WO2001045145A1 - Procede et dispositif d'exposition - Google Patents

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WO2001045145A1
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exposure
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Kenji Nishi
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Nikon Corporation
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    • G03F7/709—Vibration, e.g. vibration detection, compensation, suppression or isolation

Definitions

  • the present invention relates to an exposure method and apparatus used for transferring a mask pattern onto a substrate in a lithographic process for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, a plasma display device, a thin film magnetic head, or the like, for example.
  • the present invention relates to an exposure apparatus in which anti-vibration measures are taken.
  • a reticle stage for mounting and positioning a reticle as a mask, and a wafer stage for mounting a wafer as a substrate and two-dimensionally moving the wafer, respectively have high-precision positioning or high-precision.
  • a configuration is adopted that enables efficient scanning.
  • a frame-shaped coarse moving stage that moves at a substantially constant speed in a scanning direction is mounted on a reticle base, and the coarse moving stage is placed in the coarse moving stage. It was configured by connecting a fine movement stage on which a reticle is mounted via an actuator for positioning two-dimensionally by a very small amount. In this configuration, the coarse movement stage and the fine movement stage are slidably mounted on a common reticle base via air bearings.
  • a drive such as a linear camera for driving a movable stage on which the reticle is mounted was mounted on the reticle stage.
  • a so-called double wafer stage having two movable stages has been proposed in recent years in order to increase throughput.
  • this double wafer stage while exposing the wafer on the first movable stage, the exchange alignment of the wafer on the second movable stage can improve throughput. it can.
  • one of the two orthogonal drive shafts is shared by two movable stages, or a planar motor is used. The two movable stages were driven independently.
  • the conventional exposure apparatus was assembled on a surface plate installed through a plurality of (for example, four) vibration isolation tables including an air damper to reduce the influence of vibration from the floor.
  • a plurality of (for example, four) vibration isolation tables including an air damper to reduce the influence of vibration from the floor.
  • the excimer laser light source was used as the exposure light source
  • some members in the exposure light source and the illumination optical system were supported by a support member different from the base.
  • the wafer base that supports the wafer stage and the reticle base that supports the reticle stage are independent from each other so that the vibration generated at each stage of the exposure apparatus does not affect other stages.
  • a method has been proposed in which each of them is supported by a plurality of active vibration dampers including an air damper and an electromagnetic damper.
  • the surface plate is placed on the floor via a plurality of
  • Exposure accuracy transfer fidelity such as line width accuracy, overlay accuracy, etc.
  • active vibration isolators including an air damper and an electromagnetic vibration damper, for example, from the floor via an air damper. Because low-frequency vibrations are easily transmitted to both stages independently, there is a possibility that low-frequency displacement may occur between both stages.
  • a coarse moving stage or a driving mechanism for driving a movable stage (a fine moving stage or the like) is mounted on a reticle base.
  • the generated vibration is likely to be transmitted to the movable stage (reticle).
  • the drive speed of the movable stage is increased to increase the throughput, there is a risk that the positioning accuracy of the reticle or the accuracy of the scanning speed may decrease. there were.
  • the throughput cannot be increased much.
  • the present invention provides an exposure method and apparatus which includes a reticle stage capable of controlling a movable stage at high speed and with high accuracy without increasing the load on a reticle base, and in which the influence of vibration on the driving mechanism side is reduced. Is the second purpose. It is another object of the present invention to provide a manufacturing method capable of efficiently manufacturing such an exposure apparatus, and a device manufacturing method capable of manufacturing a high-precision device using the exposure method. Disclosure of the invention
  • a first exposure method is directed to an exposure method for exposing a second object (W 1) through a pattern of a first object (R 1) with an exposure beam, comprising: a base member (62); A movable stage (63) movably disposed on the first member and on which the first object is mounted, and driving the movable stage in a predetermined direction without contacting the base member. Things.
  • vibrations when driving the movable stage are not transmitted to the movable stage and, consequently, the first object, and high exposure accuracy can be obtained.
  • guide members (71A, 71B) are arranged above the base member, and the movable stage is moved along the guide members while substantially satisfying the law of conservation of momentum. It is desirable to drive in the predetermined direction. By satisfying the law of conservation of momentum in this way, the generation of vibration can be suppressed.
  • the first exposure apparatus is an exposure apparatus for exposing a second object (W 1) through a pattern of a first object (R 1) with an exposure beam.
  • a movable stage (63) movably disposed on the base member and carrying the first object; and a coarse movement for driving the movable stage in a predetermined direction without contacting the base member.
  • a stage (64) is an exposure apparatus for exposing a second object (W 1) through a pattern of a first object (R 1) with an exposure beam.
  • a movable stage (63) movably disposed on the base member and carrying the first object; and a coarse movement for driving the movable stage in a predetermined direction without contacting the base member.
  • a stage (64) movably disposed on the base member and carrying the first object.
  • the movable stage is movably mounted on the base member by, for example, an air bearing method. And that The moving stage is driven at high speed and high precision by the coarse moving stage, and the coarse moving stage is not in contact with the base member. Therefore, the vibration generated on the side of the drive mechanism for driving the coarse movement stage is not transmitted to the movable stage and, consequently, the first object, and high exposure accuracy can be obtained.
  • the drive mechanism of the coarse movement stage (64) is, for example, a guide member (71A, 71B) arranged above the base member and a coarse movement along the guide member. And a driving device (76YA, 76YB) for driving the stage in the predetermined direction. That is, the coarse movement stage is supported so as to be suspended from above, and with this configuration, the coarse movement stage can be easily driven at high speed.
  • the first object and the second object are scanned synchronously along the predetermined direction (Y direction), and the coarse movement stage is moved by the driving device.
  • the guide members (71A, 71B) move in the opposite direction so as to substantially satisfy the law of conservation of momentum.
  • a first measuring device for measuring the position of the coarse movement stage in the predetermined direction
  • a second measuring device 8 IX, 8 1 YA, 8) for measuring the two-dimensional position of the movable stage. 1YB) and an actuary (78XA, 78XB, 78Y) for two-dimensionally finely moving the movable stage with respect to the coarse movement stage.
  • the first measuring device From the difference between the measured value and the measured value of the second measuring device, the relative positional relationship between the coarse moving stage and the movable stage can be obtained, and the movable stage can be moved based on the relative positional relationship
  • the c the movable stage also functions as a fine movement stage, by placing along a plurality of masks as its first object on the movable stage (R 1, R 2) to the predetermined direction, The pattern of a plurality of masks can be transferred onto the second object with a high throughput.
  • the second exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus for exposing a second object (W 1) with an exposure beam via a first object (R 1), wherein one of the first and second objects is provided. And a first movable body (63) arranged on the first base member (62) and a second base member (66) different from the first base member, and the first movable body And a second movable body (64) used for driving the motor.
  • the first exposure method of the present invention can be performed.
  • the first movable body is desirably coupled to the second movable body in a non-contact manner.
  • vibration when the second movable body is driven is not transmitted to the first movable body, and eventually to the first or second object.
  • the first movable body has more degrees of freedom than the second movable body.
  • the second movable body is roughly driven, and the first movable body can be finely moved so as to reduce the remaining error, so that control during exposure becomes easy.
  • a first actuator (78 XA, 78 XB, 78 Y) for moving the first movable body relative to the second movable body; and a second base member. It is desirable to provide a second actuator (76YA, 76YB) for relatively moving the second movable body with respect to the second movable body.
  • a first method of manufacturing an exposure apparatus is a method of manufacturing an exposure apparatus that exposes a second object through a pattern of a first object with an exposure beam.
  • a movable stage (63) on which the first object is placed is movably arranged on the base member at the bottom side of the position where the object is arranged, and is mounted on the base member in a predetermined direction.
  • a guide member (71A, 71B) is arranged along the guide, and the coarse movement stage (64) is movably moved along the guide member and faces at least a part of the movable stage.
  • the movable stage and the coarse movement stage are connected. According to such a manufacturing method, the first exposure apparatus of the present invention can be efficiently assembled.
  • a second exposure method is directed to an exposure method for exposing a second object ( W i) with a pattern of the first object (R 1) using an exposure beam.
  • the first movable stage (6) supports the second base member (62) in a state where it can be displaced with a predetermined degree of freedom, and movably positions the first object on the second base member. 3) is mounted, and a second movable stage (14A) for movably positioning the second object is placed on the first base member, and the first and second movable stages are moved.
  • the attitude of the second base member with respect to the first base member is controlled so as to suppress the accompanying vibration.
  • vibration of a low frequency is hardly transmitted to the first and second movable stages independently, and the attitude of the first movable stage is relatively controlled by controlling the attitude of the second base member. Because high-frequency vibrations can be suppressed, the effects of vibrations are reduced.
  • the first base member can be displaced with a predetermined degree of freedom.
  • a projection system (PL) for supporting the third base member (53) and projecting the image of the pattern of the first object onto the second object is mounted on the third base member. It is desirable to further control the attitude of the third base member with respect to the first base member so as to suppress the vibration accompanying the movement of the movable stage. As a result, the projection system is also stably maintained.
  • the third exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus for exposing a second object (wi) through a pattern of a first object (R1) with an exposure beam, wherein the plurality of vibration isolating tables (11 A , 11 B), and a plurality of first posture control members (61A to 61C) that are stretchable or displaceable on the first base member. ), And a first movable stage (63) movably disposed on the second base member to position the first object. A second movable stage (14A) movably disposed on the first base member to position the second object.
  • the plurality of anti-vibration tables (11A, 11B) include active dampers including a mechanical damper such as an air damper and an electromagnetic damper.
  • a vibration device can be used, and as the first attitude control member (61A to 61C), a drive element (hard mount) having a high rigidity and a high response speed, such as a piezoelectric element or a magnetostrictive element, can be used.
  • a drive element hard mount having a high rigidity and a high response speed, such as a piezoelectric element or a magnetostrictive element.
  • a projection system that further transfers the image of the pattern of the first object onto the second object, and a plurality of second telescopic or displaceable second elements on the first base member.
  • posture control member 52A ⁇ 52C
  • a third base member (53) is provided, and the projection system is installed on the third base member.
  • a second method for manufacturing an exposure apparatus is a method for manufacturing an exposure apparatus that exposes a second object through a pattern of a first object using an exposure beam.
  • 11B to support the first base member (12), and on the first base member, a plurality of first posture control members (60A to 60O C), the second base member (62) is placed, and a first movable stage (63) for positioning the first object is movably mounted on the second base member.
  • a second movable stage (14A) for positioning the second object is movably mounted on the first base member.
  • the device manufacturing method of the present invention includes a step of performing exposure using the exposure method or the exposure apparatus of the present invention. Since high exposure accuracy is obtained by the present invention, a high-performance device having excellent pattern fidelity and the like can be manufactured. ! 0 Brief description of drawings
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, with a part thereof being cut away.
  • 2A is a plan view showing the support plate 66 and the reticle stage system shown in FIG. 1
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a front view of a main part of the reticle stage system shown in FIG. 1, showing a state in which the support plate 66 has been moved upward from the columns 59A and 59B.
  • FIG. 4 is a plan view showing fine movement stage 63 and reticle base 62 of FIG.
  • FIG. 5 is a plan view showing a support plate 53 that supports the projection optical system PL of FIG.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a control system of a reticle stage system according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment. BEST MODE FOR CARRY
  • the present invention is applied to a projection exposure apparatus of a scanning exposure system including a step-and-scan system.
  • FIG. 1 shows the projection exposure apparatus of the present embodiment.
  • most of the projection exposure apparatus of the present embodiment is installed in a clean room on a floor 1 of a semiconductor manufacturing plant, and a machine downstairs there.
  • An exposure light source 3 of the projection exposure apparatus is installed on a floor 2 in a semi-clean room of the room.
  • K r F wavelength 248 nm
  • a r F Widelength 1 93 nm or the like of the E excimer lasers sources
  • F 2 laser light source wavelength 1 57 nm
  • K r 2 laser light source wavelength 146 nm
  • a harmonic generator of a YAG laser a harmonic generator of a semiconductor laser, or a mercury lamp.
  • Exposure light IL as an exposure beam emitted from exposure light source 3 during exposure is guided to floor 1 via beam matching unit (BMU) 4 and Exposure light IL emitted from 4 is placed on the floor 1, the beam shaping optical system, an optical integrator (uniformizer or homogenizer) for uniformizing the illuminance distribution, a light amount monitor, a variable aperture stop, And a first illumination system 5 including a relay lens system and the like.
  • the exit surface of the first illumination system 5 is substantially conjugate with the pattern surface of the reticle as the object to be illuminated, and the movable field stop 6A is arranged on this exit surface.
  • the movable field stop 6A opens and closes the field of view at the start and end of scanning exposure of each shot area of the wafer as the substrate to be exposed so that patterns other than the original circuit pattern are not exposed. And plays a role of selecting only a circuit pattern required for the exposure of the layer in the pattern area.
  • the first illumination system 5 with the movable field stop 6 A which may cause vibration when the field of view is opened and closed, is supported separately from the exposure main unit, so that the exposure accuracy in the exposure main unit is (Overlay accuracy, transfer fidelity, etc.) are improved.
  • the first lighting system 5 may be supported on the floor 1 via an active or passive vibration damping mechanism.
  • the exposure light IL that has passed through the movable field stop 6A is fixed on the incident surface of the second illumination system 7 attached to the column of the exposure main body, that is, on the surface defocused by a predetermined amount from the reticle pattern surface.
  • the fixed field stop 6B is provided with an opening for defining an illumination area on the reticle pattern surface as a slit-like area elongated in a non-scanning direction orthogonal to the scanning direction.
  • the exposure light IL that has passed through the fixed field stop 6B passes through a relay lens system, a mirror for bending the optical path, and a condenser lens system in the second illumination system 7, and an illumination area on the pattern surface of the reticle R1 as a mask. To illuminate.
  • the position of the fixed field stop 6B is not limited to the entrance surface of the second illumination system 7, and the fixed field stop 6B is connected to the exit surface of the second illumination system 7, for example.
  • the reticle may be arranged on a surface separated by a predetermined amount from the pattern surface, or between the reticle and the projection optical system PL by a predetermined amount from the pattern surface.
  • the image of the pattern in the illumination area of the reticle R 1 is projected through the projection optical system PL at a projection magnification of 3 (3 is 1Z4 or 1/5 times, etc.) and the photosensitive substrate ( It is projected onto a slit-like exposure area on a wafer W1 (or W2) coated with photoresist as a substrate to be exposed.
  • the reticle R1 and the wafer W1 are synchronously moved in a predetermined scanning direction with the projection magnification 3 as a speed ratio, so that a pattern image of the reticle R1 is transferred to one shot area on the wafer W1. .
  • the reticle R1 and the wafers Wl, W2 correspond to the first object and the second object, respectively, of the present invention, and the wafer Wl, W2 is, for example, a semiconductor (such as silicon) or SOI (silicone). on insulator).
  • a semiconductor such as silicon
  • SOI silicon
  • the projection optical system PL for example, as disclosed in International Publication (W0) 00/39623, a plurality of refraction lenses along one optical axis, each having an aperture near the optical axis, are used.
  • a straight-tube type catadioptric system constituted by disposing two concave mirrors, a straight-tube type refraction system constituted by disposing a refraction lens along one optical axis, and the like can be used.
  • a catadioptric system in which the optical axis is bent in a V-shape or a catadioptric system having a double-cylinder shape may be used.
  • the Z axis is taken parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, and runs in a plane perpendicular to the Z axis (in this example, almost coincides with the horizontal plane).
  • a description will be given taking the axis.
  • the entire exposure main body including the stage system supporting the reticle R1 of this example, the projection optical system PL, and the stage system supporting the wafers W1 and W2 is described. The configuration will be described.
  • a rigid base plate 12 as a first base member is installed on the floor 1 via three anti-vibration tables 11 A, 11 B, and 11 C located at the vertices of a regular triangle.
  • An electric level 9 A is installed on the surface plate 12.
  • Each of the vibration isolating tables 11A to 11C is a mechanical damper that can withstand heavy weight such as an air damper or a hydraulic damper, and an electromagnetic damper such as a voice coil motor that consists of an electromagnetic actuator.
  • It is an active vibration isolator that includes As an example, three pieces of the upper surface of the surface plate 12 detected by the electronic level 9 A with respect to the horizontal plane (the inclination angles around the two axes, that is, the X and Y axes) are within the allowable range.
  • the electromagnetic dampers in the 11 A to 11 C are driven, and the air pressure or oil pressure of the mechanical dampers is controlled as necessary. In this case, the high frequency vibration from the floor is attenuated by the mechanical damper before being transmitted to the exposure main body, and the remaining low frequency vibration is attenuated by the electromagnetic damper.
  • first columns 59A, 59B, 59C (59C is shown in Fig. 2 (a)) are fixed on the upper surface of the platen 12 so as to be located at the vertices of an equilateral triangle.
  • a support plate 66 having an opening through which the exposure light IL passes is fixed at the center, and is supported on the support plate 66 via a spacer 67.
  • the plate 68 is fixed, and the second illumination system 7 is attached to the support plate 68.
  • variable mount portions 61A and 61A are fixed, and the variable mounts 61 A to 61 C are piezoelectric elements such as piezoelectric elements or magnetostrictive elements.
  • a drive element that has high rigidity and a high response speed (for example, an amplitude of several / degree and a frequency of about 10 ⁇ to 1 kHz) and can be extended and contracted in the Z direction can be used.
  • the variable mount section 61 A to 61 C has a small cam mechanism in the Z direction.
  • a drive mechanism for performing the displacement to the position can also be used. From the viewpoint of high rigidity, the variable mounting portions 61A to 61C can also be called "hard mounts".
  • a reticle base 62 as a base member (second base member) is fixed on the variable mount sections 61A to 61C, and the central portion of the reticle base 62 allows the exposure light IL to pass therethrough. Openings are formed.
  • the upper surface of the reticle base 62 is machined into a guide surface with extremely good flatness, and a fine movement stage 63 as a movable stage on the reticle side is applied to this guide surface smoothly through a two-dimensional air bearing.
  • the reticle R1 is slidably mounted on the fine movement stage 63, and the reticle R1 is held by vacuum suction or the like.
  • Another reticle R2 (see Fig. 2 (a)) is held in the area adjacent to the reticle R1 on the fine movement stage 63 in the scanning direction so that, for example, double exposure can be performed efficiently. Is configured.
  • An electric level 9D is installed at the end of the guide surface of the reticle base 62.
  • the inclination angle of the guide surface detected by the level 9D with respect to the horizontal plane (two axes) That is, the inclination angles around the X axis and the Y axis) are within an allowable range, the amount of expansion and contraction (or the amount of displacement) of the three variable mounts 61A to 61C is controlled.
  • the level 9D the same applies to the level below
  • a detector for detecting the inclination of an optically corresponding member may be used.
  • a rectangular frame-shaped coarse movement stage 64 is arranged so as to surround the fine movement stage 63 of this example, and a pair of Y axes are arranged in parallel in the Y direction on the bottom surface of the support plate 66 above it.
  • the drive units 65YA and 65YB are mounted, and the coarse movement stage 64 is connected to the Y-axis drive units 65YA and 65YB.
  • Coarse movement stay —
  • the dice 64 is not in contact with the reticle base 62, and the coarse movement stage 64 and the fine movement stage 63 move the fine movement stage 63 with respect to the coarse movement stage 64 in the X direction within a predetermined narrow range. They are connected via an actuator that drives a small amount in the Y and rotation directions.
  • the Y-axis driving devices 65 YA and 65 YB drive the coarse movement stage 64 alternately in the + Y direction and the one Y direction at a constant speed by a linear motor system. That is, while the coarse movement stage 64 is held so as to be suspended from the support plate 66, the fine movement stage 63 is driven at a constant speed in the Y direction, and the coarse movement stage is corrected so as to correct the remaining synchronization error. Fine movement stage 63 is driven relatively to stage 64.
  • the two-dimensional position and rotation angle of the fine movement stage 63 and the position in the Y direction of the coarse movement stage 64 are each measured with high precision by a laser interferometer (not shown). The position and speed of 3 are controlled.
  • a reticle stage system is composed of a reticle base 62, a fine movement stage 63, a coarse movement stage 64, and the like.
  • the second columns 51 A, 51 B (the third column is not shown) are fixed, and three variable columns as attitude control members are provided on the upper surfaces of the second columns 51 A, 51 B, respectively.
  • the mounts 52A, 52B, 52C (see Fig. 5 for 52C) are fixed, and the variable mounts 52A to 52C are the same as the variable mount 61A described above.
  • a driving element using a piezoelectric element or the like, or a driving mechanism of a force type can be used.
  • a support plate 53 as a base member (third base member) is fixed on the variable mount portions 52A to 52C, and a projection optical system PL is formed in a U-shaped cutout provided in the support plate 53. Is installed through the flange 54, and the open end of the notch is closed by the cover 55.
  • An electric level 9 B is installed at the end of the upper surface of the support plate 53.
  • the inclination angle of the upper surface with respect to the horizontal plane detected by the level 9 B (around two axes, ie, X
  • the amount of expansion and contraction (or the amount of displacement) of the three variable mounts 52A to 52C is controlled such that the inclination angles around the axis and the Y axis fall within the allowable range.
  • one of the three variable mounts 52A to 52C is mounted on a swivel having a fixed height. It may be one.
  • rigidity is provided by a piezoelectric element such as a piezo element or a magnetostrictive element as an attitude control member at three locations at substantially equal angular intervals between the flange portion 54 holding the projection optical system PL and the support plate 53.
  • the drive element 56 that can be extended and retracted in the Z direction (the direction of the optical axis AX) is mounted, and an electric level 9C is installed at the end of the upper surface of the flange 54.
  • the three drive elements 56 are extended so that the inclination angle of the upper surface with respect to the horizontal plane detected by the detector 9C (the inclination angle around the two axes, that is, the inclination angles around the X axis and the Y axis) is within an allowable range.
  • one of the three drive elements 56 may be a spacer with a fixed height.
  • the driving element 56 for suppressing the vibration of the projection optical system PL itself is provided.
  • the vibration of the cylindrical projection optical system PL is highly suppressed, and the imaging characteristics are favorably maintained.
  • an imaging method using an off-axis method and a FIA (Field Image Algorithm) method is provided on the side of the lower end of the projection optical system PL in the ⁇ X direction and the + X direction.
  • Alignment sensors 38 A and 38 B are fixed.
  • a reticle is provided on the bottom surface of the support plate 66 above the reticle R 1 in order to align the reticle.
  • a ment microscope is arranged.
  • a base 18 is fixed at the center of an area substantially surrounded by three second columns 51 A and 51 B (the third column is not shown).
  • the upper surface of the wafer base 13 is machined into a guide surface having extremely good flatness, and the first movable stage 14A on the wafer side is smoothly and via the air bearing on the guide surface.
  • the first stage 15A is placed on the movable stage 14A, and the first stage 15A is placed on the movable stage 14A.
  • One wafer W1 is held by vacuum suction or the like.
  • the movable stage 14A moves continuously in the Y direction, for example, in a linear motor system, and also moves stepwise in the X and Y directions.
  • the sample stage 15A moves in the X, Y, and And it can be finely moved in the rotation direction, and can be displaced in the Z direction and tilted about two axes (that is, about the X and Y axes) for repelling and focusing.
  • the first movable stage 14A and the second movable stage 14B are mounted on the wafer base 13 via an air bearing and movably along the sliders 16B and 19B.
  • the second wafer W2 is mounted on the movable stage 14B via a second sample stage 15B for repelling and focusing.
  • the second movable stage 14B is also driven two-dimensionally by, for example, a linear motor overnight system so as not to mechanically interfere with the movable stage 14A.
  • the wafer stage system of this example is composed of the wafer base 13, the movable stages 14A and 148, the sample stages 158 and 15B, and their driving mechanisms.
  • the wafer stage system of this example is of a double wafer stage type.
  • the movable stage 14A serving as the first wafer stage performs the scanning exposure on the wafer W1 as the second wafer stage.
  • the wafer W 2 can be replaced and aligned on the movable stage 14 B side of the Therefore, a high throughput can be obtained.
  • the two-dimensional position of the movable stages 14A and 14B, and the amount of jogging, pitching and rolling are measured with high precision by a laser interferometer (not shown), and the focus position of the wafer during exposure (projection)
  • the position of the optical system PL in the direction of the optical axis) is measured by an autofocus sensor (not shown). Based on these measured values, the positions of the movable stages 14A and 14B, and the sample stand 15A , 15 B and the like are controlled.
  • the main body of the laser interferometer on the side of the wafer is fixed to an interferometer support member 57 fixed to the bottom of the support plate 53, and the main body of the laser interferometer on the reticle side is mounted on the support plate 5.
  • 3 is fixed to an interferometer support member 58 fixed to the upper surface.
  • the influence of external vibration is suppressed by the variable mount sections 52 A to 52 C (see FIG. 5 for 52 C), so that the position measurement by the laser interferometer can be performed. It can be performed with high accuracy.
  • FIG. 2A is a plan view showing the support plate 66 and the reticle stage system of FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2A.
  • the support plate 66 is composed of three first columns 59 A to 59 9 arranged at the vertices of a substantially equilateral triangle (actually, a shape close to an isosceles triangle elongated in the scanning direction (Y direction)). It is stably supported by C.
  • a pair of elongated rod-shaped Y-axis guides 7 are provided on the bottom side of the support plate 66 so as to sandwich the opening provided in the support plate 66 through which the exposure light passes in the non-scanning direction (X direction).
  • Both ends of one Y-axis guide 7 1 A are provided with two frame-shaped holding members 73 A, 74 A fixed to the bottom surface of the support plate 66 along the Y-axis. 2 (air pad, see Fig. 3), it is slidably supported in the Y direction almost in a non-contact state.
  • Both ends of the gate 71 B are also slidably supported in the Y direction inside holding members 73 B, 74 B fixed to the bottom surface of the support plate 66.
  • the slider 72A is slidable in the Y direction along an air bearing (air pad) 75 along the Y-axis guides 71A and 7IB. , 72 B, and a coarse movement stage 64 is disposed between the sliders 72 A and 72 B via a connecting member 77.
  • the coarse motion stage 64 is suspended along the Y-axis guides 71A and 71B together with the sliders 72A and 72B while being suspended on the bottom side of the support plate 66. It can move smoothly in the Y direction.
  • one of the stators 7 SA and a slider 76 MA composed of a coil provided on the slider 72 A side constitute a Y-axis linear motor 76 YA, which is also fixed to the other Y-axis guide 71 B and slider 72 B
  • the sliders 72A and 72B and the coarse stage 64 are driven in the Y direction along the Y-axis guides 71A and 71B by the two-axis Y-axis linear motors 76YA and 76YB. You. At this time, as shown in FIG.
  • the Y-axis guides 71A, 71; 6 can also move inside the holding members 73, 74A and 73B, 74B.
  • the coarse stage 64 and sliders 72A and 72B and the Y-axis guides 71A and 71B move in opposite directions along the Y-axis so as to almost satisfy the law of conservation of momentum. Will do. This prevents the influence of the vibration generated in the reticle stage system during scanning exposure from affecting other parts (such as the projection optical system PL stage system).
  • a magnetic or photoelectric device as a position measuring device for measuring the position of the Y-axis guides 71 1 and 71 1 in the ⁇ direction is provided on the bottom of the support plate 66.
  • Non-contact type linear encoders 85 ⁇ and 85 ⁇ are arranged.
  • FIG. 3 corresponding to the front view of FIG. 2 (a)
  • the stator 83 SA and the mover 8 are provided between one holding member 73A and the Y-axis guide 71A.
  • a linear motor 8 3 YA for position correction consisting of 3 MA is installed, and between the other holding member 73 B and the Y-axis guide 71 B, there are a stator 83 SB and a mover 83 MB.
  • Linear motor for position correction 8 3 YB is installed.
  • a rectangular flat fine stage 63 which is elongated in the Y direction, is arranged inside a rectangular frame-shaped coarse stage 64, and is arranged on the fine stage 63 along the scanning direction. And two reticles R1 and R2 are placed. Since the reticles R 1 and R 2 are each held by vacuum suction or the like via a reticle holder (not shown), the reticle stage system of this example can also be referred to as a “double holder system”. This double-holder reticle stage system can also be regarded as a kind of “double reticle stage”.
  • the fine movement stage 63 is mounted on the guide surface 62a of the reticle base 62 so as to be movable two-dimensionally via an air bearing, An opening is formed at the bottom of the reticles R 1 and R 2 of the stage 63 to allow exposure light to pass therethrough.
  • a mouth-to-Lenz force is used between the inner surface of the coarse movement stage 64 in the + X direction and the side surface of the fine movement stage 63 in the + X direction.
  • two X-axis actuators, 78 XA and 78 XB, which are displaced in the X direction in a non-contact manner using electromagnetic force such as a small linear gear system, are installed, and the coarse stage 64 is mounted in the + Y direction.
  • a Y-axis actuator 78 Y that displaces in the Y direction in a non-contact manner using a similar electromagnetic force is installed.
  • the EI-core type actuyue is a high rigidity relative displacement system that pushes and pulls a magnetic plate (I-shaped core) from both sides using an electromagnet with a coil wound around an E-shaped core. It ’s a night that you can do.
  • first reticle Y-axis interferometer 79 composed of a laser interferometer arranged on the bottom surface of support plate 66.
  • a long and narrow moving mirror 80 X is fixed to the side of the fine movement stage 63 in the X direction, and a reticle X-axis interferometer 8 1 X composed of a laser interferometer arranged to face the moving mirror 80 X.
  • X is irradiated with a measurement beam
  • the reticle X-axis interferometer 81 X measures the position of fine movement stage 63 in the X direction.
  • the reticle interferometers 79, 8IX measure the positions of the coarse movement stage 64 and the fine movement stage 63 with reference to a reference mirror (not shown) fixed to the side of the projection optical system PL, for example.
  • the fine movement stage 63 is driven with three degrees of freedom (rotational directions around the X, Y, and Z axes) with respect to the coarse movement stage 64. It may be driven at a degree or more (the maximum is 6 degrees of freedom). For example, at least one of the Z direction, the rotation direction around the X axis, and the rotation direction around the Y axis is added to the above three degrees of freedom, and the coarse movement stage 64 is moved.
  • the fine movement stage 63 may be drivable.
  • FIG. 4 is a plan view showing the fine movement stage 63 and the reticle base 62 shown in FIG. 1.
  • the reticle base 62 has a substantially equilateral triangle (actually, in the scanning direction). Stablely supported by three variable mounts 61A to 61C arranged at the vertices of SD (Y-direction, close to an isosceles triangle), the fine movement of reticle base 62
  • An opening 62b (see FIG. 3) through which the exposure light passes is formed in a region on the bottom surface side of the stage 63, that is, a region at the bottom of the illumination region 8R by the exposure light.
  • two corner cube type movable mirrors 80YA, 80YB are fixed at predetermined intervals in the X direction on one side of the fine movement stage 63 in the Y direction, and an external laser is mounted on these movable mirrors 80YA, 80YB.
  • the second reticle consisting of an interferometer Y-axis interferometer 8 1 YA, 8 1 YB irradiates a measuring beam, and the reticle Y-axis interferometer 8 1 YA, 8 1 YB rotates the fine movement stage 63 in the Y-direction and rotation The angle (jowing amount) is measured.
  • the reticle Y-axis interferometers 81YA and 81B also measure the position of the fine movement stage 63 with reference to a reference mirror (not shown) fixed to the side of the projection optical system PL, for example.
  • the optical axis (measurement axis) of the reticle X-axis interferometer 81 X passes through the optical axis AX of the projection optical system PL at the center of the illumination area 8R, and the two reticle Y-axis interferometers 81
  • the center line (symmetry axis) of the optical axis of YA, 81 YB also passes through the optical axis AX.
  • At least one of the reticle X-axis interferometer 81 X and the reticle Y-axis interferometer 81YA, 81YB has its measurement beam deviated in the Z direction from the pattern surface of the reticle Rl, R2. If at least one of the interferometers is used, the other The beam is irradiated to the moving mirror of the fine movement stage 63, and the tilt amount of the fine movement stage 63, that is, the rotation amount around the X axis (based on the measurement values corresponding to the two measurement beams, respectively) It is desirable to be able to measure at least one of the pitching amount) and the rotation amount (rolling amount) around the Y axis. Also, if necessary, a position detection system that detects the position of the reticle pattern surface in the Z direction (eg, An autofocus sensor on the reticle side, etc.) may be further provided.
  • a position detection system that detects the position of the reticle pattern surface in the Z direction (eg
  • FIG. 3 shows a state in which the support plate 66 on which the coarse movement stage 64 is suspended is shifted upward from the state of FIG. 1.
  • the reticle stage system of this example is assembled.
  • reticle base 62 is fixed on variable mount portions 61 A to 61 C, and fine movement stage 63 is placed on reticle base 62.
  • the Y-axis guides 71 A and 71 B and the coarse movement stage 64 are mounted on the bottom side of the support plate 66 in the positional relationship shown in FIG.
  • the support plate 66 is fixed to the position 66P of the two-dot chain line in FIG. 3 so that the fine movement stage 63 fits inside the coarse movement stage 64, and then the X-axis actuator shown in FIG.
  • the reticle stage system can be assembled efficiently by installing the 78XA, 78XB and the Y-axis actuator.
  • Fig. 6 shows the control system of the reticle stage system of this example.
  • a synchronous control system 92 is connected to a main control system 91 composed of a computer and supervising and controlling the operation of the entire device.
  • a reticle stage control system 93 for controlling the operation of the reticle stage system and a wafer stage control system 94 for controlling the operation of the wafer stage system are connected to the system 92.
  • the synchronization control system 92 supplies various timing information and the like so that the operations of the reticle stage control system 93 and the wafer stage control system 94 are synchronized during scanning exposure under the control of the main control system 91.
  • the Y coordinate of the coarse movement stage 64 measured by the first reticle Y-axis interferometer 79, the fine movement stage 6 measured by the second reticle Y-axis interferometer 81YA, 81YB The two Y coordinates of 3 and the X coordinate of the fine movement stage 63 measured by the reticle X-axis interferometer 81 X are supplied to the position detection system 95. Further, the Y coordinates of the Y-axis guides 71A and 71B measured by the linear encoders 85A and 85B are also supplied to the position detection system 95.
  • the position detection system 95 supplies these measured values to the main control system 91 via the synchronous control system 92.
  • the Y-axis linear motor drives the coarse movement stage 64 in the Y direction
  • the X-axis actuator drives the fine movement stage relative to the coarse movement stage.
  • the main control system 9 1 is connected to the position detection system 9 via the synchronous control system 9 2. 5 is supplied with information on the target position and the target speed of the fine movement stage 63.
  • the main control system 91 corrects the position of the fine movement stage 63 relative to the coarse movement stage 64 with respect to the position detection system 95, and the Y-axis guides 71A, 1 Provides information on the target position in the Y direction of B.
  • the position detection system 95 detects an error in the position and speed of the fine movement stage 63 and, as an example, the amount of displacement of the fine movement stage 63 from the center within the movable range with respect to the coarse movement stage 64.
  • Move As a result, the fine movement stage 63 and the reticles R 1 and R 2 thereon are scanned at a constant speed in the + Y direction or the one Y direction. The position is corrected so as to correct the synchronization error accordingly.
  • PRY 1 PRY2 + PRY3... (1)
  • the reticle R 1 (or R 2) is alternately scanned by the fine movement stage 63 in the + Y direction and the ⁇ Y direction.
  • the positions of the axis guides 71A and 71B are constant as an average.
  • the Y-axis guides 71A and 71B gradually move in the Y direction and move out of the movable range. There is a fear.
  • the linear motors 83YA and 83YB for position correction are supplied via the drive system 96.
  • the exposure can be continuously performed by correcting the positions of the Y-axis guides 71A and 71B.
  • the illumination area 8R moves on the reticle R1 in the + Y direction and the one Y direction for each shot.
  • the scanning of the fine movement stage 63 is performed in a reciprocating motion so as to cross alternately, and when the pattern of the second reticle R2 is transferred onto the wafer, the illumination area 8R is set to the reticle R2 for each shot.
  • the scanning of the fine movement stage 63 is performed in a reciprocating motion so as to alternately cross the top in the + Y direction and the one Y direction. For this reason, for example, even when performing double exposure of the patterns of the reticles R 1 and R 2, almost no time is required for shifting from the reticle R 1 to the reticle R 2, and the exposure is performed at a high throughput.
  • the reticle stage system of the projection exposure apparatus The fine movement stage 63 is only mounted on the base 6 2, and the coarse movement stage 64 for driving it and the Y-axis linear motors 7 6 YA and 7 6 YB are all supported on the upper side. It is suspended on a plate 6 6. That is, the driving device for driving fine movement stage 63 on reticle base 62 does not contact reticle base 62 at all. Therefore, the influence of the vibration generated by the driving device such as the Y-axis linear motors 76YA, 76YB on the fine movement stage 63 is almost eliminated, and high exposure accuracy can be obtained. In addition, even if the scanning speed is increased, the influence of vibration does not increase, so that the exposure accuracy can be improved and the throughput can be increased.
  • the reticle base 62 of the present example does not receive a heavy load and is less affected by vibration, as an example, the support member 53 for the projection optical system PL shown in FIG.
  • the reticle base 62 may be supported via (for example, the projections 60A and 6OB in FIG. 1). At this time, it is desirable to provide the above-mentioned variable mount portions 61A to 61C between the support member and the reticle base 62 or between the support member and the support plate 53.
  • the projection optical system PL has no adverse effects such as vibrations, and the distance between the reticle Rl, R2 and the projection optical system PL is more stably maintained.
  • the reticle stage system in this example is a double-holder system, but in addition, a single-holder system in which only one reticle is mounted on fine movement stage 63, and a double-stage system in which two fine movement stages are provided in parallel May be adopted.
  • a single holder type fine movement stage Alternatively, a single-stage method that uses only one may be adopted.
  • an air bearing (air pad) 82 is used as a cushioning member for holding the Y-axis guides 71A and 71B.
  • a magnetic levitation type bearing may be used. Further, since the vibrations of the Y-axis guides 71A and 71B are not directly transmitted to the fine movement stage 63, even if a mechanical bearing such as a ball bearing is used as the cushioning member. Good.
  • the Y-axis guides 71A and 71B are used as counter masses to satisfy the momentum conservation law.
  • other configurations such as the Y-axis guides 71A and A separate counseling cell may be provided separately from 7 1 B to satisfy the law of conservation of momentum.
  • a column other than the first column 59A to 59C is fixed on the surface plate 12 or the floor 1
  • the actuator provided in the column the force for canceling the reaction force generated when the fine movement stage 63 and the coarse movement stage 64 are moved is adjusted by the coarse movement stage 64 or the fine movement stage 63, and the reticle base. 62 or the support plate 66.
  • FIG. 5 is a plan view showing a support plate 53 on which the projection optical system PL of FIG. 1 is placed.
  • the support plate 53 is a variable mount unit arranged at a vertex of a substantially equilateral triangle. It is placed on 52 A to 52 C, and a U-shaped notch 53a is formed on one side of the support plate 53 in the Y direction, and three U-shaped notches 53a are formed around the notch 53a.
  • Drive elements 56 are arranged at equal angular intervals.
  • the cover 55 is screwed so as to cover the open end of the cutout 53a, whereby the mounting of the projection optical system PL is completed. Further, when it becomes necessary to perform, for example, maintenance of the projection optical system PL during operation of the projection exposure apparatus, the cover 55 may be removed, and the projection optical system PL may be taken out from the notch 53a.
  • the support plate 53 is mounted on the variable mount sections 52A to 52C, and the drive mechanism of the fine movement stage 63 of the reticle stage system is Since it is arranged on the bottom side of the upper support plate 66 and there is no obstacle near the upper end of the projection optical system PL, there is an advantage that the projection optical system PL can be easily attached and detached.
  • the projection optical system PL is a straight cylinder type, adoption of such a configuration makes attachment and detachment easier.
  • the projection exposure apparatus of the present embodiment assembles a reticle stage system and a wafer stage system composed of a number of mechanical parts, and adjusts the optical adjustment and support plate 53 of the projection optical system PL composed of a plurality of lenses. It can be manufactured by mounting it on the board and performing comprehensive adjustment (electrical adjustment, operation check, etc.). It is desirable to manufacture the projection exposure apparatus in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
  • FIG. 7 shows an example of a semiconductor device manufacturing process.
  • a wafer W is first manufactured from a silicon semiconductor or the like.
  • a photoresist is applied on the wafer W (step S10), and in the next step S12, the reticle R1 shown in FIG.
  • the pattern 1 (represented by the symbol A) is scanned and exposed on all shot areas SE on the wafer W.
  • step S14 development and etching are performed.
  • a predetermined pattern is formed in each of the shot areas SE of the wafer W by performing the ion implantation and the like.
  • step S16 a photoresist is applied onto the wafer W, and then in step S18, the reticle R2 is moved below the illumination area instead of the reticle R1 in FIG. 2 (a). Te, and c of the reticle R 2 Pas evening one emission (represented by symbol B) is scanned and exposed on each shot area SE on the wafer W, in step S 2 0, development and Etchinguyai on implantation of the wafer W As a result, a predetermined pattern is formed in each shot area of the wafer W.
  • step S22 a dicing process for separating each chip CP on the wafer W one by one, a bonding process and a packaging process (step S24), a semiconductor device as a product is obtained. SP is manufactured.
  • the present invention is applied to the scanning exposure type projection exposure apparatus.
  • the present invention is not limited to this, and is also applicable to a batch exposure type projection exposure apparatus such as a step-and-repeat type. can do.
  • the magnification of the projection optical system may be not only a reduction system but also an equal magnification or an enlargement system.
  • the projection optical system catadioptric system, or catoptric system in the case of using a quartz or fluorite use Les F 2 laser or the like material which transmits far ultraviolet rays such as the glass material when using a far ultraviolet one THE such excimer It is desirable to use an optical system of this type.
  • the present invention provides a proximity type exposure apparatus, an exposure apparatus using an X-ray such as EUV light in the soft X-ray region or hard X-ray as an exposure beam, and a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam. (Energy beam) as the exposure beam
  • X-ray such as EUV light in the soft X-ray region or hard X-ray
  • a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam. (Energy beam) as the exposure beam
  • the present invention can be similarly applied to an exposure apparatus that can be used.
  • X-rays use a reflective system for the projection system (especially for EUV light, a reflective projection system is used, and for the reticle, a reflective reticle is used).
  • an electron optical system including an electron lens and a deflector may be used as the projection system (optical system).
  • the optical path through which the electron beam passes is made in a vacuum state.
  • a thermionic emission type lanthanum hexaborite (L a B 6 ) or tantalum (T a) can be used as an electron gun.
  • the application of the exposure apparatus is not limited to an exposure apparatus for semiconductor manufacturing.
  • an exposure apparatus for a liquid crystal display element formed on a square glass plate an exposure apparatus for a display apparatus such as a plasma display, and an imaging apparatus. It can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a device (such as a CCD), a micromachine, a thin-film magnetic head, or a DNA chip.
  • the movable stage may be held by any method such as an air-floating type using an air bearing or a magnetic levitation type. Further, the stage may be of a type that moves along a guide or a guideless type that does not have a guide.
  • reaction force generated by the movement of the wafer stage is mechanically reduced by using a frame member as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-166475 (US Pat. No. 5,528,118). (Earth).
  • reaction force generated by the movement of the reticle stage is mechanically controlled by using a frame member, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-330024 (QJSP6, 020, 710). You may miss it on the floor (earth).
  • the surface plate 12 is installed on the floor 1 via the vibration isolating tables 11A to 11C, and the wafer base 13 and the first column are placed on the surface plate 12.
  • the present invention is not limited to this configuration. That is, instead of placing the wafer base 13 on the surface plate 12, for example, suspending the wafer base 13 with respect to the support plate 53 via a column, or changing the surface plate 12 It may be configured to be supported by the mounts 52A to 52C.
  • the vibration isolating tables 11 A to 11 C for example, the wafer base 13 and the second columns 5 1 8 and 5 1 B on the floor 1 or the platen 12 may be used. May be supported by different vibration isolators.
  • the coarse movement stage (second movable body) for driving the movable stage (first movable body) includes a base on which the movable stage is mounted. Since it is not in contact with the member (reticle base), the movable stage can be controlled at high speed and with high precision without increasing the load on the base member. Further, the influence of the vibration from the driving device of the coarse movement stage is reduced, and high exposure accuracy can be obtained.
  • the first movable stage (reticle stage) and the second movable stage (wafer stage) can have relatively high rigidity. Since they are indirectly connected via the attitude control member, low-frequency vibrations are not independently transmitted to the two movable stages, and high exposure accuracy can be obtained. Therefore, by exposing a pattern for a device using each exposure apparatus of the present invention, a high-performance data excellent in pattern fidelity such as line width accuracy is obtained.

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Description

明 細 書 露光方法及び装置 技術分野
本発明は、 例えば半導体素子、 液晶表示素子、 プラズマディスプレイ 素子又は薄膜磁気へッド等を製造するためのリソグラフイエ程でマスク パターンを基板上に転写する際に使用される露光方法及び装置に関し、 特に防振対策が施された露光装置に関する。 背景技術
半導体素子等を製造する際に使用される一括露光型 （ステッパー型） 、 又は走査露光型 （ステップ · アンド · スキャン方式等） の露光装置には 高い露光精度が要求されている。 そのため、 露光装置において、 マスク としてのレチクルを載置して位置決めするレチクルステージ、 及び基板 としてのウェハを載置して 2次元移動するウェハステージには、 それぞ れ高精度な位置決め、 又は高精度な走査ができるような構成が採用され ている。
即ち、 従来の走査露光型の露光装置用のレチクルステージは、 一例と してレチクルベース上に走査方向にほぼ一定速度で移動する枠状の粗動 ステージを載置し、 この粗動ステージ中に 2次元的に微小量だけ位置決 めを行うためのァクチユエ一夕を介して、 レチクルが載置される微動ス テ一ジを連結することによって構成されていた。 この構成では、 粗動ス テ一ジ及び微動ステージがそれぞれエア一ベアリングを介して共通のレ チクルベース上に摺動自在に載置されていた。
また、 従来の一括露光型の露光装置用のレチクルステージの場合でも、 レチクルが載置される可動ステージを駆動するためのリ二ァモ一夕等の 駆動装置はそのレチクルステージ上に装着されていた。
一方、 露光装置用のウェハステージとしては、 近年はスループットを 高めるために 2つの可動ステージを備えたいわゆるダブル · ウェハステ ージが提案されている。 このダブル · ウェハステージによれば、 第 1の 可動ステージ上のウェハに露光を行っている際に、 第 2の可動ステージ 上のウェハの交換ゃァライメントを行うことによって、 スループッ トを 向上させることができる。 そして、 従来のダブル · ウェハステージは、 構成を簡素化するために、 直交する 2つの駆動軸の内で一方の軸のガイ ドを 2つの可動ステージで共用するか、 又は平面モー夕を用いて 2つの 可動ステージを独立に駆動していた。
更に、 従来のウェハステージの中のレペリング及びフォーカシングを 行うための試料台 （Zレべリングステージ） の駆動方式としては、 例え ばカム機構で上下動を行うような機械的に接触する方式が採用されてい た。
また、 従来の露光装置は、 床からの振動の影響を軽減するためにエア 一ダンバを含む複数 （例えば 4箇所） の防振台を介して設置された定盤 上に組み立てられていた。 但し、 エキシマレーザ光源を露光光源として 使用する場合には、 露光光源及び照明光学系中の一部の部材は、 その定 盤とは別の支持部材に支持されていた。 そして、 最近は更に露光装置の 各ステージ部で発生する振動が他のステージ部等に影響しないように、 ウェハステージを支持するウェハベースと、 レチクルステージを支持す るレチクルべ一スとを互いに独立に、 それぞれエアーダンバと電磁式の 制振装置とを含む複数の能動型の防振装置で支持する方式も提案されて いる。
上記の如き従来の露光装置の内で、 床上に複数の防振台を介して定盤 を支持し、 この上に露光装置のほぼ全体の機構を載置している方式では， 特に走査露光方式の場合に各ステージ部間の振動の影響が直接他のステ ージ部に伝わるために、 露光精度 （線幅精度等の転写忠実度、 重ね合わ せ精度等） が劣化する恐れがある。 また、 レチクルベースとウェハべ一 スとを互いに独立に、 それぞれエアーダンバと電磁式の制振装置とを含 む複数の能動型の防振装置で支持する方式では、 エアーダンパを介して 例えば床からの低い周波数の振動が独立に両ステージ部に伝わり易いた め、 両ステージ部の間で低い周波数の位置ずれ等が生じる恐れがある。
また、 従来のレチクルステージでは、 レチクルベース上に可動ステー ジ （微動ステージ等） を駆動するための粗動ステージ、 又は駆動機構等 がー緒に設置されていたため、 粗動ステージや駆動機構等で発生する振 動が可動ステージ （レチクル） に伝わり易く、 例えばスループッ トを高 めるために可動ステージの駆動速度を高めるような場合に、 レチクルの 位置決め精度又は走査速度の精度等が低下する恐れがあった。 逆に、 レ チクルの位置決め精度等を所定の範囲内に維持するためには、 スループ ッ トをあまり高めることができないという不都合があった。 更に、 レチ クルベース上に可動ステージや駆動機構等が一緒に設置されているため に、 可動ステージの摺動面の平面度を良好に維持するためにはレチクル ベースの剛性を高める必要があり、 結果として露光装置が大型化し、 重 量も増加するという不都合があつた。
本発明は斯かる点に鑑み、 振動の影響が軽減されて高い露光精度が得 られる露光方法及び装置を提供することを第 1の目的とする。
更に本発明は、 レチクルベースに対する負荷を重くすることなく可動 ステージを高速、 かつ高精度に制御できるレチクルステージを備え、 駆 動機構側の振動の影響が軽減された露光方法及び装置を提供することを 第 2の目的とする。 また、 本発明はそのような露光装置を効率的に製造できる製造方法、 及びその露光方法を用いて高精度のデバイスを製造できるデバイス製造 方法を提供することをも目的とする。 発明の開示
本発明の第 1の露光方法は、 露光ビームで第 1物体 （R 1 ) のパター ンを介して第 2物体 （W 1 ) を露光する露光方法において、 ベース部材 ( 6 2 ) と、 このべ一ス部材上に移動自在に配置されてその第 1物体が 載置される可動ステージ （6 3) とを用意し、 そのベース部材に接触す ることなく、 その可動ステージを所定方向に駆動するものである。
斯かる露光方法によれば、 その可動ステージを駆動する際の振動がそ の可動ステージ、 ひいてはその第 1物体に伝わることがなく、 高い露光 精度が得られる。
この場合、 そのべ一ス部材の上方にガイ ド部材 （ 7 1 A， 7 1 B) を 配置し、 このガイ ド部材に沿って実質的に運動量保存則を満たした状態 で、 その可動ステージをその所定方向に駆動することが望ましい。 この ように運動量保存則を満たすことによって、 振動の発生を抑制すること ができる。
また、 本発明による第 1の露光装置は、 露光ビームで第 1物体 （R 1 ) のパターンを介して第 2物体 （W 1 ) を露光する露光装置において、 ベ 一ス部材 （ 6 2 ) と、 そのベース部材上に移動自在に配置されてその第 1物体が載置される可動ステージ （6 3 ) と、 そのベース部材に接触す ることなく、 その可動ステージを所定方向に駆動する粗動ステージ （6 4) とを有するものである。
斯かる露光装置によれば、 その可動ステージは、 例えばエアーべァリ ング方式でそのベース部材上に移動自在に載置される。 そして、 その可 動ステージは、 その粗動ステージによって高速、 かつ高精度に駆動され ると共に、 その粗動ステージはそのベース部材には非接触である。 従つ て、 その粗動ステージを駆動する駆動機構側で発生する振動がその可動 ステージ、 ひいてはその第 1物体に伝わることがなく、 高い露光精度が 得られる。
この場合、 その粗動ステージ （64) の駆動機構は、 一例としてその ベース部材の上方に配置されたガイ ド部材 （7 1 A, 7 1 B) と、 この ガイ ド部材に沿ってその粗動ステージをその所定方向に駆動する駆動装 置 （76 YA, 76 YB) とを有している。 即ち、 その粗動ステージは、 上方から吊り下げられるように支持されており、 この構成によって、 そ の粗動ステージを容易に高速に駆動できる。
また、 その第 2物体を露光する際に、 その第 1物体及び第 2物体はそ の所定方向 （Y方向） に沿って同期して走査されると共に、 その駆動装 置によってその粗動ステージをその所定方向に駆動する際に、 そのガイ ド部材 （7 1 A， 7 1 B) が運動量保存則を実質的に満たすように逆方 向に移動することが望ましい。 これは本発明を例えばステップ · アンド
• スキャン方式のような走査露光方式の露光装置に適用することを意味 し、 そのように運動量保存則をほぼ満たすことによって、 その粗動ステ ージを介してその可動ステージを走査方向に駆動する際に、 振動の影響 が他の部分に伝わることが殆どなくなり、 振動の影響が大きく低減され る。
また、 その粗動ステージのその所定方向の位置を計測する第 1計測装 置 （79) と、 その可動ステージの 2次元的な位置を計測する第 2計測 装置 （8 I X, 8 1 YA, 8 1 YB) と、 その粗動ステージに対してそ の可動ステージを 2次元的に微動させるァクチユエ一夕 （78XA, 7 8 XB, 78 Y) とを更に備えることが望ましい。 その第 1計測装置の 計測値とその第 2計測装置の計測値との差分より、 その粗動ステージと その可動ステージとの相対位置関係を求めることができ、 その相対位置 関係に基づいてその可動ステージを移動可能範囲のほぼ中立位置の近傍 で、 同期誤差を補正するように駆動することで、 走査露光時の同期精度 を向上できる。 その可動ステージは微動ステージとしても機能している c また、 その可動ステージ上にその第 1物体としての複数枚のマスク ( R 1 , R 2 ) をその所定方向に沿って載置することによって、 複数枚 のマスクのパターンを高いスループッ 卜でその第 2物体上に転写するこ とができる。
また、 本発明の第 2の露光装置は、 第 1物体 （R 1 ) を介して露光ビ —ムで第 2物体 （W 1 ) を露光する露光装置において、 その第 1及び第 2物体の一方を保持し、 第 1ベース部材 （6 2 ) に配置される第 1可動 体 （6 3 ) と、 その第 1ベース部材と異なる第 2ベース部材 （6 6 ) に 配置され、 その第 1可動体の駆動に用いられる第 2可動体 （6 4 ) とを 備えたものである。
斯かる露光装置によって、 本発明の第 1の露光方法を実施することが できる。 この場合、 その第 1可動体は、 その第 2可動体と非接触で結合 されることが望ましい。 これによつて、 その第 2可動体を駆動する際の 振動がその第 1可動体、 ひいてはその第 1物体又は第 2物体に伝わらな くなる。
また、 その第 1可動体は、 その自由度がその第 2可動体よりも多いこ とが望ましい。 これによつて、 例えばその第 2可動体は大まかに駆動し、 残存する誤差を低減するようにその第 1可動体を微動することができる ため、 露光時の制御が容易になる。
また、 その第 2可動体に対してその第 1可動体を相対移動する第 1ァ クチユエ一夕 （ 7 8 X A， 7 8 X B , 7 8 Y ) と、 その第 2ベース部材 に対してその第 2可動体を相対移動する第 2ァクチユエ一夕 （ 7 6 YA、 7 6 YB) とを備えることが望ましい。
次に、 本発明の第 1の露光装置の製造方法は、 露光ビームで第 1物体 のパターンを介して第 2物体を露光する露光装置の製造方法において、 ベース部材 （6 2) をその第 1物体が配置される位置の底面側に配置し、 そのべ一ス部材上にその第 1物体が載置される可動ステージ （6 3) を 移動自在に配置し、 そのベース部材上に所定方向に沿ってガイ ド部材 ( 7 1 A, 7 1 B) を配置し、 このガイ ド部材に沿って移動自在に、 か つその可動ステージの少なく とも一部に対向するように粗動ステージ ( 64) を配置し、 その可動ステージとその粗動ステージとを連結する ものである。 斯かる製造方法によって、 本発明の第 1の露光装置を効率 的に組み立てることができる。
次に、 本発明の第 2の露光方法は、 露光ビームで第 1物体 （R 1 ) の パターンを介して第 2物体 （W i ) を露光する露光方法において、 第 1 ベース部材 （ 1 2) 上に所定の自由度で変位できる状態で第 2ベース部 材 （6 2) を支持し、 その第 2ベ一ス部材上に移動自在にその第 1物体 の位置決めを行う第 1可動ステージ （6 3) を載置し、 その第 1ベース 部材上に移動自在にその第 2物体の位置決めを行う第 2可動ステージ ( 1 4 A) を載置し、 その第 1及び第 2可動ステージの移動に伴う振動 を抑制するように、 その第 1ベース部材に対するその第 2ベース部材の 姿勢を制御するものである。
斯かる露光方法によれば、 その第 1及び第 2可動ステージに独立に低 い周波数の振動が伝わることが殆どなくなると共に、 その第 2ベース部 材の姿勢制御によってその第 1可動ステージの比較的高い周波数の振動 を抑制することができるため、 振動の影響が軽減される。
この場合、 その第 1ベース部材上に所定の自由度で変位できる状態で 第 3ベース部材 （53) を支持し、 その第 3ベース部材にその第 1物体 のパターンの像をその第 2物体上に投影する投影系 （PL) を載置し、 その第 1及び第 2可動ステージの移動に伴う振動を抑制するように、 更 にその第 1ベース部材に対するその第 3ベース部材の姿勢を制御するこ とが望ましい。 これによつて、 その投影系も安定に保持される。
また、 本発明の第 3の露光装置は、 露光ビームで第 1物体 （R 1) の パターンを介して第 2物体 （wi) を露光する露光装置において、 複数 個の防振台 （ 1 1 A, 1 1 B) を介して支持された第 1ベース部材 （ 1 2) と、 この第 1ベース部材上に伸縮自在又は変位自在の複数個の第 1 姿勢制御部材 （6 1 A〜6 1 C) を介して載置された第 2ベ一ス部材 (62) と、 この第 2ベース部材上に移動自在に配置されてその第 1物 体の位置決めを行う第 1可動ステージ （63) と、 その第 1ベ一ス部材 上に移動自在に配置されてその第 2物体の位置決めを行う第 2可動ステ ージ （ 14A) とを有するものである。
斯かる露光装置によれば、 その複数の防振台 （ 1 1 A, 1 1 B) とし ては、 例えばエア一ダンパ等の機械式のダンバと、 電磁式のダンバとを 含む能動型の防振装置が使用でき、 その第 1姿勢制御部材 （6 1 A〜6 1 C) としては、 例えば圧電素子ゃ磁歪素子のように剛性が高く応答速 度の速い駆動素子 （ハードマウント） が使用できる。 この構成では、 そ の第 1及び第 2可動ステージに互いに独立に低い周波数の振動が伝わる ことが殆どなくなると共に、 その第 1姿勢制御部材によってその第 1可 動ステージの比較的高い周波数の振動を抑制することができるため、 振 動の影響が軽減される。
この場合、 一例として更にその第 1物体のパターンの像をその第 2物 体上に転写する投影系 （PL) と、 その第 1ベース部材上に伸縮自在又 は変位自在の複数個の第 2姿勢制御部材 （52A〜52 C) を介して載 置された第 3ベース部材 （ 5 3) とが設けられ、 この第 3ベ一ス部材に その投影系が設置される。 この構成によって、 その投影系にも低い周波 数の振動が伝わることがなくなると共に、 高い周波数の振動はその第 2 姿勢制御部材によって抑制される。 従って、 その第 3ベ一ス部材に、 例 えば位置計測装置としてのレーザ干渉計の本体部を設置することによつ て、 高精度に位置計測を行うこともできる。
また、 その第 3ベース部材に切り欠き部 （ 5 3 a) を設け、 この切り 欠き部にその投影系を側面方向から出し入れ自在に設置することが望ま しい。
また、 その第 3ベース部材に伸縮自在又は変位自在の複数個の第 3姿 勢制御部材 （ 5 6) を介してその投影系を支持することが望ましい。 次に、 本発明の第 2の露光装置の製造方法は、 露光ビームで第 1物体 のパターンを介して第 2物体を露光する露光装置の製造方法において、 複数個の防振台 （ 1 1 A， 1 1 B) を介して第 1ベ一ス部材 （ 1 2) を 支持し、 この第 1ベース部材上に伸縮自在又は変位自在の複数個の第 1 姿勢制御部材 （6 0 A〜6 0 C) を介して第 2ベース部材 （6 2) を載 置し、 この第 2ベース部材上にその第 1物体の位置決めを行う第 1可動 ステージ （6 3) を移動自在に載置し、 その第 1ベース部材上にその第 2物体の位置決めを行う第 2可動ステージ （ 1 4A) を移動自在に載置 するものである。 斯かる製造方法によって、 本発明の第 3の露光装置を 効率的に製造できる。
また、 本発明のデバイス製造方法は、 本発明の露光方法、 又は露光装 置を用いて露光を行う工程を含むものである。 本発明によって高い露光 精度が得られるため、 パターン忠実度等に優れた高機能のデバイスが製 造できる。 !0 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施の形態の一例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 2において、 （a) は図 1の支持板 66及 びレチクルステージ系を示す平面図、 （b) は図 2 (a) の AA線に沿 う断面図である。 図 3は、 図 1のレチクルステージ系において、 コラム 59 A, 59 Bから支持板 66を上方に移動した状態を示す要部の正面 図である。 図 4は、 図 1の微動ステージ 63及びレチクルべ一ス 62を 示す平面図である。 図 5は、 図 1の投影光学系 PLを支持する支持板 5 3を示す平面図である。 図 6は、 その実施の形態のレチクルステージ系 の制御系を示すブロック図である。 図 7は、 その実施の形態の半導体デ バイスの製造工程の一例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の好ましい実施の形態の一例につき図面を参照して説明 する。 本例はステップ · アンド · スキャン方式よりなる走査露光方式の 投影露光装置に本発明を適用したものである。
図 1は、 本例の投影露光装置を示し、 この図 1において、 一例として 本例の投影露光装置の大部分は半導体製造工場の床 1上のクリーンルー ム内に設置され、 その階下の機械室の準クリーンルーム内の床 2上にそ の投影露光装置の露光光源 3が設置されている。 露光光源 3としては、 K r F (波長 248 nm) 、 若しくは A r F (波長 1 93 n m) 等のェ キシマレーザ光源、 F2 レーザ光源 （波長 1 57 nm) 、 K r 2 レーザ 光源 （波長 146 nm) 、 Y A Gレーザの高調波発生装置、 半導体レー ザの高調波発生装置、 又は水銀ランプ等が使用できる。
露光時に露光光源 3から射出された露光ビームとしての露光光 I Lは、 ビームマッチングユニッ ト （BMU) 4を経て床 1上に導かれ、 BMU 4から射出された露光光 I Lは、 床 1上に設置されると共に、 ビーム整 形光学系、 照度分布均一化用のオプティカル ·インテグレー夕 （ュニフ ォマイザ、 又はホモジナイザ） 、 光量モニタ、 可変開口絞り、 及びリレ 一レンズ系等を含む第 1照明系 5に入射する。 第 1照明系 5の射出面は、 被照明体としてのレチクルのパターン面とほぼ共役であり、 この射出面 に可動視野絞り 6 Aが配置されている。 この可動視野絞り 6 Aは、 被露 光基板としてのウェハの各ショッ ト領域への走査露光の開始時及び終了 時に、 本来の回路パターン以外のパターンが露光されないように視野を 開閉すると共に、 レチクルのパターン領域内で当該レイヤの露光で必要 とされる回路パターンのみを選択する役割を果たす。 視野の開閉時に振 動を発生する恐れのある可動視野絞り 6 Aが配置された第 1照明系 5は、 露光本体部とは別体として支持されているため、 露光本体部での露光精 度 （重ね合わせ精度、 転写忠実度等） が向上する。
なお、 床 1上でァクティブ型又はパッシブ型の防振機構を介して第 1 照明系 5を支持するように構成してもよい。
可動視野絞り 6 Aを通過した露光光 I Lは、 露光本体部のコラム部に 取り付けられた第 2照明系 7の入射面、 即ちレチクルのパターン面から 所定量だけデフォーカスした面に配置された固定視野絞り 6 Bに入射す る。 固定視野絞り 6 Bには、 レチクルのパターン面での照明領域を走査 方向に直交する非走査方向に細長いスリッ 卜状の領域に規定するための 開口が形成されている。 固定視野絞り 6 Bを通過した露光光 I Lは、 第 2照明系 7内のリレーレンズ系、 光路折り曲げ用のミラ一、 及びコンデ ンサレンズ系等を経てマスクとしてのレチクル R 1のパターン面の照明 領域を照明する。
なお、 固定視野絞り 6 Bはその位置が第 2照明系 7の入射面に限られ るものではなく、 固定視野絞り 6 Bを例えば第 2照明系 7の射出面、 即 ちレチクルのパターン面から所定量だけ離れた面、 又はレチクルと投影 光学系 P Lとの間でそのパターン面から所定量だけ離れた面などに配置 してもよい。
その露光光 I Lのもとで、 レチクル R 1の照明領域内のパターンの像 は、 投影光学系 PLを介して投影倍率 3 ( 3は、 1Z4倍又は 1/5倍 等） で、 感光基板 （被露光基板） としてのフォトレジストが塗布された ウェハ (wafer) W 1 (又は W2) 上のスリッ ト状の露光領域に投影され る。 この状態でレチクル R 1及びウェハ W1を投影倍率 3を速度比とし て所定の走査方向に同期移動することで、 ウェハ W 1上の一つのショッ ト領域にレチクル R 1のパターン像が転写される。 レチクル R 1及びゥ ェハ Wl , W 2がそれぞれ本発明の第 1物体及び第 2物体に対応してお り、 ゥェ八 Wl , W 2は例えば半導体 （シリコン等） 又は SO I (silic on on insulator)等の円板状の基板である。
投影光学系 PLとしては、 例えば国際公開（W0) 00/39623 号に開示さ れているように、 1本の光軸に沿って複数の屈折レンズと、 それぞれ光 軸の近傍に開口を有する 2つの凹面鏡とを配置して構成される直筒型の 反射屈折系や、 1本の光軸に沿って屈折レンズを配置して構成される直 筒型の屈折系等を使用することができる。 更に、 投影光学系 PLとして 光軸が V字型に折れ曲がった形の反射屈折系、 又は双筒型の反射屈折系 等を使用してもよい。 以下、 投影光学系 P Lの光軸 AXに平行に Z軸を 取り、 Z軸に垂直な平面 （本例ではほぼ水平面に合致している） 内で走 查露光時のレチクル R 1及びウェハ W1の走查方向に直交する非走査方 向 （即ち、 図 1の紙面に平行な方向） に沿って X軸を取り、 その走査方 向 （即ち、 図 1の紙面に垂直な方向） に沿って Y軸を取って説明する。 先ず、 本例のレチクル R 1を支持するステージ系、 投影光学系 PL、 及びウェハ W 1 , W2を支持するステージ系を含む露光本体部の全体の 構成につき説明する。 即ち、 床 1上にほぼ正三角形の頂点に位置する 3 箇所の防振台 1 1 A, 1 1 B, 1 1 Cを介して第 1ベース部材としての 剛性の高い定盤 1 2が設置され、 定盤 1 2上に電気式の水準器 9 Aが設 置されている。 防振台 1 1 A〜 1 1 Cはそれぞれエアーダンパ又は油圧 式のダンバ等の大重量に耐える機械式のダンバと、 ボイスコイルモー夕 等の電磁式のァクチユエ一夕よりなる電磁式のダンバとを含む能動型の 防振装置である。 一例として水準器 9 Aで検出される定盤 1 2の上面の 水平面に対する傾斜角 （2軸の回り、 即ち X軸及び Y軸の回りの傾斜角） が許容範囲内に収まるように、 3個の防振台 1 1 A〜 l 1 C中の電磁式 のダンパが駆動され、 必要に応じて機械式のダンバの空気圧又は油圧等 が制御される。 この場合、 機械的なダンバによって、 床からの高い周波 数の振動は露光本体部に伝わる前に減衰され、 残存している低い周波数 の振動は電磁的なダンバによって減衰される。
定盤 1 2の上面にほぼ正三角形の頂点に位置するように 3本の第 1コ ラム 59A， 59 B, 59 C (59 Cは図 2 (a) に現れている） が固 定され、 第 1コラム 59 A〜 59 Cの上面に、 中央部に露光光 I Lを通 過する開口が設けられた支持板 66が固定され、 支持板 66の上にスぺ ーサ 6 7を介して支持板 68が固定され、 支持板 68に第 2照明系 7が 取り付けられている。 また、 第 1コラム 59 A〜 59 Cの内面に固定さ れた 3箇所の凸部 60A， 6 O B (3番目の凸部は不図示） にそれぞれ 姿勢制御部材としての可変マウント部 6 1 A， 6 I B, 6 1 C (6 1 C は図 4に現れている） が固定され、 可変マウント部 6 1 A〜6 1 Cとし ては、 ピエゾ素子のような圧電素子、 又は磁歪素子のように大きい剛性 を持ち高い応答速度 （例えば振幅が数/ 程度で周波数が 1 0Ηζ〜 1 kHz程度） で Z方向に伸縮自在の駆動素子が使用できる。 可変マウン ト部 6 1 A〜6 1 Cとしては、 その他に小さいカム機構によって Z方向 への変位を行う駆動機構も使用できる。 剛性が高いという観点より、 可 変マウン卜部 6 1 A〜 6 1 Cは 「ハードマウント」 とも呼ぶことができ る。
可変マウント部 6 1 A〜6 1 C上にベース部材 （第 2ベース部材） と してのレチクルベース 6 2が固定され、 レチクルべ一ス 6 2の中央部に は露光光 I Lを通過させるための開口が形成されている。 レチクルべ一 ス 6 2の上面は平面度の極めて良好なガイ ド面に加工され、 このガイ ド 面にレチクル側の可動ステージとしての微動ステージ 6 3力 エアーべ ァリングを介して円滑に 2次元的に摺動自在に載置され、 微動ステージ 6 3上にレチクル R 1が真空吸着等によって保持されている。 微動ステ —ジ 6 3上のレチクル R 1の走査方向に隣接する領域に別のレチクル R 2 (図 2 ( a ) 参照） が保持されており、 例えば二重露光などが効率的 に実行できるように構成されている。
また、 レチクルベース 6 2のガイ ド面の端部に電気式の水準器 9 Dが 設置されており、 一例として水準器 9 Dで検出されるそのガイ ド面の水 平面に対する傾斜角 （2軸の回り、 即ち X軸及び Y軸の回りの傾斜角） が許容範囲内に収まるように、 3個の可変マウント部 6 1 A〜6 1 Cの 伸縮量 （又は変位量） が制御される。 この際に、 最低限で 2軸の回りの 傾斜角の制御ができればよいため、 例えば 3個の可変マウント部 6 1 A 〜 6 1 Cの内の一つを高さが固定されたスぺ一サとしてもよい。 なお、 その水準器 9 D (以下の水準器も同様） の代わりに、 例えば光学的に対 応する部材の傾きを検出する検出器等を使用してもよい。
本例の微動ステージ 6 3の周囲を囲むように矩形の枠状の粗動ステー ジ 6 4が配置され、 その上方の支持板 6 6の底面に Y方向に沿って平行 に 1対の Y軸駆動装置 6 5 Y A， 6 5 Y Bが取り付けられ、 Y軸駆動装 置 6 5 Y A , 6 5 Y Bに粗動ステージ 6 4が連結されている。 粗動ステ —ジ 64はレチクルべ一ス 6 2には非接触であり、 粗動ステージ 64と 微動ステージ 6 3とは、 粗動ステージ 64に対して微動ステージ 6 3を 所定の狭い範囲内で X方向、 Y方向、 及び回転方向に微小量駆動するァ クチユエ一夕を介して連結されている。 そして、 Y軸駆動装置 6 5 YA, 6 5 YBは、 リニアモー夕方式で粗動ステージ 64を + Y方向、 及び一 Y方向に交互に一定速度で駆動する。 即ち、 粗動ステージ 6 4は支持板 6 6から吊り下げられるように保持された状態で、 微動ステージ 6 3を Y方向に一定速度で駆動すると共に、 残存する同期誤差を補正するよう に粗動ステージ 64に対して微動ステージ 6 3が相対的に駆動される。 微動ステージ 6 3の 2次元的な位置及び回転角、 並びに粗動ステージ 6 4の Y方向の位置はそれぞれ不図示のレーザ干渉計によって高精度に計 測され、 この計測結果に基づいて微動ステージ 6 3の位置及び速度が制 御される。
本例では、 レチクルベース 6 2、 微動ステージ 6 3、 及び粗動ステー ジ 6 4等からレチクルステージ系が構成されている。
次に、 定盤 1 2の上面で第 1コラム 5 9 A， 5 9 B, 5 9 C ( 5 9 C については図 2 (a) 参照） の内側にほぼ正三角形の頂点の位置に 3本 の第 2コラム 5 1 A, 5 1 B ( 3番目のコラムは不図示） が固定され、 これらの第 2コラム 5 1 A, 5 1 Bの上面にそれぞれ姿勢制御部材とし ての 3個の可変マウント部 5 2 A， 5 2 B, 5 2 C ( 5 2 Cについては 図 5参照） が固定され、 可変マウント部 5 2 A〜 5 2 Cとしては、 上記 の可変マウント部 6 1 Aと同様の圧電素子等を用いた駆動素子、 又は力 ム方式の駆動機構等が使用できる。 可変マウント部 5 2 A〜 5 2 C上に ベース部材 （第 3ベース部材） としての支持板 5 3が固定され、 支持板 5 3に設けられた U字型の切り欠き部に投影光学系 P Lがフランジ部 5 4を介して設置され、 その切り欠き部の開放端がカバ一 5 5によって閉 じられている。 また、 支持板 5 3の上面の端部に電気式の水準器 9 Bが 設置されており、 一例として水準器 9 Bで検出されるその上面の水平面 に対する傾斜角 （2軸の回り、 即ち X軸及び Y軸の回りの傾斜角） が許 容範囲内に収まるように、 3個の可変マウント部 5 2 A〜 5 2 Cの伸縮 量 （又は変位量） が制御される。 この際にも、 最低限で 2軸の回りの傾 斜角の制御ができればよいため、 3個の可変マウント部 5 2 A〜 5 2 C の内の一つを高さが固定されたスぺ一サとしてもよい。
更に、 投影光学系 P Lを保持するフランジ部 5 4と支持板 5 3との間 にほぼ等角度間隔で 3箇所に、 姿勢制御部材としてのピエゾ素子等の圧 電素子又は磁歪素子等からなり剛性が高く Z方向 （光軸 A Xの方向） に 伸縮自在の駆動素子 5 6が装着され、 フランジ部 5 4の上面の端部に電 気式の水準器 9 Cが設置されており、 一例として水準器 9 Cで検出され るその上面の水平面に対する傾斜角 （2軸の回り、 即ち X軸及び Y軸の 回りの傾斜角） が許容範囲内に収まるように、 3個の駆動素子 5 6の伸 縮量が制御される。 この際にも、 最低限で 2軸の回りの傾斜角の制御が できればよいため、 3個の駆動素子 5 6の内の一つを高さが固定された スぺ—サとしてもよい。 このように支持板 5 3の振動を抑制するための 可変マウント部 5 2 A〜 5 2 Cに加えて、 投影光学系 P L自体の振動を 抑制するための駆動素子 5 6が設けられているため、 一例として円筒状 の投影光学系 P Lの振動が高度に抑制されて、 結像特性が良好に維持さ れる。
また、 ウェハのァライメントを行うために、 投影光学系 P Lの下端部 の— X方向及び + X方向の側面に、 オフ ' ァクシス方式で F I A (F i e l d Image Al i gnmen t)方式よりなる結像方式のァライメントセンサ 3 8 A 及び 3 8 Bが固定されている。 不図示であるが、 レチクル R 1の上方の 支持板 6 6の底面部には、 レチクルのァライメントを行うために、 レチ メン卜顕微鏡が配置されている。
また、 定盤 1 2の上面で 3本の第 2コラム 5 1 A， 5 1 B ( 3番目の コラムは不図示） によってほぼ囲まれた領域の中央部にゥェ八ベース 1 3が固定され、 ウェハベース 1 3の上面は平面度の極めて良好なガイ ド 面に加工され、 このガイ ド面にウェハ側の第 1の可動ステージ 1 4 Aが、 エアーベアリングを介して円滑に、 かつスライダ 1 6 A， 1 9 Aに沿つ て 2次元的に摺動自在に載置され、 可動ステージ 1 4 A上に第 1の試料 台 1 5 Aが載置され、 試料台 1 5 A上に第 1のウェハ W 1が真空吸着等 によって保持されている。 可動ステージ 1 4 Aは、 例えばリニアモー夕 方式で Y方向に連続移動すると共に、 X方向及び Y方向にステップ移動 し、 試料台 1 5 Aは可動ステージ 1 4 Aに対して X方向、 Y方向、 及び 回転方向に微動できると共に、 レペリング及びフォーカシングを行うた めに Z方向の変位、 及び 2軸の回り （即ち、 X軸及び Y軸の回り） の傾 斜ができるように構成されている。 本例では、 ウェハベース 1 3上に第 1の可動ステージ 1 4 Aと共に第 2の可動ステージ 1 4 Bがエアーベア リングを介して、 かつスライダ 1 6 B , 1 9 Bに沿って移動自在に載置 され、 可動ステージ 1 4 B上にレペリング及びフォーカシング用の第 2 の試料台 1 5 Bを介して第 2のウェハ W 2が載置されている。 第 2の可 動ステージ 1 4 Bも例えばリニアモ一夕方式で、 可動ステージ 1 4 Aと 機械的に干渉しないように 2次元的に駆動される。
ウェハベース 1 3、 可動ステージ 1 4 A， 1 4 8、 試料台 1 5八， 1 5 B、 及びこれらの駆動機構より本例のウェハステージ系が構成されて いる。 即ち、 本例のウェハステージ系はダブル · ウェハステージ方式で あり、 例えば第 1のウェハステージとしての可動ステージ 1 4 A側でゥ ェハ W 1に対する走查露光中に、 第 2のウェハステージとしての可動ス テージ 1 4 B側でウェハ W 2の交換及びァライメントを行うことができ るため、 高いスル一プッ 卜が得られる。
可動ステージ 1 4 A， 1 4 Bの 2次元的な位置、 及びョ一イング量、 ピッチング量、 ローリング量は不図示のレーザ干渉計によって高精度に 計測され、 露光中のウェハのフォーカス位置 （投影光学系 P Lの光軸方 向の位置） は不図示のオートフォーカスセンサによって計測されており、 これらの計測値に基づいて可動ステージ 1 4 A， 1 4 Bの位置、 及び試 料台 1 5 A , 1 5 Bの傾斜角等が制御されている。
また、 ゥェ八側のレーザ干渉計の本体部は、 支持板 5 3の底面に固定 された干渉計支持部材 5 7に固定され、 レチクル側のレーザ干渉計の本 体部は、 支持板 5 3の上面に固定された干渉計支持部材 5 8に固定され ている。 本例の支持板 5 3は可変マウント部 5 2 A〜 5 2 C ( 5 2 Cに ついては図 5参照） によって外部からの振動の影響が抑制されているた め、 レーザ干渉計による位置計測を高精度に行うことができる。
さて、 次に本例のレチクルステージ系の構成につき図 2〜図 4を参照 して詳細に説明する。
図 2 ( a ) は、 図 1の支持板 6 6及びレチクルステージ系を示す平面 図、 図 2 ( b ) は、 図 2 ( a ) の A A線に沿う断面図であり、 図 2 ( a ) に示すように支持板 6 6は、 ほぼ正三角形 （実際には走査方向 （Y方向） に細長い二等辺三角形に近い形） の頂点に配置された 3個の第 1コラム 5 9 A〜5 9 Cによって安定に支持されている。 そして、 支持板 6 6に 設けられた露光光が通過する開口を非走査方向 （X方向） に挟むように、 支持板 6 6の底面側に 1対の細長いロッ ド状の Y軸ガイ ド 7 1 A及び 7 1 Bが配置されている。 一方の Y軸ガイ ド 7 1 Aの両端部は、 支持板 6 6の底面に Y軸に沿って固定された 2つの枠状の保持部材 7 3 A , 7 4 Aの内部にエアーべリング 8 2 (エア一パッ ド、 図 3参照） を介して殆 ど非接触状態で、 Y方向に摺動自在に支持されており、 他方の Y軸ガイ ド 7 1 Bの両端部も支持板 6 6の底面に固定された保持部材 7 3 B, 7 4 Bの内部に Y方向に摺動自在に支持されている。
また、 図 2 (b) に示すように、 Y軸ガイ ド 7 1 A， 7 I Bに沿って エアーベアリング （エア一パッ ド） 7 5を介して Y方向に摺動自在にス ライダ 7 2 A, 7 2 Bが配置され、 スライダ 7 2 A及び 7 2 Bの間に連 結部材 7 7を介して粗動ステージ 64が配置されている。 この構成によ つて、 粗動ステージ 64は、 支持板 6 6の底面側に吊り下げられた状態 で、 スライダ 7 2 A, 7 2 Bと共に Y軸ガイ ド 7 1 A, 7 1 Bに沿って Y方向に円滑に移動することができる。
そのように粗動ステージ 64を Y方向に駆動するために、 図 2 (b) に示すように、 一方の Y軸ガイ ド 7 1 A側に設けた例えば永久磁石列か らなる固定子 7 6 S Aと、 スライダ 7 2 A側に設けたコイルからなる可 動子 7 6 MAとから Y軸リニアモー夕 7 6 Y Aが構成され、 他方の Y軸 ガイ ド 7 1 B及びスライダ 7 2 Bにも固定子 7 6 S B及び可動子 7 6 M Bからなる Y軸リニアモー夕 7 6 YBが取り付けられている。 2軸の Y 軸リニアモ一夕 7 6 YA及び 7 6 Y Bによって、 スライダ 7 2 A, 7 2 B及び粗動ステージ 64が Y軸ガイ ド 7 1 A， 7 1 Bに沿って Y方向に 駆動される。 この際に、 図 2 ( a) に示すように、 Y軸ガイ ド 7 1 A, 7 1；6も保持部材 7 3八， 74 A及び 7 3 B, 74 Bの内部を移動でき るため、 粗動ステージ 6 4及びスライダ 7 2 A， 7 2 Bと、 Y軸ガイ ド 7 1 A, 7 1 Bとは運動量保存則をほぼ満足するように Y軸に沿って互 いに逆方向に移動することになる。 これによつて、 走査露光時にレチク ルステージ系で発生する振動の影響が他の部分 （投影光学系 P Lゃゥェ 八ステージ系など） に及ぶことが防止される。
なお、 Y軸ガイ ド 7 1 A， 7 1 Bは Y方向に移動できるため、 走査露 光を継続して行う過程で次第に位置が偏る恐れもある。 これを補正する ために、 図 2 (a) に示すように、 支持板 6 6の底面に Y軸ガイ ド 7 1 Α, 7 1 Βの Υ方向の位置を計測するための位置計測装置としての磁気 式又は光電式等の非接触方式のリニアエンコーダ 8 5 Α, 8 5 Βが配置 されている。 更に、 図 2 (a) の正面図に対応する図 3に示すように、 一方の保持部材 7 3 Aと Y軸ガイ ド 7 1 Aとの間に、 固定子 8 3 S A及 び可動子 8 3 MAよりなる位置補正用リニアモー夕 8 3 Y Aが設置され、 他方の保持部材 7 3 Bと Y軸ガイ ド 7 1 Bとの間に、 固定子 8 3 S B及 び可動子 8 3 MBよりなる位置補正用リニアモー夕 8 3 YBが設置され ている。 リニアエンコーダ 8 5 A, 8 5 Bで計測される Y軸ガイ ド 7 1 A, 7 1 Bの位置が次第にずれたときには、 位置補正用リニアモ一夕 8 3 YA, 8 3 YBによって Y軸ガイ ド 7 1 A, 7 1 8の位置を丫方向の 移動範囲中のほぼ中央部に移動させることができる。
また、 図 2 (a) において、 矩形の枠状の粗動ステージ 64の内側に Y方向に細長い矩形の平板状の微動ステージ 6 3が配置され、 微動ステ ージ 6 3上に走査方向に沿って 2枚のレチクル R 1及び R 2が載置され ている。 レチクル R 1及び R 2はそれぞれ不図示のレチクルホルダ部を 介して真空吸着等で保持されているため、 本例のレチクルステージ系は 「ダブルホルダ方式」 とも呼ぶことができる。 そして、 このダブルホル ダ方式のレチクルステージ系も、 一種の 「ダブル ' レチクルステージ」 と見なすことができる。
図 2 (b) に示すように、 微動ステージ 6 3はレチクルベース 6 2の ガイ ド面 6 2 a上にエア一ベアりングを介して 2次元的に移動自在に載 置されると共に、 微動ステージ 6 3のレチクル R 1， R 2の底面部には 露光光を通過させる開口が形成されている。 更に、 図 2 (a) に示すよ うに、 粗動ステージ 64の + X方向の内面と微動ステージ 6 3の + X方 向の側面との間に、 例えば E I コア方式、 口一レンツ力を用いる方式、 又は小型のリニァモー夕方式等の電磁力を用いて非接触方式で X方向に 変位する 2つの X軸ァクチユエ一夕 7 8 X A， 7 8 X Bが設置され、 粗 動ステージ 6 4の + Y方向の内面と微動ステージ 6 3の + Y方向の側面 との間に、 同様の電磁力を用いて非接触方式で Y方向に変位する Y軸ァ クチユエ一夕 7 8 Yが設置されている。 E I コア方式のァクチユエ一夕 とは、 磁性体の板 （ I型のコア） を両側から E字型のコアにコイルを巻 回した電磁石を用いて押し引きすることによって、 高い剛性で相対変位 を行うことができるァクチユエ一夕である。
本例では、 2つの X軸ァクチユエ一夕 7 8 X A , 7 8 X B及び一つの Y軸ァクチユエ一夕 7 8 Yを用いて、 粗動ステージ 6 4に対して相対的 に X方向、 Y方向、 及び回転方向に微動ステージ 6 3を駆動する。 そし て、 粗動ステージ 6 4の Y方向の位置を、 支持板 6 6の底面に配置され たレーザ干渉計よりなる第 1 レチクル Y軸干渉計 7 9で計測する。 この 際に、 粗動ステージ 6 4の X方向の位置は固定されているため、 特に計 測する必要はない。 更に、 微動ステージ 6 3の X方向の側面に細長い移 動鏡 8 0 Xが固定され、 これに対向するように配置されたレーザ干渉計 よりなるレチクル X軸干渉計 8 1 Xから移動鏡 8 0 Xに計測用ビームが 照射され、 レチクル X軸干渉計 8 1 Xによって微動ステージ 6 3の X方 向の位置が計測されている。 レチクル干渉計 7 9， 8 I Xは、 一例とし て投影光学系 P Lの側面に固定された参照鏡 （不図示） を基準として粗 動ステージ 6 4及び微動ステージ 6 3の位置を計測する。
なお、 本例では粗動ステージ 6 4に対して微動ステージ 6 3を 3自由 度 （X方向、 Y方向、 及び Z軸回りの回転方向） で駆動するものとした 力 微動ステージ 6 3を 4自由度以上 （最大は 6自由度） で駆動しても よい。 例えば、 Z方向、 X軸回りの回転方向、 及び Y軸回りの回転方向 の少なくとも一つを上記の 3自由度に加えて、 粗動ステージ 6 4に対し て微動ステージ 63を駆動可能としてもよい。
また、 図 4は、 図 1の微動ステージ 63及びレチクルべ一ス 62を示 す平面図であり、 この図 4に示すように、 レチクルべ一ス 62は、 ほぼ 正三角形 （実際には走査方向 SD (Y方向） に細長い二等辺三角形に近 い形） の頂点に配置された 3個の可変マウント部 6 1 A〜 6 1 Cによつ て安定に支持されており、 レチクルベース 62の微動ステージ 63の底 面側の領域、 即ち露光光による照明領域 8 Rの底部の領域には露光光を 通過させる開口 62 b (図 3参照） が形成されている。 そして、 微動ス テージ 6 3の一 Y方向の側面に X方向に所定間隔でコーナーキューブ型 の 2つの移動鏡 80 YA, 80YBが固定され、 これらの移動鏡 80 Y A, 80YBに外部のレ一ザ干渉計よりなる第 2レチクル Y軸干渉計 8 1 YA, 8 1 YBより計測用ビームが照射され、 レチクル Y軸干渉計 8 1 YA， 8 1 YBによって微動ステージ 63の Y方向の位置、 及び回転 角 （ョーイング量） が計測されている。 レチクル Y軸干渉計 8 1 YA, 8 1 YBも、 一例として投影光学系 PLの側面に固定された参照鏡 （不 図示） を基準として微動ステージ 63の位置を計測する。
また、 図 4において、 レチクル X軸干渉計 8 1 Xの光軸 （計測軸） は 照明領域 8 Rの中心の投影光学系 PLの光軸 AXを通り、 2つのレチク ル Y軸干渉計 8 1 YA, 8 1 YBの光軸の中心線 （対称軸） もその光軸 AXを通っている。 これによつて、 微動ステージ 63が或る程度回転し ても X方向、 Y方向の位置の計測誤差 （アッベ誤差） が生じないように 構成されている。
なお、 レチクル X軸干渉計 8 1 Xとレチクル Y軸干渉計 8 1 YA, 8 1 YBとの少なくとも一方で、 Z方向に関してその計測ビームとレチク ル R l , R 2のパターン面とがずれているときは、 その少なくとも一方 の干渉計で、 計測用ビームに対して Z方向に離れたもう 1本の計測用ビ —ムを微動ステージ 6 3の移動鏡に照射するように構成し、 その 2本の 計測用ビームにそれぞれ対応した計測値に基づいて微動ステージ 6 3の 傾斜量、 即ち X軸回りの回転量 （ピッチング量） と Y軸回りの回転量 (ローリング量） との少なくとも一方を計測可能とすることが望ましい また、 必要に応じてレチクルのパターン面の Z方向の位置を検出する位 置検出系 （例えばレチクル側のオートフォーカスセンサなど） を更に設 けるようにしてもよい。
次に、 図 3は、 図 1の状態から粗動ステージ 6 4が吊り下げられた支 持板 6 6を上方にずらした状態を示し、 この図 3において、 本例のレチ クルステージ系を組み立てる際には、 一例として先ず可変マウント部 6 1 A〜 6 1 Cの上にレチクルベース 6 2を固定して、 レチクルベース 6 2上に微動ステージ 6 3を載置する。 これと並行して、 支持板 6 6の底 面側に Y軸ガイ ド 7 1 A , 7 1 B及び粗動ステージ 6 4等を図 2の位置 関係で取り付けておく。 その後、 微動ステージ 6 3が粗動ステージ 6 4 の内側に収まるようにして、 図 3の 2点鎖線の位置 6 6 Pに支持板 6 6 を固定してから、 図 2の X軸ァクチユエ一夕 7 8 X A， 7 8 X B及び Y 軸ァクチユエ一夕 7 8 Yを取り付けることによって、 効率的にレチクル ステージ系の組立を行うことができる。
図 6は、 本例のレチクルステージ系の制御系を示し、 この図 6におい て、 コンピュータよりなり装置全体の動作を統轄制御する主制御系 9 1 に同期制御系 9 2が接続され、 同期制御系 9 2にレチクルステージ系の 動作制御を行うレチクルステージ制御系 9 3、 及びウェハステージ系の 動作制御を行うウェハステージ制御系 9 4が接続されている。 同期制御 系 9 2は、 主制御系 9 1の制御のもとで走査露光時にレチクルステージ 制御系 9 3及びウェハステージ制御系 9 4の動作が同期するように各種 タイミング情報等を供給する。 レチクルステージ制御系 9 3において、 第 1 レチクル Y軸干渉計 7 9 で計測される粗動ステージ 64の Y座標、 第 2レチクル Y軸干渉計 8 1 YA， 8 1 Y Bで計測される微動ステージ 6 3の 2つの Y座標、 及びレ チクル X軸干渉計 8 1 Xで計測される微動ステージ 6 3の X座標が位置 検出系 9 5に供給される。 更に、 リニアエンコーダ 8 5 A， 8 5 Bによ つて計測される Y軸ガイ ド 7 1 A， 7 1 Bの Y座標も位置検出系 9 5に 供給される。 位置検出系 9 5はこれらの計測値を同期制御系 9 2を介し て主制御系 9 1に供給する。
また、 粗動ステージ 64を Y方向に駆動する Y軸リ二ァモ一夕 7 6 Y A, 7 6 YB、 粗動ステージ 64に対して微動ステージ 6 3を相対駆動 する X軸ァクチユエ一夕 7 8 XA, 7 8 XB及び Y軸ァクチユエ一夕 7 8 Y、 並びに Υ軸ガイ ド 7 1 A, 7 1 Bを駆動する位置補正用リニアモ —夕 8 3 YA, 8 3 YBの各動作は駆動系 9 6によって制御されている c 微動ステージ 6 3を走査方向 SD (Y方向） に沿って一定速度で走査す る走査露光時には、 主制御系 9 1は同期制御系 9 2を介して位置検出系 9 5に微動ステージ 6 3の目標位置、 及び目標速度の情報を供給する。 更に必要に応じて、 主制御系 9 1は位置検出系 9 5に対して、 粗動ステ ージ 6 4に対する微動ステージ 6 3の相対位置の補正値、 及び Y軸ガイ ド 7 1 A， 7 1 Bの Y方向の目標位置の情報を供給する。
これに応じて位置検出系 9 5は、 微動ステージ 6 3の位置及び速度の 誤差、 並びに一例として粗動ステージ 64に対する可動範囲内の中央か らの微動ステージ 6 3の位置ずれ量を検出し、 その誤差及び位置ずれ量 が許容範囲内に収まるように駆動系 9 6を介して Y軸リニアモータ 7 6 YA, 7 6 YB、 及びァクチユエ一夕 7 8 X A， 7 8 XB, 7 8 Yを駆 動する。 これによつて、 微動ステージ 6 3及びこの上のレチクル R 1， R 2は、 +Y方向又は一 Y方向に一定速度で走査されると共に、 必要に 応じて同期誤差を補正するように、 位置の補正が行われる。 この際に、 粗動ステージ 64及び微動ステージ 63が運動量 PRY 1で Y方向に移 動すると、 逆方向に Y軸ガイ ド 7 1 A, 7 1 Bが運動量 PRY2, PR Y 3で移動し、 かつ運動量保存則によって次の関係が成立している。
PRY 1 =PRY2 + PRY3 … （ 1)
通常は、 ウェハ上の隣接するショッ ト領域に順次露光を行う際に、 レ チクル R 1 (又は R 2) が微動ステージ 63によって + Y方向、 — Y方 向に交互に走査されるため、 Y軸ガイ ド 7 1 A, 7 1 Bの位置は平均と して一定である。 しかしながら、 例えばレチクル R 1からレチクル R 2 へと移行する際、 又はレチクルァライメントを行う際等に、 次第に Y軸 ガイ ド 7 1 A, 7 1 Bが Y方向に移動して、 可動範囲から外れる恐れが ある。 このようなときには、 例えば走査露光開始前、 又はウェハ上の次 のショッ ト領域への露光に移行する期間 （ショッ ト間） において、 駆動 系 96を介して位置補正用リニアモ一夕 83YA， 83YBによって Y 軸ガイ ド 7 1 A, 7 1 Bの位置を補正することで、 継続して露光を行う ことができる。
また、 図 2 (a) において、 例えば第 1のレチクル R 1のパターンを ウェハ上に転写する際には、 ショッ ト毎に照明領域 8 Rがレチクル R 1 上を + Y方向及び一 Y方向に交互に横切るように微動ステージ 6 3の走 査が往復運動で行われ、 第 2のレチクル R 2のパターンをウェハ上に転 写する際には、 ショッ ト毎に照明領域 8 Rがレチクル R 2上を + Y方向 及び一 Y方向に交互に横切るように微動ステージ 63の走査が往復運動 で行われる。 このために、 例えばレチクル R l， R 2のパターンの二重 露光を行う場合でも、 レチクル R 1からレチクル R 2に移行するための 時間は殆ど必要なく、 高いスループッ トで露光が行われる。
上述のように、 本例の投影露光装置のレチクルステージ系は、 レチク ルベース 6 2上には微動ステージ 6 3が載置されているのみで、 これを 駆動するための粗動ステージ 6 4、 及び Y軸リニアモ一夕 7 6 Y A , 7 6 Y B等は全て上方の支持板 6 6に吊り下げられている。 即ち、 レチク ルベース 6 2上で微動ステージ 6 3を駆動するための駆動装置は、 レチ クルベース 6 2には全く接触していない。 従って、 Y軸リニアモー夕 7 6 Y A , 7 6 Y B等の駆動装置で発生する振動の微動ステージ 6 3に対 する影響は殆ど無くなり、 高い露光精度が得られる。 また、 走査速度を 高くしても振動の影響は大きくならないため、 露光精度を高めることが できると共にスループッ トを高くすることができる。
また、 微動ステージ 6 3のガイ ド面 6 2 aには大重量の負荷がかから ないため、 ガイ ド面 6 2 aの平面度が良好に維持されて、 この点からも 高い露光精度が得られる。 このように本例のレチクルべ一ス 6 2には大 重量の負荷がかからず、 振動の影響も少ないため、 一例として図 1の投 影光学系 P L用の支持板 5 3に、 支持部材 （例えば図 1中の凸部 6 0 A， 6 O Bに相当する） を介してレチクルベース 6 2を支持するようにして もよい。 このとき、 その支持部材とレチクルベース 6 2との間、 あるい はその支持部材と支持板 5 3との間に、 前述の可変マウント部 6 1 A〜 6 1 Cを設けることが望ましい。 この構成でも、 投影光学系 P Lには振 動等の悪影響は無いと共に、 レチクル R l , R 2と投影光学系 P Lとの 間隔がより安定に維持されて、 例えばレチクル R l， R 2と投影光学系 P Lとの Z方向の間隔を計測するためのレチクル側のオートフォーカス センサを設ける必要が無くなる利点がある。
なお、 本例のレチクルステージ系はダブルホルダ方式であるが、 その 他に 1枚のレチクルのみを微動ステージ 6 3に載置するシングルホルダ 方式として、 その微動ステージを並列に 2つ設けるダブルステージ方式 を採用しても良い。 或いは、 シングルホルダ方式の微動ステージを 1つ だけ使用するシングルステージ方式を採用してもよい。 更に、 例えば図 3において、 Y軸ガイ ド 7 1 A， 7 1 Bを保持する際の緩衝部材として は、 エアーベアリング （エア一パッ ド） 8 2が使用されているが、 その 緩衝部材としては、 磁気浮上型のベアリングを使用しても良い。 更に、 その Y軸ガイ ド 7 1 A， 7 1 Bの振動は直接には微動ステージ 6 3に伝 わらないため、 その緩衝部材としてボールべァリング等の機械式のベア リング等を使用してもよい。
また、 前述の実施の形態では Y軸ガイ ド 7 1 A , 7 1 Bをカウンター マスとして用いて運動量保存則を満足させるものとしたが、 これ以外の 構成、 例えば Y軸ガイ ド 7 1 A , 7 1 Bとは別にカウン夕一マスを設け て運動量保存則を満足させるようにしてもよい。 更に、 運動量保存則を 満たして駆動反力を相殺する方式の代わりに、 例えば第 1コラム 5 9 A 〜 5 9 Cとは別のコラムを定盤 1 2又は床 1上に固定し、 この別のコラ ムに設けられるァクチユエ一夕によって、 微動ステージ 6 3及び粗動ス テ一ジ 6 4の移動時に生じる反力を相殺するための力を粗動ステージ 6 4若しくは微動ステージ 6 3、 レチクルベース 6 2、 又は支持板 6 6に 与えるようにしてもよい。
次に、 本例の投影露光装置の投影光学系 P Lの設置方法につき詳細に 説明する。
図 5は、 図 1の投影光学系 P Lが載置される支持板 5 3を示す平面図 であり、 この図 5において、 支持板 5 3はほぼ正三角形の頂点に配置さ れた可変マウン卜部 5 2 A〜5 2 C上に載置され、 支持板 5 3の一 Y方 向側に U字型の切り欠き部 5 3 aが形成され、 この切り欠き部 5 3 aの 周囲に 3個の駆動素子 5 6が等角度間隔で配置されている。 本例の投影 光学系 P Lを支持板 5 3に装着する際には、 切り欠き部 5 3 aの開放端 を通してフランジ部 5 4付きの投影光学系 P Lを差し込んだ後、 そのフ ランジ部 5 4を駆動素子 5 6上に載置すればよい。 その後、 その切り欠 き部 5 3 aの開放端を覆うようにカバー 5 5をねじ止めすることによつ て、 投影光学系 P Lの装着が完了する。 また、 投影露光装置の稼働中に 例えば投影光学系 P Lのメンテナンス等を行う必要が生じた場合には、 カバー 5 5を外して、 切り欠き部 5 3 aから投影光学系 P Lを取り出せ ばよい。
このように本例の投影露光装置では、 支持板 5 3を可変マウント部 5 2 A〜 5 2 C上に載置していると共に、 レチクルステージ系の微動ステ —ジ 6 3の駆動機構はその上方の支持板 6 6の底面側に配置されていて、 投影光学系 P Lの上端部の近傍には障害物が無いため、 投影光学系 P L の着脱が容易である利点がある。 また、 投影光学系 P Lが直筒型である と、 このような構成を採用することで、 着脱が更に容易となる。
また、 本実施の形態の投影露光装置は、 多数の機械部品からなるレチ クルステージ系、 及びウェハステージ系を組み立てるとともに、 複数の レンズから構成される投影光学系 P Lの光学調整及び支持板 5 3への装 着を行い、 更に、 総合調整 （電気調整、 動作確認等） を行うことにより 製造することができる。 なお、 投影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。
次に、 本例の投影露光装置を使用した半導体デバイスの製造工程の一 例につき図 7を参照して説明する。
図 7は、 半導体デバイスの製造工程の一例を示し、 この図 7において、 まずシリコン半導体等からウェハ Wが製造される。 その後、 ウェハ W上 にフォトレジストを塗布し （ステップ S 1 0 ) 、 次のステップ S 1 2に おいて、 図 2 ( a ) のレチクル R 1を照明領域の下方に移動して、 レチ クル R 1のパターン （符号 Aで表す） をウェハ W上の全部のショット領 域 S Eに走査露光する。 次に、 ステップ S 1 4において、 現像及びエツ チングゃイオン注入等を行うことにより、 ウェハ Wの各ショッ ト領域 S Eに所定のパターンが形成される。
次に、 ステップ S 1 6において、 ウェハ W上にフォ トレジストを塗布 し、 その後ステップ S 1 8において、 図 2 ( a ) のレチクル R 1の代わ りにレチクル R 2を照明領域の下方に移動して、 レチクル R 2のパ夕一 ン （符号 Bで表す） をウェハ W上の各ショット領域 S Eに走査露光する c そして、 ステップ S 2 0において、 ウェハ Wの現像及びエッチングゃィ オン注入等を行うことにより、 ウェハ Wの各ショッ ト領域に所定のパ夕 ーンが形成される。
以上の露光工程〜パターン形成工程 （ステップ S 1 6〜ステップ S 2
0 ) は所望の半導体デバイスを製造するのに必要な回数だけ繰り返され る。 そして、 ウェハ W上の各チップ C Pを 1つずつ切り離すダイシング 工程 （ステップ S 2 2 ) や、 ボンディング工程、 及びパッケージングェ 程等 （ステップ S 2 4 ) を経ることによって、 製品としての半導体デバ イス S Pが製造される。
また、 上記の実施の形態では、 走査露光方式の投影露光装置に本発明 を適用したが、 本発明はこれに限られず、 ステップ · アンド · リピート 方式等の一括露光型の投影露光装置にも適用することができる。 これら の場合に、 投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍又は拡大系のいず れでも良い。 なお、 投影光学系としては、 エキシマレ一ザ等の遠紫外線 を用いる場合は硝材として石英や蛍石等の遠紫外線を透過する材料を用 レ F 2 レーザ等を用いる場合は反射屈折系又は反射系の光学系にする ことが望ましい。
更に本発明は、 プロキシミティ方式の露光装置、 あるいは、 軟 X線領 域の E U V光や硬 X線などの X線を露光ビームとする露光装置、 及び電 子線やイオンビームなどの荷電粒子線 （エネルギ線） を露光ビームとす る露光装置であっても同様に適用することができる。 X線を用いる場合 には、 投影系などは反射系を使用し （特に E U V光では反射型の投影系 が用いられ、 レチクルも反射型タイプのものが用いられる） 、 電子線を 用いる場合には投影系 （光学系） として電子レンズ及び偏向器からなる 電子光学系を用いればいい。 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。 更に、 電子線を用いる場合には、 電子銃と して熱電子放射型のランタンへキサボライ ト （L a B 6 ) 、 又はタン夕 ル （T a ) を用いることができる。
なお、 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形成される液晶表示素子、 若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、 撮像素子 （C C D等） 、 マイクロマシン、 薄膜磁気ヘッド、 又は D N A チップ等を製造するための露光装置にも広く適用できる。
また、 ウェハステージ系ゃレチクルステージ系にリニアモー夕を用い る場合は、 エアーベアリングを用いたエア一浮上型、 又は磁気浮上型等 の何れの方式で可動ステージを保持してもよい。 更に、 ステージは、 ガ ィ ドに沿って移動するタイプでもよいし、 ガイ ドを設けないガイ ドレス タイプでもよい。
また、 ウェハステージの移動により発生する反力は、 特開平 8— 1 6 6 4 7 5号公報（USP5, 528, 1 18)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） に逃してもよい。 同様に、 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— 3 3 0 2 2 4号公報 QJSP6, 020, 7 1 0)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） に逃してもよい。
更に、 前述の実施の形態では床 1上に防振台 1 1 A〜 1 1 Cを介して 定盤 1 2を設置し、 この定盤 1 2上にウェハべ一ス 1 3、 第 1コラム 5 9 A〜 5 9 C、 及び第 2コラム 5 1 A , 5 1 Bを設けるものとしたが、 本発明はこの構成に限られるものではない。 即ち、 ウェハべ一ス 1 3を 定盤 1 2上に設置する代わりに、 例えばコラムを介してウェハべ一ス 1 3を支持板 5 3に対して懸架するか、 あるいは定盤 1 2を可変マウント 5 2 A〜 5 2 Cで支持するように構成してもよい。 また、 これに加えて あるいは単独で、 防振台 1 1 A〜 1 1 Cの代わりに、 例えば床 1又は定 盤 1 2上でウェハベース 1 3と第2コラム 5 1八， 5 1 Bとを互いに異 なる防振台でそれぞれ支持するように構成してもよい。
なお、 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ことは勿論である。 また、 明細書、 特許請求の範囲、 図面、 及び要約を含む 1 9 9 9年 1 2月 1 6日付け提 出の日本国特許出願第 1 1 一 3 5 8 2 0 3号の全ての開示内容は、 そつ く りそのまま引用して本願に組み込まれている。 産業上の利用の可能性
本発明の第 1の露光方法及びそれに対応する露光装置によれば、 可動 ステージ （第 1可動体） を駆動するための粗動ステージ （第 2可動体） は、 可動ステージが載置されるベース部材 （レチクルベース） に対して 非接触であるため、 ベース部材に対する負荷を重くすることなく可動ス テ一ジが高速、 かつ高精度に制御できる。 更に、 粗動ステージの駆動装 置からの振動の影響が軽減されて高い露光精度が得られる。
また、 本発明の第 2の露光方法及びそれに対応する露光装置によれば、 第 1の可動ステージ （レチクルステージ） と第 2の可動ステージ （ゥェ ハステージ） とは、 比較的剛性を高くできる姿勢制御部材を介して間接 的に連結されているため、 低い周波数の振動が独立に 2つの可動ステー ジに伝わることがなくなり、 高い露光精度が得られる。 従って、 本発明の各露光装置を用いてデバイス用のパターンの露光を 行うことによって、 線幅精度等のパターン忠実度等に優れた高機能のデ
t産できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 露光ビームで第 1物体のパターンを介して第 2物体を露光する露光 方法において、
ベース部材と、
該ベース部材上に移動自在に配置されて前記第 1物体が載置される可 動ステージとを用意し、
前記ベース部材に接触することなく、 前記可動ステージを所定方向に 駆動することを特徴とする露光方法。
2 . 前記ベース部材の上方にガイ ド部材を配置し、
該ガイ ド部材に沿って実質的に運動量保存則を満たした状態で、 前記 可動ステージを前記所定方向に駆動することを特徴とする請求の範囲 1 に記載の露光方法。
3 . 露光ビームで第 1物体のパターンを介して第 2物体を露光する露光 装置において、
ベース部材と、
前記ベース部材上に移動自在に配置されて前記第 1物体が載置される 可動ステージと、
前記ベース部材に接触することなく、 前記可動ステージを所定方向に 駆動する粗動ステージとを有することを特徴とする露光装置。
4 . 前記ベース部材の上方に配置されたガイ ド部材と、
該ガイ ド部材に沿って前記粗動ステージを前記所定方向に駆動する駆 動装置とを有することを特徴とする請求の範囲 3に記載の露光装置。
5 . 前記第 2物体を露光する際に、 前記第 1物体及び第 2物体は前記所 定方向に沿って同期して走査されると共に、
前記駆動装置によって前記粗動ステージを前記所定方向に駆動する際 に、 前記ガイ ド部材が運動量保存則を実質的に満たすように逆方向に移 動することを特徴とする請求の範囲 3に記載の露光装置。
6 . 前記粗動ステージの前記所定方向の位置を計測する第 1計測装置と、 前記可動ステージの 2次元的な位置を計測する第 2計測装置と、 前記粗動ステージに対して前記可動ステージを 2次元的に微動させる ァクチユエ一夕とを更に備えたことを特徴とする請求の範囲 3、 4、 又 は 5に記載の露光装置。
7 . 前記可動ステージ上に前記第 1物体としての複数枚のマスクが前記 所定方向に沿って載置されることを特徴とする請求の範囲 3、 4、 又は 5に記載の露光装置。
8 . 第 1物体を介して露光ビームで第 2物体を露光する露光装置におい て、
前記第 1及び第 2物体の一方を保持し、 第 1ベース部材に配置される 第 1可動体と、
前記第 1ベース部材と異なる第 2ベース部材に配置され、 前記第 1可 動体の駆動に用いられる第 2可動体とを備えたことを特徴とする露光装
9 . 前記第 1可動体は、 前記第 2可動体と非接触で結合されることを特 徴とする請求の範囲 8に記載の露光装置。
1 0 . 前記第 1可動体は、 その自由度が前記第 2可動体よりも多いこと を特徴とする請求の範囲 8に記載の露光装置。
1 1 . 前記第 2可動体に対して前記第 1可動体を相対移動する第 1ァク チユエ一夕を更に備えることを特徴とする請求の範囲 1 0に記載の露光
1 2 . 前記第 2ベース部材に対して前記第 2可動体を相対移動する第 2 ァクチユエ一夕を更に備え、 前記第 2ァクチユエ一夕の少なくとも一部が前記第 2ベース部材に設 けられることを特徴とする請求の範囲 1 1に記載の露光装置。
1 3 . 前記第 1及び第 2可動体の少なくとも一方の移動時にその反力に よる振動を減衰させる振動減衰装置を更に備えることを特徴とする請求 の範囲 8〜 1 2の何れか一項に記載の露光装置。
1 4 . 前記振動減衰装置は、 前記移動時に運動量保存則が実質的に満た されるように移動する可動部材を有することを特徴とする請求の範囲 1 3に記載の露光装置。
1 5 . 前記第 2可動体は、 前記第 2ベース部材上でガイ ド部材に沿って 移動し、 前記ガイ ド部材は前記移動時に前記可動部材として移動するこ とを特徴とする請求の範囲 1 4に記載の露光装置。
1 6 . 前記第 1ベース部材と前記第 2ベース部材との間に防振機構が設 けられることを特徴とする請求の範囲 8〜 1 2の何れか一項に記載の露 光装置。
1 7 . 前記第 1ベース部材は、 露光本体部の少なくとも一部が配置され る第 1支持部材と一体に設けられることを特徴とする請求の範囲 8〜 1 2の何れか一項に記載の露光装置。
1 8 . 前記第 2ベース部材は、 前記露光本体部の設置面上で前記第 1支 持部材とは別の第 2支持部材に設けられることを特徴とする請求の範囲 1 7に記載の露光装置。
1 9 . 露光ビームで第 1物体のパターンを介して第 2物体を露光する露 光装置の製造方法において、
ベース部材を前記第 1物体が配置される位置の底面側に配置し、 前記べ一ス部材上に前記第 1物体が載置される可動ステージを移動自 在に配置し、
前記ベース部材上に所定方向に沿ってガイ ド部材を配置し、 該ガイ ド部材に沿って移動自在に、 かつ前記可動ステージの少なくと も一部に対向するように粗動ステージを配置し、
前記可動ステージと前記粗動ステージとを連結することを特徴とする 露光装置の製造方法。
2 0 . 露光ビームで第 1物体のパターンを介して第 2物体を露光する露 光方法において、
第 1ベース部材上に所定の自由度で変位できる状態で第 2ベース部材 を支持し、
前記第 2ベース部材上に移動自在に前記第 1物体の位置決めを行う第 1可動ステージを載置し、
前記第 1ベース部材上に移動自在に前記第 2物体の位置決めを行う第 2可動ステージを載置し、
前記第 1及び第 2可動ステージの移動に伴う振動を抑制するように、 前記第 1ベース部材に対する前記第 2ベース部材の姿勢を制御すること を特徴とする露光方法。
2 1 . 前記第 1ベース部材上に所定の自由度で変位できる状態で第 3ベ 一ス部材を支持し、
前記第 3ベース部材に前記第 1物体のパターンの像を前記第 2物体上 に投影する投影系を載置し、
前記第 1及び第 2可動ステージの移動に伴う振動を抑制するように、 更に前記第 1ベース部材に対する前記第 3ベース部材の姿勢を制御する ことを特徴とする請求の範囲 2 0に記載の露光方法。
2 2 . 露光ビームで第 1物体のパターンを介して第 2物体を露光する露 光装置において、
複数個の防振台を介して支持された第 1ベース部材と、 該第 1ベース部材上に伸縮自在又は変位自在の複数個の第 1姿勢制御 部材を介して載置された第 2ベース部材と、
該第 2ベース部材上に移動自在に配置されて前記第 1物体の位置決め を行う第 1可動ステージと、
前記第 1ベース部材上に移動自在に配置されて前記第 2物体の位置決 めを行う第 2可動ステージとを有することを特徴とする露光装置。
2 3 . 前記第 1物体のパターンの像を前記第 2物体上に投影する投影系 と、
前記第 1ベース部材上に伸縮自在又は変位自在の複数個の第 2姿勢制 御部材を介して載置された第 3ベース部材とを設け、
該第 3ベース部材に前記投影系を支持することを特徴とする請求の範 囲 2 2に記載の露光装置。
2 4 . 前記第 3ベース部材に切り欠き部を設け、
該切り欠き部に前記投影系を側面方向から出し入れ自在に設置するこ とを特徴とする請求の範囲 2 3に記載の露光装置。
2 5 . 前記第 3ベース部材に伸縮自在又は変位自在の複数個の第 3姿勢 制御部材を介して前記投影系を支持することを特徴とする請求の範囲 2 3に記載の露光装置。
2 6 . 露光ビームで第 1物体のパターンを介して第 2物体を露光する露 光装置の製造方法において、
複数個の防振台を介して第 1ベース部材を支持し、
該第 1ベース部材上に伸縮自在又は変位自在の複数個の第 1姿勢制御 部材を介して第 2ベ一ス部材を載置し、
該第 2ベ一ス部材上に前記第 1物体の位置決めを行う第 1可動ステー ジを移動自在に載置し、
前記第 1ベース部材上に前記第 2物体の位置決めを行う第 2可動ステ ージを移動自在に載置することを特徴とする露光装置の製造方法。
27. 請求の範囲 1、 2、 20、 又は 2 1に記載された露光方法を用い る工程を含むデバイス製造方法。
28. 請求の範囲 3〜5、 請求の範囲 8〜 12、 及び請求の範囲 22〜 2 5の何れか一項に記載の露光装置を用いて露光を行う工程を含むデバ イス製造方法。
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