JP2001307983A

JP2001307983A - ステージ装置及び露光装置

Info

Publication number: JP2001307983A
Application number: JP2000119926A
Authority: JP
Inventors: Tomohide Hamada; 智秀浜田; Hiroshi Shirasu; 廣白数
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2001-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】可動部重量を増加させることなく長いストロ
ークを実現することができ、高い制御性能と高い位置決
め精度が得られるステージ装置を提供する。【解決手段】長尺鏡７５，７７を可動しない部分に固
定し、ステージ装置の可動部ＰＳＴの軽量化を実現する
とともに、ステージを駆動する駆動部（アクチュエー
タ）とレーザ干渉計の読み取りの相対位置がステージ移
動によって変わらない構成とする。ステージ位置制御の
ためのアクチュエータとステージ位置計測のためのレー
ザ干渉計読み取り位置とが、ステージの位置によらず常
に一定となるため、制御コントローラの設計が容易とな
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、半導体デバイスや
液晶表示パネルの製造工程で基板にパターンを露光する
露光装置及びその露光装置に組み込まれるステージ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来のステップ・アンド・スキャ
ン方式の走査型露光装置の概略図、図９はその基板ステ
ージ（ＸＹステージ）の概略構成を示す斜視図である。
光源２０１からの露光用の照明光ＩＬは、均一な照度分
布でマスク２０７を照明する。マスク２０７上のパター
ンの投影光学系２１１を介した像が、フォトレジストが
塗布された基板２５２に投影露光される。マスク２０７
はマスクステージＲＳＴ上に保持され、マスクステージ
ＲＳＴはマスクベースＲＳＢ上でスキャン方向であるＹ
方向に例えばリニアモータにより駆動される。Ｙ移動鏡
２０８及び外部のレーザ干渉計２０９によりマスク２０
７のＹ座標が計測され、このＹ座標が装置全体の動作を
統轄制御する主制御系２１０に供給される。主制御系２
１０は、マスクステージ駆動系２１９を介してマスク２
０７の位置及び移動速度の制御を行う。

【０００３】また、後述するリニアモータ駆動ＸＹステ
ージの天板部２３８の上端に固定されたＹ軸用の移動鏡
２５０、及び外部のレーザ干渉計２４６により、感光基
板２５２のＹ座標が常時モニタされ、検出されたＹ座標
が主制御系２１０に供給されている。主制御系２１０
は、供給された座標に基づいて駆動系２２３を介してＸ
リニアモータ２２４，２２６及びＹリニアモータ２３
２，２３４の動作を制御する。

【０００４】次に、感光基板２５２を載置して移動する
基板ステージ（ＸＹステージ）について図９を用いて説
明する。ＸＹステージ２００は、定盤２１２と、定盤２
１２上に固定されたガイドバーとしてのＸガイド２１４
と、定盤２１２上面及びＸガイド２１４に沿ってＸ方向
に移動可能な第１の移動体２１６と、この第１の移動体
２１６を構成する移動ガイドとしてのＹガイド２２２に
沿ってＸ方向に直交するＹ方向に移動可能な第２の移動
体２３６とを備えている。Ｘガイド２１４は定盤２１２
上のＹ方向の一端面近傍にＸ方向に沿って配置されてい
る。第１の移動体２１６は、定盤２１２上にＸガイド２
１４に近接してＸ方向に沿って配置された第１のＹガイ
ド搬送体２１８と、それと平行に定盤２１２上に配置さ
れた第２のＹガイド搬送体２２０と、それらの間に架設
されたＹ方向に延びるＹガイド２２２とを有している。

【０００５】定盤２１２上のＸガイド２１４のＹ方向の
一側には、第１のＸリニアモータ２２４の固定子２２４
Ａが、Ｘガイド２１４に近接してＸ方向に延設されてい
る。また、定盤２１２上のＹ方向の他端部近傍で第２の
Ｙガイド搬送体２２０のＹ方向の他側には、第２のＸリ
ニアモータ２２６の固定子２２６Ａが、Ｘ方向に延設さ
れている。第１のＸリニアモータ２２４の可動子２２４
Ｂは、連結部材２２８を介してＹガイド２２２の一端に
連結されており、第２のＸリニアモータ２２６の可動子
２２６Ｂは、連結部材２３０を介してＹガイド２２の他
端に連結されている。このため、第１、第２のＸリニア
モータ２２４，２２６の可動子２２４Ｂ，２２６Ｂの移
動によって第１の移動体２１６がＸ方向に駆動されるよ
うになっている。

【０００６】Ｙガイド２２２のＸ方向の一側と他側に
は、第１、第２のＹリニアモータ２３２，２３４の固定
子２３２Ａ，２３４ＡがＹ方向に沿って配置され、第
１、第２のＹガイド搬送体２１８，２２０間に懸架され
ている。第１、第２のＹリニアモータとしてもムービン
グマグネット型のリニアモータが使用されている。

【０００７】第２の移動体２３６は、Ｙガイド２２２を
上下から挟む状態で相互に平行にかつ定盤２１２の上面
（基準面）にほぼ平行に配置された天板２３８及び底板
２４０と、これらの天板２３８と底板２４０とをＹガイ
ド２２の両側で相互に連結する一対のＹ方向軸受体２４
２，２４２とを有している。これらのＹ方向軸受体２４
２，２４２は、Ｙガイド２２２との間に所定のギャップ
を形成した状態でＹガイド２２２に平行に配置されてい
る。これらのＹ方向軸受体２４２，２４２の外面には、
第２の移動体２３６の駆動手段を構成する前述した第
１、第２のＹリニアモータ２３２，２３４の可動子２３
２Ｂ，２３４Ｂ（但し、２３４Ｂは図示せず）が取り付
けられており、Ｙリニアモータ２３２，２３４の可動子
２３２Ｂ，２３４Ｂの移動によって第２の移動体２３６
がＹ方向に駆動されるようになっている。

【０００８】天板部２３８は載物ステージを兼ねてお
り、この天板部２３８の上面には、定盤２１２上に固定
されたＸ座標計測用レーザ干渉計２４４及びＹ座標計測
用レーザ干渉計２４６から放射されるレーザ光を反射す
る長尺のＸ移動鏡２４８、長尺のＹ移動鏡２５０及び感
光基板２５２が搭載されている。第１、第２のＸリニア
モータ２２４，２２６、第１、第２のＹリニアモータ２
３２，２３４が駆動されると、これに応じて感光基板２
５２が搭載された第２の移動体２３６がＸ，Ｙ２次元方
向に移動し、その移動位置がレーザ干渉計２４４，２４
６によって計測される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の露光装置においては、ステージ装置の可動部
（可動ステージ）に長尺鏡を載置する構成をとる必要が
あり、可動ステージのストロークを長くするとより長い
長尺鏡を可動部に載せることになり、重量・慣性の増大
に伴う制御性の劣化、駆動推力の増大をもたらしてい
た。更に、感光基板２５２は、今後増々大きくなること
が予想され、可動ステージも大型化の一途をたどること
が予想される。また従来は、ステージ移動に伴い、ステ
ージ駆動位置（Ｙリニアモータ２３２，２３４の駆動軸
の位置）とステージ座標読み取り位置（長尺鏡２５０へ
のレーザ干渉計２４６からの距離計測用レーザ光の入射
位置）とが相対的に変化してしまう構成であったため、
機械系のダイナミクスがステージ位置と共に変化し、制
御しにくいという問題もあった。そのため、位置決め精
度、位置決め時間、等速性能を得るために機械系の剛性
や、減衰性能をアップさせる必要があり、高価な材質を
使用したり複雑な形状にしなくてはならず、コストアッ
プを招いていた。

【００１０】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑み、可動部重量を増加させることなく長いストローク
を実現することのできる可動ステージ装置を提供するこ
とを目的とする。また、本発明は、ステージが移動して
もステージ駆動位置とステージ座標読み取り位置とが相
対的に変化せず、高い制御性能と高い位置決め精度が得
られるステージ装置を提供することを目的とする。さら
に、本発明は、このようなステージ装置を組み込んだ高
性能の露光装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点の解決のため
に本発明では、長尺鏡を可動しない部分に固定し、ステ
ージ装置の可動部の軽量化を実現するとともに、ステー
ジを駆動する駆動部（アクチュエータ）とレーザ干渉計
の読み取りの相対位置がステージ移動によって変わらな
い構成とした。本発明のステージ装置によると、ステー
ジ位置制御のためのアクチュエータとステージ位置計測
のためのレーザ干渉計読み取り位置とが、ステージの位
置によらず常に一定となるため、制御コントローラの設
計が容易となり、位置決め精度向上に有利である。

【００１２】すなわち、本発明によるステージ装置は、
第１方向（Ｙ方向）と第２方向（Ｘ方向）とに移動可能
な可動ステージ（ＰＳＴ）と、ベース部材（１９）に設
けられた長尺鏡（７５，７７）に対する前記可動ステー
ジ（ＰＳＴ）の位置を検出する位置検出装置とを備えた
ステージ装置（１３，１５）において、長尺鏡（７５，
７７）に対する可動ステージ（ＰＳＴ）の位置を検出す
る検出光（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）を可動ステージに設けら
れた光学装置（干渉計ユニット）（８１，８２，８３；
１２１，１２２，１２３）を介して長尺鏡（７５，７
７）に送光する送光光学系（９１，９２，９３；１３
１，１３２，１３３）と、可動ステージ（ＰＳＴ，ＲＳ
Ｔ）の第１方向の移動に応じて、前記送光光学系（９
１，９２，９３；１３１，１３２，１３３）を前記第１
方向（Ｙ方向）に移動させる移動装置（７２，１０２）
とを備えたことを特徴とする。

【００１３】ベース部材（１９）は可動ステージ（ＰＳ
Ｔ）を移動可能に支持している。移動装置（７２，１０
２）は可動ステージ（ＰＳＴ）を前記第１方向（Ｙ方
向）に移動させるものとすることができる。また、可動
ステージ（ＰＳＴ）を第２方向（Ｘ方向）に移動させる
ステージ移動装置を備える。可動ステージ（ＰＳＴ）を
第２方向（Ｘ方向）に移動させるステージ移動装置が可
動ステージ（ＰＳＴ）を移動させる移動軸と、可動ステ
ージ（ＰＳＴ）に設けられた光学装置（干渉計ユニッ
ト）（８１，８２，８３；１２１，１２２，１２３）と
長尺鏡（７５，７７）の間の光軸とはほぼ一致している
ことが好ましい。

【００１４】位置検出装置は、ベース部材（１９）とは
振動的に分離した振動分離部材（７９）に配置された検
出器（干渉計レシーバ７８）を備えている。本発明によ
る露光装置は、マスクステージ（ＲＳＴ）に保持された
マス（Ｒ）のパターンを基板ステージ（ＰＳＴ）に保持
された基板（Ｐ）に露光する露光装置（１１）におい
て、マスクステージ（ＲＳＴ）と基板ステージ（ＰＳ
Ｔ）との少なくとも一方のステージとして、前述のステ
ージ装置を用いたことを特徴とする。この露光装置（１
１）は、マスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｐ）に投影す
る投影光学系（ＰＬ）を備えるものとすることができ
る。投影光学系（ＰＬ）と長尺鏡（７５，７７）とは共
通の部材により保持することができる。また、長尺鏡を
投影光学系と一体化された部材に構成してもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。ここでは、本発明のステージ装置
を、マスクとしてのレチクルのパターンを角形のガラス
基板に露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光
装置に適用する場合の例を用いて説明する。この露光装
置においては、本発明のステージ装置をマスクを保持し
て移動するマスクステージ及びガラス基板を保持して移
動する基板ステージの両方に適用するものとする。

【００１６】図１は、本発明による露光装置１１の一例
を示す概略図である。この露光装置１１は、照明光学系
１２、マスクＲを保持して移動するマスクステージ装置
（ステージ装置）１３、投影光学系ＰＬ、投影光学系Ｐ
Ｌを保持する本体コラム１４、ガラス基板Ｐを保持して
移動する基板ステージ装置（ステージ装置）１５等を備
えている。なお、本実施の形態では、一例として８００
×９５０ｍｍの大型のガラス基板Ｐに液晶表示素子パタ
ーンを露光するものとする。

【００１７】照明光学系１２は、例えば特開平９−３２
０９５６号公報に開示されているように、光源ユニッ
ト、シャッタ、２次光源形成光学系、ビームスプリッ
タ、集光レンズ系、マスクブラインド、及び結像レンズ
系（いずれも不図示）から構成され、マスクステージ装
置１３に保持されたマスクＲ上の矩形（あるいは円弧
状）の照明領域を照明光ＩＬにより均一な照度で照明す
る。

【００１８】本体コラム１４は、設置床ＦＤの上面に載
置された装置の基準となるベースプレートＢＰの上面に
複数（ここでは４つ、ただし図１では前面側の２つのみ
図示）の防振台１６を介して保持された第１コラム１７
と、この第１コラム１７上に設けられた第２コラム１８
とから構成されている。この防振台１６は、ダンピング
材としてゴム等の弾性材を用いたパッシブ型のものが配
置されている。

【００１９】第１コラム１７は、４つの防振台１６によ
ってほぼ水平に支持され、基板ステージ装置１５を構成
する矩形のベース１９と、このベース１９の上面の４隅
の部分に鉛直方向に沿ってそれぞれ配設された４本の脚
部２０と、これら４本の脚部２０の上端部を相互に連結
すると共に第１コラム１７の天板部を構成する境筒定盤
２１とを備えている。ベース１９は石定盤から構成され
ている。ない。この石定盤にセラミックを溶射してコー
トすれば石定盤の欠けによる面精度の劣化を防ぐことが
できる。この境筒定盤２１の中央部には、平面視円形の
開口部２１Ａが形成され、この開口部２１Ａ内に投影光
学系ＰＬが上方から挿入されている。この投影光学系Ｐ
Ｌには、その高さ方向の中央やや下方の位置にフランジ
ＦＬが設けられており、フランジＦＬを介して投影光学
系ＰＬが境筒定盤２１によって下方から支持されてい
る。

【００２０】第２コラム１８は、境筒定盤２１の上面に
投影光学系ＰＬを囲むように立設された４本の脚部２２
と、これら４本の脚部２２の上端部相互間を連結する天
板部、すなわちマスクステージ装置１３を構成するベー
ス２３とを備えている。ベース２３の中央部には、照明
光ＩＬの通路となる開口２３Ａが形成されている。な
お、ベース２３の全体又は一部（開口２３Ａに相当する
部分）を光透過性材料により形成してもよい。このよう
にして構成された本体コラム１４に対する設置床ＦＤか
らの振動は、防振台１６によってマイクロＧレベルで絶
縁されている。

【００２１】投影光学系ＰＬとしては、その光軸ＡＸの
方向がＺ軸方向とされ、ここでは、両側テレセントリッ
クな光学配置となるように光軸ＡＸ方向に沿って所定間
隔で配置された複数枚のレンズエレメントからなる屈折
光学系が使用されている。この投影光学系ＰＬは、所定
の投影倍率、例えば等倍を有している。このため、照明
光学系１２からの照明光ＩＬによってマスクＲの照明領
域が照明されると、マスクＲを通過した照明光により、
投影光学系ＰＬを介してマスクＲ上の照明領域部分のパ
ターンの等倍正立像が、表面にフォトレジストが塗布さ
れたガラス基板Ｐ上の前記照明領域に共役な露光領域に
露光される。

【００２２】図２は、基板ステージ装置１５の外観斜視
図である。この基板ステージ装置１５は、ベース１９
と、ベース１９の上方に非接触で浮上支持された基板ス
テージ（ステージ本体）ＰＳＴと、基板ステージＰＳＴ
を走査方向であるＸ軸方向に駆動するリニアモータとし
てのＸリニアモータ６４と、基板ステージＰＳＴをステ
ップ移動方向であるＹ軸方向に駆動するリニアモータと
してのＹリニアモータ６５Ａ，６５Ｂと、Ｙリニアモー
タ６５Ａ，６５Ｂによる基板ステージＰＳＴの駆動に伴
って生じる反力を受ける反力遮断用フレーム５４，５５
とから構成されている。反力遮断用フレーム５４，５５
は、一端が床面ＦＤに固定された支持部材６２に支持さ
れることにより、ベース１９に対して振動的に独立して
設置されている。この反力遮断用フレーム５４，５５に
より、基板ステージＰＳＴがＹ方向に駆動した際に発生
する反力が床に伝達されるので、投影光学系ＰＬにこの
反力が伝わることはない。

【００２３】Ｘリニアモータ６４は、Ｘ軸方向に沿って
延設された固定子６６Ａ，６６Ｂと、基板ステージＰＳ
Ｔが固定され固定子６６に対して相対移動する可動子と
してのＸキャリッジ６７とから構成されている。固定子
６６Ａ，６６Ｂは、Ｘ軸方向に沿って延設されたＸガイ
ド６８の上部に設けられている。そして、Ｘキャリッジ
６７には、Ｘガイド６８を挟んで可動部材６９がＸキャ
リッジ６７と一体的に、かつＸガイド６８に対して移動
自在に設けられている。また、可動部材６９は、底面側
に例えばセラミック製のエアパッド７０（エアベアリン
グ）が配設されて、ベース１９に対して浮上支持されて
いる。基板ステージＰＳＴの上面には、不図示の基板ホ
ルダを介してガラス基板Ｐが真空吸着等により保持され
る。

【００２４】Ｙリニアモータ６５Ａは、Ｙガイド６８の
−Ｘ側端部に設けられた可動子５７Ａと、反力遮断用フ
レーム５４上に支持される固定子５９Ａとから構成され
ている。また、Ｙリニアモータ６５Ｂは、Ｙ軸方向に沿
って延設されたＹガイド７１に沿って移動自在なＹキャ
リッジ７２の＋Ｘ側端部に設けられた可動子５７Ｂと、
反力遮断用フレーム５５上に支持される固定子５９Ｂと
から構成されている。各固定子５９Ａ，５９Ｂは、可動
子５７Ａ，５７Ｂを挟み込むように基板ステージＰＳＴ
に向けて開口するコ字状を呈している。なお、Ｙキャリ
ッジ７２の−Ｘ側端部には、Ｘガイド６８が固定されて
いる。

【００２５】基板ステージＰＳＴのＸ，Ｙ方向の座標位
置計測はレーザ干渉計を用いて行われる。基板ステージ
ＰＳＴのＸ方向の座標位置計測のために、ベース１９上
に支持部材７４を介してレーザ干渉計用の長尺境７５を
固定し、基板ステージＰＳＴ上にコーナキューブと平面
鏡を対とした干渉計ユニット８１，８２を配置してあ
る。また、基板ステージＰＳＴのＹ方向の座標位置計測
のために、ベース１９上に支持部材７６を介してレーザ
干渉計用の長尺境７７を固定し、基板ステージＰＳＴ上
にコーナキューブと平面鏡を対とした干渉計８３を配置
してある。レーザ干渉計ユニット８１，８２，８３用の
レーザ光源及び受光器を収容した干渉計レシーバ７８
は、一端が床面ＦＤに固定された支持部材７９に支持す
ることにより、ベース１９に対して振動的に独立して設
置されている。干渉計レシーバ７８は可動する必要がな
いため、従来同様、装置より離れたところに設置するこ
とができるため、レシーバの発熱影響はなく、配線を引
き回す必要もない。また、Ｙキャリッジ７２上に干渉計
パスを構成する光路折り曲げ用の反射鏡９１，９２，９
３が設置されている。

【００２６】図３は、本発明によるレーザ干渉計の構成
を説明するための概略平面図である。基板ステージＰＳ
Ｔ上には、基板ステージＰＳＴのＸ方向の座標位置計測
のための２個の干渉計ユニット８１，８２と、基板ステ
ージＰＳＴのＹ方向の座標位置計測用の１個の干渉計ユ
ニット８３が設置されている。また、干渉計パスを構成
する反射鏡９１〜９３がＹガイド７１に沿ってＹ方向に
移動するＹキャリッジ７２上に配置されている。干渉計
レシーバ７８中のレーザ光源から出射された計測用のレ
ーザ光Ｌ１は、Ｙキャリッジ７２上の反射鏡９１で反射
されて干渉計ユニット８１に入射し、干渉計ユニットの
基準鏡で反射されたレーザ光とベース１９に対して固定
された長尺境７５で反射されたレーザ光とが干渉計ユニ
ット８１にて光干渉して発生した干渉光は、干渉計ユニ
ット８１から出射したのち入射レーザ光Ｌ１と逆方向に
進行し、Ｙキャリッジ７２上の反射鏡９１で反射されて
干渉計レシーバ７８に戻る。

【００２７】同様に、干渉計レシーバ７８中のレーザ光
源から出射されたレーザ光Ｌ２は、Ｙキャリッジ７２上
の反射鏡９２で反射されて干渉計ユニット８２に入射
し、干渉計ユニットの基準鏡で反射されたレーザ光とベ
ース１９に対して固定された長尺境７５で反射されたレ
ーザ光とが干渉計ユニット８２にて光干渉し、干渉光は
干渉計ユニット８１から出射したのち入射レーザ光Ｌ２
と逆方向に進行し、Ｙキャリッジ７２上の反射鏡９２で
反射されて干渉計レシーバ７８に戻る。また、干渉計レ
シーバ７８中のレーザ光源から出射されたレーザ光Ｌ３
は、Ｙキャリッジ７２上の反射鏡９３で反射されて干渉
計ユニット８３に入射し、干渉計ユニット８３の基準鏡
で反射されたレーザ光とベース１９に対して固定された
長尺境７７で反射されたレーザ光との干渉によって発生
した干渉光は、入射レーザ光Ｌ３と逆方向に進行し、Ｙ
キャリッジ７２上の反射鏡９３で反射されて干渉計レシ
ーバ７８に戻る。

【００２８】このようにＹガイド７１に沿って基板ステ
ージＰＳＴと共にＹ方向に移動するＹキャリッジ７２上
に配置した反射鏡９１，９２，９３から干渉計ユニット
８１，８２，８３にレーザ光を入射させることにより、
Ｙ方向に基板ステージＰＳＴが移動しても基板ステージ
ＰＳＴ上の干渉計ユニット８１，８２，８３に正確にレ
ーザ光を入射することができる。また、干渉計ユニット
８１，８２，８３を出射した干渉光は入射光路を逆行し
て干渉計レシーバ７８に戻っていく。レーザ干渉計によ
って干渉計測する箇所は、基板ステージＰＳＴ上の干渉
計ユニット８１，８２と長尺鏡７５との間の間隔、及び
干渉計ユニット８３と長尺鏡７７との間の距離である。
そのため、Ｙキャリッジ７２上に干渉計パスを構成する
光学系の一部を載せているが、その部分の真直性が悪く
ても、計測誤差が発生することはない。

【００２９】長尺境７５は基板ステージＰＳＴと共に移
動する干渉計ユニット８１，８２のＹ方向の移動ストロ
ークをカバーする長さを有し、長尺境７７は同様に基板
ステージＰＳＴに乗って移動する干渉計ユニット８３の
Ｘ方向の移動ストロークをカバーする長さを有する。ま
た、干渉計ユニット８１と長尺鏡７５の間を往復するレ
ーザ光の光路は、Ｘリニアモータ６４のＸ軸方向に沿っ
て延設された固定子６６Ａ上に設定されている。つま
り、干渉計ユニット８１は、Ｘリニアモータ６４の駆動
力が作用する位置において、基板ステージＰＳＴと長尺
鏡７５との間の距離を計測する。同様に、干渉計ユニッ
ト８２と長尺鏡７５の間を往復するレーザ光の光路はＸ
リニアモータ６４のＸ軸方向に沿って延設された固定子
６６Ｂ上に設定され、干渉計ユニット８１は、Ｘリニア
モータ６４の駆動力が作用する位置において、基板ステ
ージＰＳＴと長尺鏡７５との間の距離を計測する。

【００３０】図４は、干渉計ユニットの構造を説明する
概略図である。ここでは干渉計ユニット８１を例にとっ
て説明するが、他の干渉計ユニット８２，８３も同様の
構造を有する。干渉計ユニット８１は、偏光ビームスプ
リッタ９５、基準鏡９６、コーナーキューブ９７、及び
４分の１波長板９８，９９から構成されている。

【００３１】Ｙキャリッジ７２上の反射鏡９１で反射さ
れたレーザ光Ｌ１は、干渉計ユニット８１の偏光ビーム
スプリッタ９５に入射し、偏光ビームスプリッタ９５で
透過光成分１と反射光成分２に分割される。反射光成分
１は４分の１波長板９８を通って基準鏡９６で反射さ
れ、再び４分の１波長板９８を通って偏光方向が９０゜
回転し、偏光ビームスプリッタ９５で今度は反射されて
コーナーキューブ９７に入射する。コーナーキューブ９
７から戻ってきたレーザ光は再び偏光ビームスプリッタ
９５で反射され、光路３を進んで基準鏡９６に入射す
る。基準鏡で反射されたレーザ光は、そのまま偏光ビー
ムスプリッタ９５を透過して干渉計ユニット８１から出
射する。

【００３２】一方、反射光成分２は４分の１波長板９９
を通って長尺鏡７５で反射され、再び４分の１波長板９
９を通って偏光方向が９０゜回転し、偏光ビームスプリ
ッタ９５を透過してコーナーキューブ９７に入射する。
コーナーキューブ９７から戻ってきた光は再び偏光ビー
ムスプリッタ９５を透過し、光路４を進んで長尺鏡７５
に入射する。長尺鏡で反射されたレーザ光は偏光ビーム
スプリッタ９５で反射され、干渉計ユニット８１から出
射する。

【００３３】こうして、基準鏡９６との間を２往復した
レーザ光と長尺鏡７５との間を２往復したレーザ光との
干渉光が干渉計ユニット８１から出射され、Ｙキャリッ
ジ７２上の反射鏡９１で反射された後、干渉計レシーバ
７８に入射し、検出される。偏光ビームスプリッタ９５
と基準鏡９６との間の距離は不変である。一方、偏光ビ
ームスプリッタ９５と長尺鏡７５との間の距離は基板ス
テージＰＳＴの移動によって変化し、干渉計ユニット８
１から出射する干渉光の干渉状態は干渉計ユニット８１
と長尺鏡７５との距離を反映したものとなり、干渉計レ
シーバ７８は干渉縞の変化から干渉計ユニット８１と長
尺鏡７５との距離を計測する。図示の例では、干渉計ユ
ニット８１による距離計測値と干渉計ユニット８２によ
る距離計測値の平均をとることで基板ステージＰＳＴの
Ｘ方向座標を求め、干渉計ユニット８１と干渉計ユニッ
ト８２による距離計測値の差を両干渉計ユニット８１，
８２のＹ方向距離で除算して基板ステージＰＳＴの回転
角を計測する。また、干渉計ユニット８３を用いた距離
計測値から基板ステージＰＳＴのＹ方向座標を求める。

【００３４】図１に戻り、マスクステージ装置１３は、
前記ベース２３と、ベース２３の上方に非接触で浮上支
持されたマスクステージ（ステージ本体）ＲＳＴと、マ
スクステージＲＳＴを走査方向（相対移動方向）である
Ｙ軸方向に所定のストロークで駆動するとともに、Ｙ軸
方向に直交するＸ軸方向に微小駆動するマスク駆動系２
４と、このマスク駆動系によるマスクステージＲＳＴの
駆動に伴って生じる反力を受ける反力遮断用フレーム
（支持部）２５，２６とを備えている。反力遮断用フレ
ーム２５，２６の基端は、図１に示される境筒定盤２
１、ベース１９、及びベースプレートＢＰにそれぞれ形
成された開口部を介して床面ＦＤに固定されており、マ
スクステージＲＳＴの移動により発生する反力を床に逃
がすものである。この反力遮断用フレーム２５，２６に
より前述の反力が投影光学系ＰＬに伝達されることがな
い。このため、精度の高い露光を実現することができ
る。

【００３５】マスクステージ装置１３の駆動系は基板ス
テージＰＳＴの駆動系と同様の構造を有し、レーザ干渉
計を用いたマスクステージＲＳＴの座標位置検出装置も
基板ステージＰＳＴの座標位置検出装置と同様の構成を
有する。なお、上記の実施の形態では、固定子がステー
ジへ向けて開口するコ字状を呈する構成としたが、例え
ば図５に示すように、固定子５９Ａ，５９Ｂが＋Ｚ方向
へ向けて開口する構成であってもよい。この場合、可動
子は固定子内へ向けて−Ｚ方向へ垂下する形状にすれば
よい。また、上記のリニアモータであるＹリニアモータ
６４及びＸリニアモータ６５Ａ，６５Ｂは、ムービング
コイル型、ムービングマグネット型のどちらの形式も適
用可能である。

【００３６】また、本発明は、リニアモータ以外の駆動
装置によって駆動されるステージ装置に対しても適用可
能である。図６はボールネジによって駆動される基板ス
テージ装置に本発明を適用した例を示す概略斜視図であ
り、図７はその概略平面図である。

【００３７】この基板ステージ装置は、ベース１９と、
ベース１９の上方に位置する基板ステージＰＳＴと、基
板ステージＰＳＴを駆動するための機構を備える。駆動
機構は、ボールネジ１１４及びそれを回転駆動するＸモ
ータ１１３と、ボールネジ１０４及びそれを回転駆動す
るＹモータ１０３とを備える。基板ステージＰＳＴの上
面には、不図示の基板ホルダを介してガラス基板Ｐが真
空吸着等により保持される。Ｙモータ１０３は、Ｙガイ
ド１０１に沿ってＹキャリッジ１０２を駆動する。Ｙキ
ャリッジ１０２の−Ｘ側端部には、Ｘガイド１１１が固
定されている。基板ステージＰＳＴは、Ｙモータ１０３
を駆動することによりＹキャリッジ１０２と共にＹ方向
に移動し、Ｘモータ１１３を駆動することよりＸガイド
１１１に沿ってＸ方向に移動する。

【００３８】基板ステージＰＳＴのＸ，Ｙ方向の座標位
置計測は前記したステージ装置と同様にレーザ干渉計を
用いて行われる。基板ステージＰＳＴのＸ方向の座標位
置計測のために、ベース１９上に支持部材７４を介して
レーザ干渉計用の長尺境７５を固定し、基板ステージＰ
ＳＴ上にコーナキューブと平面鏡を対とした干渉計ユニ
ット１２１，１２２を配置してある。また、基板ステー
ジＰＳＴのＹ方向の座標位置計測のために、ベース１９
上に支持部材７６を介してレーザ干渉計用の長尺境７７
を固定し、基板ステージＰＳＴ上にコーナキューブと平
面鏡を対とした干渉計１２３を配置してある。また、Ｙ
キャリッジ１０２上に干渉計パスを構成する光路折り曲
げ用の反射鏡１３１，１３２，１３３が設置されてい
る。

【００３９】干渉計ユニット１２２と長尺鏡７５の間を
往復するレーザ光の光路は、Ｘモータ１１３による駆動
力が基板ステージＰＳＴに作用する位置、すなわちボー
ルネジ１１４上に設定されている。こうして、干渉計ユ
ニット１２２は、Ｘモータ１１３の駆動力が作用する位
置において、基板ステージＰＳＴと長尺鏡７５との間の
距離を計測する。干渉計ユニット１２２による距離計測
値によって基板ステージＰＳＴのＸ方向座標を求め、干
渉計ユニット１２１と干渉計ユニット１２２による距離
計測値の差を両干渉計ユニット１２１，１２２のＹ方向
距離で除算して基板ステージＰＳＴの回転角を計測す
る。また、干渉計ユニット１２３を用いた距離計測値か
ら基板ステージＰＳＴのＹ方向座標を求める。

【００４０】本発明によると、駆動用アクチュエータと
可動部位置を計測するレーザ干渉計との相対位置が変化
しないため、ステージ可動部がＸ，Ｙ座標系のどの位置
にあっても制御系の周波数応答が変化しない。そのため
制御コントローラによるフィルタリングが可能となり、
さらに高い制御性能が得られる。

【００４１】また、今まで長尺鏡面の精度を維持するた
め、長尺鏡を取付ける部材の面に高い平面度が要求され
それを維持するため剛性が必要となり、どうしても分厚
く重い部品とならざるを得なかった。しかし、本発明で
は長尺鏡を固定側にもってくることが可能であるため、
長尺鏡本体の重量だけでなく、支持する部材の重量まで
も考慮することなく構成できる。そのため、平面度をま
ったく損なうことなく長尺鏡を組込むことができるよう
にもなった。

【００４２】本発明による干渉計構成は、アッベ誤差を
生じることが懸念される。特に、露光中に動かない投影
光学系ＰＬを基準とした場合においては、位置計測を行
うレーザ光側が動くことになるので、レーザ光と投影光
学系ＰＬとの間隔（Δｘ又はΔｙ）に比例した誤差が生
じることになる。しかし、可動部（基板ステージＰＳ
Ｔ、マスクステージＲＳＴ）のＸ方向、Ｙ方向、θ方向
のすべての変位をモニターしているので、その場合であ
っても、Ｘ方向の誤差をΔｙ・ΔθとしてＹ方向の誤差
をΔｘ・Δθとして補正をかけることでアッベ誤差をキ
ャンセルさせることができる。

【００４３】上記実施の形態では、本発明のステージ装
置を露光装置１１に適用する構成としたが、これに限定
されるものではなく、露光装置１１以外にも転写マスク
の描画装置、マスクパターンの位置座標測定装置等の精
密測定機器にも適用可能である。基板としては、液晶表
示デバイス用のガラス基板Ｐのみならず、半導体デバイ
ス用の半導体ウエハや、薄膜磁気ヘッド用のセラミック
ウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはマ
スクの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用され
る。

【００４４】露光装置１１としては、レテクルＲとガラ
ス基板Ｐとを同期移動してマスクＲのパターンを走査露
光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装
置（スキャニング・ステッパー；米国特許第５，４７
３，４１０号）の他に、マスクＲとガラス基板Ｐとを静
止した状態でマスクＲのパターンを露光し、ガラス基板
Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピー
ト方式の投影露光装置（ステッパー）にも適用すること
ができる。露光装置１１の種類としては、液晶表示デバ
イス製造用の露光装置に限られず、ウエハに半導体デバ
イスパターンを露光する半導体デバイス製造用の露光装
置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはマ
スクなどを製造するための露光装置などにも広く適用で
きる。

【００４５】また、露光用照明光の光源として、超高圧
水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ
線（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦ
エキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ
（１９３ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（１５７ｎｍ）のみなら
ず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができ
る。例えば、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ヘキサボライト（ＬａＢ_６）、タ
ンタル（Ｔａ）を用いることができる。さらに、電子線
を用いる場合は、マスクＲを用いる構成としてもよい
し、マスクＲを用いずに直接ウエハ上にパターンを形成
する構成としてもよい。また、ＹＡＧレーサや半導体レ
ーザ等の高調波などを用いてもよい。

【００４６】投影光学系ＰＬの倍率は、等倍系のみなら
ず縮小系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光
学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用
いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過
する材料を用い、Ｆ_２レーザやＸ線を用いる場合は反射
屈折系または屈折系の光学系にし（マスクＲも反射型タ
イプのものを用いる）、また電子線を用いる場合には光
学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系
を用いればよい。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。また、投影光学系ＰＬ
を用いることなく、マスクＲとウエハＷとを密接させて
マスクＲのパターンを露光するブロキシミティ露光装置
にも適用可能である。

【００４７】各ステージＲＳＴ，ＰＳＴの駆動機構とし
ては、二次元に磁石を配置した磁石ユニット（永久磁
石）と、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを
対向させ電磁力により各ステージＲＳＴ，ＰＳＴを駆動
する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニッ
トと電機子ユニットとのいずれか一方をステージＲＳ
Ｔ，ＰＳＴに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの
他方をステージＲＳＴ，ＰＳＴの移動両側（ベース）に
設ければよい。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、精度を要
する長尺鏡を可動部に構成する必要がないため、長尺鏡
重量だけでなくそれを精度良く締結する部材も省略で
き、可動部重量を大幅に軽減できる。そのため、機械系
の共振周波数が高まり制御系の周波数応答が高くとれ、
制御性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による露光装置の一例を示す概略図。

【図２】基板ステージ装置の外観斜視図。

【図３】本発明によるレーザ干渉計の構成を説明するた
めの概略平面図。

【図４】干渉計ユニットの構造を説明する概略図。

【図５】本発明による基板ステージ装置の他の例を示す
概略図。

【図６】本発明による基板ステージ装置の他の例を示す
概略図。

【図７】図７に示した基板ステージ装置の概略平面図。

【図８】従来のステップ・アンド・スキャン方式の走査
型露光装置の概略図。

【図９】従来の基板ステージの概略構成を示す斜視図。

【符号の説明】

１１…露光装置、１２…照明光学系、１３…マスクステ
ージ装置、１４…本体コラム、１５…基板ステージ装
置、１６…防振台、１９…ベース、２０…脚部、２１…
境筒定盤、２２…脚部、２３…ベース、２４…マスク駆
動系、２５，２６…反力遮断用フレーム、５４，５５…
反力遮断用フレーム、５７Ａ，５７Ｂ…可動子、５９
Ａ，５９Ｂ…固定子、６２…支持部材、６４…Ｘリニア
モータ、６５Ａ，６５Ｂ…Ｙリニアモータ、６６Ａ，６
６Ｂ…固定子、６７…Ｘキャリッジ、６８…Ｘガイド、
７０…エアパッド、７１…Ｙガイド、７２…Ｙキャリッ
ジ、７４…支持部材、７５…長尺境、７６…支持部材、
７７…長尺境、７８…干渉計レシーバ、７９…支持部
材、８１，８２，８３…干渉計ユニット、９１，９２，
９３…反射鏡、９５…偏光ビームスプリッタ、９６…基
準鏡、９７…コーナーキューブ、９８，９９…４分の１
波長板、１０１…Ｙガイド、１０２…Ｙキャリッジ、１
０３…Ｙモータ、１０４…ボールネジ、１１１…Ｘガイ
ド、１１３…Ｘモータ、１１４…ボールネジ、１２１，
１２２，１２３…干渉計ユニット、１３１，１３２，１
３３…反射鏡、２００…ＸＹステージ、２０１…光源
系、２０７…マスク、２１０…主制御系、２１１…投影
光学系、２１２…定盤、２１４…Ｘガイド、２１６…第
１の移動体、２１８，２２０…Ｙガイド搬送体、２１９
…レチクルステージ駆動系、２２２…Ｙガイド、２２３
…駆動系、２２４，２２６…Ｘリニアモータ、２２８…
連結部材、２３２，２３４…Ｙリニアモータ、２３６…
載物ステージ（第２の移動体）、２４２…Ｙ方向軸受
体、２４６…レーザ干渉計、２５０…Ｙ移動鏡、２５２
…感光基板、ＢＰ…ベースプレート、ＦＤ…設置床、Ｉ
Ｌ…照明光、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…計測用レーザ光、Ｐ…
ガラス基板、ＰＬ…投影光学系、ＰＳＴ…基板ステー
ジ、Ｒ…マスク、ＲＳＴ…マスクステージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F078 CA02 CA08 CB05 CB09 CB12 CC03 3C029 AA01 AA12 AA40 5F046 BA05 CC01 CC02 CC03 CC16 CC18 DB05 DC05 DC12 GA06 GA11 GA12 GA14 5F056 CB22 CC05 EA14 FA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１方向と第２方向とに移動可能な可動
ステージと、ベース部材に設けられた長尺鏡に対する前
記可動ステージの位置を検出する位置検出装置とを備え
たステージ装置において、前記長尺鏡に対する前記可動ステージの位置を検出する
検出光を前記可動ステージに設けられた光学装置を介し
て前記長尺鏡に送光する送光光学系と、前記可動ステージの前記第１方向の移動に応じて、前記
送光光学系を前記第１方向に移動させる移動装置とを備
えたことを特徴とするステージ装置。
【請求項２】請求項１記載のステージ装置において、前記ベース部材は前記可動ステージを移動可能に支持し
ていることを特徴とするステージ装置。
【請求項３】請求項１又は２記載のステージ装置にお
いて、前記移動装置は前記可動ステージを前記第１方向に移動
させることを特徴とするステージ装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項記載のステ
ージ装置において、前記可動ステージを前記第２方向に移動させるステージ
移動装置を備えたことを特徴とするステージ装置。
【請求項５】請求項４記載のステージ装置において、前記ステージ移動装置が前記可動ステージを移動させる
移動軸と、前記可動ステージに設けられた前記光学装置
と前記長尺鏡の間の光軸とはほぼ一致していることを特
徴とするステージ装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項記載のステ
ージ装置において、前記位置検出装置は、前記ベース部材とは振動的に分離
した振動分離部材に配置された検出器を備えていること
を特徴とするステージ装置。
【請求項７】マスクステージに保持されたマスクのパ
ターンを基板ステージに保持された基板に露光する露光
装置において、前記マスクステージと前記基板ステージとの少なくとも
一方のステージとして、請求項１から６のいずれか１項
記載のステージ装置を用いたことを特徴とする露光装
置。
【請求項８】請求項７記載の露光装置において、前記マスクのパターンを前記基板に投影する投影光学系
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項９】請求項８記載の露光装置において、前記投影光学系と前記長尺鏡とは共通の部材により保持
されていることを特徴とする露光装置。