JP2003031646A

JP2003031646A - ステージ装置および露光装置

Info

Publication number: JP2003031646A
Application number: JP2001215892A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Miyagawa; 智樹宮川; Motomasa Imai; 基勝今井; Hisataka Tatsuzono; 寿隆龍薗
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2003-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ステージ本体の移動に際してこのステージ本
体の変形を緩和して基板の位置ずれを防止する。【解決手段】基板を保持して移動するステージ本体１
４と、ステージ本体１４を駆動する駆動装置３２とを備
える。駆動装置３２の駆動に起因するステージ本体１４
の変形を補正する補正装置を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステージ本体がマ
スクやウエハ、ガラス基板等の基板を保持して移動する
ステージ装置、およびこのステージ装置に保持されたマ
スクと感光基板とを用いて露光処理を行う露光装置に関
し、特に半導体集積回路や液晶ディスプレイ等のデバイ
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、半導体素子又は液晶表示素子
等をフォトリソグラフィ工程で製造する場合に、種々の
露光装置が使用されているが、現在では、フォトマスク
又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパタ
ーン像を、投影光学系を介して表面にフォトレジスト等
の感光剤が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基
板上に転写する投影露光装置が一般的に使用されてい
る。近年では、この投影露光装置として、基板を２次元
的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この基板ステ
ージにより基板を歩進（ステッピング）させて、レチク
ルのパターン像を基板上の各ショット領域に順次露光す
る動作を繰り返す、いわゆるステップ・アンド・リピー
ト方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパー）が主
流となっている。

【０００３】最近になって、このステッパー等の静止型
露光装置に改良を加えた、ステップ・アンド・スキャン
方式の投影露光装置（例えば特開平７−１７６４６８号
公報に記載された様な走査型露光装置）も比較的多く用
いられるようになってきた。このステップ・アンド・ス
キャン方式の投影露光装置（スキャニング・ステッパ
ー）は、ステッパーに比べると大フィールドをより小さ
な光学系で露光できるため、投影光学系の製造が容易で
あると供に、大フィールド露光によるショット数の減少
により高スループットが期待出来ることや、投影光学系
に対してレチクル及びウエハを相対走査することで平均
化効果があり、ディストーションや焦点深度の向上が期
待出来る等のメリットがある。さらに、半導体素子の集
積度が１６Ｍ（メガ）から６４ＭのＤＲＡＭ、更に将来
的には２５６Ｍ、１Ｇ（ギガ）というように時代ととも
に高くなるのに伴い、大フィールドが必須になるため、
ステッパーに代わってスキャン型投影露光装置が主流に
なるであろうと言われている。

【０００４】これらの露光装置、例えば半導体デバイス
製造に用いられる半導体露光装置では、レチクルやウエ
ハ等の基板はステージ装置におけるホルダの保持面に真
空吸引等の負圧吸引により吸着保持されて２次元的に移
動する。これを詳述すると、基板は、ホルダからの吸着
力を垂直抗力とした静止摩擦力によって保持され、上記
のステップ移動や走査移動の際に駆動されるホルダを介
して、保持面における吸着力を垂直抗力成分とした静止
摩擦力によって推力を得る構成になっている。

【０００５】

【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。ステップ・アンド・スキャン
方式の露光装置のレチクルステージ（マスクステージ）
では、まず静止状態においてｎｍオーダでのレチクル基
準の位置合わせ（アライメント）を行い、その後レチク
ルホルダに付属する移動鏡との間の距離を計測する干渉
計の計測結果を用いてレチクルの動的な位置決め・制御
を行うため、加速、減速を伴うステージ移動時にも、移
動鏡が設置されたレチクルホルダとレチクルとの相対位
置関係をｎｍオーダに保持する必要がある。また、スル
ープットを向上させて生産性を高めるために、近年では
ステージ移動時の加速度が大きくなる傾向にある。

【０００６】レチクルホルダとレチクルとを加減速する
ための推力は、モータ等の不図示の駆動装置によりレチ
クルホルダに付与される。レチクルＲは、既述したよう
に、保持面における吸着力を垂直抗力成分とした静止摩
擦力によってレチクルホルダを介して推力を得るが、レ
チクルには加減速に必要な推力方向と反対側に慣性力が
作用するため、保持面にはこの慣性力に相当分のせん断
力が発生する。このせん断力が静止摩擦力を超えた場合
には、レチクルとレチクルホルダとの間に相対位置ずれ
が生じることになる。

【０００７】このように、レチクルとホルダとの相対位
置ずれが発生すると、レチクルのアライメント精度が著
しく低下する等の問題が生じてしまう。また、ステージ
移動時の加速度の増加に伴い、ステージに与える推力が
大きくなり、ステージ（ホルダ）自体の変形や、ホルダ
を介してレチクルに変形が生じ、収差等によりパターン
の転写精度が低下し、所定の露光精度を満足できないと
いう問題が発生する。特に、レチクルを複数箇所で吸着
した場合、吸着箇所間の相対変位量が大きくなるとレチ
クル自体の変形が大きくなるという問題があった。

【０００８】一方、上述したように、半導体素子の集積
化に伴って、回路の微細化が進められ、その線幅はサブ
ミクロンオーダーまで高精密化しつつある。そのため、
上記のような回路パターンを形成するための露光装置に
要求される精度も年々高くなり、例えば５〜１０ｎｍ以
下の位置決め精度が要求されており、このような高精度
の位置決めを実現する手段の一つとして温度変化に伴う
ステージ部分の伸縮を抑制し、温度変化に起因する位置
決め誤差を排除する試みがなされている。

【０００９】そこで、近年では、ステージの材料として
低熱膨張のセラミックスが用いられているが、この低熱
膨張セラミックスは従来のセラミックスに比較して剛性
が低いため、移動時にステージの変形が生じやすく、上
記所定の露光精度を満足できないという問題を増長させ
る虞があった。

【００１０】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、ステージ本体の移動に際してこのステージ
本体の変形を緩和して基板の位置ずれを防止することが
可能なステージ装置を提供するとともに、当該ステージ
装置を備えることで移動速度の高速化を図りスループッ
トを向上させることが可能な露光装置を提供することを
目的としている。

【００１１】

【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１６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、基板（Ｒ）を保持して移動するステージ本体
（１４）と、ステージ本体（１４）を駆動する駆動装置
（３２、３６）とを備えたステージ装置（１０）におい
て、駆動装置（３２、３６）の駆動に起因するステージ
本体（１４）の変形を補正する補正装置（６、３２）
（７４）を設けたことを特徴とするものである。

【００１２】従って、本発明のステージ装置では、ステ
ージ本体（１４）が駆動された際の推力による変形が補
正されて緩和されるため、変形に起因する基板（Ｒ）の
位置ずれを防止することができる。

【００１３】そして、本発明の露光装置は、マスクステ
ージ（１４）に保持されたマスク（Ｒ）のパターンを基
板ステージ（９）に保持された感光基板（Ｗ）に露光す
る露光装置（２８）において、マスクステージ（１４）
と基板ステージ（９）との少なくとも一方のステージと
して、請求項１から８のいずれか１項に記載されたステ
ージ装置（１０）が用いられることを特徴とするもので
ある。

【００１４】従って、本発明の露光装置では、ステージ
（１４）を大きな加速度で移動させてもステージ（１
４）に対する基板（Ｒ）の位置ずれが防止できるので、
露光精度を維持しつつスループットを向上させることが
できる。

【００１５】

【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の実施形態を、図１ないし図１１を参
照して説明する。ここでは、例えば露光装置として、レ
チクルとウエハとを同期移動しつつ、レチクルに形成さ
れた半導体デバイスの回路パターンをウエハ上に転写す
る、スキャニング・ステッパを使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ステージに適用するものとす
る。

【００１６】図１は、本発明に係る露光装置２８の概略
構成図である。この露光装置２８は、レチクル（マス
ク、基板）Ｒに形成された集積回路のパターン（不図
示）をウエハ（感光基板）Ｗ上に転写するものであっ
て、装置フレーム７、照明光学系８、レチクルステージ
装置１０、投影光学系ＰＬ、およびウエハステージ（基
板ステージ）９を主体として構成されている。装置フレ
ーム７は、剛直な素材で形成されており、照明光学系
８、レチクルステージ装置１０の一部、投影光学系Ｐ
Ｌ、およびウエハステージ９を大地１１の上方に支持す
る。

【００１７】照明光学系８は、不図示の光源から射出さ
れた照明光によりレチクルＲの所定領域を選択的に照明
するものであって、露光に必要な波長の光のみを透過さ
せる波長選択フィルタ、照明光を均一な強度分布の光束
に調整するオプティカルインテグレータ、レチクルＲ上
の照明領域を制限する可動ブラインド及び固定ブライン
ド、リレーレンズやコンデンサレンズ等の各種光学素子
等（いずれも不図示）を含んでいる。なお、図１では、
照明光学系８がレチクルステージ装置１０の上方に支持
されているものとして例示されているが、一般に、照明
光学系８は装置フレーム７の側部の一方に固定され、照
明光学系８からの照明光（エネルギ・ビーム）はレチク
ルステージ装置１０の上方に向けられる。

【００１８】投影光学系ＰＬは、鏡筒内に光軸方向に沿
って所定間隔をあけて配置され、群構成とされた複数の
レンズエレメントによって、例えば１／４縮小倍率でレ
チクルＲのパターンの像及び／又はアライメントマーク
の像をウエハＷ上に投影するものである。そして、この
レンズエレメントが、周方向に複数配置された伸縮可能
な駆動素子の駆動によって光軸方向に移動することで、
投影光学系ＰＬの種々の結像特性が調整可能である。例
えば、レンズエレメントを光軸方向に移動させた場合に
は、光軸を中心として倍率を変化させることができる。
また、光軸に垂直に交わる軸を中心にレンズエレメント
を傾斜させた場合には、ディストーションを変化させる
ことができる。また、レンズエレメントを動かすのでは
なく、レンズエレメント間に設けられた密閉された空間
の気圧を制御することによっても、投影光学系の結像特
性を調整することができる。

【００１９】ウエハステージ９は、ウエハＷを真空吸着
するウエハホルダ（不図示）を有するとともに、リニア
モータ等の駆動装置１３によって、投影光学系ＰＬの光
軸方向（Ｚ方向）と垂直で互いに直交するＸ方向及びＹ
方向に移動される。これにより、投影光学系ＰＬに対し
てその像面側でウエハＷが２次元移動され、例えばステ
ップ・アンド・スキャン方式で、ウエハＷ上の各ショッ
ト領域にレチクルＲのパターン像が転写されることにな
る。また、ウエハステージ９上には、不図示の基準部材
が固定されている。この基準部材には、ウエハＷの表面
と同じ高さに公知の指標マーク（不図示）が形成されて
いる。この指標マークとしては、例えば後述するレチク
ルマークＲＭを挟み込む中抜きマークが採用される。

【００２０】なお、ウエハホルダがＺ方向に移動するこ
とで、ウエハＷの光軸方向の位置が調整される構成にな
っている。スキャン露光時には、ウエハステージ９は駆
動装置１３により、Ｙ方向（図１中の紙面と直交する方
向）に、レチクルステージ装置１０と同期して（レチク
ルステージ装置１０とは反対方向に）駆動されることに
なる。

【００２１】また、ステージ移動座標系（直交座標系）
ＸＹ上でのウエハステージ９（ひいてはウエハＷ）の
Ｘ、Ｙ方向の位置、及び回転量（ヨーイング量、ピッチ
ング量、ローリング量）は、干渉計システム２３によっ
てモニターされる。干渉計システム２３は、ウエハステ
ージ９の頂面に配置された移動鏡１７と、装置フレーム
７と接続されたウエハ干渉計１９とを有している。ウエ
ハ干渉計１９は、移動鏡１７に向かう測定ビーム２１を
発生し、移動鏡１７から反射されたビームを検出する。
駆動装置１３は、干渉計システム２３のモニター結果に
基づいてウエハステージ９を駆動する。

【００２２】レチクルステージ装置１０は、半導体デバ
イスの製造（露光処理）及び／又は検査処理中に少なく
とも１つのレチクルＲの正確な位置決めを行う際に用い
られるものであって、図２に示すように、定盤１２、ホ
ルダ１５を含む微動ステージ（マスクステージ）１４、
測定システム１６、粗動ステージ１８、リアクションフ
レーム２０及び取付用フレーム２２、ＴＴＲ（スルー・
ザ・レチクル）方式でレチクルＲとウエハＷとの位置合
わせを行うアライメントセンサ（不図示）を備えた構成
になっている。なお、これら微動ステージ１４および粗
動ステージ１８によりステージ本体が構成される。

【００２３】また、レチクルステージ装置１０には、微
動Ｙムーバ（微動側駆動装置）３２、微動Ｘムーバ（不
図示）、粗動Ｙムーバ（粗動側駆動装置）３６、粗動Ｘ
ムーバ３８及び反重力機構（不図示）が含まれている
（図３及び図４参照）。微動Ｙムーバ３２と微動Ｘムー
バとは、粗動ステージ１８と相関して微動ステージ１４
を正確に移動させる。粗動Ｙムーバ３６と粗動Ｘムーバ
３８とは、リアクションフレーム２０に対して粗動ステ
ージ１８を移動させる。微動ステージ１４が定盤１２の
上方に移動するにつれて反重力機構によって定盤１２の
歪みが最小化される。定盤１２は、装置フレーム７によ
り支持され、リアクションフレーム２０は取付け用フレ
ームにより支持されているので、定盤１２とリアクショ
ンフレーム２０との間には機械的な接触はなく（非接
触）、リアクションフレーム２０からの振動が定盤１２
に伝達されることはない。

【００２４】定盤１２は、矩形の板形状を呈しており、
微動ステージ１４を非接触で移動自在に支持する。定盤
１２には、ベースアパーチャ４６とレンズ装着用カット
アウト（不図示）が含まれる。ベースアパーチャ４６
は、定盤１２の中を通って延在し、定盤１２中を通る光
の通過を可能にする。カットアウトは概ね円筒形の形状
を有し、下面側から定盤１２の中へ一部が延在する。カ
ットアウトによって微動ステージ１４の近傍に投影光学
系ＰＬを位置決めすることが可能になる。

【００２５】なお、定盤１２は、熱膨張係数が鉄鋼材と
ほぼ同一であるインディアンブラック等の十分な剛性を
有する石材で形成され、その上面は熔射等によりセラミ
ックスでコーティングされている。このセラミックスと
しては、上記コージェライトを選択してもよいが、アル
ミナ系のセラミックス（グレイアルミナ、アルミナチタ
ニア等）や窒化珪素、タングステンカーバイト、チタニ
ア、酸化クロム（クロミア）等も適用できる。更に、定
盤１２は、鉄鋼材にセラミックスを熔射して構成しても
よい。

【００２６】微動ステージ１４はガイドレスステージで
あり、限定された移動範囲を有する上記微動Ｙムーバ３
２等によって、粗動ステージ１８に対してＸ軸、Ｙ軸に
沿って、またＺ軸回り（θＺ）で移動される。図５に示
すように、微動ステージ１４には、微動フレーム５２、
微動Ｙムーバ３２の可動子５４、微動Ｘムーバの可動子
（不図示）、反重力機構の可動子（不図示）、及び測定
システム１６の移動鏡６０が含まれている。

【００２７】微動フレーム５２は、低熱膨張率のセラミ
ックス材料（例えばアルミナや窒化ケイ素、コージェラ
イト系セラミックス等の比較的熱膨張が小さいセラミッ
クス）で形成された平面視矩形状を呈しており、その底
部には複数の隔置された流体放出口（不図示）と複数の
隔置された流体導入口（不図示）とが設けられている。
そして、加圧流体が流体放出口から定盤１２へ向けて放
出され、真空状態が流体導入口に形成されることで、微
動フレーム５２と定盤１２との間に真空予圧型の流体ベ
アリングが構成される。この真空予圧型流体ベアリング
により微動ステージ１４が定盤１２に対してＺ軸に沿っ
て離間して保持され、微動ステージ１４をＸ軸、Ｙ軸に
沿って、またＺ軸回りに定盤１２に対して移動させるこ
とが可能になる。

【００２８】また、真空予圧型流体ベアリングにより、
反重力機構による微動ステージ１４のほぼゼロの正味重
量にもかかわらず、Ｚ軸に沿って、Ｘ軸の回りで、また
Ｙ軸の回りで微動ステージ１４と定盤１２との間に高い
剛性結合が保持される。なお、真空予圧型流体ベアリン
グではなく、磁気予圧型ベアリングのような代替方法に
より定盤１２の上方に微動ステージ１４を支持すること
も可能である。

【００２９】微動フレーム５２には、少なくとも一つ
（図では一つ）のホルダ１５が含まれる。ホルダ１５
は、真空チャック等の吸着装置によりレチクルＲの中の
一つを保持して微動ステージ１４に固定する。具体的に
は、ホルダ１５には、それぞれ吸着装置を有し、図６に
示すように、Ｙ方向に沿って延設された保持部１５ａ
と、保持部１５ａとＸ方向に間隔をあけて配置され、Ｙ
方向に沿って直線上に延設された保持部１５ｂ、１５ｂ
との合計三カ所の吸着保持面が設けられている。

【００３０】各微動Ｙムーバ３２は、微動ステージ１４
に固定される可動子５４と、粗動ステージ１８に固定さ
れる固定子９４とを含むボイスコイルアクチュエータか
ら構成される。微動Ｙムーバ３２の可動子５４と固定子
９４とは電磁気的相互作用により、微動ステージ１４を
Ｙ軸に沿って選択的に移動させる。このボイスコイルモ
ータでは可動子５４が磁石側であり、固定子９４がコイ
ル側であるため、電線等の配線が微動ステージ１４に直
接接続されず、微動ステージ１４に対する干渉が低減さ
れ好適であるが、逆の構成も採用可能である。可動子５
４は、当該可動子５４を微動ステージ１４に固定する、
取付ネジ等の複数の固定部材６を有している。固定部材
６は、保持部１５ａのほぼ延長線上、及び保持部１５ｂ
のほぼ延長線上にそれぞれ間隔をあけて配置されてい
る。

【００３１】同様に、各微動Ｘムーバは、微動ステージ
１４に固定される不図示の可動子と、粗動ステージ１８
に固定される不図示の固定子とを含む後述するＥ／Ｉコ
ア・アクチュエータから構成される。微動Ｘムーバの可
動子と固定子とは電磁気的相互作用により、微動ステー
ジ１４をＸ軸に沿って、及びＺ軸回りに選択的に移動さ
せる。

【００３２】図７及び図８に、アクチュエータ９８を例
示する。詳細には、図７には一般にＥ／Ｉコア・アクチ
ュエータと称される吸引のみのタイプのアクチュエータ
９８の外観斜視図が示され、図８にはＥ／Ｉコア・アク
チュエータ９８の分解組立斜視図が示されている。各Ｅ
／Ｉコア・アクチュエータ９８は電磁吸引装置であり、
各Ｅ／Ｉコア・アクチュエータ９８には、Ｅ字型の形状
を有するコア１００、管状のコイル１０２、及びＩ字型
の形状を有するコア１０４が含まれる。Ｅ字型コア１０
０とＩ字型コア１０４のそれぞれは、鉄等の磁性材料か
ら構成される。コイル１０２は、Ｅ字型コア１００の中
心バーの回りに配置される。コイル１０２を通って送ら
れる電流は、Ｅ字型コア１００へ向けてＩ字型コア１０
４を引きつける電磁場を生じ、この電流の量によって吸
引量が決定される。

【００３３】本実施の形態では、アクチュエータ９８の
Ｉ字型コア１０４は、微動Ｘムーバの可動子とみなされ
て微動ステージ１４に固定され、Ｅ字型コア１００とコ
イル１０２とはそれぞれ微動Ｘムーバの固定子とみなさ
れて粗動ステージ１８に固定される。なお、上記の構成
においても、電線等の配線が微動ステージ１４に直接接
続されず、微動ステージ１４に対する干渉が低減される
ため好適であるが、Ｉ字型コア１０４を粗動ステージ１
８に取り付け、Ｅ字型コア１００及びコイル１０２を微
動ステージ１４に取り付ける構成も採用可能である。

【００３４】反重力機構によって、微動ステージ１４の
重量が相殺され、微動ステージ１４が定盤１２に対して
移動する際の定盤１２の歪みが最小化される。詳細に
は、微動ステージ１４が定盤１２に対して移動する際に
反重力機構が微動ステージ１４を上方へ引き上げること
で、微動ステージ１４の位置が定盤１２に影響を及ぼす
ことが防止される。この反重力機構には、吸引力のみの
アクチュエータが含まれる。アクチュエータには、微動
ステージ１４に固定される不図示の可動子と、粗動ステ
ージ１８に固定される不図示の固定子とが含まれる。ア
クチュエータは、上述のＥ／Ｉ字型コア・アクチュエー
タであることが望ましい。この場合、Ｉ字型コア１０４
は微動ステージに固定され、Ｅ字型コア１００とコイル
１０２とは、粗動ステージ１８に固定される。なお、Ｉ
字型コア１０４とＥ字型コア１００の取り付けを逆にし
てもよい。

【００３５】測定システム１６は、定盤１２に対する微
動ステージ１４の位置をモニターするものであって、微
動ステージ１４の一部として取り付けられるＸ移動鏡６
０、一対の隔置されたＹ移動鏡１１４、Ｘ干渉計ブロッ
ク１１６、Ｙ干渉計ブロック１１８とが含まれる（図２
参照）。Ｘ移動鏡６０は矩形の形状を呈し、微動フレー
ム５２の−Ｘ側端縁に沿って延在する。Ｘ干渉計ブロッ
ク１１６は、Ｘ移動鏡６０から反射される測定信号を発
生し、この情報に基づいてＸ軸に沿った微動ステージ１
４の位置をモニターするものであって、微動ステージ１
４から離間して配置される。なお、Ｘ干渉計ブロック１
１６は、図１に示すように、装置フレーム７や、または
振動的に独立した他の場所に設置することが可能であ
る。

【００３６】各Ｙ移動鏡１１４は、略Ｖ字型の形状を有
し、微動フレーム５２の＋Ｙ側端縁に沿って配置され
る。Ｙ干渉計ブロック１１８は、Ｙ移動鏡１１４から反
射された一対の隔置された測定信号を発生し、この情報
に基づいてＹ軸に沿ったＺ軸回りの微動ステージ１４の
位置をモニターするものであって、微動ステージ１４か
ら離間して配置される。なお、Ｙ干渉計ブロック１１８
は、装置フレーム７や、または振動的に独立した他の場
所に設置することが可能である。

【００３７】粗動ステージ１８は、微動ステージ１４の
斜め上方に配置されており、平面的自由度においてはガ
イドレスで、粗動ムーバ３６、３８によってＹ軸に沿っ
て比較的長いストロークで移動し、またＸ軸に沿ってＺ
軸（θＺ）の回りで比較的短いストロークで移動する。
詳細には、粗動ステージ１８はリアクションフレーム２
０に対して、粗動Ｙムーバ３６によりＹ軸に沿って比較
的長いストロークで移動し、粗動Ｘムーバ３８によりＸ
軸に沿ってＺ軸回りに比較的短いストロークで移動す
る。

【００３８】図４、図５及び図９を参照すると、粗動ス
テージ１８は、粗動フレーム１２２、微動Ｙムーバ３２
の固定子９４を支持する支持部材５、微動Ｘムーバの固
定子、反重力機構の固定子、粗動Ｙムーバ３６の可動子
１２４、及び粗動Ｘムーバ３８の可動子１２６が含まれ
る。

【００３９】レチクルＲを保持した際の微動ステージ１
４及び粗動ステージ１８は合成重心１２８（図４に黒点
で示す）を有し、粗動Ｙムーバ３６は合成重心１２８の
近傍において粗動ステージ１８と係合することで、粗動
ステージ１８のＸ軸に沿って、且つＺ軸回りの動きに粗
動Ｙムーバ３６の加速度が結合されることが最小化され
る。換言すると、この係合により、粗動Ｙムーバ３６に
よって発生したＸ軸に沿って、且つＺ軸回りの粗動ステ
ージ１８にかかる力が最小化される。そして、この設計
により、粗動ステージ１８をＸ軸に沿って、且つＺ軸回
りに移動させるために必要な力が最小化され、粗動Ｘム
ーバ３８をより小型で軽量にすることができる。

【００４０】粗動フレーム１２２は、セラミックス材ま
たはアルミニウム等の材料により形成されており、一般
に矩形の管形状を有している。粗動Ｙムーバ３６の可動
子１２４は、Ｙ方向に沿って延在しており、粗動フレー
ム１２２の底部から上方へ立設された取付バー１４０に
取付ボルト等により取り付けられている。なお、上記合
成重心１２８は、粗動Ｙムーバ３６の可動子１２４の中
心付近、且つ粗動ステージ１８のＹ方向の中心付近に存
在するように設定されている。

【００４１】粗動フレーム１２２の頂部は、リアクショ
ンフレーム２０の一対の隔置されたベアリングプレート
１４２、１４２の間に支持される。粗動フレーム１２２
の頂部の上面及び下面には、複数の隔置された流体放出
口（不図示）が設けられている。そして、流体放出口か
らは、加圧流体がベアリングプレート１４２へ向けて放
出され、粗動フレーム１２２の頂部とベアリングプレー
ト１４２との間に流体ベアリングが構成される。流体ベ
アリングは、ベアリングプレート１４２の間に隔置され
た粗動フレーム１２２の頂部を保持し、Ｙ軸に沿うリア
クションフレーム２０に対する粗動ステージ１８の比較
的大きな移動と、リアクションフレーム２０に対するＸ
軸に沿ったＺ軸回りのより小さな移動を可能にする。な
お、磁気型ベアリングによりリアクションフレーム２０
に粗動ステージ１８を支持させたり、真空予圧型流体ベ
アリングを備えた単一のベアリングプレートを有するリ
アクションフレーム２０により粗動ステージ１８を支持
する構成も採用可能である。

【００４２】粗動フレーム１２２の＋Ｘ側側部には、Ｚ
方向略中間に位置して粗動Ｘムーバ３４の可動子１２６
が固定されており、−Ｘ側側部には反重力機構の固定子
（不図示）と、支持部材５を介して微動Ｙムーバ３２の
固定子９４とが固定されている。支持部材５は、Ｙ方向
に延在し粗動フレーム１２２に取り付けられる取付部５
ａと、取付部５ａの−Ｙ側端部から微動ステージ１４の
−Ｙ側に突出しＸ方向に延在する支持部５ｂとを有する
平面視略Ｌ字状に形成されており、支持部５ｂに上記固
定子９４が支持されている。

【００４３】粗動Ｙムーバ３６は、粗動ステージ１８に
固定された可動子１２４と、リアクションフレーム２０
に固定された固定子１５２とを含む（図４参照）リニア
モータであり、粗動Ｙムーバ３６の可動子１２４と固定
子１５２とは相互に作用して、粗動ステージ１８をＹ軸
に沿って移動させる。同様に、粗動Ｘムーバ３８は、粗
動ステージ１８に固定される可動子１２６と、リアクシ
ョンフレーム２０に固定される固定子１５４とを含む
（図３参照）ボイスコイルアクチュエータであり、粗動
Ｘムーバ３８の可動子１２６と固定子１５４とは相互に
作用して、粗動ステージ１８をＸ軸に沿ってＺ軸回りに
移動させる。粗動Ｙムーバ３６は、合成重心１２８の近
傍で粗動ステージ１８に係合し、これにより、Ｘ軸に沿
ってＺ軸回りに粗動ステージ１８を移動させるために必
要な力が最小化され、より軽量の粗動Ｘムーバ３８の使
用が可能になる。

【００４４】リアクションフレーム２０は、流体ベアリ
ングによって取付用フレーム２２の上方に支持されてお
り、粗動Ｙムーバ３６による粗動ステージ１８のＹ方向
への移動が、運動量保存の法則によってリアクションフ
レーム２０をＹ軸に沿った反対方向へ移動させる。これ
により、粗動ムーバ３６、３８からの反力の量は減少
し、最小化され、取付用フレーム２２を介して大地１１
へ伝えられる。

【００４５】また、リアクションフレーム２０には、図
９に示すように、取付用プレート１７４及びトリムムー
バ１７６が含まれる。取付用プレート１７４は、略平面
形状を有し、その頂部に粗動Ｘムーバ３８の固定子１５
４が固定される。また、取付用プレート１７４には、３
つ（図９では１つのみ図示）の隔置された上部Ｚベアリ
ング構成要素１８４、２つの隔置された上部Ｘベアリン
グ構成要素１８６（図９では不図示、図２参照）、及び
２つの隔置された予圧型磁石１８８が含まれる。

【００４６】上部Ｚベアリング構成要素１８４は、取付
用フレーム２２に固定される３つの隔置された下部Ｚベ
アリング構成要素１９０と相互に作用する。詳細には、
加圧流体がＺベアリング構成要素１８４、１９０間に放
出され、取付用フレーム２２から隔置されたリアクショ
ンフレーム２０をＺ軸に沿って保持する流体ベアリング
が構成される。また、この流体ベアリングによりリアク
ションフレーム２０と取付用フレーム２２との間の相対
移動が可能になり、粗動ムーバ３６、３８からの反力が
取付用フレーム２２と大地１１とに伝播されないように
なる。なお、磁気タイプベアリング等の方法でリアクシ
ョンフレーム２０を取付用フレーム２２の上方に支持す
る構成としてもよい。

【００４７】上部Ｘベアリング構成要素は、取付用フレ
ーム２２に固定され隔置された下部Ｘベアリング構成要
素１９２と相互に作用する。詳細には、加圧流体が下部
Ｘベアリング構成要素１９２から上部Ｘベアリング構成
要素１８６に対して放出され、取付用フレーム２２に対
してリアクションフレーム２０をＸ軸に沿って保持する
流体ベアリングが構成される。この流体ベアリングによ
りリアクションフレーム２０と取付用フレーム２２との
間で相対移動が可能になり、粗動ムーバ３６、３８から
の反力が取付用フレーム２２と大地１１とに伝播されな
いようになる。なお、磁気タイプベアリング等の方法で
リアクションフレーム２０をＸ軸に沿って取付用フレー
ム２２の上方に支持する構成としてもよい。

【００４８】予圧型磁石１８８は取付用フレーム２２へ
引き付けられることで、リアクションフレーム２０を取
付用フレーム２２へ向けて押しつける。これにより、Ｚ
ベアリング構成要素１８４、１９０の間で構成された流
体ベアリングに圧力がかけられる。なお、リアクション
フレーム２０と取付用フレーム２２との間に真空状態を
形成し流体ベアリングに圧力をかけることも可能であ
る。

【００４９】トリムムーバ１７６は、リアクションフレ
ーム２０と取付用フレーム２２の双方を接続したロータ
リ・モータで構成され、モータの回転により取付用フレ
ーム２２と相関するリアクションフレーム２０の位置に
対するＹ軸に沿った小さな補正を行うことが可能となっ
ている。

【００５０】次に、上記のように構成されたステージ装
置および露光装置の中、まずレチクルステージ装置１０
の作用について説明する。停止状態にあるレチクルＲを
走査速度まで加速する際、及び走査速度から停止状態ま
でレチクルＲを減速する際には、粗動Ｙムーバ３６を駆
動することにより微動Ｙムーバ３２を介して微動ステー
ジ１４をＹ方向に移動させる。このとき、微動ステージ
１４は、ボイスコイルアクチュエータの結合により微動
ステージ１４の移動に応じて可動子５４から、より詳細
には可動子５４と微動ステージ１４とが固定された複数
箇所（固定部材６による複数の固定箇所）を通じて推力
を付与される。

【００５１】図１０（ａ）、（ｂ）に、微動ステージ１
４に推力が付与された際のレチクルＲの変位量（変形
量）を示す。図１０（ａ）は、レチクルＲの変位量を考
慮せずに固定部材６を配置して可動子５４を固定した場
合の各保持部１５ａ、１５ｂにおけるレチクルＲの変位
量を示す図である。また、図１０（ｂ）は、シミュレー
ションによりレチクルＲの変位量を考慮して固定部材６
を図６に示す位置に配置した場合の各保持部１５ａ、１
５ｂにおけるレチクルＲの変位量を示す図である。

【００５２】図１０（ａ）に示すように、レチクルＲの
変位量を考慮しない場合は、保持部１５ａ、１５ｂ間の
レチクルＲの相対変位量ΔＳが大きくなってしまう。一
方、図１０（ｂ）に示す固定部材６の配置（保持部１５
ａ、１５ｂの延長線上に固定部材６を配置）の場合は、
各保持部１５ａ、１５ｂでレチクルＲに変形が生じるも
のの、粗動Ｙムーバ３６（微動Ｙムーバ３２）の駆動に
起因する微動ステージ１４の変形が補正されるため、保
持部１５ａ、１５ｂ間のレチクルＲの相対変位量ΔＳ
を、例えば１μｍ以下に小さくすることができる。

【００５３】そして、露光処理を実施する際には、まず
アライメントセンサによりレチクルＲ上のレチクルマー
クと、投影光学系ＰＬを介してウエハステージ９上に固
定された基準部材の指標マークとの位置ずれ量を計測し
て、ＸＹシフト、回転等の補正パラメータを算出し、こ
のパラメータに基づいて微動ステージ１４がＸ方向、Ｙ
方向、θＺ方向に所定量駆動して、レチクルＲをウエハ
ステージ移動座標系ＸＹ上で位置決めする。

【００５４】次に、アライメントセンサによりレチクル
Ｒ上のレチクルマークと、投影光学系ＰＬを介してウエ
ハＷ上のウエハマークとの位置ずれ量を計測（ＥＧＡ計
測）して、例えばＸシフト、Ｙシフト、Ｘスケール、Ｙ
スケール、回転、直交度の６個のショット配列誤差パラ
メータ（ＥＧＡパラメータ）を算出する。そして、これ
らのＥＧＡパラメータに基づいて、ウエハＷ上の全ての
ショット領域に対して設計上の座標位置を補正するとと
もに、スケーリングパラメータ（Ｘスケール、Ｙスケー
ル）に基づいて投影光学系ＰＬの結像特性を調整する。
これにより、レチクルＲとウエハＷとが位置合わせ（ア
ライメント）される。

【００５５】このように、レチクルＲとウエハＷとが位
置合わせされると、ＥＧＡパラメータと各ショットの設
計上の座標値とに基づいて算出されたウエハ上の各ショ
ットの位置情報（座標値）に応じて干渉計システム２３
の計測値をモニタしつつウエハＷ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９を移動させ
る。この後、照明光学系８から出射された照明光が微動
ステージ１４上に保持されたレチクルＲ上の所定の照明
領域（Ｘ軸方向に直線的に伸びたスリット状又は矩形状
の照明領域）を均一な照度分布で照明する。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、投影
光学系ＰＬの円形投影視野の中央に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。

【００５６】そして、上記のように、粗動Ｙムーバ３６
から相対変位量が小さい状態でＹ方向への推力が付与さ
れた微動ステージ１４と、駆動装置１３からＹ方向（微
動ステージ１４とは逆方向）に推力を付与されたウエハ
ステージ９とは、それぞれの目標走査速度に達すると、
照明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。この動作を繰り返すこと
で、各ショット領域上に、レチクルＲ上に形成されたパ
ターンが順次転写（露光）される。

【００５７】以上のように、本実施の形態のステージ装
置および露光装置では、粗動ステージ１８（粗動Ｙムー
バ）から可動子５４及び固定部材６を介して付与される
微動ステージ１４の推力が複数箇所で付与されるため、
微動ステージ１４に剛性が比較的低い低熱膨張セラミッ
クス材を用いても各箇所毎の推力に起因する微動ステー
ジ１４の変形が緩和され、結果としてレチクルＲの変形
量も小さくすることができる。特に、本実施の形態で
は、シミュレーション結果に基づいて、保持部１５ａ、
１５ｂの延長線上にそれぞれ固定部材６を配置している
ので、各保持部１５ａ、１５ｂにおける相対変位量が最
小化され、レチクルＲの変形量をより小さくすることが
できる。従って、本実施の形態では、微動ステージ１４
やレチクルＲの変形によって微動ステージ１４に対する
レチクルＲの位置ずれが生じることを防止できる。この
ように、レチクルＲを移動させた場合でも、一旦位置合
わせしたレチクルＲの位置（すなわち、レチクルＲとウ
エハＷとの位置合わせ）が維持されるため、本実施形態
の露光装置では、露光精度を維持しながらレチクルＲの
高速移動を図ることができ、スループットの向上を実現
することができる。

【００５８】なお、上記第１の実施形態では、可動子５
４を微動ステージ１４に固定するための固定部材６をレ
チクルＲの保持部１５ａ、１５ｂの延長線上に配置する
構成としたが、これに限定されるものではなく、ほぼ延
長線上に配置されれば、例えば図１１に示すように、延
長線の近傍で、各延長線を挟んで対峙した位置に配置す
る構成としてもよい。

【００５９】図１２乃至図１６は、本発明のステージ装
置および露光装置の第２の実施形態を示す図である。こ
れらの図において、図１乃至図１１に示す第１の実施形
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の実施形態と上記の第１の実
施形態とが異なる点は、微動Ｙムーバ、微動Ｘムーバの
構成及び微動ステージ１４と粗動ステージ１８との結合
に関する構成である。

【００６０】図１２および図１３に示すように、微動ス
テージ１４の微動フレーム５２には、Ｙ方向に沿って二
つのホルダ１５、１５が含まれるとともに、中間壁７
４、補剛材７６が含まれている。補剛材７６は、微動ス
テージ１４に剛性を与えて微動ステージ１４の湾曲と撓
みを防止するものであって、断面Ｕ字状をなし、微動フ
レーム５２の＋Ｘ側端縁に沿って延設されている。ま
た、補剛材７６には、微動Ｘムーバ３４の可動子５６が
Ｙ方向端部において固定されている。

【００６１】中間壁７４は、微動フレーム５２のＸ方向
略中心にＹ方向に沿って延在する平面状の壁をなしてお
り、中間壁７４には微動Ｙムーバ３２の可動子５４及び
反重力機構４０の可動子５８が固定されている。好適に
は、中間壁７４は、レチクルＲを保持した際の微動ステ
ージ１４の合成重心（不図示）の近傍に微動Ｙムーバ３
２を保持するように、当該合成重心の近傍に延在するこ
とが望ましく、これにより、微動Ｙムーバ３２からの力
は合成重心を通るように方向づけられる。従って、微動
Ｙムーバ３２は合成重心の近傍において微動ステージ１
４と係合することで、微動ステージ１４のＸ軸に沿っ
て、且つＺ軸回りの動きと、微動Ｙムーバ３２の加速度
との結合が最小化される。換言すると、この係合によ
り、微動Ｙムーバ３２によって発生したＸ軸に沿って、
且つＺ軸回りの微動ステージ１４にかかる力が最小化さ
れる。そして、この設計により、微動ステージ１４をＸ
軸に沿って、且つＺ軸回りに移動させるために必要な力
が最小化され、微動Ｘムーバ３４をより小型で軽量にす
ることができる。

【００６２】図１４に示すように、中間壁７４は、両端
（図１４では−Ｙ側の端部のみ図示）において下方（−
Ｚ方向）に延出し、且つ図１５に示すように、微動ステ
ージ１４の上面および側面と離間した状態で平面視略鎹
状（略コ字状）の接続部材７５の中央部にそれぞれ結合
されている。微動ステージ１４の変形を補正する補正装
置である接続部材７５は、微動ステージ１４と隙間７７
をあけてＸ方向に沿って延在し、その両端において微動
ステージ１４に接続されている。なお、これら微動ステ
ージ１４との接続部の断面形状は、矩形状に形成されて
製造が容易になっている。

【００６３】また、図１６に示すように、接続部材７５
は、−Ｘ側端部がホルダ１５のＸ方向略中心位置で微動
ステージ１４に接続され、接続部材７５の＋Ｘ側端部
は、中間壁７４および接続部材７５に支持された微動ス
テージの合成重心が中間壁７４近傍に位置するように設
定される（なお、図１６では、Ｙ移動鏡１１４や補剛材
７６等の図示を省略している）。隙間７７の大きさは、
各種シミュレーション結果に基づいて微動ステージ１４
に生じる変形が最小化されるように設定されている。な
お、接続部材７５は、微動ステージ１４と同様に比較的
剛性が低い低熱膨張セラミックス材で形成されており、
中間壁７４はこれらと異なり剛性が大きいセラミックス
材で形成されている。

【００６４】微動ステージムーバ３２、３４と粗動ステ
ージムーバ３６、３８とは、ホルダ１５の一方（＋Ｘ
側）の側部にのみ配置されている。これにより、微動ス
テージ１４は、比較的軽量と比較的高いサーボ帯域幅と
を有することになり、この軽量により微動ステージムー
バ３２、３４が小型化されるとともに、エネルギ消費が
低減化される。

【００６５】各微動Ｙムーバ３２は、中間壁７４を介し
て微動ステージ１４に固定される可動子５４と、粗動ス
テージ１８に固定される固定子９４とを含む。微動Ｙム
ーバ３２の可動子５４と固定子９４とは電磁気的相互作
用により、微動ステージ１４をＹ軸に沿って選択的に移
動させる。同様に、各微動Ｘムーバ３４は、微動ステー
ジ１４に固定される可動子５６と、粗動ステージ１８に
固定される固定子９６とを含む。微動Ｘムーバ３４の可
動子５６と固定子９６とは電磁気的相互作用により、微
動ステージ１４をＹ軸に沿って、及びＺ軸回りに選択的
に移動させる。そして、微動ムーバ３２及び粗動ムーバ
３６、３８がホルダ１５（すなわちレチクルＲ）の＋Ｘ
側にしか配置されないので、測定システム１６を微動ス
テージ１４近傍の−Ｘ側に容易に位置決めすることがで
きる。

【００６６】これら微動ムーバ３２、３４のそれぞれ
は、隔置された複数対の対向する、吸引のみのアクチュ
エータ９８を含む。詳細には、微動Ｙムーバ３２には、
隔置された５対の対向するアクチュエータ９８が含ま
れ、微動Ｘムーバ３４には、隔置された２対の対向する
アクチュエータ９８が含まれる。吸引のみのアクチュエ
ータ９８は消費電力が少なく、ボイスコイルモータまた
はリニアモータより発熱が少ない。これにより、微動ム
ーバ３２、３４に対する冷却が最小化され、さらに、微
動ムーバ３２、３４のそれぞれがホルダ１５の一方の側
部にしか配置されないので、微動ムーバ３２、３４から
生じる熱を測定システム１６、及びアライメントセンサ
から離れるように配置できる。なお、これらのアクチュ
エータ９８としては、図７および図８に示したものを採
用できる。

【００６７】本実施の形態では、アクチュエータ９８の
Ｉ字型コア１０４は、各微動ムーバ３２、３４の可動子
５４、５６とみなされて微動ステージ１４に固定され、
Ｅ字型コア１００とコイル１０２とはそれぞれ微動ムー
バ３２、３４の固定子９４、９６とみなされて粗動ステ
ージ１８に固定される。特に、微動Ｙムーバ３２には、
中間壁７４に固定された５対のＩ字型コア１０４（合計
１０個のＩ字型コア）と、粗動ステージ１８に固定され
た５対のＥ字型コア１００とコイル１０２（合計１０個
のＥ字型コアと１０個のコイル）とが含まれる。微動Ｙ
ムーバ３２は、合成重心に心合わせを行うことが望まし
い。

【００６８】同様に、微動Ｘムーバ３４には、２組の隔
置されたＩ字型コア１０４（合計４つのＩ字型コア）と
２組の隔置されたＥ字型コア１００とコイル１０２（合
計４つのＥ字型コアとコイル１０２）とが含まれる。こ
れらの組のＩ字型コア１０４の中の一つは、補剛材７６
の各端部に固定され、２組のＥ字型コア１００とコイル
１０２とは粗動ステージ１８に固定される。他の構成
は、上記第１の実施形態と同様である。

【００６９】上記の構成のステージ装置および露光装置
では、停止状態にあるレチクルＲを走査速度まで加速す
る際、及び走査速度から停止状態までレチクルＲを減速
する際には、粗動Ｙムーバ３６を駆動することにより微
動Ｙムーバ３２を介して微動ステージ１４をＹ方向に移
動させる。このとき、微動ステージ１４には、微動Ｙム
ーバ３２の可動子５４が設けられた中間壁７４および接
続部材７５を介して推力が付与される。ここで、接続部
材７５と微動ステージ１４とは複数箇所（一方の側で２
カ所、合計４カ所）で接続されているため、微動ステー
ジ１４に付与される推力は複数に分散する。

【００７０】これにより、接続部材７５との各接続部か
ら付与される推力が低減され、粗動Ｙムーバ３６の駆動
に起因する微動ステージ１４の変形が補正されることに
なり、微動ステージ１４の変形量、すなわちレチクルＲ
の変位量を、例えば１μｍ以下に緩和することができ、
結果としてレチクルＲの変形による微動ステージ１４に
対する位置ずれを防止することができる。また、微動ス
テージ１４と接続部材７５とが同一の剛性を有する材料
で形成されているため、剛性の違いに起因する振動等の
悪影響を排除することができる。特に、これらの材質が
比較的低い剛性を有しており、ダンパとして機能するこ
とで微動ステージ１４を移動させる際の衝撃や変形をよ
り緩和することができる。

【００７１】なお、上記実施の形態において、レチクル
ステージが微動ステージ及び粗動ステージを有する構成
として説明したが、必ずしも両ステージを備える必要は
なく一つのステージのみで構成されていてもよい。ま
た、上記実施の形態では、本発明のステージ装置をレチ
クルステージ装置に用いる構成としたが、これに限られ
ず、ウエハステージのみに用いる構成や、レチクルステ
ージ装置とウエハステージの双方に用いる構成としても
よい。

【００７２】さらに、上記実施の形態では、微動ステー
ジ１４に一つ、または二つのホルダ１５が設けられるも
のとして説明したが、ホルダ１５の数に限定されるもの
ではない。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２８に適用する構成としたが、露光装
置２８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。

【００７３】なお、本実施の形態の基板としては、半導
体デバイス製造用の半導体ウエハＷのみならず、ディス
プレイデバイス用のガラス基板や、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。

【００７４】露光装置２８としては、レチクルＲとウエ
ハＷ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とウエハＷとを静止した状態でレチクルＲの
パターンを露光し、ウエハＷ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。また、本発明はウ
エハＷ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて
転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置
にも適用できる。

【００７５】露光装置２８の種類としては、ウエハＷに
半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光
装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ
製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣ
Ｄ）あるいはレチクル又はマスク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。

【００７６】また、不図示の露光用光源として、超高圧
水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ
線（４０４．ｎｍ）、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）、Ａｒ₂レー
ザ（１２６ｎｍ）のみならず、電子線やイオンビームな
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。また、ＹＡＧレーザや半導体レーザ
等の高調波などを用いてもよい。

【００７７】例えば、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
ーザを、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリ
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、かつ非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した
高調波を露光光として用いてもよい。なお、単一波長レ
ーザの発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内
とすると、１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、
即ちＡｒＦエキシマレーザ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、１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調
波、即ちＦ２レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得ら
れる。

【００７８】また、レーザプラズマ光源、又はＳＯＲか
ら発生する波長５〜５０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域、例えば
波長１３．４ｎｍ、又は１１．５ｎｍのＥＵＶ(Extreme
Ultra Violet)光を露光光として用いてもよく、ＥＵＶ
露光装置では反射型レチクルが用いられ、かつ投影光学
系が複数枚（例えば３〜６枚程度）の反射光学素子（ミ
ラー）のみからなる縮小系となっている。

【００７９】投影光学系ＰＬは、縮小系のみならず等倍
系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系Ｐ
Ｌは屈折系、反射系、及び反射屈折系のいずれであって
もよい。なお、露光光の波長が２００ｎｍ程度以下であ
るときは、露光光が通過する光路を、露光光の吸収が少
ない気体（窒素、ヘリウムなどの不活性ガス）でパージ
することが望ましい。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。

【００８０】ウエハステージ９やレチクルステージ装置
１０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
９、１０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。

【００８１】各ステージ９、１０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９、１０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９、１０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９、１０の移動面側
に設ければよい。

【００８２】以上のように、本願実施形態の露光装置２
８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。

【００８３】半導体デバイスは、図１７に示すように、
デバイスの機能・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マスク（レチクル）を製作する
ステップ２０２、シリコン材料からウエハを製造するス
テップ２０３、前述した実施形態の露光装置１０により
レチクルのパターンをウエハに露光するウエハ処理ステ
ップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工
程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０
５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

【００８４】

【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、駆動装置の駆動に起因するステージ本体
の変形を補正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、ステージ本体の変形が緩和されるこ
とで基板の変形量も小さくなり、基板のステージ本体に
対する位置ずれを防止できるという効果を奏する。

【００８５】請求項２に係るステージ装置は、駆動装置
が微動ステージを駆動する微動側駆動装置と、粗動ステ
ージを駆動する粗動側駆動装置とを有する構成となって
いる。これにより、このステージ装置では、粗動ステー
ジにより微動ステージが移動した場合でも、微動ステー
ジおよび基板の変形を緩和して、基板の微動ステージに
対する位置ずれを防止できるという効果を奏する。

【００８６】請求項３に係るステージ装置は、補正装置
の少なくとも一部が粗動ステージに設けられている構成
となっている。これにより、このステージ装置では、粗
動ステージの駆動により微動ステージに推力が付与され
た場合でも、基板の微動ステージに対する位置ずれを防
止できるという効果を奏する。

【００８７】請求項４に係るステージ装置は、補正装置
の少なくとも一部が基板を保持する保持部のほぼ延長線
上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、保持部における相対変位量が最小化さ
れることで基板の変形量も小さくなり、基板のステージ
本体に対する位置ずれを防止できるという効果を奏す
る。

【００８８】請求項５に係るステージ装置は、駆動装置
がステージ本体の移動方向とほぼ直交する方向の一方側
に配置され、基板がステージ本体の前記直交する方向の
他方側に配置さ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、駆動装置の総重量および発熱量を
低減させることができるという効果を奏する。

【００８９】請求項６に係るステージ装置は、ステージ
本体に移動方向に沿って基板が複数保持される構成とな
っている。これにより、このステージ装置では、複数の
基板を保持した状態で移動させる場合でも駆動装置の総
重量および発熱量を低減させることができるという効果
を奏する。

【００９０】請求項７に係るステージ装置は、ステージ
本体が低熱膨張セラミックスで形成される構成となって
いる。これにより、このステージ装置では、熱膨張に起
因する基板の位置決め精度低下を防止できるという効果
が得られる。

【００９１】請求項８に係るステージ装置は、微動ステ
ージの変形を補正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、微動ステージの変形が緩和され
ることで基板の変形量も小さくなり、基板の微動ステー
ジに対する位置ずれを防止できるという効果を奏する。

【００９２】請求項９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８のいずれか１項に記載されたステー
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、一旦位置合わせしたマスクや感光基板
の位置が維持されるため、露光精度を維持しながらマス
クや感光基板の高速移動を図ることができ、スループッ
トの向上を実現できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す図であっ
て、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】図２における右側面図である。

【図４】リアクションフレームと粗動ステージの部
分断面図である。

【図５】レチクルステージ装置の分解組立斜視図で
ある。

【図６】レチクルステージ装置を構成する微動ステ
ージの平面図である。

【図７】ムーバを構成するアクチュエータの外観斜
視図である。

【図８】同アクチュエータの分解組立斜視図であ
る。

【図９】リアクションフレームが取付用フレームに
支持される外観斜視図である。

【図１０】（ａ）、（ｂ）とも、レチクルが保持さ
れる位置と変位量との関係を示すずである。

【図１１】微動ステージの別の形態を示す平面図で
ある。

【図１２】本発明の第２の実施形態を示すレチクル
ステージ装置の外観斜視図である。

【図１３】同レチクルステージ装置の分解組立斜視
図である。

【図１４】中間壁が接続部材を介して微動ステージ
に接続された外観斜視図である。

【図１５】図１４における部分正面図である。

【図１６】微動ステージの概略平面図である。

【図１７】半導体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。

【符号の説明】

Ｒレチクル（マスク、基板）Ｗウエハ（感光基板）９ウエハステージ（基板ステージ）１０レチクルステージ装置（ステージ装置）１４微動ステージ（ステージ本体、マスクステージ）１５ａ、１５ｂ保持部１８粗動ステージ（ステージ本体）２８露光装置３２微動Ｙムーバ（駆動装置、微動側駆動装置、推力
付与装置）３６粗動Ｙムーバ（駆動装置、粗動側駆動装置）５４可動子（推力付与装置）７４中間壁（推力付与装置）７５接続部材（推力付与装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者龍薗寿隆埼玉県上尾市上82−６Ｆターム(参考） 2F078 CA02 CA08 CB13 5F031 CA02 CA05 HA02 HA53 HA57 MA27 5F046 BA05 CC01 CC02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を保持して移動するステージ本体
と、該ステージ本体を駆動する駆動装置とを備えたステ
ージ装置において、前記駆動装置の駆動に起因する前記ステージ本体の変形
を補正する補正装置を設けたことを特徴とするステージ
装置。
【請求項２】前記ステージ本体は、前記基板を保持
して移動する微動ステージと、該微動ステージを移動さ
せる粗動ステージとを有し、前記駆動装置は、前記微動ステージを駆動する微動側駆
動装置と、前記粗動ステージを駆動する粗動側駆動装置
とを有することを特徴とする請求項１記載のステージ装
置。
【請求項３】前記補正装置の少なくとも一部は前記
粗動ステージに設けられていることを特徴とする請求項
２記載のステージ装置。
【請求項４】前記微動ステージは前記基板を保持す
る保持部を有し、前記補正装置の少なくとも一部は前記保持部のほぼ延長
線上に設けられていることを特徴とする請求項２記載の
ステージ装置。
【請求項５】前記駆動装置は、前記ステージ本体の
前記移動方向とほぼ直交する方向の一方側に配置され、前記基板は、前記ステージ本体の前記直交する方向の他
方側に配置されることを特徴とする請求項１から請求項
４のいずれか１項に記載のステージ装置。
【請求項６】前記ステージ本体には、前記移動方向
に沿って前記基板が複数保持されることを特徴とする請
求項５に記載のステージ装置。
【請求項７】前記ステージ本体は、低熱膨張セラミ
ックスで形成されることを特徴とする請求項１から請求
項６のいずれか１項に記載のステージ装置。
【請求項８】前記ステージ本体は、前記基板を保持
して移動する微動ステージと、該微動ステージを移動さ
せる粗動ステージとを有し、前記補正装置は、前記微動ステージの変形を補正するこ
とを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
【請求項９】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感光基板に露光す
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８のいずれか１項
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。