JP2002043213A - Stage device and exposure system - Google Patents

Stage device and exposure system

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JP2002043213A
JP2002043213A JP2000224507A JP2000224507A JP2002043213A JP 2002043213 A JP2002043213 A JP 2002043213A JP 2000224507 A JP2000224507 A JP 2000224507A JP 2000224507 A JP2000224507 A JP 2000224507A JP 2002043213 A JP2002043213 A JP 2002043213A
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wafer
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reticle
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JP2000224507A
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Keiichi Tanaka
慶一 田中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the disturbance caused by a power supply member even when a stage main body moves. SOLUTION: A stage device is provided with the stage main body WS1 to which the power supply member 129 which supplies power is connected and moves on a surface plate 12 along a first stator. The device is also provided with a second stator 111 which is set up separately from the first stator and a power supply stage 115 which relays the power supply member 129 and moves synchronously to the stage main body WS1 along the second stator 111.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ステージ本体が固
定子に沿って定盤上を移動するステージ装置、およびこ
のステージ装置に保持されたマスクと基板とを用いてマ
スクのパターンを基板に露光する露光装置に関し、特に
液晶表示素子や半導体素子等のデバイスを製造する際
に、リソグラフィ工程で用いて好適なステージ装置およ
び露光装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stage device in which a stage body moves on a surface plate along a stator, and to expose a pattern of a mask on a substrate by using a mask and a substrate held by the stage device. More particularly, the present invention relates to a stage apparatus and an exposure apparatus suitable for use in a lithography process when manufacturing a device such as a liquid crystal display element or a semiconductor element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体デバイスの製造工程の
1つであるリソグラフィ工程においては、マスク又はレ
チクル(以下、レチクルと称する)に形成された回路パ
ターンをレジスト(感光剤)が塗布されたウエハ又はガ
ラスプレート等の基板上に転写する種々の露光装置が用
いられている。例えば、半導体デバイス用の露光装置と
しては、近年における集積回路の高集積化に伴うパター
ンの最小線幅(デバイスルール)の微細化に応じて、レ
チクルのパターンを投影光学系を用いてウエハ上に縮小
転写する縮小投影露光装置が主として用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a lithography process which is one of the manufacturing processes of a semiconductor device, a circuit pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter referred to as a reticle) is coated with a resist (photosensitive agent) on a wafer. Alternatively, various exposure apparatuses for transferring the image onto a substrate such as a glass plate have been used. For example, as an exposure apparatus for a semiconductor device, a reticle pattern is projected onto a wafer using a projection optical system in accordance with the miniaturization of the minimum line width (device rule) of a pattern accompanying the high integration of an integrated circuit in recent years. A reduction projection exposure apparatus that performs reduction transfer is mainly used.

【0003】この縮小投影露光装置としては、レチクル
のパターンをウエハ上の複数のショット領域(露光領
域)に順次転写するステップ・アンド・リピート方式の
静止露光型の縮小投影露光装置(いわゆるステッパ)
や、このステッパを改良したもので、特開平8−166
043号公報等に開示されるようなレチクルとウエハと
を一次元方向に同期移動してレチクルパターンをウエハ
上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキ
ャン方式の走査露光型の露光装置(いわゆるスキャニン
グ・ステッパ)が知られている。
As this reduction projection exposure apparatus, a step-and-repeat type static exposure reduction projection exposure apparatus (so-called stepper) for sequentially transferring a reticle pattern to a plurality of shot areas (exposure areas) on a wafer.
And an improved version of this stepper.
No. 043, etc., a reticle and a wafer are synchronously moved in a one-dimensional direction to transfer a reticle pattern to each shot area on the wafer. Scanning steppers) are known.

【0004】このようなステッパやスキャニング・ステ
ッパでは、焦点位置調整のために光軸方向への移動やレ
ベリング調整可能で負圧吸引等の吸着手段によってウエ
ハを保持するテーブル(ステージ本体)をステージ上に
設置し、これらテーブルおよびステージを非接触ベアリ
ングであるエアベアリングによって浮揚させた状態で、
リニアモータ等の駆動装置により定盤上を移動させてい
る。そして、テーブル上には、検出光を反射する移動鏡
を配設し、移動鏡に対向配置されたレーザ干渉計等の位
置検出装置から検出光を照射し、移動鏡からの反射光に
基づいてステージとの間の距離を計測することで、ウエ
ハの位置を高精度に検出している。レチクルにおいても
同様に、レチクルを吸着保持するレチクルステージ(ス
テージ本体)上に移動鏡を設け、位置検出装置から検出
光を照射し、レチクルステージとの間の距離を計測する
ことで、レチクルの位置を高精度に検出している。
In such a stepper or a scanning stepper, a table (stage body) holding a wafer by suction means such as negative pressure suction, which can be moved in the optical axis direction and leveled for focus position adjustment, is placed on the stage. In a state where these tables and stages are levitated by air bearings that are non-contact bearings,
It is moved on the surface plate by a drive device such as a linear motor. A movable mirror for reflecting the detection light is provided on the table, and the detection light is emitted from a position detecting device such as a laser interferometer disposed opposite to the movable mirror, based on the reflected light from the movable mirror. The position of the wafer is detected with high accuracy by measuring the distance from the stage. Similarly, in the case of a reticle, a movable mirror is provided on a reticle stage (stage main body) that holds the reticle by suction, a detection light is emitted from a position detecting device, and the distance between the reticle and the reticle stage is measured. Is detected with high accuracy.

【0005】上記テーブル、レチクルステージ等のステ
ージ本体には、各種用力が供給される用力供給部材とし
ての配管・配線が接続されている。具体的には、エアベ
アリング用のエアを用力として供給する配管、吸着手段
用の負圧を用力として供給する配管、フロリナート等の
温度調整用媒体を用力として供給する配管、さらにはレ
ベリングセンサ等へ用力として電力を供給する配線、各
種制御信号を用力として供給するシステム配線等がステ
ージ本体には接続されている。
[0005] To the stage main body such as the table and the reticle stage are connected pipes and wires as utility supply members to which various utilities are supplied. Specifically, piping for supplying air for air bearing as a utility, piping for supplying a negative pressure for suction means as a utility, piping for supplying a temperature adjusting medium such as Fluorinert as a utility, and even a leveling sensor. Wiring for supplying power as a utility, system wiring for supplying various control signals as a utility, and the like are connected to the stage body.

【0006】ところで、これらの用力供給部材は、ステ
ージ本体の移動に伴って引張力を与えたり、その反力で
微振動を発生させ、ステージ本体の同期精度に誤差を及
ぼす可能性がある。従来、この微振動に起因する同期誤
差は無視されていたが、近年、パターンの微細化に伴う
露光精度の高度化が進むに従って、この誤差に対しても
対策を施す必要に迫られていた。そこで、この問題に対
しては、図8に示すステージ装置が提供されている。
[0006] Incidentally, these utility supply members may apply a pulling force with the movement of the stage main body or generate a micro-vibration by a reaction force thereof, which may cause an error in the synchronization accuracy of the stage main body. Conventionally, the synchronization error caused by the micro-vibration has been neglected, but in recent years, as the exposure accuracy has advanced with the miniaturization of patterns, it has been necessary to take measures against this error. To solve this problem, a stage device shown in FIG. 8 is provided.

【0007】この図に示すステージ装置91は、X方向
に延びる固定子92、92に沿って可動子93、93が
X方向に移動し、可動子93、93間に懸架されY方向
に延びる長尺のガイドバー94に設けられた固定子95
に沿って可動子としてのステージ本体96がY方向に移
動するものであり、ステージ本体96のX側には配管ト
レー97が配設されている。配管トレー97は、可動子
93、93(またはガイドバー94)に連結され、X方
向に関してはステージ本体96と一体的に移動する構成
になっている。用力供給部材98から供給される空気
は、ガイドバー94に対向してステージ本体96に設け
られたエアベアリングに供給されている。この配管トレ
ー97には、ステージ本体96に接続される上記の各種
用力供給部材98、および一方の可動子93に接続され
る用力供給部材99が収容・支持される。そして、この
ステージ装置は、ステージ本体96のX方向に移動に対
して、配管トレー97が追従移動することにより、用力
供給部材98がステージ本体96に作用する引張力や振
動を低減させている。
In the stage device 91 shown in this figure, movers 93, 93 move in the X direction along stators 92, 92 extending in the X direction, and are suspended between the movers 93, 93 and extend in the Y direction. Stator 95 provided on guide bar 94 of length
The stage main body 96 as a mover moves in the Y direction along the axis, and a piping tray 97 is disposed on the X side of the stage main body 96. The piping tray 97 is connected to the movers 93, 93 (or the guide bar 94), and is configured to move integrally with the stage main body 96 in the X direction. The air supplied from the utility supply member 98 is supplied to an air bearing provided on the stage body 96 so as to face the guide bar 94. The above-mentioned various supply members 98 connected to the stage main body 96 and a supply member 99 connected to one of the movable elements 93 are accommodated and supported in the piping tray 97. Then, in this stage device, the utility tray 98 moves along the X direction of the stage main body 96, thereby reducing the pulling force and vibration applied to the stage main body 96 by the utility supply member 98.

【0008】同様に、用力供給部材98がステージ本体
96に作用する引張力や振動を低減させるステージ装置
としては、特開平8−63231号公報に記載されたも
のが提供されている。このステージ装置は、ステージ本
体に設けられた可動子と、用力供給部材としてのケーブ
ルが接続されたキャリア/従動子に設けられた可動子と
が固定子として同一の磁気軌道から同時に磁束がもたら
されることで、ステージ本体の移動に対してキャリア/
従動子が追従移動し、ケーブルがステージ本体に与える
引張力を取り除いている。
Similarly, a stage device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-63231 is provided as a stage device for reducing the pulling force and vibration applied to the stage main body 96 by the utility supply member 98. In this stage device, a mover provided on the stage body and a mover provided on a carrier / follower to which a cable as a utility supply member is connected simultaneously provide magnetic flux from the same magnetic track as a stator. In this way, the carrier /
The follower moves following and the cable removes the tensile force applied to the stage body.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のステージ装置および露光装置には、以下
のような問題が存在する。ステージ本体96のY方向の
移動に関しては、図9に示すように、ステージ本体96
と配管トレー97とが相対移動するため、ステージ本体
96には用力供給部材98を介して種々の外乱が伝達さ
れる。外乱の中、動的なものとしては、例えばステージ
本体96が−Y方向に移動することにより、用力供給部
材98の配管トレー97への接触や、複数の用力供給部
材98同士の擦れ、叩き、さらには用力供給部材98内
の流体内部圧力変動、床振動伝達等に起因して発生する
微振動が挙げられ、この微振動がステージ本体96に伝
わる虞がある。
However, the conventional stage apparatus and exposure apparatus as described above have the following problems. Regarding the movement of the stage body 96 in the Y direction, as shown in FIG.
And the piping tray 97 relatively move, so that various disturbances are transmitted to the stage body 96 via the utility supply member 98. During the disturbance, for example, when the stage body 96 moves in the −Y direction, the contact of the utility supply member 98 with the piping tray 97 or the rubbing and hitting of the utility supply members 98 with each other is performed. Further, there are micro vibrations generated due to fluctuations in the internal pressure of the fluid in the utility supply member 98, transmission of floor vibrations, and the like, and this micro vibration may be transmitted to the stage body 96.

【0010】また、外乱の中、静的なものとしては、用
力供給部材98の変形に伴う抗力が挙げられ、この抗力
がステージ本体96に伝わる虞がある。特に、昨今、用
力供給部材98に対するケミカルクリーンの要求が高ま
り、内部流体の透過防止、滲み出し防止の観点から用力
供給部材98としては、肉厚が大きなものや、二重構造
を有する硬化材が採用されている。そのため、用力供給
部材98の抗力がますます大きくなる傾向にあり、ステ
ージ本体96に与える影響も大きくなると懸念されてい
る。
Among the disturbances, a static one is a drag caused by the deformation of the utility supply member 98, and this drag may be transmitted to the stage body 96. In particular, in recent years, the demand for a chemical clean for the power supply member 98 has been increased, and from the viewpoint of preventing internal fluid from permeating and preventing seepage, the power supply member 98 has a large thickness or a hardened material having a double structure. Has been adopted. Therefore, the drag of the utility supply member 98 tends to be further increased, and there is a concern that the influence on the stage body 96 will be increased.

【0011】一方、キャリア/従動子とステージ本体と
が同一の固定子を用いて駆動される場合、キャリア/従
動子の移動に伴う微振動が固定子を介してステージ本体
に外乱として伝達され、ステージ本体の移動制御に支障
を来すという問題があった。特に、固定子が定盤上に設
置される場合には、キャリア/従動子の移動に伴う振動
が定盤にも伝わるという問題があった。
On the other hand, when the carrier / follower and the stage main body are driven by using the same stator, fine vibration accompanying the movement of the carrier / follower is transmitted as disturbance to the stage main body via the stator, There is a problem that the movement control of the stage body is hindered. In particular, when the stator is installed on the surface plate, there is a problem that the vibration accompanying the movement of the carrier / follower is transmitted to the surface plate.

【0012】そして、このような、ステージ装置を用い
てマスクのパターンをウエハ等の基板に露光する露光装
置においては、外乱によりステージ本体の移動制御に支
障を来すと、パターンを基板上に高精度に露光できない
という問題が発生することになる。また、ステージ本体
96に設けられたエアベアリングからガイドバー94に
吹きかけられるエアーにより、ガイドバー94が振動す
るという問題があった。エアーの動粘性係数は、15.
75×10-6と低いため、ガイドバー94が微振動した
際の減衰性を向上させることが難しいという問題点があ
った。
In such an exposure apparatus for exposing a mask pattern onto a substrate such as a wafer using a stage apparatus, if disturbances hinder the movement control of the stage body, the pattern is placed on the substrate. A problem that exposure cannot be performed with high accuracy occurs. Further, there is a problem that the guide bar 94 vibrates due to air blown from the air bearing provided on the stage body 96 to the guide bar 94. The kinematic viscosity coefficient of air is 15.
Since it is as low as 75 × 10 −6 , there is a problem that it is difficult to improve the damping property when the guide bar 94 vibrates slightly.

【0013】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、ステージ本体が移動した際にも、用力供給
部材や気体ベアリングに起因する外乱(振動)を低減で
きるステージ装置、およびこのステージ装置を用いてマ
スクのパターンを高精度に基板に露光できる露光装置を
提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and is capable of reducing disturbance (vibration) caused by a utility supply member and a gas bearing even when a stage body moves. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of exposing a mask pattern onto a substrate with high accuracy using this stage apparatus.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、実施の形態を示す図1ないし図6に対応
付けした以下の構成を採用している。本発明のステージ
装置は、用力を供給する用力供給部材(129)が接続
され、第1固定子(83)に沿って定盤(12)上を移
動するステージ本体(WS1、WS2)を備えたステー
ジ装置(1)において、第1固定子(83)と分離して
設置された第2固定子(111)と、用力供給部材(1
29)を中継するとともに第2固定子(111)に沿っ
てステージ本体(WS1、WS2)と同期移動する用力
供給ステージ(115)とを備えることを特徴とするも
のである。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following structure corresponding to FIGS. 1 to 6 showing an embodiment. The stage device of the present invention includes a stage main body (WS1, WS2) to which a power supply member (129) for supplying power is connected and moves on the platen (12) along the first stator (83). In the stage device (1), the second stator (111) installed separately from the first stator (83), and the utility supply member (1).
29), and a power supply stage (115) that moves synchronously with the stage bodies (WS1, WS2) along the second stator (111).

【0015】従って、本発明のステージ装置では、用力
供給ステージ(115)がステージ本体(WS1、WS
2)と同期移動し、これらの間の相対位置関係が維持さ
れるので、用力供給部材(129)の変形に伴う微振動
や抗力の発生を抑止でき、ステージ本体(WS1、WS
2)に外乱として伝わることを防止できる。また、本発
明のステージ装置では、用力供給ステージ(115)が
沿う第2固定子(111)が第1固定子(83)に対し
て分離されているので、用力供給ステージ(115)の
移動に伴う微振動が、第1固定子(83)を介してステ
ージ本体(WS1、WS2)に伝わることを防止でき
る。なお、用力供給ステージ(115)の移動に伴う微
振動が定盤(12)に伝わらないように、第2固定子
(111)は、定盤(12)とは振動的に独立して設置
されることが好ましい。
Therefore, in the stage device of the present invention, the utility supply stage (115) is provided with the stage main body (WS1, WS1).
2), and the relative positional relationship between them is maintained, so that the generation of micro-vibration and drag due to the deformation of the utility supply member (129) can be suppressed, and the stage body (WS1, WS1)
2) It can be prevented from being transmitted as a disturbance. In the stage device of the present invention, since the second stator (111) along which the utility supply stage (115) is separated from the first stator (83), it is necessary to move the utility supply stage (115). The accompanying fine vibration can be prevented from being transmitted to the stage main bodies (WS1, WS2) via the first stator (83). Note that the second stator (111) is installed independently of the surface plate (12) in vibration so that the minute vibration accompanying the movement of the utility supply stage (115) is not transmitted to the surface plate (12). Preferably.

【0016】また、本発明のステージ装置は、移動面に
沿ってステージ本体(WS1、WS2)を移動させるス
テージ装置(1)において、移動面とステージ本体(W
S1、WS2)との間に、移動面とステージ本体(WS
1、WS2)とを非接触で対向させる気体軸受けを設
け、ステージ装置(1)を密封可能に包囲するチャンバ
ー(4)と、気体軸受けとチャンバー(4)とにヘリウ
ムを供給する供給装置(150)と、を備えたことを特
徴とするものである。
Further, according to the stage apparatus of the present invention, there is provided a stage apparatus (1) for moving a stage body (WS1, WS2) along a moving surface.
S1, WS2), the moving surface and the stage body (WS)
1, WS2) are provided in a non-contact manner and opposed to each other, and a chamber (4) for sealingly surrounding the stage device (1), and a supply device (150) for supplying helium to the gas bearing and the chamber (4). ).

【0017】従って、本発明のステージ装置では、チャ
ンバー(4)内の雰囲気をヘリウムで形成することがで
きる。なお、ステージ装置が、複数のステージ本体(W
S1、WS2)を有する構成も選択できる。この場合、
気体軸受けにヘリウムを供給しているので、一方のステ
ージ本体の振動が他方のステージ本体に悪影響を及ぼす
ことを抑制できる。
Therefore, in the stage device of the present invention, the atmosphere in the chamber (4) can be formed with helium. It should be noted that the stage device has a plurality of stage bodies (W
S1 and WS2) can also be selected. in this case,
Since helium is supplied to the gas bearing, it is possible to suppress the vibration of one stage main body from adversely affecting the other stage main body.

【0018】また、本発明の露光装置は、マスクステー
ジ(RST)に保持されたマスク(R)のパターンを基
板ステージ(1)に保持された基板(W)に露光する露
光装置(10)において、マスクステージ(RST)と
基板ステージ(1)との少なくとも一方のステージとし
て、請求項1から7のいずれかに記載されたステージ装
置が用いられることを特徴とするものである。
The exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus (10) for exposing a pattern of a mask (R) held on a mask stage (RST) to a substrate (W) held on a substrate stage (1). The stage device according to any one of claims 1 to 7 is used as at least one of the mask stage (RST) and the substrate stage (1).

【0019】従って、本発明の露光装置では、用力供給
ステージ(115)の移動に伴う外乱がマスク(R)や
基板(W)に伝達されることを抑止できる。そのため、
マスク(R)と基板(W)との位置制御を高精度に実行
することが可能になり、マスク(R)のパターンを基板
(W)に高精度に露光形成することができる。
Therefore, in the exposure apparatus of the present invention, it is possible to suppress the disturbance caused by the movement of the utility supply stage (115) from being transmitted to the mask (R) or the substrate (W). for that reason,
Position control between the mask (R) and the substrate (W) can be performed with high precision, and the pattern of the mask (R) can be formed on the substrate (W) by exposure with high precision.

【0020】さらに、本発明の露光装置は、マスク
(R)を移動するマスクステージ(RST)と、基板
(W)を移動する基板ステージ(1)とを備え、マスク
(R)のパターンを基板(W)に露光する露光装置(1
0)において、マスクステージ(RST)と基板ステー
ジ(1)との少なくとも一方に、請求項9または請求項
10記載のステージ装置を用いたことを特徴とするもの
である。
Further, the exposure apparatus of the present invention includes a mask stage (RST) for moving the mask (R) and a substrate stage (1) for moving the substrate (W). (W) Exposure device (1)
(0), wherein at least one of the mask stage (RST) and the substrate stage (1) uses the stage device according to the ninth or tenth aspect.

【0021】従って、本発明の露光装置では、チャンバ
ー(4)内のヘリウム雰囲気を保つことができ、且つ気
体軸受けにヘリウムを供給することによりステージ本体
(WS1、WS2)の振動が露光に悪影響を及ぼすこと
を防止できる。
Therefore, in the exposure apparatus of the present invention, the helium atmosphere in the chamber (4) can be maintained, and the helium is supplied to the gas bearing, so that the vibration of the stage bodies (WS1, WS2) adversely affects the exposure. Can be prevented.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明のステージ装置およ
び露光装置の実施の形態を、図1ないし図6を参照して
説明する。ここでは、例えば露光装置として、マスクと
してのレチクルとウエハとを同期移動しつつ、レチクル
に形成された半導体デバイスの回路パターンをウエハ上
に転写する、走査型露光装置(スキャニング・ステッパ
ー)を使用する場合の例を用いて説明する。また、この
露光装置においては、本発明のステージ装置をウエハス
テージに適用するものとする。これらの図において、従
来例として示した図8および図9と同一の構成要素には
同一符号を付し、その説明を省略する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a stage apparatus and an exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. Here, for example, a scanning type exposure apparatus (scanning stepper) that transfers a circuit pattern of a semiconductor device formed on the reticle onto a wafer while synchronously moving a reticle as a mask and a wafer is used as the exposure apparatus. This will be described using an example of the case. In this exposure apparatus, the stage device of the present invention is applied to a wafer stage. In these figures, the same components as those in FIGS. 8 and 9 shown as conventional examples are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0023】図1には、一実施形態に係る投影露光装置
10の概略構成が示されている。この投影露光装置10
は、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の走査露
光型の投影露光装置である。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a projection exposure apparatus 10 according to one embodiment. This projection exposure apparatus 10
Is a step-and-scan type scanning exposure type projection exposure apparatus.

【0024】この投影露光装置10は、ウエハテーブル
TB1、TB2を介して定盤12上を基板としてのウエ
ハW1、W2(適宜符号Wと併用する)をそれぞれ保持
して独立してX軸方向およびY軸方向の2次元方向に移
動するウエハステージ(ステージ本体)WS1、WS2
を備えたステージ装置(基板ステージ)1、このステー
ジ装置1の上方に配置された投影光学系PL、投影光学
系PLの上方でマスクとしてのレチクルRを主として所
定の走査方向、ここではY軸方向(図1における紙面直
交方向)に駆動するレチクルステージRSTを備えたス
テージ装置(マスクステージ)2、レチクルRを上方か
ら照明する照明系3及びこれら各部を制御する制御系等
を備えており、これらは温度制御および湿度制御が施さ
れたチャンバ4内に収容されている。
The projection exposure apparatus 10 holds wafers W1 and W2 (appropriately used with the symbol W) as substrates on the surface plate 12 via wafer tables TB1 and TB2, and independently holds the wafers W1 and W2 in the X-axis direction and the W-axis direction. Wafer stage (stage main body) WS1, WS2 that moves in a two-dimensional direction in the Y-axis direction
(Substrate stage) 1 having a projection optical system PL disposed above the stage device 1, and a reticle R serving as a mask above the projection optical system PL mainly in a predetermined scanning direction, here, the Y-axis direction. The apparatus includes a stage device (mask stage) 2 having a reticle stage RST that is driven (in the direction perpendicular to the plane of FIG. 1), an illumination system 3 that illuminates the reticle R from above, and a control system that controls these components. Is housed in a chamber 4 in which temperature control and humidity control are performed.

【0025】また、チャンバ4内は、さらにチャンバ5
〜8に区画されており、各チャンバ5〜8にはステージ
装置1、投影光学系PL、ステージ装置2、照明系3が
それぞれ収容されている。チャンバ4〜7内は、主制御
装置90に接続されたチャンバー制御装置150により
所定の温度範囲に収まるように温度制御が施されてい
る。温度制御方法としては、例えば各チャンバ内に光化
学反応的に不活性なガスを温度制御した状態で流通させ
る方法が採用される。本実施の形態では、不活性ガスと
してヘリウムを用いている。なお、チャンバ間の隔壁に
は、露光光の光路上に位置して透過窓(不図示)が設け
られており、露光光が支障なく透過できるようになって
いる。
The interior of the chamber 4 further includes a chamber 5
The stage device 1, the projection optical system PL, the stage device 2, and the illumination system 3 are accommodated in the chambers 5 to 8, respectively. The temperature inside the chambers 4 to 7 is controlled by a chamber control device 150 connected to the main control device 90 so as to be within a predetermined temperature range. As the temperature control method, for example, a method is adopted in which an inert gas photochemically reactive flows through each chamber in a temperature-controlled state. In this embodiment, helium is used as the inert gas. The partition wall between the chambers is provided with a transmission window (not shown) positioned on the optical path of the exposure light, so that the exposure light can be transmitted without any trouble.

【0026】また、チャンバー制御装置150は、後述
のヘリウムベアリング(気体軸受け)88、102にも
ヘリウムを供給している。エアの熱伝導率が26.14
×10-3(W/(m/k))に対し、ヘリウムの熱伝導
率は15.5×10-2(W/(m/k))であるため、
チャンバー4内をヘリウム雰囲気にすることにより、チ
ャンバー4内のゆらぎを低減することができる。このた
め、後述のレーザ干渉系によるステージ装置1、2の位
置測定精度の向上が期待できる。
The chamber control device 150 also supplies helium to helium bearings (gas bearings) 88 and 102 to be described later. The thermal conductivity of air is 26.14
For × 10 -3 to (W / (m / k) ), the thermal conductivity of helium is 15.5 × 10 -2 (W / ( m / k)),
By setting the inside of the chamber 4 to a helium atmosphere, fluctuations in the chamber 4 can be reduced. For this reason, an improvement in the position measurement accuracy of the stage devices 1 and 2 by the laser interference system described later can be expected.

【0027】照明系3は、図1に示されるように、光源
部40、シャッタ42、ミラー44、ビームエキスパン
ダ46、48、第1フライアイレンズ50、レンズ5
2、振動ミラー54、レンズ56、第2フライアイレン
ズ58、レンズ60、固定ブラインド62、可動ブライ
ンド64、リレーレンズ66、68等から構成されてい
る。
As shown in FIG. 1, the illumination system 3 includes a light source unit 40, a shutter 42, a mirror 44, beam expanders 46 and 48, a first fly-eye lens 50, a lens 5
2, a vibration mirror 54, a lens 56, a second fly-eye lens 58, a lens 60, a fixed blind 62, a movable blind 64, relay lenses 66 and 68, and the like.

【0028】ここで、この照明系の上記構成各部につい
てその作用とともに説明する。光源であるKrFエキシ
マレーザと減光システム(減光板、開口絞り等)よりな
る光源部40から射出されたレーザ光は、シャッタ42
を透過した後、ミラー44により偏向されて、ビームエ
キスパンダ46、48により適当なビーム径に整形さ
れ、第1フライアイレンズ50に入射される。この第1
フライアイレンズ50に入射された光束は、2次元的に
配列されたフライアイレンズのエレメントにより複数の
光束に分割され、レンズ52、振動ミラー54、レンズ
56により再び各光束が異なった角度より第2フライア
イレンズ58に入射される。
Here, the components of the illumination system will be described together with their operations. A laser beam emitted from a light source unit 40 including a KrF excimer laser as a light source and a dimming system (a dimming plate, an aperture stop, etc.)
After being transmitted, the light is deflected by a mirror 44, shaped into an appropriate beam diameter by beam expanders 46 and 48, and is incident on a first fly-eye lens 50. This first
The luminous flux incident on the fly-eye lens 50 is divided into a plurality of luminous fluxes by two-dimensionally arranged fly-eye lens elements, and each of the luminous fluxes is again separated from a different angle by the lens 52, the vibration mirror 54, and the lens 56. The light enters the second fly-eye lens 58.

【0029】この第2フライアイレンズ58より射出さ
れた光束は、レンズ60により、レチクルRと共役な位
置に設置された固定ブラインド62に達し、ここで所定
形状にその断面形状が規定された後、レチクルRの共役
面から僅かにデフォーカスされた位置に配置された可動
ブラインド64を通過し、リレーレンズ66、68を経
て均一な照明光として、レチクルR上の上記固定ブライ
ンド62によって規定された所定形状、ここでは矩形ス
リット状の照明領域IA(図2参照)を照明する。
The light beam emitted from the second fly-eye lens 58 reaches the fixed blind 62 installed at a position conjugate with the reticle R by the lens 60, where the cross-sectional shape is defined to a predetermined shape. Passes through a movable blind 64 disposed at a position slightly defocused from the conjugate plane of the reticle R, and is defined by the fixed blind 62 on the reticle R as uniform illumination light via relay lenses 66 and 68. The illumination area IA (see FIG. 2) having a predetermined shape, here a rectangular slit shape, is illuminated.

【0030】次に、ステージ装置2について説明する。
このステージ装置2は、レチクル定盤32上を基板とし
てのレチクルRを保持してXYの2次元方向に移動可能
なレチクルステージRSTと、このレチクルステージR
STを駆動する不図示のリニアモータと、このレチクル
ステージRSTの位置を管理するレチクル干渉計システ
ム11とを備えている。
Next, the stage device 2 will be described.
The stage device 2 includes a reticle stage RST that holds a reticle R as a substrate on a reticle surface plate 32 and is movable in two-dimensional XY directions, and a reticle stage R
The reticle stage includes a linear motor (not shown) that drives the ST, and a reticle interferometer system 11 that manages the position of the reticle stage RST.

【0031】レチクルステージRSTには、図2に示さ
れるように、2枚(複数)のレチクルR1、R2がスキ
ャン方向(Y軸方向)に直列に設置される。このレチク
ルステージRSTは、不図示のヘリウムベアリング等を
介してレチクル定盤32上に浮上支持され、不図示のリ
ニアモータ等からなる駆動機構30(図1参照)により
X軸方向の微小駆動、θ方向の微小回転及びY軸方向の
走査駆動がなされるようになっている。
As shown in FIG. 2, on reticle stage RST, two (a plurality of) reticles R1, R2 are arranged in series in the scanning direction (Y-axis direction). The reticle stage RST is levitated and supported on a reticle surface plate 32 via a helium bearing or the like (not shown), and is minutely driven in the X-axis direction by a driving mechanism 30 (see FIG. 1) composed of a linear motor or the like (not shown). The micro-rotation in the direction and the scanning drive in the Y-axis direction are performed.

【0032】なお、駆動機構30は、後述するステージ
装置1と同様のリニアモータを駆動源とする機構である
が、図1では図示の便宜上及び説明の便宜上から単なる
ブロックとして示しているものである。このため、レチ
クルステージRST上のレチクルR1、R2が例えば二
重露光の際に選択的に使用され、いずれのレチクルにつ
いてもウエハ側と同期スキャンできる様な構成となって
いる。
The drive mechanism 30 is a mechanism using a linear motor similar to the stage device 1 described later as a drive source, but is shown as a simple block in FIG. 1 for convenience of illustration and description. . For this reason, the reticles R1 and R2 on the reticle stage RST are selectively used, for example, in the case of double exposure, and any of the reticles can be synchronously scanned with the wafer side.

【0033】このレチクルステージRST上には、図示
しないものの、レチクルRのパターン領域外を吸着保持
するレチクルホルダが支持されるとともに、+X側の端
部に位置して移動鏡34がY軸方向に延設され、−Y側
の端部に位置して2つの移動鏡35、37が配置されて
いる。ここでは、152.4mm(6インチ)の大きさ
のレチクルR1、R2をY方向に間隔をおいて配置して
いる。なお、これらレチクルステージRST、レチクル
ホルダ、および移動鏡34、35、37は、低熱膨張の
素材(セラミックス)で形成されている。
Although not shown, a reticle holder for attracting and holding the reticle R outside the pattern area is supported on the reticle stage RST, and a movable mirror 34 is located at the end on the + X side in the Y-axis direction. Two movable mirrors 35 and 37 are arranged so as to extend and be positioned at the end on the −Y side. Here, reticles R1 and R2 each having a size of 152.4 mm (6 inches) are arranged at intervals in the Y direction. The reticle stage RST, the reticle holder, and the movable mirrors 34, 35, and 37 are formed of a material (ceramic) having low thermal expansion.

【0034】移動鏡34の+X軸側の面、および移動鏡
35、37の−Y側の面は、アルミ蒸着等により反射面
が形成されている。この移動鏡34の反射面に向けて測
長軸BI6Xで示される干渉計36からの干渉計ビーム
が照射され、干渉計36ではその反射光を受光して基準
面に対する相対変位を計測することにより、レチクルス
テージRSTのX方向の位置を計測している。ここで、
この測長軸BI6Xを有する干渉計は、実際には独立に
計測可能な2本の干渉計光軸を有しており、レチクルス
テージRSTのX軸方向の位置計測と、ヨーイング量の
計測が可能となっている。
Reflecting surfaces are formed on the surface on the + X axis side of the movable mirror 34 and on the -Y side of the movable mirrors 35 and 37 by aluminum evaporation or the like. An interferometer beam from an interferometer 36 indicated by a length measuring axis BI6X is emitted toward the reflecting surface of the movable mirror 34, and the interferometer 36 receives the reflected light and measures a relative displacement with respect to a reference surface. , The position of the reticle stage RST in the X direction is measured. here,
The interferometer having the length measuring axis BI6X actually has two interferometer optical axes that can be measured independently, and can measure the position of the reticle stage RST in the X-axis direction and the yawing amount. It has become.

【0035】移動鏡35、37には、不図示の一対のダ
ブルパス干渉計から測長軸BI7Y、BI8Yで示され
る干渉計ビームが照射され、そこで反射したそれぞれの
反射光がそれぞれのダブルパス干渉計で受光される。そ
して、これらのダブルパス干渉計の計測値が図1のステ
ージ制御装置(制御装置)38に供給され、その平均値
に基づいてレチクルステージRSTのY軸方向の位置が
計測される。このY軸方向位置の情報は、ウエハ側の測
長軸BI3Y(後述)を有する干渉計の計測値に基づく
レチクルステージRSTとウエハステージWS1又はW
S2との相対位置の算出、及びこれに基づく走査露光時
の走査方向(Y軸方向)のレチクルとウエハの同期制御
に用いられる。すなわち、本実施形態では、移動鏡3
4、35、37、干渉計36及び測長軸BI7Y、BI
8Yで示される一対のダブルパス干渉計によってレチク
ル干渉計システム11が構成されている。
The movable mirrors 35 and 37 are irradiated with interferometer beams indicated by length measuring axes BI7Y and BI8Y from a pair of double-pass interferometers (not shown), and the respective reflected lights reflected therefrom are respectively reflected by the respective double-pass interferometers. Received. Then, the measurement values of these double-pass interferometers are supplied to the stage control device (control device) 38 in FIG. 1, and the position of the reticle stage RST in the Y-axis direction is measured based on the average value. The information on the position in the Y-axis direction is based on a reticle stage RST and a wafer stage WS1 or W based on a measurement value of an interferometer having a wafer-side measurement axis BI3Y (described later).
It is used for calculation of the relative position with respect to S2, and synchronization control of the reticle and the wafer in the scanning direction (Y-axis direction) at the time of scanning exposure based on this. That is, in the present embodiment, the movable mirror 3
4, 35, 37, interferometer 36 and measuring axes BI7Y, BI
A reticle interferometer system 11 is constituted by a pair of double-pass interferometers indicated by 8Y.

【0036】続いて、ステージ装置1について説明す
る。図3に示すように、ステージ装置2は、XY平面に
沿う平板部13aおよび平板部13aのX方向両側に+
Z方向に突出して設けられた突部13b、13bを有す
る側面視コ字状のベースプレート13と、ベースプレー
ト13の突部13b、13bに、空気式ダンパやピエゾ
ダンパなどの防振・除振装置を介することで振動的に独
立して懸架された定盤12と、定盤12の上面(移動
面)に不図示の非接触軸受(本実施の形態ではヘリウム
ベアリング)を介して浮上支持され、リニアモータ等に
より独立して定盤12の上面に沿って2次元移動可能な
2つのウエハステージWS1、WS2と、これらのウエ
ハステージWS1、WS2を駆動するステージ駆動系1
4と、ウエハステージWS1、WS2を介してウエハW
1、W2の位置を計測する干渉計システム9とを備えて
いる。ステージ駆動系14は、制御装置38によって制
御されている。
Next, the stage device 1 will be described. As shown in FIG. 3, the stage device 2 includes a flat plate 13 a along the XY plane and +
A base plate 13 having a U-shape in side view and having protrusions 13b, 13b protruding in the Z direction, and a vibration isolator / vibration isolator, such as a pneumatic damper or a piezo damper, are provided to the protrusions 13b, 13b of the base plate 13. As a result, the surface plate 12 suspended independently in vibration and the surface of the surface plate 12 (moving surface) are levitated and supported via a non-contact bearing (helium bearing in the present embodiment) (not shown) and a linear motor. Etc., two wafer stages WS1 and WS2 that can move two-dimensionally independently along the upper surface of the surface plate 12, and a stage drive system 1 that drives these wafer stages WS1 and WS2.
4 and the wafer W via the wafer stages WS1 and WS2.
1, an interferometer system 9 for measuring the position of W2. The stage drive system 14 is controlled by the control device 38.

【0037】これをさらに詳述すると、ウエハステージ
WS1、WS2の底面には不図示のヘリウムベアリング
(例えば、真空予圧型ヘリウム軸受け)が複数ヶ所に設
けられており、ウエハステージWS1、WS2は、この
ヘリウムベアリングのヘリウム噴き出し力と真空予圧力
とのバランスにより例えば数ミクロンの間隔を保った状
態で、定盤12の上面に対向して浮上支持されている。
ヘリウム雰囲気のチャンバ内で気体軸受けとしてエアベ
アリングを用いる場合には、エアベアリングに供給され
るエアを排気装置などを用いて回収してヘリウム雰囲気
を保たなくてはならない。これに対して、ヘリウムベア
リングを用いれば上述の排気装置などが不要となり、装
置構成を簡単にすることができる。
More specifically, a helium bearing (not shown) (for example, a vacuum preload type helium bearing) is provided at a plurality of places on the bottom surface of the wafer stages WS1 and WS2, and the wafer stages WS1 and WS2 The helium bearing is floated and supported opposite to the upper surface of the platen 12 with an interval of, for example, several microns maintained by the balance between the helium ejection force of the helium bearing and the vacuum preload.
When an air bearing is used as a gas bearing in a chamber in a helium atmosphere, the air supplied to the air bearing must be recovered using an exhaust device or the like to maintain the helium atmosphere. On the other hand, if a helium bearing is used, the above-described exhaust device or the like becomes unnecessary, and the device configuration can be simplified.

【0038】図2に示すように、ウエハステージWS
1、WS2上には、不図示のZ・θ駆動機構によって、
XY平面に直交するZ軸方向及びθ方向(Z軸回りの回
転方向)に微小駆動され、焦点位置調整のために光軸方
向(Z方向)への移動やレベリング調整を行うウエハテ
ーブルTB1、TB2がそれぞれ設けられている。ウエ
ハテーブルTB1、TB2上には、ウエハW1、W2を
それぞれ負圧吸着により保持するウエハホルダWH1、
WH2が真空吸着やキネマティックカップリング等によ
り着脱自在に載置されている。また、ウエハテーブルT
B1、TB2には、温度を一定に維持するための温度調
整機構が設けられている。この温度調整機構としては、
フロリナート等の冷媒を供給する冷媒供給源(不図示)
と、供給された冷媒を流通させる流路等とから構成され
る。
As shown in FIG. 2, wafer stage WS
1. On WS2, a Z · θ drive mechanism (not shown)
Wafer tables TB1 and TB2 that are minutely driven in the Z-axis direction and the θ-direction (rotational direction around the Z-axis) orthogonal to the XY plane, and perform movement in the optical-axis direction (Z-direction) and leveling adjustment for focus position adjustment. Are provided respectively. On wafer tables TB1 and TB2, wafer holders WH1 and WH1, which hold wafers W1 and W2 by negative pressure suction, respectively.
WH2 is detachably mounted by vacuum suction, kinematic coupling or the like. Also, the wafer table T
B1 and TB2 are provided with a temperature adjusting mechanism for maintaining a constant temperature. As this temperature adjustment mechanism,
Refrigerant supply source (not shown) for supplying refrigerant such as florinate
And a flow path through which the supplied refrigerant flows.

【0039】また、ウエハテーブルTB1、TB2の上
面には、種々の基準マークが形成された基準マーク板F
M1、FM2がウエハW1、W2とそれぞれほぼ同じ高
さになるように設置されている。これらの基準マーク板
FM1、FM2は、例えば各ウエハステージWS1、W
S2の基準位置を検出する際に用いられる。なお、ウエ
ハステージWS1、WS2についてはほぼ同一の構成で
あるので、以下においてはウエハステージWS1を主に
説明する。
On the upper surfaces of wafer tables TB1 and TB2, reference mark plates F on which various reference marks are formed are formed.
M1 and FM2 are installed so as to be substantially the same height as wafers W1 and W2, respectively. These fiducial mark plates FM1 and FM2 are used, for example, for the respective wafer stages WS1 and W2.
It is used when detecting the reference position of S2. Since wafer stages WS1 and WS2 have substantially the same configuration, wafer stage WS1 will be mainly described below.

【0040】ステージ駆動系14は、ウエハステージW
S1をY方向に駆動するリニアモータであるYモータY
Mと、ウエハステージWS1をX方向に駆動するリニア
モータであるXモータXMとから構成されている。これ
らモータYM、XMは、電磁相互作用により生じるロー
レンツ力によってウエハステージWS1を駆動するもの
である。
The stage drive system 14 includes a wafer stage W
Y motor Y that is a linear motor that drives S1 in the Y direction
M and an X motor XM that is a linear motor that drives the wafer stage WS1 in the X direction. These motors YM and XM drive wafer stage WS1 by Lorentz force generated by electromagnetic interaction.

【0041】YモータYMは、Y方向に延在する長尺の
ガイドバーGBの上面(+Z)側に設けられた固定子8
1と、ウエハステージWS1に設けられた不図示の可動
子とから構成されている。そして、ウエハステージWS
1は、不図示のヘリウムベアリングによりガイドバーG
Bに対して微少クリアランスをもってY方向に移動自在
にガイドされている。なお、ここでは、YモータYMと
して、ムービングコイル型のリニアモータが用いられる
が、ムービングマグネット型のリニアモータであっても
よい。
The Y motor YM includes a stator 8 provided on the upper surface (+ Z) side of a long guide bar GB extending in the Y direction.
1 and a mover (not shown) provided on the wafer stage WS1. Then, the wafer stage WS
1 is a guide bar G by a helium bearing (not shown).
It is guided movably in the Y direction with a small clearance with respect to B. Here, a moving coil type linear motor is used as the Y motor YM, but a moving magnet type linear motor may be used.

【0042】図4に示すように、XモータXMは、ガイ
ドバーGBのZ方向両側に互いに所定間隔をあけて配置
された可動子82、82と、X方向に延在して配置され
た(図3参照)固定子ブロック(第1固定子)83に可
動子82、82のそれぞれを挟み込むように配設された
固定子84とから構成されている。なお、図4では図示
していないものの、ガイドバーGBのZ方向両側に配置
された固定子84の対は、図3に示すように、固定子ブ
ロック83の両端に設けられた連結部83a、83aに
よって一体的に連結されている。また、可動子82、8
2および固定子ブロック83(固定子84)等は、ウエ
ハステージWS1を挟んでY方向の両側に設けられる
が、図1では便宜上+Y方向のみ図示している。
As shown in FIG. 4, the X motor XM is provided with movable elements 82, 82 arranged at predetermined intervals on both sides of the guide bar GB in the Z direction and extending in the X direction ( 3) A stator block (first stator) 83 is provided with a stator 84 disposed so as to sandwich each of the movers 82 and 82. Although not shown in FIG. 4, a pair of stators 84 arranged on both sides of the guide bar GB in the Z direction is connected to connecting portions 83a provided at both ends of the stator block 83, as shown in FIG. 83a are integrally connected. In addition, the movers 82 and 8
2 and the stator block 83 (stator 84) are provided on both sides in the Y direction with the wafer stage WS1 interposed therebetween, but FIG. 1 shows only the + Y direction for convenience.

【0043】可動子82、82は、ボイスコイルモータ
等のYモータ87のZ方向両側に取り付けられている。
Yモータ87の間には、ガイドバーGBの先端に設けら
れたコア89が挿入され、上記ローレンツ力によりガイ
ドバーGBをY方向に駆動する。また、Yモータ87に
は、ガイドバーGBに対向させてヘリウムベアリング8
8が配置され、ガイドバーGBの移動を非接触で、且つ
円滑に支持している。そして、これら可動子82、8
2、Yモータ87、コア89は、支持板100、101
に一体的に支持されるとともに、XモータXMの駆動に
より、支持板100、101に対向するように固定子ブ
ロック83に設けられたヘリウムベアリング102によ
りガイドバーGBを伴ってX方向に非接触で円滑に移動
する構成になっている。ヘリウムの動粘性係数は、1
2.24×10-5(m2/sec)とエアに比べて8倍
近く高い。このため、ヘリウムベアリング88、102
からガイドバーGBにヘリウムを吹きかけた際にガイド
バーGBが振動したとしても減衰性が高い、もしくは振
動自体が小さくなるので、露光精度を低下させることが
ない。
The movers 82 are mounted on both sides in the Z direction of a Y motor 87 such as a voice coil motor.
A core 89 provided at the tip of the guide bar GB is inserted between the Y motors 87, and drives the guide bar GB in the Y direction by the Lorentz force. The helium bearing 8 is attached to the Y motor 87 so as to face the guide bar GB.
8 are provided, and smoothly support the movement of the guide bar GB in a non-contact manner. And these movers 82, 8
2. The Y motor 87 and the core 89 are supported by the support plates 100 and 101.
And a helium bearing 102 provided on the stator block 83 so as to be opposed to the support plates 100 and 101 by the driving of the X motor XM. It is configured to move smoothly. The kinematic viscosity coefficient of helium is 1
2.24 × 10 −5 (m 2 / sec), almost eight times higher than air. Therefore, the helium bearings 88, 102
Even if the guide bar GB vibrates when helium is sprayed onto the guide bar GB, the attenuation accuracy is high or the vibration itself is reduced, so that the exposure accuracy does not decrease.

【0044】固定子ブロック83は、ベースプレート1
3の13b上にそれぞれ設けられコ字状を呈する保持部
材85、85に両側面および下面が移動自在に保持され
ている。また、この保持部材85には、固定子ブロック
83の両側面および下面に対向してヘリウムベアリング
86が配設され、固定子ブロック83の移動を非接触
で、且つ円滑に支持している。
The stator block 83 includes the base plate 1
Both sides and the lower surface are movably held by U-shaped holding members 85, 85 respectively provided on the third 13b. Helium bearings 86 are disposed on the holding member 85 so as to face both side surfaces and the lower surface of the stator block 83, and smoothly support the movement of the stator block 83 in a non-contact manner.

【0045】また、固定子ブロック83の+X側端部の
上側および下側には、図5に示すように、ウエハステー
ジWS1側に向けて開口する可動子130および103
がそれぞれ配設されている。そして、可動子130とと
もにボイスコイルモータを構成する固定子105がベー
スプレート13の突部13b上に固定された支持台10
4に支持されている。同様に、可動子103とともにボ
イスコイルモータを構成する固定子106がベースプレ
ート13の平板部13a上に固定された支持台107に
支持されている。これら可動子130、103、固定子
105、106からなるボイスコイルモータにより固定
子ブロック83は、X方向に駆動される。
On the upper and lower sides of the + X side end of the stator block 83, as shown in FIG. 5, movers 130 and 103 opening toward the wafer stage WS1 side.
Are arranged respectively. Then, the stator 105, which constitutes a voice coil motor together with the mover 130, is fixed on the projection 13 b of the base plate 13.
4 is supported. Similarly, a stator 106 constituting a voice coil motor together with the mover 103 is supported by a support 107 fixed on the flat plate portion 13 a of the base plate 13. The stator block 83 is driven in the X direction by a voice coil motor including the movers 130 and 103 and the stators 105 and 106.

【0046】一方、このステージ装置1に対しては、各
種配線・配管が接続される。具体的には、温度調整用冷
媒を供給・排出する配管、ヘリウムベアリングに用いら
れるヘリウムを供給する配管、ウエハW1を負圧吸引す
るための負圧(真空)を供給する配管、各種のセンサへ
電力を供給する配線、各種制御信号・検出信号を供給す
るためのシステム配線等が種々の駆動機器、制御機器に
対して配設される。例えば、ウエハステージWS1に対
しては、温度調整用配管、ウエハW1を吸着するための
配管、ヘリウムベアリング用のヘリウム配管、レベリン
グセンサや後述する距離センサ等へ電力を供給する電力
配線、これらセンサの検出信号やリニアモータ駆動用の
システム配線等が接続される。なお、以下の説明では、
これら各種の用力が用力供給部材として、代表的に帯状
のチューブを介して供給されるものとして説明する。
On the other hand, various wirings and pipes are connected to the stage device 1. Specifically, a pipe for supplying and discharging a coolant for temperature adjustment, a pipe for supplying helium used for a helium bearing, a pipe for supplying a negative pressure (vacuum) for suctioning the wafer W1 under a negative pressure, and various sensors. Wiring for supplying power, system wiring for supplying various control signals and detection signals, and the like are provided for various driving devices and control devices. For example, for the wafer stage WS1, a temperature adjustment pipe, a pipe for sucking the wafer W1, a helium pipe for a helium bearing, a power wiring for supplying power to a leveling sensor, a distance sensor described below, and the like, A detection signal and a system wiring for driving a linear motor are connected. In the following description,
A description will be given assuming that these various utilities are supplied via a belt-shaped tube as a utility supply member.

【0047】このチューブとしては、ケミカルクリーン
に対する要求を満たすべく、肉厚が大きなものや、二重
構造を有する硬化材で、且つ可撓性を有するものが用い
られている。また、このチューブは、ウエハステージW
S1上のウエハテーブルTB1の−X側端面(ウエハテ
ーブルTB2では+X側端面)に設けられた集中端子
(コネクタ)119(図6参照)に接続される。そし
て、本実施の形態のステージ装置1には、ウエハテーブ
ルTB1に接続されたチューブを中継してウエハステー
ジWS1、WS2にそれぞれ対応して同期移動する同期
ステージ装置DS1、DS2が設けられている。なお、
同期ステージ装置DS1は、ウエハステージWS1の−
X側でチューブを中継し、同期ステージ装置DS2は、
ウエハステージWS2の+X側でチューブを中継してい
るが、以下の説明では、主に同期ステージ装置DS1に
ついて説明する。
As the tube, a tube having a large thickness or a hardened material having a double structure and having flexibility is used in order to satisfy a demand for chemical clean. This tube is used for the wafer stage W
It is connected to a centralized terminal (connector) 119 (see FIG. 6) provided on the −X side end face of wafer table TB1 on S1 (+ X side end face on wafer table TB2). The stage device 1 of the present embodiment is provided with synchronous stage devices DS1 and DS2 that perform synchronous movement corresponding to the wafer stages WS1 and WS2, respectively, via a tube connected to the wafer table TB1. In addition,
The synchronous stage device DS1 is configured to
The tube is relayed on the X side, and the synchronous stage device DS2
Although the tube is relayed on the + X side of the wafer stage WS2, the following description mainly describes the synchronous stage device DS1.

【0048】図6に示すように、同期ステージ装置DS
1は、X方向に延在して設置されたXガイド108、1
08と、Xガイド108、108に移動自在に嵌合する
移動体109、109(−Y側の移動体は不図示)と、
各Xガイド108の外側に平行してそれぞれ設置された
固定子(第2固定子)111、111と、固定子11
1、111とともにリニアモータであるXモータ120
を構成する可動子112、112(−Y側の可動子は不
図示)と、定盤12上のウエハステージWS1の−X側
に、Y方向に沿って配置される固定子113および集中
端子支持部材114と、固定子113とともにリニアモ
ータであるYモータ121を構成する可動子としての同
期ステージ(用力供給ステージ)115とを主体として
構成されている。
As shown in FIG. 6, the synchronous stage device DS
Reference numeral 1 denotes an X guide 108 which extends and is installed in the X direction.
08, moving bodies 109 and 109 (moving bodies on the −Y side are not shown) movably fitted to the X guides 108 and 108,
Stators (second stators) 111, 111 installed in parallel with the outside of each X guide 108, and stators 11
X motor 120 which is a linear motor together with 1, 111
112, 112 (the mover on the −Y side is not shown), and the stator 113 and the concentrated terminal support arranged along the Y direction on the −X side of the wafer stage WS1 on the surface plate 12. It is mainly composed of a member 114 and a synchronous stage (utility supply stage) 115 as a mover constituting a Y motor 121 which is a linear motor together with the stator 113.

【0049】Xガイド108、108は、ベースプレー
ト13の平板部13a上に、定盤12を挟んだY方向両
側に配置されている。移動体109、109の上部に
は、+Y側(不図示の移動体からは−Y側)に延出する
延出部110、110がそれぞれ固着しており、可動子
112、112は各延出部110、110から下方に向
けて吊設されている。また各延出部110、110に
は、固定子111、111の外側に位置して集中端子1
16、116が吊設されるとともに、基端部が延出部1
10、110に固定され、先端部が基端部よりも−X側
で、且つ定盤12から+Z方向へ突出される支持フレー
ム117、117が定盤12を挟んで互いに対向するよ
うに立設されている。
The X guides 108 are arranged on the flat plate portion 13a of the base plate 13 on both sides in the Y direction with the platen 12 interposed therebetween. Extending portions 110, 110 extending to the + Y side (−Y side from the moving body not shown) are fixed to the upper portions of the moving bodies 109, 109, respectively. It is suspended downward from the parts 110 and 110. In addition, each extension portion 110, 110 is located outside the stator 111, 111,
16 and 116 are suspended, and the base end is
The support frames 117, 117, which are fixed to the base plates 10, 110, and whose leading ends are on the −X side of the base end and protrude from the base 12 in the + Z direction, are erected so as to face each other with the base 12 therebetween. Have been.

【0050】そして、固定子113は、支持フレーム1
17、117の先端部の間に懸架され、集中端子支持部
材114は支持板118、118を介して支持フレーム
117、117の先端部に、固定子113の−X側で固
定されている。
The stator 113 is mounted on the support frame 1.
The centralized terminal support member 114 is suspended between the distal ends of the support members 117 and 117, and is fixed to the distal ends of the support frames 117 and 117 via support plates 118 and 118 on the −X side of the stator 113.

【0051】なお、同期ステージ装置DS2は、図6に
は図示していないが、同期ステージ装置D1と同様の構
成を有しており、同期ステージ装置DS2の固定子11
3はウエハステージWS2の+X側に配置され、集中端
子支持部材114はこの固定子113のさらに+X側に
配置される。また、同期ステージ装置DS2の移動体1
09、109および可動子112、112は、同期ステ
ージ装置DS1の移動体109、109および可動子1
12、112と同一のXガイド108および固定子11
1に沿って互いに独立して移動する構成になっている。
Although not shown in FIG. 6, the synchronous stage device DS2 has a configuration similar to that of the synchronous stage device D1 and the stator 11 of the synchronous stage device DS2.
Reference numeral 3 is disposed on the + X side of wafer stage WS2, and centralized terminal support member 114 is disposed on the + X side of stator 113. The moving body 1 of the synchronous stage device DS2
09 and 109 and the movers 112 and 112 are the moving bodies 109 and 109 and the mover 1 of the synchronous stage device DS1.
X guide 108 and stator 11 identical to 12 and 112
1 and move independently of each other.

【0052】この可動子112、112のX方向の位
置、すなわち同期ステージ115のX方向の位置は、不
図示のリニアエンコーダで検出され、ステージ制御装置
38に出力される。また、ウエハステージWS1と同期
ステージ115との間の距離は、ウエハステージWS1
に設けられた静電容量型センサやフォトセンサ等で構成
される不図示の距離センサ(検出装置)により検出さ
れ、ステージ制御装置38に出力される。
The positions of the movers 112 and 112 in the X direction, that is, the positions of the synchronous stage 115 in the X direction are detected by a linear encoder (not shown) and output to the stage controller 38. Further, the distance between wafer stage WS1 and synchronization stage 115 is different from wafer stage WS1.
The distance is detected by a distance sensor (detection device) (not shown) including a capacitance type sensor, a photo sensor, and the like provided in the first stage and output to the stage controller 38.

【0053】なお、Xモータ120、Yモータ121と
しては、ムービングコイル型のリニアモータ、ムービン
グマグネット型のリニアモータのいずれであってもよ
い。また、上記YモータYM、121、XモータXM、
120の駆動は、ステージ制御装置38により制御され
る。
The X motor 120 and the Y motor 121 may be either a moving coil type linear motor or a moving magnet type linear motor. Further, the Y motor YM, 121, the X motor XM,
The drive of 120 is controlled by the stage control device 38.

【0054】集中端子116、116には、Xモータ1
20の駆動に用いられる各種用力を供給するXチューブ
122、122がそれぞれ接続される。また、+Y側に
位置する集中端子116には、ウエハステージWS1
(およびウエハテーブルTB1)の駆動等に用いられる
各種用力を供給するYチューブ123が接続される。こ
れらXチューブ122、Yチューブ123は、集中端子
116がXモータ120によりX方向に移動した際にも
支障を来さない程度に充分な撓みを持たせて接続されて
いる。
The X motor 1 is connected to the centralized terminals 116, 116.
X tubes 122, 122 for supplying various utilities used for driving the motor 20 are connected. The centralized terminal 116 located on the + Y side has a wafer stage WS1.
(And wafer table TB1) is connected to a Y tube 123 that supplies various utilities used for driving and the like. The X tube 122 and the Y tube 123 are connected to each other so that the central terminal 116 is sufficiently bent so as not to cause any trouble even when the central terminal 116 is moved in the X direction by the X motor 120.

【0055】さらに、Yチューブ123により供給され
る用力は、集中端子支持部材114に支持された集中端
子124、124、同期ステージ115に設けられた集
中端子125にそれぞれ接続されたYチューブ126〜
128と、集中端子125、ウエハテーブルTB1に設
けられた集中端子119とに接続されたYチューブ(用
力供給部材)129を中継してウエハステージWS1
(ウエハテーブルTB1)に供給される。なお、Yチュ
ーブ128は、集中端子125がYモータ121により
Y方向に移動した際にも支障を来さない程度に充分な撓
みを持たせて接続されている。また、Yチューブ129
も、ウエハステージWS1と同期ステージ115とが時
間差をもって駆動された際にも支障を来さない程度に充
分な撓みを持たせて接続されている。
Further, the utilities supplied by the Y tubes 123 correspond to the Y tubes 126 to 124 connected to the centralized terminals 124 and 124 supported by the centralized terminal support member 114 and the centralized terminals 125 provided on the synchronous stage 115, respectively.
The wafer stage WS1 is connected to a centralized terminal 125 and a centralized terminal 119 provided on the wafer table TB1 via a Y tube (power supply member) 129 connected thereto.
(Wafer table TB1). The Y tube 128 is connected to the centralized terminal 125 with sufficient bending so as not to hinder the movement of the centralized terminal 125 by the Y motor 121 in the Y direction. In addition, Y tube 129
Also, the wafer stage WS1 and the synchronization stage 115 are connected with sufficient bending so as not to cause any trouble even when driven with a time difference.

【0056】干渉計システム9は、ウエハホルダWH1
と共通のテーブルTB1で保持され、ウエハホルダWH
1と所定の位置関係で配設された移動鏡20、21と、
ウエハホルダWH2と共通のテーブルTB2で保持され
ウエハホルダWH2と所定の位置関係で配設された移動
鏡22、23と(図2参照)、図1に示すように、測長
軸BI1Xで示される干渉計ビームを照射する干渉計1
6と、測長軸BI2Xで示される干渉計ビームを照射す
る干渉計18と、図2に示すように、測長軸BI3Y〜
BI5Yで示される干渉計ビームをそれぞれ照射する干
渉計(いずれも不図示)とから構成されている。
The interferometer system 9 includes a wafer holder WH1
And the wafer holder WH
Moving mirrors 20 and 21 disposed in a predetermined positional relationship with 1;
The moving mirrors 22, 23 (see FIG. 2) held by the table TB2 common to the wafer holder WH2 and arranged in a predetermined positional relationship with the wafer holder WH2 (see FIG. 2), and an interferometer indicated by a length measurement axis BI1X as shown in FIG. Interferometer 1 for beam irradiation
6, an interferometer 18 for irradiating an interferometer beam indicated by a measurement axis BI2X, and, as shown in FIG.
And an interferometer (both not shown) for irradiating an interferometer beam indicated by BI5Y.

【0057】移動鏡20は、テーブルTB1上の−X側
端縁にY軸方向に延在して配設されており、その−X側
の面はセラミックスの母材にアルミ蒸着が施され、干渉
計16から照射される干渉計ビームを反射する反射面に
なっている。移動鏡22は、テーブルTB2上の+X側
端縁にY軸方向に延在して配設されており、その+X側
の面もセラミックスの母材にアルミ蒸着が施され、干渉
計18から照射される干渉計ビームを反射する反射面に
なっている。そして、干渉計16、18は、移動鏡2
0、22からの反射光をそれぞれ受光することにより、
各反射面の基準位置からの相対変位を計測し、ウエハス
テージWS1、WS2(ひいては、ウエハW1、W2)
のX軸方向位置を計測するようになっている。ここで、
干渉計16、18は、図2に示されるように、各3本の
光軸を有する3軸干渉計であり、ウエハステージWS
1、WS2のX軸方向の計測以外に、チルト計測及びθ
計測が可能となっている。各光軸の出力値は独立に計測
できる様になっている。ウエハステージWS1、WS2
のθ回転及びZ軸方向の微小駆動及び傾斜駆動を行うテ
ーブルTB1、TB2は、反射面の下にあるので、ウエ
ハステージのチルト制御時の駆動量は全て、これらの干
渉計16、18によりモニターすることができる。
The movable mirror 20 is disposed so as to extend in the Y-axis direction at the -X side edge on the table TB1. The surface on the -X side is formed by depositing aluminum on a ceramic base material. The reflecting surface reflects the interferometer beam emitted from the interferometer 16. The movable mirror 22 is disposed to extend in the Y-axis direction at the + X-side edge on the table TB2, and the + X-side surface is also formed by subjecting a ceramic base material to aluminum evaporation and irradiating from the interferometer 18. The reflection surface reflects the interferometer beam to be reflected. And the interferometers 16 and 18 are
By receiving the reflected light from 0 and 22 respectively,
The relative displacement of each reflecting surface from the reference position is measured, and the wafer stages WS1, WS2 (therefore, wafers W1, W2)
Is measured in the X-axis direction. here,
The interferometers 16 and 18 are three-axis interferometers having three optical axes as shown in FIG.
1. In addition to measurement in the X-axis direction of WS2, tilt measurement and θ
Measurement is possible. The output value of each optical axis can be measured independently. Wafer stages WS1, WS2
Since the tables TB1 and TB2 for performing the θ rotation and the minute drive and the tilt drive in the Z-axis direction are below the reflection surface, the drive amounts during the tilt control of the wafer stage are all monitored by these interferometers 16 and 18. can do.

【0058】同様に、移動鏡21は、テーブルTB1上
の+Y側端縁にX軸方向に延在して配設され、移動鏡2
3は、テーブルTB2上の+Y側端縁にX軸方向に延在
して配設され、それぞれの+Y側の面はセラミックスの
母材にアルミ蒸着が施され、測長軸BI3Y〜BI5Y
を有する干渉計から照射される干渉計ビームを反射する
反射面になっている。ここで、測長軸BI3Yは、投影
光学系PLの投影中心でX軸と垂直に交差し、測長軸B
I4Y、BI5Yは、アライメント系24a、24bの
それぞれの検出中心でX軸とそれぞれ垂直に交差してい
る。
Similarly, the movable mirror 21 is disposed at the + Y side edge of the table TB1 so as to extend in the X-axis direction.
Numeral 3 is provided on the + Y side edge of the table TB2 so as to extend in the X-axis direction. On each + Y side surface, a ceramic base material is subjected to aluminum evaporation, and the length measurement axes BI3Y to BI5Y are provided.
The reflecting surface reflects the interferometer beam emitted from the interferometer having the following. Here, the length measurement axis BI3Y intersects perpendicularly with the X axis at the projection center of the projection optical system PL, and the length measurement axis B3Y.
I4Y and BI5Y intersect perpendicularly with the X axis at the respective detection centers of the alignment systems 24a and 24b.

【0059】本実施形態の場合、投影光学系PLを用い
た露光時のウエハステージWS1、WS2のY方向位置
計測には、投影光学系の投影中心、すなわち光軸AXを
通過する測長軸BI3Yの干渉計の計測値が用いられ、
アライメント系24aの使用時のウエハステージWS1
のY方向位置計測には、アライメント系24aの検出中
心、すなわち光軸SXを通過する測長軸BI4Yの干渉
計の計測値が用いられ、アライメント系24b使用時の
ウエハステージWS2のY方向位置計測には、アライメ
ント系24bの検出中心、すなわち光軸SXを通過する
測長軸BI5Yの干渉計の計測値が用いられる。なお、
上記Y計測用の測長軸BI3Y、BI4Y、BI5Yの
各干渉計は、各2本の光軸を有する2軸干渉計であり、
ウエハステージWS1、WS2のY軸方向の計測以外
に、チルト計測が可能となっている。各光軸の出力値は
独立に計測できるようになっている。
In the case of the present embodiment, the position measurement in the Y direction of the wafer stages WS1 and WS2 at the time of exposure using the projection optical system PL requires the projection center of the projection optical system, that is, the length measurement axis BI3Y passing through the optical axis AX. Of the interferometer of
Wafer stage WS1 when using alignment system 24a
In the Y direction position measurement, the measurement value of the detection center of the alignment system 24a, that is, the interferometer measurement of the length measurement axis BI4Y passing through the optical axis SX is used, and the Y direction position measurement of the wafer stage WS2 when the alignment system 24b is used. The measurement value of the detection center of the alignment system 24b, that is, the measurement value of the interferometer of the length measurement axis BI5Y passing through the optical axis SX is used. In addition,
Each interferometer of the length measurement axes BI3Y, BI4Y, and BI5Y for Y measurement is a two-axis interferometer having two optical axes,
In addition to the measurement of the wafer stages WS1 and WS2 in the Y-axis direction, tilt measurement is possible. The output value of each optical axis can be measured independently.

【0060】また、本実施形態では、後述するように、
ウエハステージWS1、WS2の内の一方が露光シーケ
ンスを実行している間、他方はウエハ交換、ウエハアラ
イメントシーケンスを実行するが、この際に両ステージ
の干渉がないように、各干渉計の出力値に基づいて主制
御装置90の指令に応じてステージ制御装置38によ
り、ウエハステージWS1、WS2の移動が管理されて
いる。
In this embodiment, as described later,
While one of the wafer stages WS1 and WS2 is performing the exposure sequence, the other is performing the wafer exchange and the wafer alignment sequence. At this time, the output value of each interferometer is set so that there is no interference between the two stages. The movement of the wafer stages WS1 and WS2 is managed by the stage controller 38 in response to a command from the main controller 90 based on the above.

【0061】続いて、投影光学系PLについて説明す
る。投影光学系PLとしては、ここでは、Z軸方向の共
通の光軸を有する複数枚のレンズエレメントから成り、
両側テレセントリックで所定の縮小倍率、例えば1/4
を有する屈折光学系が使用されている。このため、ステ
ップ・アンド・スキャン方式の走査露光時におけるウエ
ハステージの走査方向の移動速度は、レチクルステージ
の移動速度の1/4となる。
Next, the projection optical system PL will be described. Here, the projection optical system PL includes a plurality of lens elements having a common optical axis in the Z-axis direction,
Predetermined reduction ratio in both sides telecentric, for example, 1/4
Is used. Therefore, the moving speed of the wafer stage in the scanning direction during the step-and-scan scanning exposure is 1 / of the moving speed of the reticle stage.

【0062】この投影光学系PLのX軸方向の両側に
は、図1に示されるように、同じ機能を有するオフアク
シス(off-axis)方式のアライメント系24a、24b
が、投影光学系PLの光軸中心(レチクルパターン像の
投影中心と一致)よりそれぞれ同一距離だけ離れた位置
に設置されている。これらのアライメント系24a、2
4bは、LSA(Laser Step Alignment)系、FIA
(Filed Image Alignment)系、LIA(Laser Interfe
rometric Alignment )系の3種類のアライメントセン
サを有しており、基準マーク板FM1、FM2上の基準
マーク及びウエハW1、W2上のアライメントマークの
X、Y2次元方向の位置計測を行うことが可能である。
As shown in FIG. 1, off-axis type alignment systems 24a and 24b having the same function are provided on both sides of the projection optical system PL in the X-axis direction.
Are located at the same distance from the optical axis center of the projection optical system PL (coincident with the projection center of the reticle pattern image). These alignment systems 24a,
4b is an LSA (Laser Step Alignment) system, FIA
(Filed Image Alignment) system, LIA (Laser Interfe)
rometric Alignment) system and can measure the X and Y two-dimensional positions of the reference marks on the reference mark plates FM1 and FM2 and the alignment marks on the wafers W1 and W2. is there.

【0063】これらのアライメント系24a、24bを
構成する各アライメントセンサからの情報は、アライメ
ント制御装置80によりA/D変換され、デジタル化さ
れた波形信号を演算処理してマーク位置が検出される。
この結果が主制御装置90に送られ、主制御装置90か
らその結果に応じてステージ制御装置38に対し露光時
の同期位置補正等が指示される構成になっている。
Information from each alignment sensor constituting these alignment systems 24a and 24b is A / D converted by an alignment control device 80, and a digitized waveform signal is subjected to arithmetic processing to detect a mark position.
The result is sent to the main controller 90, and the main controller 90 instructs the stage controller 38 to perform synchronous position correction at the time of exposure according to the result.

【0064】さらに、本実施形態の露光装置10では、
図1では図示を省略したが、レチクルRの上方に、投影
光学系PLを介してレチクルR上のレチクルマーク(図
示省略)と基準マーク板FM1、FM2上のマークとを
同時に観察するための露光波長を用いたTTR(Throug
h The Reticle )アライメント光学系から成る一対のレ
チクルアライメント顕微鏡が設けられている。これらの
レチクルアライメント顕微鏡の検出信号は、主制御装置
90に供給される。なお、レチクルアライメント顕微鏡
と同等の構成は、例えば特開平7−176468号公報
等に開示されている。
Further, in the exposure apparatus 10 of the present embodiment,
Although not shown in FIG. 1, exposure for observing a reticle mark (not shown) on the reticle R and marks on the reference mark plates FM1 and FM2 at the same time above the reticle R via the projection optical system PL. TTR using wavelength (Throug
h The Reticle) A pair of reticle alignment microscopes each including an alignment optical system are provided. The detection signals of these reticle alignment microscopes are supplied to main controller 90. A configuration equivalent to that of the reticle alignment microscope is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-176468.

【0065】次に、制御系について図1に基づいて説明
する。この制御系は、装置全体を統括的に制御する主制
御装置90を中心に、この主制御装置90の配下にある
露光量制御装置70及びステージ制御装置38等から構
成されている。ここで、制御系の上記構成各部の動作を
中心に本実施の形態に係る投影露光装置10の露光時の
動作について説明する。
Next, the control system will be described with reference to FIG. This control system mainly includes a main controller 90 that controls the entire apparatus as a whole, and includes an exposure controller 70, a stage controller 38, and the like under the main controller 90. Here, the operation of the projection exposure apparatus 10 according to the present embodiment at the time of exposure will be described focusing on the operation of each of the above components of the control system.

【0066】露光量制御装置70は、レチクルRとウエ
ハ(W1又はW2)との同期走査が開始されるのに先立
って、シャッタ駆動装置72に指示してシャッタ駆動部
74を駆動させてシャッタ42をオープンする。この
後、主制御装置90の指示に応じ、ステージ制御装置3
8を介してレチクルRとウエハ(W1又はW2)、すな
わちレチクルステージRSTとウエハステージ(WS1
又はWS2)の同期走査(スキャン制御)が開始され
る。この同期走査は、前述した干渉計システムの測長軸
BI3Yと測長軸BI1X又はBI2X及びレチクル干
渉計システムの測長軸BI7Y、BI8Yと測長軸BI
6Xの計測値をモニタしつつ、ステージ制御装置38に
よってレチクル駆動部30及びウエハステージの駆動系
を構成する各リニアモータを制御することにより行われ
る。
Prior to the start of the synchronous scanning of the reticle R and the wafer (W1 or W2), the exposure controller 70 instructs the shutter driver 72 to drive the shutter driver 74 to drive the shutter 42. To open. Thereafter, in response to an instruction from the main controller 90, the stage controller 3
8, reticle R and wafer (W1 or W2), that is, reticle stage RST and wafer stage (WS1
Or WS2) synchronous scanning (scan control) is started. The synchronous scanning is performed by measuring the length measuring axis BI3Y and the length measuring axis BI1X or BI2X of the above-described interferometer system and measuring length axes BI7Y and BI8Y and the length measuring axis BI of the reticle interferometer system.
The monitoring is performed by controlling the reticle driving unit 30 and each linear motor constituting the driving system of the wafer stage by the stage controller 38 while monitoring the measurement value of 6X.

【0067】そして、両ステージが所定の許容誤差以内
に等速度制御された時点で、露光量制御装置70では、
レーザ制御装置76に指示してパルス発光を開始させ
る。これにより、照明系3からの照明光により、その下
面にパターンがクロム蒸着されたレチクルRの前記矩形
の照明領域IAが照明され、その照明領域内のパターン
の像が投影光学系PLにより1/4倍に縮小され、その
表面にフォトレジストが塗布されたウエハ(W1又はW
2)上に投影露光される。ここで、図2からも明らかな
ように、レチクル上のパターン領域に比べ照明領域IA
の走査方向のスリット幅は狭く、上記のようにレチクル
Rとウエハ(W1又はW2)とを同期走査することで、
パターンの全面の像がウエハ上のショット領域に順次形
成される。
When both stages are controlled at a constant speed within a predetermined allowable error, the exposure control device 70
Instruct the laser control unit 76 to start pulse emission. Thus, the illumination light from the illumination system 3 illuminates the rectangular illumination area IA of the reticle R on which the pattern is chromium-deposited on the lower surface, and the image of the pattern in the illumination area is divided by the projection optical system PL into 1 /. A wafer (W1 or W1) which has been reduced by a factor of 4 and has its surface coated with photoresist.
2) Projection exposure on top. Here, as is clear from FIG. 2, the illumination area IA is compared with the pattern area on the reticle.
The width of the slit in the scanning direction is narrow, and by synchronously scanning the reticle R and the wafer (W1 or W2) as described above,
An image of the entire surface of the pattern is sequentially formed in a shot area on the wafer.

【0068】続いて、ステージ装置1の動作について説
明する。ステージ制御装置38の指示により、ウエハス
テージWS1がX方向に移動する際には、XモータXM
の可動子82、82が固定子84、84に対してX方向
に相対移動することで、ガイドバーGBがウエハステー
ジWS1を伴ってX方向に移動する。ここで、ガイドバ
ーGBの移動時には、可動子82、82を一体的に支持
する支持板100、101も移動するが、エアベアリン
グ102の存在により円滑に作動する。
Next, the operation of the stage device 1 will be described. When the wafer stage WS1 moves in the X direction according to an instruction from the stage control device 38, the X motor XM
Are moved relative to the stators 84 in the X direction, so that the guide bar GB moves in the X direction together with the wafer stage WS1. Here, when the guide bar GB moves, the support plates 100 and 101 that integrally support the movers 82 also move, but operate smoothly due to the presence of the air bearing 102.

【0069】また、ウエハステージWS1の例えば+X
方向への移動時には、ウエハステージWS1の移動に伴
って発生する反力により、固定子ブロック83が保持部
材85、85に対して逆方向(−X方向)へ移動する。
そのため、運動量保存の法則が働き、ウエハステージW
S1の加減速時の反力は固定子ブロック83の移動によ
り吸収され、ステージ装置1における重心の位置がX方
向において実質的に固定される。
Further, for example, + X of wafer stage WS1
When moving in the direction, the stator block 83 moves in the opposite direction (−X direction) with respect to the holding members 85, 85 due to the reaction force generated by the movement of the wafer stage WS1.
Therefore, the law of conservation of momentum works, and the wafer stage W
The reaction force at the time of acceleration / deceleration in S1 is absorbed by the movement of the stator block 83, and the position of the center of gravity in the stage device 1 is substantially fixed in the X direction.

【0070】なお、可動子82、82と固定子84、8
4とのカップリングにより、可動子側(ウエハステージ
WS1、ガイドバーGB、可動子82、82、支持板1
00、101等)と固定子側(固定子ブロック83、固
定子84、84)の重量比に基づいた位置に固定子ブロ
ック83が移動しないと運動量保存の法則が維持されず
ステージ装置1における重心位置が変動することになっ
てしまう。そこで、本実施の形態では、反力により固定
子ブロック83が移動する際には、固定子ブロック83
の位置をモニターしながら、ボイスコイルモータを駆動
することにより、可動子130、103を介して固定子
ブロック83の位置を調整して、ステージ装置1の重心
位置を維持する。
Note that the movers 82, 82 and the stators 84, 8
4, the mover side (wafer stage WS1, guide bar GB, movers 82, 82, support plate 1)
00, 101, etc.) and the stator side (stator block 83, stators 84, 84), unless the stator block 83 moves to a position based on the weight ratio, the law of conservation of momentum is not maintained, and the center of gravity of the stage device 1 is not maintained. The position will fluctuate. Therefore, in the present embodiment, when the stator block 83 moves due to the reaction force, the stator block 83
By driving the voice coil motor while monitoring the position of, the position of the stator block 83 is adjusted via the movers 130 and 103, and the position of the center of gravity of the stage device 1 is maintained.

【0071】同様に、ウエハステージWS1は、Yモー
タYMの可動子がガイドバーGBに沿って固定子81に
対してY方向に相対移動することでY方向に移動する。
また、ウエハステージWS1の例えば+Y方向への移動
時には、ウエハステージWS1の移動に伴って発生する
反力により、ガイドバーGBがYモータ87に対して逆
方向(−Y方向)へ移動する。そのため、運動量保存の
法則が働き、ウエハステージWS1の加減速時の反力は
ガイドバーGBの移動により吸収され、ステージ装置1
における重心の位置がY方向においても実質的に固定さ
れる。
Similarly, wafer stage WS1 moves in the Y direction by the mover of Y motor YM relatively moving in the Y direction with respect to stator 81 along guide bar GB.
When the wafer stage WS1 moves in, for example, the + Y direction, the guide bar GB moves in the opposite direction (−Y direction) with respect to the Y motor 87 due to the reaction force generated by the movement of the wafer stage WS1. Therefore, the law of conservation of momentum works, and the reaction force at the time of acceleration / deceleration of the wafer stage WS1 is absorbed by the movement of the guide bar GB, and the stage device 1
Is substantially fixed also in the Y direction.

【0072】なお、可動子と固定子81とのカップリン
グにより、可動子側(ウエハステージWS1等)と固定
子側(ガイドバーGB等)の重量比に基づいた位置にガ
イドバーGBが移動するために、ガイドバーGBの位置
をモニターしながらボイスコイルモータを駆動すること
により、ガイドバーGBの位置を調整して、ステージ装
置1の重心位置を維持する。
By the coupling between the mover and the stator 81, the guide bar GB moves to a position based on the weight ratio between the mover side (such as the wafer stage WS1) and the stator side (such as the guide bar GB). For this purpose, the position of the guide bar GB is adjusted by driving the voice coil motor while monitoring the position of the guide bar GB, and the position of the center of gravity of the stage device 1 is maintained.

【0073】また、本実施の形態では、上記のように、
YモータYM、XモータXMの駆動によりウエハステー
ジWS1が移動するときには、同期ステージ115が同
期して追従移動する。すなわち、ウエハステージWS1
のX方向への移動に際しては、ステージ制御装置38の
指示でXモータ120が駆動することで、延出部11
0、支持フレーム117、固定子113とともに同期ス
テージ115がXガイド108に沿って、ウエハステー
ジWS1と同じ速度でX方向に移動する。
In the present embodiment, as described above,
When the wafer stage WS1 is moved by the driving of the Y motor YM and the X motor XM, the synchronous stage 115 follows and moves synchronously. That is, wafer stage WS1
Is moved in the X direction, the X motor 120 is driven by the instruction of the stage control device 38, so that the extension portion 11
The synchronous stage 115 along with the support frame 117 and the stator 113 moves in the X direction along the X guide 108 at the same speed as the wafer stage WS1.

【0074】同様に、ウエハステージWS1のY方向へ
の移動に際しては、ステージ制御装置38の指示でYモ
ータ121が駆動することで、同期ステージ115が固
定子113に沿って、ウエハステージWS1と同じ速度
でY方向に移動する。従って、ウエハステージWS1が
XY平面に沿って2次元移動したときには、同期ステー
ジ115がウエハステージWS1との間に一定の距離を
維持した状態で同期移動できる。そのため、ウエハステ
ージWS1(ウエハテーブルTB1)と同期ステージ1
15との間に張設されたYチューブ129は、引張加重
や圧縮加重が加わることなく、ウエハステージWS1と
ともに引き回されることになる。このとき、ウエハステ
ージWS1と同期ステージ115との間の距離は距離セ
ンサでモニターされ、ステージWS1、115同士の干
渉や、距離が開きすぎてYチューブ129で引っ張られ
てしまうことを未然に防ぐことができる。
Similarly, when moving wafer stage WS1 in the Y direction, synchronous motor 115 is driven by Y motor 121 in accordance with an instruction from stage controller 38, so that synchronous stage 115 moves along stator 113 and moves in the same manner as wafer stage WS1. Move in the Y direction at speed. Therefore, when wafer stage WS1 moves two-dimensionally along the XY plane, synchronous stage 115 can move synchronously while maintaining a constant distance from wafer stage WS1. Therefore, the wafer stage WS1 (wafer table TB1) and the synchronous stage 1
The Y-tube 129 stretched between the wafer stage WS1 and the wafer stage WS1 is routed together with the wafer stage WS1 without being subjected to tensile load or compressive load. At this time, the distance between the wafer stage WS1 and the synchronization stage 115 is monitored by a distance sensor to prevent interference between the stages WS1 and 115, and to prevent the distance from being too large and being pulled by the Y tube 129 beforehand. Can be.

【0075】同期ステージ115の移動に関して、ステ
ージ制御装置38は、同期ステージ115をウエハステ
ージWS1よりも若干の時間差をもって先に始動させ
る。これにより、ウエハステージWS1が先に始動した
ときのように、Yチューブ129の引張力や抗力が加わ
ることを防止できる。また、ウエハステージWS1と同
期ステージ115とを同時に始動させることも考えられ
るが、ウエハステージWS1の始動時にYチューブ12
9の抗力が作用する虞がある。そのため、同期ステージ
115を先に始動させることで、Yチューブ129の抗
力がウエハステージWS1に及ぶことを防止している。
Regarding the movement of synchronous stage 115, stage control device 38 starts synchronous stage 115 earlier with a slight time difference from wafer stage WS1. Thus, it is possible to prevent the tensile force and the drag of the Y tube 129 from being applied as in the case where the wafer stage WS1 is started first. It is conceivable to start the wafer stage WS1 and the synchronization stage 115 at the same time.
9 may act. Therefore, by starting the synchronous stage 115 first, the drag of the Y tube 129 is prevented from reaching the wafer stage WS1.

【0076】なお、同期ステージ115の移動に伴って
発生する振動、例えばXモータ120の可動子112の
駆動に伴う反力や、同期ステージ115のY方向移動に
よるYチューブ128の変形に起因する振動は、Yチュ
ーブ129やベースプレート13を介してウエハステー
ジWS1に微少量伝わるが、この振動は低周波振動であ
り、チューブの擦れや叩きで発生し、ウエハステージW
S1の移動に悪影響を及ぼす高周波の振動でないため、
ステージの移動制御に支障を来すものではない。
The vibration generated by the movement of the synchronous stage 115, for example, the reaction force due to the driving of the movable element 112 of the X motor 120 and the vibration caused by the deformation of the Y tube 128 due to the movement of the synchronous stage 115 in the Y direction. Is transmitted to the wafer stage WS1 via the Y tube 129 and the base plate 13 in a very small amount. This vibration is low-frequency vibration, and is generated by rubbing or hitting of the tube.
Because it is not a high frequency vibration that adversely affects the movement of S1,
It does not hinder stage movement control.

【0077】続いて、2つのウエハステージWS1、W
S2による並行処理について説明する。本実施の形態で
は、ウエハステージWS2上のウエハW2を投影光学系
PLを介して露光動作を行っている間に、ウエハステー
ジWS1においてウエハ交換が行われ、ウエハ交換に引
き続いてアライメント動作およびオートフォーカス/オ
ートレベリングが行われる。なお、露光動作中のウエハ
ステージWS2の位置制御は、干渉計システムの測長軸
BI2X、BI3Yの計測値に基づいて行われ、ウエハ
交換とアライメント動作が行われるウエハステージWS
1の位置制御は、干渉計システムの測長軸BI1X、B
I4Yの計測値に基づいて行われる。
Subsequently, two wafer stages WS1, W
The parallel processing in S2 will be described. In the present embodiment, while exposing the wafer W2 on the wafer stage WS2 via the projection optical system PL, the wafer is exchanged on the wafer stage WS1, and the alignment operation and the autofocus are performed following the wafer exchange. / Auto leveling is performed. The position control of the wafer stage WS2 during the exposure operation is performed based on the measurement values of the measurement axes BI2X and BI3Y of the interferometer system, and the wafer stage WS2 on which the wafer exchange and the alignment operation are performed.
1 is controlled by the measurement axes BI1X, B1 of the interferometer system.
This is performed based on the measured value of I4Y.

【0078】ウエハステージWS1側で、上記のウエハ
交換、アライメント動作が行われている間に、ウエハス
テージWS2側では、2枚のレチクルR1、R2を使
い、露光条件を変えながら連続してステップ・アンド・
スキャン方式により二重露光が行われる。2つのウエハ
ステージWS1、WS2上で並行して行われる露光シー
ケンスとウエハ交換・アライメントシーケンスとは、先
に終了したウエハステージの方が待ち状態となり、両方
の動作が終了した時点でウエハステージWS1、WS2
が移動制御される。そして、露光シーケンスが終了した
ウエハステージWS2上のウエハW2は、ローディング
ポジションでウエハ交換がなされ、アライメントシーケ
ンスが終了したウエハステージWS1上のウエハW1
は、投影光学系PLの下で露光シーケンスが行われる。
While the above-mentioned wafer exchange and alignment operations are being performed on the wafer stage WS1 side, the wafer stage WS2 side uses two reticles R1 and R2 to continuously perform step and step changing exposure conditions. and·
Double exposure is performed by a scanning method. In the exposure sequence and the wafer exchange / alignment sequence performed in parallel on the two wafer stages WS1 and WS2, the previously completed wafer stage is in a waiting state, and when both operations are completed, the wafer stages WS1 and WS2 are completed. WS2
Is controlled to move. The wafer W2 on the wafer stage WS2 for which the exposure sequence has been completed is replaced at the loading position, and the wafer W1 on the wafer stage WS1 for which the alignment sequence has been completed.
, An exposure sequence is performed under the projection optical system PL.

【0079】このように、一方のウエハステージでウエ
ハ交換とアライメント動作を実行する間に、他方のウエ
ハステージで露光動作を実行することとし、両方の動作
が終了した時点でお互いの動作を切り換えるようにする
ことで、スループットを大幅に向上させることが可能に
なる。
As described above, while the wafer exchange and the alignment operation are performed on one wafer stage, the exposure operation is performed on the other wafer stage. When both operations are completed, the operations are switched. By doing so, it is possible to greatly improve the throughput.

【0080】本実施の形態のステージ装置では、ウエハ
ステージWS1の移動に追従して同期ステージ115が
同期移動するので、Yチューブ129に擦れや叩き等の
外乱が発生せず、ウエハステージWS1に対する移動制
御を高精度に維持することができる。また、本実施の形
態では、同期ステージ115が移動する際に駆動される
固定子111がウエハステージWS1が移動する際に駆
動される固定子84(固定子ブロック83)と分離して
設けられているので、同期ステージ115の移動に伴う
微振動(特に高周波の振動)が固定子を介してウエハス
テージWS1に伝わることを防止でき、ウエハステージ
WS1の移動制御を高精度に実施できる。
In the stage device of the present embodiment, since synchronous stage 115 moves synchronously with movement of wafer stage WS1, no disturbance such as rubbing or hitting occurs on Y tube 129, and movement with respect to wafer stage WS1 does not occur. Control can be maintained with high accuracy. In the present embodiment, stator 111 driven when synchronous stage 115 moves is provided separately from stator 84 (stator block 83) driven when wafer stage WS1 moves. Therefore, it is possible to prevent micro-vibration (particularly, high-frequency vibration) accompanying the movement of the synchronization stage 115 from being transmitted to the wafer stage WS1 via the stator, and to control the movement of the wafer stage WS1 with high accuracy.

【0081】特に、本実施の形態では、固定子111を
定盤12に対して振動的に独立して設置しているので、
同期ステージ115の移動に伴う微振動が定盤12に伝
わりウエハステージWS1の移動制御に支障を来すこと
も防止している。従って、本実施の形態の露光装置で
は、レチクルRとウエハWとを同期移動してレチクルR
のパターンをウエハW上に露光する際にも、ウエハステ
ージWS1、WS2の位置制御および移動制御を高精度
に行うことができ、パターンをウエハ上に高精度に形成
することができる。
In particular, in the present embodiment, since the stator 111 is installed independently of the surface plate 12 in terms of vibration,
It is also possible to prevent the minute vibration accompanying the movement of the synchronization stage 115 from being transmitted to the surface plate 12 and hindering the movement control of the wafer stage WS1. Therefore, in the exposure apparatus of the present embodiment, the reticle R and the wafer W are synchronously moved and the reticle R
When exposing the pattern on the wafer W, the position control and the movement control of the wafer stages WS1 and WS2 can be performed with high accuracy, and the pattern can be formed on the wafer with high accuracy.

【0082】また、本実施の形態のステージ装置および
露光装置では、同期ステージ115がウエハステージW
S1に対して時間差をもって始動しているので、ウエハ
ステージWS1の始動時に、Yチューブ129の引張力
や抗力が外乱として加わることを防止できる。また、本
実施の形態のように、複数のウエハステージWS1、W
S2を有していた場合、例えばウエハステージWS1の
移動によりガイドバーGBが微振動してウエハステージ
に微振動が伝わる虞がある。しかしながら、上述のよう
に、本実施の形態では、非接触ベアリング(気体ベアリ
ング)として動粘性係数の高いヘリウムを用いたヘリウ
ムベアリングを採用している。このため、ガイドバーG
Bが振動した際でも減衰性が高いので、ウエハステージ
WS2にガイドバーGBの振動による悪影響を与えるこ
とがない。
In the stage apparatus and the exposure apparatus of the present embodiment, synchronous stage 115 is
Since the wafer stage WS1 is started with a time lag, it is possible to prevent the tensile force or the drag of the Y tube 129 from being applied as a disturbance when the wafer stage WS1 is started. Further, as in the present embodiment, a plurality of wafer stages WS1, W2
When S2 is provided, for example, the guide bar GB may be slightly vibrated by the movement of the wafer stage WS1, and the fine vibration may be transmitted to the wafer stage. However, as described above, in the present embodiment, a helium bearing using helium having a high kinematic viscosity is employed as a non-contact bearing (gas bearing). For this reason, the guide bar G
Since the damping property is high even when B is vibrated, the wafer stage WS2 is not adversely affected by the vibration of the guide bar GB.

【0083】そして、本実施の形態では、同期ステージ
115がウエハステージWS1に対してXY平面の2次
元で同期移動するため、ステップ・アンド・スキャン方
式やステップ・アンド・リピート方式のように、ウエハ
ステージWS1が2次元移動する場合にも対応でき、汎
用性を高めることができる。さらに、ダブルステージ方
式のように、ウエハステージが複数設けられる場合に
は、ステージ毎に同期ステージを設けることで、いずれ
のステージにもYチューブ129の変形等に起因する外
乱が作用することを防止(低減)でき、より汎用性を高
めることができる。しかも、本実施の形態では、複数
(2つ)の同期ステージ115が同一のXガイド108
および固定子111を用いているので、装置の小型化お
よび低価格化に寄与している。
In the present embodiment, since the synchronous stage 115 is synchronously moved in two dimensions on the XY plane with respect to the wafer stage WS1, the synchronous stage 115 moves the wafer as in the case of the step-and-scan method or the step-and-repeat method. It is possible to cope with a case where the stage WS1 moves two-dimensionally, and it is possible to enhance versatility. Further, when a plurality of wafer stages are provided as in the double stage system, a synchronous stage is provided for each stage, thereby preventing any stage from being affected by disturbance due to deformation of the Y tube 129 or the like. (Reduction), and the versatility can be further improved. Moreover, in the present embodiment, a plurality (two) of the synchronization stages 115 are
The use of the stator 111 contributes to downsizing and cost reduction of the apparatus.

【0084】さらに、本実施の形態では、ウエハステー
ジWS1と同期ステージ115との間の距離を距離セン
サでモニターしているので、両ステージWS1、115
同士が干渉したり、離れすぎてYチューブ129の引張
力が加わることを未然に防ぐこともできる。
Further, in this embodiment, since the distance between wafer stage WS1 and synchronization stage 115 is monitored by the distance sensor, both stages WS1, 115 are monitored.
It is also possible to prevent the mutual interference or the excessive separation from applying the tensile force of the Y tube 129 beforehand.

【0085】なお、上記実施の形態においては、ウエハ
ステージが2基設けられた、ダブルステージ型の例を用
いたが、これに限定されるものではなく、ウエハステー
ジが1基や3基以上設けられる構成であってもよい。ま
た、上記実施の形態では、ステージ装置1(ウエハステ
ージWS1、WS2)のみに同期ステージ115(同期
ステージ装置DS1、DS2)が設けられる構成とした
が、これに限られず、ステージ装置2(レチクルステー
ジRST)にも、ステージ装置1と同様の構成を有する
同期ステージを設けてもよい。
In the above embodiment, an example of a double stage type provided with two wafer stages is used. However, the present invention is not limited to this, and one or three or more wafer stages are provided. Configuration may be used. In the above-described embodiment, the synchronous stage 115 (the synchronous stage devices DS1, DS2) is provided only in the stage device 1 (the wafer stages WS1, WS2). However, the present invention is not limited to this, and the stage device 2 (the reticle stage) is not limited to this. RST) may be provided with a synchronization stage having the same configuration as the stage device 1.

【0086】また、上記実施の形態では、本発明のステ
ージ装置を投影露光装置10のウエハステージに適用し
た構成としたが、投影露光装置10以外にも転写マスク
の描画装置、マスクパターンの位置座標測定装置等の精
密測定機器にも適用可能である。
In the above embodiment, the stage apparatus of the present invention is applied to the wafer stage of the projection exposure apparatus 10. However, in addition to the projection exposure apparatus 10, a transfer mask drawing apparatus and position coordinates of a mask pattern are used. It is also applicable to precision measuring devices such as measuring devices.

【0087】なお、本実施の形態の基板としては、半導
体デバイス用の半導体ウエハW1、W2のみならず、液
晶ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘ
ッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いら
れるマスクまたはレチクルの原版(合成石英、シリコン
ウエハ)等が適用される。
The substrate of the present embodiment is used not only for semiconductor wafers W1 and W2 for semiconductor devices, but also for glass substrates for liquid crystal display devices, ceramic wafers for thin film magnetic heads, and exposure apparatuses. An original mask (reticle, synthetic quartz, silicon wafer) or the like is applied.

【0088】投影露光装置10としては、レチクルRと
ウエハWとを同期移動してレチクルRのパターンを走査
露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光
装置(スキャニング・ステッパー;USP5,473,410)の他
に、レチクルRとウエハWとを静止した状態でレチクル
Rのパターンを露光し、ウエハWを順次ステップ移動さ
せるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置
(ステッパー)にも適用することができる。
As the projection exposure apparatus 10, a step-and-scan type scanning exposure apparatus (scanning stepper; US Pat. No. 5,473,410) for scanning and exposing the pattern of the reticle R by synchronously moving the reticle R and the wafer W is used. In addition, the present invention can be applied to a step-and-repeat type projection exposure apparatus (stepper) that exposes the pattern of the reticle R while the reticle R and the wafer W are stationary and sequentially moves the wafer W stepwise.

【0089】投影露光装置10の種類としては、ウエハ
Wに半導体デバイスパターンを露光する半導体デバイス
製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用の露
光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)あるい
はレチクルなどを製造するための露光装置などにも広く
適用できる。
The type of the projection exposure apparatus 10 is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device for exposing a semiconductor device pattern onto a wafer W, but may be an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element, a thin film magnetic head, an image pickup device (CCD). ) Or an exposure apparatus for manufacturing a reticle.

【0090】投影光学系PLの倍率は、縮小系のみなら
ず等倍系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光
学系PLとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用
いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過
する材料を用い、F2レーザやX線を用いる場合は反射
屈折系または屈折系の光学系にし(レチクルRも反射型
タイプのものを用いる)、また電子線を用いる場合には
光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学
系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真
空状態にすることはいうまでもない。
The magnification of the projection optical system PL may be not only a reduction system but also an equal magnification system or an enlargement system. Further, As the projection optical system PL, using a material which transmits far ultraviolet rays such as quartz and fluorite as the glass material when using a far ultraviolet ray such as an excimer laser, catadioptric system, or in the case of using the F 2 laser or X-ray An optical system of a refraction system (a reticle R of a reflection type is also used). When an electron beam is used, an electron optical system including an electron lens and a deflector may be used as the optical system. It is needless to say that the optical path through which the electron beam passes is in a vacuum state.

【0091】ウエハステージWS1、WS2やレチクル
ステージRSTにリニアモータ(USP5,623,853またはUS
P5,528,118参照)を用いる場合は、エアベアリングを用
いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス
力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、
各ステージWS1、WS2、RSTは、ガイドに沿って
移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレス
タイプであってもよい。また、同期ステージ装置DS
1、DS2においても、同期ステージ115がXガイド
108、108を案内にしてX方向に移動する構成とし
たが、必ずしも必要ではなく、ガイドを設けない構成と
してもよい。
A linear motor (USP 5,623,853 or USP) is mounted on wafer stages WS1, WS2 and reticle stage RST.
P5, 528, 118), any of an air levitation type using an air bearing and a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force may be used. Also,
Each of the stages WS1, WS2, and RST may be of a type that moves along a guide, or may be a guideless type without a guide. In addition, the synchronous stage device DS
1, the DS2 also has a configuration in which the synchronization stage 115 moves in the X direction with the X guides 108 and 108 as guides, but this is not always necessary and a configuration without a guide may be employed.

【0092】各ステージWS1、WS2、RSTの駆動
機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニット
(永久磁石)と、二次元にコイルを配置した電機子ユニ
ットとを対向させ電磁力により各ステージWS1、WS
2、RSTを駆動する平面モータを用いてもよい。この
場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方
をステージWS1、WS2、RSTに接続し、磁石ユニ
ットと電機子ユニットとの他方をステージWS1、WS
2、RSTの移動面側(ベース)に設ければよい。
As a driving mechanism of each of the stages WS1, WS2, and RST, a magnet unit (permanent magnet) having a two-dimensionally arranged magnet is opposed to an armature unit having a two-dimensionally arranged coil. WS1, WS
2. A planar motor for driving the RST may be used. In this case, one of the magnet unit and the armature unit is connected to stages WS1, WS2, and RST, and the other of the magnet unit and the armature unit is connected to stages WS1, WS2.
2. It may be provided on the moving surface side (base) of the RST.

【0093】ウエハステージWS1、WS2の移動によ
り発生する反力は、投影光学系PLに伝わらないよう
に、特開平8−166475号公報(USP5,528,118)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。本発明はこのような構造
を備えた露光装置においても適用可能である。レチクル
ステージRSTの移動により発生する反力は、投影光学
系PLに伝わらないように、特開平8−330224号
公報(USP6,020,710)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。
本発明はこのような構造を備えた露光装置においても適
用可能である。
As described in JP-A-8-166475 (US Pat. No. 5,528,118), the reaction force generated by the movement of wafer stages WS1 and WS2 is not transmitted to projection optical system PL. It may be used to mechanically escape to the floor (ground). The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure. As described in JP-A-8-330224 (US Pat. No. 6,020,710), a reaction force generated by the movement of the reticle stage RST is not transmitted to the projection optical system PL. You may escape to the floor (earth).
The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure.

【0094】以上のように、本願実施形態の投影露光装
置10は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素
を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的
精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造
される。これら各種精度を確保するために、この組み立
ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成
するための調整、各種機械系については機械的精度を達
成するための調整、各種電気系については電気的精度を
達成するための調整が行われる。各種サブシステムから
露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互
の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管
接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置
への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立
て工程があることはいうまでもない。各種サブシステム
の露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が
行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。
なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理
されたクリーンルームで行うことが望ましい。
As described above, the projection exposure apparatus 10 according to the embodiment of the present invention can perform various mechanical sub-systems including each component listed in the claims of the present application with predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured by assembling to keep Before and after this assembly, adjustments to achieve optical accuracy for various optical systems, adjustments to achieve mechanical accuracy for various mechanical systems, and various electric systems to ensure these various accuracy Are adjusted to achieve electrical accuracy. The process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus includes mechanical connection, wiring connection of an electric circuit, and piping connection of a pneumatic circuit between the various subsystems. It goes without saying that there is an assembling process for each subsystem before the assembling process from these various subsystems to the exposure apparatus. When the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed, and various precisions of the entire exposure apparatus are secured.
It is desirable that the exposure apparatus be manufactured in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.

【0095】半導体デバイス等のマイクロデバイスは、
図7に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計
を行うステップ201、この設計ステップに基づいたマ
スク(レチクル)を製作するステップ202、シリコン
材料からウエハを製造するステップ203、前述した実
施形態の投影露光装置10によりレチクルのパターンを
ウエハに露光する露光処理ステップ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。
Micro devices such as semiconductor devices are:
As shown in FIG. 7, a step 201 for designing the function and performance of a micro device, a step 202 for manufacturing a mask (reticle) based on the design step, a step 203 for manufacturing a wafer from a silicon material, and a step 203 of the above-described embodiment. An exposure processing step 204 of exposing a reticle pattern to a wafer by the projection exposure apparatus 10, and a device assembling step (a dicing step, a bonding step,
(Including a package process) 205, an inspection step 206, and the like.

【0096】[0096]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係るス
テージ装置は、用力供給部材を中継する用力供給ステー
ジが、第1固定子と分離して設置された第2固定子に沿
ってステージ本体と同期移動する構成となっている。こ
れにより、このステージ装置では、用力供給部材に擦れ
や叩き等の外乱が発生せず、また用力供給ステージの移
動に伴う微振動(特に高周波の振動)が固定子を介して
ステージ本体に伝わることを防止できるので、ステージ
本体に対する移動制御を高精度に維持できるという効果
が得られる。
As described above, in the stage apparatus according to the first aspect, the power supply stage for relaying the power supply member is provided along the second stator provided separately from the first stator. It is configured to move synchronously with the main body. Accordingly, in this stage device, disturbance such as rubbing and hitting does not occur on the utility supply member, and a minute vibration (particularly, high frequency vibration) accompanying the movement of the utility supply stage is transmitted to the stage body via the stator. Therefore, the effect that the movement control with respect to the stage body can be maintained with high accuracy can be obtained.

【0097】請求項2に係るステージ装置は、第2固定
子が定盤とは振動的に独立して設置される構成となって
いる。これにより、このステージ装置では、用力供給ス
テージの移動に伴う微振動が定盤に伝わりステージ本体
の移動制御に支障を来すことを防止できるという効果が
得られる。
The stage device according to claim 2 is configured such that the second stator is installed independently of the surface plate in vibration. Thus, in this stage device, it is possible to obtain an effect that it is possible to prevent a minute vibration accompanying the movement of the utility supply stage from being transmitted to the surface plate and hindering the movement control of the stage body.

【0098】請求項3に係るステージ装置は、ステージ
本体および用力供給ステージが2次元移動する構成とな
っている。これにより、このステージ装置では、ステッ
プ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピー
ト方式のように、ステージ本体が2次元移動する場合に
も対応でき、汎用性を高めることができるという効果を
奏する。
The stage device according to claim 3 is configured such that the stage body and the utility supply stage move two-dimensionally. As a result, this stage device can cope with a case where the stage body moves two-dimensionally, as in the case of the step-and-scan method or the step-and-repeat method, and has the effect of increasing versatility.

【0099】請求項4に係るステージ装置は、用力供給
ステージが複数のステージ本体のそれぞれに対応して複
数設けられる構成となっている。これにより、このステ
ージ装置では、いずれのステージにも用力供給部材の変
形等に起因する外乱が作用することを防止(低減)で
き、より汎用性を高めることができるという効果を奏す
る。
The stage device according to the fourth aspect is configured such that a plurality of utility supply stages are provided corresponding to each of the plurality of stage bodies. Thus, in this stage device, it is possible to prevent (reduce) the disturbance due to the deformation of the utility supply member from acting on any of the stages, and it is possible to increase the versatility.

【0100】請求項5に係るステージ装置は、複数の用
力供給ステージが同一の第2固定子に沿って移動する構
成となっている。これにより、このステージ装置では、
装置の小型化および低価格化に寄与できるという効果を
奏する。
The stage device according to claim 5 is configured such that a plurality of utility supply stages move along the same second stator. As a result, in this stage device,
This has the effect of contributing to downsizing and cost reduction of the device.

【0101】請求項6に係るステージ装置は、制御装置
が用力供給ステージをステージ本体に対して時間差をも
って始動させる構成となっている。これにより、このス
テージ装置では、ステージ本体の始動時に、用力供給部
材の引張力や抗力が外乱として加わることを防止できる
という効果が得られる。
The stage device according to claim 6 is configured such that the control device starts the utility supply stage with a time difference with respect to the stage body. Thus, in this stage device, an effect is obtained in which the pulling force or the drag of the utility supply member can be prevented from being applied as a disturbance when the stage body is started.

【0102】請求項7に係るステージ装置は、検出装置
がステージ本体と用力供給ステージとの間の距離を検出
する構成となっている。これにより、このステージ装置
では、両ステージ同士が干渉したり、離れすぎによる引
張力が加わることを未然に防げるという効果が得られ
る。
The stage device according to claim 7 is configured such that the detecting device detects the distance between the stage body and the utility supply stage. Thereby, in this stage device, an effect is obtained that both stages can be prevented from interfering with each other or from being applied with a tensile force due to excessive separation.

【0103】請求項8に係る露光装置は、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
請求項1から7のいずれかに記載されたステージ装置が
用いられる構成となっている。これにより、この露光装
置では、マスクまたは基板の位置制御および移動制御を
高精度に行うことができ、パターンを基板上に高精度に
形成できるという効果が得られる。
The exposure apparatus according to claim 8 has a configuration in which the stage device according to any one of claims 1 to 7 is used as at least one of a mask stage and a substrate stage. Accordingly, in this exposure apparatus, the position control and the movement control of the mask or the substrate can be performed with high precision, and the effect that the pattern can be formed on the substrate with high precision can be obtained.

【0104】請求項9に係るステージ装置は、気体軸受
けとチャンバーとにヘリウムを供給する供給装置を有し
ているので、簡単な構成でチャンバー内のヘリウム雰囲
気を保つことができる。
Since the stage device according to the ninth aspect has the supply device for supplying helium to the gas bearing and the chamber, the helium atmosphere in the chamber can be maintained with a simple configuration.

【0105】請求項10に係るステージ装置は、気体軸
受けにヘリウムを供給しているので、一方のステージ本
体の振動が他方のステージ本体に悪影響を及ぼすことが
ない。
In the stage device according to the tenth aspect, since helium is supplied to the gas bearing, the vibration of one stage main body does not adversely affect the other stage main body.

【0106】請求項11に係る露光装置は、簡単な構成
でチャンバー内のヘリウム雰囲気を保つことができ、且
つ気体軸受けにヘリウムを供給することによりステージ
本体の振動が露光に悪影響を及ぼすことがない。このた
め、精度の高い露光装置を実現できる。
According to the exposure apparatus of the eleventh aspect, the helium atmosphere in the chamber can be maintained with a simple configuration, and the helium is supplied to the gas bearing so that the vibration of the stage body does not adversely affect the exposure. . Therefore, a highly accurate exposure apparatus can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態を示す図であって、投
影露光装置の概略構成図である。
FIG. 1 is a view showing an embodiment of the present invention, and is a schematic configuration diagram of a projection exposure apparatus.

【図2】 2つのウエハステージ、レチクルステー
ジ、投影光学系およびアライメント系の位置関係を示す
外観斜視図である。
FIG. 2 is an external perspective view showing a positional relationship between two wafer stages, a reticle stage, a projection optical system, and an alignment system.

【図3】 ウエハステージおよび同期ステージが配設
されたステージ装置の外観斜視図である。
FIG. 3 is an external perspective view of a stage device provided with a wafer stage and a synchronization stage.

【図4】 ウエハステージをX方向に駆動するリニア
モータ部分の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a linear motor part that drives a wafer stage in an X direction.

【図5】 固定子ブロックが保持部材に保持された正
面図である。
FIG. 5 is a front view in which a stator block is held by a holding member.

【図6】 本発明の実施の形態を示す図であって、同
期ステージ装置の外観斜視図である。
FIG. 6 is a view showing an embodiment of the present invention, and is an external perspective view of a synchronous stage device.

【図7】 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。
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a semiconductor device manufacturing process.

【図8】 従来技術のステージ装置の一例を示す外観
斜視図である。
FIG. 8 is an external perspective view illustrating an example of a conventional stage device.

【図9】 ステージ本体の移動と用力供給部材との関
係を示す概略正面図である。
FIG. 9 is a schematic front view showing a relationship between movement of a stage main body and a utility supply member.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R レチクル(マスク) RST レチクルステージ(マスクステージ) WS1、WS2 ウエハステージ(ステージ本体) W、W1、W2 ウエハ(基板) 1 ステージ装置(基板ステージ) 2 ステージ装置(マスクステージ) 4 チャンバー 10 投影露光装置(露光装置) 12 定盤 38 ステージ制御装置(制御装置) 83 固定子ブロック(第1固定子) 86、88、102 ヘリウムベアリング(気体軸受
け) 111 固定子(第2固定子) 115 同期ステージ(用力供給ステージ) 129 用力供給部材(Yチューブ) 150 チャンバー制御装置(供給装置)
R Reticle (mask) RST Reticle stage (mask stage) WS1, WS2 Wafer stage (stage main body) W, W1, W2 Wafer (substrate) 1 Stage device (substrate stage) 2 Stage device (mask stage) 4 Chamber 10 Projection exposure apparatus (Exposure device) 12 Surface plate 38 Stage control device (control device) 83 Stator block (first stator) 86, 88, 102 Helium bearing (gas bearing) 111 Stator (second stator) 115 Synchronous stage (power) Supply stage) 129 Utility supply member (Y tube) 150 Chamber control device (Supply device)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F078 CA02 CA08 CB05 CB12 CB15 CC11 5F031 CA02 CA05 HA12 HA13 HA38 HA53 HA55 HA57 JA02 JA06 JA09 JA14 JA17 JA28 JA29 JA30 JA32 JA38 KA06 KA07 KA08 LA03 LA08 LA10 LA18 MA27 NA04 5F046 AA23 BA04 BA05 CC01 CC18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F078 CA02 CA08 CB05 CB12 CB15 CC11 5F031 CA02 CA05 HA12 HA13 HA38 HA53 HA55 HA57 JA02 JA06 JA09 JA14 JA17 JA28 JA29 JA30 JA32 JA38 KA06 KA07 KA08 LA03 LA08 LA10 LA18 MA27 NA04 5F046 A BA05 CC01 CC18

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 用力を供給する用力供給部材が接続さ
れ、第1固定子に沿って定盤上を移動するステージ本体
を備えたステージ装置において、 前記第1固定子と分離して設置された第2固定子と、 前記用力供給部材を中継するとともに前記第2固定子に
沿って前記ステージ本体と同期移動する用力供給ステー
ジとを備えることを特徴とするステージ装置。
1. A stage device having a stage main body connected to a power supply member for supplying a power and moving on a surface plate along a first stator, wherein the stage device is installed separately from the first stator. A stage apparatus comprising: a second stator; and a power supply stage that relays the power supply member and moves synchronously with the stage body along the second stator.
【請求項2】 請求項1記載のステージ装置におい
て、 前記第2固定子は、前記定盤とは振動的に独立して設置
されることを特徴とするステージ装置。
2. The stage device according to claim 1, wherein the second stator is installed independently of the surface plate in vibration.
【請求項3】 請求項1または2記載のステージ装置
において、 前記ステージ本体および前記用力供給ステージは、2次
元移動することを特徴とするステージ装置。
3. The stage device according to claim 1, wherein the stage main body and the utility supply stage move two-dimensionally.
【請求項4】 請求項1から3のいずれかに記載のス
テージ装置において、 前記ステージ本体は、互いに独立移動自在に複数設けら
れ、 前記用力供給ステージは、前記複数のステージ本体のそ
れぞれに対応して複数設けられることを特徴とするステ
ージ装置。
4. The stage device according to claim 1, wherein a plurality of the stage main bodies are provided so as to be movable independently of each other, and the utility supply stage corresponds to each of the plurality of stage main bodies. A stage device, wherein a plurality of stage devices are provided.
【請求項5】 請求項4記載のステージ装置におい
て、 前記複数の用力供給ステージは、同一の前記第2固定子
に沿って移動することを特徴とするステージ装置。
5. The stage device according to claim 4, wherein the plurality of utility supply stages move along the same second stator.
【請求項6】 請求項1から5のいずれかに記載のス
テージ装置において、 前記用力供給ステージを前記ステージ本体に対して時間
差をもって始動させる制御装置を有することを特徴とす
るステージ装置。
6. The stage device according to claim 1, further comprising a control device that starts the utility supply stage with a time difference with respect to the stage main body.
【請求項7】 請求項1から6のいずれかに記載のス
テージ装置において、 前記ステージ本体と前記用力供給ステージとの間の距離
を検出する検出装置を備えることを特徴とするステージ
装置。
7. The stage device according to claim 1, further comprising a detection device that detects a distance between the stage main body and the utility supply stage.
【請求項8】 マスクステージに保持されたマスクの
パターンを基板ステージに保持された基板に露光する露
光装置において、 前記マスクステージと前記基板ステージとの少なくとも
一方のステージとして、請求項1から7のいずれかに記
載されたステージ装置が用いられることを特徴とする露
光装置。
8. An exposure apparatus for exposing 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 used. An exposure apparatus using any one of the stage devices described above.
【請求項9】 移動面に沿ってステージ本体を移動さ
せるステージ装置において、 前記移動面と前記ステージ本体との間に、前記移動面と
前記ステージ本体とを非接触で対向させる気体軸受けを
設け、 前記ステージ装置を密封可能に包囲するチャンバーと、 前記気体軸受けと前記チャンバーとにヘリウムを供給す
る供給装置と、を備えたことを特徴とするステージ装
置。
9. A stage device for moving a stage main body along a moving surface, wherein a gas bearing is provided between the moving surface and the stage main body so as to face the moving surface and the stage main body in a non-contact manner, A stage device comprising: a chamber that hermetically surrounds the stage device; and a supply device that supplies helium to the gas bearing and the chamber.
【請求項10】 前記ステージ装置は、複数のステー
ジ本体を有していることを特徴とする請求項9記載のス
テージ装置。
10. The stage device according to claim 9, wherein the stage device has a plurality of stage bodies.
【請求項11】 マスクを移動するマスクステージ
と、基板を移動する基板ステージとを備え、前記マスク
のパターンを前記基板に露光する露光装置において、 前記マスクステージと前記基板ステージとの少なくとも
一方に、請求項9または請求項10記載のステージ装置
を用いたことを特徴とする露光装置。
11. An exposure apparatus, comprising: a mask stage for moving a mask; and a substrate stage for moving a substrate, wherein at least one of the mask stage and the substrate stage includes: An exposure apparatus using the stage device according to claim 9.
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