JP2000164494A

JP2000164494A - ステージ装置及び走査型露光装置

Info

Publication number: JP2000164494A
Application number: JP10335357A
Authority: JP
Inventors: Hideji Kawamura; 秀司川村; Tomohide Hamada; 智秀浜田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 2000-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】コストの低減及び制御系の簡素化を図ること
ができるとともに、ステージの位置制御性を向上させ
る。【解決手段】ステージＲＳＴはベース３４上方で駆動
装置（４８Ａ、４８Ｂ）によってＹ方向に駆動される。
このステージの駆動によって生じる反力は、ベース３４
と独立したフレーム（３６、３８）によって大地に逃が
される。また、ステージＲＳＴは駆動装置５６によって
Ｘ方向にも駆動されるが、この駆動反力も、フレーム
（３６、３８）を介して大地に逃がされる。従って、ス
テージの駆動反力がベース３４の振動要因とならず、ス
テージの位置制御性を向上させることができる。ステー
ジは粗微動構造でないため構成そのもが簡略化され、ア
クチュエータ数や干渉計ビームの本数も削減することが
でき、部品点数の削減によりコストの低減も可能である
とともに制御系の簡略化も可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステージ装置及び
走査型露光装置に係り、更に詳しくは、液晶表示素子又
は半導体素子等を製造するためのリソグラフィ工程で用
いられる走査型露光装置及びこの走査型露光装置に好適
なステージ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液晶表示素子又は半導体素子
等を製造するためのリソグラフィ工程においては、種々
の露光装置が用いられている。例えば、液晶ディスプレ
イパネル（ＬＣＤパネル）製造用の露光装置として、近
年では、ＬＣＤパネルの大型化に伴い、大面積の露光が
可能な等倍一括転写方式あるいはステップ・アンド・ス
キャン方式等の走査型露光装置が比較的に多く用いられ
ているようになっている。

【０００３】図４には、この種の走査型露光装置のマス
クステージ近傍の概略斜視図が示されている。この図４
の装置では、不図示の投影光学系を保持するメインフレ
ーム上に固定された架台（サポートフレーム）１１４の
上面に、一対のＹガイド１１８Ａ、１１８Ｂが所定間隔
を隔てて走査方向であるＹ軸方向に延設されている。こ
れらのＹガイド１１８Ａ、１１８Ｂ上に、粗動ステージ
１０２が配置され、該粗動ステージ１０２は、その底面
に設けられた複数のエアスライダ１０１によって走査方
向以外は拘束された状態でＹガイド１１８Ａ、１１８Ｂ
上に非接触で支持されている。

【０００４】粗動ステージ１０２のＸ軸方向の両側面に
は、一対の可動子１０３Ａ、１０３Ｂが突設されてい
る。これらの可動子１０３Ａ、１０３Ｂに対応して、架
台１１４上面のＹガイド１１８Ａ、１１８ＢのＸ軸方向
両外側には、可動子１０３Ａ、１０３Ｂとともにリニア
モータ１０４Ａ、１０４Ｂをそれぞれ構成する固定子１
０５Ａ、１０５ＢがＹ軸方向に延設されている。一対の
リニアモータ１０４Ａ、１０４Ｂによって、粗動ステー
ジ１０２がＹ軸方向に駆動される。

【０００５】粗動ステージ１０２の上面には、ＸＹ面内
で微動可能な微動ステージ１０６が不図示のエアパッド
（エアベアリング）又は鋼球等を介して載置されてい
る。この微動ステージ１０６上にマスクＭが保持されて
いる。

【０００６】粗動ステージ１０２の上面には、一対のＹ
軸方向駆動用の微動アクチュエータ１０７Ａ、１０７Ｂ
と、一対のＸ軸方向（非走査方向）駆動用の微動アクチ
ュエータ１０８Ａ、１０８Ｂが配置されている。これら
の微動アクチュエータ１０７Ａ，１０７Ｂ及び１０８
Ａ，１０８Ｂによって、微動ステージ１０６は、Ｘ軸方
向、Ｙ軸方向及びθ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微少
駆動されるようになっている。

【０００７】粗動ステージ１０２のＹ軸方向の位置は、
架台１１４上に固定された干渉計システム１１５を構成
する測長軸ＲＣＹを有する干渉計によって移動鏡１１０
を介して測定され、微動ステージ１０６のＹ方向位置及
びθ回転（ヨーイング）は、干渉計システム１１５を構
成する測長軸ＲＦＹ１、ＲＦＹ２を有する干渉計によっ
て移動鏡１０９Ａ、１０９Ｂを介して計測される。ま
た、微動ステージ１０６のＸ軸方向の位置は、微動ステ
ージ１０６上に固定された光学ユニット１１６（偏光ビ
ームスプリッタ、四分の一波長板等を含む）を含む測長
軸ＲＦＸを有する干渉計によって固定鏡１１７を介して
計測される。

【０００８】不図示の制御装置では、上記の各測長軸の
干渉計の計測値に基づいて粗動ステージ１０２及び微動
ステージ１０６の位置をフィードバック制御することに
より、微動ステージ１０６上に保持されたマスクＭの位
置制御を行っていた。

【０００９】特に、走査方向（Ｙ軸方向）については、
微動アクチュエータ１０７Ａ、１０７Ｂが推力を発生す
ると、その反力が粗動ステージ１０２に伝達されるた
め、リニアモータ１０４Ａ、１０４Ｂによりその力を打
ち消すように制御する必要があった。

【００１０】なお、一括転写型の液晶用走査型露光装置
の場合には、図４と同様の構成を、プレートステージ側
にも採用することが可能である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のステー
ジ装置では、いわゆる粗微動構造が採用されているた
め、走査方向については粗動ステージ駆動用のアクチュ
エータ（リニアモータ）と微動ステージ駆動用のアクチ
ュエータ（微動アクチュエータ）の２種類が必要である
ことから、アクチュエータが多数必要であった。また、
微動ステージを粗動ステージに対し相対駆動可能に構成
するため、両ステージ間にエアベアリング等を設ける必
要があり、そのためステージ装置を構成する部品点数が
多くなるという不都合があった。このように、構造が複
雑で部品点数が多く、コストが必然的に高くなってい
た。

【００１２】また、マスク（又はプレート）の位置を干
渉計を使用して制御する場合、粗動ステージの位置と微
動ステージの位置とを知る必要があることから、干渉計
の測長軸（干渉計ビーム）が多数必要となるとともに、
それに応じて位置制御系が複雑になるという不都合もあ
った。

【００１３】さらに、粗動ステージは、リニアモータに
よって大きな駆動力でＹ軸方向に駆動されるが、該リニ
アモータを構成する固定子は粗動ステージを支持する架
台１１４上に固定されているため、粗動ステージの駆動
時（加減速時）に固定子に生じる反力が、架台１１４の
振動要因となり、これが粗動ステージ及び微動ステージ
の位置を計測するレーザ干渉計システムの振動要因とな
って、粗動ステージ及び微動ステージ、ひいてはマスク
（又はプレート）の位置制御性を悪化させるという不都
合があった。また、上記の架台１１４の振動がメインフ
レームに保持された投影光学系等の振動要因となり、こ
れに起因してパターン転写位置ずれ等が発生するという
不都合もあった。

【００１４】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、コストの
低減及び制御系の簡素化を図ることができるとともに、
ステージの位置制御性を向上させることができるステー
ジ装置を提供することにある。

【００１５】また、本発明の第２の目的は、スループッ
ト及び露光精度を向上させることができる露光装置を提
供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るステージ装
置は、ステージ（ＲＳＴ）と；前記ステージを非接触で
支持するステージベース（３４）と；前記ステージを第
１軸方向に駆動する第１駆動装置（４８Ａ、４８Ｂ）
と；前記ステージを前記第１軸方向に直交する第２軸方
向に駆動する第２駆動装置（５６）と；前記ステージベ
ースと独立し、前記ステージの第１軸方向の駆動によっ
て生ずる反力と前記ステージの第２軸方向の駆動によっ
て生ずる反力とを受けるフレーム（３６、３８）とを備
える。

【００１７】これによれば、ステージはステージベース
により非接触で支持された状態で第１の駆動装置によっ
て第１軸方向に駆動される。このとき、ステージの第１
軸方向の駆動によって生じる反力は、ステージベースと
独立したフレームによって受けられ、該フレームを介し
て大地（設置床）に逃がされるので、ステージベースが
その反力によって振動することはない。また、ステージ
はステージベースにより非接触で支持された状態で第２
の駆動装置によって第２軸方向にも駆動されるが、この
ときも、ステージの駆動によって生じる反力は、ステー
ジベースと独立したフレームを介して大地に逃がされる
ので、ステージベースがその反力によって振動すること
はない。従って、ステージを第１軸、第２軸のいずれの
方向に駆動してもその駆動反力がステージベースの振動
要因とならないので、該ステージベース上に固定した干
渉計等を用いてステージの位置を制御する場合に、その
ステージの位置制御性を向上させることができる。ま
た、本発明によれば、ステージは粗微動構造でないため
ステージの構成そのもが簡略化されるとともに、従来の
粗微動構造のステージで必要であった粗動、微動ステー
ジ間の摺動部の構成部品が不要となり、また、アクチュ
エータ数や干渉計ビームの本数も削減することができ、
かかる部品点数の削減によりコストの低減も可能であ
る。さらには、アクチュエータ数、干渉計ビームの本数
の削減により、制御系の簡略化も可能である。

【００１８】この場合において、前記第１駆動装置（４
８Ａ、４８Ｂ）が、前記フレーム（３６、３８）に設け
られた固定子（５０Ａ、５０Ｂ）と、該固定子との間の
電磁気的相互作用によって前記ステージ（ＲＳＴ）とと
もに駆動される可動子（４６Ａ、４６Ｂ）とを備えるリ
ニアアクチュエータであっても良い。かかる場合には、
固定子との間の電磁気的相互作用によってステージとと
もに可動子が駆動されるとその反力によって固定子が振
動するが、この振動はフレームを介して大地に伝達され
るのみで、フレームと独立したステージベースその他の
部分に直接的な影響を及ぼさない。

【００１９】また、第２の駆動装置（５６）が、前記フ
レームに設けられた固定子（５８）と、該固定子との間
の電磁気的相互作用によって前記ステージ（ＲＳＴ）と
ともに駆動される可動子（６０）とを備えるリニアアク
チュエータであっても良い。この場合にも、上記と同様
にステージの駆動によって生じる反力によって、フレー
ムと独立したステージベースその他の部分に直接的な影
響が生じない。

【００２０】本発明に係る走査型露光装置は、マスク
（Ｒ）と基板（Ｐ）とを同期移動して、前記マスクのパ
ターンを前記基板に転写する走査型露光装置であって、
上記本発明に係るステージ装置を、前記マスク及び基板
の少なくとも一方の移動装置として具備することを特徴
とする。

【００２１】これによれば、上記本発明に係るステージ
装置の作用により、基板又はマスク、あるいはそれら両
者の位置制御性が向上する。このため、走査露光時のマ
スクと基板の同期整定時間の短縮、同期精度の向上が可
能となり、結果的に露光処理時間の短縮によるスループ
ットの向上が可能になる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
〜図２に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係
る走査型露光装置１００の概略構成が示されている。こ
の走査型露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャ
ン方式でマスクとしてのレチクルＲのパターンを基板と
しての液晶用ガラスプレート（以下、「プレート」とい
う）Ｐに転写する液晶用の走査型露光装置である。

【００２３】走査型露光装置１００は、照明系１２、マ
スクとしてのレチクルＲの移動装置であるレチクルステ
ージ装置、投影光学系ＰＬ、該投影光学系ＰＬを保持す
る本体コラム２０、及びプレートＰを保持するプレート
ステージＰＳＴ等を備えている。

【００２４】前記照明系１２は、例えば特開平９−３２
０９５６号公報に開示されように、光源ユニット、シャ
ッタ、２次光源形成光学系、ビームスプリッタ、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、レチクルステージＲＳＴ
に保持されたレチクル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。

【００２５】前記本体コラム２０は、設置床ＦＤの上面
に載置された装置の基準となるベースプレートＢＰの上
面に複数（ここでは４つ）の防振台２２を介して保持さ
れた第１コラム２４と、この第１コラム２４上に設けら
れた第２コラム２６とから構成されている。

【００２６】第１コラム２４は、４つの防振台２２によ
ってほぼ水平に支持された矩形の定盤（プレートステー
ジベース）２３と、この定盤２３の上面の４隅の部分に
鉛直方向に沿ってそれぞれ配設された４本の脚部２８
と、これら４本の脚部２８の上端部を相互に連結すると
ともに第１コラム２４の天板部を構成する鏡筒定盤３０
とを備えている。この鏡筒定盤３０の中央部には、平面
視円形の開口部３０ａが形成され、この開口部３０ａ内
に投影光学系ＰＬが上方から挿入されている。この投影
光学系ＰＬには、その高さ方向の中央やや下方の位置に
フランジＦＬＧが設けられており、該フランジＦＬＧを
介して投影光学系ＰＬが鏡筒定盤３０によって下方から
支持されている。

【００２７】前記第２コラム２６は、鏡筒定盤３０の上
面に投影光学系ＰＬを囲むように立設された４本の脚部
３２と、これら４本の脚部３２の上端部相互間を連結す
る天板部、すなわち後述するレチクルステージ装置のス
テージベースを構成するレチクルステージベース３４と
を備えている。レチクルステージベース３４の中央部に
は、照明光ＩＬの通路となる開口３４ａが形成されてい
る。なお、レチクルステージベース３４の全体若しくは
一部（開口３４ａに相当する部分）を光透過性材料によ
って形成しても良い。

【００２８】このようにして構成された本体コラム２０
に対する設置床ＦＤからの振動は、前記防振台２２によ
ってマイクロＧレベルで絶縁されている。

【００２９】前記投影光学系ＰＬとしては、その光軸Ａ
Ｘ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、例えば等倍を有している。このため、照明
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部分のパターンの等倍倒立像が表面にフォトレ
ジストが塗布されたプレートＰ上の前記照明領域ＩＡＲ
に共役な露光領域ＩＡに形成される。

【００３０】前記レチクルステージ装置は、前記レチク
ルステージベース３４と、該レチクルステージベース３
４の上方に非接触で浮上支持されたステージとしてのレ
チクルステージＲＳＴと、該レチクルステージＲＳＴを
走査方向であるＹ軸方向（第１軸方向）に所定のストロ
ークで駆動するとともに、Ｙ軸方向に直交するＸ軸方向
に微少駆動するレチクル駆動系（４８Ａ、７０）と、こ
のレチクル駆動系によるレチクルステージＲＳＴの駆動
によって生じる反力を受ける第１、第２のリアクション
フレーム３６、３８とを備えている。

【００３１】これを更に詳述すると、図２の斜視図に示
されるように、レチクルステージＲＳＴは、中央部に矩
形の開口が形成された矩形状、すなわち矩形枠状の板状
部材から成り、このレチクルステージＲＳＴの上面に
は、３つのバキュームチャック４０ａ〜４０ｃが設けら
れている。これらのバキュームチャック４０ａ〜４０ｃ
によってレチクルＲが吸着保持されている。

【００３２】レチクルステージベース３４の上面に、一
対のＹガイド４２Ａ、４２Ｂが所定間隔を隔てて走査方
向であるＹ軸方向に延設されている。これらのＹガイド
４２Ａ、４２Ｂの上方に、レチクルステージＲＳＴが配
置され、該レチクルステージＲＳＴは、その底面に設け
られた複数のエアパッド（エアベアリング）４４によっ
てＹガイド４２Ａ、４２Ｂ上に非接触で浮上支持されて
いる。

【００３３】レチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の両側
面には、一対の可動子４６Ａ、４６Ｂが突設されてい
る。これらの可動子４６Ａ、４６Ｂに対応して、Ｙガイ
ド４２Ａ、４２ＢのＸ軸方向両外側には、可動子４６
Ａ、４６ＢとともにリニアアクチュエータとしてのＹリ
ニアモータ４８Ａ、４８Ｂを構成する固定子５０Ａ、５
０ＢがＹ軸方向に延設されている。可動子４６Ａ、４６
Ｂは、レチクルステージＲＳＴとともに、固定子５０
Ａ、５０Ｂとの間の電磁気的相互作用の一種である電磁
相互作用によって生じるローレンツ力によってＹ軸方向
に駆動される。Ｙリニアモータ４８Ａ、４８Ｂとして
は、ここでは公知のムービングコイル型のリニアモータ
が用いられている。本実施形態では、前記一対のＹリニ
アモータ４８Ａ、４８Ｂによって、レチクルステージＲ
ＳＴを走査方向であるＹ軸方向に駆動する第１の駆動装
置が構成されている。なお、一対のＹリニアモータ４８
Ａ、４８Ｂとして、ムービングマグネット型のリニアモ
ータを用いても構わない。

【００３４】一方のＹリニアモータ４８Ａの固定子５０
Ａは、レチクルステージベース３４がその一部を構成す
る本体コラム２０とは独立した第１のリアクションフレ
ーム３６の先端に固定されている。この第１のリアクシ
ョンフレーム３６の基端は、図１に示される鏡筒定盤３
０、定盤２３及びベースプレートＢＰにそれぞれ形成さ
れた開口部を介して床面ＦＤに固定されている。

【００３５】また、他方のＹリニアモータ４８Ｂの固定
子５０Ｂは、本体コラム２０とは独立した第２のリアク
ションフレーム３８の上面に固定されている。この第２
のリアクションフレーム３８は、それぞれの下端が床面
ＦＤに固定された４本の脚部を備えた一種の台であり、
その内の２本の脚部の下端は、図１に示される鏡筒定盤
３０、定盤２３及びベースプレートＢＰにそれぞれ形成
された開口部を介して床面ＦＤに固定されている。

【００３６】前記第２のリアクションフレーム３８の上
面には、非走査方向基準用Ｙガイド５２が走査方向であ
るＹ軸方向に延設されている。この非走査方向基準用Ｙ
ガイド５２上に、走査方向にのみ自由度を持つエアスラ
イダ５４が設けられ、該エアスライダ５４上に、リニア
アクチュエータとしてのＸリニアモータ５６の固定子５
８が固定されている。この固定子５８との間の電磁気的
相互作用の一種である電磁相互作用によって生じるロー
レンツ力によりＸ軸方向に駆動される可動子６０の一端
が固定子５８に対向して配置され、該可動子６０の他端
がレチクルステージＲＳＴに固定されている。前記Ｘリ
ニアモータ５６としては、例えばボイスコイルモータ等
が用いられ、該Ｘリニアモータ５６によって、レチクル
ステージＲＳＴを非走査方向であるＸ軸方向（第２軸方
向）に駆動する第２駆動装置が構成されている。

【００３７】ところで、図２から容易に想像されるよう
に、レチクルステージＲＳＴの位置にかかわらず、Ｘリ
ニアモータ５６によってレチクルステージＲＳＴをＸ軸
方向に駆動するためには、固定子５８が固定されたエア
スライダ５４は、レチクルステージＲＳＴが走査方向に
駆動される際に、レチクルステージＲＳＴと共に移動し
なければならない。そのため、本実施形態では、エアス
ライダ駆動用リニアモータ６２が設けられている。この
エアスライダ駆動用リニアモータ６２は、エアスライダ
５４の＋Ｘ方向の側面に突設された可動子６４と、これ
に対向して第２のリアクションフレーム３８の上面にＹ
軸方向に延設された固定子６６とを備えている。

【００３８】本実施形態では、上述のようにして、レチ
クル駆動系が構成されるが、図１では作図の便宜上か
ら、上述したＹリニアモータ４８Ｂ、エアスライダ駆動
用リニアモータ６２、非走査方向基準用Ｙガイド５２、
Ｘリニアモータ５６及びエアスライダ５４が纏めて、駆
動機構７０として示されている。

【００３９】前記レチクルステージＲＳＴの−Ｙ側の側
面には、一対のコーナーキューブ７２Ａ、７２Ｂが固定
されており、これらのコーナーキューブ７２Ａ、７２Ｂ
に対向してレチクルステージベース３４の上面の−Ｙ方
向端部にはレチクルＹ干渉計７４Ｙが固定されている。
このレチクルＹ干渉計７４Ｙは、実際にはコーナーキュ
ーブ７２Ａ、７２Ｂに対して干渉計ビームＲＩＹ１，Ｒ
ＩＹ２を投射し、それぞれの反射光を受光してコーナー
キューブ７２Ａ、７２ＢのＹ軸方向の位置を所定の分解
能、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で計測する一対
のダブルパス干渉計を含んで構成されている。

【００４０】また、レチクルステージＲＳＴ上面の−Ｘ
側の端部には、不図示の偏光ビームスプリッタ、四分の
一波長板等を含む光学ユニット７６が固定されている。
この光学ユニット７６に対向して、レチクルステージベ
ース３４上面の−Ｘ方向端部には、固定鏡７８がＹ軸方
向に沿って延設されている。そして、光学ユニット７６
及び不図示の光源ユニット、レシーバ等を含む測長軸Ｒ
ＩＸを有するＸ干渉計システムによって、レチクルステ
ージＲＳＴのＸ軸方向の位置が固定鏡７８を介して所定
の分解能、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で計測さ
れる。

【００４１】前記レチクルＹ干渉計７４Ｙ、Ｘ干渉計シ
ステムの計測値は、不図示のステージ制御装置及びこれ
を介して不図示の主制御装置に供給されるようになって
いる。すなわち、ステージ制御装置では、レチクルＹ干
渉計７４Ｙからの各測長軸の計測値の相加平均に基づい
てレチクルステージＲＳＴのＹ位置を求め、また各測長
軸の計測値の差に基づいてレチクルステージＲＳＴのθ
回転を求め、Ｘ干渉計システムの計測値に基づいてレチ
クルステージＲＳＴのＸ位置を求める。そして、ステー
ジ制御装置では主制御装置からの指示に応じてレチクル
Ｙ干渉計７４Ｙ、Ｘ干渉計システムの計測値に基づいて
前記Ｙリニアモータ４８Ａ、４８Ｂ及びＸリニアモータ
５６を制御することにより、レチクルステージＲＳＴの
位置制御を行うようになっている。

【００４２】なお、エアスライダ５４の位置は、不図示
の位置検出装置、例えばリニアエンコーダあるいはレー
ザ干渉計によって計測され、この計測値がステージ制御
装置に送られている。ステージ制御装置では、この計測
値に基づいてエアスライダ５４がレチクルステージＲＳ
Ｔに追従して移動するようにエアスライダ駆動用リニア
モータ６２を制御する。

【００４３】また、レチクルステージＲＳＴ上にレチク
ル吸着やエアパッド用のエアー配管やアクチュエータ等
の配線などを多数引き回す必要があるが、これらの配
管、配線は、本実施形態では、図示は省略したが、エア
スライダ５４を経由して引き回されている。このように
すると、上述したエアスライダ５４のレチクルステージ
ＲＳＴに対する追従制御により、レチクルステージＲＳ
Ｔとエアスライダ５４の相対位置が最大でも数ｍｍしか
ずれず、レチクルステージＲＳＴ走査時の配管、配線か
らの反力はエアスライダ５４がその大部分を受けること
となり、レチクルステージＲＳＴへの影響を小さくする
ことができる。

【００４４】図１に戻り、前記プレートステージＰＳＴ
は、第１コラム２４を構成する定盤（プレートステージ
ベース）２３の上方に配置されている。プレートステー
ジＰＳＴの上面には、不図示のプレートホルダを介して
プレートＰが真空吸着等によって保持されている。

【００４５】プレートステージＰＳＴの下面には不図示
のエアパッドが複数配置されており、これらのエアパッ
ドによってプレートステージＰＳＴは移動面２３ａに対
して所定のクリアランスを介して浮上支持されている。
このプレートステージＰＳＴは、不図示のプレート駆動
装置によって、ＸＹ２次元方向に駆動される。プレート
駆動装置は、例えば、プレートステージＰＳＴを移動面
２３ａに沿って走査方向であるＹ軸方向に所定のストロ
ークで駆動する一対のＹ軸用リニアモータと、これらの
Ｙ軸用リニアモータとともにプレートステージＰＳＴを
Ｘ軸方向に駆動する一対のＸ軸用リニアモータとを含ん
で構成される。なお、プレート駆動装置を、いわゆる可
変磁気抵抗方式、あるいはローレンツ電磁力駆動方式の
平面モータで構成することも可能である。

【００４６】前記プレートステージＰＳＴのＸＹ面内の
位置は、図１に示されるレーザ干渉計システム８０によ
って、所定の分解能、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解
能で常時計測されている。このレーザ干渉計システムの
計測値は、不図示のステージ制御装置及びこれを介して
主制御装置に供給されるようになっており、ステージ制
御装置では主制御装置からの指示に応じてレーザ干渉計
システム８０の計測値に基づいて前記Ｙ軸用リニアモー
タ及びＸ軸用リニアモータを制御することにより、プレ
ートステージＰＳＴの位置制御を行うようになってい
る。

【００４７】このようにして構成された本実施形態の走
査型露光装置１００では、露光の際には、ステージ制御
装置によって、レチクルステージＲＳＴとプレートステ
ージＰＳＴとを、Ｙ軸方向に沿って互いに逆向きに投影
光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比で同期移動してレ
チクルパターンをプレート上に逐次転写する走査露光動
作と、プレート上の隣接する区画領域の露光のための走
査開始位置へプレートステージＰＳＴを移動するステッ
ピング動作とが、繰り返し行われる。

【００４８】上記の走査露光中、ステージ制御装置で
は、レチクルステージＲＳＴの非走査方向（Ｘ軸方向）
の位置をＸ干渉計システムの計測値に基づいてＸリニア
モータ５６を介して調整し、また、レチクルステージＲ
ＳＴのθ回転を、レチクルＹ干渉計７４Ｙの計測値に基
づいて一対のＹリニアモータ４８Ａ、４８Ｂの速度を僅
かに異ならせることにより微調整することができる。

【００４９】また、レチクルステージＲＳＴを走査方向
に駆動する際に、その反力が各Ｙリニアモータ４８Ａ、
４８Ｂの固定子５０Ａ、５０Ｂに作用するが、これらの
固定子５０Ａ、５０Ｂは、本体コラム２０とは独立した
第１、第２のリアクションフレーム３６、３８にそれぞ
れ固定されているので、その反力は、第１、第２のリア
クションフレーム３６、３８を介して床面ＦＤに伝達さ
れるのみで、各Ｙリニアモータ４８Ａ、４８Ｂの固定子
５０Ａ、５０Ｂを介して本体コラム２０に伝わることが
ない。また、レチクルステージＲＳＴを非走査方向に駆
動する際に生じる微小な反力は、Ｘリニアモータ５６の
固定子５８に作用するが、該固定子５８は第２のリアク
ションフレーム３８上に搭載されているので、その反力
は、第２のリアクションフレーム３８を介して床面ＦＤ
に伝達されるのみで、Ｘリニアモータ５６の固定子５８
を介して本体コラム２０に伝わることがない。すなわ
ち、本実施形態では、第１、第２のリアクションフレー
ムによって、レチクルステージベース３４と独立し、レ
チクルステージＲＳＴの第１軸方向の駆動によって生ず
る反力とレチクルステージＲＳＴの第２軸方向の駆動に
よって生ずる反力とを受けるフレームが構成されてい
る。

【００５０】従って、本実施形態レチクルステージＲＳ
Ｔの駆動に起因する本体コラム２０（露光装置本体）の
振動、ひいてはこれに起因する投影光学系ＰＬやレチク
ルＹ干渉計７６Ｙ、Ｘ干渉計システムの振動等を防止あ
るいは効果的に抑制することができる。これにより、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
の発生や干渉計計測値の振動的変化の発生を抑制するこ
とができる。

【００５１】このように本実施形態の走査型露光装置１
００では、走査露光時にレチクルステージＲＳＴの駆動
反力が本体コラム２０に振動要因として伝わることがな
いので、レチクルステージＲＳＴとプレートステージＰ
ＳＴとの同期整定時間の短縮によるスループットの向上
と、レチクルステージ制御性の向上による重ね合わせ精
度の向上とを共に実現することができる。

【００５２】また、粗微動構造でないシンプルな構造で
あるため、部品点数も減り大幅なコストダウンを図るこ
とができるとともに、構成部材の剛性を高めることがで
き、各ステージの制御性を高めることも可能となる。さ
らに、レチクルステージ装置が、コンパクトな設計が可
能であるため装置の小型化が実現でき、重量が軽減され
る利点もある。

【００５３】さらには、ヨーガイドが無くなると共に微
動系のガイドとアクチュエータも不要なため駆動重量も
大幅に削減され、リニアモータの推力仕様を下げること
ができ、駆動時の発熱に対しても非常に有利である。ま
た、Ｙリニアモータ４８Ａ、４８Ｂは、レチクルステー
ジＲＳＴのほぼ重心位置に推力を与えることができ、レ
チクルステージＲＳＴがピッチング方向に振動すること
がないので、高精度でかつ制御性の良いレチクルステー
ジ装置を実現できる。

【００５４】また、本実施形態では、アクチュエータの
数の減少に加え、干渉計ビームの本数も減らすことがで
きるので、制御系の簡略化も実現することができる。

【００５５】また、レチクルステージＲＳＴの可動部に
対するエアー供給や給電のための配管、配線からの反力
の大部分をレチクルステージＲＳＴに追従して走査方向
に移動するエアスライダ５４が受け、前記配管、配線か
らの外乱が直接レチクルステージＲＳＴに伝わらない構
造となっているため、レチクルステージＲＳＴの走査方
向の制御性能が大幅に向上する。

【００５６】なお、上記実施形態では、レチクルステー
ジＲＳＴの走査方向駆動時のみならず、非走査方向につ
いての微少駆動時の反力をもレチクルステージベース３
４に伝えないようにするため、一対のＹガイド４２Ａ、
４２Ｂの他に、非走査方向基準用Ｙガイド５２を設け
て、エアスライダ５４がこの非走査方向基準用Ｙガイド
５２に沿って移動する場合について説明したが、非走査
方向駆動時に生じる反力は非常に小さいのでそれがレチ
クルステージベース３４に伝わってもその影響は小さい
ものと考えられる。そこで、この点に着目すれば、図３
に示されるレチクルステージ装置のように、非走査方向
基準用Ｙガイド５２を取り去ることが可能になる。

【００５７】図３には、上記実施形態の応用例であるレ
チクルステージ装置の一例が示されている。ここで、上
記実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、
重複説明を避けるため同一の符号を用いるものとする。

【００５８】この図３の装置では、レチクルステージＲ
ＳＴの＋Ｘ方向端部のＹ軸方向中央部に切り欠き７９を
形成し、この切り欠き７９の両側に前述したＹリニアモ
ータ４８Ｂの可動子４６Ｂを２分割したような一対の可
動子４６Ｂ₁、４６Ｂ₂を配置し、前記切り欠き７９の内
部空間にエアスライダ５４を配置した点、及び第１のリ
アクションフレーム３６と同様の第３のリアクションフ
レーム３６’によりＹリニアモータ４８Ｂの固定子５０
Ｂが支持されている点に特徴を有する。また、この場
合、固定子５０Ｂは、可動子６４と一体でエアスライダ
５４を駆動するためのエアスライダ駆動用リニアモータ
の固定子をも兼ねている。

【００５９】その他の部分の構成は、前述した実施形態
と同様になっている。

【００６０】このようにして構成された図３のレチクル
ステージ装置によると、基本的には前述した実施形態と
同等の効果を得ることができる。但し、この図３のレチ
クルステージ装置には、上記実施形態と比べて以下の相
違がある。

【００６１】すなわち、Ｘリニアモータ５６によりレチ
クルステージＲＳＴを非走査方向に駆動する際の反力
が、エアスライダ５４及びＹガイド４２Ｂを介してレチ
クルステージベース３４に伝達されるという不利な点が
ある。しかしながら、非走査方向の駆動による反力は、
もともとの駆動力が小さいのでその反力による外乱も小
さく、ステージ制御に与える影響は小さい。

【００６２】この一方、図２と図３を比較すると明らか
なように、図３のレチクルステージ装置では、非走査方
向基準用Ｙガイド５２、固定子６６等が不用になり、そ
の分構成の簡略化とコストダウンが可能である。

【００６３】なお、上記実施形態では、本発明に係るス
テージ装置が、液晶用のステップ・アンド・スキャン方
式の走査型露光装置に適用された場合について説明した
が、半導体素子製造用のスキャニング・ステッパにも同
様に適用できることは勿論である。また、投影光学系
は、縮小系でも拡大系でも構わない。更に、レチクルＲ
とプレートＰとを鉛直方向に沿って支持し、走査露光を
行う縦型露光装置にも本発明に係るステージ装置は適用
可能である。

【００６４】また、例えば、マスクパターンの等倍正立
正像をプレート上に一括で転写する液晶用一括走査型の
露光装置などの場合は、マスク及びプレートの両方又は
一方の駆動装置（移動装置）として本発明に係るステー
ジ装置を好適に適用できる。

【００６５】なお、複数のレンズから構成される照明光
学系、投影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、多数の機械部品からなるレチクルステー
ジやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や
配管を接続し、更に第１のリアクションフレーム３６及
び第２のリアクションフレーム３８を組み立て総合調整
（電気調整、動作確認等）をすることにより上記実施形
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。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るステ
ージ装置によれば、コストの低減及び制御系の簡素化を
図ることができるとともに、ステージの位置制御性を向
上させることができるという従来にない優れた効果があ
る。

【００６７】また、本発明に係る露光装置によれば、ス
ループット及び露光精度を向上させることができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態に係る走査型露光装置の概略構成を
一部断面して示す図である。

【図２】図１の走査型露光装置を構成するレチクルステ
ージ装置を示す斜視図である。

【図３】上記実施形態の応用例であるレチクルステージ
装置の一例を示す斜視図である。

【図４】従来のレチクルステージの一例を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

３４…レチクルステージベース（ステージベース）、４
８Ａ、４８Ｂ…Ｙリニアモータ（第１駆動装置、リニア
アクチュエータ）、３６…第１のリアクションフレーム
（フレームの一部）、３８…第２のリアクションフレー
ム（フレームの一部）、４６Ａ、４６Ｂ…可動子、５０
Ａ、５０Ｂ…固定子、５６…Ｘリニアモータ（第２駆動
装置、リニアアクチュエータ）、５８…固定子、６０…
可動子、１００…走査型露光装置、ＲＳＴ…レチクルス
テージ（ステージ）、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｐ…プ
レート（基板）。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ０１Ｂ 11/00 Ｇ０１Ｂ 11/00 ＡＨ０１Ｌ 21/30 ５１６Ｂ５１８Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA03 CC00 FF16 FF18 FF55 FF67 GG04 HH04 LL12 LL17 LL36 LL37 QQ25 QQ42 2F078 CA02 CA08 CB02 CB13 CC11 5F031 CA02 CA05 CA07 HA13 JA02 LA02 LA04 LA08 MA27 5F046 AA23 BA05 CC02 CC03 CC10 CC16 CC18 CC20 DA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステージと；前記ステージを非接触で支
持するステージベースと；前記ステージを第１軸方向に
駆動する第１駆動装置と；前記ステージを前記第１軸方
向に直交する第２軸方向に駆動する第２駆動装置と；前
記ステージベースと独立し、前記ステージの第１軸方向
の駆動によって生ずる反力と前記ステージの第２軸方向
の駆動によって生ずる反力とを受けるフレームとを備え
るステージ装置。
【請求項２】前記第１駆動装置が、前記フレームに設
けられた固定子と、該固定子との間の電磁気的相互作用
によって前記ステージとともに駆動される可動子とを備
えるリニアアクチュエータであることを特徴とする請求
項１に記載のステージ装置。
【請求項３】前記第２駆動装置が、前記フレームに設
けられた固定子と、該固定子との間の電磁気的相互作用
によって前記ステージとともに駆動される可動子とを備
えるリニアアクチュエータであることを特徴とする請求
項１又は２に記載のステージ装置。
【請求項４】マスクと基板とを同期移動して、前記マ
スクのパターンを前記基板に転写する走査型露光装置で
あって、請求項１〜３のいずれか一項に記載のステージ装置を、
前記マスク及び基板の少なくとも一方の移動装置として
具備することを特徴とする走査型露光装置。