JP2013509692A - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

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Abstract

露光装置は、ウエハ(W)を保持し、所定の外部装置との間で露光のための用力の伝達を行う可撓性を有するフラットチューブ(Ta,Ta(Tb,Tb))の一端が接続され、XY平面に沿って移動可能なウエハステージ(WST1(WST2))と、ウエハステージのX軸方向の一側に配置され、フラットチューブの他端が接続され、ウエハステージの動きに応じてXY平面に沿って移動するとともに、ウエハステージがX軸方向の一側に移動する際には、X軸方向の他側に移動するチューブキャリア(TCa(TCb))と、を備える。これにより、フラットチューブからの抗力(引張力)をウエハステージが殆ど受けることがないとともに、フラットチューブのX軸方向外側へのはみ出しも抑制することができる。

Description

本発明は、露光装置及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、光学系を介してエネルギビームにより物体を露光する露光装置、及び該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
従来、半導体素子(集積回路等)、液晶表示素子等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(いわゆるステッパ)、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))などが用いられている。
この種の露光装置で用いられる、露光対象となるウエハ又はガラスプレート等の基板は、次第に(例えばウエハの場合、10年おきに)大型化している。現在は、直径300mmの300mmウエハが主流となっているが、今や直径450mmの450mmウエハ時代の到来が間近に迫っている。450mmウエハに移行すると、1枚のウエハから採れるダイ(チップ)の数が現行の300mmウエハの2倍以上となり、コスト削減に貢献する。
一方、ウエハのサイズが450mmにもなると、1枚のウエハから採れるダイ(チップ)の数が多くなる分、1枚のウエハの露光処理に要する時間が増加してスループットが低下する。そこで、スループットの低下を極力抑制する方法として、1つのウエハステージ上のウエハに対する露光処理と、別のウエハステージ上でのウエハ交換、アライメントなどの処理とを、並行して行う、ツインステージ方式(例えば特許文献1〜3等)の採用が考えられる。
しかるに、450mmウエハに対応するウエハステージが大型化し、装置のフットプリントが増大化する。特に、ツインステージ方式では、フットプリントがさらに増大する。これに加え、その大型化したウエハステージの可動範囲は、従来に比べて広くなり、このため、ウエハステージの移動に応じて伸び縮みする、ウエハステージに用力を供給するためのチューブの引っ張り力によりウエハステージの移動が妨害されるおそれがあった。また、そのチューブの変形を阻害しないために、ステージ装置の側方にスペースを確保する必要があり、これによりさらにスループットが低下するおそれがあった。
米国特許第6,590,634号明細書 米国特許第5,969,441号明細書 米国特許第6,208,407号明細書
本発明の第1の態様によれば、エネルギビームの照射により物体を露光する露光装置であって、前記物体を保持し、所定の外部装置との間で前記露光のための用力の伝達を行う際の伝達路を形成する可撓性を有する用力伝達部材の一端が接続され、互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定の二次元平面に平行な第1平面に沿って移動可能な移動体と、前記移動体に対して前記第1軸に平行な方向の一側に配置され、前記用力伝達部材の他端が接続され、前記移動体の動きに応じて前記二次元平面に平行な第2平面に沿って移動するとともに、前記移動体が前記第1軸に平行な方向の一側に移動する際には、前記第1軸に平行な方向の他側に移動する補助移動体と、を備える露光装置が、提供される。
これによれば、物体を保持する移動体が、第1軸に平行な方向の一側に移動する際には、移動体に用力伝達部材を介して露光のための用力の伝達を行うための補助移動体が第1軸に平行な方向の他側に移動する。このため、用力伝達部材による抗力(引張力)を移動体が殆ど受けることがないとともに、用力伝達部材の第1軸に平行な方向のはみ出しも抑制することができる。
本発明の第2の態様によれば、本発明の露光装置を用いて物体を露光することと、露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。 図2は、図1の露光装置の平面図である。 図3は、図1の露光装置を+Y側から見た側面図である。 図4(A)はウエハステージの平面図、図4(B)は図4(A)内のB−B線断面の端面図、図4(C)は図4(A)内のC−C線断面の端面図である。 図5(A)及び図5(B)は、それぞれ、チューブキャリアの構成を示す平面図及び側面図である。 図6(A)〜図6(D)は、チューブキャリアのウエハステージに対する追従駆動を説明するための図である。 図7は、微動ステージ位置計測系の構成を示す図である。 図8は、図1の露光装置が備える主制御装置の入出力関係を説明するためのブロック図である。
以下、本発明の一実施形態について、図1〜図8に基づいて説明する。
図1には、一実施形態に係る露光装置100の構成が概略的に示されている。露光装置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では、投影光学系PLが設けられており、以下においては、この投影光学系PLの光軸AXと平行な方向をZ軸方向、これに直交する平面内でレチクルとウエハとが相対走査される方向をY軸方向、Z軸及びY軸に直交する方向をX軸方向とし、X軸、Y軸、及びZ軸回りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向として説明を行う。
露光装置100は、図1に示されるように、ベース盤12上の+Y側端部近傍に配置された露光ステーション200、ベース盤12上の−Y側端部近傍に配置された計測ステーション300、2つのウエハステージWST1,WST2を含むステージ装置50、及びこれらの制御系等を備えている。図1において、露光ステーション200には、ウエハステージWST1が位置しており、ウエハステージWST1上にウエハWが保持されている。また、計測ステーション300には、ウエハステージWST2が位置しており、ウエハステージWST2上に別のウエハWが保持されている。
露光ステーション200は、照明系10、レチクルステージRST、及び投影ユニットPU等を備えている。
照明系10は、例えば米国特許出願公開第2003/0025890号明細書などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、及びレチクルブラインド等(いずれも不図示)を有する照明光学系と、を含む。照明系10は、レチクルブラインド(マスキングシステムとも呼ばれる)で規定されたレチクルR上のスリット状の照明領域IARを、照明光(露光光)ILによりほぼ均一な照度で照明する。照明光ILとしては、一例として、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)が用いられている。
レチクルステージRST上には、そのパターン面(図1における下面)に回路パターンなどが形成されたレチクルRが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージRSTは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系11(図1では不図示、図8参照)によって、走査方向(図1における紙面内左右方向であるY軸方向)に所定のストローク、所定の走査速度で駆動可能であるとともに、X軸方向にも微小駆動可能となっている。
レチクルステージRSTのXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、レチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)13によって、レチクルステージRSTに固定された移動鏡15(実際には、Y軸方向に直交する反射面を有するY移動鏡(あるいは、レトロリフレクタ)とX軸方向に直交する反射面を有するX移動鏡とが設けられている)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計13の計測値は、主制御装置20(図1では不図示、図8参照)に送られる。なお、例えば米国特許出願公開第2007/0288121号明細書などに開示されているように、エンコーダシステムによってレチクルステージRSTの位置情報を計測しても良い。
レチクルステージRSTの上方には、例えば米国特許第5,646,413号明細書などに詳細に開示されるような、CCD等の撮像素子を有し、露光波長の光(本実施形態では照明光IL)をアライメント用照明光とする画像処理方式の一対のレチクルアライメント系RA,RA(図1では、レチクルアライメント系RAは、レチクルアライメント系RAの紙面奥側に隠れている)が配置されている。一対のレチクルアライメント系RA,RAは、投影光学系PLの直下に微動ステージWFS1(又はWFS2)上の後述する計測プレートが位置する状態で、主制御装置20(図8参照)により、レチクルRに形成された一対のレチクルアライメントマーク(図示省略)の投影像と対応する計測プレート上の一対の第1基準マークとを投影光学系PLを介して検出することで、投影光学系PLによるレチクルRのパターンの投影領域の中心と計測プレート上の基準位置、すなわち一対の第1基準マークの中心との位置関係を検出するために用いられる。レチクルアライメント系RA,RAの検出信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置20に供給される(図8参照)。なお、レチクルアライメント系RA,RAは設けなくても良い。この場合、例えば米国特許出願公開第2002/0041377号明細書などに開示されるように、後述する微動ステージに光透過部(受光部)が設けられる検出系を搭載して、レチクルアライメントマークの投影像を検出することが好ましい。
投影ユニットPUは、レチクルステージRSTの図1における下方に配置されている。投影ユニットPUは、不図示の支持部材によって水平に支持されたメインフレーム(メトロロジーフレームとも呼ばれる)BDによってその外周部に固定されたフランジ部FLGを介して支持されている。投影ユニットPUは、鏡筒40と、鏡筒40内に保持された投影光学系PLと、を含む。投影光学系PLとしては、例えば、Z軸方向と平行な光軸AXに沿って配列される複数の光学素子(レンズエレメント)から成る屈折光学系が用いられる。投影光学系PLは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率(例えば1/4倍、1/5倍又は1/8倍など)を有する。このため、照明系10からの照明光ILによってレチクルR上の照明領域IARが照明されると、投影光学系PLの第1面(物体面)とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルRを通過した照明光ILにより、投影光学系PL(投影ユニットPU)を介してその照明領域IAR内のレチクルRの回路パターンの縮小像(回路パターンの一部の縮小像)が、投影光学系PLの第2面(像面)側に配置される、表面にレジスト(感応剤)が塗布されたウエハW上の前記照明領域IARに共役な領域(以下、露光領域とも呼ぶ)IAに形成される。そして、レチクルステージRSTとウエハステージWST1(又はWST2)との同期駆動によって、照明領域IAR(照明光IL)に対してレチクルRを走査方向(Y軸方向)に相対移動させるとともに、露光領域IA(照明光IL)に対してウエハWを走査方向(Y軸方向)に相対移動させることで、ウエハW上の1つのショット領域(区画領域)の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルRのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系10、投影光学系PLによってウエハW上にレチクルRのパターンが生成され、照明光ILによるウエハW上の感応層(レジスト層)の露光によってウエハW上にそのパターンが形成される。ここで、投影ユニットPUはメインフレームBDに保持され、本実施形態では、メインフレームBDが、それぞれ防振機構を介して設置面(床面など)に配置される複数(例えば3つ又は4つ)の支持部材によってほぼ水平に支持されている。なお、その防振機構は各支持部材とメインフレームBDとの間に配置しても良い。また、例えば国際公開第2006/038952号に開示されているように、投影ユニットPUの上方に配置される不図示のメインフレーム部材、あるいはレチクルベースなどに対してメインフレームBD(投影ユニットPU)を吊り下げ支持しても良い。
計測ステーション300は、メインフレームBDに設けられたアライメント装置99を備えている。アライメント装置99は、例えば米国特許出願公開第2008/0088843号明細書などに開示されているように、図2に示される5つのアライメント系AL1、AL21〜AL24を含む。詳述すると、図2に示されるように、投影ユニットPUの中心(投影光学系PLの光軸AX、本実施形態では前述の露光領域IAの中心とも一致)を通りかつY軸と平行な直線(以下、基準軸と呼ぶ)LV上で、光軸AXから−Y側に所定距離隔てた位置に、検出中心が位置する状態でプライマリアライメント系AL1が配置されている。プライマリアライメント系AL1を挟んで、X軸方向の一側と他側には、基準軸LVに関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系AL21,AL22と、AL23,AL24とがそれぞれ設けられている。すなわち、5つのアライメント系AL1,AL21〜AL24はその検出中心が、プライマリアライメント系AL1の検出中心で、基準軸LVと垂直に交差するX軸に平行な直線(以下、基準軸と呼ぶ)Laに沿って配置されている。なお、図1では、5つのアライメント系AL1,AL21〜AL24及びこれらを保持する保持装置(スライダ)を含んでアライメント装置99として示されている。セカンダリアライメント系AL21〜AL24は、例えば米国特許出願公開第2009/0233234号明細書などに開示されているように、可動式のスライダを介してメインフレームBDの下面に固定されており(図1参照)、図示しない駆動機構により、少なくともX軸方向に関してそれらの検出領域の相対位置が調整可能となっている。
本実施形態では、アライメント系AL1,AL2〜AL2のそれぞれとして、例えば画像処理方式のFIA(Field Image Alignment)系が用いられている。アライメント系AL1,AL2〜AL2の構成については、例えば国際公開第2008/056735号などに詳細に開示されている。アライメント系AL1,AL2〜AL2それぞれからの撮像信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置20(図8参照)に供給される。
ステージ装置50は、図1に示されるように、ベース盤12、ベース盤12の上方に配置された一対の定盤14A、14B(図1では、定盤14Bは、定盤14Aの紙面奥側に隠れている。)、一対の定盤14A,14Bの上面によって規定されるXY平面に平行なガイド面に沿って移動する2つのウエハステージWST1,WST2、ウエハステージWST1,WST2それぞれに配管・配線系(以下、便宜上フラットチューブと呼ぶ)Ta、Tb(図1では不図示、図2、図3参照)を介して接続されたチューブキャリア装置TCa、TCb(チューブキャリア装置TCbは図1では不図示。図2、図3等参照)、ウエハステージWST1,WST2の位置情報を計測する計測系などを備えている。ウエハステージWST1,WST2のそれぞれに、フラットチューブTa、Tb(及び後述するフラットチューブTa、Tb)を介して、外部から各種センサ類、モータ、あるいは静電チャック機構などの電源電力(電流)、モータを冷却するための冷却媒体、エアベアリング用の加圧気体等が、供給される。なお、以下では、電源電力(電流)、加圧気体等をまとめて用力とも呼ぶ。真空吸引力が必要な場合には、これも用力に含まれる。また、各種センサ類からの出力信号及びモータ等への制御信号を転送するための配線も、フラットチューブTa、Tb(及び後述するフラットチューブTa、Tb)に含まれる。
ベース盤12は、平板状の外形を有する部材から成り、図1に示されるように、床面102上に防振機構(図示省略)を介してほぼ水平に(XY平面に平行に)支持されている。ベース盤12の上面のX軸方向に関する中央部には、図3に示されるように、Y軸に平行な方向に延びる凹部12a(凹溝)が形成されている。ベース盤12の上面側(ただし、凹部12aが形成された部分を除く)には、XY二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイルを含む、コイルユニット(図示省略)が収容されている。
定盤14A、14Bのそれぞれは、図2に示されるように、平面視で(上方から見て)Y軸方向を長手方向とする矩形板状の部材から成り、基準軸LVの−X側、+X側にそれぞれ配置されている。定盤14Aと定盤14Bとは、基準軸LVに関して対称に、X軸方向に関して僅かの間隙を隔てて配置されている。定盤14A,14Bそれぞれの上面(+Z側の面)は、平坦度が非常に高く仕上げられており、ウエハステージWST1、WST2それぞれがXY平面に沿って移動する際のガイド面として機能する。
定盤14A、14Bは、図3に示されるように、凹部12aの両側のベース盤12上に、不図示のエアベアリング(又は転がり軸受)を介して、支持されている。
定盤14A、14Bは、上記ガイド面がその上面に形成された比較的厚さの薄い板状の第1部分14A、14Bと、該第1部分14A、14Bの下面それぞれに、一体的に固定された比較的厚くX軸方向寸法が短い板状の第2部分14A、14Bと、をそれぞれ有している。定盤14Aの第1部分14Aの+X側の端部は、第2部分14Aの+X側の端面から幾分+X側に張り出しており、定盤14Bの第1部分14Bの−X側の端部は、第2部分14Bの−X側の端面から幾分−X側に張り出している。
第1部分14A、14Bそれぞれの内部には、XY二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイルを含むコイルユニット(図示省略)が収容されている。各コイルユニットを構成する複数のコイルそれぞれに供給される電流の大きさ及び方向は、主制御装置20(図8参照)によって制御される。
定盤14Aの第2部分14Aの内部(底部)には、ベース盤12の上面側に収容されたコイルユニットに対応して、XY二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された、複数の永久磁石(及び図示しないヨーク)から成る磁石ユニット(図示省略)が収容されている。磁石ユニットは、ベース盤12のコイルユニットと共に、例えば米国特許出願公開第2003/0085676号明細書などに開示される電磁力(ローレンツ力)駆動方式の平面モータから成る定盤駆動系60A(図8参照)を構成している。定盤駆動系60Aは、定盤14AをXY平面内の3自由度方向(X、Y、θz)に駆動する駆動力を発生する。
同様に、定盤14Bの第2部分14Bの内部(底部)にも、ベース盤12のコイルユニットと共に、定盤14BをXY平面内の3自由度方向に駆動する平面モータから成る定盤駆動系60B(図8参照)を構成する、複数の永久磁石(及び図示しないヨーク)から成る磁石ユニット(図示省略)が収容されている。なお、定盤駆動系60A,60Bそれぞれを構成する平面モータのコイルユニット及び磁石ユニットの配置は、上記(ムービングマグネット式)の場合と逆(ベース盤側に磁石ユニット、定盤側にコイルユニットをそれぞれ有するムービングコイル式)でも良い。
定盤14A,14Bの3自由度方向の位置情報は、例えばエンコーダシステムを含む第1及び第2定盤位置計測系69A,69B(図8参照)によってそれぞれ独立に計測される。第1及び第2定盤位置計測系69A,69Bそれぞれの出力は、主制御装置20(図8参照)に供給され、主制御装置20は、定盤位置計測系69A,69Bの出力に基づいて、定盤駆動系60A,60Bのコイルユニットを構成する各コイルに供給する電流の大きさ及び方向を制御し、定盤14A,14BそれぞれのXY平面内の3自由度方向の位置を、必要に応じて制御する。主制御装置20は、定盤14A,14Bが、後述するカウンタマスとして機能した際に、定盤14A,14Bの基準位置からの移動量が所定範囲に収まるように、その基準位置に戻すため、定盤位置計測系69A,69Bの出力に基づいて、定盤駆動系60A,60Bを介して定盤14A,14Bを駆動する。すなわち、定盤駆動系60A,60Bは、トリムモータとして使用される。
第1及び第2定盤位置計測系69A,69Bの構成は、特に限定されないが、例えば第2部分14A,14Bそれぞれの下面に配置されたスケール(例えば二次元グレーティング)に計測ビームを照射して得られる反射光(二次元グレーティングからの回折光)を用いて、定盤14A,14BそれぞれのXY平面内の3自由度方向の位置情報を計測するエンコーダヘッドがベース盤12に配置された(又は第2部分14A,14Bにエンコーダヘッド、ベース盤12にスケールがそれぞれ配置された)エンコーダシステムを用いることができる。なお、定盤14A、14Bの位置情報は、例えば光干渉計システム、あるいは光干渉計システムとエンコーダシステムを組み合わせた計測系により計測しても良い。
一方のウエハステージWST1は、図2に示されるように、ウエハWを保持する微動ステージWFS1と、微動ステージWFS1の周囲を囲む矩形枠状の粗動ステージWCS1とを備えている。他方のウエハステージWST2は、図2に示されるように、ウエハWを保持する微動ステージWFS2と、微動ステージWFS2の周囲を囲む矩形枠状の粗動ステージWCS2とを備えている。図2から明らかなように、ウエハステージWST2は、ウエハステージWST1に対し左右が反転した状態で配置されている点を除き、その駆動系、位置計測系などを含み、全く同様に構成されている。従って、以下では、代表的にウエハステージWST1を取り上げて説明するものとし、ウエハステージWST2に関しては、特に説明が必要な場合にのみ説明する。
粗動ステージWCS1は、図4(A)に示されるように、Y軸方向に関して離れて互いに平行に配置され、それぞれX軸方向を長手方向とする直方体状の部材から成る一対の粗動スライダ部90a、90bと、それぞれY軸方向を長手方向とする直方体状の部材から成り、Y軸方向の一端と他端とで一対の粗動スライダ部90a、90bを連結する一対の連結部材92a、92bとを有している。すなわち、粗動ステージWCS1は、中央部にZ軸方向に貫通する矩形の開口部を有する矩形枠状に形成されている。
粗動スライダ部90a、90bそれぞれの内部(底部)には、図4(B)及び図4(C)に示されるように、磁石ユニット96a、96bが収容されている。磁石ユニット96a、96bは、定盤14A、14Bの第1部分14A、14Bそれぞれの内部に収容されたコイルユニットに対応して、XY二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数の磁石から成る。磁石ユニット96a、96bは、定盤14A、14Bのコイルユニットと共に、例えば米国特許出願公開第2003/0085676号明細書などに開示される、粗動ステージWCS1に対して6自由度方向に駆動力を発生可能な電磁力(ローレンツ力)駆動方式の平面モータから成る粗動ステージ駆動系62A(図8参照)を構成している。また、これと同様に、ウエハステージWST2の粗動ステージWCS2(図2参照)が有する磁石ユニットと、定盤14A、14Bのコイルユニットとにより、平面モータから成る粗動ステージ駆動系62B(図8参照)が構成されている。
なお、本実施形態の粗動ステージWCS1,WCS2は、粗動スライダ部90a、90bのみが平面モータの磁石ユニットを有する構成であるが、これに限らず、連結部材92a、92bにも併せて磁石ユニットを配置しても良い。また、粗動ステージWCS1,WCS2を駆動するアクチュエータとしては、電磁力(ローレンツ力)駆動方式の平面モータに限らず、例えば可変磁気抵抗駆動方式の平面モータなどを用いても良い。また、粗動ステージWCS1,WCS2の駆動方向は、6自由度方向に限られず、例えばXY平面内の3自由度方向(X,Y、θz)のみであっても良い。この場合、例えば気体静圧軸受(例えばエアベアリング)により粗動ステージWCS1,WCS2を定盤14A,14B上で浮上させると良い。また、本実施形態では、粗動ステージ駆動系62A,62Bとして、ムービングマグネット式の平面モータが用いられるが、これに限らず、定盤に磁石ユニットが配置され、粗動ステージにコイルユニットが配置されるムービングコイル式の平面モータを用いても良い。
粗動スライダ部90aの−Y側の側面、及び粗動スライダ部90bの+Y側の側面それぞれには、微動ステージWFS1を微少駆動する際のガイドとして機能するガイド部材94a、94bが固定されている。ガイド部材94aは、図4(B)に示されるように、X軸方向に延設された断面L字状の部材から成り、その下面は粗動スライダ部90aの下面と同一面上に配置されている。ガイド部材94bは、ガイド部材94aに対して左右対称ではあるが、同様に構成され、同様に配置されている。
ガイド部材94aの内部(底面)には、XY二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイルをそれぞれ含む一対のコイルユニットCUa、CUbが、X軸方向に関して所定間隔で収容されている(図4(A)参照)。一方、ガイド部材94bの内部(底部)には、XY二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイルを含む一つのコイルユニットCUcが収容されている(図4(A)参照)。コイルユニットCUa〜CUcを構成する各コイルに供給される電流の大きさ及び方向は、主制御装置20(図8参照)によって制御される。
連結部材92aは、中空に形成されており、その内部に微動ステージWFS1に用力を供給するための図示しない配管部材、配線部材などが収容されている。連結部材92a及び/又は92bの内部に、各種光学部材(例えば、空間像計測器、照度むら計測器、照度モニタ、波面収差計測器など)を収容しても良い。
ここで、ウエハステージWST1が粗動ステージ駆動系62Aを構成する平面モータによって定盤上14A上で加減速を伴ってY軸方向に駆動される際(例えば、露光ステーション200と計測ステーション300との間を移動する際)に、定盤14Aは、前述した定盤駆動系60AがY軸方向に関して駆動力を発生していない場合には、ウエハステージWST1の駆動による反力の作用により、いわゆる作用反作用の法則(運動量保存の法則)に従ってウエハステージWST1と反対の方向に駆動される。
また、ウエハステージWST2が、定盤上14B上でY軸方向に駆動される際に、前述した定盤駆動系60BがY軸方向に関して駆動力を発生していない場合には、定盤14Bも、ウエハステージWST2の駆動力の反力の作用により、いわゆる作用反作用の法則(運動量保存の法則)に従ってウエハステージWST2と反対の方向に駆動される。すなわち、定盤14A、14Bがカウンタマスとして機能し、ウエハステージWST1、WST2及び定盤14A、14Bの全体から成る系の運動量が保存され、重心移動が生じない。従って、ウエハステージWST1、WST2のY軸方向の移動によって定盤14A,14Bに偏加重が作用するなどの不都合が生じることがない。
また、ウエハステージWST1,WST2のX軸方向の駆動力の反力の作用によって、定盤14A,14Bが、カウンタマスとして機能する。
微動ステージWFS1は、図4(A)及び図4(B)に示されるように、平面視矩形の部材から成る本体部80と、本体部80の+Y側の側面に固定された一対の微動スライダ部84a、84bと、本体部80の−Y側の側面に固定された微動スライダ部84cとを備えている。
本体部80は、熱膨張率の比較的小さい材料、例えばセラミックスあるいはガラスなどで形成され、その底面が粗動ステージWCS1の底面と同一平面上に位置する状態で、粗動ステージWCS1によって非接触で支持されている。本体部80は、軽量化のために中空とされても良い。
本体部80の上面中央には、ウエハWを真空吸着等によって保持するウエハホルダ(不図示)が配置されている。本実施形態では、例えば環状の凸部(リム部)内に、ウエハWを支持する複数の支持部(ピン部材)が形成される、いわゆるピンチャック方式のウエハホルダが用いられ、一面(表面)がウエハ載置面となるウエハホルダの他面(裏面)側に後述する二次元グレーティングRGなどが設けられる。なお、ウエハホルダは、微動ステージWFS1(本体部80)と一体に形成されていても良いし、本体部80に対して、例えば静電チャック機構あるいはクランプ機構等の保持機構を介して着脱可能に固定されていても良い。この場合、グレーティングRGは、本体部80の裏面側に設けられることになる。また、ウエハホルダは、接着等により本体部80に固定されていても良い。
また、本体部80の上面の+X側かつ+Y側のコーナーの近傍には、計測プレートFM1がウエハWの表面とほぼ同じ高さに配置されている。計測プレートFM1の上面には、前述した一対のレチクルアライメント系RA,RA(図1、図8参照)のそれぞれにより検出される一対の第1基準マーク、及びプライマリアライメント系AL1により検出される第2基準マーク(いずれも図示せず)が形成されている。ウエハステージWST2の微動ステージWFS2には、図2に示されるように、本体部80の上面の−X側かつ+Y側のコーナーの近傍に計測プレートFM1と同様の計測プレートFM2がウエハWの表面とほぼ同一面となる状態で固定されている。
微動ステージWFS1の本体部80の下面の中央部には、図4(B)に示されるように、ウエハホルダ(ウエハWの載置領域)と計測プレートFM1(又は微動ステージWFS2では計測プレートFM2)とをカバーする程度の大きさの所定形状の薄板状のプレートが、その下面がその他の部分(周囲の部分)とほぼ同一面上に位置する(プレートの下面の方が、周囲の部分より下方に突出することはない)状態で配置されている。プレートの一面(上面(又は下面))には、二次元グレーティングRG(以下、単にグレーティングRGと呼ぶ)が形成されている。グレーティングRGは、X軸方向を周期方向とする反射型回折格子(X回折格子)と、Y軸方向を周期方向とする反射型回折格子(Y回折格子)と、を含む。プレートは、例えばガラスによって形成され、グレーティングRGは、回折格子の目盛りを、例えば138nm〜4μmの間のピッチ、例えば1μmピッチで刻んで作成されている。なお、グレーティングRGは、本体部80の下面の全体をカバーしていても良い。また、グレーティングRGに用いられる回折格子の種類は、溝等が形成されたもののみならず、例えば、感光性樹脂に干渉縞を焼き付けて作成したものであっても良い。
一対の微動スライダ部84a、84bは、図4(A)に示されるように、平面視略正方形の板状部材であり、本体部80の+Y側の側面に、X軸方向に関して所定距離隔てて配置されている。微動スライダ部84cは、平面視X軸方向に細長い長方形の板状部材であり、その長手方向の一端と他端とが、微動スライダ部84a、84bの中心とほぼ同一のY軸に平行な直線上に位置する状態で、本体部80の−Y側の側面に固定されている。
一対の微動スライダ部84a、84bは、それぞれ前述したガイド部材94aに支持され、微動スライダ部84cは、ガイド部材94bに支持されている。すなわち、微動ステージWFS1(WFS2)は、粗動ステージWCS1(WCS2)に対して、同一直線上に無い3箇所で支持されている。
微動スライダ部84a〜84cそれぞれの内部には、粗動ステージWCS1のガイド部材94a、94bが有するコイルユニットCUa〜CUcに対応して、XY二次元方向を行方向、列方向とするマトリックス状に配置された複数の永久磁石(及び図示しないヨーク)から成る磁石ユニット98a、98b、98cが収容されている。磁石ユニット98aは、コイルユニットCUaと共に、磁石ユニット98bは、コイルユニットCUbと共に、磁石ユニット98cは、コイルユニットCUcと共に、それぞれ、例えば米国特許出願公開第2003/0085676号明細書などに開示される、X,Y,Z軸方向に駆動力を発生可能な電磁力(ローレンツ力)駆動方式の3つの平面モータを構成し、これら3つの平面モータにより微動ステージWFS1を6自由度方向(X、Y、Z、θx、θy及びθz)に駆動する微動ステージ駆動系64A(図8参照)が構成されている。
ウエハステージWST2においても、同様に粗動ステージWCS2の有するコイルユニットと、微動ステージWFS2の有する磁石ユニットとから成る3つの平面モータが構成され、これらの3つの平面モータにより微動ステージWFS2を6自由度方向(X、Y、Z、θx、θy及びθz)に駆動する微動ステージ駆動系64Bが構成されている(図8参照)。
微動ステージWFS1は、X軸方向に関しては、X軸方向に延設されたガイド部材94a、94bに沿って、その他の5自由度方向に比べて長ストロークでの移動が可能になっている。微動ステージWFS2も同様である。
本実施形態では、主制御装置20は、粗動ステージWCS1(又はWCS2)を、加減速を伴って、X軸方向に関して大きく駆動する際(例えば、露光中にショット領域間のステッピング動作を行う際など)には、粗動ステージ駆動系62A(又は62B)を構成する平面モータにより粗動ステージWCS1(又はWCS2)をX軸方向に駆動するのと併せて、微動ステージ駆動系64A(又は64B)を介して微動ステージWFS1(又はWFS2)に粗動ステージWCS1(又はWCS2)と同一方向の初速を与える(微動ステージWFS1(又はWFS2)を粗動ステージWCS1(又はWCS2)と同一方向に駆動する)。これにより、微動ステージWFS1(又はWFS2)をいわゆるローカルカウンタマスとして機能させることができ、結果的に粗動ステージWCS1(又はWCS2)のX軸方向の移動に伴う(駆動力の反力に起因する)微動ステージWFS1(又はWFS2)の反対方向への移動距離を短くすることができる。特に、粗動ステージWCS1(又はWCS2)が、X軸方向へのステップ移動を含む動作を行う、すなわち、粗動ステージWCS1(又はWCS2)が、X軸方向への加速と減速とを交互に繰り返す動作を行う場合には、微動ステージWFS1(又はWFS2)の移動に必要なX軸方向に関するストロークを最も短くすることができる。このとき、主制御装置20は、微動ステージと粗動ステージとを含むウエハステージWST1(又はWST2)の系全体の重心がX軸方向に関して等速運動をするような初速を、微動ステージWFS1(又はWFS2)に与えると良い。このようにすると、微動ステージWFS1(又はWFS2)は、粗動ステージWCS1(又はWCS2)の位置を基準として、所定の範囲内で往復運動をする。従って、微動ステージWFS1(又はWFS2)のX軸方向の移動ストロークとして、その所定の範囲に幾分のマージンを加えた距離を用意しておけば良い。かかる詳細については、例えば、米国特許出願公開第2008/0143994号明細書などに開示されている。
また、前述のように、微動ステージWFS1は、粗動ステージWCS1によって同一直線上に無い3箇所で支持されているので、主制御装置20は、例えば微動スライダ部84a〜84cそれぞれに作用させるZ軸方向の駆動力(推力)を適宜制御することにより、微動ステージWFS1(すなわちウエハW)をXY平面に対してθx及び/又はθy方向に任意の角度(回転量)で傾けることができる。また、主制御装置20は、例えば微動スライダ部84a、84bそれぞれに+θx方向(図4(B)で紙面左回り方向)の駆動力を作用させるとともに、微動スライダ部84cに−θx方向(図4(B)で紙面右回り方向)の駆動力を作用させることによって、微動ステージWFS1の中央部を+Z方向に(凸状に)撓ませることができる。また、主制御装置20は、例えば微動スライダ部84a、84bそれぞれに−θy、+θy方向(ぞれぞれ+Y側から見て左回り、右回り)の駆動力を作用させることによっても、微動ステージWFS1の中央部を+Z方向に(凸状に)撓ませることができる。主制御装置20は、微動ステージWFS2に対しても、同様のことを行うことができる。
なお、本実施形態では、微動ステージ駆動系64A、64Bとして、ムービングマグネット式の平面モータが用いられるが、これに限らず、微動ステージの微動スライダ部にコイルユニットが配置され、粗動ステージのガイド部材に磁石ユニットが配置されるムービングコイル式の平面モータを用いても良い。
粗動ステージWCS1の連結部材92aと微動ステージWFS1の本体部80との間には、図4(A)に示されるように、外部から微動ステージWFS1に用力を供給するための一対のチューブ86a、86bが架設されている。なお、図4(A)を含み、各図面では図示が省略されているが、実際には、一対のチューブ86a、86bは、それぞれ複数本のチューブによって構成されている。チューブ86a、86bそれぞれの一端は、連結部材92aの+X側の側面に接続され、他端は、本体部80の上面に−X側の端面から+X方向に所定の長さで形成された所定深さを有する一対の凹部80a(図4(C)参照)をそれぞれ介して本体部80の内部に接続されている。チューブ86a、86bは、図4(C)に示されるように、微動ステージWFS1の上面よりも上方に突出しないようになっている。粗動ステージWCS2の連結部材92aと微動ステージWFS2の本体部80との間にも、図2に示されるように、外部から微動ステージWFS2に用力を供給するための一対のチューブ86a、86bが架設されている。
ウエハステージWST1の一対のチューブ86a、86bは、例えば図2に示されるように、連結部材92aを介して、それぞれ一対のフラットチューブTaに接続されている。より正確には、連結部材92a内で、チューブ86a,86b内に束ねられた複数のチューブ(配管・配線部材)が、それぞれ、フラットチューブTa内にその幅方向に一列に配列された同数のチューブ(配管・配線部材)に接続されている。同様に、ウエハステージWST2の一対のチューブ86a,86bも、連結部材92a内を介して、それぞれ一対のフラットチューブTbに接続されている。
フラットチューブTa,Tb及び後述するフラットチューブTa,Tb(内部の配管・配線部材を含む)は、後述するように、曲げたり、捻ったりすることができる。
一対のフラットチューブTaは、図2及び図3に示されるように、一端がウエハステージWST1(連結部材92a)の側面に接続され、他端がベース盤12の−X側に配置されたチューブキャリア装置TCaの一部を構成するチューブキャリアTCaを介して一対のフラットチューブTaに接続されている。一対のフラットチューブTaは、そのフラットな面の一端部と他端部とが、XY平面にほぼ平行となる状態で、その中央が折り曲げられてウエハステージWST1(連結部材92a)の側面及びチューブキャリアTCaにそれぞれ接続されている。
一対のフラットチューブTbは、その一端及び他端が、それぞれ、上述と同様にして、ウエハステージWST2(連結部材92a)の側面、及びベース盤12の+X側に配置されたチューブキャリア装置TCbの一部を構成するチューブキャリアTCbを介して一対のフラットチューブTb1に接続されている。なお、一対のフラットチューブをそれぞれ分離して、一方をフラットチューブTa、Tbとして、チューブキャリアTCa、TCbに接続し、他方をフラットチューブTa、Tbとして、チューブキャリアTCa、TCbに接続する構成を採用することとしても良い。
フラットチューブTa,Tbは、それぞれベース盤12の−X端及び+X端に沿ってあるいはベース盤12の内部を通って、例えば電源、ガスタンク、コンプレッサ、バキュームポンプ等の各種用力源(不図示)に接続されている。用力源(不図示)から、用力が、一対のフラットチューブTa、チューブキャリアTCa、一対のフラットチューブTa、粗動ステージWCS1の連結部材92a、及び一対のチューブ86a、86bを、順次介して微動ステージWFS1へ供給される。同様に、用力源(不図示)から、用力が、一致のフラットチューブTb、チューブキャリアTCb、一対のフラットチューブTb、粗動ステージWCS2の連結部材92aを、及び一対のチューブ86a、86bを、順次介して微動ステージWFS2へ供給される。
チューブキャリア装置TCa,TCbは、図2及び図3に示されるように、それぞれ、ベース盤12の−X側及び+X側に配置されている。ここで、チューブキャリア装置TCa,TCbは、同様に構成されているので、以下では、チューブキャリア装置TCaを取り上げて、その構成等を説明する。
図5(A)には、チューブキャリア装置TCaの平面図が示され、図5(B)には、チューブキャリア装置TCaの側面図(−Y方向から見た図)が示されている。これら図5(A)及び図5(B)に示されるように、チューブキャリア装置TCaは、フラットチューブTa,Taを保持し、ウエハステージWST1の動きに合わせてY軸方向に移動するチューブキャリア(Yスライダ)TCaと、チューブキャリアTCaの移動の際のガイドを構成するとともに、X軸方向に移動するXスライダTCaと、該XスライダTCaの長手方向の一端部と他端部を下方から支持してX軸方向に案内する一対の支持部TCa,TCaと、を備えている。
チューブキャリアTCaは、図5(A)に示されるように、Y軸方向を長手とする直方体状の部材から成る。ここで、チューブキャリアTCaの長手方向の長さは、ウエハステージWST1の連結部材92aのY軸方向の長さにほぼ等しい(図2参照)。チューブキャリアTCaの長手方向の両端近傍の+X側の面及び−X側の面に、各一対のフラットチューブTa、Taが接続されている。
一対のフラットチューブTaは、図5(A)及び図5(B)に示されるように、一端部近傍が平面視で1本の紐状の部材に見えるように、チューブキャリアTCaとの接続部の近傍にて90度捻られ、かつその紐のように見える部分が平面視で略U字状に折り曲げられている。
チューブキャリアTCaを支持するXスライダTCaは、図2及び図5(A)に示されるように、Y軸方向を長手方向として定盤14Aの−X側に配置され、その両端が、Y軸方向に関して定盤14Aを挟むように床面上に設置された一対の支持部TCa,TCaにより支持されている。ここで、XスライダTCaの上面(+Z面)が、チューブキャリアTCaの移動の際のガイド面の役割を担う。XスライダTCaの長手方向(Y軸方向)の長さは、定盤14AのY軸方向の長さより幾分長い(図2参照)。
支持部TCa,TCaは、X軸方向を長手方向とする部材から成り、床面上に設置されている(図3、図5(B)等参照)。支持部TCa,TCaは、それらの上面(+Z面)がXスライダTCaの移動の際のガイド面の役割を担う。なお、支持部TCa,TCaの長手方向の長さは、実際には、ウエハステージWST1のX軸方向の移動距離にほぼ等しいが、図5(A)、図4(B)、及びその他の図では、作図の便宜上から、その長手方向の寸法が実際より短く描かれている。
チューブキャリア装置TCaを構成するチューブキャリアTCa及びXスライダTCaは、それぞれ、チューブキャリア駆動系TDA(図8参照)が備える第1、第2駆動装置TDa、TDa(図5(B)参照)により駆動される。
第1駆動装置TDaは、図5(B)に示されるように、チューブキャリアTCaに設けられた複数の永久磁石(又は複数のコイル)を含む可動子TDa11とXスライダTCaに設けられた複数のコイル(又は複数の永久磁石)を含む固定子TDa12とを有するリニアモータを含む。ここで、固定子TDa12は、Y軸方向に、少なくともウエハステージWST1の移動ストロークと同程度の範囲内に延設されている。第1駆動装置TDaにより、チューブキャリアTCaが、XスライダTCa上でウエハステージWST1の移動ストロークにほぼ等しいストロークでY軸方向に駆動される。なお、チューブキャリアTCaは、エアベアリング(不図示)を介してXスライダTCa上に非接触で支持されている。
第2駆動装置TDaは、図5(B)に示されるように、XスライダTCaの±Y端に設けられた一対の可動子TDa21と、該一対の可動子TDa21のそれぞれに対応して支持部TCa,TCaのそれぞれに設けられた固定子TDa22とを有する一対のリニアモータを含む。可動子TDa21は、複数の永久磁石(又は複数のコイル)を含み、固定子TDa22は、複数のコイル(又は複数の永久磁石)を含む。固定子TDa22は、X軸方向に、ウエハステージWST1の移動ストロークと同程度の範囲内に延設されている。第2駆動装置TDaにより、XスライダTCaが、支持部TCa,TCa上でウエハステージWST1の移動ストロークにほぼ等しいストロークでX軸方向に駆動される。なお、XスライダTCaの両端は、エアベアリング(不図示)を介して支持部TCa,TCa上に非接触で支持されている。
XスライダTCaに対するチューブキャリアTCaのY軸方向に関する位置情報、及び支持部TCa,TCaのそれぞれに対するXスライダTCaの±Y端のX軸方向に関する位置情報は、チューブキャリア位置計測系TEA(図8参照)を構成する第1、第2計測部TEa、TEa(図8参照)により計測される。
第1計測部TEaは、図5(A)に示されるように、チューブキャリアTCaの底部に設けられたヘッド部THa12と、チューブキャリアTCaの底面に対向するXスライダTCaの上面に配置されたYスケールTSaと、を有するYリニアエンコーダを含む。ここで、YスケールTSaの表面には、Y軸方向を周期方向とするグレーティングが形成されている。第1計測部TEa(図8参照)では、ヘッド部THa12がYスケールTSaに計測ビームを照射し、YスケールTSaの表面にて発生する複数の回折光を受光して、YスケールTSaに対するヘッド部THa12のY軸方向に関する位置情報、すなわちXスライダTCaに対するチューブキャリアTCaのY軸方向に関する位置情報を計測する。
一方、第2計測部TEa(図8参照)は、図5(A)に示されるように、XスライダTCaの±Y端の底部に設けられた一対のヘッド部THa23,THa24と、XスライダTCaの±Y端の底面に対向する支持部TCa,TCaのそれぞれの上面に設けられた一対のXスケールTSa,TSaと、を有する一対のXリニアエンコーダを含む。ここで、一対のXスケールTSa,TSaそれぞれの表面には、X軸方向を周期方向とするグレーティングが形成されている。第2計測部TEaでは、ヘッド部THa23が、XスケールTSaに計測ビームを照射し、XスケールTSaにて発生する複数の回折光を受光し、この受光結果に基づいて、XスケールTSaに対するヘッド部THa23のX軸方向に関する位置情報、すなわち支持部TCaに対するXスライダTCaの−Y端部のX軸方向に関する位置情報を計測する。同様に、第2計測部TEaでは、ヘッド部THa24が、XスケールTSaに計測ビームを照射し、XスケールTSaにて発生する複数の回折光を受光し、この受光結果に基づいて、XスケールTSaに対するヘッド部THa24のX軸方向に関する位置情報、すなわち支持部TCaに対するXスライダTCaの+Y端部のX軸方向に関する位置情報を計測する。主制御装置20(図8参照)は、2つのヘッドの計測結果より、XスライダTCaのX軸方向及びθz方向に関する位置情報を求める。
チューブキャリア位置計測系TEA(第1及び第2計測部TEa,TEa)の計測結果は、主制御装置20(図8参照)に送信される。主制御装置20は、受信した計測結果に基づいて、ウエハステージWST1に追従するようにチューブキャリアTCa及びXスライダTCaの位置を制御する。
次に、本実施形態で行われるウエハステージWST1に対するチューブキャリアTCaの追従駆動の一例について、図6(A)〜図6(D)に基づいて説明する。
主制御装置20は、ウエハステージWST1をY軸方向、例えば−Y方向に駆動する際、第1駆動装置TDa(図5(B)参照)を制御して、ウエハステージWST1に追従するように、図6(A)中の−Y方向(ハッチング付き矢印の方向)に、チューブキャリアTCaを駆動する。このようにして、チューブキャリアTCaのY位置は、常時、ウエハステージWST1とほぼ同じY位置に維持される。そのため、ウエハステージWST1に接続されているフラットチューブTa,Taも、ウエハステージWST1に追従して、−Y方向(ハッチング付き矢印の方向)に移動する。
さらに、主制御装置20は、ウエハステージWST1をX軸方向、例えば図6(B)中の黒塗り矢印でされるように−X方向に駆動する際、第2駆動装置TDa(図5(B)参照)を制御して、XスライダTCaをウエハステージWST1とは反対の方向、すなわち+X方向(黒塗り矢印の方向)に駆動することで、チューブキャリアTCaを+X方向に駆動する。ここで、主制御装置20は、XスライダTCa(すなわちチューブキャリアTCa)をウエハステージWST1のX軸方向の移動距離とほぼ同じ距離、ウエハステージWST1とは反対の方向に駆動する。
このように、本実施形態に係るステージ装置50(図1参照)では、ウエハステージWST1が−X方向に移動すると、これに応じてチューブキャリアTCaが+X方向に移動する、すなわち、図6(B)に示されるように、ウエハステージWST1がフラットチューブTaを−X方向に押し出すのに対し、チューブキャリアTCaがフラットチューブTaを+X方向に引っ張ることにより、フラットチューブTaのX軸方への変位が相殺され、チューブキャリアTCaのX位置が固定である場合などとは異なり、上記フラットチューブTaの−X方向への張り出しが回避される。従って、露光装置100が大型化することがない。これに対し、チューブキャリアTCaのX位置が固定である場合には、ウエハステージWST1が−X方向に移動すると、フラットチューブTaが、その屈曲部(U字状に折り曲げられる部分)の位置を変えながら−X方向に張り出すので、ステージ装置50には、フラットチューブTaと他の部材との接触を回避するためのスペースが必要になる。
一方、フラットチューブTaについては、XスライダTCa(それに支持されるチューブキャリアTCa)が、例えば+X方向に駆動されることにより、図6(A)に示されるように、平面視における略U字状の折り曲げ部の対向する一対の対向面同士が接近する。そのため、フラットチューブTaは、略U字状の折り曲げ部より+X側(用力源(不図示)に接続された側)の領域がX軸方向に動くことがない。
ここで、本実施形態のチューブキャリア装置TCaでは、図6(B)に示されるように、XスライダTCa(及びチューブキャリアTCa)が+X方向に駆動されると、XスライダTCaは、定盤14Aの下方に位置する(例えば、図3参照)。主制御装置20(図8参照)は、ウエハステージWST1を、図6(D)に示されるように+X方向(黒塗り矢印の方向)に駆動する際には、第2駆動装置TDa(図5(B)参照)を制御して、XスライダTCaをウエハステージWST1とは反対の方向、すなわち−X方向(黒塗り矢印の方向)に駆動することにより、チューブキャリアTCaを−X方向に駆動する。ここでも、主制御装置20は、XスライダTCaを、ウエハステージWST1のX軸方向の移動距離とほぼ同じ距離、ウエハステージWST1とは反対の方向に駆動する。これにより、ウエハステージWST1が+X方向に移動する際に、フラットチューブTaと定盤14Aとが接触することを防止する。
一方、フラットチューブTaについては、XスライダTCa(それに支持されるチューブキャリアTCa)が−X方向に駆動されることにより、図6(C)に示されるように、略U字状の折り曲げ部の互いに対向する一対の対向面同士が離間する。そのため、フラットチューブTaは、折り曲げ部より+X側(用力源(不図示)に接続された側)の領域がX軸方向に動くことがない。
本実施形態では、ウエハステージWST1の動きに応じて、上述の如く、チューブキャリア装置TCaを駆動制御することにより、フラットチューブTa,Taから引張力(抗力)を受けることなく、さらに露光装置100内でフラットチューブTa,Taが占有する空間を拡げることもなく、ウエハステージWST1を駆動制御することが可能となる。
上述のチューブキャリア装置TCaと同様に、もう1つのチューブキャリア装置TCbも、フラットチューブTb,Tbを保持してY軸方向に移動するチューブキャリアTCbと、チューブキャリアTCbを支持してX軸方向に移動するXスライダTCbと、XスライダTCbの両端を支持する一対の支持部TCb,TCbから構成される。チューブキャリアTCb及びXスライダTCbは、前述のチューブキャリア駆動系TDA(第1、第2駆動装置TDa、TDa)と同様に構成されたチューブキャリア駆動系TDB(図8参照)により駆動される。また、XスライダTCbに対するチューブキャリアTCbのY軸方向に関する位置、及び支持部TCb,TCbのそれぞれに対するXスライダTCbの±Y端のX軸方向に関する位置は、チューブキャリア位置計測系TEA(第1、第2計測部TEa、TEa)と同様に構成されたチューブキャリア位置計測系TEB(図8参照)により計測される。すなわち、チューブキャリア位置計測系TEBは、図2に示されるように、ヘッド部THb12とYスケールTSbとを含み、チューブキャリアTCbのY位置情報を計測する第1計測部TEb(図8参照)と、ヘッド部THb23,THb24とXスケールTSb,TSbとを含み、XスライダTCbのX位置情報(θz位置情報を含む)を計測する第2計測部TEb(図8参照)と、を有する。
チューブキャリア位置計測系TEBの計測結果は、主制御装置20(図8参照)に送信される。主制御装置20は、受信した計測結果に基づいて、前述のチューブキャリア装置TCaと同様に、ウエハステージWST2の位置に応じてチューブキャリア装置TCb(チューブキャリア(Yスライダ)TCb及びXスライダTCb)を駆動制御する。これにより、フラットチューブTb,Tbから引張力(抗力)を受けることなく、さらに露光装置100内でフラットチューブTb,Tbが占有する空間を拡げることもなく、ウエハステージWST2を駆動制御することが可能となる。
次にウエハステージWST1、WST2の位置情報を計測する計測系について説明する。露光装置100は、微動ステージWFS1,WFS2の位置情報を計測する微動ステージ位置計測系70(図8参照)と、粗動ステージWCS1,WCS2それぞれの位置情報を計測する粗動ステージ位置計測系68A,68B(図8参照)と、を有している。
微動ステージ位置計測系70は、図1に示される計測バー71を有している。計測バー71は、図3に示されるように、一対の定盤14A、14Bそれぞれの第1部分14A、14Bの下方に配置されている。計測バー71は、図1及び図3から明らかなように、Y軸方向を長手方向とする断面矩形の梁状部材から成り、その長手方向の両端部が吊下部材74をそれぞれ介してメインフレームBDに吊り下げ状態で固定されている。すなわち、メインフレームBDと計測バー71とは、一体である。計測バー71は、+Z側半部(上半部)が定盤14A、14Bそれぞれの第2部分14A、14B相互の間に配置され、−Z側半部(下半部)がベース盤12に形成された凹部12a内に収容されている。また、計測バー71と、定盤14A,14B及びベース盤12それぞれとの間には、所定のクリアランスが形成されており、計測バー71は、メインフレームBD以外の部材に対しては、非接触な状態となっている。計測バー71は、熱膨張率が比較的低い材料(例えばインバー、又はセラミックスなど)によって形成されている。
計測バー71には、図7に示されるように、投影ユニットPUの下方に位置する微動ステージ(WFS1又はWFS2)の位置情報を計測する際に用いられる第1計測ヘッド群72と、アライメント装置99の下方に位置する微動ステージ(WFS1又はWFS2)の位置情報を計測する際に用いられる第2計測ヘッド群73と、が設けられている。なお、図面をわかりやすくするため、図7ではアライメント系AL1、AL2〜AL2が仮想線(二点鎖線)で示されている。また、図7では、アライメント系AL2〜AL2についての符号は図示が省略されている。
第1計測ヘッド群72は、図7に示されるように、投影ユニットPUの下方に配置され、X軸方向計測用1次元エンコーダヘッド(以下、Xヘッド又はエンコーダヘッドと略述する)75xと、一対のY軸方向計測用1次元エンコーダヘッド(以下、Yヘッド又はエンコーダヘッドと略述する)75ya、75ybと、3つのZヘッド76a、76b、76cと、を含む。
Xヘッド75x、Yヘッド75ya、75yb、及び3つのZヘッド76a〜76cは、計測バー71の内部に、その位置が変化しない状態で配置されている。Xヘッド75xは、基準軸LV上に配置され、Yヘッド75ya、75ybが、Xヘッド75xの−X側、+X側にそれぞれ同じ距離離れて配置されている。本実施形態では、3つのエンコーダヘッド75x、75ya、75ybのそれぞれとして、例えば米国特許出願公開第2007/0288121号明細書などに開示されるエンコーダヘッドと同様の、光源、受光系(光検出器を含む)、及び各種光学系がユニット化された構成の回折干渉型のヘッドが用いられている。
Xヘッド75x、Yヘッド75ya、75ybのそれぞれは、ウエハステージWST1(又はWST2)が投影光学系PL(図1参照)の直下に位置する際、定盤14Aと定盤14Bとの間の空隙、又は定盤14A,14Bそれぞれの第1部分14A、14B1に形成された光透過部(例えば開口)を介して、微動ステージWFS1(又はWFS2)の下面に配置されたグレーティングRG(図4(B)参照)に計測ビームを照射するとともに、グレーティングRGからの回折光を受光することにより、微動ステージWFS1(又はWFS2)のXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報も含む)を計測する。すなわち、グレーティングRGが有するX回折格子を用いて微動ステージWFS1(又はWFS2)のX軸方向の位置を計測するXヘッド75xによって、Xリニアエンコーダ51(図8参照)が構成され、グレーティングRGのY回折格子を用いて微動ステージWFS1(又はWFS2)のY軸方向の位置を計測する一対のYヘッド75ya、75ybによって、一対のYリニアエンコーダ52、53(図8参照)が構成されている。Xヘッド75x、Yヘッド75ya、75ybそれぞれの計測値は、主制御装置20(図8参照)に供給され、主制御装置20は、Xヘッド75xの計測値に基づいて、微動ステージWFS1(又はWFS2)のX軸方向の位置を、一対のYヘッド75ya、75ybの計測値の平均値に基づいて、微動ステージWFS1(又はWFS2)のY軸方向の位置をそれぞれ計測(算出)する。また、主制御装置20は、一対のYリニアエンコーダ52、53それぞれの計測値を用いて、微動ステージWFS1(又はWFS2)のθz方向の位置(Z軸回りの回転量)を計測(算出)する。
ここで、Xヘッド75xから射出される計測ビームのグレーティングRG上における照射点(検出点)は、ウエハW上の露光領域IA(図1参照)の中心である露光位置に一致する。また、一対のYヘッド75ya、75ybそれぞれから射出される計測ビームのグレーティングRG上の一対の照射点(検出点)の中点は、Xヘッド75xから射出される計測ビームのグレーティングRG上の照射点(検出点)と一致する。主制御装置20は、微動ステージWFS1(又はWFS2)のY軸方向の位置情報を2つのYヘッド75ya、75ybの計測値の平均に基づいて算出するので、微動ステージWFS1(又はWFS2)のY軸方向に関する位置情報は、実質的にウエハWに照射される照明光ILの照射領域(露光領域)IAの中心である露光位置で計測される。すなわち、Xヘッド75xの計測中心、及び2つのYヘッド75ya、75ybの実質的な計測中心は、露光位置に一致する。従って、主制御装置20は、Xリニアエンコーダ51及びYリニアエンコーダ52、53を用いることで、微動ステージWFS1(又はWFS2)のXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)の計測を、常に露光位置の直下(裏側)で行うことができる。
Zヘッド76a〜76cとしては、例えば、CDドライブ装置などで用いられる光ピックアップと同様の光学式の変位センサのヘッドが用いられる。3つのZヘッド76a〜76cは、二等辺三角形(又は正三角形)の各頂点に対応する位置に配置されている。Zヘッド76a〜76cそれぞれは、微動ステージWFS1(又はWFS2)の下面に対し下方からZ軸に平行な計測ビームを照射し、グレーティングRGが形成されたプレートの表面(又は反射型回折格子の形成面)によって反射された反射光を受光して、各照射点における微動ステージWFS1(又はWFS2)の面位置(Z軸方向の位置)を計測する面位置計測系54(図8参照)を構成している。3つのZヘッド76a〜76cそれぞれの計測値は、主制御装置20(図8参照)に供給される。
また、3つのZヘッド76a〜76cそれぞれから射出される計測ビームのグレーティングRG上における3つの照射点を頂点とする二等辺三角形(又は正三角形)の重心は、ウエハW上の露光領域IA(図1参照)の中心である露光位置に一致する。従って、主制御装置20は、3つのZヘッド76a〜76cの計測値の平均値に基づいて、微動ステージWFS1(又はWFS2)のZ軸方向の位置情報(面位置情報)の計測を、常に露光位置の直下で行うことができる。また、主制御装置20は、3つのZヘッド76a〜76cの計測値に基づいて、微動ステージWFS1(又はWFS2)のZ軸方向の位置に加えて、θx方向及びθy方向の回転量を計測(算出)する。
第2計測ヘッド群73は、Xリニアエンコーダ55(図8参照)を構成するXヘッド77x、一対のYリニアエンコーダ56、57(図8参照)を構成する一対のYヘッド77ya、77yb、及び面位置計測系58(図8参照)を構成する3つのZヘッド78a、78b、78cを有している。Xヘッド77xを基準とする、一対のYヘッド77ya、77yb及び3つのZヘッド78a〜78cそれぞれの位置関係は、前述のXヘッド75xを基準とする、一対のYヘッド75ya、75yb及び3つのZヘッド76a〜76cそれぞれの位置関係と同様となっている。Xヘッド77xから射出される計測ビームのグレーティングRG上における照射点(検出点)は、プライマリアライメント系AL1の検出中心に一致する。すなわち、Xヘッド77xの計測中心、及び2つのYヘッド77ya、77ybの実質的な計測中心は、プライマリアライメント系AL1の検出中心に一致する。従って、主制御装置20は、微動ステージWFS2(又はWFS1)のXY平面内の位置情報、及び面位置情報の計測を、常にプライマリアライメント系AL1の検出中心で行うことができる。
なお、本実施形態のXヘッド75x、77x、及びYヘッド75ya、75yb、77ya、77ybは、それぞれ図示しない光源、受光系(光検出器を含む)、及び各種光学系がユニット化されて計測バー71の内部に配置されているが、エンコーダヘッドの構成は、これに限らず、例えば、光源及び受光系が計測バーの外部に配置されていても良い。この場合、計測バーの内部に配置された光学系と、光源及び受光系とを、例えば光ファイバなどを介してそれぞれ接続する。また、エンコーダヘッドを計測バーの外部に配置し、計測ビームのみを計測バーの内部に配置した光ファイバを介してグレーティングに案内する構成でも良い。また、ウエハのθz方向の回転情報は、一対のXリニアエンコーダを用いて計測しても良い(この場合、Yリニアエンコーダは一つで良い)。また、微動ステージの面位置情報は、例えば光干渉計を用いて計測しても良い。また、第1計測ヘッド群72、第2計測ヘッド群73の各ヘッドの代わりに、X軸方向及びZ軸方向を計測方向とするXZエンコーダヘッドと、Y軸方向及びZ軸方向を計測方向とするYZエンコーダヘッドとを、少なくとも各1つ含む合計で3つのエンコーダヘッドを、前述のXヘッド、及び一対のYヘッドと同様の配置で設けても良い。
粗動ステージ位置計測系68A(図8参照)は、ウエハステージWST1が定盤14A上で露光ステーション200と計測ステーション300との間を移動する際に、粗動ステージWCS1(ウエハステージWST1)の位置情報を計測する。粗動ステージ位置計測系68Aの構成は特に限定されず、エンコーダシステム、あるいは光干渉計システム(光干渉計システムとエンコーダシステムとを組み合わせても良い)を含む。粗動ステージ位置計測系68Aがエンコーダシステムを含む場合には、例えばウエハステージWST1の移動経路に沿ってメインフレームBDに吊り下げ状態で固定された複数のエンコーダヘッドから、粗動ステージWCS1の上面に固定(又は形成)されたスケール(例えば二次元グレーティング)に計測ビームを照射し、その回折光を受光して粗動ステージWCS1の位置情報を計測する構成とすることができる。粗動ステージ位置計測系68Aが光干渉計システムを含む場合には、X軸及びY軸に平行な測長軸をそれぞれ有するX光干渉計、Y光干渉から粗動ステージWCS1の側面に測長ビームを照射し、その反射光を受光してウエハステージWST1の位置情報を計測する構成とすることができる。
粗動ステージ位置計測系68B(図8参照)は、粗動ステージ位置計測系68Aと同様の構成を有し、粗動ステージWCS2(ウエハステージWST2)の位置情報を、計測する。主制御装置20は、粗動ステージ位置計測系68A、68Bの計測値に基づいて、粗動ステージ駆動系62A、62Bを個別に制御し、粗動ステージWCS1,WCS2(ウエハステージWST1,WST2)それぞれの位置を制御する。
また、露光装置100は、粗動ステージWCS1と微動ステージWFS1との相対位置、及び粗動ステージWCS2と微動ステージWFS2との相対位置を、それぞれ計測する相対位置計測系66A,66Bをも備えている(図8参照)。相対位置計測系66A,66Bの構成は、特に限定されないが、例えば静電容量センサを含むギャップセンサにより構成することができる。この場合、ギャップセンサは、例えば粗動ステージWCS1(又はWCS2)に固定されたプローブ部と、微動ステージWFS1(又はWFS2)に固定されたターゲット部と、により構成することができる。なお、相対位置計測系の構成は、これに限られず、例えばリニアエンコーダシステム、光干渉計システムなどを用いて、相対位置計測系を構成しても良い。
図8には、露光装置100の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置20の入出力関係を示すブロック図が示されている。主制御装置20は、ワークステーション(又はマイクロコンピュータ)等を含み、定盤駆動系60A,60B、粗動ステージ駆動系62A,62B、微動ステージ駆動系64A,64B、及びチューブキャリア駆動系TDA,TDBなど、露光装置100の構成各部を統括制御する。
以上のようにして構成された露光装置100では、ウエハステージWST1、WST2を交互に用いて、所定ロット数又は所定枚数のウエハに対する露光が行われる。すなわち、主制御装置20により、ウエハステージWST1,WST2の一方に保持されたウエハに対する露光動作が行われているのと並行して、ウエハステージWST1,WST2の他方上でのウエハ交換、ウエハアライメントの少なくとも一部が行われ、上記の並行処理動作が、ウエハステージWST1、WST2を交互に用いて、通常のツインウエハステージタイプの露光装置と同様にして行われる。露光装置100では、通常のツインウエハステージタイプの露光装置と、同様の動作が行われるので、詳細説明は省略する。
ただし、露光装置100では、上述の並行処理動作に際して、主制御装置20は、ウエハステージWST1、WST2を、X軸方向及びY軸方向に駆動する際に、ウエハステージの動きに対応して、前述のようにして、チューブキャリア駆動系TDA,TDBを介して、チューブキャリアTCa,TCbを駆動する。この場合において、ウエハステージWST1は、その中心が基準軸LVの+X側に位置する位置と定盤14A上の−X端部との間で、X軸方向に関して移動する。また、ウエハステージWST2は、その中心が基準軸LVの−X側に位置する位置と定盤14B上の+X端部との間で、X軸方向に関して移動する。しかし、主制御装置20により、ウエハステージWST1(WST2)がX軸方向に駆動される際には、その駆動量と同一量だけチューブキャリアTCa(TCb)が反対向きに駆動されるので、ウエハステージWST1(WST2)がX軸方向に関して大きく移動しても、フラットチューブTa,Ta(Tb,Tb)に作用する張力はほぼ一定になるとともに、フラットチューブTa(Tb)のX軸方向外側へのはみ出し量もほぼ一定となる。すなわち、フラットチューブTa(Tb)には、常に一定の曲率のU字状の折り曲げ部が形成される。
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置100には、ウエハステージWST1(WST2)に用力を供給するフラットチューブTa,Ta(Tb,Tb)を保持してY軸方向に移動するチューブキャリアTCa(TCb)と、チューブキャリアTCa(TCb)を支持してX軸方向に移動するXスライダTCa(TCb)と、XスライダTCa(TCb)の両端を支持する一対の支持部TCa,TCa(TCb,TCb)と、を有するチューブキャリア装置TCa(TCb)が、設けられている。そして、主制御装置20により、チューブキャリアTCa(TCb)が、ウエハステージWST1(WST2)のY軸方向の動きに合わせてY軸方向に駆動され、ウエハステージWST1(WST2)のX軸方向の動きに合わせて相対する方向(反対の方向)にXスライダTCa(TCb)と一体で駆動される。このため、ウエハステージWST1(WST2)が、フラットチューブTa,Ta(Tb,Tb)から抗力(引張力)を殆ど受けることが無くなり、ウエハステージWST1(WST2)を精度良く駆動することが可能となる。また、チューブキャリアTCa(TCb)の短ストロークの移動方向であるX軸方向へのウエハステージWST1(WST2)の移動の際に、フラットチューブTa,Ta(Tb,Tb)が外側にはみ出すことがない。
また、本実施形態の露光装置100によると、微動ステージWFS1,WFS2のXY平面に平行な計測面に、計測ビームを照射し、その計測面に配置されたグレーティングRGからの光を受光するエンコーダヘッド75x,75ya,75ybの少なくとも一部が、微動ステージWFS1,WFS2(ウエハステージWST1,WST2)の移動の際のガイド面(定盤14A,14Bの上面)に対して投影光学系PLとは反対側(−Z側)に配置された計測バー71に配置されている。また、露光動作時、及びウエハアライメント時(主としてアライメントマークの計測時)において、ウエハWを保持する微動ステージWFS1(又はWFS2)の位置情報(XY平面内の位置情報、及び面位置情報)の計測には、計測バー71に固定された第1計測ヘッド群72、第2計測ヘッド群73がそれぞれ用いられる。そして、第1計測ヘッド群72を構成するエンコーダヘッド75x、75ya、75yb及びZヘッド76a〜76c、並びに第2計測ヘッド群73を構成するエンコーダヘッド77x、77ya、77yb及びZヘッド78a〜78cは、それぞれ微動ステージWFS1(又はWFS2)の底面に配置されたグレーティングRGに対して、真下から最短距離で計測ビームを照射することができる。このため、ウエハステージWST1、WST2の周辺雰囲気の温度揺らぎ、例えば空気揺らぎに起因するエンコーダヘッド75x,75ya,75yb等の計測誤差が小さくなり、微動ステージWFS1,WFS2の位置情報の高精度な計測が可能となる。従って、微動ステージWFS1,WFS2が大型化しても、微動ステージ位置計測系70によって微動ステージWFS1,WFS2の位置情報が高精度に計測され、その計測情報、すなわち高精度に計測された微動ステージWFS1,WFS2の位置情報に基づいて、主制御装置20によって微動ステージWFS1,WFS2の位置が、高精度に制御される。
また、第1計測ヘッド群72は、実質的にウエハW上の露光領域IAの中心である露光位置に一致する点で微動ステージWFS1(又はWFS2)のXY平面内の位置情報及び面位置情報を計測し、第2計測ヘッド群73は、実質的にプライマリアライメント系AL1の検出領域の中心に一致する点で微動ステージWFS2(又はWFS1)のXY平面内の位置情報及び面位置情報を計測する。従って、計測点と露光位置とのXY平面内における位置誤差に起因するいわゆるアッベ誤差の発生が抑制され、この点においても、微動ステージWFS1又はWFS2の位置情報の高精度な計測が可能になる。
なお、上記実施形態では、ウエハステージWST1(WST2)の移動に応じて、主制御装置20が、チューブキャリアTCa(TCb)を駆動する、すなわち微動ステージ位置計測系70、粗動ステージ位置計測系68A(68B)、及びチューブキャリア位置計測系TEA(TEB)の計測情報に基づいて、チューブキャリアTCa(TCb)を駆動する場合について説明した。しかし、チューブキャリアの位置制御の要求精度は、ウエハステージに比べて低いので、位置情報の計測を行うことなく、チューブキャリアを、例えば電流値の制御などで、ウエハステージWST1(WST2)の移動に連動させても良い。
なお、上記実施形態におけるチューブキャリア装置TCa,TCbに替えて、チューブキャリアTCa,TCbが、フラットチューブTa,Ta(Tb,Tb)を保持して、定盤14A,14B又はベース盤12上でXY方向に移動する構成を採用することも可能である。この場合において、チューブキャリアTCa,TCbの底部に可動子を設け、この可動子と定盤14A,14B又はベース盤12内に設けられた固定子とから構成される平面モータ(電磁力(ローレンツ力)駆動方式、可変磁気抵抗駆動方式等の平面モータ)を、チューブキャリアTCa,TCbの駆動装置として採用することができる。
また、上記実施形態では、チューブキャリア装置TCa,TCbの位置情報、すなわちXスライダTCa,TCbに対するチューブキャリアTCa,TCbのY軸方向に関する位置情報、及び支持部TCa,TCa及びTCb,TCbのそれぞれに対するXスライダTCa,TCbの±Y端のX軸方向に関する位置情報を、エンコーダ(第1及び第2計測部TEa,TEa)を用いて計測する構成を採用した。ここで、チューブキャリア装置TCa,TCbの位置計測器として、エンコーダに替えて、例えば干渉計等を採用することも可能である。
また、上記実施形態では、2つのウエハステージWST1,WST2を備える露光装置100において、2つのステージのそれぞれにチューブキャリア装置TCa,TCbを付設したが、1つのウエハステージのみあるいは3以上のウエハステージを備える露光装置100において、同様の構成のチューブキャリアを付設することも可能である。
なお、上記実施形態の露光装置は、2つのウエハステージに対応して2つの定盤を有していたが、定盤の数はこれに限らず、例えば一つでも良い。また、例えば米国特許出願公開第2007/0201010号明細書に開示されるような、例えば、空間像計測器、照度むら計測器、照度モニタ、波面収差計測器などを有する計測ステージが定盤上に配置されても良い。
また、上記実施形態では、計測バー71は、長手方向の両端部がメインフレームBDに吊り下げ支持されたが、これに限らず、例えば、米国特許出願公開第2007/0201010号明細書に開示されるような自重キャンセラにより長手方向の中間部分(複数箇所でも良い)がベース盤上で支持されていても良い。
また、定盤14A,14Bをベース盤12上で駆動するモータとしては、電磁力(ローレンツ力)駆動方式の平面モータに限らず、例えば可変磁気抵抗駆動方式の平面モータ(又はリニアモータ)でも良い。また、モータは、平面モータに限らず、定盤の側面に固定された可動子と、ベース盤に固定された固定子とを含むボイスコイルモータでも良い。また、定盤は、例えば米国特許出願公開第2007/0201010号明細書などに開示されるような自重キャンセラを介してベース盤上で支持されても良い。さらに、定盤の駆動方向は、6自由度方向に限られず、例えばY軸方向のみ、あるいはXY2軸方向のみであっても良い。この場合、気体静圧軸受(例えばエアベアリング)などにより定盤をベース盤の上で浮上させても良い。また、定盤の移動方向がY軸方向のみで良い場合、定盤は、例えばY軸方向に延設されたYガイド部材上にY軸方向に移動可能に搭載されても良い。
また、上記実施形態では、微動ステージの下面、すなわち定盤の上面に対向する面にグレーティングが配置されたが、これに限らず、微動ステージの本体部を光が透過可能な中実部材とし、グレーティングを本体部の上面に配置しても良い。この場合、上記実施形態に比べ、ウエハとグレーティングとの距離が接近するので、露光点を含むウエハの被露光面と、エンコーダ51,52,53による微動ステージの位置計測の基準面(グレーティングの配置面)とのZ軸方向の差に起因して生じるアッベ誤差を小さくすることができる。また、グレーティングは、ウエハホルダの裏面に形成されても良い。この場合、露光中にウエハホルダが膨張したり、微動ステージに対する装着位置がずれたりした場合であっても、これに追従してウエハホルダ(ウエハ)の位置を計測することができる。
また、上記実施形態では、一例としてエンコーダシステムが、Yヘッドと一対のXヘッドを備える場合について説明したが、これに限らず、例えばX軸方向及びY軸方向の2方向を計測方向とする二次元ヘッド(2Dヘッド)を、1つ又は2つ計測バー内に配置しても良い。2Dヘッドを2つ設ける場合には、それらの検出点がグレーティング上で露光位置を中心として、X軸方向に同一距離離れた2点になるようにしても良い。
また、上記実施形態では、エンコーダヘッドから射出される計測ビーム、Zヘッドから射出される計測ビームは、それぞれ2つの定盤の間の隙間、あるいは各定盤に形成された光透過部を介して微動ステージのグレーティングに照射されるものとした。この場合、光透過部としては、例えば、各計測ビームのビーム径よりも幾分大きめの孔などを、定盤14A,14Bのカウンタマスとしての移動範囲を考慮して、定盤14A,14Bにそれぞれ形成し、計測ビームがこれら複数の開口部を通過するようにしても良い。また、例えば各エンコーダヘッド、各Zヘッドとして、ペンシル型のヘッドを用い、各定盤にこれらのヘッドが挿入される開口部を形成しても良い。
また、ドライタイプの露光装置に対して上記実施形態を適用した場合について説明したが、それに限らず、例えば国際公開第99/49504号、米国特許出願公開第2005/0259234号明細書などに開示されるウェットタイプ(液浸型)の露光装置に対して適用することも可能である。
なお、上記実施形態では、露光装置がスキャニング・ステッパである場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置であっても良い。ステッパなどであっても、露光対象の物体が搭載されたステージの位置をエンコーダで計測することにより、空気揺らぎに起因する位置計測誤差の発生を殆ど零にすることができ、エンコーダの計測値に基づいて、ステージを高精度に位置決めすることが可能になり、結果的に高精度なレチクルパターンの物体上への転写が可能になる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置にも上記実施形態は適用することができる。
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍系及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系は屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。
また、照明光ILは、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)に限らず、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)などの紫外光や、F2レーザ光(波長157nm)などの真空紫外光であっても良い。例えば米国特許第7,023,610号明細書に開示されているように、真空紫外光として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テルビウムの両方)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。
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ILとしては波長100nm以上の光に限らず、波長100nm未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、軟X線領域(例えば5〜15nmの波長域)のEUV(Extreme Ultraviolet)光を用いるEUV露光装置に上記実施形態を適用することができる。その他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、上記実施形態は適用できる。
また、上記実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン(又は位相パターン・減光パターン)を形成した光透過型マスク(レチクル)を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第6,778,257号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク(可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子(空間光変調器)の一種であるDMD(Digital Micro-mirror Device)などを含む)を用いても良い。かかる可変成形マスクを用いる場合には、ウエハ又はガラスプレート等が搭載されるステージが、可変成形マスクに対して走査されるので、このステージの位置をエンコーダシステムを用いて計測することで、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。
また、例えば国際公開第2001/035168号に開示されているように、干渉縞をウエハW上に形成することによって、ウエハW上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置(リソグラフィシステム)にも上記実施形態を適用することができる。
さらに、例えば米国特許第6,611,316号明細書に開示されているように、2つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、1回のスキャン露光によってウエハ上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体(エネルギビームが照射される露光対象の物体)はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機EL、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD等)、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。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上記実施形態を適用できる。
なお、これまでの説明で引用した露光装置などに関する全ての公報、国際公開、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置(パターン形成装置)及びその露光方法によりマスク(レチクル)のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
以上説明したように、本発明の露光装置は、エネルギビームにより物体を露光するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、電子デバイスを製造するのに適している。

Claims (8)

  1. エネルギビームの照射により物体を露光する露光装置であって、
    前記物体を保持し、所定の外部装置との間で前記露光のための用力の伝達を行う際の伝達路を形成する可撓性を有する用力伝達部材の一端が接続され、互いに直交する第1軸及び第2軸を含む所定の二次元平面に平行な第1平面に沿って移動可能な移動体と、
    前記移動体に対して前記第1軸に平行な方向の一側に配置され、前記用力伝達部材の他端が接続され、前記移動体の動きに応じて前記二次元平面に平行な第2平面に沿って移動するとともに、前記移動体が前記第1軸に平行な方向の一側に移動する際には、前記第1軸に平行な方向の他側に移動する補助移動体と、
    を備える露光装置。
  2. 前記第1平面と前記第2平面とは、前記二次元平面に直交する第3軸に平行な方向の位置が異なる請求項1に記載の露光装置。
  3. 前記補助移動体は、前記移動体が前記第2軸に平行な方向に移動する際には、前記移動体と同方向に移動する請求項1又は2に記載の露光装置。
  4. 前記用力伝達部材は、前記第1軸に平行な方向に関して折り返して、前記移動体と前記補助移動体とに接続されている請求項1〜3のいずれか一項に記載の露光装置。
  5. 前記補助移動体を前記第2軸に平行な方向に移動可能に支持する第1支持部材と、前記第1支持部材を前記第1軸に平行な方向に移動可能に支持する第2支持部材と、前記補助移動体を前記第1支持部材に沿って駆動する第1モータと、前記第1支持部材を前記第2支持部材に沿って駆動する第2モータとを含み、前記補助移動体を前記第1軸及び第2軸に平行な方向に駆動する駆動系をさらに備える請求項1〜4のいずれか一項に記載の露光装置。
  6. 前記補助移動体の前記第1支持部材に対する前記第2軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第1計測系と、前記第2支持部材に対する前記第1支持部材の前記第1軸に平行な方向に関する位置情報を計測する第2計測系とを含み、前記補助移動体の位置情報を計測する補助計測系をさらに備える請求項5に記載の露光装置。
  7. 前記移動体の前記二次元平面内の位置情報を計測する計測系と、
    前記計測系及び前記補助計測系の計測情報に基づいて、前記補助移動体を駆動制御する制御系をさらに備える請求項6に記載の露光装置。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の露光装置を用いて物体を露光することと、
    露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012531027A (ja) * 2009-06-19 2012-12-06 株式会社ニコン 移動体装置、露光装置及びデバイス製造方法
JP2012531029A (ja) * 2009-06-19 2012-12-06 株式会社ニコン 露光装置、露光方法及びデバイス製造方法
JP2012531032A (ja) * 2009-06-19 2012-12-06 株式会社ニコン 露光装置及びデバイス製造方法
JP2012531031A (ja) * 2009-06-19 2012-12-06 株式会社ニコン 露光装置及びデバイス製造方法
KR20160144489A (ko) * 2014-04-16 2016-12-16 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 리소그래피 장치, 리소그래피 장치에서 대상물을 위치시키는 방법 및 디바이스 제조 방법

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2006285A (en) * 2010-03-31 2011-10-03 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus, device manufacturing method, and substrate exchanging method.
CN103531502B (zh) * 2012-07-03 2016-12-21 上海微电子装备有限公司 一种工件台装置
CN103901734B (zh) * 2012-12-28 2018-05-25 上海微电子装备(集团)股份有限公司 一种工件台线缆装置
CN105322831B (zh) * 2014-07-11 2018-01-19 上海微电子装备(集团)股份有限公司 一种六自由度线缆拖动装置
EP3291011A4 (en) * 2015-03-25 2019-02-27 Nikon Corporation LAYOUT METHOD, BRAND DETECTION METHOD, LIGHT EXPOSURE METHOD, MEASURING APPARATUS, LIGHT EXPOSURE APPARATUS, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD
JP6353487B2 (ja) * 2016-05-26 2018-07-04 株式会社サーマプレシジョン 投影露光装置及びその投影露光方法
JP6846943B2 (ja) * 2017-02-10 2021-03-24 東京エレクトロン株式会社 塗布装置、および塗布方法
CN109100890B (zh) * 2017-06-20 2021-04-16 上海微电子装备(集团)股份有限公司 一种光配向设备及其运动和旋转方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3412704B2 (ja) * 1993-02-26 2003-06-03 株式会社ニコン 投影露光方法及び装置、並びに露光装置
CN1244018C (zh) * 1996-11-28 2006-03-01 株式会社尼康 曝光方法和曝光装置
DE69717975T2 (de) 1996-12-24 2003-05-28 Asml Netherlands Bv In zwei richtungen ausgewogenes positioniergerät, sowie lithographisches gerät mit einem solchen positioniergerät
US6208407B1 (en) * 1997-12-22 2001-03-27 Asm Lithography B.V. Method and apparatus for repetitively projecting a mask pattern on a substrate, using a time-saving height measurement
CN100578876C (zh) 1998-03-11 2010-01-06 株式会社尼康 紫外激光装置以及使用该紫外激光装置的曝光装置和曝光方法
AU2747999A (en) 1998-03-26 1999-10-18 Nikon Corporation Projection exposure method and system
SG107560A1 (en) 2000-02-25 2004-12-29 Nikon Corp Exposure apparatus and exposure method capable of controlling illumination distribution
DE10011130A1 (de) 2000-03-10 2001-09-13 Mannesmann Vdo Ag Entlüftungseinrichtung für einen Kraftstoffbehälter
US20020041377A1 (en) * 2000-04-25 2002-04-11 Nikon Corporation Aerial image measurement method and unit, optical properties measurement method and unit, adjustment method of projection optical system, exposure method and apparatus, making method of exposure apparatus, and device manufacturing method
JP4714403B2 (ja) * 2001-02-27 2011-06-29 エーエスエムエル ユーエス,インコーポレイテッド デュアルレチクルイメージを露光する方法および装置
US20030085676A1 (en) 2001-06-28 2003-05-08 Michael Binnard Six degree of freedom control of planar motors
TW529172B (en) * 2001-07-24 2003-04-21 Asml Netherlands Bv Imaging apparatus
US6937911B2 (en) * 2002-03-18 2005-08-30 Nikon Corporation Compensating for cable drag forces in high precision stages
CN101424883B (zh) * 2002-12-10 2013-05-15 株式会社尼康 曝光设备和器件制造法
US20070201010A1 (en) 2004-03-25 2007-08-30 Nikon Corporation Exposure Apparatus, Exposure Method, And Device Manufacturing Method
EP1746637B1 (en) * 2004-04-09 2012-06-20 Nikon Corporation Drive method for mobile body, stage device, and exposure device
JP4655039B2 (ja) * 2004-06-07 2011-03-23 株式会社ニコン ステージ装置、露光装置及び露光方法
KR101160825B1 (ko) 2004-08-18 2012-06-29 삼성전자주식회사 액정 표시 장치
JP2006134921A (ja) * 2004-11-02 2006-05-25 Sendai Nikon:Kk 保持装置、ステージ装置、露光装置、及びデバイスの製造方法
JP2006135180A (ja) * 2004-11-08 2006-05-25 Nikon Corp 光学特性測定装置、光学特性測定方法、露光装置、露光方法、及びデバイスの製造方法
EP2752714B8 (en) * 2006-01-19 2015-10-28 Nikon Corporation Exposure apparatus and exposure method
SG178791A1 (en) * 2006-02-21 2012-03-29 Nikon Corp Pattern forming apparatus, mark detecting apparatus, exposure apparatus, pattern forming method, exposure method and device manufacturing method
KR101549709B1 (ko) 2006-11-09 2015-09-11 가부시키가이샤 니콘 유지 장치, 위치 검출 장치 및 노광 장치, 이동 방법, 위치검출 방법, 노광 방법, 검출계의 조정 방법, 그리고 디바이스 제조 방법

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012531027A (ja) * 2009-06-19 2012-12-06 株式会社ニコン 移動体装置、露光装置及びデバイス製造方法
JP2012531029A (ja) * 2009-06-19 2012-12-06 株式会社ニコン 露光装置、露光方法及びデバイス製造方法
JP2012531032A (ja) * 2009-06-19 2012-12-06 株式会社ニコン 露光装置及びデバイス製造方法
JP2012531031A (ja) * 2009-06-19 2012-12-06 株式会社ニコン 露光装置及びデバイス製造方法
KR20160144489A (ko) * 2014-04-16 2016-12-16 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 리소그래피 장치, 리소그래피 장치에서 대상물을 위치시키는 방법 및 디바이스 제조 방법
JP2017509916A (ja) * 2014-04-16 2017-04-06 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. リソグラフィ装置、リソグラフィ装置においてオブジェクトを位置決めするための方法、及びデバイス製造方法
US9910367B2 (en) 2014-04-16 2018-03-06 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, method for positioning an object in a lithographic apparatus and device manufacturing method
KR101911395B1 (ko) * 2014-04-16 2018-10-24 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 리소그래피 장치, 리소그래피 장치에서 대상물을 위치시키는 방법 및 디바이스 제조 방법

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