JP2001297960A

JP2001297960A - ステージ装置および露光装置

Info

Publication number: JP2001297960A
Application number: JP2000109833A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Saeki; 和明佐伯
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2000-04-11
Publication date: 2001-10-26
Also published as: KR20010096591A; US20010027595A1; TW497147B; US6606146B2

Abstract

(57)【要約】【課題】安価なパッシブ方式の防振パッドを用いて
も、固定子と可動子との接触やステージ制御性能の低下
等の不具合を生じさせない。【解決手段】ベース２３上を移動するステージ本体Ｒ
ＳＴと、ベース２３に対して振動的に独立して設けられ
た支持部２５、２６とを有し、ステージ本体ＲＳＴに設
けられた可動子３０Ａ、３０Ｂが支持部２５、２６に支
持された固定子３３Ａ、３３Ｂに対して所定の間隙をも
って相対移動する。可動子３０Ａ、３０Ｂと固定子３３
Ａ、３３Ｂとの間の間隙量を検出する検出装置と、検出
された間隙量に基づいて可動子３０Ａ、３０Ｂと固定子
３３Ａ、３３Ｂとの相対位置関係を調整する位置調整装
置３５Ａ、３５Ｂとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板を保持するス
テージ本体が定盤上の平面内を移動するステージ装置、
およびこのステージ装置に保持されたマスクと基板とを
用いて露光処理を行う露光装置に関し、特に液晶表示素
子や半導体素子等のデバイスを製造する際に、リソグラ
フィ工程で用いて好適なステージ装置および露光装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液晶表示素子または半導体素
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多く用いられている。

【０００３】ステップ・アンド・スキャン方式の露光装
置、例えば液晶表示デバイス製造用の露光装置では、ス
テージ装置によってレチクルとガラス基板とがそれぞれ
保持されるとともに、投影光学系に対してレチクルとガ
ラス基板とを一次元方向に同期移動して、レチクルパタ
ーンを投影光学系を介してガラス基板上の各ショット領
域に投影露光している。

【０００４】図１４は、この種のステージ装置の一例を
示す外観斜視図である。この図に示されるステージ装置
１は、防振パッド９に４箇所で支持されたベース（架
台）２、ベース２上に設けられたエアーガイド３にガイ
ドされて走査方向であるＹ方向に移動自在なステージ
（ステージ本体）４、ステージ４をＹ方向に駆動制御す
るリニアモータ５から概略構成されている。

【０００５】リニアモータ５は、ステージ４のＸ方向両
側に突設されたリニアモータ可動子６、６と、反力遮断
用フレーム７、７上に設置され可動子６、６を挟み込む
ように一定の間隙をもって配置されるコ字状のリニアモ
ータ固定子８、８とから構成されており、可動子６と固
定子８との間に発生する推力により、可動子６が固定子
８に対して一定の間隙量を維持した状態でＹ方向に移動
することでステージ４を駆動する。なお、反力遮断用フ
レーム７、７は、ベース２に対して振動的に独立して設
けられている。そのため、ステージ４の加速、減速運動
によって生じる反力が固定子８を介して反力遮断用フレ
ーム７に作用しても、この反力が投影光学系やステージ
４の振動要因となり、ステージ４上のレチクルやガラス
基板の位置誤差となることを防止している。

【０００６】また、上記のステージ装置１ではステージ
４が移動すると、重心位置が変わることで防振パッド９
に対する荷重が変動し、防振パッド９に偏荷重が加わ
る。そのため、防振パッド９の沈み込み量が一様でなく
なることで、ベース２が傾くことになる。

【０００７】一方、ステージ４が移動してベース２が傾
いても、反力遮断用フレーム７上の固定子８は傾かな
い。従って、可動子６とこれを挟み込んでいる固定子８
との間の間隙に変化が生じ、これらが接触する可能性が
あるため、従来では防振パッド９として偏荷重が加わっ
ても常にベース２を水平に保つために、例えばボイスコ
イルモータを有したアクティブ方式の防振パッドを採用
する必要があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のステージ装置および露光装置には、以下
のような問題が存在する。アクティブ方式の防振パッド
システムとしては、例えば内圧が制御可能なエアマウン
トや、ボイスコイルモータやピエゾ素子等のアクチュエ
ータを備え、メインフレームに取り付けられた、例えば
６個の加速度計の計測値に基づいて前記ボイスコイルモ
ータ等を駆動することによりベース２の姿勢を制御する
構成のものが知られている。

【０００９】ところが、従来のように、数トン以上の耐
荷重性が必要な防振パッドシステムに４箇所以上の支持
点を持たせた上で６自由度のアクティブ制御を行い、常
にベースを水平状態に保つように動作させると、パッシ
ブ方式に比べて防振パッド自身の構造が複雑になること
に加えて、加速度計や制御装置等の各種機器が必要にな
り、防振パッドの価格が多大になるという問題があっ
た。また、設置や調整に係る工数も増大するため、ステ
ージ装置および露光装置として大幅なコストアップを招
くという問題もあった。さらに、床の動特性の影響を受
けるため、動作不安定になる等の問題も発生していた。

【００１０】一方、ステージ４を駆動するリニアモータ
５においては、推力に含まれる推力リップルと呼ばれる
独特の揺らぎがステージ４の位置・速度制御性に予想外
の影響を与えていることが判明している。この推力リッ
プルとしては、駆動アンプでの駆動推力発生や、リニア
モータの粘性力発生に起因するもの、さらには個々のリ
ニアモータに固有の一定振幅を有するもの等が挙げら
れ、近年ではこれらの推力リップルを考慮して、具体的
には推力リップルの影響を相殺するようにリニアモータ
を駆動制御して、ステージの制御性能を向上させる試み
が種々なされている。

【００１１】ところが、上記のように、リニアモータ５
において可動子６とこれを挟み込んでいる固定子８との
間の間隙に変化が生じると推力リップルも変動するた
め、当初発生する推力リップルを考慮してステージを駆
動制御しても、所定の制御性能が得られず、ステージの
位置・速度制御性に悪影響を及ぼす虞がある。

【００１２】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、安価なパッシブ方式の防振パッドシステム
を用いても、固定子と可動子との接触やステージ制御性
能の低下等の不具合の生じないステージ装置および露光
装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、実施の形態を示す図１ないし図１２に対
応付けした以下の構成を採用している。本発明のステー
ジ装置は、ベース（２３、１９）上を移動するステージ
本体（ＲＳＴ、ＰＳＴ）と、ベース（２３、１９）に対
して振動的に独立して設けられた支持部（２５、２６ま
たは５４、５５）とを有し、ステージ本体（ＲＳＴ、Ｐ
ＳＴ）に設けられた可動子（３０Ａ、３０Ｂまたは５７
Ａ、５７Ｂ）が支持部（２５、２６または５４、５５）
に支持された固定子（３３Ａ、３３Ｂまたは５９Ａ、５
９Ｂ）に対して所定の間隙をもって相対移動するステー
ジ装置（１３、１５）であって、可動子（３０Ａ、３０
Ｂまたは５７Ａ、５７Ｂ）と固定子（３３Ａ、３３Ｂま
たは５９Ａ、５９Ｂ）との間の間隙量を検出する検出装
置（３６Ａ、３６Ｂまたは６１Ａ、６１Ｂ）と、検出さ
れた間隙量に基づいて可動子（３０Ａ、３０Ｂまたは５
７Ａ、５７Ｂ）と固定子（３３Ａ、３３Ｂまたは５９
Ａ、５９Ｂ）との相対位置関係を調整する位置調整装置
（３５Ａ、３５Ｂまたは６０Ａ、６０Ｂ）とを備えるこ
とを特徴とするものである。

【００１４】従って、本発明のステージ装置では、ステ
ージ本体（ＲＳＴ、ＰＳＴ）がベース（２３、１９）上
を移動することでベース（２３、１９）が傾くと、ステ
ージ本体（ＲＳＴ、ＰＳＴ）および可動子（３０Ａ、３
０Ｂまたは５７Ａ、５７Ｂ）も傾くが、ベース（２３、
１９）に対して振動的に独立する支持部（２５、２６ま
たは５４、５５）に支持された固定子（３３Ａ、３３Ｂ
または５９Ａ、５９Ｂ）は傾かないため、可動子（３０
Ａ、３０Ｂまたは５７Ａ、５７Ｂ）と固定子（３３Ａ、
３３Ｂまたは５９Ａ、５９Ｂ）との間の間隙量が変動す
る。そして、この変動量を検出装置（３６Ａ、３６Ｂま
たは６１Ａ、６１Ｂ）が検出すると、位置調整装置（３
５Ａ、３５Ｂまたは６０Ａ、６０Ｂ）が可動子（３０
Ａ、３０Ｂまたは５７Ａ、５７Ｂ）と固定子（３３Ａ、
３３Ｂまたは５９Ａ、５９Ｂ）との相対位置関係を調整
して、これらの間の間隙量を所定の値に戻すことができ
る。

【００１５】検出装置（３６Ａ、３６Ｂまたは６１Ａ、
６１Ｂ）を固定子（３３Ａ、３３Ｂまたは５９Ａ、５９
Ｂ）に設けた場合、可動子（３０Ａ、３０Ｂまたは５７
Ａ、５７Ｂ）の可動範囲に亙って検出装置を設けて間隙
量を検出する必要があるため、検出装置（３６Ａ、３６
Ｂまたは６１Ａ、６１Ｂ）は、可動子（３０Ａ、３０Ｂ
または５７Ａ、５７Ｂ）に設けることが好ましい。ま
た、位置調整装置（３５Ａ、３５Ｂまたは６０Ａ、６０
Ｂ）が位置調整する対象は、可動子（３０Ａ、３０Ｂま
たは５７Ａ、５７Ｂ）を有する数百キロ程度のステージ
本体（ＲＳＴ、ＰＳＴ）よりも数十キロ程度の固定子
（３３Ａ、３３Ｂまたは５９Ａ、５９Ｂ）の方が容易で
ある。

【００１６】また、本発明の露光装置は、マスクステー
ジ（ＲＳＴ）に保持されたマスク（Ｒ）のパターンを基
板ステージ（ＰＳＴ）に保持された基板（Ｐ）に露光す
る露光装置（１１）において、マスクステージ（ＲＳ
Ｔ）と基板ステージ（ＰＳＴ）との少なくとも一方のス
テージとして、請求項１から７のいずれかに記載された
ステージ装置（１３、１５）が用いられることを特徴と
するものである。

【００１７】従って、本発明の露光装置では、露光を実
施するに当たって、マスクステージ（ＲＳＴ）と基板ス
テージ（ＰＳＴ）との少なくとも一方が移動したとき
に、ベース（２３、１９）が傾いて可動子（３０Ａ、３
０Ｂまたは５７Ａ、５７Ｂ）と固定子（３３Ａ、３３Ｂ
または５９Ａ、５９Ｂ）との間の間隙量が変動しても、
位置調整装置（３５Ａ、３５Ｂまたは６０Ａ、６０Ｂ）
が可動子（３０Ａ、３０Ｂまたは５７Ａ、５７Ｂ）と固
定子（３３Ａ、３３Ｂまたは５９Ａ、５９Ｂ）との相対
位置関係を調整して、これらの間の間隙量を所定の値に
戻すことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のステージ装置およ
び露光装置の第１の実施の形態を、図１ないし図８を参
照して説明する。ここでは、本発明のステージ装置を、
例えばスキャン方式でマスクとしてのレチクルのパター
ンを基板として、例えば角形のガラス基板に露光する走
査型の露光装置に適用する場合の例を用いて説明する。
また、この露光装置においては、本発明のステージ装置
をレチクルを保持して移動するレチクルステージ（マス
クステージ）およびガラス基板を保持して移動する基板
ステージの双方に適用するものとする。これらの図にお
いて、従来例として示した図１４と同一の構成要素には
同一符号を付し、その説明を省略する。

【００１９】図１は、本発明に係る露光装置１１の概略
構成図である。この露光装置１１は、照明光学系１２、
レチクル（マスク、被載置物）Ｒを保持して移動するレ
チクルステージ装置（ステージ装置）１３、投影光学系
ＰＬ、投影光学系ＰＬを保持する本体コラム１４、ガラ
ス基板（基板、被載置物）Ｐを保持して移動する基板ス
テージ装置（ステージ装置）１５等を備えている。

【００２０】照明光学系１２は、例えば特開平９−３２
０９５６号公報に開示されているように、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、および結像レ
ンズ系（いずれも不図示）から構成され、レチクルステ
ージ装置１３に保持されたレチクルＲ上の矩形（あるい
は円弧状）の照明領域を照明光ＩＬにより均一な照度で
照明する。

【００２１】本体コラム１４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、ただし図１では前面側の２つのみ
図示）の防振台１６を介して保持された第１コラム１７
と、この第１コラム１７上に設けられた第２コラム１８
とから構成されている。この防振台１６は、ダンピング
材としてゴム等の弾性材を用いたパッシブ型のものが配
置されている。

【００２２】第１コラム１７は、４つの防振台１６によ
ってほぼ水平に支持され、基板ステージ装置１５を構成
する矩形のベース１９と、このベース１９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２０と、これら４本の脚部２０の上端部を相互に連結
するとともに第１コラム１７の天板部を構成する鏡筒定
盤２１とを備えている。この鏡筒定盤２１の中央部に
は、平面視円形の開口部２１ａが形成され、この開口部
２１ａ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ＦＬが設けられており、該フランジＦ
Ｌを介して投影光学系ＰＬが鏡筒定盤２１によって下方
から支持されている。

【００２３】第２コラム１８は、鏡筒定盤２１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２２
と、これら４本の脚部２２の上端部相互間を連結する天
板部、すなわちレチクルステージ装置１３を構成するベ
ース２３とを備えている。ベース２３の中央部には、照
明光ＩＬの通路となる開口２３ａが形成されている。な
お、ベース２３の全体または一部（開口２３ａに相当す
る部分）を光透過性材料により形成してもよい。

【００２４】このようにして構成された本体コラム１４
に対する設置床ＦＤからの振動は、防振台１６によって
マイクロＧレベルで絶縁されている。

【００２５】投影光学系ＰＬとしては、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、例えば等倍を有している。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上の照明領
域部分のパターンの等倍正立像が、表面にフォトレジス
トが塗布されたガラス基板Ｐ上の前記照明領域に共役な
露光領域に露光される。

【００２６】レチクルステージ装置１３は、前記ベース
２３と、ベース２３の上方に非接触で浮上支持されたレ
チクルステージ（ステージ本体）ＲＳＴと、レチクルス
テージＲＳＴを走査方向（相対移動方向）であるＹ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２４
と、このレチクル駆動系２４によるレチクルステージＲ
ＳＴの駆動に伴って生じる反力を受ける反力遮断用フレ
ーム（支持部）２５、２６とを備えている。

【００２７】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
部材からなり、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２７ａ〜２７ｃが設けら
れている。これらのバキュームチャック２７ａ〜２７ｃ
によってレチクルＲがレチクルステージＲＳＴ上に吸着
保持されている。

【００２８】ベース２３の上面には、一対のＹガイド２
８Ａ、２８Ｂ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２８Ａ、２８Ｂ
の上方にはレチクルステージ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）２９によってＹガイド２８
Ａ、２８Ｂ上に非接触で浮上支持されている。

【００２９】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３０Ａ、３０ＢがＸ軸方向へ向け
て突設されている。＋Ｘ側に設けられた可動子３０Ｂ
は、レチクルステージＲＳＴの＋Ｘ側端部のＹ軸方向中
央部に形成された切り欠き３２を挟んだ両側に分離して
対で配置されている。そして、これらの可動子３０Ａ、
３０Ｂに対応して、Ｙガイド２８Ａ、２８ＢのＸ軸方向
両外側には、可動子３０Ａ、３０Ｂとともにリニアモー
タとしてのＹモータ３１Ａ、３１Ｂを構成し、それぞれ
可動子３０Ａ、３０Ｂを挟み込むようにレチクルステー
ジＲＳＴに向けて開口するコ字状を呈する固定子３３
Ａ、３３ＢがＹ軸方向に沿って延設されている。可動子
３０Ａ、３０Ｂは、レチクルステージＲＳＴとともに、
固定子３３Ａ、３３Ｂ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。

【００３０】Ｙモータ３１Ａ、３１Ｂ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。なお、一対のＹモータとして３１Ａ、３１Ｂ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。Ｙモータ３１Ａ、３１Ｂは、主制御装置
（不図示）によって制御される。

【００３１】図３に示すように、可動子３０Ａには、固
定子３３Ａに対向し、且つＹ軸方向両端近傍に位置して
複数（ここでは、２つ）のギャップセンサ（検出装置）
３６Ａ、３６ＡがＹ軸方向に沿って埋設されている。ギ
ャップセンサ３６Ａは、可動子３０Ａと固定子３３Ａと
の間のギャップ量（間隙量）を非接触で検出するもので
あって、例えば光学式で２ｍｍ程度の作動範囲を有する
反射型センサが用いられている。

【００３２】同様に、分離して配置された可動子３０Ｂ
のそれぞれには、図４に示すように、固定子３３Ｂに対
向し、且つＹ軸方向両端近傍に位置してギャップセンサ
（検出装置）３６Ｂ、３６ＢがＹ軸方向に沿って埋設さ
れている。ギャップセンサ３６Ｂは、可動子３０Ｂと固
定子３３Ｂとの間のギャップ量（間隙量）を非接触で検
出するものであって、ギャップセンサ３６Ａと同様に、
例えば光学式の反射型センサが用いられている。これら
ギャップセンサ３６Ａ、３６Ｂの検出結果は、コントロ
ーラ４３（図６参照）に出力される。

【００３３】図２に示すように、固定子３３ＡはＹ軸方
向両端側において、ベース２３がその一部を構成する本
体コラム１４とは振動的に独立した反力遮断用フレーム
２５の先端に、一対の位置調整装置３５Ａ、３５Ｂ（た
だし、図２では３５Ｂは不図示）を介して支持されてい
る。同様に、固定子３３ＢもＹ軸方向両端側において、
本体コラム１４とは振動的に独立した反力遮断用フレー
ム２６の先端に、一対の位置調整装置３５Ａ、３５Ｂを
介して支持されている。反力遮断用フレーム２５、２６
の基端は、図１に示される鏡筒定盤２１、ベース１９、
およびベースプレート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。

【００３４】位置調整装置３５Ａ、３５Ｂは、可動子３
０Ａ（または３０Ｂ）に対する固定子３３Ａ（または３
３Ｂ）の相対位置をそれぞれ調整するものであって、図
５に示すように、反力遮断用フレーム２５（または２
６）上に設けられた回転モータ（回転駆動装置）３７
Ａ、３７Ｂと、回転モータ３７Ａ、３７Ｂにそれぞれ取
り付けられたリードネジ３８Ａ、３８Ｂと、このリード
ネジ３８Ａ、３８Ｂとそれぞれ噛合する、例えばボール
ナットを有するとともにＹ軸方向に対する傾斜面３９
Ａ、３９Ｂをそれぞれ有し、反力遮断用フレーム２５
（または２６）上をＹ軸方向に移動自在な変換部材（移
動装置）４０Ａ、４０Ｂと、固定子３３Ａ（または３３
Ｂ）にステー４１Ａ、４１Ｂを介してＸ軸周りにそれぞ
れ回転自在に取り付けられ、変換部材４０Ａ、４０Ｂの
傾斜面３９Ａ、３９Ｂ上をＹ軸方向に転動するローラ
（転動装置）４２Ａ、４２Ｂとから構成されている。変
換部材４０Ａ、４０Ｂおよびローラ４２Ａ、４２Ｂは、
互いに滑りを起こさないように、摩擦係数の大きい材料
で形成されている。

【００３５】上記の回転モータ３７Ａ、３７Ｂの回転駆
動は、図６に示されるように、固定子３３Ａ、３３Ｂの
Ｚθ制御を行うコントローラ４３によって制御される。
これを詳述すると、ギャップセンサ３６Ａ、３６Ｂ（ま
たは、後述する６１Ａ、６１Ｂ、７３Ａ、７３Ｂ）の検
出信号（ギャップ量）は、常時コントローラ４３に入力
されており、コントローラ４３内部のギャップ制御サー
ボ演算部４４Ａ、４４Ｂが予め設定されているギャップ
指令値とギャップセンサ３６Ａ、３６Ｂ（または、６１
Ａ、６１Ｂ）の検出したギャップ量との差分を増幅演算
し、パワーアンプ４５Ａ、４５Ｂで各回転モータ３７
Ａ、３７Ｂを駆動制御する構成になっている。なお、各
回転モータ３７Ａ、３７Ｂには、回転数（回転量）を電
気信号（ＴＧ信号）としてギャップ制御サーボ演算部４
４Ａ、４４Ｂに出力するタコジェネレータ（不図示）が
取り付けられている。

【００３６】図２に戻り、レチクルステージＲＳＴの切
り欠き３２の内部空間には、Ｙガイド２８Ｂ上に位置し
て、走査方向にのみ自由度を有するエアスライダ４６が
設けられている。そして、このエアスライダ４６上にＸ
モータの固定子４７が設けられている。このＸモータと
しては、例えばボイスコイルモータが用いられ、レチク
ルステージＲＳＴ側に設けられた不図示の可動子を、電
磁相互作用によって生じるローレンツ力によって非走査
方向であるＸ軸方向に駆動することで、レチクルステー
ジＲＳＴをＸ軸方向に駆動するものである。

【００３７】このエアスライダ４６には、固定子３３Ｂ
とともにエアスライダ４６を駆動するためのエアスライ
ダ駆動用リニアモータを構成する可動子４８が設けられ
ている。上記Ｘモータは、レチクルステージＲＳＴの位
置にかかわらず、レチクルステージＲＳＴをＸ軸方向に
駆動する必要があるため、不図示のギャップセンサによ
りＸモータ（例えば、エアスライダ４６や固定子４７）
とレチクルステージＲＳＴとの距離を検出してエアスラ
イダ駆動用リニアモータを駆動することで、常にレチク
ルステージＲＳＴの駆動に追従する構成になっている。

【００３８】一方、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４９Ａ、４９Ｂが固
定されており、これらのコーナーキューブ４９Ａ、４９
Ｂに対向してベース２３の上面の−Ｙ方向端部にはＹ干
渉計５０が固定されている。このＹ干渉計５０は、実際
にはコーナーキューブ４９Ａ、４９Ｂに対して干渉ビー
ムを投射し、それぞれの反射光を受光してコーナーキュ
ーブ４９Ａ、４９Ｂ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。

【００３９】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、1/4波
長板等を含む光学ユニット５１が固定されている。この
光学ユニット５１に対向して、ベース２３上面の−Ｘ方
向端部には、固定鏡５２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５１および不図示の光源ユ
ニット、レシーバ等を含むＸ干渉計システムによって、
レチクルステージＲＳＴ（ひいてはレチクルＲ）のＸ軸
方向の位置が固定鏡５２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。

【００４０】図１に戻り、基板ステージ装置１５は、前
記ベース１９と、ベース１９の上方に非接触で浮上支持
された基板ステージ（ステージ本体）ＰＳＴと、図７に
示すように、基板ステージＰＳＴをＹ軸方向およびＸ軸
方向の２次元に所定のストロークで駆動する基板駆動系
５３と、ベース１９のＸ軸方向両側に設けられ基板駆動
系５３による基板ステージＰＳＴの駆動に伴って生じる
反力を受ける反力遮断用フレーム（支持部）５４、５５
とを備えている。この反力遮断用フレーム５４、５５
は、一端が床面ＦＤに固定された支持部材６２に支持さ
れることにより、ベース１９に対して振動的に独立して
設置されている。

【００４１】基板ステージＰＳＴは、第１コラム１７を
構成するベース１９の上面にベースＹ軸方向に延設され
たＹガイド５６に沿って移動自在に配置されている。基
板ステージＰＳＴの上面には、不図示の基板ホルダを介
してガラス基板Ｐが真空吸着等により保持される。基板
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、基板ステージＰＳＴはこれらのエアパッドに
よって移動面１９ａ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。可動子３０Ａ、３０Ｂは、レチ
クルステージＲＳＴとともに、固定子３３Ａ、３３Ｂ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。

【００４２】基板ステージＰＳＴのＸ軸方向の両側面に
は、一対の可動子５７Ａ、５７ＢがＸ軸方向へ向けて突
設されている。これらの可動子５７Ａ、５７Ｂに対応し
て、反力遮断用フレーム５４、５５の上方には、可動子
５７Ａ、５７ＢとともにリニアモータとしてのＹモータ
５８Ａ、５８Ｂを構成し、可動子５７Ａ、５７Ｂを挟み
込むように基板ステージＰＳＴへ向けて開口するコ字状
を呈する固定子５９Ａ、５９Ｂが、上述した位置調整装
置３５Ａ、３５Ｂと同様の構成を有する位置調整装置６
０Ａ、６０Ｂを介してＹ軸方向に延設されている。可動
子５７Ａ、５７Ｂは、基板ステージＰＳＴとともに、固
定子５９Ａ、５９Ｂ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。なお、図７においては、便宜上
Ｘモータの図示を省略してある。

【００４３】Ｙモータ５８Ａ、５８Ｂ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。なお、一対のＹモータとして５８Ａ、５８Ｂ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。Ｙモータ５８Ａ、５８Ｂは、主制御装置
（不図示）によって制御される。

【００４４】また、図３に示すように、可動子５７Ａに
は、固定子５９Ａに対向し、且つＹ軸方向両端近傍に位
置して複数（ここでは、２つ）のギャップセンサ（検出
装置）６１Ａ、６１ＡがＹ軸方向に沿って埋設されてい
る。同様に、図８に示されるように、可動子５７Ｂに
は、固定子５９Ｂに対向し、且つＹ軸方向両端近傍に位
置して複数（ここでは、２つ）のギャップセンサ（検出
装置）６１Ｂ、６１ＢがＹ軸方向に沿って埋設されてい
る。

【００４５】ギャップセンサ６１Ａは、可動子５７Ａと
固定子５９Ａとの間のギャップ量を非接触で検出するも
のであり、ギャップセンサ６１Ｂは、可動子５７Ｂと固
定子５９Ｂとの間のギャップ量を非接触で検出するもの
であり、双方とも上記ギャップセンサ３６Ａ、３６Ｂと
同様に反射型センサが用いられている。これらギャップ
センサ６１Ａ、６１Ｂの検出結果は、コントローラ４３
（図６参照）に出力される。

【００４６】基板ステージ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６３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
計測される。この計測値は、主制御装置に供給されるよ
うになっており、主制御装置では、レーザ干渉計システ
ム６３の計測値に基づいて前記リニアモータを制御する
ことで基板ステージＰＳＴ（ひいてはガラス基板Ｐ）の
位置制御を行う。

【００４７】上記の構成のステージ装置および露光装置
の内、まずレチクルステージ装置１３、基板ステージ装
置１５に設けられた位置調整装置３５Ａ、３５Ｂおよび
６０Ａ、６０Ｂの動作について説明する。

【００４８】パワーアンプ４５Ａ、４５Ｂからの指示に
基づいて回転モータ３７Ａ、３７Ｂが回転すると、リー
ドネジ３８Ａ、３８Ｂも軸線周りに回転する。リードネ
ジ３８Ａ、３８Ｂが回転すると、その回転方向および回
転数に基づいて変換部材４０Ａ、４０ＢがＹ軸方向に沿
った所定の向きに所定量移動する。これにより、変換部
材４０Ａ、４０Ｂの傾斜面３９Ａ、３９Ｂ上に位置する
ローラ４２Ａ、４２Ｂは、この傾斜面３９Ａ、３９Ｂを
転動してＺ方向、すなわちレチクルステージＲＳＴのレ
チクル載置面および基板ステージＰＳＴの基板載置面に
直交する方向に移動する。

【００４９】換言すると、回転モータ３７Ａ、３７Ｂの
回転数に応じた変換部材４０Ａ、４０ＢのＹ軸方向への
移動が、この変換部材４０Ａ、４０ＢによりＺ軸方向へ
の移動に変換されて、固定子３３Ａ（または３３Ｂ、５
９Ａ、５９Ｂ）が投影光学系ＰＬの光軸方向に移動す
る。また、ローラ４２Ａ、４２Ｂ間のＺ方向への移動量
を異ならせることで、固定子３３Ａ（または３３Ｂ、５
９Ａ、５９Ｂ）のＹ軸に対する姿勢（傾き）を調整する
ことができる。

【００５０】ここで、回転モータ３７Ａ、３７Ｂの回転
数をＲ、リードネジ３８Ａ、３８Ｂのリード長さをＬ、
傾斜面３９Ａ、３９ＢのＹ軸方向に対する傾斜角をθと
すると、固定子３３Ａ（または３３Ｂ、５９Ａ、５９
Ｂ）のＺ軸方向への移動量ＺＬは下式で示される。ＺＬ＝Ｒ×Ｌ×ｔａｎθ …（１）また、ローラ４２Ａ、４２ＢのＺ軸方向への移動量の差
をΔＺ、ローラ４２Ａ、４２Ｂの配置間隔をＤとする
と、固定子３３Ａ（または３３Ｂ、５９Ａ、５９Ｂ）の
Ｙ軸に対する傾きθＦは、下式で示される。 θＦ＝ｔａｎ^-1（ΔＺ／Ｄ） …（２）

【００５１】従って、回転モータ３７Ａ、３７Ｂの回転
数の差をΔＲとすると、式（１）、（２）から傾きθＦ
は下式で示される。 θＦ＝ｔａｎ^-1（（ΔＲ×Ｌ×ｔａｎθ）／Ｄ） …（３）このように、回転モータ３７Ａ、３７Ｂの回転数に差を
生じさせることにより、固定子３３Ａ（または３３Ｂ、
５９Ａ、５９Ｂ）のＹ軸方向に対する傾き、すなわちＹ
軸方向における可動子３０Ａ（または３０Ｂ、５７Ａ、
５７Ｂ）に対する相対位置関係を調整することができ
る。

【００５２】続いて、露光装置１による露光動作につい
て説明する。露光処理が開始されると、不図示の走査用
コントローラによって、レチクルＲを保持するレチクル
ステージＲＳＴと、ガラス基板Ｐを保持する基板ステー
ジＰＳＴとが照明光ＩＬに対してＹ軸方向に同じ向き、
同じ速度で同期移動する。これにより、照明光ＩＬに照
明されたレチクルＲのパターンがガラス基板Ｐ上に逐次
露光される。

【００５３】このとき、レチクルステージＲＳＴ側のＹ
モータ３１Ａ、３１Ｂにおいては可動子３０Ａ、３０Ｂ
と固定子３３Ａ、３３ＢとがＺ方向に対して所定のギャ
ップ量（例えば１ｍｍ）をもって相対移動し、Ｙモータ
５８Ａ、５８Ｂにおいては可動子５７Ａ、５７Ｂと固定
子５９Ａ、５９ＢとがＺ方向に対して所定のギャップ量
（例えば１ｍｍ）をもって相対移動する。

【００５４】この同期移動により、防振台１６に偏荷重
が作用して沈み込み量が一定でなくなることで、ベース
２３、１９が傾くのに伴ってレチクルステージＲＳＴお
よび基板ステージＰＳＴも傾く。そして、レチクルステ
ージＲＳＴ側では、可動子３０Ａ、３０Ｂが固定子３３
Ａ、３３Ｂに対して相対的に傾くことで、これら可動子
３０Ａ、３０Ｂと固定子３３Ａ、３３Ｂとの間のギャッ
プ量が変動する。

【００５５】この変動したギャップ量は、ギャップセン
サ３６Ａ、３６Ｂが常時検出してコントローラ４３のギ
ャップ制御サーボ演算部４４Ａ、４４Ｂにそれぞれ出力
される。ギャップ制御サーボ演算部４４Ａ、４４Ｂは、
ギャップセンサ３６Ａ、３６Ｂの検出結果とギャップ指
令値（１ｍｍ）との差分を演算して、この差分をゼロに
するように、パワーアンプ４５Ａ、４５Ｂを介して回転
モータ３７Ａ、３７Ｂの駆動をそれぞれ制御する。

【００５６】具体的には、ギャップセンサ３６Ａ、３６
Ｂが検出したギャップ量から固定子３３Ａ、３３Ｂに対
する可動子３０Ａ、３０ＢのＸ軸周りの相対角度を検出
し、相対角度がゼロになるように、回転モータ３７Ａ、
３７Ｂに回転数に差を付けて出力させる。このときの相
対角度差をθＦとすると、回転モータ３７Ａ、３７Ｂの
回転数の差ΔＲは、（３）式を用いて下式で表せる。 ΔＲ＝（Ｄ×ｔａｎθＦ）／（Ｌ×ｔａｎθ） …（４）上述したように、この回転駆動制御により、固定子３３
Ａ、３３Ｂは、傾いた可動子３０Ａ、３０Ｂに平行にな
り、可動子３０Ａ、３０Ｂと固定子３３Ａ、３３Ｂとの
間のギャップ量が一定に保たれる。

【００５７】なお、上記固定子３３Ａ、３３Ｂに対する
位置調整においては、ギャップ制御サーボ演算部４４
Ａ、４４Ｂがギャップセンサ３６Ａ、３６Ｂの検出信号
のみを用いて回転モータ３７Ａ、３７Ｂの回転駆動をフ
ィードバック制御してもよいが、ギャップセンサ３６
Ａ、３６Ｂと位置調整装置３５Ａ、３５Ｂとの距離が離
れている等により応答性に難がある。また、ギャップセ
ンサ３６Ａ、３６Ｂの検出信号とギャップ指令値との差
分を用いてＰ・Ｉ・Ｄ（Proportional,Integral,Deriva
tive）制御を行えば、応答性は改善されるが、リードネ
ジ３８Ａ、３８Ｂとボールナットとのクリアランス（バ
ックラッシュ）等の非線形成分が介在した状態でＰ・Ｉ
・Ｄ制御を実施すると、制御が不安定になる虞がある。

【００５８】そこで、本実施の形態では、タコジェネレ
ータにより回転モータ３７Ａ、３７Ｂの回転数をＴＧ信
号としてギャップ制御サーボ演算部４４Ａ、４４Ｂに入
力させることにより、応答性がよく、且つ安定性に優れ
た回転駆動制御、すなわち固定子３３Ａ、３３Ｂに対す
る位置調整を実現している。

【００５９】なお、レチクルステージＲＳＴ側と同様
に、基板ステージＰＳＴ側においても可動子５７Ａ、５
７Ｂが固定子５９Ａ、５９Ｂに対して相対的に傾くこと
で、これら可動子５７Ａ、５７Ｂと固定子５９Ａ、５９
Ｂとの間のＺ方向のギャップ量が変動するが、このギャ
ップ量をギャップセンサ６１Ａ、６１Ｂがそれぞれ検出
することで、ギャップ制御サーボ演算部４４Ａ、４４Ｂ
がパワーアンプ４５Ａ、４５Ｂを介して、基板ステージ
ＰＳＴ側の回転モータ３７Ａ、３７Ｂの駆動をそれぞれ
制御する。この回転駆動制御により、固定子５９Ａ、５
９Ｂは、傾いた可動子５７Ａ、５７Ｂに平行になり、可
動子５７Ａ、５７Ｂと固定子５９Ａ、５９Ｂとの間のギ
ャップ量が一定に保たれる。

【００６０】また、固定子を可動子に合わせて傾けるこ
とで、レチクルステージＲＳＴおよび基板ステージＰＳ
Ｔの双方が設置床ＦＤに対して傾くことになるが、防振
台１６の沈み込み量が一定でなくなることで、ベース２
３、１９が傾くのに伴って鏡筒定盤２１も同一角度傾
く。そのため、レチクルＲが載置されるレチクルステー
ジＲＳＴの載置面およびガラス基板Ｐが載置される基板
ステージＰＳＴの載置面は、いずれも投影光学系ＰＬの
光軸ＡＸと直交するため、露光処理に支障を来すことが
ない（照明光ＩＬと投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとは平行
にならないが、微少量であるため露光処理に問題となら
ない）。

【００６１】なお、ギャップセンサ３６Ａ、３６Ｂ、６
１Ａ、６１Ｂの検出結果が、位置調整装置３５Ａ、３５
Ｂ（または６０Ａ、６０Ｂ）の調整可能範囲を越えてい
た場合は、直ちにアラーム等によりオペレータに警報を
発するなどのシーケンスが考えられる。

【００６２】本実施の形態のステージ装置および露光装
置では、ギャップセンサ３６Ａ、３６Ｂ、６１Ａ、６１
Ｂにより可動子３０Ａ、３０Ｂ（または５７Ａ、５７
Ｂ）と固定子３３Ａ、３３Ｂ（または５９Ａ、５９Ｂ）
との間のギャップ量を検出し、固定子３３Ａ、３３Ｂ
（または５９Ａ、５９Ｂ）の位置を調整するので、安価
なパッシブ方式の防振台１６を用いることでレチクルス
テージＲＳＴ（または基板ステージ）ＰＳＴが傾いて
も、可動子３０Ａ、３０Ｂ（または５７Ａ、５７Ｂ）と
固定子３３Ａ、３３Ｂ（または５９Ａ、５９Ｂ）とが接
触することを防止でき、高価なアクティブ方式の制御機
器を採用する必要がなく、装置の低価格化や設置・調整
作業の工数低減にも寄与できる。また、アクティブ方式
のアクチュエータを駆動することにより発生する熱の影
響も排除できる。

【００６３】また、本実施の形態のステージ装置および
露光装置では、可動子３０Ａ、３０Ｂ（または５７Ａ、
５７Ｂ）と固定子３３Ａ、３３Ｂ（または５９Ａ、５９
Ｂ）との間のギャップ量を一定に維持できるので、推力
リップルを考慮したステージＲＳＴ、ＰＳＴの位置・速
度制御が推定通りに実行され、ステージ制御性能の低下
を未然に防ぐことができる。

【００６４】さらに、ギャップセンサ３６Ａ、３６Ｂ、
６１Ａ、６１Ｂを固定子３３Ａ、３３Ｂ（または５９
Ａ、５９Ｂ）に設けた場合、可動子３０Ａ、３０Ｂ（ま
たは５７Ａ、５７Ｂ）の可動範囲に亙ってギャップセン
サを配置する必要があるが、本実施の形態では、ギャッ
プセンサ３６Ａ、３６Ｂ、６１Ａ、６１Ｂを可動子３０
Ａ、３０Ｂ（または５７Ａ、５７Ｂ）に設けてあるの
で、配置する個数を最小限に抑えることができ、装置の
低価格化およびギャップセンサの調整作業に係る工数低
減に一層寄与することになる。

【００６５】特に、本実施の形態では、回転モータ、リ
ードネジ、変換部材およびローラ等の簡単な機構により
固定子の位置を調整しているので、ギャップ量の調整を
低コストで実現している。また、回転モータ３７Ａ、３
７Ｂの回転数制御に関しても、タコジェネレータを用い
て回転数をフィードバックしているので、応答性がよ
く、且つ安定性に優れた回転駆動制御、すなわち固定子
に対する位置調整を実現している。

【００６６】また、本実施の形態では、位置調整装置３
５Ａ、３５Ｂ（または６０Ａ、６０Ｂ）が数十キロ程度
の固定子３３Ａ、３３Ｂ（または５９Ａ、５９Ｂ）の位
置を調整しているので、可動子３０Ａ、３０Ｂ（または
５７Ａ、５７Ｂ）が突設された数百キロにも及ぶレチク
ルステージＲＳＴ（または基板ステージＰＳＴ）の位置
を調整する場合に比較して微調整が容易であり、可動子
と固定子との間の高精度の相対位置調整が可能になる。

【００６７】加えて、本実施の形態のステージ装置およ
び露光装置では、固定子３３Ａ、３３Ｂ（または５９
Ａ、５９Ｂ）をＺ方向（すなわち、レチクルＲの載置面
およびガラス基板Ｐの載置面と直交する方向）に移動さ
せるので、可動子と固定子との間のギャップ量の調整の
他に、ガラス基板Ｐのフォーカス位置調整にも用いるこ
とができる。これは、防振台１６がパッシブ方式に限定
されず、アクティブ方式であっても適用可能である。

【００６８】また、本実施の形態の露光装置では、投影
光学系ＰＬ、レチクルステージＲＳＴおよび基板ステー
ジＰＳＴが本体コラム１４により一体的に支持されてお
り、鏡筒定盤２１、ベース２３、１９が同一角度で傾く
ので、レチクルステージＲＳＴの載置面および基板ステ
ージＰＳＴの載置面は、いずれも投影光学系ＰＬの光軸
ＡＸと直交するため、露光処理に支障を来すことを防止
できる。

【００６９】図９ないし図１１は、本発明のステージ装
置および露光装置の第２の実施の形態を示す図である。
これらの図において、図１ないし図８に示す第１の実施
の形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付
し、その説明を省略する。第２の実施の形態と上記の第
１の実施の形態とが異なる点は、露光装置１１がステッ
プ・アンド・スキャン方式でレチクルＲのパターンをガ
ラス基板Ｐに露光することである。

【００７０】図９は、ステップ・アンド・スキャン方式
の露光装置１１を構成する基板ステージ装置１５の外観
斜視図である。この基板ステージ装置１５は、ベース１
９と、基板ステージＰＳＴと、この基板ステージＰＳＴ
を走査方向であるＹ軸方向に駆動するリニアモータとし
てのＹモータ６４と、基板ステージＰＳＴをステップ移
動方向であるＸ軸方向に駆動するリニアモータとしての
Ｘモータ６５Ａ、６５Ｂと、Ｘモータ６５Ａ、６５Ｂに
よる基板ステージＰＳＴの駆動に伴って生じる反力を受
ける反力遮断用フレーム５４、５５とから構成されてい
る。

【００７１】Ｙモータ６４は、Ｙ軸方向に沿って延設さ
れた固定子６６と、基板ステージＰＳＴが固定され固定
子６６に対して相対移動する可動子としてのＹキャリッ
ジ６７とから構成されている。固定子６６は、Ｙ軸方向
に沿って延設されたＹガイド６８の上部に設けられてい
る。そして、Ｙキャリッジ６７には、Ｙガイド６８を挟
んで移動部材６９がＹキャリッジ６７と一体的に、且つ
Ｙガイド６８に対して移動自在に設けられている。ま
た、移動部材６９は、底面側にエアパッド７０（エアベ
アリング）が配設されて、ベース１９に対して浮上支持
されている。

【００７２】Ｘモータ６５Ａは、Ｙガイド６８の−Ｙ側
端部に設けられた可動子５７Ａと、反力遮断用フレーム
５４上に位置調整装置６０Ａ、６０Ｂを介して支持され
る固定子５９Ａとから構成されている。また、Ｘモータ
６５Ｂは、Ｘ軸方向に沿って延設されたＸガイド７１に
沿って移動自在なＸキャリッジ７２の＋Ｙ側端部に設け
られた可動子５７Ｂと、反力遮断用フレーム５５上に位
置調整装置６０Ａ、６０Ｂを介して支持される固定子５
９Ｂとから構成されている。各固定子５９Ａ、５９Ｂ
は、可動子５７Ａ、５７Ｂを挟み込むように基板ステー
ジＰＳＴに向けて開口するコ字状を呈している。なお、
Ｘキャリッジ７２の−Ｙ側端部には、Ｙガイド６８が設
けられている。

【００７３】図１０に示すように、可動子５７Ａには、
固定子５９Ａに対向する位置に、Ｘ軸方向に間隔をあけ
て配置されたギャップセンサ６１Ａ、６１Ａと、これら
ギャップセンサ６１Ａ、６１Ａの略中間でＹ軸方向に間
隔をあけて配置されたギャップセンサ（位置検出装置）
７３Ａとがそれぞれ埋設されている。同様に、図１１に
示すように、可動子５７Ｂには、固定子５９Ｂに対向す
る位置に、Ｘ軸方向に間隔をあけて配置されたギャップ
センサ６１Ｂ、６１Ｂと、これらギャップセンサ６１
Ｂ、６１Ｂの略中間でＹ軸方向に間隔をあけて配置され
たギャップセンサ（位置検出装置）７３Ｂとがそれぞれ
埋設されている。

【００７４】これらギャップセンサ６１Ａ、６１Ｂは、
可動子５７Ａ、５７ＢのＸ軸方向への傾きを検出し、ギ
ャップセンサ７３Ａ、７３Ｂは可動子５７Ａ、５７Ｂの
Ｙ軸方向への傾きを検出するものである。ギャップセン
サ７３Ａ、７３Ｂも反射型センサが用いられており、そ
の検出結果はコントローラ４３に出力される。

【００７５】なお、これらギャップセンサ７３Ａ、７３
Ｂは、必ずしもギャップセンサ６１Ａ、６１Ａおよび６
１Ｂ、６１Ｂの中間に配置されている必要はなく、ギャ
ップセンサ６１Ａ、６１Ａおよび６１Ｂ、６１Ｂに対し
てＹ軸方向に間隔をあけて配置されていればよい。ま
た、ギャップセンサ６１Ａ、６１Ａおよび６１Ｂ、６１
も必ずしもＸ軸方向に沿って配置する必要はなく、要
は、３つのギャップセンサ６１Ａ、６１Ａ、７３Ａによ
り可動子５７の面が定義できればよいため、これらのギ
ャップセンサが同一直線上に配置されなければよい。

【００７６】上記の構成の基板ステージ装置１５では、
基板ステージＰＳＴ上のガラス基板Ｐ（図９では不図
示）に対してレチクルＲのパターンを露光する際に、基
板ステージＰＳＴがＹ軸方向に走査移動するとともに、
Ｘ軸方向にステップ移動するため、基板ステージＰＳＴ
の位置に応じて、防振台１６およびベース１９にはＸ軸
方向およびＹ軸方向の二次元的な偏荷重が作用する。

【００７７】これにより、可動子５７Ａ、５７Ｂと固定
子５９Ａ、５９Ｂとの間のギャップ量が二次元的に変動
する。コントローラ４３は、ギャップセンサ６１Ａ、６
１Ａ、７３Ａおよび６１Ｂ、６１Ｂ、７３Ｂがそれぞれ
検出した各ギャップ量に基づいて、固定子５９Ａ側の位
置調整装置６０Ａ、６０Ｂ、および固定子５９Ｂ側の位
置調整装置６０Ａ、６０Ｂを駆動制御して、固定子５９
Ａ、５９Ｂの位置を二次元的に調整することで、各可動
子と固定子との間のギャップ量が一定に維持される。

【００７８】本実施の形態のステージ装置および露光装
置では、基板ステージＰＳＴが移動するＸ軸方向および
Ｙ軸方向に対応してそれぞれギャップセンサ６１Ａ、６
１Ｂ、７３Ａ、７３Ｂが配置してあるので、ステップ・
アンド・スキャン方式の露光処理時にベース１９が二次
元的に傾いても、各方向毎に固定子の姿勢を調整して可
動子と固定子との間のギャップ量を所定値に維持するこ
とができる。

【００７９】なお、上記の実施の形態では、固定子がス
テージへ向けて開口するコ字状を呈する構成としたが、
例えば図１２に示すように、固定子５９Ａ、５９Ｂが＋
Ｚ方向へ向けて開口する構成であってもよい。この場
合、図示していないものの、可動子は固定子内へ向けて
−Ｚ方向へ垂下する形状にすればよい。また、上記のリ
ニアモータであるＹモータ３１Ａ、３１Ｂ、５８Ａ、５
８Ｂ、６４、およびＸモータ６５Ａ、６５Ｂは、ムービ
ングコイル型、ムービングマグネット型のどちらの形式
であっても適用可能である。

【００８０】また、上記実施の形態において、可動子に
対する固定子の相対位置を回転モータ、リードネジ、変
換部材、ローラ等を用いた位置調整装置３５Ａ、３５
Ｂ、６０Ａ、６０Ｂにより調整する構成としたが、これ
に限定されるものではなく、例えば固定子と反力遮断用
フレームとの間にピエゾ素子を設け、このピエゾ素子の
駆動により固定子の姿勢を制御するような構成としても
よい。

【００８１】また、上記実施の形態では、ギャップセン
サを可動子に設ける構成としたが、固定子に設けるよう
な構成であってもよい。この場合、可動子の可動範囲に
亙って複数のギャップセンサを設ければよい。さらに、
可動子と固定子との相対位置調整を行う際に、固定子の
姿勢を制御する構成としたが、これに限られず、可動子
の位置、すなわちレチクルステージＲＳＴや基板ステー
ジＰＳＴの位置を調整する構成であってもよい。

【００８２】そして、上記実施の形態では、露光装置１
１におけるレチクルステージ装置１３および基板ステー
ジ装置１５の双方で、可動子と固定子との相対位置関係
を調整する構成としたが、これらの間のギャップ量が大
きく設定されている場合などでは、どちらか一方にのみ
設ける構成としてもよい。

【００８３】また、上記実施の形態では、本発明のステ
ージ装置を露光装置１１に適用する構成としたが、これ
に限定されるものではなく、露光装置１１以外にも転写
マスクの描画装置、マスクパターンの位置座標測定装置
等の精密測定機器にも適用可能である。

【００８４】なお、本実施の形態の基板としては、液晶
表示デバイス用のガラス基板Ｐのみならず、半導体デバ
イス用の半導体ウエハや、薄膜磁気ヘッド用のセラミッ
クウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたは
レチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用
される。

【００８５】露光装置１１としては、レチクルＲとガラ
ス基板Ｐとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査
露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光
装置（スキャニング・ステッパー；USP5,473,410）の他
に、レチクルＲとガラス基板Ｐとを静止した状態でレチ
クルＲのパターンを露光し、ガラス基板Ｐを順次ステッ
プ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露
光装置（ステッパー）にも適用することができる。

【００８６】露光装置１１の種類としては、液晶表示デ
バイス製造用の露光装置に限られず、ウエハに半導体デ
バイスパターンを露光する半導体デバイス製造用の露光
装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいは
レチクルなどを製造するための露光装置などにも広く適
用できる。

【００８７】また、露光用照明光の光源として、超高圧
水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ
線（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦ
エキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ
（１９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）のみなら
ず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができ
る。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱
電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ₆）、タ
ンタル（Ｔａ）を用いることができる。さらに、電子線
を用いる場合は、レチクルＲを用いる構成としてもよい
し、レチクルＲを用いずに直接ウエハ上にパターンを形
成する構成としてもよい。また、ＹＡＧレーザや半導体
レーザ等の高周波などを用いてもよい。

【００８８】投影光学系ＰＬの倍率は、等倍系のみなら
ず縮小系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光
学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用
いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過
する材料を用い、Ｆ₂レーザやＸ線を用いる場合は反射
屈折系または屈折系の光学系にし（レチクルＲも反射型
タイプのものを用いる）、また電子線を用いる場合には
光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学
系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真
空状態にすることはいうまでもない。また、投影光学系
ＰＬを用いることなく、レチクルＲとウエハＷとを密接
させてレチクルＲのパターンを露光するプロキシミティ
露光装置にも適用可能である。

【００８９】基板ステージＰＳＴやレチクルステージＲ
ＳＴにリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118
参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮
上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた
磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージ
ＲＳＴ、ＰＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでも
よく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよ
い。

【００９０】各ステージＲＳＴ、ＰＳＴの駆動機構とし
ては、二次元に磁石を配置した磁石ユニット（永久磁
石）と、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを
対向させ電磁力により各ステージＲＳＴ、ＰＳＴを駆動
する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニッ
トと電機子ユニットとのいずれか一方をステージＲＳ
Ｔ、ＰＳＴに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットと
の他方をステージＲＳＴ、ＰＳＴの移動面側（ベース）
に設ければよい。

【００９１】以上のように、本願実施形態の露光装置１
１は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含
む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精
度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造さ
れる。これら各種精度を確保するために、この組み立て
の前後には、各種光学系については光学的精度を達成す
るための調整、各種機械系については機械的精度を達成
するための調整、各種電気系については電気的精度を達
成するための調整が行われる。各種サブシステムから露
光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、
機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続
等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への
組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工
程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露
光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行わ
れ、露光装置全体としての各種精度が確保される。な
お、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理さ
れたクリーンルームで行うことが望ましい。

【００９２】液晶表示デバイスや半導体デバイス等のデ
バイスは、図１３に示すように、液晶表示デバイス等の
機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステッ
プに基づいたレチクルＲ（マスク）を製作するステップ
２０２、石英等からガラス基板Ｐ、またはシリコン材料
からウエハを製作するステップ２０３、前述した実施の
形態の走査型露光装置１１によりレチクルＲのパターン
をガラス基板Ｐ（またはウエハ）に露光するステップ２
０４、液晶表示デバイス等を組み立てるステップ（ウエ
ハの場合、ダイシング工程、ボンディング工程、パッケ
ージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て
製造される。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るス
テージ装置は、検出装置が可動子と固定子との間の間隙
量を検出し、位置調整装置が検出された間隙量に基づい
て可動子と固定子との相対位置関係を調整する構成とな
っている。これにより、このステージ装置では、安価な
パッシブ方式の防振台を用いることでステージ本体が傾
いても、可動子と固定子とが接触することを防止でき、
高価なアクティブ方式の制御機器を採用する必要がな
く、装置の低価格化や設置・調整作業の工数低減にも寄
与できる。従って、推力リップルを考慮したステージ本
体の位置・速度制御が推定通りに実行され、ステージ制
御性能の低下を未然に防ぐことができるという効果が得
られる。

【００９４】請求項２に係るステージ装置は、検出装置
が可動子に設けられる構成となっている。これにより、
このステージ装置では、検出装置を配置する個数を最小
限に抑えることが可能になり、装置の低価格化および検
出装置の調整作業に係る工数低減に一層寄与するという
効果が得られる。

【００９５】請求項３に係るステージ装置は、位置調整
装置が可動子に対する固定子の相対位置を調整する構成
となっている。これにより、このステージ装置では、数
百キロにも及ぶステージ本体の位置を調整する場合に比
較して微調整が容易であり、可動子と固定子との間の高
精度の相対位置調整が可能になるという効果が得られ
る。

【００９６】請求項４に係るステージ装置は、被載置物
が載置されるステージ本体の載置面に直交する方向に固
定子が移動する構成となっている。これにより、このス
テージ装置では、可動子と固定子との間の間隙量の調整
の他に、パッシブ方式やアクティブ方式のどちらであっ
ても基板のフォーカス位置調整に用いることができると
いう効果が得られる。

【００９７】請求項５に係るステージ装置は、位置調整
装置が回転駆動装置と、傾斜面を有し回転駆動により相
対移動方向に移動する移動装置と、固定子に設けられ傾
斜面上を転動する転動装置と、検出装置の検出結果に基
づいて回転駆動を制御する制御装置とを備える構成とな
っている。これにより、このステージ装置では、固定子
と可動子との間の間隙量の調整を低コストで実現できる
という効果が得られる。

【００９８】請求項６に係るステージ装置は、制御装置
が回転駆動装置の回転量を用いてフィードバック制御す
る構成となっている。これにより、このステージ装置で
は、応答性がよく、且つ安定性に優れた回転駆動制御、
すなわち固定子に対する位置調整を実現できるという効
果が得られる。

【００９９】請求項７に係るステージ装置は、検出装置
がステージ本体の複数の移動方向のそれぞれに対応して
設けられる構成となっている。これにより、このステー
ジ装置では、ベースが二次元的に傾いても、各方向毎に
固定子の姿勢を調整して可動子と固定子との間の間隙量
を所定値に維持できるという効果が得られる。

【０１００】請求項８に係る露光装置は、マスクステー
ジと基板ステージとの少なくとも一方のステージとし
て、請求項１から７のいずれかに記載のステージ装置が
用いられる構成となっている。これにより、この露光装
置では、装置の低価格化や設置・調整作業の工数低減に
も寄与できるとともに、推力リップルを考慮したステー
ジ本体の位置・速度制御が推定通りに実行され、ステー
ジ制御性能の低下を未然に防ぐことができるという効果
が得られる。

【０１０１】請求項９に係る露光装置は、投影光学系、
マスクステージおよび基板ステージが一体的に支持され
る構成となっている。これにより、この露光装置では、
マスクステージの載置面および基板ステージの載置面
は、いずれも投影光学系の光軸と直交するため、露光処
理に支障を来すことを防止できるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図であっ
て、位置調整装置を有する露光装置の概略構成図であ
る。

【図２】同露光装置を構成するレチクルステージ装
置の外観斜視図である。

【図３】レチクルステージ（または基板ステージ）
に突設された可動子の拡大斜視図である。

【図４】レチクルステージに突設された可動子の拡
大斜視図である。

【図５】固定子と反力遮断用フレームとの間に設け
られた位置調整装置の正面図である。

【図６】コントローラによる回転モータの制御関係
図である。

【図７】露光装置を構成する基板ステージ装置の外
観斜視図である。

【図８】基板ステージに突設された可動子の拡大斜
視図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態を示す図であっ
て、基板ステージが二次元的に移動する基板ステージ装
置の外観斜視図である。

【図１０】同基板ステージ装置においてギャップセ
ンサが設けられた可動子の拡大図である。

【図１１】同基板ステージ装置においてギャップセ
ンサが設けられた可動子の拡大図である。

【図１２】本発明の別の実施形態の基板ステージ装
置を示す外観斜視図である。

【図１３】液晶表示デバイスの製造工程の一例を示
すフローチャート図である。

【図１４】従来技術によるステージ装置の一例を示
す外観斜視図である。

【符号の説明】

Ｐガラス基板（基板、被載置物）ＰＳＴ基板ステージ（ステージ本体）Ｒレチクル（マスク、被載置物）ＲＳＴレチクルステージ（ステージ本体）１１露光装置１３レチクルステージ装置（ステージ装置）１５基板ステージ装置（ステージ装置）１９、２３ベース２５、２６、５４、５５反力遮断用フレーム（支持
部）３０Ａ、３０Ｂ、５７Ａ、５７Ｂ可動子３３Ａ、３３Ｂ、５９Ａ、５９Ｂ固定子３５Ａ、３５Ｂ、６０Ａ、６０Ｂ位置調整装置３６Ａ、３６Ｂ、６１Ａ、６１Ｂ、７３Ａ、７３Ｂギ
ャップセンサ（検出装置）３７Ａ、３７Ｂ回転モータ（回転駆動装置）３９Ａ、３９Ｂ傾斜面４０Ａ、４０Ｂ変換部材（移動装置）４２Ａ、４２Ｂローラ（転動装置）

───────────────────────────────────────────────────── 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 ５０３ＦＦターム(参考） 2F078 CA02 CA08 CB05 CB12 CB16 CC03 CC07 2H097 AB09 BA10 GB01 LA10 LA12 5F031 CA02 CA05 HA13 HA53 HA55 JA06 JA17 JA29 JA30 JA32 KA06 KA07 LA03 LA07 LA08 LA12 MA27 5F046 AA23 CC01 CC02 DB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベース上を移動するステージ本体と、
前記ベースに対して振動的に独立して設けられた支持部
とを有し、前記ステージ本体に設けられた可動子が前記
支持部に支持された固定子に対して所定の間隙をもって
相対移動するステージ装置であって、前記可動子と前記固定子との間の間隙量を検出する検出
装置と、前記検出された間隙量に基づいて前記可動子と前記固定
子との相対位置関係を調整する位置調整装置とを備える
ことを特徴とするステージ装置。
【請求項２】請求項１記載のステージ装置におい
て、前記検出装置は、前記可動子に設けられていることを特
徴とするステージ装置。
【請求項３】請求項１または２記載のステージ装置
において、前記位置調整装置は、前記可動子に対する前記固定子の
相対位置を調整することを特徴とするステージ装置。
【請求項４】請求項３記載のステージ装置におい
て、前記ステージ本体は、被載置物が載置される載置面を有
し、前記固定子は、前記ステージ本体の前記載置面に直交す
る方向に移動することを特徴とするステージ装置。
【請求項５】請求項３または４記載のステージ装置
において、前記位置調整装置は、回転駆動装置と、前記相対移動方向に対する傾斜面を有し前記回転駆動装
置の回転駆動により前記相対移動方向に移動する移動装
置と、前記固定子に設けられ前記傾斜面上を転動する転動装置
と、前記検出装置の検出結果に基づいて前記回転駆動を制御
する制御装置とを備えることを特徴とするステージ装
置。
【請求項６】請求項５記載のステージ装置におい
て、前記制御装置は、前記回転駆動装置の回転量を用いてフ
ィードバック制御することを特徴とするステージ装置。
【請求項７】請求項１から６のいずれかに記載のス
テージ装置において、前記ステージ本体は、前記相対移動方向を含む複数の移
動方向を有し、前記検出装置は、前記複数の移動方向のそれぞれに対応
して設けられることを特徴とするステージ装置。
【請求項８】マスクステージに保持されたマスクの
パターンを基板ステージに保持された基板に露光する露
光装置において、前記マスクステージと前記基板ステージとの少なくとも
一方のステージとして、請求項１から７のいずれかに記
載されたステージ装置が用いられることを特徴とする露
光装置。
【請求項９】請求項８記載の露光装置において、前記マスクのパターンを前記基板に投影する投影光学系
を備え、該投影光学系、前記マスクステージおよび前記基板ステ
ージが一体的に支持されていることを特徴とする露光装
置。