JP3726270B2

JP3726270B2 - 露光装置及び方法

Info

Publication number: JP3726270B2
Application number: JP15158496A
Authority: JP
Inventors: 明光蛯原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-05-23
Filing date: 1996-05-23
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2016-05-23
Also published as: TW434416B; JPH09312255A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は露光装置に係り、更に詳しくはマスクを保持するマスクステージと感光基板を保持する基板ステージとを同期走査しつつ、マスクに形成されたパターン（半導体回路パターンや液晶回路パターン）を投影光学系を介して感光基板に転写する露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子製造用の露光装置として解像線幅０．５μｍ以下を実現するステップ・アンド・スキャン方式（以下、適宜「Ｓ＆Ｓ方式」という）の走査型露光装置が開発され、半導体製造ラインでの本格的な実用化に向けて積極的な改良がなされている。そのようなＳ＆Ｓ方式の露光装置は、例えば、▲１▼特開昭５６ー１１１２１８号公報、▲２▼SPIE Vol.1088 Optical/Laser Microlithography II(1989)の第４２４頁〜第４３３頁、▲３▼特開平２ー２２９４２３号公報、▲４▼特開平４ー２７７６１２号公報等に開示されている。
【０００３】
このうち、上記▲１▼の公報には、等倍のミラープロジェクションをＳ＆Ｓ方式で使用するためにマスクを走査露光時の走査方向に１次元移動させ、半導体ウエハは走査方向へスキャン移動させ、かつそれと直交した方向へステップ移動させる構成にすることが開示されている。また、上記▲２▼の文献には、光学レンズと反射鏡とを組合わせた円弧状スリット視野を有する１／４縮小投影光学系を使って、走査露光時にマスク（又はレチクル）とウエハとの速度比を精密に４：１に制御したＳ＆Ｓ方式の縮小投影走査型露光装置が開示されている。また、上記▲３▼の公報には、照明光としてエキシマレーザを用い、通常の縮小投影レンズ系の円形像視野内に内接する正六角形を実効的な投影領域に制限してＳ＆Ｓ方式の露光を行う装置が開示され、上記▲４▼の公報には、通常の縮小投影レンズ系の円形像視野内の直径に沿った直線スリット（長方形）状領域を実効的な投影領域に制限してＳ＆Ｓ方式の露光を行う装置が開示されている。
【０００４】
この他、▲５▼特開平６ー３００９７３号公報には、より高い解像力を得るために複数の光学レンズとビームスプリッタと凹面鏡とで構成されて、露光用照明光として波長が２００ｎｍ以下のＡｒＦエキシマレーザに適用した縮小投影光学系が開示されている。それと同様の投影光学系は、本願と同一出願人に係る特願平５−８８０８７号公報にも開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した各従来技術において、縮小投影光学系を使った走査型露光装置では、一般にレチクルを保持するレチクルステージとウエハを保持するウエハステージとを投影光学系の縮小倍率の逆数に一致した速度比で走査移動させる構成となっている。このため、レチクルステージ用の駆動源（例えばリニアモータ）とウエハステージ用の駆動源（例えばリニアモータ）とを装置ボディ（投影光学系を固定するコラム等）に個別に設け、レチクルとウエハとが一定の速度比を保って相対移動されるように、両方の駆動源を精密に同期制御する必要があった。すなわち、走査露光時にレチクルステージを投影光学系に対して１次元移動させるリニアモータと、ウエハステージを投影光学系に対して１次元移動させるリニアモータと、各ステージの投影光学系に対する移動位置を個別に計測するレーザ干渉計の計測値に基づいて各リニアモータを個別に精密制御するサーボ制御回路とが必要となる。
【０００６】
また、かかる縮小投影光学系を用いる走査型露光装置の場合、レチクルステージ（マスクステージ）とウエハステージ（基板ステージ）とが各々異なる動特性を持つために、特性の良い方のステージが特性の劣る方のステージを追いかけてスキャンする方法が一般的に採用されている。しかしながら、特性の劣るステージは装置の骨組みとなるボディの揺れなどの影響も受けて整定が遅く、同期性能を向上させるためには、特性の良い方のステージとして極めて動特性の良いステージが必要であるばかりでなく、いわゆるアクティブ除振装置（防振装置）等のボディの揺れを減少させるための特別な装置が必要不可欠であり、その分装置構成が複雑化すると共にコストの上昇を招くという不都合があった。
【０００７】
更には、上記▲３▼、▲４▼の公報に記載の装置のように、レチクルからウエハに到る光軸が直線的になっている縮小投影系を使った走査露光装置では、一般的にレチクルステージとウエハステージとが共に水平方向に移動するように配置され、かつ垂直方向には８０〜１５０ｃｍ程度離れるように構成されることから、レチクルステージは露光装置ボディの上方に配置されることになり、レチクルステージの走査露光時のスキャン移動によって装置全体が傾いたり、装置ボディを構成する各構造物（コラム、定盤等）に過大な応力を加えたりすると言った不都合もあった。
【０００８】
また、レチクルステージ用のリニアモータとウエハステージ用のリニアモータとの同期制御に乱調が発生したり、干渉計に計測誤差（カウントミス）が発生した場合、ウエハ上のショット領域に転写されたパターン像が走査方向に関する転写倍率が不均一なものとなるといった不都合をも有していた。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の有する不都合に鑑みてなされたもので、その目的は、単純な構成で、装置を構成する構造物に発生する応力を低減し、装置全体の傾きや揺れを抑え、しかもマスクステージと基板ステージとの同期性能の向上を図ることができる露光装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、マスクを保持するマスクステージと感光基板を保持する基板ステージとを同期走査しつつ、前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して前記感光基板に転写する露光装置であって、空気軸受けを介してベース部材上に浮上支持された前記基板ステージと；前記基板ステージの質量の前記投影光学系の縮小倍率倍の質量を有し、前記ベース部材上に空気軸受けを介して浮上支持されたマスクステージと；前記両ステージ間に設けられ、前記両ステージを走査方向に沿って互いに逆向きに駆動する第１のリニアモータとを有する。
【００１１】
これによれば、マスクステージを基板ステージとがベース部材上に浮上支持されているので、両ステージが第１のリニアモータによって走査方向に沿って互いに逆向きに非接触で駆動され、この際の両ステージの動きがベース部材その他に何等の力を作用させることもなく、運動量は保存される。ここで、マスクステージの質量が基板ステージの質量の投影光学系の縮小倍率倍とされていることから、運動量保存の法則により、マスクステージと基板ステージの速度比が投影光学系の縮小倍率の逆数となって、両ステージが正確に同期制御される。また、系全体の重心位置は殆ど変化しないので、両ステージの走査により、ベース部材を含むボディ本体が揺れたり、傾いたりすることもない。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の露光装置において、前記投影光学系は、前記感光基板上に前記マスクに形成されたパターンの倒立像を投影する光学系であることを特徴とする。これによれば、マスクのパターンが非対称な形状のパターンであっても、マスクステージと基板ステージとが第１のリニアモータによって互いに逆向きに同期走査される際に、パターンの像が感光基板上に正確に投影露光される。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の露光装置において、前記感光基板が基板ステージ上に水平に保持され、前記マスクが前記マスクステージ上に垂直に保持されると共に、前記投影光学系が、複数の透過光学素子、光分割器及び反射光学素子とを含み、物体面に配置された前記マスクのパターンを結像面に配置された前記感光基板上に所定の縮小倍率で投影する光学系であることを特徴とする。
【００１４】
これによれば、例えば、光分割器を介してマスクステージと反対側に請求項４に記載のハーフＴＴＬアライメント検出系を配置することが可能になり、このようにした場合には、ハーフＴＴＬアライメント検出系により光分割器を介してマスクに形成されたアライメントマークと感光基板上のアライメントマークとを別々に又は同時に検出することが可能になり、レチクルアライメントマークの検出とウエハアライメントマークの検出を単一の検出系により兼用することが可能になる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の露光装置において、前記ベース部材と前記マスクステージとの間に、当該マスクステージを前記走査方向に沿って駆動する第２のリニアモータが設けられていることを特徴とする。これによれば、第１のリニアモータをＯＦＦにした状態で、第２のリニアモータを駆動することにより、ベース部材に対しマスクステージを独立して走査方向に駆動することが可能になり、これによりマスクステージの位置のリセットや微調整が可能になる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項３又は５に記載の露光装置において、前記ベース部材と前記基板ステージとの間に、当該基板ステージを前記走査方向に沿って駆動する第３のリニアモータが設けられていることを特徴とする。これによれば、第１のリニアモータ（及び第２のリニアモータ）をＯＦＦにした状態で、第３のリニアモータを駆動することにより、ベース部材に対し基板ステージを独立して走査方向に駆動することが可能になり、これにより基板ステージの位置のリセットや微調整が可能になる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の露光装置において、前記第１のリニアモータによる前記両ステージの走査時の速度比を微調整する回生制動制御回路が前記第２のリニアモータ及び第３のリニアモータの少なくとも一方に併設されていることを特徴とする。これによれば、回生制動制御回路により第２のリニアモータ及び第３のリニアモータの少なくとも一方に回生制動作用を行なわせることにより、第１のリニアモータによって互いに逆向きに走査されるマスクステージ及び基板ステージの少なくともいずれか一方の見かけ上の質量を増加させ、両ステージの走査時の速度比を微調整することが可能になる。ここで、回生制動とは、モータを一種の発電機として機能させることにより、制動作用を生じさせることをいい、これによって第１のリニアモータによって駆動される負荷を増加（すなわち、マスクステージ及び基板ステージの少なくとも一方の見かけ上の質量を増加）させることができる。
【００１８】
この請求項７に記載の発明によれば、両ステージの質量比が所望の値に正確に設定されていない場合に両ステージの速度比を調整して所望の同期性能を確保することができる他、意識的に両ステージの質量比を所望の値から僅かにずれしておき、走査時に回生制動量を適度に調整することで常に両ステージの速度比を投影光学系の縮小倍率の逆数に一致させることにより、運動量が完全に保存されない場合にも安定した同期性能を確保することが可能になる。
【００１９】
請求項８に記載の発明によれば、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の露光装置において、前記基板ステージが、前記第１のリニアモータにより走査方向に駆動される第１ステージと、前記感光基板を保持して前記第１ステージと一体的に前記走査方向に移動するとともに該第１ステージに案内されて走査方向に直交する方向に移動可能な第２ステージとを有することを特徴とする。これによれば、基板を保持する第２ステージを第１ステージと一体的に走査方向に移動させて、走査露光を行ない、次いで第２ステージを第１ステージに対して走査方向に直交する方向に移動させることを繰り返すことにより、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の露光を容易に実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の原理的構成を図１に基づいて説明する。図１には、本発明に係る露光装置１０の原理的構成が示されている。この露光装置１０は、ベース部材としての除振台１２と、この除振台１２上にエアーベアリング（空気軸受け）１３を介して浮上支持された基板ステージ１４と、この基板ステージ１４上に浮上支持されたマスクステージ１６とを備えている。そして、基板ステージ１４とマスクステージ１６との間には、リニアモータ１８が設けられている。すなわち、例えば、質量Ｍｒのマスクステージ１６側にはリニアモータ１８の駆動コイル１８Ａが設けられ、質量Ｍｗの基板ステージ１４側にはリニアモータ１８のマグネット・トラック部１８Ｂが設けられている。また、マスクステージ１６の質量Ｍｒと基板ステージ１４の質量Ｍｗの比が、不図示の投影光学系の縮小倍率倍になっている。
【００２１】
このようにして構成された本発明に係る露光装置１０によれば、両ステージ１４、１６が浮上支持されていることから、リニアモータ１８が励起されたとき、内力のみが働き、大きさが等しく方向が反対の作用力Ｆ１と反作用力Ｆ２（Ｆ２＝−Ｆ１）がそれぞれのステージ１６、１４に加えられる。この力によって生じる両ステージ１６、１４の移動速度をＶｒ、Ｖｗとすると、空気抵抗等を無視して考えれば、運動量保存の法則により、
Ｍｒ・Ｖｒ＝Ｍｗ・Ｖｗ
が成り立つ。従って、両ステージ１６、１４の速度比は、
Ｖｒ／Ｖｗ＝Ｍｗ／Ｍｒ
となる。しかるに、本発明の場合、両ステージ１６、１４の質量の比Ｍｒ／Ｍｗは、前記の如く不図示の投影光学系の縮小倍率Ｍp1と等しく設定されているから、
Ｖｒ／Ｖｗ＝Ｍｗ／Ｍｒ＝１／Ｍp1
となって、両ステージ１６、１４の速度比が投影光学系の縮小倍率の逆数と一致する。従って、理想的に、運動量が保存されている系が構成されている場合には、基板ステージ１４及びマスクステージ１６の一方のみの速度（又位置）をサーボ制御すれば、常に両ステージ１４、１６を確実に同期走査することができる。
【００２２】
例えば、マスクステージ１６にサーボがなされた場合、仮に、マスクステージ１６が振動的な動きをしても、基板ステージ１４は質量比の逆数と同じ速度比でマスクステージ１６と相似的な振動的な動きをする。また、運動量が保存されるため、系の重心位置は常に一定であるから除振台１２を揺らすこともない。従って、両ステージ１６、１４の走査時の同期誤差は常に零となる。
【００２３】
【実施例】
《第１実施例》
以下、本発明の第１実施例を図２ないし図４に基づいて説明する。図２ないし図３には、第１実施例に係るステップ・アンド・スキャン方式の露光装置１００の主要部の構成が示されている。
【００２４】
この露光装置１００は、不図示の除振パッド上に水平に保持されたベース部材としてのベース構造体２００と、このベース構造体２００上に浮上支持された基板ステージとしてのウエハステージ１４及びマスクステージとしてのレチクルステージ体２０６と、ウエハステージ１４の上方で不図示の本体コラムに保持されベース構造体２００に固定された投影光学形ＰＬと、同じく不図示の本体コラムに保持されベース構造体２００に固定された照明光学系２１２とを備えている。ここで、前記ウエハステージ１４は、Ｘ方向（走査方向）に移動可能な第１のステージとしての第１ウエハステージ体２０８と、この第１ウエハステージ体２０８に案内されＸ方向に直交するＹ方向に移動可能な第２ステージとしての第２ウエハステージ体２２０とから構成されている。なお、この具体的構成については、後に詳述する。
【００２５】
ベース構造体２００の上面には、図２におけるＹ方向の一端（左端）部側にＹ方向に直交するＸ方向（紙面に直交する方向）に互いに平行に延びた２本の角柱状の固定ガイドレール２０２、２０４が突設され、ベース構造体２００の他の上面は、各移動体（ステージ類）をＺ方向に支持してＸＹ平面内でスムーズに移動させるためにフラットに研磨されている。一方の固定ガイドレール２０２には、Ｘ方向に移動可能なレチクルステージ体２０６をＺ方向に規定するガイド面２０２ＡとＹ方向に規定するガイド面２０２Ｂとが形成され、他方の固定ガイドレール２０４には、Ｘ方向に移動可能な第１ウエハステージ体２０８をＹ方向に規定するガイド面２０４Ａが形成されている。
【００２６】
レチクルステージ体２０６としては、図２に示されるように、マスクとしてのレチクルＲを垂直に保持する縦型のものが使用され、このレチクルステージ体２０６には、レチクルＲを垂直に保持して投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと垂直な面（図中のＸＺ面）内で並進微動と回転微動とを行うレチクル微動ステージ２１０が設けられている。
【００２７】
前記照明光学系２１２は、レチクルＲに関して投影光学系ＰＬと反対側に配置され、レチクルＲの矩形のパターン領域を走査露光時の走査方向（Ｘ方向）と直交した方向にスリット状（又は矩形状）に延びた強度分布の照明光で照射する。その直線的なスリット状照明光で照射されるレチクルＲのパターン部分は、投影光学系ＰＬの水平な光軸ＡＸと垂直な物体面側の円形視野の中央に位置し、透過光学素子としての第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、光分割器としてのビームスプリッタＢＳ及び反射光学素子としての凹面鏡ＭＲによって両側テレセントリックに構成される所定の縮小倍率Ｍp1（本実施例では１／４とする）の投影光学系ＰＬを通して、例えば、０．３５μｍ以下の解像力でウエハＷ上に投影される。ここで、この投影光学系としては、レチクルＲのパターン面に形成された不図示の回路パターンの倒立像（Ｘ軸上で倒立）をウエハＷ上に投影するものが使用される。なお、このような投影光学系ＰＬの詳細な構成は、先に挙げた特開平５ー８８０８７号公報は特開平６ー３００９７３号公報等に詳しく開示されているので、ここではそれ以上の説明を省略する。
【００２８】
さて、前記レチクルステージ体２０６の底部には、固定ガイドレール２０２のガイド面２０２Ａに対向してレチクルステージ体２０６の自重を支えるエアベアリング（空気軸受け）用のパッドＰＤＡ、固定ガイドレール２０２のガイド面２０２Ｂに対向してレチクルステージ体２０６のＹ方向変位を拘束するエアベアリング用のパッドＰＤＢ、及び固定ガイドレール２０２と２０４との間のベース構造体２００の表面２００Ａに対向してレチクルステージ体２０６の自重を支えるエアベアリング用のパッドＰＤＣが固定されている。これらのパッドのうちＹ方向変位拘束用のパッドＰＤＢは、加圧空気を噴出する複数のエアパッド部とそれと交互にＸ方向（紙面と直交する方向）に配置されて空気を吸引する複数のバキュームパッド部とを組合せた空圧／真空コンビネーション型パッド（真空予圧型空気軸受け）で構成される。この空圧／真空コンビネーション型パッドによれば、バキュームパッド部の吸引力（予圧力）とエアパッド部からの噴出空気の圧力との釣合いにより、レチクルステージ体２０６がガイド面から所定のクリアランスを隔てて浮上支持される。また、パッドＰＤＡ、パッドＰＤＣの場合は、レチクルステージ体２０６の自重が予圧力として作用し、この自重とパッドＰＤＡ、パッドＰＤＣからの噴出空気の圧力との釣合いにより、レチクルステージ体２０６が、ガイド面から所定のクリアランスを隔てて浮上支持される。以下の説明においても、パッドが自重を支えるとは、この意味で用いる。
【００２９】
固定ガイドレール２０４のＹ方向他端側部分のベース構造体２００上面に、第１ウエハステージ体２０８と、第２ウエハステージ体２２０とから成る前記ウエハステージ１４が浮上支持されている。
【００３０】
第１ウエハステージ体２０８は、ベース構造体２００上でＸＹ平面に広がった矩形フレーム上に形成され（図３参照）、その自重はベース構造体２００の上面と対向して４隅に配置されたエアベアリング用のパッドＰＤＤ、ＰＤＥで支えられる。そして、第１ウエハステージ体２０８のＹ方向（紙面内の左右方向）の変位は、固定ガイドレール２０４の垂直なガイド面２０４Ａと対向して第１ウエハステージ体２０８に固定された空圧／真空コンビネーション型パッドＰＤＦで拘束される。これによって、第１ウエハステージ体２０８はガイド面２０４Ａとベース構造体２００の表面とに案内されてＸ方向にフリクションレスで移動可能となる。
【００３１】
そして、この第１ウエハステージ体２０８とレチクルステージ体２０６との間には、Ｘ方向に沿って配置された第１のリニアモータ２１６が設けられる。この第１のリニアモータ２１６は、第１ウエハステージ体２０８側に固定され、Ｘ方向の移動ストロークに渡って延びるマグネット・トラック部２１６Ａ（このマグネット・トラック部２１６Ａは、Ｘ軸方向に延びる断面コ字状のヨークとこのヨークの上下面に固定された一対のマグネットとから成る）と、レチクルステージ体２０６側に固定された駆動コイル部２１６Ｂとで構成され、Ｘ方向の推力を発生する。すなわち、本第１実施例では、リニアモータ２１６が駆動されることにより、例えば、駆動コイル部２１６Ｂと一体的にレチクルステージ部２０６が紙面手前側に駆動されると、その反作用によりマグネット・トラック部２１６Ａと一体的にウエハステージ１４が紙面奥側に駆動されるようになっている。
【００３２】
また、前記レチクルステージ体２０６は、Ｘ方向に沿って設けられた第２のリニアモータ２１４によって単独でＸ方向に移動可能とされる。このリニアモータ２１４は、ベース構造体２００側に固定され、レチクルステージ体２０６のＸ方向の移動ストロークに渡るマグネット・トラック部２１４Ａ（このマグネット・トラック部２１４Ａは、ガイド面２００Ａ上に固定された断面Ｕ字状のヨークとこのヨークの左右内面に固定された一対のマグネットとから成る）と、レチクルステージ体２０６側に固定された駆動コイル部２１４Ｂとで構成され、Ｘ方向の推力を発声する。この第２のリニアモータ２１４は、レチクルステージ体２０６を所定のリセット位置に戻す際に使用される他、種々の役割を有するが、これについては後述する。
【００３３】
さらに、前記第１ウエハステージ体２０８のフレームの内側には、図２及び図３に示されるように、ウエハＷを真空吸着するウエハホルダ２１８と基準マーク板ＦＭとを搭載した第２ウエハステージ体２２０がＹ方向に移動可能に保持される。なお、図３はＸＹ平面上で見たウエハステージ体の構成を表している。この第２ウエハステージ体２２０の下部には、図２に示されるようにベース構造体２００の上面と対向して、その自重を支えるためのエアベアリング用の複数のパッドＰＤＩ、ＰＤＧが取り付けられている。
【００３４】
また、第２ウエハステージ体２２０を挟んでＹ方向に延びた第１ウエハステージ体２０８の２本の直線フレーム部のいずれか一方の内側面には、図３にも示されるように第２ウエハステージ体２２０とＹ方向に案内する（Ｘ方向変位を拘束する）ためのガイド面２２２が形成され、第２ウエハステージ体２２０の一方の端部にはガイド面２２２と対向するような一対の空圧／真空コンビネーション型パッドＰＤＨが固定されている。
【００３５】
さらに、第１ウエハステージ体２０８のＹ方向に延びた２本の直線フレーム部の各々と第２ウエハステージ体２２０との間には、図３に示されるように第２ウエハステージ体２２０を第１ウエハステージ体２０８に対してＹ方向に移動させる一対のリニアモータ２４０、２４２が設けられる。その一対のリニアモータ２４０、２４２の各駆動コイル部２４０Ａ、２４２Ａは第２ウエハステージ体２２０の両側に固定されるので、各リニアモータ２４０、２４２の駆動量を微妙に変えることで第２ウエハステージ体２２０をベース構造体２００の表面上で微小回転（秒オーダー）させることができる。
【００３６】
ここで、図３を参照してレチクルＲと第１、第２ウエハステージ体２０８、２２０とのＸＹ平面上での反値構成をさらに説明する。図３においては、ＸＺ平面内でのレチクルＲのＸ方向（走査方向）の移動位置とレチクルＲのＸＺ平面内での微小回転量（ヨーイング誤差）は、レチクルステージ体２０６に設けられた微動ステージ２１０の一部に固定された反射鏡ＣＭｘに測長用のレーザビームを投射し、その反射ビームを受光するレーザ干渉計ＲＩＦｘ、ＲＩＦθによって逐次計測される。また、図２、３のいずれにも示されていないが、レチクル微動ステージ２１０のＺ方向（図２では紙面内の上下方向、図３では紙面に直交する方向）に関する位置を逐次計測するレーザ干渉計ＲＩＦｙも設けられている。ここで、このレーザ干渉計ＲＩＦｙは、レチクル微動ステージ２１０のＺ方向位置を計測するのであるが、ウエハステージ座標系で考えた場合、このＺ方向位置は、Ｙ方向位置に対応するので、敢てレーザ干渉計ＲＩＦｙという符号を用いている。従って、以下の説明では、このレーザ干渉計ＲＩＦｙの計測値は、ＰＹと表現する。
【００３７】
また、ウエハＷのＸＹ平面内での座標位置は、第２ウエハステージ体２２０上のＹ方向の他端（右端）にＸ軸方向に延設された移動鏡Ｍｙに測長用のレーザビームを投射し、その反射ビームを受光するレーザ干渉計ＷＩＦｙと、第２ウエハステージ体２２０上のＸ方向の一端にＹ軸方向に延設された移動鏡Ｍｘに測長用のレーザビームを投射し、その反射ビームを受光するレーザ干渉計ＷＩＦｘとによって逐次計測される。各干渉計ＷＩＦｘ，ＷＩＦｙは、同時に第２ウエハステージ体２２０の微小回転量（ヨーイング誤差）も逐次計測している。なお、移動鏡、干渉計ともに図２では図示が省略されている。
【００３８】
以上の各干渉計ＲＩＦｘ、ＲＩＦθ、ＲＩＦｙ、ＷＩＦｘ、ＷＩＦｙは、いずれもベース構造体２００を基準としてレチクルＲやウエハＷの座標位置を計測するように、基準となる平面鏡やコーナープリズム（いずれも図示せず）はベース構造体２００に対して固定されている。
【００３９】
ところで、図３中のウエハＷには１つのショット領域ＳＡが示されているが、図３の状態ではショット領域ＳＡの中心点が投影光学系ＰＬの垂直な光軸ＡＸ（図２中のレンズ群Ｇ３の光軸）と丁度合致した瞬間を表し、そのときレチクルＲのパターン領域の中心点も水平な光軸ＡＸ（図２中のレンズ群Ｇ１、Ｇ２の光軸）と丁度合致する。
【００４０】
この他、本第１実施例の露光装置１００では、投影光学系ＰＬとレチクルＲとの間から投影光学系ＰＬの投影視野の周辺部を介して、ウエハＷ上または基準マーク板ＦＭ上に形成されたアライメントマークを光電的に検出するＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式のアライメント光学系２３０と、ビームスプリッタＢＳと第３レンズ群Ｇ３とを介してウエハＷ上または基準マーク板ＦＭ上のアライメントマークを検出したり、ビームスプリッタＢＳと第２、１レンズ群Ｇ２、Ｇ１とを介してレチクルＲ上のアライメントマークを検出したりするハーフＴＴＬ方式のアライメント光学系２３２とが設けられている。
【００４１】
以上の構成において、レチクルステージ体２０６とレチクル微動ステージ２１０との両方の質量の合計値Ｍｒと、ウエハステージ１４、すなわち第１ウエハステージ体２０８と第２ウエハステージ体２２０との両方の質量の合計値Ｍｗとの比は、投影光学系ＰＬの縮小倍率Ｍp1と等しくなるように設定されている。本実施例の場合は、前記の如く、投影光学系の倍率Ｍp1が１／４であるから、質量比Ｍｒ／Ｍｗも１／４に設定される。具体的な一例を挙げると、使用されるウエハＷの直径に依存する処が大きいがウエハステージ体の合計の質量Ｍｗを４０〜１００Ｋｇ程度、レチクルステージ体の合計の質量Ｍｒを１０〜２５Ｋｇ程度にすることができる。
【００４２】
図４には、この第１実施例に係る露光装置１００の制御系の構成が示されている。この制御系は、アライメント制御系２５９、ステージ主制御系２６０、駆動回路２５３、駆動系２５４、主走査駆動系２５５及び駆動回路２５６等を含んで構成されている。ここで、この制御系の上記構成各部についてその作用とともに説明する。
【００４３】
前述したＴＴＬアライメント検出系２３０からの検出情報と、ハーフＴＴＬアライメント検出系２３２からの検出情報とは、アライメント制御系２５９に入力され、ここでウエハＷ、レチクルＲ、または基準マーク板ＦＭ上のアライメントマークの座標位置や位置ずれ誤差が決定される。
【００４４】
ステージ主制御系２６０は、不図示のオペレーション用のミニ・コンピュータとインターフェースされ、前述した各リニアモータ２１４、２１６、２４０、２４２、レチクル微動ステージ２１０をそれぞれ駆動制御する駆動系２５４、主走査駆動系２５５、駆動回路２５６、駆動回路２５３と接続される。
【００４５】
この内、駆動回路２５３は、レチクル側の干渉計ＲＩＦｘ，ＲＩＦθ，ＲＩＦｙによって計測されるＸ方向、Ｙ方向、回転（ヨーイング）方向の各位置情報ＰＸ，ＰＹ，Ｐθと主制御系２６０からの指令情報とに基づいてレチクル微動ステージ２１０をサーボ制御し、アライメント時や走査露光中にレチクルＲを微小移動させる。
【００４６】
また、駆動系２５４は、レチクル側の干渉計ＲＩＦｘによって計測される位置情報ＰＸ（及び速度情報Ｖｘ）と主制御系２６０からの指令情報とに基づいて第２のリニアモータ２１４の駆動をサーボ制御する。
【００４７】
また、主走査駆動回路２５５は、主に走査露光時に作動し、レチクル側の干渉計ＲＩＦｘによって計測される速度情報Ｖｘ（又は位置情報ＰＸ）とウエハ側の干渉計ＷＩＦｘによって計測される速度情報Ｖｘ（又は位置情報ＰＸ）とにいずれか一方、あるいは両方をモニタしつつ、レチクルステージ体２０６と第１ウエハステージ体２０８の少なくとも一方の絶対速度が主制御系２６０からの速度指令情報と等しくなるように第１のリニアモータ２１６をサーボ制御する。
【００４８】
駆動回路２５６は、ウエハ側の干渉計ＷＩＦｘ，ＷＩＦｙによって計測される位置情報ＰＸ，ＰＹ，Ｐθと主制御系２６０からの指令情報とに基づいて、前述した一対のリニアモータ２４０、２４２の駆動をサーボ制御する。
【００４９】
次に、上述のようにして構成された本第１実施例の露光装置１００の走査露光時の動作を説明する。ここでは、ハーフＴＴＬアライメント検出系２３２によるレチクルアライメント及びＴＴＬアライメント検出系２３０によるレチクルＲとウエハＷのグローバルアライメント及び基準板ＦＭを用いたベースライン計測等の事前準備は、完了しているものとする。
【００５０】
まず、ステージ主制御系２６０では、投影光学系ＰＬの露光フィールド内に、ウエハＷ上の所定のショット領域のＸ軸方向の一端部を位置決めすべく、主走査駆動系２５４及び駆動回路２５６に指令を与えて、リニアモータ２１６及びリニアモータ２４０、２４２を駆動する。これにより、第２ウエハステージ体２２０が、第１ウエハステージ体２０８と一体的にレチクルステージ体２０６と反対方向にＸ移動されるとともに第１のウエハステージ体２０８に対してＹ方向に駆動され、当該ショット領域のＸ軸方向に一端部が投影光学系ＰＬの露光フィールド内に、位置決めされる。次に、ステージ主制御系２６０では、駆動系２５４を介して第２のリニアモータ２１４を駆動してレクチルステージ体２０６を所定のリセット位置に戻す。これにより、レチクルのＸ軸方向の他端部が投影光学系ＰＬの露光フィールドに一致する。なお、この場合において、レクチルステージ体２０６がＸ方向に位置変化しないように、第２のリニアモータ２１４をレチクル用干渉計２５０の計測値に基づいてサーボ制御した状態で、第１のリニアモータ２１６を駆動させて第１、第２ウエハステージ体２０８、２２０を一体としてベース構造体２００上で単独にＸ方向に移動させた後、第２のリニアモータ２１４のみをレチクル用干渉計２５０の計測値に基づいてサーボ制御することにより、レチクルステージ体２０６をベース構造体２００上で単独にＸ方向に移動させるようにしても良い。
【００５１】
次に、ステージ主制御系２６０では主走査駆動系２５５に指令を与えてリニアモータ２１６を駆動して当該ショット領域の露光を開始する。本第１実施例の場合、ウエハステージ１４及びレチクルステージ体２０６は共にベース構造体２００上でエアベアリング（真空軸受け）を介して浮上支持されていることから、第１のリニアモータ２１６の駆動コイル部２１６Ｂへ駆動電流を供給すると、運動量保存則に従って第１ウエハステージ体２０８と第２ウエハステージ体２２０とは一体となってベース構造体２００の上面を例えば＋Ｘ方向に速度Ｖｗで移動し、レチクルステージ体２０６はベース構造体２００の上面を−Ｘ方向に速度Ｖｒで移動する。この場合において、前記の如く、レチクルステージ体２０６とレチクル微動ステージ２１０との両方の質量の合計値Ｍｒとウエハステージ１４の全体の質量Ｍｗとの比が、投影光学系ＰＬの縮小倍率１／４に等しく設定されていることから、運動量保存の法則により、加速時、等速時、減速時のいかんに拘らず、レチクルステージ体２０６とウエハステージ１４との速度比は４：１、即ち縮小倍率Ｍp1の逆数に等しくなる。従って、ウエハステージ１４及びレチクルステージ体２０６の一方のみの速度（又は位置）をサーボ制御すれば、常に両者を確実に同期走査することができる。
【００５２】
ここで、各走査速度Ｖｗ、Ｖｒの絶対値（ベース構造体２００に対する速度）は、走査露光時にウエハＷ上に与えられる露光量を左右するので、主走査駆動系２５５ではレチクルステージ体２０６のＸ方向位置計測用の干渉計ＲＩＦｘか、第１ウエハステージ体２０８のＸ方向位置計測用の干渉計ＷＩＦｘのいずれか一方から出力される速度情報をモニタしつつ、その速度が指定された一定値になるように第１のリニアモータ２１６の駆動をサーボ制御することは必要となる。
【００５３】
例えば、レチクルステージ体２０６にサーボがなされた場合、仮に、レチクルステージ体２０６が振動的な動きをしても、ウエハステージ１４は質量比の逆数と同じ速度比を維持した状態でレチクルステージ体２０６と相似的な振動的な動きをする。また、運動量が保存されるため、系の重心位置は常に一定であるからベース構造体２００を揺らすこともない。従って、両者の走査露光時の同期誤差は常に零となる。
【００５４】
このようにしてウエハＷ上の一つのショット領域の露光が終了すると、ステージ主制御系２６０では駆動回路２５６を介してリニアモータ２４０、２４２を駆動してウエハＷの当該露光済みのショットの隣のショット領域を投影光学系ＰＬの露光フィールド内に位置決めする（ステッピングを行なう）。この位置決め後、ステージ主制御系２６０では主走査駆動系２５５を介してリニアモータ２１６を駆動し、レチクルステージ体２０６を前と反対方向（＋Ｘ方向）に走査して当該ショットの露光を開始する。この場合、ウエハステージ１４は−Ｘ方向にレチクルステージ体２０６の１／４の速度で走査される。
【００５５】
以後、同様にして、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハ上のショット領域の露光が行われる。
【００５６】
以上説明したように、本第１実施例によると、レチクル側のステージ体とウエハ側のステージ体との質量比Ｍｒ／Ｍｗを投影光学系ＰＬの縮小倍率Ｍp1と等しく設定するだけで、複雑な同期制御回路等を設けることなく、また、特に動特性に優れたステージやアクティブ除振装置等の特別な除振装置を用いることなく、簡単な構成でレチクル構造体２０６とウエハステージ１２とを、運動量保存の法則に基づいて常に同期誤差零で走査することができるという効果がある。また、レチクルステージ体２０６とウエハステージ１４（ウエハステージ体２０８、２２０）とが運動量保存則に従って互いに逆向きに移動するため、ベース構造体２００を含む装置ボディ全体のＸ方向に関する重心位置がほとんど変わらず、装置の揺れが低減されると言った効果も得られる。
【００５７】
ところで、本第１実施例では、上記の如く、レチクルステージ体２０６と基板ステージ（ウエハステージ体２０８、２２０）との間にスキャン方向（Ｘ方向）に延設されたリニアモータ２１６が配置され、ウエハステージ１４がベース構造体２００上を非接触状態でＸ方向に１次元移動するようにエアベアリングで支持され、レチクルステージ体２０６がベース構造体２００上を非接触状態でＸ方向に１次元移動するようにエアベアリングで支持されている。
【００５８】
従ってリニアモータ２１６の駆動コイル部２１６Ｂに駆動電流が供給されている間は、運動量保存則に従ってレチクルＲとウエハＷのＸ方向の相対位置関係は制御されたものとなる。ところが、リニアモータ２１６への給電が断たれるとレチクルステージ体２０６とウエハステージ１４とのＸ方向の相対位置関係を保つ強制力が失われることになる。
【００５９】
このため、リニアモータ２１６への給電が断たれたときに生じる露光装置内部の振動源（他のモータ等）からの振動、露光装置外部の空調機器等がらの振動、露光装置を設置する床面の振動、或いは露光装置全体の僅かな傾斜等によって、レチクルステージ体２０６とウエハステージ１４とのＸ方向の相対位置関係が徐々にずれてくる可能性がある。
【００６０】
この場合において、リニアモータ２１６のコイル配置、各コイルの巻線構造、駆動電流の供給制御等を工夫して、レチクルステージ体２０６とウエハステージ１４とのＸ方向の相対変位を零に保つようなサーボ制御が可能なリニアモータとすることもできる。この場合はリニアモータ２１６への供給電流を制御するだけで、容易にレチクルＲとウエハＷとのＸ方向の相対位置関係を静止させることができる。しかしながらその場合でも、各種振動や露光装置の傾斜等によってレチクルステージ体２０６とウエハステージ１４とが一体となってベース構造体２００上をＸ方向にずれる可能性がある。
【００６１】
いずれの場合も、レチクルステージ体２０６はウエハステージ１４がベース構造体２００に対してずれてしまうことに違いはなく、このことはベース構造体２００に対して固定された照明系２１２の光軸（又は照明光束）と、走査露光開始時に設定されるべきレチクルＲとのＸ方向の相対位置関係が変化することを意味し、ステップ＆スキャン方式の露光シーケンスに重大な影響を与えることになる。
【００６２】
このような不都合を解消すべく、第２のリニアモータ２１４が機能する。すなわち、本第１実施例の露光装置１００では、運動量保存則に従った速度比でレチクルステージ体２０６とウエハステージ１４（ウエハステージ体２０８、２２０）との相対位置関係を制御する第１のリニアモータ２１６の他に、ベース構造体２００に対するレチクルステージ体２０６の絶対位置を制御する第２のリニアモータ２１４が設けられていることから、走査露光時に運動量保存則に従ってレチクルステージ体２０６とウエアステージ１４（ウエハステージ体２０８、２２０）とを逆向きに移動させるときは第２のリニアモータ２１４の駆動コイル部２１４Ｂの給電端子を開放して無負荷状態にし、一方、レチクルステージ体２０６の絶対位置を制御するときは、ベース構造体２００に対するレチクルステージ体２０６のＸ方向位置計測用の干渉計ＲＩＦｘからの位置情報や速度情報に基づいて第２のリニアモータ２１４をサーボ制御することができる。
【００６３】
従って、各リニアモータをＳ＆Ｓ方式のウエハ露光シーケンスに応じて連携制御することにより、照明光束に対するレチクルＲの位置を常に正確に管理することが可能となる。
【００６４】
さらに、露光処理が完了した後のレチクルＲ、ウエハＷのベース構造体２００に対する位置関係を露光処理開始時の位置関係から変化しないようにできるため、レチクル交換やウエハ交換の際の自動搬送機構のアーム等との間での受渡し位置のずれが防止されるといった利点もある。
【００６５】
なお、上記第１実施例では投影光学系としてレチクルＲのパターンの倒立像をウエハＷ上に投影する倒立系の光学系を使用する場合を例示したが、上下対称の回路パターンを露光する場合等には、回路パターンの正立像を感光基板上に結像する正立系の光学系を投影光学系として使用することは可能である。
【００６６】
さらに、上記第１実施例では、投影光学系の縮小倍率が１／４である場合を例示したが、投影光学系の縮小倍率は何倍であってもかまわない。例えば、縮小倍率が１倍（等倍）であっても、本発明のメリットは大きなものがある。すなわち、本発明によれば、運動量が保存されるので、ステージの移動により系の重心位置が移動することなく、ステージの移動による反力でボディが揺れることがないので、アクティブ除振装置等の高価な除振装置等が不要になり、しかも一方のステージが振動的な動きをしても他方のステージがこれに応じて同様の振動的な動きをし、同期誤差が生じることがないからである。
【００６７】
《第２実施例》
次に、本発明の第２実施例を図５に基づいて説明する。ここで、前述した第１実施例と同一又は同等の構成部分については同一の符号を用いると共にその説明を簡略にし若しくは省略する。この第２実施例は、図５に示されるように、リニアモータ２１４に機能的に関連して発電用コイル２５７と、そのコイル２５７からの電流を消費する回生制動用の負荷回路２５８とが併設されている点に特徴を有する。制御系のその他の構成及びその他の装置構成等は前述した第１実施例と同一である。
【００６８】
この第２実施例では、第２のリニアモータ２１４を利用して、走査露光時のレチクルステージ体２０６とウエハステージ１４（ウエハステージ体２０８、２２０）との速度比を、例えば±０．１％程度の範囲内でｐ．ｐ．ｍオーダーの分解能で微調整する回生制御回路、具体的には図５中の発電用コイル２５７と負荷回路２５８とを設け、走査方向に関する転写倍率を微小変化（ウエハＷ上での走査方向の設計寸法を３５ｍｍとしたとき、それを全体として数百ｎｍ程度だけ伸縮）させる。
【００６９】
これを更に詳述すると、発電用コイル２５７は第２のリニアモータ２１４内に特別な発電用コイルを設けるか、駆動用のコイルを発電用に兼用するかして構成され、第１のリニアモータ２１６でレチクルステージとウエハステージとを逆向きに移動させている間、その発電用コイルの端子に負荷回路２５８（適当な負荷抵抗器を含む）を接続して回生制御を行うことで、レチクルステージ体２０６のＸ方向の動負荷を増大させ、レチクルステージ体２０６とウエハステージ１４の速度比を微少量変化させる。
【００７０】
なお、回生制動量の制御のために、負荷回路２５８は発電用コイル２５７からな電流を高速スイッチング素子等を介して負荷抵抗器に流すように構成され、スイッチング素子のオン・オフの周波数やオン時間とオフ時間のデューティ比等を広範囲に可変させるようにすればよい。
【００７１】
ここでは、速度比Ｖｗ／Ｖｒを縮小倍率Ｍp1と精密に微調整するために、第２のリニアモータ２１４の駆動コイル部２１４Ｂと一体になった発電用コイル２５７（図５参照）と負荷回路２５８を利用して、レチクルステージ体２０６の移動方向に対して動的負荷を加えるように制御する。その負荷回路２５８は発電用コイル２５７に対して可変負荷抵抗器として作用し、発電用コイル２５７から取り出す電流を、主走査駆動回路２５５からの制御指令に応じてほぼ連続的に変化させる機能を有する。
【００７２】
走査露光の間、レチクルステージ体２０６は速度Ｖｒで移動しようとするが、発電用コイル２５７の端子に適当な負荷抵抗が接続されていると、その負荷抵抗器で消費されるエネルギーに対応した運動量がレチクルステージ体２０６に加算されることになる。これはレチクルステージ体２０６の見かけ上の質量Ｍｒを微小量だけ増加させることに相当する。このため、ウエハステージ１４とレチクルステージ体２０６との速度比Ｖｗ／Ｖｒが微調整される。
【００７３】
この場合、レチクルステージ体２０６の見かけ上の質量は増大する方向にしか作用しないので、質量比Ｍｒ／Ｍｗが大きくなって速度比Ｖｗ／Ｖｒが、Ｍp1＜（Ｖｗ／Ｖｒ）の方向に調整される。このため静止状態での質量比Ｍｒ／Ｍｗが、縮小倍率Ｍp1に対してわずかに小さくなるように各ステージ体の質量を設定しておき、走査露光時には常に回生制動量を適度に調整することで速度比と縮小倍率とを一致させればよい。
【００７４】
一方、運動量保存則に従ってウエハステージ１４とレチクルステージ体２０６とを互いに逆向きに走査移動させているときに、第２のリニアモータ２１４の駆動コイル部２１４Ｂに給電してレチクルステージ体２０６の駆動に併用すると、レチクルステージ体２０６の見かけ上の動的質量をわずかに小さくすることができるので、速度比Ｖｗ／ＶｒをＭp1＞（Ｖｗ／Ｖｒ）の方向に調整することも可能である。
【００７５】
以上説明した本第２実施例によると、走査露光時のレチクルＲとウエハＷとの走査速度比が回生制動量（発電用コイルからの電流値）の制御によって極めて容易に微調整できることから、レチクルＲとウエハＷとの速度比を干渉計の計測結果から検出し、その検出値が予め設定された値になるように回生制動量をフィードバッグ制御すれば、走査方向に関する転写倍率を一律に微調整できるだけでなく、ウエハＷ上のショット領域の走査開始部分と終了部分との速度比と、ショット領域の中央部分の速度比とを微妙に変えることで、転写歪み（ディストーション）を調整することもできる。
【００７６】
なお、上記第１、第２実施例では、レチクルステージ体２０６をベース構造体２００上で単独にスキャン方向に移動させるためにリニアモータ２１４を設けたが、これに代えてあるいはこれと共に第１、第２ウエハステージ体２０８、２２０のＸ方向の位置を確実に静止させたり、第１、第２ウエハステージ体２０８、２２０をベース構造体２００上で単独に移動させたりするために、ベース構造体２００と第１ウエハステージ体２０８との間にＸ方向の推力を発生する第３のリニアモータを設け、ウエハ用干渉計２５２（ＷＩＦｘ）の計測値に基づいてその第３リニアモータをサーボ制御するようにしてもよい。
【００７７】
次に、上記第２実施例の装置に、不図示の第３のリニアモータを追加した場合について、レチクルＲのパターン領域をウエハＷ上のショット領域とをアライメントして走査露光する場合の一連のシーケンスを説明する。
【００７８】
（１）レチクルステージ体をローディング位置に移動させ、レチクルＲをステージ上に設置する。このときウエハステージ１４は、レチクルステージ体の移動に伴う運動量保存則に従って逆向きに移動させてもよいし、第３のリニアモータをサーボ制御して強制的に所定位置に静止させておいてもよい。
【００７９】
（２）レチクルステージ体２０６とウエハステージ体２２０とが投影光学系の像視野に関して所定の位置に設定されるように各ステージ体２０６、２０８、２２０を移動させ、ウエハステージ体２２０上に固定された基準マークとレチクルＲ上のアライメントマークとを投影光学系ＰＬを通してアライメント検出系２３２で相互に光電検出し、ウエハステージ体２２０の移動座標系に対してレチクルＲがＸ、Ｙ、θの各方向に整合されるようにレチクルステージ体２０６上の微動ステージ２１０を制御する。レチクルＲがウエハステージ体２２０の移動座標系に対して整合された時点で、レチクル用干渉計２５０からのＸ、Ｙ計測値と、ウエハ用干渉計２５２からのＸ、Ｙ計測値とを１次整合達成位置として記憶する。以後、その位置関係がただちに再現されるように管理される。
【００８０】
（３）ウエハＷをウエハステージ体２２０上に載置するために、ウエハステージ体２２０を所定のローディング位置に移動させる。その後、ウエハＷ上のいくつかのショット領域に付随して形成されたアライメントマークの各々が投影光学系ＰＬの視野内に次々に配置されるようにウエハステージ体２２０を移動させ、各アライメントマークを投影光学系ＰＬを介してアライメント検出系２３０で順次検出する。その検出結果に基づいて、ウエハＷ上のショット領域の配置座標系とレチクルＲのパターン領域との相対位置関係（Ｘ、Ｙ、θ方向）が決定される。
【００８１】
（４）決定された位置関係のうちＸ方向に位置ずれが生じているときは、第３のリニアモータを駆動してウエハステージ１４がベース構造体に対して変位しないようにサーボロックさせた状態で、第１のリニアモータ２１６を駆動させてレチクルステージ体２０６をウエハステージ１４に対してＸ方向に微動させる。またウエハＷ上のショット配列座標系とレチクルＲのパターン領域とのＹ方向の相対位置誤差は、ウエハステージ体２２０か、レチクルステージ体２０６上の微動ステージ２１０によって補正され、θ方向の相対位置誤差はリニアモータ２４０、２４２によるウエハステージ体２２０の微小回転により補正される。なお、ウエハステージ体２２０上にθステージを別に設けても良い。
【００８２】
（５）こうしてレチクルＲのパターン領域とウエハＷ上のショット配列座標系とがＸ、Ｙ、θ方向に関して精密に整合された時点で、レチクルステージ体２０６とウエハステージ体２２０とのＸ、Ｙ方向の相対位置関係を２次整合達成位置として干渉計から読み取って記憶する。この２次整合達成位置は、そのウエハＷを露光処理している間の各ステージ体の移動位置の管理の基準として利用される。
【００８３】
（６）次に、レチクルＲ上のパターン領域が照明光束によって照射開始される位置にくるようにレチクルステージ体２０６をＸ方向に位置付けるとともに、ウエハＷ上の１つのショット領域が露光開始される位置にくるようにウエハステージ１４をＸ方向に位置付ける。
【００８４】
（７）そして、第１のリニアモータ２１６を駆動し、運動量保存則に従ってレチクルステージ体２０６とウエハステージ１４とを投影光学系ＰＬの結像倍率Ｍp1に対応した所定の速度比で逆向きに移動させる。この際、走査方向に関する転写倍率の微調整は両ステージ間の速度比変動の許容範囲内への抑制が必要とされる場合は、速度比変化（又は相対位置関係の変化立）の精密な計測結果に基づいて第２のリニアモータ２１４、第３のリニアモータを積極的に制御し、レチクルステージ体２０６又はウエハステージ１４の見かけ上の動的質量を連続的に微調整すればよい。
【００８５】
《変形例》
次に、変形例を図６（Ａ）、（Ｂ）に基づいて説明する。
【００８６】
この変形例の露光装置は、感光基板としてのウエハＷのみでなく、マスクとしてのレチクルＲがレチクルステージ１６上に水平に保持されている点に特徴を有する。
【００８７】
この露光装置は、定盤１２上にエアーベアリング（空気軸受け）１３を介して浮上支持されたレチクルステージ１６及び基板ステージ１４と、回路パターンを縮小投影する反射光学系から成る投影光学系ＰＬと、光源２０とを備えている。
【００８８】
この変形例の露光装置においては、基板ステージ１４は定盤１２上に浮上支持されＸ軸方向に移動可能な第１ステージ１４Ａと、この第１ステージ１４Ａ上をリニアモータによってＹ軸方向に駆動される第２ステージ１４Ｂとを有している。この第２ステージ１４Ｂ上にウエハＷが保持されている。
【００８９】
レチクルステージ１６は、図６（Ｂ）に示されるように、第１ステージ１４Ａを跨いだ状態で配置されており、両ステージ１６、１４Ａ間には、コイル１８Ａとマグネット１８Ｂとから成るリニアモータ１８、１８が介装されている。
【００９０】
光源２０からの露光光が不図示の照明光学系を介してレチクルＲを下方から照明すると、細長い照明領域（投影光学系の露光フィールドに対応）内の回路パターンの像が投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に縮小投影される。
【００９１】
従って、この変形例の場合も、レチクルステージ１６と基板ステージ１４の質量の比を投影光学系ＰＬの縮小倍率Ｍp1と同一に設定しておけば、上記各実施例と同様に、両ステージ１６、１４の同期誤差が常に零で回路パターンの走査露光が行われ。同様の効果が得られる。
【００９２】
なお、上記第１、第２実施例では感光基板ば基板ステージ上に水平に保持される場合、すなわち横置きの基板ステージを使用する場合を例示したが、感光基板が基板ステージに垂直に保持される、すなわち縦置きの基板ステージを使用する露光装置に本発明を適用することは可能である。
【００９３】
また、上記第１、第２実施例では、第２ステージを非走査方向に駆動する駆動手段としてリニアモータを使用する場合を例示したが、本発明がこれに限定されることはなく、送りねじ機構を用いて第２ステージを非走査方向に駆動するような構成にしても良い。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、単純な構成で、装置を構成する構造物に発生する応力を低減し、装置全体の傾きや揺れを抑え、しかもマスクステージと基板ステージとの同期性能の向上を図ることができるという従来にない優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的な構成を示す図である。
【図２】第１実施例の露光装置を示す概略構成図である。
【図３】図１の装置の概略平面図である。
【図４】図１の装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図５】第２実施例の装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図６】変形例を示す図であって、（Ａ）は概略正面図、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図である。
【符号の説明】
１０露光装置
１２定盤（ベース部材）
１３エアベアリング（空気軸受け）
１４ウエハステージ（基板ステージ）
１６マスクステージ
１８第１のリニアモータ
１００露光装置
２００ベース構造体（ベース部材）
２０６レチクルステージ体（マスクステージ）
２０８第１ウエハステージ体（第１ウエハステージ）
２１４第２のリニアモータ
２１６第１のリニアモータ
２２０第２ウエハステージ体（第２ウエハステージ）
２３２ハーフＴＴＬアライメント検出系
２５７発電コイル（回生制動制御回路の一部）
２５８負荷回路（回生制動制御回路の一部）
Ｒレチクル（マスク）
Ｗウエハ（感光基板）
ＰＬ投影光学系
Ｇ１第１レンズ群（透過光学素子）
Ｇ２第２レンズ群（透過光学素子）
Ｇ３第３レンズ群（透過光学素子）
ＢＳビームスプリッタ（光分割器）
ＭＲ凹面鏡（反射光学素子）

Claims

マスクを保持するマスクステージと感光基板を保持する基板ステージとを同期走査しつつ、前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して前記感光基板に転写する露光装置であって、
空気軸受けを介してベース部材上に浮上支持された前記基板ステージと；
前記基板ステージの質量の前記投影光学系の縮小倍率倍の質量を有し、前記ベース部材上に空気軸受けを介して浮上支持されたマスクステージと；
前記両ステージ間に設けられ、前記両ステージを走査方向に沿って互いに逆向きに駆動する第１のリニアモータとを有する露光装置。
前記投影光学系は、前記感光基板上に前記マスクに形成されたパターンの倒立像を投影する光学系であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記基板ステージは、前記感光基板を水平に保持する横置きのステージであり、
前記マスクステージは、前記マスクを垂直に保持する縦置きのステージであり、
前記投影光学系が、複数の透過光学素子、光分割器及び反射光学素子とを含み、物体面に配置された前記マスクのパターンを結像面に配置された前記感光基板上に所定の縮小倍率で投影する光学系であることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
前記光分割器を介して前記マスクに形成されたアライメントマークと前記感光基板上のアライメントマークとの両者を検出可能なハーフＴＴＬアライメント検出系を更に有する請求項３に記載の露光装置。
前記ベース部材と前記マスクステージとの間に、当該マスクステージを前記走査方向に沿って駆動する第２のリニアモータが設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の露光装置。
前記ベース部材と前記基板ステージとの間に、当該基板ステージを前記走査方向に沿って駆動する第３のリニアモータが設けられていることを特徴とする請求項３又は５に記載の露光装置。
前記第１のリニアモータによる前記両ステージの走査時の速度比を微調整する回生制動制御回路が前記第２のリニアモータに併設されていることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
前記基板ステージが、前記第１のリニアモータによる走査方向に駆動される第１ステージと、前記感光基板を保持して前記第１ステージと一体的に前記走査方向に移動するとともに該第１ステージに案内されて走査方向に直交する方向に移動可能な第２ステージとを有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の露光装置。
前記第１のリニアモータを駆動することにより、前記マスクステージと前記基板ステージとを、前記投影光学系の前記縮小倍率に対応した所定の速度比で、前記走査方向に沿って移動させることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
マスクを保持するマスクステージと感光基板を保持する基板ステージとを同期走査しつつ、前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して前記感光基板上に転写する露光方法であって、
空気軸受けを介してベース部材上に浮上支持された前記基板ステージと、前記基板ステージの質量の前記投影光学系の縮小倍率倍の質量を有し且つ前記ベース部材上に空気軸受けを介して浮上支持されたマスクステージとを、前記両ステージ間に設けられた第１のリニアモータを駆動することにより、走査方向に沿って互いに逆向きに駆動することを特徴とする露光方法。
前記第１のリニアモータを駆動することにより、前記マスクステージと前記基板ステージとを、運動量保存則に従って、前記投影光学系の前記縮小倍率に対応した所定の速度比で、前記走査方向に沿って移動させることを特徴とする請求項１０に記載の露光方法。