JP2002343706A

JP2002343706A - ステージ装置及びステージの駆動方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイス及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002343706A
Application number: JP2001149562A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Tanaka; 慶一田中
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2002-11-29

Abstract

(57)【要約】【課題】特別な反力キャンセル機構を設けることな
く、ステージの位置制御性を向上する。【解決手段】リニアモータ（１１４’、１１６’）
は、相互に位相の異なる電流が重ね合せて供給される
と、相互に独立したＸ軸方向の力とＹ軸方向の力とを発
生する。例えば、リニアモータ（固定子１１０ａ）によ
りステージＷＳＴ１がその可動子と一体でＹ軸方向に駆
動されると、その駆動力の反力が固定子１１０ａに作用
するが、この反力を相殺するようなＹ軸方向の力をリニ
アモータ（１１４’、１１６’）が発生するように、電
流制御を行うことにより、前記反力をキャンセルするこ
とができる。反力キャンセルは、ステージのＹ軸方向駆
動力の大きさと無関係である。従って、ステージのＹ軸
方向の駆動力の反力をキャンセルするための特別な反力
キャンセル機構を設けることなく、ステージの位置制御
性を向上できる。

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
ステージの駆動方法、露光装置及び露光方法、並びにデ
バイス及びその製造方法に係り、更に詳しくは、２次元
移動するステージを有するステージ装置及び前記ステー
ジの駆動方法、前記ステージ装置を基板の駆動装置とし
て具備する露光装置及び前記ステージの駆動方法を含む
露光方法、並びに前記露光装置によって製造されるデバ
イス及びその製造方法に関する。

【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
パターンを露光用光学系により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（以下、「ウエハ」
と総称する）上に転写する露光装置が用いられている。

【０００３】この露光装置では、ウエハを高精度に露光
位置に位置決めする必要があるため、ウエハはウエハホ
ルダ上に真空吸着等によって保持され、このウエハホル
ダがステージ上に固定されている。

【０００４】従来、この種のステージの駆動系として
は、回転型モータと該モータの駆動力を直線運動に変換
するボールネジ（又は送りねじ）との組み合わせが用い
られていたが、かかる駆動系には、摺動摩擦、バックラ
ッシュなどの非線形要因があるため、駆動要素の線形化
と線形制御が困難であり、ステージの高精度位置決めが
困難であった。最近では、このような駆動系に代わり、
ステージをより高速に、機械的な案内面の精度等に影響
されず、かつ機械的な摩擦を回避して非接触で駆動する
直接駆動手段としてのリニアモータとリニア気体ガイド
とを組み合わせた駆動系が主流となりつつある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、露光装置
は、半導体素子等の量産装置であることから、必然的に
高いスループットが要求される。このため、高スループ
ッ卜化に向けてリニアモータの高推力化が望まれている
が、これまでは、ステージ重量低減よりむしろモータ推
力を上げることに専念しており、モータが大型化してい
る。また、これに伴い、ステージの駆動反力に起因する
振動を除振するための防振装置や、位置ずれ防止（補
正）のための反力キャンセル機構も必要不可欠となって
いる。このような理由により、ステージ装置の重量が重
くなる悪循環となっている。

【０００６】さらに、ステージを非接触で支持し案内す
るリニア気体ガイドは、重力方向の支持は勿論、水平面
内方向についても高い剛性を得るため強固な構造部材と
なっており、これによっても、ステージ装置がますます
重量化している。

【０００７】この他、光露光装置においては、パターン
線幅の微細化（デバイスルールの微細化）のためＡｒＦ
エキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）あるいはこれより
短波長の真空紫外光（例えば波長１５７ｎｍのＦ₂レー
ザ光）による露光が検討されている。かかる真空紫外
（ＶＵＶ）露光装置では、真空紫外光の屈折や吸収を防
止するため、全光路に高純度なヘリウム等の不活性ガス
を充填（パージ）した状態で露光することが要求される
が、従来のリニアモータとリニア気体ガイドとを組み合
わせた駆動系にあっては、気体ガイドから周囲への気体
の流出（より正確には、気体静圧軸受けから気体ガイド
に対して噴出された浮上用の気体の流出）により、上記
ヘリウムガス等の純度が悪化する恐れがあった。従っ
て、気体ガイドの数は削減できることが望ましい。

【０００８】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、特別な反力キャンセル機構を設
けることなく、ステージの位置制御性を向上することが
できるステージ装置及びステージの駆動方法を提供する
ことにある。

【０００９】また、本発明の第２の目的は、露光精度を
向上することができる露光装置及び露光方法を提供する
ことにある。

【００１０】また、本発明の第３の目的は、高集積度の
マイクロデバイスを提供することにある。

【００１１】また、本発明の第４の目的は、高集積度の
マイクロデバイスの生産性を向上することができるデバ
イス製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、移動面（１２ａ）に沿って２次元移動する少なくと
も１つのステージ（ＷＳＴ１，ＷＳＴ２）を有するステ
ージ装置であって、第１固定子（１１０ａ，１１２ａ）
と、該第１固定子と協働する第１可動子（１１０ｂ）と
を有し、前記ステージを第１軸方向に駆動する、少なく
とも１つの第１軸用モータ（１１０，１１２）と；前記
第１固定子が接続された第２可動子（１１４，１１６，
１１８，１２０）と、該第２可動子と協働する第２固定
子（１２２，１２４）とを有し、前記第２固定子と前記
第２可動子との間の電磁気的相互作用により、前記第１
軸用モータと前記ステージとを少なくとも前記第１軸に
直交する第２軸方向に駆動する、少なくとも１つの第２
軸用モータ（１１４’１１６’等）と；前記第２軸用モ
ータに前記第１軸方向の力を発生させる成分と、前記第
２軸用モータに前記第２軸方向の力を発生させる成分と
を含む駆動電流を、前記第２軸用モータに供給する電流
供給装置（３８）と；を備える。

【００１３】本明細書において、固定子と可動子とが
「協働する」とは、固定子と可動子との間に、ステージ
を駆動する力を発生するような何らかの物理的相互作用
（電磁気的相互作用を含む）が行われることを意味す
る。また、第２軸用モータに第２軸方向の力を発生させ
る成分は、その電流値（振幅）が零である場合を含む。

【００１４】これによれば、電流供給装置により、第２
軸用モータに第１軸方向の力を発生させる成分（以下、
適宜「第１軸駆動成分」又は「第１軸用駆動電流」とい
う）と、前記第２軸用モータに第２軸方向の力を発生さ
せる成分（以下、適宜「第２軸駆動成分」又は「第２軸
用駆動電流」という）とを含む駆動電流が、第２軸用モ
ータに対して供給されると、第１軸用モータとステージ
とが一体で第２軸方向に駆動される。このとき、第２軸
用モータは、第２軸方向の駆動力のみでなく、第１軸方
向の力も発生しているので、例えばこの力が一定となる
ような、第１軸駆動成分を含む駆動電流を電流供給装置
が供給することにより、第２軸用モータの可動子が、固
定子に対して所定のクリアランスを保った状態で、かつ
第１軸用モータ及びステージが一体で第２軸方向に駆動
される。従って、エアガイド等を別に設ける必要がなく
なる。

【００１５】一方、ステージが、第１軸用モータの第１
可動子と第１固定子との協働により第１軸方向に駆動さ
れる場合には、第１軸用モータの可動子がステージと一
体で第１軸方向に駆動されるので、その駆動力の反力が
第１軸用モータの固定子に作用する。この反力を相殺す
るような第１軸方向の力を第２軸用モータに発生させる
ような第１軸駆動成分を含む駆動電流を、電流供給装置
が、第２軸用モータに供給することは容易である。従っ
て、結果的に、ステージの第１軸方向の移動に伴う反力
は第２軸用モータが発生する力のみによってキャンセル
することができる。第２軸用モータは第２軸方向の力と
独立に第１軸方向の力を発生するので、前記反力のキャ
ンセルは、ステージの第２軸駆動成分が零（第２軸用駆
動電流の電流値が零）であってもなくても同様に可能で
ある。従って、少なくとも、ステージの第１軸方向の駆
動力の反力をキャンセルするための反力キャンセル機構
は不要となる。

【００１６】従って、本発明によれば、ステージの位置
制御性を向上することができるとともに、上記エアガイ
ド、上記反力キャンセル機構等が不要となる分、軽量化
が可能となる。但し、第１軸用モータの固定子の一側に
のみ第２軸用モータを設ける場合には、他側には、何ら
かの案内機構が必要であるが、この場合であっても、一
側のガイド機構及び反力キャンセル機構は不要となる。

【００１７】この場合において、請求項２に記載の発明
の如く、前記電流供給装置は、前記第２軸用モータに前
記第２軸方向の力を発生させるための複数の相の第２軸
用駆動電流と、該第２軸用駆動電流とは位相が異なり、
前記第２軸用モータに前記第１軸方向の力を発生させる
ための第１軸用駆動電流とを重ね合わせて、前記第２軸
用モータに供給することとしても良い。

【００１８】この場合において、請求項３に記載の発明
の如く、前記電流供給装置は、前記第１軸方向の力が前
記第１軸用モータの駆動状態に応じて変化するように、
前記第１軸用駆動電流を制御することとしても良い。か
かる場合には、ステージを第１軸方向に駆動する第１軸
用モータの駆動力及びその反力に応じて、第２軸用モー
タの電磁力ガイドとしての剛性を可変にすることがで
き、これによりステージの第１軸方向の駆動に伴う反力
をキャンセルすることができるとともに、第１軸用モー
タ（固定子）の第１軸方向への移動を防止することがで
きる。

【００１９】上記請求項１〜３に記載の各発明におい
て、請求項４に記載の発明の如く、前記移動面（１２
ａ）がその一側に設けられたステージベース（１２）
と；前記ステージ、前記第１軸用モータ、及び前記第２
軸用モータの前記第２可動子とを前記移動面に対して所
定のクリアランスを保って浮上支持する軸受け装置（５
３）とを更に備えることとすることができる。かかる場
合には、第２軸用モータにより、摩擦力がほぼ零の状態
で、第１軸用モータと一体でステージを第２軸方向に駆
動することが可能になり、ステージの位置制御性の一層
の向上が期待できる。

【００２０】この場合において、請求項５に記載の発明
の如く、前記第２軸用モータの前記第２固定子（１２
２，１２４）が、前記ステージベースとは独立して床上
に配置されていることが望ましい。かかる場合には、ス
テージの第２軸方向の駆動の際に、第２軸用モータの第
２固定子にステージの駆動力の反力が作用するが、その
反力は、第２固定子から床に逃がされるので、その反力
がステージベースに直接的に伝達されることはなく、そ
の反力がステージベース及び該ステージベースに対して
軸受け装置によって浮上支持されたステージの振動要因
となることがない。

【００２１】上記請求項４及び５に記載の各発明に係る
ステージ装置の構成は種々考えられる。

【００２２】近年、高エネルギ積の磁石材料が開発され
てきており、例えば電磁カリニアモータにおいても、磁
気回路を必ずしもコの字（Ｕ字）型にしなくても偏平型
の磁気回路（電機子コイルの一方の面側に磁石がある磁
気回路）でも十分な推力（Ｆ＝Ｂ・Ｉ・Ｌ）が得られ、
かつ設計の自由度を広げることができるようになった。
ここで、Ｆはローレンツ電磁力、Ｂは空隙磁束密度、Ｌ
は空隙にある電機子コイルの長さ、Ｉは電機子コイルに
流れる電流である。

【００２３】ところで、コイル裏面に磁性体を設けない
偏平型磁気回路の場合、偏平型リニアモータ特有の優れ
た性質である垂直力（すなわち、電機子コイルと磁石と
の間隔を調整する方向の力）が現れることを、本発明者
は、見出した。この垂直力を鉛直方向でなく、水平方向
に発生させることにより、リニアモータ自体に非接触ガ
イド機構（電磁力ガイド機構）の機能を兼ね備えさせる
ことができる。

【００２４】そこで、上記請求項４及び５に記載の各発
明に係るステージ装置において、例えば、請求項６に記
載の発明の如く、前記第１軸用モータが１つのリニアモ
ータで構成され、前記第２軸用モータが一対のリニアモ
ータで構成されるとともに、前記第１軸用リニアモータ
の前記第１固定子の駆動方向に関する両端に、前記一対
の第２軸用リニアモータの各第２可動子が設けられてい
ても良い。かかる場合には、１つの第１軸用リニアモー
タと、一対の第２軸用リニアモータとがＨ型に配置され
た、第１軸及び第２軸を含む面内の３自由度方向（第１
軸方向、第２軸方向、並びに第１軸及び第２軸に直交す
る第３軸回りの回転方向）にステージを駆動可能な３Ｄ
ＯＦステージ装置が構成される。この３ＤＯＦステージ
装置では、第２軸方向へのステージの移動は一対の第２
軸用リニアモータで、第２軸用リニアモータ自身を電磁
力ガイドとして行われる。また、ステージの上記回転駆
動は、一対の第２軸用リニアモータの駆動力を異ならせ
ることにより行われる。一方、第１軸方向のステージの
駆動は、第１軸用リニアモータにより行われ、その際そ
の駆動反力が第１軸用リニアモータの固定子を介して第
２軸用リニアモータの少なくとも一方に作用するが、そ
の第２軸用リニアモータの発生する第１方向の力により
その反力を相殺することができる。この場合において、
第２軸用リニアモータとして、電磁力リニアモータを採
用する場合、コイル裏面に磁性体を設けない偏平型磁気
回路を有する偏平型リニアモータを採用することが望ま
しい。このようにする場合には、コイル裏側に磁性体を
貼り合せて閉磁気回路とする場合のように、磁石と磁性
体との相対運動による渦電流損失及びヒステリシス損失
により粘性及び摩擦抵抗が働き、非線形性が生じる可能
性が殆どないため、結果的に制御性が良くなるからであ
る。

【００２５】上記請求項４及び５に記載の各発明におい
て、請求項７に記載の発明の如く、前記ステージが２つ
設けられ、前記各ステージを前記第１軸方向に個別に駆
動する前記第１軸用モータが２つ設けられ、前記各第１
軸用モータと該第１軸用モータに対応するステージとを
一体で、少なくとも前記第２軸方向に個別に駆動する前
記第２軸用モータは、前記各第１軸用モータの前記第１
固定子の駆動方向に関する両端に設けられた各一対の第
２可動子と、この第２可動子に対応する共通の第２固定
子とを有していても良い。かかる場合には、２つのステ
ージのそれぞれについて、上記請求項６で説明したのと
同様の３ＤＯＦステージ装置が構成される。また、この
場合、各第１軸用モータと該第１軸用モータに対応する
ステージとを一体で、少なくとも第２軸方向に個別に駆
動する第２軸用モータは、各第１軸用モータの第１固定
子の駆動方向に関する両端に設けられた各一対の第２可
動子と、この第２可動子に対応する共通の固定子とを有
していることから、２つのステージに、第２軸方向の共
通の移動領域を設定することができる。

【００２６】上記請求項４〜７に記載の各発明に係るス
テージ装置において、軸受け装置は、磁気軸受け装置で
あっても勿論良いが、請求項８に記載の発明の如く、前
記軸受け装置は、前記移動面に向かって噴出される加圧
気体の静圧と真空吸引力とのバランスにより、前記ステ
ージ、前記第１軸用モータ及び前記第２軸用モータの可
動子を前記移動面に対して所定のクリアランスを保って
浮上支持する真空予圧型気体静圧軸受け装置であり、該
軸受け装置の軸受け面には、前記加圧気体の噴出口と、
その周囲に配された真空吸引溝とが設けられていても良
い。かかる場合には、軸受け装置に磁気を用いていない
ので、磁気を嫌う環境下での使用に適する。また、軸受
け装置から移動面に対して噴出された気体が直ちに真空
排気されるので、周囲への気体の漏出を防止することが
でき、気体の流出による周囲気体の汚染を嫌う環境下は
勿論、超高真空の環境下等の特殊環境下での使用に適す
るようになる。

【００２７】上記請求項１〜８に記載の各発明に係るス
テージ装置において、請求項９に記載の発明の如く、前
記ステージの移動領域の全域を取り囲むチャンバ（２
５）を更に備える場合には、前記第２軸用モータの前記
第２可動子を前記チャンバ内に、前記第２軸用リニアモ
ータの前記第２固定子を前記チャンバ外に配置すること
とすることができる。

【００２８】上記請求項１〜９に記載の各発明に係るス
テージ装置において、請求項１０に記載の発明の如く、
前記第２軸用モータの前記第２可動子が電機子コイルを
含む電機子ユニットである場合に、前記第２軸用モータ
の前記第２可動子と並行して移動する第３可動子を有
し、前記電機子コイルの冷却配管を含む配管・配線群
（３４０）を搬送する搬送用モータ（３３０）を更に備
えていても良い。かかる場合には、ステージ駆動用モー
タの可動子の電機子コイルの冷却配管を含む配管・配線
群の引張力は、主として搬送用モータの可動子に作用す
る。このため、配管・配線群が可動子に引きずられ、そ
の配管・配線群に生じる張力が抵抗（摩擦）要素となっ
て、ステージの位置制御性を悪化させるのを防止するこ
とができる。

【００２９】この場合において、前記搬送用モータは、
対応する第２軸用モータとは別々に固定子を有していて
も良いが、請求項１１に記載の発明の如く、前記搬送用
モータは対応して設けられた前記第２軸用モータの前記
第２固定子を共有していても良い。かかる場合には、部
品点数の不必要な増加を防止することができる。

【００３０】請求項１２に記載の発明は、所定のパター
ンを露光用光学系を用いて基板上に形成する露光装置で
あって、前記基板の駆動装置として請求項１〜１１のい
ずれか一項に記載のステージ装置を具備することを特徴
とする。

【００３１】これによれば、請求項１〜１１に記載の各
発明に係るステージ装置により、ステージの位置制御性
を向上することができることから、例えば基板を静止し
た状態で露光を行う静止型露光装置の場合には、ステー
ジに保持された基板の位置決め精度の向上及び位置決め
整定時間の短縮化が可能となり、これにより露光精度及
びスループットの向上が可能となる。また、例えばパタ
ーンが形成されたマスクと基板とを同期移動しつつ露光
用光学系によりマスクのパターンを基板上に転写する走
査型露光装置の場合には、ステージに保持された基板の
マスクに対する追従精度を向上させることができ、マス
クと基板の同期精度の向上及び同期整定時間の短縮化に
より、露光精度及びスループットの向上が可能となる。

【００３２】ここで、露光用光学系は、投影光学系は勿
論、電子光学系等の荷電粒子線光学系を含んでいても良
い。

【００３３】請求項１３に記載の発明は、所定のパター
ンを露光用光学系を用いて基板上に形成する露光装置で
あって、請求項７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各ステージがそれぞれ基板を保持
し、前記各ステージに対応して２つのアライメント系が
設けられていることを特徴とする。

【００３４】これによれば、上記の如く、露光精度及び
スループットの向上が可能になるのに加え、例えば一方
のステージ上の基板に対する露光用光学系によるパター
ンの形成（露光）と並行して、他方のステージ上で基板
交換及びアライメント系によるアライメント等を行うこ
とが可能となるので、基板交換→アライメント→露光→
基板交換をシーケンシャルに行っていた場合に比べて、
スループットを著しく向上させることが可能となる。

【００３５】請求項１４に記載の発明に係るデバイス
は、請求項１２又は１３に記載の露光装置を用いて製造
されたことを特徴とする。

【００３６】請求項１５に記載の発明は、移動面に沿っ
てステージを第１軸及びこれに直交する第２軸方向に駆
動するステージの駆動方法であって、前記ステージを、
少なくとも１つの第１軸用モータを用いて前記第１軸方
向に駆動する第１工程と；前記第１軸用モータの固定子
が接続され、前記第１軸用モータと前記ステージとを少
なくとも前記第１軸に直交する第２軸方向に駆動可能に
設けられた少なくとも１つの第２軸用モータに対し、該
第２軸用モータに前記第１軸方向の力を発生させる成分
と、前記第２軸用モータに前記第２軸方向の力を発生さ
せる成分とを含む駆動電流を供給する第２工程と；を含
む。

【００３７】これによれば、第１工程では、ステージを
第１軸用モータを用いて第１軸方向に駆動する。また、
第２工程では、第２軸用モータに対し、前記第１軸駆動
成分と、前記第２軸駆動成分とを含む駆動電流を供給す
ることにより、第２軸用リニアモータを用いて、第１軸
用リニアモータとステージとを一体で第２軸方向に駆動
する。この場合、第１工程と第２工程とは、同時に行っ
ても良く、あるいは別々に行っても良い。いずれにして
も、ステージを直交２軸方向に駆動することができる。

【００３８】この場合、第２工程では、第２軸用モータ
は、第２軸方向の駆動力のみでなく、第１軸方向の力も
発生しているので、例えばこの力が一定となるように、
対応する第１軸駆動成分（第１軸駆動用電流）を制御す
ることにより、第２軸用モータの可動子を、その固定子
に対して所定のクリアランスを保った状態で、かつ第１
軸用モータ及びステージと一体で第２軸方向に駆動する
ことができる。従って、エアガイド等を別に設ける必要
がなくなる。

【００３９】一方、第１工程では、第１軸用モータの発
生する駆動力により、第１軸用モータの可動子がステー
ジと一体で第１軸方向に駆動されるので、その駆動力の
反力が第１軸用モータの固定子に作用するが、該固定子
は第２軸用モータに接続されているので、前記反力を相
殺するような第１軸方向の力を第２軸用モータが発生す
るように、対応する第１軸駆動成分（第１軸用駆動電
流）を制御することにより、結果的にステージの第１軸
方向の移動に伴う反力をキャンセルすることができる。
この反力のキャンセルは、ステージの第２軸方向の駆動
力が零（第２軸用駆動電流の振幅が零）であってもなく
ても同様に可能である。従って、少なくとも、ステージ
の第１軸方向の駆動力の反力をキャンセルするための反
力キャンセル機構は不要となる。

【００４０】従って、本発明によれば、ステージの位置
制御性を向上することができるとともに、上記エアガイ
ド、上記反力キャンセル機構等が不要となる。

【００４１】この場合において、請求項１６に記載の発
明の如く、前記駆動電流は、前記第２軸用モータに前記
第２軸方向の力を発生させるための複数の相の第２軸用
駆動電流と、該第２軸用駆動電流とは位相が異なり、前
記第２軸用モータに前記第１軸方向の力を発生させるた
めの第１軸用駆動電流とが重ね合わされて生成されても
良い。

【００４２】請求項１７に記載の発明は、所定のパター
ンを露光用光学系を用いてステージに保持された基板上
に形成する露光方法であって、請求項１５又は１６に記
載のステージ駆動方法を用いて前記ステージを駆動し、
該ステージと前記露光用光学系との相対位置を調整する
工程を含む。

【００４３】これによれば、請求項１５及び１６に記載
の各発明に係るステージ駆動方法を用いてステージを駆
動し、該ステージと露光用光学系との相対位置を調整す
るので、ステージの位置制御性を向上させることがで
き、これによりステージに保持された基板上の所望の位
置に露光用光学系を用いてパターンを精度良く形成する
ことが可能となる。すなわち露光精度の向上が可能とな
る。

【００４４】この場合において、例えば、請求項１８に
記載の発明の如く、前記相対位置の調整は、前記露光用
光学系を基準とする所定の位置に前記基板を位置決めす
る際に行われても良く、あるいは請求項１９に記載の発
明の如く、前記相対位置の調整は、前記パターンの基板
上への形成中に、前記露光用光学系に対して前記基板を
相対走査する際に行われても良い。前者の場合には、例
えば、静止露光を行う場合に、パターンの基板上への形
成に先立って、露光用光学系を基準とする所定の位置、
例えば露光用光学系の直下の露光位置に基板を精度良く
位置決めすることにより、精度良く基板上にパターンを
形成することができるとともに、基板の位置決め整定時
間の短縮によりスループットの向上が可能となる。ま
た、後者の場合には、例えばパターンが形成されたマス
クと基板とを同期移動しつつ露光用光学系によりマスク
のパターンを基板上に転写する走査露光を行う場合に、
パターンの基板上への転写中に、マスクの相対走査に追
従して露光用光学系に対して基板を相対走査することに
より、マスクに対する基板の追従精度の向上、すなわち
マスクと基板との同期精度の向上が可能となり、基板上
にマスクのパターンを精度良く転写形成することが可能
となるとともに、同期整定時間の短縮によるスループッ
トの向上も可能となる。

【００４５】請求項２０に記載の発明は、リソグラフィ
工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフ
ィ工程で、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の露
光方法を用いることを特徴とする。

【００４６】これによれば、リソグラフィ工程におい
て、請求項１７〜１９に記載の各発明に係る露光方法を
用いて露光を行うことにより、基板上に複数層のパター
ンを重ね合せ精度良く形成することができ、これによ
り、より高集積度のマイクロデバイスを歩留まり良く製
造することができ、その生産性を向上させることができ
る。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
〜図１６に基づいて説明する。

【００４８】図１には、一実施形態に係る露光装置１０
の概略構成が示されている。この露光装置１０は、いわ
ゆるステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置
である。

【００４９】この露光装置１０は、光源４０及び照明ユ
ニットＩＬＵを含み、露光用照明光によりマスクとして
のレチクルＲを上方から照明する照明系、マスクとして
のレチクルＲを主として所定の走査方向、ここではＹ軸
方向（図１における紙面直交方向）に駆動するレチクル
駆動機構、レチクルＲの下方に配置された露光用光学系
としての投影光学系ＰＬ、投影光学系ＰＬの下方に配置
され、ステージベースとしてのベース盤１２上を基板と
してのウエハＷ１、Ｗ２をそれぞれ保持して独立して２
次元方向に移動するステージとしてのウエハステージＷ
ＳＴ１、ＷＳＴ２を備えたステージ装置１３、及びこれ
ら各部を制御する制御系等を備えている。

【００５０】この内、光源４０を除く上記各部は、超ク
リーンルームの床面上に設置され、温度、湿度等が精度
良く管理された環境制御チャンバ（以下、「チャンバ」
という）１１内に収納されている。

【００５１】前記光源４０としては、ここではＦ₂レー
ザ光源（出力波長１５７ｎｍ）あるいはＡｒＦエキシマ
レーザ光源（出力波長１９３ｎｍ）などの、真空紫外域
のパルス紫外光を出力するパルスレーザ光源が用いられ
ている。この光源４０は、実際には、チャンバ１１が設
置される超クリーンルームとは別のクリーン度が低いサ
ービスルーム、あるいはクリーンルーム床下のユーティ
リティスペースなどに設置され、不図示の引き回し光学
系を介してチャンバ１１内の照明ユニットＩＬＵに接続
されている。チャンバ１１及び照明ユニットＩＬＵの引
き回し光学系との接続部には、不図示の光透過窓が設け
られている。

【００５２】光源４０は、そのパルス発光の繰り返し周
波数（発振周波数）やパルスエネルギなどが、主制御装
置９０及び露光量制御装置７０の管理下にあるレーザ制
御装置７６によって制御されるようになっている。

【００５３】なお、光源４０として、ＫｒＦエキシマレ
ーザ光源（出力波長２４８ｎｍ）などの紫外光源、ある
いはＡｒ₂レーザ光源（出力波長１２６ｎｍ）などの他
の真空紫外光源を用いても良い。

【００５４】前記照明ユニットＩＬＵは、内部を外気に
対して気密状態にする照明系ハウジング１４と、この照
明系ハウジング１４内に所定の位置関係で収納された、
ビーム整形光学系４６、エネルギ粗調器４８、第１フラ
イアイレンズ系５０、レンズ５２Ａ、振動ミラー５４、
レンズ５２Ｂ、第２フライアイレンズ系５８、照明系開
口絞り板４２、レンズ６０、固定レチクルブラインド６
２、可動レチクルブラインド６４、リレーレンズ６６，
６８等とから構成される。

【００５５】前記照明系ハウジング１４内には、空気
（酸素）の含有濃度が数ｐｐｍ未満とされたクリーンな
ヘリウムガス（Ｈｅ）あるいは乾燥窒素ガス（Ｎ₂）が
充填されている。

【００５６】ここで、照明系ハウジング１４内の上記構
成各部について説明する。

【００５７】ビーム整形光学系４６は、光源から出射さ
れた紫外パルス光の断面形状を該紫外パルス光の光路後
方に設けられた後述するダブルフライアイレンズ系の入
射端を構成する第１フライアイレンズ系５０の入射端の
全体形状と相似になるように整形するもので、例えばシ
リンダレンズやビームエキスパンダ（いずれも図示省
略）等で構成される。

【００５８】エネルギ粗調器４８は、紫外パルス光のパ
ルス毎の平均エネルギを調整するためのもので、ここで
は、回転円板上に透過率（１−減光率）が異なる複数の
光学フィルタを配置し、減光率を等比級数的に段階的に
変更するものが用いられている。このエネルギ粗調器４
８を構成する光学フィルタは、主制御装置９０及び露光
量制御装置７０の管理下にある照明制御装置７２によっ
て制御されるモータを含む駆動機構４４によって切り替
えられる。

【００５９】前記ダブルフライアイレンズ系は、照明光
の強度分布を一様化するためのもので、エネルギ粗調器
４８後方の紫外パルス光の光路上に順次配置された第１
フライアイレンズ系５０、レンズ５２Ａ，５２Ｂ、及び
第２フライアイレンズ系５８とから構成される。

【００６０】この場合、レンズ５２Ａとレンズ５２Ｂと
の間には、被照射面（レチクル面又はウエハ面）に生じ
る干渉縞や微弱なスペックルを平滑化するための振動ミ
ラー５４が配置されている。この振動ミラー５４の振動
（偏向角）は駆動系７８を介して主制御装置９０の管理
下にある露光量制御装置７０によって制御されるように
なっている。

【００６１】本実施形態のようなダブルフライアイレン
ズ系と振動ミラーとを組み合わせた構成については、例
えば特開平１−２３５２８９号公報、特開平７−１４２
３５４号公報などに詳細に開示されている。

【００６２】前記第２フライアイレンズ系５８の射出面
の近傍に、円板状部材から成る照明系開口絞り板４２が
配置されている。この照明系開口絞り板４２には、ほぼ
等角度間隔で、例えば通常の円形開口より成る開口絞
り、小さな円形開口より成りコヒーレンスファクタであ
るσ値を小さくするための開口絞り、輪帯照明用の輪帯
状の開口絞り、及び変形光源法用に例えば４つの開口を
偏心させて配置して成る変形開口絞り等が配置されてい
る。この照明系開口絞り板４２は、照明制御装置７２に
より制御されるモータ７４等により回転されるようにな
っており、これによりいずれかの開口絞りが紫外パルス
光の光路上に選択的に設定され、後述するケーラー照明
における光源面形状が輪帯、小円形、大円形、或いは４
つ目等に制限される。

【００６３】照明系開口絞り板４２後方の紫外パルス光
の光路上に、レンズ６０が配置され、更に後方の光路上
に固定レチクルブラインド６２、可動レチクルブライン
ド６４が配置されている。

【００６４】固定レチクルブラインド６２は、レチクル
Ｒのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカス
した面に配置され、レチクルＲ上の照明領域ＩＡ（図２
参照）を規定する所定形状の開口部が形成されている。
この固定レチクルブラインドの開口部は、投影光学系Ｐ
Ｌの円形視野内の中央で走査露光時のレチクルＲの移動
方向（Ｙ軸方向）と直交したＸ軸方向に直線的に伸びた
スリット状又は矩形状に形成されているものとする。

【００６５】可動レチクルブラインド６４は、走査方向
に対応する方向の位置及び幅が可変の開口部を有し、走
査露光の開始時及び終了時に可動レチクルブラインド６
４を介して照明領域を更に制限することによって、不要
な部分の露光が防止されるようになっている。この可動
レチクルブラインド６４は、ブラインド駆動装置３９を
介して、主制御装置９０の管理下にあるステージ制御装
置３８によって制御される。

【００６６】前記可動レチクルブラインド６４後方のパ
ルス紫外光の光路上には、リレーレンズ６６，６８から
成るリレー光学系が配置されている。

【００６７】以上の構成において、第１フライアイレン
ズ系５０の入射面、第２フライアイレンズ系５８の入射
面、可動レチクルブラインド６４の配置面、レチクルＲ
のパターン面は、光学的に互いに共役に設定されてい
る。また、第１フライアイレンズ系５０の射出面側に形
成される光源面、第２フライアイレンズ系５８の射出面
側に形成される光源面、投影光学系ＰＬのフーリエ変換
面（射出瞳面）は光学的に互いに共役に設定され、ケー
ラー照明系となっている。

【００６８】このようにして構成された照明ユニットＩ
ＬＵの作用を簡単に説明すると、光源４０からの紫外パ
ルス光が引き回し光学系を介して照明ユニットＩＬＵ内
に入射すると、この紫外パルス光はビーム整形光学系４
６で後方の第１フライアイレンズ系５０に効率よく入射
するようにその断面形状が整形される。次いで、この紫
外パルス光はエネルギ粗調器４８により所定のピーク強
度に調整された後、第１フライアイレンズ系５０に入射
する。これにより、第１フライアイレンズ系５０の射出
端側に面光源、すなわち多数の光源像（点光源）から成
る２次光源が形成される。これらの多数の点光源の各々
から発散する紫外パルス光は、レンズ５２Ａ、振動ミラ
ー５４、レンズ５２Ｂを介して第２フライアイレンズ系
５８に入射する。これにより、第２フライアイレンズ系
５８の射出端に多数の微少な光源像を所定形状の領域内
に一様分布させた３次光源が形成される。この３次光源
から射出された紫外パルス光は、照明系開口絞り板４２
上のいずれかの開口絞りを通過した後、固定レチクルブ
ラインド６２の開口部を一様な強度分布で照明する。但
し、その強度分布には、光源４０からの紫外パルス光の
可干渉性に依存した干渉縞や微弱なスペックルが数％程
度のコントラストで重畳し得る。そのためウエハ面上に
は、干渉縞や微弱なスペックルによる露光量むらが生じ
得るが、その露光量むらは先に挙げた特開平７−１４２
３５４号公報に記載のように、走査露光時のレチクルＲ
やウエハＷの移動と紫外パルス光の発振とに同期させて
振動ミラー５４を振ることで平滑化される。

【００６９】こうして固定レチクルブラインド６２の開
口部を通った紫外パルス光は、可動レチクルブラインド
６４を通過した後、リレーレンズ６６，６８を経て均一
な照明光として、レチクルＲ上の上記固定レチクルブラ
インド６２によって規定された所定形状、ここでは矩形
スリット状の照明領域ＩＡ（図２参照）を照明する。こ
こで、レチクルＲに照射される矩形スリット状の照明光
は、図１中の投影光学系ＰＬの投影視野の中央にＸ軸方
向（非走査方向）に細長く延びるように設定され、その
照明光のＹ軸方向（走査方向）の幅はほぼ一定に設定さ
れている。

【００７０】前記レチクル駆動機構は、図１に示される
レチクルチャンバ１５内に収容されている。レチクルチ
ャンバ１５と照明系ハウジング１４との接続部分には、
ホタル石などから成る光透過窓が形成されている。レチ
クルチャンバ１５内には、空気（酸素）の含有濃度が数
ｐｐｍ程度とされたクリーンなヘリウムガス（Ｈｅ）あ
るいは乾燥窒素ガス（Ｎ₂）が充填されている。

【００７１】前記レチクル駆動機構は、レチクルベース
盤３２上をレチクルＲを保持してＸＹ２次元方向に移動
可能なレチクルステージＲＳＴと、このレチクルステー
ジＲＳＴを駆動する不図示のリニアモータと、このレチ
クルステージＲＳＴの位置を管理するレチクル干渉計シ
ステムとを備えている。

【００７２】これを更に詳述すると、レチクルステージ
ＲＳＴは、実際には、後述する真空予圧型気体静圧軸受
け装置５３（図７参照）を介してレチクルベース盤３２
上に浮上支持される。そして、このレチクルステージＲ
ＳＴは、不図示のリニアモータによって、走査方向であ
るＹ軸方向に所定ストローク範囲で駆動されるレチクル
粗動ステージと、該レチクル粗動ステージに対しボイス
コイルモータ等からなる駆動系によってＸ軸方向、Ｙ軸
方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微少駆動さ
れるレチクル微動ステージとから構成される。このレチ
クル微動ステージ上に不図示の静電チャック又は真空チ
ャックを介してレチクルＲが吸着保持されている。な
お、本実施形態では、図示は省略されているが、レチク
ル粗動ステージの移動により発生する反力は、例えば、
特開平８−６３２３１号公報に開示されるように、レチ
クル粗動ステージを駆動するためのリニアモータの可動
子と固定子とをレチクルベース盤３２に対して互いに逆
向きに相対移動させることによって排除するようになっ
ている。

【００７３】上述のように、レチクルステージＲＳＴ
は、実際には、２つのステージから構成されるが、以下
においては、便宜上、レチクルステージＲＳＴは、図１
に示される駆動機構３０によりＸ軸、Ｙ軸方向の微小駆
動、θｚ方向の微小回転、及びＹ軸方向の走査駆動がな
される単一のステージであるものとして説明する。な
お、駆動機構３０は、リニアモータ、ボイスコイルモー
タ等を駆動源とする機構であるが、図１では図示の便宜
上及び説明の便宜上から単なるブロックとして示してい
るものである。

【００７４】レチクルステージＲＳＴ上には、図２に示
されるように、Ｘ軸方向の一側の端部に、レチクルステ
ージＲＳＴと同じ素材（例えばセラミック等）から成る
平行平板移動鏡３４がＹ軸方向に延設されており、この
移動鏡３４のＸ軸方向の一側の面には鏡面加工により反
射面が形成されている。この移動鏡３４の反射面に向け
て図１の干渉計システム３６を構成する測長軸ＢＩ６Ｘ
で示される干渉計からの干渉計ビームが照射され、干渉
計ではその反射光を受光して基準面に対する相対変位を
計測することにより、レチクルステージＲＳＴの位置を
計測している。ここで、この測長軸ＢＩ６Ｘを有する干
渉計は、実際には独立に計測可能な２本の干渉計光軸を
有しており、レチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の位置
計測と、ヨーイング量の計測が可能となっている。この
測長軸ＢＩ６Ｘを有する干渉計は、後述するウエハステ
ージ側の測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘを有する干渉計１
６、１８からのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のヨ
ーイング情報やＸ位置情報に基づいてレチクルとウエハ
の相対回転（回転誤差）をキャンセルする方向にレチク
ルステージＲＳＴを回転制御したり、Ｘ方向同期制御を
行なうために用いられる。

【００７５】一方、レチクルステージＲＳＴの走査方向
（スキャン方向）であるＹ軸方向の一側（図１における
紙面奥側）には、一対のコーナーキューブミラー３５、
３７が設置されている。そして、不図示の一対のダブル
パス干渉計から、これらのコーナーキューブミラー３
５、３７に対して図２に測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ８Ｙで示
される干渉計ビームが照射される。各干渉計ビームは、
レチクルベース盤３２上の反射面にコーナーキューブミ
ラー３５、３７より戻され、そこで反射したそれぞれの
反射光が同一光路を戻り、それぞれのダブルパス干渉計
で受光され、それぞれのコーナーキューブミラー３５、
３７の基準位置（レファレンス位置で前記レチクルベー
ス盤３２上の反射面）からの相対変位が計測される。そ
して、これらのダブルパス干渉計の計測値が図１のステ
ージ制御装置３８に供給され、その平均値に基づいてレ
チクルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置が計測される。
このＹ軸方向位置の情報は、後述するウエハ側の測長軸
ＢＩ３Ｙ（図２参照）を有する干渉計の計測値に基づく
レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１又は
ＷＳＴ２との相対位置の算出、及びこれに基づく走査露
光時の走査方向（Ｙ軸方向）のレチクルとウエハの同期
制御に用いられる。

【００７６】すなわち、本実施形態では、干渉計３６及
び測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ８Ｙで示される一対のダブルパ
ス干渉計によってレチクル干渉計システムが構成されて
いる。

【００７７】なお、レチクルＲを構成するガラス基板の
素材は、使用する光源によって使い分ける必要がある。
例えば、光源としてＦ₂レーザ光源等の真空紫外光源を
用いる場合には、ホタル石やフッ化マグネシウム、フッ
化リチウム等のフッ化物結晶、あるいは水酸基濃度が１
００ｐｐｍ以下で、かつフッ素を含有する合成石英（フ
ッ素ドープ石英）などを用いる必要があり、ＡｒＦエキ
シマレーザ光源あるいはＫｒＦエキシマレーザ光源を用
いる場合には、上記各物質に加えて合成石英を用いるこ
とも可能である。

【００７８】前記投影光学系ＰＬとしては、ここでは、
物体面（レチクルＲ）側と像面（ウエハＷ）側の両方が
テレセントリックで１／４（又は１／５）縮小倍率の縮
小系が用いられている。このため、レチクルＲに紫外パ
ルス光が照射されると、レチクルＲ上の回路パターン領
域のうちの紫外パルス光によって照明された部分からの
結像光束が投影光学系ＰＬに入射し、その回路パターン
の部分倒立像が紫外パルス光の各パルス照射の度に投影
光学系ＰＬの像面側の視野の中央にスリット状または矩
形状（多角形）に制限されて結像される。これにより、
投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系Ｐ
Ｌの結像面に配置されたウエハＷ上の複数のショット領
域のうちの１つのショット領域表面のレジスト層に縮小
転写される。

【００７９】投影光学系ＰＬとしては、光源としてＡｒ
Ｆエキシマレーザ光源あるいはＫｒＦエキシマレーザ光
源を用いる場合には、屈折光学素子（レンズ素子）のみ
から成る屈折系が主として用いられる。これに対して、
Ｆ₂レーザ光源等を用いる場合には、例えば特開平３−
２８２５２７号公報に開示されているような、屈折光学
素子と反射光学素子（凹面鏡やビームスプリッタ等）と
を組み合わせたいわゆるカタディオプトリック系（反射
屈折系）、あるいは反射光学素子のみから成る反射光学
系が用いられる。

【００８０】反射屈折型の投影光学系としては、上記の
他、例えば特開平８―１７１０５４号、特開平１０−２
０１９５号公報などに開示される、反射光学素子として
ビームスプリッタと凹面鏡とを有する反射屈折系を用い
ることができる。また、特開平８−３３４６９５号公
報、特開平１０−３０３９号公報などに開示される、反
射光学素子としてビームスプリッタを用いずに凹面鏡な
どを有する反射屈折系を用いることができる。

【００８１】この他、米国特許第５，０３１，９７６
号、第５，４８８，２２９号、及び第５，７１７，５１
８号に開示される、複数の屈折光学素子と２枚のミラー
（凹面鏡である主鏡と、屈折素子又は平行平面板の入射
面と反対側に反射面が形成される裏面鏡である副鏡）と
を同一軸上に配置し、その複数の屈折光学素子によって
形成されるレチクルパターンの中間像を、主鏡と副鏡と
によってウエハ上に再結像させる反射屈折系を用いても
良い。この反射屈折系では、複数の屈折光学素子に続け
て主鏡と副鏡とが配置され、照明光が主鏡の一部を通っ
て副鏡、主鏡の順に反射され、さらに副鏡の一部を通っ
てウエハ上に達することになる。

【００８２】また、投影光学系ＰＬを構成するレンズの
素材（硝材）も使用する光源によって使い分ける必要が
ある。ＡｒＦエキシマレーザ光源あるいはＫｒＦエキシ
マレーザ光源を用いる場合には、合成石英あるいはホタ
ル石等を用いても良いが、光源としてＦ₂レーザ光源等
の真空紫外光源を用いる場合には、全てホタル石等を用
いる必要がある。

【００８３】本実施形態では、投影光学系ＰＬの鏡筒内
には、空気（酸素）の含有濃度が数ｐｐｍ未満とされた
クリーンなヘリウムガス（Ｈｅ）あるいは乾燥窒素ガス
（Ｎ ₂）が充填されている。

【００８４】次に、本実施形態のステージ装置１３等に
ついて、図１、図３、図４、図５、図６、図７に基づい
て説明する。この内、図３には、ステージ装置１３と、
このステージ装置１３に隣接して配置されたウエハロー
ダチャンバ１７内のウエハローダ室とが、天井部分を取
り除いた状態の概略平面図にて示されている。また、図
４には、図３のＡ−Ａ線概略断面図が示されている。

【００８５】ステージ装置１３は、図１に示されるよう
に、非磁性体材料から成り内部にウエハ室１９を形成す
るチャンバ２５と、ウエハ室１９内に収納されたベース
盤１２と、このベース盤１２上に後述する真空予圧型気
体静圧軸受け装置５３（図１では図示せず、図７参照）
を介して浮上支持され、Ｘ軸方向（図１における紙面内
左右方向）及びＹ軸方向（図１における紙面直交方向）
に独立して２次元移動可能な２つのウエハステージＷＳ
Ｔ１，ＷＳＴ２、これらのウエハステージＷＳＴ１，Ｗ
ＳＴ２を駆動するステージ駆動系、及びウエハステージ
ＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置を計測する干渉計システム等
を備えている。

【００８６】前記ウエハ室１９内には、空気（酸素）の
含有濃度が数ｐｐｍ程度とされたクリーンなヘリウムガ
ス（Ｈｅ）あるいは乾燥窒素ガス（Ｎ₂）が充填されて
いる。また、このウエハ室１９を形成するチャンバ２５
の＋Ｙ側には、図３に示されるように、前記ウエハロー
ダ室を区画するウエハローダチャンバ１７が隣接して配
置されている。ウエハローダ室は、Ｘ軸方向の隣接する
３つの部屋２６、２７、２８に区画されている。中央に
位置する部屋２７の＋Ｙ側の側壁には、外部からウエハ
を出し入れするための外部搬出入口２７ａが設けられて
いる。この外部搬出入口２７ａには、開閉扉２９が設け
られている。また、部屋２７の中央部には、ウエハを搭
載するための不図示のテーブルが設置されている。ま
た、この部屋２７のＸ軸方向両側の側壁には、所定高さ
の位置に開口部２７ｂ、２７ｃが設けられ、これらの開
口部２７ｂ、２７ｃが上下方向のスライド扉３１、３３
によってそれぞれ開閉されるようになっている。

【００８７】部屋２７の両側に位置する部屋２６、２８
の内部には、水平多関節ロボット（スカラーロボット）
から成るウエハローダ４１Ａ、４１Ｂがそれぞれ配置さ
れている。また、部屋２６、２８の−Ｙ側の側壁には、
所定高さの位置に開口部２６ａ、２８ａがそれぞれ形成
されている。これらの開口部２６ａ、２８ａは、上下方
向のスライド扉４３、４５によってそれそれ開閉される
ようになっている。

【００８８】開口部２６ａ、２８ａの外部側には、接続
部４７、４９がそれぞれ設けられ、これらの接続部４
７、４９を介してチャンバ２５の＋Ｙ側の側壁に設けら
れたウエハ出し入れ口２５ａ、２５ｂが開口部２６ａ、
２８ａに連通している（図４参照）。

【００８９】本実施形態では、ウエハローダ４１Ａ、４
１Ｂによって、部屋２７と部屋２６，２８との間のウエ
ハのやり取り、及び、部屋２６，２８とウエハ室１９内
のウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２との間のウエハの
やり取りが行われるようになっている。なお、図示は省
略しているが、部屋２６、２８内には、ウエハを複数枚
収納保管するウエハキャリアがそれぞれ設置されてい
る。

【００９０】ここで、前記３つの部屋２６、２７、２８
の内部にも、ヘリウムガスあるいは乾燥窒素ガスが充填
されているが、部屋２７内のヘリウムガスの純度が低
く、部屋２６、２８内のヘリウムガスの純度は、それよ
り幾分高く、ウエハ室１９内より幾分低くなっている。
すなわち、部屋２７、部屋２６，２８、ウエハ室１９の
順にヘリウムガスの純度が徐々に高くなるように設定さ
れている。

【００９１】前記ウエハローダチャンバ１７は、図４に
示されるように、クリーンルームの床面に設置されたベ
ースプレートＢＰ上に載置されている。また、このベー
スプレートＢＰ上に、複数の防振ユニット５１を介して
ウエハ室１９を形成するチャンバ２５が載置されてい
る。従って、防振ユニット５１により、床面からチャン
バ２５に伝達される微振動がマイクロＧレベルで絶縁さ
れるようになっている。この場合、ウエハローダチャン
バ１７を介して床面からの微振動がチャンバ２５に伝達
されるおそれがあるため、これら両者間に振動を吸収す
るための弾性部材を設ける、あるいは前記接続部４７，
４９を弾性部材によって形成することが望ましい。

【００９２】また、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２
の底面には、図４にウエハステージＷＳＴ１を代表的に
採り上げて示されるように、真空予圧型気体静圧軸受け
装置（以下「軸受け装置」と略述する）５３が複数ヶ所
に設けられており、この軸受け装置５３からベース盤１
２上面に形成された移動面としてのガイド面１２ａに向
かって吹き出された加圧気体、例えばヘリウム（あるい
は乾燥窒素ガス等）の静圧（いわゆる隙間内圧力）と真
空予圧力とのバランスにより例えば数ミクロンの間隔を
保った状態で、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２がベ
ース盤１２上に浮上支持されている。

【００９３】前記軸受け装置５３は、図７に示されるよ
うに、ウエハステージＷＳＴ１（ＷＳＴ２）の底面に不
図示の接着剤等により固着されている。軸受け装置５３
では、その本体６１の底面（ガイド面１２ａに対向する
側の面）に周囲より僅かに凹んだ軸受け面５３ａが設け
られている。この軸受け面５３ａのほぼ中央に、本体６
１に形成された給気用通路５５が連通し、この給気用通
路５５は不図示の加圧気体源（例えば、ヘリウムガスボ
ンベ（あるいは窒素ガスボンベ）等に不図示の供給用配
管を介して接続されている。また、軸受け面５３ａに
は、その給気用通路５５を取り囲むように環状の凹溝５
７が形成されている。この環状凹溝５７の一部の内底部
に、本体６１に形成された排気用通路５９が開口してい
る。この排気用通路５９は、不図示の真空ポンプ等の真
空源に不図示の排気用配管を介して接続されている。

【００９４】従って、この軸受け装置５３が複数取り付
けれたウエハステージＷＳＴ１（ＷＳＴ２）は、各軸受
け装置５３の給気用通路５５からガイド面１２ａに向か
って吹き出された加圧気体、例えばヘリウム（あるいは
乾燥窒素ガス等）の静圧と、各軸受け装置５３の排気用
通路５９を介して与えられる負圧（真空吸引力）及びウ
エハステージＷＳＴ１の自重との合計である予圧力との
バランスにより、例えば数ミクロンの間隔を保った状態
で、ガイド面１２ａの上方に浮上支持されている。さら
に、各軸受け装置５３の給気用通路５５からガイド面１
２ａに向かって吹き出された加圧気体は、その周囲の環
状凹溝５７を介して排気用通路５９内に排気されるの
で、加圧気体が、軸受け装置５３の外部に漏出するのが
防止されるようになっている。従って、例えば、加圧気
体として、加圧空気等を用いても、ウエハ室１９内のヘ
リウム等の純度が低下するのを防止できるようになって
いる。なお、排気用通路は、内側から外側へ順次真空度
が高くなるように複数段の排気用通路を設けても勿論良
い。

【００９５】ベースプレートＢＰ上のチャンバ２５のＹ
軸方向の両外側には、図３及び図５の平面図に示される
ように、一対のＸ軸リニアガイド（いわゆるムービング
マグネット型のリニアモータの固定子）１２２、１２４
がＸ軸方向に延設されている。以下においては、これら
のＸ軸リニアガイドを固定子１２２、１２４と呼ぶ。

【００９６】また、固定子１２２、１２４に対向してチ
ャンバ２５の内部側には、前記固定子１２２、１２４に
沿って移動可能な各２つのムービングマグネット型のリ
ニアモータの可動子１１４，１１８及び１１６，１２０
が配置されている。

【００９７】この内、可動子１１４，１１６は、第１軸
用モータとしてのＹ軸リニアモータ１１０の固定子１１
０ａのＹ軸方向の両端に設けられている。また、可動子
１１８，１２０は、第１軸用モータとしてのＹ軸リニア
モータ１１２の固定子１１２ａのＹ軸方向の両端に設け
られている。

【００９８】本実施形態では、可動子１１４と固定子１
２２、可動子１１８と固定子１２２とによって、それぞ
れ第２軸用モータとしてのＸ軸リニアモータが構成さ
れ、可動子１１６と固定子１２４、可動子１２０と固定
子１２４とによって、それぞれ第２軸用モータとしての
Ｘ軸リニアモータが構成されている。以下の説明では、
上記可動子１１４、１１６、１１８、１２０を示す符号
に「’」を付して各Ｘ軸リニアモータを示すものとす
る。また、前述のように、本実施形態の各Ｘ軸リニアモ
ータは、固定子１２２、１２４がチャンバ２５の外部に
配置され、可動子１１４、１１６、１１８、１２０がチ
ャンバ２５の内部に配置されている。すなわち、固定子
と可動子との間に、チャンバ２５を構成する部材が介在
することになる。この場合、チャンバ２５を構成する材
料としては、非磁性及び非導電性の特性を有する材料が
望ましい。

【００９９】可動子１１４、１１６、１１８、１２０
は、図５に示されるように、Ｘ軸方向に沿って所定間隔
で配置された複数の永久磁石６３を有する磁極ユニット
として構成されている。

【０１００】前記固定子１２２、１２４は、図４に示さ
れるように、電機子コイル６５を有する電機子ユニット
として構成され、それぞれの下端がベースプレートＢＰ
に固定されている。なお、これらの固定子１２２、１２
４を含むＸ軸リニアモータ１１４’、１１６’、１１
８’、１２０’の構成及び駆動方法については、後に更
に詳述する。

【０１０１】可動子１１４、１１８、１１６、１２０の
底面部には、図４に可動子１１４，１１６について代表
して示されるように、軸受け取付け部材６７Ａ、６７
Ｂ、６７Ｃ、６７Ｄ（図４においては、軸受け部材６７
Ｃ、６７Ｄは図示せず、図５参照）がそれぞれ固定され
ている。これらの軸受け取付け部材６７Ａ〜６７Ｄの底
面には、前述した軸受け装置５３がそれぞれ複数箇所に
取り付けられ、ベース盤１２のガイド面１２ａ上に数ミ
クロン程度のクリアランスを介して浮上支持されてい
る。すなわち、軸受け取付け部材６７Ａ、６７Ｂに取り
付けられた軸受け装置５３の浮上力によって、可動子１
１４、１１６及び固定子１１０ａの全体がベース盤１２
のガイド面１２ａの上方に浮上支持されている。また、
軸受け取付け部材６７Ｃ、６７Ｄに取り付けられた軸受
け装置５３の浮上力によって、可動子１１８、１２０及
び固定子１１２ａの全体がベース盤１２のガイド面１２
ａの上方に浮上支持されている。

【０１０２】図６には、一方のウエハステージＷＳＴ１
が、Ｙ軸リニアモータ１１０とともに断面図にて示され
ている。この図６に示されるように、ウエハステージＷ
ＳＴ１は、ステージ本体６９と、該ステージ本体６９の
上部に、３つのボイスコイルモータ７１で異なる３点を
支持されたウエハテーブル７３とを備えている。

【０１０３】ステージ本体６９は、上下方向で相互に対
向した一対の断面Ｌ字状の磁石取付け部材７５、７７
と、これらの一対の磁石取付け部材７５、７７を相互に
連結する連結部材７９とを備えている。上側の磁石取付
け部材７５の下面には、ヨーク８１が固定され、該ヨー
ク８１の下面には、Ｙ軸方向に所定間隔で極性が交互に
異なる永久磁石８３が配設されている。また、下側の磁
石取付け部材７７の上面には、ヨーク８２が固定され、
該ヨーク８２の上面には、前記永久磁石８３とそれぞれ
対向してかつＹ軸方向に極性が交互に異なる永久磁石８
４が配設されている。相互に対向する永久磁石８３，８
４同士の極性は、互いに逆極性とされている。

【０１０４】すなわち、本実施形態では、ステージ本体
６９の一部にＹ軸リニアモータ１１０の固定子１１０ａ
に対応する可動子としての磁極ユニット１１０ｂが組み
込まれている。そして、相互に対向する永久磁石８３，
８４相互間の空隙内に、Ｙ軸方向に所定間隔で並べられ
た電機子コイル８５を内蔵する固定子（電機子ユニッ
ト）１１０ａが挿入されている。これら磁極ユニット１
１０ｂと固定子１１０ａとの間に生じるローレンツ電磁
力により、ウエハステージＷＳＴ１が走査方向であるＹ
軸方向に駆動されるようになっている。

【０１０５】また、図６に示されるように、ウエハステ
ージＷＳＴ１の底面（すなわちステージ本体６９の底
面）と同様に、該ステージ本体６９の＋Ｘ側の側面に
は、前述した軸受け装置５３が複数箇所に設けらてい
る。この側面に設けられた軸受け装置５３の各々から吹
き出される加圧気体の静圧と真空予圧力とのバランスに
より、ステージ本体６９が固定子１１０ａに対して所定
のクリアランスを保って非接触で支持されている。これ
により、ステージ本体６９が固定子１１０ａに対して接
触するのが防止されるとともに、固定子１１０ａがその
長手方向（Ｙ軸方向）の両端に設けられた一対の可動子
１１４，１１６と一体で＋Ｘ方向に駆動される際に、ス
テージ本体６９が固定子１１０ａから離脱するのが防止
されるようになっている。

【０１０６】前記ウエハテーブル７３を支持する上記３
つのボイスコイルモータ７１は、図１に示されるステー
ジ制御装置３８によって独立して駆動されるようになっ
ており、これによって、ウエハテーブル７３がＺ軸方向
及びθｘ方向（Ｘ軸回りに回転方向）、θｙ方向（Ｙ軸
回りの回転方向）に微少駆動されるようになっている。
また、このウエハテーブル７３上に不図示のウエハホル
ダを介してウエハＷ１が静電吸着若しくは真空吸着され
ている。

【０１０７】他方の、ウエハステージＷＳＴ２も上述と
同様にして構成されている。

【０１０８】ここで、Ｘ軸リニアモータ１１４’、１１
６’、１１８’、１２０’について、その駆動原理等を
Ｘ軸リニアモータ１２０’を例として詳述する。なお、
Ｘ軸リニアモータ１１４’、１１６’、１１８’それぞ
れも、Ｘ軸リニアモータ１２０’と同様の駆動原理によ
って可動子駆動を行う。

【０１０９】Ｘ軸リニアモータ１２０’の可動子１２０
の−Ｙ方向側（すなわち、固定子１２４との対向面側）
端部には、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に総合的に示され
るように、磁性体部材から成る磁石保持部材１２６が設
けられており、該磁石保持部材１２６によって、永久磁
石１２８Ｓ、１２８ＮがＸ軸方向に沿って、配列周期Ｐ
Ｘで交互に配列されるように保持されている。ここで、
永久磁石１２８Ｓ、１２８Ｎは、共にＸ軸方向の幅ＬＸ
（＜ＰＸ）である同一の直方体形状を有し、同様に磁化
された永久磁石である。そして、永久磁石１２８Ｓは、
固定子１２４に対向する磁極面がＳ極面とされ、一方、
永久磁石１２８Ｎは、固定子１２４に対向する磁極面が
Ｎ極面とされている。

【０１１０】Ｘ軸リニアモータ１２０’の固定子１２４
では、図９（Ａ）に示されるように、外形が六角形状と
なる扁平コイルである電機子コイル６５が、Ｚ軸方向中
央部においてＺ軸と平行となる電流経路を有するよう
に、Ｘ軸方向に沿って隙間なく配列されている。なお、
Ｚ軸方向中央部における各電機子コイル６５の電流経路
のＸ軸方向の幅は（ＰＸ／３）となっている。そして、
Ｚ軸と平行な電流経路の領域が、上記の可動子１２０と
対向するようになっている。このように配列された複数
の電機子コイル６５から成るコイル群に対しては、可動
子１２０と対向する領域のＸ軸方向の中央部において、
図９（Ｂ）に示されるように、Ｘ軸方向に沿ってＺ軸方
向の電流がＩ_U、Ｉ_V、Ｉ_W、−Ｉ_U、−Ｉ_V、−Ｉ_Wの順で
繰り返されるように、各電機子コイルに電流が供給され
るようになっている。

【０１１１】次に、以上のように構成されたＸ軸リニア
モータ１２０’における可動子１２０の駆動原理を、図
１０〜図１２を参照して説明する。

【０１１２】可動子１２０では、永久磁石１２８Ｎが、
そのＮ磁極面から固定子１２４との間の空間へ向けて−
Ｙ方向（紙面下向き）の磁束を発生する。こうして発生
した磁束は、−Ｙ方向に進行するほど−Ｙ方向成分を減
少させつつ、隣接する永久磁石１２８Ｓ側への成分を増
していく。そして、永久磁石１２８Ｎとそれに隣接する
永久磁石１２８Ｓとの中間点に達すると、−Ｙ方向成分
は零となり、隣接する永久磁石１２８Ｓ側への成分のみ
となる。その後、磁束は、＋Ｙ方向成分を増加させつ
つ、また、隣接する永久磁石１２８Ｓ側への成分を減少
させつつ進行し、永久磁石１２８ＳのＳ極面に到達す
る。永久磁石１２８ＳのＳ極面に到達した磁束は、永久
磁石１２８Ｓ内を進行し、そのＮ極面を介した後に磁石
保持部材１２６内を進行して永久磁石１２８ＮのＳ極面
に到達する。そして、永久磁石１２８ＮのＳ極面に到達
した磁束は永久磁石１２８Ｎ内を進行し、そのＮ極面に
到達する。こうして、図１０（Ａ）において実線矢印で
示されるような、永久磁石１２８Ｎ、永久磁石１２８
Ｓ、磁石保持部材１２６を順次巡る磁気回路が形成され
る。

【０１１３】以上のような磁気回路が形成されていると
き、固定子１２４のＹ位置、すなわち電機子コイル６５
が配置されるＹ位置の磁束密度Ｂ（Ｂ_X，Ｂ_Y，Ｂ_Z）で
は、可動子１２０における永久磁石１２８Ｓ、１２８Ｎ
の形状及び配置から、磁石−コイル間の空隙部分の他の
位置と同様に、Ｚ成分Ｂ_Zが零となる。そして、磁束密
度ＢのＹ成分Ｂ_Y（以下、単に「磁束密度Ｂ_Y」と略す）
は、図１０（Ｂ）に示されるような分布となる。すなわ
ち、永久磁石１２８Ｎ，１２８ＳのＸ軸方向の中点に応
じた位置で磁束密度Ｂ_Yの絶対値が最大となり、この点
から磁極面のＸ軸方向の周辺部に応じた位置へ行くほど
磁束密度Ｂ_Yの絶対値は小さくなる。そして、永久磁石
１２８ＮのＸ軸方向の中点に応じた位置と永久磁石１２
８ＳのＸ軸方向の中点に応じた位置との中点位置で磁束
密度Ｂ_Yは零となる。また、磁束密度Ｂ_Yの分布は、永久
磁石１２８Ｎ，１２８ＳのＸ軸方向の中点に応じた位置
を中心として、±Ｘ方向について対称となっており、磁
束密度Ｂ_YのＸ方向分布は、周期２ＰＸの正弦関数（あ
るいは余弦関数）によって良い近似が行われる形状とな
っている。なお、磁束密度Ｂ_Yは、Ｚ軸方向では変化し
ないとみなすことができる。

【０１１４】以上より、磁束密度Ｂ_Y（Ｘ）は、Ｂ_Y（Ｘ）＝Ｂ_Y0・ｃｏｓ｛（ＰＸ／π）・Ｘ＋φ｝ …（１）が良い近似となっている。ここで、Ｂ_Y0及びφは定数で
ある。なお、図１０（Ｂ）では、磁束方向が＋Ｙ方向成
分を有する場合に磁束密度Ｂ_Yの値を正とし、磁束方向
が−Ｙ向成分を有する場合に磁束密度Ｂ_Y値を負として
いる。

【０１１５】また、磁束密度ＢのＸ成分Ｂ_X（以下、単
に「磁束密度Ｂ_X」と略す）は、図１０（Ｃ）に示され
るような分布となる。すなわち、永久磁石１２８Ｎと永
久磁石１２８ＳとのＸ軸方向の中点に応じた位置で磁束
密度Ｂ_Xの絶対値が最大となる。そして、この位置から
永久磁石１２８Ｎ，１２８ＳのＸ軸方向の中点に応じた
位置に近付くほど磁束密度Ｂ_Xの絶対値は小さくなり、
永久磁石１２８Ｎ，１２８ＳのＸ軸方向の中点に応じた
位置で磁束密度Ｂ_Xは零となる。また、磁束密度Ｂ_Xの分
布は、永久磁石１２８Ｎと永久磁石１２８ＳとのＸ軸方
向の中点に応じた位置を中心として、±Ｘ方向について
対称となっており、磁束密度Ｂ_XのＸ方向分布は、正弦
関数（あるいは余弦関数）によって良い近似が行われる
形状となっている。なお、磁束密度Ｂ_Xは、Ｚ軸方向で
は変化しないとみなすことができる。

【０１１６】以上より、磁束密度Ｂ_X（Ｘ）は、Ｂ_X（Ｘ）＝Ｂ_X0・ｃｏｓ｛（ＰＸ／π）・Ｘ＋φ＋（π／２）｝＝−Ｂ_X0・ｓｉｎ｛（ＰＸ／π）・Ｘ＋φ｝ …（２）と表される。

【０１１７】上記の（１）式と（２）式とを比べて分か
るように、磁束密度Ｂ_Y（Ｘ）と磁束密度Ｂ_X（Ｘ）と
は、Ｘ軸方向に関する変化の周期が同一であり、位相が
１／４周期だけずれている。なお、図１０（Ｃ）では、
磁束の方向が＋Ｘ方向の場合に磁束密度Ｂ_Xの値を正と
し、磁束の方向が−Ｘ方向の場合に磁束密度Ｂ_Xの値を
負としている。

【０１１８】なお、本実施形態においては、磁石保持部
材１２６として磁性体部材を使用して磁気抵抗を小さく
しているので、効率の良い磁束発生を可能としている。

【０１１９】上記の図１０（Ｂ）に示される磁束密度分
布Ｂ_Yの環境中において、各電機子コイル６５に電流が
供給されて、上述のようなＺ軸方向の電流Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ
_W、−Ｉ_U、−Ｉ_V、−Ｉ_Wが発生すると、磁束密度分布Ｂ
_Yと各電流との相互作用によってＸ軸方向のローレンツ
力が発生する。また、図１０（Ｃ）に示される磁束密度
分布Ｂ_Xの環境中において、各電機子コイル６５に電流
が供給されて、上述のようなＺ軸方向の電流Ｉ_U、Ｉ_V、
Ｉ_W、−Ｉ_U、−Ｉ_V、−Ｉ_Wが供給されると、磁束密度分
布Ｂ_Xと各電流との相互作用によってＹ軸方向のローレ
ンツ力が発生する。本実施形態では、以上のようにして
発生するＸ軸方向のローレンツ力の反力により可動子１
２０をＸ軸方向に駆動し、また、Ｙ軸方向のローレンツ
力の反力により可動子１２０をＹ軸方向に駆動してい
る。

【０１２０】かかるＸ軸方向及びＹ軸方向への可動子１
２０の駆動のため、電流Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_W、−Ｉ_U、−
Ｉ_V、−Ｉ_WそれぞれがＸ軸駆動用電流成分（第１軸用駆
動電流）Ｉ_UX、Ｉ_VX、Ｉ_WX、−Ｉ_UX、−Ｉ_VX、−Ｉ_WX及
びＹ軸駆動用電流成分（第２軸用駆動電流）Ｉ_UY、
Ｉ_VY、Ｉ_WY、−Ｉ_UY、−Ｉ_VY、−Ｉ_WYを含むように、可
動子１２０に対向する各電機子コイル６５に電流が供給
される。すなわち、電流Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_W、−Ｉ_U、−
Ｉ_V、−Ｉ_Wが、Ｉ_U＝Ｉ_UX＋Ｉ_UY …（３）Ｉ_V＝Ｉ_VX＋Ｉ_VY …（４）Ｉ_W＝Ｉ_WX＋Ｉ_WY …（５）となる電流が、可動子１２０に対向する各電機子コイル
６５に供給される。

【０１２１】ここで、磁束密度分布Ｂ_Yが（１）式で表
されることを考慮して、本実施形態では、Ｘ軸駆動用電
流成分Ｉ_UX、Ｉ_VX、Ｉ_WX、−Ｉ_UX、−Ｉ_VX、−Ｉ_WXが、
可動子１２０に対するＸ軸方向に関する相対位置を変数
Ｘとして、図１１（Ａ）に示されるような、Ｉ_UX＝Ｉ_X0ｃｏｓ｛（π／ＰＸ）・Ｘ＋φ｝ …（６）Ｉ_VX＝Ｉ_X0ｃｏｓ｛（π／ＰＸ）・Ｘ＋φ＋π／３｝ …（７）Ｉ_WX＝Ｉ_X0ｃｏｓ｛（π／ＰＸ）・Ｘ＋φ＋２π／３｝ …（８）となるように、可動子１２０に対向する各電機子コイル
６５に電流が供給される。ここで、Ｉ_X0は定数である。

【０１２２】また、磁束密度分布Ｂ_Xが（２）式で表さ
れることを考慮して、本実施形態では、Ｙ軸駆動用電流
成分Ｉ_UY、Ｉ_VY、Ｉ_WY、−Ｉ_UY、−Ｉ_VY、−Ｉ_WYが、図
１１（Ｂ）に示されるような、Ｉ_UY＝−Ｉ_Y0ｓｉｎ｛（π／ＰＸ）・Ｘ＋φ｝ …（９）Ｉ_VY＝−Ｉ_Y0ｓｉｎ｛（π／ＰＸ）・Ｘ＋φ＋π／３｝ …（１０）Ｉ_WY＝−Ｉ_Y0ｓｉｎ｛（π／ＰＸ）・Ｘ＋φ＋２π／３｝ …（１１）となるように、可動子１２０に対向する各電機子コイル
６５に電流が供給される。ここで、Ｉ_Y0は定数である。

【０１２３】こうした電流が各電機子コイル６５に供給
されると、磁束密度分布Ｂ_YとＸ軸駆動用電流成分
Ｉ_UX、Ｉ_VX、Ｉ_WX、−Ｉ_UX、−Ｉ_VX、−Ｉ_WXとの相互作
用によって発生するＸ軸方向のローレンツ力の合力Ｆ_X1
は、Ｆ_X1＝Ｃ₁・Ｉ_X0 …（１２）となる。ここで、Ｃ₁は定数である。一方、磁束密度分
布Ｂ_YとＹ軸駆動用電流成分Ｉ_UY、Ｉ_VY、Ｉ_WY、−
Ｉ_UY、−Ｉ_VY、−Ｉ_WYとの相互作用によって発生するＸ
軸方向のローレンツ力の合力Ｆ_X2は、零となる。したが
って、磁束密度分布Ｂ_Yと電流Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_W、−Ｉ_U、
−Ｉ_V、−Ｉ_Wとの相互作用によって発生するＸ軸方向の
ローレンツ力の合力Ｆ_Xは、Ｆ_X＝Ｆ_X1＋Ｆ_X2＝Ｃ₁・Ｉ_X0 …（１３）となる。すなわち、Ｘ軸方向のローレンツ力の合力Ｆ_X
は、図１２に示されるように、可動子１２０のＸ位置に
よらない一定の大きさを有する。ここで、（１３）式か
ら明らかなように、合力Ｆ_Xの方向は、定数Ｉ_X0の正負
すなわち電流Ｉ_UX、Ｉ_VX、Ｉ_WX、−Ｉ_UX、−Ｉ_VX、−Ｉ
_WXの向きを変化させることにより制御可能であり、ま
た、合力Ｆ_Xの大きさは、定数Ｉ_X0の絶対値すなわち電
流の振幅を変化させることにより制御可能となってい
る。

【０１２４】また、磁束密度分布Ｂ_YとＹ軸駆動用電流
成分Ｉ_UY、Ｉ_VY、Ｉ_WY、−Ｉ_UY、−Ｉ_VY、−Ｉ_WYとの相
互作用によって発生するＹ軸方向のローレンツ力の合力
Ｆ_Y1は、Ｆ_Y1＝Ｃ₂・Ｉ_Y0 …（１４）となる。ここで、Ｃ₂は定数である。一方、磁束密度分
布Ｂ_XとＸ軸駆動用電流成分Ｉ_UX、Ｉ_VX、Ｉ_WX、−
Ｉ_UX、−Ｉ_VX、−Ｉ_WXとの相互作用によって発生するＹ
軸方向のローレンツ力の合力Ｆ_Y2は、零となる。したが
って、磁束密度分布Ｂ_Xと電流Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_W、−Ｉ_U、
−Ｉ_V、−Ｉ_Wとの相互作用によって発生するＹ軸方向の
ローレンツ力の合力Ｆ_Yは、Ｆ_Y＝Ｆ_Y1＋Ｆ_Y2＝Ｃ₂・Ｉ_Y0 …（１５）となる。すなわち、Ｙ軸方向のローレンツ力の合力Ｆ_Y
は、図１２に示されるように、可動子１２０のＸ位置に
よらない一定の大きさを有する。ここで、（１５）式か
ら明らかなように、合力Ｆ_Yの方向は、定数Ｉ_Y0の正負
すなわち電流Ｉ_UY、Ｉ_VY、Ｉ_WY、−Ｉ_UY、−Ｉ_VY、−Ｉ
_WYの向きを変化させることにより制御可能であり、ま
た、合力Ｆ_Yの大きさは、定数Ｉ_Y0の絶対値すなわち電
流の振幅を変化させることにより制御可能となってい
る。

【０１２５】上記の合力Ｆ_Xの反力が可動子１２０に対
するＸ軸方向の駆動力となり、また、合力Ｆ_Yの反力が
可動子１２０に対するＹ軸方向の駆動力となる。したが
って、Ｘ軸リニアモータ１２０’では、各電機子コイル
６５に供給する電流を、Ｘ軸駆動用電流成分Ｉ_UX、
Ｉ_VX、Ｉ_WX、−Ｉ_UX、−Ｉ_VX、−Ｉ_WXの方向と振幅とを
所望のＸ軸駆動力となるように調整し、また、Ｙ軸駆動
用電流成分Ｉ_UY、Ｉ_VY、Ｉ _WY、−Ｉ_UY、−Ｉ_VY、−Ｉ_WY
を所望のＹ軸駆動力となるように調整することにより、
所望のＸＹ２次元方向の所望の力を可動子１２０に与え
ることができる。

【０１２６】本実施形態では、以上の説明から明らかな
ように、Ｙ軸リニアモータ１１０、１１２の発生するロ
ーレンツ力によって、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ
２がそれぞれ走査方向であるＹ軸方向に駆動されるとと
もに、Ｘ軸リニアモータ１１４’、１１６’によって、
ウエハステージＷＳＴ１が固定子１１０ａとともに非走
査方向であるＸ軸方向に駆動され、Ｘ軸リニアモータ１
１８’、１２０’によって、ウエハステージＷＳＴ２が
固定子１１２ａとともに非走査方向であるＸ軸方向に駆
動されるようになっている。すなわち、このようにして
ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を独立してＸＹ２次
元駆動するステージ駆動系が構成されている。そして、
このステージ駆動系を構成する各リニアモータの電機子
コイルに対する供給電流が、主制御装置９０からの指令
に応じてステージ制御装置３８によって制御されるよう
になっている。すなわち、本実施形態ではステージ制御
装置３８が電流供給装置をも兼ねている。

【０１２７】なお、固定子１１０ａの両端に設けられた
一対のＸ軸リニアモータ１１４’、１１６’のＸ軸方向
の推力を異ならせることにより、ウエハステージＷＳＴ
１に微少ヨーイングを発生させたり、除去したりするこ
とも可能である。同様に、固定子１１２ａの両端に設け
られた一対のＸ軸リニアモータ１１８’、１２０’のＸ
軸方向の推力を異ならせることにより、ウエハステージ
ＷＳＴ２に微少ヨーイングを発生させたり、除去したり
することも可能である。

【０１２８】上述のように、ウエハステージＷＳＴ１、
ＷＳＴ２は、ステージ本体６９とウエハテーブル７３と
の２部分を備えているが、以下においては、便宜上ウエ
ハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２がそれぞれ単一のステー
ジであるものとして説明を行う。

【０１２９】ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の上面
には、図５に示されるように、種々の基準マークが形成
された基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２がウエハＷ１、Ｗ２
とそれぞれほぼ同じ高さになるように設置されている。
これらの基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２は、例えば各ウエ
ハステージの基準位置を検出する際に用いられる。

【０１３０】また、ウエハステージＷＳＴ１（より正確
にはウエハテーブル７３）のＸ軸方向一側の面（図１に
おける左側面）２０とＹ軸方向一側の面（図１における
紙面手前側の面）２１とは、鏡面仕上げがなされた反射
面となっており、同様に、ウエハステージＷＳＴ２（よ
り正確にはウエハテーブル７３）のＸ軸方向他側の面
（図１における右側面）２２とＹ軸方向の一側の面２３
とは、鏡面仕上げがなされた反射面となっている。これ
らの反射面に、後述する干渉計システムを構成する各測
長軸の干渉計ビームが投射され、その反射光を各干渉計
で受光することにより、各反射面の基準位置（一般には
投影光学系側面や、アライメント系の側面に固定ミラー
を配置し、そこを基準面とする）からの変位を計測し、
これにより、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の２次
元位置がそれぞれ計測されるようになっている。なお、
干渉計システムの測長軸の構成については、後に詳述す
る。

【０１３１】前記投影光学系ＰＬのＸ軸方向の両側に
は、図１に示されるように、同じ機能を持ったオフアク
シス（off-axis）方式のアライメント系２４ａ、２４ｂ
が、投影光学系ＰＬの光軸中心（レチクルパターン像の
投影中心と一致）よりそれぞれ同一距離だけ離れた位置
に設置されている。これらのアライメント系２４ａ、２
４ｂは、ＬＳＡ（Laser Step Alignment）系、ＦＩＡ
（ Filed Image Alignment）系、ＬＩＡ（Laser Interf
erometric Alignment ）系の３種類のアライメントセン
サを有しており、基準マーク板上の基準マーク及びウエ
ハ上のアライメントマークのＸ、Ｙ２次元方向の位置計
測を行なうことが可能である。

【０１３２】ここで、ＬＳＡ系は、レーザ光をマークに
照射して、回折・散乱された光を利用してマーク位置を
計測する最も汎用性のあるセンサであり、従来から幅広
いプロセスウエハに使用される。ＦＩＡ系は、ハロゲン
ランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明
し、このマーク画像を画像処理することによってマーク
位置を計測するセンサであり、アルミ層やウエハ表面の
非対称マークに有効に使用される。また、ＬＩＡ系は、
回折格子状のマークに周波数をわずかに変えたレーザ光
を２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させ
て、その位相からマークの位置情報を検出するセンサで
あり、低段差や表面荒れウエハに有効に使用される。

【０１３３】本実施形態では、これら３種類のアライメ
ントセンサを、適宜目的に応じて使い分け、ウエハ上の
３点の一次元マークの位置を検出してウエハの概略位置
計測を行なういわゆるサーチアライメントや、ウエハ上
の各ショット領域の正確な位置計測を行なうファインア
ライメント等を行なうようになっている。

【０１３４】この場合、アライメント系２４ａは、ウエ
ハステージＷＳＴ１上に保持されたウエハＷ１上のアラ
イメントマーク及び基準マーク板ＦＭ１上に形成された
基準マークの位置計測等に用いられる。また、アライメ
ント系２４ｂは、ウエハステージＷＳＴ２上に保持され
たウエハＷ２上のアライメントマーク及び基準マーク板
ＦＭ２上に形成された基準マークの位置計測等に用いら
れる。

【０１３５】これらのアライメント系２４ａ、２４ｂを
構成する各アライメントセンサからの情報は、アライメ
ント制御装置８０によりＡ／Ｄ変換され、デジタル化さ
れた波形信号を演算処理してマーク位置が検出される。
この結果が主制御装置９０に送られ、主制御装置９０か
らその結果に応じてステージ制御装置３８に対し、露光
時の同期位置補正等が指示されるようになっている。

【０１３６】さらに、本実施形態の露光装置１０では、
図１では図示を省略したが、レチクルＲの上方に、例え
ば特開平７−１７６４６８号公報等に開示される、投影
光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマーク（図
示省略）と基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２上のマークとを
同時に観察するための露光波長を用いたＴＴＲ（Throug
h The Reticle ）アライメント系から成る一対のレチク
ルアライメント顕微鏡が設けられている。これらのレチ
クルアライメント顕微鏡の検出信号は、主制御装置９０
に供給されるようになっている。

【０１３７】また、図１では図示を省略したが、投影光
学系ＰＬ、アライメント系２４ａ、２４ｂのそれぞれに
は、合焦位置を調べるためのオートフォーカス／オート
レベリング計測機構（以下、「ＡＦ／ＡＬ系」という）
がそれぞれ設けられている。

【０１３８】このように、投影光学系ＰＬ及び一対のア
ライメント系２４ａ、２４ｂのそれぞれに、オートフォ
ーカス／オートレベリング計測機構を設けた露光装置の
構成は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報に詳細
に開示されており、公知であるから、ここではこれ以上
の説明を省略する。

【０１３９】従って、本実施形態では、上記特開平１０
−２１４７８３号公報に記載の露光装置と同様に、アラ
イメント系２４ａ、２４ｂによるアライメントセンサの
計測時に、露光時と同様のＡＦ／ＡＬ系の計測、制御に
よるオートフォーカス／オートレベリングを実行しつつ
アライメントマークの位置計測を行なうことにより、高
精度なアライメント計測が可能になる。換言すれば、露
光時とアライメント時との間で、ステージの姿勢による
オフセット（誤差）が発生しなくなる。

【０１４０】次に、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２
の位置を管理する干渉計システムについて、図１、図２
及び図５を参照しつつ説明する。

【０１４１】これらの図に示されるように、投影光学系
ＰＬの投影中心とアライメント系２４ａ、２４ｂのそれ
ぞれの検出中心とを通るＸ軸に沿ってウエハステージＷ
ＳＴ１のＸ軸方向一側の面には、図１の干渉計１６から
の第１測長軸ＢＩ１Ｘで示される干渉計ビームが照射さ
れ、同様に、Ｘ軸に沿ってウエハステージＷＳＴ２のＸ
軸方向の他側の面には、図１の干渉計１８からの第２測
長軸ＢＩ２Ｘで示される干渉計ビームが照射されてい
る。そして、干渉計１６、１８ではこれらの反射光を受
光することにより、各反射面の基準位置からの相対変位
を計測し、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸ軸方
向位置を計測するようになっている。ここで、干渉計１
６、１８は、図２に示されるように、各３本の光軸を有
する３軸干渉計であり、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳ
Ｔ２のＸ軸方向位置の計測以外に、チルト計測及びヨー
イング量（θｚ回転）計測が可能となっている。各光軸
の出力値は独立に計測できるようになっている。

【０１４２】なお、第１測長軸ＢＩ１Ｘ、第２測長軸Ｂ
Ｉ２Ｘの各干渉計ビームは、ウエハステージＷＳＴ１、
ＷＳＴ２の移動範囲の全域で常にウエハステージＷＳＴ
１、ＷＳＴ２に当たるようになっており、従って、Ｘ軸
方向については、投影光学系ＰＬを用いた露光時、アラ
イメント系２４ａ、２４ｂの使用時等いずれのときにも
ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置は、第１測長
軸ＢＩ１Ｘ、第２測長軸ＢＩ２Ｘの計測値に基づいて管
理される。

【０１４３】また、図２及び図５に示されるように、投
影光学系ＰＬの投影中心で第１，第２測長軸ＢＩ１Ｘ，
ＢＩ２Ｘと垂直に交差する第３測長軸ＢＩ３Ｙを有する
干渉計と、アライメント系２４ａ、２４ｂのそれぞれの
検出中心で第１，第２測長軸ＢＩ１Ｘ，ＢＩ２Ｘとそれ
ぞれ垂直に交差する第４、第５測長軸ＢＩ４Ｙ，ＢＩ５
Ｙをそれぞれ有する干渉計とが設けられている（但し、
図中では測長軸のみが図示されている）。

【０１４４】本実施形態の場合、投影光学系ＰＬを用い
た露光時のウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＹ方向
位置計測には、投影光学系ＰＬの投影中心、すなわち光
軸ＡＸを通過する測長軸ＢＩ３Ｙの干渉計の計測値が用
いられる。また、アライメント系２４ａの使用時のウエ
ハステージＷＳＴ１のＹ方向位置計測には、アライメン
ト系２４ａの検出中心、すなわち光軸ＳＸを通過する測
長軸ＢＩ４Ｙの計測値が用いられる。また、アライメン
ト系２４ｂ使用時のウエハステージＷＳＴ２のＹ方向位
置計測には、アライメント系２４ｂの検出中心、すなわ
ち光軸ＳＸを通過する測長軸ＢＩ５Ｙの計測値が用いら
れる。

【０１４５】従って、各使用条件により、Ｙ軸方向の干
渉計測長軸がウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の反射
面より外れる事となるが、少なくとも一つの測長軸、す
なわち測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘはそれぞれのウエハス
テージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の反射面から外れることがな
いので、使用する干渉計光軸が反射面上に入った適宜な
位置でＹ側の干渉計のリセットを行なうことができる。
この干渉計のリセット方法については、後に詳述する。

【０１４６】なお、上記Ｙ計測用の測長軸ＢＩ３Ｙ、Ｂ
Ｉ４Ｙ、ＢＩ５Ｙの各干渉計は、各２本の光軸を有する
２軸干渉計であり、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２
のＹ軸方向の計測以外に、チルト計測が可能となってい
る。各光軸の出力値は独立に計測できるようになってい
る

【０１４７】本実施形態では、干渉計１６、１８及び測
長軸ＢＩ３Ｙ、ＢＩ４Ｙ、ＢＩ５Ｙを有する３つの干渉
計の合計５つの干渉計によって、ウエハステージＷＳＴ
１、ＷＳＴ２の２次元座標位置を管理する干渉計システ
ムが構成されている。

【０１４８】また、本実施形態では、後述するように、
ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の内の一方が露光シ
ーケンスを実行している間、他方はウエハ交換、ウエハ
アライメントシーケンスを実行するが、この際に両ステ
ージの干渉が発生しないように、各干渉計の出力値に基
づき、主制御装置９０からの指令に応じてステージ制御
装置３８により、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の
移動が管理されている。

【０１４９】次に、制御系について図１に基づいて説明
する。この制御系は、装置全体を統括的に制御する主制
御装置９０を中心に、この主制御装置９０の配下にある
露光量制御装置７０及びステージ制御装置３８、並びに
露光量制御装置７０の配下にある照明制御装置７２、レ
ーザ制御装置７６等から構成されている。

【０１５０】ここで、制御系の上記構成各部の動作を中
心に本実施形態に係る露光装置１０におけるステップ・
アンド・スキャン露光時の動作について説明する。

【０１５１】まず、ステージ制御装置３８では、主制御
装置９０からアライメント結果に基づいて与えられる指
令に応じ、前述した干渉計システムの測長軸ＢＩ３Ｙと
測長軸ＢＩ１Ｘ（又はＢＩ２Ｘ）の計測値をモニタしつ
つ、ウエハステージの駆動系を構成する各リニアモータ
を制御してウエハＷ１（又はＷ２）の第１ショットの露
光のための走査開始位置にウエハステージＷＳＴ１（又
はＷＳＴ２）を移動する。

【０１５２】次に、ステージ制御装置３８では、、主制
御装置９０の指示に応じてレチクルＲとウエハＷ１（又
はＷ２）、すなわちレチクルステージＲＳＴとウエハス
テージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）とのＹ軸方向の相対走
査を開始し、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴ１（又はＷＳＴ
２）がそれぞれの目標走査速度に達し、等速同期状態に
達すると、照明系ユニットＩＬＵからの紫外パルス光に
よってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査
露光が開始される。上記の相対走査は、前述した干渉計
システムの測長軸ＢＩ３Ｙと測長軸ＢＩ１Ｘ（又はＢＩ
２Ｘ）及びレチクル干渉計システムの測長軸ＢＩ７Ｙ、
ＢＩ８Ｙと測長軸ＢＩ６Ｘの計測値をモニタしつつ、ス
テージ制御装置３８によってレチクル駆動部３０及びウ
エハステージの駆動系を構成する各リニアモータを制御
することにより行われる。

【０１５３】この走査露光の開始に先立って、両ステー
ジがそれぞれの目標走査速度に達した時点で、露光量制
御装置７０では、レーザ制御装置７６に指示してパルス
発光を開始させている。このとき、ステージ制御装置３
８からの指示に基づき、ブラインド駆動装置３９によっ
て可動レチクルブラインド６４の所定のブレードの移動
がレチクルステージＲＳＴの移動と同期制御されている
ため、レチクルＲ上のパターン領域外への紫外パルス光
の照射が遮光されることは、通常のスキャニング・ステ
ッパと同様である。

【０１５４】ステージ制御装置３８は、レチクル駆動部
３０及びウエハステージの駆動系を構成する各リニアモ
ータを介してレチクルステージＲＳＴ及びウエハステー
ジＷＳＴを同期制御する。その際、特に上記の走査露光
時には、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動速度
ＶｒとウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）のＹ軸
方向の移動速度Ｖｗとが、投影光学系ＰＬの投影倍率
（１／４倍あるいは１／５倍）に応じた速度比に維持さ
れるように同期制御を行う。

【０１５５】そして、レチクルＲのパターン領域の異な
る領域が紫外パルス光で逐次照明され、パターン領域全
面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ１（又
はＷ２）上の第１ショットの走査露光が終了する。これ
により、レチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬを介し
て第１ショットに縮小転写される。

【０１５６】ここで、前述したパルス発光の開始と同時
に、露光量制御装置７０は、ミラー駆動装置７８に指示
して振動ミラー５４を駆動させ、レチクルＲ上のパター
ン領域が完全に照明領域ＩＡ（図２参照）を通過するま
で、すなわちパターンの全面の像がウエハ上のショット
領域に形成されるまで、連続してこの制御を行なうこと
で２つのフライアイレンズ系５０、５８で発生する干渉
縞のムラ低減を行なう。

【０１５７】また、ブラインド駆動装置３９では、ステ
ージ制御装置３８からの指示に基づき、走査露光終了の
直後のレチクルＲ上のパターン領域外への紫外パルス光
の照射を遮光すべく、可動レチクルブラインド６４の所
定のブレードの移動をレチクルステージＲＳＴの移動と
同期制御するようになっている。

【０１５８】上述のようにして、第１ショットの走査露
光が終了すると、主制御装置９０からの指示に基づき、
ステージ制御装置３８により、ウエハステージの駆動系
を構成する各リニアモータを介してウエハステージＷＳ
Ｔ１（又はＷＳＴ２）がＸ、Ｙ軸方向にステップ移動さ
れ、第２ショットの露光のための走査開始位置に移動さ
れる。このステッピングの際に、ステージ制御装置３８
では干渉計システムの測長軸ＢＩ３Ｙと測長軸ＢＩ１Ｘ
（又はＢＩ２Ｘ）の計測値に基づいてウエハステージＷ
ＳＴ１（又はＷＳＴ２）のＸ、Ｙ、θｚ方向の位置変位
をリアルタイムに計測する。この計測結果に基づき、ス
テージ制御装置３８では、ウエハステージＷＳＴ１（又
はＷＳＴ２）のＸＹ位置変位が所定の状態になるように
ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）の位置を制御
する。また、ステージ制御装置３８ではウエハステージ
ＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）のθｚ方向の変位の情報に基
づいてレチクル駆動部３０を制御し、そのウエハ側の回
転変位の誤差を補償するようにレチクルステージＲＳＴ
（レチクル微動ステージ）を回転制御する。

【０１５９】そして、主制御装置９０の指示に応じて、
ステージ制御装置３８、露光量制御装置７０により、上
述と同様に各部の動作が制御され、ウエハＷ１（又はＷ
２）上の第２ショットに対して上記と同様の走査露光が
行われる。

【０１６０】このようにして、ウエハＷ１（又はＷ２）
上のショットの走査露光と次ショット露光のためのステ
ッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハ上の露光対象
ショットの全てにレチクルＲのパターンが順次転写され
る。

【０１６１】なお、上記走査露光中にウエハ上の各点に
与えられるべき積算露光量の制御は、主制御装置９０に
より、露光量制御装置７０又はステージ制御装置３８を
介して、光源４０の発振周波数（パルス繰り返し周波
数）、光源４０から出力される１パルス当たりのパルス
エネルギ、エネルギ粗調器４８の減光率、及びウエハス
テージとレチクルステージとの走査速度の少なくとも１
つを制御することにより行われる。

【０１６２】さらに、主制御装置９０では、例えば、走
査露光時にレチクルステージとウエハステージの移動開
始位置（同期位置）を補正する場合、各ステージを移動
制御するステージ制御装置３８に対して補正量に応じた
ステージ位置の補正を指示する。

【０１６３】ところで、例えば一方のウエハステージＷ
ＳＴ１を採り上げて説明すると、上記走査露光時に、ウ
エハステージＷＳＴ１がＹ軸リニアモータ１１０の可動
子１１０ｂと一体で＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に駆動さ
れると、Ｙ軸リニアモータ１１０の固定子１１０ａに−
Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）の反力が作用する。しかし、そ
の反力を相殺するようなＹ軸方向の力を、Ｘ軸リニアモ
ータ１１４’及び１１６’の少なくとも一方に発生させ
るように、ステージ制御装置３８によってＸ軸リニアモ
ータ１１４’及び１１６’の電機子コイル６５に対する
供給電流の制御が行われるので、前記反力が装置の他の
部分の振動要因となることがない。従って、その反力を
キャンセルするための特別な機構は不要である。

【０１６４】また、ステージ制御装置３８では、前記Ｘ
軸リニアモータ１１４’及び１１６’の少なくとも一方
が発生するＹ軸方向の力がＹ軸リニアモータ１１０の駆
動状態に応じて変化するように、Ｙ軸方向の力を発生さ
せるための電流を制御することも容易に実現できる。例
えば、Ｘ軸リニアモータ１１４’及び１１６’に対する
推力指令値に応じて前記Ｙ軸方向の力を発生させるため
の電流を制御すれば良い。このようにすると、ウエハス
テージＷＳＴをＹ軸方向に駆動するＹ軸リニアモータ１
１０の駆動力及びその反力に応じて、Ｘ軸リニアモータ
１１４’及び１１６’の電磁力ガイドとしての剛性を可
変にすることができ、これによりウエハステージＷＳＴ
１のＹ軸方向の駆動に伴う反力をキャンセルすることが
できるとともに、Ｙ軸リニアモータ１１０（固定子１１
０ａ）のＹ軸方向への移動（位置ずれ）を防止すること
ができる。

【０１６５】一方、上記ステッピング時等には、Ｘ軸リ
ニアモータ１１４’及び１１６’により、Ｙ軸リニアモ
ータ１１０と一体でウエハステージＷＳＴ１が＋Ｘ方向
（又は−Ｘ方向）に駆動される。その際、Ｘ軸リニアモ
ータ１１４’の可動子１１４及びＸ軸リニアモータ１１
６’の可動子１１６に作用する駆動力の反力がそれぞれ
の固定子１２２、１２４に作用する。しかし、これらの
固定子１２２、１２４は、床面に設置されたベースプレ
ートＢＰに固定されているので、それらの固定子１２
２、１２４がその反力の方向に位置ずれすることがな
く、また、固定子１２２、１２４に作用した反力はベー
スプレートＢＰを介して床面に逃がされるので、この反
力が防振ユニット５１を介してベースプレートＢＰ上に
支持されたチャンバ２５及びその内部の各構成部材の振
動要因となるおそれはない。

【０１６６】上述と同様のことは、他方のウエハステー
ジＷＳＴ２についても言える。

【０１６７】従って、本実施形態の露光装置１０では、
一方のウエハステージの動作が、他方のウエハステージ
に殆ど影響を及ぼすことがないようになっている。

【０１６８】次に、露光装置１０におけるウエハ交換時
の動作について、簡単に説明する。ここでは、図１３に
示されるように、右側のウエハローディング位置にある
ウエハステージＷＳＴ２上にあるウエハＷ２’とウエハ
ローダ４１Ａにより搬送されてきたウエハＷ２とが交換
される場合について説明する。

【０１６９】まず、ウエハステージＷＳＴ２上の不図示
のウエハホルダによるウエハＷ２’の吸着が解除され、
センターアップ１８０が所定量上昇してウエハＷ２’を
所定位置まで持ち上げる。

【０１７０】次いで、ウエハローダ４１Ａがウエハステ
ージＷＳＴ２上まで移動してウエハＷ２’の真下に位置
する。

【０１７１】この状態で、センターアップ１８０が所定
位置まで下降し、その下降の途中で、ウエハＷ２’がウ
エハローダ４１Ａに受け渡される。

【０１７２】次いで、ウエハローダ４１ＡがウエハＷ
２’を部屋２６内の不図示のキャリア内に納入した後、
新たなウエハＷ２を保持してウエハステージＷＳＴ２の
上方まで搬送する。

【０１７３】この状態で、センターアップ１８０が上昇
し、センターアップ１８０によりウエハＷ２が下方から
持ち上げられる。次いで、ウエハローダ４１Ａがステー
ジ上から退避し、この退避開始と同時にセンターアップ
１８０が下降を開始してウエハＷ２をウエハステージＷ
ＳＴ２上の不図示のウエハホルダに載置し、当該ウエハ
ホルダのバキュームがオンにされる。これにより、ウエ
ハ交換の一連のシーケンスが終了する。

【０１７４】上記のウエハ交換の一連のシーケンスは、
主制御装置９０及び不図示のウエハローダ制御装置の連
携によって行われる。

【０１７５】他方のウエハステージＷＳＴ１側では、図
１４に示される左側のローディング位置にあるときに、
ウエハローダ４１Ｂ及び不図示のセンターアップによっ
て上記と同様にしてウエハ交換が行われる。

【０１７６】次に、図１３及び図１４に基づいて、本実
施形態の特徴点の１つである２つのウエハステージによ
る並行処理について説明する。

【０１７７】図１３には、ウエハステージＷＳＴ１上の
ウエハＷ１を投影光学系ＰＬを介して露光動作を行なっ
ている間に、右側ローディング位置にて上述の様にして
ウエハステージＷＳＴ２とウエハローダ４１Ａとの間で
ウエハの交換が行なわれている状態の平面図が示されて
いる。この場合、ウエハステージＷＳＴ２上では、ウエ
ハ交換に引き続いて後述するようにしてアライメント動
作が行なわれる。なお、図１３において、露光動作中の
ウエハステージＷＳＴ１の位置制御は、干渉計システム
の測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ３Ｙの計測値に基づいて行なわ
れ、ウエハ交換とアライメント動作が行なわれるウエハ
ステージＷＳＴ２の位置制御は、干渉計システムの測長
軸ＢＩ２Ｘ、ＢＩ５Ｙの計測値に基づいて行なわれる。

【０１７８】この図１３に示される右側のローディング
位置ではアライメント系２４ｂの真下にウエハステージ
ＷＳＴ２の基準マーク板ＦＭ２上の基準マークが来るよ
うな配置となっている（図１５参照）。このため、主制
御装置９０では、アライメント系２４ｂにより基準マー
ク板ＦＭ２上の基準マークＭＫ２を検出する以前に、干
渉計システムの測長軸ＢＩ５Ｙの干渉計のリセットを実
行している。

【０１７９】前記基準マークＭＫ２の検出に際しては、
アライメント系２４ｂのＦＩＡ系のセンサによりマーク
ＭＫ２の画像が取り込まれ、その画像信号が図１のアラ
イメント制御装置８０に送られる。アライメント制御装
置８０では、この画像信号に所定の処理を施し、その処
理後の信号を解析することでアライメント系２４ｂのＦ
ＩＡ系のセンサの指標中心を基準とするマークＭＫ２の
位置を検出する。主制御装置９０では、前記マークＭＫ
２の位置と測長軸ＢＩ２Ｘ、ＢＩ５Ｙの干渉計の計測結
果とに基づいて測長軸ＢＩ２ＸとＢＩ５Ｙを用いた座標
系（以下、適宜「第２ステージ座標系」という）におけ
る基準マーク板ＦＭ２上のマークＭＫ２の座標位置を算
出する。

【０１８０】上述したウエハ交換、干渉計のリセットに
引き続いて、サーチアライメントが行なわれる。そのウ
エハ交換後に行なわれるサーチアライメントとは、ウエ
ハＷ２の搬送中になされるプリアライメントだけでは位
置誤差が大きいため、ウエハステージＷＳＴ２上で再度
行なわれるプリアライメントのことである。具体的に
は、ステージＷＳＴ２上に載置されたウエハＷ２上に形
成された３つのサーチアライメントマーク（図示せず）
の位置をアライメント系２４ｂのＬＳＡ系のセンサ等を
用いて計測し、その計測結果に基づいてウエハＷ２の
Ｘ、Ｙ、θｚ方向の位置合わせを行なう。このサーチア
ライメントの際の各部の動作は、主制御装置９０により
制御される。

【０１８１】このサーチアライメントの終了後、ウエハ
Ｗ２上の各ショット領域の配列をＥＧＡを使って求める
ファインアライメントが行なわれる。具体的には、干渉
計システム（測長軸ＢＩ２Ｘ、ＢＩ５Ｙ）により、ウエ
ハステージＷＳＴ２の位置を管理しつつ、設計上のショ
ット配列データ（アライメントマーク位置データ）をも
とに、ウエハステージＷＳＴ２を順次移動させつつ、ウ
エハＷ２上の所定のサンプルショットのアライメントマ
ーク位置をアライメント系２４ｂのＦＩＡ系のセンサ等
で計測し、この計測結果とショット配列の設計座標デー
タとに基づいて最小自乗法による統計演算により、全て
のショット配列データを演算する。これにより、上記の
第２ステージ座標系上で各ショットの座標位置が算出さ
れる。なお、このＥＧＡの際の各部の動作は主制御装置
９０により制御され、上記の演算は主制御装置９０によ
り行なわれる。

【０１８２】そして、主制御装置９０では、各ショット
の座標位置から前述した基準マークＭＫ２の座標位置を
減算することで、マークＭＫ２に対する各ショットの相
対位置関係を算出する。

【０１８３】ウエハステージＷＳＴ２側で、上記のウエ
ハ交換、アライメント動作が行なわれている間に、ウエ
ハステージＷＳＴ１側では、前述したステップ・アンド
・スキャン方式によりウエハＷ１上の各ショット領域に
レチクルＲのパターンが転写される。

【０１８４】具体的には、前述したウエハＷ２側と同様
にして事前にマークＭＫ２に対する各ショットの相対位
置関係の算出が行われている。この結果と、一対のレチ
クルアライメント顕微鏡（図示省略）による基準マーク
板ＦＭ１上マークＭＫ１，ＭＫ３（図１５参照）とそれ
に対応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対
位置検出の結果とに基づいて、ウエハＷ１上のショット
領域の露光のための走査開始位置にウエハステージＷＳ
Ｔ１を順次位置決めする。そして、位置決めしつつ、各
ショット領域の露光の都度、レチクルステージＲＳＴと
ウエハステージＷＳＴ２とを同期して走査方向に相対走
査することにより、走査露光が行なわれる。

【０１８５】上述した図１３に示される、２つのウエハ
ステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２上で並行して行なわれる露
光シーケンスとウエハ交換・アライメントシーケンスと
は、先に終了したウエハステージの方が待ち状態とな
り、両方の動作が終了した時点で図１４に示される位置
までウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が移動制御され
る。そして、露光シーケンスが終了したウエハステージ
ＷＳＴ１上のウエハＷ１は、左側ローディングポジショ
ンでウエハ交換がなされ、アライメントシーケンスが終
了したウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２は、投影
光学系ＰＬの下で露光シーケンスが行なわれる。

【０１８６】図１４に示される左側ローディングポジシ
ョンでは、右側ローディングポジションと同様にアライ
メント系２４ａの下に基準マーク板ＦＭ１上の基準マー
クＭＫ２が位置づけられるようになっており、前述のウ
エハ交換動作とアライメントシーケンスとが実行される
こととなる。勿論、干渉計システムの測長軸ＢＩ４Ｙを
有する干渉計のリセット動作は、アライメント系２４ａ
による基準マーク板ＦＭ１上のマークＭＫ２の検出に先
立って実行されている。

【０１８７】次に、図１３の状態から図１４の状態へ移
行する際の、主制御装置９０による干渉計のリセット動
作について説明する。

【０１８８】ウエハステージＷＳＴ２は、右側ローディ
ングポジションでアライメントを行なった後に、図１４
に示される投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ中心（投影中心）
の真下に基準マーク板ＦＭ２上の基準マークが来る位置
まで移動されるが、この移動の途中で測長軸ＢＩ５Ｙの
干渉計ビームが、ウエハステージＷＳＴ２の反射面２３
に入射されなくなるので、アライメント終了後直ちに図
１４の位置までウエハステージＷＳＴ１を移動させるこ
とは困難である。このため、本実施形態では、次のよう
な工夫をしている。

【０１８９】すなわち、先に説明したように、本実施形
態では右側ローディングポジションにウエハステージＷ
ＳＴ２がある場合に、アライメント系２４ｂの真下に基
準マーク板ＦＭ２が来るように設定されており、この位
置で測長軸ＢＩ５Ｙの干渉計がリセットされているの
で、この位置までウエハステージＷＳＴ２を一旦戻し、
その位置から予めわかっているアライメント系２４ｂの
検出中心と投影光学系ＰＬの光軸中心（投影中心）との
距離（便宜上ＢＬとする）に基づいて、干渉計ビームの
切れることのない測長軸ＢＩ２Ｘの干渉計１８の計測値
をモニタしつつ、ウエハステージＷＳＴ２を距離ＢＬだ
け−Ｘ側に移動させる。これにより、図１４に示される
位置までウエハステージＷＳＴ２が移動されることにな
る。

【０１９０】そして、主制御装置９０では、一対のレチ
クルアライメント顕微鏡（図示省略）により露光光を用
いて基準マーク板ＦＭ２上のマークＭＫ１，ＭＫ３とそ
れに対応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相
対位置検出を行なう。

【０１９１】主制御装置９０では、上記の相対位置検出
（レチクルアライメント顕微鏡による前記各マーク像の
画像信号の取り込み）をするのに先立って、測長軸ＢＩ
３Ｙの干渉計をリセットする。リセット動作は、次に使
用する測長軸がウエハステージ側面を照射できるように
なった時点で実行することができる。

【０１９２】これにより、測長軸ＢＩ２Ｘ、ＢＩ３Ｙを
用いた座標系（第２ステージ座標系）における基準マー
ク板ＦＭ２上のマークＭＫ１，ＭＫ３の座標位置と、レ
チクルＲ上マークのウエハ面上投影像座標位置が検出さ
れる。そして、両者の差により露光位置（投影光学系Ｐ
Ｌの投影中心）と基準マーク板ＦＭ２上マークＭＫ１，
ＭＫ３座標位置の相対位置関係が求められる。

【０１９３】主制御装置９０では、先に求めた基準マー
ク板ＦＭ２上マークＭＫ２に対する各ショットの相対位
置関係と、露光位置と基準マーク板ＦＭ２上マークＭＫ
１，ＭＫ３座標位置の相対関係より、最終的に露光位置
と各ショットの相対位置関係を算出する。その結果に応
じて、図１６に示されるように、ウエハＷ１上の各ショ
ットの露光が行なわれることとなる。

【０１９４】上述のように、干渉計のリセット動作を行
なっても高精度アライメントが可能な理由は、アライメ
ント系２４ｂにより基準マーク板ＦＭ２上の基準マーク
を計測した後、ウエハＷ２上の各ショット領域のアライ
メントマークを計測することにより、基準マークと、ウ
エハマークの計測により算出された仮想位置との間隔を
同一のセンサにより算出しているためである。この時点
で基準マークと露光すべき位置の相対位置関係（相対距
離）が求められていることから、露光前にレチクルアラ
イメント顕微鏡により露光位置と基準マーク位置との対
応がとれていれば、その値に前記相対距離を加えること
により、Ｙ軸方向の干渉計の干渉計ビームがウエハステ
ージの移動中に切れて再度リセットを行なったとしても
高精度な露光動作を行なうことができるからである。

【０１９５】また、アライメント終了位置から図１４の
位置にウエハステージＷＳＴ２が移動する間に、測長軸
ＢＩ５Ｙが切れないような場合には、測長軸ＢＩ２Ｘ、
ＢＩ５Ｙの計測値をモニタしつつ、アライメント終了後
に直ちに、図１４の位置までウエハステージＷＳＴ２を
直線的に移動させてもよいことは勿論である。この場
合、ウエハステージＷＳＴ２のＹ軸と直交する反射面２
３に投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通る測長軸ＢＩ３Ｙが
かかった時点以後、レチクルアライメント顕微鏡による
基準マーク板ＦＭ２上マークＭＫ１，ＭＫ３とそれに対
応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対位置
検出より以前のいずれの時点で干渉計のリセット動作を
行なうようにしても良い。

【０１９６】上記と同様にして、露光終了位置からウエ
ハステージＷＳＴ１を図１４に示される左側のローディ
ングポジションまで移動させ、測長軸ＢＩ４Ｙの干渉計
のリセット動作を行なえば良い。

【０１９７】本実施形態では、以上のようにして、２つ
のウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を独立して２次元
方向に移動させながら、各ウエハステージ上のウエハＷ
１、Ｗ２に対して露光シーケンスとウエハ交換・アライ
メントシーケンスとを並行して行なうことにより、スル
ープットの向上を図っている。

【０１９８】この場合において、本実施形態に係る露光
装置１０を構成するステージ装置１３では、前述した如
く、一方のウエハステージＷＳＴの移動に伴う反力によ
って、他方のウエハステージが影響を受けない。そのた
め、一方のウエハステージ上で行われる動作が外乱要因
として、他方のウエハステージ上で行われる動作に悪影
響を及ぼすこともない。従って、本実施形態では、ウエ
ハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のいずれにおいても、も
う一方のウエハステージの動作に影響を受けることな
く、レチクルのパターンをウエハ上に精度良く転写する
ことができる。

【０１９９】また、本実施形態では、並行処理する動作
の内、外乱要因となる動作同士、あるいは外乱要因とな
らない動作同士が同時に行われるように、各動作のタイ
ミング調整を図る等の工夫は不要である。

【０２００】以上詳細に説明したように、本実施形態に
係るステージ装置１３によると、ステージ制御装置３８
により、Ｘ軸リニアモータ（例えば１１４’、１１
６’）に、駆動用電流と該駆動用電流とは位相の異なる
Ｙ軸方向の力を発生させるための電流とが重ね合せて供
給されると、Ｙ軸リニアモータ１１０とウエハステージ
ＷＳＴ１とが一体でＸ軸方向に駆動される。このとき、
Ｘ軸リニアモータ１１４’、１１６’は、Ｘ軸方向の駆
動力のみでなく、Ｙ軸方向の力も発生している。そのた
め、例えばこのＹ軸方向の力が一定となるように、対応
する電流がステージ制御装置３８に制御されることによ
り、Ｘ軸リニアモータの可動子１１４、１１６が、固定
子１２２、１２４に対して所定のクリアランスを保った
状態で、かつＹ軸リニアモータ１１０及びウエハステー
ジＷＳＴ１と一体でＸ軸方向に駆動される。従って、エ
アガイド等を別に設ける必要がなくなる。

【０２０１】一方、ウエハステージＷＳＴ１が、Ｙ軸リ
ニアモータ１１０のローレンツ力によりＹ軸方向に駆動
される場合には、Ｙ軸リニアモータ１１０の可動子１１
０ａがウエハステージＷＳＴ１と一体でＹ軸方向に駆動
されるので、その駆動力の反力が固定子１１０ｂに作用
する。しかし、ステージ制御装置３８によって、この反
力を相殺するようなＹ軸方向の力をＸ軸リニアモータ１
１４’、１１６’が発生するように、対応する電流（駆
動用電流）が制御される。その結果、前記ウエハステー
ジＷＳＴ１のＹ軸方向への移動に伴う反力をキャンセル
することができる。この反力のキャンセルは、ウエハス
テージのＸ軸方向の駆動力が零（駆動用電流の振幅が
零）であってもなくても同様に可能である。従って、少
なくとも、ウエハステージＷＳＴ１のＹ軸方向の駆動力
の反力をキャンセルするための反力キャンセル機構は不
要となる。

【０２０２】上記と同様のことは、ウエハステージＷＳ
Ｔ２側についても言える。なお、本実施形態では、駆動
用電流（Ｘ軸駆動用電流成分）とＹ軸方向の力を発生さ
せるための電流（Ｙ軸駆動用電流成分）とを各々独立に
求めた後に、両者を重ね合せるものとしているが、本発
明がこれに限定されるものではない。ステージをＸ軸方
向に駆動する場合、Ｘ軸リニアモータのＸ軸方向に関す
る所望の推力と、その際に必要なＸ軸リニアモータにお
けるＹ軸方向の推力は、それぞれ駆動制御系の中で求め
ることができる。従って、Ｘ軸リニアモータに供給され
る電流は、Ｘ軸方向とＹ軸方向への所望の推力を合成し
た推力（ＸＹ平面でＸ軸に対して所定の角度を持つ）を
発生させるものであれば良い。そこで、例えば、Ｘ軸と
Ｙ軸とを含む平面内で二次元座標を想定し、その二次元
座標内で所定の位置に向かう力を発生させる駆動電流を
直接生成することも可能である。但し、本実施形態の構
成の方が、制御し易いこと、及び電流供給装置の構成が
簡単になる、という点で好ましい。

【０２０３】従って、本実施形態に係るステージ装置１
３によると、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置
制御性を向上することができるとともに、ウエハステー
ジＷＳＴ１、ＷＳＴ２をＸ軸方向に案内するためのエア
ガイド及びそれを実現するための剛な部品を削減でき、
ステージ装置の可動部の軽量化が可能となり、更なる高
加速度化（高スループット化）、モータ消費電力の低減
が可能となる。また上記反力キャンセル機構等が不要と
なる分、ステージ装置全体としても軽量化が可能であ
る。

【０２０４】また、Ｘ軸リニアモータの固定子１２２、
１２４は、ベース盤１２とは独立して床上に載置された
ベースプレートＢＰに固定されている。そのため、ウエ
ハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸ軸方向への駆動の際
に、Ｘ軸リニアモータの固定子１２２、１２４に作用す
る反力は、固定子１２２、１２４から床に逃がされ、そ
の反力がベース盤１２に直接的に伝達されることはな
い。従って、その反力がベース盤１２及び該ベース盤１
２に対して軸受け装置によって浮上支持されたウエハス
テージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の振動要因となることがな
い。

【０２０５】また、本実施形態に係るステージ装置１３
では、図７に示されるような真空予圧型軸受け装置５３
が各所で用いられているので、軸受け装置に磁気が用い
られてなく、磁気を嫌う環境下での使用に適する。ま
た、軸受け装置５３からガイド面に対して噴出された気
体が直ちに真空排気されるので、周囲への気体の漏出を
防止することができる。従って、本実施形態のようにヘ
リウム等の純度を高く維持しなければならない、気体の
流出による周囲気体の汚染を嫌う環境下は勿論、超高真
空の環境下等の特殊環境下での使用にも適する。

【０２０６】本実施形態に係る露光装置１０によると、
レチクルＲとウエハＷ１又はＷ２とを同期移動しつつ投
影光学系ＰＬによりレチクルＲのパターンをウエハＷ１
又はＷ２上に転写する場合に、ウエハステージＷＳＴ１
又はＷＳＴ２に保持されたウエハＷ１又はＷ２のレチク
ルＲに対する追従精度を向上させることができる。その
ため、レチクルＲとウエハＷ１又はＷ２との同期精度の
向上及び同期整定時間の短縮化により、露光精度及びス
ループットの向上が可能となる。

【０２０７】また、本実施形態の露光装置１０による
と、２枚のウエハをそれぞれ独立に保持する２つのウエ
ハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を具備し、これら２つの
ウエハステージをＸＹＺ方向に独立に移動させて、一方
のウエハステージ上でウエハ交換とアライメント動作を
実行する間に、他方のウエハステージ上で露光動作を実
行する。そして、両方の動作が終了した時点でお互いの
動作を切り換えるようにしたことから、スループットを
大幅に向上させることが可能になる。

【０２０８】また、上記の動作を切り換える際に、切り
換え後の動作で使用される測長軸の干渉計をリセットす
ると同時にウエハステージ上に配置された基準マーク板
の計測シーケンスをも行なうようにしたことから、干渉
計システムの測長軸がウエハステージの反射面（移動鏡
を別に設ける場合は、該移動鏡）から外れても特に不都
合がない。そのため、ウエハステージの反射面（移動鏡
を別に設ける場合は移動鏡）を短くする事が可能となる
ので、ウエハステージの小型化を容易に実現できる。具
体的にはウエハステージの一辺の長さをウエハ直径より
僅かに大きい程度の大きさにまで小型化することができ
る。これにより独立に可動できる２つのウエハステージ
を装置に容易に組み込む事が可能となるのに加え、各ウ
エハステージの位置制御性を向上させることが可能にな
る。

【０２０９】また、本実施形態では、真空紫外域の紫外
パルス光を露光用照明光として露光が行われるので、微
細パターンを高解像度でウエハ上に転写することが可能
となる。

【０２１０】さらに、図１からも容易に想像されるよう
に、露光用照明光の光路の全てに高純度なヘリウムガス
あるいは乾燥窒素ガスが充填されているので、露光用照
明光（紫外パルス光）の透過率低下が極力防止され、露
光量制御をも精度良く行うことができる。

【０２１１】また、本実施形態によると、投影光学系Ｐ
Ｌを挟んでマーク検出を行なう２つのアライメント系を
具備しているため、２つのウエハステージを交互にずら
すことにより、各アライメント系を交互に使って行なわ
れるアライメント動作と露光動作とを並行処理すること
が可能になる。

【０２１２】その上、本実施形態によると、ウエハ交換
を行なうウエハローダがアライメント系の近辺、特に、
各アライメント位置で行なえるように配置されているた
め、ウエハ交換からアライメントシーケンスへの移行が
円滑に行なわれ、より高いスループットを得ることがで
きる。

【０２１３】さらに、本実施形態によると、上述したよ
うな高スループットが得られるため、オフアクシスのア
ライメント系を投影光学系ＰＬより大きく離して設置し
たとしてもスループットの劣化の影響が殆ど無くなる。
このため、直筒型の高Ｎ．Ａ．（開口数）であって且つ
収差の小さい光学系を設計して設置することが可能とな
る。

【０２１４】また、本実施形態によると、２つのアライ
メント系及び投影光学系ＰＬの各光軸のほぼ中心を計測
する干渉計からの干渉計ビームを各光学系毎に有してい
るため、アライメント時や投影光学系を介してのパター
ン露光時のいずれの場合にも２つのウエハステージ位置
をアッべ誤差のない状態でそれぞれ正確に計測すること
ができ、２つのウエハステージを独立して正確に移動さ
せることが可能になる。

【０２１５】さらに、２つのウエハステージＷＳＴ１、
ＷＳＴ２が並ぶ方向（ここではＸ軸方向）に沿って両側
から投影光学系ＰＬの投影中心に向けて設けられた測長
軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘは、常にウエハステージＷＳＴ
１、ＷＳＴ２に対して照射され、各ウエハステージのＸ
軸方向位置を計測するため、２つのウエハステージが互
いに干渉しないように移動制御することが可能になる。

【０２１６】なお、上記実施形態に係るステージ装置の
構成は一例であって、本発明に係るステージ装置の構成
がこれに限定されるものではない。すなわち、上記実施
形態では、前述した同時並行処理によるスループット向
上の観点からステージを２つ持たせたものであるが、本
発明に係るステージ装置は、単一の２次元移動ステージ
のみを有していても良い。かかる場合であっても、先に
説明したステージの位置制御性の向上、ステージをＸ軸
方向（第２軸方向）に案内するためのエアガイド及びそ
れを実現するための剛な部品の削減、ステージ装置の可
動部の軽量化は同様に可能である。また、ステージの高
加速度化（高スループット化）、モータ消費電力低減も
可能である。また上記反力キャンセル機構等も不要とな
る。

【０２１７】また、上記実施形態では、Ｙ軸モータがム
ービングマグネット型の３相の電磁力リニアモータであ
る場合について説明したが、これに限らず、ムービング
コイル型のモータを採用しても構わない。図１７には、
上記実施形態中の１つのＸ軸リニアモータ１２０’に代
えて、ムービングコイル型のリニアモータ３２０’を採
用した場合の例が示されている。この場合、可動子３２
０は電機子コイルを内蔵する電機子ユニットであるた
め、電機子コイルの冷却のための配管が必要である。

【０２１８】しかるに、冷却用の配管は、電機子コイル
に対する給電のための配線や、軸受け装置５３に対する
加圧気体の供給用配管、真空排気用配管に比べてその径
が相当大きくなる。このため、可動子３２０が駆動され
ると、その冷却用配管を含む配管・配線群を引きずるこ
とになり、その配管・配線群に生じる張力が抵抗（摩
擦）要素となって、ステージ（ウエハステージＷＳＴ
２）の位置制御性が悪化する。

【０２１９】そこで、図１７のステージ装置では、Ｘ軸
リニアモータ３２０’の可動子３２０と並行して移動す
る可動子を有し、可動子３２０の冷却配管を含む配管・
配線群を収納したフレキシブルな金属製のチューブ３４
０を搬送する搬送用モータとしての搬送用リニアモータ
３３０（但し、その固定子は図示せず）が設けられてい
る。この場合、チューブ３４０は、搬送用リニアモータ
３３０の可動子に固定部材３５０によって中間の所定箇
所が固定されている。

【０２２０】この場合、搬送用リニアモータ３３０の可
動子を、可動子３２０にある程度の精度で追従させれ
ば、チューブ３４０に生じる張力は、主として搬送用リ
ニアモータ３３０の可動子が受けることになる。従っ
て、チューブ３４０、すなわち配管・配線群に生じる張
力に起因してステージ（ウエハステージＷＳＴ２）の位
置制御性が悪化するのを防止することができるようにな
っている。

【０２２１】この場合において、搬送用リニアモータ３
３０の可動子が電機子ユニットである場合には、固定部
材３５０による搬送用リニアモータ３３０の可動子に対
するチューブ３４０の取付け場所を工夫して、搬送用リ
ニアモータ３３０の固定子として、チャンバ２５の外側
に配置されたＸ軸リニアモータ３２０’の不図示の固定
子（磁極ユニット）を共有するようにしても良い。かか
る場合には、部品点数の不必要な増加を防止することが
できる。

【０２２２】その他のＸ軸リニアモータに代えてムービ
ングコイル型のリニアモータが採用された場合も、上記
と同様にすれば良い。

【０２２３】なお、上記実施形態では、照明ユニットＩ
ＬＵがハウジング１４を有し、レチクルステージＲＳＴ
がレチクルチャンバ１５に収納され、ステージ装置１３
がチャンバ２５を有し、これらハウジング１４、チャン
バ１５、チャンバ２５及び投影光学系ＰＬの鏡筒内にヘ
リウムガス等の不活性ガスがそれぞれ充填されている場
合について説明したが、これに限らず、露光装置の構成
各部の全体が単一のチャンバ内に収納されていても構わ
ない。

【０２２４】また、上記実施形態では、レチクルステー
ジＲＳＴ側に運動量保存の法則を利用した反力キャンセ
ル機構を採用するものとしたが、これに代えて、ウエハ
側のＸ軸リニアモータと同様に、レチクルステージの走
査方向駆動用のリニアモータの可動子をチャンバ１５の
内側に、固定子をチャンバ１５の外側に配置するととも
に、該固定子を床面あるいはベースプレートに固定する
構成を採用しても構わない。この場合も、リニアモータ
として、前述したウエハ側のＸ軸リニアモータと同様の
構成の複数相の電磁力リニアモータを採用し、この電磁
力リニアモータに対する供給電流の制御を前述と同様に
行うようにすることができる。このようにすると、エア
ガイド等が不要になる。

【０２２５】なお、上記実施形態では、一方のウエハス
テージ上で１枚のレチクルのパターンを用いて露光を行
っている間に、他方のウエハステージ上でウエハ交換、
アライメント等を行う場合について説明したが、これに
限らず、例えば特開平１０−２１４７８３号に開示され
るように、２枚のレチクルを搭載可能なレチクルステー
ジを用いて、一方のウエハステージ上で２枚のレチクル
のパターンを用いて二重露光を行っている間に、他方の
ウエハステージ上でウエハ交換、アライメント等を並行
して行うようにしても良い。このようにすると、同時並
行処理によりスループットをあまり低下させることな
く、二重露光により高解像度とＤＯＦ（焦点深度）の向
上効果とを得ることができる。この場合、１枚目のレチ
クルを用いた露光の際と、２枚目のレチクルを用いた露
光の際とで、それぞれのレチクルのパターンに合わせて
図１の照明系開口絞り板４２の開口絞りの選択設定を行
うなどして、それぞれの最適照明条件の下で露光を行う
ようにしても良い。このようにすると、更なる露光精度
の向上が期待できる。

【０２２６】なお、上記実施形態では、本発明に係るス
テージ装置が、スキャニング・ステッパに適用された場
合について例示したが、本発明の適用範囲がこれに限定
されるものではなく、本発明に係るステージ装置は、マ
スクと基板とを静止した状態で露光を行うステッパ等の
静止型の露光装置にも好適に適用できるものである。こ
のような場合であっても、ステージ装置により、基板を
保持する基板ステージの位置制御性を向上することがで
きるので、ステージに保持された基板の位置決め精度の
向上及び位置決め整定時間の短縮化が可能となり、これ
により露光精度及びスループットの向上が可能となる。

【０２２７】また、本発明に係るステージ装置は、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
スクのパターンを基板に転写するプロキシミティ露光装
置にも好適に適用できる。

【０２２８】勿論、本発明は、半導体素子の製造に用い
られる露光装置だけでなく、液晶表示素子、プラズマデ
ィスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられ
る、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露
光装置、薄膜磁気へッドの製造に用いられる、デバイス
パターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及
び撮像素子（ＣＣＤなど）の製造に用いられる露光装置
などにも適用することができる。

【０２２９】また、半導体素子などのマイクロデバイス
だけでなく、光露光装置、ＥＵＶ（Extreme Ultraviole
t）露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置など
で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガ
ラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写
する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ
（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光
装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル
基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガ
ラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用い
られる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又
は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマ
スク、メンブレンマスク）が用いられ、ＥＵＶ露光装置
では反射型マスクが用いられ、マスク基板としてはシリ
コンウエハなどが用いられる。

【０２３０】さらに、本発明に係るステージ装置は、露
光装置に限らず、その他の基板の処理装置（例えば、レ
ーザリペア装置、基板検査装置その他）、あるいはその
他の精密機械における試料の位置決め装置にも広く適用
できる。

【０２３１】また、本発明に係る露光装置における露光
用光学系としては、投影光学系に限らず、Ｘ線光学系、
電子光学系等の荷電粒子線光学系を用いることもでき
る。例えば、電子光学系を用いる場合には、光学系は電
子レンズ及び偏向器を含んで構成することができ、電子
銃として、熱電子放射型のランタンへキサボライト（Ｌ
ａＢ₆）、夕ンタル（Ｔａ）を用いることができる。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。

【０２３２】更に、電子光学系を用いる露光装置に本発
明を適用する場合、マスクを用いる構成としても良い
し、マスクを用いずに電子線による直接描画により基板
上にパターンを形成する構成としても良い。すなわち、
本発明は、露光用光学系として電子光学系を用いる電子
ビーム露光装置であれば、ペンシルビーム方式、可変成
形ビーム方式、セルプロジェクション方式、ブランキン
グ・アパーチャ方式、及びＥＢＰＳのいずれのタイプで
あっても、適用が可能である。

【０２３３】また、本発明に係る露光装置では、露光用
照明光として、前述した遠紫外域、真空紫外域の光に限
らず、波長５〜３０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域のＥＵＶ光を
用いても良い。また、例えば真空紫外光としては、Ａｒ
Ｆエキシマレーザ光やＦ₂レーザ光などが用いられる
が、これに限らず、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバー
レーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レ
ーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテ
ルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増
幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高
調波を用いても良い。

【０２３４】例えば、単一波長レーザの発振波長を１．
５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８
９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波
長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が
出力される。特に発振波長を１．５４４〜１．５５３μ
ｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの
範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光とほ
ぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７
〜１．５８μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜
１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ₂レ−ザ光
とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。

【０２３５】また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍ
の範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範
囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．
０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が
１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ₂レ
ーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場
合、単一波長発振レーザとしては例えばイッテルビウム
・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。

【０２３６】また、上記実施形態では、投影光学系とし
て縮小系を用いる場合について説明したが、投影光学系
は等倍系および拡大系のいずれでも良い。さらに、反射
屈折型の投影光学系としては、前述したものに限らず、
例えば円形イメージフィールドを有し、かつ物体面側、
及び像面側が共にテレセントリックであるとともに、そ
の投影倍率が１／４倍又は１／５倍となる縮小系を用い
ても良い。また、この反射屈折型の投影光学系を備えた
走査型露光装置の場合、照明光の照射領域が投影光学系
の視野内でその光軸をほぼ中心とし、かつレチクル又は
ウエハの走査方向とほぼ直交する方向に沿つて延びる矩
形スリット状に規定されるタイプであっても良い。かか
る反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置によ
れば、例えば波長１５７ｎｍのＦ₂レーザ光を露光用照
明光として用いても１００ｎｍＬ／Ｓパターン程度の微
細パターンをウエハ上に高精度に転写することが可能で
ある。

【０２３７】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などの本発明
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。

【０２３８】《デバイス製造方法》次に、上述した実施
形態に係る露光装置１０及びその露光方法をリソグラフ
ィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態につい
て説明する。

【０２３９】図１８には、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）の製造例のフローチャートが示され
ている。図１８に示されるように、まず、ステップ２０
１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設
計（例えば、半導体デ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２０２（マスク製作ステップ）において、
設計した回路パターンＰＡを形成したマスクを製作す
る。一方、ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）にお
いて、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。

【０２４０】次に、ステップ２０４（ウエハ処理ステッ
プ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意
したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソ
グラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成
する。次いで、ステップ２０５（デバイス組立ステッ
プ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用
いてデバイス組立を行う。このステップ２０５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。

【０２４１】最後に、ステップ２０６（検査ステップ）
において、ステップ２０５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。

【０２４２】図１９には、半導体デバイスの場合におけ
る、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されてい
る。図１９において、ステップ２１１（酸化ステップ）
においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２
（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形
成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）において
はウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２
１４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオ
ンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４
それぞれは、ウエ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。

【０２４３】ウエ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２
１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光
剤を塗布する。引き続き、ステップ２１６（露光ステッ
プ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露
光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンを
ウエハに転写する。次に、ステップ２１７（現像ステッ
プ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ２
１８（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２１９（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。

【０２４４】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、ウエハ上に多重に回路パターン
が形成される。

【０２４５】以上説明した本実施形態のデバイス製造方
法を用いれば、露光工程（ステップ２１６）において上
記実施形態の露光装置及びその露光方法が用いられるの
で、真空紫外域の露光光により解像力の向上が可能とな
り、しかも光学系透過率の低下を可能な限り抑制して、
露光量制御を高精度に行うことができるので、結果的に
最小線幅が０．１μｍ程度の高集積度のマイクロデバイ
スを歩留まり良く生産することができる。

【０２４６】また、前述した２つのウエハステージによ
る同時並行処理により、高いスループットで露光を行う
ことができるので、上記の高集積度のマイクロデバイス
の生産性を一層向上させることが可能になる。

【０２４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るステ
ージ装置及びステージの駆動方法によれば、特別な反力
キャンセル機構を設けることなく、ステージの位置制御
性を向上することができるという優れた効果がある。

【０２４８】また、本発明に係る露光装置及び露光方法
によれば、露光精度を向上することができるという効果
がある。

【０２４９】また、本発明に係るデバイスによれば、微
細パターンが精度良く形成された高集積度のマイクロデ
バイスが提供される。また、本発明に係るデバイス製造
方法によれば、高集積度のマイクロデバイスの生産性を
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図
である。

【図２】２つのウエハステージとレチクルステージと投
影光学系とアライメント系の位置関係を示す斜視図であ
る。

【図３】ステージ装置と、このステージ装置に隣接して
配置されたウエハローダチャンバ内のウエハローダ室と
を、天井部分を取り除いた状態で示す概略平面図であ
る。

【図４】図３のＡ−Ａ線概略断面図である。

【図５】ウエハステージの駆動系の構成を示す平面図で
ある。

【図６】ウエハステージＷＳＴ１をＹ軸リニアモータ１
１０とともに示す断面図である。

【図７】軸受け装置を示す一部省略した断面図である。

【図８】Ｘ軸リニアモータ１２０’の可動子１２０の構
成を説明するための図であって、図８（Ａ）はその一部
省略した平面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）を−Ｙ方向か
ら見た図である。

【図９】Ｘ軸リニアモータ１２０’の固定子を構成する
電機子コイルについて説明するための図であって、図９
（Ａ）は電機子コイルの形状及び配置を示す図、図９
（Ｂ）は複数の電機子コイルから成るコイル群に供給さ
れる電流を示す図である。

【図１０】図１０（Ａ）はＸ軸リニアモータ１２０’の
固定子と可動子との間に形成される磁気回路を示す図、
図１０（Ｂ）は固定子（電機子ユニット）の位置におけ
る磁束密度のＹ成分の分布を示す図、図１０（Ｃ）は固
定子（電機子ユニット）の位置における磁束密度のＸ成
分の分布を示す図である。

【図１１】図１１（Ａ）は磁束密度分布Ｂ_Yとの相互作
用によってＸ軸方向のローレンツ力を発生させるＸ軸駆
動用電流成分の波形を示す図、図１１（Ｂ）は磁束密度
分布Ｂ_Xとの相互作用によってＹ軸方向のローレンツ力
を発生させるＹ軸駆動用電流成分の波形を示す図であ
る。

【図１２】図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）の各成分の駆動
電流を電機子コイルに供給した結果、Ｘ軸方向のローレ
ンツ電磁力の合力、Ｙ軸方向のローレンツ電磁力の合力
がそれぞれ一定となった様子を示す図である。

【図１３】２つのウエハステージを使ってウエハ交換・
アライメントシーケンスと露光シーケンスとが行なわれ
ている状態を示す平面図である。

【図１４】図１３のウエハ交換・アライメントシーケン
スと露光シーケンスとの切り換えを行なった状態を示す
図である。

【図１５】アライメント系による基準マーク板上の基準
マークの検出動作を説明するための図であって、アライ
メント系の真下に基準マーク板上の基準マークＭＫ２が
位置づけされた様子を示す図である。

【図１６】最終的に算出された露光位置と各ショットの
相対位置関係に応じてウエハ上の各ショットの露光が行
なわれる状態を示す概念図である。

【図１７】ステージ装置の変形例を示す図である。

【図１８】本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を
説明するためのフローチャートである。

【図１９】図１８のステップ２０４における処理を示す
フローチャートである。

【符号の説明】１０…露光装置、１２…ベース盤（ステージベース）、
１２ａ…ガイド面（移動面）、１３…ステージ装置、２
４ａ，２４ｂ…アライメント系、２５…チャンバ、３８
…ステージ制御装置（電流供給装置）、５３…真空予圧
型気体静圧軸受け装置（軸受け装置）、１１０，１１２
…Ｙ軸リニアモータ（第１軸用モータ）、１１０ａ，１
１２ａ…固定子（第１軸用モータの固定子）、１１４，
１１６，１１８，１２０…可動子（第２軸用モータの可
動子）、１１４’、１１６’、１１８’、１２０’…Ｘ
軸リニアモータ（第２軸用モータ）、１２２，１２４…
固定子（第２軸用モータの固定子）、３３０…搬送用リ
ニアモータ（搬送用モータ）、３４０…配管・配線群、
ＷＳＴ１，ＷＳＴ２…ウエハステージ（ステージ）、Ｐ
Ｌ…投影光学系（露光用光学系）、Ｗ１、Ｗ２…ウエハ
（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）Ｈ０２Ｐ 7/00 １０１Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０３Ａ５０３ＦＦターム(参考） 5F031 CA02 CA05 DA17 FA01 FA07 FA12 GA02 GA43 HA13 HA16 HA33 HA53 HA55 HA60 JA02 JA06 JA14 JA17 JA32 JA38 KA06 KA08 LA03 LA04 LA07 LA08 LA18 MA27 NA04 NA05 NA14 PA02 5F046 AA23 BA05 CC01 CC02 CC03 CC06 CC18 CC19 CD01 CD04 GA11 GA12 5H540 AA01 AA06 AA10 BB03 BB07 BB09 DD02 5H641 BB03 BB06 BB14 BB19 GG02 GG05 GG07 HH03 JA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動面に沿って２次元移動する少なくと
も１つのステージを有するステージ装置であって、第１固定子と、該第１固定子と協働する第１可動子とを
有し、前記ステージを第１軸方向に駆動する、少なくと
も１つの第１軸用モータと；前記第１固定子が接続され
た第２可動子と、該第２可動子と協働する第２固定子と
を有し、前記第２固定子と前記第２可動子との間の電磁
気的相互作用により、前記第１軸用モータと前記ステー
ジとを少なくとも前記第１軸に直交する第２軸方向に駆
動する、少なくとも１つの第２軸用モータと；前記第２
軸用モータに前記第１軸方向の力を発生させる成分と、
前記第２軸用モータに前記第２軸方向の力を発生させる
成分とを含む駆動電流を、前記第２軸用モータに供給す
る電流供給装置と；を備えるステージ装置。
【請求項２】前記電流供給装置は、前記第２軸用モー
タに前記第２軸方向の力を発生させるための複数の相の
第２軸用駆動電流と、該第２軸用駆動電流とは位相が異
なり、前記第２軸用モータに前記第１軸方向の力を発生
させるための第１軸用駆動電流とを重ね合わせて、前記
第２軸用モータに供給す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】前記電流供給装置は、前記第１軸方向の
力が前記第１軸用モータの駆動状態に応じて変化するよ
うに、前記第１軸用駆動電流を制御することを特徴とす
る請求項２に記載のステージ装置。
【請求項４】前記移動面がその一側に設けられたステ
ージベースと；前記ステージ、前記第１軸用モータ、及
び前記第２軸用モータの前記第２可動子とを前記移動面
に対して所定のクリアランスを保って浮上支持する軸受
け装置とを更に備えることを特徴とする請求項１〜３の
いずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項５】前記第２軸用モータの前記第２固定子
が、前記ステージベースとは独立して床上に配置されて
いることを特徴とする請求項４に記載のステージ装置。
【請求項６】前記第１軸用モータが１つのリニアモー
タで構成され、前記第２軸用モータが一対のリニアモー
タで構成されるとともに、前記第１軸用リニアモータの前記第１固定子の駆動方向
に関する両端に、前記一対の第２軸用リニアモータの各
第２可動子が設けられていることを特徴とする請求項４
又は５に記載のステージ装置。
【請求項７】前記ステージが２つ設けられ、前記各ステージを前記第１軸方向に個別に駆動する前記
第１軸用モータが２つ設けられ、前記各第１軸用モータと該第１軸用モータに対応するス
テージとを一体で、少なくとも前記第２軸方向に個別に
駆動する前記第２軸用モータは、前記各第１軸用モータ
の前記第１固定子の駆動方向に関する両端に設けられた
各一対の第２可動子と、この第２可動子に対応する共通
の第２固定子とを有することを特徴とする請求項４又は
５に記載のステージ装置。
【請求項８】前記軸受け装置は、前記移動面に向かっ
て噴出される加圧気体の静圧と真空吸引力とのバランス
により、前記ステージ、前記第１軸用モータ及び前記第
２軸用モータの可動子を前記移動面に対して所定のクリ
アランスを保って浮上支持する真空予圧型気体静圧軸受
け装置であり、前記真空予圧型気体静圧軸受け装置の軸受け面には、前
記加圧気体の噴出口と、その周囲に配された真空吸引溝
とが設けられていることを特徴とする請求項４〜７のい
ずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項９】前記ステージの移動領域の全域を取り囲
むチャンバを更に備え、前記第２軸用モータの前記第２可動子を前記チャンバ内
に、前記第２軸用モータの前記第２固定子を前記チャン
バ外に配置したことを特徴とする請求項１〜８のいずれ
か一項に記載のステージ装置。
【請求項１０】前記第２軸用モータの前記第２可動子
が電機子コイルを含む電機子ユニットであり、前記第２軸用モータの前記第２可動子と並行して移動す
る第３可動子を有し、前記電機子コイルの冷却配管を含
む配管・配線群を搬送する搬送用モータを更に備えるこ
とを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のス
テージ装置。
【請求項１１】前記搬送用モータは、対応して設けら
れた前記第２軸用モータの前記第２固定子を共有するこ
とを特徴とする請求項１０に記載のステージ装置。
【請求項１２】所定のパターンを露光用光学系を用い
て基板上に形成する露光装置であって、前記基板の駆動装置として請求項１〜１１のいずれか一
項に記載のステージ装置を具備することを特徴とする露
光装置。
【請求項１３】所定のパターンを露光用光学系を用い
て基板上に形成する露光装置であって、請求項７に記載のステージ装置を備え、該ステージ装置
を構成する各ステージがそれぞれ基板を保持し、前記各ステージに対応して２つのアライメント系が設け
られていることを特徴とする露光装置。
【請求項１４】請求項１２又は１３に記載の露光装置
を用いて製造されたことを特徴とするデバイス。
【請求項１５】移動面に沿ってステージを第１軸及び
これに直交する第２軸方向に駆動するステージの駆動方
法であって、前記ステージを、少なくとも１つの第１軸用モータを用
いて前記第１軸方向に駆動する第１工程と；前記第１軸
用モータの固定子が接続され、前記第１軸用モータと前
記ステージとを少なくとも前記第１軸に直交する第２軸
方向に駆動可能に設けられた少なくとも１つの第２軸用
モータに対し、該第２軸用モータに前記第１軸方向の力
を発生させる成分と、前記第２軸用モータに前記第２軸
方向の力を発生させる成分とを含む駆動電流を供給する
第２工程と；を含むステージの駆動方法。
【請求項１６】前記駆動電流は、前記第２軸用モータ
に前記第２軸方向の力を発生させるための複数の相の第
２軸用駆動電流と、該第２軸用駆動電流とは位相が異な
り、前記第２軸用モータに前記第１軸方向の力を発生さ
せるための第１軸用駆動電流とが重ね合わされて生成さ
れることを特徴とする請求項１５に記載のステージの駆
動方法。
【請求項１７】所定のパターンを露光用光学系を用い
てステージに保持された基板上に形成する露光方法であ
って、請求項１５又は１６に記載のステージの駆動方法を用い
て前記ステージを駆動し、該ステージと前記露光用光学
系との相対位置を調整する工程を含む露光方法。
【請求項１８】前記相対位置の調整は、前記露光用光
学系を基準とする所定の位置に前記基板を位置決めする
際に行われることを特徴とする請求項１７に記載の露光
方法。
【請求項１９】前記相対位置の調整は、前記パターン
の前記基板上への形成中に、前記露光用光学系に対して
前記基板を相対走査する際に行われることを特徴とする
請求項１７に記載の露光方法。
【請求項２０】リソグラフィ工程を含むデバイス製造
方法であって、前記リソグラフィ工程で、請求項１７〜１９のいずれか
一項に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイ
ス製造方法。