JP5251367B2 - 露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板を露光する露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法に関する。

半導体デバイス、電子デバイス等のマイクロデバイスの製造工程において、露光光で基板を露光する露光装置が使用される。露光装置は、基板を保持して移動する基板ステージ等の可動部材を備え、その可動部材の位置情報を位置計測システムで計測しながら基板を露光する。下記特許文献には、スケール部材と対向可能なエンコーダヘッドを有するエンコーダシステムを用いて可動部材の位置情報を計測する技術の一例が開示されている。
米国特許出願公開第２００６／０２２７３０９号明細書

エンコーダシステムにおいて、例えばスケール部材の位置が変動すると、可動部材の位置情報を精確に計測できなくなる可能性がある。その結果、例えば基板に形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生し、不良デバイスが発生する可能性がある。

本発明の態様は、露光不良の発生を抑制できる露光装置及び露光方法を提供することを目的とする。また本発明の態様は、不良デバイスの発生を抑制できるデバイス製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、露光光で基板を露光する露光装置であって、露光光を射出する光学部材と、光学部材から射出される露光光の照射位置を含む所定面内を移動可能な可動部材と、露光光の光路の周囲の少なくとも一部に配置されたスケール部材と、可動部材に配置され、スケール部材と対向可能なエンコーダヘッドを含み、可動部材の位置情報を計測する計測システムと、光学部材とスケール部材との位置関係を検出する検出システムと、を備えた露光装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、露光光で基板を露光する露光装置であって、露光光を射出する光学部材と、光学部材から射出される露光光の照射位置を含む所定面内を、基板を保持して移動可能な可動部材と、露光光の光路の周囲の少なくとも一部に配置されたスケール部材と、可動部材に配置され、スケール部材と対向可能なエンコーダヘッドを含み、可動部材の位置情報を計測する計測システムと、光学部材とスケール部材との第１位置関係を検出する検出システムと、基板の露光時に、検出システムの検出結果に基づいて、露光光の照射位置と基板のショット領域との第２位置関係を補正する補正装置と、を備えた露光装置が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、第１、第２の態様の露光装置を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の第４の態様に従えば、露光光で基板を露光する露光方法であって、露光光の光路の周囲の少なくとも一部にスケール部材を配置することと、光学部材から射出される露光光の照射位置を含む所定面内を移動可能な可動部材の位置情報を計測するための計測システムのエンコーダヘッドを、可動部材に配置することと、光学部材とスケール部材との位置関係を検出することと、検出結果に基づいて、露光光の照射位置と基板のショット領域との位置関係を調整して、基板を露光することと、を含む露光方法が提供される。

本発明の第５の態様に従えば、第４の態様の露光方法を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明によれば、露光不良の発生を抑制でき、不良デバイスの発生を抑制できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ及びθＺ方向とする。

図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸを示す概略構成図、図２は、図１の一部を拡大した図である。本実施形態においては、露光装置ＥＸが、例えば米国特許第６３４１００７号明細書、米国特許第６４００４４１号明細書、米国特許第６５４９２６９号明細書、米国特許第６５９０６３４号明細書、米国特許第６２０８４０７号明細書、米国特許第６２６２７９６号明細書、米国特許第６６７４５１０号明細書、米国特許第６２０８４０７号明細書、米国特許第６７１０８４９号明細書及び米国特許第６６７４５１０号明細書等に開示されているような、基板Ｐを保持して移動可能な複数（２つ）の基板ステージ１、２を備えたツインステージ型の露光装置である場合を例にして説明する。

図１及び図２において、露光装置ＥＸは、マスクＭを保持して移動可能なマスクステージ３と、基板Ｐを保持して移動可能な第１基板ステージ１と、第１基板ステージ１と独立して、基板Ｐを保持して移動可能な第２基板ステージ２と、マスクステージ３を移動する第１駆動システム４１と、第１、第２基板ステージ１、２を移動する第２駆動システム４２と、マスクステージ３の位置情報を計測するレーザ干渉計を含む干渉計システム４と、第１基板ステージ１及び第２基板ステージ２の位置情報を計測するエンコーダシステム５と、基板Ｐのアライメントマークを検出するアライメントシステム６と、基板Ｐの表面の位置情報を検出するフォーカス・レベリング検出システム７と、マスクＭを露光光ＥＬで照明する照明系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置８とを備えている。

また、露光装置ＥＸは、例えばクリーンルーム内の床面ＦＬ上に配置された台座９と、台座９上に防振装置１０を介して配置され、第１基板ステージ１及び第２基板ステージ２を移動可能に支持するガイド面１１Ｇを有する第１ベース部材１１と、台座９上に配置されたベースフレーム１２と、ベースフレーム１２上に防振装置１３を介して配置され、マスクステージ３を移動可能に支持するガイド面１４Ｇを有する第２ベース部材１４とを備えている。

また、露光装置ＥＸは、基板Ｐの露光処理が実行される露光ステーションＳＴ１と、露光に関する所定の計測処理、及び基板Ｐの交換処理が実行される計測ステーションＳＴ２とを備えている。照明系ＩＬ、マスクステージ３、及び投影光学系ＰＬは、露光ステーションＳＴ１に配置されている。投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子１５は、露光光ＥＬを射出する射出面１６を有する。第１光学素子１５から射出される露光光ＥＬの照射位置ＳＰ１は、露光ステーションＳＴ１に配置される。アライメントシステム６、及びフォーカス・レベリング検出システム７は、計測ステーションＳＴ２に配置されている。

アライメントシステム６は、基板Ｐのアライメントマークを検出して、ＸＹ平面内における基板Ｐの位置情報を計測する。アライメントシステム６は、基板Ｐのショット領域の位置情報を検出するために、基板Ｐのアライメントマークを検出する。アライメントシステム６は、基板Ｐと対向可能な第２光学素子１７を含む複数の光学素子を有し、それら光学素子を用いて、基板Ｐのアライメントマークを検出する。第１、第２基板ステージ１、２は、基板Ｐを保持して、第２光学素子１７と対向する計測位置ＳＰ２に移動可能である。アライメントシステム６は、基板Ｐのショット領域の位置情報を取得するために、第２光学素子１７を介して、計測位置ＳＰ２に配置された基板Ｐのアライメントマーク、または第１、第２基板ステージ１、２の上面に配置されている基準マークを検出する。

フォーカス・レベリング検出システム７は、第１、第２基板ステージ１、２に保持されている基板Ｐの表面の位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向に関する位置情報）を検出する。フォーカス・レベリング検出システム７は、計測位置ＳＰ２に配置され、第１、第２基板ステージ１、２に保持されている基板Ｐの表面に斜め方向から検出光を照射可能な投射装置７Ａと、基板Ｐの表面に照射され、その基板Ｐの表面で反射した検出光を受光可能な受光装置７Ｂとを有する。フォーカス・レベリング検出システム７は、基板Ｐの表面の位置情報のみならず、第１、第２基板ステージ１、２の上面の位置情報を検出することもできる。アライメントシステム６及びフォーカス・レベリング検出システム７による基板Ｐの位置情報の計測が実行される計測位置ＳＰ２は、計測ステーションＳＴ２に配置される。

第１、第２基板ステージ１、２のそれぞれは、照射位置ＳＰ１及び計測位置ＳＰ２を含むガイド面１１Ｇの所定領域を、基板Ｐを保持して移動可能である。本実施形態においては、ガイド面１１Ｇは、ＸＹ平面とほぼ平行である。第１、第２基板ステージ１、２のそれぞれは、露光ステーションＳＴ１と計測ステーションＳＴ２との間でガイド面１１Ｇ内を移動可能である。

本実施形態においては、第１、第２基板ステージ１、２は、例えば平面モータを含む第２駆動システム４２の作動により、第１ベース部材１１上で、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。第１、第２基板ステージ１、２を移動するための平面モータは、例えば米国特許第６４５２２９２号明細書に開示されているように、第１、第２基板ステージ１、２に配置されたマグネットアレイと、第１ベース部材１１に配置されたコイルアレイとを含む。

エンコーダシステム５は、ＸＹ平面内における第１、第２基板ステージ１、２（基板Ｐ）の位置情報を計測する。エンコーダシステム５は、第１基板ステージ１に配置されたエンコーダヘッド５１と、第２基板ステージ２に配置されたエンコーダヘッド５２と、露光光ＥＬの光路の周囲の少なくとも一部に配置されたスケール板５３とを備えている。スケール板５３は、エンコーダヘッド５１、５２と対向可能な位置に配置されている。スケール板５３は、露光ステーションＳＴ１及び計測ステーションＳＴ２のそれぞれに配置されている。露光ステーションＳＴ１に配置される第１、第２基板ステージ１、２のエンコーダヘッド５１、５２は、その露光ステーションＳＴ１に配置されているスケール板５３の下面と対向可能である。同様に、計測ステーションＳＴ２に配置される第１、第２基板ステージ１、２のエンコーダヘッド５１、５２は、その計測ステーションＳＴ２に配置されているスケール板５３の下面と対向可能である。なお、基板ステージに配置されたエンコーダヘッドとスケール板（グリッド板）とを備えたエンコーダシステムの例が、米国特許出願公開第２００６／０２２７３０９号明細書に開示されている。

また、本実施形態のエンコーダヘッド５１、５２は、スケール板５３に検出光を照射して、スケール板５３に対するＺ軸方向に関する位置情報を検出可能である。制御装置８は、エンコーダヘッド５１、５２の出力に基づいて、スケール板５３に対する第１、第２基板ステージ１、２のＺ軸方向に関する位置情報を検出することができる。

エンコーダヘッド５１は、第１基板ステージ１に保持される基板Ｐの周囲に複数配置されている。同様に、エンコーダヘッド５２は、第２基板ステージ２に保持される基板Ｐの周囲に複数配置されている。本実施形態において、エンコーダヘッド５１は、第１基板ステージ１の側面に複数配置されている。同様に、エンコーダヘッド５２は、第２基板ステージ２の側面に複数配置されている。

エンコーダシステム５は、エンコーダヘッド５１と二次元格子を含むスケール板（グリッド板）５３とによって、ＸＹ平面内における第１基板ステージ１の位置情報を計測可能である。エンコーダシステム５は、複数のエンコーダヘッド５１とスケール板５３とを対向させて計測動作を実行することによって、それら複数のエンコーダヘッド５１の計測結果に基づいて、第１基板ステージ１のＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の３つの方向に関する位置情報を計測可能である。同様に、エンコーダシステム５は、エンコーダヘッド５２と二次元格子を含むスケール板（グリッド板）５３とによって、ＸＹ平面内における第２基板ステージ２の位置情報を計測可能である。エンコーダシステム５は、複数のエンコーダヘッド５２とスケール板５３とを対向させて計測動作を実行することによって、それら複数のエンコーダヘッド５２の計測結果に基づいて、第２基板ステージ２のＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の３つの方向に関する位置情報を計測可能である。

スケール板５３は、例えばセラミックス、又は低膨張ガラス等、同一の材料で形成されている。スケール板５３は、反射型の回折格子を含む。回折格子は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に周期的な二次元格子を含む。回折格子は、エンコーダヘッド５１、５２と対向可能なスケール板５３の下面に配置されている。本実施形態において、スケール板５３の下面は、ＸＹ平面とほぼ平行である。

本実施形態において、露光装置ＥＸは、スケール板５３を投影光学系ＰＬと分離して支持する第１支持装置１８を備えている。第１支持装置１８は、例えば国際公開第２００７／０４０２５４号パンフレットに開示されているような、スケール板５３を吊り下げ支持する柔構造２０と、柔構造２０を支持するベースフレーム１２とを含む。柔構造２０は、スケール板５３を支持する計測フレーム２１と、計測フレーム２１を吊り下げ支持する複数の吊り下げ部材２２と、ベースフレーム１２と吊り下げ部材２２のそれぞれとの間に配置される防振装置２３とを有する。

計測フレーム２１は、プレート状の部材である。計測フレーム２１は、開口２１Ｋを有する。投影光学系ＰＬは、開口２１Ｋの内側に配置される。計測フレーム２１と投影光学系ＰＬとは離れている。すなわち、計測フレーム２１の開口２１Ｋの内面と、投影光学系ＰＬとは、非接触である。

スケール板５３は、支持部材５４を介して、計測フレーム２１に支持されている。支持部材５４は、計測フレーム２１の下面に接続されている。計測フレーム２１は、支持部材５４を介して、スケール板５３の少なくとも一部を支持する。計測フレーム２１は、スケール板５３の下面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、スケール板５３を支持する。

吊り下げ部材２２は、例えばチェーンである。なお、吊り下げ部材２２が、ワイヤ、あるいは上下端にフレクシャ構造を有するロッドでもよい。吊り下げ部材２２の上端は、防振装置２３を介して、ベースフレーム１２に接続される。吊り下げ部材２２の下端は、計測フレーム２１に接続される。このように、本実施形態においては、スケール板５３を支持する計測フレーム２１は、投影光学系ＰＬと非接触状態で、吊り下げ部材２２を介してベースフレーム１２に吊り下げて支持される。

また、本実施形態においては、アライメントシステム６の少なくとも一部、及びフォーカス・レベリング検出システム７の少なくとも一部も、計測フレーム２１に支持される。

また、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬを支持する第２支持装置１９を備えている。第２支持装置１９は、例えば国際公開第２００７／０４０２５４号パンフレットに開示されているような、投影光学系ＰＬを吊り下げ支持する柔構造２４を含む。柔構造２４は、ベースフレーム１２に支持される。柔構造２４は、投影光学系ＰＬの光学素子を保持する鏡筒２５と、鏡筒２５のフランジ２６を吊り下げ支持する複数の吊り下げ部材２７と、ベースフレーム１２と吊り下げ部材２７のそれぞれとの間に配置される防振装置２８とを有する。

本実施形態において、スケール板５３は、第１光学素子１５の周囲の少なくとも一部に配置される。本実施形態において、露光装置ＥＸは、第１光学素子１５とスケール板５３との位置関係を検出する検出システム３０を備えている。検出システム３０は、ＸＹ平面内における第１光学素子１５とスケール板５３との位置関係を検出する。本実施形態において、検出システム３０は、スケール板５３に配置され、第１光学素子１５とスケール板５３との相対位置を検出可能なセンサ３１を備えている。本実施形態において、検出システム３０は、第１光学素子１５とスケール板５３との位置関係を光学的に検出し、センサ３１は、検出光を射出する射出部を含む。本実施形態において、第１光学素子１５の側面に、センサ３１から射出された検出光を反射可能な反射面を有する反射部材３２が配置されている。検出システム３０は、レーザ干渉計を含み、反射部材３２の位置情報を光学的に検出して、ＸＹ平面内における第１光学素子１５の位置情報を検出する。なお、第１光学素子１５にセンサ３１を配置し、スケール板５３に反射部材３２を配置してもよい。また、検出システム３０を、光ファイバ干渉計システムとし、センサ３１を、光ファイバケーブルの先端部（射出部）としてもよい。また、検出システム３０が、電磁式センサ（ピックアップセンサ）を含んでもよい。その場合、第１光学素子１５及びスケール板５３の一方にピックアップセンサが配置され、他方に磁性体が配置される。

また、本実施形態の露光装置ＥＸは、液体ＬＱを介して露光光ＥＬで基板Ｐを露光する液浸露光装置である。露光装置ＥＸは、第１光学素子１５から射出される露光光ＥＬの光路が液体ＬＱで満たされるように液浸空間を形成可能な液浸部材２９を備えている。液浸空間は、液体ＬＱで満たされた空間である。本実施形態においては、液体ＬＱとして、水（純水）を用いる。本実施形態において、液浸部材２９は、例えば米国特許出願公開第２００４／０１６５１５９号明細書等に開示されているようなシール部材を含む。本実施形態において、液浸部材２９は、第１支持装置１８の計測フレーム２１に、支持部材３３を介して支持される。

液浸部材２９は、照射位置ＳＰ１に配置された物体の表面との間で液体ＬＱを保持することによって、第１光学素子１５と、照射位置ＳＰ１に配置された物体との間の露光光ＥＬの光路が液体ＬＱで満たされるように液浸空間を形成する。照射位置ＳＰ１に配置される物体は、第１、第２基板ステージ１、２、及び第１、第２基板ステージ１、２に保持される基板Ｐを含む。少なくとも基板Ｐの露光時に、液浸部材２９は、投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲを含む基板Ｐの表面の一部の領域（局所的な領域）が液体ＬＱで覆われるように液浸空間を形成する。すなわち、本実施形態の露光装置ＥＸは、局所液浸方式を採用する。

本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭと基板Ｐとを所定の走査方向に同期移動しつつ、マスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）である。本実施形態においては、基板Ｐの走査方向（同期移動方向）をＹ軸方向とし、マスクＭの走査方向（同期移動方向）もＹ軸方向とする。露光装置ＥＸは、基板Ｐを投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲに対してＹ軸方向に移動するとともに、その基板ＰのＹ軸方向への移動と同期して、照明系ＩＬの照明領域ＩＲに対してマスクＭをＹ軸方向に移動しつつ、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して基板Ｐを露光光ＥＬで露光する。これにより、マスクＭのパターンの像が基板Ｐに投影される。

照明系ＩＬは、所定の照明領域ＩＲを均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。照明系ＩＬは、照明領域ＩＲに配置されたマスクＭの少なくとも一部を均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。照明系ＩＬから射出される露光光ＥＬとして、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、及びＦ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）等が用いられる。本実施形態においては、露光光ＥＬとして、紫外光（真空紫外光）であるＡｒＦエキシマレーザ光を用いる。

マスクステージ３は、マスクＭを保持した状態で、照明領域ＩＲを含む第２ベース部材１４のガイド面１４Ｇ内を移動可能である。ガイド面１４Ｇは、ＸＹ平面とほぼ平行である。本実施形態においては、マスクステージ３は、平面モータを含む第１駆動システム４１の作動により、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の３つの方向に移動可能である。マスクステージ３を移動するための平面モータは、マスクステージ３に配置されたマグネットアレイと、第２ベース部材１４に配置されたコイルアレイとを含む。

投影光学系ＰＬは、所定の投影領域ＰＲに露光光ＥＬを照射する。投影領域ＰＲは、照射位置ＳＰ１を含む。投影光学系ＰＬは、投影領域ＰＲに配置された基板Ｐの少なくとも一部に、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率で投影する。投影光学系ＰＬの複数の光学素子は、鏡筒２５に保持されている。本実施形態の投影光学系ＰＬは、その投影倍率が例えば１／４、１／５、又は１／８等の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。本実施形態においては、投影光学系ＰＬの光軸はＺ軸と平行である。また、投影光学系ＰＬは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影光学系ＰＬは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。

また、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの結像特性を調整する結像特性調整システム４３を備えている。結像特性調整システム４３の例は、例えば米国特許第４６６６２７３号明細書、米国特許第６２３５４３８号明細書、及び米国特許公開第２００５／０２０６８５０号明細書等に開示されている。本実施形態の結像特性調整システム４３は、投影光学系ＰＬの複数の光学素子の一部を移動可能な駆動装置を含む。駆動装置は、投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち特定の光学素子を光軸方向（Ｚ軸方向）に移動可能である。また、駆動装置は、特定の光学素子を光軸に対して傾斜可能である。結像特性調整システム４３は、投影光学系ＰＬの特定の光学素子を動かすことによって、投影光学系ＰＬの各種収差（投影倍率、ディストーション、球面収差等）及び像面位置（焦点位置）等を含む結像特性を調整する。また、結像特性調整システム４３は、投影光学系ＰＬの特定の光学素子を動かすことによって、露光光ＥＬの照射位置ＳＰ１（投影領域ＰＲの位置）を調整可能である。なお、結像特性調整システムは、鏡筒２５の内部に保持されている一部の光学素子同士の間の空間の気体の圧力を調整する圧力調整装置を含んでもよい。結像特性調整システム４３は、制御装置８により制御される。

マスクステージ３（マスクＭ）の位置情報は、レーザ干渉計を含む干渉計システム４によって計測される。干渉計システム４は、マスクステージ３に設けられた反射ミラーを用いて位置情報を計測する。制御装置８は、干渉計システム４の計測結果に基づいて、第１駆動システム４１を作動し、マスクステージ３（マスクＭ）の位置制御を実行する。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に関する第１、第２基板ステージ１、２（基板Ｐ）の位置情報は、エンコーダシステム５によって計測され、Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向に関する基板Ｐの表面の位置情報は、フォーカス・レベリング検出システム７によって検出される。制御装置８は、エンコーダシステム５の計測結果及びフォーカス・レベリング検出システム７の検出結果に基づいて、第２駆動システム４２を作動し、第１、第２基板ステージ１、２（基板Ｐ）の位置制御を実行する。

図３は、基板Ｐを保持した第１基板ステージ１を示す平面図である。図３に示すように、エンコーダヘッド５１は、第１基板ステージ１の側面に複数配置されている。また、第１基板ステージ１は、第１光学素子１５から射出される露光光ＥＬを計測可能な計測部６１を備えている。計測部６１の少なくとも一部は、第１光学素子１５の射出面と対向可能な第１基板ステージ１の上面に配置されている。計測部６１は、空間像計測センサを含み、投影光学系ＰＬの空間像を計測可能である。計測部６１は、例えば第１基板ステージ１の上面の少なくとも一部に配置された露光光ＥＬが通過可能な透過部８１と、その透過部８１を介した露光光ＥＬを受光可能な光センサとを含む。計測部６１は、投影光学系ＰＬの空間像を計測するとともに、第１光学素子１５から射出される露光光ＥＬの照射位置ＳＰ１（投影光学系ＰＬの投影位置）の位置情報を求めることができる。また、計測部６１は、アライメントシステム６によって検出される基準マーク８２と、フォーカス・レベリング検出システム７によって検出される基準面８３とを有する。第２基板ステージ２は、第１基板ステージ１と同様の構成を有する。すなわち、第２基板ステージ２の側面には、エンコーダヘッド５２が複数配置される。また、第２基板ステージ２は、第１基板ステージ１の計測部６１と同様の構成を有する計測部６２を有する。計測部６２は、透過部９１、基準マーク９２、及び基準面９３を有する。また、図３に示すように、基板Ｐには、複数のショット領域Ｓがマトリクス状に配置される。

図４は、スケール板５３と第１光学素子１５との関係を模式的に示す平面図である。図４に示すように、本実施形態において、スケール板５３は、複数のプレート部材で構成されている。本実施形態においては、第１光学素子１５の周囲に４つのスケール板５３が配置されている。センサ３１は、１つのスケール板５３に関して、複数配置されている。本実施形態においては、１つのスケール板５３に関して、少なくとも、Ｘ軸を計測軸とする第１のセンサ３１と、Ｙ軸を計測軸とする第２のセンサ３１とが配置される。また、詳細な図示は省略するが、１つのスケール板５３に関して、Ｘ軸（又はＹ軸）を計測軸とするセンサ３１が複数配置されている。これにより、検出システム３０は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に関する第１光学素子１５とスケール板５３との位置関係を検出することができる。

また、本実施形態の露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬを非接触で位置決めする位置決め装置７０を備えている。位置決め装置７０は、投影光学系ＰＬとベースフレーム１２との相対位置の変化を抑制するために、投影光学系ＰＬを位置決めする。本実施形態において、位置決め装置７０は、ベースフレーム１２に対して投影光学系ＰＬを位置決めする。

図５は、位置決め装置７０を説明するための図であって、計測フレーム２１及び投影光学系ＰＬの一部を模式的に示す平面図である。位置決め装置７０は、ベースフレーム１２に対する投影光学系ＰＬの位置情報を計測する検出装置７１と、検出装置７１の計測結果に基づいて、ベースフレーム１２に対して投影光学系ＰＬを移動可能な駆動装置７２とを有する。

駆動装置７２は、フランジ２６の周囲に配置された第１、第２、第３駆動ユニット７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃを有する。第１〜第３駆動ユニット７２Ａ〜７２Ｃのそれぞれは、コラム７５Ａ〜７５Ｃを介してベースフレーム１２に支持されたアーム部７６Ａ〜７６Ｃのそれぞれに配置されている。すなわち、第１〜第３駆動ユニット７２Ａ〜７２Ｃのそれぞれは、アーム部７６Ａ〜７６Ｃ及びコラム７５Ａ〜７５Ｃを介して、ベースフレーム１２に支持されている。ベースフレーム１２とアーム部７６Ａ〜７６Ｃとの位置関係は固定されている。

第１駆動ユニット７２Ａは、アーム部７６Ａに対してフランジ２６をＺ軸方向に移動可能なアクチュエータ７３Ａと、フランジ２６を周方向（θＺ方向）に移動可能なアクチュエータ７４Ａとを有する。同様に、第２駆動ユニット７２Ｂは、アーム部７６Ｂに対してフランジ２６をＺ軸方向、θＺ方向に移動可能なアクチュエータ７３Ｂ、７４Ｂを有し、第３駆動ユニット７２Ｃは、アーム部７６Ｃに対してフランジ２６をＺ軸方向、θＺ方向に移動可能なアクチュエータ７３Ｃ、７４Ｃを有する。本実施形態において、アクチュエータ７３Ａ〜７３Ｃ、７４Ａ〜７４Ｃは、例えばボイスコイルモータ、あるいはＥＩコア方式等、非接触の電磁アクチュエータである。第１〜第３駆動ユニット７２Ａ〜７２Ｃを含む駆動装置７２は、アーム部７６Ａ〜７６Ｃ（ベースフレーム１２）に対して、投影光学系ＰＬを、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。

検出装置７１は、フランジ２６上に配置された第１、第２、第３加速度センサ７１Ａ、７１Ｂ，７１Ｃを有する。第１〜第３加速度センサ７１Ａ〜７１Ｃのそれぞれは、２軸の加速度センサである。第１〜第３加速度センサ７１Ａ〜７１Ｃを含む検出装置７１は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に関する投影光学系ＰＬの加速度情報を検出可能である。

第１〜第３加速度センサ７１Ａ〜７１Ｃを含む検出装置７１の検出結果は、制御装置８に出力される。制御装置８は、検出装置７１の検出結果(加速度情報）に基づいて、ベースフレーム１２に対する投影光学系ＰＬの位置情報（変位情報）を求めることができる。制御装置８は、検出装置７１の検出結果に基づいて、ベースフレーム１２に対する投影光学系ＰＬの位置が変化しないように、駆動装置７２を制御する。すなわち、制御装置８は、検出装置７１の検出結果に基づいて、ベースフレーム１２と投影光学系ＰＬとの位置関係が固定されるように、駆動装置７２を制御する。

次に、上述の構成を有する露光装置ＥＸの動作の一例について、図６のフローチャートを参照して説明する。

本実施形態においては、例えば第１基板ステージ１が露光ステーションＳＴ１に配置されているとき、第２基板ステージ２が計測ステーションＳＴ２に配置される。例えば、露光ステーションＳＴ１に存在する第１基板ステージ１に保持された基板Ｐの露光処理が実行されているとき、計測ステーションＳＴ２に存在する第２基板ステージ２に保持された露光前の基板Ｐの位置情報の計測処理が実行される。基板Ｐの位置情報は、アライメントシステム６の検出基準（基準位置）に対する基板Ｐのアライメント情報（基板Ｐの各ショット領域ＳのＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の位置情報）、及び所定の基準面に対する基板Ｐの表面の位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向の位置情報）の少なくとも一方を含む。

制御装置８は、計測ステーションＳＴ２において、基板Ｐの交換、及び所定の計測処理を開始する。例えば、制御装置８は、計測ステーションＳＴ２の基板交換位置に第２基板ステージ２を配置し、搬送システム（不図示）を用いて、その第２基板ステージ２に露光前の基板Ｐをロードする。そして、制御装置８は、計測ステーションＳＴ２において、基板Ｐの位置情報の計測処理を開始する。一方、露光ステーションＳＴ１には、第１基板ステージ１が配置されており、計測ステーションＳＴ２で計測処理された後の基板Ｐの露光処理が開始される。

本実施形態において、計測ステーションＳＴ２における基板Ｐの位置情報の計測処理は、アライメントシステム６及びフォーカス・レベリング検出システム７を用いる検出動作を含む。制御装置８は、計測ステーションＳＴ２において、第２基板ステージ２をＸＹ方向に移動し、アライメントシステム６の検出領域に、第２基板ステージ２の計測部６２を配置する。そして、制御装置８は、エンコーダシステム５（エンコーダヘッド５２）を用いて、ＸＹ平面内における第２基板ステージ２の位置情報を計測しつつ、アライメントシステム６を用いて、計測部６２の基準マーク９２を検出する（ステップＳＡ１）。制御装置８は、エンコーダシステム５の計測結果、及びアライメントシステム６の検出結果に基づいて、エンコーダシステム５によって規定される座標系のＸＹ平面内における基準マーク９２の位置情報を導出する。

また、制御装置８は、計測ステーションＳＴ２において、エンコーダヘッド５２を用いて、Ｚ軸方向における第２基板ステージ２の位置情報を計測しつつ、フォーカス・レベリング検出システム７を用いて、計測部６２の基準面９３を検出する（ステップＳＡ２）。制御装置８は、エンコーダヘッド５２の計測結果、及びフォーカス・レベリング検出システム７の検出結果に基づいて、エンコーダシステム５（エンコーダヘッド５２）によって規定される座標系のＺ軸、θＸ、及びθＹ方向における基準面９３の位置情報を導出する。

また、制御装置８は、計測ステーションＳＴ２において、エンコーダシステム５を用いて、ＸＹ平面内における第２基板ステージ２の位置情報を計測しつつ、アライメントシステム６を用いて、第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐのアライメントマークを検出する（ステップＳＡ３）。制御装置８は、エンコーダシステム５の計測結果、及びアライメントシステム６の検出結果に基づいて、エンコーダシステム５によって規定される座標系のＸＹ平面内におけるアライメントマークの位置情報を導出する。

また、制御装置８は、計測ステーションＳＴ２において、エンコーダヘッド５２を用いて、Ｚ軸方向における第２基板ステージ２の位置情報を計測しつつ、フォーカス・レベリング検出システム７を用いて、第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐの表面の位置情報を検出する（ステップＳＡ４）。制御装置８は、エンコーダヘッド５２の計測結果、及びフォーカス・レベリング検出システム７の検出結果に基づいて、エンコーダシステム５（エンコーダヘッド５２）によって規定される座標系のＺ軸、θＸ、及びθＹ方向における基板Ｐの表面の位置情報を導出する。

制御装置８は、ステップＳＡ３で検出した基板Ｐのアライメントマークの位置情報に基づいて、ステップＳＡ１の検出結果に基づいて規定される、アライメントシステム６の検出基準（基準位置）に対する基板Ｐの各ショット領域の位置情報（配列情報）を演算処理によって導出する（ステップＳＡ５）。

本実施形態においては、制御装置８は、基板Ｐの複数のショット領域のうち、一部のショット領域（例えば、８〜１６個程度）をアライメントショット領域として選択し、その選択されたショット領域に対応するアライメントマークを、アライメントシステム６を用いて検出する。そして、制御装置８は、例えば米国特許第４７８０６１７号明細書等にされているような、検出されたアライメントマークの位置情報を統計演算して基板Ｐの各ショット領域の配列情報を導出する、所謂、ＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）処理を実行する。これにより、制御装置８は、ＸＹ平面内における基板Ｐの各ショット領域の配列情報を導出することができる。

また、制御装置８は、ステップＳＡ４で検出した基板Ｐの表面の位置情報に基づいて、基準面９３に対する基板Ｐの表面の各ショット領域の近似平面（近似表面）を導出する（ステップＳＡ６）。

露光ステーションＳＴ１における処理、及び計測ステーションＳＴ２における処理のそれぞれが終了すると、制御装置８は、第１基板ステージ１を計測ステーションＳＴ２に移動するとともに、第２基板ステージ２を露光ステーションＳＴ１に移動する。制御装置８は、露光後の基板Ｐを保持した第１基板ステージ１を計測ステーションＳＴ２に移動した後、第１基板ステージ１上の基板Ｐを搬送システムを用いてアンロードする。そして、露光前の基板Ｐが計測ステーションＳＴ２の第１基板ステージ１にロードされ、上述のステップＳＡ１〜ＳＡ６を含む計測処理が行われる。

制御装置８は、計測ステーションＳＴ２において計測処理された基板Ｐを保持した第２基板ステージ２を、露光ステーションＳＴ１に移動した後、その露光ステーションＳＴ１において、第２基板ステージ２を移動して、投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲに第２基板ステージ２の計測部６２を配置する。

液体ＬＱを介して形成される投影光学系ＰＬの像面と基準面９３とがほぼ一致するように、第２基板ステージ２の位置及び姿勢が制御される。これにより、エンコーダヘッド５２の検出値と、液体ＬＱを介して形成される投影光学系ＰＬの像面と、基準面９３との関係が規定される。制御装置８は、ステップＳＡ６で導出された基板Ｐの近似平面と、エンコーダヘッド５２の検出値と、液体ＬＱを介して形成される投影光学系ＰＬの像面との関係を導出する（ステップＳＡ７）。

そして、制御装置８は、エンコーダシステム５を用いて、ＸＹ平面内における第２基板ステージ２の位置情報を計測しつつ、計測部６２の透過部９１及び光センサを用いて、マスクＭのアライメントマークの空間像を、液体ＬＱを介して検出する（ステップＳＡ８）。すなわち、制御装置８は、投影光学系ＰＬと計測部６２とを対向させ、投影光学系ＰＬの第１光学素子１５と計測部６２との間の光路を液体ＬＱで満たした状態で、マスクＭのアライメントマークを露光光ＥＬで照明する。これにより、マスクＭのアライメントマークの空間像が、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して計測部６２に投影される。計測部６２の光センサは、マスクＭのアライメントマークの空間像を液体ＬＱを介して計測する。制御装置８は、エンコーダシステム５の計測結果、及び計測部６２（光センサ）の計測結果に基づいて、エンコーダシステム５によって規定される座標系のＸＹ平面内における空間像の位置情報を導出する。空間像の位置は、投影領域ＰＲの位置であり、露光光ＥＬの照射位置ＳＰ１である。

マスクＭのパターンとアライメントマークとは所定の位置関係で形成されている。また、計測部６２の基準マーク９２と透過部９１（光センサ）との位置関係は既知である。制御装置８は、ステップＳＡ８の計測結果に基づいて、エンコーダシステム５によって規定される座標系のＸＹ平面内における基準位置と照射位置ＳＰ１との位置関係を導出する（ステップＳＡ９）。

制御装置８は、ステップＳＡ５で求めた、エンコーダシステム５によって規定される座標系のＸＹ平面内における基準位置と基板Ｐの各ショット領域Ｓとの位置関係（基準位置に対するショット領域Ｓの配列情報）、及びステップＳＡ９で求めた、エンコーダシステム５によって規定される座標系のＸＹ平面内における基準位置と照射位置ＳＰ１との位置関係に基づいて、エンコーダシステム５によって規定される座標系のＸＹ平面内における基板Ｐの各ショット領域と照射位置ＳＰ１との関係を導出する（ステップＳＡ１０）。

また、制御装置８は、ステップＳＡ７で求めた、基板Ｐの近似平面、及び液体ＬＱを介して形成される投影光学系ＰＬの像面に関連付けされているエンコーダヘッド５２の検出値に基づいて、基板Ｐの表面（露光面）の位置を調整しつつ、ステップＳＡ１０で求めた、ＸＹ平面内における基板Ｐの各ショット領域と照射位置ＳＰ１との位置関係に基づいて、ＸＹ平面内における基板Ｐの位置を制御し、基板Ｐの各ショット領域Ｓを順次露光する（ステップＳＡ１１）。

第２基板ステージ２上の基板Ｐの露光処理が終了した後、制御装置８は、露光ステーションＳＴ１の第２基板ステージ２を計測ステーションＳＴ２に移動し、計測ステーションＳＴ２で計測処理を終えた基板Ｐを保持した第１基板ステージ１を露光ステーションＳＴ１に移動する。制御装置８は、計測ステーションＳＴ２に移動した第２基板ステージ２に保持されている露光後の基板Ｐを、搬送システムを用いてアンロードする。

上述の手順を繰り返して、第１基板ステージ１と第２基板ステージ２とが交互に露光ステーションＳＴ１に投入され、複数の基板Ｐが順次露光される。

本実施形態においては、スケール板５３は、第１支持装置１８に支持され、第１光学素子１５は、スケール板５３と分離して、第２支持装置１９に支持されている。この場合、第１光学素子１５とスケール板５３との相対位置が変化し、照射位置ＳＰ１とスケール板５３との相対位置が変化する可能性がある。また、本実施形態においては、位置決め装置７０により、ベースフレーム１２に対する第１光学素子１５（投影光学系ＰＬ）の位置が変化する可能性がある。この場合においても、第１光学素子１５とスケール板５３との相対位置が変化する可能性がある。第１光学素子１５とスケール板５３との相対位置が変化すると、エンコーダシステム５の計測精度が低下し、その結果、露光不良が発生する可能性がある。

そこで、本実施形態においては、制御装置８は、検出システム３０を用いて、第１光学素子１５とスケール板５３との位置関係を検出し、その検出結果に基づいて、エンコーダシステム５の計測結果を補正する。そして、制御装置８は、その補正されたエンコーダシステム５の計測結果に基づいて、第１、第２基板ステージ１、２の移動を制御する。

本実施形態においては、露光ステーションＳＴ１及び計測ステーションＳＴ２における第１、第２基板ステージ１、２に対する処理が実行されているとき、検出システム３０が、第１光学素子１５とスケール板５３との位置関係を検出（モニタ）する。具体的には、検出システム３０は、少なくとも、計測ステーションＳＴ２における基板Ｐのアライメントマークの検出時、及び露光ステーションＳＴ１における基板Ｐの露光時に、第１光学素子１５とスケール板５３との位置関係を検出する。

制御装置８は、露光ステーションＳＴ１において、例えば第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐの露光処理を実行しているときに、検出システム３０の検出結果に基づいて、第１光学素子１５とスケール板５３との位置関係が変動したと判断した場合、その検出結果に基づいて、エンコーダシステム５から出力される計測結果を補正する。例えば、制御装置８は、検出システム３０の検出結果に基づいて、第１光学素子１５に対してスケール板５３がＸＹ平面内における所定方向（例えばＹ軸方向）に所定量だけ変位したと判断したとき、エンコーダシステム５から出力される計測結果を、所定量に応じて補正する。そして、制御装置８は、その補正後のエンコーダシステム５の計測結果に基づいて、第２基板ステージ２の移動を制御しつつ、その第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐの露光を実行する。これにより、基板Ｐの露光時に、照射位置ＳＰ１と基板Ｐのショット領域Ｓとの位置関係が補正され、制御装置８は、照射位置ＳＰ１に対して基板Ｐのショット領域Ｓを所望の位置に配置した状態で、そのショット領域Ｓを露光することができる。

また、制御装置８は、エンコーダシステム５の計測結果を補正する代わりに、第２基板ステージ２を移動するための第２駆動システム４２による駆動量を補正することができる。本実施形態において、制御装置８は、エンコーダシステム５の計測結果に基づいて、第２駆動システム４２より所定の駆動量を発生させて、第２基板ステージ２を移動する。したがって、制御装置８は、検出システム３０の検出結果に基づいて、第２基板ステージ２を移動するための第２駆動システム４２の駆動量を補正することによって、基板Ｐの露光時に、照射位置ＳＰ１と基板Ｐのショット領域Ｓとの位置関係を補正することができる。

なお、制御装置８は、検出システム３０の検出結果に基づいて、エンコーダシステム５の計測結果、及び第２駆動システム４２による駆動量の両方を補正してもよい。

また、制御装置８は、アライメントシステム６が第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐのアライメントマークを検出しているときの検出システム３０の検出結果に対して、その第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐの露光を実行するときの検出システム３０の検出結果が変化したとき、検出システム３０の検出結果に基づいて、アライメントシステム６の検出結果を補正することができる。すなわち、計測ステーションＳＴ２においてアライメントシステム６を用いて第２基板ステージ２上の基板Ｐのアライメントマークを検出しているときと、露光ステーションＳＴ１において第２基板ステージ２上の基板Ｐを露光するときとで、第１光学素子１５とスケール板５３との位置関係が変動した場合、制御装置８は、検出システム３０の検出結果に基づいて、アライメントシステム６の検出結果を補正する。アライメントシステム６の検出結果の補正は、ステップＳＡ５で演算処理によって導出した各ショット領域Ｓの配列情報の補正を含む。

制御装置８は、検出システム３０の検出結果に基づいて、基板Ｐの露光時におけるＸＹ平面内におけるスケール板５３の位置が、アライメントマークの検出時におけるＸＹ平面内におけるスケール板５３の位置に対して、所定方向に所定量だけ変位したと判断したとき、アライメントシステム６の検出結果（ＥＧＡ処理によって導出したショット領域Ｓの配列情報)を、所定量に応じて補正する。そして、制御装置８は、その補正後のアライメントシステム６の検出結果（ショット領域Ｓの配列情報)に基づいて、第２基板ステージ２の移動を制御しつつ、その第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐの露光を実行する。

また、例えばアライメントシステム６を用いて基板Ｐのアライメントマークを検出しているときに、検出システム３０の検出結果に基づいて、第１光学素子１５とスケール板５３との位置関係が変動したと判断したとき、制御装置８は、その検出結果に基づいて、アライメントシステム６の検出結果（アライメントマークの位置情報）を補正することができる。そして、制御装置８は、その補正されたアライメントマークの位置情報に基づいて、基板Ｐの露光時に、露光光ＥＬの照射位置ＳＰ１とショット領域Ｓとの位置関係を補正することができる。

また、ステップＳＡ９において、アライメントシステム６の検出基準（基準位置）と照射位置ＳＰ１との位置関係（ベースライン情報）を導出するときに、検出システム３０の検出結果に基づいて、第１光学素子１５とスケール板５３との位置関係が変動したと判断したとき、制御装置８は、その検出結果に基づいて、検出基準（基準位置）と照射位置ＳＰ１との位置関係（ベースライン情報）を補正することができる。そして、制御装置８は、その補正されたベースライン情報に基づいて、基板Ｐの露光時に、露光光ＥＬの照射位置ＳＰ１とショット領域Ｓとの位置関係を補正することができる。

また、制御装置８は、検出システム３０の検出結果に基づいて、結像特性調整システム４３を用いて、露光光ＥＬの照射位置ＳＰ１を補正することができる。例えば、第１光学素子１５に対してスケール板５３がＸＹ平面内における所定方向に所定量だけ変位したと判断したとき、制御装置８は、結像特性調整システム４３を用いて、照射位置ＳＰ１を、所定量に応じて補正（シフト）する。そして、制御装置８は、その補正後の照射位置ＳＰ１に照射される露光光ＥＬで基板Ｐの露光を実行する。これにより、基板Ｐの露光時に、照射位置ＳＰ１と基板Ｐのショット領域Ｓとの位置関係が補正される。

また、制御装置８は、検出システム３０の検出結果に基づいて、マスクステージ３を移動するための第１駆動システム４１による駆動量を補正することもできる。こうすることによっても、制御装置８は、基板Ｐのショット領域Ｓに所望の位置関係でマスクＭのパターンの像を投影することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、例えばスケール板５３の位置が変化する場合でも、エンコーダシステム５を用いて、第１、第２基板ステージ１、２の位置情報を計測して、基板Ｐのショット領域Ｓに所望の位置関係でマスクＭのパターンの像を投影することができ、露光不良の発生を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、計測フレーム２１と投影光学系ＰＬとが分離しているので、例えば計測フレーム２１の振動が投影光学系ＰＬに伝達されることが抑制される。本実施形態においては、計測フレーム２１は、投影光学系ＰＬの像面に対する第１、第２基板ステージ１、２の上面（基板Ｐの表面）の位置情報（位置関係）を検出するためのフォーカス・レベリング検出システム７を支持している。そのフォーカス・レベリング検出システム７が、例えば振動子等を有する場合でも、計測フレーム２１の振動が投影光学系ＰＬに伝達されることが抑制される。また、フォーカス・レベリング検出システム７が、例えば光源、受光素子等を有する場合でも、計測フレーム２１の熱が投影光学系ＰＬに伝達されることが抑制される。また、計測フレーム２１は、投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲに対する第１、第２ッ基板ステージ１、２（基板Ｐ）の位置情報（位置関係）を検出するためのアライメントシステム６を支持している。そのアライメントシステム６が、例えば光源、受光素子等を有する場合でも、計測フレーム１２の熱が投影光学系ＰＬに伝達されることが抑制される。

また、本実施形態によれば、計測フレーム２１がベースフレーム１２に吊り下げ支持されており、マスクステージ３、及び第１、第２基板ステージ１、２が移動する際の振動、あるいは床面ＦＬ（ベースフレーム１２）からの振動が、計測フレーム２１に伝達されることが抑制される。

また、本実施形態によれば、投影光学系ＰＬがベースフレーム１２に吊り下げ支持されており、マスクステージ３、及び第１、第２基板ステージ１、２が移動する際の振動、あるいは床面ＦＬ（ベースフレーム１２）からの振動が、投影光学系ＰＬに伝達されることが抑制される。

なお、上述の各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、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レチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭ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）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、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）にも適用することができる。

さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板Ｐ上に転写した後、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

また、例えば米国特許第６６１１３１６号明細書に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。また、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。

また、本発明は、例えば米国特許第６８９７９６３号明細書、欧州特許出願公開第１７１３１１３号明細書等に開示されているような、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージと、基板Ｐを保持せずに、露光に関する所定の計測を実行可能な計測器（計測部材）を搭載して移動可能な計測ステージとを備えた露光装置にも適用できる。

露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又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。

また、上述の各実施形態では、露光光ＥＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光を発生する光源装置として、ＡｒＦエキシマレーザを用いてもよいが、例えば、米国特許第７０２３６１０号明細書に開示されているように、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザなどの固体レーザ光源、ファイバーアンプなどを有する光増幅部、及び波長変換部などを含み、波長１９３ｎｍのパルス光を出力する高調波発生装置を用いてもよい。さらに、上記実施形態では、前述の各照明領域と、投影領域がそれぞれ矩形状であるものとしたが、他の形状、例えば円弧状などでもよい。

なお、上述の各実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６７７８２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する可変成形マスク（電子マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれる）を用いてもよい。可変成形マスクは、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）等を含む。また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしても良い。自発光型画像表示素子としては、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、無機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）、ＬＥＤディスプレイ、ＬＤディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）等が挙げられる。

上述の各実施形態においては、投影光学系ＰＬを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系ＰＬを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。このように投影光学系ＰＬを用いない場合であっても、露光光はレンズ等の光学部材を介して基板に照射され、そのような光学部材と基板との間の所定空間に液浸空間が形成される。

また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板Ｐ上に形成することによって、基板Ｐ上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。

以上のように、本実施形態の露光装置ＥＸは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およ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。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図７に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、上述の実施形態に従って、マスクのパターンを用いて露光光で基板を露光すること、及び露光された基板を現像することを含む基板処理（露光処理）を含む基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

本実施形態に係る露光装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係る露光装置の一部を拡大した図である。 本実施形態に係る第１基板ステージを示す平面図である。 本実施形態に係るスケール板と第１光学素子との関係を模式的に示す平面図である。 本実施形態に係る位置決め装置を説明するための模式図である。 本実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。 マイクロデバイスの製造工程の一例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１…第１基板ステージ、２…第２基板ステージ、５…エンコーダシステム、６…アライメントシステム、７…フォーカス・レベリング検出システム、８…制御装置、１２…ベースフレーム、１５…第１光学素子、１８…第１支持装置、１９…第２支持装置、２０…柔構造、２１…計測フレーム、２９…液浸部材、３０…検出システム、３１…センサ、４１…第１駆動システム、４２…第２駆動システム、４３…結像特性調整システム、５１…エンコーダヘッド、５２…エンコーダヘッド、５３…スケール板、７０…位置決め装置、７１…検出装置、７２…駆動装置、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、Ｐ…基板、ＳＰ１…照射位置、ＳＰ２…計測位置、ＳＴ１…露光ステーション、ＳＴ２…計測ステーション

Claims (22)

1. 露光光で基板を露光する露光装置であって、
   基板の露光が行われる露光ステーションに配置され、前記露光光を射出する第１光学部材と、
   基板の位置情報の計測が行われる計測ステーションに配置され、基板のアライメントマークを検出するための第２光学部材と、
   前記第１光学部材から射出される前記露光ステーションの前記露光光の照射位置及び前記第２光学部材と対向する前記計測ステーションの計測位置を含む所定面内を、基板を保持して移動可能な可動部材と、
   前記露光光の光路の周囲の少なくとも一部に配置されたスケール部材と、
   前記スケール部材を前記第１光学部材と分離して支持する第１支持装置と、
   前記可動部材に配置され、前記スケール部材と対向可能なエンコーダヘッドを含み、前記可動部材の位置情報を計測する計測システムと、
   前記第１光学部材と前記スケール部材との第１位置関係を検出する検出システムと、を備え、
   前記計測ステーションにおいて前記可動部材上の基板のアライメントマークが検出されているときの前記検出システムによる前記第１位置関係の検出結果に基づいて、前記露光ステーションにおいて前記可動部材上の前記基板が露光されるときの前記露光光の照射位置と前記基板との第２位置関係を補正する露光装置。
2. 前記検出システムの検出結果に基づいて、前記第２光学部材を有するアライメントシステムの検出結果を補正し、その補正後の前記アライメントシステムの検出結果に基づいて前記第２位置関係を補正する請求項１記載の露光装置。
3. 前記アライメントシステムの検出結果に基づいて、前記基板の複数のショット領域の配列情報を導出する演算装置を備え、
   前記アライメントシステムの検出結果の補正は、前記配列情報の補正を含む請求項２記載の露光装置。
4. 前記検出システムの検出結果に基づいて、前記露光光の照射位置と前記第２光学部材を有するアライメントシステムの検出基準との第３位置関係を補正し、その補正後の第３位置関係に基づいて前記第２位置関係を補正する請求項１又は２記載の露光装置。
5. 前記露光光の照射位置と前記基板との第２位置関係は、前記露光光の照射位置と前記基板のショット領域との位置関係を含む請求項１〜４のいずれか一項記載の露光装置。
6. 前記検出システムの検出結果に基づいて、前記計測システムの計測結果を補正する請求項１〜５のいずれか一項記載の露光装置。
7. 前記計測システムの計測結果に基づいて、前記可動部材の位置制御を実行する駆動システムを備え、
   前記第２位置関係の補正は、前記計測システムの計測結果の補正を含む請求項１〜５のいずれか一項記載の露光装置。
8. 前記計測システムの計測結果に基づいて、前記可動部材の位置制御を実行する駆動システムを備え、
   前記第２位置関係の補正は、前記可動部材を移動するための前記駆動システムの駆動量の補正を含む請求項１〜５のいずれか一項記載の露光装置。
9. 前記露光光の照射位置を調整可能な調整システムを備え、
   前記第２位置関係の補正は、前記露光光の照射位置の補正を含む請求項１〜８のいずれか一項記載の露光装置。
10. 前記計測システムは、前記所定面内における前記可動部材の位置情報を計測し、
    前記検出システムは、前記所定面内における前記光学部材と前記スケール部材との位置関係を検出する請求項１〜９のいずれか一項記載の露光装置。
11. 前記スケール部材は、前記第１光学部材の周囲の少なくとも一部に配置される請求項１〜１０のいずれか一項記載の露光装置。
12. 前記検出システムは、前記第１光学部材及び前記スケール部材の少なくとも一方に配置され、前記第１光学部材とスケール部材との相対位置を検出可能なセンサを含む請求項１〜１１のいずれか一項記載の露光装置。
13. 前記第１光学部材を非接触で位置決めする位置決め装置を備える請求項１〜１２のいずれか一項記載の露光装置。
14. 前記第１支持装置は、前記スケール部材を吊り下げ支持する柔構造と、前記柔構造を支持するフレームとを有し、
    前記位置決め装置は、前記フレームに対して前記第１光学部材を位置決めする請求項１３記載の露光装置。
15. 前記位置決め装置は、前記フレームに対する前記第１光学部材の位置情報を計測する第１検出装置と、前記第１検出装置の計測結果に基づいて、前記フレームに対して前記第１光学部材を移動可能な駆動装置とを有する請求項１４記載の露光装置。
16. 前記第１支持装置は、前記第１光学部材と前記可動部材との位置関係を検出する第２検出装置を支持する請求項１〜１５のいずれか一項記載の露光装置。
17. 前記第１光学部材から射出される前記露光光の光路が液体で満たされるように液浸空間を形成可能な液浸部材を備え、
    前記第１支持装置は、前記液浸部材を支持する請求項１〜１６のいずれか一項記載の露光装置。
18. 前記第１光学部材を支持する第２支持装置を備える請求項１〜１７のいずれか一項記載の露光装置。
19. 前記可動部材を少なくとも２つ備え、
    一方の可動部材が前記露光ステーションに配置されるとき、他方の可動部材が前記計測ステーションに配置される請求項１〜１８のいずれか一項記載の露光装置。
20. 請求項１〜１９のいずれか一項記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
    露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
21. 露光光で基板を露光する露光方法であって、
    基板の露光が行われる露光ステーションに配置された第１光学部材から射出される前記露光光の照射位置及び基板の位置情報の計測が行われる計測ステーションに配置され、基板のアライメントマークを検出するための第２光学部材と対向する計測位置を含む所定面内を基板を保持して移動可能な可動部材の位置情報を計測するための計測システムのエンコーダヘッドを、前記可動部材に配置することと、
    前記露光光の光路の周囲の少なくとも一部に、前記第１光学部材と分離して第１支持装置に支持されるスケール部材を配置することと、
    前記計測ステーションにおいて前記可動部材上の基板のアライメントマークが検出されているときに前記第１光学部材と前記スケール部材との第１位置関係を検出することと、
    前記第１位置関係の検出結果に基づいて、前記露光ステーションにおいて前記可動部材上の前記基板が露光されるときの前記露光光の照射位置と前記基板との第２位置関係を調整して、前記基板を露光することと、を含む露光方法。
22. 請求項２１記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
    露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。

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