JPH11135400A

JPH11135400A - 露光装置

Info

Publication number: JPH11135400A
Application number: JP9299775A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Taniguchi; 哲夫谷口
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 1999-05-21
Anticipated expiration: 2017-10-31
Also published as: AU9648198A; JP4210871B2; WO1999023692A1

Abstract

(57)【要約】【課題】露光光の状態、又は結像特性を計測する機能
を維持した上で、レチクル、又はウエハを位置決めする
ためのステージを小型化する。【解決手段】定盤１３上にＸ方向、Ｙ方向に移動自在
に配置されたウエハステージＷＳＴ上にウエハＷが載置
され、ウエハＷ上の露光領域１２内にレチクルのパター
ン像が露光され、レチクル及びウエハＷをＹ方向に走査
することで露光が行われる。定盤１３上にウエハステー
ジＷＳＴとは独立にＸ方向、Ｙ方向に移動自在に計測用
ステージ１４が配置され、計測用ステージ１４上に照射
量モニタ１８、照度むらセンサ１９、及びスリットが形
成された測定板２０を含む空間像検出系が設置されてい
る。ウエハステージＷＳＴは露光に必要な最小限の機能
を備えればよいため、ウエハステージＷＳＴが小型化、
軽量化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等を製造するた
めのリソグラフィ工程中で、マスクパターンを感光性の
基板上に転写するために使用される露光装置に関し、特
に露光ビームの状態、又は結像特性等を計測するための
計測装置を備えた露光装置に使用して好適なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等を製造する際に、所定の露
光光のもとでマスクとしてのレチクルのパターンを投影
光学系を介してレジストの塗布されたウエハ（又はガラ
スプレート等）上に転写する工程で、従来は一括露光型
の投影露光装置（ステッパー）が多用されていた。最近
では、投影光学系を大型化することなく大面積のレチク
ルのパターンを高精度に転写するために、レチクル及び
ウエハを投影光学系に対して同期走査して露光を行うス
テップ・アンド・スキャン方式のような走査露光型の投
影露光装置（走査型露光装置）も注目されている。

【０００３】これらの露光装置では、常に適正な露光量
で、且つ高い結像特性を維持した状態で露光を行う必要
があるため、レチクルの位置決めを行うレチクルステー
ジ、又はウエハの位置決めを行うウエハステージには、
露光光の照度等の状態、及び投影倍率等の結像特性を計
測するための計測装置が備えられている。例えばウエハ
ステージに備えられている計測装置としては、投影光学
系に対する露光光の入射エネルギーを計測するための照
射量モニタ、及び投影像の位置やコントラスト等を計測
するための空間像検出系等がある。一方、レチクルステ
ージ上に備えられている計測装置としては、例えば投影
光学系の結像特性計測用に用いられる指標マークが形成
された基準板がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の露光
装置においては、レチクルステージ、又はウエハステー
ジに設けられた計測装置を用いて、露光量の適正化が図
られると共に、高い結像特性が維持されていた。これに
対して、最近の露光装置には、半導体素子等を製造する
際の露光工程のスループット（生産性）を高めることも
要求されている。スループットを向上させるための方法
としては、単位時間当たりの露光エネルギーを増加させ
る方法の他に、ステージの駆動速度を大きくして、一括
露光型ではステッピング時間を短縮し、走査露光型では
ステッピング時間及び走査露光時間を短縮する方法があ
る。

【０００５】このようにステージの駆動速度を向上させ
るには、ステージ系が同じ大きさである場合にはより大
きい出力の駆動モータを使用すればよく、逆に従来と同
じ出力の駆動モータで駆動速度を向上させるには、ステ
ージ系を小型化、軽量化する必要がある。ところが、前
者のようにより大きい出力の駆動モータを使用すると、
その駆動モータから発生する熱量が増大する。このよう
に増大する熱量は、ステージ系の微妙な熱変形を生じ
て、露光装置で要求されている高い位置決め精度が得ら
れなくなる恐れがある。そこで、位置決め精度の劣化を
防止して、駆動速度を向上するには、後者のようにステ
ージ系をできるだけ小型化、軽量化することが望まれ
る。

【０００６】特に、走査露光型の露光装置では、駆動速
度の向上によって走査露光時間も短縮されてスループッ
トが大きく改善されると共に、ステージ系の小型化によ
ってレチクルとウエハとの同期精度も向上して、結像性
能や重ね合わせ精度も向上するという大きな利点があ
る。ところが、従来のようにレチクルステージ、又はウ
エハステージに各種計測装置が備えられている場合に
は、ステージを小型化するのは困難である。

【０００７】更に、レチクルステージ、又はウエハステ
ージに露光光の状態、又は結像特性等を計測するための
計測装置が備えられている場合、その計測装置には通常
アンプ等の熱源が付属していると共に、計測中に露光光
の照射によってその計測装置の温度が次第に上昇する。
その結果、レチクルステージ、又はウエハステージが微
妙に熱変形して、位置決め精度や重ね合わせ精度等が劣
化する恐れもある。現状では、計測装置の温度上昇によ
る位置決め精度等の劣化は僅かなものであるが、今後、
半導体素子等の回路パターンが一層微細化するにつれ
て、計測装置の温度上昇の影響を抑制する必要性が高ま
ると予想される。

【０００８】本発明は斯かる点に鑑み、露光光の状態、
又は結像特性を計測する機能を維持した状態で、レチク
ル、又はウエハを位置決めするためのステージを小型化
できる露光装置を提供することを第１の目的とする。更
に本発明は、露光光の状態、又は結像特性を計測する計
測装置を備えると共に、その計測装置を使用して計測す
る際の温度上昇の悪影響を軽減できる露光装置を提供す
ることを第２の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の露光
装置は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンを露光ビー
ムを用いて基板（Ｗ）上に転写する露光装置において、
そのマスクとその基板との何れか一方を保持して所定の
領域を移動する第１のステージ（ＲＳＴ；ＷＳＴ）と、
その第１のステージとは独立した第２のステージ（５；
１４）と、この第２のステージに取り付けられてその露
光ビームの状態を計測する計測装置（６；１８）と、を
備えたものである。

【００１０】斯かる本発明によれば、本来の露光に使用
するその第１のステージには露光に必要な最小限の機能
のみを持たせることによって、その第１のステージの大
きさは必要最小限にできるため、ステージの小型化、軽
量化が可能になる。一方、露光に直接必要がなく、露光
ビームの照度等の状態を計測する計測装置は、別の第２
のステージに搭載されるため、露光ビームの状態も計測
できる。

【００１１】この場合、その計測装置の一例は、露光ビ
ームの全体のパワーを計測する光電センサ、又はその露
光ビームの照度分布を計測する照度むらセンサ等であ
る。また、その第２のステージは、一例として例えばそ
の第１のステージの移動面上で、その第１のステージと
は独立に移動自在に配置されているものである。このと
き、その第１のステージの代わりにその第２のステージ
を配置することによって、マスク、又は基板が実際に配
置される面の近傍での露光ビームの状態が計測できる。

【００１２】また、その露光ビームが照射される位置と
その露光ビームが照射されない位置との間でその第１の
ステージを移動させる制御装置（１０）を備えることが
望ましい。このとき、計測時にはその第１のステージが
露光ビームの照射位置から待避される。また、その露光
ビームが照射される位置とその露光ビームが照射されな
い位置との間でその第２のステージを移動させる制御装
置（１０）を備えることが望ましい。これによって、計
測時にはその第２のステージの計測装置が露光ビームの
照射位置に移動する。

【００１３】また、その第１のステージがその露光ビー
ムを照射される位置に有るときに、その第２のステージ
をその露光ビームが照射されない位置に位置決めする制
御装置（１０）を備えることが望ましい。これによっ
て、露光時、及び計測時で２つのステージを効率的に使
い分けられる。次に、本発明による第２の露光装置は、
マスク（Ｒ）に形成されたパターンを投影光学系（Ｐ
Ｌ）を介して基板（Ｗ）上に投影する露光装置におい
て、その基板を保持して所定の領域を移動する第１のス
テージ（ＷＳＴ）と、その第１のステージとは独立した
第２のステージ（１４）と、この第２のステージ上に配
置されてその投影光学系の結像特性を計測する計測装置
（２０）と、を備えたものである。

【００１４】斯かる本発明によれば、本来の露光に使用
するその第１のステージには露光に必要な最小限の機能
のみを持たせることによって、その第１のステージの小
型化、軽量化が可能になる。一方、露光に直接必要がな
く、ディストーション等の結像特性を計測する計測装置
は、別の第２のステージに搭載されるため、結像特性も
計測できる。

【００１５】この場合、その計測装置の一例は、投影像
の位置センサ、計測用指標マーク、又は計測用基準面等
である。また、その第２のステージは、一例として例え
ばその第１のステージの移動面上で、その第１のステー
ジとは独立に移動自在に配置されているものである。こ
のとき、その第１のステージの代わりにその第２のステ
ージを配置することによって、その基板が実際に配置さ
れる面での結像特性が計測できる。

【００１６】また、その投影光学系による露光領域内の
位置と、この露光領域の外側の所定の位置との間でその
第１のステージを移動させる制御装置（１０）を備える
ことが望ましい。このとき、計測時にはその第１のステ
ージが露光領域から待避される。同様に、その投影光学
系による露光領域内の位置と、この露光領域の外側の所
定の位置との間でその第２のステージを移動させる制御
装置（１０）を備えることが望ましい。このとき、計測
時にはその第２のステージの計測装置が露光領域に移動
する。

【００１７】次に、本発明の第３の露光装置は、マスク
（Ｒ）に形成されたパターンを露光ビームを用いて基板
（Ｗ）上に転写する露光装置において、その露光ビーム
の状態を計測する計測装置（１８，１９）が配置された
ステージ（４１）と、このステージに備えられてその計
測装置を冷却する冷却装置（４４，４５Ａ，４５Ｂ）
と、を有するものである。斯かる本発明によれば、その
計測装置を使用して露光ビームの照度等を計測する際に
その計測装置が温度上昇しても、その冷却装置によって
冷却されるため、露光部にはその温度上昇の影響が及ば
ない。

【００１８】次に、本発明の第４の露光装置は、マスク
（Ｒ）に形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介
して基板（Ｗ）上に投影する露光装置において、その投
影光学系の結像特性を計測する計測装置（２０，４２，
４３）が配置されたステージ（４１）と、このステージ
に備えられてその計測装置を冷却する冷却装置（４４，
４５Ａ，４５Ｂ）と、を有するものである。斯かる本発
明によれば、その計測装置を使用して結像特性を計測す
る際にその計測装置が温度上昇しても、その冷却装置に
よって冷却されるため、露光部にはその温度上昇の影響
が及ばない。

【００１９】次に、本発明の第５の露光装置は、マスク
（Ｒ）に形成されたパターンを露光ビームを用いて基板
（Ｗ）上に転写する露光装置において、そのマスクとそ
の基板との何れか一方を保持して所定の領域を移動する
第１のステージ（ＷＳＴ；４１Ａ）と、その露光ビーム
の状態を計測する計測装置（１８，１９）が搭載された
第２のステージ（１４；４１Ａａ）と、その第１のステ
ージとその第２のステージとの間に配置され、その第２
のステージから伝導する熱を遮断する断熱部材（４８）
と、を備えたものである。斯かる本発明によれば、その
計測装置が熱源を含んでいても、又はその計測装置を使
用して露光ビームの照度等を計測する際にその計測装置
が温度上昇しても、その断熱部材によって熱伝導が阻害
され、露光部にはその熱源や温度上昇の影響が及ばな
い。

【００２０】この場合、その断熱部材の一例は、熱伝導
率の低い固体材料（４８）、又は温度調整された気体で
ある。温度調整された気体としては、空調されている気
体等が使用される。次に、本発明の第６の露光装置は、
マスク（Ｒ）に形成されたパターンを投影光学系（Ｐ
Ｌ）を介して基板（Ｗ）上に投影する露光装置におい
て、その基板を保持して所定の領域を移動する第１のス
テージ（ＷＳＴ；４１Ａ）と、その投影光学系の結像特
性を計測する計測装置（２０）が搭載された第２のステ
ージ（１４；４１Ａａ）と、その第１のステージとその
第２のステージとの間に配置され、その第２のステージ
から伝導する熱を遮断する断熱部材（４８）と、を備え
たものである。斯かる本発明によれば、その計測装置を
使用して結像特性を計測する際にその計測装置が温度上
昇しても、又はその計測装置が熱源を含んでいても、そ
の断熱部材によって熱伝導が阻害されるため、露光部に
はその温度上昇等の影響が及ばない。

【００２１】この場合も、その断熱部材の一例は、熱伝
導率の低い固体材料（４８）、又は温度調整された気体
である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
につき図１〜図４を参照して説明する。図１は本例で使
用されるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装
置を示し、この図１において露光時には、露光光源、ビ
ーム整形光学系、照度分布均一化用のフライアイレン
ズ、光量モニタ、可変開口絞り、視野絞り、及びリレー
レンズ系等を含む照明系１から射出された露光光ＩＬ
は、ミラー２、及びコンデンサレンズ３を介してレチク
ルＲのパターン面（下面）のスリット状の照明領域を照
明する。露光光ＩＬとしては、ＫｒＦ（波長２４８ｎ
ｍ）、若しくはＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）等のエキシマ
レーザ光、ＹＡＧレーザの高調波、又は水銀ランプのｉ
線（波長３６５ｎｍ）等が使用できる。照明系１内の可
変開口絞りを切り換えることによって、通常の照明方
法、輪帯照明、いわゆる変形照明、及び小さいコヒーレ
ンスファクタ（σ値）の照明等の内の所望の照明方法を
選択できるように構成されている。露光光源がレーザ光
源である場合には、その発光タイミング等は装置全体の
動作を統轄制御する主制御系１０が、不図示のレーザ電
源を介して制御する。

【００２３】レチクルＲのその露光光ＩＬによる照明領
域９（図３参照）内のパターンの像は、投影光学系ＰＬ
を介して投影倍率β（βは、１／４倍、又は１／５倍
等）で縮小されて、フォトレジストが塗布されたウエハ
Ｗ上のスリット状の露光領域１２に投影される。以下、
投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に
垂直な平面内で走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの
走査方向に直交する非走査方向（即ち、図１の紙面に垂
直な方向）に沿ってＸ軸を取り、走査方向（即ち、図１
の紙面に平行な方向）に沿ってＹ軸を取って説明する。

【００２４】先ず、ウエハＷのアライメント用のオフ・
アクシス方式で画像処理方式のアライメントセンサ１６
が投影光学系ＰＬに隣接して設けられており、アライメ
ントセンサ１６の検出信号が主制御系１０内のアライメ
ント処理系に供給されている。アライメントセンサ１６
は、ウエハＷ上に形成されている位置合わせ用のマーク
（ウエハマーク）等の位置検出を行うために使用され
る。アライメントセンサ１６の検出中心と投影光学系Ｐ
ＬによるレチクルＲの投影像の中心との間隔（ベースラ
イン量）は予め高精度に求められて、主制御系１０内の
アライメント処理系に記憶されており、アライメントセ
ンサ１６の検出結果、及びそのベースライン量よりウエ
ハＷの各ショット領域とレチクルＲの投影像とが高精度
に重ね合わせられる。不図示であるが、レチクルＲの上
方にはレチクルＲ上のアライメントマークを検出するた
めのレチクルアライメント顕微鏡が配置されている。

【００２５】次に、レチクルＲは、レチクルステージＲ
ＳＴ上に真空吸着によって保持され、レチクルステージ
ＲＳＴは、Ｙ方向に平行に配置された２本のガイド４Ａ
及び４Ｂ上にエアーベアリングを介してＹ方向に移動自
在に載置されている。更に本例では、ガイド４Ａ及び４
Ｂ上に、レチクルステージＲＳＴとは独立にエアーベア
リングを介してＹ方向に移動自在に計測用ステージ５が
載置されている。

【００２６】図３は、レチクルステージＲＳＴ及び計測
用ステージ５を示す平面図であり、この図３において、
Ｙ方向（走査方向）に伸びたガイド４Ａ及び４Ｂに沿っ
て、それぞれ不図示のリニアモータ等によってＹ方向に
駆動されるようにレチクルステージＲＳＴ、及び計測用
ステージ５が載置されている。ガイド４Ａ，４Ｂの長さ
は、走査露光時のレチクルステージＲＳＴの移動ストロ
ークよりも、少なくとも計測用ステージ５の幅分だけ長
く設定されている。また、レチクルステージＲＳＴは、
Ｙ方向に移動する粗動ステージと、この粗動ステージ上
で２次元的な位置が微調整できる微動ステージとを組み
合わせて構成されている。

【００２７】そして、計測用ステージ５上にＸ方向に細
長いガラス板よりなる基準板６が固定され、基準板６上
に投影光学系ＰＬの結像特性計測用の複数の指標マーク
ＩＭが所定の配置で形成されている。基準板６は、レチ
クルＲに対する露光光のスリット状の照明領域９、より
正確には投影光学系ＰＬのレチクルＲ側の視野を覆うこ
とができるだけの大きさを備えている。基準板６を使用
することで、結像特性計測用の専用レチクルを用意して
おく必要がなく、且つ、実露光用のレチクルＲとその専
用レチクルとの交換時間も不要となるため、結像特性を
高頻度に計測でき、投影光学系ＰＬの経時変化に正確に
追従することができる。

【００２８】このように本例では、基準板６用の計測用
ステージ５が独立に設けられ、本来のレチクルステージ
ＲＳＴ上には、レチクルＲの他に計測用の部材は搭載さ
れていない。即ち、レチクルステージＲＳＴは、走査露
光のために必要最小限の走査、及び位置決め機能のみを
備えればよいため、レチクルステージＲＳＴの小型化、
軽量化が実現されている。従って、レチクルステージＲ
ＳＴをより高速に走査できるため、露光工程のスループ
ットが向上する。特に縮小投影の場合には、レチクルス
テージＲＳＴの走査速度はウエハステージの走査速度の
１／β倍（例えば４倍、５倍等）になるため、走査速度
の上限はレチクルステージでほぼ決定されることがあ
り、この場合には本例では特にスループットが大きく向
上する。

【００２９】また、ガイド４Ａ，４Ｂに対して＋Ｙ方向
に設置されたレーザ干渉計７ＹからレチクルステージＲ
ＳＴの＋Ｙ方向の側面の移動鏡にレーザビームが照射さ
れ、＋Ｘ方向に設置された２軸のレーザ干渉計７Ｘ１，
７Ｘ２からレチクルステージＲＳＴの＋Ｘ方向の側面の
移動鏡にレーザビームが照射され、レーザ干渉計７Ｙ，
７Ｘ１，７Ｘ２によってレチクルステージＲＳＴのＸ座
標、Ｙ座標、及び回転角が計測され、計測値が図１の主
制御系１０に供給され、主制御系１０はその計測値に基
づいてリニアモータ等を介してレチクルステージＲＳＴ
の速度や位置を制御する。また、ガイド４Ａ，４Ｂに対
して−Ｙ方向に設置されたレーザ干渉計８Ｙから計測用
ステージ５の−Ｙ方向の側面の移動鏡にレーザビームが
照射され、レーザ干渉計８Ｙによって計測される計測用
ステージ５のＹ座標が主制御系１０に供給されている。
Ｙ軸のレーザ干渉計７Ｙ及び８Ｙの光軸は、それぞれＹ
方向に沿って照明領域９の中心、即ち投影光学系ＰＬの
光軸ＡＸを通過しており、レーザ干渉計７Ｙ及び８Ｙ
は、それぞれ常時レチクルステージＲＳＴ及び計測用ス
テージ５の走査方向の位置を計測している。

【００３０】そして、結像特性の計測時に、レチクルス
テージＲＳＴを＋Ｙ方向に待避させて、基準板６が照明
領域９を覆うように計測用ステージ５をＹ方向に移動す
ると、レーザ干渉計７Ｘ１，７Ｘ２からのレーザビーム
がレチクルステージＲＳＴの側面から外れて計測用ステ
ージ５の＋Ｘ方向の側面の移動鏡に照射されるようにな
る。このときにレーザ干渉計８Ｙ及び７Ｘ１，７Ｘ２か
ら得られる計測値に基づいて、主制御系１０はリニアモ
ータ等を介して計測用ステージ５の位置を高精度に制御
する。なお、この際に基準板６を照明領域９に対してよ
り高精度に位置合わせしたい場合には、基準板６上にア
ライメントマークを形成しておき、このマークの位置を
レチクルアライメント顕微鏡を用いて検出すればよい。

【００３１】一方、計測中には、レチクルステージＲＳ
Ｔの非走査方向の位置は計測されないが、露光のために
レチクルステージＲＳＴが照明領域９下に達すれば、再
びレーザ干渉計７Ｘ１，７Ｘ２からのレーザビームがレ
チクルステージＲＳＴの移動鏡に照射されるようにな
る。そして、最終的な位置合わせはレチクルアライメン
ト顕微鏡を用いて行われるため、レーザ干渉計７Ｘ１，
７Ｘ２からのレーザビームが途切れることの不都合は無
い。

【００３２】図１に戻り、ウエハＷは不図示のウエハホ
ルダを介してウエハステージＷＳＴ上に保持され、ウエ
ハステージＷＳＴは定盤１３上にエアーベアリングを介
してＸ方向、Ｙ方向に移動自在に載置されている。ウエ
ハステージＷＳＴには、ウエハＷのＺ方向の位置（フォ
ーカス位置）、及び傾斜角を制御するフォーカス・レベ
リング機構も組み込まれている。また、定盤１３上にウ
エハステージＷＳＴとは別体でエアーベアリングを介し
てＸ方向、Ｙ方向に移動自在に各種の計測装置が備えら
れた計測用ステージ１４が載置されている。計測用ステ
ージ１４にも、その上面のフォーカス位置を制御する機
構が組み込まれている。

【００３３】図２は、ウエハステージＷＳＴ、及び計測
用ステージ１４を示す平面図であり、この図２におい
て、定盤１３の表面の内部には例えば所定の配列でコイ
ル列が埋め込まれ、ウエハステージＷＳＴの底面、及び
計測用ステージ１４の底面にはそれぞれヨークと共に磁
石列が埋め込まれ、そのコイル列、及び対応する磁石列
によってそれぞれ平面モータが構成され、この平面モー
タによってウエハステージＷＳＴ、及び計測用ステージ
１４のＸ方向、Ｙ方向の位置、及び回転角が互いに独立
に制御されている。なお、平面モータについては、例え
ば特開平８−５１７５６号公報においてより詳細に開示
されている。

【００３４】本例のウエハステージＷＳＴは、露光に必
要な最小限の機能のみを備えている。即ち、ウエハステ
ージＷＳＴは、フォーカス・レベリング機を備えると共
に、ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハＷを吸着保持
するウエハホルダ（ウエハＷの底面側）と、ウエハステ
ージＷＳＴの位置計測用の基準マーク板１７との２つの
部材が固定されている。基準マーク板１７上には、Ｘ方
向、及びＹ方向の位置基準となる基準マーク（不図示）
が形成されており、この基準マークの位置をアライメン
トセンサ１６で検出することによって、ウエハステージ
ＷＳＴ（ウエハＷ）の例えばレチクルＲの投影像に対す
る位置関係が検出される。

【００３５】また、計測用ステージ１４の表面は、ウエ
ハステージＷＳＴ上のウエハＷの表面とほぼ同じ高さに
設定されている。そして、計測用ステージ１４には、投
影光学系ＰＬを通過した露光光の全部の単位時間当たり
のエネルギー（入射エネルギー）を計測するための光電
センサよりなる照射量モニタ１８、投影光学系ＰＬによ
るスリット状の露光領域１２内での照度分布を計測する
ための光電センサよりなる照度むらセンサ１９、及び結
像特性測定用のスリット２１Ｘ，２１Ｙが形成された測
定板２０が固定されている。測定板２０のＸ軸のスリッ
ト２１Ｘ、及びＹ軸のスリット２１Ｙの底面側にはそれ
ぞれ集光レンズ、及び光電センサが配置され、測定板２
０、及び光電センサ等より空間像検出系が構成されてい
る。なお、そのスリット２１Ｘ，２１Ｙの代わりに、矩
形開口のエッジを使用してもよい。そして、照射量モニ
タ１８の受光面は、露光領域１２を覆う大きさに形成さ
れると共に、照度むらセンサ１９の受光部はピンホール
状となっており、照射量モニタ１８及び照度むらセンサ
１９の検出信号は図１の主制御系１０に供給されてい
る。

【００３６】また、測定板２０の底部の光電センサの検
出信号は図１の結像特性演算系１１に供給されている。
この場合、投影光学系ＰＬの結像特性の計測時には、図
３のレチクル側の計測用ステージ５上の基準板６が照明
領域９に移動され、基準板９に形成されている指標マー
クＩＭの像がウエハステージ側に投影され、その像を計
測板２０上のスリット２１Ｘ，２１ＹでそれぞれＸ方
向、Ｙ方向に走査しつつ、底部の光電センサからの検出
信号を結像特性演算系１１で取り込む。結像特性演算系
１１では、その検出信号を処理してその指標マークＩＭ
の像の位置、及びコントラスト等を検出し、この検出結
果より投影像の像面湾曲、ディストーション、ベストフ
ォーカス位置等の結像特性を求めて主制御系１０に出力
する。更に、不図示であるが、投影光学系ＰＬ内の所定
のレンズを駆動して所定のディストーション等の結像特
性を補正する機構も設けられており、主制御系１０はこ
の補正機構を介して投影光学系ＰＬの結像特性を補正で
きるように構成されている。

【００３７】図２において、計測用ステージ１４に備え
られている照射量モニタ１８、照度むらセンサ１９、及
び測定板２０の底部の光電センサ等のセンサには、何れ
もアンプ等の発熱源、及び電源や通信用の信号ケーブル
が接続されている。従って、それらのセンサが露光用の
ウエハステージＷＳＴに搭載されていると、センサに付
随する熱源や信号ケーブルの張力によって位置決め精度
等が劣化する恐れがある。また、結像特性等の計測中の
露光光の照射による熱エネルギーも位置決め精度の悪化
等を招く恐れがある。これに対して本例では、それらの
センサが露光用のウエハステージＷＳＴから分離された
計測用ステージ１４に設けられているため、ウエハステ
ージＷＳＴを小型化、軽量化できると共に、計測用のセ
ンサの熱源や計測中の露光光の熱エネルギーによる位置
決め精度の低下が防止できる利点がある。ウエハステー
ジＷＳＴの小型化によって、ウエハステージＷＳＴの移
動速度や制御性が向上し、露光工程のスループットが高
まると共に、位置決め精度等がより向上する。

【００３８】また、定盤１３に対して＋Ｙ方向に設置さ
れたレーザ干渉計１５ＹからウエハステージＷＳＴの＋
Ｙ方向の側面の移動鏡にレーザビームが照射され、−Ｘ
方向に設置された２軸のレーザ干渉計１５Ｘ１，１５Ｘ
２からウエハステージＷＳＴの−Ｘ方向の側面の移動鏡
にレーザビームが照射され、レーザ干渉計１５Ｙ，１５
Ｘ１，１５Ｘ２によってウエハステージＷＳＴのＸ座
標、Ｙ座標、及び回転角が計測され、計測値が図１の主
制御系１０に供給され、主制御系１０はその計測値に基
づいて平面モータを介してウエハステージＷＳＴの速度
や位置を制御する。また、露光光の入射エネルギー等の
計測時には、それらの位置計測用のレーザビームは計測
用ステージ１４の移動鏡に照射される。

【００３９】図４は、露光光の入射エネルギー等の計測
時のウエハステージＷＳＴ、及び計測用ステージ１４の
配置の一例を示し、この図４に示すようにウエハステー
ジＷＳＴを露光領域１２から離れた位置に待避させて、
露光領域１２が計測用ステージ１４上にかかるように計
測用ステージ１４を移動すると、レーザ干渉計１５Ｙ，
１５Ｘ１，１５Ｘ２からのレーザビームが、ウエハステ
ージＷＳＴの側面から外れて計測用ステージ１４の側面
の移動鏡に照射されるようになる。このときにレーザ干
渉計１５Ｙ及び１５Ｘ１，１５Ｘ２から得られる計測値
に基づいて、主制御系１０は平面モータを介して計測用
ステージ１４の位置を高精度に制御する。なお、平面モ
ータをオープンループで駆動することによってもウエハ
ステージＷＳＴ、及び計測用ステージ１４の位置は大ま
かに制御できるため、レーザビームが照射されていない
状態では、主制御系１０はウエハステージＷＳＴ、及び
計測用ステージ１４の位置を平面モータを用いてオープ
ンループ方式で駆動する。但し、レーザ干渉計１５Ｙ，
１５Ｘ１，１５Ｘ２の他に、ウエハステージＷＳＴ、及
び計測用ステージ１４の位置を所定精度で検出するため
のリニアエンコーダ等を設けておき、レーザビームが照
射されていない状態では、それらのリニアエンコーダ等
を用いて位置計測を行ってもよい。

【００４０】図１に戻り、不図示であるが、投影光学系
ＰＬの側面には、ウエハＷの表面の複数の計測点にスリ
ット像を斜めに投影し、その反射光によって再結像され
るスリット像の横ずれ量から対応する計測点のフォーカ
ス位置を検出する斜入射方式の焦点位置検出系（ＡＦセ
ンサ）が配置されている。その焦点位置検出系の検出結
果に基づいて、走査露光中のウエハＷの表面が投影光学
系ＰＬの像面に合焦される。なお、図２では省略してい
るが、計測用ステージ１４上にはその焦点位置検出系用
の基準面を有する基準部材も搭載されている。

【００４１】次に、本例の投影露光装置の動作につき説
明する。先ず、ウエハステージ側の計測用ステージ１４
を用いて投影光学系ＰＬに対する露光光ＩＬの入射光量
を計測する。この場合、レチクルＲがロードされた状態
での入射光量を計測するために、図１において、レチク
ルステージＲＳＴ上に露光用のレチクルＲがロードさ
れ、レチクルＲが露光光ＩＬの照明領域上に移動する。
その後、図４に示すように、ウエハステージＷＳＴは定
盤１３上で例えば＋Ｙ方向に待避し、計測用ステージ１
４が投影光学系ＰＬによる露光領域１２に向かって移動
する。その後、計測用ステージ１４上の照射量モニタ１
８の受光面が露光領域１２を覆う位置で計測用ステージ
１４が停止し、この状態で照射量モニタ１８を介して露
光光ＩＬの光量が計測される。

【００４２】主制御系１０では、その計測された光量を
結像特性演算系１１に供給する。この際に、例えば照明
系１内で露光光ＩＬから分岐して得られる光束を検出し
て得られる計測値も結像特性演算系１１に供給されてお
り、結像特性演算系１１では、２つの計測値に基づい
て、照明系１内でモニタされる光量から投影光学系ＰＬ
に入射する光量を間接的に演算するための係数を算出し
て記憶する。この間に、ウエハステージＷＳＴにはウエ
ハＷがロードされる。その後、図２に示すように、計測
用ステージ１４は露光領域１２から離れた位置に待避
し、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの中心が投影光
学系ＰＬの光軸ＡＸ（露光領域１２の中心）付近に位置
するように、ウエハステージＷＳＴの移動が行われる。
ウエハステージＷＳＴが待避中であるときには、図４に
示すように、レーザ干渉計１５Ｙ，１５Ｘ１，１５Ｘ２
からのレーザビームは照射されないため、例えば平面モ
ータをオープンループ方式で駆動することによって位置
制御が行われている。

【００４３】その後、計測用ステージ１４が露光領域１
２から待避して、ウエハステージＷＳＴにレーザ干渉計
１５Ｙ，１５Ｘ１，１５Ｘ２からのレーザビームが照射
されるようになった時点で、ウエハステージＷＳＴの位
置はそれらのレーザ干渉計の計測値に基づいて制御され
るようになる。その後、レチクルＲの上方の不図示のレ
チクルアライメント顕微鏡を用いて、レチクルＲ上の所
定のアライメントマークと、図２の基準マーク部材１７
上の所定の基準マークとの位置ずれ量を所定の目標値に
するように、レチクルステージＲＳＴを駆動することに
よって、レチクルＲのアライメントが行われる。これと
ほぼ同時に、その基準マーク部材１７上の別の基準マー
クの位置を図１のアライメントセンサ１６で検出するこ
とによって、ウエハステージＷＳＴのレチクルＲの投影
像に対する位置関係（ベースライン量）が正確に検出さ
れる。

【００４４】次に、アライメントセンサ１６を介してウ
エハＷ上の所定のショット領域（サンプルショット）に
付設されたウエハマークの位置を検出することによっ
て、ウエハＷの各ショット領域の配列座標が求められ
る。その後、その配列座標、及びアライメントセンサ１
６の既知のベースライン量に基づいて、ウエハＷの露光
対象のショット領域とレチクルＲのパターン像との位置
合わせを行いながら、走査露光が行われる。

【００４５】走査露光時には、図１において、露光光Ｉ
Ｌの照明領域９（図３参照）に対して、レチクルステー
ジＲＳＴを介してレチクルＲが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方
向）に速度ＶＲで走査されるのに同期して、露光領域１
２に対してウエハステージＷＳＴを介してウエハＷが−
Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度β・ＶＲ（βは投影倍
率）で走査される。走査方向が逆であるのは、投影光学
系ＰＬが反転像を投影することによる。そして、１つの
ショット領域への露光が終了すると、ウエハステージＷ
ＳＴのステッピングによって次のショット領域が走査開
始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方
式で各ショット領域への露光が順次行われる。この走査
露光中には、図２及び図３に示すように、ウエハステー
ジ側の計測用ステージ１４、及びレチクルステージ側の
計測用ステージ５はそれぞれ露光領域外に待避してい
る。

【００４６】また、露光中には、例えば照明系１内で露
光光ＩＬから分岐した光束の光量が常時計測されて結像
特性演算系１１に供給され、結像特性演算系１１では、
供給される光量の計測値、及び予め求めてある係数に基
づいて投影光学系ＰＬに入射する露光光ＩＬの光量を算
出し、露光光ＩＬの吸収によって発生する投影光学系Ｐ
Ｌの結像特性（投影倍率、ディストーション等）の変化
量を計算し、この計算結果を主制御系１０に供給する。
主制御系１０では、例えば投影光学系ＰＬ内の所定のレ
ンズを駆動することによって、その結像特性の補正を行
う。

【００４７】以上が、通常の露光であるが、本例の投影
露光装置のメンテナンス等で装置状態を計測するときに
は、計測用ステージ１４を露光領域１２側に移動して計
測を行う。例えば、露光領域１２内の照度均一性を測定
するときは、レチクルＲをレチクルステージＲＳＴから
除いた後、図４において、照度むらセンサ１９を露光領
域１２内でＸ方向、Ｙ方向に微動しながら照度分布を計
測する。この際に、計測用ステージ１４の位置をより正
確に求める必要があれば、ウエハステージＷＳＴと同様
に基準マーク部材１７に相当する基準マーク部材を計測
用ステージ１４上に設け、アライメントセンサ１６でそ
の基準マーク部材内の基準マークの位置を測定するよう
にしてもよい。

【００４８】次に、レチクルステージ側の計測用ステー
ジ５、及びウエハステージ側の計測用ステージ１４を用
いて、投影光学系ＰＬの結像測定を測定する動作につき
説明する。この場合、図３において、レチクルステージ
ＲＳＴは＋Ｙ方向に待避して、計測用ステージ５上の基
準板６が照明領域９内に移動する。このとき、計測用ス
テージ５には非走査方向のレーザ干渉計７Ｘ１，７Ｘ２
からのレーザビームも照射されるようになるため、レー
ザ干渉計８Ｙ，７Ｘ１，７Ｘ２の計測値に基づいて計測
用ステージ５の位置は高精度に位置決めできる。

【００４９】このときに、既に説明したように、ウエハ
ステージ側には複数の指標マークＩＭの像が投影光学系
ＰＬを介して投影される。この状態で、図４において、
計測用ステージ１４を駆動して、測定板２０上のスリッ
トでその指標マークＩＭの像をＸ方向、Ｙ方向に走査
し、測定板２０の底部の光電センサの検出信号を結像特
性演算系１１で処理することによって、それらの像の位
置、及びコントラストが求められる。また、測定板２０
のフォーカス位置を所定量ずつ変えながら、それらの像
の位置、及びコントラストが求められる。これらの測定
結果より、結像特性演算系１１は、投影光学系ＰＬの投
影像のベストフォーカス位置、像面湾曲、ディストーシ
ョン（倍率誤差を含む）といった結像特性の変動量を求
める。この変動量は主制御系１０に供給され、その変動
量が許容範囲を超える場合には、主制御系１０は投影光
学系ＰＬの結像特性を補正する。

【００５０】上記の実施の形態では、図２に示すよう
に、ウエハステージＷＳＴ及び計測用ステージ１４は、
それぞれ定盤１３上で平面モータによって駆動されてい
る。しかしながら、１次元モータの組み合わせによって
ウエハステージＷＳＴ及び計測用ステージ１４を２次元
的に駆動する構成も可能である。そこで、次に、ウエハ
ステージ、及び計測用ステージをそれぞれ１次元モータ
を組み合わせた機構で駆動する第２の実施の形態につ
き、図５を参照して説明する。本例も、ステップ・アン
ド・スキャン方式の投影露光装置に本発明を適用したも
のであり、図５において図１及び図２に対応する部分に
は同一符号を付してその詳細説明を省略する。

【００５１】図５（ａ）は本例の投影露光装置のウエハ
ステージ側を示す平面図、図５（ｂ）はその正面図であ
り、図５（ａ），（ｂ）において、定盤３３の上面にＸ
方向に沿って平行に２本のＸ軸リニアガイド３４Ａ及び
３４Ｂが設置され、Ｘ軸リニアガイド３４Ａ及び３４Ｂ
を連結するように、Ｙ方向（走査方向）に細長いＹ軸リ
ニアガイド３２が設置されている。Ｙ軸リニアガイド３
２は、不図示のリニアモータによってＸ軸リニアガイド
３４Ａ，３４Ｂに沿ってＸ方向に駆動される。

【００５２】また、Ｙ軸リニアガイド３２に沿ってそれ
ぞれＹ方向に移動自在に、且つ互いに独立にウエハステ
ージ３１、及び計測用ステージ３５が配置され、ウエハ
ステージ３１上に不図示のウエハホルダを介してウエハ
Ｗが吸着保持され、計測用ステージ３５上には照射量モ
ニタ１８、照度むらセンサ１９、及び測定板２０が固定
され、測定板２０の底部には光電センサが組み込まれて
いる。この場合、ウエハステージ３１、及び計測用ステ
ージ３５の底面はそれぞれエアーベアリングを介して定
盤３３上に載置され、ウエハステージ３１、及び計測用
ステージ３５はそれぞれ独立に不図示のリニアモータを
介してＹ軸リニアガイド３２に沿ってＹ方向に駆動され
る。即ち、ウエハステージ３１、及び計測用ステージ３
５はそれぞれ独立にＹ軸リニアガイド３２、及びＸ軸リ
ニアガイド３４Ａ，３４Ｂに沿って２次元的に駆動され
る。そして、本例においても、図３のレチクルステージ
側のレーザ干渉計７Ｙ，７Ｘ１，７Ｘ２，８Ｙと同様な
４軸のレーザ干渉計によって、ウエハステージ３１、及
び計測用ステージ３５の２次元的な位置が計測され、こ
の計測結果に基づいてウエハステージ３１、及び計測用
ステージ３５の位置や駆動速度が制御されている。その
他の構成は第１の実施の形態と同様である。

【００５３】本例において、露光光の照射エネルギー、
又は投影光学系の結像特性を計測する際には、露光光に
よる露光領域に対して−Ｙ方向に離れた位置にウエハス
テージ３１が待避して、その露光領域に計測用ステージ
３５が移動する。一方、露光時には、露光光による露光
領域に対して＋Ｙ方向に離れた位置に計測用ステージ３
５が待避する。その後、ウエハステージ３１をＸ方向、
Ｙ方向にステッピングさせて、ウエハＷ上の露光対象の
ショット領域を露光領域に対する走査開始位置に移動し
た後、ウエハステージ３１をＹ軸リニアガイド３２に沿
ってＹ方向に定速移動することによって、当該ショット
領域への走査露光が行われる。

【００５４】上述のように本例によれば、Ｙ軸リニアガ
イド３２に沿って計測用ステージ３５がウエハステージ
３１とは独立に配置されている。この構成によって、よ
り高いステージの制御精度が要求される走査方向（Ｙ方
向）の駆動では、計測用ステージ３５を駆動する必要が
ないと共に、ウエハステージ３１は小型化、軽量化され
ているため、走査速度が向上でき、走査露光時の同期精
度等も向上している。一方、非走査方向（Ｘ方向）に対
しては計測用ステージ３５も同時に駆動されるため、駆
動機構に対する負荷は大きくなる。しかしながら、非走
査方向では走査方向に比べてそれ程高い制御精度が要求
されないため、そのような負荷の増加の影響は小さい。
更に、発熱源としての計測用ステージ３５がウエハステ
ージ３１から分離されているため、ウエハステージ３１
の位置決め精度等の低下が防止されている。

【００５５】なお、本例において、図５（ａ），（ｂ）
に２点鎖線で示すようにＹ軸リニアガイド３２と並列に
第２のＹ軸リニアガイド３６をＸ方向に移動自在に配置
し、このＹ軸リニアガイド３２に計測用ステージ３５を
Ｙ方向に移動自在に配置してもよい。これによって、ウ
エハステージ３１をＸ方向へ駆動する際の制御精度も向
上する。

【００５６】また、上記の第１の実施の形態では、図３
に示すように、同一のガイド４Ａ，４Ｂに沿ってレチク
ルステージＲＳＴ、及び計測用ステージ５が配置されて
いるが、図２のウエハステージ側のようにレチクルステ
ージＲＳＴ、及び計測用ステージ５が独立に２次元的に
動けるようにしてもよい。更に、上記の実施の形態で
は、ウエハＷが載置されるウエハステージＷＳＴ，３１
はそれぞれ１つ設けられているが、ウエハＷが載置され
るウエハステージを複数個設けても良い。この場合、１
つのウエハステージで露光を行い、他方のウエハステー
ジでアライメント用の計測、あるいはウエハ交換を行う
方法を使用することもできる。同様に、レチクルステー
ジ側にもレチクルＲが載置される複数のレチクルステー
ジを設け、これら複数のレチクルステージに異なるレチ
クルを載置して、これらのレチクルを順次ウエハ上の同
一のショット領域に露光条件（フォーカス位置、露光
量、照明条件等）を変えて露光するようにしてもよい。

【００５７】次に、本発明の第３の実施の形態につき図
６及び図７を参照して説明する。本例は、ウエハステー
ジに設けられた計測装置を冷却する冷却装置を設けたも
のであり、図６及び図７において図１及び図２に対応す
る部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
図６は、本例の投影露光装置を示し、この図６におい
て、投影光学系ＰＬによる露光領域１２側にウエハＷが
配置され、ウエハＷは不図示のウエハホルダを介してウ
エハステージ４１上に保持され、ウエハステージ４１は
定盤１３上に例えば平面モータによってＸ方向、Ｙ方向
に駆動されるように載置されている。不図示であるがウ
エハステージ４１内にはウエハＷのフォーカス位置、及
び傾斜角を制御する機構も組み込まれている。更に、ウ
エハステージ４１にはウエハＷを囲むように露光光ＩＬ
や結像特性の計測機構が組み込まれている。

【００５８】図７は、図６のウエハステージ４１の平面
図を示し、この図７において、ウエハＷ（ウエハホル
ダ）の近傍には、基準マーク部材１７、照射量モニタ１
８、照度むらセンサ１９、スリット２１Ｘ，２１Ｙが形
成された測定板２０が配置されている。また、ウエハス
テージ４１上で照射量モニタ１８の近傍には、持ち運び
できる基準照度計を設置するための凹部４７が形成され
ており、凹部４７に基準照度計を設置して露光光ＩＬの
入射エネルギーを計測することによって、異なる投影露
光装置間の照度のマッチングを取れるようになってい
る。更に、ウエハステージ４１上の一隅に平坦度等の基
準となる基準平面が形成された基準部材４６も固定され
ている。本例では、これらの計測機構の熱源を冷却する
ための冷却装置が設けられている。

【００５９】即ち、図６に一部を切り欠いて示すよう
に、測定板２０のスリット２１Ｙの底部に集光レンズ４
２、及び光電センサ４３が配置され、不図示であるが光
電センサ４３にはアンプ等も接続されている。そこで、
ウエハステージ４１の内部に光電センサ４３の近傍を通
過するように冷却管４４が設置され、冷却管４４には大
きな可撓性を有する配管４５Ａを介して、外部の冷却装
置より低温の液体よりなる冷媒が供給され、配管４５Ａ
内を通過した冷媒は大きな可撓性を有する配管４５Ｂを
介してその冷却装置に戻されている。また、その冷却管
４４は、図７の照射量モニタ１８、照度むらセンサ１９
の近傍、並びに基準照度計用の凹部４７、基準マーク部
材１７、基準部材４６の底部をも通過している。本例で
は、これらの計測装置のアンプ等の熱源からの熱エネル
ギーが冷却管４４内の冷媒を介して排出されるため、そ
の熱エネルギーによってウエハＷの位置決め精度等が悪
化することがない。また、露光光ＩＬの入射エネルギー
等の計測時に、照射量モニタ１８や照度むらセンサ１９
に露光光ＩＬが照射された場合でも、その照射エネルギ
ーは冷却管４４内の冷媒を介して排出されるため、その
照射エネルギーによってウエハＷの位置決め精度等が悪
化することがない。

【００６０】なお、本例では液体よりなる冷媒を使用し
て計測装置を冷却しているが、例えば空調用の空気等を
それらの計測装置の近傍に集中的に送風して冷却を行っ
てもよい。次に、本発明の第４の実施の形態につき図８
を参照して説明する。本例は、ウエハステージ上でウエ
ハの配置領域（第１のステージ）と計測装置の配置領域
（第２のステージ）との間に断熱部材を設けたものであ
り、図８において図７に対応する部分には同一符号を付
してその詳細説明を省略する。

【００６１】図８は、図７のウエハステージ４１と同様
に定盤上をＸ方向、Ｙ方向に駆動されるウエハステージ
４１Ａを示し、この図８において、ウエハステージ４１
Ａの上部は、熱伝導率の低い材料よりなる断熱板４８に
よって、計測装置設置領域４１Ａａと、それ以外の領域
とに分かれている。熱伝導率の低い材料としては、ステ
ンレススチール、鉄、黄銅等の金属、セラミックス、又
はガラス等が使用できる。そして、後者の領域上にウエ
ハホルダ（不図示）を介してウエハＷが載置されると共
に、位置基準となる基準マーク部材１７が設置され、前
者の計測装置設置領域４１Ａａ内に、位置基準となるマ
ークが形成された基準マーク部材１７Ａ、照射量モニタ
１８、照度むらセンサ１９、基準平面を有する基準部材
４６、及びスリットが形成された測定板２０が配置され
ている。更に、計測装置設置領域４１Ａａ上には、基準
照度計を設置するための凹部４７が形成されている。

【００６２】本例においても、露光光や結像特性の計測
時に計測装置設置領域４１Ａａ内の計測装置が使用され
るが、これらの計測装置のアンプ等で発生する熱エネル
ギーは断熱板４８によってウエハＷ側には拡散しにくい
ため、ウエハＷの位置決め精度等が悪化することがな
い。同様に、計測時に露光光によって与えられる照射エ
ネルギーも断熱板４８によってウエハＷ側には拡散しに
くい利点がある。

【００６３】なお、例えば図２に示すように、ウエハス
テージＷＳＴと計測用ステージ１４とが分離している構
成でも、ウエハステージＷＳＴと計測用ステージ１４と
の間の空調された空気を断熱部材とみなすことができ
る。また、レチクルステージ側でも、レチクルが載置さ
れる領域と、計測装置が設置される領域との間に断熱部
材を配置するようにしてもよい。

【００６４】また、上記の実施の形態は本発明をステッ
プ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に適用したも
のであるが、本発明は一括露光型の投影露光装置（ステ
ッパー）にも適用できると共に、投影光学系を使用しな
いプロキシミティ方式の露光装置にも適用できる。ま
た、露光装置のみならず、ウエハ等を位置決めするため
のステージを使用する検査装置、又はリペア装置等に用
いてもよい。

【００６５】このように、本発明は上述の実施の形態に
限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構
成を取り得る。

【００６６】

【発明の効果】本発明の第１、又は第２の露光装置によ
れば、マスク又は基板を移動するための第１のステージ
に対して計測装置を備えた第２のステージが独立に設け
られているため、それぞれ露光ビーム（露光光）の状
態、又は投影光学系の結像特性を計測する機能を維持し
た状態で、マスク又は基板を位置決めするためのステー
ジを小型化、軽量化できる利点がある。従って、これら
のステージの制御性能を向上でき、露光工程のスループ
ットも向上すると共に、計測装置を構成する光電セン
サ、又はアンプ等の熱源が露光用のステージから分離さ
れることになって、重ね合わせ精度等が向上する。特に
本発明をステップ・アンド・スキャン方式のような走査
露光型の露光装置に適用すると、走査速度の向上によっ
てスループットが大きく向上するため、本発明の効果は
特に大きい。

【００６７】これらの場合、第２のステージは、第１の
ステージとは独立に移動自在に配置されているときに
は、その第１のステージを迅速に計測領域に移動でき
る。また、露光ビームが照射される位置（露光領域）
と、露光ビームが照射されない位置（非露光領域）との
間で第１のステージを移動させる制御装置を備えたとき
には、計測時に迅速にその第１のステージを待避でき
る。

【００６８】また、露光ビームが照射される位置（露光
領域）と、露光ビームが照射されない位置（非露光領
域）との間で第２のステージを移動させる制御装置を備
えたときには、露光時に迅速にその第２のステージを待
避できる。また、第１のステージが露光ビームを照射さ
れる位置に有るときに、第２のステージを露光ビームが
照射されない位置に位置決めする制御装置を備えたとき
には、それら２つのステージを効率的に使い分けること
ができる。

【００６９】次に、本発明の第３、又は第４の露光装置
によれば、計測装置を冷却する冷却装置が備えられてい
るため、露光ビームの状態、又は投影光学系の結像特性
を計測する際の温度上昇の悪影響を軽減でき、位置決め
精度や重ね合わせ精度が向上する利点がある。また、本
発明の第５、又は第６の露光装置によれば、２つのステ
ージの間に断熱部材が備えられているため、露光ビーム
の状態、又は投影光学系の結像特性を計測する際の温度
上昇の悪影響を軽減でき、位置決め精度や重ね合わせ精
度が向上する利点がある。

【００７０】また、その断熱部材が熱伝導率の低い固体
材料であるときには、それら２つのステージを一体とし
て駆動できる一方、その断熱部材が温度調整された気体
であるときには、第１のステージの小型化の効果も得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の投影露光装置を示
す概略構成図である。

【図２】図１のウエハステージＷＳＴ、及び計測用ステ
ージ１４を示す平面図である。

【図３】図１のレチクルステージＲＳＴ、及び計測用ス
テージ５を示す平面図である。

【図４】その第１の実施の形態において、計測用ステー
ジ１４を用いて露光光の状態等を計測する場合の説明に
供する平面図である。

【図５】（ａ）は本発明の第２の実施の形態の投影露光
装置のウエハステージ、及び計測用ステージを示す平面
図、（ｂ）は図５（ａ）の正面図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態の投影露光装置を示
す一部を切り欠いた概略構成図である。

【図７】図６の投影露光装置のウエハステージを示す平
面図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態の投影露光装置のウ
エハステージを示す平面図である。

【符号の説明】

ＲレチクルＲＳＴレチクルステージ４Ａ，４Ｂガイド５レチクルステージ側の計測用ステージ６基準板ＰＬ投影光学系ＷウエハＷＳＴ，３１，４１，４１Ａウエハステージ１０主制御系１１結像特性演算系１３定盤１４，３５ウエハステージ側の計測用ステージ１７基準マーク部材１８照射量モニタ１９照度むらセンサ２０測定板３２Ｙ軸リニアガイド３３定盤３４Ａ，３４ＢＸ軸リニアガイド４８断熱板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクに形成されたパターンを露光ビー
ムを用いて基板上に転写する露光装置において、前記マスクと前記基板との何れか一方を保持して所定の
領域を移動する第１のステージと、前記第１のステージとは独立した第２のステージと、該第２のステージに取り付けられて前記露光ビームの状
態を計測する計測装置と、を備えたことを特徴とする露
光装置。
【請求項２】請求項１記載の露光装置であって、前記第２のステージは、前記第１のステージとは独立に
移動自在に配置されていることを特徴とする露光装置。
【請求項３】請求項１記載の露光装置であって、前記露光ビームが照射される位置と前記露光ビームが照
射されない位置との間で前記第１のステージを移動させ
る制御装置を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項４】請求項２記載の露光装置であって、前記露光ビームが照射される位置と前記露光ビームが照
射されない位置との間で前記第２のステージを移動させ
る制御装置を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項５】請求項１記載の露光装置であって、前記第１のステージが前記露光ビームを照射される位置
に有るときに、前記第２のステージを前記露光ビームが
照射されない位置に位置決めする制御装置を備えたこと
を特徴とする露光装置。
【請求項６】マスクに形成されたパターンを投影光学
系を介して基板上に投影する露光装置において、前記基板を保持して所定の領域を移動する第１のステー
ジと、前記第１のステージとは独立した第２のステージと、該第２のステージ上に配置されて前記投影光学系の結像
特性を計測する計測装置と、を備えたことを特徴とする
露光装置。
【請求項７】請求項６記載の露光装置であって、前記
第２のステージは、前記第１のステージとは独立に移動
自在に配置されていることを特徴とする露光装置。
【請求項８】請求項６記載の露光装置であって、前記投影光学系による露光領域内の位置と、該露光領域
の外側の所定の位置との間で前記第１のステージを移動
させる制御装置を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項９】請求項６記載の露光装置であって、前記投影光学系による露光領域内の位置と、該露光領域
の外側の所定の位置との間で前記第２のステージを移動
させる制御装置を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項１０】マスクに形成されたパターンを露光ビ
ームを用いて基板上に転写する露光装置において、前記露光ビームの状態を計測する計測装置が配置された
ステージと、該ステージに備えられ前記計測装置を冷却する冷却装置
と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１１】マスクに形成されたパターンを投影光
学系を介して基板上に投影する露光装置において、前記投影光学系の結像特性を計測する計測装置が配置さ
れたステージと、該ステージに備えられ前記計測装置を冷却する冷却装置
と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１２】マスクに形成されたパターンを露光ビ
ームを用いて基板上に転写する露光装置において、前記マスクと前記基板との何れか一方を保持して所定の
領域を移動する第１のステージと、前記露光ビームの状態を計測する計測装置が搭載された
第２のステージと、前記第１のステージと前記第２のステージとの間に配置
され、前記第２のステージから伝導する熱を遮断する断
熱部材と、を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項１３】請求項１２記載の露光装置であって、前記断熱部材は、熱伝導率の低い固体材料、又は温度調
整された気体であることを特徴とする露光装置。
【請求項１４】マスクに形成されたパターンを投影光
学系を介して基板上に投影する露光装置において、前記基板を保持して所定の領域を移動する第１のステー
ジと、前記投影光学系の結像特性を計測する計測装置が搭載さ
れた第２のステージと、前記第１のステージと前記第２のステージとの間に配置
され、前記第２のステージから伝導する熱を遮断する断
熱部材と、を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項１５】請求項１４記載の露光装置であって、前記断熱部材は、熱伝導率の低い固体材料、又は温度調
整された気体であることを特徴とする露光装置。