JP2004140145A - Aligner - Google Patents

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JP2004140145A
JP2004140145A JP2002302810A JP2002302810A JP2004140145A JP 2004140145 A JP2004140145 A JP 2004140145A JP 2002302810 A JP2002302810 A JP 2002302810A JP 2002302810 A JP2002302810 A JP 2002302810A JP 2004140145 A JP2004140145 A JP 2004140145A
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近藤　誠
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the size increase of an exposure system without lowering the exposure accuracy of the system. <P>SOLUTION: The exposure system is provided with counter masses 42A and 42B which are moved in accordance with a momentum conservation law by the action of a reaction generated when a wafer stage WST is driven by means of a driving system, trimming motors 106A and 106B which respectively drive the masses 42A and 42B, and a controller which controls the motors 106A and 106B according to the driven state of the stage WST by means of the driving system so as to offset at least part of the movement of the masses 42A and 42B in accordance with the momentum conservation law. In this case, the controller can offset the partial or whole movement of the masses 42A and 42B in accordance with the momentum conservation law by controlling the motors 106A and 106B according to the driven state of the stage WST by means of the driving system within an extent in which no influence is exerted upon exposure. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置に係り、更に詳しくは、半導体素子、液晶表示素子などの電子デバイスを製造するリソグラフィ工程で用いられる露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子、液晶表示素子等の製造におけるリソグラフィ工程では、種々の露光装置が用いられている。近年においては、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）やステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）などが比較的多く用いられている。
【０００３】
この種の露光装置では、ウエハ上の複数のショット領域にマスクとしてのレチクルのパターンを転写する必要がある。このため、ウエハステージはＸＹ２次元方向に例えばリニアモータ等を含む駆動装置により駆動されるが、このウエハステージの駆動によって生じる反力は、例えばステージと振動絶縁された基準（例えば床面又は装置の基準となるベースプレートなど）に設けられたフレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がすことで処理していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、例えば、スキャニング・ステッパの場合、ウエハステージのみならず、レチクルステージも所定の走査方向についてはリニアモータ等で駆動する必要があるが、このレチクルステージの駆動によって生じる反力の吸収のためには、主として運動量保存の法則を利用した走査方向一軸に関するカウンタマス機構が採用されている（例えば、特許文献２参照）。また、ウエハステージにカウンタステージ（カウンタマス）及びそのカウンタステージの位置を補正する補正装置（トリムモータなど）を備えた走査型露光装置も知られている（例えば、特許文献３参照）。この他、レチクルステージの移動により発生する反力を、フレーム部材を用いて機械的に基準、すなわち床（大地）に逃がすものもある（例えば、特許文献４参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１６６４７５号公報
【特許文献２】
特開平８−６３２３１号公報
【特許文献３】
特開２００２−２０８５６２号公報
【特許文献４】
特開平８−３３０２２４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の投影露光装置では、基準に逃がされるステージの反力を防振台（除振台）等の振動絶縁装置で減衰させ、これによりその反力に起因する投影光学系（投影レンズ）の振動や基準を介した回り込みによるステージの振動が低減されていた。しかしながら、基準に逃がされたステージの反力は減衰させられたとはいえども、現状の微細加工において求められているレベルからみると、少なからず投影光学系や、ステージに振動を与えることになる。このため、ステージ（ひいては、ウエハ又はレチクル）を走査しつつ露光を行うスキャニング・ステッパにおいてはその反力に起因する振動が、露光精度を低下させる要因となる。
【０００７】
これに対し、カウンタマス機構を用いて反力吸収を行う場合には反力の伝達をほぼ完全に防止することができるのであるが、従来のカウンタマス機構では、ステージの駆動方向と反対の方向にステージの駆動距離に比例した距離だけ移動するカウンタマスが用いられていた。このため、ステージの全ストロークに応じた（比例した）ストロークをカウンタマスについても用意しなければならず、露光装置の大型化を招く傾向があった。また、上記特許文献３に記載の露光装置のように、カウンタステージ及びそのカウンタステージの位置を補正する補正装置を備えた露光装置にあっては、補正装置によりカウンタステージの位置を補正できるので、カウンタステージのストロークを、補正装置を備えていない場合に比べて短くすることができる。また、上記特許文献３に記載の走査型露光装置では、振動の発生を防止することを主眼とし、いずれの動作に際してもカウンタステージの運動量保存則に従った移動を許容して、カウンタステージの移動により反力の完全吸収を図っている。また、上記特許文献３に記載の走査型露光装置では、カウンタステージの位置の補正は、もっぱら次の動作に際してカウンタステージのストロークを確保することを目的として行われている。しかしながら、例えば、ウエハに対する露光が終了してウエハステージがウエハ交換位置まで移動する場合などにおいて、カウンタステージの運動量保存則に従った移動を許容すると、その移動距離、すなわち露光終了時の位置からウエハ交換位置までの距離に応じたカウンタステージの大きなストロークを確保する必要があった。これでは、装置の大型化を効果的に抑制することは困難である。
【０００８】
本発明は、かかる事情の下でなされたもので、その目的は、露光精度の低下を招くことなく、装置の大型化を抑制することが可能な露光装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
一般に、走査型露光装置では、振動を殆ど許容できない動作と、多少の振動を許容できる動作との両方が行われている。本発明は、この点に着目し、以下のような構成を採用する。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、マスク（Ｒ）と感光物体（Ｗ）とを第１軸方向に同期移動して前記マスクに形成されたパターンを前記感光物体上の複数の区画領域に順次転写する露光装置であって、前記マスクが載置されるマスクステージ（ＲＳＴ）と；前記感光物体が載置される物体ステージ（ＷＳＴ）と；前記マスクステージ及び物体ステージを駆動する駆動系（１５、２０、３４）と；前記駆動系による前記物体ステージの駆動時に生じる反力の作用により運動量保存則に従って運動する少なくとも１つのカウンタマス（４２Ａ、４２Ｂ、１１０）と；前記カウンタマスを駆動するカウンタマス駆動系（１０６Ａ、１０６Ｂ、１０８Ａ、１０８Ｂ等）と；前記カウンタマスの前記運動量保存則に従った運動を少なくとも一部相殺するように、前記駆動系による前記物体ステージの駆動状態に応じて前記カウンタマス駆動系を制御する制御装置（２２）と；を備える露光装置である。
【００１１】
これによれば、制御装置により、カウンタマスの運動量保存則に従った運動を少なくとも一部相殺するように、駆動系による物体ステージの駆動状態に応じてカウンタマス駆動系が制御される。この場合、制御装置は、露光に影響を与えない範囲で、かつ駆動系による物体ステージの駆動状態に応じてカウンタマス駆動系を制御することにより、カウンタマスの運動量保存則に従った運動の一部若しくは全部を相殺することができる。従って、物体ステージの駆動時の反力に起因するカウンタマスの運動量保存則に従った運動の際の移動ストロークを小さく設定できるので、露光装置のフットプリントの狭小化、あるいはカウンタマスの小型化が可能となり、いずれにしても露光精度の低下を招くことなく、装置の大型化を抑制することが可能となる。
【００１２】
この場合において、請求項２に記載の露光装置の如く、前記制御装置は、第１軸方向に関する前記マスクステージと前記物体ステージとの加減速度がともに零となる前記マスクステージと前記物体ステージとの同期移動時を除く特定の時に、前記駆動系による前記物体ステージの駆動状態に応じた前記カウンタマス駆動系の制御を行うこととすることができる。
【００１３】
この場合において、請求項３に記載の露光装置の如く、前記制御装置は、前記カウンタマス駆動系を介して、前記カウンタマスの前記運動量保存則に従った前記第１軸方向の運動及び前記カウンタマスの前記運動量保存則に従った前記第１軸方向に直交する第２軸方向の運動の少なくとも一方を、少なくとも一部相殺することとすることができる。
【００１４】
上記請求項２及び３に記載の各露光装置において、請求項４に記載の露光装置の如く、前記特定の時は、前記感光物体上の任意の区画領域の露光終了後に、前記第１軸方向に関し前記マスクステージと前記物体ステージとを同時に減速する時を含むこととすることができる。
【００１５】
上記請求項２及び３に記載の各露光装置において、請求項５に記載の露光装置の如く、前記特定の時は、感光物体の交換のための前記物体ステージの移動時、及び前記物体ステージ上の感光物体と前記マスクとの位置関係の計測のための前記物体ステージの移動時の少なくとも一方の時を含むこととすることができる。
【００１６】
この場合において、請求項６に記載の露光装置の如く、前記制御装置は、前記感光物体の交換のための前記物体ステージの移動時、及び前記物体ステージ上の感光物体と前記マスクとの位置関係の計測のための前記物体ステージの移動時の少なくとも一方の時に、前記物体ステージの移動の間中、前記カウンタマス駆動系を介して前記カウンタマスを駆動し続けることとすることができる。
【００１７】
上記請求項２及び３に記載の各露光装置において、請求項７に記載の露光装置の如く、前記特定の時は、前記感光物体上の２つの区画領域の露光の間における前記物体ステージの移動時の少なくとも一部を含むこととすることができる。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、マスク（Ｒ）と感光物体（Ｗ）とを第１軸方向に同期移動して前記マスクに形成されたパターンを前記感光物体上の複数の区画領域にステップ・アンド・スキャン方式で順次転写する露光装置であって、前記マスクが載置されるマスクステージ（ＲＳＴ）と；前記感光物体が載置される物体ステージ（ＷＳＴ）と；前記マスクステージ及び物体ステージを駆動する駆動系（１５，２０，３４）と；前記駆動系による前記物体ステージの駆動時に生じる反力の作用により運動量保存則に従って運動する少なくとも１つのカウンタマス（４２Ａ，４２Ｂ，１１０）と；前記カウンタマスを駆動するカウンタマス駆動系（１０６Ａ，１０８Ａ，１０６Ｂ，１０８Ｂ）と；前記ステップ・アンド・スキャン方式による前記複数の区画領域に対するパターンの転写動作シーケンス中に、前記転写動作シーケンスに要する時間と、前記物体ステージを含む可動部と前記カウンタマスとの質量比に応じて定まる前記転写動作シーケンス中の前記カウンタマスの前記運動量保存則に従った運動による定常変位とを考慮した少なくとも前記第１軸方向に関する平均速度が前記カウンタマスに与えられるように、前記カウンタマス駆動系を制御する制御装置（２２）と；を備える露光装置である。
【００１９】
これによれば、制御装置は、ステップ・アンド・スキャン方式による前記複数の区画領域に対するパターンの転写動作シーケンス中に、前記転写動作シーケンスに要する時間と、前記物体ステージを含む可動部と前記カウンタマスとの質量比に応じて定まる前記転写動作シーケンス中の前記カウンタマスの前記運動量保存則に従った運動による定常変位とを考慮した少なくとも前記第１軸方向（同期移動方向）に関する平均速度が前記カウンタマスに与えられるように、前記カウンタマス駆動系を制御する。このため、ステップ・アンド・スキャン方式による複数の区画領域に対するパターンの転写動作シーケンス中には、物体ステージの駆動に応じ、その駆動によって生じる反力の作用によってカウンタマスが運動量保存則にほぼ従った運動をし、例えば完全交互スキャンにて露光が行われる場合には、カウンタマスは第１軸方向に関して往復運動を繰り返しながら、一側から他側に徐々に移動する。しかるに、その転写動作シーケンスに要する時間と、物体ステージを含む可動部とカウンタマスとの質量比に応じて定まる転写動作シーケンス中のカウンタマスの運動量保存則に従った運動による定常変位とを考慮した第１軸方向に関する平均速度がカウンタマスに与えられるように、カウンタマス駆動系が制御されるので、そのカウンタマス駆動系の発生する力によりカウンタマスの前記定常変位が抑制される。従って、第１軸方向に関してはカウンタマスの移動ストロークを小さく設定することができる。また、ステップ・アンド・スキャン方式による複数の区画領域に対するパターンの転写動作シーケンスに要する時間は、通常数１０秒という長い時間であるため、上記の定常変位をそのパターンの転写動作シーケンスに要する時間で割った平均速度は、小さく、その平均速度を与えるカウンタマス駆動系の駆動力は、露光中のカウンタマスの運動量保存則に従った運動を妨害するものではない。
【００２０】
従って、マスクパターンと感光物体との重ね合わせ精度の低下を招くことがないとともに、露光装置のフットプリントの狭小化、あるいはカウンタマスの小型化が可能となり、いずれにしても露光精度の低下を招くことなく、装置の大型化を抑制することが可能となる。
【００２１】
この場合において、請求項９に記載の露光装置の如く、前記制御装置は、前記パターンが転写される最初の区画領域と最後の区画領域との前記感光物体上における前記第１軸方向に直交する第２軸方向の位置が異なる場合には、前記転写動作シーケンス中に、前記転写動作シーケンスに要する時間と、前記可動部と前記カウンタマスとの質量比とに応じて定まる前記転写動作シーケンス中の前記カウンタマスの前記運動量保存則に従った運動による定常変位とを考慮した前記第２軸方向に関する平均速度が前記カウンタマスに与えられるように、前記カウンタマス駆動系を制御することとすることができる。
【００２２】
上記請求項８及び９に記載の各露光装置において、請求項１０に記載の露光装置の如く、前記駆動系は、前記物体ステージを前記第１軸方向に駆動する左右一組のモータを含み、前記カウンタマスは、前記各モータに個別に対応して設けられ、前記制御装置は、前記物体ステージの前記第２軸方向の位置に応じた各モータに対する推力配分を考慮して、前記転写動作シーケンス中、前記各カウンタマスを個別に制御することとすることができる。
【００２３】
【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９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１００の概略構成が示されている。この露光装置１００は、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。後述するように本実施形態では、投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、この投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向をＺ軸方向、これに直交する面内でマスクとしてのレチクルＲと感光物体としてのウエハＷとが相対走査される方向をＹ軸方向、これらＺ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向として説明を行う。
【００２４】
この露光装置１００は、照明系ＩＯＰ、レチクルＲを保持するマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持してＸＹ２次元方向に移動する物体ステージとしてのウエハステージＷＳＴを有するウエハステージ装置１１、及びこれらの制御系等を備えている。
【００２５】
前記照明系ＩＯＰは、例えば、特開平９−３２０９５６号公報、特開平４−１９６５１３号公報などに開示されるように、光源ユニット、照度均一化光学系（オプティカルインテグレータを含む）、ビームスプリッタ、集光レンズ系、レチクルブラインド、及び結像レンズ系等（いずれも不図示）から構成され、照度分布のほぼ均一な露光用照明光（以下、単に「露光光」と呼ぶ）ＥＬにより、レチクルＲ上の矩形（あるいは円弧状）の照明領域ＩＡＲを均一な照度で照明する。ここで、露光光ＥＬとしては、例えば、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線）や、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの遠紫外域、又は真空紫外域の光が用いられる。
【００２６】
前記レチクルステージＲＳＴは、後述する本体コラム１０を構成する第２コラム１２の天板１４上に載置されている。この天板１４は、レチクルベースとしての役割も果たしている。以下では、天板１４を「レチクルベース１４」とも記すものとする。
【００２７】
レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、Ｚ軸に垂直な平面内で２次元的に（Ｘ軸方向及びこれに直交するＹ軸方向及びＸＹ平面に直交するＺ軸回りの回転方向（θｚ方向）に）微少駆動可能に構成されている。
【００２８】
また、このレチクルステージＲＳＴは、レチクルベース１４上をリニアモータ等で構成された駆動装置としてのレチクル駆動部１５により、所定の走査方向（ここではＹ軸方向とする）に指定された走査速度で移動可能となっている。このレチクルステージＲＳＴは、レチクルＲの全面が少なくとも照明系ＩＯＰの光軸を横切ることができるだけの移動ストロークを有している。
【００２９】
レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６からのレーザビームを反射する移動鏡１８が固定されており、レチクルステージＲＳＴの移動面内の位置はレチクル干渉計１６によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクルステージＲＳＴ上には走査方向（Ｙ軸方向）に直交する反射面を有する移動鏡と非走査方向（Ｘ軸方向）に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、これに対応してレチクル干渉計もレチクルＸ干渉計とレチクルＹ干渉計とが設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡１８、レチクル干渉計１６として示されている。なお、例えば、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１８の反射面に相当）を形成しても良い。また、レチクルステージＲＳＴの走査方向（本実施形態ではＹ軸方向）の位置検出に用いられるＸ軸方向に伸びた反射面の代わりに、少なくとも１つのレトロリフレクタを用いても良い。ここで、レチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計の一方、例えばレチクルＹ干渉計は、測長軸を２軸有する２軸干渉計であり、このレチクルＹ干渉計の計測値に基づきレチクルステージＲＳＴのＹ位置に加え、θｚ方向の回転も計測できるようになっている。
【００３０】
レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報（又は速度情報）はステージ制御系２０及びこれを介して主制御系２２に送られ、ステージ制御系２０では主制御系２２からの指示に応じてレチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクル駆動部１５を介してレチクルステージＲＳＴを駆動する。
【００３１】
前記本体コラム１０は、クリーンルームの床面Ｆ上に複数（例えば３個）の防振ユニット２４を介して設置された第１コラム２６と、この第１コラム２６上に設けられた第２コラム１２とを備えている。
【００３２】
第１コラム２６は、各防振ユニット２４の上部にそれぞれ直列に配置された複数本（例えば３本）の支柱２８と、これらの支柱２８によって水平に支持された鏡筒定盤３０とから構成されている。この場合、前記防振ユニット２４によって、床面Ｆから鏡筒定盤３０を含む本体コラム１０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。
【００３３】
前記第２コラム１２は、第１コラム２６の上面に固定された複数本（例えば３本）の脚部３２と、これらの脚部３２によって水平に支持された前記天板（レチクルベース）１４とによって構成されている。
【００３４】
前記投影光学系ＰＬは、鏡筒定盤３０の中央部に形成された不図示の開口内に上方から挿入され、その鏡筒部に設けられた不図示のフランジを介して鏡筒定盤３０によって支持されている。投影光学系ＰＬとしては、ここでは両側テレセントリックな縮小系であり、光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されている。この投影光学系ＰＬの投影倍率は、例えば１／４、１／５あるいは１／６である。このため、照明系ＩＯＰからの露光光ＥＬによってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲ部分が照明されると、このレチクルＲを通過した露光光ＥＬにより、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲの照明領域ＩＡＲ内の回路パターンの縮小像（部分倒立像）が表面にフォトレジストが塗布されたウエハＷ上の照明領域ＩＡＲに共役な露光領域ＩＡに形成される。
【００３５】
また、投影光学系ＰＬの近傍には、オフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）方式のアライメント検出系ＡＬＧが設置されている。このアライメント検出系ＡＬＧとしては、例えば、ウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標の像とを撮像素子（ＣＣＤ）等を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Ｆｉｌｅｄ　Ｉｍａｇｅ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系のアライメントセンサが用いられている。このアライメント検出系ＡＬＧの出力に基づき、後述する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。なお、ＦＩＡ系に限らず、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出したり、その対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数）を干渉させて検出したりするアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。
【００３６】
このアライメント検出系ＡＬＧからの情報は、不図示のアライメント制御装置により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。この結果が主制御系２２に送られるようになっている。
【００３７】
前記ウエハステージ装置１１は、投影光学系ＰＬの下方に配置されている。このウエハステージ装置１１は、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ及び駆動装置としてのウエハ駆動装置３４から構成されている。
【００３８】
ウエハステージＷＳＴは、図２に示されるＸ軸可動子１１２と、該Ｘ軸可動子１１２上に搭載された不図示のＺ・チルト駆動機構と、該Ｚ・チルト駆動機構によってＺ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向に微小駆動可能に保持されたウエハテーブルＴＢとを含んで構成されている。なお、Ｘ軸可動子１１２及びＺ・チルト駆動機構については更に後述する。
【００３９】
前記ウエハテーブルＴＢの上面には、不図示のウエハホルダを介してウエハＷが静電吸着又は真空吸着により固定されている。また、ウエハテーブルＴＢ上には、前述のアライメント検出系ＡＬＧの検出中心から投影光学系ＰＬの光軸までの距離を計測するベースライン計測のための基準マークを含む各種基準マークが形成された基準マーク板ＦＭが固定されている。
【００４０】
また、ウエハテーブルＴＢの上面には、図２に示されるように、Ｘ軸方向の一端（−Ｘ側端）にＹ軸方向に延びるＸ移動鏡３６Ｘが設けられ、Ｙ軸方向の一端（−Ｙ側端）には、Ｘ軸方向に延びるＹ移動鏡３６Ｙが設けられている。これらの移動鏡３６Ｘ，３６Ｙの外面側は、鏡面仕上げがなされた反射面となっている。なお、図１では、移動鏡３６Ｘ，３６Ｙが代表的に移動鏡３６として示されている。なお、移動鏡３６の代わりに、例えばウエハテーブルＴＢの端面を鏡面加工して反射面として用いても良い。
【００４１】
これらの移動鏡３６Ｘ，３６Ｙの反射面と対向する位置には、Ｘ軸干渉計、Ｙ軸干渉計（いずれも図示を省略）が設けられており、これらＸ軸干渉計、Ｙ軸干渉計からのレーザビームが移動鏡３６Ｘ，３６Ｙの反射面に投射され、その反射光をそれぞれの干渉計が受光するようになっている。これにより、移動鏡３６Ｘ，３６Ｙそれぞれの反射面の基準位置からの変位を計測し、ウエハテーブルＴＢ（ステージＷＳＴ）の２次元位置が計測されるようになっている。なお、図１においては、Ｘ軸干渉計及びＹ軸干渉計が代表的にウエハ干渉計３８として示されている。
【００４２】
次に、前記ウエハ駆動装置３４について、図２〜図７に基づいて、詳述する。
【００４３】
このウエハ駆動装置３４は、図２に示されるように、ウエハステージＷＳＴをウエハ定盤４０の上方でＸ軸方向に駆動するＸ軸リニアモータ装置（以下、「Ｘ軸モータ装置」と略す）ＸＭ、並びにウエハステージＷＳＴ及びＸ軸モータ装置ＸＭを駆動する第１Ｙ軸リニアモータ装置（以下、「第１Ｙ軸モータ装置」と略す）ＹＭＡ及び第２Ｙ軸リニアモータ装置（以下、「第２Ｙ軸モータ装置」と略す）ＹＭＢ等を備えている。
【００４４】
ここで、第１Ｙ軸モータ装置ＹＭＡ（より詳しくは、後述するＹ軸固定子４２Ａ）は、ウエハベースＢＳ上面の＋Ｘ側のＹ軸方向一側（＋Ｙ側）及び他側（−Ｙ側）の端部にそれぞれ固定された枠体４４Ａ及び４６Ａによって、Ｚ軸方向及びＸ軸方向の動きが拘束された状態で非接触にて支持されている。また、第２Ｙ軸モータ装置ＹＭＢ（より詳しくは、後述するＹ軸固定子４２Ｂ）は、ウエハベースＢＳ上面の−Ｘ側のＹ軸方向一側（＋Ｙ側）及び他側（−Ｙ側）の端部にそれぞれ固定された枠体４６Ｂ及び４４Ｂによって、Ｚ軸方向及びＸ軸方向の動きが拘束された状態で非接触にて支持されている。
【００４５】
前記第１Ｙ軸モータ装置ＹＭＡは、図２及び図２中のウエハステージＷＳＴ及びその駆動装置の一部を取り出し、その一部を破断して示す図３に示されるように、Ｙ軸固定子４２Ａと、該Ｙ軸固定子４２Ａに係合しつつ、Ｙ軸固定子４２Ａに沿ってＹ軸方向に移動するＹ軸可動子４８Ａとを備えている。
【００４６】
前記Ｙ軸固定子４８Ａは、Ｙ軸方向をその長手方向とし、ＸＺ断面がコ字状（Ｕ字状）をした磁極ユニット５０Ａ、該磁極ユニット５０Ａの−Ｚ側（下側）に設けられ、磁極ユニット５０Ａと同様の構造を有する磁極ユニット５２Ａ、磁極ユニット５０Ａ，５２Ａそれぞれの−Ｘ側に設けられ、Ｙ軸方向をその長手方向とする板状のＹガイド部材５４Ａ，５６Ａ、及び磁極ユニット５０Ａ，５２Ａ、Ｙガイド部材５４Ａ，５６Ａを所定の位置関係で保持する保持部材３０Ａ１，３０Ａ２を備えている。
【００４７】
前記磁極ユニット５０Ａは、図３に示されるように、断面コ字状（Ｕ字状）のヨーク６２と、このヨーク６２の上下対向面にＹ軸方向に沿って所定間隔でそれぞれ配設された複数の界磁石６４とを有している。なお、Ｚ軸方向で向かい合う界磁石６４同士の磁極面は、互いに逆極性となっている。このため、Ｚ軸方向で向かい合う界磁石６４間には、主にＺ軸方向の磁束が発生している。また、Ｙ軸方向で隣り合う界磁石３４の磁極面は互いに逆極性とされている。このため、ヨーク６２の内部空間には、Ｘ軸方向に沿って交番磁界が形成されている。
【００４８】
前記磁極ユニット５２Ａは、上記の磁極ユニット５０Ａと同様に構成されている。
【００４９】
前記保持部材５８Ａは、図３に示されるように、磁極ユニット５０Ａ，５２Ａ及びＹガイド部材５４Ａ，５６Ａを所定の位置関係で固定する固定部材６６Ａと、この固定部材６６ＡをＺ軸方向の両側（上下）から挟持する上面部材６８Ａ及び下面部材７０Ａとを備えている。上面部材６８Ａの上側の面には、図３及び図２のＤ−Ｄ線断面図である図４（Ａ）に示されるように、Ｙ軸方向に沿って所定の間隔で配列された電機子コイルを有する電機子ユニット７２Ａが埋め込まれており、下面部材７０Ａの下側の面には、上記電機子ユニット７２Ａと同様の電機子ユニット７４Ａが埋め込まれている。
【００５０】
前記保持部材６０Ａは、図３に示されるように固定部材７６Ａと、この固定部材７６Ａを上下方向から挟持する上面部材７８Ａ及び下面部材８０Ａとを備えている。
【００５１】
以上のように構成されたＹ軸固定子４２Ａは、図２に示される前記枠体４４Ａ，４６Ａの内面側（Ｘ軸方向両内面側及びＺ軸方向両内面側）に設けられた真空予圧型気体静圧軸受け装置（以下、便宜上、単に「軸受け装置」と呼ぶ）８２（図４（Ａ）参照、但し枠体４６Ａに設けられた軸受け装置については不図示）によって非接触で支持されている。すなわち、Ｙ軸固定子４２Ａは、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に拘束されているが、Ｙ軸方向には一切拘束されていないので、Ｙ軸固定子４２ＡにＹ軸方向の力が作用すれば、その力に応じて、Ｙ軸固定子４２ＡはＹ軸方向に沿って移動するようになっている。
【００５２】
前記Ｙ軸可動子４８Ａは、図２及び図３に総合的に示されるように、Ｙ軸ガイド部材５４Ａ，５６Ａに対して＋Ｘ側で対向する面を有する平板部材から成るスライド部材８４Ａと、該スライド部材８４Ａの＋Ｘ側面のほぼ中央位置に設けられ、磁極ユニット５０Ａ，５２Ａの間の空間に配置される、ＹＺ断面が矩形の枠状部材８６Ａと、該枠状部材８６Ａから±Ｚ方向にほぼ等距離の位置（磁極ユニット５０Ａ，５２Ａそれぞれの内部空間に対応する位置）に配置された電機子ユニット８８Ａ，９０Ａとを備えている。電機子ユニット８８Ａ，９０Ａそれぞれの内部には、Ｘ軸方向に沿って所定間隔で複数の電機子コイルがそれぞれ配列されている。
【００５３】
前記スライド部材８４Ａの−Ｘ側の面には、後述する第２Ｙ軸モータ装置ＹＭＢのＹ軸可動子４８Ｂを構成するスライド部材８４Ｂに設けられた軸受け装置９２Ｂ（図３参照）と同様の軸受け装置（図示省略）が設けられている。この軸受け装置から、前述のＹ軸固定子４２Ａを構成するＹガイド部材５４Ａ，５６Ａに対してそれぞれ噴き出される加圧気体（例えばヘリウム又は窒素ガス（あるいはクリーンな空気）など）の静圧により、Ｙ軸可動子４８ＡはＹ軸固定子４２Ａに対してＸ軸方向に数μｍ程度のクリアランスを介して非接触とされている。
【００５４】
また、枠状部材８６Ａの上面と下面にも同様の軸受け装置９４Ａ及び不図示の軸受け装置がそれぞれ設けられており、これらの軸受け装置から、前記Ｙ軸固定子４２Ａを構成する磁極ユニット５０Ａの下面及び磁極ユニット５２Ａの上面に対して噴き出される加圧気体の静圧により、Ｙ軸可動子４８ＡがＹ軸固定子４２Ａに対してＺ軸方向に数μｍ程度のクリアランスを介して非接触とされている。
【００５５】
また、スライド部材８４Ａの中央部には、図３において示される、第２Ｙ軸モータ装置ＹＭＢのＹ軸可動子４８Ｂを構成するスライド部材８４Ｂにおける開口部９６Ｂと同様の開口部９６Ａ（図６参照）が形成されており、この開口部９６Ａが前記枠状部材８６Ａの中空部９８Ａと連通するようになっている。
【００５６】
以上のように構成された第１Ｙ軸モータ装置ＹＭＡでは、電機子ユニット８８Ａ，９０Ａをそれぞれ構成する電機子コイルを流れる電流と、Ｙ軸固定子４２Ａを構成する磁極ユニット５０Ａ，５２Ａをそれぞれ構成する界磁石の発生する磁界との間の電磁相互作用により発生するローレンツ力によって、Ｙ軸可動子４８ＡがＹ軸方向に駆動され、Ｙガイド部材５４Ａ，５６Ａに沿ってＸ軸方向に移動する。このとき、Ｙ軸可動子４８Ａに作用するＹ軸方向の駆動力の作用点の位置は、Ｙ軸固定子４２Ａの重心点の位置に一致するようになっている。また、Ｙ軸可動子４８Ａの駆動に伴ってＹ軸固定子４２Ａに作用するＹ軸方向の反力の作用点のＸ軸方向位置及びＺ軸方向位置は、Ｙ軸固定子４２Ａの重心点のＸ軸方向位置及びＺ軸方向位置に一致するようになっている。
【００５７】
なお、Ｙ軸可動子４８Ａに作用するＹ軸方向の駆動力の大きさ及び方向は、主制御系２２がステージ制御系２０を介して電機子ユニット８８Ａ，９０Ａの電機子コイルに供給する電流の波形（振幅及び位相）によって制御されるようになっている。
【００５８】
また、電機子ユニット８８Ａ，９０Ａには、電機子コイルを冷却するための冷媒が供給されるようになっている。この冷媒の流量制御も主制御系２２によって行なわれる。
【００５９】
前記第２Ｙ軸モータ装置ＹＭＢは、図２に示されるように、上述した第１Ｙ軸モータ装置ＹＭＡと回転対称な配置ではあるが同様に構成されている。すなわち、第２Ｙ軸モータ装置ＹＭＢは、第１Ｙ軸モータ装置ＹＭＡを構成するＹ軸固定子４２Ａと同様の構成であるＹ軸固定子４２Ｂと、Ｙ軸可動子４８Ａと同様の構成であるＹ軸可動子４８Ｂとを備えている。
【００６０】
すなわち、前記Ｙ軸固定子４２Ｂは、前記磁極ユニット５０Ａ、５２Ａと同様の磁極ユニット５０Ｂ，５２Ｂ、前記Ｙガイド部材５４Ａ，５６Ａと同様のＹガイド部材５４Ｂ，５６Ｂ、及び磁極ユニット５０Ｂ，５２Ｂ、Ｙガイド部材５４Ｂ，５６Ｂを所定の位置関係で保持する保持部材５８Ｂ，６０Ｂ等を備えている。
【００６１】
Ｙ軸固定子４２Ｂの−Ｙ側端部に設けられた前記保持部材５８Ｂは、前記固定部材６６Ａと同様の固定部材６６Ｂと、該固定部材６６ＢをＺ軸方向両側（上下）から挟持する上面部材６８Ｂ及び下面部材７０Ｂとを備えている。上面部材６８Ｂの上側の面には、前述の電機子ユニット７２Ａと同様の電機子ユニット７２Ｂが埋め込まれており、下面部材７０Ｂの下側の面には、前述の電機子ユニット７４Ａと同様の電機子ユニット７４Ｂが埋め込まれている。
【００６２】
Ｙ軸固定子１８Ｂの＋Ｙ側端部に設けられた保持部材６０Ｂは、前述した保持部材６０Ａと同様の構成となっている。すなわち、固定部材７６Ｂと、該固定部材７６Ｂを上下から挟持する上面部材７８Ｂ及び下面部材８０Ｂとを備えている。
【００６３】
なお、枠体４４Ｂ，４６Ｂにおいては、前述の枠体４４Ａ，４６Ａと同様に、その内面側に軸受け装置８２が設けられている（図４（Ｂ）参照）。
【００６４】
前記Ｙ軸可動子４８Ｂは、図３に示されるように、前述のスライド部材８４Ａと同様に構成されたスライド部材８４Ｂと、該スライド部材８４Ｂの−Ｘ側面のほぼ中央位置に設けられた前述の枠状部材８６Ａと同様の構成の枠状部材８６Ｂと、該枠状部材８６Ｂから±Ｚ方向にほぼ等距離の位置に設けられた前述の電機子ユニット８８Ａ，９０Ａと同様の構成の電機子ユニット８８Ｂ，９０Ｂとを備えている。
【００６５】
前記スライド部材８４Ｂの＋Ｘ側の面には、軸受け装置９２Ｂが設けられており、枠状部材８６Ｂの上面及び下面には、前述の軸受け装置９４Ａと同様の軸受け装置（不図示）が設けられている。
【００６６】
また、スライド部材８４Ｂの中央部には、図３に示されるように開口部９６Ｂが形成されており、この開口部９６Ｂが前記枠状部材８６Ｂの中空部と連通するようになっている。
【００６７】
また、第２Ｙ軸モータ装置ＹＭＢでは、第１Ｙ軸モータ装置ＹＭＡの場合と同様に、電機子ユニット８８Ｂ，９０Ｂをそれぞれ構成する電機子コイルを流れる電流と、Ｙ軸固定子４２Ｂを構成する磁極ユニット５０Ｂ，５２Ｂをそれぞれ構成する界磁石の発生する磁界との間の電磁相互作用により発生するローレンツ力によって、Ｙ軸可動子４８ＢがＹ軸方向に駆動され、Ｙガイド部材５４Ｂ，５６Ｂに沿ってＹ軸方向に移動する。このとき、Ｙ軸可動子４８Ｂに作用するＹ軸方向の駆動力の作用点の位置は、Ｙ軸可動子４８Ｂの重心点の位置に一致するようになっている。また、Ｙ軸可動子４８Ｂの駆動に伴ってＹ軸固定子４２Ｂに作用するＹ軸方向の反力の作用点のＸ軸方向位置及びＺ軸方向位置は、Ｙ軸固定子４２Ｂの重心点のＸ軸方向位置及びＺ軸方向位置に一致するようになっている。
【００６８】
また、第１Ｙ軸モータ装置ＹＭＡの場合と同様に、Ｙ軸可動子４８Ｂに作用するＹ軸方向の駆動力の大きさ及び方向は、主制御系２２がステージ制御系２０を介して電機子ユニット８８Ｂ，９０Ｂの電機子コイルに供給する電流の波形（振幅及び位相）によって制御されるようになっている。
【００６９】
また、第２Ｙ軸モータ装置ＹＭＢを構成する電機子ユニット８８Ｂ，９０Ｂにも前述の電機子ユニット８８Ａ，９０Ａと同様に、電機子コイルを冷却するための冷媒が供給されるようになっている。この冷媒の流量制御も主制御系２２によって行なわれる。
【００７０】
前述の保持部材５８Ａに対応する枠体４４Ａにおいては、図４（Ａ）に示されるように、前述の上面部材６８Ａ，下面部材７０Ａに設けられた電機子ユニット７２Ａ，７４Ａに対向する位置（すなわち枠体４４Ａの上下対向面）に磁性体部材及びＹ軸方向に所定間隔で配列された複数の界磁石から成る磁極ユニット１０２Ａ，１０４Ａが設けられている。ここで、磁極ユニット１０２Ａ，１０４Ａでは、Ｙ軸方向に隣り合う界磁石の磁極面は互いに逆極性とされている。
【００７１】
このため、磁極ユニット１０２Ａ，１０４Ａに対向する電機子ユニット７２Ａ，７４Ａの配置される空間には、Ｙ軸方向に沿って交番磁界が形成されている。
【００７２】
この結果、図４（Ａ）に示される、電機子ユニット７２Ａを可動子とし、磁極ユニット１０２Ａを固定子とする電磁力駆動方式のムービングコイル型のリニアモータ（以下、「Ｙ軸トリムモータ」と呼ぶ）１０６Ａ、及び電機子ユニット７４Ａを可動子とし、磁極ユニット１０４Ａを固定子とする電磁力駆動方式のムービングコイル型のリニアモータ（以下、「Ｙ軸トリムモータ」と呼ぶ）１０８Ａが構成されている。
【００７３】
前述の保持部材５８Ｂに対応する枠体４４Ｂにおいては、保持部材５８Ｂ及び枠体４４Ｂを＋Ｘ方向から見た図４（Ｂ）に示されるように、上面部材６８Ｂ，下面部材７０Ｂに設けられた電機子ユニット７２Ｂ，７４Ｂに対向する位置（すなわち枠体４４Ｂの上下対向面）に磁性体部材及びＹ軸方向に所定間隔で配列された複数の界磁石から成る磁極ユニット１０２Ｂ，１０４Ｂが設けられている。ここで、磁極ユニット１０２Ｂ，１０４Ｂでは、Ｙ軸方向に隣り合う界磁石の磁極面は互いに逆極性とされている。従って、磁極ユニット１０２Ｂ，１０４Ｂに対向する電機子ユニット７２Ｂ，７４Ｂの配置される空間には、Ｙ軸方向に沿って周期的な磁界が形成されている。この結果、図４（Ｂ）に示される、電機子ユニット７２Ｂを可動子とし、磁極ユニット１０２Ｂを固定子とする電磁力駆動方式のムービングコイル型のリニアモータ（以下、「Ｙ軸トリムモータ」と呼ぶ）１０６Ｂ、及び電機子ユニット７４Ｂを可動子とし、磁極ユニット１０４Ｂを固定子とする電磁力駆動方式のムービングコイル型のリニアモータ（以下、「Ｙ軸トリムモータ」と呼ぶ）１０８Ｂが構成されている。
【００７４】
Ｙ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８ＡがＹ軸固定子４２Ａに与えるＹ軸方向の駆動力の作用点のＸ軸方向位置及びＺ軸方向位置は、Ｙ軸固定子４２Ａの重心点のＸ軸方向位置及びＺ軸方向位置に一致するようになっている。また、Ｙ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８ＢがＹ軸固定子４２Ｂに与えるＹ軸方向の駆動力の作用点のＸ軸方向位置及びＺ軸方向位置は、Ｙ軸固定子４２Ｂの重心点のＸ軸方向位置及びＺ軸方向位置に一致するようになっている。
【００７５】
また、Ｙ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ、１０６Ｂ、１０８ＢによりＹ軸固定子４２Ａ，４２Ｂに与えられるＹ軸方向の駆動力の大きさ及び方向は、主制御系２２がステージ制御系２０を介して電機子ユニット７２Ａ，７４Ａ，７２Ｂ，７４Ｂの電機子コイルに供給する電流の波形（振幅及び位相）によって制御されるようになっている。
【００７６】
図２に戻り、前記Ｘ軸モータ装置ＸＭは、Ｘ軸固定子１１０と、Ｘ軸可動子１１２とを備えている。
【００７７】
前記Ｘ軸固定子１１０は、図５に示されるように、Ｘ軸方向に長手方向を有し、その内部にＸ軸方向に沿って所定間隔で複数の電機子コイルが配列された電機子ユニット１１４が内蔵されたコイルプレート１１６と、該コイルプレート１１６のＹ軸方向の一側と他側にそれぞれ設けられた一対のＸガイド部材１１８，１２０とを備えている。ここで、＋Ｘ側においては、Ｘガイド部材１１８，１２０の＋Ｘ側の端部付近にまで電機子コイルが並べられているが、−Ｘ側においては、Ｘガイド部材１１８，１２０の端部が−Ｘ方向に突出した状態とされている。
【００７８】
また、図５に示されるように、Ｘガイド部材１１８は、長手方向の一側及び他側の端部に、上下方向（Ｚ軸方向）の寸法が幾分狭く形成された鉄板保持部１２２Ａ，１２２Ｂが設けられている。これらの鉄板保持部１２２Ａ，１２２Ｂの−Ｙ側の面には、鉄板１２４Ａ，１２４Ｂがそれぞれ埋め込まれている。
【００７９】
また、Ｘガイド部材１２０は、長手方向の一側及び他側の端部に、上下方向（Ｚ軸方向）の寸法が幾分狭く形成された鉄板保持部１２６Ａ，１２６Ｂが設けられている。これらの鉄板保持部１２６Ａ，１２６Ｂの＋Ｙ側の面には、鉄板１２４Ｃ，１２４Ｄ（鉄板保持部材１２６Ｂにおける鉄板１２４Ｄについては図５では不図示、図６参照）がそれぞれ埋め込まれている。
【００８０】
また、Ｘ軸固定子１１０の長手方向一側及び他側の端部は、図３に示されるように、前述したＹ軸可動子４８Ａ，４８Ｂを構成するスライド部材８４Ａ，８４Ｂにそれぞれ形成された開口部９６Ａ（図６参照）、９６Ｂを介して枠状部材８６Ａ，８６Ｂの内部に挿入されている。
【００８１】
図６は、Ｘ軸モータ装置ＸＭ及びＹ軸可動子４８Ａ，４８Ｂを高さ方向中央やや上方の位置でＸＹ面に平行な面に沿って断面し、その一部を省略して示す図である。この図６から分かるように、Ｙ軸可動子４８Ａ，４８Ｂをそれぞれ構成する枠状部材８６Ａ及び枠状部材８６Ｂの内部側壁には、電磁石群１２６Ａ，１２６Ｃ，１２６Ｂ，１２６Ｄが固定されている。これらの電磁石群１２６Ａ，１２６Ｃ，１２６Ｂ，１２６Ｄは、Ｘ軸固定子１１０のＸ軸方向端部に埋め込まれた鉄板１２４Ａ，１２４Ｃ，１２４Ｂ，１２４Ｄそれぞれに対向するようになっており、鉄板１２４Ａ，１２４Ｃ，１２４Ｂ，１２４Ｄとそれぞれ対向する電磁石群１２６Ａ，１２６Ｃ，１２６Ｂ，１２６Ｄとの間に発生する磁気力によって、Ｘ軸固定子１１０がＹ軸方向に非接触で拘束されるようになっている。一方、Ｘ軸固定子１１０はＸ軸方向には一切拘束されていないので、Ｘ軸固定子１１０にＸ軸方向の力が作用すれば、その力に応じて、Ｘ軸固定子１１０はＸ軸方向に沿って移動するようになっている。なお、電磁石群１２６Ａ，１２６Ｃ，１２６Ｂ，１２６Ｄにおける個々の磁気力の制御は、主制御系２２がステージ制御系２０を介して電磁石群１２６Ａ，１２６Ｃ，１２６Ｂ，１２６Ｄそれぞれに供給する電流を制御することによって行われる。
【００８２】
なお、鉄板１２４Ａ，１２４Ｃ，１２４Ｂ，１２４Ｄとそれぞれ対向する電磁石群１２６Ａ，１２６Ｃ，１２６Ｂ，１２６Ｄとの間における磁気力を個別に制御することにより、Ｘ軸固定子１１０ひいてはウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）のθｚ方向に関する微少駆動が可能となっている。
【００８３】
また、図５に示されるように、枠状部材８６Ａの内部には、電機子ユニット１１４の上面に対向する位置に、Ｘ軸方向に沿って所定の間隔で配列された複数の界磁石からなる磁石群１２８Ａと、電機子ユニット１１４の下面に対向する位置に、Ｘ軸方向に沿って所定の間隔で配列された複数の界磁石からなる磁石群（不図示）とが配置されている。なお、磁石群１２８Ａと電機子ユニット１１４の下面に対向する不図示の磁石群とにおいて、対向する界磁石の磁極面の極性は互いに逆極性となっている。この結果、電機子ユニット１１４と磁石群１２８Ａ等からなる磁極ユニットとによってＸ軸固定子１１０をＸ軸方向に駆動する電磁力駆動方式のムービングコイル型のリニアモータ（以下、便宜上「Ｘ軸トリムモータ」と呼ぶ）が構成されることになる。
【００８４】
そして、Ｘ軸トリムモータがＸ軸固定子１１０に与えるＸ軸方向の駆動力の作用点のＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置は、Ｘ軸固定子１１０の重心点のＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置に一致するようになっている。また、Ｘ軸トリムモータによるＸ軸方向の駆動力の大きさ及び方向は、主制御系２２がステージ制御系２０を介して電機子ユニット１１４の一部を構成する電機子コイルに供給する電流の波形（振幅及び位相）によって制御されるようになっている。
【００８５】
また、Ｘガイド部材１１８，１２０のＸ軸方向の両端部近傍の下側には、ウエハ定盤４０に対するクリアランスを維持するための不図示の軸受け装置をその底部に有する浮上部材１３０Ａ，１３０Ｂが設けられている。そして、これらの浮上部材１３０Ａ，１３０Ｂに設けられた軸受け装置からウエハ定盤４０の上面に対して噴き出される加圧気体の静圧により、浮上部材１３０Ａ，１３０Ｂ、ひいてはＸ軸固定子１１０が、ウエハベースＢＳに対して数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されるようになっている。
【００８６】
なお、Ｘ軸固定子１１０では、電機子ユニット１１４はＸガイド部材１１８，１２０のＺ軸方向中央よりやや下側に固定されており、Ｘ軸固定子１１０の重心点のＺ軸方向位置が、前述したＹ軸固定子４２Ａの重心点のＺ軸方向位置と一致するようになっている。
【００８７】
図５に戻り、前記Ｘ軸可動子７０は、ＹＺ断面が矩形枠状の磁石保持部材１３２と、該磁石保持部材１３２の内側上面に配置され、Ｘ軸方向に所定間隔で界磁石が配列された磁極ユニット１３４、及び磁石保持部材１３２の内側下面に配置された磁極ユニット１３４と同様の磁極ユニット（不図示）と、該磁石保持部材１３２の上側に設けられた平面視略正方形状の上板１３６と、磁石保持部材１３２の下側に設けられた重心点位置調整部材１３８とを備えている。そして、磁石保持部材１３２の内部空間に、前述したＸ軸固定子１１０が挿入されるようになっている。
【００８８】
前記磁極ユニット１３４は、磁石保持部材１３２の内側上面に固定された磁性体部材と、該磁性体部材の下面にＸ軸方向に沿って所定間隔で配置された複数の界磁石（いずれも図示せず）とから構成されている。このとき、各界磁石の磁極面は、電機子ユニット１１４の上面に対向するようになっている。また、Ｘ軸方向に隣り合う界磁石の磁極面は互いに逆極性とされている。
【００８９】
前記磁石保持部材１３２の内側下面に固定された磁極ユニット（不図示）は、上述の磁極ユニット１３４と同様に構成され、この磁極ユニットと前述の磁極ユニット１３４において、Ｚ軸方向で互いに対向する界磁石同士の磁極面は逆極性とされている。このため、磁極ユニット１３４とコイルプレート１１６を介して磁極ユニット１３４に対向する不図示の磁極ユニットとの間の空間には、Ｘ軸方向に沿って交番磁界が形成されている。
【００９０】
前記重心点位置調整部材１３８の底面には不図示の軸受け装置が複数配置されており、ウエハ定盤４０の上面に対して噴き出される加圧気体の静圧により、ウエハ定盤４０に対して数μｍ程度のクリアランスを介してＸ軸可動子１１２が浮上支持されるようになっている。
【００９１】
また、磁石保持部材１３２の内部におけるＹ軸方向に対向する面にも同様に不図示の軸受け装置が設けられており、Ｘ軸固定子１１０を構成するＸガイド部材１１８，１２０の外面に対して数μｍ程度のクリアランスを介して非接触保持されるようになっている。このクリアランスを一定に維持することにより、Ｘ軸可動子１１２がＸ軸リニアモータによってＸ軸方向に駆動される際のＸ軸可動子１１２ひいては後述するウエハステージＷＳＴのθｚ回転（ヨーイング）の発生を防止できるようになっている。
【００９２】
なお、Ｘ軸可動子１１２に設けられた軸受け装置からの加圧気体の噴き出し圧力及び噴き出し流量は、主制御系２２からの指示に応じて図１のステージ制御系２０が行うようになっている。また、これまでに説明した各軸受け装置についても同様の制御が行われるようになっている。
【００９３】
前記Ｘ軸可動子１１２の上面には、不図示のＺ・チルト駆動機構を介して前述のウエハテーブルＴＢが搭載されている。
【００９４】
前記Ｚ・チルト駆動機構は、Ｘ軸可動子１１２を構成する上板１３６上にほぼ正三角形の頂点となる位置に配置され、ウエハテーブルＴＢをそれぞれ支持するとともに、独立してＺ軸方向に微少駆動する３つのアクチュエータ（例えば、ボイスコイルモータなど）を含んで構成されている。したがって、Ｚ・チルト駆動機構によって、ウエハテーブルＴＢは、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自由度方向について微少駆動されるようになっている。このＺ・チルト駆動機構の駆動は、主制御系２２の指示に基づいてステージ制御系２０により制御される。なお、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）を加えた６自由度にウエハテーブルＴＢを微動可能としても良い。
【００９５】
本実施形態では、Ｘ軸可動子１１２、ウエハテーブルＴＢなどを含んで構成されるウエハステージＷＳＴの重心点のＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置は、Ｘ軸固定子１１０の重心点のＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置と一致するようになっている。
【００９６】
以上のように構成されたＸ軸モータ装置ＸＭでは、電機子ユニット１１４を構成する電機子コイルを流れる電流と、Ｘ軸可動子１１２を構成する磁極ユニット１３４等を構成する界磁石が発生する磁界との間の電磁相互作用により発生するローレンツ力によって、Ｘ軸可動子１１２がＸ軸方向に駆動され、Ｘガイド部材１１８，１２０に沿ってＸ軸方向に移動する。このとき、Ｘ軸可動子１１２に作用するＸ軸方向の駆動力の作用点の位置は、Ｘ軸可動子１１２の重心点の位置に一致するようになっている。また、Ｘ軸可動子１１２の駆動に伴ってＸ軸固定子１１０に作用するＸ軸方向の反力の作用点のＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置は、Ｘ軸固定子１１０の重心点のＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置に一致するようになっている。
【００９７】
なお、Ｘ軸可動子１１２に作用するＸ軸方向の駆動力の大きさ及び方向は、主制御系２２がステージ制御系２０を介して電機子ユニット１１４の電機子コイルに供給する電流の波形（振幅及び位相）によって制御されるようになっている。
【００９８】
また、電機子ユニット１１４には、電機子コイルの冷却用の冷媒が供給されるようになっている。この冷媒の流量制御も主制御系２２によって行なわれる。
【００９９】
次に、上述のようにして構成された本実施形態の露光装置１００による動作を、ウエハＷに対して第２層目（セカンドレイヤ）以降の層の露光処理を行う際を例にとって、説明する。
【０１００】
まず、不図示のレチクルローダにより、レチクルステージＲＳＴ上にレチクルＲがロードされ、引き続き、レチクルアライメント及びベースライン計測が行われる。かかるレチクルアライメント及びベースライン計測にあたっては、主制御系２２が、ステージ制御系２０を介してウエハ駆動装置３４を制御し、ウエハステージＷＳＴを２次元移動させる。こうしたウエハステージＷＳＴの２次元移動にあたって、ステージ制御系２０では、主制御系２２からの指示に応じ、ウエハ干渉計３８からのウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）に基づいて、ウエハ駆動装置３４の第１及び第２Ｙ軸モータ装置ＹＭＡ，ＹＭＢのＹ軸駆動用の電機子ユニット８８Ａ，９０Ａ，８８Ｂ，９０Ｂに供給される電流の波形、及び、Ｘ軸モータ装置ＸＭの電機子ユニット１１４の電機子コイルに供給される電流の波形を制御する。
【０１０１】
上記のレチクルアライメント及びベースライン計測が終了すると、引き続き、不図示のウエハローダにより、ウエハＷがウエハステージＷＳＴにロードされる。かかるウエハＷのロードにあたっては、ロード位置までウエハステージＷＳＴが移動するが、このウエハステージＷＳＴの移動の制御は、上記のレチクルアライメント等の場合と同様に行われる。
【０１０２】
なお、ロードされたウエハＷ上には、図７に示されるように、被露光領域（区画領域）としての複数のショット領域Ｓｉ，ｊがマトリクス状に配列され、各ショット領域Ｓｉ，ｊには前層の工程における露光及び現像等によりそれぞれチップパターンが形成されるとともに、ウエハアライメント用のファインアライメントマークが付設されているものとする。
【０１０３】
次に、最小二乗法等の統計演算により、ウエハＷ上のショット領域の配列座標を算出するエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式によるファインアライメントを行う。ファインアライメント工程では、ファインアライメントマークの撮像にあたって、所定のファインアライメントマークをアライメント検出系ＡＬＧの撮像範囲に入れるために、ウエハステージＷＳＴの移動が行われるが、このウエハステージＷＳＴの移動の制御も、上記のレチクルアライメント等の場合と同様に行われる。このＥＧＡ方式によるファインアライメントについては、例えば、特開昭６１−４４４２９号公報に開示されている。
【０１０４】
次いで、ウエハＷ上の各ショット領域のステップ・アンド・スキャン方式による露光が行われる。なお、ショット領域Ｓｉ，ｊの露光順序は、図７に示される通りであり、ショット領域Ｓ１，１から始まり、行方向（＋Ｘ方向）に順次進む。そして、第１行の最後のショット領域Ｓ１，７の露光が終了すると、第２行の最初のショット領域Ｓ２，９へ進む。そして、第１行の行方向とは逆の行方向（−Ｘ方向）に順次進む。以後、行を変更する度に、前の行における進行方向とは逆の行方向へ進行しながら、最終のショット領域まで順次露光を行う。
【０１０５】
なお、図７における実線矢印は、各ショット領域における露光領域ＩＡによるウエハＷの走査方向を示している。すなわち、本実施形態では、露光順が進む度に、順次走査方向を逆転するいわゆる交互スキャン方式を採用しているものとする。なお、実際には、露光領域ＩＡが固定でウエハＷが移動するので、ショット領域の露光順が進むに従って、実際にはウエハＷは、図７における実線（点線を含む）矢印と逆方向に移動する。
【０１０６】
かかる露光処理にあたって、まず、主制御系２２は、上記のファインアライメント結果及びウエハ干渉計３８からの位置情報（又は速度情報）に基づき、ステージ制御系２０を介してウエハ駆動装置３４を制御して、ウエハステージＷＳＴを移動させ、ウエハＷの第１ショット領域Ｓ１，１の露光のための走査開始位置（加速開始位置）にウエハＷを移動させる。
【０１０７】
次に、ステージ制御系２０は、主制御系２２の指示に応じてレチクルＲとウエハＷ、すなわちレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのＹ軸方向の相対移動を開始する。両ステージＲＳＴ，ＷＳＴ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ＩＯＰからの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。上記の相対走査は、ステージ制御系２０が、前述したウエハ干渉計３８及びレチクル干渉計１６の計測値をモニタしつつ、不図示のレチクル駆動部及びウエハ駆動装置３４を制御することにより行われる。
【０１０８】
そして、ステージ制御系２０は、レチクル駆動部及びウエハ駆動装置３４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ＷＳＴ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。
【０１０９】
そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が照明光で逐次照明され、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Ｗ上の第１ショット領域Ｓ１，１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ショット領域Ｓ１，１に縮小転写される。なお、走査露光の終了後には、照明光によるレチクルＲのパターン領域の照射を止める。
【０１１０】
以上のような走査露光における同期移動の際には、ウエハステージＷＳＴ（ひいてはウエハＷ）の移動は、ウエハ駆動装置３４の第１、第２のＹ軸モータ装置ＹＭＡ、ＹＭＢによるＹ軸可動子４８Ａ、４８Ｂの駆動によって行われる。
【０１１１】
以上のようにして、第１ショット領域Ｓ１，１の走査露光が終了すると、主制御系２２からの指示に基づき、ステージ制御系２０がウエハ駆動装置３４を制御してウエハステージＷＳＴを、例えば図７に点線で示されるようなＵ字状の経路（あるいはコ字状若しくはＶ字状の経路）に従って、ウエハＷを次のショット領域（ここでは、第２ショットＳ１，２）の走査露光の開始位置まで移動するショット領域間のステッピング動作を行う。このステッピング動作が終了した時点では、ウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）の加速動作は終了しており、ウエハＷはＹ軸方向に関してのみ速度を有する。なお、ショット領域間のステッピング動作については、更に後述する。
【０１１２】
そして、ウエハＷ、レチクルＲの移動方向が反対であることを除いて、第１ショット領域Ｓ１，１の場合と同様にして、第２ショット領域Ｓ１，２の走査露光を行う。
【０１１３】
以後、上記のステップ動作と走査露光動作とを繰り返して、第１行のショット領域の走査露光を順次実行する。
【０１１４】
そして、第１行の最後のショット領域Ｓ１，７の走査露光を終了すると、主制御系２２からの指示に基づき、ステージ制御系２０がウエハ駆動装置３４を制御してウエハステージＷＳＴを移動し、第２行の最初のショット領域Ｓ２，９の露光のための走査開始位置（加速開始位置）まで移動する、行間の移動動作を行う。
【０１１５】
引き続き、第２行においても、ショット領域の露光順序が−Ｘ方向に進行することを除いて、第１行の場合と同様にして、各ショット領域の走査露光が実行される。以後、第１行及び第２行の場合と同様にして、最終行（第７行）までの各ショット領域の走査露光が実行される。
【０１１６】
以上のようにして、ウエハＷ上の最終ショット領域Ｓ８，１に対する走査露光が完了すると、ウエハＷが不図示のアンローダによって、ウエハステージＷＳＴからアンロードされる。かかるウエハＷのアンロードにあたっては、アンロード位置までウエハステージＷＳＴが移動する。こうして、１枚のウエハＷに関する一連の露光処理が終了する。なお、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式によるウエハの露光動作時に、各ショット領域の走査開始位置でウエハステージＷＳＴを停止させることなく移動している。
【０１１７】
上記の露光処理中の各動作に伴い、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向への駆動にあたっては、主制御系２２からの指示に応じ、ステージ制御系２０により、第１及び第２Ｙ軸モータ装置ＹＭＡ，ＹＭＢによるＹ軸可動子４８Ａ，４８Ｂに与えられる駆動力が、互いに同一の大きさ及び同一の方向となるように、電流制御がなされる。この場合、第１及び第２Ｙ軸モータ装置ＹＭＡ，ＹＭＢのＹ軸可動子４８Ａ，４８Ｂが、前述のように、Ｘ軸方向及びＺ軸方向について非接触で拘束されているので、第１及び第２Ｙ軸モータ装置ＹＭＡ，ＹＭＢによるＹ軸可動子４８Ａ，４８Ｂの駆動が安定して行われる。また、この場合、第１及び第２Ｙ軸モータ装置ＹＭＡ，ＹＭＢによるＹ軸可動子４８Ａ，４８Ｂの駆動の結果、Ｙ軸固定子４２Ａ，４２ＢにはＹ軸可動子４８Ａ，４８Ｂの駆動方向とは反対方向の反力が発生するが、Ｙ軸固定子４２Ａ，４２Ｂは、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に非接触で拘束されているので、かかる反力の作用により、Ｙ軸固定子４２Ａ，４２Ｂは、運動量保存則にほぼ従って自由運動を行い、Ｙ軸可動子４８Ａ，４８Ｂの駆動方向とは逆のＹ軸方向に移動する。この結果、Ｙ軸固定子４２Ａ，４２Ｂに作用する反力はほぼ完全に吸収される。従って、Ｙ軸可動子４８Ａ，４８Ｂ、すなわちウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の駆動による反力に起因する振動の発生がほぼ完全に防止される。
【０１１８】
また、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向への駆動にあたっては、主制御系２２からの指示に応じ、ステージ制御系２０によりＸ軸モータＸＭによるＸ軸可動子１１２に与えられる駆動力が、所望の大きさ方向となるように、電流制御がなされる。この場合、Ｘ軸モータ装置ＸＭによるＸ軸可動子１１２の駆動の結果、Ｘ軸固定子１１０にはＸ軸可動子１１２の駆動方向とは反対方向の反力が発生する。この場合、Ｘ軸固定子１１０は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に非接触で拘束されているので、かかる反力の作用により、Ｘ軸固定子１１０は、運動量保存則にほぼ従って自由運動を行い、Ｘ軸可動子１１２の駆動方向とは逆のＸ軸方向に移動する。この結果、Ｘ軸固定子１１０に作用する反力はほぼ完全に吸収される。従って、Ｘ軸可動子１１２の駆動の反力に起因する振動の発生がほぼ完全に防止される。
【０１１９】
ところで、上述した一連の動作に際し、例えばウエハステージＷＳＴに対するウエハのロード、あるいはアンロードの際などには、ウエハのロード位置とウエハアライメントの開始位置（アライメント検出系ＡＬＧによるウエハのマーク又は基準マークの検出位置）との間、あるいはウエハのアンロード位置と露光終了位置との間で、ウエハステージＷＳＴを大きなストロークで少なくともＹ軸方向に移動させる必要がある。このような場合に、前述したＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの運動量保存則に従った運動を無条件に許容すると、ウエハステージＷＳＴとＸ軸固定子１１０とＹ軸可動子４８Ａ，４８Ｂとの合計の質量と、Ｙ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの質量との比、及びウエハステージＷＳＴのストロークによって一義的に定まる大きな距離のＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの移動ストロークを用意しなければならない。
【０１２０】
そこで、本実施形態では、以下に説明するような、Ｙ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂの制御を行うことで、上記のＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの移動ストロークを極力短くしている。
【０１２１】
図８（Ａ）には、一例として、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向に関する長ストローク移動時における第１及び第２Ｙ軸モータ装置ＹＭＡ，ＹＭＢの可動子であるＹ軸可動子４８Ａ、４８Ｂの速度変化曲線Ｖｙ（ｔ）及び加速度変化曲線Ａｙ（ｔ）が示されている。また、図８（Ｂ）には、図８（Ａ）に対応する主制御系２２によるＹ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂの駆動によるＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの加速度変化曲線ＣＡｙ（ｔ）の一例などが示されている。
【０１２２】
図８（Ａ）に示されるように、主制御系２２の指示に基づき、ステージ制御系２０により、Ｙ軸可動子４８Ａ、４８Ｂに加速度変化曲線Ａｙ（ｔ）で示されるような加速度が与えられると、Ｙ軸可動子４８Ａ、４８Ｂは、速度変化曲線Ｖｙ（ｔ）に沿って移動する。このときの移動距離は、速度変化曲線Ｖｙ（ｔ）と横軸とで囲まれた領域の面積である。このようなＹ軸可動子４８Ａ、４８Ｂの駆動による反力がＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂに作用した場合に、前述したＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの運動量保存則に従った運動を無条件に許容すると、Ｙ軸固定子４２Ａ、４２Ｂには、図８（Ｂ）中の曲線Ｒｙ（ｔ）で示されるような加速度が生じ、この加速度に従ってＹ軸固定子４２Ａ、４２ＢがＹ軸可動子４８Ａ、４８Ｂと逆向きに移動する。
【０１２３】
しかるに、主制御系２２では、指令値Ａｙ（ｔ）に基づいて、所定の演算を行うことにより、曲線Ｒｙ（ｔ）を事前に容易に求めることができる。そこで、主制御系２２では、この曲線Ｒｙ（ｔ）を算出した後、曲線Ｒｙ（ｔ）で示されるような加速度を相殺するような加速度変化曲線ＣＲｙ（ｔ）を算出し、この加速度変化曲線ＣＲｙ（ｔ）に基づいて、Ｙ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂを駆動するようになっている。これにより、Ｙ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの運動量保存則に従った運動を完全に相殺して、Ｙ軸固定子４２Ａ、４２ＢをウエハステージＷＳＴのＹ軸方向に関する長ストローク移動開始前の初期位置に停止させたままの状態とすることができる。
【０１２４】
但し、Ｙ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂの発生可能な推力があまり大きくない場合には、一例として図８（Ｂ）中に示される加速度変化曲線ＣＡｙ（ｔ）に基づいて、Ｙ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂを駆動することとすれば良い。この加速度変化曲線ＣＡｙ（ｔ）に基づいてＹ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂを駆動した場合におけるＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの速度変化曲線ＣＶｙ（ｔ）が図８（Ｂ）中に実線にて示されている。
【０１２５】
加速度変化曲線ＣＲｙ（ｔ）に基づく場合は勿論、加速度変化曲線ＣＡｙ（ｔ）に基づいてＹ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂを駆動する場合にも、特に不都合はない。これは、運動量保存則に従うＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの運動を妨害すれば、ウエハ駆動装置３４に偏荷重が発生して振動が生じるが、ウエハのロード、あるいはアンロードの際などには、振動が発生しても問題がないからである。同様の理由から、前述のＥＧＡ方式のウエハアライメント時などの露光時以外の時には、主制御系２２は、上述した長ストローク移動時と同様のＹ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂの駆動制御を行うようにしても良い。このようにすると、Ｙ軸固定子４２Ａ、４２Ｂのストロークを小さく設定することができる。
【０１２６】
これに対し、前述したステップ・アンド・スキャン方式の露光の際には、少なくとも露光光ＥＬがウエハＷに照射される露光中には、振動は極力抑制する必要がある。
【０１２７】
図９には、ステップ・アンド・スキャン方式により、隣接する２ショット領域に対する露光を行う際の、第１及び第２Ｙ軸モータ装置ＹＭＡ，ＹＭＢの可動子であるＹ軸可動子４８Ａ、４８Ｂの速度変化曲線Ｖｙ（ｔ）及び加速度変化曲線Ａｙ（ｔ）が示されている。
【０１２８】
図９において、符号ＴＡで示される期間は、あるショット領域（ショット領域Ａとする）の露光開始前のＹ軸可動子４８Ａ、４８Ｂ（ウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴ）の＋Ｙ方向への加速時間であり、符号ＴＥで示される期間は、ショット領域Ａに対する露光時間であり、符号ＴＤで示される期間は、ショット領域Ａの露光終了後の減速時間である。なお、期間ＴＡとＴＥとの間の期間は、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期整定のための時間（同期整定時間）であり、期間ＴＥとＴＤとの間の期間は、同期整定時間に対応する等速時間である。
【０１２９】
この図９に示されるように、主制御系２２の指示に基づき、ステージ制御系２０により、Ｙ軸可動子４８Ａ、４８Ｂに加速度変化曲線Ａｙ（ｔ）で示されるような加速度が与えられると、Ｙ軸可動子４８Ａ、４８Ｂ（ウエハステージＷＳＴ）は、速度変化曲線Ｖｙ（ｔ）に沿って移動する。このようなＹ軸可動子４８Ａ、４８Ｂの駆動による反力がＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂに作用すると、Ｙ軸固定子４２Ａ、４２Ｂには、加速度変化曲線Ａｙ（ｔ）と逆向きの加速度が生じ、この加速度に従ってＹ軸固定子４２Ａ、４２ＢがＹ軸可動子４８Ａ、４８Ｂと逆向きに移動する。このときの移動は、運動量保存則に従って行われ、その結果、上記の反力がＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの移動により完全に吸収され、振動が発生するのが防止される。
【０１３０】
そこで、主制御系２２では、上記のＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの運動量保存則に従った運動を許容することとしている。
【０１３１】
本実施形態の場合、図７からも明らかなように、上記のＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの運動量保存則に従った運動を許容しても、同一行のショット領域に対する露光が行われている間は、Ｙ軸固定子４２Ａ、４２ＢはＹ軸方向に沿って所定ストロークで往復運動するのみなので、特に問題は生じない。
【０１３２】
但し、加速時間ＴＡと異なり、減速時間ＴＤでは、振動が生じても特に不都合はない。従って、主制御系２２では、この減速時間ＴＤの間だけ、前述と同様にして、指令値Ａｙ（ｔ）に基づいて、所定の演算を行うことにより、その加速度の少なくとも一部を相殺するような加速度変化曲線を算出し、この加速度変化曲線に基づいて、Ｙ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂを駆動しても良い。これにより、Ｙ軸固定子４２Ａ、４２Ｂのストロークを減速時間中に反力の作用によって移動する距離分、あるいはその一部の分だけ短くすることができる。
【０１３３】
一方、同一行のショット領域に対する露光が終了して、次の行のショット領域に対する露光を行うためのウエハの移動は、比較的大きなストロークで行われること、及びこの間に振動が生じても特に不都合は無い。かかる点に鑑み、主制御系２２では、先に図８（Ａ）、図８（Ｂ）を用いて説明したのと同様の、Ｙ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂの駆動制御を行う。
【０１３４】
なお、図７に示されるような経路に沿ってウエハステージのショット領域間ステッピング動作を行う場合には、Ｙ軸方向に関して図９の速度制御（又は加速度制御）が行われるのと並行して、Ｘ軸方向に関しては、次のような制御が行われる。すなわち、ショット領域の露光終了後であってＹ軸方向に関する速度が零となる前にＸ軸方向の加速を開始し、Ｘ軸方向の減速（ステッピング）が終了する前に次のショット領域の露光のためのＹ軸方向への加速を開始する。この場合、露光終了後でＹ軸方向の速度が零となる前にＸ軸方向の加速を開始するだけでも良いし、あるいはステッピング終了前にＹ軸方向への加速を開始するだけでも良い。なお、次ショット領域の露光のためのＹ軸方向への加速が終了する前にＸ軸方向の減速（ステッピング）を終了させることが好ましい。かかるウエハステージのショット領域間ステッピング動作に関する詳細は、例えば特開２０００−１０６３４０号公報などに開示されており、公知であるから詳細説明については省略する。
【０１３５】
また、ここまでは、レチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）とウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）との同期移動方向、すなわち走査方向であるＹ軸方向に関するウエハステージＷＳＴの駆動時の反力の作用によるＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの運動制御について説明したが、主制御系２２では、上記と同様にして、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向駆動時に生じる反力の作用によるＸ軸固定子１１０の運動量保存則に従う運動を完全に、あるいは一部相殺すべく、前述の電機子ユニット１１４と磁石群１２８Ａ等からなる磁極ユニットとによって構成されるＸ軸トリムモータを制御するようになっている。従って、Ｘ軸固定子１１０についてもストロークを小さく設定することができる。ここで、前述の露光期間ＴＥでは、ウエハステージＷＳＴの速度、加速度は共に零であり、Ｘ軸モータ装置ＸＭは、駆動力（推力）を発生していないので、前述のＸ軸トリムモータの制御は不要である。
【０１３６】
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、レチクル駆動部１５、ウエハ駆動装置３４及びステージ制御系２０によって、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを駆動する駆動系が構成され、Ｙ軸固定子４２Ａ，４２Ｂ、Ｘ軸固定子１１０によってカウンタマスがそれぞれ構成されている。また、Ｙ軸トリムモータ１０６Ａ，１０８Ａ，１０６Ｂ，１０８Ｂ及び前述のＸ軸トリムモータによってカウンタマス駆動系が構成され、主制御系２２によってカウンタマス駆動系を制御する制御装置が構成されている。
【０１３７】
以上説明したように、本実施形態に係る露光装置１００によると、主制御系２２により、露光に影響を与えない範囲で、ステージ制御系２０によるウエハ駆動装置３４を介したウエハステージＷＳＴの駆動状態に応じて、Ｙ軸固定子４２Ａ，４２Ｂ、Ｘ軸固定子１１０の運動量保存則に従った運動を少なくとも一部相殺するように、Ｙ軸トリムモータ１０６Ａ，１０８Ａ，１０６Ｂ，１０８Ｂ及び前述のＸ軸トリムモータが制御される。これにより、ウエハステージＷＳＴの駆動時の反力に起因するＹ軸固定子４２Ａ，４２Ｂ、Ｘ軸固定子１１０の運動量保存則に従った運動の際の移動ストロークを小さく設定できるので、露光装置１００のフットプリントの狭小化、あるいはＹ軸トリムモータ１０６Ａ，１０８Ａ，１０６Ｂ，１０８Ｂ及び前述のＸ軸トリムモータの小型化が可能となる。従って、露光装置１００によると、露光精度の低下を招くことなく、装置の大型化を抑制することが可能となる。
【０１３８】
また、本実施形態の露光装置１００によると、主制御系２２は、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのＹ軸方向に関する加減速度がともに零となる両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの同期移動時、すなわち前述の整定時間、露光時間ＴＥを除く特定の時、例えばウエハ上の任意のショット領域の露光終了後に、Ｙ軸方向に関しレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同時に減速する時、あるいはウエハ交換のためのウエハステージＷＳＴの移動時（ウエハロード、ウエハアンロードの際のウエハステージＷＳＴの移動時）及びウエハステージＷＳＴ上のウエハＷとレチクルＲとの位置関係の計測のためのウエハステージＷＳＴの移動時、例えば前述のレチクルアライメント、ＥＧＡ方式のウエハアライメントの際のウエハステージＷＳＴの移動時、及び異なる行のショット領域間のウエハステージＷＳＴの移動時などの長ストロークの移動時に、ステージ制御系２０によるウエハ駆動装置３４を介したウエハステージＷＳＴの駆動状態に応じて、Ｙ軸トリムモータ１０６Ａ，１０８Ａ，１０６Ｂ，１０８Ｂ及び前述のＸ軸トリムモータの少なくとも一方を制御する。このため、露光精度を低下させることなく、Ｙ軸固定子４２Ａ，４２Ｂ及びＸ軸固定子１１０の少なくとも一方のストロークを小さく設定することができる。
【０１３９】
また、本実施形態の露光装置１００によると、主制御系２２が、上記のウエハステージＷＳＴの長ストローク移動時に、Ｙ軸トリムモータ１０６Ａ，１０８Ａ，１０６Ｂ，１０８Ｂ及び前述のＸ軸トリムモータを介してＹ軸固定子４２Ａ，４２Ｂ及びＸ軸固定子１１０を駆動し続ける場合には、これらのトリムモータの最大加速度（最大推力）を小さくすることができるので、トリムモータの小型化も可能である。
【０１４０】
また、本実施形態では、Ｘ軸固定子及びＹ軸固定子がウエハステージの反力を吸収するカウンタマスとされているので、ウエハステージとは別個にカウンタマスを用意しなくても、ウエハステージの駆動により生じる反力に起因する振動を吸収することができる。このため、露光装置全体のフットプリントの狭小化を図ることが可能となる。
【０１４１】
なお、上記実施形態では、ウエハに対して第２層目（セカンドレイヤ）以降の層の露光処理を行う場合について説明したが、これに限らず、ウエハの位置合わせ（サーチアライメント、ファインアライメント）が行なわれないことを除いて第２層目（セカンドレイヤ）以降の層の露光処理と同様に行なわれるウエハの第１層目（ファーストレイヤ）の露光処理についても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１４２】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に基づいて説明する。本第２の実施形態に係る露光装置は、装置構成などは前述した第１の実施形態と同様であり、ステップ・アンド・スキャン方式の露光の際のＹ軸固定子４２Ａ，４２Ｂの運動制御のための、Ｙ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ、１０６Ｂ、１０８Ｂ等の制御動作が異なるのみである。従って、以下では、かかる相違点を中心として、説明する。なお、装置各部などの符号は、前述の第１の実施形態と同一の符号を用いるものとする。
【０１４３】
本第２の実施形態の露光装置においても、図７に示されるような経路に沿ってかつ前述と同様の手順でウエハＷ上の各ショット領域に対しステップ・アンド・スキャン方式による露光が行われる。
【０１４４】
図１０（Ａ）には、Ｙ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ、１０６Ｂ、１０８Ｂ等の制御を行わなかった場合における、上記の露光の際のウエハステージＷＳＴの移動に伴う、Ｙ軸固定子４２Ａ（又は４２Ｂ）のＹ軸方向の位置の変化（変化曲線ｙ＝Ｌ（ｔ））が、時間ｔ（ショット領域に対応）を横軸として示されている。この図１０（Ａ）からわかるように、第１ショット領域の露光開始前の時点から最終ショットの露光終了時点までの間に、Ｙ軸固定子４２Ａ（又は４２Ｂ）は、同一行のショット領域に対する露光の間には、所定範囲でＹ軸方向に関して所定ストローク範囲で往復移動しながら、行が代わると、往復移動の中心が＋Ｙ方向に所定距離だけシフトするという、移動状況を繰り返しながら、全体として＋Ｙ方向に距離Ｌの定常変位が発生する。この場合、Ｙ軸固定子４２Ａ（又は４２Ｂ）のストロークとして最低でも定常変位Ｌと同等のストロークが必要となる。
【０１４５】
例えば、ウエハＷの直径が３００ｍｍであり、ウエハステージＷＳＴを含む前述の可動部の質量と、Ｙ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの合計の質量との比が、１：２である場合、Ｙ軸固定子４２Ａ、４２Ｂには、約１５０ｍｍの定常変位が発生する。
【０１４６】
そこで、本第２の実施形態では、主制御系２２が、次のようなＹ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂの制御を行っている。
【０１４７】
すなわち、主制御系２２は、ステップ・アンド・スキャン方式による複数のショット領域に対するパターンの転写動作シーケンス中に、その転写動作シーケンスに要する時間Ｔ０と、ウエハステージＷＳＴとＸ軸固定子１１０とＹ軸可動子４８Ａ、４８Ｂとを含む可動部と、Ｙ軸固定子４２Ａ、４２Ｂとの質量比に応じて定まる前記転写動作シーケンス中のＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの運動量保存則に従った運動による＋Ｙ方向の定常変位Ｌとに基づいて定まる−Ｙ方向（定常変位と反対方向）の平均速度Ｖａｖｅ＝Ｌ／Ｔ０がＹ軸固定子４２Ａ及び４２Ｂに与えられるように、Ｙ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂを制御する。図１０（Ａ）には、上記の平均速度を傾きとするＹ軸固定子４２Ａ、４２ＢのＹ軸方向の位置の変化（変化直線ｙ＝Ｖａｖｅ・ｔ）が併せて示されている。
【０１４８】
この場合、ステップ・アンド・スキャン方式による複数のショット領域に対するパターンの転写動作シーケンス中には、ウエハステージＷＳＴの駆動に応じ、その駆動によって生じる反力の作用によってＹ軸固定子４２Ａ、４２ＢがＹ軸方向に沿って運動量保存則にほぼ従った運動をし、Ｙ軸方向に関して往復運動を繰り返しながら、＋Ｙ側に徐々に移動する。この際、Ｙ軸固定子４２Ａ、４２Ｂが運動量保存則に従って−Ｙ方向に移動する場合にはその移動動作がＹ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂから加えられる力によってアシストされ、反対に＋Ｙ方向に移動する場合にはその移動動作がＹ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂから加えられる力によって抑制される。
【０１４９】
これを更に詳述すると、ウエハＷ上の第１行のショット領域Ｓ１，１〜Ｓ１，７を露光する間には、ウエハステージＷＳＴは、一定範囲内でＹ軸方向に沿って往復移動し、これに応じてＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂも一定範囲内でＹ軸方向に沿って往復移動する。これに対し、第１行目の最後のショット領域Ｓ１，７の露光終了後第２行目の最初のショット領域Ｓ２，９の露光開始前には、ウエハステージＷＳＴが−Ｙ方向にそれまでと比べて大きく移動し、これに応じてＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂが＋Ｙ方向に移動しようとするが、この移動動作がＹ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂから加えられる力によって抑制される。
【０１５０】
同様に、ウエハＷ上の第２行のショット領域Ｓ２，９〜Ｓ２，１を露光する間には、ウエハステージＷＳＴは、一定範囲内でＹ軸方向に沿って往復移動し、これに応じてＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂも一定範囲内でＹ軸方向に沿って往復移動する。これに対し、第２行目の最後のショット領域Ｓ２，１の露光終了後、第３行目の最初のショット領域Ｓ３，１の露光開始前には、ウエハステージＷＳＴが−Ｙ方向にそれまでと比べて大きく移動し、これに応じてＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂが＋Ｙ方向に移動しようとするが、この移動動作がＹ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂから加えられる力によって抑制される。
【０１５１】
以後同様に、異なる行間のウエハステージＷＳＴの移動に際して、Ｙ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの＋Ｙ方向の移動が、Ｙ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂから加えられる力によって抑制される。
【０１５２】
図１０（Ｂ）には、上述の如くしてＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの＋Ｙ方向の移動が抑制された結果におけるＹ軸固定子４２Ａ（又は４２Ｂ）のＹ軸方向の位置の変化ｙ＝ΔＬ＝Ｌ（ｔ）−Ｖａｖｅ・ｔが、時間ｔ（ショット領域に対応）を横軸として示されている。
【０１５３】
この図１０（Ｂ）の曲線ｙ＝ΔＬと前述の図１０（Ａ）の曲線ｙ＝Ｌ（ｔ）とを比較すると明らかなように、異なる行間のウエハステージＷＳＴの移動に際して生じる、Ｙ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの＋Ｙ方向の移動を、Ｙ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂから加えられる力によって抑制した結果、本実施形態では、露光中にトリムモータの制御を行わない従来技術に比べて、ステップ・アンド・スキャン方式による複数のショット領域に対するパターンの転写動作シーケンス中に、Ｙ軸固定子４２Ａ、４２Ｂに生じる＋Ｙ方向の定常変位を格段に抑制することができ、その分Ｙ軸固定子４２Ａ、４２ＢのＹ軸方向の移動ストロークを小さく設定することが可能となることがわかる。
【０１５４】
この場合において、ステップ・アンド・スキャン方式による複数のショット領域に対するパターンの転写動作シーケンスに要する時間は、通常数１０秒という長い時間であるため、上記の平均速度Ｖａｖｅは、小さく、その平均速度Ｖａｖｅを与えるＹ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂの駆動力が、露光中のＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの運動量保存則に従った運動に与える影響は僅かであり、露光精度に影響を与えるものではない。
【０１５５】
従って、本第２の実施形態の露光装置によると、前述の第１の実施形態と同様に、レチクルパターンとウエハＷ上の複数のショット領域との重ね合わせ精度の低下を招くことがないとともに、露光装置のフットプリントの狭小化、あるいはＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの小型化が可能となり、いずれにしても露光精度の低下を招くことなく、装置の大型化を抑制することが可能となる。
【０１５６】
なお、上記の説明では、説明の簡略化のため特に触れなかったが、ウエハ駆動装置が、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に駆動する左右一組のモータとしてのＹ軸モータ装置ＹＭＡ、ＹＭＢを含み、かつカウンタマスとしてのＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂは、各Ｙ軸モータ装置ＹＭＡ、ＹＭＢに個別に対応して設けられている。また、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の位置に応じてウエハステージＷＳＴを含む前述の可動部の重心位置が異なるので、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に正確に駆動する際には、主制御系２２は、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の位置に応じてＹ軸モータ装置ＹＭＡ、ＹＭＢにそれぞれに対する推力配分を考慮して、前記転写動作シーケンス中、前記Ｙ軸固定子４２Ａ、４２Ｂを個別に制御することとしても良い。かかる場合には、露光時間中のＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂそれぞれの変位を時間軸を横軸とする直交座標系上でプロットし、これを最小二乗近似した速度に応じた速度をＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂに与えることとすることが望ましい。
【０１５７】
なお、上記第２の実施形態では、Ｙ軸方向に関する定常変位Ｌを軽減すべく定常変位と反対方向の平均速度Ｖａｖｅ＝Ｌ／Ｔ０がＹ軸固定子４２Ａ及び４２Ｂに与えられるように、Ｙ軸トリムモータ１０６Ａ、１０８Ａ及びＹ軸トリムモータ１０６Ｂ、１０８Ｂを制御するものとしたが、ショットマップによっては、レチクルパターンが転写される最初のショット領域と最後のショット領域とのウエハ上におけるＸ軸方向（非走査方向）の位置が異なる。このような場合には、その非走査方向に関しても転写動作シーケンスの開始位置と終了位置とでＸ軸固定子１１０にＸ軸方向の定常変位が生じる。このような場合、主制御系２２では、転写動作シーケンス中に、前記時間Ｔ０と、可動部としてのウエハステージＷＳＴとＸ軸固定子１１０との質量比とに応じて定まる転写動作シーケンス中のＸ軸固定子１１０の運動量保存則に従った運動による定常変位（Ｄとする）を考慮した定常変位と反対向きのＸ軸方向に関する平均速度（＝Ｄ／Ｔ０）がＸ軸固定子１１０に与えられるように、前述のＸ軸トリムモータを制御することとすることができる。これにより、Ｙ軸固定子４２Ａ、４１Ｂの移動ストロークに加え、Ｘ軸固定子１１０の移動ストロークをも小さく設定することができる。
【０１５８】
なお、上記各実施形態では、ウエハステージＷＳＴの反力を吸収する機構として、ウエハステージＷＳＴを移動させる各モータ装置の固定子を用いる構成としたが、これに限らず、各モータ装置とは別にカウンタマスを設けることも可能である。
【０１５９】
また、上記各実施形態では、ウエハステージＷＳＴを１つだけ備える構成としたが、これに限らず、互いに独立して２次元移動が可能な２つのウエハステージを備える構成とすることができる。この場合、二つのアライメント検出系を持つタイプ（すなわち、一方のウエハステージが一方のアライメント検出系と投影光学系ＰＬとの間で移動し、他方のウエハステージが他方のアライメント検出系と投影光学系ＰＬとの間で移動するタイプ）のダブルウエハステージ方式のスキャニング・ステッパにも、一つのアライメント検出系のみを持つタイプ（すなわち、２つのウエハステージが投影光学系とアライメント検出系との間で交互に入れ替わるタイプ）のダブルウエハステージ方式のスキャニング・ステッパにも本発明は好適に適用することができる。また、ダブルウエハステージ方式のスキャニング・ステッパ（露光装置）では、２つのウエハステージにそれぞれ対応して別々のカウンタマスを設けても良いし、あるいは２つのウエハステージで共通のカウンタマスを設けるだけでも良い。特に後者では、例えば国際公開ＷＯ０１／４７００１号パンフレットに開示されているように、２つのウエハステージが載置される可動定盤をカウンタマスとして用いても良い。
【０１６０】
また、上記各実施形態の露光装置は床面（又はベース）Ｆ上で防振ユニットに支持されるベースにウエハステージＷＳＴが載置されるものとしたが、例えば上記ウエハステージＷＳＴが載置されるベースを鏡筒定盤３０に吊り下げる構造としても良く、要は本発明が適用される露光装置のボディ構造は上記各実施形態に限られるものではなく任意で構わない。
【０１６１】
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）、有機ＥＬ、マイクロマシン、ＤＮＡチップ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。
【０１６２】
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　Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）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。
【０１６３】
また、本発明に係る露光装置では、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（ＬａＢ６）、タンタル（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。また、本発明に係る露光装置では、露光光として、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。
【０１６４】
また、例えば真空紫外光としては、ＡｒＦ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。
【０１６５】
また、上記各実施形態では、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。
【０１６６】
なお、複数のレンズ等から構成される照明ユニット、投影光学系などを露光装置本体に組み込み、光学調整をする。そして、上記のＸ軸固定子、Ｘ軸可動子、Ｙ軸固定子、ウエハステージ、レチクルステージ、並びにその他の様々な部品を機械的及び電気的に組み合わせて調整し、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１００等の本発明に係る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。
【０１６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の露光装置によれば、精度良く露光を行えるとともに、装置の大型化を抑制することができるという従来にない優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１のウエハステージ装置を示す斜視図である。
【図３】図２のウエハステージ及びその駆動装置を一部破断して示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、図２のＤ−Ｄ線断面図であり、図４（Ｂ）は、図２のＹ軸固定子４２Ｂ及び枠体４４Ｂを＋Ｘ方向から見た図である。
【図５】図３からＸ軸固定子を取り去り、Ｘ軸可動子の一部を破断して示す図である。
【図６】Ｘ軸モータ装置ＸＭ及びＹ軸可動子４８Ａ，４８Ｂを高さ方向中央やや上方の位置でＸＹ面に平行な面に沿って断面し、その一部を省略して示す図である。
【図７】ウエハ上の複数のショット領域に対する照明光の移動軌跡の一例を示す図である。
【図８】図８（Ａ）は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向に関する長ストローク移動時におけるＹ軸可動子４８Ａ、４８Ｂの速度変化曲線Ｖｙ（ｔ）及び加速度変化曲線Ａｙ（ｔ）を示す図、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に対応するステージ制御系によるリニアモータ１０６Ａ、１０８Ａ，１０６Ｂ，１０８Ｂの駆動によるＹ軸固定子４２Ａ、４２Ｂの加速度変化曲線ＣＡｙ（ｔ）の一例などを示す図である。
【図９】図９は、隣接する２ショット領域に対する露光を行う際の、Ｙ軸可動子４８Ａ、４８Ｂの速度変化曲線Ｖｙ（ｔ）及び加速度変化曲線Ａｙ（ｔ）を示す図である。
【図１０】図１０（Ａ）は、比較例として、Ｙ軸トリムモータの制御を行わなかった場合における、露光の際のウエハステージの移動に伴う、Ｙ軸固定子のＹ軸方向の位置の変化を横軸をショット領域として示す図、図１０（Ｂ）は、第２の実施形態の露光装置における、露光動作の際のウエハステージＷＳＴの移動に伴う、Ｙ軸固定子のＹ軸方向の位置の変化を、ショット領域を横軸として示す図である。
【符号の説明】
Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ（感光物体）、ＲＳＴ…レチクルステージ（マスクステージ）、ＷＳＴ…ウエハステージ（物体ステージ）、１５…レチクル駆動部（駆動系の一部）、２０…ステージ制御系（駆動系の一部）、２２…主制御系（制御装置）、３４…ウエハ駆動装置（駆動系の一部）、４２Ａ，４２Ｂ…Ｙ軸固定子（カウンタマス）、１０６Ａ，１０８Ａ，１０６Ｂ，１０８Ｂ…Ｙ軸トリムモータ（カウンタマス駆動系の一部）、１００…露光装置、１１０…Ｘ軸固定子（カウンタマス）。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus, and more particularly, to an exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing an electronic device such as a semiconductor device and a liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, various exposure apparatuses have been used in a lithography process in manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, and the like. In recent years, a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (a so-called stepper), a step-and-scan type scanning projection exposure apparatus (a so-called scanning stepper), and the like have been relatively frequently used.
[0003]
In this type of exposure apparatus, it is necessary to transfer a reticle pattern as a mask to a plurality of shot areas on a wafer. For this reason, the wafer stage is driven in the XY two-dimensional directions by a driving device including, for example, a linear motor. The reaction force generated by driving the wafer stage is, for example, a reference (for example, a floor surface or an The processing is performed by mechanically escaping to the floor (ground) using a frame member provided on a reference base plate or the like (for example, see Patent Document 1).
[0004]
Also, for example, in the case of a scanning stepper, not only the wafer stage but also the reticle stage needs to be driven by a linear motor or the like in a predetermined scanning direction, but in order to absorb a reaction force generated by driving the reticle stage. Employs a counter mass mechanism for one axis in the scanning direction mainly using the law of conservation of momentum (for example, see Patent Document 2). There is also known a scanning exposure apparatus having a wafer stage provided with a counter stage (counter mass) and a correction device (trim motor or the like) for correcting the position of the counter stage (for example, see Patent Document 3). In addition, there is a type in which a reaction force generated by movement of a reticle stage is mechanically released to a reference, that is, a floor (ground) using a frame member (for example, see Patent Document 4).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-166475
[Patent Document 2]
JP-A-8-63231
[Patent Document 3]
JP-A-2002-208562
[Patent Document 4]
JP-A-8-330224
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional projection exposure apparatus, the reaction force of the stage released to the reference is attenuated by a vibration isolator such as a vibration isolation table (anti-vibration table), and the vibration of the projection optical system (projection lens) caused by the reaction force is thereby reduced. And the vibration of the stage due to the wraparound through the reference was reduced. However, even though the reaction force of the stage escaped to the reference is attenuated, the level required in the current micromachining will give a considerable amount of vibration to the projection optical system and the stage. . For this reason, in a scanning stepper that performs exposure while scanning a stage (and, consequently, a wafer or a reticle), a vibration caused by the reaction force causes a reduction in exposure accuracy.
[0007]
On the other hand, when the reaction force is absorbed by using the counter mass mechanism, the transmission of the reaction force can be almost completely prevented. However, in the conventional counter mass mechanism, the direction opposite to the stage driving direction is used. A counter mass that moves by a distance proportional to the driving distance of the stage has been used. For this reason, a stroke corresponding to (proportional to) the entire stroke of the stage must be prepared for the counter mass, which tends to increase the size of the exposure apparatus. In an exposure apparatus including a counter stage and a correction device for correcting the position of the counter stage, such as the exposure device described in Patent Document 3, the position of the counter stage can be corrected by the correction device. The stroke of the counter stage can be shortened as compared with a case where the correction device is not provided. Further, in the scanning exposure apparatus described in Patent Document 3, the main purpose is to prevent the occurrence of vibration, and in any operation, the movement of the counter stage according to the law of conservation of momentum is allowed to move the counter stage. To achieve complete absorption of the reaction force. In the scanning exposure apparatus described in Patent Document 3, the position of the counter stage is corrected solely for the purpose of securing the stroke of the counter stage at the time of the next operation. However, for example, when the exposure to the wafer is completed and the wafer stage moves to the wafer exchange position, if the movement according to the momentum conservation rule of the counter stage is permitted, the movement distance, that is, the position of the wafer from the position at the end of the exposure is reduced. It was necessary to secure a large stroke of the counter stage according to the distance to the replacement position. In this case, it is difficult to effectively suppress an increase in the size of the device.
[0008]
The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to provide an exposure apparatus that can suppress an increase in the size of an apparatus without causing a decrease in exposure accuracy.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In general, in a scanning exposure apparatus, both an operation in which vibration is hardly allowed and an operation in which some vibration is allowed are performed. The present invention focuses on this point and employs the following configuration.
[0010]
According to the first aspect of the invention, the mask (R) and the photosensitive object (W) are synchronously moved in the first axial direction, and the pattern formed on the mask is sequentially transferred to a plurality of divided areas on the photosensitive object. A mask stage (RST) on which the mask is mounted; an object stage (WST) on which the photosensitive object is mounted; and a driving system (15, 20, 34); at least one counter mass (42A, 42B, 110) that moves in accordance with the law of conservation of momentum by the action of a reaction force generated when the object stage is driven by the drive system; and a counter mass that drives the counter mass. A driving system (106A, 106B, 108A, 108B, etc.) so as to at least partially offset the motion of the counter mass according to the momentum conservation law. Is an exposure apparatus comprising a; control unit (22) for controlling the counter mass drive system in accordance with the driving state of the object stage by said drive system.
[0011]
According to this, the control device controls the counter mass driving system according to the driving state of the object stage by the driving system so as to at least partially cancel the motion of the counter mass according to the law of conservation of momentum. In this case, the control device controls the countermass drive system in a range that does not affect the exposure and in accordance with the drive state of the object stage by the drive system, thereby controlling the movement of the countermass in accordance with the momentum conservation law. Part or all can be offset. Accordingly, the movement stroke of the counter mass at the time of movement in accordance with the law of conservation of momentum caused by the reaction force at the time of driving the object stage can be set small, so that the footprint of the exposure apparatus can be narrowed or the counter mass can be downsized. In any case, it is possible to suppress an increase in the size of the apparatus without lowering the exposure accuracy.
[0012]
In this case, as in the exposure apparatus according to claim 2, the control device is configured to control the mask stage and the object stage in which the acceleration / deceleration of the mask stage and the object stage in the first axis direction are both zero. At a specific time other than the synchronous movement, the control of the counter mass drive system according to the drive state of the object stage by the drive system can be performed.
[0013]
In this case, as in the exposure apparatus according to claim 3, the control device controls the movement of the counter mass in the first axial direction and the counter in accordance with the momentum conservation law via the counter mass drive system. At least one of the movements of the mass in the second axis direction orthogonal to the first axis direction according to the law of conservation of momentum can be at least partially offset.
[0014]
In each of the exposure apparatuses according to the second and third aspects, as in the exposure apparatus according to the fourth aspect, at the specific time, after exposing an arbitrary partitioned area on the photosensitive object, the first axial direction The method may include a case where the mask stage and the object stage are simultaneously decelerated.
[0015]
In each of the exposure apparatuses according to the second and third aspects, as in the exposure apparatus according to the fifth aspect, at the specific time, when the object stage is moved to exchange a photosensitive object, and when the object stage is moved. At least one of the movements of the object stage for measuring the positional relationship between the photosensitive object and the mask.
[0016]
In this case, as in the exposure apparatus according to claim 6, the control device is configured to control the positional relationship between the photosensitive object on the object stage and the mask when the object stage is moved for exchanging the photosensitive object. In at least one of the movements of the object stage for the measurement, the counter mass may be continuously driven via the counter mass drive system during the movement of the object stage.
[0017]
In each of the exposure apparatuses according to the second and third aspects, as in the exposure apparatus according to the seventh aspect, at the specific time, the movement of the object stage during exposure of two divided areas on the photosensitive object. It can include at least a portion of the time.
[0018]
According to an eighth aspect of the present invention, the mask (R) and the photosensitive object (W) are synchronously moved in the first axial direction, and the pattern formed on the mask is stepped into a plurality of divided areas on the photosensitive object. An exposure apparatus for sequentially transferring data by an AND scan method, comprising: a mask stage (RST) on which the mask is mounted; an object stage (WST) on which the photosensitive object is mounted; A drive system (15, 20, 34) for driving; at least one counter mass (42A, 42B, 110) that moves in accordance with the law of conservation of momentum by the action of a reaction force generated when the object stage is driven by the drive system; A counter mass driving system (106A, 108A, 106B, 108B) for driving a counter mass; and the counter by the step-and-scan method. During the transfer operation sequence of the pattern to the partitioned area, the time required for the transfer operation sequence and the mass of the counter mass in the transfer operation sequence determined according to the mass ratio between the movable part including the object stage and the counter mass A control device (22) that controls the counter mass drive system such that at least an average speed in the first axis direction is given to the counter mass in consideration of a steady displacement due to motion according to the law of conservation of momentum. Exposure apparatus provided.
[0019]
According to this, during the pattern transfer operation sequence for the plurality of partitioned areas by the step-and-scan method, the control device determines the time required for the transfer operation sequence, the movable unit including the object stage, and the counter mass. The average speed in at least the first axial direction (synchronous movement direction) taking into account a steady displacement due to movement of the counter mass in accordance with the law of conservation of momentum during the transfer operation sequence determined according to the mass ratio of The counter mass drive system is controlled so as to be given to the mass. For this reason, during the pattern transfer operation sequence to a plurality of partitioned areas by the step-and-scan method, the counter mass almost follows the law of conservation of momentum due to the reaction force generated by the drive in response to the drive of the object stage. When the movement is performed, for example, when the exposure is performed by a completely alternate scan, the counter mass gradually moves from one side to the other side while repeating reciprocating movement in the first axis direction. However, the time required for the transfer operation sequence and the steady displacement due to the movement according to the momentum conservation law of the counter mass in the transfer operation sequence determined according to the mass ratio between the movable part including the object stage and the counter mass are considered. Since the counter mass drive system is controlled so that the average speed in the first axis direction is given to the counter mass, the steady displacement of the counter mass is suppressed by the force generated by the counter mass drive system. Therefore, the movement stroke of the counter mass can be set small in the first axis direction. Also, the time required for the pattern transfer operation sequence to a plurality of partitioned areas by the step-and-scan method is usually a long time of several tens of seconds. The average speed divided is small, and the driving force of the counter mass drive system that gives the average speed does not hinder the movement of the counter mass according to the law of conservation of momentum during exposure.
[0020]
Therefore, the overlay accuracy of the mask pattern and the photosensitive object is not reduced, and the footprint of the exposure apparatus can be narrowed, or the countermass can be downsized. In any case, the exposure accuracy is reduced. Without increasing the size of the apparatus, it is possible to suppress the size of the apparatus.
[0021]
In this case, as in the exposure apparatus according to the ninth aspect, the control device is configured such that a first partitioned area to which the pattern is transferred and a last partitioned area are orthogonal to the first axis direction on the photosensitive object. When the position in the second axis direction is different, during the transfer operation sequence, the time required for the transfer operation sequence and the mass ratio between the movable portion and the counter mass determined in the transfer operation sequence The counter mass drive system may be controlled such that an average speed in the second axis direction is given to the counter mass in consideration of a steady displacement due to the motion of the counter mass according to the law of conservation of momentum. it can.
[0022]
In each of the exposure apparatuses according to claims 8 and 9, as in the exposure apparatus according to claim 10, the driving system includes a pair of left and right motors that drives the object stage in the first axis direction. The counter mass is provided for each of the motors individually, and the control device considers a thrust distribution to each motor according to the position of the object stage in the second axial direction, and performs the transfer operation sequence. In the above, each of the counter masses can be individually controlled.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<< 1st Embodiment >>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 100 according to the first embodiment. The exposure apparatus 100 is a step-and-scan type scanning exposure apparatus, that is, a so-called scanning stepper. As will be described later, in the present embodiment, a projection optical system PL is provided. Hereinafter, the optical axis AX direction of the projection optical system PL is defined as the Z-axis direction, and a reticle R as a mask is provided in a plane orthogonal to the Z-axis direction. The direction in which the wafer and the wafer W as a photosensitive object are scanned relative to each other will be described as a Y-axis direction, and a direction orthogonal to these Z-axis and Y-axis will be described as an X-axis direction.
[0024]
The exposure apparatus 100 has a wafer having an illumination system IOP, a reticle stage RST as a mask stage for holding the reticle R, a projection optical system PL, and a wafer stage WST as an object stage for holding the wafer W and moving in the XY two-dimensional directions. A stage device 11 and a control system thereof are provided.
[0025]
The illumination system IOP includes, for example, a light source unit, an illuminance uniforming optical system (including an optical integrator), a beam splitter, and a light source as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 9-320956 and 4-196513. The reticle R is composed of an optical lens system, a reticle blind, an imaging lens system, and the like (all not shown), and is provided with exposure illumination light (hereinafter simply referred to as “exposure light”) EL having a substantially uniform illuminance distribution. Is illuminated with uniform illuminance in the rectangular (or arc-shaped) illumination area IAR. Here, as the exposure light EL, for example, ultraviolet bright lines (g-line, i-line) from an ultra-high pressure mercury lamp, KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), F 2 Light in the deep ultraviolet region such as laser light (wavelength 157 nm) or in the vacuum ultraviolet region is used.
[0026]
The reticle stage RST is mounted on a top plate 14 of a second column 12 constituting a main body column 10 described later. The top plate 14 also serves as a reticle base. Hereinafter, the top plate 14 is also referred to as a “reticle base 14”.
[0027]
On reticle stage RST, reticle R is fixed, for example, by vacuum suction. The reticle stage RST can be finely driven two-dimensionally in a plane perpendicular to the Z-axis (in the X-axis direction, in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis direction, and in the rotation direction (θz direction) around the Z-axis perpendicular to the XY plane). Is configured.
[0028]
The reticle stage RST is moved on a reticle base 14 at a scanning speed designated in a predetermined scanning direction (here, the Y-axis direction) by a reticle driving unit 15 as a driving device constituted by a linear motor or the like. It is movable. The reticle stage RST has a movement stroke that allows the entire surface of the reticle R to cross at least the optical axis of the illumination system IOP.
[0029]
A moving mirror 18 that reflects a laser beam from a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as a “reticle interferometer”) 16 is fixed on the reticle stage RST, and the position of the reticle stage RST in the moving plane is a reticle interferometer. 16, it is always detected with a resolution of, for example, about 0.5 to 1 nm. Here, a moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the scanning direction (Y-axis direction) and a moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the non-scanning direction (X-axis direction) are provided on the reticle stage RST. Correspondingly, the reticle interferometer is also provided with a reticle X interferometer and a reticle Y interferometer, but these are typically shown as a moving mirror 18 and a reticle interferometer 16 in FIG. Note that, for example, the end surface of reticle stage RST may be mirror-finished to form a reflection surface (corresponding to the reflection surface of movable mirror 18). Further, at least one retro-reflector may be used instead of the reflecting surface extending in the X-axis direction used for detecting the position of the reticle stage RST in the scanning direction (Y-axis direction in the present embodiment). Here, one of the reticle Y interferometer and the reticle X interferometer, for example, a reticle Y interferometer is a two-axis interferometer having two measurement axes, and the reticle stage RST is controlled based on the measurement value of the reticle Y interferometer. In addition to the Y position, rotation in the θz direction can be measured.
[0030]
Position information (or speed information) of the reticle stage RST from the reticle interferometer 16 is sent to the stage control system 20 and the main control system 22 via the stage control system 20. The stage control system 20 responds to an instruction from the main control system 22. The reticle stage RST is driven via the reticle driving unit 15 based on the position information of the reticle stage RST.
[0031]
The main body column 10 includes a first column 26 provided on a floor F of a clean room via a plurality of (for example, three) vibration isolation units 24, and a second column 12 provided on the first column 26. And
[0032]
The first column 26 is composed of a plurality of (for example, three) columns 28 arranged in series above the respective vibration isolation units 24 and a lens barrel base 30 horizontally supported by the columns 28. Have been. In this case, the micro-vibration transmitted from the floor surface F to the main body column 10 including the lens barrel base 30 is insulated at the micro G level by the vibration isolation unit 24.
[0033]
The second column 12 includes a plurality of (for example, three) legs 32 fixed to the upper surface of the first column 26, and the top plate (reticle base) 14 horizontally supported by the legs 32. It is constituted by.
[0034]
The projection optical system PL is inserted from above into an opening (not shown) formed at the center of the barrel base 30, and the barrel base 30 is provided through a flange (not shown) provided in the barrel. Supported by As the projection optical system PL, a bilateral telecentric reduction system is used here, and a refraction optical system including a plurality of lens elements arranged at predetermined intervals along the optical axis AX direction (Z-axis direction) is used. . The projection magnification of the projection optical system PL is, for example, 1/4, 1/5 or 1/6. Therefore, when the illumination area IAR on the reticle R is illuminated by the exposure light EL from the illumination system IOP, the illumination area IAR of the reticle R is transmitted through the projection optical system PL by the exposure light EL passing through the reticle R. A reduced image (partially inverted image) of the circuit pattern inside is formed in an exposure area IA conjugate to an illumination area IAR on a wafer W having a surface coated with a photoresist.
[0035]
Further, an off-axis type alignment detection system ALG is provided near the projection optical system PL. As the alignment detection system ALG, for example, a target band is irradiated with a broadband detection light beam that does not expose the resist on the wafer, and an image of the target mark formed on the light receiving surface by reflected light from the target mark is not shown. An FIA (Filed Image Alignment) -based alignment sensor of an image processing system that captures an image of the target using an image sensor (CCD) or the like and outputs an image signal of the image is used. Based on the output of the alignment detection system ALG, it is possible to measure the position of a reference mark on a reference mark plate and an alignment mark on the wafer in the X and Y two-dimensional directions, which will be described later. In addition to the FIA system, a target mark is irradiated with coherent detection light to detect scattered light or diffracted light generated from the target mark, or two diffracted lights (for example, the same order) generated from the target mark. Of course, it is possible to use an alignment sensor for detecting by causing interference with each other alone or in an appropriate combination.
[0036]
Information from the alignment detection system ALG is A / D-converted by an alignment control device (not shown), and a digitized waveform signal is arithmetically processed to detect a mark position. This result is sent to the main control system 22.
[0037]
The wafer stage device 11 is arranged below the projection optical system PL. The wafer stage device 11 includes a wafer stage WST for holding a wafer W and a wafer driving device 34 as a driving device.
[0038]
The wafer stage WST includes an X-axis mover 112 shown in FIG. 2, a Z-tilt drive mechanism (not shown) mounted on the X-axis mover 112, and a Z-axis direction and XY directions by the Z-tilt drive mechanism. And a wafer table TB which is held so as to be finely driven in the direction of inclination with respect to the surface. The X-axis mover 112 and the Z-tilt drive mechanism will be further described later.
[0039]
A wafer W is fixed on the upper surface of the wafer table TB via a wafer holder (not shown) by electrostatic suction or vacuum suction. A reference on which various reference marks including a reference mark for baseline measurement for measuring the distance from the detection center of the alignment detection system ALG to the optical axis of the projection optical system PL is formed on the wafer table TB. The mark plate FM is fixed.
[0040]
On the upper surface of the wafer table TB, as shown in FIG. 2, an X movable mirror 36X extending in the Y axis direction is provided at one end (−X side end) in the X axis direction, and one end (− A Y movable mirror 36Y extending in the X-axis direction is provided at the (Y-side end). The outer surfaces of these movable mirrors 36X and 36Y are mirror-finished reflection surfaces. In FIG. 1, the movable mirrors 36X and 36Y are representatively shown as the movable mirror 36. Note that, instead of the movable mirror 36, for example, the end surface of the wafer table TB may be mirror-finished and used as a reflection surface.
[0041]
An X-axis interferometer and a Y-axis interferometer (both not shown) are provided at positions facing the reflecting surfaces of these movable mirrors 36X and 36Y. Are projected on the reflecting surfaces of the moving mirrors 36X and 36Y, and the reflected light is received by the respective interferometers. Thus, the displacement of the reflecting surface of each of movable mirrors 36X and 36Y from the reference position is measured, and the two-dimensional position of wafer table TB (stage WST) is measured. In FIG. 1, the X-axis interferometer and the Y-axis interferometer are typically shown as a wafer interferometer 38.
[0042]
Next, the wafer driving device 34 will be described in detail with reference to FIGS.
[0043]
As shown in FIG. 2, the wafer driving device 34 is an X-axis linear motor device (hereinafter abbreviated as “X-axis motor device”) XM that drives wafer stage WST in the X-axis direction above wafer surface plate 40. And a first Y-axis linear motor device (hereinafter abbreviated as "first Y-axis motor device") YMA and a second Y-axis linear motor device (hereinafter, "second Y-axis motor device") for driving wafer stage WST and X-axis motor device XM. ) Is provided.
[0044]
Here, the first Y-axis motor device YMA (more specifically, a Y-axis stator 42A described later) is provided on one side (+ Y side) and the other side (-Y side) on the + X side of the upper surface of the wafer base BS. The frame bodies 44A and 46A fixed to the ends respectively support the frames in a non-contact manner with the movement in the Z-axis direction and the X-axis direction restricted. Further, the second Y-axis motor device YMB (more specifically, a Y-axis stator 42B described later) is provided on one side (+ Y side) in the Y-axis direction on the -X side of the upper surface of the wafer base BS and on the other side (-Y side). The frames 46B and 44B fixed to the ends respectively support the frames in a non-contact manner with the movement in the Z-axis direction and the X-axis direction restricted.
[0045]
The first Y-axis motor device YMA takes out a part of the wafer stage WST and its driving device in FIGS. 2 and 2 and cuts out a part thereof, as shown in FIG. And a Y-axis mover 48A that moves in the Y-axis direction along the Y-axis stator 42A while engaging with the Y-axis stator 42A.
[0046]
The Y-axis stator 48A is provided on the -Z side (lower side) of the magnetic pole unit 50A whose XZ cross section has a U-shape with the Y-axis direction as its longitudinal direction, Magnetic pole unit 52A having the same structure as magnetic pole unit 50A, plate-shaped Y guide members 54A and 56A provided on the -X side of magnetic pole units 50A and 52A and having the Y axis direction as the longitudinal direction, and magnetic pole unit 50A. , 52A and holding members 30A1 and 30A2 for holding the Y guide members 54A and 56A in a predetermined positional relationship.
[0047]
As shown in FIG. 3, the magnetic pole unit 50A is disposed at a predetermined interval along the Y-axis direction on a yoke 62 having a U-shaped cross section (U-shape) and on upper and lower opposing surfaces of the yoke 62. And a plurality of field magnets 64. The pole faces of the field magnets 64 facing each other in the Z-axis direction have opposite polarities. Therefore, a magnetic flux mainly in the Z-axis direction is generated between the field magnets 64 facing each other in the Z-axis direction. The magnetic pole surfaces of the field magnets 34 adjacent in the Y-axis direction have opposite polarities. Therefore, an alternating magnetic field is formed in the internal space of the yoke 62 along the X-axis direction.
[0048]
The magnetic pole unit 52A has the same configuration as the magnetic pole unit 50A.
[0049]
As shown in FIG. 3, the holding member 58A includes a fixing member 66A for fixing the magnetic pole units 50A and 52A and the Y guide members 54A and 56A in a predetermined positional relationship, and the fixing member 66A is fixed on both sides in the Z-axis direction ( An upper surface member 68A and a lower surface member 70A sandwiched from above and below are provided. As shown in FIG. 4A, which is a cross-sectional view taken along line DD of FIGS. 3 and 2, armatures arranged at predetermined intervals along the Y-axis direction on the upper surface of the upper surface member 68A. An armature unit 72A having a coil is embedded, and an armature unit 74A similar to the armature unit 72A is embedded in a lower surface of the lower surface member 70A.
[0050]
As shown in FIG. 3, the holding member 60A includes a fixing member 76A, and upper and lower members 78A and 80A that sandwich the fixing member 76A from above and below.
[0051]
The Y-axis stator 42A configured as described above is a vacuum preload type provided on the inner surface side (both inner surface sides in the X-axis direction and both inner surface sides in the Z-axis direction) of the frame bodies 44A and 46A shown in FIG. It is supported in a non-contact manner by a gas static pressure bearing device (hereinafter simply referred to as "bearing device" for convenience) 82 (see FIG. 4A, but the bearing device provided on the frame 46A is not shown). . That is, the Y-axis stator 42A is constrained in the X-axis direction and the Z-axis direction, but is not constrained in the Y-axis direction at all. The Y-axis stator 42A moves in the Y-axis direction according to the force.
[0052]
As shown in FIGS. 2 and 3, the Y-axis mover 48A includes a slide member 84A made of a flat plate member having a surface facing the Y-axis guide members 54A and 56A on the + X side. A frame member 86A having a rectangular YZ cross section is provided at a substantially central position on the + X side surface of the slide member 84A and disposed in the space between the magnetic pole units 50A and 52A, and substantially in the ± Z direction from the frame member 86A. Armature units 88A and 90A arranged at equidistant positions (positions corresponding to the internal spaces of the magnetic pole units 50A and 52A). Inside each of the armature units 88A and 90A, a plurality of armature coils are arranged at predetermined intervals along the X-axis direction.
[0053]
A bearing device similar to a bearing device 92B (see FIG. 3) provided on a slide member 84B constituting a Y-axis mover 48B of a second Y-axis motor device YMB described later is provided on the −X side surface of the slide member 84A. (Not shown) is provided. The static pressure of the pressurized gas (for example, helium or nitrogen gas (or clean air) or the like) which is jetted from the bearing device to the Y guide members 54A and 56A constituting the Y-axis stator 42A described above, The Y-axis mover 48A is in non-contact with the Y-axis stator 42A via a clearance of about several μm in the X-axis direction.
[0054]
A similar bearing device 94A and a bearing device (not shown) are provided on the upper surface and the lower surface of the frame-shaped member 86A, respectively. From these bearing devices, the lower surface of the magnetic pole unit 50A constituting the Y-axis stator 42A is provided. The Y-axis mover 48A is brought into non-contact with the Y-axis stator 42A through a clearance of about several μm in the Z-axis direction with respect to the Y-axis stator 42A due to the static pressure of the pressurized gas ejected onto the upper surface of the magnetic pole unit 52A. ing.
[0055]
An opening 96A similar to the opening 96B in the slide member 84B of the Y-axis mover 48B of the second Y-axis motor device YMB shown in FIG. 3 is provided at the center of the slide member 84A (see FIG. 6). This opening 96A communicates with the hollow portion 98A of the frame-shaped member 86A.
[0056]
In the first Y-axis motor device YMA configured as described above, the current flowing through the armature coils forming the armature units 88A and 90A and the magnetic pole units 50A and 52A forming the Y-axis stator 42A are formed, respectively. The Lorentz force generated by the electromagnetic interaction with the magnetic field generated by the field magnet drives the Y-axis mover 48A in the Y-axis direction, and moves in the X-axis direction along the Y guide members 54A and 56A. At this time, the position of the point of application of the driving force acting on the Y-axis mover 48A in the Y-axis direction coincides with the position of the center of gravity of the Y-axis stator 42A. Further, the X-axis position and the Z-axis position of the point of application of the reaction force in the Y-axis direction acting on the Y-axis stator 42A in association with the driving of the Y-axis mover 48A are determined by the center of gravity of the Y-axis stator 42A. The position coincides with the X-axis direction position and the Z-axis direction position.
[0057]
The magnitude and direction of the driving force acting on the Y-axis mover 48A in the Y-axis direction are determined by the current supplied from the main control system 22 to the armature coils of the armature units 88A and 90A via the stage control system 20. It is controlled by the waveform (amplitude and phase).
[0058]
Further, a coolant for cooling the armature coils is supplied to the armature units 88A and 90A. This refrigerant flow control is also performed by the main control system 22.
[0059]
As shown in FIG. 2, the second Y-axis motor device YMB has the same configuration as the above-described first Y-axis motor device YMA, though it is rotationally symmetric. That is, the second Y-axis motor device YMB has the same configuration as the Y-axis stator 42A constituting the first Y-axis motor device YMA, and the Y-axis stator 42B has the same configuration as the Y-axis mover 48A. And a mover 48B.
[0060]
That is, the Y-axis stator 42B includes magnetic pole units 50B, 52B similar to the magnetic pole units 50A, 52A, Y guide members 54B, 56B similar to the Y guide members 54A, 56A, and magnetic pole units 50B, 52B, Y. Holding members 58B and 60B for holding the guide members 54B and 56B in a predetermined positional relationship are provided.
[0061]
The holding member 58B provided at the -Y side end of the Y-axis stator 42B includes a fixing member 66B similar to the fixing member 66A, and an upper surface member that sandwiches the fixing member 66B from both sides (up and down) in the Z-axis direction. 68B and a lower surface member 70B. An armature unit 72B similar to the above-described armature unit 72A is embedded in the upper surface of the upper surface member 68B, and an electric machine similar to the above-described armature unit 74A is embedded in the lower surface of the lower surface member 70B. The child unit 74B is embedded.
[0062]
The holding member 60B provided at the + Y side end of the Y-axis stator 18B has the same configuration as the holding member 60A described above. That is, it includes a fixing member 76B, an upper surface member 78B and a lower surface member 80B that sandwich the fixing member 76B from above and below.
[0063]
In addition, in the frame bodies 44B and 46B, similarly to the above-described frame bodies 44A and 46A, a bearing device 82 is provided on the inner surface side (see FIG. 4B).
[0064]
As shown in FIG. 3, the Y-axis mover 48B includes a slide member 84B configured similarly to the above-described slide member 84A, and the above-described slide member 84B provided at substantially the center of the −X side surface of the slide member 84B. A frame member 86B having the same configuration as the frame member 86A, and an armature unit having the same configuration as the above-described armature units 88A and 90A provided at substantially equal distances in the ± Z direction from the frame member 86B. 88B and 90B.
[0065]
A bearing device 92B is provided on the + X side surface of the slide member 84B, and a bearing device (not shown) similar to the above-described bearing device 94A is provided on the upper and lower surfaces of the frame-shaped member 86B. I have.
[0066]
An opening 96B is formed at the center of the slide member 84B as shown in FIG. 3, and this opening 96B communicates with the hollow portion of the frame member 86B.
[0067]
Further, in the second Y-axis motor device YMB, similarly to the case of the first Y-axis motor device YMA, the current flowing through the armature coils constituting the armature units 88B and 90B and the magnetic pole unit constituting the Y-axis stator 42B The Y-axis mover 48B is driven in the Y-axis direction by the Lorentz force generated by the electromagnetic interaction between the magnetic fields generated by the field magnets constituting the respective 50B and 52B, and Y is moved along the Y guide members 54B and 56B. Move in the axial direction. At this time, the position of the point of application of the driving force acting on the Y-axis mover 48B in the Y-axis direction matches the position of the center of gravity of the Y-axis mover 48B. Further, the X-axis position and the Z-axis position of the point of application of the reaction force in the Y-axis direction acting on the Y-axis stator 42B in association with the driving of the Y-axis mover 48B are determined with respect to the center of gravity of the Y-axis stator 42B. The position coincides with the position in the X-axis direction and the position in the Z-axis direction.
[0068]
As in the case of the first Y-axis motor device YMA, the magnitude and direction of the driving force in the Y-axis direction acting on the Y-axis mover 48B are determined by the main control system 22 via the stage control system 20 by the armature unit. It is controlled by the waveform (amplitude and phase) of the current supplied to the 88B and 90B armature coils.
[0069]
Further, similarly to the above-described armature units 88A and 90A, a coolant for cooling the armature coils is supplied to the armature units 88B and 90B constituting the second Y-axis motor device YMB. This refrigerant flow control is also performed by the main control system 22.
[0070]
In the frame body 44A corresponding to the above-mentioned holding member 58A, as shown in FIG. 4 (A), the positions facing the armature units 72A and 74A provided on the above-mentioned upper surface member 68A and lower surface member 70A (ie, Magnetic pole units 102A and 104A each including a magnetic member and a plurality of field magnets arranged at predetermined intervals in the Y-axis direction are provided on the upper and lower opposing surfaces of the frame 44A. Here, in the magnetic pole units 102A and 104A, the magnetic pole surfaces of the field magnets adjacent in the Y-axis direction have opposite polarities.
[0071]
Therefore, an alternating magnetic field is formed in the space where the armature units 72A and 74A facing the magnetic pole units 102A and 104A are arranged along the Y-axis direction.
[0072]
As a result, as shown in FIG. 4A, a moving coil type linear motor (hereinafter, referred to as a “Y-axis trim motor”) of an electromagnetic force driving type using the armature unit 72A as a mover and the magnetic pole unit 102A as a stator. 106A and an armature unit 74A as a mover, and an electromagnetic force driving type moving coil type linear motor (hereinafter referred to as a “Y-axis trim motor”) 108A using a magnetic pole unit 104A as a stator. I have.
[0073]
In the frame body 44B corresponding to the above-described holding member 58B, as shown in FIG. 4B when the holding member 58B and the frame body 44B are viewed from the + X direction, electric machines provided on the upper surface member 68B and the lower surface member 70B. Magnetic pole units 102B and 104B each including a magnetic member and a plurality of field magnets arranged at predetermined intervals in the Y-axis direction are provided at positions facing the slave units 72B and 74B (that is, upper and lower opposing surfaces of the frame body 44B). . Here, in the magnetic pole units 102B and 104B, the magnetic pole surfaces of the field magnets adjacent in the Y-axis direction have opposite polarities. Therefore, a periodic magnetic field is formed in the space where the armature units 72B and 74B facing the magnetic pole units 102B and 104B are arranged along the Y-axis direction. As a result, as shown in FIG. 4 (B), a moving coil type linear motor (hereinafter, referred to as a “Y-axis trim motor”) of an electromagnetic force driving method using the armature unit 72B as a mover and the magnetic pole unit 102B as a stator. A moving coil type linear motor (hereinafter, referred to as a “Y-axis trim motor”) 108B having an electromagnetic force driving method, in which the armature unit 74B is a mover and the magnetic pole unit 104B is a stator. I have.
[0074]
The X-axis position and the Z-axis position of the point of application of the driving force in the Y-axis direction given to the Y-axis stator 42A by the Y-axis trim motors 106A and 108A are the X-axis position and the gravity point of the Y-axis stator 42A. It matches the position in the Z-axis direction. The X-axis position and the Z-axis position of the point of application of the driving force in the Y-axis direction applied to the Y-axis stator 42B by the Y-axis trim motors 106B and 108B are determined in the X-axis direction of the center of gravity of the Y-axis stator 42B. The position coincides with the position in the Z-axis direction.
[0075]
The magnitude and direction of the Y-axis driving force applied to the Y-axis stators 42A and 42B by the Y-axis trim motors 106A, 108A, 106B and 108B are determined by the main control system 22 It is controlled by the waveform (amplitude and phase) of the current supplied to the armature coils of the slave units 72A, 74A, 72B, 74B.
[0076]
Returning to FIG. 2, the X-axis motor device XM includes an X-axis stator 110 and an X-axis mover 112.
[0077]
As shown in FIG. 5, the X-axis stator 110 has a longitudinal direction in the X-axis direction, and has an armature unit in which a plurality of armature coils are arranged at predetermined intervals along the X-axis direction. A coil plate 116 having a built-in 114 is provided, and a pair of X guide members 118 and 120 provided on one side and the other side of the coil plate 116 in the Y-axis direction, respectively. Here, on the + X side, the armature coils are arranged near the + X side ends of the X guide members 118, 120, but on the −X side, the end portions of the X guide members 118, 120 are −. It is in a state protruding in the X direction.
[0078]
Further, as shown in FIG. 5, the X guide member 118 has an iron plate holding part 122A, which is formed at one end and the other end in the longitudinal direction, of which the dimension in the vertical direction (Z-axis direction) is formed somewhat narrower. 122B are provided. Iron plates 124A and 124B are embedded in the −Y side surfaces of these iron plate holding portions 122A and 122B, respectively.
[0079]
Further, the X guide member 120 is provided with iron plate holding portions 126A and 126B having a slightly narrower dimension in the vertical direction (Z-axis direction) at one end and the other end in the longitudinal direction. Iron plates 124C and 124D (the iron plate 124D of the iron plate holding member 126B is not shown in FIG. 5; see FIG. 6) are embedded in the + Y side surfaces of these iron plate holding portions 126A and 126B, respectively.
[0080]
As shown in FIG. 3, the ends of the X-axis stator 110 on one side and the other side in the longitudinal direction are formed on the slide members 84A and 84B constituting the above-described Y-axis movers 48A and 48B, respectively. It is inserted into the inside of the frame members 86A, 86B via the openings 96A (see FIG. 6) and 96B.
[0081]
FIG. 6 is a view in which the X-axis motor device XM and the Y-axis movers 48A, 48B are sectioned along a plane parallel to the XY plane at a position slightly above the center in the height direction, and a part thereof is omitted. . As can be seen from FIG. 6, the electromagnet groups 126A, 126C, 126B, 126D are fixed to the inner side walls of the frame member 86A and the frame member 86B constituting the Y-axis movers 48A, 48B, respectively. The electromagnet groups 126A, 126C, 126B, and 126D face the iron plates 124A, 124C, 124B, and 124D embedded at the X-axis end of the X-axis stator 110, respectively. , 124B, 124D and the opposing electromagnet groups 126A, 126C, 126B, 126D, the X-axis stator 110 is restrained in a non-contact manner in the Y-axis direction. On the other hand, since the X-axis stator 110 is not constrained at all in the X-axis direction, if a force in the X-axis direction acts on the X-axis stator 110, the X-axis stator 110 It moves along the direction. The control of each magnetic force in the electromagnet groups 126A, 126C, 126B, 126D is performed by controlling the current supplied from the main control system 22 to the electromagnet groups 126A, 126C, 126B, 126D via the stage control system 20. Done by
[0082]
The magnetic forces between the iron plates 124A, 124C, 124B, and 124D and the opposing electromagnet groups 126A, 126C, 126B, and 126D are individually controlled, so that the X-axis stator 110 and the wafer W (wafer stage WST) are controlled. In the θz direction.
[0083]
As shown in FIG. 5, inside the frame member 86A, a plurality of field magnets arranged at predetermined intervals along the X-axis direction are provided at positions facing the upper surface of the armature unit 114. A magnet group 128A and a magnet group (not shown) including a plurality of field magnets arranged at predetermined intervals along the X-axis direction are arranged at positions facing the lower surface of the armature unit 114. In the magnet group 128A and the magnet group (not shown) facing the lower surface of the armature unit 114, the polarities of the magnetic pole surfaces of the facing field magnets are opposite to each other. As a result, a moving coil type linear motor (hereinafter referred to as an “X-axis trim motor” for convenience) that drives the X-axis stator 110 in the X-axis direction by the armature unit 114 and the magnetic pole unit including the magnet group 128A and the like. ").
[0084]
The Y-axis position and the Z-axis position of the point of application of the driving force in the X-axis direction applied to the X-axis stator 110 by the X-axis trim motor are the Y-axis position and the Z-axis position of the center of gravity of the X-axis stator 110. It matches the axial position. The magnitude and direction of the driving force in the X-axis direction by the X-axis trim motor are determined by the current supplied from the main control system 22 to the armature coil constituting a part of the armature unit 114 via the stage control system 20. It is controlled by the waveform (amplitude and phase).
[0085]
Further, below the X guide members 118 and 120 in the vicinity of both ends in the X-axis direction, floating members 130A and 130B having a bearing device (not shown) at the bottom for maintaining a clearance with respect to the wafer surface plate 40 are provided. Have been. The floating members 130A and 130B, and thus the X-axis stator 110, are moved by the static pressure of the pressurized gas blown from the bearing devices provided on these floating members 130A and 130B onto the upper surface of the wafer surface plate 40. The wafer base BS is levitated and supported by a clearance of about several μm.
[0086]
In the X-axis stator 110, the armature unit 114 is fixed slightly below the center of the X guide members 118 and 120 in the Z-axis direction, and the position of the center of gravity of the X-axis stator 110 in the Z-axis direction is The position coincides with the position of the center of gravity of the Y-axis stator 42A in the Z-axis direction.
[0087]
Returning to FIG. 5, the X-axis mover 70 is disposed on a magnet holding member 132 having a rectangular frame-shaped YZ cross section and an upper surface inside the magnet holding member 132, and field magnets are arranged at predetermined intervals in the X-axis direction. Pole unit (not shown) similar to the magnetic pole unit 134 and the magnetic pole unit 134 disposed on the inner lower surface of the magnet holding member 132, and a substantially square upper plate provided on the upper side of the magnet holding member 132 136, and a center-of-gravity point position adjusting member 138 provided below the magnet holding member 132. Then, the X-axis stator 110 described above is inserted into the internal space of the magnet holding member 132.
[0088]
The magnetic pole unit 134 includes a magnetic member fixed to the inner upper surface of the magnet holding member 132 and a plurality of field magnets arranged at predetermined intervals along the X-axis direction on the lower surface of the magnetic member (all shown in the drawing). Zu). At this time, the magnetic pole surface of each field magnet faces the upper surface of the armature unit 114. The pole faces of the field magnets adjacent in the X-axis direction have opposite polarities.
[0089]
A magnetic pole unit (not shown) fixed to the inner lower surface of the magnet holding member 132 has the same configuration as the above-described magnetic pole unit 134, and the magnetic pole unit and the magnetic pole unit 134 have opposing fields in the Z-axis direction. The pole faces of the magnets have opposite polarities. Therefore, an alternating magnetic field is formed along the X-axis direction in a space between the magnetic pole unit 134 and a magnetic pole unit (not shown) facing the magnetic pole unit 134 via the coil plate 116.
[0090]
A plurality of bearing devices (not shown) are disposed on the bottom surface of the center-of-gravity point position adjusting member 138, and the bearing device (not shown) is pressed against the wafer surface 40 by the static pressure of the pressurized gas blown onto the upper surface of the wafer surface 40. The X-axis mover 112 is levitated and supported via a clearance of about several μm.
[0091]
Similarly, a bearing device (not shown) is provided on a surface of the magnet holding member 132 facing the Y-axis direction, and the bearing device is provided with respect to the outer surfaces of the X guide members 118 and 120 constituting the X-axis stator 110. It is configured to be held in a non-contact manner through a clearance of about several μm. By keeping the clearance constant, the X-axis mover 112 when the X-axis mover 112 is driven in the X-axis direction by the X-axis linear motor, and hence the occurrence of θz rotation (yawing) of the wafer stage WST described later. It can be prevented.
[0092]
The ejection pressure and ejection flow rate of the pressurized gas from the bearing device provided on the X-axis mover 112 are controlled by the stage control system 20 in FIG. 1 in accordance with an instruction from the main control system 22. . The same control is performed for each of the bearing devices described above.
[0093]
On the upper surface of the X-axis mover 112, the above-mentioned wafer table TB is mounted via a Z-tilt drive mechanism (not shown).
[0094]
The Z-tilt drive mechanism is disposed on the upper plate 136 constituting the X-axis mover 112 at a position substantially corresponding to the apex of an equilateral triangle, supports each of the wafer tables TB, and independently independently of the micro-axis in the Z-axis direction. It is configured to include three driving actuators (for example, a voice coil motor). Therefore, the wafer table TB is minutely driven by the Z-tilt drive mechanism in three directions of freedom in the Z-axis direction, the θx direction (rotation direction around the X-axis), and the θy direction (rotation direction around the Y-axis). It has become. The drive of the Z / tilt drive mechanism is controlled by the stage control system 20 based on an instruction from the main control system 22. The wafer table TB may be finely movable with six degrees of freedom including the X-axis direction, the Y-axis direction, and the θz direction (the rotation direction around the Z-axis).
[0095]
In the present embodiment, the position of the center of gravity of the wafer stage WST including the X-axis mover 112, the wafer table TB, and the like in the Y-axis direction and the Z-axis direction is determined by the Y-axis of the center of gravity of the X-axis stator 110. The position coincides with the direction position and the Z-axis direction position.
[0096]
In the X-axis motor device XM configured as described above, the current flowing through the armature coil configuring the armature unit 114 and the magnetic field generated by the field magnet configuring the magnetic pole unit 134 configuring the X-axis mover 112 and the like The X-axis mover 112 is driven in the X-axis direction by the Lorentz force generated by the electromagnetic interaction between the X-axis and the X-axis mover 112, and moves in the X-axis direction along the X guide members 118 and 120. At this time, the position of the point of application of the driving force acting on the X-axis mover 112 in the X-axis direction coincides with the position of the center of gravity of the X-axis mover 112. The Y-axis position and the Z-axis position of the point of application of the reaction force in the X-axis direction acting on the X-axis stator 110 as the X-axis mover 112 is driven are determined by the center of gravity of the X-axis stator 110. The position coincides with the position in the Y-axis direction and the position in the Z-axis direction.
[0097]
The magnitude and direction of the driving force acting on the X-axis mover 112 in the X-axis direction can be determined by the waveform of the current supplied from the main control system 22 to the armature coil of the armature unit 114 via the stage control system 20 ( (Amplitude and phase).
[0098]
Further, the armature unit 114 is supplied with a coolant for cooling the armature coils. This refrigerant flow control is also performed by the main control system 22.
[0099]
Next, the operation of the exposure apparatus 100 of the present embodiment configured as described above will be described by taking as an example the case where the wafer W is subjected to exposure processing of the second and subsequent layers (second layer). .
[0100]
First, the reticle R is loaded on the reticle stage RST by a reticle loader (not shown), and subsequently, reticle alignment and baseline measurement are performed. In such reticle alignment and baseline measurement, the main control system 22 controls the wafer driving device 34 via the stage control system 20 to move the wafer stage WST two-dimensionally. In such a two-dimensional movement of wafer stage WST, stage control system 20 responds to an instruction from main control system 22 based on position information (or speed information) of wafer stage WST from wafer interferometer 38, and drives wafer driving device. 34, the waveforms of the currents supplied to the Y-axis driving armature units 88A, 90A, 88B, 90B of the first and second Y-axis motor devices YMA, YMB, and the armature units 114 of the X-axis motor device XM. It controls the waveform of the current supplied to the armature coil.
[0101]
When the reticle alignment and the baseline measurement are completed, the wafer W is loaded on the wafer stage WST by a wafer loader (not shown). When loading the wafer W, the wafer stage WST moves to the load position. The movement of the wafer stage WST is controlled in the same manner as in the above-described reticle alignment.
[0102]
As shown in FIG. 7, a plurality of shot areas S as exposure areas (partition areas) are placed on the loaded wafer W. i, j Are arranged in a matrix, and each shot area S i, j It is assumed that a chip pattern is formed by exposure, development, and the like in a previous layer process, and a fine alignment mark for wafer alignment is provided on the wafer.
[0103]
Next, fine alignment is performed by an enhanced global alignment (EGA) method that calculates the array coordinates of the shot areas on the wafer W by a statistical operation such as the least square method. In the fine alignment step, when imaging the fine alignment mark, the wafer stage WST is moved in order to put a predetermined fine alignment mark into the imaging range of the alignment detection system ALG. This is performed in the same manner as in the case of the reticle alignment or the like. The fine alignment by the EGA method is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429.
[0104]
Next, each shot area on the wafer W is exposed by a step-and-scan method. Note that the shot area S i, j Are as shown in FIG. 7 and the shot area S 1,1 , And sequentially proceeds in the row direction (+ X direction). Then, the last shot area S in the first row 1,7 Is completed, the first shot area S in the second row 2,9 Proceed to. And it progresses sequentially in the row direction (-X direction) opposite to the row direction of the 1st row. Thereafter, each time a row is changed, exposure is sequentially performed up to the final shot area while proceeding in the row direction opposite to the traveling direction in the previous row.
[0105]
Note that the solid arrows in FIG. 7 indicate the scanning direction of the wafer W by the exposure area IA in each shot area. That is, in the present embodiment, it is assumed that a so-called alternate scanning method in which the scanning direction is sequentially reversed every time the exposure order advances. Since the exposure area IA is actually fixed and the wafer W moves, as the exposure order of the shot area advances, the wafer W actually moves in the direction opposite to the solid line (including the dotted line) arrow in FIG. I do.
[0106]
In the exposure processing, first, the main control system 22 controls the wafer driving device 34 via the stage control system 20 based on the fine alignment result and the position information (or speed information) from the wafer interferometer 38. The wafer stage WST is moved, and the first shot area S of the wafer W is moved. 1,1 The wafer W is moved to a scanning start position (acceleration start position) for the exposure.
[0107]
Next, stage control system 20 starts relative movement of reticle R and wafer W, that is, reticle stage RST and wafer stage WST, in the Y-axis direction in accordance with an instruction from main control system 22. When both stages RST and WST reach their respective target scanning speeds and reach a constant speed synchronization state, the pattern area of reticle R starts to be illuminated by illumination light from illumination system IOP, and scanning exposure is started. The relative scanning is performed by the stage control system 20 controlling the reticle driving unit and the wafer driving unit 34 (not shown) while monitoring the measurement values of the wafer interferometer 38 and the reticle interferometer 16 described above.
[0108]
Then, stage control system 20 synchronously controls reticle stage RST and wafer stage WST via reticle driving unit and wafer driving device 34. At that time, particularly during the above-described scanning exposure, the moving speed V of the reticle stage RST in the Y-axis direction is R And the moving speed V of the wafer stage WST in the Y-axis direction W Are controlled so that the speed ratio is maintained at a speed ratio corresponding to the projection magnification (1/4 or 1/5) of the projection optical system PL.
[0109]
Then, different areas of the pattern area of the reticle R are sequentially illuminated with the illumination light, and the illumination of the entire pattern area is completed. 1,1 Is completed. Thereby, the pattern of the reticle R is changed to the first shot area S via the projection optical system PL. 1,1 Is reduced and transferred. After the end of the scanning exposure, the irradiation of the pattern area of the reticle R by the illumination light is stopped.
[0110]
In the synchronous movement in the scanning exposure as described above, the movement of the wafer stage WST (and, by extension, the wafer W) is performed by the first and second Y-axis motor units YMA and YMB of the wafer drive unit 34 using the Y-axis mover 48A. , 48B.
[0111]
As described above, the first shot area S 1,1 When the scanning exposure is completed, the stage control system 20 controls the wafer driving device 34 based on an instruction from the main control system 22 to move the wafer stage WST through a U-shaped path as shown by a dotted line in FIG. (Or a U-shaped or V-shaped path) to move the wafer W to the next shot area (here, the second shot S 1,2 The stepping operation is performed between the shot areas moving to the start position of the scanning exposure in step (1). When this stepping operation is completed, the acceleration operation of wafer W (wafer stage WST) has been completed, and wafer W has a speed only in the Y-axis direction. The stepping operation between shot areas will be further described later.
[0112]
Then, except that the moving directions of the wafer W and the reticle R are opposite, the first shot area S 1,1 As in the case of the second shot area S 1,2 Is performed.
[0113]
Thereafter, the above-described step operation and scanning exposure operation are repeated to sequentially execute the scanning exposure of the shot area in the first row.
[0114]
Then, the last shot area S in the first row 1,7 Is completed, the stage control system 20 controls the wafer driving device 34 to move the wafer stage WST based on an instruction from the main control system 22, and moves the first shot area S in the second row. 2,9 Is performed to move to a scanning start position (acceleration start position) for the exposure.
[0115]
Subsequently, also in the second row, the scanning exposure of each shot area is executed in the same manner as in the first row except that the exposure order of the shot areas advances in the −X direction. Thereafter, scanning exposure of each shot area up to the last row (seventh row) is performed in the same manner as in the case of the first row and the second row.
[0116]
As described above, the final shot area S on the wafer W 8,1 Is completed, the wafer W is unloaded from wafer stage WST by an unloader (not shown). When unloading wafer W, wafer stage WST moves to the unload position. Thus, a series of exposure processing for one wafer W is completed. In the present embodiment, the wafer stage WST is moved without stopping at the scanning start position of each shot area during the exposure operation of the wafer by the step-and-scan method.
[0117]
In driving the wafer stage WST in the Y-axis direction with each operation during the above-described exposure processing, the first and second Y-axis motor devices YMA, YMA are driven by the stage control system 20 in accordance with an instruction from the main control system 22. Current control is performed so that the driving forces applied to the Y-axis movers 48A and 48B by the YMB are the same in magnitude and in the same direction. In this case, since the Y-axis movers 48A and 48B of the first and second Y-axis motor devices YMA and YMB are restrained in a non-contact manner in the X-axis direction and the Z-axis direction as described above, The Y-axis movers 48A and 48B are driven stably by the 2Y-axis motor devices YMA and YMB. In this case, as a result of driving the Y-axis movers 48A, 48B by the first and second Y-axis motor devices YMA, YMB, the drive directions of the Y-axis movers 48A, 48B are determined by the Y-axis stators 42A, 42B. Although a reaction force is generated in the opposite direction, the Y-axis stators 42A and 42B are restrained in a non-contact manner in the X-axis direction and the Z-axis direction. Performs a free motion substantially in accordance with the law of conservation of momentum, and moves in the Y-axis direction opposite to the driving direction of the Y-axis movers 48A, 48B. As a result, the reaction force acting on the Y-axis stators 42A and 42B is almost completely absorbed. Therefore, the generation of vibration due to the reaction force due to the Y-axis movers 48A and 48B, that is, the driving of the wafer stage WST in the Y-axis direction is almost completely prevented.
[0118]
When driving wafer stage WST in the X-axis direction, the driving force applied to X-axis mover 112 by X-axis motor XM by stage control system 20 in accordance with an instruction from main control system 22 has a desired magnitude. Current control is performed so as to be in the vertical direction. In this case, as a result of driving the X-axis mover 112 by the X-axis motor device XM, a reaction force is generated in the X-axis stator 110 in a direction opposite to the driving direction of the X-axis mover 112. In this case, since the X-axis stator 110 is restrained in the Y-axis direction and the Z-axis direction in a non-contact manner, the action of the reaction force causes the X-axis stator 110 to perform free motion substantially according to the law of conservation of momentum. Then, it moves in the X-axis direction opposite to the driving direction of the X-axis mover 112. As a result, the reaction force acting on the X-axis stator 110 is almost completely absorbed. Therefore, generation of vibration due to the reaction force of driving the X-axis mover 112 is almost completely prevented.
[0119]
By the way, in the above-described series of operations, for example, when loading or unloading a wafer on the wafer stage WST, the load position of the wafer and the start position of the wafer alignment (the mark of the wafer or the reference mark by the alignment detection system ALG). (A detection position) or between the wafer unloading position and the exposure end position, it is necessary to move wafer stage WST with a large stroke at least in the Y-axis direction. In such a case, if the motion according to the law of conservation of the momentum of the Y-axis stators 42A and 42B is allowed unconditionally, the total of the wafer stage WST, the X-axis stator 110, and the Y-axis movers 48A and 48B is calculated. Of the Y-axis stators 42A and 42B and the stroke of the Y-axis stators 42A and 42B having a large distance uniquely determined by the stroke of the wafer stage WST.
[0120]
Therefore, in the present embodiment, by controlling the Y-axis trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motors 106B and 108B as described below, the moving strokes of the Y-axis stators 42A and 42B are minimized. Shortened.
[0121]
FIG. 8A shows, as an example, a change in speed of Y-axis movers 48A and 48B, which are the movers of first and second Y-axis motor devices YMA and YMB, when wafer stage WST moves in a long stroke in the Y-axis direction. A curve Vy (t) and an acceleration change curve Ay (t) are shown. FIG. 8B shows accelerations of Y-axis stators 42A and 42B by driving Y-axis trim motors 106A and 108A and Y-axis trim motors 106B and 108B by main control system 22 corresponding to FIG. 8A. An example of the change curve CAy (t) is shown.
[0122]
As shown in FIG. 8A, based on an instruction from the main control system 22, the stage control system 20 applies an acceleration as shown by an acceleration change curve Ay (t) to the Y-axis movers 48A and 48B. Then, the Y-axis movers 48A and 48B move along the speed change curve Vy (t). The moving distance at this time is the area of a region surrounded by the speed change curve Vy (t) and the horizontal axis. When the reaction force due to the driving of the Y-axis movers 48A and 48B acts on the Y-axis stators 42A and 42B, the motion according to the momentum conservation law of the Y-axis stators 42A and 42B described above is unconditionally performed. When allowed, the Y-axis stators 42A and 42B undergo acceleration as shown by a curve Ry (t) in FIG. 8B, and the Y-axis stators 42A and 42B are moved by the Y-axis mover 48A according to the acceleration. , 48B.
[0123]
However, the main control system 22 can easily obtain the curve Ry (t) in advance by performing a predetermined calculation based on the command value Ay (t). Therefore, after calculating this curve Ry (t), the main control system 22 calculates an acceleration change curve CRy (t) that offsets the acceleration as shown by the curve Ry (t), and calculates this acceleration change curve. The Y-axis trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motors 106B and 108B are driven based on CRy (t). This completely cancels the motion of the Y-axis stators 42A, 42B according to the law of conservation of momentum, and moves the Y-axis stators 42A, 42B to the initial position before the start of the long stroke movement of the wafer stage WST in the Y-axis direction. The state can be kept stopped.
[0124]
However, when the thrust that can be generated by the Y-axis trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motors 106B and 108B is not so large, as an example, based on the acceleration change curve CAy (t) shown in FIG. Then, the Y-axis trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motors 106B and 108B may be driven. FIG. 8 shows a speed change curve CVy (t) of the Y-axis stators 42A and 42B when the Y-axis trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motors 106B and 108B are driven based on the acceleration change curve CAy (t). B) is indicated by a solid line.
[0125]
There is no particular problem in driving the Y-axis trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motors 106B and 108B based on the acceleration change curve CAy (t) as well as the acceleration change curve CRy (t). This is because if the movement of the Y-axis stators 42A and 42B that obey the law of conservation of momentum is obstructed, an eccentric load is generated in the wafer driving device 34 and vibration occurs. However, when loading or unloading the wafer, This is because there is no problem even if vibration occurs. For the same reason, at the time other than the exposure such as at the time of the above-described EGA type wafer alignment, the main control system 22 performs the same Y-axis trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motor 106B as at the time of the long stroke movement described above. The drive control of 108B may be performed. By doing so, the strokes of the Y-axis stators 42A and 42B can be set small.
[0126]
On the other hand, in the above-described step-and-scan exposure, it is necessary to minimize the vibration at least during the exposure in which the exposure light EL is applied to the wafer W.
[0127]
FIG. 9 shows the speeds of the Y-axis movers 48A and 48B, which are the movers of the first and second Y-axis motor devices YMA and YMB, when exposing two adjacent shot areas by the step-and-scan method. A change curve Vy (t) and an acceleration change curve Ay (t) are shown.
[0128]
In FIG. A Is the acceleration time in the + Y direction of the Y-axis movers 48A, 48B (wafer stage WST and reticle stage RST) before the start of exposure of a certain shot area (shot area A). E Is the exposure time for the shot area A, and the period T D Is a deceleration time after the exposure of the shot area A is completed. Note that the period T A And T E Is a time for synchronous settling of reticle stage RST and wafer stage WST (synchronous settling time), and a period T E And T D Is a constant speed time corresponding to the synchronization settling time.
[0129]
As shown in FIG. 9, when the stage control system 20 applies an acceleration as shown by an acceleration change curve Ay (t) to the Y-axis movers 48A and 48B based on an instruction from the main control system 22, Y-axis movers 48A, 48B (wafer stage WST) move along a speed change curve Vy (t). When the reaction force due to the driving of the Y-axis movers 48A and 48B acts on the Y-axis stators 42A and 42B, the Y-axis stators 42A and 42B receive acceleration in the opposite direction to the acceleration change curve Ay (t). The Y-axis stators 42A and 42B move in the opposite direction to the Y-axis movers 48A and 48B according to the acceleration. The movement at this time is performed in accordance with the law of conservation of momentum. As a result, the above-described reaction force is completely absorbed by the movement of the Y-axis stators 42A and 42B, and the occurrence of vibration is prevented.
[0130]
Therefore, the main control system 22 allows the Y-axis stators 42A and 42B to move in accordance with the law of conservation of momentum.
[0131]
In the case of the present embodiment, as is clear from FIG. 7, exposure is performed on the shot area in the same row even if the motion according to the law of conservation of momentum of the Y-axis stators 42A and 42B is permitted. During this time, the Y-axis stators 42A and 42B only reciprocate at a predetermined stroke along the Y-axis direction, so that no particular problem occurs.
[0132]
However, acceleration time T A Unlike the deceleration time T D Then, there is no particular problem even if the vibration occurs. Therefore, in the main control system 22, this deceleration time T D During this period, a predetermined calculation is performed on the basis of the command value Ay (t) in the same manner as described above to calculate an acceleration change curve that cancels out at least a part of the acceleration. , The Y-axis trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motors 106B and 108B may be driven. Thus, the strokes of the Y-axis stators 42A and 42B can be shortened by the distance moved by the reaction force during the deceleration time, or by a part thereof.
[0133]
On the other hand, the exposure of the shot area of the same row is completed, and the movement of the wafer for performing the exposure of the shot area of the next row is performed with a relatively large stroke. There is no. In view of this point, the main control system 22 controls the Y-axis trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motors 106B and 108B in the same manner as described above with reference to FIGS. 8A and 8B. Drive control is performed.
[0134]
When performing the stepping operation between shot areas of the wafer stage along the path as shown in FIG. 7, in parallel with the speed control (or acceleration control) of FIG. 9 performed in the Y-axis direction, The following control is performed in the X-axis direction. That is, after the exposure of the shot area is completed, the acceleration in the X-axis direction is started before the velocity in the Y-axis direction becomes zero, and the exposure of the next shot area is completed before the deceleration (stepping) in the X-axis direction is completed. Is started in the Y-axis direction. In this case, after the exposure is completed, the acceleration in the X-axis direction may be started before the velocity in the Y-axis direction becomes zero, or the acceleration in the Y-axis direction may be started just before the end of the stepping. It is preferable that the deceleration (stepping) in the X-axis direction be completed before the acceleration in the Y-axis direction for exposing the next shot area is completed. Details regarding the stepping operation between shot areas of the wafer stage are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-106340, and are well known, and therefore detailed description will be omitted.
[0135]
Up to this point, the Y-axis due to the reaction force when the wafer stage WST is driven in the synchronous movement direction of the reticle R (reticle stage RST) and the wafer W (wafer stage WST), that is, in the Y-axis direction which is the scanning direction. Although the motion control of the stators 42A and 42B has been described, the main control system 22 follows the law of conservation of the momentum of the X-axis stator 110 due to the reaction force generated when the wafer stage WST is driven in the X-axis direction in the same manner as described above. In order to completely or partially cancel the motion, an X-axis trim motor constituted by the armature unit 114 and the magnetic pole unit including the magnet group 128A and the like is controlled. Therefore, the stroke of the X-axis stator 110 can be set small. Here, the aforementioned exposure period T E In this case, the speed and acceleration of wafer stage WST are both zero and X-axis motor device XM does not generate a driving force (thrust), so that the above-described control of X-axis trim motor is unnecessary.
[0136]
As is clear from the above description, in the present embodiment, a driving system for driving the reticle stage RST and the wafer stage WST is configured by the reticle driving unit 15, the wafer driving device 34, and the stage control system 20, and the Y axis The stators 42A and 42B and the X-axis stator 110 constitute counter masses, respectively. The Y-axis trim motors 106A, 108A, 106B, 108B and the aforementioned X-axis trim motor constitute a counter mass drive system, and the main control system 22 constitutes a control device for controlling the counter mass drive system.
[0137]
As described above, in the exposure apparatus 100 according to the present embodiment, the driving state of the wafer stage WST by the stage control system 20 via the wafer driving device 34 is controlled by the main control system 22 within a range that does not affect the exposure. , The Y-axis trim motors 106A, 108A, 106B, 108B and the above-mentioned X-axis stators 42A, 42B, and the X-axis The trim motor is controlled. Thereby, the movement stroke of the Y-axis stators 42A and 42B and the X-axis stator 110 during the movement in accordance with the law of conservation of momentum due to the reaction force at the time of driving the wafer stage WST can be set small. , Or the Y-axis trim motors 106A, 108A, 106B, 108B and the X-axis trim motor described above can be downsized. Therefore, according to the exposure apparatus 100, it is possible to suppress an increase in the size of the apparatus without lowering the exposure accuracy.
[0138]
Further, according to exposure apparatus 100 of the present embodiment, main control system 22 performs synchronous movement of both stages RST and WST at which the acceleration / deceleration of reticle stage RST and wafer stage WST in the Y-axis direction are both zero, that is, Settling time, exposure time T E (For example, when the reticle stage RST and the wafer stage WST are simultaneously decelerated in the Y-axis direction after the exposure of an arbitrary shot area on the wafer is completed, or when the wafer stage WST for wafer exchange is moved) When the wafer stage WST is moved during wafer loading and wafer unloading) and when the wafer stage WST is moved to measure the positional relationship between the wafer W on the wafer stage WST and the reticle R, for example, the above-described reticle alignment, EGA When moving the wafer stage WST during a long-stroke movement, such as when moving the wafer stage WST during the wafer alignment of the system, and when moving the wafer stage WST between shot areas in different rows, the wafer Y-axis trim motor according to the driving state of WST 06A, 108A, 106B, 108B and controls at least one of X-axis trim motor described above. For this reason, the stroke of at least one of the Y-axis stators 42A and 42B and the X-axis stator 110 can be set small without reducing the exposure accuracy.
[0139]
Further, according to exposure apparatus 100 of the present embodiment, main control system 22 performs a long stroke movement of wafer stage WST through Y-axis trim motors 106A, 108A, 106B, 108B and the aforementioned X-axis trim motor. When the Y-axis stators 42A and 42B and the X-axis stator 110 are continuously driven, the maximum acceleration (maximum thrust) of these trim motors can be reduced, so that the trim motors can be downsized.
[0140]
Further, in this embodiment, since the X-axis stator and the Y-axis stator are counter masses for absorbing the reaction force of the wafer stage, the wafer stage can be prepared without preparing a counter mass separately from the wafer stage. Vibration caused by the reaction force generated by the driving can be absorbed. For this reason, it is possible to reduce the footprint of the entire exposure apparatus.
[0141]
In the above embodiment, the case where the exposure processing of the second and subsequent layers (second layer) is performed on the wafer has been described. However, the present invention is not limited to this, and the wafer alignment (search alignment, fine alignment) may be performed. Except for the fact that the exposure processing is not performed, the exposure processing of the first layer (first layer) of the wafer, which is performed in the same manner as the exposure processing of the second and subsequent layers (second layer), has the same effect as the above embodiment. Obtainable.
[0142]
<< 2nd Embodiment >>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 (A) and 10 (B). The exposure apparatus according to the second embodiment has the same device configuration as that of the above-described first embodiment, and controls the movement of the Y-axis stators 42A and 42B during the step-and-scan exposure. Only the control operations of the Y-axis trim motors 106A, 108A, 106B, 108B, etc. are different. Therefore, the following description will focus on such differences. Note that the same reference numerals as those of the first embodiment are used for the reference numerals of the respective units of the apparatus.
[0143]
Also in the exposure apparatus of the second embodiment, exposure is performed by a step-and-scan method on each shot area on the wafer W along a route as shown in FIG. 7 and in the same procedure as described above. .
[0144]
FIG. 10 (A) shows the Y-axis stator 42A (or the Y-axis stator 42A (or the Y-axis stator 42A) associated with the movement of the wafer stage WST at the time of the above-described exposure when the control of the Y-axis trim motors 106A, 108A, 106B, 108B and the like is not performed. 42B), the change in the position in the Y-axis direction (change curve y = L (t)) is shown with time t (corresponding to the shot area) as the horizontal axis. As can be seen from FIG. 10A, between the time before the start of exposure of the first shot area and the time of end of exposure of the last shot, the Y-axis stator 42A (or 42B) controls the shot area of the same row. During exposure, while reciprocating within a predetermined stroke range with respect to the Y-axis direction within a predetermined range, when the line changes, the center of reciprocation is shifted by a predetermined distance in the + Y direction. A steady displacement of distance L occurs in the + Y direction. In this case, at least a stroke equivalent to the steady displacement L is required as the stroke of the Y-axis stator 42A (or 42B).
[0145]
For example, when the diameter of the wafer W is 300 mm and the ratio of the mass of the movable portion including the wafer stage WST to the total mass of the Y-axis stators 42A and 42B is 1: 2, the Y-axis is fixed. A steady displacement of about 150 mm occurs in the sub-elements 42A and 42B.
[0146]
Therefore, in the second embodiment, the main control system 22 controls the following Y-axis trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motors 106B and 108B.
[0147]
That is, during the pattern transfer operation sequence for a plurality of shot areas by the step-and-scan method, the main control system 22 determines the time T required for the transfer operation sequence. 0 And a movable part including the wafer stage WST, the X-axis stator 110, and the Y-axis movers 48A and 48B, and the Y-axis fixing during the transfer operation sequence determined according to the mass ratio of the Y-axis stators 42A and 42B. The average velocity V in the −Y direction (opposite to the steady displacement) determined based on the + Y steady displacement L caused by the motion of the slaves 42A and 42B in accordance with the momentum conservation law. ave = L / T 0 Are provided to the Y-axis stators 42A and 42B, and the Y-axis trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motors 106B and 108B are controlled. FIG. 10A shows the change in the position of the Y-axis stators 42A and 42B in the Y-axis direction with the above-mentioned average speed as a gradient (change line y = V ave ・ T) is also shown.
[0148]
In this case, during the pattern transfer operation sequence to a plurality of shot areas by the step-and-scan method, in response to the drive of wafer stage WST, the Y-axis stators 42A and 42B are driven by the reaction force generated by the drive. It makes a motion substantially in accordance with the law of conservation of momentum along the axial direction, and gradually moves to the + Y side while repeating reciprocating motion in the Y-axis direction. At this time, when the Y-axis stators 42A and 42B move in the −Y direction according to the law of conservation of momentum, the movement is assisted by the force applied from the Y-axis trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motors 106B and 108B. On the other hand, when moving in the + Y direction, the moving operation is suppressed by the force applied from the Y-axis trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motors 106B and 108B.
[0149]
To describe this in more detail, the shot area S of the first row on the wafer W 1,1 ~ S 1,7 During exposure, the wafer stage WST reciprocates along the Y-axis direction within a certain range, and accordingly, the Y-axis stators 42A and 42B also reciprocates along the Y-axis direction within a certain range. I do. On the other hand, the last shot area S in the first row 1,7 Of the first shot area S in the second row after the exposure of 2,9 Before the start of the exposure, the wafer stage WST moves largely in the −Y direction as compared with that before, and accordingly the Y-axis stators 42A and 42B try to move in the + Y direction. It is suppressed by the force applied from the shaft trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motors 106B and 108B.
[0150]
Similarly, the shot area S in the second row on the wafer W 2,9 ~ S 2,1 During exposure, the wafer stage WST reciprocates along the Y-axis direction within a certain range, and accordingly, the Y-axis stators 42A and 42B also reciprocates along the Y-axis direction within a certain range. I do. On the other hand, the last shot area S in the second row 2,1 Is completed, the first shot area S in the third row 3,1 Before the start of the exposure, the wafer stage WST moves largely in the −Y direction as compared with that before, and accordingly the Y-axis stators 42A and 42B try to move in the + Y direction. It is suppressed by the force applied from the shaft trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motors 106B and 108B.
[0151]
Thereafter, similarly, when the wafer stage WST moves between different rows, the movement of the Y-axis stators 42A and 42B in the + Y direction is suppressed by the force applied from the Y-axis trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motors 106B and 108B. You.
[0152]
FIG. 10 (B) shows a change y = in the Y-axis position of the Y-axis stator 42A (or 42B) as a result of suppressing the movement of the Y-axis stators 42A and 42B in the + Y direction as described above. ΔL = L (t) −V ave T is shown with time t (corresponding to the shot area) as the horizontal axis.
[0153]
As is apparent from a comparison between the curve y = ΔL in FIG. 10B and the curve y = L (t) in FIG. 10A, the Y-axis fixation that occurs when the wafer stage WST moves between different rows. As a result of suppressing the movement of the daughters 42A and 42B in the + Y direction by the force applied from the Y-axis trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motors 106B and 108B, the present embodiment does not control the trim motor during the exposure. Compared with the prior art, during the pattern transfer operation sequence to a plurality of shot areas by the step-and-scan method, the steady displacement in the + Y direction generated in the Y-axis stators 42A and 42B can be remarkably suppressed. It is understood that the moving stroke of the minute Y-axis stators 42A and 42B in the Y-axis direction can be set small.
[0154]
In this case, the time required for the pattern transfer operation sequence to a plurality of shot areas by the step-and-scan method is usually a long time of several tens of seconds. ave Is small and its average speed V ave The effect of the driving forces of the Y-axis trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motors 106B and 108B on the movement of the Y-axis stators 42A and 42B during exposure in accordance with the law of conservation of momentum is slight, and the exposure accuracy It does not affect.
[0155]
Therefore, according to the exposure apparatus of the second embodiment, similarly to the above-described first embodiment, the overlay accuracy of the reticle pattern and the plurality of shot areas on the wafer W is not reduced, and The footprint of the exposure apparatus can be narrowed, and the Y-axis stators 42A and 42B can be downsized. In any case, it is possible to suppress an increase in the size of the apparatus without lowering the exposure accuracy.
[0156]
Although not particularly mentioned in the above description for the sake of simplicity, the wafer driving device includes Y-axis motor devices YMA and YMB as a set of left and right motors for driving wafer stage WST in the Y-axis direction. The Y-axis stators 42A and 42B as counter masses are provided individually corresponding to the respective Y-axis motor devices YMA and YMB. In addition, since the position of the center of gravity of the above-mentioned movable portion including wafer stage WST differs depending on the position of wafer stage WST in the X-axis direction, when wafer stage WST is accurately driven in the Y-axis direction, main control system 22 Individually controls the Y-axis stators 42A and 42B during the transfer operation sequence in consideration of the thrust distribution to the Y-axis motor devices YMA and YMB according to the position of the wafer stage WST in the X-axis direction. It is good. In such a case, the displacement of each of the Y-axis stators 42A and 42B during the exposure time is plotted on an orthogonal coordinate system having the time axis as the horizontal axis, and the speed according to the least squares approximation of the displacement is fixed on the Y-axis. It is desirable to give to the children 42A and 42B.
[0157]
In the second embodiment, in order to reduce the steady displacement L in the Y-axis direction, the average speed V in the direction opposite to the steady displacement is reduced. ave = L / T 0 Are controlled to control the Y-axis trim motors 106A and 108A and the Y-axis trim motors 106B and 108B so that the reticle pattern is transferred first depending on the shot map. The positions of the shot area and the last shot area in the X-axis direction (non-scanning direction) on the wafer are different. In such a case, a steady displacement in the X-axis direction occurs in the X-axis stator 110 at the start position and the end position of the transfer operation sequence also in the non-scanning direction. In such a case, the main control system 22 sets the time T during the transfer operation sequence. 0 And the stationary displacement (D) of the X-axis stator 110 during the transfer operation sequence determined by the mass ratio between the wafer stage WST as the movable part and the X-axis stator 110 in accordance with the law of conservation of momentum during the transfer operation sequence. Velocity in the X-axis direction opposite to the steady displacement taking into account the velocity (= D / T 0 ) Can be provided to the X-axis stator 110 to control the above-described X-axis trim motor. Thus, the moving stroke of the X-axis stator 110 can be set small in addition to the moving stroke of the Y-axis stators 42A and 41B.
[0158]
In each of the above embodiments, the mechanism for absorbing the reaction force of wafer stage WST uses the stator of each motor device that moves wafer stage WST. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to provide a counter mass.
[0159]
Further, in each of the above-described embodiments, only one wafer stage WST is provided. However, the present invention is not limited to this, and two wafer stages capable of two-dimensional movement independently of each other may be provided. In this case, a type having two alignment detection systems (that is, one wafer stage moves between one alignment detection system and the projection optical system PL, and the other wafer stage moves between the other alignment detection system and the projection optical system PL) The scanning stepper of the double wafer stage type, which moves between the PL and the PL, also has a type having only one alignment detection system (that is, two wafer stages alternate between the projection optical system and the alignment detection system). The present invention can also be suitably applied to a scanning stepper of a double wafer stage type (a type that replaces the above). In a double wafer stage type scanning stepper (exposure apparatus), separate counter masses may be provided corresponding to the two wafer stages, or a common counter mass may be provided only for the two wafer stages. good. In particular, in the latter case, a movable surface plate on which two wafer stages are mounted may be used as a counter mass as disclosed in, for example, International Publication WO01 / 47001.
[0160]
In the exposure apparatus of each of the above embodiments, the wafer stage WST is mounted on the floor (or the base) F supported by the vibration isolating unit. For example, the wafer stage WST is mounted on the base. The base may be suspended from the lens barrel base 30. In short, the body structure of the exposure apparatus to which the present invention is applied is not limited to the above embodiments, and may be arbitrary.
[0161]
Of course, the present invention is applicable not only to an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element, but also to an exposure apparatus used for manufacturing a display including a liquid crystal display element and a plasma display, which transfers a device pattern onto a glass plate, and to a thin film magnet. The present invention can also be applied to an exposure apparatus used for manufacturing device chips, for transferring a device pattern onto a ceramic wafer, and an exposure apparatus used for manufacturing an image pickup device (such as a CCD), an organic EL, a micromachine, a DNA chip, and the like. it can.
[0162]
In addition to a micro device such as a semiconductor element, a glass substrate for manufacturing a reticle or a mask used in an optical exposure apparatus, an EUV (Extreme Ultraviolet) exposure apparatus, an X-ray exposure apparatus, an electron beam exposure apparatus, and the like. Alternatively, the present invention can be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern onto a silicon wafer or the like. Here, in an exposure apparatus using DUV (far ultraviolet) light, VUV (vacuum ultraviolet) light, or the like, a transmission type reticle is generally used, and as a reticle substrate, quartz glass, fluorine-doped quartz glass, fluorite, Magnesium fluoride, quartz, or the like is used. In addition, a transmission type mask (stencil mask, membrane mask) is used in a proximity type X-ray exposure apparatus or an electron beam exposure apparatus, a reflection type mask is used in an EUV exposure apparatus, and a silicon wafer is used as a mask substrate. Is used.
[0163]
Further, in the exposure apparatus according to the present invention, not only the projection optical system but also a charged particle beam optical system such as an X-ray optical system and an electron optical system can be used. For example, when an electron optical system is used, the optical system can be configured to include an electron lens and a deflector. As an electron gun, a thermionic emission type lanthanum hexaborate (LaB 6 ) And tantalum (Ta) can be used. It goes without saying that the optical path through which the electron beam passes is set in a vacuum state. Further, in the exposure apparatus according to the present invention, EUV light in a soft X-ray region having a wavelength of about 5 to 30 nm may be used as the exposure light, without being limited to the above-described light in the far ultraviolet region or the vacuum ultraviolet region.
[0164]
For example, as the vacuum ultraviolet light, ArF excimer laser light or F 2 A laser beam or the like is used, but not limited thereto. A single-wavelength laser beam in the infrared or visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is doped with, for example, erbium (or both erbium and ytterbium). Alternatively, harmonics amplified by a fiber amplifier and wavelength-converted to ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.
[0165]
Further, in each of the above-described embodiments, the case where the reduction system is used as the projection optical system has been described.
[0166]
Note that an illumination unit composed of a plurality of lenses and the like, a projection optical system, and the like are incorporated in the exposure apparatus main body to perform optical adjustment. Then, the X-axis stator, the X-axis mover, the Y-axis stator, the wafer stage, the reticle stage, and various other components are mechanically and electrically combined and adjusted. By performing an operation check, etc.), an exposure apparatus according to the present invention, such as the exposure apparatus 100 of the above embodiment, can be manufactured. It is desirable that the exposure apparatus be manufactured in a clean room in which the temperature, the degree of cleanliness, and the like are controlled.
[0167]
【The invention's effect】
As described above, according to the exposure apparatus of the present invention, there is an unprecedented excellent effect that exposure can be performed with high accuracy and an increase in the size of the apparatus can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing the wafer stage device of FIG.
FIG. 3 is a partially cutaway view of the wafer stage of FIG. 2 and its driving device.
4A is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 2, and FIG. 4B is a view of the Y-axis stator 42B and the frame 44B of FIG. 2 viewed from the + X direction. is there.
5 is a view in which the X-axis stator is removed from FIG. 3 and a part of the X-axis mover is cut away.
FIG. 6 is a view in which the X-axis motor device XM and the Y-axis movers 48A and 48B are cross-sectioned along a plane parallel to the XY plane at a position slightly above the center in the height direction, and a part thereof is omitted. .
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a movement locus of illumination light with respect to a plurality of shot areas on a wafer.
FIG. 8A shows a speed change curve Vy (t) and an acceleration change curve Ay (t) of Y-axis movers 48A and 48B during a long stroke movement of wafer stage WST in the Y-axis direction. FIG. 8B shows an example of an acceleration change curve CAy (t) of the Y-axis stators 42A and 42B driven by the linear motors 106A, 108A, 106B and 108B by the stage control system corresponding to FIG. 8A. FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a speed change curve Vy (t) and an acceleration change curve Ay (t) of Y-axis movers 48A and 48B when performing exposure on two adjacent shot areas.
FIG. 10A shows, as a comparative example, the position of the Y-axis stator in the Y-axis direction due to the movement of the wafer stage during exposure when the control of the Y-axis trim motor is not performed. FIG. 10B is a diagram showing the change as the shot area on the horizontal axis, and FIG. 10B is a diagram illustrating the exposure apparatus of the second embodiment in the Y-axis direction of the Y-axis stator caused by the movement of the wafer stage WST during the exposure operation. FIG. 7 is a diagram illustrating a change in position, with a shot area as a horizontal axis.
[Explanation of symbols]
R: reticle (mask), W: wafer (photosensitive object), RST: reticle stage (mask stage), WST: wafer stage (object stage), 15: reticle drive unit (part of drive system), 20: stage control System (part of drive system), 22: Main control system (control device), 34: Wafer drive device (part of drive system), 42A, 42B: Y-axis stator (counter mass), 106A, 108A, 106B , 108B: Y-axis trim motor (part of the counter mass drive system), 100: exposure apparatus, 110: X-axis stator (counter mass).

Claims (10)

マスクと感光物体とを第１軸方向に同期移動して前記マスクに形成されたパターンを前記感光物体上の複数の区画領域に順次転写する露光装置であって、
前記マスクが載置されるマスクステージと；
前記感光物体が載置される物体ステージと；
前記マスクステージ及び物体ステージを駆動する駆動系と；
前記駆動系による前記物体ステージの駆動時に生じる反力の作用により運動量保存則に従って運動する少なくとも１つのカウンタマスと；
前記カウンタマスを駆動するカウンタマス駆動系と；
前記カウンタマスの前記運動量保存則に従った運動を少なくとも一部相殺するように、前記駆動系による前記物体ステージの駆動状態に応じて前記カウンタマス駆動系を制御する制御装置と；を備える露光装置。An exposure apparatus for synchronously moving a mask and a photosensitive object in a first axis direction to sequentially transfer a pattern formed on the mask to a plurality of divided areas on the photosensitive object,
A mask stage on which the mask is mounted;
An object stage on which the photosensitive object is placed;
A drive system for driving the mask stage and the object stage;
At least one counter mass that moves in accordance with the law of conservation of momentum by the action of a reaction force generated when the object stage is driven by the drive system;
A counter mass driving system for driving the counter mass;
A control device that controls the counter mass drive system in accordance with the drive state of the object stage by the drive system so as to at least partially offset the motion of the counter mass according to the law of conservation of momentum. . 前記制御装置は、第１軸方向に関する前記マスクステージと前記物体ステージとの加減速度がともに零となる前記マスクステージと前記物体ステージとの同期移動時を除く特定の時に、前記駆動系による前記物体ステージの駆動状態に応じた前記カウンタマス駆動系の制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。The control device is configured to control the object by the drive system at a specific time except when the mask stage and the object stage move synchronously between the mask stage and the object stage in which acceleration and deceleration of the mask stage and the object stage in the first axis direction are both zero. 2. An exposure apparatus according to claim 1, wherein said counter mass drive system is controlled in accordance with a drive state of a stage. 前記制御装置は、前記カウンタマス駆動系を介して、前記カウンタマスの前記運動量保存則に従った前記第１軸方向の運動及び前記カウンタマスの前記運動量保存則に従った前記第１軸方向に直交する第２軸方向の運動の少なくとも一方を、少なくとも一部相殺することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。The control device, via the counter mass drive system, in the first axis direction according to the momentum conservation law of the counter mass according to the momentum conservation law and in the first axis direction according to the momentum conservation law of the counter mass 3. The exposure apparatus according to claim 2, wherein at least one of the movements in the second orthogonal axis direction is at least partially canceled. 前記特定の時は、前記感光物体上の任意の区画領域の露光終了後に、前記第１軸方向に関し前記マスクステージと前記物体ステージとを同時に減速する時を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の露光装置。3. The method according to claim 2, wherein the specific time includes a time when the mask stage and the object stage are simultaneously decelerated in the first axis direction after the exposure of an arbitrary partitioned area on the photosensitive object is completed. 4. The exposure apparatus according to 3. 前記特定の時は、前記感光物体の交換のための前記物体ステージの移動時、及び前記物体ステージ上の感光物体と前記マスクとの位置関係の計測のための前記物体ステージの移動時の少なくとも一方の時を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の露光装置。The specific time is at least one of a time when the object stage is moved for exchanging the photosensitive object and a time when the object stage is moved for measuring a positional relationship between the photosensitive object and the mask on the object stage. The exposure apparatus according to claim 2, wherein the exposure time is included. 前記制御装置は、前記感光物体の交換のための前記物体ステージの移動時、及び前記物体ステージ上の感光物体と前記マスクとの位置関係の計測のための前記物体ステージの移動時の少なくとも一方の時に、前記物体ステージの移動の間中、前記カウンタマス駆動系を介して前記カウンタマスを駆動し続けることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。The control device is at least one of at the time of movement of the object stage for replacement of the photosensitive object, and at least one of movement of the object stage for measurement of a positional relationship between the photosensitive object and the mask on the object stage. 6. The exposure apparatus according to claim 5, wherein the counter mass is continuously driven via the counter mass drive system during the movement of the object stage. 前記特定の時は、前記感光物体上の２つの区画領域の露光の間における前記物体ステージの移動時の少なくとも一部を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の露光装置。4. The exposure apparatus according to claim 2, wherein the specific time includes at least a part of movement of the object stage during exposure of two divided areas on the photosensitive object. 5. マスクと感光物体とを第１軸方向に同期移動して前記マスクに形成されたパターンを前記感光物体上の複数の区画領域にステップ・アンド・スキャン方式で順次転写する露光装置であって、
前記マスクが載置されるマスクステージと；
前記感光物体が載置される物体ステージと；
前記マスクステージ及び物体ステージを駆動する駆動系と；
前記駆動系による前記物体ステージの駆動時に生じる反力の作用により運動量保存則に従って運動する少なくとも１つのカウンタマスと；
前記カウンタマスを駆動するカウンタマス駆動系と；
前記ステップ・アンド・スキャン方式による前記複数の区画領域に対するパターンの転写動作シーケンス中に、前記転写動作シーケンスに要する時間と、前記物体ステージを含む可動部と前記カウンタマスとの質量比に応じて定まる前記転写動作シーケンス中の前記カウンタマスの前記運動量保存則に従った運動による定常変位とを考慮した少なくとも前記第１軸方向に関する平均速度が前記カウンタマスに与えられるように、前記カウンタマス駆動系を制御する制御装置と；を備える露光装置。An exposure apparatus for synchronously moving a mask and a photosensitive object in a first axis direction and sequentially transferring a pattern formed on the mask to a plurality of partitioned areas on the photosensitive object in a step-and-scan manner,
A mask stage on which the mask is mounted;
An object stage on which the photosensitive object is placed;
A drive system for driving the mask stage and the object stage;
At least one counter mass that moves in accordance with the law of conservation of momentum by the action of a reaction force generated when the object stage is driven by the drive system;
A counter mass driving system for driving the counter mass;
During the pattern transfer operation sequence for the plurality of partitioned areas by the step-and-scan method, the pattern transfer operation sequence is determined according to a time required for the transfer operation sequence and a mass ratio between the movable unit including the object stage and the counter mass. The counter mass drive system is provided so that an average speed in at least the first axial direction is given to the counter mass in consideration of a steady displacement due to movement of the counter mass in accordance with the law of conservation of momentum of the counter mass during the transfer operation sequence. A control device for controlling the exposure. 前記制御装置は、
前記パターンが転写される最初の区画領域と最後の区画領域との前記感光物体上における前記第１軸方向に直交する第２軸方向の位置が異なる場合には、前記転写動作シーケンス中に、前記転写動作シーケンスに要する時間と、前記可動部と前記カウンタマスとの質量比とに応じて定まる前記転写動作シーケンス中の前記カウンタマスの前記運動量保存則に従った運動による定常変位とを考慮した前記第２軸方向に関する平均速度が前記カウンタマスに与えられるように、前記カウンタマス駆動系を制御することを特徴とする請求項８に記載の露光装置。The control device includes:
If the position of the first partitioned area and the last partitioned area where the pattern is transferred on the photosensitive object in the second axis direction orthogonal to the first axis direction is different, during the transfer operation sequence, The time required for the transfer operation sequence, and the steady displacement due to the movement according to the momentum conservation law of the counter mass in the transfer operation sequence determined according to the mass ratio of the movable portion and the counter mass is considered. 9. The exposure apparatus according to claim 8, wherein the counter mass driving system is controlled so that an average speed in the second axis direction is given to the counter mass. 前記駆動系は、前記物体ステージを前記第１軸方向に駆動する左右一組のモータを含み、
前記カウンタマスは、前記各モータに個別に対応して設けられ、
前記制御装置は、前記物体ステージの前記第２軸方向の位置に応じた各モータに対する推力配分を考慮して、前記転写動作シーケンス中、前記各カウンタマスを個別に制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の露光装置。The drive system includes a pair of left and right motors that drives the object stage in the first axis direction,
The counter mass is provided for each of the motors individually,
The control device individually controls the counter masses during the transfer operation sequence in consideration of a thrust distribution to each motor according to the position of the object stage in the second axis direction. Item 10. The exposure apparatus according to item 8 or 9.
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