JP2004152902A

JP2004152902A - 位置決め装置

Info

Publication number: JP2004152902A
Application number: JP2002314926A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Takashima; 常雄高嶋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-27
Also published as: US20040145715A1; US6965426B2

Abstract

【課題】モーメント反力をキャンセルする位置決め装置を提供する。
【解決手段】可動部と、該可動部の移動により生じる推進反力を吸収する反力吸収機構を有する位置決め装置は、基準面と該基準面上を移動可能に支持されている可動部の重心位置の間の第１距離と前記基準面と前記反力吸収機構の重心位置の間の第２距離を略同一、および／または、前記第２距離と前記基準面と前記可動部を該基準面内に推進させるためのモーター可動子の間の第３距離を略同一にしている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体リソグラフィ工程等の高精度の加工に好適に用いられる位置決め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体デバイス等の製造に用いられる露光装置としては、基板（ウエハやガラス基板）をステップ移動させながら基板上の複数の露光領域に原版（レチクルやマスク）のパターンを投影光学系を介して順次露光するステップ・アンド・リピート型の露光装置（「ステッパ」と称することもある）や、ステップ移動と走査露光とを繰り返すことにより、基板上の複数の領域に露光転写を繰り返すステップ・アンド・スキャン型の露光装置（「スキャナ」と称することもある）が代表的である。
【０００３】
特に、ステップ・アンド・スキャン型は、スリットにより制限して投影光学系の比較的光軸に近い部分のみを使用しているため、より高精度、かつ、広画角な微細パターンの露光が可能となっている。
【０００４】
これら露光装置はウエハやレチクルを高速で移動させて位置決めするステージ装置（ウエハステージ、レチクルステージ）を有している（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６２−８８５２６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１は、ＸＹ可動ガイドの駆動位置高さおよびこの駆動位置高さとステージの重心位置高さを同一高さに設定し、ステージのヨーイング，ピッチング等を防止する技術について開示している。しかしながら、このようなステージ装置においては、可動部の移動により生じる推進反力を吸収する反力吸収機構が構成されていないため、ステージを駆動すると加減速に伴う慣性力の反力が生じ、これが定盤に伝わると定盤の揺れや振動を引き起こす原因となり、露光装置の機構系の固有振動が、その定盤の揺れや振動により励起され、高周波振動となって高速な駆動、高精度な位置決めを妨げる要因となるという課題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、ステージの移動に伴う振動や揺れを軽減し、高速、かつ、高精度な位置決めが可能な位置決め装置、およびその位置決め装置を適用した露光装置等を提供することを目的とする。特に、ステージの移動により発生するモーメント反力に伴う定盤の振動や揺れを軽減することを、目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するべく、本発明にかかる位置決め装置及び、露光装置等は、主として以下の構成よりなることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、可動部と、該可動部の移動により生じる推進反力を吸収する反力吸収機構を有する位置決め装置は、
基準面と該基準面上を移動可能に支持されている可動部の重心位置の間の第１距離と前記基準面と前記反力吸収機構の重心位置の間の第２距離を略同一、および／または、前記第２距離と前記基準面と前記可動部を該基準面内に推進させるためのモーター可動子の間の第３距離を略同一にすることを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、上記の位置決め装置において、前基反力吸収機構は、前記基準面上を移動可能に構成されている、前記可動部を駆動するモーターの固定子である。
【００１１】
また、平面内の略直交する２軸方向に移動可能な可動部と、該可動部の各軸方の移動により生じる推進反力を吸収する第１及び第２反力吸収機構を有する位置決め装置は、
基準平面と、該基準平面上を移動可能に支持されている前記可動部を含むＸ移動体の重心位置と、の間の第４距離と、
前記基準平面と、前記Ｘ移動体の第１移動方向に対応する第１反力吸収機構の重心位置と、の間の第５距離と、を略同一距離に構成し、
前記基準平面と、該基準平面を移動可能に支持されている前記可動部を含むＹ移動体の重心位置と、の間の第６距離と、
前記基準平面と、前記Ｙ移動体の第２移動方向に対応する第２反力吸収機構の重心位置と、の間の第７距離と、を略同一距離に構成していることを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、上記の位置決め装置において、前記Ｘ移動体には、前記可動部と、該可動部上に構成される第２可動部と、該可動体を第１方向に推進させる推進力を該可動体に伝達する第１ビーム材と、該可動部の移動を第１方向にガイドするための第１ガイド部材と、該可動部を第１方向に推進するための第１モーター可動子と、を含む。
【００１３】
好ましくは、上記の位置決め装置において、前記Ｙ移動体には、前記可動部と、該可動部上に構成される第２可動部と、該可動体を第２方向に推進させる推進力を該可動体に伝達する第２ビーム材と、該可動部の移動を第２方向にガイドするための第２ガイド部材と、該可動部を第２方向に推進するための第２モーター可動子と、を含む。
【００１４】
好ましくは、上記の位置決め装置において、前記第２可動部は、前記可動部の位置及び姿勢を調整するための微動ステージである。
【００１５】
好ましくは、上記の位置決め装置において、前記Ｘ移動体には、前記可動体を第１方向に推進させる推進力を該可動体に伝達する第１ビーム材と、該第１方向の移動をガイドするための第１ガイド部材と、該可動部を第１方向に推進するための第１モーター可動子と、を含む。
【００１６】
好ましくは、上記の位置決め装置において、前記Ｙ移動体には、前記可動体を第２方向に推進させる推進力を該可動体に伝達する第２ビーム材と、該第２方向の移動をガイドするための第２ガイド部材と、該可動部を第２方向に推進するための第２モーター可動子と、を含む。
【００１７】
また、平面内の略直交する２軸方向に移動可能な可動部と、該可動部の各軸方の移動により生じる推進反力を吸収する第１及び第２反力吸収機構を有する位置決め装置は、
基準平面と、該基準平面上を移動可能に支持されている前記可動部を第１方向にガイドする第１ガイド部材の重心位置と、の間の第８距離と、
前記基準平面と、前記可動部の第１移動方向に対応する第１反力吸収機構の重心位置と、の間の第９距離と、を略同一距離に構成し、
前記基準平面と、該基準平面上を移動可能に支持されている前記可動部を第２方向にガイドする第２ガイド部材の重心位置と、の間の第１０距離と、
前記基準平面と、前記可動部の第２移動方向に対応する第２反力吸収機構の重心位置と、の間の第１１距離と、を略同一距離に構成していることを特徴とする。
【００１８】
また、平面内の略直交する２軸方向に移動可能な可動部と、該可動部の各軸方の移動により生じる推進反力を吸収する第１及び第２反力吸収機構を有する位置決め装置は、
基準平面と、前記可動部を該基準平面内の第１方向に推進させるための第１モーター可動子と、の間の第１２距離と、
前記基準平面と、前記可動部の第１移動方向に対応する第１反力吸収機構の重心位置と、の間の第１３距離と、を略同一距離に構成し、
前記基準平面と、前記可動部を該基準平面内の第２方向に推進させるための第２モーター可動子と、の間の第１４距離と、
前記基準平面と、前記可動部の第２移動方向に対応する第２反力吸収機構の重心位置と、の間の第１５距離と、を略同一距離に構成していることを特徴とする。
【００１９】
好ましくは、上記の位置決め装置において、前記第８距離と、前記第１２距離と、は略同一距離に構成されている。
【００２０】
好ましくは、上記の位置決め装置において、前記第１０距離と、前記第１４距離と、は略同一距離に構成されている。
【００２１】
好ましくは、上記の位置決め装置において、前記可動部の移動を各移動方向に案内する前記第１ガイド部材および／または前記第２ガイド部材は、前記基準平面の方向に離間して構成される複数個のガイド部材により構成される。
【００２２】
好ましくは、上記の位置決め装置において、前基第１及び第２反力吸収機構は、前記基準平面上を移動可能に構成されている、前記可動部を駆動するモーターの固定子である。
【００２３】
また、露光装置は、
原版を保持し、所定の位置に駆動して、所定の位置に位置決めする原版位置決め装置と、
基板を保持し、所定の位置に駆動して、所定の位置に位置決めする基板位置決め装置と、
前記基板に原版のパターンを投影する投影光学系と、
を含み、
前記原版位置決め装置及び／または前記基板位置決め装置は、上記の位置決め装置の構成を有することを特徴とする。
【００２４】
また、デバイス製造方法は、
基板に感光剤を塗布する工程と、
前記基板を上記の露光装置によって露光する工程と、
前記基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる実施形態を図面を参照して説明する。
【００２６】
＜第１実施形態＞
＜位置決め装置の構成＞
図１は本発明にかかる第１実施形態の位置決め装置の構成を説明する図であり、（ａ）はその位置決め装置の平面図、（ｂ）はその正面図である。図中において、参照番号１は移動テーブルであり、２及び２’は移動テーブル１をＹ軸方向に駆動するためのＹリニアモーター可動子、３及び３’は同じくＹリニアモーター固定子である。４はステージ定盤であり、ガイド面としてその上面には移動テーブル１、Ｙリニアモータ固定子３、３’等が搭載される。５及び５’はＹリニアモーター固定子のヨーイング（ＸＹ平面内におけるＹリニアモータ固定子３及び３’の偏揺れ，偏走）を規制するＹヨーイングガイドである。
【００２７】
また、６、６’及び７、７’及び８は静圧軸受であり、それぞれＹリニアモーター固定子３，３’の側面部、底面部及び移動テーブル１の底面をそれぞれ静圧空気で浮上させている。
【００２８】
移動テーブル１は、ステージ定盤４に対して静圧軸受８により非接触に支持されており（図１（ｂ））、Ｙ方向に移動可能である。移動テーブル１の両側には、移動テーブル１をＹ方向に沿って駆動させるためのＹリニアモーター可動子２，２’が固定されており、Ｙリニアモータ可動子２、２’は、図１（ｂ）に示されるように、Ｙリニアモーター固定子３，３’の凹部内に一定の間隙を有した状態で移動可能に構成されている。
【００２９】
ここで、Ｙリニアモーター固定子３，３’は、ステージ定盤４に対して静圧軸受７，７’によって非接触に支持され、同時にＹヨーイングガイド５，５’に対しても静圧軸受６，６’によって非接触に支持されており、Ｙ方向に沿って移動可能である。また、このＹリニアモーター固定子３，３’は、所定の質量を有しており、後述する反力カウンターとして機能することも可能である。
【００３０】
Ｙリニアモーター可動子２，２’は移動テーブル１に結合されており、可動子の駆動により移動テーブル１はＹ方向に移動する。このとき、Ｙリニアモーター固定子３、３’は、移動テーブル１の移動において発生する駆動力の反力（駆動反力）を受けることになる。Ｙリニアモーター固定子はステージ定盤４上を移動可能に支持されており、この駆動反力によりＹリニアモーター固定子３，３’はステージ定盤４上を移動テーブル１の移動方向とは逆向きに移動する。
【００３１】
すなわち、Ｙリニアモーター固定子３，３’がステージ定盤４上を移動することにより、駆動反力がステージ定盤４に伝達されるのを防止することができ、Ｙリニアモーター固定子３、３’が反力カウンターの役割を果たすことになる。
【００３２】
本実施形態では、例えば、移動テーブル１を＋Ｙ方向に駆動すると、Ｙリニアモーター固定子３、３’は−Ｙ方向に駆動反力を受けて、このマイナス方向の力を駆動力として、固定子３、３’は−Ｙ方向に移動する。
【００３３】
位置決め装置において、移動テーブルを所定の位置に位置決めするためには、不図示のレーザー干渉計を１個または複数個設け、レーザー干渉計により検出された位置情報に基づいて位置制御をして移動テーブル１の位置決めを行い、同様に、平面内を移動する反力カウンターであるＹリニアモーター固定子３，３’を位置決めするために、不図示の干渉計により固定子の位置を計測することも可能である。
【００３４】
図１（ａ），（ｂ）に示した構成によれば、移動テーブル１が移動する際の加減速時の反力をＹリニアモーター固定子３，３’が反力カウンターとなって受け、Ｙリニアモーター固定子３，３’が移動することにより、駆動反力が固定子３、３’の運動エネルギーに変換されることになる。このことにより、移動テーブル１の移動により発生する駆動反力がステージ定盤４を加振することを防止するとともに、位置決め装置を組込んだ装置が設置されている床面に振動が伝達するのを防止することができるので、自機ばかりではなく、他の装置に対する外乱（加振源）となる原因を排除することが可能になる。
【００３５】
更に、Ｙリニアモーター固定子３，３’が移動テーブル１の加速度に応じてステージ定盤４上を移動するので、移動テーブル１が移動する時の偏荷重を小さくすることができるので、例えば、ウエハを保持して位置決めする場合では、移動テーブルの移動範囲全域において、均一な位置、姿勢を決めることが可能になり、ウエハを露光する場合には、オーバーレイ精度の向上を図ることができる。
本実施形態によれば、移動テーブル１が移動する方向と反対の方向にＹリニアモーター固定子３、３’が移動するため、移動テーブル１とＹリニアモーター固定子３，３’とを含めた全体の構成の重心位置の変動を抑えることができるので、移動テーブル１が移動した場合でも、ステージ定盤４上の荷重バランスが大きく変化することはなく、結果として移動テーブル１の移動による偏荷重を小さくすることができる。
【００３６】
さらに、本実施形態によれば、Ｙリニアモーター固定子３、３’を独立に設けている。そのため、Ｙリニアモーター可動子２，２’に働く力が異なっていても、それぞれのＹリニアモーター固定子３，３’が別個に移動することにより、反力を打ち消すことができる。例えば、移動テーブル１をθ方向に回転移動させる場合や、移動テーブル１に載置された物体がＸ方向に偏荷重を持っている場合などは、Ｙリニアモーター可動子２，２’の出力が異なることが想定されるが、このような場合においても、Ｙリニアモーター固定子３、３’を別個に移動可能な構成にすることで、効果的な駆動反力の相殺が可能になる。
【００３７】
図１（ａ），（ｂ）のように構成することで、移動テーブル１の加減速の際に発生する駆動反力は、Ｙリニアモーター固定子３，３’が逆方向に移動することによって運動エネルギーに変換され、吸収される。これにより、駆動反力による定盤の揺れや振動が抑制できる。
【００３８】
＜重心まわりのモーメントの吸収＞
しかし、移動テーブル１の重心高さと固定子Ｙリニアモーター重心高さとが不一致の場合には、ステージ定盤を含めた構造体の重心周りのモーメントを考慮する必要が生じる。すなわち、移動テーブル１の移動により装置全体に加わるｘ軸回りのモーメントと、Ｙリニアモーター固定子２，２’の移動により装置全体に加わるｘ軸回りのモーメントが釣り合わず、ステージ定盤４にはその差分のモーメントが加わることになる。
【００３９】
例えば、図４に示すように、移動テーブル１の重心位置Ｇ１（ステージ定盤４の上面を基準としたＺ方向の高さ）がＹリニアモーター固定子３，３’の重心位置Ｇ２よりも高かった場合を想定して、移動テーブル１を＋Ｙ方向（図２Ａの左方向）に駆動すると、これによりステージ定盤４には時計回りの−ωＸ方向のモーメント（モーメント反力）が加わる。
【００４０】
一方、Ｙリニアモーター固定子３、３’は−Ｙ方向に駆動反力を受けて−Ｙ方向に移動するので、これによりステージ定盤４には反時計回りの＋ωＸ方向のモーメント（モーメント反力）が加わる。
【００４１】
作用する力が等しければ重心の高い前者のモーメントの方が大きくなるのは自明であるので、結局ステージ定盤４に対しては−ωＸ方向のモーメントが支配的に加わることになる。このように重心位置が異なる場合、Ｙリニアモーター固定子３，３’の構成ではモーメント反力をキャンセルすることができず、モーメント反力によりステージ定盤４が加振され、装置を設置する床の振動も励起し、自他の装置に振動を励起してしまうことになる。
【００４２】
本実施形態にかかる位置決め装置の構成（図１（ａ），（ｂ））は、上記の図２Ａに示すような、モーメント反力の影響を解消するために、Ｙリニアモーター固定子３，３’の重心高さ（Ｇ２）と、移動テーブル１の重心高さ（Ｇ１）を等しく構成している。より厳密には、Ｙリニアモーター固定子３，３’の重心高さ（Ｇ２）と、移動テーブル１とＹリニアモーター可動子２，２’とを含む移動体全体の重心高さ（Ｇ１）とを等しくなる様に構成したものである。この構成により、移動テーブル１の移動によって生じる駆動反力を、ステージ定盤４に加わるモーメント反力も含めて完全にキャンセルすることが可能になる。
【００４３】
＜リニアモーターの作用線＞
また、本実施形態では、さらに図１（ｂ）に示す通り、Ｙリニアモーター可動子に加わる力の作用線の高さ（Ｇ３）も、Ｙリニアモーター固定子３，３’の重心高さ（Ｇ２）と一致させることが望ましい。これにより、Ｙリニアモーター固定子３，３’の重心高さにＹリニアモーター推力が作用することになるので、Ｙリニアモーター固定子３，３’単体の動作としても、その重心回りのモーメントを発生させないので、ステージ定盤１に対する振動を励起することが避けられるという効果が得られる。同時に移動テーブル１の重心高さ（Ｇ１）、又は移動テーブル１とＹリニアモーター可動子２，２’とを含む移動体全体の重心高さをＹリニアモーター推力が作用することになるので、移動テーブル１、又は移動テーブル１とＹリニアモーター可動子２，２’とを含む移動体全体のみの動作としても、その重心回りのモーメントを発生させないのでステージ定盤１に対する振動を励起することが避けられる。
【００４４】
以上の構成により、移動テーブル１の移動方向であるＹ軸方向の駆動反力を、固定子の移動により吸収し、さらに、移動テーブル１の重心高さ（Ｇ１）と、リニアモータ固定子３、３’の重心高さ（Ｇ２）、リニアモータ作用線の高さ（Ｇ３）を一致させることにより、ｘ軸回りのモーメント、ｚ軸回りのモーメント反力の発生を防ぐことが可能になり、ステージ定盤４の揺れや振動を励起することがない、高速かつ高精度な位置決め装置の実現が可能になる。
【００４５】
また、本実施形態では、移動テーブル１のガイド面とＹリニアモーター固定子３，３’のガイド面を同一の面（ステージ定盤４）として説明してきたが、これを平行な相異なる面上に構成した場合であっても、同様の効果が得られる。
【００４６】
＜第２実施形態＞
図２は本発明にかかる第２実施形態の位置決め装置の構成を説明する図であり、（ａ）はその位置決め装置の平面図、（ｂ）はその正面図である。図中、図１と同じ構成要素は同一の参照番号を付している。９は移動テーブル１上に配置され、上下動およびチルト動作をすることが可能な微動テーブルであり、１０は微動テーブル９上に配置された反射ミラーであり、１１は移動テーブル１上に構成され微動テーブルの上下動およびチルト動作を行う複数の微動アクチュエーターである。
【００４７】
１２は移動テーブル１をｘ軸方向に移動させるＸビーム（「梁」以下、同じ。）、１３は同じく移動テーブル１をＹ方向に移動させるＹビームである。Ｘビーム１２の両側面（１２ａ，１２ｂ）には、移動テーブル１のＹ方向の移動をガイドするＹガイド面が構成されており、Ｙビーム１３の両側面（１３ａ，１３ｂ）には移動テーブル１のＸ方向の移動をガイドするＸガイド面が構成されている。Ｘビーム１２に構成されるＹガイド面及びＹビームに構成されるＸガイド面と、移動テーブル１との間には、図示しない静圧軸受が配置され、非接触で力の伝達と直動ガイド動作を行っている。
【００４８】
１４，１４’はＹビーム１３の両端に配置されたＹスライダーであり、１５，１５’はそのＹスライダー下面に配置された静圧軸受である。同じく１６，１６’はＸビーム１２の両端に配置されたＸスライダーであり、その下面には図示しない静圧パッドが同様に配置されている。
【００４９】
１７，１７’はＸビーム１２をＸ方向に駆動するためのＸリニアモーター可動子であり、１８，１８’は同じくＸリニアモーター固定子である。２０，２０’はＸリニアモーター固定子１８，１８’のヨーイングを規制するＸヨーガイドである。また１９，１９’はＸリニアモーター固定子１８，１８’の側面を静圧空気で浮上させる静圧軸受であり、同様の静圧軸受が図示しない底面にも配置されている。
【００５０】
移動テーブル１は、ステージ定盤４に対して静圧軸受８により非接触に支持されており（図２（ｂ）を参照）、ＸＹ方向に移動可能である。移動テーブル１にはＸビーム１２及びＹビーム１３が略直交して貫かれており、移動テーブル１のＸビーム１２のＹガイド面及びＹビーム１３のＸガイド面との対向面には力の伝達と緒駆動ガイドを行う図示しない静圧軸受が配置されているので、常に両ビームの交点の位置に移動テーブル１が位置する。
【００５１】
Ｘビーム１２及びＹビーム１３の両端にはそれぞれＸスライダー１６，１６’とＹスライダー１４，１４’が締結されており、各スライダーの下面にはそれぞれ静圧軸受が配置されているので、Ｘビーム１２とＸスライダー１６，１６’の結合体はＸ方向に移動可能であり、Ｙビーム１３とＹスライダー１４，１４’の結合体はＹ方向に移動可能である（図２（ｂ）を参照）。
【００５２】
Ｘスライダー１６，１６’及びＹスライダー１４，１４’には、それぞれＸリニアモーター可動子１７，１７’及びＹリニアモーター可動子２，２’が締結されており、各リニアモーターで発生した推力によって各スライダーが駆動される。Ｘリニアモーター可動子１７，１７’とＹリニアモーター可動子には対向してＸリニアモーター固定子１８，１８’及びＹリニアモーター固定子３，３’が配置されており、これらで各移動方向のリニアモーターが構成されている。
【００５３】
ここで、Ｘリニアモーター固定子１８，１８’とＹリニアモーター固定子３，３’は、ステージ定盤４に対して静圧軸受７，７’（Ｘリニアモーター側は図示せず）によって非接触に支持され、同時にＸヨーイングガイド２０，２０’とＹヨーイングガイド５，５’に対しても静圧軸受１９，１９’、６，６’によって非接触に支持されており、それぞれＸ方向及びＹ方向に沿って移動可能である。
【００５４】
＜駆動反力の吸収＞
また、このＸリニアモーター固定子１８，１８’とＹリニアモーター固定子３，３’は、それぞれ所定の質量を持ち、第１実施形態と同様に反力カウンターの機能を備えている。Ｘリニアモーター可動子１７，１７’及びＹリニアモーター可動子２，２’はそれぞれＸスライダー１６，１６’及びＹスライダー１４，１４’に締結されており、それぞれＸ方向及びＹ方向に移動可能である。そして、Ｘスライダー１６，１６’及びＹスライダー１４，１４’はそれぞれＸビーム１２及びＹビーム１３に締結され、それぞれのビームがそれぞれＸ及びＹ方向に移動することで、その交点に位置する移動テーブル１がＸ方向及びＹ方向に駆動することができる。
【００５５】
各リニアモーターの推力により移動テーブル１をＸ方向及びＹ方向に駆動させることにより、Ｘリニアモーター固定子１８，１８’とＹリニアモーター固定子３、３’は、それぞれ移動テーブル１のＸ方向及びＹ方向の移動において作用する駆動反力を受けることになる。
【００５６】
この駆動反力によりＸリニアモーター固定子１８，１８’とＹリニアモーター固定子３、３’がステージ定盤４の上を移動テーブル１の移動方向とは逆向きのＸ方向及びＹ方向に移動する。Ｘリニアモーター固定子１８，１８’とＹリニアモーター固定子３、３’がステージ定盤４の上をＸ方向及びＹ方向に移動することにより、その駆動反力が固定子の運動エネルギに変換され、駆動反力を打ち消すことができるので、駆動反力がステージ定盤４に伝達されるのを防止することができ、リニアモーター固定子３、３’及び１８、１８’は反力カウンターの役割を果たすことになる。
【００５７】
例えば、移動テーブル１を＋Ｘ方向に駆動すると、Ｘリニアモーター固定子１８，１８’は−Ｘ方向に駆動反力を受けて−Ｘ方向に移動し、また、移動テーブル１を＋Ｙ方向に駆動すると、Ｙリニアモーター固定子３，３’は−Ｙ方向に駆動反力を受けて−Ｙ方向に移動することになる。
【００５８】
＜重心まわりのモーメントの吸収＞
ところが、ここでも第１実施形態で説明したように、移動するテーブルやその組合わせからなる全体の重心高さの不一致によるモーメントの影響が問題となる。例えば、Ｘ方向に移動テーブル１を移動させる場合を想定すると、移動テーブル１、微動テーブル９、反射ミラー１０、微動アクチュエーター１１及びＸビーム１２、Ｘスライダー１６，１６’とＸリニアモーター可動子１７，１７’と、からなる移動体（以下、「Ｘ方向移動体」という）全体の重心高さとＸリニアモーター固定子１８，１８’の重心高さが一致していないと、Ｙ軸回りのモーメント反力をキャンセルできず、そのＹ軸まわりのモーメント反力によりステージ定盤４を加振し、ひいては装置を設置する床の振動も励起し、自機ばかりではなく、他の装置に対する外乱（加振源）となる。
【００５９】
また、Ｙ方向に移動する場合も、移動テーブル１、微動テーブル９、反射ミラー１０、微動アクチュエーター１１、Ｙビーム１３、Ｙスライダー１４，１４’、Ｙリニアモーター可動子２，２’とからなる移動体（以下、「Ｙ方向移動体」という）全体の重心高さとＹリニアモーター固定子１８，１８’の重心高さが一致していないと、Ｘ軸回りのモーメント反力をキャンセルできず、ステージ定盤４を加振してしまう。
【００６０】
本実施形態では、上記のモーメント反力の影響を解消するために、Ｘ方向移動体全体の重心高さとＸリニアモーター固定子１８，１８’の重心高さが略一致するように構成し、さらに、Ｙ方向移動体全体の重心高さとＹリニアモーター固定子１８，１８’の重心高さとを略一致するように構成することにより、移動テーブル１の移動によって生じる駆動反力及び、ステージ定盤４に加わるモーメント反力を完全にキャンセルすることが可能になる。
【００６１】
さらに、本実施形態では、Ｘビーム１２とＸスライダー１６，１６’とＸリニアモーター可動子１７，１７’とからなる移動体（以下、「単Ｘ軸移動体」という）の重心高さ、及びＹビーム１３とＹスライダー１４，１４’とＹリニアモーター可動子２，２’とからなる移動体（以下、「単Ｙ軸移動体」）の重心高さとを、Ｘリニアモーター固定子１８，１８’及びＹリニアモーター固定子３，３’の重心高さをそれぞれ一致させることが望ましい。これにより、各リニアモーター固定子と単Ｘ移動体及び単Ｙ移動体との間の作用反作用の関係においても、ステージ定盤４に対してＸ軸回り及びＹ軸回りのモーメントを生じることなく、ステージ定盤４を励振するという問題は解消する。
【００６２】
＜リニアモータの作用線＞
さらに、本実施形態では、図１に示す通り、各リニアモーター可動子に加わる力の作用線の高さも、各リニアモーター固定子の重心高さと一致させることが望ましい。これにより、各リニアモーター固定子の重心高さに、リニアモーター推力が作用することになるので、Ｘリニアモーター固定子１８，１８’及びＹリニアモーター固定子３，３’単体の動作としても、その重心回りのモーメントを発生させることはないのでステージ定盤４に対する振動を励起することが避けられる。
【００６３】
以上の構成により、結果としてステージ定盤には移動テーブル１の移動方向であるＸ軸及びＹ軸方向の反力のみでなく、ｘ軸回り及びＹ軸回り及びｚ軸回りのそれぞれのモーメントも発生せず、ステージ定盤４の揺れや振動を励起することがない、ステージ装置が実現できる。
【００６４】
以上の構成により、移動テーブル１の移動により生じる駆動反力を、固定子の移動により吸収し、さらに、移動体の重心高さと、リニアモータ固定子の重心高さ、リニアモータ作用線（Ｇ３）の高さを一致させることにより、ｘ軸回りのモーメント、ｚ軸回りのモーメント反力の発生を防ぐことが可能になり、ステージ定盤４の揺れや振動を励起することがない、位置決め装置の実現が可能になる。
【００６５】
また、本実施形態では、移動テーブル１のガイド面とＹリニアモーター固定子３，３’のガイド面を同一の面（ステージ定盤４）として説明してきたが、これを平行な相異なる面上に構成した場合であっても、同様の効果が得られる。
【００６６】
＜第３実施形態＞
図３は本発明にかかる第３実施形態の位置決め装置の構成を説明する正面図であり、その平面図は図２（ａ）と同一である。図３において、図１及び図２と同じ構成要素は同一の参照番号を付している。本実施形態は、第２実施形態に対して、Ｙビームを上下２本で構成したところが異なっている。すなわち、１３０ａ，１３０ｂは上下二本で構成されたＹビームであり、それらの両側面には移動テーブル１のＸ方向の移動をガイドするＸガイド面が構成されており、このガイド面と、移動テーブル１との間には、図示しない静圧軸受が配置され、非接触により直動ガイド動作を行なっている。
【００６７】
本実施形態では、Ｘビーム１２を１本、Ｙビーム１３０ａ，１３０ｂを上下に配置した２本で構成しているので、Ｘビーム１２とＸスライダー１６，１６’及びＸリニアモーター可動子１７，１７’とから構成される単Ｘ軸移動体の重心高さと、Ｙビーム１３０ａ，１３０ｂとＹスライダー１４，１４’及びＹリニアモーター可動子２，２’とから構成される単Ｙ軸移動体の重心高さを略一致させることが、設計的により容易になる。
【００６８】
あるいは、本実施形態ではＸビーム１２を１本、Ｙビーム１３０ａ，１３０ｂを上下に配置した２本で構成しているので、Ｘビーム１２の側面部に構成されるＹガイド面の図心高さと、Ｙビーム１３０ａ，１３０ｂの側面部で構成されるＸガイド面の図心高さを一致させることができる。これら両ガイド面の図心高さは、Ｘビーム１２およびＹビーム１３０ａ，１３０ｂのＸ方向及びＹ方向の駆動力を、それぞれ移動テーブル１に伝達する時の力の作用線の高さに相当し、移動テーブル１の重心高さと、この図心の高さとの差が、移動テーブル１に加えられるモーメントになる。
【００６９】
従って、Ｘビーム１２の側面部に構成されるＹガイド面（１２ａ，１２ｂ）の図心高さと、Ｙビーム１３０ａ，１３０ｂの側面で構成されるＸガイド面の図心高さが同じなので、移動テーブル１のＸ方向の駆動とＹ方向の駆動とで与えられるモーメントが等しくなり、振動収束時間や最大ピッチング量などの動的な挙動をほぼ等しくすることだができる。
【００７０】
また、Ｘガイド面及びＹガイド面の図心の高さと、移動テーブル１，微動テーブル９，反射ミラー１１及び微動アクチュエーター１１とから構成される移動体全体の重心高さとを一致させることで、移動体全体の重心に各リニアモーター推力の伝達力が作用することになるので、その重心回りのモーメントを発生させないことになり、ステージ定盤１に対する振動を励起することが避けられる。
【００７１】
さらに、Ｘビーム１２とＸスライダー１６，１６’とＸリニアモーター可動子１７，１７’とから構成されるＸ移動体の重心高さと、Ｙビーム１３０ａ，１３０ｂとＹスライダー１４，１４’とＹリニアモーター可動子２，２’とから構成されるＹ移動体の重心高さ、及び、各リニアモーター固定子の推力作用線を一致させることが望ましい。これにより、これらＸ移動体及びＹ移動体の単体の駆動においても、その重心回りのモーメントが一切発生しないので、ステージ定盤４に対する振動を励起することが避けられる。
【００７２】
本実施形態は、Ｙビームを上下２本、Ｘビームを１本で構成した例について説明したが、逆にＸビームを上下２本、Ｙビームを１本で構成しても全く同一の効果が得られる。さらに、ビーム数を２本に限定するものではなく、３本以上の複数としてもよく、片方をあえて一本に限定する必要も無く、複数本同士であってもよい。片方を偶数本、他方を奇数本とすることができ、例えば片方を２本とし他方を３本としてビームを構成することも可能である。
【００７３】
＜第４実施形態（露光装置）＞
図８は、上記の位置決め装置を基板ステージ及び／または原版ステージとして組み込んだ露光装置の概略構成を示す図である。この露光装置は、原版ステージ５２０に保持された原版（レチクル、マスク）５２１を照明光学系５１０により照明し、原版５２１のパターンを投影光学系５３０を介して基板ステージ（ウエハステージ）５４０上の基板（ウエハ）５４１に投影し基板５４１を露光する。ここで、各ステージ５２０、５４０は、第１〜第３実施形態のいずれかにおいて説明した位置決め装置が適用されている。
【００７４】
上述の実施形態にかかる位置決め装置を組み込んだ露光装置によれば、移動テーブルの加減速の際に発生する駆動反力を、モーターの固定子を逆方向に移動させることによって運動エネルギーに変換して吸収し、同時に各移動部分の重心位置の高さを略一致させた構造により、モーメント反力によってステージ定盤に加わる励振をキヤンセルできるので、駆動反力及びモーメントに起因する定盤の揺れや振動が抑制でき、高速かつ高精度な位置決め、露光が可能になる。高速かつ高精度な位置決め装置を採用することにより露光装置のスループットの向上を図ることが可能になる。
【００７５】
＜第５実施形態（半導体製造プロセス）＞
次に、上記の露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図６は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。
【００７６】
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。
【００７７】
上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに転写する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【００７８】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、移動テーブルの重心高さと、リニアモータ固定子の重心高さ、リニアモータ作用線の高さを一致させることにより、モーメント反力の発生を防ぐことが可能になり、ステージ定盤の揺れや振動を励起することがない、高速かつ高精度な位置決め装置の実現が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の位置決め装置の構成を説明する図である。
【図２】第２実施形態の位置決め装置の構成を説明する図である。
【図３】第３実施形態の位置決め装置の構成を説明する図である。
【図４】重心位置の不一致により生じるモーメント反力を説明する図である。
【図５】実施形態にかかる位置決め装置を適用した露光装置の概略的な構成を説明する図である。
【図６】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。
【符号の説明】
１移動テーブル
２、２’ Ｙリニアモーター可動子
３、３’ Ｙリニアモーター固定子
４ステージ定盤
５、５’ Ｙヨーイングガイド
６、６’ 静圧軸受
９微動テーブル
１０反射ミラー
１１微動アクチュエーター
１２Ｘビーム
１３Ｙビーム
１４、１４’ Ｙスライダー
１６、１６’ Ｘスライダー
１７、１７’ Ｘリニアモーター可動子
１８、１８’ Ｘリニアモーター固定子
２０、２０’ Ｘヨーガイド

Claims

可動部と、該可動部の移動により生じる推進反力を吸収する反力吸収機構を有する位置決め装置において、
基準面と該基準面上を移動可能に支持されている可動部の重心位置の間の第１距離と前記基準面と前記反力吸収機構の重心位置の間の第２距離を略同一、および／または、前記第２距離と前記基準面と前記可動部を該基準面内に推進させるためのモーター可動子の間の第３距離を略同一にしていることを特徴とする位置決め装置。