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WO2005048325A1 - ステージ駆動方法及びステージ装置並びに露光装置 - Google Patents

ステージ駆動方法及びステージ装置並びに露光装置 Download PDF

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WO2005048325A1
WO2005048325A1 PCT/JP2004/016584 JP2004016584W WO2005048325A1 WO 2005048325 A1 WO2005048325 A1 WO 2005048325A1 JP 2004016584 W JP2004016584 W JP 2004016584W WO 2005048325 A1 WO2005048325 A1 WO 2005048325A1
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WO
WIPO (PCT)
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stage
wafer
driving
axis
guide portion
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/016584
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yuichi Shibazaki
Original Assignee
Nikon Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corporation filed Critical Nikon Corporation
Priority to JP2005515422A priority Critical patent/JPWO2005048325A1/ja
Priority to EP04818466A priority patent/EP1688988A1/en
Publication of WO2005048325A1 publication Critical patent/WO2005048325A1/ja
Priority to US11/432,508 priority patent/US20060215144A1/en

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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716—Stages
    • G—PHYSICS
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    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
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    • G03F7/70725—Stages control
    • G—PHYSICS
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70758—Drive means, e.g. actuators, motors for long- or short-stroke modules or fine or coarse driving

Definitions

  • Stage driving method stage apparatus, and exposure apparatus
  • the present invention relates to a stage driving method, a stage apparatus, and an exposure apparatus, and more particularly to a stage driving method, a stage apparatus, and an exposure apparatus suitable for driving a stage supported in a cantilever state. is there.
  • Patent Document 1 discloses a first guide bar, a second guide bar, and a first guide bar and a second guide bar that can be moved in the Y-axis direction by a Y-axis linear motor.
  • First and second wafer stages that can move in the X-axis direction along the axis are provided.
  • the two wafer stages are located at the exposure position and the alignment position immediately below the projection optical system and the alignment optical system arranged along the X-axis direction.
  • Stage devices that independently drive the two in the XY two-dimensional direction are disclosed.
  • each wafer stage is provided with an air pad (static gas pressure bearing), and is supported in a non-contact manner with a small gap on a guide bar by a static pressure of a pressurized gas;
  • the structure has a fine movement stage (substrate table) which holds a substrate such as a wafer and is supported in a cantilever state with respect to the coarse movement stage.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-17404
  • This problem is not limited to the configuration in which a plurality of stages are provided, and may also occur when a single stage is provided.
  • the present invention has been made in view of the above points, and a stage driving method capable of improving safety without causing a gap collapse even when a moment load is applied to a guide portion. And a stage apparatus and an exposure apparatus.
  • the present invention employs the following configuration.
  • the stage is set on a platen along a guide portion extending in the first direction.
  • a stage driving method for driving the stage in the first direction including a step of rotating the guide portion around an axis orthogonal to the surface in accordance with a thrust when the stage is driven in the first direction. is there.
  • the stage device of the present invention is a stage device that drives the stage on the surface of the surface plate along a guide portion extending in the first direction, and the stage device according to the thrust when the stage is driven in the first direction. And a rotation driving device for driving the guide portion to rotate about an axis orthogonal to the surface.
  • the stage driving method and the stage device of the present invention when a load corresponding to the thrust is applied to the guide portion when the stage is driven in the first direction, the direction in which the load is applied without resisting the load.
  • the load By rotating the guide part at a time, the load can be absorbed as a counter mass. Therefore, the gap between the stage and the guide portion is not collapsed, and the occurrence of damage or the like can be suppressed.
  • the exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus that exposes a pattern of a mask held on a mask stage to a substrate held on a substrate stage, wherein at least one of the mask stage and the substrate stage is exposed.
  • the stage the above-mentioned stage device is used.
  • the exposure apparatus of the present invention even when a load corresponding to the thrust is applied to the guide portion when driving the mask stage or the substrate stage in the exposure processing, the gap is not collapsed, and the damage is not caused. Can be suppressed.
  • the load applied to the air pad can be reduced to prevent the collapse of the gap, so that the safety of the device can be improved.
  • FIG. 1 is a view schematically showing an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the stage device of FIG. 1 together with a projection optical system and an alignment system.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the stage device in a state where the interferometer system and the wafer stage have been removed from the state of FIG. 2.
  • FIG. 4A is an enlarged perspective view showing a fork portion of the stage device.
  • FIG. 4B is an enlarged perspective view showing a wafer stage.
  • FIG. 5 is an enlarged perspective view showing a state where a wafer stage is engaged with a fork portion.
  • FIG. 6 is a control block diagram illustrating a main configuration of a control system of the exposure apparatus.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating the operation of a wafer stage and a Y stage.
  • FIG. 7B is a view explaining the operation of the wafer stage and the Y stage.
  • FIG. 8 is a diagram showing a relationship between time, thrust in the X-axis direction, and input torque.
  • FIG. 9 is a view showing a modeled Panema system.
  • [10A] is a diagram for describing the flow of parallel processing of the exposure operation and the alignment operation.
  • FIG. 10B is a view for explaining the flow of the parallel processing.
  • FIG. 10C is a drawing for explaining the flow of the parallel processing.
  • FIG. 11A is similarly a view for explaining the flow of the parallel processing.
  • FIG. 11B is a view for explaining the flow of the parallel processing.
  • FIG. 11C is a diagram similarly illustrating the flow of the parallel processing.
  • FIG. 12A is similarly a view for explaining the flow of the parallel processing.
  • FIG. 12B is a view for explaining the flow of the parallel processing.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between time, thrust in the X-axis direction, and input torque.
  • FIG. 14A is a diagram illustrating the operation of a wafer stage and a Y stage.
  • FIG. 14B is a view explaining the operation of the wafer stage and the Y stage.
  • FIG. 15 is a flowchart showing an example of a semiconductor device manufacturing process.
  • W1, W2 wafer substrate, photosensitive substrate
  • WST1, WST2 Wafer stage (stage, substrate stage)
  • FIGS. 1 to 15 embodiments of a stage driving method, a stage apparatus, and an exposure apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 15.
  • stage device 20 described later
  • FIG. 1 schematically shows an exposure apparatus 10 according to one embodiment.
  • the exposure apparatus 10 synchronizes a reticle R as a mask and a wafer W1 (or W2) as a substrate (photosensitive substrate) in a one-dimensional direction (here, the Y-axis direction which is the horizontal direction in FIG. 1).
  • a step-and-scan scanning type that transfers a circuit pattern (pattern) formed on the reticle R to multiple shot areas on the wafer W1 (or W2) via the projection optical system PL while moving. Exposure equipment, using so-called scanning.
  • the exposure apparatus 10 includes an illumination system 12 for illuminating the reticle R with illumination light IL as an energy beam, a reticle stage RST as a mask stage on which the reticle R is mounted, and a reticle R force. , A projection optical system PL that projects the wafer onto W1 (or W2), two stages on which the wafers Wl and W2 are respectively mounted, that is, a stage device 20 including the wafer stages WS Tl and WST2, and an alignment as a mark detection system.
  • the system is equipped with a system ALG and a main controller 50 that controls the entire system.
  • the stage device 20 is a stage surface plate arranged below the projection optical system PL in FIG.
  • stage surface plate SB the surface (top surface) of the stage surface plate SB.
  • Wafer stages (stages) WST1 and WST2 that move independently in the XY two-dimensional plane along SB1 and drive to drive these wafer stages WST1 and WST2. The system is provided.
  • the stage surface plate SB has a rectangular shape in plan view (see Fig. 2), and a plurality (for example, three) of vibration isolating units 91 on the floor surface F in the clean room (note that the Anti-vibration The knit is supported substantially horizontally (parallel to the XY plane) via a not-shown).
  • the fine vibration transmitted to the floor F force stage base SB is insulated at the microphone opening G level (G is the gravitational acceleration) by the plurality of vibration isolation units 91.
  • each of the vibration isolation units based on the output of a vibration sensor such as a semiconductor accelerometer fixed to a predetermined position of the stage base SB, the stage base SB is actively damped.
  • An anti-vibration device can be used.
  • FIG. 2 schematically shows a perspective view of the stage device 20 together with the projection optical system PL, the alignment system ALG, and the like.
  • FIG. 3 is a perspective view of the state force of FIG. 2 showing the rest of the stage apparatus 20 with the interferometer systems (116, 118, 146, 148) and the wafer stages WST1 and WST2 removed. ing.
  • each component of the stage device 20 will be described with reference to FIGS. 2 and 3 and other drawings as appropriate.
  • the drive system for driving wafer stages WST1 and WST2 includes an X linear motor XM1 and XM2 for driving wafer stages WST1 and WST2 in the X-axis direction (first direction), and a Y-axis for wafer stages WST1 and WST2. It is mainly composed of Y linear motors (drive devices) YM1 and YM2 that drive in the axial direction (second direction).
  • the Y linear motor YM1 includes stators 83A, 83A arranged in pairs along the Y-axis direction at both ends of the stage base SB in the X-axis direction, and stators 83A and 83A, respectively. , 83A, and movers 84A, 84A driven in the Y-axis direction along the stators 83A, 83A by electromagnetic interaction.
  • Each stator 83A is supported by a stage base SB via a support member 59A extending in the Y direction and a Y guide 60A (however, the X-side support member 59A is not shown).
  • Each support member 59A is provided on the lower surface (the surface on the one Z side) of the stator 83A, and has an air bearing such as an air pad, and is movably fitted to the ⁇ guide 60A in a non-contact manner in the Y direction. Tepuru.
  • the reaction force accompanying the movement of the movers 84A, 84A (wafer stage WST1 or WST2) in the Y-axis direction is absorbed by the movement of the stators 83A, 83A along the Y guides 60A, 60A.
  • the momentum applied to the board SB is theoretically zero, and the position of the center of gravity in the stage device 20 is substantially fixed in the Y direction.
  • the Y linear motor YM2 is provided at both ends in the X-axis direction of the stage base SB in the Y-axis direction.
  • the stators 83B, 83B arranged in pairs along with the stators 83B, 83B, and the movers 84B, which are driven in the Y-axis direction along the stators 83B, 83B by electromagnetic interaction with the stators 83B, 83B, respectively. Consists of 84B and force.
  • Each stator 83B is supported on a stage base SB via a support member 59B and a Y guide 60B extending in the Y direction.
  • Each support member 59B is provided on the lower surface (the surface on the Z side) of the stator 83B, has an air bearing such as an air pad, and is movably fitted to the Y guide 60B in the Y direction without contact. Te ru.
  • the reaction force caused by the movement of the movers 84B, 84B (wafer stage WST2 or WST1) in the Y-axis direction is absorbed by the movement of the stators 83B, 83B along the Y guides 60B, 60B.
  • the momentum given to the board SB is theoretically zero, and the position of the center of gravity in the stage device 20 is substantially fixed in the Y direction.
  • Guide portions 68A and 68B extending in the Y-axis direction are provided near the stators 83A and 83B located on the X side of the stage base SB, respectively.
  • the slaves 84A and 84B are provided with Y sliders 69A and 69B which are fitted to the guide portions 68A and 68B and guide the movement in the Y-axis direction, respectively.
  • Encoder scales used for measuring the positions of the Y sliders 69A and 69B in the Y-axis direction are formed on the guide portions 68A and 68B, respectively.
  • the Y sliders 69A and 69B are provided with encoders (encoder heads) 64A and 64B for measuring the encoder scale, and the measured position information is output to the main controller 50 (see FIG. 6).
  • the X linear motor XM1 is mounted along the stator 66A by electromagnetic interaction between the stator 66A, which is installed along the X direction and both ends are fixed to the mounting plates 67A, 67A, and the stator 66A. And a mover 88A driven in the X-axis direction. Further, a Y stage (guide portion) 72A extending in the X-axis direction in parallel with the stator 66A is provided between the mounting plates 67A. The Y stage 72A guides the X coarse movement stage 63A that moves integrally with the mover 88A.
  • the X coarse movement stage 63A has a rectangular frame shape in cross section, surrounds four surfaces (upper and lower surfaces and both side surfaces) of the Y stage 72A, and has a plurality of air pads 73A (static contact gas bearings). It can move in a non-contact manner via Fig. 7A and Fig. 7B). These air pads 73A are provided on each of the four surfaces of the Y stage 72A. , And are arranged on each surface at an interval in the X-axis direction.
  • the mounting plate 67A located on the + X side is integrally fixed to the mover 84A of the Y linear motor YM1, and the mounting plate 67A located on the X side is connected to the mover 84A (Y slider 69A). They are connected via a connecting member 65A.
  • the connecting member 65A is composed of a radial bearing or the like, and connects the Y stage 72A and the mover 84A (Y slider 69A) via the mounting plate 67A around an axis orthogonal to the surface of the stage base SB (Z axis). (Around an axis parallel to the axis).
  • the positional relationship in the ⁇ Z direction between the Y stage 72A and the mover 84A (Y slider 69A) is measured by the rotary encoder 74A, and the measurement result is output to the main controller 50 (see FIG. 6).
  • the X linear motor XM2 includes a stator 66B, which extends along the X direction and has both ends fixed to the mounting plates 67B, 67B, and a stator 6B formed by electromagnetic interaction between the stator 66B and the stator 66B. And a mover 88B driven in the X-axis direction along 6B. Further, a Y stage (guide portion) 72B extending in the X-axis direction parallel to the stator 66B is provided between the mounting plates 67B and 67B. The Y stage 72B guides the X coarse movement stage 63B that moves integrally with the mover 88B.
  • the X coarse movement stage 63B like the X coarse movement stage 63A, has a rectangular frame shape in cross section, surrounds the four surfaces (upper and lower surfaces and both side surfaces) of the Y stage 72B, and has a gas static pressure bearing (non-contact It is possible to move in a non-contact manner through a plurality of air pads (bearings).
  • the air pads on the X coarse movement stage 63B are provided in the same arrangement as the air pads 73A on the force X coarse movement stage 63A, not shown.
  • the mounting plate 67B located on the + X side is integrally fixed to the mover 84B of the Y linear motor YM2, and the mounting plate 67B located on the X side is connected to the mover 84B (Y slider 69B). They are connected via connecting members 65B.
  • the connecting member 65B is formed of a radial bearing or the like, and rotates the Y stage 72B and the mover 84B (Y slider 69B) around an axis orthogonal to the surface of the stage base SB via the mounting plate 67B. Combine freely.
  • the positional relationship between the Y stage 72B and the mover 84B (Y slider 69B) in the ⁇ Z direction is measured by the rotary encoder 74B, and the measurement result is output to the main controller 50 (see FIG. 6).
  • a stator extending in the Y-axis direction is provided on the + Y side surface of the mover 88A, as shown in FIG. 3, a stator extending in the Y-axis direction is provided.
  • the fork portion 70A including the group is supported in a cantilever state.
  • a fork portion 70B including a stator group extending in the Y-axis direction is supported in a cantilever state on the Y-side side surface of the mover 88B.
  • one fork portion 70A includes six stators SX, SY1, SY2, SY3, SZ1, SZ2 and a guide rod GB1, as shown in an enlarged manner in FIG. 4A. .
  • the stator SX has an armature coil inside, and is arranged so as to be substantially parallel to the XY plane with the longitudinal direction being the Y-axis direction.
  • the stators SY1 and SY2 each have an armature coil inside, and are arranged above and below the stator SX at predetermined intervals and substantially in parallel.
  • the stator SY3 has an armature coil inside, and is disposed at a predetermined distance from the stator SX, SY1, SY2 to the X side.
  • the stators SZ1 and SZ2 have armature coils inside, and are arranged on the + X side of the stators SX, SY1 and SY2 and on the ⁇ X side of the stator SY3, respectively.
  • the guide rod GB1 is a prismatic member whose one end in the longitudinal direction is connected to the mover 88A, and a sensor group SS as a detecting device that has a plurality of capacitance sensor forces near the other end (the end) in the longitudinal direction. Is embedded.
  • the sensor group SS makes it possible to measure the relative positions of the wafer stage WST1 and the fork portion 70A in the X and Z axis directions and in the 0X, 0Y and ⁇ Z directions (described later).
  • the other fork portion 70B is also provided on the Y side surface of the mover 88B similarly to the fork portion 70A described above.
  • the fork portion 70B includes six stators TX, TY1, ⁇ 2, ⁇ 3, ⁇ 1, and ⁇ 2, and a guide rod GB2 (the guide rod GB2 is not shown in FIG. 3). These six stators ⁇ , ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3, ⁇ 1, ⁇ 2, and the guide rod GB2 are combined with the six stators SX, SY1, SY2, SY3, SZ1, SZ2, and the guide rod GB1, which constitute the fork part 70 ⁇ .
  • One end in the longitudinal direction is fixed to the mover 88B in a symmetric arrangement.
  • the corresponding stators (specifically, stators TX and SX, stators TY1 and SY1, stators TY2 and SY2, stators TY3 and SY3, stators TZ1 and SZ1, stators TZ2 and SZ2 ),
  • the guide rods GB1 and GB2 can face each other, and when they are closest to each other, they are arranged so that they can apparently constitute one stator. Since the configurations of the corresponding stators and guide rods are completely the same, the description of the details of the fork portion 70B will be omitted. As shown in FIG.
  • wafer stage WST1 includes a stage body 71 having a substantially T-shaped XZ cross section, and a mover group integrally fixed to stage body 71 in a predetermined positional relationship. And has a substantially rectangular parallelepiped shape as a whole.
  • the mover group includes six movers DX, DY1, DY2, DY3, DZ1, and DZ2, as shown in FIG.
  • the movers DX, DY1, and DY2 correspond to the above-described stators SX, SY1, and SY2, respectively, and are stacked vertically in the order of stators SY1, SX, and SY2 corresponding to the arrangement of these stators.
  • the stage body 71 is fixed in the space on the + X side and the Z side.
  • the movers DY3 and DZ2 correspond to the stators SY3 and SZ2, respectively. According to the arrangement of these stators, the mover DY3 and the DZ2 correspond to the X side of the stage body 71 and the Z It is fixed in the side space.
  • the mover DX has a rectangular frame-shaped frame member 56 having magnetic force, and a permanent member extending in the Y-axis direction fixed to upper and lower opposing surfaces (upper and lower surfaces) inside the frame member 56. It has magnets 58A and 58B. The permanent magnets 58A and 58B are oppositely magnetized. As shown in FIG. 5, when the wafer stage WST1 is engaged with one of the forks 70A, the stator SX is inserted between the permanent magnets 58A and 58B.
  • the Lorentz force generated by the electromagnetic interaction between the current flowing through the armature coil and the magnetic field between the permanent magnets 58A and 58B causes the mover DX (and wafer stage WST1) to move in the X-axis direction with respect to the stator SX. Is driven minutely. That is, the stator SX and the mover DX constitute an X-axis fine movement motor VX that minutely drives the wafer stage WST1 in the X-axis direction!
  • the mover DY1 is disposed above the mover DX.
  • a plurality of movers DY1 are disposed at predetermined intervals along the Y-axis direction on a cylindrical yoke 52 and upper and lower opposing surfaces inside the yoke 52.
  • Field magnet 54 In this case, the field magnets 54 adjacent in the Y-axis direction and the field magnets 54 facing in the Z-axis direction are mutually reverse magnetic.
  • the stator SY1 is inserted into the internal space of the yoke 52, and the armature coil of the stator SY1 is inserted.
  • a driving force in the Y-axis direction acts on the mover DY1, and the mover DY1 is fixed to the stator. It is driven in the Y-axis direction along SY1. That is, in the present embodiment, a moving magnet type single-axis linear motor LY1 is configured by the stator SY1 and the mover DY1.
  • the mover DY2 is disposed below the mover DX, and has the same configuration and the like as the mover DY1. Therefore, when the wafer stage WST1 and one fork portion 70 mm shown in FIG. 5 are engaged, a driving force is applied to the mover DY2 in the Y-axis direction, and the mover DY2 is moved along the stator SY2. Driven in the axial direction. That is, in the present embodiment, the moving magnet type Y-axis linear motor LY2 is configured by the stator SY2 and the mover DY2.
  • the mover DY3 has the same configuration as the movers DY1 and DY2, although the installation direction and size are different. Therefore, when the wafer stage WST1 and the one fork portion 70A shown in FIG. 5 are engaged, a driving force is applied to the mover DY3 in the Y-axis direction, and the mover DY3 is moved along the stator SY3 along the Y-axis. Driven in the direction. That is, in the present embodiment, the moving magnet type Y-axis linear motor LY3 is configured by the stator SY3 and the mover DY3.
  • the wafer stage WST1 is driven by setting the driving force (thrust) of each of the Y-axis linear motors LY1 and LY2 to f and the driving force of the Y-axis linear motor LY3 to 2Xf. It can be driven in the Y-axis direction (almost the center of gravity) with respect to the oak 70A.
  • the wafer stage WST 1 can be finely driven in the rotation direction around the Z-axis (single direction). Is possible.
  • the driving force generated by the three Y-axis linear motors LY1 to LY3 can drive wafer stage WST1 relative to fork portion 70A in the Y-axis direction.
  • these Y-axis linear motors LY1 to LY3 are used for fine driving of the wafer stage WST1 in the Y-axis direction
  • the above-described Y-rear motor YM1 is used for coarse movement of the wafer stage WST1 in the Y-axis direction.
  • the mover DZ1 is provided on the + X side of the movers DX, DY1, and DY2.
  • the mover DZ1 has a frame member 57 made of a magnetic material having an XZ cross section in the form of a rectangular frame, and an inner side of the frame member 57. And a pair of permanent magnets 62A and 62B extending in the Y-axis direction respectively provided on the pair of opposed surfaces (the surface on the X side).
  • the permanent magnets 62A and 62B have opposite polarities.
  • the mover DZ1 (and wafer stage WST1) is minutely driven in the Z-axis direction with respect to the stator SZ1 by the Lorentz force generated by the electromagnetic interaction between the current flowing through the coil and the magnetic field between the permanent magnets 62A and 62B. It is supposed to be. That is, the stator SZ1 and the mover DZ1 constitute a Z-axis fine movement motor VZ1 that minutely drives the wafer stage WST1 in the Z-axis direction.
  • the mover DZ2 is arranged on the X side of the mover DY3, and has the same configuration as the mover DZ1.
  • a Z-axis fine movement motor that minutely drives wafer stage WST1 in the Z-axis direction by means of stator SZ2 and mover DZ2.
  • VZ2 is configured.
  • the wafer stage WST1 can be minutely driven in the Z direction by making the driving forces generated by the Z-axis fine movement motors VZ1 and VZ2 the same, and the driving force of each Z-axis fine movement motor can be different. By doing so, it is possible to minutely drive the wafer stage WST1 in the rotation direction (rolling direction) around the Y axis.
  • the magnitude and direction of the current supplied to each armature coil constituting the stator are controlled by main controller 50, and under the control of main controller 50, in the present embodiment,
  • the X-axis fine movement motor VX, Y-axis linear motor LY1-LY3, and Z-axis fine movement motor VZ1 and VZ2 make it possible to minutely drive the wafer stage WST1 relative to the fork unit 70A in six degrees of freedom.
  • a through hole 75 is formed in the stage main body 71 along the Y-axis direction.
  • the sensor group SS is used to detect the relative positional relationship between the guide rod GB1 and the stage body 71 in the direction of five degrees of freedom excluding the Y-axis direction.
  • the main controller 50 as required, based on the detection result of the sensor group SS Then, the above motors are controlled to adjust the positional relationship between the guide rod GBl and the stage body 71.
  • the six stators TX, # 1, # 2, # 3, # 1, # 2 and the guide rod GB2 that constitute the fork portion 70B as described above constitute the fork portion 70 ⁇ . Since the six stators SX, SY1, SY2, SY3, SZ1, SZ2 and the guide rod GBl are each configured similarly and are symmetrically arranged, the wafer stage WST1 has only one fork 70A. However, it can be engaged with the other fork portion 70B from the opposite direction in the same manner as described above.
  • the wafer stage WST2 has the same configuration as the wafer stage WST1 and will not be described in detail, but is detachable from both the forks 70 mm and 70 mm.
  • ⁇ one end (the ⁇ side) of the wafer stage extends in the X-axis direction.
  • the moving mirror MY1 is fixed, and an X moving mirror MX1 extending in the ⁇ -axis direction is fixed to one end (+ ⁇ side) in the X-axis direction.
  • the interferometer beams (length measuring beams) from the ⁇ interferometer 116 and the X interferometer 146 are projected on the reflecting surfaces of the moving mirrors MY1 and MX1, respectively.
  • the interferometer 116 and the X interferometer 146 receive the reflected light of each reflecting surface force, and a fixed mirror is arranged at the reference position of each reflecting surface (generally, a fixed mirror is disposed on the side of the projection optical system or the side of the alignment system). From the reference plane), and the two-dimensional position of the wafer stage WST1 is measured.
  • a moving mirror ⁇ 2 extending in the X-axis direction is fixed to an end on one side (the ⁇ side) in the ⁇ -axis direction
  • the X movable mirror ⁇ 2, which extends in the ⁇ axis direction, is fixed to the end on the + ⁇ side.
  • the interferometer beams (length measuring beams) from the ⁇ interferometer 118 and the X interferometer 148 are projected on the reflecting surfaces of the moving mirrors ⁇ 2 and ⁇ 2, respectively. Then, in the same manner as described above, the two-dimensional position of wafer stage WST2 is measured by receiving the reflected light from each reflecting surface with interferometer 118 and X interferometer 148.
  • the illumination system 12 includes a light source and an illumination optical system, and has a rectangular or arc-shaped illumination area defined by a field stop (masking blade or reticle blind) disposed therein.
  • the IAR is irradiated with illumination light IL as an energy beam, and the reticle R on which the circuit pattern is formed is illuminated with uniform illuminance.
  • far-sighted light such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) or ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) or vacuum ultraviolet light such as F laser light (wavelength 157 nm) is used. .
  • a reticle R force is fixed on the reticle stage RST by, for example, vacuum suction.
  • the reticle stage RST is moved by the reticle drive unit 22 in the XY plane perpendicular to the optical axis of the illumination system 12 (which coincides with the optical axis AX of the projection optical system PL) in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the 0-Z direction (Z-axis). It can be driven microscopically in the direction of rotation around it, and can be driven along a top surface of a reticle stage base (not shown) at a specified scanning direction (Y-axis direction) at a specified scanning speed.
  • the reticle stage drive unit 22 is a mechanism using a linear motor, a voice coil motor, or the like as a drive source, but is shown as a simple block in FIG. 1 for convenience of illustration.
  • the reticle stage RST includes a coarse movement stage that is driven one-dimensionally in the Y-axis direction, and a reticle R with respect to the coarse movement stage in at least three degrees of freedom (X-axis direction, Y-axis direction, and ⁇ Z direction).
  • a stage having a coarse / fine moving structure having a fine moving stage capable of fine driving may be adopted.
  • the position of the reticle stage RST in the XY plane (including the ⁇ Z rotation) is formed at the end of the reticle stage RST by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as a reticle interferometer) (or Through the reflecting surface (provided), it is always detected with a resolution of, for example, about 0.5 to lnm.
  • Position information of reticle stage RST (including rotation information such as ⁇ Z rotation amount (jowing amount)) from reticle interferometer 16 is output to main controller 50.
  • the main control device 50 drives and controls the reticle stage RST via the reticle stage drive section 22 based on the position information of the reticle stage RST.
  • the projection optical system PL As the projection optical system PL, a reduction system in which both the object plane side (reticle side) and the image plane side (wafer side) are telecentric and whose projection magnification is 1Z4 (or 1Z5) is used. Therefore, when the reticle R is irradiated with the illumination light (ultraviolet pulse light) IL from the illumination system 12, the portion of the circuit pattern region formed on the reticle R illuminated with the ultraviolet pulse light. The imaging light flux from the light enters the projection optical system PL, and the image (partial inverted image) of the circuit pattern in the illumination area IAR of the illumination light IL becomes the image of the projection optical system PL for each pulse irradiation of the ultraviolet pulse light.
  • the illumination light ultraviolet pulse light
  • an image is formed in a narrow and slit shape (or rectangular (polygonal)) in the X-axis direction.
  • the projected partial inverted image of the circuit pattern is reduced and transferred to one resist layer in a plurality of shot areas on the wafer W1 or W2 arranged on the image plane of the projection optical system PL.
  • catadioptric system combining a refractive optical element and a reflective optical element (concave mirror ⁇ beam splitter, etc.) or a reflective optical element as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-282527.
  • a reflective system consisting mainly of: However, F
  • the + Y side of the projection optical system PL is separated by a predetermined distance from the optical axis of the offaxis type alignment system ALG force
  • the projection optical system PL (substantially coincides with the projection center of the reticle pattern image). It is installed in the position where it was.
  • This alignment type ALG has three types of alignment sensors: LSA (Laser Step Alignment) type, FLA (Filed Image Alignment) thread, and LIA (Laser Interferometnc Alignment) type. It is possible to measure the position of the alignment mark on the mark and the wafer in the X and Y two-dimensional directions.
  • the LSA system is the most versatile sensor that irradiates a mark with laser light and measures the position of the mark using the light that has been diffracted and scattered, and has conventionally been used for process wafers.
  • the FIA system is a sensor that measures the mark position by illuminating the mark with broadband (broadband) light such as a halogen lamp and processing this mark image, and is used effectively for asymmetric marks on the aluminum layer and wafer surface. Is done.
  • the LIA system irradiates a laser beam with a slightly changed frequency on a diffraction grating mark from two directions, interferes the two generated diffraction lights, and detects the position information of the mark from its phase.
  • these three types of alignment sensors are properly used according to the purpose, and one of three types of alignment sensors on the wafer is used.
  • a so-called search alignment for detecting the position of the dimensional mark to measure the approximate position of the wafer and a fine alignment for accurately measuring the position of each shot area on the wafer are performed.
  • each of the projection optical system PL and the alignment system ALG has an auto-focus Z auto-leveling measurement mechanism (hereinafter, referred to as an “in-focus”) for checking a focus position. "AFZAL system”).
  • an auto-focus Z auto-leveling measurement mechanism hereinafter, referred to as an “in-focus”
  • AFZAL system auto-focus Z auto-leveling measurement mechanism
  • FIG. 6 shows a main configuration of a control system of exposure apparatus 10 according to the present embodiment.
  • This control system is composed of a main controller 50 that controls the entire apparatus as a whole, various measuring devices that output measurement results to the main controller 50, and various driving devices that are driven based on these measurement results. Is done.
  • main controller 50 drives Y linear motor YM1 with a long stroke and minutely drives Y-axis linear motors LY1-LY3.
  • the main controller 50 drives the X linear motor XM1 with a long stroke and the X-axis fine movement motor. Drive vx minutely.
  • a moment load corresponding to the thrust is applied to the X coarse movement stage 63A due to the inertia force of the wafer stage WST1.
  • the mover 88A of the X linear motor XM1 is driven to the ⁇ X side during acceleration, an inertial force acts on the + X side with respect to the wafer stage WST1, and as a result, the X coarse A moment load is applied to the moving stage 63A in a counterclockwise direction about an axis parallel to the Z axis.
  • the Y stage 72A is rotatably connected to the Y slider 69A about an axis parallel to the Z axis by the connecting member 65A, the moment load applied to the X coarse movement stage 63A is reduced by the air pad 73A. Transmitted to the Y stage 72A through the, and the Y stage 72A rotates around the connecting member 65A as a rotation center. That is, since the Y stage 72A functions as a counter mass against the moment load generated by the movement of the wafer stage WST1 in the X-axis direction, the moment load applied to the X coarse movement stage 63A (air pad 73A) is reduced. .
  • the moment load applied to the air pad 73A by rotating as the Y stage 72A functions as a counter mass is Relaxed to IyZ (Ix + Iy) times.
  • the wafer stage WST1 decelerates, as shown in FIG. 7B, an inertia force acts on the wafer stage WST1 on the X side, and as a result, the X coarse movement stage 63A has an axis parallel to the Z axis.
  • the force applied to the clock load in the clockwise direction causes the Y stage 72A to rotate as the counter mass around the connecting member 65A, so that the moment load applied to the X coarse movement stage 63A (air pad 73A) is reduced.
  • the wafer stage WST1 does not detect the measurement results of the interferometers 116 and 146 under the control of the main controller 50.
  • the position and orientation are controlled by driving the X-axis fine movement motor VX, Y-axis linear motor LY1 and LY3, and Z-axis fine movement motors VZ1 and VZ2.
  • the main controller 50 controls the mover 84A of the Y linear motor YM1. , 84A to release the load applied to the air pad 73A Drive in the opposite direction.
  • the X linear motor XM1 When driving the motor, the main controller 50 monitors the measurement results of the encoder 64A and the rotary encoder 74A so as to accelerate the rotation of the Y stage 72A when the thrust is in the range Fk.
  • the mover 84A on the + X side is driven to the Y side (torque is input), and the mover 84A on the X side is driven to the + Y side (that is, a pair of Y linear motors YM1, YM1 differential).
  • the load applied to the air pad 73A is further reduced, and the load can be reduced to zero by adjusting the thrust of the movers 84A, 84A.
  • the rotational movement of the coarse movement stage 63A and the Y stage 72A associated with the movement of the wafer stage WST1 can be modeled as a Panemass system shown in FIG.
  • an X coarse movement stage 63A having a mass of mc and a Y stage 72A having a mass my are connected via an air pad 73A serving as a panel system having a constant k.
  • Xc is the displacement when force Fc is applied to coarse movement stage 63A when driving wafer stage WST1
  • Xy is the displacement when Y linear motor YM1 (movable element 84A) drives Y stage 72A with thrust Fy.
  • the load Fp applied to the air pad 73A is expressed by the following equation.
  • the thrust Fy (s) of the mover 84A may be set based on [0062] Assuming that the mass of the coarse movement stage 63A is mc and the mass of the Y stage 72A is my, the transfer function Gc (s) is represented by the following equation (B), and the transfer function Gy (s) is It is shown by equation (C). Then, in the low frequency range, the equation (D) is derived for the forces of the equations (A)-(C).
  • the load Fp applied to the air pad 73A can be reduced.
  • FIG.10A shows a state where a wafer alignment operation is performed on wafer W2 on wafer stage WST2 in parallel with an exposure operation performed on wafer W1 on wafer stage WST1. Te ru.
  • the wafer loader (not shown) unloads the exposed wafer placed on the wafer stage WST2 and creates a new one.
  • the loading of the wafer W2 onto the wafer stage WST2 ie, wafer exchange) is performed.
  • main controller 50 manages the position of wafer stage WST2 in the XY plane based on the measurement values of interferometers 118 and 148 (not shown in FIGS. 10A to 10C, see FIG. 2), and performs the alignment.
  • the alignment information ALG is used to detect positional information of alignment marks (sample marks) attached to a plurality of specific shot areas (sample shot areas) on the wafer W2.
  • main controller 50 performs a statistical operation using a least squares method disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429 based on the detection result and the design position coordinates of the specific shot area.
  • EGA Enhanced Global Arrangement
  • main controller 50 detects the position information of the first fiducial mark on the fiducial mark plate (not shown) on wafer stage WST2 before and after detecting the positional information of the sample mark.
  • main controller 50 converts the array coordinates of all the shot areas on wafer W2 obtained earlier into position coordinates with the origin of the position of the first reference mark.
  • main controller 50 controls wafer stage WST2 to move X-axis linear motor XM2 and a pair of Y-axis linear motors based on the detection results by interferometers 118 and 148.
  • the motor is driven with a long stroke via the motors YM2 and YM2, and the stage WST2 is driven relative to the fork portion 70B via the above-described six-degree-of-freedom drive mechanism.
  • wafer exchange and wafer alignment are performed on the wafer stage WST2 side.
  • the wafer stage WST1 performs the exposure of each shot area on the wafer W1 mounted on the wafer stage WST1 based on the result of the wafer alignment already performed.
  • the reticle R reticle stage RST
  • wafer W1 wafer stage WST1
  • a step-and-scan exposure operation is performed in which a scanning exposure operation of repeating the transferred pattern onto a shot area on the wafer W1 via the projection optical system PL is repeated.
  • main controller 50 Prior to the start of the above-described step-and-scan type exposure operation, main controller 50 performs measurement based on the measurement results of interferometers 116 and 146 (not shown in FIGS. 10A to 10C, see FIG. 2).
  • the second reference mark on the reference mark plate (not shown) on the wafer stage WST1 and the reticle alignment mark on the reticle R are measured using a reticle alignment system while controlling the position of the wafer stage WST1 .
  • main controller 50 moves wafer stage WST1 to an acceleration start position for exposure of each shot area on ueno and W1 based on the measurement result and the result of the wafer alignment.
  • main controller 50 moves wafer stage WST1 to a long stroke through X-axis linear motor XM1 and a pair of Y-axis linear motors YM1, YM1.
  • the wafer stage WST1 is minutely driven in the X, Y, Z, 0 °, 0 °, 0 ° directions relative to the fork portion 70A via the above-described six-degree-of-freedom driving mechanism. Note that the measurement results of the AFZAL system described above are considered when driving in the ⁇ , 0X, 0 ⁇ directions. Also, the procedure of the exposure operation itself is the same as that of a normal scanning-stepper, and therefore, further detailed description is omitted.
  • main controller 50 drives wafer stage WST2 in the + ⁇ direction and the X direction via X-axis linear motor # 2 and a pair of ⁇ -axis linear motors # 2 and # 2 after completion of wafer alignment. Then, place the wafer stage WST2. Move to a fixed standby position (the position of wafer stage WST2 shown in FIG. 10B) and wait at that position.
  • main controller 50 moves wafer stage WST1 to the + X direction and + X direction via X-axis linear motor XM1 and a pair of Y-axis linear motors YM1. Move in Y direction.
  • FIG. 10B shows a state after the completion of the movement.
  • main controller 50 stops supplying current to each stator of fork portion 70A constituting the above-described six-degree-of-freedom mechanism on wafer stage WST1 side.
  • the current supply to the stators SZ1 and SZ2 of the Z-axis fine movement motors VZ1 and VZ2 is stopped, the supporting force (driving force) for supporting the wafer stage WST1 in a non-contact manner in the Z-axis direction is released, and the wafer stage WST1 Placed on the platen SB.
  • main controller 50 moves X-axis linear motor XM1 and fork portion 70A in the Y direction via a pair of Y-axis linear motors YM1.
  • FIG. 10C shows a state in which movement of X-axis linear motor XM1 and fork portion 70A in the Y direction has been completed, and wafer stage WST1 has been separated from fork portion 70A.
  • main controller 50 moves fork 70A in the X and + Y directions integrally with X coarse movement stage 63A via X-axis linear motor XM1 and Y-axis linear motor YM1, and
  • the X coarse movement stage 63B provided with the fork portion 70B integrally with the wafer stage WST2 is moved in the Y direction via the Y-axis linear motor YM2.
  • the + Y-side end of the fork portion 70A and the Y-side end of the fork portion 70B are brought closest (or contact).
  • the stators of the fork portions 70A and 70B and the guide rods approach each other via a clearance of about several zm to several mm, and are apparently integrally connected.
  • main controller 50 controls each armature coil of stators TY1 to TY3 constituting fork portion 70B and the stator constituting fork portion 70A.
  • Current is sequentially supplied to each armature coil of SY1 to SY3, and wafer stage WST2 is moved in the Y direction with respect to fork portion 70B (and 70A).
  • wafer stage WST2 is transferred from the fork 70B to the fork 70A. Is done.
  • FIG. 1 IB shows a state during the transfer of wafer stage WST2.
  • the positional relationship between the wafer stage WST2 and the forks 70A, 70B is measured by the sensor group SS provided on the guide rods GB1, GB2. Even if the position of 70B slightly deviates from the predetermined position, the wafer stage WST2 is minutely driven (position adjusted) by the 6-degree-of-freedom mechanism based on the detection result of the sensor group SS, so that the fork section 70A
  • the transfer of the wafer stage WST2 to the unit 70B can be performed in a non-contact manner and at a high speed.
  • main controller 50 controls the position of wafer stage WST2 based on the measured values of interferometers 116 and 146, while controlling the position of wafer stage WST2.
  • a pair of reference marks on a reference mark plate (not shown) on WST2 and a pair of reticle alignment marks on reticle R are measured using the reticle alignment system described above.
  • main controller 50 moves wafer stage WST1 to an acceleration start position for exposing the first shot area on wafer W2 based on the measurement result and the result of the previously performed wafer alignment. After that, the exposure operation of the step-and-scan method for the wafer W2 is performed in the same manner as the exposure for the wafer W1.
  • main controller 50 does not engage with either of wafer stages WST1 and WST2, and enters a free state upon completion of the transfer from fork portion 70B of wafer stage WST2 to fork portion 70A.
  • the fork section 70B is integrated with the X coarse movement stage 63B, and approaches the wafer stage WST1 mounted on the surface plate SB via the Y-axis linear motor YM2 and X-axis linear motor XM2. (See Figure 11C).
  • main controller 50 sets Y so that wafer stage WST1 and fork portion 70B are engaged with each other.
  • the fork portion 70B is driven in the Y direction integrally with the X coarse movement stage 63B via the shaft linear motor YM2 to obtain the state shown in FIG. 12A.
  • the guide rod GB2 is inserted into the through-hole 75 (see FIG. 4B) formed in the wafer stage WST1 and the guide rod GB2 and the stage body 71 are passed through a sensor group provided on the guide rod GB2.
  • main controller 50 can drive fork portion 70B while adjusting the relationship between wafer stage WST1 and fork portion 70B based on the detection result. In this manner, when wafer stage WST1 is engaged with fork portion 70B, main controller 50 generates a driving force in the + Z direction on the Z-axis motor constituting the six-degree-of-freedom mechanism, and fork portion 70B is driven. The driving force is controlled so that wafer stage WST1 is supported in a non-contact manner.
  • main controller 50 replaces exposed wafer W1 mounted on wafer stage WST1 with wafer W3 to be exposed next (see FIG. 12B), and replaces wafer W3.
  • the wafer alignment operation is performed in the same manner as described above.
  • the exposing operation for the wafer on one wafer stage, the wafer exchanging on the other wafer stage, and the wafer Alignment operation is performed in parallel processing.
  • Y stages 72A and 72B are connected to connecting members. Since it rotates about 65A and 65B as a rotation center and functions as a counter mass, it is possible to reduce the load applied to X coarse movement stages 63A and 63B, ie, air pads 73A and 73B. Therefore, in the present embodiment, it is possible to prevent the gaps from being broken in the air pads 73A and 73B, so that it is possible to prevent the X coarse movement stages 63A and 63B from being contacted with the Y stages 72A and 72B and being damaged. Thus, the safety of the device can be improved.
  • Y linear motors YM1 and YM2 are driven to accelerate rotation of Y stages 72A and 72B. It is possible to effectively reduce the load applied to 73B, Safety can be further enhanced.
  • the rotatable Y stages 72A, 72B are simply connected to the movers 84A, 84B (Y sliders 69A, 69B) using the connecting members 65A, 65B.
  • the Y-stages 72A and 72B are rotated actively, only the Y linear motors YM1 and YM2 are differentially driven, which eliminates the need for special equipment and contributes to downsizing and cost reduction of the equipment. It is possible.
  • the force that reduces the load applied to the air pads 73A and 73B by rotating the Y stages 72A and 72B by the differential of the Y linear motor is reduced.
  • the rotation direction becomes the same, so that there is a possibility that the amount of rotation is accumulated and the Y stages 72A and 72B may be greatly tilted.
  • FIG. 13 in the upper graph showing the relationship between time and thrust in the X-axis direction, a step process in which wafer stages WST1 and WST2 move in the X-axis direction and wafer stages WST1 and WST2
  • the exposure process in which (/ !, shift) moves synchronously with the reticle R in the Y-axis direction is performed alternately and repeatedly.
  • the main controller 50 controls the Y stage. Driving the Y linear motor in a differential state to promote rotation.
  • main controller 50 performs the Y step in the previous step step.
  • the Y linear motor is driven so that the Y stage rotates in the direction opposite to the direction of rotation of the stage.
  • the change over time of the input torque with the Y linear motor at this time is indicated by the symbol T in the lower graph in FIG.
  • T the change over time of the input torque with the Y linear motor at this time.
  • main controller 50 drives the Y linear motor before the step process. Then, rotate the Y stage by 0 Z2. That is, main controller 50 rotates in advance the direction opposite to the direction in which the Y stage is rotated by the step movement and half the rotation angle generated by the step movement before the step process.
  • main controller 50 rotates Y stage 72A counterclockwise at angle ⁇ Z2 before the step process, as shown in FIG. 14A.
  • main controller 50 rotates Y stage 72A counterclockwise at angle ⁇ Z2 before the step process, as shown in FIG. 14A.
  • the Y stage 72A rotates clockwise by an angle ⁇ , and as shown in FIG. 14B, becomes in a state inclined by ⁇ Z2 with respect to the X-axis direction. That is, even when the Y stage rotates by an angle of ⁇ in the step process, the Y stage rotates in the angle range of ⁇ Z2 — + ⁇ Z2 with respect to the X-axis direction.
  • the Y stage is rotated in the reverse direction before the step process to correct the posture, even when the step process is continuous, the rotation of the Y stage is accumulated.
  • the posture correction of the Y stage is performed in the exposure step, it is not necessary to separately provide a step for performing the correction, and a decrease in productivity can be prevented.
  • attitude correction of the Y stage described above does not necessarily need to be performed during exposure as long as it is before the step process. Further, even a step process may be included in the posture correction operation of the Y stage.
  • the force described for the step process relating to the exposure operation in one stage and the step process relating to the wafer exchange and wafer alignment operation in the other stage (the X-axis direction of the stage)
  • the posture of the Y stage can be corrected before the next step movement, especially once. It is preferable to rotate in the reverse rotation direction at an angle which is half the rotation amount generated by the step movement.
  • the Y linear motors YM1 and YM2 (the movers 84A and 84B) move along the guide portions 68A and 68B, and the Y stages 72A and 72B and the S movers 84A and 84B Force that is configured to be rotatably connected to the Y sliders 69A and 69B that move integrally, around an axis parallel to the Z axis.
  • Guide parts 68A, 68B and Y slider 69A that are not limited to this. It is also possible to adopt a so-called guideless system in which no 69B is provided.
  • the forces at which the movers 84A and 84B are provided at both ends of the Y stages 72A and 72B, respectively, are fixed.
  • connecting members 65A and 65B in the above embodiment a universal joint, an elastic hinge, or the like can be used in addition to the radial bearing.
  • the wafer stages WST1 and WST2 are described as being configured to be detachable (replaceable) with respect to the X coarse movement stages 63A and 63B.
  • the wafer stage WST1 and X coarse movement stage 63A and the wafer stage WST2 and X coarse movement stage 63B respectively move independently to process the exposure operation, the wafer exchange and the alignment operation in parallel.
  • the number of uenos and stages is not limited to two, but may be a configuration using only one or a configuration using three or more.
  • wafer stage WST1, WST2 is configured to be movably supported by common stage base SB, but each is supported by an individual base.
  • the stage apparatus of the present invention can be applied to a force reticle stage RST configured to be applied to a wafer stage.
  • the stage device according to the present invention The force exemplified when applied to the scanning 'stepper'
  • the stage device according to the present invention is not limited to the scope of application of the present invention
  • the present invention can be suitably applied to a stationary type exposure apparatus such as a stepper for performing exposure while a mask and a substrate are stationary. Even in such a case, the safety can be improved by the stage device.
  • the present invention relates to an exposure apparatus for transferring a device pattern onto a glass plate, which is used for manufacturing a display including a liquid crystal display element, a plasma display, and the like, in addition to an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element. Used in the manufacture of magnetic heads
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a device pattern onto a ceramic wafer, and an exposure apparatus that is used for manufacturing an imaging device (such as a CCD).
  • an imaging device such as a CCD
  • an EUV (Extreme Ultraviolet) exposure apparatus In order to manufacture a reticle or a mask used in an optical exposure apparatus, an EUV (Extreme Ultraviolet) exposure apparatus, an X-ray exposure apparatus, an electron beam exposure apparatus, etc., which can be connected only with micro devices such as semiconductor elements.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus for transferring a circuit pattern onto a glass substrate or a silicon wafer.
  • a transmissive reticle is generally used in an exposure apparatus using DUV (far ultraviolet) light or VUV (vacuum ultraviolet) light
  • the reticle substrate is quartz glass, fluorine-doped quartz glass, or fluorescent glass. Stone, magnesium fluoride, quartz, or the like is used.
  • a transmission type mask (stencil mask, membrane mask) is used in a proximity type X-ray exposure apparatus or an electron beam exposure apparatus, a reflection type mask is used in an EUV exposure apparatus, and a silicon substrate is used as a mask substrate. A wafer or the like is used.
  • the stage apparatus is not limited to the exposure apparatus, but may be any other substrate processing apparatus (eg, a laser repair apparatus, a substrate inspection apparatus, or the like), or another precision machine. It can be widely applied to the sample positioning device in the above.
  • a refraction system consisting solely of a refraction optical element (lens element) is mainly used.
  • a light source or the like for example,
  • a so-called catadioptric system combining a refractive optical element and a reflective optical element (such as a concave mirror or a beam splitter) or a reflective optical element only.
  • the reflection optical system is mainly used. However, when an F laser light source is used, a refraction system can be used.
  • the projection optical system may be either a unit magnification system or an enlargement system.
  • the catadioptric projection optical system is not limited to the one described above.
  • the projection optical system has a circular image field, and both the object surface side and the image surface side are telecentric, and the projection magnification is 1 Z4 times or A reduction system of 1Z5 times may be used.
  • the irradiation area of the illumination light is substantially centered on its optical axis within the field of view of the projection optical system, and is substantially in the scanning direction of the reticle or wafer. It may be of a type defined as a rectangular slit extending along the orthogonal direction.
  • an F-ray having a wavelength of 157 nm
  • the exposure optical system in the exposure apparatus is not limited to the projection optical system, but may be a charged particle beam optical system such as an X-ray optical system or an electron optical system.
  • the optical system can be configured to include an electron lens and a deflector.
  • the electron gun a thermionic emission type lanthanum hexabolite (LaB), tantalum
  • the present invention when the present invention is applied to an exposure apparatus using an electron optical system, a configuration using a mask may be used, or a configuration in which a pattern is formed on a substrate by electron beam direct drawing without using a mask. It is good. That is, the present invention provides an electron optical system as the exposure optical system. As long as it is an electron beam exposure apparatus that uses, any of a pencil beam method, a variable shaped beam method, a cell projection method, a blanking aperture method, and an EBPS can be applied.
  • EUV light in the soft X-ray region having a wavelength of about 5 to 30 nm is used as the exposure illumination light in addition to the above-described light in the far ultraviolet region and the vacuum ultraviolet region. Also good.
  • ArF excimer laser light or F laser light is used as vacuum ultraviolet light.
  • DFB semiconductor laser or fiber laser power Infrared or visible wavelength single-wavelength laser light is radiated to a fiber amplifier doped with, for example, erbium (or both erbium and yttrium).
  • a harmonic that has been amplified and converted to ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.
  • the oscillation wavelength of the single-wavelength laser is in the range of 1.51-1.59 m
  • the 10th harmonic within the range is output.
  • the oscillation wavelength is in the range of 1.544-1.553 / zm
  • an 8th harmonic with a generated wavelength in the range of 193-194 nm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the ArF excimer laser light can be obtained.
  • the oscillation wavelength is in the range of 1.57-1.58 / zm
  • the oscillation wavelength is in the range of 1.03-1.12 m
  • a seventh harmonic whose output wavelength is in the range of 147-160 nm is output, and especially the oscillation wavelength is 1.009-1.
  • the generated harmonic is the 7th harmonic within the range of 157-158 m, that is, F laser light.
  • Ultraviolet light having almost the same wavelength as 2 is obtained.
  • a single-wavelength oscillation laser for example, an itbidium 'doped' fiber laser can be used.
  • the present invention is not limited to the air levitation type using an air bearing, and a magnetic levitation type using Lorentz force may be used.
  • the reaction force generated by the movement of the substrate stage may be mechanically released to the floor (ground) using a frame member as described in JP-A-8-166475.
  • the reaction force generated by the movement of the reticle stage is described in JP-A-8-330224.
  • a frame member may be used to mechanically escape to the floor (ground).
  • the exposure apparatus can maintain various mechanical subsystems including the components described in the claims of the present application with predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. So, it is manufactured by assembling. To ensure these various precisions, before and after this assembly, adjustments to achieve optical precision for various optical systems, adjustments to achieve mechanical precision for various mechanical systems, Adjustments are made to achieve electrical accuracy for various electrical systems.
  • Various subsystems The process of assembling the lithography system includes mechanical connections, electrical circuit wiring connections, and pneumatic circuit piping connections between the various subsystems. It goes without saying that there is an individual assembly process for each subsystem before the assembly process for the exposure system. After the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustments are made to ensure various precisions of the exposure apparatus as a whole. It is desirable to manufacture the exposure apparatus in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
  • a step 201 for designing the function and performance of the device a step 202 for manufacturing a mask (reticle) based on the design step, and a substrate as a base material of the device.
  • (Wafer) manufacturing step 203 substrate processing step 204 of exposing a mask pattern onto a substrate using exposure apparatus EX of the above-described embodiment, device assembling step (including dicing step, bonding step, and package step) 205 It is manufactured through the inspection step 206 and the like.
  • the stage driving method and the stage device of the present invention when a load corresponding to the thrust is applied to the guide portion when the stage is driven in the first direction, the direction in which the load is applied without resisting the load ( By rotating the guide portion in a direction around an axis perpendicular to the surface of the platen, the load can be absorbed as a counter mass. Therefore, the gap between the stage and the guide portion is not collapsed, and the occurrence of damage or the like can be suppressed.
  • the gap is not collapsed, and damage is not generated. Can be suppressed.

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Abstract

　第１方向に延びたガイド部に沿ってステージを定盤の表面で駆動するステージ駆動方法であって、前記第１方向へ前記ステージを駆動する際の推力に応じて、前記ガイド部を前記表面と直交する軸周りに回転させるステップを含む。ガイド部にモーメント負荷が掛かった場合でもギャップつぶれを生じさせず、安全性を高めることができる。

Description

明 細 書
ステージ駆動方法及びステージ装置並びに露光装置
技術分野
[0001] 本発明は、ステージ駆動方法及びステージ装置並びに露光装置に関し、特に、片 持ち状態で支持されたステージを駆動する際に用いて好適なステージ駆動方法及 びステージ装置並びに露光装置に関するものである。
背景技術
[0002] 従来より、半導体素子 (集積回路)又は液晶表示素子等をリソグラフイエ程で製造 する場合に、種々の露光装置が用いられている。近年では、半導体素子の高集積ィ匕 に伴い、ステップ'アンド'リピート方式の縮小投影露光装置 (いわゆるステツバ）や、こ のステツパに改良をカ卩えたステップ ·アンド'スキャン方式の走査型投影露光装置（い わゆるスキャニング'ステツパなどの逐次移動型の投影露光装置力 主流となってい る。
[0003] この種の投影露光装置は、主として半導体素子等の量産機として使用されるもので あることから、一定時間内にどれだけの枚数のウェハを露光処理できるかという処理 能力、すなわちスループットを向上させることが必然的に要請されている。
[0004] この種の投影露光装置では、ウェハ交換→ァライメント (サーチァライメント，フアイ ンァライメント）→露光→ウェハ交換……のように、大きく 3つの動作が 1つのウェハス テージを用いて繰り返し行なわれている。従って、前述した 3つの動作、すなわちゥェ ハ交換、ァライメント、及び露光動作の内の複数動作同士を部分的にでも同時並行 的に処理できれば、これらの動作をシーケンシャルに行なう場合に比べて、スループ ットを向上させることができる。しかるに、ウェハ交換とァライメン卜中には露光は行わ れず、工程時間の短縮つまりスループッ卜の向上のためには、例えばウェハ交換と ァライメン卜をするステージと露光をするステージとを同時に独立して制御する方法 が考えられる。
[0005] これに関して、例えば特許文献 1には、 Y軸リニアモータによって Y軸方向に移動可 能な第 1ガイドバー、第 2ガイドバー、これら第 1ガイドバー、第 2ガイドバーにそれぞ れ沿って X軸方向に移動可能な第 1、第 2ウェハステージを設け、 X軸方向に沿って 配置された投影光学系とァライメント光学系の直下の露光位置及びァライメント位置 に、 2つのウェハステージをそれぞれ独立して XY2次元方向に並行して駆動するス テージ装置が開示されている。
このステージ装置においては、各ウェハステージは、エアパッド (気体静圧軸受）が 設けられ、加圧気体の静圧によりガイドバーに微小ギャップをもって非接触で支持さ れる粗動ステージ (ステージ本体）と、ウェハ等の基板を保持し、粗動ステージに対し て片持ち状態で支持される微動ステージ (基板テーブル)をそれぞれ有する構成とな つている。
特許文献 1：特開 2003—17404号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] し力しながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
リニアモータによりウェハステージを X軸方向に駆動する際、ウェハステージの重心 とリニアモータの駆動力の作用点とがずれている場合、さらに微動ステージが粗動ス テージに片持ちで支持されている場合、リニアモータの駆動によりウェハステージを 加速又は減速する際にウェハステージの慣性力により、ガイドバーに大きなモーメン ト負荷 (ョーイング)が加わる可能性がある。この場合、大きな負荷により、エアパッド におけるギャップが維持できない、いわゆるギャップつぶれが生じ、ガイドバーと粗動 ステージとが接触して損傷する虞がある。
この問題は、ステージが複数設けられる構成に限られず、単一で設けられる場合で も同様に生じる可能性がある。
[0007] 本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、ガイド部にモーメント負荷が 掛カつた場合でもギャップつぶれを生じさせず、安全性を高めることができるステー ジ駆動方法及びステージ装置並びに露光装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明のステージ駆動方法は、第 1方向に延びたガイド部に沿ってステージを定盤 の表面で駆動するステージ駆動方法であって、第 1方向へステージを駆動する際の 推力に応じて、ガイド部を表面と直交する軸周りに回転させるステップを含むことを特 徴とするちのである。
[0009] また本発明のステージ装置は、第 1方向に延びたガイド部に沿ってステージを定盤 の表面で駆動するステージ装置であって、第 1方向へステージを駆動する際の推力 に応じて、ガイド部を表面と直交する軸周りに回転駆動する回転駆動装置を備えるこ とを特徴とするものである。
[0010] 従って、本発明のステージ駆動方法及びステージ装置では、ステージを第 1方向に 駆動する際に推力に応じた負荷がガイド部に加わった場合、その負荷に抗すること なく負荷が加わる方向にガイド部を回転させることにより、カウンターマスとして負荷を 吸収することができる。そのため、ステージとガイド部との間のギャップつぶれを生じさ せず、損傷等の発生も抑えることができる。
[0011] そして、本発明の露光装置は、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であって、マスクステージと基板ス テージとの少なくとも一方のステージとして、上述のステージ装置が用いられることを 特徴とするものである。
[0012] 従って、本発明の露光装置では、露光処理にあたってマスクステージまたは基板ス テージを駆動する際に推力に応じた負荷がガイド部に加わった場合でも、ギャップつ ぶれを生じさせず、損傷等の発生を抑えることができる。
発明の効果
[0013] 本発明では、エアパッドに加わる負荷を軽減してギャップつぶれが生じることを防止 できるため、装置の安全性を向上させることができる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]本発明の一実施の形態の露光装置を概略的に示す図である。
[図 2]図 1のステージ装置を投影光学系、ァライメント系とともに概略的に示す斜視図 である。
[図 3]図 2の状態から、干渉計システム及びウェハステージが取り除かれた状態のス テージ装置を示す斜視図である。 [図 4A]ステージ装置のフォーク部を拡大して示す斜視図である。
[図 4B]ウェハステージを拡大して示す斜視図である。
[図 5]フォーク部にウェハステージが係合した状態を拡大して示す斜視図である。
[図 6]露光装置の制御系の主要構成を示す制御ブロック図である。
[図 7A]ウェハステージと Yステージの動作を説明する図である。
[図 7B]同様に、ウェハステージと Yステージの動作を説明する図である。
[図 8]時間と X軸方向の推力、入力トルクとの関係を示す図である。
[図 9]モデルィ匕されたパネマス系を示す図である。
圆 10A]露光動作とァライメント動作との並行処理の流れを説明するための図である。
[図 10B]同様に、上記並行処理の流れを説明するための図である。
[図 10C]同様に、上記並行処理の流れを説明するための図である。
[図 11A]同様に、上記並行処理の流れを説明するための図である。
[図 11B]同様に、上記並行処理の流れを説明するための図である。
[図 11C]同様に、上記並行処理の流れを説明するための図である。
[図 12A]同様に、上記並行処理の流れを説明するための図である。
[図 12B]同様に、上記並行処理の流れを説明するための図である。
[図 13]時間と X軸方向の推力、入力トルクとの関係を示す図である。
[図 14A]ウェハステージと Yステージの動作を説明する図である。
[図 14B]同様に、ウェハステージと Yステージの動作を説明する図である。
[図 15]半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
符号の説明
R レチクノレ（マスク）
RST レチクルステージ（マスクステージ）
SB ステージ定盤 (定盤）
SB1 表面
W1、W2 ウェハ（基板、感光基板）
WST1、 WST2 ウェハステージ (ステージ、基板ステージ）
YM1、YM2 Yリニアモータ（駆動装置、回転駆動装置） 10 露光装置
20 ステージ装置
72A、72B Yステージ（ガイド部）。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、本発明のステージ駆動方法及びステージ装置並びに露光装置の実施の形 態を、図 1ないし図 15を参照して説明する。
また、本実施の形態では、本発明に係るステージ装置をウェハステージ (後述する ステージ装置 20)に適用する場合の例を用いて説明する。
[0017] (第 1実施形態）
図 1には、一実施形態の露光装置 10が概略的に示されて 、る。
この露光装置 10は、マスクとしてのレチクル Rと基板 (感光基板）としてのウェハ W1 (又は W2)とを一次元方向（ここでは、図 1における紙面左右方向である Y軸方向と する）に同期移動しつつ、レチクル Rに形成された回路パターン (パターン)を投影光 学系 PLを介してウェハ W1 (又は W2)上の複数のショット領域にそれぞれ転写する、 ステップ ·アンド'スキャン方式の走査型露光装置、 、わゆるスキャニング 'ステツパで める。
[0018] 露光装置 10は、エネルギビームとしての照明光 ILによりレチクル Rを照明する照明 系 12、レチクル Rが載置されるマスクステージとしてのレチクルステージ RST、レチク ル R力 射出される照明光 ILをウエノ、 W1 (又は W2)上に投影する投影光学系 PL、 ウェハ Wl、 W2がそれぞれ載置される 2つのステージ、すなわちウェハステージ WS Tl、 WST2を含むステージ装置 20、マーク検出系としてのァライメント系 ALG、及び 装置全体を統括制御する主制御装置 50等を備えて 、る。
[0019] ステージ装置 20は、投影光学系 PLの図 1における下方に配置されたステージ定盤
(定盤） SB、該ステージ定盤 SBの表面（上面） SB1に沿って独立して XY2次元平面 内で移動するウェハステージ (ステージ） WST1、 WST2、及びこれらウェハステージ WST1、 WST2を駆動する駆動系等を備えている。
[0020] ステージ定盤 SBは平面視長方形を呈しており（図 2参照）、クリーンルーム内の床 面 F上で複数 (例えば 3つ）の防振ユニット 91 (但し、図 1における紙面奥側の防振ュ ニットは不図示）を介して略水平 (XY平面に平行）に支持されている。この場合、複 数の防振ユニット 91によって、床面 F力 ステージ定盤 SBに伝達される微振動がマ イク口 Gレベル (Gは重力加速度）で絶縁されて 、る。
なお、各防振ユニットとして、ステージ定盤 SBの所定箇所にそれぞれ固定された半 導体加速度計等の振動センサの出力に基づ 、てステージ定盤 SBをそれぞれ積極 的に制振する、いわゆるアクティブ防振装置を用いることができる。
[0021] 図 2には、ステージ装置 20が投影光学系 PL、ァライメント系 ALG等とともに、斜視 図にて概略的に示されている。また、図 3には、図 2の状態力も干渉計システム（116 , 118, 146, 148)及びウェハステージ WST1、 WST2が取り除かれた状態のステ ージ装置 20の残部が斜視図にて示されている。以下、これら図 2、図 3を中心として、 適宜他の図面を参照しつつ、ステージ装置 20の構成各部について説明する。
[0022] ウェハステージ WST1、 WST2を駆動する駆動系は、ウェハステージ WST1、 WS T2をそれぞれ X軸方向（第 1方向）に駆動する Xリニアモータ XM1、 XM2と、ウェハ ステージ WST1、 WST2をそれぞれ Y軸方向（第 2方向）に駆動する Yリニアモータ（ 駆動装置) YM1、 YM2とを主体に構成されている。
[0023] 図 3に示すように、 Yリニアモータ YM1は、ステージ定盤 SBの X軸方向両端部に Y 軸方向に沿って対で配設された固定子 83A、 83Aと、それぞれ固定子 83A、 83Aと の間の電磁気的相互作用により固定子 83A、 83Aに沿って Y軸方向に駆動される 可動子 84A、 84Aとから構成されている。
各固定子 83Aは、 Y方向に延在する支持部材 59A及び Yガイド 60Aを介してステ 一ジ定盤 SBに支持されている（ただし、 X側の支持部材 59Aは不図示)。各支持部 材 59Aは、固定子 83Aの下面 (一 Z側の面）に設けられており、それぞれエアパッド等 のエアベアリングを有し γガイド 60Aに Y方向に非接触で移動自在に嵌合して ヽる。 そして、可動子 84A、 84A (ウェハステージ WST1又は WST2)の Y軸方向への移 動に伴う反力は、固定子 83A、 83Aの Yガイド 60A、 60Aに沿う移動により吸収され るため、ステージ定盤 SBに与える運動量は理論的にゼロとなり、ステージ装置 20に おける重心の位置が Y方向において実質的に固定される。
[0024] 同様に、 Yリニアモータ YM2は、ステージ定盤 SBの X軸方向両端部に Y軸方向に 沿って対で配設された固定子 83B、 83Bと、それぞれ固定子 83B、 83Bとの間の電 磁気的相互作用により固定子 83B、 83Bに沿って Y軸方向に駆動される可動子 84B 、 84Bと力 構成されている。
各固定子 83Bは、 Y方向に延在する支持部材 59B及び Yガイド 60Bを介してステ 一ジ定盤 SBに支持されている。各支持部材 59Bは、固定子 83Bの下面 (一 Z側の面 )に設けられており、それぞれエアパッド等のエアベアリングを有し Yガイド 60Bに Y方 向に非接触で移動自在に嵌合して 、る。
そして、可動子 84B、 84B (ウェハステージ WST2又は WST1)の Y軸方向への移 動に伴う反力は、固定子 83B、 83Bの Yガイド 60B、 60Bに沿う移動により吸収される ため、ステージ定盤 SBに与える運動量は理論的にゼロとなり、ステージ装置 20にお ける重心の位置が Y方向において実質的に固定される。
[0025] また、ステージ定盤 SBの X側に位置する固定子 83 A、 83Bの近傍には、 Y軸方 向に延びるガイド部 68A、 68Bがそれぞれ設けられており、 X側に位置する可動子 84A、 84Bにはガイド部 68A、 68Bに嵌合して Y軸方向の移動をガイドする Yスラィ ダ 69A、 69Bがそれぞれ設けられている。ガイド部 68A、 68Bには、 Yスライダ 69A、 69Bの Y軸方向の位置を計測する際に用いられるェンコーダスケールがそれぞれ形 成されている。そして、 Yスライダ 69A、 69Bには、エンコーダスケールを計測するェ ンコーダ一（エンコーダヘッド） 64A、 64Bが設けられており、計測した位置情報は主 制御装置 50に出力される（図 6参照)。
[0026] Xリニアモータ XM1は、 X方向に沿って架設され両端を取付板 67A、 67Aに固定 された固定子 66Aと、固定子 66Aとの間の電磁気的相互作用により固定子 66Aに 沿って X軸方向に駆動される可動子 88Aとから構成されている。また、取付板 67A、 67A間には、固定子 66Aと平行して X軸方向に延びる Yステージ (ガイド部） 72Aが 架設されている。この Yステージ 72Aは、可動子 88Aと一体的に移動する X粗動ステ ージ 63Aをガイドするものである。 X粗動ステージ 63Aは、断面矩形枠状の形状を有 し、 Yステージ 72Aの 4面（上下面及び両側面）を取り囲み、且つ気体静圧軸受（非 接触ベアリング)である複数のエアパッド 73A (図 7A、図 7B参照）を介して非接触で 移動可能となっている。これらエアパッド 73Aは、 Yステージ 72Aの 4面のそれぞれ に対向して、且つ各面にぉ 、て X軸方向に間隔をあけて配置されて 、る。
[0027] +X側に位置する取付板 67Aは、 Yリニアモータ YM1の可動子 84Aに一体的に 固定されており、 X側に位置する取付板 67Aは可動子 84A(Yスライダ 69A)に連 結部材 65Aを介して連結されている。連結部材 65Aは、ラジアルベアリング等で構 成されており、取付板 67Aを介して Yステージ 72Aと可動子 84A(Yスライダ 69A)と を、ステージ定盤 SBの表面と直交する軸周り（Z軸と平行な軸周り）に回転自在に結 合している。これら Yステージ 72Aと可動子 84A(Yスライダ 69A)との θ Z方向の位 置関係はロータリーエンコーダ 74Aで計測され、その計測結果が主制御装置 50に 出力される（図 6参照)。
[0028] 同様に、 Xリニアモータ XM2は、 X方向に沿って架設され両端を取付板 67B、 67B に固定された固定子 66Bと、固定子 66Bとの間の電磁気的相互作用により固定子 6 6Bに沿って X軸方向に駆動される可動子 88Bとから構成されている。また、取付板 6 7B、 67B間には、固定子 66Bと平行して X軸方向に延びる Yステージ (ガイド部） 72 Bが架設されている。この Yステージ 72Bは、可動子 88Bと一体的に移動する X粗動 ステージ 63Bをガイドするものである。 X粗動ステージ 63Bは、 X粗動ステージ 63Aと 同様に、断面矩形枠状の形状を有し、 Yステージ 72Bの 4面 (上下面及び両側面)を 取り囲み、且つ気体静圧軸受 (非接触ベアリング)である複数のエアパッドを介して非 接触で移動可能となっている。なお、 X粗動ステージ 63Bにおけるエアパッドは図示 を省略している力 X粗動ステージ 63Aにおけるエアパッド 73Aと同様の配置で設け られている。
[0029] +X側に位置する取付板 67Bは、 Yリニアモータ YM2の可動子 84Bに一体的に固 定されており、 X側に位置する取付板 67Bは可動子 84B (Yスライダ 69B)に連結部 材 65Bを介して連結されている。連結部材 65Bは、ラジアルベアリング等で構成され ており、取付板 67Bを介して Yステージ 72Bと可動子 84B (Yスライダ 69B)とを、ステ 一ジ定盤 SBの表面と直交する軸周りに回転自在に結合して 、る。これら Yステージ 7 2Bと可動子 84B (Yスライダ 69B)との θ Z方向の位置関係はロータリーエンコーダ 7 4Bで計測され、その計測結果が主制御装置 50に出力される（図 6参照)。
[0030] 可動子 88Aの +Y側の側面には、図 3に示されるように、 Y軸方向に延びる固定子 群を含むフォーク部 70Aが片持ち状態で支持されて 、る。同様に可動子 88Bの Y 側の側面には Y軸方向に延びる固定子群を含むフォーク部 70Bが片持ち状態で支 持されている。これを詳述すると、一方のフォーク部 70Aは、図 4Aに拡大して示され るように、 6つの固定子 SX、 SY1、 SY2、 SY3、 SZ1、 SZ2と、ガイド棒 GB1とを備え ている。
[0031] 固定子 SXは、内部に電機子コイルを有しており、 Y軸方向を長手方向とし、ほぼ X Y平面に平行になるように配置されている。固定子 SY1、 SY2は、内部に電機子コィ ルを有しており、固定子 SXの上下にそれぞれ所定間隔をあけてほぼ平行に配置さ れている。固定子 SY3は、内部に電機子コイルを有しており、固定子 SX、 SY1、 SY 2から X側に所定間隔を隔てた位置に配置されている。固定子 SZ1、 SZ2は、内部 に電機子コイルを有しており、固定子 SX、 SY1、 SY2の +X側及び固定子 SY3の— X側にそれぞれ配置されている。ガイド棒 GB1は、可動子 88Aにその長手方向一端 が接続された角柱状部材力 なり、長手方向他端部 (先端部)近傍には複数の静電 容量センサ力もなる検出装置としてのセンサ群 SSが埋め込まれて 、る。このセンサ 群 SSにより、ウェハステージ WST1とフォーク部 70Aとの X、 Z軸方向及び 0 X、 0 Y 、 Θ Z方向の相対位置を計測することが可能となっている (後述)。
[0032] 図 3に戻り、前記他方のフォーク部 70Bも、上述したフォーク部 70Aと同様に、可動 子 88Bの Y側面に設けられている。このフォーク部 70Bは、 6つの固定子 TX、 TY1 、 ΤΥ2、 ΤΥ3、 ΤΖ1、 ΤΖ2と、ガイド棒 GB2とを備えている（ガイド棒 GB2については 図 3では不図示）。これら 6つの固定子 ΤΧ、 ΤΥ1、 ΤΥ2、 ΤΥ3、 ΤΖ1、 ΤΖ2及びガイ ド棒 GB2は、上記フォーク部 70Αを構成する 6つの固定子 SX、 SY1、 SY2、 SY3、 SZ1、 SZ2及びガイド棒 GB1と対称の配置でそれぞれの長手方向の一端が可動子 88Bに固定されている。この場合、対応する固定子同士 (具体的には、固定子 TXと SX、固定子 TY1と SY1、固定子 TY2と SY2、固定子 TY3と SY3、固定子 TZ1と SZ 1、固定子 TZ2と SZ2)、ガイド棒 GB1、 GB2同士が相互に対向することができ、且つ 最接近した状態では見かけ上 1本の固定子などを構成しうる配置となっている。 なお、上記の対応する固定子同士、ガイド棒同士の構成は全く同様であるので、フ オーク部 70Bの詳細については説明を省略する。 [0033] ウェハステージ WST1は、図 2に示されるように、 XZ断面が略 T字状のステージ本 体 71と、このステージ本体 71に所定の位置関係で一体的に固定された可動子群と を備え、全体として概略直方体形状を呈している。可動子群は、図 4Βに示されるよう に、 6つの可動子 DX、 DY1、 DY2、 DY3、 DZ1、 DZ2を含んでいる。可動子 DX、 DY1、 DY2は、それぞれ上述した固定子 SX、 SY1、 SY2に対応するもので、これら の固定子の配置に対応して固定子 SY1、 SX、 SY2の順で上下に積層された状態で ステージ本体 71の +X側且つ Z側の空間に固定されている。また、可動子 DY3、 D Z2は、それぞれ上記の固定子 SY3、 SZ2に対応するもので、これらの固定子の配置 に対応して可動子 DY3、 DZ2の順でステージ本体 71の X側且つ Z側の空間に固 定されている。
[0034] 可動子 DXは、矩形枠状の磁性体力もなる枠状部材 56と、枠状部材 56の内側の上 下の対向面（上面及び下面）にそれぞれ固定された Y軸方向に延びる永久磁石 58A 、 58Bとを備えている。永久磁石 58A、 58Bは互いに逆磁性とされている。そして、図 5に示すように、ウェハステージ WST1と一方のフォーク部 70Aとの係合状態では、 固定子 SXが永久磁石 58A、 58Bの間に挿入されるようになっており、固定子 SXの 電機子コイルを流れる電流と、永久磁石 58A、 58Bの間の磁界との電磁気的相互作 用により発生するローレンツ力により、可動子 DX (及びウェハステージ WST1)が固 定子 SXに対して X軸方向に微小駆動されるようになっている。すなわち、固定子 SX と可動子 DXとによって、ウェハステージ WST1を X軸方向に微小駆動する X軸微動 モータ VXが構成されて!、る。
[0035] 可動子 DY1は、可動子 DXの上側に配置されており、筒状のヨーク 52と、ヨーク 52 の内側の上下対向面に Y軸方向に沿って所定間隔でそれぞれ配設された複数の界 磁石 54とを有している。この場合、 Y軸方向に隣り合う界磁石 54同士、 Z軸方向で向 かい合う界磁石 54同士は、相互に逆磁性とされている。そして、図 5に示したウエノ、 ステージ WST1と一方のフォーク部 70Aとの係合状態では、固定子 SY1がヨーク 52 の内部空間に挿入されるようになっており、固定子 SY1の電機子コイルを流れる電流 と、ヨーク 52の内部空間の交番磁界との電磁気的相互作用により発生するローレン ッカによって、可動子 DY1には Y軸方向の駆動力が作用し、可動子 DY1が固定子 SY1に沿って Y軸方向に駆動されるようになっている。すなわち、本実施形態では、 固定子 SY1と可動子 DY1とによって、ムービングマグネット型の Υ軸リニアモータ LY 1が構成されている。
[0036] 可動子 DY2は、可動子 DXの下側に配置されており、その構成等は上記可動子 D Y1と同様である。従って、図 5に示したウェハステージ WST1と一方のフォーク部 70 Αとの係合状態では、可動子 DY2には Y軸方向の駆動力が作用し、可動子 DY2が 固定子 SY2に沿って Y軸方向に駆動される。すなわち、本実施形態では、固定子 S Y2と可動子 DY2とによって、ムービングマグネット型の Y軸リニアモータ LY2が構成 されている。
[0037] 可動子 DY3は、可動子 DY1、 DY2と設置方向及び大きさは異なるが同様に構成 されている。従って、図 5に示したウェハステージ WST1と一方のフォーク部 70Aとの 係合状態では、可動子 DY3には Y軸方向の駆動力が作用し、可動子 DY3が固定 子 SY3に沿って Y軸方向に駆動される。すなわち、本実施形態では、固定子 SY3と 可動子 DY3とによって、ムービングマグネット型の Y軸リニアモータ LY3が構成され ている。
[0038] そして、本実施の形態では、 Y軸リニアモータ LY1、 LY2それぞれの駆動力（推力 )を f、 Y軸リニアモータ LY3の駆動力を 2 X fとすることで、ウェハステージ WST1をフ オーク部 70Aに対して Y軸方向に駆動（ほぼ重心駆動）することができる。また、 Y軸 リニアモータ LY1、 LY2の発生する駆動力を異ならせることで、ウェハステージ WST 1を X軸周りの回転方向（ピッチング方向）に微小駆動することが可能であるとともに、 Y軸リニアモータ LY1、 LY2の発生する駆動力の合力と Y軸リニアモータ LY3の発 生する駆動力とを異ならせることで、ウェハステージ WST1を Z軸周りの回転方向（ョ 一イング方向）に微小駆動することが可能である。
[0039] なお、上記のように、本実施の形態では、上記 3つの Y軸リニアモータ LY1— LY3 の発生する駆動力により、ウェハステージ WST1をフォーク部 70Aに対して Y軸方向 に駆動できる力 通常の露光時には、これら Y軸リニアモータ LY1— LY3はウェハス テージ WST1の Y軸方向の微小駆動に用いられ、ウェハステージ WST1の Y軸方向 に関する粗動には上述した Yリユアモータ YM 1が用いられる。 [0040] 可動子 DZ1は、可動子 DX、 DY1、 DY2の +X側に設けられており、 XZ断面が矩 形枠状の磁性体から成る枠状部材 57と、該枠状部材 57の内側の一対の対向面（士 X側の面）にそれぞれ設けられた Y軸方向に延びる一対の永久磁石 62A、 62Bとを 備えている。永久磁石 62A、 62Bは互いに逆極性とされている。そして、図 5に示し たウェハステージ WST1と一方のフォーク部 70Aとの係合状態では、固定子 SZ1が 永久磁石 62A、 62Bの間に挿入されるようになっており、固定子 SZ1の電機子コイル を流れる電流と、永久磁石 62A、 62Bの間の磁界との電磁気的相互作用により発生 するローレンツ力により、可動子 DZ1 (及びウェハステージ WST1)が固定子 SZ1に 対して Z軸方向に微小駆動されるようになっている。すなわち、固定子 SZ1と可動子 DZ 1とによって、ウェハステージ WST1を Z軸方向に微小駆動する Z軸微動モータ V Z1が構成されている。
[0041] 可動子 DZ2は、可動子 DY3の X側に配置され、その構成は可動子 DZ1と同様と なっている。そして、図 5に示したウェハステージ WST1と一方のフォーク部 70Aとの 係合状態では、固定子 SZ2と可動子 DZ2と〖こよって、ウェハステージ WST1を Z軸 方向に微小駆動する Z軸微動モータ VZ2が構成されて 、る。
本実施の形態では、 Z軸微動モータ VZ1、 VZ2の発生する駆動力を同一とすること で、ウェハステージ WST1を Z方向に微小駆動することができるとともに、各 Z軸微動 モータの駆動力を異ならせることにより、ウェハステージ WST1を Y軸周りの回転方 向（ローリング方向）に微小駆動することが可能である。
[0042] 上記固定子を構成する各電機子コイルに供給される電流の大きさ及び方向は、主 制御装置 50により制御されており、主制御装置 50の制御の下、本実施の形態では、 X軸微動モータ VX、 Y軸リニアモータ LY1— LY3、 Z軸微動モータ VZ1, VZ2により 、ウェハステージ WST1をフォーク部 70Aに対して 6自由度方向に微小駆動すること ができる。また、ステージ本体 71には、 Y軸方向に沿って貫通孔 75が形成されており 、図 5に示すウェハステージ WST1と一方のフォーク部 70Aとの係合状態では、ガイ ド棒 GB1が貫通孔 75に挿入された状態となり、前述のセンサ群 SSにより、ガイド棒 G B1とステージ本体 71との Y軸方向を除く 5自由度方向の相対位置関係を検出するこ とが可能である。主制御装置 50は、センサ群 SSの検出結果に基づいて、必要に応 じて上記各モータを制御してガイド棒 GBlとステージ本体 71との位置関係を調整す る。
[0043] なお、本実施の形態においては、前述のようにフォーク部 70Bを構成する 6つの固 定子 TX、 ΤΥ1、 ΤΥ2、 ΤΥ3、 ΤΖ1、 ΤΖ2及びガイド棒 GB2は、フォーク部 70Αを構 成する 6つの固定子 SX、 SY1、 SY2、 SY3、 SZ1、 SZ2及びガイド棒 GBlとそれぞ れ同様に構成され、且つ対称の配置となっていることから、ウェハステージ WST1は 、一方のフォーク部 70Aのみならず、他方のフォーク部 70Bに対しても、反対方向か ら上記と同様に係合可能である。
この場合、ウェハステージ WST1の可動子 DXと固定子 TX、可動子 DY1と固定子 ΤΥ1、可動子 DY2と固定子 ΤΥ2、可動子 DY3と固定子 ΤΥ3、可動子 DZ1と固定子 ΤΖ1、可動子 DZ2と固定子 ΤΖ2がそれぞれ係合する。
また、ウェハステージ WST2は、ウェハステージ WST1と同様の構成を有している ため詳述はしないが、フォーク 70Α、 70Βのいずれに対しても着脱自在となっている
[0044] 一方のウェハステージ WST1の上面（+Ζ側の面）には、図 2に示されるように、 Υ 軸方向の一側 (一 Υ側）の端部に、 X軸方向に延びる Υ移動鏡 MY1が固定され、 X軸 方向の一側（+Χ側）の端部に、 Υ軸方向に延びる X移動鏡 MX1が固定されている。 移動鏡 MY1、 MX1の各反射面には、 Υ干渉計 116、 X干渉計 146からの干渉計ビ ーム (測長ビーム）がそれぞれ投射される。そして、 Υ干渉計 116、 X干渉計 146で各 反射面力 の反射光を受光することにより、各反射面の基準位置 (一般には投影光 学系側面や、ァライメント系の側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）から の変位が計測され、これによりウェハステージ WST1の 2次元位置が計測される。
[0045] 同様に、ウェハステージ WST2の上面には、 Υ軸方向の一側 (一 Υ側）の端部に、 X 軸方向に延びる Υ移動鏡 ΜΥ2が固定され、 X軸方向の一側（+Χ側）の端部に、 Υ 軸方向に延びる X移動鏡 ΜΧ2が固定されている。移動鏡 ΜΥ2、 ΜΧ2の各反射面 には、 Υ干渉計 118、 X干渉計 148からの干渉計ビーム（測長ビーム）がそれぞれ投 射される。そして、前述と同様に、 Υ干渉計 118、 X干渉計 148で各反射面からの反 射光を受光することによりウェハステージ WST2の 2次元位置が計測される。 [0046] 図 1に戻り、前記照明系 12は、光源、及び照明光学系を含み、その内部に配置さ れた視野絞り（マスキングブレード又はレチクルブラインド)で規定される矩形又は円 弧状の照明領域 IARにエネルギビームとしての照明光 ILを照射し、回路パターンが 形成されたレチクル Rを均一な照度で照明する。ここで、照明系 ILとしては、 KrFェキ シマレーザ光（波長 248nm)、 ArFエキシマレーザ光（波長 193nm)などの遠視外 光、あるいは Fレーザ光 (波長 157nm)などの真空紫外光などが用いられる。
2
[0047] 前記レチクルステージ RST上には、レチクル R力 例えば真空吸着により固定され ている。レチクルステージ RSTは、レチクル駆動部 22によって照明系 12の光軸 (投 影光学系 PLの光軸 AXに一致）に垂直な XY平面内で X軸方向、 Y軸方向及び 0 Z 方向（Z軸周りの回転方向）に微小駆動可能であるとともに、不図示のレチクルステー ジ定盤の上面に沿って所定の走査方向 (Y軸方向）に指定された走査速度で駆動可 能となっている。なお、レチクルステージ駆動部 22は、リニアモータ、ボイスコイルモ 一タ等を駆動源とする機構であるが、図 1では図示の便宜上力 単なるブロックとして 示されている。なお、レチクルステージ RSTとしては、 Y軸方向に一次元駆動する粗 動ステージと、該粗動ステージに対してレチクル Rを少なくとも 3自由度方向（X軸方 向、 Y軸方向、及び Θ Z方向）に微小駆動可能な微動ステージとを有する粗微動構 造のステージを採用してもよ 、。
[0048] レチクルステージ RSTの XY平面内の位置（ θ Z回転を含む）は、レチクルレーザ干 渉計 (以下、レチクル干渉計と称する） 16によって、レチクルステージ RST端部に形 成された (又は設けられた)反射面を介して、例えば 0. 5— lnm程度の分解能で常 時検出される。レチクル干渉計 16からのレチクルステージ RSTの位置情報（ θ Z回 転量 (ョーイング量)などの回転情報を含む）は、主制御装置 50に出力される。主制 御装置 50では、レチクルステージ RSTの位置情報に基づ!/、てレチクルステージ駆 動部 22を介してレチクルステージ RSTを駆動制御する。
[0049] 前記投影光学系 PLとしては、物体面側（レチクル側）と像面側（ウェハ側）の両方が テレセントリックでその投影倍率が 1Z4 (又は 1Z5)の縮小系が用いられている。こ のため、レチクル Rに照明系 12から照明光 (紫外パルス光) ILが照射されると、レチク ル R上に形成された回路パターン領域のうちの紫外パルス光によって照明された部 分からの結像光束が投影光学系 PLに入射し、その照明光 ILの照明領域 IAR内の 回路パターンの像 (部分倒立像)が紫外パルス光の各パルス照射の度に投影光学系 PLの像面側の視野中央に X軸方向に細長 、スリット状 (又は矩形状 (多角形)）に制 限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光 学系 PLの結像面に配置されたウェハ W1又は W2上の複数のショット領域の中の一 つのレジスト層に縮小転写される。
[0050] 投影光学系 PLとしては、照明光 ILとして KrFエキシマレーザ光又は ArFエキシマ レーザ光などを用いる場合には、屈折光学素子（レンズ素子）のみから成る屈折系が 主として用いられる力 照明光 ILとして Fレーザ光を用いる場合には、例えば特開平
2
3 - 282527号公報に開示されるような、屈折光学素子と反射光学素子（凹面鏡ゃビ 一ムスプリッタ等）とを組み合わせた、いわゆるカタディオプトリック系（反射屈折系）、 あるいは反射光学素子のみ力 成る反射系が主として用いられる。ただし、 Fレ
2 ーザ 光を用いる場合には、屈折系を用いることは可能である。
[0051] 図 1に戻り、投影光学系 PLの +Y側には、オファクシス方式のァライメント系 ALG 力 投影光学系 PLの光軸 (レチクルパターン像の投影中心とほぼ一致)より所定距 離だけ離れた位置に設置されている。このァライメント系 ALGは、 LSA (Laser Step Alignment)系、 FlA ( Filed Image Alignment)糸、 LI A (Laser Interferometnc Alignment )系の 3種類のァライメントセンサを有しており、基準マーク板上の基準マ ーク及びウェハ上のァライメントマークの X、 Y2次元方向の位置計測を行なうことが 可能である。ここで、 LSA系は、レーザ光をマークに照射して、回折'散乱された光を 利用してマーク位置を計測する最も汎用性のあるセンサであり、従来から幅広 、プロ セスウェハに使用される。 FIA系は、ハロゲンランプ等のブロードバンド (広帯域)光 でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測す るセンサであり、アルミ層やウェハ表面の非対称マークに有効に使用される。また、 L IA系は、回折格子状のマークに周波数をわずかに変えたレーザ光を 2方向から照射 し、発生した 2つの回折光を干渉させて、その位相からマークの位置情報を検出する センサであり、低段差や表面荒れウェハに有効に使用される。本実施形態では、こ れら 3種類のァライメントセンサを、適宜目的に応じて使い分け、ウェハ上の 3点の一 次元マークの位置を検出してウェハの概略位置計測を行なういわゆるサーチァラィメ ントや、ウェハ上の各ショット領域の正確な位置計測を行なうファインァライメント等を 行なうようになっている。
[0052] また、図 1では図示が省略されているが、投影光学系 PL、ァライメント系 ALGのそ れぞれには、合焦位置を調べるためのオートフォーカス Zオートレべリング計測機構 (以下、「AFZAL系」という）がそれぞれ設けられている。このように、投影光学系 PL 及びァライメント系 ALGのそれぞれに、オートフォーカス Zオートレべリング計測機構 を設けた露光装置の構成は、例えば特開平 10-214783号公報に詳細に開示され ており、公知であるから、ここではこれ以上の説明を省略する。従って、本実施形態 では、上記特開平 10— 214783号公報に記載の露光装置と同様に、ァライメント系 A LGによるァライメントセンサの計測時に、露光時と同様の AFZAL系の計測、制御 によるオートフォーカス Zオートレべリングを実行しつつァライメントマークの位置計測 を行なうことにより、高精度なァライメント計測が可能になる。換言すれば、露光時とァ ライメント時との間で、ステージの姿勢によるオフセット (誤差）が発生しなくなる。
[0053] 図 6には、本実施形態に係る露光装置 10の制御系の主要な構成が示されている。
この制御系は、装置全体を統括的に制御する主制御装置 50及び、この主制御装置 50に計測結果を出力する各種計測機器及び、これらの計測結果に基づいて駆動さ れる各種駆動装置から構成される。
なお、以下の説明では、主制御装置 50の制御により各種駆動装置が駆動される点 につ!/ヽては記載を省略する。
[0054] 続いて、本実施形態に係る露光装置 10におけるステージ装置 20の動作について 説明する。なお、ウェハステージ WST1、 WST2の動作が同様であるため、ここでは 、一方のウェハステージ WST1の例を用いて説明する。
露光動作ゃァライメント動作により、ウェハステージ WST1を Y軸方向に移動させる 際、主制御装置 50は Yリニアモータ YM1を長ストロークで駆動するとともに、 Y軸リニ ァモータ LY1— LY3を微小駆動する。
また、ステップ移動等によりウェハステージ WST1を X軸方向に移動させる際、主制 御装置 50は、 Xリニアモータ XM1を長ストロークで駆動するとともに、 X軸微動モータ vxを微小駆動する。
[0055] このウェハステージ WST1の X軸方向への移動時、特に加速又は減速する際にゥ ェハステージ WST1の慣性力により、 X粗動ステージ 63Aには推力に応じたモーメン ト負荷が加わる。例えば、図 7Aに示すように、加速時に Xリニアモータ XM1の可動 子 88Aを- X側へ駆動した際には、ウェハステージ WST1に関して +X側への慣性 力が作用するため、結果として X粗動ステージ 63Aには Z軸と平行な軸に関して反時 計回り方向のモーメント負荷が加わる。
[0056] ここで、 Yステージ 72Aは、連結部材 65Aにより Z軸と平行な軸周りに回転自在に Y スライダ 69Aに結合して 、るため、 X粗動ステージ 63Aに加わったモーメント負荷は エアパッド 73Aを介して Yステージ 72Aに伝わり、 Yステージ 72Aが連結部材 65Aを 回転中心として回転する。すなわち、ウェハステージ WST1の X軸方向への移動に 伴って生じるモーメント負荷に対して、 Yステージ 72Aがカウンタマスとして機能する ため、 X粗動ステージ 63A (エアパッド 73A)に加わるモーメント負荷が緩和される。 例えば X粗動ステージ 63Aのイナーシャ（慣性モーメント）を Ix、 Yステージ 72Aの イナ一シャを Iyとすると、 Yステージ 72Aがカウンタマスとして機能して回転することで 、エアパッド 73Aに加わるモーメント負荷は、 IyZ (Ix+Iy)倍に緩和される。
[0057] 同様に、ウェハステージ WST1の減速時には、図 7Bに示すように、ウェハステージ WST1に関して X側への慣性力が作用するため、結果として X粗動ステージ 63A には Z軸と平行な軸に関して時計回り方向のモーメント負荷が加わる力 Yステージ 7 2Aがカウンタマスとして、連結部材 65Aを回転中心として回転するため、 X粗動ステ ージ 63A (エアパッド 73A)に加わるモーメント負荷が緩和される。
なお、ウェハステージ WST1の加速、減速により Yステージ 72A及び X粗動ステー ジ 63 Aが回転した場合でも、ウェハステージ WST1は、主制御装置 50の制御の下、 干渉計 116、 146の計測結果に基づいて X軸微動モータ VX、 Y軸リニアモータ LY1 一 LY3、 Z軸微動モータ VZ1, VZ2の駆動により、その位置、姿勢を制御される。
[0058] また、 Yステージ 72Aがカウンタマスとして機能して、モーメント負荷が緩和されても エアパッド 73Aにおける許容値に達しない場合等には、主制御装置 50は Yリニアモ ータ YM1の可動子 84A、 84Aを制御して、エアパッド 73 Aに加わる負荷を逃がす方 向に駆動する。具体的には、図 8中、時間と X軸方向への推力との関係を示す上側 のグラフのように、エアパッド 73Aに加わる負荷が大きくて危険な範囲 Fkに到る推力 で Xリニアモータ XM1を駆動する際には、主制御装置 50は推力が範囲 Fkにあるとき に Yステージ 72Aの回転を促進するように、エンコーダー 64A及びロータリーェンコ ーダ 74Aの計測結果をモニタしつつ、 Yリニアモータ YM1の中、加速時には +X側 の可動子 84Aを Y側に駆動（トルクを入力）するとともに、 X側の可動子 84Aを + Y側に駆動する（つまり、一対の Yリニアモータ YM1、 YM1を差動する）。
[0059] これにより、エアパッド 73Aに加わる負荷は一層緩和され、さらに可動子 84A、 84 Aの推力を調整することで、負荷をゼロとすることも可能である。
なお、減速時においては、加速時とは逆に推力が範囲 Fkにあるときに、 Yリニアモ ータ YM1の中、 +X側の可動子 84Aを +Y側に駆動するとともに、 X側の可動子 8 4Aを - Y側に駆動する。
[0060] ここで、エアパッド 73Aに加わる負荷を緩和するために、可動子 84A、 84Aを駆動 する際の推力（入力トルク）について説明する。
まず、ウェハステージ WST1の移動に伴う粗動ステージ 63A及び Yステージ 72A の回転運動は、図 9に示すパネマス系にモデル化できる。
すなわち、このパネマス系においては、質量 mcの X粗動ステージ 63Aと質量 myの Yステージ 72Aとが定数 kのパネ系としてのエアパッド 73Aを介して連結されている。 そして、ウェハステージ WST1の駆動時に粗動ステージ 63Aに力 Fcが加わった際の 変位を Xc、 Yリニアモータ YM1 (可動子 84A)により推力 Fyで Yステージ 72Aを駆 動した際の変位を Xyとすると、エアパッド 73Aに加わる負荷 Fpは下式で表される。
Fp = k X (Xc-Xy)
[0061] ここで、力 Fc (s)から負荷 Fp (s)への力の伝達関数を Gc (s)、推力 Fy(s)から負荷 Fp (s)への力の伝達関数を Gy(s)とすると下式が成り立つ。
Fp (s) = Gc (s) X Fc (s) + Gy (s) X Fy (s) · · · (A)
そして、 Gc (s)、 Fc (s)、 Gy(s)については既知であるため、エアパッド 73Aに過負 荷がかからな!/、値 Fp (s)となるように、式 (A)に基づ 、て可動子 84Aの推力 Fy (s)を 設定すればよい。 [0062] なお、粗動ステージ 63Aの質量を mc、 Yステージ 72Aの質量を myとすると、伝達 関数 Gc (s)は下記の式 (B)で示され、伝達関数 Gy (s)は下記の式 (C)で示される。 そして、低周波域にぉ 、ては、式 (A)— (C)力も式 (D)が導かれる。
[0063] [数 1]
my
Gc{s)
mc mv 2 (B)
s + mc + my
[0064] [数 2]
mc
Gy{s) = (0
mc x my
s + mc + my
k
[0065] [数 3] my mc
Fp = -Fc -Fy (D)
mc + my mc ^- my
[0066] 例えば、式（D)から明らかなように、 Fy= (-my/mc) X Fcとなる推力で Yリニアモ ータ YM1を駆動することにより、エアパッド 73Αに加わる負荷 Fpをゼロとすることが 可能となる。
また、可動子 84A、 84Aを駆動せずに Yステージ 72Aをカウンタマスとしてのみ機 能させる場合、 Fy=0となるため、エアパッド 73Aに加わる負荷 Fpは式 (E)で表され る。
[0067] [数 4]
FP =—≡—Fc (E)
mc + mv この場合でも、式 (E)から明らかなように、 Yステージ 72Aが駆動しない場合 (Fp =
Fc)と比較して、エアパッド 73Aに加わる負荷 Fpを緩和することが可能となる。
[0068] 次に、露光装置 10における露光動作とァライメント動作との並行処理を含む一連の 動作について図 10A乃至図 12Bを参照して説明する。
図 10Aには、ウェハステージ WST1上のウェハ W1に対して露光動作が行われる のと並行して、ウェハステージ WST2上のウェハ W2に対してウェハァライメント動作 が行われて 、る状態が示されて 、る。
[0069] この図 10Aに先立って、所定のローデイングポジションにウェハステージ WST2が あるときに、不図示のウェハローダによって、ウェハステージ WST2上に載置されて いた露光済みのウェハのアンロード及び新たなウェハ W2のウェハステージ WST2 上へのロード（即ちウェハ交換）が行われる。
[0070] そして、主制御装置 50は、干渉計 118、 148 (図 10A— 10Cでは不図示、図 2参照 )の計測値に基づいてウェハステージ WST2の XY面内の位置を管理しつつ、ァライ メント系 ALGを用いて、ウェハ W2上の特定の複数のショット領域（サンプルショット領 域）に付設されたァライメントマーク (サンプルマーク)の位置情報を検出する。
次いで、主制御装置 50は、その検出結果とその特定ショット領域の設計上の位置 座標とに基づいて、例えば特開昭 61— 44429号公報等に開示される最小二乗法を 用いた統計演算によりウェハ W2上の全てのショット領域の配列座標を求める EGA ( ェンハンスト ·グロ一ノ レ ·ァライメント）方式のウェハァライメント計測を実施する。ま た、この場合、主制御装置 50は、サンプルマークの位置情検出に前後して、ウェハ ステージ WST2上の基準マーク板 (不図示）の第 1基準マークの位置情報を検出す る。そして、主制御装置 50は、先に求めたウェハ W2上の全てのショット領域の配列 座標を、第 1基準マークの位置を原点とする位置座標に変換する。
[0071] なお、上記のウェハ交換、ウェハァライメントの際、主制御装置 50は、干渉計 118、 148による検出結果に基づいて、ウェハステージ WST2を X軸リニアモータ XM2及 び一対の Y軸リニアモータ YM2、 YM2を介して長ストロークで駆動するとともに、ゥ エノ、ステージ WST2を前述の 6自由度駆動機構を介してフォーク部 70Bに対して相 対的に Χ、Υ、Ζ、 0 Χ、 Θ Υ 0 Ζ方向に関して微小駆動する。なお、 Ζ、 0 Χ、 0 Υ方 向の駆動に際しては、前述の AFZAL系の計測結果が考慮される。
[0072] このように、ウェハステージ WST2側でウェハ交換、ウェハァライメントが実行される 。このウェハ交換、ウェハァライメントと並行して、ウェハステージ WST1側では、既に 行われたウェハァライメント結果に基づいてウェハステージ WST1上に載置されたゥ ェハ W1上の各ショット領域の露光のための加速開始位置にウェハステージ WST1 を移動させるショット間ステッピング動作と、レチクル R (レチクルステージ RST)とゥェ ハ W1 (ウェハステージ WST1)とを Y軸方向に相対走査して、レチクル Rに形成され たパターンをウェハ W1上のショット領域に投影光学系 PLを介して転写する走査露 光動作とを繰り返す、ステップ ·アンド'スキャン方式の露光動作が行われる。
[0073] 上記のステップ ·アンド'スキャン方式の露光動作の開始に先立って、主制御装置 5 0は、干渉計 116、 146 (図 10A— 10Cでは不図示、図 2参照）の計測結果に基づい てウェハステージ WST1の位置を管理しつつ、ウェハステージ WST1上の不図示の 基準マーク板上の第 2の基準マークとレチクル R上のレチクルァライメントマークとをレ チクルァライメント系を用いて計測する。そして、主制御装置 50では、その計測結果 と上記ウェハァライメントの結果とに基づいてウエノ、 W1上の各ショット領域の露光の ための加速開始位置にウェハステージ WST1を移動させる。
[0074] 上記のステップ ·アンド'スキャン方式の露光動作中、主制御装置 50は、ウェハステ ージ WST1を X軸リニアモータ XM 1及び一対の Y軸リニアモータ YM 1、 YM 1を介し て長ストロークで駆動するとともに、ウェハステージ WST1を前述の 6自由度駆動機 構を介してフォーク部 70Aに対して相対的に X、 Y、Z、 0 Χ、 0 Υ、 0 Ζ方向に関して 微小駆動する。なお、 Ζ、 0 X、 0 Υ方向の駆動に際しては、前述の AFZAL系の計 測結果が考慮される。また、この露光動作そのものの手順等は、通常のスキャニング -ステツパと同様であるので、これ以上の詳細な説明は省略する。
[0075] 上述したウェハステージ WST2上のウェハ W2に対するウェハァライメント動作と、 ウェハステージ WST1上のウェハ W1に対する露光動作とでは、通常はウェハァライ メント動作が先に終了する。そこで、主制御装置 50は、ウェハァライメントの終了後、 X軸リニアモータ ΧΜ2及び一対の Υ軸リニアモータ ΥΜ2、 ΥΜ2を介してウェハステ ージ WST2を +Υ方向及び X方向に駆動する。そして、ウェハステージ WST2を所 定の待機位置（図 10Bに示されるウェハステージ WST2の位置）に移動させ、その位 置で待機させる。
[0076] その後、ウェハステージ WST1上のウェハ W1に対する露光動作が終了すると、主 制御装置 50は、 X軸リニアモータ XM1及び一対の Y軸リニアモータ YM1を介してゥ ェハステージ WST1を +X方向及び +Y方向に移動させる。図 10Bには、この移動 完了後の状態が示されて 、る。
[0077] 次 、で、主制御装置 50は、ウェハステージ WST1側の上記 6自由度機構を構成す るフォーク部 70Aの各固定子への電流供給を停止する。これにより、 Z軸微動モータ VZ1、 VZ2の固定子 SZ1、 SZ2への電流供給も停止され、ウェハステージ WST1を Z軸方向に非接触支持する支持力（駆動力)も解除され、ウェハステージ WST1は定 盤 SB上に載置される。この状態から、主制御装置 50は一対の Y軸リニアモータ YM 1を介して X軸リニアモータ XM1及びフォーク部 70Aを Y方向に移動させる。これに より、ウェハステージ WST1がフォーク部 70Aから離脱する。図 10Cには、 X軸リニア モータ XM1及びフォーク部 70Aの Y方向への移動が終了し、ウェハステージ WS T1がフォーク部 70Aから離脱した状態が示されている。
[0078] 次いで、主制御装置 50は、 X軸リニアモータ XM1、 Y軸リニアモータ YM1を介して X粗動ステージ 63Aと一体でフォーク部 70Aを X方向及び +Y方向に移動させると ともに、一対の Y軸リニアモータ YM2を介してウェハステージ WST2と一体でフォー ク部 70Bが設けられた X粗動ステージ 63Bを Y方向に移動させる。そして、図 11A に示されるように、フォーク部 70Aの +Y側端部とフォーク部 70Bの Y側端部とを最 接近 (又は接触）させる。これにより、フォーク部 70A、 70Bの固定子同士、ガイド棒 同士が数/ z m—数 mm程度のクリアランスを介して接近し、見かけ上一体に連結され る。
[0079] そして、フォーク部 70A、 70Bが連結された状態で、主制御装置 50は、フォーク部 70Bを構成する固定子 TY1— TY3が有する各電機子コイル、及びフォーク部 70A を構成する固定子 SY1— SY3が有する各電機子コイルに順次電流を供給し、ゥェ ハステージ WST2をフォーク部 70B (及び 70A)に対して Y方向に移動させる。 これにより、ウェハステージ WST2は、フォーク部 70Bからフォーク部 70Aに受け渡 される。図 1 IBには、このウェハステージ WST2の受け渡しの途中の状態が示されて いる。
[0080] この受け渡し（移動）の際には、ウェハステージ WST2とフォーク部 70A、 70Bとの 位置関係がガイド棒 GB1、 GB2に設けられたセンサ群 SSにより計測されるので、フ オーク部 70A、 70Bの位置が所定の位置から多少ずれた場合でも、そのセンサ群 S Sの検出結果に基づいて、ウェハステージ WST2を 6自由度機構により微小駆動 (位 置調整）することで、フォーク部 70Aからフォーク部 70Bへのウェハステージ WST2 の受け渡しを非接触で、且つ高速で行うことが可能である。
[0081] そして、ウェハステージ WST2がフォーク部 70Aに完全に渡された段階で、主制御 装置 50は干渉計 116、 146の計測値に基づいてウェハステージ WST2の位置を管 理しつつ、ウェハステージ WST2上の不図示の基準マーク板上の一対の基準マーク とレチクル R上の一対のレチクルァライメントマークを前述のレチクルァライメント系を 用いて計測する。そして、主制御装置 50では、その計測結果と先に行われたウェハ ァライメントの結果とに基づいてウェハ W2上の第 1ショット領域の露光のための加速 開始位置にウェハステージ WST1を移動させる。その後は、ウェハ W2に対するステ ップ ·アンド'スキャン方式の露光動作が上記ウェハ W1に対する露光と同様にして行 われる。
[0082] この一方、主制御装置 50は、上記のウェハステージ WST2のフォーク部 70Bから フォーク部 70Aへの受け渡しの終了により、ウェハステージ WST1、 WST2のいず れとも係合せず、フリーの状態となっているフォーク部 70Bを X粗動ステージ 63Bと一 体で、 Y軸リニアモータ YM2、 X軸リニアモータ XM2を介して、定盤 SB上に載置さ れて 、るウェハステージ WST1に接近するように移動する（図 11C参照）。
[0083] そして、ウェハステージ WST1とフォーク部 70Bとの X軸方向の位置が一致した図 1 1Cの状態から、主制御装置 50はウェハステージ WST1とフォーク部 70Bとが係合 するように、 Y軸リニアモータ YM2を介して、フォーク部 70Bを X粗動ステージ 63Bと 一体で Y方向に駆動し、図 12Aの状態とする。この場合に、ウェハステージ WST1 に形成された貫通孔 75 (図 4B参照）に前記ガイド棒 GB2が挿入された状態でガイド 棒 GB2に設けられたセンサ群を介して、ガイド棒 GB2とステージ本体 71との位置関 係を検出することができるため、主制御装置 50は、この検出結果に基づいてウェハ ステージ WST1とフォーク部 70Bとの関係を調整しつつ、フォーク部 70Bを駆動する ことが可能である。このようにして、ウェハステージ WST1がフォーク部 70Bに係合し た段階で、主制御装置 50は 6自由度機構を構成する Z軸モータに +Z方向の駆動力 を発生させ、フォーク部 70Bがウェハステージ WST1を非接触で支持するように、そ の駆動力を制御する。
[0084] その後、主制御装置 50はウェハステージ WST1上に載置された露光済みのゥェ ハ W1と次の露光対象であるウェハ W3 (図 12B参照）との交換を行うとともに、ウェハ W3のウェハァライメント動作が上記と同様に実施される。
このようにして、本実施の形態の露光装置 10では、ウェハステージ WST1、 WST2 の交換を行いつつ、一方のウェハステージ上のウェハに対する露光動作と、他のゥ ェハステージ上でのウェハ交換及びウェハァライメント動作とが、同時並行処理にて 行われる。
[0085] これら露光動作、ウェハ交換及びウェハァライメント動作においてウェハステージ W ST1、 WST2が X方向に移動した際には、その移動方向及び加速度に応じて Yステ ージ 72A、 72Bが回転することで、 X粗動ステージ 63A (エアパッド 73A)に加わるモ 一メント負荷が緩和される。
[0086] 以上のように、本実施の形態では、ウェハステージ WST1、 WST2の X軸方向の移 動に際して、 Yステージ 72A、 72Bにモーメント負荷が加わる場合でも、 Yステージ 7 2A、 72Bが連結部材 65A、 65Bを回転中心として回転してカウンタマスとして機能 するため、 X粗動ステージ 63A、 63Bすなわちエアパッド 73A、 73Bに加わる負荷を 軽減することが可能になる。そのため、本実施の形態では、エアパッド 73A、 73Bに ギャップつぶれが生じることを防止できるため、 X粗動ステージ 63A、 63Bと Yステー ジ 72A、 72Bとが接触して損傷してしまうことを回避でき、装置の安全性を向上させる ことができる。
[0087] さらに、本実施の形態では、エアパッド 73A、 73Bに加わる負荷が大きい場合には 、 Yリニアモータ YM1、 YM2を駆動して Yステージ 72A、 72Bの回転を促進するた め、エアパッド 73A、 73Bに加わる負荷を効果的に緩和することが可能となり、装置 の安全性を一層高めることができる。また、本実施の形態では、上記 Yステージ 72A 、 72Bを回転可能とするためには、連結部材 65A、 65Bを用いて可動子 84A、 84B ( Yスライダ 69A、 69B)と連結するだけであり、また、 Yステージ 72A、 72Bをァクティ ブに回転させる際には Yリニアモータ YM1、 YM2を差動させるだけなので、特殊な 装置を別途設けることがなく装置の小型化及び低価格化にも寄与することが可能で める。
[0088] (第 2実施形態）
続いて、本発明のステージ駆動方法に係る第 2実施形態について説明する。
上記第 1実施形態では、 Yリニアモータの差動により Yステージ 72A、 72Bを回転さ せることでエアパッド 73A、 73Bに加わる負荷を軽減させていた力 この方法では、ゥ エノ、ステージが連続して同一方向に移動した場合等には回転方向も同一となるため 、回転量が積算されて Yステージ 72A、 72Bが大きく傾いてしまう事態が生じる可能 '性がある。
そのため、本実施の形態においては、露光中に Yステージ 72A、 72Bの姿勢を補 正するステップを設ける場合について図 13及び図 14A、 14Bを参照して説明する。
[0089] 図 13中、時間と X軸方向への推力との関係を示す上側のグラフにおいては、ゥェ ハステージ WST1、 WST2が X軸方向に移動するステップ工程と、ウェハステージ W ST1、 WST2 (の!/、ずれか）がレチクル Rとともに Y軸方向に同期移動する露光工程 とが交互に繰り返して行われる。このステップ工程においては、図 8を用いて説明した ように、エアパッドに加わる負荷が大きくて危険な範囲 Fkに到る推力で Xリニアモータ を駆動する際には、主制御装置 50は Yステージの回転を促進するように、 Yリニアモ 一タを差動状態で駆動する。
[0090] そして、主制御装置 50は、ウェハステージに X軸方向への推力が加わらない露光 ステップにおいて、換言すると、次のステップ工程 (ステージ駆動）の前に、先のステ ップ工程で Yステージにカ卩えた回転方向とは逆の回転方向に Yステージを回転させ るように Yリニアモータを駆動する。 Yリニアモータによるこのときの入力トルクの経時 変化を図 13中、下側のグラフに符号 Tで示す。この図に示すように、 Yステージの姿 勢補正は、次のステップ工程前に完了させればよいため、急峻、且つ絶対値が大き なトルクをカ卩えないように、入力トルクは露光ステップ全体に亘つて力卩えられる。
[0091] ここで、一回のステップ工程で Yステージが回転する角度を + Θ (反時計回り方向 を +方向とする）とすると、主制御装置 50はステップ工程前に Yリニアモータを駆動し て、 Yステージを 0 Z2だけ回転させる。すなわち、主制御装置 50は、ステップ移動 により Yステージが回転する方向と逆方向に、且つステップ移動で生じる回転角度の 半分の量を、ステップ工程前に予め回転させておく。
[0092] 例えば、図 7に示したように、ウェハステージ WST1がー X軸方向へステップ移動す る際には、 Yステージ 72Aは、連結部材 65Aを中心として時計回りに回転する。その ため、主制御装置 50は、ステップ工程前に図 14Aに示すように、 Yステージ 72Aを 反時計回り方向に角度 θ Z2で回転させておく。このようにしておくことで、ステップェ 程を経た後に、 Yステージ 72Aは時計回りに角度 Θ回転して、図 14Bに示すように、 X軸方向に対して θ Z2傾いた状態となる。つまり、 Yステージは、ステップ工程で 角度 Θ回転した際にも、 X軸方向を基準とする θ Z2— + θ Z2の角度範囲で回転 すること〖こなる。
[0093] このように、本実施の形態では、ステップ工程前に Yステージを逆方向に回転して 姿勢を補正しておくので、ステップ工程が連続する場合でも、 Yステージの回転が蓄 積されることはない。また、本実施の形態では、露光工程において Yステージの姿勢 補正を実施するので、補正を行うための工程を別途設ける必要がなくなり、生産性の 低下を防止することができる。
なお、上述した Yステージの姿勢補正は、ステップ工程前であれば必ずしも露光中 に実施する必要はない。また、ステップ工程であっても、 Yステージの姿勢補正動作 に含めて行ってもよい。
[0094] また、上記実施の形態では、一方のステージでの露光動作に係るステップ工程に ついて説明した力 他方のステージでのウェハ交換及びウェハァライメント動作に係 るステップ工程 (ステージの X軸方向への移動工程）についても、露光動作時と同様 に、ウェハステージのステップ移動により Yステージが回転した際には、次のステップ 移動前に Yステージの姿勢を補正すればよぐ特に、一回のステップ移動で生じる回 転量の半分の角度で逆の回転方向に回転させておくことが好ましい。 [0095] また、上記実施の形態では、 Yリニアモータ YM1、 YM2 (の可動子 84A、 84B)が ガイド部 68A、 68Bに沿って移動し、 Yステージ 72A、 72B力 S可動子 84A、 84Bと一 体的に移動する Yスライダ 69A、 69Bに対して Z軸と平行な軸周りに回転自在に連結 される構成とした力 これに限定されるものではなぐガイド部 68A、 68B及び Yスライ ダ 69A、 69Bを設けない、いわゆるガイドレス方式とすることも可能である。この場合、 Yステージ 72A、 72Bの両端に可動子 84A、 84Bがそれぞれ固定状態で設けられる ことになる力 図 8や図 13に示した、ウェハステージの X軸方向の推力と、この推力に 応じて Yリニアモータに加えるトルクとの関係を予め求めておき、ウェハステージのス テツプ工程では、主制御装置 50が可動子 84A、 84Bと Yステージ 72A、 72Bとの相 対位置関係と、求めた上記の関係とに基づいて一対の Yリニアモータを差動させるこ とにより、上記第 1、第 2実施形態と同様に、エアパッドに加わる負荷を軽減することが 可能である。
[0096] なお、上記実施の形態における連結部材 65A、 65Bとしては、ラジアルベアリング の他に、ユニバーサルジョイント、弾性ヒンジ等を用いることができる。
また、上記実施の形態では、ウェハステージ WST1、 WST2が X粗動ステージ 63A 、 63Bに対して着脱自在 (交換可能)な構成として説明したが、これに限られるもので はなぐ例えば一体的に構成されたウェハステージ WST1、 X粗動ステージ 63A及 びウェハステージ WST2、 X粗動ステージ 63Bがそれぞれ独立して移動して、露光 動作やウェハ交換及びァライメント動作を並行して処理する構成としてもょ ヽ。また、 ウエノ、ステージの台数も 2基に限定されず、 1基のみ用いる構成や、 3基以上を用い る構成としてちよい。
[0097] また、上記実施の形態では、ウェハステージ WST1、 WST2が共通のステージ定 盤 SBにより移動可能に支持される構成としたが、それぞれ個別の定盤に支持される
2枚定盤形式を採用することも可能である。
また、上記実施の形態では、本発明のステージ装置をウェハステージに適用する 構成とした力 レチクルステージ RSTに適用することも可能である。
[0098] また、上記実施形態では、一方のウェハステージ上で 1枚のレチクルのパターンを 用いて露光を行っている間に、他方のウェハステージ上でウェハ交換、ァライメント 等を行う場合について説明した力 これに限らず、例えば特開平 10— 214783号に 開示されるように、 2枚のレチクルを搭載可能なレチクルステージを用いて、一方のゥ ェハステージ上で 2枚のレチクルのパターンを用いて二重露光を行っている間に、他 方のウェハステージ上でウェハ交換、ァライメント等を並行して行うようにしても良 、。 このようにすると、同時並行処理によりスループットをあまり低下させることなぐ二重 露光により高解像度と DOF (焦点深度)の向上効果とを得ることができる。
[0099] なお、上記実施形態では、本発明に係るステージ装置力 スキャニング'ステツパに 適用された場合について例示した力 本発明の適用範囲がこれに限定されるもので はなぐ本発明に係るステージ装置は、マスクと基板とを静止した状態で露光を行うス テツパ等の静止型の露光装置にも好適に適用できるものである。このような場合であ つても、ステージ装置により安全性を向上することができる。
[0100] 勿論、本発明は、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなぐ液晶表示 素子、プラズマディスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパ ターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられる
、デバイスパターンをセラミックウェハ上に転写する露光装置、及び撮像素子 (CCD など)の製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。
[0101] また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなぐ光露光装置、 EUV (Extreme Ultraviolet)露光装置、 X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチク ル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウェハなどに回路パターン を転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、 DUV (遠紫外)光や VUV (真 空紫外)光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチク ル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシ ゥム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式の X線露光装置、又は電 子線露光装置などでは透過型マスク (ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いら れ、 EUV露光装置では反射型マスクが用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハ などが用いられる。
[0102] さらに、本発明に係るステージ装置は、露光装置に限らず、その他の基板の処理装 置 (例えば、レーザリペア装置、基板検査装置その他）、あるいはその他の精密機械 における試料の位置決め装置にも広く適用できる。
[0103] 投影光学系 PLとしては、光源として ArFエキシマレーザ光源あるいは KrFエキシマ レーザ光源を用いる場合には、屈折光学素子（レンズ素子）のみから成る屈折系が 主として用いられる力 Fレーザ光源、 Arレーザ光源等を用いる場合には、例えば
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特開平 3 - 282527号公報に開示されているような、屈折光学素子と反射光学素子（ 凹面鏡やビームスプリッタ等）とを組み合わせたいわゆるカタディオプトリック系（反射 屈折系）、あるいは反射光学素子のみから成る反射光学系が主として用いられる。伹 し、 Fレーザ光源を用いる場合に、屈折系を用いることは可能である。
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[0104] また、上記実施形態では、投影光学系として縮小系を用いる場合について説明し たが、投影光学系は等倍系および拡大系のいずれでも良い。さらに、反射屈折型の 投影光学系としては、前述したものに限らず、例えば円形イメージフィールドを有し、 かつ物体面側、及び像面側が共にテレセントリックであるとともに、その投影倍率が 1 Z4倍又は 1Z5倍となる縮小系を用いても良い。また、この反射屈折型の投影光学 系を備えた走査型露光装置の場合、照明光の照射領域が投影光学系の視野内で その光軸をほぼ中心とし、かつレチクル又はウェハの走査方向とほぼ直交する方向 に沿って延びる矩形スリット状に規定されるタイプであっても良い。かかる反射屈折 型の投影光学系を備えた走査型露光装置によれば、例えば波長 157nmの Fレー
2 ザ光を露光用照明光として用いても lOOnmLZSパターン程度の微細パターンをゥ ェハ上に高精度に転写することが可能である。
[0105] また、本発明に係る露光装置における露光用光学系としては、投影光学系に限ら ず、 X線光学系、電子光学系等の荷電粒子線光学系を用いることもできる。例えば、 電子光学系を用いる場合には、光学系は電子レンズ及び偏向器を含んで構成する ことができ、電子銃として、熱電子放射型のランタンへキサボライト (LaB ) ,タンタル
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(Ta)を用いることができる。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。
[0106] 更に、電子光学系を用いる露光装置に本発明を適用する場合、マスクを用いる構 成としても良 、し、マスクを用いずに電子線による直接描画により基板上にパターン を形成する構成としても良い。すなわち、本発明は、露光用光学系として電子光学系 を用いる電子ビーム露光装置であれば、ペンシルビーム方式、可変成形ビーム方式 、セルプロジェクシヨン方式、ブランキング ·アパーチャ方式、及び EBPSのいずれの タイプであっても、適用が可能である。
[0107] また、本発明に係る露光装置では、露光用照明光として、前述した遠紫外域、真空 紫外域の光に限らず、波長 5— 30nm程度の軟 X線領域の EUV光を用いても良 、。 また、例えば真空紫外光としては、 ArFエキシマレーザ光や Fレーザ光などが用いら
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れるが、これに限らず、 DFB半導体レーザ又はファイバーレーザ力 発振される赤外 域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム (又はエルビウムとイツトリ ビゥムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて 紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
[0108] 例えば、単一波長レーザの発振波長を 1. 51-1. 59 mの範囲内とすると、発生 波長が 189— 199nmの範囲内である 8倍高調波、又は発生波長が 151— 159nm の範囲内である 10倍高調波が出力される。特に発振波長を 1. 544—1. 553 /z mの 範囲内とすると、発生波長が 193— 194nmの範囲内の 8倍高調波、即ち ArFエキシ マレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を 1. 57-1. 58 /z mの 範囲内とすると、発生波長が 157— 158nmの範囲内の 10倍高調波、即ち Fレーザ
2 光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。
[0109] また、発振波長を 1. 03-1. 12 mの範囲内とすると、発生波長が 147— 160nm の範囲内である 7倍高調波が出力され、特に発振波長を 1. 099— 1. 106 /z mの範 囲内とすると、発生波長が 157— 158 mの範囲内の 7倍高調波、即ち F レーザ光
2 とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例 えばイツトリビゥム 'ドープ 'ファイバーレーザを用いることができる。
[0110] 上記実施形態のように基板ステージゃレチクルステージにリニアモータを用いる場 合においてエアベアリングを用いたエア浮上型に限られず、ローレンツ力を用いた磁 気浮上型を用いてもよい。
基板ステージの移動により発生する反力は、特開平 8— 166475号公報に記載され ているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。また、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— 330224号公報に記載されて いるように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
[0111] 以上のように、本願実施形態の露光装置は、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 、ては機械的精度を達成するための調整、各種電気系につ 、ては電気 的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステム力 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力 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。
[0112] 半導体デバイスは、図 15に示すように、デバイスの機能 ·性能設計を行うステップ 2 01、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 (ウェハ）を製造するステップ 203、前述した実施形態の露光装 置 EXによりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ 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、パッケージ工程を含む） 205、 検査ステップ 206等を経て製造される。
産業上の利用可能性
[0113] 本発明のステージ駆動方法及びステージ装置では、ステージを第 1方向に駆動す る際に推力に応じた負荷がガイド部に加わった場合、その負荷に抗することなく負荷 が加わる方向（定盤表面と直交する軸周りの方向）にガイド部を回転させることにより 、カウンターマスとして負荷を吸収することができる。そのため、ステージとガイド部と の間のギャップつぶれを生じさせず、損傷等の発生も抑えることができる。
また、本発明の露光装置では、露光処理にあたってマスクステージまたは基板ステ ージを駆動する際に推力に応じた負荷がガイド部に加わった場合でも、ギャップつぶ れを生じさせず、損傷等の発生を抑えることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 第 1方向に延びたガイド部に沿ってステージを定盤の表面で駆動するステージ駆 動方法であって、
前記第 1方向へ前記ステージを駆動する際の推力に応じて、前記ガイド部を前記 表面と直交する軸周りに回転させるステップを含むことを特徴とするステージ駆動方 法。
[2] 請求項 1記載のステージ駆動方法にお!、て、
前記ガイド部の両端に該ガイド部を前記第 1方向と交叉する第 2方向に駆動する一 対の駆動装置を設け、
前記一対の駆動装置の差動により前記ガイド部を前記軸周りに回転させることを特 徴とするステージ駆動方法。
[3] 請求項 2記載のステージ駆動方法にお 、て、
前記一対の駆動装置の少なくとも一方と前記ガイド部との相対位置関係を検出す るステップを含むことを特徴とするステージ駆動方法。
[4] 請求項 1に記載のステージ駆動方法にぉ 、て、
前記ステージの駆動前に前記軸周りの回転方向とは逆の回転方向に前記ガイド部 を回転させるステップを含むことを特徴とするステージ駆動方法。
[5] 請求項 1に記載のステージ駆動方法にぉ 、て、
前記ステージを前記ガイド部力も着脱するステップを含むことを特徴とするステージ 駆動方法。
[6] 第 1方向に延びたガイド部に沿ってステージを定盤の表面で駆動するステージ装 置であって、
前記第 1方向へ前記ステージを駆動する際の推力に応じて、前記ガイド部を前記 表面と直交する軸周りに回転駆動する回転駆動装置を備えることを特徴とするステー
[7] 請求項 6記載のステージ装置にお 、て、
前記ガイド部の両端に該ガイド部を前記第 1方向と交叉する第 2方向に駆動する一 対の駆動装置を設け、 前記一対の駆動装置の差動により前記ガイド部を前記軸周りに回転させることを特 徴とするステージ装置。
[8] 請求項 6記載のステージ装置において、
前記ステージと前記ガイド部とはそれぞれ複数設けられることを特徴とするステージ
[9] 請求項 6記載のステージ装置にお 、て、
前記ステージは前記ガイド部に対して着脱自在に設けられることを特徴とするステ ージ装置。
[10] 請求項 6記載のステージ装置にお 、て、
前記ステージが前記第 1方向に移動して 、な 、際に前記軸周りの回転方向とは逆 の回転方向に前記ガイド部を回転させる駆動装置を備えたことを特徴とするステージ
[11] 請求項 6記載のステージ装置にお 、て、
前記ステージは、前記ガイド部に片持ち支持された片持ちステージであることを特 徴とするステージ装置。
[12] 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 露光する露光装置であって、
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 6記載のステージ装置が用いられることを特徴とする露光装置。
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