JP2000138279A - Stage device and aligner - Google Patents

Stage device and aligner

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JP2000138279A
JP2000138279A JP10308656A JP30865698A JP2000138279A JP 2000138279 A JP2000138279 A JP 2000138279A JP 10308656 A JP10308656 A JP 10308656A JP 30865698 A JP30865698 A JP 30865698A JP 2000138279 A JP2000138279 A JP 2000138279A
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JP
Japan
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stage
magnetic
optical system
magnet
driving
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JP10308656A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Tanaka
慶一 田中
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device, capable of controlling the position and attitude of a stage in a non-air environment and of reducing the size and weight of the stage. SOLUTION: A stage WST is driven along a moving plane 36a with an electromagnetic force by first drive units (6211 to 62nn, 36) and is driven at least in the direction of a Z-axis which is perpendicular to the movement plane 36a or in the direction of leveling with a magnetic force by second drive units (60A TO 60D, 32). Accordingly, it is possible to drive a stage in the directions of 3 degrees of freedom in the movement plane with the electromagnetic force by the first drive units and in the directions of remaining 3 degrees of freedom with the magnetic force. This enables the position and attitude of the stage to be controlled without hindrances hitch, even in a non-air environment and also eliminates a leveling table and an air bearing to reduce the size and weight of the stage, and as a result, the controllability of the position of the stage is improved.

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、ステージ装置及び
露光装置に係り、さらに詳しくは、空気雰囲気中は勿
論、窒素ガス(N2)、ヘリウムガス(He)、あるい
は真空等の非空気環境下においても制御対象物体の位置
・姿勢を高精度に制御するテージ装置、及び該ステージ
装置を備えた露光装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a stage device and an exposure apparatus, and more particularly, of course in the air atmosphere, nitrogen gas (N 2), helium gas (the He), or a non-air environment such as vacuum The present invention also relates to a tage device for controlling the position and orientation of a control target object with high accuracy, and an exposure apparatus including the stage device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子等
を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレ
チクル(以下、「レチクル」と総称する)に形成された
パターンを投影光学系を介してレジスト等が塗布された
ウエハ又はガラスプレート等の基板上に転写する露光装
置が用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a lithography process for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, or the like, a pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as a “reticle”) is resisted through a projection optical system. There is used an exposure apparatus that transfers the image onto a substrate such as a wafer or a glass plate coated with a substrate.

【0003】この種の露光装置では、ウエハを高精度に
露光位置に位置決めするため、ウエハを保持したウエハ
ホルダのX、Y、Z、θx、θy、θzの6自由度方向
の位置・姿勢を制御するステージ装置が用いられてい
る。この種のステージ装置として、従来は2つのX軸駆
動用リニアモータと2つのY軸駆動用リニアモータとス
テージ駆動ガイドとによって、XY2次元方向に駆動さ
れるXYステージと、このXYステージ上に搭載された
θzテーブルと、このθzテーブル上に搭載され、ウエ
ハを保持するウエハホルダをZ、θx、θyの3自由度
方向で駆動する3自由度駆動テーブル(Z・レベリング
テーブル)とを備えた構成のものが用いらていた。この
ステージ装置では、可動部の重量が大きく、要求加速度
を得るためにリニアモータとして高推力モータが必要で
あった。また、可動部の寸法が大きいことから、設計の
自由度も制限されていた。
In this type of exposure apparatus, in order to position a wafer at an exposure position with high precision, the position and attitude of a wafer holder holding the wafer in the directions of six degrees of freedom of X, Y, Z, θx, θy, and θz are controlled. A stage device is used. Conventionally, as this type of stage device, an XY stage driven in two-dimensional directions XY by two X-axis driving linear motors, two Y-axis driving linear motors, and a stage driving guide, and mounted on the XY stage And a three-degree-of-freedom drive table (Z-leveling table) mounted on the θz table and driving a wafer holder for holding a wafer in three degrees of freedom of Z, θx, and θy. Things were used. In this stage device, the weight of the movable part is large, and a high thrust motor is required as a linear motor to obtain the required acceleration. In addition, since the size of the movable part is large, the degree of freedom in design has been limited.

【0004】近年では、ウエハをより高速に、機械的な
案内面の精度等に影響されず高精度に位置決めするとと
もに、かつ機械的な摩擦を回避して長寿命とするため
に、ウエハが載置されたウエハテーブルのX、Y、θz
の3自由度方向の位置決めを非接触で行うことが可能な
平面モータを備えた位置決め装置が開発されている(例
えば、特開昭58−175020号公報等参照)。
In recent years, in order to position the wafer at a higher speed with higher accuracy without being affected by the accuracy of the mechanical guide surface, etc., and to avoid mechanical friction and extend the life of the wafer, the wafer is mounted. X, Y, θz of the placed wafer table
There has been developed a positioning device provided with a planar motor capable of non-contact positioning in the three degrees of freedom (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-175020).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したような平面モ
ータによれば、X推力、Y推力、Zトルク(θz方向の
回転力)を1つのモータで発生することができるので、
X、Y、θzの3自由度方向の位置・姿勢制御が可能な
小型・軽量なステージ装置を実現できる。
According to the planar motor as described above, X thrust, Y thrust, and Z torque (rotational force in the θz direction) can be generated by one motor.
A small and lightweight stage device capable of controlling the position and orientation in three degrees of freedom of X, Y, and θz can be realized.

【0006】しかしながら、この種の平面モータを用い
たステージ装置では、残りの3自由度方向の駆動力、す
なわちXトルク(X軸回りの回転力)、Yトルク(Y軸
回りの回転力)、Z推力をも同一のモータで発生し、し
かも高精度にステージの位置・姿勢制御を行うことは困
難である。その理由は次の通りである。
However, in such a stage device using a planar motor, the remaining three degrees of freedom of driving force, namely, X torque (rotational force around the X axis), Y torque (rotational force around the Y axis), It is difficult to generate the Z thrust by the same motor and to control the position and orientation of the stage with high accuracy. The reason is as follows.

【0007】すなわち、上記の平面モータは、その駆動
原理がローレンツ電磁力によっており、XY平面とほぼ
平行な電流経路を有する電機子コイルには位相の異なる
電流が正弦波状に順次入力されることにより、XY平面
に沿った方向にステージを駆動している。かかる平面駆
動に当たって、電機子コイルに電流を流すと、平面駆動
方向と直交する方向、すなわち±Z方向に磁束が発生す
る。従って、電機子コイルに鉄心を入れておけば、上記
の電機子コイルに電流を流すことにより、平面駆動力と
は直角な方向の力、すなわち磁気浮上力を効率的に発生
させることが可能であると考えられる。
That is, in the above-described planar motor, the driving principle is based on Lorentz electromagnetic force, and currents having different phases are sequentially input to the armature coil having a current path substantially parallel to the XY plane in a sine wave shape. , The stage is driven in a direction along the XY plane. When a current is applied to the armature coil in such planar driving, a magnetic flux is generated in a direction orthogonal to the planar driving direction, that is, in the ± Z direction. Therefore, if an iron core is inserted in the armature coil, it is possible to efficiently generate a force in a direction perpendicular to the plane driving force, that is, a magnetic levitation force, by supplying a current to the armature coil. It is believed that there is.

【0008】しかしながら、駆動対象となる磁極ユニッ
トと電機子コイルとの相対位置関係は、時々刻々に変化
するため、結果的に全ての電機子コイルに平面駆動制御
用電流と磁気浮上制御用電流を流す必要があるが、この
ようにすると少なからず干渉の問題が発生することは明
らかであり、非常に複雑な電流制御を電機子コイル毎に
行うことが必要となる。
However, since the relative positional relationship between the magnetic pole unit to be driven and the armature coil changes every moment, a current for planar drive control and a current for magnetic levitation control are eventually applied to all armature coils. Although it is necessary to flow the current, it is apparent that this causes a considerable problem of interference, and it is necessary to perform very complicated current control for each armature coil.

【0009】従って、上記のような複雑な電流制御を回
避すべく、X、Y、θzの3自由度方向の駆動力を発生
する平面モータにより駆動されるステージと、このステ
ージ上に搭載された残りの3自由度方向の位置・姿勢制
御が可能なZ・レベリングテーブルとを用いてウエハの
6自由度方向の位置・姿勢制御を実現しようというのが
現状である。
Therefore, in order to avoid the complicated current control as described above, a stage driven by a plane motor that generates driving forces in three degrees of freedom of X, Y and θz, and a stage mounted on this stage At present, it is intended to realize position / posture control of a wafer in six degrees of freedom using the remaining Z / leveling table capable of position / posture control in three degrees of freedom.

【0010】ところで、半導体素子の高集積化に伴うデ
バイスルール(実用最小線幅)の微細化に伴い、露光装
置の性能としてますます高解像力が要求されるようにな
ってきた。このため、露光波長の短波長化が進み、次世
代以降の露光装置としては、波長200nm以下の真空
紫外(VUV)光、あるいはこれより短波長のX線、又
は電子線等の荷電粒子線等を露光用エネルギビームとし
て用いることが必要となってきた。このような露光装置
では、エネルギビームの通路に空気が存在すると光化学
反応により曇り物質やオゾンO3等のエネルギビームの
吸収物質が発生したり、あるいは空気分子により直接エ
ネルギビームが吸収されるため、窒素N 2やヘリウムH
e等で空気を置換したり、あるいは真空環境とする必要
がある。
[0010] By the way, the data accompanying the high integration of the semiconductor element.
As vise rules (minimum practical line width) become finer,
Higher resolution is required as the performance of
I came. For this reason, the exposure wavelength has been shortened, and
For the subsequent exposure equipment, a vacuum with a wavelength of 200 nm or less is used.
Ultraviolet (VUV) light, or shorter wavelength X-rays,
Is a charged particle beam such as an electron beam as the energy beam for exposure.
It has become necessary to use it. Such an exposure apparatus
In the case of air in the path of the energy beam,
Cloudy substances and ozone O due to the reactionThreeEnergy beam
Absorbed substances are generated or air molecules directly
Since the energy beam is absorbed, nitrogen N TwoAnd helium H
It is necessary to replace the air with e or create a vacuum environment
There is.

【0011】しかしながら、上述した平面モータを用い
るステージ装置では、その性質上、静圧空気軸受け(エ
アベアリング)等を用いてステージを非接触で浮上支持
することから、上記のような非空気環境下では使用する
ことができない。
However, in the stage apparatus using the above-described flat motor, the stage is floated and supported in a non-contact manner by using a static pressure air bearing (air bearing) or the like. Can not be used.

【0012】本発明はかかる事情の下になされたもの
で、その第1の目的は、非空気環境下においても、支障
無く、ステージの位置・姿勢制御を行うことができると
ともにステージの構成の簡略化及び小型・軽量化が可能
なステージ装置を提供することにある。
The present invention has been made under such circumstances, and a first object of the present invention is to control the position and attitude of a stage without any trouble even in a non-air environment and to simplify the structure of the stage. It is an object of the present invention to provide a stage device that can be made smaller and smaller and lighter.

【0013】また、本発明の第2の目的は、スループッ
トの向上を図ることができる露光装置を提供することに
ある。
It is a second object of the present invention to provide an exposure apparatus capable of improving the throughput.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
係るステージ装置は、物体(W)を載置する載置面(3
4a)を有するステージ(WST)と;前記ステージを
移動面(36a)に沿って電磁力で駆動する第1の駆動
装置(6211〜62nn、36)と;前記ステージを前記
移動面と交差する方向に磁気力で駆動する第2の駆動装
置(60A〜60D、32)とを備える。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a stage device, comprising: a mounting surface (3) on which an object (W) is mounted;
4a) and stage (WST) having; a first driving device for driving an electromagnetic force along the moving surface (36a) of the stage and (62 11 ~62 nn, 36) ; intersect with the stage the moving surface A second driving device (60A to 60D, 32) that is driven by a magnetic force in a direction in which the driving force is applied.

【0015】これによれば、ステージは、第1の駆動装
置により、移動面に沿って電磁力で駆動され、第2の駆
動装置により、移動面と交差する方向に磁気力で駆動さ
れる。
According to this, the stage is driven by the first driving device by the electromagnetic force along the moving surface, and is driven by the second driving device by the magnetic force in a direction intersecting the moving surface.

【0016】ここで、「移動面に沿って駆動する」と
は、ステージを移動面に平行な面内における所定の一軸
方向、直交2軸方向、あるいは直交2軸方向及びその面
内の回転方向に駆動する場合のいずれをも含み、また、
「移動面と交差する方向に駆動する」とは、ステージの
姿勢を保ったままで移動面に交差する方向に沿って位置
を変化させる場合のみならず、その姿勢を変化させるよ
うにステージを移動面と交差する方向に駆動する場合の
双方を含む。
Here, "driving along the moving surface" means that the stage is moved in a predetermined uniaxial direction, orthogonal biaxial direction, or orthogonal biaxial direction in a plane parallel to the moving surface, and a rotational direction in the plane. Including the case of driving to
"Driving in the direction intersecting with the moving surface" means not only changing the position along the direction intersecting with the moving surface while maintaining the posture of the stage, but also moving the stage so as to change the posture. And the case of driving in a direction intersecting with.

【0017】従って、本発明によれば、ステージを、第
1の駆動装置により移動面内の3自由度方向について電
磁力で駆動し、残りの3自由度方向について磁気力で駆
動することが可能となり、これにより、非空気環境下に
おいても、支障無く、ステージの位置・姿勢制御が可能
となる。また、レベリングテーブル、エアベアリング等
が不要となり、ステージの小型・軽量化が可能となり、
これによりステージの位置制御性の向上が可能となる。
Therefore, according to the present invention, the stage can be driven by the first driving device with the electromagnetic force in the three degrees of freedom in the moving plane, and can be driven with the magnetic force in the remaining three directions of freedom. Accordingly, the position and orientation of the stage can be controlled without any trouble even in a non-air environment. In addition, a leveling table, air bearings, etc. are not required, making the stage smaller and lighter.
Thereby, the position controllability of the stage can be improved.

【0018】ここで、電磁力とは、ローレンツ力と同義
であり、次式で定義される。 F=BIL(B:磁束密度、I:電流、L:コイルの長
さ) また、磁気力とは、磁極を有した2つの物体が引きあっ
たり反発しあったりする力をいう。
Here, the electromagnetic force is synonymous with the Lorentz force and is defined by the following equation. F = BIL (B: magnetic flux density, I: current, L: length of coil) The magnetic force refers to a force of two objects having magnetic poles to pull or repel.

【0019】この場合において、請求項2に記載の発明
の如く、前記第1の駆動装置は、前記移動面(36a)
と対向するように前記ステージ(WST)に設けられた
可動子(6211〜62nn)と、該可動子との間の電磁相
互作用により前記ステージを駆動する固定子(48、5
1)とを有し、前記第2の駆動装置は、前記ステージの
前記載置面(34a)側に配設された磁石(60A〜6
0D)と、該磁石との間に生ずる前記磁気力を調節する
調節ユニット(32)とを備えていても良い。かかる場
合には、ステージは、固定子と可動子との間の電磁相互
作用により移動面に沿って可動子とともに駆動される。
また、調節ユニットによってステージの載置面側(移動
面と反対側)に配設された磁石との間に生じる磁気力が
調節されると、移動面と直交する軸方向及び移動面に対
する傾斜方向(ピッチング方向、ローリング方向)の内
の少なくとも一方向についてステージは駆動される。
In this case, as in the second aspect of the present invention, the first driving device includes the moving surface (36a).
Movers (62 11 to 62 nn ) provided on the stage (WST) so as to face the stage, and stators (48, 5) that drive the stage by electromagnetic interaction between the movers.
1), and the second driving device includes a magnet (60A to 60A) disposed on the mounting surface (34a) side of the stage.
0D) and an adjusting unit (32) for adjusting the magnetic force generated between the magnet and the magnet. In such a case, the stage is driven together with the mover along the moving surface by electromagnetic interaction between the stator and the mover.
When the adjusting unit adjusts the magnetic force generated between the stage and the magnet disposed on the mounting surface side (opposite to the moving surface), the axial direction orthogonal to the moving surface and the tilt direction with respect to the moving surface are adjusted. The stage is driven in at least one of the directions (pitching direction, rolling direction).

【0020】この場合において、請求項3に記載の発明
の如く、前記磁石(60A〜60D)は、前記ステージ
(WST)の前記載置面(34a)側に少なくとも3つ
配設され、前記調節ユニット(32)は、前記各磁石に
個別に対向する少なくとも3つの磁極部(38f〜38
i)を備えることが望ましい。かかる場合には、各磁石
とそれぞれ対向する磁極部との間の磁気力を、調節ユニ
ットによって調節することにより、移動面に直交する軸
方向、及び移動面内の直交2軸回りの回転方向のいずれ
の方向にもステージを駆動することが可能になる。
In this case, at least three magnets (60A to 60D) are arranged on the mounting surface (34a) side of the stage (WST), and the adjustment is performed. The unit (32) includes at least three magnetic pole portions (38f to 38f) individually facing each of the magnets.
It is desirable to have i). In such a case, the magnetic force between each magnet and the opposing magnetic pole part is adjusted by the adjusting unit, so that the axial direction orthogonal to the moving surface and the rotational direction around two orthogonal axes in the moving surface are adjusted. The stage can be driven in any direction.

【0021】この場合において、磁石及び磁極部は、そ
れぞれ少なくとも3つあれば足りるが、請求項4に記載
の発明の如く、磁石は、前記ステージ(WST)の前記
載置面(34a)側の異なる位置に偶数個配置され、各
磁石のそれぞれに対向して前記磁極部が各1つ配置され
ていてもよい。かかる場合には、ステージの位置・姿勢
制御のための磁気回路の構成が、磁石及び磁極部が奇数
個の場合に比べて容易になる。
In this case, at least three magnets and at least three magnetic poles are sufficient. However, as in the invention according to claim 4, the magnet is provided on the mounting surface (34a) side of the stage (WST). An even number may be arranged at different positions, and one of the magnetic pole portions may be arranged to face each of the magnets. In such a case, the configuration of the magnetic circuit for controlling the position / posture of the stage becomes easier as compared with the case where the number of magnets and magnetic poles is an odd number.

【0022】上記請求項3に記載のステージ装置におい
て、ステージは、三角形、あるいは五角形以上の多角形
状であっても構わないが、請求項5に記載の発明の如
く、前記ステージ(WST)が四角形状を有する場合に
は、前記磁石(60A〜60D)は、前記ステージの前
記載置面側の4角にそれぞれ各1つ配置され、各磁石の
それぞれに対向して前記磁極部(38f〜38i)が各
1つ配置されていることが望ましい。かかる場合には、
隣接する2つの磁石と当該各磁石に対向する磁極部との
間の磁気力と、残りの隣接する2つの磁石と当該各磁石
に対向する磁極部との間の磁気力とを、同時に増減させ
ることにより、ステージの位置を殆ど変化させることな
く、ステージを傾斜方向にのみ駆動することができる。
この場合、請求項6に記載の発明の如く、前記磁石(6
0A〜60D)は、2行2列のマトリクス状に配置さ
れ、相互に隣接する磁石同士の磁極が行方向、列方向に
ついて反対極性となるように配置されていることが望ま
しい。かかる場合には、隣接する磁石をそれぞれ含む4
つの磁気回路が容易に構成される。
In the stage apparatus according to the third aspect, the stage may be triangular or polygonal with a pentagon or more, but as in the invention according to the fifth aspect, the stage (WST) is square. In the case of having a shape, one of the magnets (60A to 60D) is disposed at each of the four corners on the mounting surface side of the stage, and the magnetic pole portions (38f to 38i) face each of the magnets. ) Are desirably arranged one by one. In such cases,
The magnetic force between two adjacent magnets and the magnetic pole part facing each magnet and the magnetic force between the remaining two adjacent magnets and the magnetic pole part facing each magnet are simultaneously increased and decreased. Thus, the stage can be driven only in the tilt direction without substantially changing the position of the stage.
In this case, as in the invention described in claim 6, the magnet (6
0A to 60D) are preferably arranged in a matrix of 2 rows and 2 columns, and arranged so that the magnetic poles of mutually adjacent magnets have opposite polarities in the row and column directions. In such a case, 4 including each adjacent magnet
One magnetic circuit is easily configured.

【0023】上記請求項3〜6に記載の各発明に係るス
テージ装置において、移動面は鉛直面でも勿論構わない
が、請求項7に記載の発明の如く、前記移動面(36
a)が水平面である場合には、前記磁石と前記各磁極部
との間隔が所定の値であるときに、前記ステージ(WS
T)、前記可動子(6211〜62nn)及び前記磁石(6
0A〜60D)の全体の自重と、前記磁石と前記各磁極
との間の磁気力の合計とが釣り合うように、前記磁石の
定常状態の磁力が設定されていることが望ましい。かか
る場合には、例えば各磁石が永久磁石である場合に、磁
気力を調整することなく、ステージの自重を磁気力によ
り支えた状態でステージを定常状態の位置に保持するこ
とができる。従って、この場合、定常状態からのステー
ジの位置・姿勢の調整を僅かのエネルギで実現すること
が可能になる。
In the stage apparatus according to each of the third to sixth aspects of the present invention, the moving surface may be a vertical surface, but the moving surface (36) may be, as in the seventh aspect of the invention.
When a) is a horizontal plane, when the distance between the magnet and each of the magnetic pole portions is a predetermined value, the stage (WS)
T), the mover (62 11 to 62 nn ) and the magnet (6
Preferably, the steady state magnetic force of the magnet is set so that the total weight of the magnets (0A to 60D) and the total magnetic force between the magnet and each of the magnetic poles are balanced. In such a case, for example, when each magnet is a permanent magnet, the stage can be held at a steady state position while adjusting its own weight by the magnetic force without adjusting the magnetic force. Therefore, in this case, it is possible to adjust the position and orientation of the stage from a steady state with a small amount of energy.

【0024】上記請求項3〜7に記載の各発明に係るス
テージ装置において、請求項8に記載の発明の如く、前
記少なくとも3つの磁極部相互間は、磁性体材料により
連結されていても良い。
In the stage device according to each of the third to seventh aspects of the present invention, as in the eighth aspect of the present invention, the at least three magnetic pole portions may be connected to each other by a magnetic material. .

【0025】請求項9に記載の発明は、光学系(PL又
はPL1)を介したエネルギビームにより基板(W)を
露光して所定のパターンを前記基板に転写する露光装置
であって、請求項1〜8のいずれか一項に記載のステー
ジ装置(30)を備え、該ステージ装置を構成する前記
ステージ(WST)を前記基板を保持する基板ステージ
として具備することを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus for exposing a substrate (W) by an energy beam via an optical system (PL or PL1) and transferring a predetermined pattern to the substrate. A stage device (30) according to any one of claims 1 to 8, wherein the stage (WST) constituting the stage device is provided as a substrate stage for holding the substrate.

【0026】これによれば、ステージ装置により、非空
気環境下においても、支障無く、ステージの位置・姿勢
制御を行うことができ、ステージの簡略化及び小型・軽
量化が可能となる。従って、ステージのより高速化、高
加速度化が可能となるとともに、位置制御制性の向上に
伴う位置決め整定時間等の短縮により、スループットの
向上を図ることが可能になる。
According to this, the position and attitude of the stage can be controlled without any trouble even in a non-air environment by the stage device, and the stage can be simplified and the size and weight can be reduced. Accordingly, it is possible to increase the speed and acceleration of the stage, and it is possible to improve the throughput by shortening the positioning settling time and the like accompanying the improvement of the position control performance.

【0027】請求項10に記載の発明は、光学系(PL
又はPL1)を介したエネルギビームにより基板(W)
を露光して所定のパターンを前記基板に転写する露光装
置であって、請求項2〜8のいずれか一項に記載のステ
ージ装置(30)を備え、該ステージ装置を構成する前
記ステージ(WST)を前記基板を保持する基板ステー
ジとして具備し、前記ステージ装置を構成する前記第1
の駆動装置の固定子が、前記光学系を保持する保持部
(20)と振動に関して独立していることを特徴とす
る。
According to a tenth aspect of the present invention, an optical system (PL)
Or the substrate (W) by the energy beam via PL1)
An exposure apparatus for exposing a predetermined pattern onto the substrate by exposing the stage, and comprising the stage device (30) according to any one of claims 2 to 8, wherein the stage (WST) constituting the stage device is provided. ) As a substrate stage for holding the substrate, and the first device constituting the stage device.
Is characterized in that the stator of the driving device is independent of the holding portion (20) holding the optical system with respect to vibration.

【0028】これによれば、ステージ装置により、非空
気環境下においても、支障無く、ステージの位置・姿勢
制御を行うことができ、ステージの簡略化及び小型・軽
量化が可能となるので、上記と同様にスループットの向
上を図ることが可能になるのに加え、第1の駆動装置の
固定子が、前記光学系を保持する保持部と振動に関して
独立しているので、ステージの駆動によって生じる反力
が光学系の振動要因となることがなく、光学系の振動に
起因するパターン転写位置ずれ等の発生を防止できるの
で高精度な露光が可能になる。
According to this, the position and attitude of the stage can be controlled without any trouble even in a non-air environment by the stage device, and the stage can be simplified and reduced in size and weight. In addition to the fact that the throughput can be improved in the same manner as described above, the stator of the first drive device is independent of the holding portion holding the optical system with respect to vibration, so that the The force does not become a factor of vibration of the optical system, and it is possible to prevent the occurrence of a pattern transfer position shift or the like due to the vibration of the optical system, so that highly accurate exposure can be performed.

【0029】上記請求項9及び10に記載の各発明に係
る露光装置において、請求項11に記載の発明の如く、
前記光学系が荷電粒子線鏡筒(82)を備えた荷電粒子
線光学系(PL1)である場合、前記荷電粒子線鏡筒か
らの荷電粒子線の出射端部の出射口を除く部分を覆う筒
状の磁気シールド(90)を更に備えてることが望まし
い。かかる場合には、磁気シールドにより第2の駆動装
置で発生する磁気力の影響により、荷電粒子線鏡筒(8
2)から出射される荷電粒子線が予期しない方向に偏向
されるのを防止することができ、荷電粒子線、例えば電
子ビーム、イオンビーム等を用いた高精度な露光が可能
になる。
In the exposure apparatus according to the ninth and tenth aspects of the present invention, as in the eleventh aspect,
When the optical system is a charged particle beam optical system (PL1) including a charged particle beam column (82), a portion excluding the exit of the exit end of the charged particle beam from the charged particle beam column is covered. It is desirable to further include a cylindrical magnetic shield (90). In such a case, the charged particle beam column (8) is influenced by the magnetic force generated in the second drive device by the magnetic shield.
The charged particle beam emitted from 2) can be prevented from being deflected in an unexpected direction, and highly accurate exposure using a charged particle beam, for example, an electron beam or an ion beam can be performed.

【0030】この場合において、請求項12に記載の発
明の如く、前記磁気シールド(90)は、内筒(92)
とこの内筒の周囲に所定のクリアランスを介して配置さ
れた外筒(94)とを有する2重構造となっており、前
記外筒が前記内筒に比べて透磁率の小さな材料によって
形成されていても良い。
In this case, as in the twelfth aspect of the present invention, the magnetic shield (90) includes the inner cylinder (92).
And an outer cylinder (94) arranged around the inner cylinder with a predetermined clearance therebetween. The outer cylinder is formed of a material having a lower magnetic permeability than the inner cylinder. May be.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】《第1の実施形態》以下、本発明
の第1の実施形態を図1〜図6に基づいて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0032】図1には、第1の実施形態の露光装置10
0の構成が断面図にて概略的に示されている。この露光
装置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査
型露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパ
である。後述するように、本実施形態では、投影光学系
PLが設けられているので、以下においては、その投影
光学系PLの光軸AX方向をZ軸方向、これに直交する
面内でレチクルRとウエハWとが相対走査される方向を
Y軸方向、これらZ軸及びY軸に直交する方向をX軸方
向として説明を行う。
FIG. 1 shows an exposure apparatus 10 according to the first embodiment.
0 is schematically shown in cross section. The exposure apparatus 100 is a step-and-scan type scanning exposure apparatus, that is, a so-called scanning stepper. As will be described later, in the present embodiment, since the projection optical system PL is provided, the optical axis AX direction of the projection optical system PL will be hereinafter referred to as the Z-axis direction, and the reticle R will be in a plane orthogonal to the Z-axis direction. The direction in which the wafer W is relatively scanned will be described as a Y-axis direction, and a direction orthogonal to these Z-axis and Y-axis will be described as an X-axis direction.

【0033】この露光装置100は、照明光学系12、
マスクとしてのレチクルRを保持するレチクルステージ
RST、光学系としての投影光学系PL、該投影光学系
PLを保持する保持部としての本体コラム20、基板
(及び物体)としてのウエハWを保持してX、Y、Z、
θx、θy、θz方向の6自由度方向に駆動するステー
ジ装置としての6自由度駆動装置30等を備えている。
The exposure apparatus 100 includes an illumination optical system 12,
A reticle stage RST that holds a reticle R as a mask, a projection optical system PL as an optical system, a main body column 20 as a holding unit that holds the projection optical system PL, and a wafer W that holds a substrate (and an object) X, Y, Z,
A six-degree-of-freedom drive device 30 or the like is provided as a stage device that is driven in six degrees of freedom in the θx, θy, and θz directions.

【0034】この露光装置100は、実際には、内部の
温度・湿度が高精度に調整され、高度に防塵された不図
示のエンバイロメンタル・チャンバ内に収納され、この
チャンバ内には、窒素ガスN2が充填されている。この
露光装置の露光用光源としては、波長193nmのパル
ス紫外光を発生する不図示のArFエキシマレーザ光源
が用いられている。このArFエキシマレーザ光源は、
実際には、露光装置100が設置される超クリーンルー
ムに比べてクリーン度の低いサービスルームに設置され
ている。このエキシマレーザ光源は、不図示のビームマ
ッチングユニットを介して照明光学系12に接続されて
いる。
The exposure apparatus 100 is actually housed in an unillustrated environmental chamber whose temperature and humidity are adjusted with high precision and is highly dust-proof. N 2 is filled. As an exposure light source of this exposure apparatus, an ArF excimer laser light source (not shown) that generates pulsed ultraviolet light having a wavelength of 193 nm is used. This ArF excimer laser light source
Actually, the exposure apparatus 100 is installed in a service room having a lower degree of cleanliness than the ultra-clean room in which the exposure apparatus 100 is installed. This excimer laser light source is connected to the illumination optical system 12 via a beam matching unit (not shown).

【0035】前記照明光学系12は、例えば特開平10
−214783号公報に開示されように、シャッタ、ビ
ームエキスパンダ、2次光源形成光学系(フライアイレ
ンズ系)、振動ミラー、集光レンズ系、レチクルブライ
ンド、及び結像レンズ系等(いずれも不図示)から構成
され、露光用照明光(パルス紫外光)ILによりレチク
ルR上の矩形(あるいは円弧状)の照明領域IARを均
一な照度で照明する。
The illumination optical system 12 is, for example, disclosed in
As disclosed in US Pat. No. 2,214,783, a shutter, a beam expander, a secondary light source forming optical system (fly-eye lens system), a vibrating mirror, a condenser lens system, a reticle blind, an image forming lens system, etc. Illuminate a rectangular (or arc-shaped) illumination area IAR on the reticle R with uniform illumination by exposure illumination light (pulse ultraviolet light) IL.

【0036】前記レチクルステージRST上にはレチク
ルRが、例えば静電吸着により固定されている。また、
このレチクルステージRSTは、レチクルベース14上
をローレンツ力又はリアクタンス力を用いた磁気浮上型
のリニアモータ等で構成されたレチクル駆動部15(図
1では図示省略、図5参照)により、所定の走査方向
(ここではY軸方向)に指定された走査速度で移動可能
となっている。また、このレチクルステージRSTは、
XY面内でY軸方向、X軸方向及びθz方向(Z軸回り
の回転方向)に微少駆動可能な構成となっている。な
お、レチクルベース14は、後述する本体コラム20を
構成する架台18の天板部を構成している。
A reticle R is fixed on the reticle stage RST by, for example, electrostatic attraction. Also,
The reticle stage RST performs a predetermined scan on a reticle base 14 by a reticle drive unit 15 (not shown in FIG. 1; see FIG. 5) composed of a magnetic levitation type linear motor using Lorentz force or reactance force. It is possible to move at a designated scanning speed in the direction (here, the Y-axis direction). Also, this reticle stage RST
It is configured so that it can be finely driven in the Y-axis direction, the X-axis direction, and the θz direction (the rotation direction around the Z-axis) in the XY plane. The reticle base 14 constitutes a top plate of a gantry 18 constituting a main body column 20 described later.

【0037】レチクルステージRSTの移動面内の位置
は、レチクルベース14上に固定された位置検出装置で
あるレチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」
という)16によって例えば0.5〜1nm程度の分解
能で常時検出される。
The position of the reticle stage RST in the moving plane is determined by a reticle laser interferometer (hereinafter, “reticle interferometer”) which is a position detecting device fixed on the reticle base 14.
) Is always detected with a resolution of, for example, about 0.5 to 1 nm.

【0038】レチクル干渉計16からのレチクルステー
ジRSTの位置情報は制御装置50(図1では図示省
略、図5参照)に送られ、制御装置50ではレチクルス
テージRSTの位置情報に基づいてレチクル駆動部15
を介してレチクルステージRSTを駆動する。
The position information of the reticle stage RST from the reticle interferometer 16 is sent to a controller 50 (not shown in FIG. 1, see FIG. 5), and the controller 50 controls the reticle driving unit based on the position information of the reticle stage RST. Fifteen
Drives the reticle stage RST via the.

【0039】前記投影光学系PLは、レチクルステージ
RSTの図1における下方に配置され、その光軸AXの
方向がZ軸方向とされ、ここでは両側テレセントリック
な光学配置となるように光軸AX方向に沿って所定間隔
で配置された複数枚のレンズエレメントから成る屈折光
学系が使用されている。この投影光学系PLは所定の投
影倍率、例えば1/5(あるいは1/4)を有する縮小
光学系である。このため、照明光学系12からの照明光
ILによってレチクルRの照明領域IARが照明される
と、このレチクルRを通過した照明光により、投影光学
系PLを介してレチクルRの照明領域IAR内の回路パ
ターンの縮小像(部分倒立像)が表面にフォトレジスト
が塗布されたウエハW上の照明領域IARに共役な露光
領域IAに形成される。
The projection optical system PL is disposed below the reticle stage RST in FIG. 1, and the direction of the optical axis AX is the Z-axis direction. In this case, the optical axis AX is set so that the optical arrangement is telecentric on both sides. A refracting optical system composed of a plurality of lens elements arranged at predetermined intervals along is used. The projection optical system PL is a reduction optical system having a predetermined projection magnification, for example, 1/5 (or 1/4). Therefore, when the illumination area IAR of the reticle R is illuminated by the illumination light IL from the illumination optical system 12, the illumination light passing through the reticle R causes the illumination area IAR of the reticle R to pass through the projection optical system PL. A reduced image (partially inverted image) of the circuit pattern is formed in an exposure area IA conjugate to an illumination area IAR on a wafer W having a surface coated with a photoresist.

【0040】前記本体コラム20は、後述する6自由度
駆動装置30を構成する電磁石ユニット32の上面に設
けられた複数(ここでは4つ)の防振台22を介して水
平に支持された鏡筒定盤24と、この鏡筒定盤24の上
面に固定された架台18とから構成されている。鏡筒定
盤24には、その中央部に平面視で円形の開口24aが
形成され、この開口24a内に投影光学系PLが上方か
ら挿入されている。投影光学系PLの高さ方向の中央や
や下側の部分には、フランジ部26が設けられ、このフ
ランジ部26を介して投影光学系PLが鏡筒定盤24に
よって下方から支持されている。
The main body column 20 is horizontally supported by a plurality (four in this case) of vibration isolating tables 22 provided on the upper surface of an electromagnet unit 32 constituting a six-degree-of-freedom driving device 30 described later. It comprises a barrel base 24 and a gantry 18 fixed to the upper surface of the lens barrel base 24. The lens barrel base 24 has a circular opening 24a formed in a central portion thereof in plan view, and the projection optical system PL is inserted into the opening 24a from above. A flange 26 is provided at a portion slightly below the center in the height direction of the projection optical system PL, and the projection optical system PL is supported by the lens barrel base 24 from below through the flange 26.

【0041】前記架台18は、鏡筒定盤24の上面に投
影光学系PLを取り囲むように鉛直方向に沿って配設さ
れた4本の脚部28と、これら4本の脚部28上端部相
互間を連結する天板部、すなわちレチクルベース14と
を備えている。
The gantry 18 has four legs 28 arranged vertically on the upper surface of the lens barrel base 24 so as to surround the projection optical system PL, and upper ends of these four legs 28. A reticle base 14 is provided, which is a top plate portion that connects between them.

【0042】本実施形態では、本体コラム20に伝わる
床面FD側からの微振動は、前記4つの防振台22によ
ってマイクロGレベルで絶縁されるようになっている。
In the present embodiment, the micro vibration transmitted from the floor FD to the main body column 20 is insulated at the micro G level by the four vibration isolating tables 22.

【0043】前記6自由度駆動装置30は、前記防振台
22及び本体コラム20の土台部を構成する調節ユニッ
トとしての電磁石ユニット32と、ウエハWを保持する
可動体34と、その上面に移動面36aが形成されたベ
ース部36との3部分から構成されている。
The six-degree-of-freedom driving device 30 includes an electromagnet unit 32 as an adjustment unit constituting a base portion of the vibration isolating table 22 and the main body column 20, a movable body 34 holding the wafer W, and a movable body 34 It is composed of three parts, a base part 36 on which a surface 36a is formed.

【0044】前記電磁石ユニット32は、コア部材と電
機子コイルとから構成される。これを更に詳述すると、
コア部材38は、図2の斜視図に示されるように、ほぼ
正方形枠状の基台部38aと、この基台部38aの4つ
のコーナーから鉛直上方に延設された4本の柱部38
b、38c、38d、38e(但し、図2においては紙
面奥側の柱部38cは図示せず、図1参照)と、各柱部
38b、38c、38d、38eのそれぞれから基台部
38aの中心に向かって水平に延びる4つのアーム部3
8f、38g、38h、38iとを有し、これら各部が
鉄などの磁性体材料によって一体成形されている。前記
各柱部38b、38c、38d、38eに電機子コイル
40B、40C、40D、40E(但し、図2において
は紙面奥側の電機子コイル40Cは図示せず、図1参
照)がそれぞれ巻回されている。電機子コイル40B、
40C、40D、40Eは、電流駆動回路70を介して
制御装置50に接続されている(図5参照)。
The electromagnet unit 32 comprises a core member and an armature coil. To elaborate this further,
As shown in the perspective view of FIG. 2, the core member 38 has a substantially square frame-shaped base portion 38a, and four pillar portions 38 extending vertically upward from four corners of the base portion 38a.
b, 38c, 38d, and 38e (in FIG. 2, the column 38c on the far side of the drawing is not shown; see FIG. 1), and each of the columns 38b, 38c, 38d, and 38e is used to form the base 38a. Four arms 3 extending horizontally toward the center
8f, 38g, 38h, and 38i, each of which is integrally formed of a magnetic material such as iron. Armature coils 40B, 40C, 40D, and 40E are wound around the pillar portions 38b, 38c, 38d, and 38e (however, the armature coil 40C on the back side of the drawing is not shown in FIG. 2; see FIG. 1). Have been. Armature coil 40B,
40C, 40D, and 40E are connected to the control device 50 via the current drive circuit 70 (see FIG. 5).

【0045】図3には、図1のA−A線に沿って見た電
磁石ユニット32の平面図が示されている。この図3に
おいて、4角の斜線部は、防振台22が載置される場所
を示す。この図3に示されるように、隣接するアーム部
相互間(38fと38gとの間、38gと38hとの
間、38hと38iとの間、38iと38fとの間)
は、例えばセラミックのような非磁性体部材42でそれ
ぞれ埋められている。なお、図2においては、アーム部
38f〜38iの形状をわかりやすくするために、非磁
性体部材42が仮想線で示されている。また、図1は、
図3のB−B線に沿った断面を、非磁性体部材42を仮
想線で示す部分以外省略して概略的に示すものである。
FIG. 3 is a plan view of the electromagnet unit 32 as viewed along the line AA in FIG. In FIG. 3, a hatched portion of a square indicates a place where the anti-vibration table 22 is placed. As shown in FIG. 3, between adjacent arms (between 38f and 38g, between 38g and 38h, between 38h and 38i, between 38i and 38f).
Are respectively filled with non-magnetic members 42 such as ceramics. In FIG. 2, the non-magnetic member 42 is shown by imaginary lines in order to easily understand the shapes of the arm portions 38f to 38i. Also, FIG.
3 schematically shows a cross section taken along the line BB of FIG. 3, with the non-magnetic member 42 omitted except for a portion indicated by a virtual line.

【0046】これら図1及び図2からわかるように、ア
ーム部38f〜38iの下面側は、先端部の一部を除
き、その表面に所定深さの凹部が形成されており、この
凹部を埋めるように前記非磁性体部材42が下面側に回
り込んでいる。このように、アーム部38f〜38iの
下面側に凹部をそれぞれ形成した主たる理由は、各アー
ム部38f〜38iの先端部にのみ磁極部(磁極面)を
形成するためである。
As can be seen from FIGS. 1 and 2, the lower surfaces of the arm portions 38f to 38i have a concave portion with a predetermined depth formed on the surface except for a part of the tip portion, and fill the concave portion. As described above, the non-magnetic member 42 goes around the lower surface. The main reason why the recesses are formed on the lower surfaces of the arms 38f to 38i is that the magnetic poles (magnetic pole surfaces) are formed only at the tips of the arms 38f to 38i.

【0047】以上のようにして前記4つのアーム部38
f〜38iと、非磁性体部材42とによってほぼ正方形
板状の構造体が構成され、この構造体の下面はほぼ同一
平面となっている。また、図3に示されるように、上記
の正方形板状の構造体の中心部に円錐台状の凹部が形成
され、さらにこの凹部の中心に照明光ILの通路となる
円形開口が形成されている(図1、図2参照)。なお、
アーム部38f〜38iの下面側に凹部を非磁性体部材
42で埋め、その表面を同一平面としたのは、後述する
可動体34の搬送の際の便宜のためのである。
As described above, the four arm portions 38
f-38i and the non-magnetic member 42 form a substantially square plate-shaped structure, and the lower surface of this structure is substantially coplanar. Further, as shown in FIG. 3, a truncated cone-shaped recess is formed at the center of the above-mentioned square plate-shaped structure, and a circular opening serving as a passage of the illumination light IL is formed at the center of the recess. (See FIGS. 1 and 2). In addition,
The reason why the concave portion is filled with the non-magnetic member 42 on the lower surface side of the arm portions 38f to 38i and the surface thereof is made to be the same plane is for convenience in transporting the movable body 34 described later.

【0048】以下の説明においては、特に必要のある場
合を除き、アーム部38f、38g、38h、38iを
適宜「磁極部38f、38g、38h、38i」と呼ぶ
ものとする。
In the following description, the arm portions 38f, 38g, 38h, and 38i will be referred to as "magnetic pole portions 38f, 38g, 38h, and 38i" as appropriate, unless otherwise required.

【0049】前記ベース部36は、図2に示されるよう
に、コア部材38の基台部38aの内部空間に配置可能
で、平面視ほぼ正方形で所定高さの直方体形状を有して
いる。このベース部36は、図1に示されるように、床
面FDに直接固定されている。
As shown in FIG. 2, the base portion 36 can be disposed in the internal space of the base portion 38a of the core member 38, and has a rectangular parallelepiped shape having a substantially square shape in plan view and a predetermined height. The base 36 is directly fixed to the floor FD as shown in FIG.

【0050】ベース部36は、床面FDに固定された上
面側に2段の段付きの平面視正方形状の凹部が形成され
た非磁性体材料から成る有底四角柱状のベース本体46
と、このベース本体46の下側の段部に上方から嵌め込
まれた板状の磁性体材料(例えば鉄)から成るヨーク4
8と、このヨーク48の上面にXY2次元方向に沿って
正方マトリクス状に配置されたm×m個(図1ではm=
8)の電機子コイル5111〜51mmと、ベース本体46
の上側の段部に上方から嵌め込まれ、その上面に移動面
36aが形成された非磁性体材料であるセラミック板5
2とを備えている。本実施形態では、各電機子コイル5
1として、中空の正方形コイルが用いられている。以下
の説明においては、電機子コイル5111〜51mmを纏め
て、適宜「電機子コイル群51」と呼ぶものとする。本
実施形態では、ヨーク48と、電機子コイル群51とに
よっていわゆる平面モータの固定子が構成されている。
The base portion 36 is a bottomed quadrangular prism-shaped base body 46 made of a non-magnetic material having a two-step stepped square-shaped recess formed in a plan view on the upper surface side fixed to the floor surface FD.
And a yoke 4 made of a plate-shaped magnetic material (for example, iron) fitted into the lower step portion of the base body 46 from above.
8 and m × m (m = m in FIG. 1) arranged in a square matrix on the upper surface of the yoke 48 along the XY two-dimensional direction.
8) The armature coil 51 11 to 51 mm and the base body 46
A ceramic plate 5 made of a non-magnetic material, which is fitted into the upper step portion from above and has a moving surface 36a formed on the upper surface thereof.
2 is provided. In the present embodiment, each armature coil 5
As 1, a hollow square coil is used. In the following description, the armature coils 51 11 to 51 mm will be collectively referred to as “armature coil group 51” as appropriate. In the present embodiment, the yoke 48 and the armature coil group 51 constitute a so-called planar motor stator.

【0051】前記移動体34は、図4に示されるよう
に、所定厚さの正方形板状の磁性体部材から成るステー
ジとしてのウエハステージWSTと、このウエハステー
ジWSTの上面(移動面36aと反対側の面)の4角に
それぞれ各1つ、2行2列のマトリクス状に配置された
Z軸方向に着磁された永久磁石から成る磁石としての磁
気力駆動用磁石60A、60B、60C、60Dと、ウ
エハステージWSTの下面側に正方マトリクス状に配置
されたn×n個(ここでは、n=5)のZ軸方向に着磁
された永久磁石から成る電磁力駆動用磁石6211〜62
nnとを備えている。
As shown in FIG. 4, the moving body 34 includes a wafer stage WST as a stage made of a square plate-shaped magnetic member having a predetermined thickness, and an upper surface of the wafer stage WST (opposite to the moving surface 36a). Magnetic force driving magnets 60A, 60B, 60C as permanent magnets magnetized in the Z-axis direction and arranged in a matrix of two rows and two columns, one at each of the four corners (side surface). 60D and electromagnetic force driving magnets 62 11 to n × n (here, n = 5) permanent magnets arranged in a square matrix on the lower surface side of wafer stage WST and magnetized in the Z-axis direction. 62
nn .

【0052】前記4つの磁気力駆動用磁石60A、60
B、60C、60Dは、相互に隣接する磁石同士の磁極
が行方向、列方向について反対極性とされている。具体
的には、磁気力駆動用磁石60A、60Cの磁極面がS
極、磁気力駆動用磁石60B、60Dの磁極面がN極で
ある。また、これらの磁気力駆動用磁石60A、60
B、60C、60Dの上面には、ボール64が回転自在
にそれぞれ取り付けられている。それぞれのボール64
は、磁気力駆動用磁石60A、60B、60C、60D
の上面の上方に一部露出している。
The four magnetic force driving magnets 60A, 60
In B, 60C, and 60D, the magnetic poles of the magnets adjacent to each other have opposite polarities in the row direction and the column direction. Specifically, the magnetic pole faces of the magnetic force driving magnets 60A and 60C are S
The magnetic pole faces of the magnetic force driving magnets 60B and 60D are N poles. In addition, these magnetic force driving magnets 60A, 60A
Balls 64 are rotatably mounted on the upper surfaces of B, 60C, and 60D, respectively. 64 for each ball
Are magnetic force driving magnets 60A, 60B, 60C, 60D
Is partially exposed above the upper surface of the.

【0053】前記電磁力駆動用磁石6211〜62nnは、
前述した固定子(48、51)に対応する平面モータの
可動子を構成するもので、ここでは行方向、列方向につ
いて交番磁界が生ずるように極性の異なる永久磁石が交
互に配置されている。これらの電磁力駆動用磁石6211
〜62nnの配列間隔は、前述したベース部36内の電機
子コイル群51の配列間隔と所定の関係にある。なお、
本実施形態では、ウエハステージWSTとして板状の磁
性体部材(例えば鉄)が用いられているので、より厳密
に言えば、上記平面モータの可動子は、電磁力駆動用磁
石6211〜62 nnとウエハステージWSTの下面側の一
部によって構成される。
The magnet for driving electromagnetic force 6211~ 62nnIs
For the planar motor corresponding to the stator (48, 51) described above,
It constitutes a mover.
Permanent magnets of different polarities to produce an alternating magnetic field
They are placed on each other. These electromagnetic force driving magnets 6211
~ 62nnThe arrangement interval of the
It has a predetermined relationship with the arrangement interval of the child coil groups 51. In addition,
In the present embodiment, a plate-like magnetic
Stricter due to the use of body members (eg iron)
In other words, the mover of the planar motor is
Stone 6211~ 62 nnAnd one of the lower side of wafer stage WST.
It is composed of a part.

【0054】このようにして6自由度駆動装置30が、
構成されているが、その駆動原理等については、後述す
る。
In this way, the six-degree-of-freedom driving device 30
The driving principle and the like will be described later.

【0055】前記ウエハステージWSTの上面34aは
ウエハ載置面とされ、該ウエハ載置面34a上に不図示
の静電チャックを介してウエハWが吸着され固定されて
いる。また、このウエハステージWSTのXY面内の位
置(すなわちウエハWの位置)は、図1に示される位置
検出装置であるウエハレーザ干渉計(以下、「ウエハ干
渉計」という)68によって例えば0.5〜1nm程度
の分解能で常時検出されている。このウエハ干渉計68
の固定鏡(参照鏡)Mrは投影光学系PLの鏡筒の下端
部近傍に固定されている。ここで、実際には、図5に示
されるように、ウエハ干渉計68は、走査方向であるY
軸方向位置計測用のウエハY干渉計68Yと、非走査方
向であるX軸方向位置計測用のウエハX干渉計68Xと
が設けられているが、図1ではこれらが代表的にウエハ
干渉計68として示されている。これらのウエハX干渉
計68X、ウエハY干渉計68Yの少なくともいずれか
一方はヨーイング(θz回転)計測が可能な多軸干渉計
が用いられ、これらのウエハ干渉計68X、68Yから
の干渉計ビームが照射されるウエハステージWSTの側
面はそれぞれ鏡面加工が施され、反射面とされている。
The upper surface 34a of the wafer stage WST is used as a wafer mounting surface, and the wafer W is attracted and fixed on the wafer mounting surface 34a via an electrostatic chuck (not shown). The position of wafer stage WST in the XY plane (that is, the position of wafer W) is set to, for example, 0.5 by a wafer laser interferometer (hereinafter, referred to as “wafer interferometer”) 68 which is the position detecting device shown in FIG. It is always detected with a resolution of about 1 nm. This wafer interferometer 68
Is fixed near the lower end of the lens barrel of the projection optical system PL. Here, in actuality, as shown in FIG. 5, the wafer interferometer 68
A wafer Y interferometer 68Y for axial position measurement and a wafer X interferometer 68X for position measurement in the X-axis direction, which is a non-scanning direction, are provided. In FIG. It is shown as At least one of the wafer X interferometer 68X and the wafer Y interferometer 68Y uses a multi-axis interferometer capable of measuring yawing (θz rotation), and interferometer beams from these wafer interferometers 68X and 68Y are used. The side surface of the wafer stage WST to be irradiated is mirror-finished, and is used as a reflection surface.

【0056】この場合、図1から容易に想像されるよう
に、ウエハ干渉計68のそれぞれは、前述したアーム部
38f〜38iと非磁性体部材42とから成る正方形板
状の構造体を上下方向に貫通した状態で、鏡筒定盤24
に吊り下げ支持されている。このような構成が可能とな
るように、非磁性体部材42には、図3に示されるよう
に、貫通孔42a、42bが、−X方向端部、−Y方向
端部近傍にそれぞれ形成されている。
In this case, as can be easily imagined from FIG. 1, each of the wafer interferometers 68 moves the above-described square plate-shaped structure including the arm portions 38f to 38i and the nonmagnetic member 42 in the vertical direction. The lens barrel surface plate 24
It is suspended and supported. As shown in FIG. 3, through holes 42 a and 42 b are formed in the non-magnetic member 42 near the −X direction end and the −Y direction end, respectively, so that such a configuration is possible. ing.

【0057】前記ウエハ干渉計68からのウエハステー
ジWSTの位置情報(又は速度情報)は制御装置50に
送られ、制御装置50では前記位置情報(又は速度情
報)に基づいて可動体34のXY面内の移動を後述する
ようにして制御する。
The position information (or speed information) of the wafer stage WST from the wafer interferometer 68 is sent to the control device 50, and the control device 50 controls the XY plane of the movable body 34 based on the position information (or speed information). Is controlled as described later.

【0058】更に、この露光装置100では、図1に示
されるように、投影光学系PLの最良結像面に向けて複
数のスリット像を形成するための結像光束(検出ビーム
FB)を光軸AX方向に対して斜め方向より供給する照
射光学系AF1と、その結像光束のウエハWの表面での
各反射光束をそれぞれスリットを介して受光する受光光
学系AF2とから成る斜入射方式の多点焦点位置検出系
AFがフォーカス・レベリングセンサとして設けられて
いる。この多点焦点位置検出系AF(AF1、AF2)と
しては、例えば特開平5ー190423号公報に開示さ
れるものと同様の構成のものが用いられ、ウエハ表面の
複数点の結像面に対するZ方向の位置偏差を検出し、ウ
エハWと投影光学系PLとが所定の間隔を保つようにウ
エハステージWSTをZ方向及び傾斜方向に駆動するた
めに用いられる。
Further, in this exposure apparatus 100, as shown in FIG. 1, an image forming light beam (detection beam FB) for forming a plurality of slit images toward the best image forming plane of the projection optical system PL is emitted. an irradiation optical system AF 1 supplies from an oblique direction with respect to the axis AX direction, oblique incidence consisting respective reflected light beams respectively received through the slit light receiving optical system AF 2 Metropolitan on the surface of the wafer W of the imaging light beam A multi-point focal position detection system AF is provided as a focus / leveling sensor. As the multi-point focal position detection system AF (AF 1 , AF 2 ), for example, one having the same configuration as that disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-190423 is used. Is used to drive the wafer stage WST in the Z direction and the tilt direction so that the wafer W and the projection optical system PL maintain a predetermined distance from each other.

【0059】なお、実際には、X方向、Y方向に対して
45度傾斜した方向から照射光学系AF1からの検出ビ
ームFBがウエハ面に照射され、このウエハ面からの反
射光を受光光学系AF2が受光できるように、照射光学
系AF1、受光光学系AF2がそれぞれ配置されている
が、図1では作図の便宜上投影光学系PLのX軸方向の
両側に照射光学系AF1、受光光学系AF2を配置した状
態が示されている。照射光学系AF1は、図3の開口3
8jを介して不図示の支持部材によって鏡筒定盤24に
吊り下げ支持され、受光光学系AF2は、図3の開口3
8kを介して不図示の支持部材によって鏡筒定盤24に
吊り下げ支持されている。
[0059] In practice, irradiates the detection beam FB is the wafer surface from the X-direction, Y irradiation optical system AF from 45 degrees inclined to the direction 1, the optical receiving reflected light from the wafer surface as system AF 2 can be received, the irradiation optical system AF 1, receiving but optical system AF 2 are disposed respectively, for convenience the X axis direction of the irradiation optical system AF on both sides of the projection optical system PL of the drawing in FIG. 1 1 , the state of arranging the light-receiving optical system AF 2 is shown. The irradiation optical system AF 1 is provided with an aperture 3 shown in FIG.
The light receiving optical system AF 2 is suspended from and supported by the lens barrel base 24 via a support member (not shown) through the light receiving optical system AF 2 through the opening 3 in FIG.
The lens is suspended from the lens barrel base 24 by a support member (not shown) via 8k.

【0060】多点焦点位置検出系AFからのウエハ位置
情報は、制御装置50に送られ、制御装置50ではこの
ウエハ位置情報に基づいてウエハW表面のZ位置及び傾
斜量(Δθx、Δθy)を求め、これに基づいてウエハ
ステージWSTを所望の位置・姿勢となるようにZ方向
及び傾斜方向に駆動する。
The wafer position information from the multi-point focal position detection system AF is sent to the controller 50, and the controller 50 determines the Z position and the tilt amount (Δθx, Δθy) of the surface of the wafer W based on the wafer position information. Then, based on this, the wafer stage WST is driven in the Z direction and the tilt direction so as to have a desired position and posture.

【0061】図5には、露光装置100のステージ制御
系の構成が概略的に示されている。この図5のステージ
制御系は、マイクロコンピュータを中心として構成され
る制御装置50を中心に構成され、この制御装置50の
入力側にレチクル干渉計16、ウエハ干渉計68(68
X、68Y)、多点焦点位置検出系AF等が接続されて
いる。また、制御装置50の出力側には、電流駆動回路
70、レチクル駆動部15等が接続されている。電流駆
動回路70には、前述した電機子コイル40B〜40
E、電機子コイル群51等が接続されている。
FIG. 5 schematically shows a configuration of a stage control system of exposure apparatus 100. The stage control system shown in FIG. 5 is mainly composed of a control device 50 mainly composed of a microcomputer, and the reticle interferometer 16 and the wafer interferometer 68 (68
X, 68Y), a multi-point focal position detection system AF and the like are connected. The current drive circuit 70, the reticle drive unit 15, and the like are connected to the output side of the control device 50. The current driving circuit 70 includes the above-described armature coils 40B to 40B.
E, the armature coil group 51 and the like are connected.

【0062】次に上述した6自由度駆動装置30の駆動
原理及びウエハステージWSTの6自由度方向の位置・
姿勢制御について説明する。
Next, the driving principle of the above-described six-degree-of-freedom drive device 30 and the position of wafer stage WST in the six-degree-of-freedom direction are described.
The attitude control will be described.

【0063】前提として、駆動開始前の状態では、磁気
力駆動用磁石60A、60B、60C、60Dは、磁極
部38f、38g、38h、38iに1対1でそれぞれ
対向しており、電機子コイル40B〜40Eのいずれに
も電流を流さない初期状態では、磁気力駆動用磁石60
A、60B、60C、60Dと磁極部38f、38g、
38h、38iとの間の間隔が所定の値Lに保たれ、可
動体34が移動面36aに平行に、すなわち水平に保持
されている(図1参照)。すなわち、本実施形態では、
可動体34の自重と、磁気力駆動用磁石60A、60
B、60C、60Dと磁極部38f、38g、38h、
38iとの間の磁気力(磁気的吸引力)の合計とが釣り
合うように、各磁気力駆動用磁石60A、60B、60
C、60Dの磁力が設定されている。換言すれば、間隔
Lを隔てた状態で、磁気力駆動用磁石60A、60B、
60C、60Dと対向する各磁極部38f、38g、3
8h、38iとの間に働く磁力が、可動体34の自重の
1/4と同じ大きさに設定されている。以下の説明中で
は、上記の磁気力駆動用磁石60A、60B、60C、
60Dと対向する各磁極部38f、38g、38h、3
8iとの間隔が所定値Lに保たれた状態を、適宜「定常
状態」と呼ぶものとする。
As a premise, before the start of driving, the magnets for driving magnetic force 60A, 60B, 60C, and 60D face the magnetic pole portions 38f, 38g, 38h, and 38i on a one-to-one basis. In the initial state in which no current flows through any of the magnets 40B to 40E,
A, 60B, 60C, 60D and magnetic pole parts 38f, 38g,
The distance between the movable bodies 38h and 38i is maintained at a predetermined value L, and the movable body 34 is held parallel to the moving surface 36a, that is, horizontally (see FIG. 1). That is, in the present embodiment,
The weight of the movable body 34 and the magnets for driving magnetic force 60A, 60A
B, 60C, 60D and magnetic poles 38f, 38g, 38h,
Each of the magnetic force driving magnets 60A, 60B, 60 is so adjusted as to balance the total magnetic force (magnetic attraction force) between the magnets 60A, 60B, and 60i.
C, the magnetic force of 60D is set. In other words, the magnetic force driving magnets 60A, 60B,
The magnetic pole portions 38f, 38g, 3
The magnetic force acting between 8h and 38i is set to the same size as 1/4 of the weight of the movable body 34. In the following description, the magnetic force driving magnets 60A, 60B, 60C,
Each of the magnetic pole portions 38f, 38g, 38h,
The state in which the distance from the position 8i is maintained at the predetermined value L is appropriately referred to as a “steady state”.

【0064】ここで、上記の駆動開始前の位置に可動体
34を搬送する搬送方法について、簡単に説明する。可
動体34は、不図示の搬送ロボットのアームにほぼ水平
に保持されて、アーム部38f〜38i及び非磁性体部
材42によって構成される構造体の下方まで搬送され
る。次いで、4つのボール64が上記構造体の下面に接
する位置まで搬送ロボットのアームが上昇し、この状態
でアームが投影光学系PLの光軸に向かって水平面内で
伸びる。これにより4つのボール64が上記構造物の下
面に沿って回転しながら、各磁極部の磁極面のそれぞれ
と磁気力駆動用磁石60A、60B、60C、60Dが
対向可能な位置まで可動体34が水平面に沿って移動す
る。この状態で、搬送ロボットのアームがゆっくりと下
降すると、その途中で、磁気力駆動用磁石60A、60
B、60C、60Dと対応する各磁極部38f、38
g、38h、38iとの間隔が上記Lとなり、この時点
で、可動体34の自重と、磁気力駆動用磁石60A、6
0B、60C、60Dと磁極部38f、38g、38
h、38iとの間の磁気力(磁気的吸引力)の合計とが
釣り合う。ここで、搬送ロボットのアームによる可動体
34の拘束が解除され、更にアームが下降すると、可動
体34が上記駆動開始前の位置に浮上した状態となる。
その後、搬送ロボットのアームが退避することにより、
可動体34の搬送(搬入)が完了する。
Here, a brief description will be given of a transport method for transporting the movable body 34 to the position before the start of driving. The movable body 34 is held substantially horizontally by an arm of a transfer robot (not shown), and is transferred to a position below a structure formed by the arm portions 38f to 38i and the nonmagnetic member 42. Next, the arm of the transfer robot rises to a position where the four balls 64 contact the lower surface of the structure, and in this state, the arms extend in the horizontal plane toward the optical axis of the projection optical system PL. Thus, while the four balls 64 rotate along the lower surface of the structure, the movable body 34 is moved to a position where the magnetic force driving magnets 60A, 60B, 60C, and 60D can face each of the magnetic pole surfaces of the magnetic pole portions. Move along a horizontal plane. In this state, when the arm of the transfer robot slowly descends, the magnetic force driving magnets 60A, 60A
B, 60C, 60D, and corresponding magnetic pole portions 38f, 38
g, 38h, and 38i become the above L, and at this time, the own weight of the movable body 34 and the magnets 60A, 60A for driving the magnetic force.
0B, 60C, 60D and the magnetic poles 38f, 38g, 38
h, 38i and the sum of the magnetic forces (magnetic attraction). Here, the restraint of the movable body 34 by the arm of the transfer robot is released, and when the arm is further lowered, the movable body 34 is floated to the position before the start of the driving.
After that, the arm of the transfer robot retreats,
The conveyance (loading) of the movable body 34 is completed.

【0065】このようにして、可動体34が定常状態
(初期状態)に設定される。この状態で、ウエハステー
ジWSTをX軸方向又はY軸方向に駆動する場合には、
制御装置50が電流駆動回路70を介して電機子コイル
群51を構成する各電機子コイルに所定の電流パターン
の電流を供給することによって、ウエハステージWST
の下面に設けられた電磁力駆動用磁石6211〜62nn
それぞれに対向する電機子コイル51に供給する電流
値、及び電流方向の少なくとも一方を制御して、所望の
方向及び大きさのローレンツ電磁力を発生すれば良い。
それに応じてウエハステージWST(すなわち可動体3
4)はXY2次元方向に自在に駆動される。また、ウエ
ハステージWSTをθz方向に回転させるには、可動体
34の重心回りに所定のθz方向の回転モーメントが生
じるように、例えばウエハステージWSTの対角線上に
位置する電磁力駆動用磁石62に対向する電機子コイル
51にのみ、同一大きさで逆向きのローレンツ電磁力を
発生すれば良い。このような、XY面内の駆動原理は、
通常の平面モータの駆動原理として知られており、また
例えば特開昭58−175020号公報等にも開示され
ているので、これ以上の詳細な説明は省略する。
In this way, the movable body 34 is set in a steady state (initial state). In this state, when driving wafer stage WST in the X-axis direction or the Y-axis direction,
Control device 50 supplies a current of a predetermined current pattern to each armature coil constituting armature coil group 51 via current drive circuit 70, so that wafer stage WST
The current value to be supplied to the armature coil 51 opposed to each of the electromagnetic force driving magnets 62 11 to 62 nn provided on the lower surface of the motor, and at least one of the current directions are controlled, and the Lorentz of a desired direction and size is controlled. An electromagnetic force may be generated.
Accordingly, wafer stage WST (ie, movable body 3)
4) is driven freely in the XY two-dimensional directions. Further, in order to rotate wafer stage WST in the θz direction, for example, electromagnetic force driving magnets 62 located on a diagonal line of wafer stage WST so that a rotation moment in the predetermined θz direction is generated around the center of gravity of movable body 34. Only the oppositely directed Lorentz electromagnetic force may be generated only in the facing armature coil 51. The driving principle in the XY plane is as follows.
Since it is known as a driving principle of a normal flat motor and is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-175020, further detailed description will be omitted.

【0066】次に、本実施形態の特徴点であるウエハス
テージWSTのZ、θx、θyの3自由度方向の駆動原
理について説明する。
Next, a description will be given of the principle of driving the wafer stage WST in three directions of freedom, Z, θx, and θy, which is a feature of the present embodiment.

【0067】前述した定常状態において、各磁気力駆動
用磁石60A、60B、60C、60Dにそれぞれ対向
する磁極部38f、38g、38h、38iに磁気的分
極が生じて磁化され、各磁気力駆動用磁石60A、60
B、60C、60Dに対向する磁極部38f、38g、
38h、38iの面に反対極性の磁極が生じる。この結
果、磁極部38f、38hの磁極面はN極となり、磁極
部38g、38iの磁極面はS極となる。
In the above-described steady state, the magnetic pole portions 38f, 38g, 38h, and 38i facing the magnetic force driving magnets 60A, 60B, 60C, and 60D are magnetized by magnetic polarization. Magnets 60A, 60
B, 60C and 60D, the magnetic pole portions 38f and 38g facing each other,
Magnetic poles of opposite polarity are generated on the surfaces of 38h and 38i. As a result, the magnetic pole surfaces of the magnetic pole portions 38f and 38h become N poles, and the magnetic pole surfaces of the magnetic pole portions 38g and 38i become S poles.

【0068】従って、例えば、磁気力駆動用磁石60D
部分に着目してみると、図4に示されるように、磁極部
38fから磁気力駆動用磁石60Aに向かい、ウエハス
テージWSTの内部を通って磁気力駆動用磁石60Dに
向かい、磁気力駆動用磁石60Dから磁極部38iに向
かい、コア部材38の柱部38e及び基台部38aを通
り、柱部38bを通って磁極部38fに戻る第1の磁気
回路80Aと、磁極部38hから磁気力駆動用磁石60
Cに向かい、ウエハステージWSTの内部を通って磁気
力駆動用磁石60Dに向かい、磁気力駆動用磁石60D
から磁極部38iに向かい、コア部材38の柱部38e
及び基台部38aを通り、柱部38dを通って磁極部3
8hに戻る第2の磁気回路80Bとが形成されている。
Accordingly, for example, the magnetic force driving magnet 60D
Focusing on the portion, as shown in FIG. 4, the magnetic pole portion 38f goes to the magnetic force driving magnet 60A, passes through the inside of the wafer stage WST, goes to the magnetic force driving magnet 60D, and A first magnetic circuit 80A that travels from the magnet 60D to the magnetic pole portion 38i, passes through the column portion 38e and the base portion 38a of the core member 38, returns to the magnetic pole portion 38f through the column portion 38b, and is driven by a magnetic force from the magnetic pole portion 38h. Magnet 60
C, through the interior of the wafer stage WST to the magnetic force driving magnet 60D, and the magnetic force driving magnet 60D
From the magnetic pole portion 38i to the column portion 38e of the core member 38.
And the base part 38a, and through the pillar part 38d, the magnetic pole part 3
A second magnetic circuit 80B returning to 8h is formed.

【0069】この場合、実際には、磁極部38fから磁
気力駆動用磁石60Aに向かう磁束は、磁気力駆動用磁
石60Aを経た後、磁気力駆動用磁石60D側に向かう
磁束と、磁気力駆動用磁石60B側に向かう磁束とに2
分割され、同様に磁極部38hから磁気力駆動用磁石6
0Cに向かう磁束は、磁気力駆動用磁石60Cを経た
後、磁気力駆動用磁石60D側に向かう磁束と、磁気力
駆動用磁石60B側に向かう磁束とに2分割される。従
って、図示は省略したが、磁極部38fから磁気力駆動
用磁石60Aに向かい、ウエハステージWSTの内部を
通って磁気力駆動用磁石60Bに向かい、磁気力駆動用
磁石60Bから磁極部38gに向かい、コア部材38の
柱部38c及び基台部38aを通り、柱部38bを通っ
て磁極部38fに戻る第3の磁気回路、及び、磁極部3
8hから磁気力駆動用磁石60Cに向かい、ウエハステ
ージWSTの内部を通って磁気力駆動用磁石60Bに向
かい、磁気力駆動用磁石60Bから磁極部38gに向か
い、コア部材38の柱部38c及び基台部38aを通
り、柱部38dを通って磁極部38hに戻る第4の磁気
回路も形成されている。以下、説明の便宜上、上記の第
3の磁気回路、第4の磁気回路をそれぞれ磁気回路80
C、磁気回路80Dと呼ぶものとする。
In this case, actually, the magnetic flux from the magnetic pole portion 38f toward the magnetic force driving magnet 60A passes through the magnetic force driving magnet 60A, and then to the magnetic force driving magnet 60D side and the magnetic force driving magnet 60D. To the magnetic flux heading toward the magnet 60B
The magnet 6 for magnetic force driving is similarly divided from the magnetic pole portion 38h.
After passing through the magnetic force driving magnet 60C, the magnetic flux toward 0C is divided into two parts: a magnetic flux toward the magnetic force driving magnet 60D and a magnetic flux toward the magnetic force driving magnet 60B. Accordingly, although not shown, the magnetic pole portion 38f goes to the magnetic force driving magnet 60A, passes through the inside of the wafer stage WST to the magnetic force driving magnet 60B, and goes from the magnetic force driving magnet 60B to the magnetic pole portion 38g. A third magnetic circuit that passes through the column 38c and the base 38a of the core member 38, returns to the magnetic pole 38f through the column 38b, and the magnetic pole 3
8h, the magnetic force driving magnet 60C, the inside of the wafer stage WST to the magnetic force driving magnet 60B, the magnetic force driving magnet 60B to the magnetic pole 38g, the column 38c of the core member 38 and the base. A fourth magnetic circuit that passes through the base portion 38a, passes through the column portion 38d, and returns to the magnetic pole portion 38h is also formed. Hereinafter, for convenience of explanation, the third magnetic circuit and the fourth magnetic circuit are referred to as magnetic circuits 80, respectively.
C, a magnetic circuit 80D.

【0070】上記の4つの磁気回路80A〜80Dが、
ウエハステージWSTと電磁石ユニット32(コア部材
38)との間に、常に形成されている。従って、上記磁
気回路80A、80B、80C、80D内の磁束密度を
それぞれA、B、C、Dとすると、柱部38bの内部を
通る磁束の磁束密度、すなわち磁極部38fから磁気力
駆動用磁石60Aに向かう磁束の磁束密度は(A+
C)、柱部38eの内部を通る磁束の磁束密度、すなわ
ち磁気力駆動用磁石60Dから磁極部38iに向かう磁
束の磁束密度は(A+B)、柱部38dの内部を通る磁
束の磁束密度、すなわち磁極部38hから磁気力駆動用
磁石60Cに向かう磁束の磁束密度は(B+D)、柱部
38cの内部を通る磁束の磁束密度、すなわち磁気力駆
動用磁石60Bから磁極部38gに向かう磁束の磁束密
度は(C+D)となる。前述した定常状態では、A+C
=A+B=B+D=C+D、すなわちA=B=C=Dと
なる。
The above four magnetic circuits 80A to 80D are
It is always formed between wafer stage WST and electromagnet unit 32 (core member 38). Therefore, assuming that the magnetic flux densities in the magnetic circuits 80A, 80B, 80C, and 80D are A, B, C, and D, respectively, the magnetic flux density of the magnetic flux passing through the column portion 38b, that is, the magnetic force driving magnet The magnetic flux density of the magnetic flux heading for 60A is (A +
C) The magnetic flux density of the magnetic flux passing through the inside of the column 38e, that is, the magnetic flux density of the magnetic flux from the magnetic force driving magnet 60D toward the magnetic pole 38i is (A + B), and the magnetic flux density of the magnetic flux passing through the inside of the column 38d, The magnetic flux density of the magnetic flux from the magnetic pole portion 38h toward the magnetic force driving magnet 60C is (B + D), that is, the magnetic flux density of the magnetic flux passing through the inside of the column portion 38c, that is, the magnetic flux density of the magnetic flux from the magnetic force driving magnet 60B to the magnetic pole portion 38g. Becomes (C + D). In the steady state described above, A + C
= A + B = B + D = C + D, that is, A = B = C = D.

【0071】従って、各柱部38b、38c、38d、
38eを通る磁束密度を変化させることにより、磁気力
駆動用磁石60A、60B、60C、60Dとそれぞれ
に対向する磁極部38f、38g、38h、38iとの
間の磁気力(磁気的吸引力)が増減し、ウエハステージ
WSTのZ位置及びレベリングを調整できることがわか
る。
Accordingly, each of the pillars 38b, 38c, 38d,
By changing the magnetic flux density passing through 38e, the magnetic force (magnetic attraction force) between the magnetic force driving magnets 60A, 60B, 60C, and 60D and the opposing magnetic pole portions 38f, 38g, 38h, and 38i is increased. It can be seen that the Z position and the leveling of the wafer stage WST can be adjusted by increasing or decreasing.

【0072】そこで、本実施形態では、制御装置50
が、各柱部38b、38c、38d、38eを通る磁束
の磁束密度を変化させるため、電機子コイル40B〜4
0Eのそれぞれに供給する電流の大きさ及び方向を調整
することにより、ウエハステージWSTのZ位置及びレ
ベリングの調整を行うようになっている。この場合、ウ
エハステージWSTの重心回りの3自由度方向の位置・
姿勢を制御するのに、4つの磁気力を増減させるのであ
るから、3自由度方向の位置偏差を入力として4つの指
令値を出力する非干渉化演算回路が制御装置50内に設
けられている。
Therefore, in this embodiment, the control device 50
However, in order to change the magnetic flux density of the magnetic flux passing through each column part 38b, 38c, 38d, 38e, the armature coils 40B to 4B
The Z position and leveling of wafer stage WST are adjusted by adjusting the magnitude and direction of the current supplied to each of 0E. In this case, the position of wafer stage WST in the direction of three degrees of freedom around the center of gravity is
Since the four magnetic forces are increased or decreased to control the attitude, a decoupling arithmetic circuit that outputs four command values with the positional deviation in the direction of three degrees of freedom as an input is provided in the control device 50. .

【0073】具体的な制御方法の原理について簡単に説
明すると、磁気力駆動用磁石60A、60B、60C、
60Dのいずれかの部分を所定量だけ持ち上げる場合に
は、対応する電機子コイル40B〜40Eに流す電流I
を例えば、図6に実線で示されるように時間的に変化さ
せる。これにより、目的の磁束の磁束密度が一旦増加し
た後、一旦定常状態より減少し、その後、定常状態と同
じ値に戻る。このとき、ウエハステージWSTは上向き
加速度が一旦上昇した後、零に戻る。ここで、図6の電
流値Iが最終的にマイナスとなっているのは、磁極部と
磁気力駆動用磁石との間隔が小さくなるにつれ、磁束密
度が定常状態より大きくなるので、電流値が零又はプラ
スだと永久磁石が磁極部に引き寄せられてしまうため、
磁束密度を定常状態と同じ大きさにして自重とのバラン
スを維持するためである。
The principle of the specific control method will be briefly described. The magnets for driving magnetic force 60A, 60B, 60C,
When any part of 60D is lifted by a predetermined amount, current I flowing through corresponding armature coils 40B to 40E is
Is temporally changed as shown by a solid line in FIG. 6, for example. Thus, the magnetic flux density of the target magnetic flux once increases, then temporarily decreases from the steady state, and then returns to the same value as the steady state. At this time, wafer stage WST returns to zero after the upward acceleration once increases. Here, the current value I in FIG. 6 is finally negative because the magnetic flux density becomes larger than the steady state as the distance between the magnetic pole portion and the magnet for driving the magnetic force becomes smaller. If it is zero or plus, the permanent magnet will be attracted to the magnetic pole part,
This is to maintain the balance between the magnetic flux density and the own weight by setting the magnetic flux density to the same value as in the steady state.

【0074】磁気力駆動用磁石60A、60B、60
C、60Dのいずれかの部分を所定量だけ下方に下げる
場合には、対応する電機子コイル40B〜40Eに流す
電流Iを例えば、図6に点線で示されるように時間的に
変化させれば良い。
Magnetic force driving magnets 60A, 60B, 60
When lowering any part of C and 60D by a predetermined amount, the current I flowing through the corresponding armature coils 40B to 40E may be changed with time, for example, as shown by a dotted line in FIG. good.

【0075】従って、例えば、ウエハステージWSTを
所定量だけZ方向上方に駆動する場合には、制御装置5
0では電機子コイル40B〜40Eに流す電流Iを同時
に例えば、図6に実線で示されるように時間的に変化さ
せれば良い。
Therefore, for example, when driving wafer stage WST upward by a predetermined amount in the Z direction, control device 5
At 0, the current I flowing through the armature coils 40B to 40E may be simultaneously changed over time, for example, as shown by the solid line in FIG.

【0076】また、例えば、ウエハステージWSTを所
定角度だけX軸回りに回転させる場合には、制御装置5
0では、電機子コイル40B、40E(又は電機子コイ
ル40C、40D)に流す電流Iをともに図6に実線で
示されるように時間的に変化させると同時に、残りの電
機子コイル40C、40D(又は電機子コイル40B、
40E)に流す電流Iをともに図6の点線のように変化
させれば良い。また、例えば、ウエハステージWSTを
所定角度だけY軸回りに回転させる場合には、制御装置
50では、電機子コイル40E、40D(又は電機子コ
イル40B、40C)に流す電流Iをともに図6に実線
で示されるように時間的に変化させると同時に、残りの
電機子コイル40B、40C(又は電機子コイル40
E、40D)に流す電流Iをともに図6の点線のように
変化させれば良い。このようにすれば、ウエハステージ
WSTの位置を殆ど変化させることなく、ウエハステー
ジWSTをθx(X軸回り回転)方向、θy(Y軸回り
回転方向)に駆動することが可能である。
For example, when rotating wafer stage WST around the X axis by a predetermined angle, control device 5
At 0, the currents I flowing through the armature coils 40B, 40E (or the armature coils 40C, 40D) are both temporally changed as shown by the solid line in FIG. 6, and the remaining armature coils 40C, 40D ( Or armature coil 40B,
40E) may be changed as shown by the dotted line in FIG. Further, for example, when rotating wafer stage WST by a predetermined angle around the Y axis, control device 50 controls both currents I flowing through armature coils 40E and 40D (or armature coils 40B and 40C) in FIG. At the same time as the time is changed as shown by the solid line, the remaining armature coils 40B and 40C (or the armature coils 40B and 40C) are changed.
E, 40D) may be changed as shown by the dotted line in FIG. By doing so, it is possible to drive wafer stage WST in the θx (rotation around the X-axis) direction and in the θy (rotation around the Y-axis) direction without substantially changing the position of wafer stage WST.

【0077】任意のZ位置・姿勢変化は、上記各制御方
法を組み合わせたものとなる。但し、Z位置・姿勢調整
後のウエハステージWSTの重心回りのモーメントをほ
ぼ零とするため、磁気力駆動用磁石60A、60B、6
0C、60Dとそれぞれに対向する磁極部38f、38
g、38h、38iとの間の磁気力(磁気的吸引力)が
定常状態と同一の大きさなるようにすることが重要であ
る。
Any change in Z position / posture is obtained by combining the above control methods. However, in order to make the moment around the center of gravity of wafer stage WST after the Z position / posture adjustment substantially zero, magnets for driving magnetic force 60A, 60B, 6
0C, 60D and the magnetic pole portions 38f, 38 facing each other.
It is important that the magnetic force (magnetic attraction) between g, 38h and 38i be the same as in the steady state.

【0078】これまでの説明から明らかなように、本第
1の実施形態では、電磁力駆動用磁石6211〜62
nnと、ベース部36(より具体的にはヨーク48と電機
子コイル群51とから成る固定子)とによって第1の駆
動装置が構成され、また、磁気力駆動用磁石60A〜6
0Dと電磁石ユニット32とによって第2の駆動装置が
構成されている。
As is clear from the above description, in the first embodiment, the electromagnetic force driving magnets 62 11 to 62 are used.
nn and the base portion 36 (more specifically, a stator composed of the yoke 48 and the armature coil group 51) constitute a first driving device, and the magnetic force driving magnets 60A to 60A
The second driving device is configured by the 0D and the electromagnet unit 32.

【0079】次に、露光装置100における露光動作の
流れについて簡単に説明する。
Next, the flow of the exposure operation in exposure apparatus 100 will be briefly described.

【0080】まず、不図示の主制御装置の管理の下、不
図示のレチクルローダ、ウエハローダによってレチクル
ロード、ウエハロードが行われ、また、不図示のレチク
ル顕微鏡、ウエハステージWST上の不図示の基準マー
ク板、不図示のアラインメント検出系を用いてレチクル
アラインメント、ベースライン計測等の準備作業が所定
の手順に従って行われる。
First, reticle loading and wafer loading are performed by a reticle loader and wafer loader (not shown) under the control of a main controller (not shown), and a reticle microscope (not shown) and a reference (not shown) on wafer stage WST. Preparation work such as reticle alignment and baseline measurement is performed according to a predetermined procedure using a mark plate and an alignment detection system (not shown).

【0081】その後、主制御装置により、不図示のアラ
インメント検出系を用いて特開昭61−44429号に
開示されるEGA(エンハンスト・グローバル・アライ
ンメント)等のアラインメント計測が実行される。この
ような動作において、ウエハWのXY面内の移動が必要
な場合には、主制御装置が制御装置50を介して、電磁
力駆動用磁石6211〜62nnに対向する電機子コイル群
51の各電機子コイルに供給する電流値、及び電流方向
の少なくとも一方を制御することにより、ウエハWを保
持するウエハステージWSTを所望の方向に移動させ
る。アライメント計測の終了後、以下のようにしてステ
ップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。
Thereafter, alignment measurement such as EGA (Enhanced Global Alignment) disclosed in JP-A-61-44429 is performed by the main controller using an alignment detection system (not shown). In such an operation, when the movement in the XY plane of wafer W is required, the main control device via a control unit 50, the armature coil group faces the electromagnetic force driving magnet 62 11 through 62 nn 51 By controlling at least one of the current value supplied to each armature coil and the current direction, wafer stage WST holding wafer W is moved in a desired direction. After the completion of the alignment measurement, the exposure operation of the step-and-scan method is performed as follows.

【0082】この露光動作にあたって、まず、ウエハW
のXY位置が、ウエハW上の最初のショット領域(ファ
ースト・ショット)の露光のための走査開始位置となる
ように、ウエハステージWSTが移動される。同時に、
レチクルRのXY位置が、走査開始位置となるように、
レチクルステージRSTが移動される。そして、主制御
装置からの指示に基づき、制御装置50が、レチクル干
渉計16によって計測されたレチクルRのXY位置情
報、ウエハ干渉計68によって計測されたウエハWのX
Y位置情報に基づき、レチクル駆動部15及び6自由度
駆動装置30を介してレチクルRとウエハWとを同期移
動させることにより、走査露光が行われる。このウエハ
Wの移動は、主制御装置により制御装置50を介して、
電磁力駆動用磁石6211〜62nnに対向する電機子コイ
ル群51の各電機子コイルに供給する電流値、及び電流
方向の少なくとも一方を制御することにより行われる。
In this exposure operation, first, the wafer W
The wafer stage WST is moved so that the XY position of the wafer stage becomes the scanning start position for exposing the first shot area (first shot) on the wafer W. at the same time,
The XY position of the reticle R becomes the scanning start position,
Reticle stage RST is moved. Then, based on an instruction from the main control device, control device 50 transmits XY position information of reticle R measured by reticle interferometer 16 and X-ray information of wafer W measured by wafer interferometer 68.
Scanning exposure is performed by synchronously moving the reticle R and the wafer W via the reticle driving unit 15 and the six-degree-of-freedom driving device 30 based on the Y position information. The movement of the wafer W is performed by the main controller via the controller 50.
This is performed by controlling at least one of a current value supplied to each armature coil of the armature coil group 51 facing the electromagnetic force driving magnets 62 11 to 62 nn and a current direction.

【0083】このようにして、1つのショット領域に対
するレチクルパターンの転写が終了すると、ウエハステ
ージWSTが1ショット領域分だけステッピングされ
て、次のショット領域に対する走査露光が行われる。こ
のようにして、ステッピングと走査露光とが順次繰り返
され、ウエハW上に必要なショット数のパターンが転写
される。
When the transfer of the reticle pattern to one shot area is completed, wafer stage WST is stepped by one shot area, and scanning exposure is performed for the next shot area. In this way, the stepping and the scanning exposure are sequentially repeated, and the required number of shot patterns are transferred onto the wafer W.

【0084】ここで、上記の走査露光時においては、多
点焦点位置検出系AFからのウエハ位置情報に基づい
て、6自由度駆動装置30を構成する各電機子コイル4
0B〜40Eに流れる電流が、前述の如くして制御さ
れ、ウエハステージWSTのフォーカス・レベリング制
御、すなわちZ、θx、θy位置の調整が行われる。
Here, at the time of the above-mentioned scanning exposure, each armature coil 4 constituting the 6-degree-of-freedom driving device 30 is based on the wafer position information from the multipoint focal position detection system AF.
The current flowing from 0B to 40E is controlled as described above, and focus / leveling control of wafer stage WST, that is, adjustment of Z, θx, and θy positions is performed.

【0085】以上詳細に説明したように、本第1の実施
形態の露光装置100を構成する6自由度駆動装置30
によると、非空気環境下においても、支障無く、ウエハ
ステージWSTの6自由度方向の位置・姿勢制御を行う
ことができるとともに、Z・レベリングテーブル、エア
ベアリング等が不要となり、ステージの小型・軽量化が
可能となり、これによりステージの位置制御性の向上が
可能となる。
As described in detail above, the six-degree-of-freedom driving device 30 constituting the exposure apparatus 100 of the first embodiment
According to the above, even in a non-air environment, the position and orientation of the wafer stage WST in six directions of freedom can be controlled without any trouble, and a Z-leveling table, an air bearing, etc. are not required, and the stage is small and lightweight. This makes it possible to improve the position controllability of the stage.

【0086】従って、本実施形態の露光装置100によ
ると、ウエハステージのより高速化、高加速度化が可能
になるとともに、位置制御制の向上に伴う位置決め整定
時間等の短縮により、スループットの向上を図ることが
可能になる。これに加え、第1の駆動装置の固定子(4
8、51)が、投影光学系PLを保持する本体コラム2
0とは独立して床面FDに固定されている、すなわち固
定子(48、51)が本体コラム20と振動に関して独
立しているので、ウエハステージWSTの駆動時に前記
固定子に生じる反力が本体コラム20に伝達されること
がなく、その反力が投影光学系PLの振動要因となるこ
とがない。従って、投影光学系PLの振動に起因するパ
ターン転写位置ずれ等の発生を防止して、高精度な露光
が可能になる。
Therefore, according to the exposure apparatus 100 of the present embodiment, it is possible to increase the speed and acceleration of the wafer stage, and to improve the throughput by shortening the positioning settling time and the like accompanying the improvement of the position control system. It becomes possible to plan. In addition to this, the stator (4
8, 51) are main body columns 2 holding the projection optical system PL.
0, that is, the stator (48, 51) is independent of the main body column 20 with respect to vibration, so that the reaction force generated on the stator when the wafer stage WST is driven is reduced. It is not transmitted to the main body column 20, and the reaction force does not become a factor of vibration of the projection optical system PL. Accordingly, it is possible to prevent the occurrence of a pattern transfer position shift or the like due to the vibration of the projection optical system PL, and to perform highly accurate exposure.

【0087】また、本実施形態では、磁気力駆動用磁石
60A〜60Dとして永久磁石を用い、電磁石ユニット
32を構成する電機子コイル40B〜40Eのいずれに
も全く電流を供給せず、磁気力駆動用磁石60A〜60
Dと磁極部38f〜38iとの間の磁気力を調整しない
ときにおいて、ウエハステージWSTを含む可動体34
の自重を上記磁気力により支えた状態で、定常状態の位
置に保持することができる。従って、この場合、定常状
態からのステージの位置・姿勢の調整を僅かの供給電流
(エネルギ)で実現することが可能である。
In the present embodiment, permanent magnets are used as the magnetic force driving magnets 60A to 60D, and no current is supplied to any of the armature coils 40B to 40E constituting the electromagnet unit 32. Magnets 60A-60
When the magnetic force between D and magnetic pole portions 38f to 38i is not adjusted, movable body 34 including wafer stage WST
Can be held at a steady state position while supporting its own weight by the magnetic force. Therefore, in this case, it is possible to adjust the position and orientation of the stage from a steady state with a small supply current (energy).

【0088】なお、上記第1の実施形態では、磁気力駆
動用磁石60A〜60Dが、2行2列のマトリクス状に
配置され、相互に隣接する磁石同士の磁極が行方向、列
方向について反対極性となるように配置し、隣接する磁
石をそれぞれ含む4つの磁気回路80A〜80Dを構成
する場合について説明したが、本発明がこれに限定され
ないことは勿論である。
In the first embodiment, the magnets for driving magnetic force 60A to 60D are arranged in a matrix of 2 rows and 2 columns, and the magnetic poles of adjacent magnets are opposite in the row direction and the column direction. Although a case has been described in which four magnetic circuits 80A to 80D are arranged so as to have polarities and include adjacent magnets, the present invention is not limited to this.

【0089】すなわち、磁気力駆動用磁石がウエハステ
ージWSTのウエハWが載置される載値面側に少なくと
も3つ配設され、電磁石ユニット32が前記各磁石に個
別に対向する少なくとも3つの磁極部を備えていれば良
い。かかる場合には、各磁石とそれぞれ対向する磁極部
との間の磁気力を調節することにより、ウエハステージ
WSTのZ位置、及びレベリングの調整が可能となるか
らである。但し、磁気力駆動用磁石及び磁極部が、それ
ぞれ奇数個の場合には、磁気回路の構成に多少の困難を
伴うので、磁気力駆動用磁石は、ウエハステージの基板
載置面側の異なる位置に偶数個配置され、各磁石のそれ
ぞれに対向して磁極部が各1つ配置されていることが望
ましい。
That is, at least three magnets for driving a magnetic force are disposed on the mounting surface side of the wafer stage WST on which the wafer W is mounted, and the electromagnet unit 32 has at least three magnetic poles individually facing the magnets. It is only necessary to have a unit. In such a case, the Z position and leveling of wafer stage WST can be adjusted by adjusting the magnetic force between each magnet and the opposing magnetic pole portion. However, if the number of the magnetic force driving magnets and the number of magnetic poles are odd, the configuration of the magnetic circuit involves some difficulty. Therefore, the magnetic force driving magnets are located at different positions on the substrate mounting surface side of the wafer stage. It is preferable that an even number of magnetic poles are arranged, and one magnetic pole portion is arranged to face each of the magnets.

【0090】また、上記実施形態では、ウエハステージ
WSTが正方形状である場合について説明したが、これ
に限らず、長方形等の四角形は勿論、三角形あるいは五
角形以上の多角形状であっても構わない。
Further, in the above embodiment, the case where wafer stage WST has a square shape has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be a quadrangle such as a rectangle, or a polygonal shape such as a triangle or a pentagon or more.

【0091】さらに、上記実施形態では、移動面36a
が水平面であり、この移動面の上側にウエハステージW
STが、磁気力(吸引力)によって支持される場合につ
いて説明したが、この反対に、ウエハステージWSTの
自重を下方から磁気力(反発力)によって支持すること
により、移動面の下側にウエハステージを支持するよう
な構成にしても良い。あるいは、移動面を鉛直面とし、
この移動面に沿ってステージが移動するような構成も可
能である。
Further, in the above embodiment, the moving surface 36a
Is a horizontal plane, and the wafer stage W
Although the case where ST is supported by a magnetic force (attraction force) has been described, conversely, by supporting the own weight of wafer stage WST from below by a magnetic force (repulsive force), wafer stage WST can be positioned below the moving surface. A configuration that supports the stage may be adopted. Or, make the moving surface a vertical surface,
A configuration in which the stage moves along this moving surface is also possible.

【0092】《第2の実施形態》以下、本発明の第2の
実施形態を図7〜図10に基づいて説明する。ここで、
前述した第1の実施形態と同一若しくは同等の構成部分
については、同一の符号を用いるとともにその説明を簡
略にし若しくは省略するものとする。
<< Second Embodiment >> Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. here,
Constituent portions that are the same as or equivalent to those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is simplified or omitted.

【0093】図7には、第2の実施形態に係る露光装置
200の概略構成が断面図にて示されている。この露光
装置200は、電子ビームによりウエハW上のレジスト
の露光を行なう電子ビーム露光装置である。
FIG. 7 is a sectional view showing a schematic configuration of an exposure apparatus 200 according to the second embodiment. Exposure apparatus 200 is an electron beam exposure apparatus that exposes a resist on wafer W with an electron beam.

【0094】この実施形態の露光装置200は、前述し
た第1の実施形態と異なり、不図示の超高圧クリーンル
ーム内に設置された不図示の真空チャンバ内に収納され
ている。この露光装置200は、前述した投影光学系P
Lに代えて光学系として、荷電粒子線光学系の一種であ
る電子光学系PL1が設けられている点、並びに架台2
8、レチクルステージRST、及びレチクル干渉計16
等が設けられていない点が、露光装置100と異なる。
The exposure apparatus 200 of this embodiment is housed in a vacuum chamber (not shown) installed in an ultra high-pressure clean room (not shown), unlike the above-described first embodiment. The exposure apparatus 200 includes the projection optical system P described above.
A point that an electron optical system PL1, which is a kind of charged particle beam optical system, is provided as an optical system instead of L,
8. Reticle stage RST and reticle interferometer 16
And the like are different from the exposure apparatus 100 in that they are not provided.

【0095】前記電子光学系PL1としては、ここでは
図8に示されるように、荷電粒子線鏡筒としての電子鏡
筒82、電子銃84、第1電磁レンズ86及び第2電磁
レンズ88等を備えたペンシルビーム方式(ガウスビー
ム方式)の電子光学系が用いられる。この図8の電子光
学系PL1では、電子銃84で発した電子ビームをそれ
ぞれ所定電圧が印加された第1電磁レンズ86、第2電
磁レンズ88から成る電磁レンズ系によって加速し絞っ
てスポット上の電子ビームを作り、そのスポットビーム
をラスタスキャン又はベクタスキャンすることによりウ
エハW上のレジストを露光し、所望のパターンをレジス
ト上に転写する。なお、図8では、電子光学系PL1の
内部構成が簡略化して示されているが、実際には、対物
アパーチャ、偏向電極、反射電子検出素子及び非点補正
コイル等が設けられている。
As shown in FIG. 8, the electron optical system PL1 includes an electron tube 82 as a charged particle beam tube, an electron gun 84, a first electromagnetic lens 86, a second electromagnetic lens 88, and the like. A pencil beam type (Gaussian beam type) electron optical system provided is used. In the electron optical system PL1 shown in FIG. 8, the electron beam emitted from the electron gun 84 is accelerated and narrowed by an electromagnetic lens system including a first electromagnetic lens 86 and a second electromagnetic lens 88 to which a predetermined voltage is applied, and focused on a spot. An electron beam is formed, and the resist on the wafer W is exposed by raster-scanning or vector-scanning the spot beam, and a desired pattern is transferred onto the resist. Although the internal configuration of the electron optical system PL1 is simplified in FIG. 8, in actuality, an objective aperture, a deflection electrode, a backscattered electron detection element, an astigmatism correction coil, and the like are provided.

【0096】また、この露光装置200では、図7に示
されるように、電子光学系PL1の電子鏡筒82の電子
ビームの出射端部の出射口を除く部分を覆う筒状の磁気
シールド90が設けられている。図9には、この磁気シ
ールド90の断面図が示されている。この磁気シールド
90は、漏斗のような形状の内筒92と、この内筒92
の周囲に所定のクリアランスを介して配置されたほぼ同
形状の外筒94とを有する2重構造となっている。内筒
92は、外筒94内周面に所定間隔で設けられた複数の
突起部94a,94b,……によって外筒94との間に
周囲全体に渡ってほぼ一定のクリアランスを保つように
支持されている。内筒92は、透磁率の大きな材料、例
えばパーマロイによって形成され、外筒94は、内筒9
2に比べて透磁率の小さな材料、例えば炭素鋼(Steel
Carbon)によって形成されている。
Further, in this exposure apparatus 200, as shown in FIG. 7, a cylindrical magnetic shield 90 for covering a portion of the electron optical column PL1 excluding the exit of the exit end of the electron beam of the electron lens column 82 is provided. Is provided. FIG. 9 is a cross-sectional view of the magnetic shield 90. The magnetic shield 90 includes an inner cylinder 92 having a funnel-like shape, and the inner cylinder 92.
And an outer cylinder 94 having substantially the same shape and arranged around a predetermined clearance therebetween. The inner cylinder 92 is supported by a plurality of protrusions 94a, 94b,... Provided at predetermined intervals on the inner peripheral surface of the outer cylinder 94 so as to maintain a substantially constant clearance over the entire periphery between the inner cylinder 92 and the outer cylinder 94. Have been. The inner cylinder 92 is formed of a material having a high magnetic permeability, for example, permalloy.
2, a material having a lower magnetic permeability than carbon steel (Steel
Carbon).

【0097】このようにしたのは、外部から電子鏡筒8
2内に侵入する、電子ビームの進路を横切る磁束の磁束
密度を極力少なくするためである。すなわち、外筒94
は、透磁率の小さい材料が使用されているので、この外
筒94を介して内筒92側へある程度の割合で磁束が侵
入するが、この侵入した磁束は透磁率の大きな材料から
成る内筒92自身の内部を流れ、これにより電子鏡筒8
2の内部の電子ビームの進路側に進む磁束をほぼゼロに
することが可能となる。従って、電子ビームが磁気的影
響により予期しない方向に偏向されるのを最小限に抑え
ることができる。
The reason for this is that the electronic lens barrel 8 is externally provided.
The purpose of this is to minimize the magnetic flux density of the magnetic flux that penetrates into the path 2 and crosses the path of the electron beam. That is, the outer cylinder 94
Since a material having a low magnetic permeability is used, a certain amount of magnetic flux penetrates into the inner cylinder 92 through the outer cylinder 94. 92 flows through the interior of itself, thereby
It is possible to make the magnetic flux of the inside of the electron beam 2 traveling toward the path of the electron beam substantially zero. Therefore, it is possible to minimize the possibility that the electron beam is deflected in an unexpected direction due to the magnetic influence.

【0098】この一方、外筒を透磁率の大きな材料によ
り形成し、内筒を透磁率の小さな材料によって形成した
場合には、外部からの磁束は外筒の内部を流れるが、幾
分かは内筒側に侵入し、この侵入した磁束の大部分は透
磁率の小さな材料から成る内筒を介して電子鏡筒82側
へ侵入するので好ましくない。
On the other hand, when the outer cylinder is formed of a material having a high magnetic permeability and the inner cylinder is formed of a material having a low magnetic permeability, the magnetic flux from the outside flows through the inside of the outer cylinder. The magnetic flux penetrates into the inner cylinder side, and most of the penetrated magnetic flux penetrates into the electron lens barrel 82 through the inner cylinder made of a material having low magnetic permeability, which is not preferable.

【0099】また、外筒94を透磁率の小さな材料で形
成し、内筒92を透磁率の大きな材料で形成したのは、
次のような理由にもよる。
The reason why the outer cylinder 94 is formed of a material having a low magnetic permeability and the inner cylinder 92 is formed of a material having a high magnetic permeability is as follows.
For the following reasons:

【0100】すなわち、図10(A)、(B)には、横
軸に磁界の強さHを採り、縦軸に磁束密度Bをとって、
同様の磁界中における透磁率(μ)の小さな材料で形成
された外筒94の磁化特性、透磁率の大きな材料で形成
された外筒の磁化特性が、それぞれ示されている。ま
た、図10(C)、(D)には、横軸に磁界の強さHを
採り、縦軸に磁束密度Bをとって、同様の磁界中におけ
る透磁率の大きな材料で形成された内筒94の磁化特
性、透磁率の小さな材料で形成された内筒の磁化特性
が、それぞれ示されている。これら図10(A)〜図1
0(D)において、斜線部は磁気エネルギの損失を示
す。
That is, in FIGS. 10A and 10B, the horizontal axis represents the magnetic field strength H, and the vertical axis represents the magnetic flux density B.
The magnetization characteristics of the outer cylinder 94 formed of a material having a small magnetic permeability (μ) and the magnetization characteristics of an outer cylinder formed of a material having a high magnetic permeability in a similar magnetic field are shown. 10 (C) and 10 (D), the horizontal axis indicates the magnetic field strength H, and the vertical axis indicates the magnetic flux density B, indicating that the magnetic material is formed of a material having a high magnetic permeability in the same magnetic field. The magnetization characteristics of the cylinder 94 and the magnetization characteristics of the inner cylinder formed of a material having a small magnetic permeability are shown. These FIGS. 10A to 1
At 0 (D), the shaded area indicates the loss of magnetic energy.

【0101】外筒と内筒の構成材料の組み合わせとして
は、本実施形態と同じ図10(A)+図10(C)に
相当する組み合わせ、図10(A)+図10(D)に
相当する組み合わせ、図10(B)+図10(C)に
相当する組み合わせ、図10(B)+図10(D)に
相当する組み合わせの4通りが考えられるが、上記の
組み合わせは、磁気エネルギ損失が(Loss1+Lo
ss4)となって最も小さいが、本来の目的である磁気
シールドの機能を十分に発揮し得ないことは明らかであ
る。そこで、残りの、、について見ると、磁気シ
ールドという目的では、が最も良いように思えるが、
磁気エネルギ損失が(Loss2+Loss3)となっ
て最も大きく、大きな熱が発生してしまうため、好まし
くない。これより、残りの、のいずれかを選択する
ことになるが、両者の磁気エネルギ損失を比較すると、
Loss1+Loss3<Loss2+Loss4とな
って、上記、すなわち本実施形態の場合の方が、外筒
を透磁率の大きな材料により形成し、内筒を透磁率の小
さな材料によって形成した場合より、磁気エネルギ損失
の面、すなわち発生する熱を低く抑えられる点でも勝っ
ている。
As the combination of the constituent materials of the outer cylinder and the inner cylinder, the combination corresponding to FIG. 10 (A) + FIG. 10 (C) which is the same as that of the present embodiment and the combination corresponding to FIG. 10 (A) + FIG. 10B, a combination corresponding to FIG. 10B + FIG. 10C, and a combination corresponding to FIG. 10B + FIG. 10D are considered. Is (Loss1 + Lo
ss4), which is the smallest, but it is clear that the original function of the magnetic shield cannot be sufficiently exhibited. So, looking at the rest, for the purpose of magnetic shielding, it seems to be the best,
The magnetic energy loss is (Loss2 + Loss3), which is the largest and undesirably generates large heat. From this, one of the remaining will be selected, but comparing the magnetic energy loss of both,
Since Loss1 + Loss3 <Loss2 + Loss4, the above-mentioned, that is, in the case of the present embodiment, the surface of magnetic energy loss is smaller than the case where the outer cylinder is formed of a material having a high magnetic permeability and the inner cylinder is formed of a material having a low magnetic permeability. That is, it is also advantageous in that the generated heat can be kept low.

【0102】特に、真空中では、物体間の熱の伝達は主
として輻射によって行われるので、外筒94を形成する
部材中の磁気エネルギ損失を少なくして外筒94部分の
熱の発生を低減した方が、内筒92の磁気エネルギ損失
を少なくする場合より、熱の影響という点では望まし
い。かかる意味で、外筒94の肉厚は薄い方が望まし
い。
In particular, in a vacuum, heat is mainly transmitted by radiation between objects, so that the magnetic energy loss in the member forming the outer cylinder 94 is reduced to reduce the heat generation in the outer cylinder 94. It is more desirable in terms of the influence of heat than when the magnetic energy loss of the inner cylinder 92 is reduced. In this sense, it is desirable that the outer cylinder 94 be thin.

【0103】以上のような理由により、本実施形態で
は、外筒94を透磁率の小さな材料で形成し、内筒92
を透磁率の大きな材料で形成したものである。
For the reasons described above, in the present embodiment, the outer cylinder 94 is formed of a material having a low magnetic permeability,
Is formed of a material having a large magnetic permeability.

【0104】その他の部分の構成は、前述した第1の実
施形態と同様になっている。
The structure of the other parts is the same as that of the first embodiment.

【0105】このようにして構成された露光装置200
によると、露光の際に、制御装置50により6自由度駆
動装置30を介してウエハW上の複数の区画領域のそれ
ぞれが順次露光位置、すなわち電子光学系PL1の真下
に位置決めされ、各区画領域内に所定の回路パターンが
順次転写されるようになっている点が、前述した露光装
置100と異なるが、全体としては同等の効果を得るこ
とができる。また、この露光装置200によると、上述
した2重構造の磁気シールド90によって、6自由度駆
動装置30を構成する磁気回路の磁気的影響により、電
子光学系PL1からウエハWに照射される電子ビームが
予期しない方向に偏向されるのを最小限に抑えることが
できるという効果もある。勿論、露光装置200による
と、電子ビームを用いるので、光を用いる露光装置10
0に比べてより微細な露光ができる。
Exposure apparatus 200 thus configured
According to the above, at the time of exposure, each of the plurality of partitioned areas on the wafer W is sequentially positioned by the control device 50 via the six-degree-of-freedom driving device 30 at the exposure position, that is, directly below the electron optical system PL1. Although a predetermined circuit pattern is sequentially transferred into the exposure apparatus 100, the same effect can be obtained as a whole. Further, according to the exposure apparatus 200, the electron beam emitted from the electron optical system PL1 to the wafer W due to the magnetic influence of the magnetic circuit constituting the six-degree-of-freedom drive device 30 by the magnetic shield 90 having the double structure described above. Is also minimized from being deflected in unexpected directions. Of course, according to the exposure apparatus 200, since the electron beam is used, the exposure apparatus 10 using light is used.
Finer exposure can be performed as compared with 0.

【0106】なお、上記第2の実施形態では、電子光学
系として、ペンシルビーム方式(ガウスビーム方式)の
電子光学系を用いる場合について説明したが、これに限
らず、マスク(アパーチャ)に予め作られた1辺が5
μm程度の正方形、平行四辺形等の単純なパターンを投
影するセルプロジェクション方式の電子光学系や、セ
ルプロジェクション方式に比べて多少複雑なパターンが
予め作成されたマスク(アパーチャ)に、ある大きさ
(1辺が5μmの正方形)のビームを当て、そのマスク
を透過した電子ビームの断面形状に対応するパターンを
投影する可変成形ビーム方式の電子光学系や、マスク
に複数のシャッタ(通常、誘電体マスクにマトリクス上
配置で電極を形成し、各電極位置にそれぞれ電圧を印加
したり印加しなかったりすることにより、各電極部を一
種のコンデンサとして機能させることによりシャッタを
構成する)があるブランキング・アパーチャ・アレイ方
式等のEBDW(EB直描方式)は勿論、ステンシル
マスクを用いて250μm角程度の面積を一度に露光す
るEBPS(EBプロジェクションシステム)のいずれ
の構成を採用しても勿論構わない。あるいは、電子鏡筒
は、上記ペンシルビーム方式、上記〜の各方式の任
意の組み合わせにより構成しても良い。
In the above-described second embodiment, the case where a pencil beam type (Gaussian beam type) electron optical system is used as the electron optical system has been described. However, the present invention is not limited to this, and a mask (aperture) may be formed in advance. One side is 5
A cell projection type electron optical system that projects a simple pattern such as a square or parallelogram of about μm, or a mask (aperture) in which a pattern that is slightly more complicated than the cell projection type is created in advance has a certain size ( A variable shaped beam type electron optical system for projecting a pattern corresponding to the cross-sectional shape of an electron beam transmitted through the mask by irradiating a beam having a square of 5 μm on each side, or a plurality of shutters (usually a dielectric mask) on the mask The electrodes are formed in a matrix, and a voltage is applied or not applied to each electrode position, so that each electrode portion functions as a kind of capacitor to form a shutter.) 250 μm square using a stencil mask as well as an EBDW (EB direct writing system) such as an aperture array system It may of course be employed any configuration of EBPS exposing the area of the degree at a time (EB projection system). Alternatively, the electron lens barrel may be configured by any combination of the above-described pencil beam system and each of the above-described systems.

【0107】また、上記第2の実施形態では、磁気シー
ルド90が2重構造である場合について説明したが、本
発明がこれに限定されるものではなく、磁気シールドは
1重であっても良い。かかる場合であっても、その磁気
シールドにより第2の駆動装置で発生する磁気力の影響
により、電子鏡筒82から出射される電子ビームが予期
しない方向に偏向されるのを抑制することができ、電子
ビームを用いた高精度な露光が可能になる。この場合の
磁気シールドの素材はパーマロイのような透磁率の大き
な材料によって形成することが望ましい。
Further, in the second embodiment, the case where the magnetic shield 90 has a double structure has been described. However, the present invention is not limited to this, and the magnetic shield may be single. . Even in such a case, the magnetic shield can prevent the electron beam emitted from the electron lens barrel 82 from being deflected in an unexpected direction due to the influence of the magnetic force generated by the second driving device. In addition, highly accurate exposure using an electron beam can be performed. In this case, the material of the magnetic shield is desirably formed of a material having a high magnetic permeability such as permalloy.

【0108】なお、上記各実施形態では、本発明がAr
F露光装置、電子線露光装置にそれぞれ適用された場合
について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定さ
れることはなく、F2レーザ光(波長157nm)等の
真空紫外域光を露光用照明光として用いる他のVUV露
光装置や、波長5〜15nmの光を露光用照明光とする
EUV露光装置は勿論、X線露光装置やイオンビーム露
光装置等の荷電粒子線を用いる露光装置などにも本発明
は適用可能である。また、本発明は、チャンバ内が空気
雰囲気であっても良く、KrFエキシマレーザ光やg線
やi線を露光用照明光として用いるDUV露光装置にも
好適に適用できることは言うまでもない。
In each of the above embodiments, the present invention employs Ar
The case where the present invention is applied to each of the F exposure apparatus and the electron beam exposure apparatus has been described. However, the application range of the present invention is not limited to this, and exposure to vacuum ultraviolet light such as F 2 laser light (wavelength 157 nm) is performed. Exposure equipment using charged particle beams, such as X-ray exposure equipment and ion beam exposure equipment, as well as other VUV exposure equipment used as illumination light for exposure and EUV exposure equipment using light having a wavelength of 5 to 15 nm as illumination light for exposure. The present invention is also applicable to the present invention. In addition, it goes without saying that the present invention may be suitably applied to a DUV exposure apparatus using a KrF excimer laser beam, g-line or i-line as exposure illumination light, even if the inside of the chamber may be an air atmosphere.

【0109】また、複数のレンズから構成される照明光
学系及び投影光学系(又は電子光学系)を露光装置本体
に組み込み光学調整をするとともに、レチクルステージ
及び上記本発明に係るステージ装置(又はステージ装
置)を露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、
更に総合調整(電気調整、動作確認等)をすることによ
り上記各実施形態の露光装置を製造することができる。
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。
Further, an illumination optical system and a projection optical system (or an electronic optical system) composed of a plurality of lenses are incorporated in the main body of the exposure apparatus to perform optical adjustment, and the reticle stage and the stage apparatus (or the stage according to the present invention) Equipment) to the exposure equipment body, connect wiring and piping,
Further, by performing overall adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, and the like), the exposure apparatus of each of the above embodiments can be manufactured.
It is desirable that the manufacture of the exposure apparatus be performed in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.

【0110】また、半導体デバイスは、デバイスの機能
・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づい
たレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエ
ハを製作するステップ、前述した各実施形態の露光装置
により所定のパターンをウエハに転写するステップ、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)、検査ステップ等を経
て製造される。
The semiconductor device has a step of designing the function and performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and a predetermined step by the exposure apparatus of each embodiment described above. Is manufactured through a step of transferring the pattern to a wafer, a step of assembling a device (including a dicing step, a bonding step, and a package step), an inspection step, and the like.

【0111】[0111]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1〜8に記
載の各発明によれば、非空気環境下においても、支障無
く、ステージの位置・姿勢制御を行うことができるとと
もにステージの構成の簡略化及び小型・軽量化が可能で
あるという効果がある。
As described above, according to the first to eighth aspects of the present invention, the position and attitude of the stage can be controlled without any trouble even in a non-air environment, and the configuration of the stage can be achieved. This has the effect that simplification and reduction in size and weight can be achieved.

【0112】また、請求項9〜12に記載の各発明によ
れば、スループットの向上を図ることができるという効
果がある。特に、請求項10に記載の発明によれば、露
光精度の向上も可能である。
According to each of the ninth to twelfth aspects, there is an effect that the throughput can be improved. In particular, according to the tenth aspect, the exposure accuracy can be improved.

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

【図1】第1の実施形態の露光装置の構成を概略的に示
す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to a first embodiment.

【図2】図1の6自由度駆動装置を示す概略斜視図であ
る。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing the six-degree-of-freedom drive device of FIG.

【図3】図1のA−A線に沿って見た電磁石ユニットの
平面図である。
FIG. 3 is a plan view of the electromagnet unit as viewed along line AA in FIG. 1;

【図4】図2の6自由度駆動装置の一部を破断して分解
斜視図的に示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory exploded perspective view in which a part of the six-degree-of-freedom drive device of FIG. 2 is cut away.

【図5】図1の露光装置のステージ制御系の構成を概略
的に示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram schematically showing a configuration of a stage control system of the exposure apparatus of FIG.

【図6】ウエハステージのZ・レベリング制御方法を説
明するための図であって、電磁石ユニットを構成する各
電機子コイルに流す制御用電流の一例を、横軸を時間と
して示す線図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a Z-leveling control method of the wafer stage, and is a diagram illustrating an example of a control current flowing through each armature coil included in the electromagnet unit, with the horizontal axis representing time. .

【図7】第2の実施形態に係る露光装置の概略構成を示
す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an exposure apparatus according to a second embodiment.

【図8】図7の電子光学系の一構成例を示す図である。8 is a diagram showing a configuration example of the electron optical system of FIG. 7;

【図9】図7の磁気シールドの内部構成を示す断面図で
ある。
FIG. 9 is a sectional view showing an internal configuration of the magnetic shield of FIG. 7;

【図10】図9の磁気シールドを構成する外筒を透磁率
の小さな材料で形成し、内筒を透磁率の大きな材料で形
成する理由を説明するための図である((A)〜
(D))。
10 is a diagram for explaining the reason why the outer cylinder constituting the magnetic shield of FIG. 9 is formed of a material having a low magnetic permeability and the inner cylinder is formed of a material having a high magnetic permeability ((A) to (A)).
(D)).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20…本体コラム(保持部)、30…6自由度駆動装置
(ステージ装置)、32…電磁石ユニット(調節ユニッ
ト、第2の駆動装置の一部)、36…ベース部(第1の
駆動装置の一部)、36a…移動面、38f〜38i…
磁極部、48…ヨーク(固定子の一部)、51…電機子
コイル群(固定子の一部)、6211〜62nn…電磁力駆
動用磁石(可動子、第1の駆動装置の一部)、60A〜
60D…磁気力駆動用磁石(磁石、第2の駆動装置の一
部)、82…電子鏡筒(荷電粒子線鏡筒)、90…磁気
シールド、92…内筒、94…外筒、100…露光装
置、200…露光装置、W…ウエハ(物体、基板)、W
ST…ウエハステージ(ステージ)、PL…投影光学系
(光学系)、PL1…電子光学系(荷電粒子線光学系、
光学系)。
Reference numeral 20: Main body column (holding portion), 30: 6-degree-of-freedom drive device (stage device), 32: Electromagnet unit (adjustment unit, part of the second drive device), 36: Base portion (of the first drive device) A), moving surface, 38f-38i ...
Magnetic pole part, 48 ... Yoke (part of stator), 51 ... Armature coil group (part of stator), 6211 to 62nn ... Electromagnetic force driving magnet (movable element, part of first driving device) , 60A ~
60D: magnet for driving magnetic force (magnet, part of the second driving device), 82: electron column (charged particle beam column), 90: magnetic shield, 92: inner tube, 94: outer tube, 100 ... Exposure apparatus, 200: Exposure apparatus, W: Wafer (object, substrate), W
ST: wafer stage (stage), PL: projection optical system (optical system), PL1: electron optical system (charged particle beam optical system,
Optical system).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/30 541A B23Q 1/18 A Fターム(参考) 2H097 BA02 CA16 KA03 KA28 LA10 LA12 3C048 BB12 DD06 DD26 5F031 CA07 LA02 LA08 MA27 5F046 AA05 AA09 AA22 AA23 CC01 CC02 CC03 CC05 CC06 ED01 5F056 AA22 AA27 AA29 CB22 CB24 CB25 DA15 EA14 EA16 FA06──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/30 541A B23Q 1/18 A F term (Reference) 2H097 BA02 CA16 KA03 KA28 LA10 LA12 3C048 BB12 DD06 DD26 5F031 CA07 LA02 LA08 MA27 5F046 AA05 AA09 AA22 AA23 CC01 CC02 CC03 CC05 CC06 ED01 5F056 AA22 AA27 AA29 CB22 CB24 CB25 DA15 EA14 EA16 FA06

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 物体を載置する載置面を有するステージ
と;前記ステージを移動面に沿って電磁力で駆動する第
1の駆動装置と;前記ステージを前記移動面と交差する
方向に磁気力で駆動する第2の駆動装置とを備えるステ
ージ装置。
A stage having a mounting surface on which an object is mounted; a first driving device for driving the stage by an electromagnetic force along a moving surface; and a magnetic field in a direction intersecting the stage with the moving surface. A second driving device driven by force.
【請求項2】 前記第1の駆動装置は、前記移動面と対
向するように前記ステージに設けられた可動子と、該可
動子との間の電磁相互作用により前記ステージを駆動す
る固定子とを有し、 前記第2の駆動装置は、前記ステージの前記載置面側に
配設された磁石と、該磁石との間に生ずる前記磁気力を
調節する調節ユニットとを備えることを特徴とする請求
項1に記載のステージ装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the first driving device includes a mover provided on the stage so as to face the moving surface, and a stator driving the stage by electromagnetic interaction between the mover and the mover. Wherein the second driving device includes a magnet disposed on the mounting surface side of the stage and an adjustment unit that adjusts the magnetic force generated between the magnet and the second driving device. The stage device according to claim 1.
【請求項3】 前記磁石は、前記ステージの前記載置面
側に少なくとも3つ配設され、 前記調節ユニットは、前記各磁石に個別に対向する少な
くとも3つの磁極部を備えることを特徴とする請求項2
に記載のステージ装置。
3. The at least three magnets are disposed on the mounting surface side of the stage, and the adjustment unit includes at least three magnetic pole portions individually facing each of the magnets. Claim 2
A stage device according to item 1.
【請求項4】 前記磁石は、前記ステージの前記載置面
側の異なる位置に偶数個配置され、各磁石のそれぞれに
対向して前記磁極部が各1つ配置されたことを特徴とす
る請求項3に記載のステージ装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein an even number of the magnets are arranged at different positions on the mounting surface side of the stage, and one magnetic pole portion is arranged to face each of the magnets. Item 4. The stage device according to item 3.
【請求項5】 前記ステージは四角形状を有し、 前記磁石は、前記ステージの前記載置面側の4角にそれ
ぞれ各1つ配置され、各磁石のそれぞれに対向して前記
磁極部が各1つ配置されたことを特徴とする請求項3に
記載のステージ装置。
5. The stage has a quadrangular shape, and one magnet is disposed at each of the four corners on the mounting surface side of the stage, and each of the magnetic pole portions is opposed to each magnet. The stage device according to claim 3, wherein one stage device is arranged.
【請求項6】 前記磁石は、2行2列のマトリクス状に
配置され、相互に隣接する磁石同士の磁極が行方向、列
方向について反対極性となるように配置されていること
を特徴とする請求項5に記載のステージ装置。
6. The magnets are arranged in a matrix of two rows and two columns, and are arranged such that magnetic poles of mutually adjacent magnets have opposite polarities in a row direction and a column direction. The stage device according to claim 5.
【請求項7】 前記移動面は水平面であり、 前記磁石と前記各磁極部との間隔が所定の値であるとき
に、前記ステージ、前記可動子及び前記磁石の全体の自
重と、前記磁石と前記各磁極との間の磁気力の合計とが
釣り合うように、前記磁石の定常状態の磁力が設定され
ていることを特徴とする請求項3〜6のいずれか一項に
記載のステージ装置。
7. The moving surface is a horizontal surface, and when the distance between the magnet and each of the magnetic pole portions is a predetermined value, the total weight of the stage, the mover, and the magnet, The stage device according to any one of claims 3 to 6, wherein the steady-state magnetic force of the magnet is set so that the total magnetic force between the magnetic poles and the magnetic poles is balanced.
【請求項8】 前記少なくとも3つの磁極部相互間は、
磁性体材料により連結されていることを特徴とする請求
項3〜7のいずれか一項に記載のステージ装置。
8. Between the at least three magnetic pole parts,
The stage device according to any one of claims 3 to 7, wherein the stage device is connected by a magnetic material.
【請求項9】 光学系を介したエネルギビームにより基
板を露光して所定のパターンを前記基板に転写する露光
装置であって、 請求項1〜8のいずれか一項に記載のステージ装置を備
え、該ステージ装置を構成する前記ステージを前記基板
を保持する基板ステージとして具備することを特徴とす
る露光装置。
9. An exposure apparatus for exposing a substrate with an energy beam through an optical system and transferring a predetermined pattern to the substrate, comprising: the stage device according to claim 1. An exposure apparatus, comprising: the stage constituting the stage device as a substrate stage for holding the substrate.
【請求項10】 光学系を介したエネルギビームにより
基板を露光して所定のパターンを前記基板に転写する露
光装置であって、 請求項2〜8のいずれか一項に記載のステージ装置を備
え、該ステージ装置を構成する前記ステージを前記基板
を保持する基板ステージとして具備し、 前記ステージ装置を構成する前記第1の駆動装置の固定
子が、前記光学系を保持する保持部と振動に関して独立
していることを特徴とする露光装置。
10. An exposure apparatus for exposing a substrate with an energy beam via an optical system and transferring a predetermined pattern to the substrate, comprising: the stage device according to claim 2. Description: A stage that constitutes the stage device is provided as a substrate stage that holds the substrate, and a stator of the first drive device that constitutes the stage device is independent of a holder that holds the optical system with respect to vibration. An exposure apparatus, comprising:
【請求項11】 前記光学系が荷電粒子線鏡筒を備えた
荷電粒子線光学系であり、 前記荷電粒子線鏡筒からの荷電粒子線の出射端部の出射
口を除く部分を覆う筒状の磁気シールドを更に備えるこ
とを特徴とする請求項9又は10に記載の露光装置。
11. The optical system is a charged particle beam optical system including a charged particle beam column, and a cylindrical shape covering a portion of the charged particle beam from the charged particle beam column excluding the exit of the exit end. The exposure apparatus according to claim 9, further comprising a magnetic shield.
【請求項12】 前記磁気シールドは、内筒とこの内筒
の周囲に所定のクリアランスを介して配置された外筒と
を有する2重構造となっており、 前記外筒が前記内筒に比べて透磁率の小さな材料によっ
て形成されていることを特徴とする請求項11に記載の
露光装置。
12. The magnetic shield has a double structure having an inner cylinder and an outer cylinder disposed around the inner cylinder with a predetermined clearance therebetween, wherein the outer cylinder is compared with the inner cylinder. The exposure apparatus according to claim 11, wherein the exposure apparatus is formed of a material having a small magnetic permeability.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6794665B2 (en) 2002-04-22 2004-09-21 Hitachi High-Technologies Corporation Electron beam drawing apparatus
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