JP2003045785A

JP2003045785A - ステージ装置及び露光装置、並びにデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2003045785A
Application number: JP2001233216A
Authority: JP
Inventors: Takechika Nishi; 健爾西
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2001-08-01
Publication date: 2003-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】高効率なステージ駆動を実現する。【解決手段】粗動ステージ３４がリニアモータ６９に
より加速（及び減速）されるときに、ガスフロー装置７
３から微動ステージ３２に対して加速（減速）方向の推
力を与えることで、微動ステージに作用する粗動ステー
ジの駆動による反力を抑制する。これにより微動ステー
ジを駆動するボイスコイルモータ７１Ａ〜７１Ｃが従来
のボイスコイルモータのような大きな推力を発生しなく
ても両ステージを所定の位置関係に維持することができ
る。すなわちボイスコイルモータは微動ステージを僅か
に駆動する推力のみを発生すれば良いので、従来のボイ
スコイルモータ等に比べ、要求される推力は非常に小さ
い。従って、粗動ステージを高加速度化する場合であっ
ても、ボイスコイルモータの小型化ひいてはステージ全
体の小型、軽量化が可能で、効率的なステージ駆動が可
能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステージ装置及び
露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳し
くは、マスクと基板とを同期移動してマスクのパターン
を基板上に転写する走査型露光装置に用いて好適なステ
ージ装置及び該ステージ装置を備える露光装置、並びに
該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子等を製造する
リソグラフィ工程では、近時における半導体素子等の高
集積化、ウエハ等の基板やマスクあるいはレチクル（以
下、「レチクル」と総称する）の大型化などに伴い、レ
チクルと基板とを所定の走査方向（スキャン方向）に沿
って同期移動しつつ、レチクルのパターンを投影光学系
を介して基板上に逐次転写する、ステップ・アンド・ス
キャン方式の走査型露光装置（いわゆるスキャニング・
ステッパ）などの走査型露光装置が、今や主流となりつ
つある。

【０００３】走査型露光装置では、基板（ウエハ）を駆
動する基板側のステージ装置に加え、レチクル側にも、
レチクルを駆動するステージ装置が必要である。最近の
走査型露光装置では、リニアモータによって走査方向に
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て、スキャン方向及
び非スキャン方向及びヨーイング方向にボイスコイルモ
ータ等によって微少駆動されるレチクル微動ステージと
を有する粗微動構造のレチクルステージ装置が比較的多
く用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近、半導体露光装置
に対する高スループット化の要求は、ますます厳しくな
り、これに対応するためにはレチクルステージや基板ス
テージの更なる高加速度化が必要である。

【０００５】しかるに、例えばレチクル微動ステージを
レチクル粗動ステージに対して前述のボイスコイルモー
タを用いて駆動する場合には、レチクル粗動ステージの
高加速時（減速時を含む）にレチクル微動ステージに対
して作用する反力に耐える推力をボイスコイルモータで
発生する必要がある。このため、ボイスコイルモータを
大型化する必要があり、ボイスコイルモータ自体の重量
増加、ひいてはレチクル微動ステージ、レチクルステー
ジ全体の重量が必然的に大きくなってしまっていた。こ
の結果、最近では、レチクルステージ（レチクル粗動ス
テージ及びボイスコイルモータ等の全体）を駆動するリ
ニアモータの消費電力が非常に大きくなっており、許容
できない状況となりつつある。

【０００６】また、軽量化の観点からレチクル微動ステ
ージを電磁石と鉄板等の磁性体部材から成る機構を用い
て制御する制御方法も提案されているが、制御ストロー
クが小さく、またその制御も難しい。

【０００７】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、小型
軽量化及び消費電力の低減を同時に実現することができ
るステージ装置を提供することにある。

【０００８】本発明の第２の目的は、露光の際のスルー
プットの向上を図ることができる露光装置を提供するこ
とにある。

【０００９】本発明の第３の目的は、微細パターンが形
成された高集積度のマイクロデバイスの生産性を向上す
ることが可能なデバイス製造方法を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、所定の移動面に沿って第１軸方向に移動可能な第１
ステージ（３４）と；前記第１ステージを前記第１軸方
向に駆動する第１駆動装置（６９）と；前記第１ステー
ジに一部が接続され、物体（Ｒ）が載置される第２ステ
ージ（３２）を少なくとも前記第１軸方向に駆動する第
２駆動装置（７１Ａ〜７１Ｃ）と；前記第１ステージの
加速時と減速時との少なくとも一方の間に、前記第２ス
テージに対して前記第１軸方向に沿った推力を発生する
推力発生装置（７３，７３’）と；を備えるステージ装
置である。

【００１１】これによれば、第１ステージは第１駆動装
置により、所定の移動面に沿って第１軸方向に駆動可能
であり、また、物体が載置される第２ステージは、第１
ステージにその一部が接続された第２駆動装置により、
少なくとも第１軸方向に駆動可能である。さらに、第１
ステージの加速時と減速時との少なくとも一方の間に、
第２ステージに対して第１軸方向に沿った推力を発生す
る推力発生装置を備えている。このため、第１駆動装置
による第１ステージの加速時（及び減速時）にはその第
１ステージの駆動による反力が第２ステージに作用する
が、推力発生装置により第２ステージに対して反力を抑
制する前記第１軸方向に沿った推力を発生することによ
り、第２ステージと第１ステージとを所定の位置関係に
維持することが可能である。このため、第２駆動装置に
は、従来のボイスコイルモータのように反力の作用を抑
制できるだけの大きな推力の発生は必要とされず、第２
ステージを所定の位置関係から僅かに第１軸方向に駆動
する推力の発生が必要とされるのみである。従って、従
来のボイスコイルモータ等に比べて第２駆動装置に要求
される推力は小さいので、物体を高加速度で駆動するた
め第１ステージを高加速度化する場合においても、第２
駆動装置の小型化、ひいてはステージ全体の小型、軽量
化が可能となり、第１駆動装置の消費電力の低減が可能
となる。

【００１２】この場合において、請求項２に記載のステ
ージ装置の如く、前記第１ステージを移動させている間
に、前記第２駆動装置と前記推力発生装置とを併用して
前記第２ステージを駆動する駆動制御装置（９９）を備
えることとすることができる。

【００１３】また、上記請求項１及び２に記載の各ステ
ージ装置において、請求項３に記載のステージ装置の如
く、前記推力発生装置は、前記第２ステージの重心点に
その推力の作用点が設定されていることとすることがで
きる。

【００１４】上記請求項１〜３に記載の各ステージ装置
において、請求項４に記載のステージ装置の如く、前記
推力発生装置は、前記第２ステージに接続された第１部
材（８１，８１’）と、前記第１ステージに接続され、
前記第１軸方向に所定間隔を隔てて配置された一対の第
２部材（７９Ａ，７９Ｂ，７９Ａ’，７９Ｂ’）とを有
し、前記第１部材と前記一対の第２部材の一方とにより
前記推力を発生することとすることができる。

【００１５】この場合において、請求項５に記載のステ
ージ装置の如く、前記第２ステージは、前記第１ステー
ジの加速開始時に前記第１ステージの移動方向に関して
オフセットされて位置決めされていることとすることが
できる。

【００１６】上記請求項４及び５に記載の各ステージ装
置において、推力発生装置としては様々な機構を採用す
ることができるが、請求項６に記載のステージ装置の如
く、前記第１部材及び前記一対の第２部材の一方が、他
方の部材の対向面に加圧気体を噴出する気体噴出機構
（７９Ａ，７９Ｂ）を有することとしても良いし、請求
項７に記載のステージ装置の如く、前記第１部材及び前
記一対の第２部材の一方が、電磁石（７９Ａ’，７９
Ｂ’）を有する電磁石ユニット（７５Ａ’）であり、他
方が前記電磁石ユニットが発生する磁気的吸引力によっ
て吸引される磁性体（８１’）を有する磁性体ユニット
（７５Ｂ’）であることとしても良い。

【００１７】請求項８に記載の発明は、マスク（Ｒ）と
基板（Ｗ１，Ｗ２）とを同期移動して前記マスクのパタ
ーンを前記基板上に転写する露光装置であって、前記物
体として前記マスク及び前記基板の一方が前記第２ステ
ージに載置される請求項１〜７のいずれか一項に記載の
ステージ装置と；前記マスク及び基板の他方が載置され
る第３ステージ（ＷＳＴ１，ＷＳＴ２）と；前記パター
ンの転写に際して、前記マスクと前記基板とが並行して
前記第１軸方向に関して加速状態、等速同期移動状態、
及び減速状態に順次遷移するように、前記ステージ装置
と前記第３ステージとを制御する制御装置と；を備える
ことを特徴とする露光装置である。

【００１８】これによれば、マスクのパターンを基板上
に転写するに際し、制御装置により、マスクと基板とが
並行して第１軸方向に関して加速状態、等速同期移動状
態、及び減速状態に順次遷移するように、物体としてマ
スク及び基板の一方が第２ステージに載置される請求項
１〜７のいずれか一項に記載のステージ装置と、マスク
及び基板の他方が載置される第３ステージとが制御され
る。このため、走査露光方式によりマスクのパターンを
基板上に転写することができる。ここで、請求項１〜７
に記載の各ステージ装置では、第２ステージに載置され
る物体（マスク及び基板の一方）を第１ステージを介し
て高加速度で駆動する場合においても、第２駆動装置の
小型化、ひいてはステージ装置全体の小型、軽量化が可
能となり、第１駆動装置の消費電力の低減が可能とな
る。従って、無理なく第１ステージの高加速度化を実現
できるので、走査露光時間の短縮によるスループットの
向上が可能となる。また、ステージ装置全体の小型化に
より物体の位置制御性の向上が期待され、結果的にマス
クと基板との位置合わせ精度の向上による露光精度の向
上も期待される。

【００１９】この場合において、請求項９に記載の露光
装置の如く、前記第２ステージの前記第１軸方向の位置
を計測する位置計測装置（６６Ｘ，６６Ｙ₁、６６Ｙ₂）
を更に備え、前記制御装置は、前記位置計測装置の出力
と制御目標値とに基づいて、前記推力発生装置の発生推
力及び前記第２駆動装置の前記第１軸方向の発生推力の
重みを変化させることとしても良い。あるいは、請求項
１０に記載の露光装置の如く、前記第１ステージと前記
第２ステージとの間隔を計測する間隔計測センサを更に
備え、前記制御装置は、前記間隔計測センサの出力と制
御目標値とに基づいて、前記推力発生装置の発生推力及
び前記第２駆動装置の前記第１軸方向の発生推力の重み
を変化させることとしても良い。

【００２０】請求項１１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
ィ工程において、請求項８〜１０のいずれか一項に記載
の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】《第１の実施形態》以下、本発明
の第１の実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。図
１には、第１の実施形態に係る露光装置１０の構成が一
部断面して概略的に示されている。

【００２２】露光装置１０は、マスク（物体）としての
レチクルＲと基板としてのウエハＷ１、Ｗ２とを一次元
方向（ここでは、図１における紙面内左右方向であるＹ
軸方向とする）に同期移動しつつ、レチクルＲに形成さ
れた回路パターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ１
（又はＷ２）上の各ショット領域に転写する、ステップ
・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちい
わゆるスキャニング・ステッパである。

【００２３】露光装置１０は、クリーンルームの床面Ｆ
上に配置された露光用光源（以下、単に「光源」と呼
ぶ）１１、該光源１１のＹ軸方向一側（−Ｙ側）に配置
された露光装置本体１０Ａ、光源１１と露光装置本体１
０Ａを構成する照明光学系ＩＯＰとを接続する引き回し
光学系、該露光装置本体１０Ａの−Ｙ側に隣接して配置
されたローダチャンバ５７、及びローダチャンバ５７と
接続され、露光装置本体１０Ａの＋Ｘ側（図１における
紙面手前側）に配置されたウエハローダチャンバ６１
（図１中に仮想線にて示されている）等を備えている。
ここで、引き回し光学系の内部には、ビーム・マッチン
グ・ユニット（ＢＭＵ）と呼ばれる光軸調整用の光学系
が収容されているので、以下においては引き回し光学系
を「引き回し光学系ＢＭＵ」と記述するものとする。

【００２４】前記光源１１としては、例えばＫｒＦエキ
シマレーザ（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ
（波長１９３ｎｍ）、あるいはＦ₂レーザ（波長１５７
ｎｍ）等のパルス紫外光を出力するパルスレーザ光源が
用いられる。この光源１１には、光源制御装置１０７
（図１では不図示、図５参照）が接続されており、主制
御装置９９（図１では不図示、図５参照）からの指示の
下、光源制御装置１０７によって光源１１から射出され
るパルス紫外光の発振中心波長の制御、パルス発振のト
リガ制御、レーザチャンバ内のガスの制御等が行われる
ようになっている。

【００２５】前記引き回し光学系ＢＭＵは、本実施形態
では、図１からも明らかなように、床上配置となってい
るが、床面Ｆ下方の床下にその大部分を配置することも
可能である。

【００２６】ローダチャンバ５７は、筐体１５７と、該
筐体１５７内の下半部に設けられた不図示のウエハ受け
渡し部と、筐体１５７内の上半部に設けられた不図示の
レチクルローダ系とを備えている。

【００２７】筐体１５７内の前記ウエハ受け渡し部で
は、前述したウエハローダ部６１内の不図示のウエハロ
ーダとの間でウエハの授受が行われる。また、ウエハロ
ーダは、露光装置本体１０Ａ内の後述するウエハステー
ジＷＳＴ１、ＷＳＴ２との間でウエハの授受を行う。

【００２８】一方、筐体１５７内の前記レチクルローダ
系は、ローダチャンバ５７とレチクルステージＲＳＴと
の間に設けられた不図示のレチクル回転受け渡し部を介
して、レチクルステージＲＳＴへのレチクルのロード及
びレチクルのアンロードを行う。

【００２９】ローダチャンバ５７の−Ｙ側（ウエハロー
ダ部６１と反対側）の下端部には、インタフェース部３
１が設けられている。このインタフェース部３１には、
ウエハ搬送系がその内部に収容されており、不図示のコ
ータ・デベロッパ（Ｃ／Ｄ）とローダチャンバ５７内の
前記ウエハ受け渡し部との間のウエハの搬送を行う。

【００３０】露光装置本体１０Ａは、光源１１からの照
明光によりレチクルＲを照明する照明光学系ＩＯＰ、レ
チクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクル
Ｒから射出される照明光ＩＬをウエハＷ１、Ｗ２上に投
射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷ１，Ｗ２をそれぞれ保
持する第３ステージとしてのウエハステージＷＳＴ１，
ＷＳＴ２、及びレチクルステージＲＳＴ及びウエハステ
ージＷＳＴ１，ＷＳＴ２をそれぞれ移動可能に支持する
とともに、投影光学系ＰＬ等を保持する本体コラムＢＤ
等を備えている。

【００３１】前記照明光学系ＩＯＰは、床面Ｆ上に設置
されたベースプレートＢＰの＋Ｙ側端部の上面に設けら
れた上下方向（Ｚ軸方向）に延びる第１照明ユニット４
４と、該第１照明ユニット４４の上方にほぼ水平に配設
された第２照明ユニット４６とを備えている。

【００３２】前記第１照明ユニット４４は、第１照明ハ
ウジング１６０と、この内部に所定の位置関係で配置さ
れたビーム整形光学系、照度分布均一化用のオプティカ
ル・インテグレータ（ユニフォマイザ、又はホモジナイ
ザ）、光量モニタ、可変開口絞り、及びリレーレンズ系
等（いずれも不図示）から成る第１部分照明光学系とを
備えている。この第１部分照明光学系の射出面は、レチ
クルＲのパターン面（以下、適宜「レチクル面」とも呼
ぶ）とほぼ共役であり、この射出面には可動レチクルブ
ラインド４８が配置され、該可動レチクルブラインド４
８の入射面側の近傍の面（レチクル面との共役面から僅
かにデフォーカスした面）に、照明領域での照度分布を
補正するための照度分布補正フィルタ５０が配置されて
いる。

【００３３】前記可動レチクルブラインド４８は、ウエ
ハ上の各ショット領域への走査露光の開始時及び終了時
に主制御装置９９（図５参照）の指示の下、ブラインド
駆動装置１０５（図１では不図示、図５参照）により開
閉制御され、照明領域を更に制限することにより、回路
パターンが形成されたパターン領域以外の余分な領域に
照明光（露光光）が照射されるのを防止するようになっ
ている。

【００３４】前記第２照明ユニット４６は、第２照明系
ハウジング１６２と、その内部に所定の位置関係で配置
されたリレーレンズ系、光路折り曲げ用ミラー、コンデ
ンサレンズ系等から成る第２部分照明光学系とを備えて
いる。なお、この第２照明ユニット４６は、前記本体コ
ラムＢＤを構成する後述するレチクルステージベース３
０の上面に固定された上下方向に伸びる照明系支持部材
５４によって支持されている。

【００３５】本実施形態では、図１に示されるように、
固定レチクルブラインド５２は、レチクルＲのアライメ
ントを行うためのレチクルアライメント部６２の底面に
固定されている。すなわち、固定レチクルブラインド５
２は、レチクルＲに近接した上面、すなわちレチクル面
から所定量だけデフォーカスした面に配置されている。
固定レチクルブラインド５２には、レチクル面での照明
領域を走査方向に直交する非走査方向に細長いスリット
状の領域に規定するための開口が形成されている。な
お、固定レチクルブラインド５２を、レチクル面との共
役面との近傍、例えば可動レチクルブラインド４８の設
置面の近傍に配置しても良い。

【００３６】上述の照明系によると、光源１１から射出
されたレーザビームは、引き回し光学系ＢＭＵを介して
第１照明ユニット４４内に入射する。そして、このレー
ザビームは、第１照明ユニット４４内部の第１部分照明
光学系を通過する際に、断面形状が整形されるとともに
照度分布がほぼ均一な照明光（露光光）ＩＬとなって、
可動レチクルブラインド４８の開口を通過する。この可
動レチクルブラインド４８を通過した照明光ＩＬは、第
２照明ユニット４６内に入射し、該照明ユニット４６内
部の第２部分照明光学系を通過して固定レチクルブライ
ンド５２をほぼ均一な照度分布で照明する。そして、こ
の固定レチクルブラインド５２の開口を通過した照明光
ＩＬがレチクルＲ上の前記固定レチクルブラインド５２
によって規定された照明領域をほぼ均一な照度で照明す
る。

【００３７】前記本体コラムＢＤは、クリーンルームの
床面Ｆ上に水平に載置された矩形板状のベースプレート
ＢＰ、該ベースプレートＢＰ上面の４つのコーナー部分
に設けられた上下方向に所定の長さで伸びる４本の第１
支柱１４（但し、図１の紙面手前側に位置する２本の第
１支柱については不図示）、これらの第１支柱１４によ
り第１防振ユニット１６（但し、図１の紙面手前側の２
つの第１防振ユニットについては不図示）をそれぞれ介
して４点で支持された第１架台ＳＴ１、該第１架台ＳＴ
１上に配置された４つの第２防振ユニット２４（但し、
図１の紙面手前側に位置する２つの第２防振ユニットに
ついては不図示）により４点で支持された第２架台ＳＴ
２、及び第１架台ＳＴ１の下方に吊り下げ支持された第
３架台ＳＴ３等を備えている。このうち、ベースプレー
トＢＰと４本の第１支柱１４とによってフレームキャス
タＦＣが構成されている。

【００３８】前記第１架台ＳＴ１は、その底板部を構成
するベースフレーム１８と、このベースフレーム１８上
面の図１の紙面奥側に位置する２つのコーナー近傍にそ
れぞれ固定された上下方向に延びる２本の第２支柱２０
Ａ，２０Ｂと、これら２本の第２支柱２０Ａ，２０Ｂに
よりほぼ水平に支持された矩形板状のＹ軸固定子支持板
６０とを備えている。

【００３９】前記ベースフレーム１８は、その中央部に
矩形の開口１８ａが形成された矩形枠状の板部材から成
り、その底面の４つのコーナー近傍にて、前述した第１
防振ユニット１６によりほぼ水平に支持されている。こ
れらの第１防振ユニット１６のそれぞれは、第１支柱１
４の上部に直列（又は並列）に配置されたエアダンパ又
は油圧式のダンパ等の大重量に耐える機械式のダンパ
と、ボイスコイルモータ等の電磁式のアクチュエータよ
り成る電磁式のダンパとを含んで構成されている。そし
て、ベースフレーム１８の上面の水平面に対する傾斜角
が第１変位センサ１０９（図１では不図示、図５参照）
によって検出され、この第１変位センサ１０９の検出値
に基づいて、主制御装置９９（図５参照）により、前記
の傾斜角が許容範囲内に収まるように、４つの第１防振
ユニット１６を構成する電磁式のダンパが駆動され、必
要に応じて機械式のダンパの空気圧又は油圧等が制御さ
れる。この場合、機械式のダンパによって、床からの高
い周波数の振動は露光装置本体１０Ａに伝わる前に減衰
され、残存している低い周波数の振動は電磁的なダンパ
によって減衰される。上記の変位センサとしては、例え
ば、ベースフレーム１８に取り付けられた電気式の水準
器、又は光学式の傾斜角検出器等を用いることができ
る。

【００４０】前記Ｙ軸固定子支持板６０は、上方から見
て矩形の板部材から構成され、その上面には後述するＹ
軸固定子が配置されている。

【００４１】前記第２架台ＳＴ２は、ベースフレーム１
８の上面に配置された４つの第２防振ユニット２４によ
って下方から４点で支持された投影光学系支持部材２６
と、該投影光学系支持部材２６の上面の第２防振ユニッ
ト２４にそれぞれ対向する位置にそれぞれ固定された上
下方向に所定長さで伸びる４本の第３支柱２８Ａ，２８
Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄ（但し、図１における紙面手前側に
位置する第３支柱２８Ｃ，２８Ｄについては不図示、図
３参照）と、これら４本の第３支柱２８Ａ〜２８Ｄによ
りほぼ水平に支持されたレチクルステージベース３０と
を備えている。

【００４２】前記投影光学系支持部材２６は、上端部に
フランジ部が形成された筒状の部材によって構成されて
いる。この投影光学系支持部材２６の中央には、平面視
（上から見て）円形の段付き開口２６ａが上下方向（Ｚ
軸方向）に連通して形成されている。この段付き開口２
６ａには、前記投影光学系ＰＬが上方から挿入され、投
影光学系ＰＬはその高さ方向の中央やや上方に設けられ
たフランジＦＬＧを介して投影光学系支持部材２６によ
って支持されている。

【００４３】また、投影光学系支持部材２６には、段つ
き開口２６ａ以外にも、上下方向（Ｚ軸方向）に複数の
貫通孔が設けられており、該貫通孔には、各種検出系を
構成する複数の鏡筒が挿入されている。なお、これら検
出系については後に詳述する。

【００４４】前記第２防振ユニット２４のそれぞれは、
前述した第１防振ユニット１６と同様の構成となってい
る（但し、耐荷重性は第１防振ユニット１６よりも低く
設定されている）。そして、投影光学系支持部材２６上
面又はレチクルステージベース３０上面の水平面に対す
る傾斜角が第２変位センサ１１１（図１では不図示、図
５参照）によって検出され、この第２変位センサ１１１
の検出値に基づいて、主制御装置９９（図５参照）によ
り、前記傾斜角が許容範囲内に収まるように、４つの第
２防振ユニット２４が制御される。上記の変位センサと
しては、例えば、投影光学系支持部材２６又はレチクル
ステージベース３０に取り付けられた電気式の水準器、
又は光学式の傾斜角検出器等を用いることができる。

【００４５】前記レチクルステージベース３０は、図３
に示されるように、平面視（上方から見て）矩形の板部
材から構成されており、その中央部には照明光ＩＬを通
過させるための開口３０ａ（図３では不図示、図１参
照）が形成されている。このレチクルステージベース３
０上面のＸ軸方向両端部にはＹ軸方向に沿ってエアガイ
ド９２Ａ，９２Ｂが延設されている。これらエアガイド
９２Ａ，９２Ｂの上面は平坦度の極めて良好なガイド面
に加工されている。

【００４６】前記レチクルステージＲＳＴは、レチクル
ステージベース３０の上面に気体静圧軸受け９０を介し
て浮上支持され、レチクルＲを真空吸着等によって保持
する第２ステージとしてのレチクル微動ステージ３２
と、該レチクル微動ステージ３２と一体で走査方向であ
るＹ軸方向に所定ストロークで移動する第１ステージと
してのレチクル粗動ステージ３４とを備えている。な
お、図１では、レチクル微動ステージ３２とレチクル粗
動ステージ３４とが１つのレチクルステージＲＳＴとし
て示されている。

【００４７】また、レチクルステージベース３０には、
レチクル微動ステージ３２の位置を計測する位置計測装
置としてのレチクルＹ軸干渉計６６Ｙ₁、６６Ｙ₂、レチ
クルＸ軸干渉計６６Ｘが設けられており、これらの干渉
計によってレチクル微動ステージ３２の２次元的な位置
及び回転角が高精度に計測され、この計測結果に基づい
て主制御装置９９（図５参照）は、レチクル微動ステー
ジ３２の位置及び速度を制御する。なお、図１では、計
３つの干渉計が代表してレチクル干渉計６６として示さ
れている。

【００４８】また、図３では不図示であるが各レチクル
干渉計６６Ｘ，６６Ｙ₁、６６Ｙ₂に対応して、計測の基
準となる固定鏡がそれぞれ投影光学系ＰＬの鏡筒の側面
に設けられている。これら固定鏡が、図１では代表的に
固定鏡Ｍｒとして示されている。なお、レチクル干渉計
については更に後述する。

【００４９】更に、前記本体コラムＢＤを構成するＹ軸
固定子支持板６０の上方には、図３に示されるように、
レチクル粗動ステージ３４をＹ軸方向に駆動するための
リニアモータの固定子であって、駆動時に発生する反力
をキャンセルするためにＹ軸方向に沿ってレチクル粗動
ステージ３４とは反対方向に移動するカウンタマスとし
ての機能を有するＹ軸固定子７４が配置されている。な
お、レチクルステージＲＳＴ及びこの周辺の各部の構成
等については更に後述する。

【００５０】図１に戻り、前記投影光学系ＰＬとして
は、物体面側（レチクル側）と像面側（ウエハ側）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に照
明光学系ＩＯＰから照明光（紫外パルス光）ＩＬが照射
されると、レチクルＲ上に形成された回路パターン領域
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Ｘ軸方向に細長いスリ
ット状又は矩形状（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ＰＬの結像面に配置されたウエハＷ１（又は
ウエハＷ２）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。

【００５１】投影光学系ＰＬとして、光源としてＡｒＦ
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
るが、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
学系が主として用いられる。但し、Ｆ₂レーザ光源を用
いる場合に、屈折系を用いることは可能である。

【００５２】前記第３架台ＳＴ３は、投影光学系ＰＬの
下方にベースプレートＢＰにほぼ平行に配置されたステ
ージベースＳＢと、該ステージベースＳＢをベースフレ
ーム１８の底面に吊り下げ支持する４本のベース支持部
材４２（但し、紙面手前側に位置する２つのベース支持
部材は不図示）とを有している。ステージベースＳＢの
上面の上方に不図示の非接触ベアリング、例えば気体静
圧軸受けを介して前記ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ
２が浮上支持されている。

【００５３】ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２は、そ
れぞれ、例えばリニアモータ等より構成されるウエハス
テージ駆動系７０（図５参照）により駆動され、Ｙ軸方
向に連続移動するとともに、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にス
テップ移動する。

【００５４】さらに、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ
２の内部には、ウエハＷ１，Ｗ２のレベリング及びフォ
ーカシングをそれぞれ行うためにウエハＷ１，Ｗ２をＺ
軸方向、θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向）、及びθｙ方
向（Ｙ軸回りの回転方向）の３自由度方向に微小駆動す
るための試料台（不図示）がそれぞれ組み込まれてい
る。また、これらウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の
近傍には、各ステージを駆動する際に生じる反力をキャ
ンセルするためのカウンタマス機構（不図示）が設けら
れている。

【００５５】本実施形態の露光装置本体１０Ａでは、照
明光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域内のパターン
の像が、投影光学系ＰＬを介して投影倍率β（βは、１
／４倍又は１／５倍等）で表面にレジストが塗布された
ウエハＷ１（又はＷ２）上のスリット状の露光領域（前
記照明領域に共役な領域）に投影される。この状態でレ
チクルＲとウエハＷ１（又はＷ２）とを同期して所定の
走査方向（Ｙ軸方向）に移動することで、ウエハＷ１
（又はＷ２）上の一つのショット領域にレチクルＲのパ
ターンが転写される。

【００５６】次に、図１の投影光学系支持部材２６の近
傍を拡大して示す図２に基づいて、ウエハステージＷＳ
Ｔ１、ＷＳＴ２近傍に位置する各種センサ類について説
明する。

【００５７】この図２に示されるように、投影光学系支
持部材２６に上下方向に貫通状態で形成された貫通孔１
６６ａには、アライメント系ＡＬＧ１を構成する鏡筒１
７２ａが挿入されており、投影光学系支持部材２６上面
の鏡筒１７２ａと対応する位置には、アライメント系Ａ
ＬＧ１を構成するセンサヘッド１７４ａが配置されてい
る。また、投影光学系ＰＬに対して貫通孔１６６ａとは
反対側に形成された貫通孔１６６ｂには、アライメント
系ＡＬＧ２を構成する鏡筒１７２ｂが挿入されており、
投影光学系支持部材２６上面の鏡筒１７２ｂと対応する
位置には、アライメント系ＡＬＧ２を構成するセンサヘ
ッド１７４ｂが配置されている。

【００５８】投影光学系ＰＬの周囲において投影光学系
ＰＬの中心からＸ軸及びＹ軸に対して斜め４５°の位置
には、ウエハＷ１（又はＷ２）の表面の露光領域内部分
及びその近傍の領域のＺ軸方向（光軸ＡＸ方向）の位置
を検出するための斜入射方式のフォーカス検出系（焦点
検出系）の１つである多点フォーカス位置検出系が設け
られている。この多点フォーカス位置検出系は、センサ
ヘッド４１及び鏡筒４３から構成され、これらの内部に
光ファイバー束、パターン形成板、ミラー、レンズ等
（何れも不図示）を備える照射光学系１６０ａと、内部
に回転方向振動板、受光用スリット板、レンズ及び多数
のフォトセンサを有する受光器等（何れも不図示）を備
える受光光学系１６０ｂ（但し、受光光学系１６０ｂは
鏡筒部分のみを図示）とから構成されている。

【００５９】この多点フォーカス位置検出系（１６０
ａ、１６０ｂ）では、照射光学系１６０ａからウエハＷ
１（又はＷ２）上のフォトレジストに対する感光性の低
い、比較的広い波長帯の検出ビームがウエハＷ１（又は
Ｗ２）に対して斜めから照射され、この検出ビームのウ
エハＷ１（又はＷ２）面からの反射光が受光光学系１６
０ｂにより受光される。ここで受光された光（像）は、
信号処理装置１０３（図１では不図示、図５参照）によ
り、回転振動周波数の信号で同期検波される。そして、
この信号処理装置１０３により同期検波して得られた多
数のフォーカス信号が図５の主制御装置９９に供給され
る。

【００６０】また、投影光学系支持部材２６下半部のＹ
軸方向両側の側壁には、ウエハＹ軸干渉計８０、８２が
設けられている。また、投影光学系支持部材２６下半部
の−Ｘ側の側壁には、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ
２のＸ軸方向位置を検出するためのウエハＸ軸干渉計８
４（図２では不図示、図５参照）が設けられている。こ
れら干渉計８０，８２，８４では、投影光学系支持部材
２６の上面に配置されたレーザヘッド１４４にて発生し
たレーザ光を、投影光学系支持部材２６内部に設けられ
たビームスプリッタ、ミラー等から成る不図示のリレー
光学系を介して、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２に
向けて出射するようになっている。

【００６１】また、ステージベースＳＢの上面の上方に
は、プリアライメント機構６３Ａ，６３Ｂが配置されて
いる。これらのプリアライメント機構６３Ａ，６３Ｂ
は、ウエハの中心位置ずれ、及び回転ずれの検出及び位
置合わせを行うためのものである。

【００６２】更に、ステージベースＳＢを吊り下げ支持
するベース支持部材４２の高さ方向ほぼ中央部には、上
方から下方に向けてほぼ一定温度の気体を噴出するダウ
ンフローユニット６５が設けられている。このダウンフ
ローユニット６５によると、ダウンフローユニット６５
から噴き出された気体（空気）により、ウエハＹ軸干渉
計８０、８２及びウエハＸ軸干渉計８４（図５参照）の
干渉計ビームの光路の熱による影響が抑制されるので、
干渉計ビームの光路上の空気揺らぎ（空気の温度揺ら
ぎ）に起因する計測誤差等を効果的に抑制することがで
きる。

【００６３】図３には、レチクルステージＲＳＴ及びそ
の近傍の構成部分が斜視図にて概略的に示されている。
レチクルステージＲＳＴは、前述の如く、レチクル微動
ステージ３２とレチクル粗動ステージ３４とを含んで構
成されており、該レチクル粗動ステージ３４が第１駆動
装置としてのＹ軸リニアモータ６９によってＹ軸方向に
駆動される。

【００６４】前記Ｙ軸リニアモータ６９は、Ｙ軸固定子
支持板６０上方に設けられたＹ軸固定子７４と、該Ｙ軸
固定子７４に沿ってＹ軸方向に移動するＹ軸可動子７２
とを備えている。

【００６５】前記Ｙ軸固定子７４は、Ｙ軸方向を長手方
向とする角柱状の形状を有し、その内部にはＹ軸方向に
沿って所定間隔で配置された複数の電機子コイル（不図
示）が配置されている。このＹ軸固定子７４の質量は、
レチクルステージＲＳＴ及びＹ軸可動子７２を合わせた
重量よりも数倍程度重く設定されている。なお、Ｙ軸固
定子７４の質量を重くするために、複数の電機子コイル
に変えて、複数の永久磁石をＹ軸固定子７４に設け、ム
ービングコイルタイプのＹ軸リニアモータを構成しても
良い。

【００６６】Ｙ軸固定子７４の下面における長手方向両
端部近傍には、一対の気体静圧軸受け７６ａ、７６ｂが
設けられている。これら気体静圧軸受け７６ａ，７６ｂ
の軸受け面は、Ｙ軸固定子支持板６０のガイド面（上
面）に対向しており、該ガイド面に向けて加圧気体、例
えば加圧空気を噴出し、その加圧気体の静圧と、Ｙ軸固
定子７４、Ｙ軸可動子７２及びレチクル粗動ステージ３
４等全体の自重とのバランスにより、Ｙ軸固定子７４が
ガイド面の上方に数μｍ程度のクリアランスを介して浮
上支持されている。なお、静圧軸受けとして加圧気体と
真空吸引とを用いた真空予圧型軸受け、若しくは加圧気
体と磁気吸引とを用いた磁気予圧型軸受けを用いて、高
剛性を得るようにしても良い。

【００６７】また、Ｙ軸固定子７４は、Ｙ軸固定子支持
板６０の上面のＹ軸方向両端部に固定された枠体９４Ａ
及び枠体９４Ｂに挿入された状態で非接触にて保持され
ている。すなわち、枠体９４Ａ，９４ＢのＸ軸方向両内
面には不図示の気体静圧軸受け、例えばエアベアリング
がそれぞれ設けられており、これらのエアベアリングか
らＹ軸固定子７４のＸ軸方向の両側面に向けて噴出され
る加圧気体の静圧同士のバランスにより、Ｙ軸固定子７
４が枠体９４Ａ，９４Ｂとの間にＸ軸方向に数μｍのク
リアランスを介して保持されている。なお、Ｙ軸固定子
７４は、Ｚ軸方向に関して、気体静圧軸受け７６ａ，７
６ｂにより、Ｙ軸固定子支持板６０のガイド面のみなら
ず、枠体９４Ａ，９４Ｂに対しても数μｍの間隔をあけ
て非接触保持されている。このように、Ｙ軸固定子７４
は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の両方向について非接触で拘
束されている。なお、不図示の気体静圧軸受けとして、
前述の真空予圧型軸受け又は磁気予圧型軸受けを用いて
も良い。

【００６８】また、Ｙ軸固定子７４のＹ軸方向一端部
（＋Ｙ側端部）には、Ｙ軸固定子７４を上下から挟持す
るように上板部材９６Ａ、下板部材９６Ｂが固定されて
おり、また、Ｙ軸固定子７４のＹ軸方向他端部（−Ｙ側
端部）には、Ｙ軸固定子７４を上下から挟持するように
上部ユニット保持部材９８Ａ、及び下部ユニット保持部
材９８Ｂが固定されている。上部ユニット保持部材９８
Ａは、ＸＺ断面がＵ字状の薄肉部材から成り、その中央
の凹溝部には、電機子ユニット１０１Ｂが埋め込まれて
いる。電機子ユニット１０１Ｂは、Ｙ軸方向に沿って所
定の間隔で配置された電機子コイルをその内部に有して
いる。下部ユニット保持部材９８Ｂも上部ユニット保持
部材９８Ａと同様に構成され、同様の電機子ユニットが
埋め込まれている。更に、前記枠体９４Ｂの電機子ユニ
ット１０１Ｂに対向する位置には、磁極ユニット１０１
Ａが設けられている。これら電機子ユニット１０１Ｂ
と、磁極ユニット１０１Ａとにより、Ｙ軸固定子７４を
Ｙ軸方向に駆動するＹ軸位置補正機構１０２Ａが構成さ
れている。なお、下部ユニット保持部材９８Ｂ側にも同
様にしてＹ軸位置補正機構１０２Ｂ（図３では不図示、
図５参照）が構成されている。

【００６９】この場合、Ｙ軸固定子７４のＹ軸方向一端
部の上板部材９６Ａと下板部材９６Ｂとを合わせた質
量、他端部の上部ユニット保持部材９８Ａと電機子ユニ
ット１０１Ａと下部ユニット保持部材９８Ｂと電機子ユ
ニット１０１Ｂとを合わせた質量とが同一に設定されて
いる。従って、Ｙ軸固定子７４の重心位置に重力が作用
するため、重心から等距離にある同一の作用を有する気
体静圧軸受けの制御を簡易に行うことができる。

【００７０】このように、Ｙ軸固定子７４はＸ軸方向及
びＺ軸方向に非接触にて拘束されているが、Ｙ軸方向に
は一切拘束されていない。このため、レチクルステージ
ＲＳＴが後述するＹ軸可動子７２とともにＹ軸方向へ駆
動されると、Ｙ軸固定子７４にはレチクルステージＲＳ
Ｔの駆動方向とは反対方向の反力が作用するが、その
際、Ｙ軸固定子７４はそのＹ軸方向の反力に応じ、レチ
クルステージＲＳＴの駆動方向とは逆のＹ軸方向に移動
する。この場合、運動量保存則が成立し、Ｙ軸固定子７
４に作用する反力がほぼ完全に吸収される。また、重心
の移動に起因する偏荷重も生じない。従って、レチクル
ステージＲＳＴの駆動時に生じる反力による振動の発生
がほぼ完全に防止されるようになっている。

【００７１】なお、本実施形態では、レチクルステージ
ＲＳＴの駆動時に作用する反力によるＹ軸固定子７４の
Ｙ軸方向の移動量が、上述のＹ軸位置補正機構１０２
Ａ，１０２Ｂのストローク範囲から外れないように、図
５の主制御装置９９により、Ｙ軸位置補正機構１０２
Ａ，１０２ＢのＹ軸方向駆動用の電機子ユニットに供給
される電流が制御され、Ｙ軸固定子７４が、適当なタイ
ミングでＹ軸方向の原位置に復帰されるようになってい
る。

【００７２】前記Ｙ軸可動子７２は、平面視（上から見
て）Ｘ軸方向に短くＹ軸方向に長い長方形状で、ＸＺ断
面が逆Ｕ字状（コ字状）の形状を有する磁性体部材と、
この磁性体部材の内側の一対の対向面に、Ｙ軸方向に沿
って所定の間隔で交互に配置されたＮ極永久磁石とＳ極
永久磁石とを備えている。この場合、Ｘ軸方向に対向す
る磁石同士の極性は、相互に異なる（すなわちＸ軸方向
に対向する１対の磁石がＮ極永久磁石とＳ極永久磁石で
ある）ようになっている。ここで、Ｎ極永久磁石、Ｓ極
永久磁石とは、Ｙ軸固定子７４に対向する側の面がそれ
ぞれＮ磁極面、Ｓ磁極面である永久磁石を指すものであ
る。

【００７３】すなわち、Ｙ軸可動子７２は、図３の状態
では、Ｙ軸固定子７４との間の空隙内にＸ軸方向に沿っ
て所定周期の交番磁界を発生させるようになっており、
このＹ軸可動子７２とＹ軸固定子７４とによって前記レ
チクル粗動ステージ３４をＹ軸方向に所定ストロークで
駆動する第１駆動装置としてのムービングマグネット型
のＹ軸リニアモータ６９が構成されている。このＹ軸リ
ニアモータ６９のＹ軸固定子７４を構成する電機子コイ
ルに供給される電流値（方向を含む）が図５の主制御装
置９９によって制御されるようになっている。

【００７４】前記レチクル粗動ステージ３４は、平面視
（上から見て）Ｌ字状の形状を有しており、Ｙ軸リニア
モータ６９の可動子７２の＋Ｘ側の側面にレチクルステ
ージベース３０上に張り出した片持ち支持状態で固定さ
れている。

【００７５】前記レチクル微動ステージ３２は、平面視
（上から見て）長方形状の部材から成り、そのほぼ中央
部分には、照明光ＩＬの通過路となる矩形の開口（不図
示）が形成されている。この開口の周辺の上面側には、
不図示のバキュームチャックが複数（例えば４つ）設け
られており、これらバキュームチャックによってレチク
ルＲが真空吸着により保持されるようになっている。

【００７６】また、レチクル微動ステージ３２の下面の
４隅部には、前述したＹ軸固定子７４に設けられた気体
静圧軸受け７６ａ，７６ｂと同様の気体静圧軸受け９０
がそれぞれ設けられている（但し、図３における奥側の
気体静圧軸受けは不図示）。これらの気体静圧軸受け９
０は、レチクルステージベース３０上のエアガイド９２
Ａ，９２Ｂのガイド面（上面）に対向した位置に設けら
れており、該ガイド面に向けて加圧気体（例えば加圧空
気）を噴き出すことで、その加圧気体の静圧と、レチク
ル微動ステージ３２の自重とのバランスにより、ガイド
面の上方に数μｍ程度のクリアランスを介して、レチク
ル微動ステージ３２が浮上支持されている。なお、気体
静圧軸受け９０として前述の真空予圧型軸受け、若しく
は磁気予圧型軸受けを用いても良い。

【００７７】さらに、レチクル微動ステージ３２上面の
＋Ｘ側端部には、図３に示されるように、平面ミラーか
ら成るレチクルＸ移動鏡６４Ｘが固定されている。この
Ｘ移動鏡６４Ｘに対して、前記レチクルＸ軸干渉計６６
Ｘからの測長ビームが垂直に照射されている。また、レ
チクル微動ステージ３２上面の＋Ｙ側端部には、一対の
コーナーキューブ６４Ｙ₁，６４Ｙ₂が固定されており、
これらのコーナーキューブ６４Ｙ₁，６４Ｙ₂に対して、
前記レチクルＹ軸干渉計６６Ｙ₁，６６Ｙ₂からの測長ビ
ームがそれぞれ照射されている。なお、干渉計６６Ｘ、
６６Ｙ₁，６６Ｙ₂からの測長ビームは、レチクルステー
ジベース３０上面に固定された干渉計レーザ６８で発生
されるレーザビームが分岐されたものである。

【００７８】そして、レチクルＹ軸干渉計６６Ｙ₁，６
６Ｙ₂によって、レチクル微動ステージ３２のＹ軸方向
の位置及びθｚ回転が、固定鏡を基準として例えば０．
５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出され、レチクルＸ軸
干渉計６６Ｘによって、レチクル微動ステージ３２のＸ
軸方向の位置が、固定鏡を基準として例えば０．５〜１
ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。

【００７９】この場合、レチクルＹ軸干渉計６６Ｙ₁，
６６Ｙ₂として、コーナーキューブ６４Ｙ₁，６４Ｙ₂に
対して測長ビームを投射し、それぞれの反射光を受光し
てコーナーキューブ６４Ｙ₁，６４Ｙ₂のＹ軸方向の位置
を検出する一対のダブルパス干渉計を用いているので、
レチクル微動ステージ３２にθｚ回転が存在しても、そ
れぞれの測長ビームの投射位置のＹ軸方向位置を精度良
く検出することができる。

【００８０】レチクル微動ステージ３２とレチクル粗動
ステージ３４との間には、レチクル微動ステージ３２を
レチクル粗動ステージ３４に対して非接触で保持させる
非接触保持装置１１５（図５参照）が設けられている。
この非接触保持装置１１５は、本実施形態では、図３に
示される第２駆動装置としてのボイスコイルモータ７１
Ａ，７１Ｂ，７１Ｃと、推力発生装置としてのガスフロ
ー装置７３とを備えている。

【００８１】前記ボイスコイルモータ７１Ａ〜７１Ｃの
うちの１つのボイスコイルモータ７１Ｂは、図４（Ａ）
に断面して示されるように、その固定子６７Ａがレチク
ル粗動ステージ３４に固定され、その可動子６７Ｂがレ
チクル微動ステージ３２の−Ｙ側の側壁に固定されてい
る。

【００８２】前記固定子６７Ａは、磁性体部材から成
り、ＹＺ断面が略Ｕ字状（コ字状）の形状を有するヨー
ク９５と、該ヨーク９５内部の一対の対向面（上下の対
向面）に配設された、Ｎ極永久磁石５９Ｎ及びＳ極永久
磁石５９Ｓとを備えている。このＮ極永久磁石５９Ｎ，
Ｓ極永久磁石５９Ｓは、通常の永久磁石から構成され、
各々が対向する側の磁極がＮ極、及びＳ極に設定されて
いる。また、前記可動子６７Ｂは、ほぼ平板状の形状を
有し、その内部に空間を有する筐体９３と、その内部空
間に収容された電機子コイル９１とを備えている。

【００８３】すなわち、固定子６７Ａと可動子６７Ｂと
が図４（Ａ）のように係合した状態では、固定子６７Ａ
内に形成されるＺ軸方向の磁界と、可動子６７Ｂ内の電
機子コイル９１を流れるＸ軸方向の電流との間の電磁相
互作用（ローレンツ力）により、Ｙ軸方向の力を発生す
ることができ、これにより、レチクル粗動ステージ３４
に対してレチクル微動ステージ３２をＹ軸方向に相対的
に微小駆動することが可能となっている。

【００８４】なお、本実施形態では、ボイスコイルモー
タ７１Ｂの推力の作用点は、レチクル微動ステージ３４
の重心と同一高さ位置の点に設定されている。このた
め、ボイスコイルモータ７１Ｂの力によっては、レチク
ル微動ステージ３２をθｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向）
に回転させる回転モーメントは発生しない。

【００８５】その他のボイスコイルモータ７１Ａ、７１
Ｃもボイスコイルモータ７１Ｂと同様に構成されてい
る。すなわち、ボイスコイルモータ７１Ａにより、レチ
クル微動ステージ３２をθｙ方向（Ｙ軸回りの回転方
向）に回転させる回転モーメントを発生させることな
く、レチクル粗動ステージ３４に対してＸ軸方向に相対
的に微小駆動することができるようになっている。ま
た、ボイスコイルモータ７１Ｃにより、ボイスコイルモ
ータ７１Ｂと同様に、θｘ方向に回転させる回転モーメ
ントを発生させることなく、レチクル微動ステージ３２
をレチクル粗動ステージ３４に対して、Ｙ軸方向に相対
的に微小駆動することが可能となっている。また、ボイ
スコイルモータ７１Ｂ、７１Ｃの発生推力を異ならせる
ことにより、レチクル微動ステージ３２をＺ軸回りの回
転方向（θｚ方向）に微小駆動することも可能となって
いる。

【００８６】前記ガスフロー装置７３は、図３に示され
るように、レチクル粗動ステージ３４の、前記ボイスコ
イルモータ７１Ｂ，７１Ｃの各固定子間の中央位置に設
けられたガスフロー固定部７５Ａと、レチクル微動ステ
ージ３２に接続されたガスフロー可動部７５Ｂとを備え
ている。

【００８７】前記ガスフロー固定部７５Ａは、実際に
は、図４（Ｂ）に断面して示されるように、直方体状の
形状を有する中空の筐体７７と、該筐体７７のＹ軸方向
両内面に固定された一対の第２部材としての気体噴出機
構７９Ａ、７９Ｂとを備えている。また、前記ガスフロ
ー可動部７５Ｂは、レチクル微動ステージ３２の−Ｙ側
面に突設された平面視（上から見て）Ｕ字状（図６
（Ａ）参照）の形状を有するアーム部材８３と、一対の
気体噴出機構７９Ａ，７９Ｂの間に配置されアーム部材
８３の先端（−Ｙ側端）に固定された第１部材としての
板状部材８１とを備えている。アーム部材８３は、筐体
７７に設けられた２つの矩形開口１０１（但し、図４で
は一方の開口のみを図示し、他方の開口は不図示）を介
して筐体７７内部に挿入されている。

【００８８】板状部材８１の−Ｙ側の面、＋Ｙ側の面に
対して、気体噴出機構７９Ａ、７９Ｂから加圧気体（空
気、窒素あるいはヘリウム等）が常時又は適宜噴出され
るようになっている。

【００８９】ここで、ガスフロー装置７３では、その発
生推力がレチクル微動ステージ３２に与えられる点と、
レチクル微動ステージ３２の重心とは、Ｚ軸方向位置及
びＸ軸方向位置とが同一となるように設定されている。
このように、ガスフロー装置７３はレチクル微動ステー
ジ３２の重心を押す構成となっていることから、ガスフ
ロー装置７３から与えられる推力によっては、レチクル
微動ステージ３２に対してθｘ方向、及びθｚ方向への
回転モーメントは一切発生しない。

【００９０】次に、ボイスコイルモータ７１Ｂ（及び７
１Ｃ）と、ガスフロー装置７３との発生推力の関係につ
いて、図４（Ａ），（Ｂ）に基づいて説明する。なお、
図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、レチクル微動ステージ３２
とレチクル粗動ステージ３４との相対位置が同一の場合
におけるボイスコイルモータ７１Ｂ及びガスフロー装置
７３の状態が示されている。

【００９１】ガスフロー装置７３側においては、板状部
材８１の気体噴出機構７９Ａ，７９Ｂからの距離の２乗
に比例した力で板状部材８１を押し戻すので、図４
（Ｂ）に示されるように、板状部材８１が２つの気体噴
出機構７９Ａ，７９Ｂから離れたほぼ等距離の位置にあ
るため、気体噴出し機構７９Ａ，７９Ｂから同一量の気
体を噴出する本実施形態のような場合には、板状部材８
１に対して与えられる両者の推力が釣り合うか、あるい
は推力が共に小さいかのいずれかであり、実質的にガス
フロー装置７３の発生推力が板状部材８１に対して実質
的に影響を及ぼさないようになっている。

【００９２】ここで、（ｉ）図４（Ａ），図４（Ｂ）の
状態（中立状態）からレチクル微動ステージ３２が左側
に寄った場合、（ii）図４（Ａ），図４（Ｂ）の状態
（中立状態）からレチクル微動ステージ３２が右側に寄
った場合について、簡単に説明する。

【００９３】（ｉ）では、ガスフロー装置７３において
は、板状部材８１が図４（Ｂ）の状態から左側にずれる
ので、板状部材８１が気体噴出機構７９Ａに近づく。従
って、板状部材８１には、気体噴出機構７９Ａから噴出
される気体の力により右側（＋Ｙ側）への推力が与えら
れる。気体噴出機構７９Ａ、７９Ｂから板状部材８１に
与えられる推力は、板状部材８１の気体噴出機構７９
Ａ，７９Ｂからの距離の２乗に反比例する。このため、
気体噴出機構７９Ｂから噴出される気体は板状部材８１
に対して実質的に影響を及ぼさない。一方、気体噴出機
構７９Ａから噴出される気体の力による右側への推力
は、上記の距離の２乗に反比例した大きさの力となって
板状部材８１を押し戻す。すなわち、レチクル微動ステ
ージ３２が左側に寄った位置ではボイスコイルモータ７
１Ｂは大きな力は必要としない。

【００９４】（ii）では、レチクル微動ステージ３２が
図４（Ａ）よりも、右側に位置するので、ボイスコイル
モータ７１Ｂにおいては、可動子６７Ｂが中立状態から
右側にずれるため、図４（Ａ）の場合と比べ、永久磁石
５９Ｎ，５９Ｓ間を流れる電流が小さくなる。従って中
立状態ほどの応答性を発揮することはできない。一方、
ガスフロー装置７３においては、板状部材８１が図４
（Ｂ）の状態から右側にずれるので、板状部材８１が気
体噴出機構７９Ｂに近づく。従って、板状部材８１に
は、気体噴出機構７９Ｂから噴出される気体の力により
左側（−Ｙ側）への推力が与えられる。このとき、前述
と同様の理由により、気体噴出機構７９Ａから噴出され
る気体は板状部材８１に対して実質的に影響を及ぼさな
い。一方、気体噴出機構７９Ｂから噴出される気体の力
による左側への推力は、上記の距離の２乗に反比例した
大きさの力となって板状部材８１を押し戻す。すなわ
ち、レチクル微動ステージ３２が右側に寄った位置では
ボイスコイルモータ７１Ｂは大きな力は必要としない。
従って、板状部材８１が左側若しくは右側に存在すると
き、すなわち、レチクル粗動ステージ３４が大きな加速
度で左右に移動するときのレチクル微動ステージ３２を
同期して動かすための推力の大半を気体噴出機構７９
Ａ，７９Ｂがまかなうので、ボイスコイルモータ７１Ｂ
は大きな推力を必要としない。

【００９５】次に、本実施形態の露光装置本体１０Ａに
おける処理について説明する。

【００９６】本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１
が投影光学系ＰＬの直下において露光動作を行っている
間に、ウエハステージＷＳＴ２側ではウエハ交換、アラ
イメント系ＡＬＧ２直下におけるアライメント動作が行
われる。同様に、ウエハステージＷＳＴ２が投影光学系
ＰＬの直下において露光動作を行っている間に、ウエハ
ステージＷＳＴ１側ではウエハ交換、アライメント系Ａ
ＬＧ１直下におけるアライメント動作が行われる。すな
わち、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２では並行処理
動作が行われる。

【００９７】前記ウエハ交換では、ウエハローダ部６１
内の不図示のウエハローダによって、ウエハステージＷ
ＳＴ１（又はウエハステージＷＳＴ２）上に載置された
露光済みのウエハのアンロード及び新たなウエハのロー
ドが行なわれる。

【００９８】また、アライメント動作では、アライメン
ト系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２を用いて例えば特開昭６１−４
４４２９号公報などに開示されるＥＧＡ（エンハンスト
・グローバル・アライメント）等のウエハアライメント
が実行される。このようなアライメントの終了後、以下
のようにしてステップ・アンド・スキャン方式の露光動
作が行なわれる。

【００９９】以下、各ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ
２の露光動作（ステップ・アンド・スキャン露光）につ
いて図５及び適宜その他の図面を参照しつつ説明する。

【０１００】まず、主制御装置９９ではアライメント結
果に基づいて、前述したウエハＹ軸干渉計８０，８２，
ウエハＸ軸干渉計８４の計測値をモニタしつつ、ウエハ
ステージ駆動系７０を構成する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（加速開始位置）にウエハステージＷＳＴ
１（又はＷＳＴ２）を移動する。

【０１０１】次に、主制御装置９９ではレチクルＲとウ
エハＷ１（又はＷ２）、すなわちレチクルステージＲＳ
Ｔ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ＷＳＴ２）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、照明光学系ＩＯＰ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、主制御
装置９９が、ウエハ干渉計８０（又は８２），８４及び
レチクル干渉計６６Ｙ₁，６６Ｙ₂、６６Ｘの計測値をモ
ニタしつつ、Ｙ軸リニアモータ６９、及びウエハステー
ジ駆動系７０を構成するリニアモータを制御することに
より行われる。

【０１０２】主制御装置９９では、特に上記の走査露光
時にレチクルステージ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Ｙ軸リニアモータ６９、及びウエハステージ駆動系７
０を介してレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージ
ＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）を同期制御する。

【０１０３】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。

【０１０４】なお、上記の走査露光の開始直前及び露光
終了直後に、主制御装置９９からの指示に基づいてブラ
インド駆動装置１０５により、可動レチクルブラインド
４８が制御され、不要な部分の露光が防止されること
は、通常のスキャニング・ステッパと同様である。

【０１０５】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９９により、ウエハステー
ジ駆動系７０を介してウエハステージＷＳＴ１（又はＷ
ＳＴ２）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（加速開始位置）に移
動される。

【０１０６】そして、主制御装置９９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Ｗ２）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。

【０１０７】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。

【０１０８】次に、上記走査露光の際のレチクルステー
ジＲＳＴの制御方法について図６（Ａ）〜図６（Ｃ）、
及び図７（Ａ），図７（Ｂ）に基づいて説明する。図６
（Ａ）〜図６（Ｃ）には、様々な状況におけるボイスコ
イルモータ７１Ｂ，７１Ｃ、及びガスフロー装置の状態
が模式的に示されている。図７（Ａ）には、レチクル粗
動ステージ３４の加速度の時間変化が示されている。ま
た、図７（Ｂ）には、図７（Ａ）に対応するレチクル粗
動ステージ３４の速度の時間変化が示されている。な
お、図７（Ａ），図７（Ｂ）において、範囲Ａｃｃはレ
チクル粗動ステージ３４が加速移動し、範囲Ｕｎｉは等
速移動し、範囲Ｄｅｃは減速移動していることを示して
いる。

【０１０９】まず、レチクルステージＲＳＴを右側に加
速する場合（図７（Ａ），図７（Ｂ）の時間ｔ₀〜ｔ₁）
について説明する。ここでは、前提として、レチクルス
テージＲＳＴを加速するに際し、主制御装置９９（図５
参照）により、ボイスコイルモータ７１Ｂ，７１Ｃの可
動子に電流が供給されることにより、前述した中立状態
から各可動子が所定量だけ左側に駆動されている。すな
わち、加速開始時（図７（Ａ），図７（Ｂ）の時刻
ｔ₀）に、レチクル微動ステージ３２は、Ｙ軸方向に関
して所定量だけ−Ｙ側にオフセットされて位置決めされ
た図６（Ａ）の状態に設定されている。この状態で図７
（Ａ）に示されるようにレチクル粗動ステージ３４の加
速が開始される。

【０１１０】レチクル微動ステージ３２が左側（−Ｙ
側）に寄った状態で、レチクル粗動ステージ３４を右側
（＋Ｙ側）に加速すると、レチクル微動ステージ３２に
は更に左側への反力が与えられることになるが、加速開
始と同時に主制御装置９９により、気体噴出機構７９
Ａ，７９Ｂから同一量かつ一定量の気体が噴出されるの
で、気体噴出機構７９Ａからの気体の噴出し圧力による
推力が板状部材８１に加わり、それ以上左側へは移動し
ないようになっている。すなわち、板状部材８１と気体
噴出機構７９Ａとの間には所定間隔以上の間隔が維持さ
れることになる。

【０１１１】ここで、本実施形態では、レチクル粗動ス
テージ３４を加速する場合に、常に同一の加速度が維持
されるのではなく、例えば図７（Ａ）に示されるよう
に、加速開始直後は平均加速度の倍程度に設定された最
高加速度で加速し、等速移動が開始される時間ｔ₁の直
前では、平均加速度よりも低い加速度で加速するシーケ
ンスが採用されている。

【０１１２】このため、加速範囲Ａｃｃでは、加速開始
直後の最高加速度でのレチクル粗動ステージ３４の移動
の際に、板状部材８１と左側の気体噴出機構７９Ａとが
最接近したのを最後に、加速度低下に起因するレチクル
微動ステージ３２に与えられる反力の低下、及び気体噴
出機構７９Ａからの一定の気体の噴出により、板状部材
８１は気体噴出機構７９Ａから徐々に遠ざかっていくこ
とになる。

【０１１３】この場合、気体の剛性は、板状部材８１と
気体噴出機構７９Ａとの間隔ｙが広がるのに伴って、１
／ｙ²で弱まり、図６（Ａ）に示される一点鎖線で挟ま
れる範囲内に板状部材８１全体が位置すると、気体によ
る拘束力がほとんどなくなるが、その一方で、前述した
ように板状部材８１と気体噴出機構７９Ａとの間隔が遠
ざかるので、ボイスコイルモータ７１Ｂ，７１Ｃを高応
答で制御することが可能となる。このようにして、加速
範囲Ａｃｃの間に、レチクル微動ステージ３２の制御を
ガスフロー装置７３からボイスコイルモータ７１Ｂ、７
１Ｃに徐々に切り換えることができる。

【０１１４】その後、レチクル粗動ステージ３４をほぼ
等速で移動する場合（図７（Ａ），図７（Ｂ）の時間ｔ
₁〜ｔ₂）には、図６（Ｂ）に示されるように一点鎖線で
挟まれた範囲内に板状部材８１全体が位置するため、レ
チクル微動ステージ３２をボイスコイルモータ７１Ｂ，
７１Ｃのみで高応答で制御することができる。従って、
ボイスコイルモータ７１Ｂ，７１Ｃにより、レチクルＲ
とウエハＷ１（又はＷ２）との同期をとることとしてい
る。ここで、等速移動中は、レチクル微動ステージ３２
に対しては走査方向の力（反力）は加わらないため、ボ
イスコイルモータ７１Ｂ、７１Ｃにはそれ程大きな力は
必要とされない。

【０１１５】次に、レチクル粗動ステージ３４を減速す
る場合（図７（Ａ），図７（Ｂ）の時間ｔ₂〜ｔ₃）に
は、予めボイスコイルモータ７１Ｂ，７１Ｃの推力を幾
分弱めた状態で、図７（Ａ），図７（Ｂ）の時刻ｔ₂か
ら減速を開始する。この減速においては、前述した加速
時とは逆に、減速開始直後は平均減速度よりも小さい減
速度にて移動し、速度が０となる時刻ｔ₃の直前に、平
均減速度よりも２倍程度大きい減速度でレチクル粗動ス
テージ３４を移動することとしている。このため、減速
開始時ｔ₂から減速終了時ｔ₃までの間に、レチクル微動
ステージ３２に与えられる反力は徐々に大きくなるた
め、板状部材８１は図６（Ｃ）に示されるように徐々に
右側の気体噴出機構７９Ｂに近づき、速度が０となる時
刻ｔ₃で板状部材８１と右側の気体噴出機構７９Ｂとが
最接近することになる。なお、この場合においても、気
体噴出機構７９Ｂからの一定の気体の噴出により、板状
部材８１に対して左側への推力が与えられているので、
板状部材８１と気体噴出機構７９Ｂとの間に所定間隔以
上の間隔が保たれることになる。

【０１１６】このように、減速終了時ｔ₃においては、
レチクル微動ステージ３２が前述した中立状態からＹ軸
方向に関して所定量だけ＋Ｙ側にオフセットされて位置
決めされた図６（Ｃ）の状態に設定されているため、こ
の状態から、レチクルステージＲＳＴの左側（−Ｙ方
向）への加速をスムーズに行うことができる。

【０１１７】以下、同様にして、左側への加速、等速、
左側への減速、右側への加速…、というようにレチクル
粗動ステージ３４の移動が行われる。

【０１１８】これまでの説明から明らかなように、本実
施形態では、レチクル微動ステージ３２、レチクル粗動
ステージ３４、Ｙ軸リニアモータ６９、及びレチクル微
動ステージ３２をレチクル粗動ステージ３４に対して非
接触で保持させる非接触保持装置１１５、並びにこれら
各部を制御する制御装置としての主制御装置９９によっ
て、ステージ装置が構成されている。また、本実施形態
では、主制御装置９９によって、レチクル粗動ステージ
３４を移動させている間に、ボイスコイルモータとガス
フロー装置７３とを併用してレチクル微動ステージ３２
を駆動する駆動制御装置が構成されている。

【０１１９】以上詳細に説明したように、本実施形態の
ステージ装置によると、Ｙ軸リニアモータ６９によるレ
チクル粗動ステージ３４の加減速時には、レチクル粗動
ステージ３４に非接触で保持されたレチクル微動ステー
ジ３２に対して、レチクル粗動ステージ３４の駆動によ
る反力が作用するが、ガスフロー装置７３によりレチク
ル粗動ステージ３４の加減速時にはその反力を抑制する
方向の推力が発生されるので、レチクル粗動ステージ３
４とレチクル微動ステージ３２との間に所定の関係（す
なわち非接触で保持された状態）を維持することが可能
である。このため、レチクル粗動ステージ３２を微小駆
動するボイスコイルモータ７１Ａ〜７１Ｃには、反力の
作用を抑制するための力が必要とされない。従って、ガ
スフロー装置７３を用いずに、ボイスコイルモータ７１
Ａ〜７１Ｃのみを用いる場合と比べ、ボイスコイルモー
タ７１Ａ〜７１Ｃに必要とされる推力は小さい。このた
め、レチクル粗動ステージ３４を高加速度化する場合に
おいても、ボイスコイルモータ７１Ａ〜７１Ｃを小型化
することが可能となり、ボイスコイルモータひいてはレ
チクルステージ全体の軽量化を図ることができる。

【０１２０】この場合、ボイスコイルモータの重量増加
が極力抑制されることにより、ボイスコイルモータを含
むレチクルステージ装置２５全体の重量増加が抑制され
るので、レチクル粗動ステージ３４を駆動するＹ軸リニ
アモータ６９で消費される電力を極力小さく維持するこ
とができる。

【０１２１】また、レチクル微動ステージ３２にガスフ
ロー装置７３の板状部材８１が接続され、レチクル粗動
ステージ３４にＹ軸方向に所定間隔を隔ててかつ板状部
材８１を挟んだ状態とされた一対の気体噴出機構７９
Ａ，７９Ｂが接続されている。この場合、板状部材８１
がいずれか一方の気体噴出機構に所定距離以内に接近す
る状態では、板状部材８１に推力が実質的に作用し、板
状部材８１が両気体噴出機構７９Ａ，７９Ｂから同時に
所定距離以上離れた状態では、推力が板状部材８１に実
質的に影響を及ぼさないような構成となっている。従っ
て、板状部材８１の各気体噴出機構との位置関係を変更
するという簡易な方法を用いるのみで、レチクル微動ス
テージ３２に対してレチクル粗動ステージ３４の駆動に
より作用する反力に対抗することが可能となっている。

【０１２２】特に、板状部材８１が両気体噴出機構７９
Ａ，７９Ｂから同時に所定距離以上離れ、推力が板状部
材８１に実質的に影響を及ぼさないような状態で、ボイ
スコイルモータ７１Ｂ，７１Ｃが高応答でレチクル微動
ステージ３２を微小駆動することができることから、レ
チクル微動ステージ３２に対してレチクル粗動ステージ
３４の駆動による反力の影響のない等速同期移動中にウ
エハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）との同期を取る
ためのレチクル微動ステージの追従制御を高応答で行う
ことが可能となっている。

【０１２３】また、本実施形態の露光装置によると、主
制御装置９９が、レチクルＲのパターンをウエハＷ１
（又はＷ２）上に転写するに際し、レチクルＲとウエハ
Ｗ１（又はＷ２）とが並行してＹ軸方向に関して加速状
態、等速同期移動状態、及び減速状態に順次遷移するよ
うに、ステージ装置、より具体的にはＹ軸リニアモータ
６９、ボイスコイルモータ７１Ａ〜７１Ｃ、及びガスフ
ロー装置７３と前記ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳ
Ｔ２）とを制御する。このため、走査露光方式によりレ
チクルＲのパターンをウエハＷ１（又はＷ２）上に転写
することができる。ここで、本実施形態に係るステージ
装置では、レチクル微動ステージ３２に載置されレチク
ルをレチクル粗動ステージ３４を介して高加速度で駆動
する場合においても、ボイスコイルモータの小型化、ひ
いてはステージ装置全体の小型、軽量化が可能となり、
リニアモータの消費電力の低減が可能となる。従って、
無理なくレチクル粗動ステージの高加速度化を実現でき
るので、走査露光時間の短縮によるスループットの向上
が可能となる。また、ステージ装置全体の小型化により
レチクルの位置制御性の向上が期待され、結果的にレチ
クルとウエハとの位置合わせ精度の向上による露光精度
の向上も期待される。

【０１２４】なお、上記実施形態では、レチクル微動ス
テージ３２に接続されたガスフロー装置の可動部分が板
状部材であり、レチクル粗動ステージ３４に接続された
ガスフロー装置の固定部分が１対の気体噴出機構である
場合について説明したが、例えば、レチクル微動ステー
ジ３２に接続される可動部分がＹ軸方向の両側に気体を
噴出する気体噴出機構で、レチクル粗動ステージ３４に
接続される固定部分が一対の板状部材であっても良い。
この場合にも、上記実施形態と同様の制御を行うこと
で、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。

【０１２５】また、上記実施形態では、第１部材を板状
部材８１とすることとしたが、本実施形態がこれに限ら
れるものではなく、第１部材をレチクル微動ステージ３
２の一部で構成しても良い。すなわち、例えば、レチク
ル粗動ステージ３４の形状を断面Ｌ字状から断面コ字状
（Ｕ字状）とし、レチクル微動ステージ３２に向けてＹ
軸方向両側から気体が吹き付けられるように気体噴出機
構を設けることとしても良い。また、レチクル粗動ステ
ージ３４をレチクル微動ステージ３２を取り囲むような
矩形枠状の形状とし、同様に気体噴出機構を設けること
としても良い。

【０１２６】《第２の実施形態》次に、本発明の第２の
実施形態を図８及び図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に基づいて
説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一若し
くは同等の構成部分については同一の符号を用いるとと
もに、その説明を簡略化し若しくは省略するものとす
る。

【０１２７】この第２の実施形態に係る露光装置は、前
述した第１の実施形態に係る露光装置１０と比べて、ス
テージ装置の構成の一部及び制御方法が異なるのみで、
その他の構成等については同等となっている。従って、
以下では、この相違点を中心として説明することとす
る。

【０１２８】本第２の実施形態では、前述した第１の実
施形態におけるガスフロー装置７３に代えて、推力発生
装置としてのＥＩコア装置７３’が採用されているとこ
ろに特徴を有している。図８には、レチクル微動ステー
ジ３２とレチクル粗動ステージ３４との間に設けられ
た、前記ＥＩコア装置７３’が一部断面された斜視図に
て示されている。

【０１２９】この図８から分かるように、ＥＩコア装置
７３’は、レチクル粗動ステージ３４に固定された電磁
石ユニット７５Ａ’と、磁性体ユニット７５Ｂ’とを備
えている。磁性体ユニット７５Ｂ’は実際にはレチクル
微動ステージ３２の−Ｙ側の側面に固定されている（図
９（Ａ）等参照）。

【０１３０】前記電磁石ユニット７５Ａ’は、直方体状
の形状を有する中空の筐体７７’と、該筐体７７’内部
のＹ軸方向の一端部と他端部とにそれぞれ配置された一
対の第２部材としての電磁石７９Ａ’、７９Ｂ’とを備
えている。また、前記磁性体ユニット７５Ｂ’は、一対
の電磁石７９Ａ’，７９Ｂ’の間に配置された第１部材
としての鉄板８１’と、該鉄板８１’の＋Ｙ側面に固定
された平面視（上から見て）Ｕ字状の形状を有するアー
ム部材８３’とを備えている。アーム部材８３’は、筐
体７７’に設けられた開口１０１’を介して筐体７７’
内部に挿入されている。

【０１３１】磁性体ユニット７５Ｂ’を構成する鉄板８
１’と、電磁石ユニット７５Ａ’を構成する電磁石７９
Ａ’，７９Ｂ’との間には、磁気的吸引力が生じるた
め、例えば電磁石７９Ａ’，７９Ｂ’の発生する磁気的
吸引力が同一の場合には、より近い側の電磁石に吸引さ
れる方向への推力が鉄板８１’に与えられることにな
る。

【０１３２】ここで、ＥＩコア装置７３’による推力が
レチクル微動ステージ３２に与えられる位置（作用点）
と、レチクル微動ステージ３２の重心とは、Ｘ軸方向及
びＺ軸方向で一致している。すなわち、ＥＩコア装置７
３’はレチクル微動ステージ３２の重心を押す構成とな
っているため、ＥＩコア装置７３’の推力によっては、
レチクル微動ステージ３２を回転させるモーメントは一
切発生しない。

【０１３３】また、第１の実施形態と同様、ボイスコイ
ルモータ７１Ｂ，７１Ｃが中立状態にある場合には、Ｅ
Ｉコア装置７３’には、Ｙ軸方向の推力は殆ど生じず、
ボイスコイルモータ７１Ｂ，７１Ｃが中立状態から左右
いずれかにずれたときは、そのずれた方向と同一の方向
に推力が生じるようになっている。

【０１３４】次に、ＥＩコア装置７３’の作用も含め、
本実施形態のレチクルステージＲＳＴの駆動制御方法に
ついて説明する。

【０１３５】図９（Ａ）には、レチクル粗動ステージ３
４を右側（＋Ｙ側）に加速するときの様子が示されてい
る。この図９（Ａ）に示されるように、レチクル粗動ス
テージ３４を右側に加速するときには、予め主制御装置
９９（図５参照）により、ボイスコイルモータ７１Ｂ，
７１Ｃに電流が供給され、第１の実施形態とは逆の右側
の方向にレチクル微動ステージ３２を移動する。すなわ
ち、加速開始時に、レチクル微動ステージ３２は、Ｙ軸
方向に関して所定量だけ＋Ｙ側にオフセットされて位置
決めされた図９（Ａ）の状態に設定されている。この状
態でレチクル粗動ステージ３４の加速が開始されると、
レチクル微動ステージ３２には左側（−Ｙ側）への反力
が加わることになるが、加速開始と同時に主制御装置９
９により右側の電磁石７９Ｂ’に電流が供給され、鉄板
８１’に対して磁気的吸引力（右側への推力）が与えら
れることにより、反力に抗して鉄板８１’が電磁石７９
Ｂ’により所定間隔を保った状態で非接触で保持され
る。これにより、鉄板８１’と電磁石７９Ｂ’との間
（すなわちレチクル粗動ステージ３４とレチクル微動ス
テージ３２との間）に所定間隔を確保した状態で、レチ
クル微動ステージ３２をレチクル粗動ステージ３４とと
もに一体的に移動することが可能となっている。

【０１３６】ここで、レチクル微動ステージ３２のＹ軸
方向位置は、前述したように、レチクルＹ軸干渉計６６
Ｙ₁，６６Ｙ₂により計測されているので、この干渉計６
６Ｙ ₁，６６Ｙ₂の計測値と、レチクル微動ステージ３２
の目標値とに基づいて、主制御装置９９が、電磁石７９
Ｂ’の磁気的吸引力を徐々に弱め、ボイスコイルモータ
７１Ｂ，７１Ｃの駆動力を徐々に強めるように各推力の
重み付けを変更することにより、前述した第１の実施形
態と同様に、電磁石７９Ｂ’からボイスコイルモータ７
１Ｂ，７１Ｃへの切り換えがスムーズに行われることに
なる。

【０１３７】そして、等速同期移動中には、図９（Ｂ）
に示されるように、鉄板８１’がほぼ中立状態に位置す
るので、主制御装置９９は、レチクル微動ステージ３２
のウエハステージに対する同期移動制御をボイスコイル
モータ７１Ｂ，７１Ｃによる高応答制御で行うこととし
ている。この場合にも、レチクル微動ステージ３２には
反力が作用しないため、ボイスコイルモータの発生推力
をそれ程大きくする必要はない。

【０１３８】次に、図９（Ｂ）の状態から、レチクルス
テージＲＳＴを減速する場合には、減速方向とは反対の
紙面右側（＋Ｙ側）に反力が作用することになるが、電
磁石７９Ａ’に電流を供給することにより、鉄板８１’
に紙面左側方向の磁気的吸引力を与えることが可能とな
っている。この場合にも、加速時と同様にレチクル干渉
計６６Ｙ₁，６６Ｙ₂，６６Ｘの計測値と制御目標値とに
基づいて電磁石７９Ａ’への電流の供給を制御すること
により、第１の実施形態と同様の制御をすることが可能
となっている。

【０１３９】以上説明したように、本第２の実施形態に
よると、前述した第１の実施形態と同等の効果を得るこ
とができる他、ＥＩコア装置７３’を構成する電磁石に
供給する電流量を制御することにより発生推力の調整を
行うので、レチクルステージＲＳＴの加減速動作におけ
るレチクル微動ステージ３２の制御性能をより高性能と
することができる。

【０１４０】なお、上記第２の実施形態では、電磁石に
よる発生推力と、ボイスコイルモータによる発生推力の
重み付けを、レチクル干渉計６６Ｙ₁，６６Ｙ₂，６６Ｘ
の出力と制御目標値とに基づいて行うこととしたが、本
発明はこれに限られるものではなく、例えば、レチクル
微動ステージ３２と、レチクル粗動ステージ３４との間
の間隔を計測する間隔計測センサを設け、該間隔計測セ
ンサの出力と制御目標値とに基づいて、電磁石による発
生推力とボイスコイルモータによる発生推力との重み付
けを行うこととしても良い。また、レチクル干渉計の出
力及び間隔計測センサの出力の両方を用いて重み付けを
行うこととしても良い。

【０１４１】なお、上記第２の実施形態では、ＥＩコア
装置７３’が、レチクル微動ステージ３２に接続された
可動部分が鉄板であり、レチクル粗動ステージ３４に接
続された固定部分が１対の電磁石である場合について説
明したが、これに限らず、例えば、レチクル微動ステー
ジ３２に接続される可動部分がＹ軸方向の両側に磁界を
発生する電磁石で、レチクル粗動ステージ３４に接続さ
れる固定部分が一対の鉄板であっても良い。この場合に
も、上記実施形態と同様の制御を行うことにより、上記
第２の実施形態と同等の効果を得ることができる。

【０１４２】また、上記実施形態では、第１部材を１枚
の鉄板８１’とすることとしたが、本実施形態がこれに
限られるものではなく、第１部材をレチクル微動ステー
ジ３２（及びレチクル微動ステージ３２のＹ軸方向両側
の側壁に設けられた磁性体部材）とすることとしても良
い。すなわち、例えば、レチクル粗動ステージ３４の形
状を断面Ｌ字状から断面コ字状（Ｕ字状）とし、レチク
ル微動ステージ３２のＹ軸方向両側の側壁（磁性体部
材）に対向して電磁石を設けることとしても良い。更
に、第１部材を電磁石とし、電磁石を挟んだ状態で第２
部材である一対の鉄板を設けるようにしても良い。

【０１４３】なお、上記各実施形態では、本発明のステ
ージ装置がレチクルステージ側に採用された場合につい
て説明したが、これに限らず基板ステージ側に採用する
ことも可能である。例えば、液晶用露光装置には、マス
クステージとプレートステージとを、同一方向に等速移
動して投影光学系を介してマスクのパターンの等倍正立
像として基板上に転写する走査型の露光装置があるが、
かかる装置では、マスクステージ側は勿論、プレートス
テージ側にも本発明のステージ装置を好適に採用するこ
とができる。この他、プロキシミティ方式のＸ線露光装
置などでも、基板ステージ側に本発明のステージ装置を
採用することができる。

【０１４４】なお、上記各実施形態では、レチクルステ
ージとして１枚のレチクルを載置可能なシングルホルダ
方式のレチクルステージに推力発生装置が設けられた場
合について説明したが、これに限らず、例えば２枚のレ
チクルを載置可能なダブルホルダ方式のレチクルステー
ジについても同様に推力発生装置を設けることが可能で
ある。

【０１４５】なお、上記各実施形態では、レチクル微動
ステージ３２を微小駆動する第２駆動装置としてボイス
コイルモータを用いた場合について説明したが、第２駆
動装置としては、例えば、微動ステージ、粗動ステージ
のいずれか一方のステージに接続された鉄板と、該鉄板
を駆動方向両側から挟んだ状態となるように他方のステ
ージに接続された一対の電磁石とから成る、いわゆるＥ
Ｉコアを採用することも可能である。

【０１４６】なお、上記各実施形態では、２つのウエハ
ステージを用いて同時並行処理するダブルステージタイ
プの露光装置について説明したが、本発明の適用範囲が
これに限られるものではなく、シングルウエハステージ
タイプの露光装置にも本発明は好適に適用できる。

【０１４７】露光装置の用途として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転写する液晶用の露光
装置や、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びＤＮＡチ
ップなどを製造するための露光装置にも広く適用でき
る。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。

【０１４８】また、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。また、投影光学系の倍率は縮小系
のみならず等倍および拡大系のいずれでも良い。

【０１４９】《デバイス製造方法》次に上述の露光装置
をリソグラフィ工程で使用するデバイスの製造方法の実
施形態について説明する。

【０１５０】図１０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１０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。

【０１５１】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（デバイス組立てステッ
プ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用
いてデバイス組立てを行う。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。

【０１５２】最後に、ステップ２０６（検査ステップ）
において、ステップ２０５で作成されたデバイスの動作
確認テスト、耐久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。

【０１５３】図１１には、半導体デバイスにおける、上
記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図
１１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（ＣＶ
Ｄ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２１４
（イオン打ち込みステップ）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。

【０１５４】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。

【０１５５】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。

【０１５６】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が用いられるので、高スループッ
トでレチクルとウエハとの位置合わせ精度の良好な露光
が行われる。従って、微細パターンが形成された高集積
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。

【０１５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のステージ
装置によれば、高加速度化による重量増加を低減し、ス
テージの駆動を効率良く行うことができるという効果が
ある。

【０１５８】本発明の露光装置によれば、高スループッ
トで走査露光を行うことができるという効果がある。

【０１５９】本発明のデバイス製造方法によれば、微細
パターンが形成された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という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る露光装置の全体構成を一
部断面して概略的に示す図である。

【図２】図１の投影光学系支持部材の近傍を拡大して示
す図である。

【図３】レチクルステージ及びその近傍を示す斜視図で
ある。

【図４】図４（Ａ）はボイスコイルモータの構成を説明
するための図であり、図４（Ｂ）は、ガスフロー装置の
構成を説明するための図である。

【図５】第１の実施形態に係る露光装置の制御系を示す
図である。

【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、レチクルステージ
の加速移動時、等速同期移動時、減速移動時のボイスコ
イルモータ及びガスフロー装置の状態を説明するための
図である。

【図７】図７（Ａ）は、レチクル粗動ステージの加速度
の変化を示す図であり、図７（Ｂ）は、レチクル粗動ス
テージの速度の変化を示す図である。

【図８】ＥＩコア装置を一部断面して示す斜視図であ
る。

【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、第２の実施形態に
係るレチクルステージの加速移動時、等速同期移動時、
減速移動時のボイスコイルモータ及びＥＩコア装置の状
態を説明するための図である。

【図１０】本発明に係るデバイス製造方法を説明するた
めのフローチャートである。

【図１１】図１０のステップ２０４の具体例を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１０…露光装置、３２…レチクル微動ステージ（第２ス
テージ）、３４…レチクル粗動ステージ（第１ステー
ジ）、６６Ｙ₁，６６Ｙ₂，６６Ｘ…レチクル干渉計（位
置計測装置）、６９…Ｙ軸リニアモータ（第１駆動装
置）、７１Ａ〜７１Ｃ…ボイスコイルモータ（第２駆動
装置）、７３…ガスフロー装置（推力発生装置）、７
３’…ＥＩコア装置（推力発生装置）、７５Ａ’…電磁
石ユニット、７５Ｂ’…磁性体ユニット、７９Ａ，７９
Ｂ…気体噴出機構（第２部材）、７９Ａ’，７９Ｂ’…
電磁石（第２部材、電磁石ユニットの一部）、８１…板
状部材（第１部材）、８１’…鉄板（第１部材、磁性
体）、９９…主制御装置（駆動制御装置、制御装置）、
Ｒ…レチクル（マスク，物体）、Ｗ１，Ｗ２…ウエハ
（基板、物体）、ＷＳＴ１，ＷＳＴ２…ウエハステージ
（第３ステージ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の移動面に沿って第１軸方向に移動
可能な第１ステージと；前記第１ステージを前記第１軸
方向に駆動する第１駆動装置と；前記第１ステージに一
部が接続され、物体が載置される第２ステージを少なく
とも前記第１軸方向に駆動する第２駆動装置と；前記第
１ステージの加速時と減速時との少なくとも一方の間
に、前記第２ステージに対して前記第１軸方向に沿った
推力を発生する推力発生装置と；を備えることを特徴と
するステージ装置。
【請求項２】前記第１ステージを移動させている間
に、前記第２駆動装置と前記推力発生装置とを併用して
前記第２ステージを駆動する駆動制御装置を、備えるこ
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】前記推力発生装置は、前記第２ステージ
の重心点にその推力の作用点が設定されていることを特
徴とする請求項１又は２に記載のステージ装置。
【請求項４】前記推力発生装置は、前記第２ステージ
に接続された第１部材と、前記第１ステージに接続され
前記第１軸方向に所定間隔を隔てて配置された一対の第
２部材とを有し、前記第１部材と前記一対の第２部材の
一方とにより前記推力を発生す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ステージは、前記第１ステージ
の加速開始時に前記第１ステージの移動方向に関してオ
フセットされて位置決めされていることを特徴とする請
求項１〜４のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項６】前記第１部材及び前記一対の第２部材の
一方が、他方の部材の対向面に加圧気体を噴出する気体
噴出機構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７】前記第１部材及び前記一対の第２部材の
一方が、電磁石を有する電磁石ユニットであり、他方が
前記電磁石ユニットが発生する磁気的吸引力によって吸
引される磁性体を有する磁性体ユニットであることを特
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】マスクと基板とを同期移動して前記マス
クのパターンを前記基板上に転写する露光装置であっ
て、前記物体として前記マスク及び前記基板の一方が前記第
２ステージに載置される請求項１〜７のいずれか一項に
記載のステージ装置と；前記マスク及び基板の他方が載
置される第３ステージと；前記パターンの転写に際し
て、前記マスクと前記基板とが並行して前記第１軸方向
に関して加速状態、等速同期移動状態、及び減速状態に
順次遷移するように、前記ステージ装置と前記第３ステ
ージとを制御する制御装置と；を備えることを特徴とす
る露光装置。
【請求項９】前記第２ステージの前記第１軸方向の位
置を計測する位置計測装置を更に備え、前記制御装置は、前記位置計測装置の出力と制御目標値
とに基づいて、前記推力発生装置の発生推力及び前記第
２駆動装置の前記第１軸方向の発生推力の重みを変化さ
せることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】前記第１ステージと前記第２ステージ
との間隔を計測する間隔計測センサを更に備え、前記制御装置は、前記間隔計測センサの出力と制御目標
値とに基づいて、前記推力発生装置の発生推力及び前記
第２駆動装置の前記第１軸方向の発生推力の重みを変化
させることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
【請求項１１】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において、請求項８〜１０のいず
れか一項に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特
徴とするデバイス製造方法。