above embodiment, the case where the wafer is exchanged, aligned, etc. on the other wafer stage while the exposure is performed using the pattern of one reticle on one wafer stage has been described. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-214783, double exposure is performed by using a reticle stage on which two reticles can be mounted and using a pattern of two reticles on one wafer stage. During the process, wafer exchange, alignment, etc. may be performed in parallel on the other wafer stage. In this way, high resolution and an improved DOF (depth of focus) can be obtained by double exposure without significantly reducing the throughput by simultaneous parallel processing.

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。   In the above embodiment, the stage apparatus according to the present invention is illustrated as being applied to a scanning stepper. However, the scope of the present invention is not limited to this, and the stage apparatus according to the present invention is The present invention can also be suitably applied to a stationary exposure apparatus such as a stepper that performs exposure while the mask and the substrate are stationary. Even in such a case, since the position controllability of the substrate stage holding the substrate can be improved by the stage device, the positioning accuracy of the substrate held on the stage is improved and the positioning settling time is shortened. This makes it possible to improve exposure accuracy and throughput.

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。   The stage apparatus according to the present invention can also be suitably applied to a proximity exposure apparatus that transfers a mask pattern onto a substrate by closely contacting the mask and the substrate without using a projection optical system.

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。   Of course, the present invention is not limited to an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element, but also used for manufacturing a display including a liquid crystal display element, a plasma display, and the like. The present invention can also be applied to an exposure apparatus for transferring a device pattern onto a ceramic wafer, an exposure apparatus used for manufacturing an image pickup device (CCD, etc.), etc.

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。   In addition to a micro device such as a semiconductor element, a glass substrate is used to manufacture a reticle or mask used in an optical exposure apparatus, EUV (Extreme Ultraviolet) exposure apparatus, X-ray exposure apparatus, and electron beam exposure apparatus. Alternatively, the present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern to a silicon wafer or the like. Here, in an exposure apparatus using DUV (far ultraviolet) light, VUV (vacuum ultraviolet) light, or the like, a transmission type reticle is generally used. As a reticle substrate, quartz glass, fluorine-doped quartz glass, fluorite, Magnesium fluoride or quartz is used. A proximity type X-ray exposure apparatus or electron beam exposure apparatus uses a transmission mask (stencil mask, membrane mask), an EUV exposure apparatus uses a reflection mask, and the mask substrate is a silicon wafer or the like. Is used.

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。   Further, the stage apparatus according to the present invention is not limited to the exposure apparatus, but can be widely applied to other substrate processing apparatuses (for example, a laser repair apparatus, a substrate inspection apparatus, etc.), or a sample positioning apparatus in other precision machines. .

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、Fレーザ光源、Ar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、F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。 As the projection optical system PL, when an ArF excimer laser light source or a KrF excimer laser light source is used as a light source, a refraction system consisting only of a refractive optical element (lens element) is mainly used, but an F 2 laser light source, Ar 2 laser is used. When a light source or the like is used, a so-called catadioptric system (catadioptric refraction and refraction) in which a refractive optical element and a reflective optical element (such as a concave mirror or a beam splitter) are combined as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-282527. System), or a reflective optical system consisting only of reflective optical elements is mainly used. However, it is possible to use a refraction system when using an F 2 laser light source.

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F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。 In the above-described embodiment, the case where the reduction system is used as the projection optical system has been described. However, the projection optical system may be either a unity magnification system or an enlargement system. Further, the catadioptric projection optical system is not limited to the one described above. For example, it has a circular image field, and both the object plane side and the image plane side are telecentric, and the projection magnification is 1/4. Alternatively, a reduction system that is 1/5 times may be used. Further, in the case of a scanning exposure apparatus provided with this catadioptric projection optical system, the illumination light irradiation area is substantially centered on the optical axis in the field of view of the projection optical system, and substantially in the scanning direction of the reticle or wafer. It may be a type defined as a rectangular slit extending along a direction orthogonal to each other. According to the scanning exposure apparatus provided with such a catadioptric projection optical system, a fine pattern of about 100 nm L / S pattern can be formed on the wafer with high accuracy even when, for example, F 2 laser light with a wavelength of 157 nm is used as illumination light for exposure Can be transferred to.

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(LaB)、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。 The exposure optical system in the exposure apparatus according to the present invention is not limited to the projection optical system, and a charged particle beam optical system such as an X-ray optical system or an electron optical system can also be used. For example, in the case of using an electron optical system, the optical system can be configured to include an electron lens and a deflector. As an electron gun, a thermionic emission type lanthanum hexabolite (LaB 6 ), Yunthal (Ta) Can be used. Needless to say, the optical path through which the electron beam passes is in a vacuum state.

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。   Furthermore, when the present invention is applied to an exposure apparatus that uses an electron optical system, a configuration using a mask may be used, or a pattern may be formed on a substrate by direct drawing using an electron beam without using a mask. That is, the present invention is an electron beam exposure apparatus that uses an electron optical system as an exposure optical system, and is any of a pencil beam method, a variable shaped beam method, a cell projection method, a blanking / aperture method, and an EBPS type. Even if it is, it can be applied.

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F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。 In the exposure apparatus according to the present invention, EUV light in a soft X-ray region having a wavelength of about 5 to 30 nm may be used as exposure illumination light, not limited to the above-described far ultraviolet light and vacuum ultraviolet light. For example, ArF excimer laser light, F 2 laser light, or the like is used as vacuum ultraviolet light. However, the present invention is not limited to this, and a single wavelength laser in the infrared region or visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser is used. For example, harmonics obtained by amplifying light with a fiber amplifier doped with, for example, erbium (or both erbium and yttrium) and converting the wavelength into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.

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Fレ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。 For example, if the oscillation wavelength of a single wavelength laser is in the range of 1.51 to 1.59 μm, the generated wavelength is in the range of 189 to 199 nm, the eighth harmonic, or the generated wavelength is in the range of 151 to 159 nm. A 10th harmonic is output. In particular, when the oscillation wavelength is in the range of 1.544 to 1.553 μm, an 8th harmonic wave having a generated wavelength in the range of 193 to 194 nm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the ArF excimer laser light is obtained. When the wavelength is in the range of 1.57 to 1.58 μm, the tenth harmonic wave in the range of 157 to 158 nm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the F 2 laser light is obtained.

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F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。 Further, if the oscillation wavelength is in the range of 1.03 to 1.12 μm, the seventh harmonic whose output wavelength is in the range of 147 to 160 nm is output, and in particular, the oscillation wavelength is in the range of 1.099 to 1.106 μm. If it is inside, the 7th harmonic in the range of 157 to 158 μm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the F 2 laser light is obtained. In this case, for example, an yttrium-doped fiber laser can be used as the single wavelength oscillation laser.

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。   When a linear motor is used for the substrate stage or the reticle stage as in the above embodiment, it is not limited to an air levitation type using an air bearing, and a magnetic levitation type using Lorentz force may be used. Each stage may be a type that moves along a guide, or may be a guideless type that does not have a guide.

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。   The reaction force generated by the movement of the substrate stage may be released mechanically to the floor (ground) using a frame member as described in JP-A-8-166475. The reaction force generated by the movement of the reticle stage may be mechanically released to the floor (ground) using a frame member as described in JP-A-8-330224.

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。   As described above, the exposure apparatus of the embodiment of the present application maintains various mechanical subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured by assembling. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

半導体デバイスは、図16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。   As shown in FIG. 16, the semiconductor device has a step 201 for designing the function / performance of the device, a step 202 for producing a mask (reticle) based on the design step, and a step 203 for producing a substrate as a base material of the device. The substrate is manufactured through the substrate processing step 204 for exposing the mask pattern onto the substrate by the exposure apparatus EX of the above-described embodiment, the device assembly step (including the dicing process, bonding process, and package process) 205, the inspection step 206, and the like.

本発明に係る露光装置の概略構成図である。1 is a schematic block diagram of an exposure apparatus according to the present invention. ステージ装置の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of a stage apparatus. ウエハステージの概略的な構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the schematic structure of a wafer stage. 微動ステージの正面図である。It is a front view of a fine movement stage. 微動ステージの右側面図である。It is a right view of a fine movement stage. Zモータの駆動原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the drive principle of Z motor. 微動ステージと粗動ステージとが接続状態にあり、且つエアシリンダの一部と支持板を取り除いた状態を示す図である。It is a figure which shows the state where the fine movement stage and the coarse movement stage are in a connected state and a part of the air cylinder and the support plate are removed. リニアエンコーダの構成を示す(a)は平面図、(b)は正面図である。(A) which shows the structure of a linear encoder is a top view, (b) is a front view. 微動ステージと固定装置との構成を示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the structure of a fine movement stage and a fixing device. 固定装置の要部を示す平面図である。It is a top view which shows the principal part of a fixing device. 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。It is a perspective view showing a positional relationship between a reticle stage, two wafer stages, a projection optical system, and an alignment system. 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。It is a control block diagram which shows the main structures of the control system of exposure apparatus. 微動ステージを交換する手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure which replace | exchanges a fine movement stage. 微動ステージを交換する手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure which replace | exchanges a fine movement stage. 微動ステージを交換する手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure which replace | exchanges a fine movement stage. 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。It is a flowchart figure which shows an example of the manufacturing process of a semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

CONT 制御装置(駆動制御装置)
R レチクル(マスク)
RST レチクルステージ(マスクステージ)
W、W1、W2 ウエハ(基板)
10 露光装置
12 ステージ装置(基板ステージ)
44 ステージ定盤(定盤)
44a 表面
63A、63B 粗動ステージ(第1ステージ)
73A、73B エアベアリング(非接触ベアリング)
74A、74B、75A、75B スケール(位置指標部)
83A、83B 微動ステージ(第2ステージ)
87 固定装置
88 保持部
90 駆動部
94A、94B、95A、95B 計測ヘッド(計測部)
100A、100B Xモータ(第2駆動装置)
101A、101B 可動子(第2可動子)
102A、102B 固定子(第2固定子)
110A、110B Yモータ(第1駆動装置)
111A、111B 可動子(第1可動子)
112A、112B 固定子(第1固定子)
120A、120B Zモータ(第3駆動装置)
121A、121B 可動子(第3可動子)
122A、122B 固定子(第3固定子)
CONT control device (drive control device)
R reticle (mask)
RST reticle stage (mask stage)
W, W1, W2 Wafer (substrate)
10 Exposure Equipment 12 Stage Equipment (Substrate Stage)
44 Stage surface plate (surface plate)
44a Surface 63A, 63B Coarse movement stage (first stage)
73A, 73B Air bearing (Non-contact bearing)
74A, 74B, 75A, 75B scale (position indicator)
83A, 83B Fine movement stage (second stage)
87 Fixing device 88 Holding unit 90 Drive unit 94A, 94B, 95A, 95B Measuring head (measuring unit)
100A, 100B X motor (second drive unit)
101A, 101B mover (second mover)
102A, 102B Stator (second stator)
110A, 110B Y motor (first drive)
111A, 111B mover (first mover)
112A, 112B Stator (first stator)
120A, 120B Z motor (third drive)
121A, 121B mover (third mover)
122A, 122B Stator (third stator)

Claims (10)

定盤の表面に沿って第1方向に移動する第1ステージと、該第1ステージに対して前記第1方向及び前記第1方向とは異なる第2方向とに移動する第2ステージとを有するステージ装置であって、
前記第1方向に沿って前記第1ステージに設けられた第1固定子と、前記第2ステージに設けられ前記第1方向に沿って開放された第1可動子とを有し、前記第2ステージを前記第1方向に移動させる第1駆動装置と、
前記第1方向に沿って前記第1ステージに設けられた第2固定子と、前記第2ステージに設けられ前記第1方向に沿って開放された第2可動子とを有し、前記第2ステージを前記第2方向に移動させる第2駆動装置とを備え、
前記第1ステージを前記第1方向に沿って移動させた際に前記第1ステージと前記第2ステージとが分離可能であることを特徴とするステージ装置。
A first stage that moves in a first direction along the surface of the surface plate; and a second stage that moves in the first direction and a second direction different from the first direction with respect to the first stage. A stage device,
A first stator provided on the first stage along the first direction; and a first mover provided on the second stage and opened along the first direction; A first drive for moving the stage in the first direction;
A second stator provided on the first stage along the first direction; and a second mover provided on the second stage and opened along the first direction. A second drive device for moving the stage in the second direction,
A stage apparatus characterized in that the first stage and the second stage can be separated when the first stage is moved along the first direction.
請求項1記載のステージ装置において、
前記第1方向に沿って前記第1ステージに設けられた第3固定子と、前記第2ステージに設けられ前記第1方向に沿って開放された第3可動子とを有し、前記第2ステージを前記定盤の表面とほぼ直交する第3方向に移動させる第3駆動装置を有することを特徴とするステージ装置。
The stage apparatus according to claim 1, wherein
A third stator provided on the first stage along the first direction; and a third mover provided on the second stage and opened along the first direction. A stage device comprising a third driving device for moving the stage in a third direction substantially perpendicular to the surface of the surface plate.
請求項2記載のステージ装置において、
前記第1、第2、第3駆動装置は、前記第2ステージを前記第1ステージに対して6自由度で移動させることを特徴とするステージ装置。
The stage apparatus according to claim 2, wherein
The stage device characterized in that the first, second and third driving devices move the second stage with respect to the first stage with six degrees of freedom.
請求項1から3のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記第1ステージと前記第2ステージとの一方は、前記第1方向及び前記第2方向に関する前記第1ステージと前記第2ステージとの位置指標部を有し、
前記第1ステージと前記第2ステージとの他方は、前記定盤の表面とほぼ直交する第3方向に所定間隔をあけて前記位置指標部を計測する計測部を有することを特徴とするステージ装置。
In the stage apparatus as described in any one of Claim 1 to 3,
One of the first stage and the second stage has a position index portion of the first stage and the second stage with respect to the first direction and the second direction,
The other of the first stage and the second stage has a measuring unit that measures the position index unit at a predetermined interval in a third direction substantially orthogonal to the surface of the surface plate. .
請求項4記載のステージ装置において、
前記第1ステージと前記第2ステージとは、それぞれ非接触ベアリングを介して前記定盤の表面に支持されることを特徴とするステージ装置。
The stage apparatus according to claim 4, wherein
The stage device, wherein the first stage and the second stage are supported on the surface of the surface plate via non-contact bearings, respectively.
請求項1から5のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記第1方向と前記第2方向との少なくとも一方の方向に関して、前記第1ステージと前記第2ステージとを異なる加速度で移動させる制御装置を備えることを特徴とするステージ装置。
In the stage apparatus as described in any one of Claim 1 to 5,
A stage device comprising: a control device that moves the first stage and the second stage at different accelerations in at least one of the first direction and the second direction.
請求項1から6のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記第1ステージから分離した前記第2ステージを前記定盤に固定する固定装置を有することを特徴とするステージ装置。
In the stage apparatus as described in any one of Claim 1 to 6,
A stage device comprising: a fixing device for fixing the second stage separated from the first stage to the surface plate.
請求項7記載のステージ装置において、
前記固定装置は、前記第2ステージの固定位置近傍に固設された保持部と、該保持部に対して進退自在、且つ前記保持部に向けて進出したときに該保持部との間で前記第2ステージを保持する駆動部と、前記第2ステージの位置に基づいて前記駆動部を制御する駆動制御装置とを有することを特徴とするステージ装置。
The stage apparatus according to claim 7, wherein
The fixing device includes a holding portion fixed in the vicinity of a fixing position of the second stage, and can move forward and backward with respect to the holding portion, and between the holding portion when advanced toward the holding portion. A stage device comprising: a drive unit that holds a second stage; and a drive control device that controls the drive unit based on a position of the second stage.
請求項1から8のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記第1ステージと前記第2ステージとは複数設けられていることを特徴とするステージ装置。
In the stage device according to any one of claims 1 to 8,
A stage device comprising a plurality of the first stage and the second stage.
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9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。
An exposure apparatus that exposes a mask pattern held on a mask stage onto a substrate held on a substrate stage,
An exposure apparatus, wherein the stage apparatus according to claim 1 is used as at least one of the mask stage and the substrate stage.
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