JP2005203483A - Stage equipment and exposure apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect the positional information in the non-scanning direction of a coarse stage without increasing the cost. <P>SOLUTION: The stage equipment includes a main stage MST which moves in a first and a second direction with respect to a base 3 while holding a substrate. It is equipped with a detector 72 which consists of a pair of detection heads 73 installed on the main stage MST at a predetermined distance away from each other in the first direction and an object 74 to be detected which is set in the base 3. The detector 72 detects the position of the main stage MST with a degree of freedom of 3. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、加工対象物を精密位置決めするためのステージ装置及びこのステージ装置を備えた露光装置に関し、例えば半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程で用いて好適なステージ装置及び露光装置に関するものである。   The present invention relates to a stage apparatus for precisely positioning an object to be processed and an exposure apparatus including the stage apparatus, and is suitable for use in a lithography process for manufacturing, for example, a semiconductor element, a liquid crystal display element, a thin film magnetic head, and the like. The present invention relates to a stage apparatus and an exposure apparatus.

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感光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 semiconductor device manufacturing processes, a circuit pattern formed on a mask or reticle (hereinafter referred to as a reticle) is applied to a wafer or glass plate coated with a resist (photosensitive agent). Various exposure apparatuses that transfer onto a photosensitive substrate are used.
For example, as an exposure apparatus for semiconductor devices, 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 recent high integration of integrated circuits. A reduction projection exposure apparatus that performs reduction transfer is mainly used.

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、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 type reduction projection exposure apparatus (so-called stepper) that sequentially transfers a reticle pattern to a plurality of shot areas (exposure areas) on a wafer, and this stepper Is a step-and-scan type scanning exposure apparatus (so-called scanning stepper) that transfers the reticle pattern to each shot area on the wafer by synchronously moving the reticle and wafer in a one-dimensional direction. It has been known.

ところで、上記の露光装置は、ウエハ上のあるショット領域に対する露光の後、他のショット領域に対して順次露光を繰り返すものであるから、ウエハステージ(ステッパの場合)、あるいはレチクルステージおよびウエハステージ(スキャニング・ステッパの場合)の移動によって生じる振動や偏荷重が原因となり、投影光学系とウエハ等との相対位置誤差を生じさせ、ウエハ上で設計値と異なる位置にパターンが転写されたり、その位置誤差に振動成分を含む場合には像ボケ(パターン線幅の増大)を招く可能性がある。そのため、従来では、振動が生じる部材の強度を高めたり、振動の入力源となる箇所を少なくする等の対策が採られていたが、この対策では装置の重量化、大型化を招く等の問題が生じる。   By the way, the exposure apparatus described above repeats exposure to other shot areas after exposure to a certain shot area on the wafer. Therefore, a wafer stage (in the case of a stepper) or a reticle stage and wafer stage ( (In the case of a scanning stepper), the relative vibration between the projection optical system and the wafer, etc. caused by the vibration and bias load caused by the movement of the projection, and the pattern is transferred to a position different from the design value on the wafer. If the error includes a vibration component, there is a possibility of causing image blur (increase in pattern line width). For this reason, conventionally, measures such as increasing the strength of members that generate vibrations and reducing the number of places that become sources of vibrations have been taken, but this measure causes problems such as increasing the weight and size of the device. Occurs.

そのため、特許文献1には、ベース上に浮揚支持されるステージ本体と駆動フレームとを設け、ステージ本体の前進移動に伴う反力で駆動フレームがカウンタマスとして後退するステージ装置が開示されている。この技術によれば、ステージ本体と駆動フレームとの間に運動量保存の法則が働き、ベース上における装置の重心の位置が維持されるため、装置の重量化、大型化を招くことなく振動に起因する露光精度の低下を防ぐことが可能である。   For this reason, Patent Document 1 discloses a stage apparatus in which a stage main body and a drive frame that are levitated and supported on a base are provided, and the drive frame moves backward as a counter mass by a reaction force accompanying the forward movement of the stage main body. According to this technology, the law of conservation of momentum works between the stage body and the drive frame, and the position of the center of gravity of the device on the base is maintained, resulting in vibration without increasing the weight and size of the device. It is possible to prevent a decrease in exposure accuracy.

一方、ステージ本体には、ステージ本体内部に配置されたモーター等の駆動手段に電力を供給するためのケーブル、モーターを冷却する冷却液配管、基板ステージを所定の温度に保つための冷却液配管、基板載置面に設けられた真空吸着孔を真空排気するためのバキューム配管等、各種の用力を供給するための用力供給部材(以下、これらのケーブルや配管を総称してケーブル類という)が接続されている。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たりして、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。   On the other hand, in the stage body, a cable for supplying electric power to driving means such as a motor arranged inside the stage body, a coolant pipe for cooling the motor, a coolant pipe for maintaining the substrate stage at a predetermined temperature, Connected to power supply members for supplying various powers (hereinafter these cables and pipes are collectively referred to as cables) such as vacuum pipes for evacuating the vacuum suction holes provided on the substrate mounting surface. Has been. These power supply members may give a tensile force as the stage main body moves, or may generate a slight vibration by the reaction force, thereby causing an error in the synchronization accuracy of the stage main body. Conventionally, the synchronization error caused by this fine vibration has been ignored. However, in recent years, it has been necessary to take measures against this error as the exposure accuracy increases with the miniaturization of the pattern.

これに関しても、特許文献1には、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、固定子としての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く技術が開示されている。
特開平8−63231号公報
Also in this regard, Patent Document 1 discloses that the mover provided on the stage main body and the mover provided on the carrier / follower to which the cable as the power supply member is connected have the same magnetic force as the stator. A technique is disclosed in which the magnetic flux is simultaneously generated from the track so that the carrier / follower moves following the movement of the stage body, and the tensile force applied to the stage body by the cable is removed.
JP-A-8-63231

しかしながら、ステージ本体が、長ストロークで移動する粗動ステージと、粗動ステージに対して微小ストロークで移動する微動ステージとを有する構成の場合、従来では微動ステージの位置はレーザ干渉計等を用いて走査方向及び非走査方向(走査方向と直交する方向)の双方で検出されているが、粗動ステージの位置は走査方向のみ検出されている。
また、ステージ本体の非走査方向の移動については、ストロークが短いこともあり、あまり反力について考慮されていなかったが、近年、転写するパターン線幅が微細になるのに伴って、非走査方向の移動についても反力処理を施すことが検討されている。そのためには粗動ステージの非走査方向の位置を検出する必要があるが、レーザ干渉計等の高価な計測器を用いるとコストアップを招くという問題が生じる。
However, if the stage body has a coarse movement stage that moves with a long stroke and a fine movement stage that moves with a fine stroke relative to the coarse movement stage, the position of the fine movement stage has conventionally been measured using a laser interferometer or the like. Although detected in both the scanning direction and the non-scanning direction (direction orthogonal to the scanning direction), the position of the coarse movement stage is detected only in the scanning direction.
Further, the movement of the stage body in the non-scanning direction has a short stroke and the reaction force has not been considered so much. However, in recent years, as the pattern line width to be transferred becomes fine, the non-scanning direction It is also considered to apply a reaction force process to the movement of. For this purpose, it is necessary to detect the position of the coarse movement stage in the non-scanning direction. However, when an expensive measuring instrument such as a laser interferometer is used, there is a problem that the cost increases.

一方、スループット向上のためにステージ本体の加速度が増加した場合、用力供給部材を接続されたキャリアはステージ本体に対して追従移動(同期移動)する必要があるため、ステージ本体と同等の推力が必要になり、キャリアを駆動するための駆動装置が大型化、高価格化するという問題もあった。   On the other hand, if the acceleration of the stage body increases to improve throughput, the carrier connected to the power supply member needs to follow (synchronously move) the stage body, so the same thrust as the stage body is required. As a result, there has been a problem that the drive device for driving the carrier is increased in size and price.

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、高価格化を招くことなく粗動ステージの非走査方向の位置情報を検出できるステージ装置及び露光装置を提供することを目的とする。
また、本発明の別の目的は、用力供給部材を中継するキャリアを高価格化を招くことなくステージ本体に対して追従移動させることができるステージ装置及び露光装置を提供することである。
The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to provide a stage apparatus and an exposure apparatus that can detect position information in the non-scanning direction of the coarse movement stage without increasing the price. To do.
Another object of the present invention is to provide a stage apparatus and an exposure apparatus capable of following and moving a carrier that relays a utility supply member with respect to a stage main body without causing an increase in cost.

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10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、基板(M)を保持して、ベース(3)に対して第1方向(Y軸方向)及び第2方向(X軸方向)に移動するステージ本体(MST)を有するステージ装置(1)であって、第1方向に所定間隔隔ててステージ本体(MST)に設けられた一対の検出ヘッド(73)と、ベース(3)に設けられた検出対象部(74)とを有し、ステージ本体(MST)の位置を3自由度で検出する検出装置(72)を備えたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention adopts the following configuration corresponding to FIGS. 1 to 10 showing the embodiment.
The stage apparatus of the present invention has a stage body (MST) that holds a substrate (M) and moves in a first direction (Y-axis direction) and a second direction (X-axis direction) with respect to a base (3). A stage device (1), a pair of detection heads (73) provided on the stage main body (MST) at a predetermined interval in the first direction, and a detection target part (74) provided on the base (3) And a detection device (72) for detecting the position of the stage main body (MST) with three degrees of freedom.

従って、本発明のステージ装置では、一対の検出ヘッド(73)のうちいずれか一方により検出対象部(74)を計測することで、ステージ本体(MST)の第1方向及び第2方向の位置を検出できる。また、一対の検出ヘッド(73)の計測結果の差分を用いることで、ステージ本体(MST)の第1方向及び第2方向と直交する軸周り方向(θZ)の位置を検出することができる。すなわち、本発明では、ステージ本体(MST)の位置を3自由度で容易に検出することが可能である。   Therefore, in the stage apparatus of the present invention, the position of the stage main body (MST) in the first direction and the second direction is determined by measuring the detection target part (74) with either one of the pair of detection heads (73). It can be detected. Further, by using the difference between the measurement results of the pair of detection heads (73), the position of the stage main body (MST) in the axial direction (θZ) perpendicular to the first direction and the second direction can be detected. That is, in the present invention, it is possible to easily detect the position of the stage main body (MST) with three degrees of freedom.

また、本発明のステージ装置は、用力を供給する用力供給部材(CB)が接続され、基板(M)を保持して第1方向(Y軸方向)に移動するステージ本体(MST)を有するステージ装置(1)であって、用力供給部材(CB)を中継してステージ本体(MST)と第1方向に同期移動するサブステージ(CS)と、サブステージ(CS)をステージ本体(MST)よりも小さな加速度で前記同期移動させる駆動装置(64)とを備えることを特徴とするものである。   Further, the stage apparatus of the present invention has a stage main body (MST) connected to a power supply member (CB) for supplying power, and holding the substrate (M) and moving in the first direction (Y-axis direction). The apparatus (1) includes a sub-stage (CS) that relays the power supply member (CB) and moves in synchronization with the stage main body (MST) in the first direction, and the sub-stage (CS) from the stage main body (MST). And a driving device (64) for synchronously moving with a small acceleration.

従って、本発明のステージ装置では、ステージ本体(MST)とサブステージ(CS)との間の用力供給部材(CB)を余裕を持たせた状態で懸架させることで、サブステージ(CS)がステージ本体(MST)に対して完全に追従させる必要がなくなり加速度を小さく設定できる。そのため、サブステージ(CS)を駆動する駆動装置(64)の推力を小さくすることが可能となり、高価格化を阻止することができる。   Therefore, in the stage apparatus of the present invention, the sub-stage (CS) is placed on the stage by suspending the utility supply member (CB) between the stage main body (MST) and the sub-stage (CS) with a margin. It is not necessary to follow the main body (MST) completely, and the acceleration can be set small. Therefore, it becomes possible to reduce the thrust of the drive device (64) that drives the substage (CS), and it is possible to prevent an increase in price.

そして、本発明の露光装置は、マスクステージ(MST)に保持されたマスク(M)のパターンを基板ステージ(PST)に保持された基板(P)に露光する露光装置(EX)において、マスクステージ(MST)と基板ステージ(PST)との少なくとも一方のステージとして、請求項1から請求項12のいずれかに記載されたステージ装置(1)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 includes a mask stage in an exposure apparatus (EX) that exposes a pattern of a mask (M) held on a mask stage (MST) onto a substrate (P) held on a substrate stage (PST). The stage apparatus (1) according to any one of claims 1 to 12 is used as at least one of the (MST) and the substrate stage (PST).

従って、本発明の露光装置では、マスクステージ(MST)、基板ステージ(PST)の位置を3自由度で容易に検出できるとともに、マスクステージ(MST)又は基板ステージ(PST)に用力を供給する用力供給部材(CB)を中継するサブステージ(CS)を駆動する駆動装置(64)の推力を小さくすることが可能となり、高価格化を阻止することができる。なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を表す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。   Therefore, in the exposure apparatus of the present invention, the positions of the mask stage (MST) and the substrate stage (PST) can be easily detected with three degrees of freedom, and the working force for supplying working force to the mask stage (MST) or the substrate stage (PST). It is possible to reduce the thrust of the drive device (64) that drives the substage (CS) that relays the supply member (CB), thereby preventing an increase in price. In addition, in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, the description has been made in association with the reference numerals of the drawings representing one embodiment, but it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiment.

本発明では、ステージ本体の第1方向及び第2方向の位置情報を簡略化された低コストのシステムで検出することが可能になる。
また、本発明では、サブステージを設けた場合に小さな推力でサブステージを駆動することができ、装置の小型化及び低価格化に寄与することができる。
In the present invention, it is possible to detect the position information of the stage body in the first direction and the second direction with a simplified and low-cost system.
Further, according to the present invention, when the substage is provided, the substage can be driven with a small thrust, which contributes to downsizing and cost reduction of the apparatus.

以下、本発明のステージ装置及び露光装置の実施の形態を、図1ないし図10を参照して説明する。
図1は本発明のステージ装置をマスクステージとして備えた露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。ここで、本実施形態における露光装置EXは、マスク(基板)Mと感光基板Pとを同期移動しつつマスクMに設けられているパターンを投影光学系PLを介して感光基板P上に転写する所謂スキャニングステッパである。以下の説明において、投影光学系PLの光軸AXと一致する方向をZ軸方向、Z軸方向に垂直な平面内における前記同期移動方向(走査方向)を第1方向としてのY軸方向、Z軸方向及びY軸方向と垂直な方向(非走査方向)を第2方向としてのX軸方向として説明する。また、ここでいう「感光基板」は半導体ウエハ上にレジストが塗布されたものを含み、「マスク」は感光基板上に縮小投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。
Embodiments of a stage apparatus and an exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an embodiment of an exposure apparatus provided with the stage apparatus of the present invention as a mask stage. Here, the exposure apparatus EX in the present embodiment transfers the pattern provided on the mask M onto the photosensitive substrate P via the projection optical system PL while moving the mask (substrate) M and the photosensitive substrate P synchronously. This is a so-called scanning stepper. In the following description, the direction that coincides with the optical axis AX of the projection optical system PL is the Z-axis direction, and the synchronous movement direction (scanning direction) in the plane perpendicular to the Z-axis direction is the Y-axis direction. A direction perpendicular to the axial direction and the Y-axis direction (non-scanning direction) will be described as the X-axis direction as the second direction. In addition, the “photosensitive substrate” herein includes a semiconductor wafer coated with a resist, and the “mask” includes a reticle on which a device pattern to be reduced and projected on the photosensitive substrate is formed.

図1において、露光装置EXは、マスク(レチクル)Mを保持して移動するステージ本体としてのマスクステージ(レチクルステージ)MST及びこのマスクステージMSTを支持するベースとしてのマスク定盤3を有するステージ装置1と、光源を有し、マスクステージMSTに支持されているマスクMを露光光で照明する照明光学系ILと、感光基板Pを保持して移動する基板ステージPST及びこの基板ステージPSTを支持する基板定盤4を有するステージ装置2と、露光光ELで照明されたマスクMのパターン像を基板ステージPSTに支持されている感光基板Pに投影する投影光学系PLと、ステージ装置1及び投影光学系PLを支持するリアクションフレーム5と、露光装置EXの動作を統括制御する制御装置CONTとを備えている。リアクションフレーム5は床面に水平に載置されたベースプレート6上に設置されており、このリアクションフレーム5の上部側及び下部側には内側に向けて突出する段部5a及び5bがそれぞれ形成されている。   In FIG. 1, an exposure apparatus EX is a stage apparatus having a mask stage (reticle stage) MST as a stage body that holds and moves a mask (reticle) M, and a mask surface plate 3 as a base that supports the mask stage MST. 1, an illumination optical system IL having a light source and illuminating the mask M supported by the mask stage MST with exposure light, a substrate stage PST that holds and moves the photosensitive substrate P, and supports the substrate stage PST. A stage apparatus 2 having a substrate surface plate 4, a projection optical system PL that projects a pattern image of the mask M illuminated by the exposure light EL onto the photosensitive substrate P supported by the substrate stage PST, the stage apparatus 1 and the projection optics The reaction frame 5 that supports the system PL and the control unit CONT that controls the operation of the exposure apparatus EX are provided. To have. The reaction frame 5 is installed on a base plate 6 placed horizontally on the floor surface, and step portions 5a and 5b projecting inward are formed on the upper side and the lower side of the reaction frame 5, respectively. Yes.

ステージ装置1のうちマスク定盤3は各コーナーにおいてリアクションフレーム5の段部5aに防振ユニット8を介してほぼ水平に支持されており、その中央部にマスクMのパターン像が通過する開口3aを備えている。マスクステージMSTはマスク定盤3上に設けられており、その中央部にマスク定盤3の開口3aと連通しマスクMのパターン像が通過する開口Kを備えている。マスクステージMSTの底面には非接触ベアリングである複数のエアベアリング9が設けられており、マスクステージMSTはエアベアリング9によりマスク定盤3に対して所定のクリアランスを介して浮上支持されている。   The mask surface plate 3 of the stage apparatus 1 is supported almost horizontally on the step portion 5a of the reaction frame 5 through the vibration isolation unit 8 at each corner, and an opening 3a through which the pattern image of the mask M passes at the center portion. It has. The mask stage MST is provided on the mask surface plate 3, and has an opening K that communicates with the opening 3a of the mask surface plate 3 and through which the pattern image of the mask M passes. A plurality of air bearings 9 which are non-contact bearings are provided on the bottom surface of the mask stage MST, and the mask stage MST is supported by the air bearing 9 so as to be levitated with a predetermined clearance from the mask surface plate 3.

図2は、マスクステージMSTを有するステージ装置1の概略斜視図である。
図2に示すように、ステージ装置1(マスクステージMST)は、マスク定盤3上に設けられ平面視L字型に成型されたセラミック製のマスク粗動ステージ16と、後述するボイスコイルモータ17Y、17Xを介してマスク粗動ステージ16に結合された平面視矩形フレーム状に成型されたセラミック製のマスク微動ステージ(基板保持部)18と、マスク定盤3上において粗動ステージ16をY軸方向に所定ストロークで移動可能な一対のYリニアモータ20A、20Bと、粗動ステージ16上において微動ステージ18をY軸方向、及びθZ方向(Z軸周りの回転方向)に微小移動させる一対のYボイスコイルモータ17Y、及び微動ステージ18をX軸方向に微小移動させるXボイスコイルモータ17Xとを備えている。なお、図1では、粗動ステージ16及び微動ステージ18を簡略化して1つのステージとして図示している。
FIG. 2 is a schematic perspective view of the stage apparatus 1 having the mask stage MST.
As shown in FIG. 2, the stage apparatus 1 (mask stage MST) includes a ceramic coarse movement stage 16 provided on the mask surface plate 3 and formed in an L shape in plan view, and a voice coil motor 17Y described later. , 17X, and a ceramic fine movement stage (substrate holding part) 18 formed in a rectangular frame shape coupled to the coarse mask movement stage 16 via the 17X, and the coarse movement stage 16 on the mask surface plate 3 with the Y axis A pair of Y linear motors 20A and 20B that can move in a predetermined stroke in the direction and a pair of Y that finely moves the fine movement stage 18 on the coarse movement stage 16 in the Y axis direction and in the θZ direction (rotation direction around the Z axis). A voice coil motor 17Y and an X voice coil motor 17X that finely moves the fine movement stage 18 in the X-axis direction are provided. In FIG. 1, the coarse movement stage 16 and the fine movement stage 18 are simplified and illustrated as one stage.

Yボイスコイルモータ17Yは、非走査方向であるX軸方向に所定間隔をあけて設けられ、双方が略同一の推力を発生することで微動ステージ18を粗動ステージ16に対してY軸方向に駆動し、双方の推力を異ならせることで、微動ステージ18をθZ方向に駆動する。これら3個の微動用ボイスコイルモータ17Y、17Xは、いずれも永久磁石ユニットが微動ステージ18側に固定され、コイルユニットが粗動ステージ16側に固定されるMM型(ムービングマグネット型)で構成されるが、これは必ずしも必須のことではなく、場合によっては3個の全て又は一部について磁石ユニットとコイルユニットの配置を逆にしたMC(ムービングコイル)型とすることもできる。   The Y voice coil motor 17Y is provided at a predetermined interval in the X-axis direction, which is the non-scanning direction, and both generate substantially the same thrust to move the fine movement stage 18 in the Y-axis direction with respect to the coarse movement stage 16. The fine movement stage 18 is driven in the θZ direction by driving and different thrusts. These three fine movement voice coil motors 17Y and 17X are each configured as an MM type (moving magnet type) in which the permanent magnet unit is fixed to the fine movement stage 18 side and the coil unit is fixed to the coarse movement stage 16 side. However, this is not necessarily essential, and in some cases, it may be an MC (moving coil) type in which the arrangement of the magnet unit and the coil unit is reversed for all or a part of the three.

Yリニアモータ20A、20Bとしては、円筒状のケース内に円板状またはドーナツ状の強力な永久磁石の多数個をY方向に積層したY軸方向に延びる円柱型の固定子21A、21Bと、その固定子21A、21Bの周りを環状に包むようなコイル巻き線を収納し非接触ベアリングである複数のエアパッド19(図2では一部のみ図示)を介してマスク定盤3上を移動する可動子22A、22Bとをそれぞれ組み合わせたシャフト型リニアモータが用いられている。このようなシャフト型リニアモータは、可動子としてのコイル巻き線の構造が簡単であるとともに、固定子内の磁石列の組み立ても容易であり、さらにコイル巻き線の構造が単純なので、冷却用クーラントを可動子22A、22B内に供給する際の内部循環路の構造を単純にでき、冷却効率を高められる構成となっている。
そして、これら固定子21A、21B及び可動子22A、22Bによりムービングコイル型のリニアモータ20A、20Bが構成されている。可動子22A、22Bの間には粗動ステージ16が設けられており、可動子22A、22Bが固定子21A、21Bとの間の電磁気的相互作用により駆動することで粗動ステージ16(マスクステージMST)がY軸方向に移動する。
As the Y linear motors 20A and 20B, cylindrical stators 21A and 21B extending in the Y-axis direction in which a large number of disk-like or donut-shaped strong permanent magnets are stacked in the Y direction in a cylindrical case; Movable that moves on the mask surface plate 3 through a plurality of air pads 19 (only a part of which is shown in FIG. 2) that accommodates coil windings that wrap around the stators 21A and 21B in an annular shape. A shaft type linear motor in which the elements 22A and 22B are respectively combined is used. Such a shaft type linear motor has a simple coil winding structure as a mover, and it is easy to assemble a magnet array in the stator, and the coil winding structure is simple. The structure of the internal circulation path when supplying the gas into the movers 22A and 22B can be simplified, and the cooling efficiency can be increased.
The stators 21A and 21B and the movers 22A and 22B constitute moving coil type linear motors 20A and 20B. A coarse movement stage 16 is provided between the movable elements 22A and 22B, and the movable elements 22A and 22B are driven by electromagnetic interaction with the stators 21A and 21B, thereby causing the coarse movement stage 16 (mask stage). MST) moves in the Y-axis direction.

固定子21A、21Bの両端は、マスク定盤3の外側(リアクションフレーム5上)に配置された支持装置23A、23Bによってそれぞれ非接触でY軸方向に移動自在に支持されている。このため、運動量保存の法則により粗動ステージ16の例えば+Y方向の移動に応じて固定子21A、21Bが−Y方向に移動する。この固定子21A、21Bの移動により粗動ステージ16の移動に伴う反力が相殺されるとともに重心位置の変化を防ぐことができる。
なお、各リニアモータ20A、20Bには、運動量保存の法則により(カウンタマスとして)移動した固定子21A、21Bをそれぞれ中立位置に復帰させるためのトリムモータ27A、27Bが設けられている。
Both ends of the stators 21A and 21B are supported by the support devices 23A and 23B disposed outside the mask surface plate 3 (on the reaction frame 5) so as to be movable in the Y-axis direction without contact with each other. For this reason, the stators 21A and 21B move in the −Y direction according to the movement of the coarse movement stage 16 in the + Y direction, for example, according to the law of conservation of momentum. The movement of the stators 21A and 21B cancels the reaction force accompanying the movement of the coarse movement stage 16, and can prevent the change in the position of the center of gravity.
The linear motors 20A and 20B are provided with trim motors 27A and 27B for returning the stators 21A and 21B moved (as counter masses) to the neutral position according to the law of conservation of momentum.

微動ステージ18はバキュームチャック24を介してマスクMを吸着保持する。微動ステージ18の−Y方向の端部にはコーナーキューブからなる一対のY移動鏡25A、25Bが固定され、微動ステージ18の−X方向の端部にはY軸方向に延びる平面ミラーからなるX移動鏡26が固定されている。そして、これら移動鏡25A、25B、26に対して測長ビームを照射する3つのレーザ干渉計(いずれも不図示)が各移動鏡との距離を計測することにより、マスクステージMSTのX軸、Y軸、及びθZ方向の位置が高精度で検出される。制御装置CONTはこれらレーザ干渉計の検出結果に基づいて、Yリニアモータ20A、20B、Xボイスコイルモータ17X、及びYボイスコイルモータ17Yを含む各モータを駆動し、微動ステージ18に支持されているマスクM(マスクステージMST)の位置制御を行う。   The fine movement stage 18 sucks and holds the mask M via the vacuum chuck 24. A pair of Y moving mirrors 25A and 25B made of a corner cube is fixed to the end portion of the fine movement stage 18 in the -Y direction, and an X portion made of a plane mirror extending in the Y-axis direction is attached to the end portion of the fine movement stage 18 in the -X direction. The movable mirror 26 is fixed. Then, three laser interferometers (all of which are not shown) that irradiate the measurement beams to the movable mirrors 25A, 25B, and 26 measure the distances from the movable mirrors, whereby the X axis of the mask stage MST, The Y axis and the position in the θZ direction are detected with high accuracy. The control device CONT drives each motor including the Y linear motors 20A, 20B, the X voice coil motor 17X, and the Y voice coil motor 17Y based on the detection results of these laser interferometers, and is supported by the fine movement stage 18. The position of the mask M (mask stage MST) is controlled.

また、粗動ステージ16(及び微動ステージ18)には、モーター等の駆動手段に電力を供給するためのケーブル、モーターを冷却する冷却液配管、基板ステージを所定の温度に保つための冷却液配管、基板載置面に設けられた真空吸着孔を真空排気するためのバキューム配管等、各種の用力を供給するための用力供給部材(以下、これらのケーブルや配管を総称してケーブル類という)CBが接続されている(なお、ケーブル類CBとしてはは多数本が接続されるが、図示を容易にするために本実施の形態では3本のみ図示している)。ケーブル類CBの具体例としては、温度調整用冷媒を供給・排出する配管、エアベアリングに用いられるエア(ヘリウムベアリングを用いる場合にはヘリウム)を供給する配管、マスクM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。またこれらケーブル類CB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。   The coarse movement stage 16 (and the fine movement stage 18) includes a cable for supplying power to driving means such as a motor, a coolant pipe for cooling the motor, and a coolant pipe for maintaining the substrate stage at a predetermined temperature. , A power supply member for supplying various powers such as a vacuum pipe for evacuating a vacuum suction hole provided on the substrate mounting surface (hereinafter, these cables and pipes are collectively referred to as cables) CB (Note that although many cables CB are connected, only three cables are shown in the present embodiment for ease of illustration). Specific examples of the cables CB include a pipe for supplying and discharging a temperature adjusting refrigerant, a pipe for supplying air used for an air bearing (helium in the case of using a helium bearing), and for sucking the mask M under a negative pressure. Piping for supplying negative pressure (vacuum), wiring for supplying electric power to various sensors, system wiring for supplying various control signals and detection signals, and the like are provided for various drive devices and control devices. Also, as these cables CB, in order to satisfy the requirements for chemical clean, a cable having a large thickness or a hardened material having a double structure and having flexibility is used.

そして、ステージ装置1には、粗動ステージ16に接続される上記ケーブル類CBを中継して粗動ステージ16と同期移動するケーブルステージ(サブステージ)CSが設けられている。ケーブルステージCSは、Yリニアモータ20Bの固定子21Bと平行に並設された固定子61に沿って移動する可動子62と、可動子62に設けられケーブル類CBを支持する支持板63とから構成されている。固定子61と可動子62とにより、Yリニアモータ20A、20Bと同様に、ムービングコイル型のシャフト型リニアモータ(駆動装置)64が構成されており、その駆動は制御装置CONTにより制御される。   The stage apparatus 1 is provided with a cable stage (substage) CS that relays the cables CB connected to the coarse movement stage 16 and moves synchronously with the coarse movement stage 16. The cable stage CS includes a mover 62 that moves along a stator 61 arranged in parallel with the stator 21B of the Y linear motor 20B, and a support plate 63 that is provided on the mover 62 and supports the cables CB. It is configured. As with the Y linear motors 20A and 20B, the stator 61 and the mover 62 constitute a moving coil type shaft type linear motor (drive device) 64, and the drive thereof is controlled by the control device CONT.

リニアモータ64の固定子61は、両端がマスク定盤3の外側(リアクションフレーム5上)に配置された支持装置65によってそれぞれ非接触でY軸方向に移動自在に支持されている。このため、運動量保存の法則により可動子62及び支持板63の例えば+Y方向の移動に応じて固定子61が−Y方向に移動する。この固定子61の移動により可動子62及び支持板63の移動に伴う反力が相殺されるとともに重心位置の変化を防ぐことができる。なお、可動子62は、支持装置65、65間に懸架された板体70上を非接触ベアリングである複数のエアパッド71(図1参照)を介して移動する。   The stator 61 of the linear motor 64 is supported so as to be movable in the Y-axis direction in a non-contact manner by support devices 65 arranged at both ends outside the mask surface plate 3 (on the reaction frame 5). For this reason, the stator 61 moves in the −Y direction according to the movement of the mover 62 and the support plate 63 in the + Y direction, for example, according to the law of conservation of momentum. By the movement of the stator 61, the reaction force accompanying the movement of the mover 62 and the support plate 63 is canceled, and the change in the position of the center of gravity can be prevented. The mover 62 moves on the plate 70 suspended between the support devices 65, 65 via a plurality of air pads 71 (see FIG. 1) that are non-contact bearings.

また、図3に示すように、可動子62の−X方向側には、ボイスコイルモータで構成されたトリムモータ66の固定子67が取り付けられ(接続され)ている。トリムモータ66は、Yリニアモータ20Bの可動子22Bとリニアモータ64の可動子62との間に介装されており、その可動子68は可動子22Bに設けられている。このため、ボイスコイルモータ17Xにより微動ステージ18をX方向に駆動する際の反力は、伝達装置としてのトリムモータ66により支持装置65を介してマスクステージMSTと振動的に分離されたリアクションフレーム8に伝達され、さらにリアクションフレーム8を介してベースプレート10に伝達されることで、マスク定盤3に振動が伝わることを防止できる。   As shown in FIG. 3, a stator 67 of a trim motor 66 composed of a voice coil motor is attached (connected) to the −X direction side of the mover 62. The trim motor 66 is interposed between the mover 22B of the Y linear motor 20B and the mover 62 of the linear motor 64, and the mover 68 is provided on the mover 22B. For this reason, the reaction force when the fine movement stage 18 is driven in the X direction by the voice coil motor 17X is a reaction frame 8 that is vibrationally separated from the mask stage MST via the support device 65 by the trim motor 66 as a transmission device. And further transmitted to the base plate 10 via the reaction frame 8, it is possible to prevent vibration from being transmitted to the mask surface plate 3.

また、図4の部分平面図に示すように、Y軸方向の固定子67の長さは、可動子68に対して所定長さ大きく設定されている。具体的には、可動子62、68の同期移動時に、これらが相対移動した場合でも電磁気的相互作用が維持されてマスクステージMSTの移動に伴う反力をリアクションフレーム8に伝達可能な長さに設定されている。
なお、可動子62、68は、拘束装置としてのワイヤー(線材)69によって所定の遊動量をもって連結されており、何らかの事態で可動子62、68の少なくとも一方が暴走した場合でも、他方に拘束される構成となっている。
Further, as shown in the partial plan view of FIG. 4, the length of the stator 67 in the Y-axis direction is set to be larger than the movable element 68 by a predetermined length. Specifically, when the movers 62 and 68 are synchronously moved, even if they move relative to each other, the electromagnetic interaction is maintained, and the reaction force accompanying the movement of the mask stage MST is transmitted to the reaction frame 8 to a length that can be transmitted. Is set.
The movers 62 and 68 are connected with a predetermined amount of free movement by a wire (wire) 69 as a restraining device, and even if at least one of the movers 62 and 68 runs away for some reason, the movers 62 and 68 are restrained by the other. It is the composition which becomes.

支持板63は、断面略L字形状を有しており(図3参照)、その底部63aにおいて複数のケーブル類CBを支持している。より詳細には、可動子62、68の同期移動時に、これらが相対移動した場合でもケーブル類CB(ケーブル類CBと粗動ステージ16との接続部)に大きな負荷が加わらないように、支持板63は、粗動ステージ16との間のケーブル類CBを所定の遊動量(撓み)をもって支持・保持している。   The support plate 63 has a substantially L-shaped cross section (see FIG. 3), and supports a plurality of cables CB at the bottom 63a. More specifically, when the movers 62 and 68 are moved synchronously, even if they move relative to each other, the support plate is arranged so that a large load is not applied to the cables CB (connection portion between the cables CB and the coarse movement stage 16). 63 supports and holds the cables CB with the coarse movement stage 16 with a predetermined amount of play (bending).

また、本実施の形態におけるステージ装置1においては、マスクステージMSTのX軸方向への移動に伴う反力により粗動ステージ16が微小量移動可能であるため、当該粗動ステージの位置を3自由度で検出するための検出装置72が設けられている。
この検出装置72は、駆動部としてのYリニアモータ20Bの可動子22Bの+X側下端部に(図3参照)、Y軸方向に所定間隔隔てて設けられた一対のエンコーダ(検出ヘッド)73と、マスク定盤3の+X側端部にエンコーダ73と対向する位置に設けられた検出対象部としてのスケール(エンコーダスケール、格子部材)74とから構成されている。
Further, in stage apparatus 1 according to the present embodiment, coarse movement stage 16 can be moved by a minute amount by a reaction force accompanying movement of mask stage MST in the X-axis direction, so that the position of coarse movement stage can be freely set in three degrees. A detection device 72 is provided for detection at a degree.
The detection device 72 includes a pair of encoders (detection heads) 73 provided at predetermined intervals in the Y-axis direction at the lower end of the mover 22B of the Y linear motor 20B as a drive unit (see FIG. 3). A scale (encoder scale, lattice member) 74 serving as a detection target portion provided at a position facing the encoder 73 at the + X side end of the mask surface plate 3.

エンコーダ73としては2次元センサがそれぞれ用いられており、スケール74を2次元で検出する構成となっている。エンコーダ73が検出した結果は制御装置CONTに出力される。制御装置CONTは、エンコーダ73の検出結果に基づいてトリムモータ66を駆動することにより、粗動ステージ16の位置を制御する。   As the encoder 73, a two-dimensional sensor is used, and the scale 74 is detected in two dimensions. The result detected by the encoder 73 is output to the control device CONT. The control device CONT controls the position of the coarse movement stage 16 by driving the trim motor 66 based on the detection result of the encoder 73.

図5に示すように、スケール74の上面(+Z側の面)には、X原点75、Y原点76、グリッド77がそれぞれ形成されている。X原点75は、X方向の位置情報を検出する際の原点となるものであって、スケール74の−X側端縁近傍に、走査方向であるY軸方向に沿った帯状に形成されている。Y原点76は、Y方向の位置情報を検出する際の原点となるものであって、スケール74の+Y側端縁近傍に形成されている。グリッド77は、X方向及びY方向の各位置情報を示すものであって、X方向及びY方向に互いに間隔をあけて複数配列されている。   As shown in FIG. 5, an X origin 75, a Y origin 76, and a grid 77 are formed on the upper surface (+ Z side surface) of the scale 74. The X origin 75 serves as an origin when detecting position information in the X direction, and is formed in the vicinity of the −X side edge of the scale 74 in a band shape along the Y axis direction as the scanning direction. . The Y origin 76 serves as an origin when detecting position information in the Y direction, and is formed near the + Y side edge of the scale 74. The grid 77 indicates position information in the X direction and the Y direction, and a plurality of grids 77 are arranged at intervals in the X direction and the Y direction.

これらグリッド77は、X方向についてはエンコーダ73の検出可能範囲に配置され、Y方向については、エンコーダ73が粗動ステージ16(可動子22B)とともにY軸方向に移動した際にも検出可能な範囲に亘って配置されている。また、X原点75についても、グリッド77と同様に、エンコーダ73が粗動ステージ16(可動子22B)とともにY軸方向に移動した際にも検出可能な範囲に亘って形成されている。なお、グリッド77は、実際には微小ピッチで多数格子状に配列されるが、図5においては理解を容易にするために、個数を少なくした状態で図示されている。   These grids 77 are arranged in a detectable range of the encoder 73 in the X direction, and in the Y direction, a range that can be detected even when the encoder 73 moves in the Y axis direction together with the coarse movement stage 16 (movable element 22B). It is arranged over. Similarly to the grid 77, the X origin 75 is formed over a range that can be detected even when the encoder 73 moves in the Y-axis direction together with the coarse movement stage 16 (movable element 22B). Note that the grids 77 are actually arranged in a large number of lattices at a minute pitch, but in FIG. 5, the number of the grids 77 is reduced in order to facilitate understanding.

図1に戻って、照明光学系ILは、所定の位置関係で配置されたミラー、可変減光器、ビーム成形光学系、オプティカルインテグレータ、集光光学系、振動ミラー、照明系開口絞り板、ビームスプリッタ、リレーレンズ系、及びブラインド機構(設定装置)等を備えており、リアクションフレーム5の上面に固定された支持コラム7により支持される。ブラインド機構は、レチクルR上の照明領域を規定する所定形状の開口部が形成された固定ブラインドと、不要な部分の露光を防止するため、走査露光の開始時及び終了時に可動ブレードにより固定レチクルブラインドによって規定されるマスクM上の照明領域を更に制限する可動ブラインドとから構成される。
照明光学系ILより射出される露光光ELとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線(g線、h線、i線)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)や、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)及びFレーザ光(波長157nm)等の真空紫外光(VUV光)などが用いられる。
Returning to FIG. 1, the illumination optical system IL includes a mirror, a variable dimmer, a beam shaping optical system, an optical integrator, a condensing optical system, a vibrating mirror, an illumination system aperture stop plate, a beam arranged in a predetermined positional relationship. A splitter, a relay lens system, a blind mechanism (setting device), and the like are provided and supported by a support column 7 fixed to the upper surface of the reaction frame 5. The blind mechanism includes a fixed blind having an opening of a predetermined shape that defines an illumination area on the reticle R, and a fixed reticle blind by a movable blade at the start and end of scanning exposure to prevent exposure of unnecessary portions. And a movable blind that further restricts the illumination area on the mask M defined by.
As the exposure light EL emitted from the illumination optical system IL, for example, far ultraviolet light (g-line, h-line, i-line) emitted from a mercury lamp and far ultraviolet light (wavelength 248 nm) such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm). DUV light), vacuum ultraviolet light (VUV light) such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and F 2 laser light (wavelength 157 nm), or the like is used.

マスクステージMSTにおける開口K及び開口3aを通過したマスクMのパターン像は投影光学系PLに入射する。投影光学系PLは複数の光学素子により構成され、これら光学素子は鏡筒で支持されている。投影光学系PLは、例えば1/4又は1/5の投影倍率を有する縮小系である。なお、投影光学系PLとしては等倍系あるいは拡大系のいずれでもよい。投影光学系PLの鏡筒の外周にはこの鏡筒に一体化されたフランジ部10が設けられている。そして、投影光学系PLはリアクションフレーム5の段部5bに防振ユニット11を介してほぼ水平に支持された鏡筒定盤12にフランジ部10を係合している。   The pattern image of the mask M that has passed through the opening K and the opening 3a in the mask stage MST is incident on the projection optical system PL. Projection optical system PL is composed of a plurality of optical elements, and these optical elements are supported by a lens barrel. The projection optical system PL is a reduction system having a projection magnification of, for example, 1/4 or 1/5. The projection optical system PL may be either an equal magnification system or an enlargement system. A flange portion 10 integrated with the lens barrel is provided on the outer periphery of the lens barrel of the projection optical system PL. In the projection optical system PL, the flange portion 10 is engaged with the lens barrel surface plate 12 supported substantially horizontally by the step portion 5b of the reaction frame 5 via the vibration isolation unit 11.

ステージ装置2は、基板ステージPSTと、基板ステージPSTをXY平面に沿った2次元方向に移動可能に支持する基板定盤4と、基板ステージPSTをX軸方向に案内しつつ移動自在に支持するXガイドステージ35と、Xガイドステージ35に設けられ、基板ステージPSTをX軸方向に移動可能なXリニアモータ40と、Xガイドステージ35をY軸方向に移動可能な一対のYリニアモータ30、30とを有している。基板ステージPSTはウエハ等の感光基板Pを真空吸着保持する基板ホルダPHを有しており、感光基板Pは基板ホルダPHを介して基板ステージPSTに支持される。また、基板ステージPSTの底面には非接触ベアリングである複数のエアベアリング37が設けられており、これらエアベアリング37により基板ステージPSTは基板定盤4に対して非接触で支持されている。また、基板定盤4はベースプレート6の上方に防振ユニット13を介してほぼ水平に支持されている。   The stage apparatus 2 supports the substrate stage PST, the substrate surface plate 4 that supports the substrate stage PST so as to be movable in a two-dimensional direction along the XY plane, and the substrate stage PST that is movable while being guided in the X-axis direction. An X guide stage 35, an X linear motor 40 provided on the X guide stage 35 and capable of moving the substrate stage PST in the X axis direction, and a pair of Y linear motors 30 capable of moving the X guide stage 35 in the Y axis direction, 30. The substrate stage PST has a substrate holder PH that holds the photosensitive substrate P such as a wafer by vacuum suction, and the photosensitive substrate P is supported by the substrate stage PST via the substrate holder PH. A plurality of air bearings 37 that are non-contact bearings are provided on the bottom surface of the substrate stage PST, and the substrate stage PST is supported in a non-contact manner with respect to the substrate surface plate 4 by these air bearings 37. The substrate surface plate 4 is supported substantially horizontally above the base plate 6 via a vibration isolation unit 13.

Xガイドステージ35の+X側には、Xトリムモータ34の可動子34aが取り付けられている(図6参照)。また、Xトリムモータ34の固定子(不図示)はリアクションフレーム5に設けられている。このため、基板ステージPSTをX軸方向に駆動する際の反力は、Xトリムモータ34及びリアクションフレーム5を介してベースプレート6に伝達される。   A mover 34a of an X trim motor 34 is attached to the + X side of the X guide stage 35 (see FIG. 6). A stator (not shown) of the X trim motor 34 is provided on the reaction frame 5. Therefore, the reaction force when driving the substrate stage PST in the X-axis direction is transmitted to the base plate 6 via the X trim motor 34 and the reaction frame 5.

図6は基板ステージPSTを有するステージ装置2の概略斜視図である。
図6に示すように、ステージ装置2は、X軸方向に沿った長尺形状を有するXガイドステージ35と、Xガイドステージ35で案内しつつ基板ステージPSTをX軸方向に所定ストロークで移動可能なXリニアモータ40と、Xガイドステージ35の長手方向両端に設けられ、このXガイドステージ35を基板ステージPSTとともにY軸方向に移動可能な一対のYリニアモータ30、30とを備えている。
FIG. 6 is a schematic perspective view of the stage apparatus 2 having the substrate stage PST.
As shown in FIG. 6, the stage apparatus 2 can move the substrate stage PST in the X axis direction with a predetermined stroke while being guided by the X guide stage 35 having an elongated shape along the X axis direction. An X linear motor 40 and a pair of Y linear motors 30 and 30 provided at both ends in the longitudinal direction of the X guide stage 35 and capable of moving the X guide stage 35 together with the substrate stage PST in the Y-axis direction are provided.

Xリニアモータ40は、Xガイドステージ35にX軸方向に延びるように設けられたコイルユニットからなる固定子41と、この固定子41に対応して設けられ、基板ステージPSTに固定された磁石ユニットからなる可動子42とを備えている。これら固定子41及び可動子42によりムービングマグネット型のリニアモータ40が構成されており、可動子42が固定子41との間の電磁気的相互作用により駆動することで基板ステージPSTがX軸方向に移動する。ここで、基板ステージPSTはXガイドステージ35に対してZ軸方向に所定量のギャップを維持する磁石及びアクチュエータからなる磁気ガイドにより非接触で支持されている。基板ステージPSTはXガイドステージ35に非接触支持された状態でXリニアモータ40によりX軸方向に移動する。なお、磁気ガイドに代えてエアガイドを用いて非接触支持してもよい。   The X linear motor 40 includes a stator 41 including a coil unit provided on the X guide stage 35 so as to extend in the X-axis direction, and a magnet unit provided corresponding to the stator 41 and fixed to the substrate stage PST. The movable element 42 which consists of these is provided. The stator 41 and the mover 42 constitute a moving magnet type linear motor 40, and the substrate stage PST is moved in the X-axis direction by driving the mover 42 by electromagnetic interaction with the stator 41. Moving. Here, the substrate stage PST is supported in a non-contact manner by a magnetic guide including a magnet and an actuator that maintain a predetermined amount of gap in the Z-axis direction with respect to the X guide stage 35. The substrate stage PST is moved in the X-axis direction by the X linear motor 40 while being supported by the X guide stage 35 in a non-contact manner. In place of the magnetic guide, an air guide may be used for non-contact support.

Yリニアモータ30のそれぞれは、Xガイドステージ35の長手方向両端に設けられた磁石ユニットからなる移動体としての可動子32と、この可動子32に対応して設けられコイルユニットからなる固定子31とを備えている。ここで、固定子31、31はベースプレート6に突設された支持部36、36(図1参照)に設けられている。なお、図1では固定子31及び可動子32は簡略化して図示されている。これら固定子31及び可動子32によりムービングマグネット型のリニアモータ30が構成されており、可動子32が固定子31との間の電磁気的相互作用により駆動することでXガイドステージ35がY軸方向に移動する。また、Yリニアモータ30、30のそれぞれの駆動を調整することでXガイドステージ35はθZ方向にも回転移動可能となっている。したがって、このYリニアモータ30、30により基板ステージPSTがXガイドステージ35とほぼ一体的にY軸方向及びθZ方向に移動可能となっている。   Each of the Y linear motors 30 includes a mover 32 as a moving body including a magnet unit provided at both ends of the X guide stage 35 in the longitudinal direction, and a stator 31 including a coil unit provided corresponding to the mover 32. And. Here, the stators 31 and 31 are provided on support portions 36 and 36 (see FIG. 1) protruding from the base plate 6. In FIG. 1, the stator 31 and the mover 32 are illustrated in a simplified manner. The stator 31 and the mover 32 constitute a moving magnet type linear motor 30, and the mover 32 is driven by electromagnetic interaction with the stator 31, whereby the X guide stage 35 is moved in the Y-axis direction. Move to. Further, the X guide stage 35 can be rotated in the θZ direction by adjusting the driving of the Y linear motors 30 and 30. Therefore, the Y linear motors 30 and 30 enable the substrate stage PST to move in the Y axis direction and the θZ direction almost integrally with the X guide stage 35.

図1に戻って、基板ステージPSTの−X側の側縁にはY軸方向に沿って延設されたX移動鏡51が設けられ、X移動鏡51に対向する位置にはレーザ干渉計50が設けられている。レーザ干渉計50はX移動鏡51の反射面と投影光学系PLの鏡筒下端に設けられた参照鏡52とのそれぞれに向けてレーザ光(検出光)を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいてX移動鏡51と参照鏡52との相対変位を計測することにより、基板ステージPST、ひいては感光基板PのX軸方向における位置を所定の分解能でリアルタイムに検出する。同様に、基板ステージPST上の+Y側の側縁にはX軸方向に沿って延設されたY移動鏡53(図1には不図示、図6参照)が設けられ、Y移動鏡53に対向する位置にはYレーザ干渉計(不図示)が設けられており、Yレーザ干渉計はY移動鏡53の反射面と投影光学系PLの鏡筒下端に設けられた参照鏡(不図示)とのそれぞれに向けてレーザ光を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいてY移動鏡と参照鏡との相対変位を計測することにより、基板ステージPST、ひいては感光基板PのY軸方向における位置を所定の分解能でリアルタイムに検出する。レーザ干渉計の検出結果は制御装置CONTに出力され、制御装置CONTはレーザ干渉計の検出結果に基づいてリニアモータ30、40を介して基板ステージPSTの位置制御を行う。   Returning to FIG. 1, an X moving mirror 51 extending along the Y-axis direction is provided at the −X side edge of the substrate stage PST, and a laser interferometer 50 is disposed at a position facing the X moving mirror 51. Is provided. The laser interferometer 50 irradiates laser light (detection light) toward each of the reflection surface of the X movable mirror 51 and the reference mirror 52 provided at the lower end of the projection optical system PL, and the reflected light and the incident light are incident thereon. By measuring the relative displacement between the X moving mirror 51 and the reference mirror 52 based on the interference with light, the position of the substrate stage PST and thus the photosensitive substrate P in the X-axis direction is detected in real time with a predetermined resolution. Similarly, a Y moving mirror 53 (not shown in FIG. 1, see FIG. 6) extending along the X-axis direction is provided on the side edge on the + Y side on the substrate stage PST. A Y laser interferometer (not shown) is provided at the facing position, and the Y laser interferometer is a reference mirror (not shown) provided at the reflecting surface of the Y movable mirror 53 and the lower end of the projection optical system PL. And the relative displacement between the Y moving mirror and the reference mirror based on the interference between the reflected light and the incident light, thereby measuring the substrate stage PST and eventually the photosensitive substrate P. A position in the Y-axis direction is detected in real time with a predetermined resolution. The detection result of the laser interferometer is output to the control device CONT, and the control device CONT controls the position of the substrate stage PST via the linear motors 30 and 40 based on the detection result of the laser interferometer.

続いて上記の構成の露光装置EXの中、ステージ装置1の動作について以下に説明する。
マスクMのアライメント動作等において、Xボイスコイルモータ17Xの駆動により微動ステージ18を介してマスクMをX軸方向に移動させた際には、微動ステージ18の移動に伴う反力が粗動ステージ16からYリニアモータ20A、20Bの可動子22A、22Bに伝わる。可動子22A、22Bは固定子21A、21Bに対して剛に位置決めされているのではなくX軸方向に微小量相対移動可能であるため、微動ステージ18の移動に伴う反力で移動する。
Next, the operation of the stage apparatus 1 in the exposure apparatus EX configured as described above will be described below.
In the alignment operation of the mask M and the like, when the mask M is moved in the X-axis direction via the fine movement stage 18 by driving the X voice coil motor 17X, the reaction force accompanying the movement of the fine movement stage 18 is the coarse movement stage 16. To the movers 22A and 22B of the Y linear motors 20A and 20B. Since the movers 22A and 22B are not positioned rigidly with respect to the stators 21A and 21B but can move relative to each other in a minute amount in the X-axis direction, the movers 22A and 22B move with a reaction force accompanying the movement of the fine movement stage 18.

このとき、可動子22B(すなわち粗動ステージ16)のX軸方向の位置は、検出装置72のエンコーダ73によりスケール74のX原点75を基準としてグリッド77を計測することにより検出され制御装置CONTに出力される。また、可動子22B(すなわち粗動ステージ16)θZ軸周り方向の位置は、一対のエンコーダ73の検出結果の差分を求めることにより検出される。
制御装置CONTは、エンコーダ73の検出結果に基づいてトリムモータ66を駆動することにより、粗動ステージ16の位置を制御する。これにより、微動ステージ18の移動に伴う反力は、トリムモータ66により、可動子62、固定子61、支持装置65及び板体70を介してリアクションフレーム8に伝達され、マスク定盤3に振動が伝わることを防止できる。
At this time, the position of the mover 22B (that is, the coarse movement stage 16) in the X-axis direction is detected by measuring the grid 77 with reference to the X origin 75 of the scale 74 by the encoder 73 of the detection device 72 and is sent to the control device CONT. Is output. Further, the position of the mover 22B (that is, the coarse movement stage 16) in the direction around the θZ axis is detected by obtaining a difference between detection results of the pair of encoders 73.
The control device CONT controls the position of the coarse movement stage 16 by driving the trim motor 66 based on the detection result of the encoder 73. As a result, the reaction force accompanying the movement of the fine movement stage 18 is transmitted to the reaction frame 8 by the trim motor 66 via the movable element 62, the stator 61, the support device 65, and the plate 70, and vibrates to the mask surface plate 3. Can be prevented from being transmitted.

一方、Yリニアモータ20A、20Bの駆動により、粗動ステージ16(及び微動ステージ18、すなわちマスクステージMST)がY軸方向(例えば+Y方向)に移動した際には、可動子22A、22Bの移動に伴う反力で固定子21A、21Bが逆方向(−Y方向)に移動する。そのため、運動量保存の法則が働き、マスクステージMSTの加減速時の反力は固定子21A、21B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方向において実質的に固定される。   On the other hand, when the coarse movement stage 16 (and the fine movement stage 18, that is, the mask stage MST) is moved in the Y-axis direction (for example, + Y direction) by driving the Y linear motors 20A and 20B, the movers 22A and 22B are moved. The stators 21A and 21B move in the reverse direction (−Y direction) due to the reaction force accompanying. Therefore, the law of conservation of momentum works, the reaction force during acceleration / deceleration of the mask stage MST is absorbed by the movement of the stators 21A and 21B, and the position of the center of gravity in the stage apparatus 1 is substantially fixed in the Y direction.

なお、可動子22A、22Bと固定子21A、21Bとのカップリングにより、可動子側(マスクステージMST、可動子22A、22B等)と固定子側(固定子21A、21B等)の重量比に基づいた位置に固定子21A、21B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21A、21Bが移動する際には、固定子21A、21Bの位置をモニターしながら、トリムモータ27A、27Bを駆動することにより、固定子ブロック21A、21B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。   The weight ratio between the mover side (mask stage MST, movers 22A, 22B, etc.) and the stator side (stator 21A, 21B, etc.) is obtained by coupling the movers 22A, 22B and the stators 21A, 21B. If the stators 21A and 21B do not move to the base positions, the law of conservation of momentum is not maintained, and the position of the center of gravity in the stage device 1 changes. Therefore, in the present embodiment, when the stators 21A and 21B move due to the reaction force, the trim motors 27A and 27B are driven while monitoring the positions of the stators 21A and 21B, so that the stator block 21A is driven. The position of the center of gravity of the stage apparatus 1 is maintained by adjusting the position of 21B.

また、本実施の形態では、上記のように、Yリニアモータ20A、20Bの駆動によりマスクステージMSTが移動するときには、ケーブルステージCSが同期して追従移動する。すなわち、マスクステージMSTのY軸方向への移動に際しては、制御装置CONTの制御下でXリニアモータ64が駆動することで、ケーブルステージCSがマスクステージMSTとともにY軸方向に同期移動する。このとき、制御装置CONTは、ケーブルステージCSがマスクステージMSTよりも小さな加速度で移動するようにYリニアモータ20A、20B及びリニアモータ64の駆動を制御する。   Further, in the present embodiment, as described above, when the mask stage MST is moved by driving the Y linear motors 20A and 20B, the cable stage CS follows and moves in synchronization. That is, when the mask stage MST is moved in the Y-axis direction, the cable stage CS is synchronously moved in the Y-axis direction together with the mask stage MST by driving the X linear motor 64 under the control of the control device CONT. At this time, the control device CONT controls the driving of the Y linear motors 20A and 20B and the linear motor 64 so that the cable stage CS moves with a smaller acceleration than the mask stage MST.

この場合、マスクステージMSTとケーブルステージCSとを同一時間で移動させるとケーブルステージCSがマスクステージMSTに追従しきれずに相対位置関係が変化するが、その変位量は僅かであるため両ステージMST、CS間に張設されたケーブル類CBの変形に伴う引張加重や圧縮加重も微小である。またケーブル類CBの変形に伴う振動は低周波振動であり、ケーブル類の擦れや叩きで発生し、マスクステージMSTの移動に悪影響を及ぼす高周波の振動ではないため、ステージの移動制御に支障を来すものではない。   In this case, if the mask stage MST and the cable stage CS are moved in the same time, the cable stage CS cannot follow the mask stage MST and the relative positional relationship changes. However, since the displacement is small, both stages MST, The tensile load and compression load associated with the deformation of the cables CB stretched between the CSs are also very small. Also, the vibration associated with the deformation of the cables CB is a low frequency vibration, which is generated by rubbing or hitting the cables, and is not a high frequency vibration that adversely affects the movement of the mask stage MST, thereby hindering the movement control of the stage. It is not a thing.

ここで、マスクステージMSTとケーブルステージCSとの同期移動を繰り返した場合、マスクステージMSTとケーブルステージCSとの変位が積算されて大きくなる可能性がある。そこで本実施の形態では、両ステージの変位量を抑えるために、(1)ケーブルステージCSの移動時間を大きくする(2)ケーブルステージCSの移動量をマスクステージMSTの移動量よりも小さくするという対策が採られる。   Here, when the synchronous movement of the mask stage MST and the cable stage CS is repeated, the displacement between the mask stage MST and the cable stage CS may be integrated and become large. Therefore, in this embodiment, in order to suppress the displacement amount of both stages, (1) the moving time of the cable stage CS is increased (2) the moving amount of the cable stage CS is made smaller than the moving amount of the mask stage MST. Measures are taken.

(1)ケーブルステージCSの移動時間を大きくする
この方法では、図7の加速度に関するタイムチャートに示すように、ケーブルステージCSを、マスクステージMSTが加速する前に加速を開始させ、マスクステージMSTの加速が終了した後に加速を終了させる。同様に、減速についても、マスクステージMSTが減速を始める前にケーブルステージCSの減速を開始させ、マスクステージMSTの減速が終了した後にケーブルステージCSの移動(減速)を終了させる。このように、ケーブルステージCSを移動させることで、同期移動中に、僅かながら両ステージに変位が生じる時間が存在するが、1回のスキャン動作で考えた場合にはケーブルステージCSをマスクステージMSTに追従移動させることができ、同期移動を繰り返した場合でも、両ステージ間の変位が大きくなることはない。
(1) Increasing the moving time of the cable stage CS In this method, as shown in the time chart relating to acceleration in FIG. 7, the cable stage CS is started to accelerate before the mask stage MST is accelerated, The acceleration is terminated after the acceleration is completed. Similarly, regarding the deceleration, the deceleration of the cable stage CS is started before the mask stage MST starts decelerating, and the movement (deceleration) of the cable stage CS is terminated after the deceleration of the mask stage MST is completed. As described above, by moving the cable stage CS, there is a time during which the both stages are slightly displaced during the synchronous movement. However, when considering one scanning operation, the cable stage CS is moved to the mask stage MST. Therefore, even when the synchronous movement is repeated, the displacement between both stages does not increase.

(2)ケーブルステージCSの移動量をマスクステージMSTの移動量よりも小さくする
この方法では、図8(a)に示すように、マスクステージMST及びケーブルステージCSを、例えば+Y軸方向に同期移動させる場合(図8(a)、(b)では、マスクステージMSTが図示されていないが、理解を容易にするために便宜上、Yリニアモータ20Bの可動子22BをマスクステージMSTとして説明する)、マスクステージMSTの加速開始前に、予めケーブルステージCSを移動方向前方側に位置させておく。
そして、同期移動終了に際しては、図8(b)に示すように、マスクステージMSTの停止位置よりも移動方向後方側でケーブルステージCSを停止させる。これにより、ケーブルステージCSの移動量は、マスクステージMSTの移動量よりも小さくなり、マスクステージMSTよりも小さい加速度でケーブルステージCSを駆動する場合でも追従移動させることができ、同期移動を繰り返した場合でも、両ステージ間の変位が大きくなることはない。
(2) Making the movement amount of the cable stage CS smaller than the movement amount of the mask stage MST In this method, as shown in FIG. 8A, the mask stage MST and the cable stage CS are moved synchronously in the + Y-axis direction, for example. (In FIGS. 8A and 8B, the mask stage MST is not shown, but for the sake of convenience, the movable element 22B of the Y linear motor 20B will be described as the mask stage MST.) Before the acceleration of the mask stage MST starts, the cable stage CS is positioned in advance in the movement direction.
At the end of the synchronous movement, as shown in FIG. 8B, the cable stage CS is stopped on the rear side in the movement direction from the stop position of the mask stage MST. As a result, the movement amount of the cable stage CS is smaller than the movement amount of the mask stage MST, and even when the cable stage CS is driven with an acceleration smaller than that of the mask stage MST, the movement can be followed, and the synchronous movement is repeated. Even in this case, the displacement between both stages does not increase.

なお、可動子22B、62間に張設されるワイヤー69は、両ステージ間に所定の変位が生じた場合でも、この変位を吸収できるだけの撓みをもって設けられているため互いに引っ張られることもなく、両ステージ間の変位に起因して互いの駆動に悪影響を及ぼすこともない。   Note that the wire 69 stretched between the movable elements 22B and 62 is not pulled by each other because even if a predetermined displacement occurs between both stages, the wire 69 is provided with a deflection that can absorb this displacement. There is no adverse effect on the driving of each other due to the displacement between the two stages.

また、上記マスクステージMSTのY軸方向への移動にあたっては、検出装置72のエンコーダ73によりスケール74のY原点76を基準としてグリッド77を計測することによりY軸方向の位置が検出され制御装置CONTに出力される。このとき、エンコーダ73(の少なくとも一つ)により、X原点75を検出しながら可動子22Bを移動させる。これにより可動子22B、すなわちマスクステージMSTがY軸方向に移動する際のX軸方向への変位(走り精度)をステージ駆動中に検出することができる。制御装置CONTは、検出された走り精度を補正するようにXボイスコイルモータ17Xの駆動を制御することで、走り精度誤差、いわゆるコサイン誤差による精度低下を防止する。   Further, when the mask stage MST is moved in the Y-axis direction, the encoder 77 of the detection device 72 measures the grid 77 with reference to the Y origin 76 of the scale 74, thereby detecting the position in the Y-axis direction and the control device CONT. Is output. At this time, the mover 22B is moved while detecting the X origin 75 by the encoder 73 (at least one of them). Thereby, the displacement (running accuracy) in the X-axis direction when the mover 22B, that is, the mask stage MST moves in the Y-axis direction, can be detected during stage driving. The control device CONT controls the driving of the X voice coil motor 17X so as to correct the detected running accuracy, thereby preventing a reduction in accuracy due to a running accuracy error, so-called cosine error.

また、不測の事態が生じてマスクステージMST(Yリニアモータ20A、20B)とケーブルステージCS(リニアモータ64)との一方が暴走する等で制御不能に陥った場合、ワイヤー69がストッパーとして機能し、正常なステージに制御不能なステージが拘束されるため、ステージの暴走によって他の構成機器が損傷することを防ぐことができる。   Further, when an unexpected situation occurs and one of the mask stage MST (Y linear motors 20A and 20B) and the cable stage CS (linear motor 64) goes out of control, the wire 69 functions as a stopper. Since the uncontrollable stage is restrained by the normal stage, it is possible to prevent other components from being damaged by the runaway of the stage.

続いて、上記の構成の露光装置EXにおける露光動作について説明する。
レチクル顕微鏡およびオフアクシス・アライメントセンサ等を用いたレチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業が行われ、その後アライメントセンサを用いた感光基板Pのファインアライメント(EGA;エンハンスト・グローバル・アライメント等)が終了し、感光基板P上の複数のショット領域の配列座標が求められる。そして、アライメント結果に基づいてレーザ干渉計50の計測値をモニタしつつ、リニアモータ30、40を制御して感光基板Pの第1ショットの露光のための走査開始位置に基板ステージPSTを移動する。そして、リニアモータ20、30を介してマスクステージMSTと基板ステージPSTとのY方向の走査を開始し、両ステージMST、PSTがそれぞれの目標走査速度に達すると、ブラインド機構の駆動により設定された露光用照明光によってマスクMのパターン領域が照明され、走査露光が開始される。
Next, an exposure operation in the exposure apparatus EX having the above configuration will be described.
Preparatory work such as reticle alignment and baseline measurement using a reticle microscope and off-axis alignment sensor is performed, and then fine alignment (EGA; enhanced global alignment, etc.) of the photosensitive substrate P using the alignment sensor is completed. Then, the arrangement coordinates of a plurality of shot areas on the photosensitive substrate P are obtained. Then, while monitoring the measurement value of the laser interferometer 50 based on the alignment result, the linear motors 30 and 40 are controlled to move the substrate stage PST to the scanning start position for the exposure of the first shot of the photosensitive substrate P. . Then, scanning in the Y direction of the mask stage MST and the substrate stage PST is started via the linear motors 20 and 30, and when both the stages MST and PST reach their target scanning speeds, they are set by driving the blind mechanism. The pattern area of the mask M is illuminated by the exposure illumination light, and scanning exposure is started.

この走査露光時には、マスクステージMSTのY方向の移動速度と、基板ステージPSTのY方向の移動速度とが投影光学系PLの投影倍率(1/5倍あるいは1/4倍)に応じた速度比に維持されるように、リニアモータ20、30を介してマスクステージMSTおよび基板ステージPSTを同期制御する。そして、マスクMのパターン領域の異なる領域が照明光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、感光基板P上の第1ショットの走査露光が完了する。これにより、マスクMのパターンが投影光学系PLを介して感光基板P上の第1ショット領域に縮小転写される。   During this scanning exposure, the moving speed in the Y direction of the mask stage MST and the moving speed in the Y direction of the substrate stage PST are speed ratios corresponding to the projection magnification (1/5 or 1/4) of the projection optical system PL. Thus, the mask stage MST and the substrate stage PST are synchronously controlled via the linear motors 20 and 30 so as to be maintained. Then, different areas of the pattern area of the mask M are sequentially illuminated with illumination light, and the illumination of the entire pattern area is completed, whereby the scanning exposure of the first shot on the photosensitive substrate P is completed. Thereby, the pattern of the mask M is reduced and transferred to the first shot area on the photosensitive substrate P via the projection optical system PL.

以上のように、本実施の形態では、マスクステージMST(粗動ステージ16)の位置をエンコーダ73及びスケール74からなる検出装置72で3自由度で検出するので、干渉計等を用いる場合のように長い移動鏡を必要とせず、簡略化されたシステムを容易に構築することが可能になり、結果としてコストダウンに寄与することができる。
また、本実施の形態では、マスクステージMSTの移動中に走り誤差を検出し、その誤差を迅速に補正できるので、マスクステージMSTを安定して、且つ高精度に駆動することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the position of the mask stage MST (coarse movement stage 16) is detected with three degrees of freedom by the detection device 72 including the encoder 73 and the scale 74, so that an interferometer or the like is used. Therefore, it is possible to easily construct a simplified system without requiring a long moving mirror, thereby contributing to cost reduction.
Further, in the present embodiment, since a running error can be detected while the mask stage MST is moving and the error can be corrected quickly, the mask stage MST can be driven stably and with high accuracy.

一方、本実施の形態では、マスクステージMSTに接続されるケーブル類CBを中継して同期移動するケーブルステージCSをマスクステージMSTよりも小さな加速度で駆動しているので、推力の小さなリニアモータ64を用いることが可能となり、小型化及び低価格化に寄与することができる。特に、本実施の形態では、マスクステージMSTに対してケーブルステージCSの移動時間を長くする、またはケーブルステージCSの移動量を小さくするという簡単な方法を採用することで、ケーブルステージCSの追従移動を実現しているので、装置構成が複雑になったりシーケンスが煩雑になることなく、ケーブルステージCSの加速度を容易に小さくすることができる。
さらに、本実施の形態では、ワイヤー69によりマスクステージMSTとケーブルステージCSとの相対位置関係を拘束しているので、ステージの一方が暴走した場合でも簡易なシステムで他の構成機器の損傷を防ぐことができる。
また、これに加えて粗動ステージ16の加速度を微動ステージ18の加速度よりも小さくしてもよい。これにより、Yリニアモータ20の発熱の影響を小さくしたり、Yリニアモータ20を小型化することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the cable stage CS that relays and synchronizes with the cables CB connected to the mask stage MST is driven with a smaller acceleration than the mask stage MST, and therefore the linear motor 64 with a small thrust is provided. It can be used, and can contribute to downsizing and cost reduction. In particular, in this embodiment, the cable stage CS is moved by following the movement of the cable stage CS by adopting a simple method of increasing the movement time of the cable stage CS or reducing the movement amount of the cable stage CS with respect to the mask stage MST. Thus, the acceleration of the cable stage CS can be easily reduced without complicating the apparatus configuration or complicating the sequence.
Furthermore, in the present embodiment, the relative positional relationship between the mask stage MST and the cable stage CS is constrained by the wire 69, so that even if one of the stages runs away, damage to other components is prevented with a simple system. be able to.
In addition, the acceleration of the coarse movement stage 16 may be made smaller than the acceleration of the fine movement stage 18. Thereby, the influence of the heat generation of the Y linear motor 20 can be reduced, and the Y linear motor 20 can be reduced in size.

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the examples. It is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs to.

例えば、上記実施形態では、マスクステージMSTとケーブルステージCSとの相対移動を拘束する拘束装置としてワイヤーを用いる構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば図9に示すように、マスクステージMSTに設けられた可動子(第2部材)68がケーブルステージCSに設けられた固定子(第1部材)67の溝67a内をY軸方向に移動する構成の場合、溝67aのY軸方向両端を閉塞する閉塞部材78を拘束装置として設けてもよい。   For example, in the above embodiment, the wire is used as a restraining device that restrains the relative movement between the mask stage MST and the cable stage CS. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. When the mover (second member) 68 provided on the stage MST moves in the Y-axis direction within the groove 67a of the stator (first member) 67 provided on the cable stage CS, the Y-axis of the groove 67a A closing member 78 that closes both ends in the direction may be provided as a restraining device.

この場合も、可動子68のY軸方向への移動ストロークが閉塞部材78で規制されることで、両ステージMST、CSの相対移動を簡易なシステムで拘束することが可能になり、他の構成機器の損傷を防ぐことができることに加えて、正常稼働時には固定子67と可動子68とが非接触となるので、ワイヤーで連結された場合のようにワイヤーを介して微小振動がマスクステージMSTに伝わり、パターン転写精度に悪影響を及ぼす可能性を排除できる。   Also in this case, the movement stroke of the mover 68 in the Y-axis direction is restricted by the closing member 78, so that the relative movement of both the stages MST and CS can be restricted by a simple system. In addition to being able to prevent damage to the device, the stator 67 and the mover 68 are not in contact with each other during normal operation, so that a minute vibration is applied to the mask stage MST via the wire as if connected by a wire. This can eliminate the possibility of adversely affecting the pattern transfer accuracy.

また、上記実施の形態では、マスクステージMSTに接続されるケーブル類CBが全てケーブルステージCS(支持板63)に中継される構成として説明したが、これに限られるものではなく、例えば中継されない場合にマスクステージMSTに与える振動が大きいもの(ホース等の動力系配管)のみをケーブルステージCSに中継させ、振動をあまり発生させないケーブル等はケーブルステージCSに中継させない構成としてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the description has been given of the configuration in which all the cables CB connected to the mask stage MST are relayed to the cable stage CS (support plate 63). However, the present invention is not limited to this. It is also possible to adopt a configuration in which only those having a large vibration (power system piping such as a hose) applied to the mask stage MST are relayed to the cable stage CS, and cables that do not generate much vibration are not relayed to the cable stage CS.

特に、電気信号を伝えるための信号ケーブル等は元々重量が小さいことに加えて、ケーブルステージCSに中継させた場合、リニアモータ20B、64(可動子22B、62)やトリムモータ66と常時一体となるため、モータ駆動時に生じる電磁波の影響がノイズとして残る虞があるため、ケーブルステージCSに中継させず、直接マスクステージMSTに接続する構成にすれば、ノイズの影響が抑制され伝達される信号の信頼性を高めることができる。
このように、マスクステージMSTに供給する用力の特性に基づいて、ケーブルステージCSに中継させるケーブル類を選択することが好ましい。
In particular, a signal cable or the like for transmitting an electrical signal originally has a small weight, and when relayed to the cable stage CS, the linear motors 20B and 64 (movable elements 22B and 62) and the trim motor 66 are always integrated. Therefore, there is a possibility that the influence of the electromagnetic wave generated when the motor is driven may remain as noise. Therefore, if the configuration is configured such that the influence of the noise is suppressed without being relayed to the cable stage CS and directly connected to the mask stage MST. Reliability can be increased.
Thus, it is preferable to select the cables to be relayed to the cable stage CS based on the characteristics of the power to be supplied to the mask stage MST.

また、上記実施の形態では、本発明のステージ装置を露光装置EXにおけるステージ装置1(マスクステージMST側)に適用したが、ステージ装置2(基板ステージPST側)に適用できることは言うまでもない。   In the above embodiment, the stage apparatus of the present invention is applied to the stage apparatus 1 (mask stage MST side) in the exposure apparatus EX. However, it goes without saying that the stage apparatus can be applied to the stage apparatus 2 (substrate stage PST side).

なお、上記各実施形態の基板Pとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、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 P in each of the above embodiments is not only a semiconductor wafer for manufacturing a semiconductor device, but also a glass substrate for a display device, a ceramic wafer for a thin film magnetic head, or an original mask or reticle used in an exposure apparatus. (Synthetic quartz, silicon wafer) or the like is applied.

露光装置EXとしては、マスクMと基板Pとを同期移動してマスクMのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置(スキャニングステッパ)の他に、マスクMと基板Pとを静止した状態でマスクMのパターンを一括露光し、基板Pを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(ステッパ)にも適用することができる。また、本発明は基板P上で少なくとも2つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。   As the exposure apparatus EX, in addition to the step-and-scan type scanning exposure apparatus (scanning stepper) that scans and exposes the pattern of the mask M by moving the mask M and the substrate P synchronously, the mask M and the substrate P Can be applied to a step-and-repeat type projection exposure apparatus (stepper) in which the pattern of the mask M is collectively exposed while the substrate P is stationary and the substrate P is sequentially moved stepwise. The present invention can also be applied to a step-and-stitch type exposure apparatus that partially transfers at least two patterns on the substrate P.

また、本発明は、特開平10−163099号公報、特開平10−214783号公報、特表2000−505958号公報などに開示されているツインステージ型の露光装置にも適用できる。   The present invention can also be applied to a twin stage type exposure apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-163099, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-214783, and Japanese Translation of PCT International Publication No. 2000-505958.

露光装置EXの種類としては、基板Pに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。   The type of the exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element that exposes a semiconductor element pattern on the substrate P, but an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD). ) Or an exposure apparatus for manufacturing reticles or masks.

基板ステージPSTやマスクステージMSTにリニアモータ(USP5,623,853またはUSP5,528,118参照)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PST、MST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。   When using a linear motor (see USP5,623,853 or USP5,528,118) for the substrate stage PST and mask stage MST, use either an air levitation type using air bearings or a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force. Also good. Each stage PST, MST may be a type that moves along a guide, or may be a guideless type that does not have a guide.

各ステージPST、MST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PST、MST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PST、MST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PST、MSTの移動面側に設ければよい。   As a driving mechanism for each stage PST, MST, a planar motor that drives each stage PST, MST by electromagnetic force with a magnet unit having a two-dimensionally arranged magnet and an armature unit having a two-dimensionally arranged coil facing each other is provided. It may be used. In this case, either one of the magnet unit and the armature unit may be connected to the stages PST and MST, and the other of the magnet unit and the armature unit may be provided on the moving surface side of the stages PST and MST.

基板ステージPST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(USP 5,528,118)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。
マスクステージMST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(USP 5,874,820)に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃がしてもよい。また、特開平8−63231号公報(USP 6,255,796)に記載されているように運動量保存則を用いて反力を処理してもよい。
As described in JP-A-8-166475 (USP 5,528,118), the reaction force generated by the movement of the substrate stage PST is not transmitted to the projection optical system PL, and mechanically using a frame member. You may escape to (earth).
As described in JP-A-8-330224 (USP 5,874,820), the reaction force generated by the movement of the mask stage MST is not transmitted to the projection optical system PL. You may escape to (earth). Further, as described in JP-A-8-63231 (USP 6,255,796), the reaction force may be processed using a momentum conservation law.

本願実施形態の露光装置EX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。   The exposure apparatus EX according to the embodiment of the present application is manufactured by assembling various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Is done. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図10に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ201、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作するステップ202、デバイスの基材である基板を製造するステップ203、前述した実施形態の露光装置EXによりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ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。   As shown in FIG. 10, a microdevice such as a semiconductor device includes a step 201 for designing a function / performance of the microdevice, a step 202 for producing a mask (reticle) based on the design step, and a substrate as a substrate of the device. Manufacturing step 203, exposure processing step 204 for exposing the mask pattern onto the substrate by the exposure apparatus EX of the above-described embodiment, device assembly step (including dicing process, bonding process, packaging process) 205, inspection step 206, etc. It is manufactured after.

本発明のステージ装置を備えた露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one Embodiment of the exposure apparatus provided with the stage apparatus of this invention. マスクステージを有するステージ装置の一実施形態を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows one Embodiment of a stage apparatus which has a mask stage. Yリニアモータとケーブルステージの要部を示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the principal part of a Y linear motor and a cable stage. Yリニアモータとケーブルステージの要部を示す部分平面図である。It is a fragmentary top view which shows the principal part of Y linear motor and a cable stage. 検出装置の要部を示す平面図である。It is a top view which shows the principal part of a detection apparatus. 基板ステージを有するステージ装置の一実施形態を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows one Embodiment of a stage apparatus which has a substrate stage. マスクステージ及びケーブルステージの加速度に関するタイムチャート図である。It is a time chart figure regarding the acceleration of a mask stage and a cable stage. (a)、(b)は、ケーブルステージの移動量がマスクステージの移動量よりも小さいことを説明するための図である。(A), (b) is a figure for demonstrating that the movement amount of a cable stage is smaller than the movement amount of a mask stage. 拘束装置の別の形態を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows another form of a restraint apparatus. 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。It is a flowchart figure which shows an example of the manufacturing process of a semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

CB ケーブル類(用力供給部材)
CS ケーブルステージ(サブステージ)
EX 露光装置
M マスク(基板、レチクル)
MST マスクステージ(レチクルステージ、ステージ本体)
P 感光基板
PST 基板ステージ
1 ステージ装置
3 マスク定盤(ベース)
18 微動ステージ(基板保持部)
20B Yリニアモータ(駆動部)
21B 固定子
22B 可動子
64 リニアモータ(駆動装置)
66 トリムモータ(伝達装置)
67 固定子(第1部材)
67a 溝
68 可動子(第2部材)
69 ワイヤー(拘束装置、線材)
72 検出装置
73 エンコーダ(検出ヘッド)
74 スケール(格子部材、検出対象部)
78 閉塞部材(拘束装置)
CB cables (utility supply members)
CS cable stage (substage)
EX exposure equipment M Mask (substrate, reticle)
MST mask stage (reticle stage, stage body)
P Photosensitive substrate PST Substrate stage 1 Stage device 3 Mask surface plate (base)
18 Fine movement stage (substrate holder)
20B Y linear motor (drive unit)
21B Stator 22B Movable element 64 Linear motor (drive device)
66 Trim motor (transmission device)
67 Stator (first member)
67a Groove 68 Movable element (second member)
69 Wire (restraint device, wire)
72 Detection Device 73 Encoder (Detection Head)
74 Scale (grid member, detection target part)
78 Closure member (restraint device)

Claims (13)

基板を保持して、ベースに対して第1方向及び第2方向に移動するステージ本体を有するステージ装置であって、
前記第1方向に所定間隔隔てて前記ステージ本体に設けられた一対の検出ヘッドと、前記ベースに設けられた検出対象部とを有し、前記ステージ本体の位置を3自由度で検出する検出装置を備えたことを特徴とするステージ装置。
A stage apparatus having a stage body that holds a substrate and moves in a first direction and a second direction with respect to a base,
A detection apparatus having a pair of detection heads provided on the stage main body at a predetermined interval in the first direction and a detection target part provided on the base, and detecting the position of the stage main body with three degrees of freedom. A stage apparatus comprising:
請求項1記載のステージ装置において、
前記一対の検出ヘッドがエンコーダであり、前記検出対象部が格子部材であることを特徴とステージ装置。
The stage apparatus according to claim 1, wherein
The pair of detection heads are encoders, and the detection target part is a lattice member.
請求項1または2記載のステージ装置において、
前記ステージ本体は、前記基板を保持する基板保持部と、該基板保持部に接続し前記一対の検出ヘッドが設けられた可動子と固定子とからなる駆動部とを有していることを特徴とするステージ装置。
The stage apparatus according to claim 1 or 2,
The stage main body includes a substrate holding unit that holds the substrate, and a drive unit that includes a mover and a stator that are connected to the substrate holding unit and provided with the pair of detection heads. A stage device.
請求項1から3のいずれか1項記載のステージ装置において、
前記第1方向に沿って前記ステージ本体とほぼ同期して移動するサブステージと、
少なくとも一部が前記サブステージに接続され、前記ステージ本体の前記第2方向への移動に伴う反力を前記ステージ本体と振動的に分離された部分に伝達する伝達装置とを備えることを特徴とするステージ装置。
The stage apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A substage that moves substantially synchronously with the stage body along the first direction;
A transmission device that is at least partially connected to the sub-stage and transmits a reaction force accompanying the movement of the stage main body in the second direction to a portion that is vibrationally separated from the stage main body. Stage device.
請求項4記載のステージ装置において、
前記サブステージは、前記ステージ本体に用力を供給する用力供給部材を中継することを特徴とするステージ装置。
The stage apparatus according to claim 4, wherein
The substage relays a power supply member that supplies a power to the stage main body.
用力を供給する用力供給部材が接続され、基板を保持して第1方向に移動するステージ本体を有するステージ装置であって、
前記用力供給部材を中継して前記ステージ本体と前記第1方向に同期移動するサブステージと、
該サブステージを前記ステージ本体よりも小さな加速度で前記同期移動させる駆動装置とを備えることを特徴とするステージ装置。
A stage apparatus having a stage body connected to a power supply member for supplying power and holding the substrate and moving in a first direction,
A substage that relays the power supply member and moves synchronously in the first direction with the stage body;
A stage device comprising: a driving device that moves the substage synchronously with an acceleration smaller than that of the stage main body.
請求項6記載のステージ装置において、
前記駆動装置は、前記サブステージを前記ステージ本体よりも小さな移動量で前記同期移動させることを特徴とするステージ装置。
The stage apparatus according to claim 6, wherein
The drive device moves the sub-stage synchronously with a smaller movement amount than the stage main body.
請求項2から7のいずれかに記載のステージ装置において、
前記用力の特性に基づいて前記サブステージに中継させる用力供給部材を選択することを特徴とするステージ装置。
In the stage apparatus in any one of Claim 2 to 7,
A stage device that selects a power supply member to be relayed to the substage based on the characteristics of the power.
請求項8記載のステージ装置において、
前記用力は電気信号であることを特徴とするステージ装置。
The stage apparatus according to claim 8, wherein
The stage apparatus characterized in that the power is an electrical signal.
請求項1から9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サブステージとの相対位置関係を、所定の遊動量をもって拘束する拘束装置を有することを特徴とするステージ装置。
The stage apparatus according to any one of claims 1 to 9,
A stage device comprising a restraining device for restraining a relative positional relationship between the stage main body and the sub-stage with a predetermined amount of play.
請求項10記載のステージ装置において、
前記拘束装置は、前記ステージ本体と前記サブステージとを連結する線材であることを特徴とするステージ装置。
The stage apparatus according to claim 10, wherein
The stage device characterized in that the restraint device is a wire connecting the stage main body and the sub-stage.
請求項10記載のステージ装置において、
前記ステージ本体と前記サブステージとの一方には、前記第1方向に延在する溝を有する第1部材が設けられ、
前記ステージ本体と前記サブステージとの他方には、前記溝内を前記第1方向に移動する第2部材が設けられ、
前記拘束装置は、前記溝の両端を閉塞する閉塞部材であることを特徴とするステージ装置。
The stage apparatus according to claim 10, wherein
One of the stage main body and the substage is provided with a first member having a groove extending in the first direction,
The other of the stage body and the sub stage is provided with a second member that moves in the groove in the first direction,
The stage device is characterized in that the restraining device is a closing member that closes both ends of the groove.
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から請求項12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。
In an exposure apparatus that exposes a mask pattern held on a mask stage onto a substrate held on a substrate stage,
An exposure apparatus using the stage apparatus according to any one of claims 1 to 12, as at least one of the mask stage and the substrate stage.
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