JP2002323584A

JP2002323584A - アクチュエータ、ステージ、露光装置、デバイスの製造方法、及び免震装置

Info

Publication number: JP2002323584A
Application number: JP2001167592A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Kominami; 忠弘小南; Toshihisa Tanaka; 稔久田中; Yoichi Arai; 洋一新井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2002-11-08

Abstract

(57)【要約】【課題】被駆動物の自重をキャンセル可能とすると共
に、支持部の振動が被駆動物に伝達されにくいアクチュ
エータを提供する。【解決手段】支持部１に設けられた支柱５には、２つ
の永久磁石６、７が取り付けられ、２つの永久磁石６、
７は同じ極が向き合うようにされている。そして、ステ
ージ３に取り付けられた保持部８には強磁性体９が取り
付けられており、強磁性体９は、２つの永久磁石６、７
の中間に位置するようにされている。さらに、ステージ
３の自重を支えるように、コイルバネ１０が設けられて
いる。そして、２つの永久磁石６、７により強磁性体９
が吸引される力とコイルバネ１０の弾性力が、ステージ
３の自重と板バネ２の弾性力をキャンセルし、定常状態
ではＶＣＭ４がこれらの力を補償しなくてもよいように
なっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被駆動体を駆動す
るアクチュエータ、このアクチュエータを駆動装置とし
て用いたステージ、このステージを使用した露光装置、
この露光装置を使用したデバイスの製造方法、及び物体
に外部から伝わる振動を低減する免震装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】半導体露光装置は、レチクルに形成され
たパターンをウェハに露光転写して、ウェハ上に形成さ
れたレジストを感光させる機能を有する。この場合、レ
チクルに形成されたパターンの像を正確にウェハ上に形
成させるために、レチクルを搭載するレチクルステー
ジ、又はウェハを搭載するウェハステージの上下方向の
位置を制御する必要があり、この目的のためにアクチュ
エータが使用されている。

【０００３】このようなアクチュエータは、応答性を高
めるために一般にボイスコイルモータ（ＶＣＭ）によっ
て駆動されることが多い。そして、被駆動物であるステ
ージを上下方向以外の方向には移動しないようにするた
めの案内部が設けられると共に、ステージの自重と、こ
の案内部によって発生する上下方向の力をキャンセル
し、駆動装置であるＶＣＭにこのような力に起因する負
荷がかかることを避ける工夫がなされている。

【０００４】このようなアクチュエータは、例えば特開
平１０−５２１号公報に記載されている。同公報に記載
されているアクチュエータの概要を図９に示す。支持部
１に設けられた支柱１ａには、案内部である板バネ２が
設けられ、ステージ３を支えると共に、ステージ３が上
下方向のみに移動し、水平方向には移動しないようにし
ている。

【０００５】ステージ３は、ＶＣＭ４によって駆動され
る。すなわち、支持部１にはＶＣＭ４の永久磁石４ａが
支持され、ステージ３にはＶＣＭ４のコイル４ｂが結合
されている。そして、コイル４ｂに流す電流を調節する
ことにより、ステージ３の上下方向位置の制御を行う。
ステージ３の自重をＶＣＭ４の駆動力で支えようとする
と、ＶＣＭ４には常に大きな電流を流しておかなければ
ならず、コイル４ｂが発熱したり、ステージ３にその熱
が伝わって、位置精度に影響を及ぼすという問題が生じ
る。

【０００６】そこで、このアクチュエータにおいては、
ステージ３の自重をキャンセルすると共に、ステージ３
の移動に伴って発生する板バネ２の弾性力をキャンセル
するために、永久磁石を使用した自重補正部が設けられ
ている。すなわち、支持部１に設けられた支柱５には、
永久磁石６が取り付けられ、一方、ステージ３に取り付
けられた保持部８には、永久磁石１１が取り付けられて
いる。永久磁石６と永久磁石１１とは互いに引き合うよ
うに磁極が配置されており、この吸引力と、ステージ３
の自重及び板バネ２の弾性力がつりあうように永久磁石
６、１１の形状を調整することにより、ステージ３の自
重及び板バネ２の弾性力をキャンセルし、定常状態では
ＶＣＭ４がこれらの力を補償しなくてもよいようになっ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９に
おけるようなアクチュエータにおいて、ステージ３の上
下方向の移動量をｘとすると、板バネ２の弾性力はｘの
３次関数に近似できる。それに対し、永久磁石６、１１
の吸引力はｘの２乗に反比例する。よって、たとえ近似
的に上下方向の力、すなわちステージ３の自重、板バネ
２の弾性力、永久磁石６、１１の吸引力を、ステージの
定常位置の近傍でバランスさせ、これらの和である上下
方向の力Ｆを０近くにすることができたとしても、スト
ローク全体にわたり０近くに維持することはできない。
従って、その微分値ｄＦ／ｄｘを併せて０近くにするこ
とはできない。

【０００８】ｄＦ／ｄｘはこの系の弾性係数に相当する
ものであり、これが０に近ければ、支持部１が振動して
もその振動がステージ３に伝わりにくい。しかし、前述
のようにｄＦ／ｄｘを０近くにすることができないの
で、支持部１の振動がステージ３に伝わるのを防ぐこと
ができない。これにより、露光転写精度が悪化するとい
う問題点がある。

【０００９】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、被駆動物の自重をキャンセル可能と
すると共に、支持部の振動が被駆動物に伝達されにくい
アクチュエータを提供すること、さらには、このアクチ
ュエータを使用したステージ、このステージを使用した
露光装置、この露光装置を使用したデバイスの製造方
法、さらに、前記アクチュエータとその主要部を共通に
する免震装置を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、被駆動体を駆動する駆動体と、前記被
駆動体の動きを規制する案内部と、前記被駆動体の自重
を補償する自重補償機構とを有するアクチュエータであ
って、前記被駆動体の自重と前記案内部と前記自重補償
機構の合成力、及び当該合成力の前記被駆動体の変位に
対する微分値が、前記被駆動体の変位範囲において、ほ
ぼ０となるようにされていることを特徴とするアクチュ
エータ（請求項１）である。

【００１１】本手段においては、被駆動体の自重（被駆
動体にかかる重力）と前記案内部が発生する力と前記自
重補償機構が発生する力の合成力が、被駆動体の変位範
囲において、ほぼ０となるようにされているので、駆動
体が被駆動体の自重や案内部が発生する力を支える必要
がない。よって、駆動体が要する力が少なくて済み、駆
動体としてＶＣＭ等の電気品を用いた場合でも、その発
熱を防止することができる。ここで、「ほぼ０となる」
というのは、駆動体が要する力を、その設計上の許容範
囲以内とすることである。

【００１２】それと共に、この合成力の、被駆動体の変
位に対する微分値が、被駆動体の変位範囲において、ほ
ぼ０となるようにされているので、支持部の振動が被駆
動部に伝達されるのを低減することができる。ここで、
「ほぼ０となる」というのは、支持部から被駆動部に伝
わる振動を、被駆動部に許容される範囲まで小さくする
ことができるような微分値とすることをいう。

【００１３】前記課題を解決するための第２の手段は、
前記第１の手段であって、前記自重補償機構が、磁石と
強磁性体からなる磁気力発生部と、コイルバネからなる
復元力発生機構とを有してなることを特徴とするもの
（請求項２）である。

【００１４】本手段においては、自重補償機構が磁石と
強磁性体からなる磁気力発生部と、コイルバネからなる
復元力発生機構とを有しているので、簡単な機構で、被
駆動体の自重と案内部と自重補償機構の合成力、及び当
該合成力の被駆動体の変位に対する微分値を、被駆動体
の変位範囲において、ほぼ０とすることができる。

【００１５】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第２の手段であって、前記案内部が板バネであり、
前記磁気力発生部が、同極性又は異極性の磁極が対面す
るように配置された磁石と、その磁石の中間に設けら
れ、前記被駆動体に結合された強磁性体とを有してなる
ことを特徴とするもの（請求項３）である。

【００１６】案内部が板バネであると、図９に示す従来
技術で述べたように、簡単な機構で、被駆動部を上下方
向のみに移動し、水平方向に移動しないようにすること
ができる。この場合、前述のように、板バネの発生する
上下方向の力は、被駆動部の移動量に対して３次関数に
なる。

【００１７】自重補償機構の磁気力発生部として、同極
性又は異極性の磁極が対面するように配置された磁石
と、その磁石の中間に設けられ、被駆動体に結合された
磁性体とからなるものを用いると、この磁気力発生部が
発生する上下方向の力も、被駆動部の移動量に対して３
次関数になる。よって、板バネを案内部として使用した
場合であっても、簡単な機構により、被駆動体の自重と
案内部と自重補償機構の合成力、及び当該合成力の被駆
動体の変位に対する微分値が、被駆動体の変位範囲にお
いて、ほぼ０となるようにすることができる。

【００１８】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第２の手段であって、前記案内部が板バネであり、
前記磁気力発生部が、２つの強磁性体と、これらの強磁
性体の間に配置された磁石とを有してなることを特徴と
するもの（請求項４）である。

【００１９】本手段においては、前記第３の手段の強磁
性体と磁石が入れ替わっているだけであり、その作用効
果は前記第３の手段のものと同じである。

【００２０】前記課題を解決するための第５の手段は、
前記第１の手段から第４の手段のいずれかにより駆動さ
れることを特徴とするステージ（請求項５）である。

【００２１】本手段においては、ステージを駆動する駆
動部の力が小さくて済むと共に、支持部からの振動がス
テージに伝達されるのを防止することができるので、振
動に強いステージとすることができ、精密な位置決めが
必要とされるステージとして好適である。

【００２２】前記課題を解決するための第６の手段は、
レチクルステージ又はウェハステージとして、前記第５
の手段のステージを有することを特徴とする露光装置
（請求項６）である。

【００２３】本発明においては、精密な位置決めが可能
で振動に強いステージをレチクルステージ又はウェハス
テージとしているので、露光転写の精度を上げることが
できる。

【００２４】前記課題を解決するための第７の手段は、
前記第６の手段である露光装置を使用して、レチクルに
形成されたパターンをウェハに露光転写することを特徴
とするデバイスの製造方法（請求項７）である。

【００２５】ここで、デバイスとは、ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等、リソグラフィ技術を用いて製造され
る部品をいう。本手段においては、第６の手段である露
光装置を使用して、レチクルに形成されたパターンをウ
ェハに露光転写しているので、高密度のパターンを有す
るデバイスを製造することができる。

【００２６】前記課題を解決するための第８の手段は、
物体の動きを規制する案内部と、前記物体の自重を補償
する自重補償機構とを有する免震装置であって、前記物
体の自重と前記案内部と前記自重補償機構の合成力、及
び当該合成力の前記物体の変位に対する微分値が、前記
物体の変位範囲において、ほぼ０となるようにされてい
ることを特徴とする免震装置（請求項８）である。

【００２７】本手段は、前記第１の手段であるアクチュ
エータから駆動体を取り除いたものに相当する。このよ
うな構造をした系において、支持部の振動が物体に伝わ
りにくくなることは、前記第１の手段の説明において説
明したとおりである。よって、このような構造とするこ
とにより、簡単な構造で、物体に伝わる振動を低減する
ことができる。

【００２８】前記課題を解決するための第９の手段は、
前記第８の手段であって、前記自重補償機構が、磁石と
強磁性体からなる磁気力発生部と、コイルバネからなる
復元力発生機構とを有してなることを特徴とするもの
（請求項９）である。

【００２９】本手段は、前記第２の手段であるアクチュ
エータから駆動体を取り除いたものに相当する。よっ
て、前記第２の手段と同じような作用で、物体に伝わる
振動を低減することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例
を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態
であるアクチュエータの第１の例を示す概要図である。
支持部１に設けられた支柱１ａには、案内部である板バ
ネ２が設けられ、ステージ３を支えると共に、ステージ
３が上下方向のみに移動し、水平方向には移動しないよ
うにしている。

【００３１】ステージ３は、ＶＣＭ４によって駆動され
る。すなわち、支持部１にはＶＣＭ４の永久磁石４ａが
支持され、ステージ３にはＶＣＭ４のコイル４ｂが結合
されている。そして、コイル４ｂに流す電流を調節する
ことにより、ステージ３の上下方向位置の制御を行う。
ステージ３の自重をＶＣＭ４の駆動力で支えようとする
と、ＶＣＭ４には常に大きな電流を流しておかなければ
ならず、コイル４ｂが発熱したり、ステージ３にその熱
が伝わって、位置精度に影響を及ぼすという問題が生じ
る。

【００３２】そこで、このアクチュエータにおいては、
ステージ３の自重をキャンセルすると共に、ステージ３
の移動に伴って発生する板バネ２の弾性力をキャンセル
するために、永久磁石及びコイルバネ１０を使用した自
重補正部が設けられている。

【００３３】本実施の形態においては、自重補正部の構
成が従来例と異なる。すなわち、支持部１に設けられた
支柱５には、２つの永久磁石６、７が取り付けられ、２
つの永久磁石６、７は同じ極が向き合うようにされてい
る。そして、ステージ３に取り付けられた保持部８には
強磁性体９が取り付けられており、強磁性体９は、２つ
の永久磁石６、７の中間に位置するようにされている。
さらに、ステージ３の自重を支えるように、コイルバネ
１０が設けられている。そして、２つの永久磁石６、７
により強磁性体９が吸引される力とコイルバネ１０の弾
性力が、ステージ３の自重と板バネ２の弾性力をキャン
セルし、定常状態ではＶＣＭ４がこれらの力を補償しな
くてもよいようになっている。

【００３４】いま、垂直方向にｘ軸を取り、ＶＣＭ４を
作動させなかったときのステージ３の位置を原点とし
て、上側を正方向とすると、板バネ３の弾性力Ｆ１（上
向きを正とする）は、ｘの小さい範囲ではｘに対して３
次の関数に近似できる。すなわち、Ｆ１≒Ａ_１ｘ^３＋Ｂ_１ｘ^２＋Ｃ_１ｘ＋Ｄ_１ …(1)

【００３５】一方、図１に示すような構成をとることに
より、永久磁石６、７と強磁性体９との間に働きステー
ジ３を上に持ち上げる力Ｆ２（上向きを正とする）を、
やはりｘの小さい範囲で３次の関数に近似することがで
きる。すなわちＦ２≒Ａ_２ｘ^３＋Ｂ_２ｘ^２＋Ｃ_２ｘ＋Ｄ_２ …(2)

【００３６】又、前部のコイルバネ１０を併せた弾性係
数をｋとし、ｘ＝０の点でコイルバネ１０の伸縮によ
り、ステージ３の自重をキャンセルしているとすると、
ｘの変動範囲でＦ＝Ｆ１＋Ｆ２−ｋｘ＝０ …(3) とすることができれば、常にステージ３の自重はキャン
セルされているので、ＶＣＭ４の発生する力によりステ
ージ４の自重を支える必要がなくなると共に、ｄＦ／ｄｘ＝０ …(4) となるので、図１に示すステージ３を支持する系の弾性
率が０となり、支持部１が外部から振動を受けても、ス
テージ３にその振動が伝わらなくなる。

【００３７】(3)式を成り立たせるためには、Ａ_１＝−
Ａ_２、Ｂ_１＝−Ｂ_２、Ｃ_１＝ｋ−Ｃ _２、Ｄ_１＝−Ｄ_２が
成り立てばよいが、板バネ２の形状と、永久磁石６、７
の形状及び間隔、強磁性体９の形状、コイルバネ１０の
弾性係数ｋを調整することにより、実用されるｘの範囲
において、この関係がほぼ成り立つようにすることがで
きる。

【００３８】ここで、ほぼ成り立つとは、実用されるｘ
の範囲において、(3)式で決定されるＦの大きさが、Ｖ
ＣＭ４に流す定常電流を許容される電流値以内とできる
ほど小さく、かつｄＦ／ｄｘの大きさが、ステージ３に
伝わる振動を、ステージ３に許容される振幅より小さく
できる程度のことをいう。

【００３９】図２は、本発明の実施の形態であるアクチ
ュエータの第２の例を示す概要図である。図２に示され
るアクチュエータは、図１に示したものとは、コイルバ
ネ１０が無いことのみが異なるので、共通の部分につい
てはその説明を省略する。この場合、２つの永久磁石
６、７により強磁性体９が吸引される力が、板バネ２の
弾性力をキャンセルするので、ステージ３が変動したと
きでも、ＶＣＭ４は同じ力でステージ３の自重を支える
ことができる。このようなものにおいて、図１に示した
コイルバネ１０の弾性力の代わりに、板バネ２の弾性力
でステージ３の自重を受け持つようにしてもよい。

【００４０】以上説明したように、図１、図２に示すア
クチュエータにおいては、永久磁石６、７と強磁性体９
との間に働きステージ３を上に持ち上げる力Ｆ２が、ｘ
に対して３次式に近似できるので、これを利用して同じ
くｘに対して３次式に近似できる板バネ２の弾性力を打
ち消すことができる。これに対し、図９に示した従来例
では、前述のように、２つの永久磁石６、１１間の吸引
力がｘの２乗に反比例するので、板バネ２の弾性力を打
ち消すことができない。よって、たとえ基準点近くで近
似的にＦ≒０の関係を実現できたとしても、ストローク
全体にわたり０とすることができない。又、微分値ｄＦ
／ｄｘも０に維持することが不可能であるため、振動が
ステージ３に伝達されるのを防ぐことができない。

【００４１】図３は、以上説明したような機械系におい
て、振動が被支持体に伝達されにくいことを利用した免
震装置の例を示すものであり、図１に示す装置とは、駆
動体であるＶＣＭが設けられていない点のみが異なる。
図３に示すような装置において、支持部１に外部から伝
わる振動が、被支持物体であるステージ３に伝達される
のを低減することができることは、図１に示したアクチ
ュエータの説明で述べたとおりである。このような免震
装置は、半導体露光装置の他、あらゆる分野に用いるこ
とができる。なお、図１〜図３に示す実施の形態におい
ては、２つの永久磁石６、７は同じ極が向き合うように
されているが、異なる極が向き合うようにされてもよ
い。

【００４２】また、図１〜図３に示す実施の形態におい
ては、いずれも、磁気力発生部として、２つの磁石６、
７の間に強磁性体９を配置したものを使用しているが、
磁石６、７を強磁性体に代え、強磁性体９を、これらに
向き合う磁極を有する磁石に代えても、同じ作用効果が
得られる。

【００４３】また、図１、図２においては、ステージ３
が上下に駆動される例を示したが、これらの例において
は、板バネ２の力が磁力発生部の力と釣り合うようにさ
れているので、ステージの駆動方向が水平方向である場
合においても、すでに説明したのと同じ作用効果を奏す
る。

【００４４】図４は、本発明に係るアクチュエータによ
り駆動されるステージの例を示した概要図である。支持
台２１の上に、３個の本発明にかかるアクチュエータ２
２が、互いに同一直線状に無いような位置に取り付けら
れている。そして、これらの３個のアクチュエータ２２
により、ステージ２３が支持されて上下方向に駆動され
る。なお、２４はウェハであり、図４は、露光装置のウ
ェハステージをイメージ的に示したものである。

【００４５】３つのアクチュエータ２２を独立に駆動す
ることにより、ステージ２３の上下方向位置及び傾きを
制御することができる。その際、アクチュエータ２２と
して、本発明に係るものを使用しているので、アクチュ
エータ２２を駆動する駆動部がステージ２３とウェハ２
４の自重を支えるために必要な力を少なくすることがで
き、駆動部を小型化できると共に、支持台２１に外部か
ら伝わる振動が、アクチュエータ２２を通してステージ
２３に伝達されるのを低減することができる。よって、
精密に位置決めができ、振動に強いステージとすること
ができる。

【００４６】次に、本発明に係るアクチュエータを用い
た、半導体の製造に用いられるステージ装置の例を説明
する。図５は、本発明の実施の形態の１例である半導体
露光装置において、ウェハを搭載してその位置を移動さ
せるステージを示す概略構成図である。このステージに
おいては、半導体の製造に用いられるステージ装置６０
０のＹステージ６００Ｙと、ウェハテーブル６０４との
間に、本発明に係るアクチュエータが配置されている。

【００４７】本発明に係るアクチュエータが、Ｙステー
ジ６００Ｙとウェハテーブル６０４との位置調整（シフ
ト量の調整）に用いられるステージ装置６００は、その
用途は限定されないが、この実施の形態では、ウェハ
（基板）Ｗ上にマスク（図示省略）に形成されたパター
ンを転写する露光装置における、ウェハＷの移動手段と
して用いられる。

【００４８】すなわち、ステージ装置６００は、Ｘ軸及
びＹ軸の２軸のＸ−Ｙステージ装置であり、ベース部６
０２上をＸ方向（図中矢印Ｘで示す方向）に駆動される
Ｘステージ６００Ｘ、Ｙ方向（矢印Ｙで示す方向）に駆
動されるＹステージ６００Ｙ、及びウェハテーブル（試
料台）６０４、Ｙステージ６００Ｙとウェハテーブル６
０４との間でシフト量を調整するための電磁アクチュエ
ータ（図５には表れていない）を主たる構成要素として
いる。

【００４９】ここでウェハテーブル６０４は、前記Ｙス
テージ６００Ｙ上に配置され、このウェハテーブル６０
４にウェハホルダ（図示省略）を介してウェハ（基板）
Ｗが搭載される。

【００５０】このウェハＷの上方には、図示省略の照射
部が配置されており、照射部からマスク（共に図示省
略）を介して照射された露光光によって、前記ウェハＷ
上に予め塗布されたレジスト（図示省略）に、マスク上
の回路パターンが転写されるようになっている。

【００５１】ステージ装置６００におけるＸステージ６
００Ｘ及びＹステージ６００Ｙの移動量は、各々、ウェ
ハテーブル６０４のＸ方向の端部、Ｙ方向の端部に固定
された移動鏡６０５Ｘ、６０５Ｙと、これに対向するよ
うに、ベース部６０２に各々固定されたレーザ干渉計６
０６Ｘ、６０６Ｙとによって計測される。そして、主制
御装置（図示省略）が、この計測結果を基に、ウェハテ
ーブル６０４をベース部６０２上の所望の位置に移動制
御するようになっている。

【００５２】このステージ装置６００のＸステージ６０
０Ｘ、Ｙステージ６００Ｙは、固定子６１１を用いたリ
ニアモータ６１０、６２０によって、各々、ベース部６
０２上をＸ方向、Ｙ方向に駆動される。

【００５３】ここで、２つのリニアモータ６１０の固定
子６１１は、共にベース６０２上に取付部６１６にて固
定され、可動子６１２は、各々、固定板６０７を介して
Ｘステージ６００Ｘに固定されている。

【００５４】又、リニアモータ６２０の、各々の固定子
６２１は共にＸステージ６００Ｘに固定され、可動子６
２２（一方のみ図示）はＹステージ６００Ｙに固定され
ている。

【００５５】各固定子６１１、６２１は、その内部の流
路に流される温度調整用の冷却媒体によって冷却される
が、この冷却媒体は、温度調節機６３１にて温度調節さ
れる。なお、固定子６１１、６２１と温度調節機６３１
とは、吐出配管６３２、配管６３３等によって接続され
ている。

【００５６】又、ステージ装置６００には、エアガイド
６４０と静圧気体軸受（図示省略）とが設けられて、エ
ア吹き出し口６４１、エア吸引口６４２によって静圧空
気軸受式のステージが構成されている。

【００５７】このステージ装置においては、本発明に係
るアクチュエータを用いているので、装置を小型化でき
ると共に、ベース６０２に外部から伝わる振動が、ウェ
ハテーブル６０４に伝達されるのを低減することができ
る。また、図４に示すような駆動装置をＹステージ６０
０Ｙとウェハテーブル６０４との間に設けることによ
り、ウェハテーブル６０４の上下方向位置と傾きを制御
することができる。

【００５８】このようなステージ装置においても、ウェ
ハテーブル６０４の駆動に、本発明に係るアクチュエー
タを用いているので、位置決めを高精度で行えると共
に、ウェハテーブルに伝わる振動を低減することができ
る。

【００５９】次に、本発明の実施の形態の１例である露
光装置について説明する。図６は、本発明の実施の形態
の１例である露光装置を示す概要図である。この実施の
形態においては、図４に示したようなステージを、露光
装置７００のテーブル８１８の駆動手段として用いてい
る。すなわち、この実施の形態においては、本発明に係
るアクチュエータがテーブル８１８に組み込まれて（図
６にはアクチュエータは表れていない）、例えば、テー
ブル８１８のチルト方向の駆動等を行うようになってい
る。

【００６０】ここで露光装置７００は、いわゆるステッ
プ・アンド・スキャン露光方式の走査型露光装置であ
る。この露光装置７００は、図６に示すように、照明系
７１０と、レチクル（フォトマスク）Ｒを保持するステ
ージ可動部７５１と、投影光学系ＰＬと、ウェハ（基
板）ＷをＸ−Ｙ平面内でＸ方向−Ｙ方向の２次元方向に
駆動するステージ装置８００と、これらを制御する主制
御装置７２０等を備えている。前記照明系７１０は、光
源ユニットから照射された露光光を、レチクルＲ上の矩
形（あるいは円弧状）の照明領域ＩＡＲに均一な照度で
照射するものである。

【００６１】又、レチクルステージ７５０では、ステー
ジ可動部７５１がレチクルベース（図示省略）上を所定
の走査速度でガイドレール（図示省略）に沿って移動さ
れる。又、ステージ可動部７５１の上面にはレチクルＲ
が、例えば真空吸着により固定される。又、ステージ可
動部７５１のレチクルＲの下方には、露光光通過穴（図
示省略）が形成されている。

【００６２】このステージ可動部７５１の移動位置は、
反射鏡７１５、レチクルレーザ干渉計７１６によって検
出され、ステージ制御系７１９は、この検出されたステ
ージ可動部７５１の移動位置に基づく主制御装置７２０
からの指示に応じて、ステージ可動部７５１を駆動す
る。

【００６３】又、投影光学系ＰＬは縮小光学系であり、
レチクルステージ７５０の下方に配置され、その光軸Ａ
Ｘ（照明光学系の光軸ＩＸに一致）の方向がＺ軸方向と
される。ここでは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。従って、上記照明系７１０によりレチクルＲの照明
領域ＩＡＲが照明されると、レチクルＲの照明領域ＩＡ
Ｒ内の回路パターンの縮小像（部分倒立像）が、ウェハ
Ｗ上の照明領域ＩＡＲに共役な露光領域ＩＡに形成され
る。

【００６４】なお、ステージ装置８００は、平面モータ
８７０を駆動手段として、テーブル８１８をＸ−Ｙ面内
で２次元方向に駆動するものである。すなわち、ステー
ジ装置８００は、ベース部８２１と、このベース部８２
１の上面の上方に数μｍ程度のクリアランスを介して浮
上されるテーブル８１８と、このテーブル８１８を移動
させる平面モータ８７０とを具えている。ここでテーブ
ル８１８には、露光処理時、その上面にウェハ（基板）
Ｗが、例えば真空吸着によって固定される。

【００６５】又、テーブル８１８には移動鏡８２７が固
定され、ウェハ干渉計８３１からレーザビームが照射さ
れて、当該テーブル８１８のＸ−Ｙ面内での移動位置が
検出されるようになっている。

【００６６】このとき得られた移動位置の情報は、ステ
ージ制御系７１９を介して主制御装置７２０に送られ
る。そして、ステージ制御系７１９は、この情報に基づ
く主制御装置７２０からの指示に従って、平面モータ８
７０を作動させ、テーブル８１８をＸ−Ｙ面内の所望の
位置に移動させる。

【００６７】テーブル８１８は、平面モータ８７０を構
成する可動子（図示省略）の上面に、本発明にかかるア
クチュエータ（図示省略）によって異なる３点で支持さ
れており、平面モータ８７０によって、Ｘ方向、Ｙ方向
に駆動するのみならずＸ−Ｙ面に対して傾斜させたり、
Ｚ軸方向（上方）に駆動させることができるようになっ
ている。なお、平面モータ８７０は、公知の構成であ
り、平面モータ８７０のその他の説明は省略する。

【００６８】なお、図中、符号８２１はベース部であ
り、その内部から生じる熱による温度上昇を防ぐための
冷却媒体が、供給管７９２、排出管７９３、温度調節装
置７７９の作用によって、循環されるようになってい
る。

【００６９】かかる構成のテーブル８１８を含む露光装
置７００においては、概ね、以下の手順で露光処理が行
われる。 (1)先ず、レチクルＲ、ウェハＷがロードされ、次い
で、レチクルアラインメント、ベースライン計測、アラ
インメント計測等が実行される。 (2)アライメント計測の終了後には、ステップ・アンド
・スキャン方式の露光動作が行われる。

【００７０】(3)露光動作にあたっては、レチクル干渉
計７１６によるレチクルＲの位置情報、ウェハ干渉計８
３１によるウェハＷの位置情報に基づき、主制御装置７
２０がステージ制御系７１９に指令を出し、レチクルス
テージ７５０の電磁アクチュエータ１００、リニアモー
タ（図示省略）及び平面モータ８７０によって、レチク
ルＲとウェハＷとが同期して移動し、もって、所望の走
査露光が行われる。 (4)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、テーブル８１８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。このステッピングと
走査露光とが順次繰り返され、ウェハＷ上に必要なショ
ット数のパターンが転写される。

【００７１】このような露光装置においては、テーブル
８１８の駆動に本発明に係るアクチュエータを用いてい
るので、テーブル８１８の位置決めを高精度で行えると
共に、ウェハテーブルに伝わる振動を低減することがで
きる。よって、高密度のパターンを正確に露光転写する
ことが可能となる。なお、レチクルステージ７５０の駆
動に、本発明に係るアクチュエータを用いてもよい。

【００７２】なお、露光装置７００を用いた半導体デバ
イスの製造は、概ね、図７、図８に示す手順で行われ
る。すなわち、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ェハを
製作するステップ、前述した実施の形態の露光装置によ
りレチクルのパターンをウェハに転写するステップ、デ
バイス組立ステップ（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。

【００７３】以下、本発明の実施の形態の１例であるデ
バイスの製造方法について、更に詳細に説明する。図７
は、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パ
ネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の
製造工程の例を示すフローチャートである。この図に示
されるように、まず、ステップ１００１（設計ステッ
プ）において、デバイスの機能・性能設計（例えば、半
導体テバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現す
るためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ１０
０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パ
ターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一
方、ステップ１００３（ウェハ製造ステップ）におい
て、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。

【００７４】次に、ステップ１００４（ウェハ処理ステ
ップ）において、ステップ１００１〜ステップ１００３
で用意したマスク（レチクル）とウェハを使用して、後
述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に
実際の回路等を形成する。次いで、ステップ１００５
（デバイス組立ステップ）において、ステップ１００４
で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。この
ステップ１００５には、ダイシング工程、ボンディング
工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程
が必要に応じて含まれる。

【００７５】最後に、ステップ１００８（検査ステッ
プ）において、ステップ１００５で作製されたデバイス
の動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こう
した工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷され
る。

【００７６】図８は、半導体デバイス製造の場合におけ
る、上記ステップ１００４の詳細な工程の例を示すフロ
ーチャートである。図８において、ステップ１０１１
（酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸化させ
る。ステップ１０１２（ＣＶＤステップ）においてはウ
ェハ表面に酸化絶縁膜を形成する。ステップ１０１３
（電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着
によって形成する。ステップ１０１４（イオン打込みス
テップ）においてはウェハにイオンを打ち込む。

【００７７】以上のステップ１０１１〜ステップ１０１
４それぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成
しており、各段階において必要な処理に応じて選択され
て実行される。

【００７８】ウェハプロセスの各段階において、上述の
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ１
０１５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感
光剤を塗布する。引き続き、ステップ１０１６（露光ス
テップ）において、上で説明した露光装置を用いてマス
クの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップ
１０１７（現像ステップ）においては露光されたウェハ
を現像し、ステップ１０１８（エッチングステップ）に
おいて、レジストが残存している部分以外の部分の露出
部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ１
０１９（レジスト除去ステップ）においてエッチングが
済んで不要となったレジストを取り除く。

【００７９】これらの前処理工程と後処理工程とを繰り
返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターン
が形成される。本実施の形態においては、本発明に係る
露光装置をステップ１０１６の露光ステップに用いてい
るので、微細なパターンを有する半導体デバイスを、歩
留良く製造することができる。

【００８０】又、ステージ装置６００は、マスクと基板
とを静止した状態でマスクのパターンを露光し、基板を
順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型
の露光装置のステージ装置としても適用することができ
る。

【００８１】又、本発明は、投影光学系を用いることな
くマスクと基板とを密接させてマスクのパターンを露光
するプロキシミティ露光装置の駆動装置としても適用す
ることができる。さらに電子線を使用した電子線露光装
置の駆動装置としても適用することができる。

【００８２】又、本発明に係る露光装置７００は、半導
体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角
型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する
液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための
露光装置にも適用できる。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係る発明においては、駆動体が要する力を小さく
することができると共に、支持部の振動が被駆動部に伝
達されるのを低減することができる。

【００８４】請求項２に係る発明においては、自重補償
機構にコイルバネを有しているので、さらに安定して、
被駆動体の自重と案内部が発生する力をキャンセルする
ことができる。

【００８５】請求項３に係る発明、請求項４に係る発明
においては、簡単な機構により、被駆動体の自重と案内
部と自重補償機構の合成力、及び当該合成力の被駆動体
の変位に対する微分値が、被駆動体の変位範囲におい
て、ほぼ０となるようにすることができる。

【００８６】請求項５に係る発明においては、ステージ
を駆動する駆動部の力が小さくて済むと共に、支持部か
らの振動がステージに伝達されるのを防止することがで
きるので、精密な位置決めが必要とされるステージとし
て好適である。

【００８７】請求項６に係る発明においては、精密な位
置決めが可能で振動に強いステージをレチクルステージ
又はウェハステージとしているので、露光転写の精度を
上げることができる。

【００８８】請求項７に係る発明においては、高密度の
パターンを有するデバイスを製造することができる。

【００８９】請求項８に係る発明、請求項９に係る発明
においては、簡単な構造で、物体に伝わる振動を低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態であるアクチュエータの第
１の例を示す概要図である。

【図２】本発明の実施の形態であるアクチュエータの第
２の例を示す概要図である。

【図３】本発明の実施の形態である免震装置の例を示す
概要図である。

【図４】本発明に係るアクチュエータにより駆動される
ステージの例を示した概要図である。

【図５】本発明の実施の形態の１例である半導体露光装
置において、ウェハを搭載してその位置を移動させるス
テージを示す概略構成図である。

【図６】本発明の実施の形態の１例である露光装置を示
す概要図である。

【図７】デバイスの製造工程の例を示すフローチャート
である。

【図８】半導体デバイス製造の場合におけるウェハ処理
ステップの詳細を示す図である。

【図９】従来のアクチュエータの構造を示す概要図であ
る。

【符号の説明】

１…支持部、１ａ…支柱、２…板バネ、３…ステージ、
４…ＶＣＭ、４ａ…永久磁石、４ｂ…コイル、５…支
柱、６、７…永久磁石、８…保持部、９…強磁性体、１
０…コイルバネ、２１…支持台、２２…アクチュエー
タ、２３…ステージ、２４…ウェハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者新井洋一東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内Ｆターム(参考） 2F078 CA02 CA08 CA10 CB05 CB10 CB13 CC11 CC14 EB02 EB05 5F031 CA02 HA01 LA04 LA06 MA27 PA30 5F046 CC05 CC18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被駆動体を駆動する駆動体と、前記被駆
動体の動きを規制する案内部と、前記被駆動体の自重を
補償する自重補償機構とを有するアクチュエータであっ
て、前記被駆動体の自重と前記案内部と前記自重補償機
構の合成力、及び当該合成力の前記被駆動体の変位に対
する微分値が、前記被駆動体の変位範囲において、ほぼ
０となるようにされていることを特徴とするアクチュエ
ータ。
【請求項２】請求項１に記載のアクチュエータであっ
て、前記自重補償機構が、磁石と強磁性体からなる磁気
力発生部と、コイルバネからなる復元力発生機構とを有
してなることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】請求項２に記載のアクチュエータであっ
て、前記案内部が板バネであり、前記磁気力発生部が、
同極性又は異極性の磁極が対面するように配置された磁
石と、その磁石の中間に設けられ、前記被駆動体に結合
された強磁性体とを有してなることを特徴とするアクチ
ュエータ。
【請求項４】請求項２に記載のアクチュエータであっ
て、前記案内部が板バネであり、前記磁気力発生部が、
２つの強磁性体と、これらの強磁性体の間に配置された
磁石とを有してなることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項５】請求項１から請求項４のうちいずれか１
項に記載のアクチュエータによって駆動されることを特
徴とするステージ。
【請求項６】レチクルステージ又はウェハステージと
して、請求項５に記載のステージを有することを特徴と
する露光装置。
【請求項７】請求項６に記載の露光装置を使用して、
レチクルに形成されたパターンをウェハに露光転写する
ことを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項８】物体の動きを規制する案内部と、前記物
体の自重を補償する自重補償機構とを有する免震装置で
あって、前記物体の自重と前記案内部と前記自重補償機
構の合成力、及び当該合成力の前記物体の変位に対する
微分値が、前記物体の変位範囲において、ほぼ０となる
ようにされていることを特徴とする免震装置。
【請求項９】請求項８に記載の免震装置であって、前
記自重補償機構が、磁石と強磁性体からなる磁気力発生
部と、コイルバネからなる復元力発生機構とを有してな
ることを特徴とする免震装置。