JP2004228473A - 移動ステージ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】レチクルステージのガイド面を含む空間が露光光の光束を妨げない様にする。
【解決手段】反射型のレチクルＲを搭載するレチクルステージ３，７を有する移動ステージ装置において、空間をレチクルの反射面を含む平面で分割した際に、レチクルで反射させる露光光の光束が通過する空間とは反対側の空間にレチクルステージを移動させるためのガイド面２を配置した。
【選択図】 図１
【解決手段】反射型のレチクルＲを搭載するレチクルステージ３，７を有する移動ステージ装置において、空間をレチクルの反射面を含む平面で分割した際に、レチクルで反射させる露光光の光束が通過する空間とは反対側の空間にレチクルステージを移動させるためのガイド面２を配置した。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス等を製造するためのリソグラフィー技術に関するものであり、特にレチクルパターンを矩形状あるいは円弧状の帯状領域に限定してウエハに投影し、レチクルとウエハの一次元方向に同期的に走査させることによりレチクルパターンをウエハ上に転写する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より半導体集積回路に代表される半導体デバイスの製造工程の１つであるフォトリソグラフィー工程では、マスクまたはレチクル（以下レチクルと称する）に形成された回路パターン等を感光剤（フォトレジスト）が塗布されたウエハに露光するために、様々な露光装置が使用されてきた。
【０００３】
現在では半導体デバイスの微細化および高集積化に伴い、露光光の照射領域を移動させてレチクルの各露光領域を露光するいわゆるステッパと呼ばれる投影露光装置と、レチクルパターンを矩形状あるいは円弧状の帯状領域に限定してウエハに投影し、レチクルとエハの一次元方向に同期的に走査させることによりレチクルパターンをウエハに転写する、いわゆる走査型の投影露光装置が広く使用されている。上記の移動ステージ装置の駆動源には、リニアモータを用いるのが一般的であり、前述した走査型の投影露光装置に搭載されている従来の移動ステージ装置（特許文献１）を図６に示す。
【０００４】
この従来の移動ステージ装置は、レチクルステージベース１０１上に固定されたガイド１０２と、ガイド１０２に沿ってＹ軸方向（レチクルステージの走査方向をＹ軸と定義し、以下Ｙ軸方向と称する）に往復移動自在なレチクルステージ１０３と、レチクルステージ１０３の走行路に沿ってその両側に配置され、レチクルステージ１０３をＹ軸方向へ加速減速を行う一対のリニアモータ１０６ａ，１０６ｂとから構成される。なお、レチクルステージ１０３は静圧軸受（エアスライド）１０７と与圧機構によってガイド面から非接触で案内される。
【０００５】
レチクルステージ１０３上にはレチクルＲが吸引され、その下方には不図示の投影光学系があり、不図示のウエハステージによってウエハが保持されている。ウエハステージもレチクルステージと同様の駆動部を備えており同様に制御される。
【０００６】
ところで、一般に露光装置の解像度は、主に露光用照明光光源の波長λと投影光学系の開口数ＮＡにより決定される。すなわち、使用する露光用照明光光源の波長λが短くなるほど、または投影光学系の開口数ＮＡが大きくなるほどその解像度は向上する。このため、露光装置で使用される露光用照明光光源は、年々短波長化の道を辿ってきており、投影光学系の開口数ＮＡも増大している。
【０００７】
現在主流として使用されている露光装置ではＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｎｍ）あるいは、ＡｒＦエキシマレーザ（λ＝１９３ｎｍ）が露光用照明光光源として使用されており、更に波長の短いＦ２レーザ（λ＝１５７ｎｍ）を露光用照明光光源として使用した露光装置も実用段階に差し掛かっている。
【０００８】
しかしながら、実用最小線幅７０〜１００ｎｍ以下の回路パターンをウエハに転写するためには更に波長の短い光源が必要であり、前記要求を実現するため、その波長λが１３ｎｍ程度と前述の露光用照明光光源と比較しても一桁以上もその波長λが短いＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を露光用照明光光源と使用するＥＵＶ露光装置に注目が集まっている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−１２５３９号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のレチクルステージの構成で、反射型のレチクルを搭載するレチクルステージを構成する場合、以下のような解決すべき問題が存在する。ＥＵＶ光は物質に対する吸光が極めて著しいことから、透過型のレチクルでは、レチクル面での吸光により露光エネルギーの低下が著しい。
【００１０】
空間をレチクルの反射面を含む平面で分割した際、露光光の光束が通る空間とレチクルステージのガイド面が同一空間に存在してしまうと、露光光の光束が通る開口部をガイド部材に設けるなり、光学系の設計を複雑に行うことでガイド部が露光光の光束を妨げないようすることが必要となる。
【００１１】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、レチクルステージのガイド面を含む空間が露光光の光束を妨げない様にすることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる移動ステージ装置は、反射型のレチクルを搭載するレチクルステージを有する移動ステージ装置において、空間をレチクルの反射面を含む平面で分割した際に、前記レチクルで反射させる露光光の光束が通過する空間とは反対側の空間に前記レチクルステージを移動させるためのガイド面を配置したことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１４】
まず、本実施形態の概要について説明する。
【００１５】
本実施形態の移動ステージ装置は、反射型のレチクルを搭載するレチクルステージを有する移動ステージ装置において、空間をレチクルの反射面を含む平面で分割した際に、前記レチクルで反射させる露光光の光束が通過する空間とは反対側の空間に前記レチクルステージを移動させるためのガイド面を配置したことを特徴とする。
【００１６】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記レチクルステージは、前記移動ステージ装置のベースに対して非接触で移動可能に支持されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記レチクルステージは、前記移動ステージ装置のベースに設けられた前記ガイド面上を該ガイド面に沿って走査方向に非接触で往復移動する粗動ステージと、該粗動ステージ上に配置され６軸位置決め機構を備えた微動ステージとを備えることを特徴とする。
【００１８】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記レチクルの反射面とガイド面との間に、前記粗動ステージの駆動点を配置したことを特徴とする。
【００１９】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記粗動ステージの推力発生機構は、走査方向に平行に複数配置されたリニアモータであり、該リニアモータをそれぞれ独立に制御することにより、前記粗動ステージの回転姿勢の制御を行なうことを特徴とする。
【００２０】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記リニアモータの固定子は、前記ベースに対して非接触で移動可能に支持されており、前記粗動ステージの移動反力により前記粗動ステージの駆動方向と反対方向に移動するカウンターマスを備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記リニアモータの駆動点と前記固定子の重心位置が、少なくとも前記走査方向において略一致していることを特徴とする。
【００２２】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記粗動ステージの加速または減速に伴う発生力を前記微動ステージに非接触で伝達する電磁石をさらに備えることを特徴とする。
【００２３】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記レチクルの反射面は鉛直下向きに配置され、前記微動ステージは、前記粗動ステージに対して６軸方向に位置制御可能である６軸位置決め機構と、前記微動ステージの自重を支持する自重支持機構により、前記粗動ステージに対して非接触で支持されるとともに６軸方向に位置決めされることを特徴とする。
【００２４】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記自重支持機構は、磁力により前記微動ステージを前記粗動ステージ側に押し上げるように自重を支持することを特徴とする。
【００２５】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記６軸位置決め機構による前記微動ステージの位置制御が行なわれていない場合、前記微動ステージは前記磁力により粗動ステージ側に押し付けられ、前記粗動ステージに設けられた位置決め部に突き当たることにより位置及び姿勢が規制されることを特徴とする。
【００２６】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記位置決め部は、３個の球状体を円錐溝とＶ溝と平面にそれぞれ係合させることにより位置決めを行なうことを特徴とする。
【００２７】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記微動ステージの天板上に、前記微動ステージの鉛直方向であるＺ軸方向位置とローリングとピッチングを計測するための干渉計と、鉛直方向と垂直なＹ軸方向位置およびヨーイングを計測するための干渉計と、Ｙ軸及びＺ軸に直交するＸ軸方向位置を計測するための干渉計が搭載され、前記レチクルステージを支持しているベースと振動絶縁された投影光学系を支持しているベース上に、前記Ｚ軸方向位置とローリングとピッチングを計測するための長尺ミラーと、前記Ｙ軸方向位置およびヨーイングを計測するための短尺ミラーと、前記Ｘ軸方向位置を計測するための長尺ミラーとが搭載されていることを特徴とする。
【００２８】
また、本実施形態の露光装置は、上記の移動ステージ装置を備えたことを特徴とする。
【００２９】
また、本実施形態のデバイスの製造方法は、デバイスの製造方法であって、基板に感光材を塗布する工程と、感光材が塗布された基板の該感光材に請求項１４に記載の露光装置によりパターンを転写する工程と、パターンが転写された基板を現像する工程と、を含むことを特徴とする。
【００３０】
本実施形態の移動ステージ装置は、空間をレチクル反射面を含む平面で分割した際に、露光光の光束が通る空間とは反対側の空間にガイド面を構成することを特徴とする。
【００３１】
また、移動ステージ装置は、ベースに設けられたガイド面上をガイドに沿って走査方向に非接触で往復移動する粗動ステージと、６軸位置決め機構を備えた微動ステージの粗微動分離型ステージを備えていることが望ましい。
【００３２】
また、粗動ステージおよび粗動ステージの推力発生機構であるリニアモータの固定子は、ベースに対して非接触で支持され、非接触で駆動されることが望ましく、リニアモータ固定子は、粗動ステージが駆動される際、粗動ステージの駆動方向と反対方向に移動するカウンターマス機構を備えることが望ましい。
【００３３】
また、微動ステージは、粗動ステージに対して非接触で支持されており、粗動ステージの加速または減速に伴う発生力を微動ステージに対して非接触で伝達する電磁石を備えていることが望ましい。
【００３４】
また、微動ステージは、粗動ステージに対して、微動リニアモータにより６軸位置制御可能である６軸位置決め機構と、微動ステージの自重を支持する自重支持機構により非接触で支持され、非接触で駆動および位置決めされることが望ましい。
【００３５】
６軸位置決め機構による微動ステージの位置制御が非実行の際には、微動ステージが自重により脱落する恐れがあるため、自重支持機構で発生する磁石力は、常に微動ステージの自重よりも大きな力で微動ステージを粗動ステージ側に吸引する構成としておくことが望ましく、微動ステージが磁石力により、粗動ステージ側に吸引される際、その位置および姿勢は３個の球状体を円錐溝とＶ溝と平面にそれぞれ係合させるキネマティックカップリングによる突き当て部で保持される機構とすることが望ましい。
【００３６】
また、キネマティックカップリングによる位置決めは、レーザー干渉計等の初期位置として使用されることが望ましい。
【００３７】
微動ステージ天板上に、Ｚ位置およびωｘ位置（ローリング）、ωｙ位置（ピッチング）計測用の干渉計と、Ｙ位置およびωｚ位置（ヨーイング）計測用の干渉計と、Ｘ位置計測用干渉計が搭載され、レチクルステージを支持しているベースと振動絶縁された別のベース上に、Ｚ位置およびωｘ位置（ローリング）、ωｙ位置（ピッチング）計測用の長尺ミラーと、Ｙ位置およびωｚ位置（ヨーイング）計測用の短尺ミラーと、Ｘ位置計測用の長尺ミラーが搭載されていることが望ましい。
【００３８】
なお、上記の移動ステージ装置を備えた露光装置とそれを用いた半導体デバイスや表示装置の製造も本発明の範疇である。
【００３９】
以上のように構成される本実施形態では、反射型のレチクルを搭載するレチクルステージのガイド面を、レチクル反射面を含む平面で分割した際に、露光光の光束が通る空間とは反対側の空間に構成することで、光学系の設置を自由かつ容易なものとすると共に、レチクルステージのガイド部材に露光光の光束が通る開口部を設けずにすむことから、ガイド部の高剛性化と高精度化を実現できる。
【００４０】
また、微動ステージは、粗動ステージに対して磁石要素による自重支持機構と微動リニアモータによる６軸位置決め機構によって非接触で支持されていることから、リニアモータによる位置制御が行われない際には、微動ステージは自重により脱落する可能性を生じるため、自重支持機構で発生する磁石力を常に微動ステージの自重よりも大きな力としておくことで、自重方向のＺ軸アクチュエータの発熱を少なくできると同時に、微動ステージの脱落を防止することが出来る。
【００４１】
また、微動ステージが磁石力により粗動ステージ側に吸引される際、キネマティックカップリングによる位置決め部に突き当てられ保持されることで、レーザー干渉計等の初期位置の位置決め機能の役割も果たす。
【００４２】
また、微動ステージ天板上に微動ステージの位置決め精度低下の要因となる位置計測用のミラーを設けず、レチクルステージを支持しているベースと振動絶縁された投影光学系を支持するベース上に設けることで微動ステージの高精度化を実現できる。
【００４３】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。
【００４４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の移動ステージ装置の第１の実施形態の概略構成を示す図である。
【００４５】
本実施形態の移動ステージ装置は、レチクルベース１と、レチクルベース１上に固定された案内手段である平板状のガイド２と、ガイドに沿ってＹ軸方向（レチクルステージの走査方向をＹ軸、非走査方向をＸ軸と定義し、以下Ｙ軸方向、Ｘ軸方向と称する）に往復移動自在である粗動ステージ３と、粗動ステージ３の走行路に沿ってその両側に配置された一対のリニアモータ固定子４ａ，４ｂと、粗動ステージ３の両側面とそれぞれ一体的に設けられた一対のリニアモータ可動子５ａ，５ｂとを備え、リニアモータ固定子４ａ，４ｂとリニアモータ可動子５ａ，５ｂとで、それぞれ粗動ステージ３を走査方向に加速減速する手段である一対のリニアモータ６ａ，６ｂを構成する。両側のリニアモータ６ａ，６ｂを独立に制御することで、光軸回りの回転方向（光軸方向をＺ軸方向と定義し、以下Ｚ軸方向と称する）の位置決めも可能となっている。また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置、および各軸周りの回転ωｘ、ωｙ、ωｚの６軸方向の位置決め機構を備えた微動ステージ７が粗動ステージ３に非接触に搭載されている。なお、以下では、粗動ステージ３と微動ステージ７とをあわせたものをレチクルステージと呼ぶ。
【００４６】
微動ステージ７の天板上には、レチクルＲがレチクルチャック８により保持されており、空間をレチクル反射面（パターン面）を含む平面で分割した際に、露光光の光束が通る空間とは反対側の空間にレチクルステージのガイド面２および粗動ステージ３の駆動点が構成されている。
【００４７】
レチクルステージの下方には、図４に示すように、ウエハステージによって被露光体であるウエハＷが保持されており、ウエハステージもレチクルステージと同様の駆動部を有し、同様に制御される。レチクルの一部分に照射された帯状の露光光は、反射鏡により構成された投影光学系によってウエハＷに結像し、その帯状領域を露光して、レチクルパターンの転写を行う。レチクルステージとウエハステージを同期的に走行させることでレチクルパターン全体をウエハに転写する機構は従来の投影露光装置と同様である。この時、レチクルステージとウエハステージの走行位置はレーザ干渉計によって、それぞれ検出され各駆動部にフィードバックされる。また、レチクルステージの加速減速および露光中の加速制御は従来と同様である。
【００４８】
粗動ステージ３は、ガイド２上に往復移動を行うための基準となる平面２ｈ、２ｖを有している。ここで、平面２ｈは、ＸＹ平面と平行な面である。また、平面２ｖは、ＹＺ平面と平行な面である。
【００４９】
粗動ステージ３は、静圧軸受１０ａにより、ガイド側面に設けられた基準面２に対して非接触で支持および案内が行われる。さらに、粗動ステージ３は、ガイド上面２ｈおよび側面２ｖとの間で吸引力を発生するための予圧機構を備えている。予圧機構に永久磁石を用いる場合は、ベースは磁性体に限られるが、予圧機構に真空吸引機構を用いる場合は、ベースの材料は特に限られるものではない。また、非接触での支持機構も、静圧軸受によるものに限られるものではなく、ローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型によるものでも良い。
【００５０】
また、粗動ステージ３の走行路に沿ってその両側に配置された一対のリニアモータ固定子４ａ，４ｂは、前述した粗動ステージ３と同様に、ベース１に設けられたガイド面に対して静圧軸受け１０により非接触で支持および案内が行われる様に構成されており、カウンターマス９ａ，９ｂを備えている。
【００５１】
上記構成により、粗動ステージ３をＹ軸（走査）方向に駆動を行った際、リニアモータ固定子４ａ，４ｂは、粗動ステージ３の駆動に伴う反力により粗動ステージ３の移動方向とは反対方向に移動する。この時リニアモータ固定子４ａ，４ｂの移動量は、粗動ステージ３とリニアモータ固定子４ａ，４ｂの質量比により決定される。これにより、粗動ステージ３が駆動する際の駆動反力がキャンセルされるので、ベース１を支える本体構造体が大きく振動されることが無くなる。また、粗動ステージ３のリニアモータ固定子４ａ，４ｂとのトータルでの重心位置も走査方向で移動も起こらないため、本体構造体の変形も発生しない。さらに、一対のリニアモータ６ａ，６ｂが左右独立しているので、Ｚ軸周りの回転方向の制御を行っても、それぞれのカウンターマス９ａ，９ｂの重心と駆動点が一致しているために、カウンターマス９ａ，９ｂに回転力が発生せず、支持する構造体には回転方向の反力も伝達せず、リニアモータ固定子６ａ，６ｂすなわちカウンターマス９ａ，９ｂのガイド機構はスキャン軸（Ｙ軸）方向のみで良い。
【００５２】
次に微動ステージの位置計測について説明する。
【００５３】
微動ステージ７には、Ｚ位置およびωｘ 位置（ローリング）、ωｙ 位置（ピッチング）計測用の干渉計１１ｚと、不図示のＹ位置およびωｚ 位置（ヨーイング）計測用の干渉計と、Ｘ位置計測用干渉計１１ｘが設けられ、レチクルステージを支持しているベース１と振動絶縁された別のベース１３上に、Ｚ位置およびωｘ 位置、ωｙ 位置計測用の長尺ミラー１２ｚと、不図示のＹ位置およびωｚ位置計測用の短尺ミラーと、Ｘ位置計測用の長尺ミラー１２ｘを設けることで、微動ステージの６自由度の位置を計測している。
【００５４】
上記の構成により、振動による微動ステージ７の位置決め精度低下の要因となる長尺ミラーを微動ステージ７上ではなく、レチクルステージを支持しているベース１と振動絶縁された投影光学系を支持するベース１３上に設ける構成となるので微動ステージの高精度化を実現できる。
【００５５】
次に、図２および図３を用いて、粗動ステージ３と微動ステージ７の関係を説明する。
【００５６】
図２は、図１において本実施形態の移動ステージ装置をレチクルＲに対して垂直に見た平面図である。図３Ａは図２のａｂ断面図、図３Ｂは図２のｂｂ断面図である。
【００５７】
本実施形態の移動ステージ装置において、粗微動ステージ間は、微動ステージの自重２７を支持する自重支持機構２１と、６軸位置決め機構２２、２３、２４と、粗動ステージ３のリニアモータ６ａ，６ｂで発生したＹ軸方向の加速または減速に伴う発生力を微動ステージ７に対して非接触で伝達する電磁石２５と、キネマティックカップリングによる位置決め部２６とを備えて構成される。
【００５８】
粗動ステージ３に対して、重力方向（下側）に６軸方向に非接触で位置決め可能な微動ステージ７を搭載しており、粗動ステージ３に対して微動ステージ７を非接触で支持することで、粗動ステージ３の挙動（振動）が微動ステージ７に伝わらない構成となっている。
【００５９】
６軸方向に位置決めを行うためのアクチュエータは非接触での駆動および、高精度な位置決めが要求されるため、リニアモータ２２、２３、２４を用いることが望ましい。この場合、配線などの都合上、固定側（粗動ステージ側）２２ａ、２３ａ、２４ａにコイル、可動側（微動ステージ側）２２ｂ、２３ｂ、２４ｂに永久磁石を設けることが望ましい。
【００６０】
リニアモータとしては、微動ステージ７をＸ軸方向に駆動するためのＸ方向微動リニアモータ２２、Ｙ軸方向に駆動するためのＹ方向微動リニアモータ２３、Ｚ軸方向に駆動するためのＺ方向微動リニアモータ２４を備えている。本実施形態では、Ｘ方向微動リニアモータ２２およびＹ方向微動リニアモータ２３を各２個づつ設けている。このような構成とすることで、各軸方向の移動だけではなくＺ軸周りの回転方向ωｚにも駆動することができる。また、Ｚ方向微動リニアモータ２４を３個設けたことで、Ｚ方向の移動だけではなくチルト方向（ωｘ、ωｙ）にも駆動することができる。
【００６１】
本実施形態では、微動ステージの６軸位置決め機構に７個の微動リニアモータを用いる例を示したが、この構成に限定されるものではなく、６軸方向の推力が出せるような構成であれば良い。
【００６２】
粗動ステージ３に対する微動ステージ７の初期位置は、キネマティックカップリングによる位置決め部２６で決められる。位置決め部２６は、円周方向に等間隔で３個の球状体を設け、それら１個ずつを円錐溝とＶ溝と平面にそれぞれ係合させることにより、６軸方向の位置を拘束し位置決めを行うものである。
【００６３】
次に電磁継ぎ手について、図３Ａを用いて説明する。
【００６４】
本実施形態において、微動ステージ３のＸＹ軸方向の微動リニアモータ２２、２３は、わずかな位置決めを行うためのものでありその発生推力は小さく、そのまま長距離に渡って推力を付与することはできない。
【００６５】
そこで、粗動ステージ３の中央部には、粗動ステージ３のリニアモータ６ａ，６ｂで発生したＹ軸方向の加速または減速に伴う発生力を微動ステージに対して非接触で伝達するＥ形電磁石２５ａが、Ｙ軸方向と直交する形で配置されており、一方微動ステージの中央部には、これに対応する磁性体ブロック２５ｂが備えられている。ここで、電磁石はコイルに電流を流したときに磁性体に対して吸引力を発生できるものであればどのようなものでもよく、本実施形態のようなＥ形状に限定されるものではない。
【００６６】
電磁石２５ａと磁性体ブロック２５ｂ間には、電磁石のコイルに流す電流の向きに関係なく吸引力しか発生しないので、駆動方向について＋方向に吸引力を発生する電磁石と−方向に吸引力を発生する電磁石とを対に設けることで、Ｙ軸±方向で大きな吸引力を与え、加速減速に伴う発生力を非接触で微動ステージ７へと伝達する。
【００６７】
以上の構成とすることで、ＸＹ軸微動リニアモータ２２、２３は微動ステージのわずかな位置制御のみを行えば良く、ＸＹ軸微動リニアモータ２２、２３には実質的に発熱が問題となるような電流は流れないようになっている。
【００６８】
次に自重支持機構について、図３Ｂを用いて説明する。
【００６９】
自重支持機構２１は、互いに磁石力の作用する磁石２１ａと磁石２１ｂおよびヨーク２１ｃから構成される。同極磁石同士を対面させる構成とし、同極磁石間で発生するＺ軸方向へのスラスト力（微動ステージを粗動ステージ側へ引き上げる力）を利用して微動ステージ７の自重支持を行う。また、Ｚ軸方向以外の力を相殺するため対面磁石はＺ軸に対して対称に配置されている。
【００７０】
以上の構成とすることで、Ｚ方向微動リニアモータ２４には微動ステージの自重を支持する機能を持たせず専ら位置制御のみをさせれば良いことから、Ｚ軸微動リニアモータ２４には実質的に発熱が問題となるような電流は流れないような構成となっている。
【００７１】
また、自重支持機構２１で発生するＺ軸方向への磁石吸引力は、磁石吸引力＞微動ステージ自重２７の関係が常に成立する。
【００７２】
微動ステージ７は、粗動ステージ３に対して自重支持機構２１とリニアモータによる６軸位置決め機構２２、２３、２４によって、粗動ステージ３に対して非接触で支持が行われる構成であるため、Ｚ方向微動リニアモータ２４による微動ステージ７の位置制御が行われない際には、微動ステージ７には自重により脱落する可能性が生じる。
【００７３】
そこで、自重支持機構２１で発生する磁石吸引力を常に微動ステージの自重２７よりも大きな力としておくことで、微動ステージ７の位置決め制御が行われない際、微動ステージ７が自重支持機構２１の磁石吸引力により粗動ステージ３側に吸引される。
【００７４】
以上の構成とすることで、微動ステージ７の脱落を防止することができると同時に、微動ステージ７が磁石力により粗動ステージ３側に吸引される際、キネマティックカップリングによる位置決め部２６に突き当てられ保持されることで、レーザー干渉計等の初期位置の位置決め機能の役割も果たすことができる。
【００７５】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の移動ステージ装置の第２の実施形態の概略構成を示す図である。
【００７６】
これは、第１の実施形態の粗動リニアモータ固定子５およびカウンターマス９が非接触支持されるガイド面２を粗動リニアモータ固定子５およびカウンターマス９よりも下側に設けた実施形態である。
【００７７】
この構成では、ガイド面２に対して粗動ステージのリニアモータ固定子５およびカウンターマス９の自重が予圧として作用するので、第１の実施形態のように永久磁石等による予圧機構が必要ないという特徴を持つ。
【００７８】
また、本実施形態では粗動ステージのカウンターマス９を非接触支持するガイド面２ａは粗動ステージ３を非接触支持するガイド面２と一体構造としているが、カウンターマス９を非接触支持するガイド面２ａの構成は、特にこの構成に限られるものではなく、粗動ステージ３を非接触支持するガイド面２が支持される構造体とは、振動絶縁された別構造体から支持されていても良い。
【００７９】
その他の点は第１の実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００８０】
以上説明したように上記の実施形態によれば、露光光の光束が通る光路を妨げることが無く、光学系の設置を自由かつ容易なものとすると共に、レチクルステージのガイド部材に露光光の光束が通る開口部を設けずにすむことから、ガイド部の高剛性化と高精度化を実現できる。
【００８１】
次に、こ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７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。
【００８２】
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。
【００８３】
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５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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。
【００８４】
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。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レチクルステージのガイド面を含む空間が露光光の光束を妨げない様にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の移動ステージ装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の移動ステージ装置における粗動ステージおよび微動ステージ間の関係を示す概略図である。
【図３Ａ】図２のａｂ断面を示す図である。
【図３Ｂ】図２のｂｂ断面を示す図である。
【図４】第１および第２の実施形態の移動ステージ装置を用いた走査型露光装置の概略構成を示す図である。
【図５】第２の実施形態の移動ステージ装置の概略構成を示す図である。
【図６】従来の移動ステージ装置の概略構成を示す図である。
【図７】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 ベース
２ ガイド
３ 粗動ステージ
４ 粗動リニアモータ固定子
５ 粗動リニアモータ可動子
６ 粗動リニアモータ
７ 微動ステージ
８ チャック
９ カウンターマス
１０ 静圧軸受
１１ 干渉計
１２ 計測用ミラー
１３ 投影光学系を支持するベース
２１ 自重支持機構
２２ Ｘ軸方向微動リニアモータ
２３ Ｙ軸方向微動リニアモータ
２４ Ｚ軸方向微動リニアモータ
２５ 電磁継ぎ手
２６ キネマティックカップリングによる位置決め部
２７ 微動ステージ自重
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス等を製造するためのリソグラフィー技術に関するものであり、特にレチクルパターンを矩形状あるいは円弧状の帯状領域に限定してウエハに投影し、レチクルとウエハの一次元方向に同期的に走査させることによりレチクルパターンをウエハ上に転写する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より半導体集積回路に代表される半導体デバイスの製造工程の１つであるフォトリソグラフィー工程では、マスクまたはレチクル（以下レチクルと称する）に形成された回路パターン等を感光剤（フォトレジスト）が塗布されたウエハに露光するために、様々な露光装置が使用されてきた。
【０００３】
現在では半導体デバイスの微細化および高集積化に伴い、露光光の照射領域を移動させてレチクルの各露光領域を露光するいわゆるステッパと呼ばれる投影露光装置と、レチクルパターンを矩形状あるいは円弧状の帯状領域に限定してウエハに投影し、レチクルとエハの一次元方向に同期的に走査させることによりレチクルパターンをウエハに転写する、いわゆる走査型の投影露光装置が広く使用されている。上記の移動ステージ装置の駆動源には、リニアモータを用いるのが一般的であり、前述した走査型の投影露光装置に搭載されている従来の移動ステージ装置（特許文献１）を図６に示す。
【０００４】
この従来の移動ステージ装置は、レチクルステージベース１０１上に固定されたガイド１０２と、ガイド１０２に沿ってＹ軸方向（レチクルステージの走査方向をＹ軸と定義し、以下Ｙ軸方向と称する）に往復移動自在なレチクルステージ１０３と、レチクルステージ１０３の走行路に沿ってその両側に配置され、レチクルステージ１０３をＹ軸方向へ加速減速を行う一対のリニアモータ１０６ａ，１０６ｂとから構成される。なお、レチクルステージ１０３は静圧軸受（エアスライド）１０７と与圧機構によってガイド面から非接触で案内される。
【０００５】
レチクルステージ１０３上にはレチクルＲが吸引され、その下方には不図示の投影光学系があり、不図示のウエハステージによってウエハが保持されている。ウエハステージもレチクルステージと同様の駆動部を備えており同様に制御される。
【０００６】
ところで、一般に露光装置の解像度は、主に露光用照明光光源の波長λと投影光学系の開口数ＮＡにより決定される。すなわち、使用する露光用照明光光源の波長λが短くなるほど、または投影光学系の開口数ＮＡが大きくなるほどその解像度は向上する。このため、露光装置で使用される露光用照明光光源は、年々短波長化の道を辿ってきており、投影光学系の開口数ＮＡも増大している。
【０００７】
現在主流として使用されている露光装置ではＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｎｍ）あるいは、ＡｒＦエキシマレーザ（λ＝１９３ｎｍ）が露光用照明光光源として使用されており、更に波長の短いＦ２レーザ（λ＝１５７ｎｍ）を露光用照明光光源として使用した露光装置も実用段階に差し掛かっている。
【０００８】
しかしながら、実用最小線幅７０〜１００ｎｍ以下の回路パターンをウエハに転写するためには更に波長の短い光源が必要であり、前記要求を実現するため、その波長λが１３ｎｍ程度と前述の露光用照明光光源と比較しても一桁以上もその波長λが短いＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を露光用照明光光源と使用するＥＵＶ露光装置に注目が集まっている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−１２５３９号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のレチクルステージの構成で、反射型のレチクルを搭載するレチクルステージを構成する場合、以下のような解決すべき問題が存在する。ＥＵＶ光は物質に対する吸光が極めて著しいことから、透過型のレチクルでは、レチクル面での吸光により露光エネルギーの低下が著しい。
【００１０】
空間をレチクルの反射面を含む平面で分割した際、露光光の光束が通る空間とレチクルステージのガイド面が同一空間に存在してしまうと、露光光の光束が通る開口部をガイド部材に設けるなり、光学系の設計を複雑に行うことでガイド部が露光光の光束を妨げないようすることが必要となる。
【００１１】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、レチクルステージのガイド面を含む空間が露光光の光束を妨げない様にすることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる移動ステージ装置は、反射型のレチクルを搭載するレチクルステージを有する移動ステージ装置において、空間をレチクルの反射面を含む平面で分割した際に、前記レチクルで反射させる露光光の光束が通過する空間とは反対側の空間に前記レチクルステージを移動させるためのガイド面を配置したことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１４】
まず、本実施形態の概要について説明する。
【００１５】
本実施形態の移動ステージ装置は、反射型のレチクルを搭載するレチクルステージを有する移動ステージ装置において、空間をレチクルの反射面を含む平面で分割した際に、前記レチクルで反射させる露光光の光束が通過する空間とは反対側の空間に前記レチクルステージを移動させるためのガイド面を配置したことを特徴とする。
【００１６】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記レチクルステージは、前記移動ステージ装置のベースに対して非接触で移動可能に支持されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記レチクルステージは、前記移動ステージ装置のベースに設けられた前記ガイド面上を該ガイド面に沿って走査方向に非接触で往復移動する粗動ステージと、該粗動ステージ上に配置され６軸位置決め機構を備えた微動ステージとを備えることを特徴とする。
【００１８】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記レチクルの反射面とガイド面との間に、前記粗動ステージの駆動点を配置したことを特徴とする。
【００１９】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記粗動ステージの推力発生機構は、走査方向に平行に複数配置されたリニアモータであり、該リニアモータをそれぞれ独立に制御することにより、前記粗動ステージの回転姿勢の制御を行なうことを特徴とする。
【００２０】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記リニアモータの固定子は、前記ベースに対して非接触で移動可能に支持されており、前記粗動ステージの移動反力により前記粗動ステージの駆動方向と反対方向に移動するカウンターマスを備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記リニアモータの駆動点と前記固定子の重心位置が、少なくとも前記走査方向において略一致していることを特徴とする。
【００２２】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記粗動ステージの加速または減速に伴う発生力を前記微動ステージに非接触で伝達する電磁石をさらに備えることを特徴とする。
【００２３】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記レチクルの反射面は鉛直下向きに配置され、前記微動ステージは、前記粗動ステージに対して６軸方向に位置制御可能である６軸位置決め機構と、前記微動ステージの自重を支持する自重支持機構により、前記粗動ステージに対して非接触で支持されるとともに６軸方向に位置決めされることを特徴とする。
【００２４】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記自重支持機構は、磁力により前記微動ステージを前記粗動ステージ側に押し上げるように自重を支持することを特徴とする。
【００２５】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記６軸位置決め機構による前記微動ステージの位置制御が行なわれていない場合、前記微動ステージは前記磁力により粗動ステージ側に押し付けられ、前記粗動ステージに設けられた位置決め部に突き当たることにより位置及び姿勢が規制されることを特徴とする。
【００２６】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記位置決め部は、３個の球状体を円錐溝とＶ溝と平面にそれぞれ係合させることにより位置決めを行なうことを特徴とする。
【００２７】
また、本実施形態の移動ステージ装置において、前記微動ステージの天板上に、前記微動ステージの鉛直方向であるＺ軸方向位置とローリングとピッチングを計測するための干渉計と、鉛直方向と垂直なＹ軸方向位置およびヨーイングを計測するための干渉計と、Ｙ軸及びＺ軸に直交するＸ軸方向位置を計測するための干渉計が搭載され、前記レチクルステージを支持しているベースと振動絶縁された投影光学系を支持しているベース上に、前記Ｚ軸方向位置とローリングとピッチングを計測するための長尺ミラーと、前記Ｙ軸方向位置およびヨーイングを計測するための短尺ミラーと、前記Ｘ軸方向位置を計測するための長尺ミラーとが搭載されていることを特徴とする。
【００２８】
また、本実施形態の露光装置は、上記の移動ステージ装置を備えたことを特徴とする。
【００２９】
また、本実施形態のデバイスの製造方法は、デバイスの製造方法であって、基板に感光材を塗布する工程と、感光材が塗布された基板の該感光材に請求項１４に記載の露光装置によりパターンを転写する工程と、パターンが転写された基板を現像する工程と、を含むことを特徴とする。
【００３０】
本実施形態の移動ステージ装置は、空間をレチクル反射面を含む平面で分割した際に、露光光の光束が通る空間とは反対側の空間にガイド面を構成することを特徴とする。
【００３１】
また、移動ステージ装置は、ベースに設けられたガイド面上をガイドに沿って走査方向に非接触で往復移動する粗動ステージと、６軸位置決め機構を備えた微動ステージの粗微動分離型ステージを備えていることが望ましい。
【００３２】
また、粗動ステージおよび粗動ステージの推力発生機構であるリニアモータの固定子は、ベースに対して非接触で支持され、非接触で駆動されることが望ましく、リニアモータ固定子は、粗動ステージが駆動される際、粗動ステージの駆動方向と反対方向に移動するカウンターマス機構を備えることが望ましい。
【００３３】
また、微動ステージは、粗動ステージに対して非接触で支持されており、粗動ステージの加速または減速に伴う発生力を微動ステージに対して非接触で伝達する電磁石を備えていることが望ましい。
【００３４】
また、微動ステージは、粗動ステージに対して、微動リニアモータにより６軸位置制御可能である６軸位置決め機構と、微動ステージの自重を支持する自重支持機構により非接触で支持され、非接触で駆動および位置決めされることが望ましい。
【００３５】
６軸位置決め機構による微動ステージの位置制御が非実行の際には、微動ステージが自重により脱落する恐れがあるため、自重支持機構で発生する磁石力は、常に微動ステージの自重よりも大きな力で微動ステージを粗動ステージ側に吸引する構成としておくことが望ましく、微動ステージが磁石力により、粗動ステージ側に吸引される際、その位置および姿勢は３個の球状体を円錐溝とＶ溝と平面にそれぞれ係合させるキネマティックカップリングによる突き当て部で保持される機構とすることが望ましい。
【００３６】
また、キネマティックカップリングによる位置決めは、レーザー干渉計等の初期位置として使用されることが望ましい。
【００３７】
微動ステージ天板上に、Ｚ位置およびωｘ位置（ローリング）、ωｙ位置（ピッチング）計測用の干渉計と、Ｙ位置およびωｚ位置（ヨーイング）計測用の干渉計と、Ｘ位置計測用干渉計が搭載され、レチクルステージを支持しているベースと振動絶縁された別のベース上に、Ｚ位置およびωｘ位置（ローリング）、ωｙ位置（ピッチング）計測用の長尺ミラーと、Ｙ位置およびωｚ位置（ヨーイング）計測用の短尺ミラーと、Ｘ位置計測用の長尺ミラーが搭載されていることが望ましい。
【００３８】
なお、上記の移動ステージ装置を備えた露光装置とそれを用いた半導体デバイスや表示装置の製造も本発明の範疇である。
【００３９】
以上のように構成される本実施形態では、反射型のレチクルを搭載するレチクルステージのガイド面を、レチクル反射面を含む平面で分割した際に、露光光の光束が通る空間とは反対側の空間に構成することで、光学系の設置を自由かつ容易なものとすると共に、レチクルステージのガイド部材に露光光の光束が通る開口部を設けずにすむことから、ガイド部の高剛性化と高精度化を実現できる。
【００４０】
また、微動ステージは、粗動ステージに対して磁石要素による自重支持機構と微動リニアモータによる６軸位置決め機構によって非接触で支持されていることから、リニアモータによる位置制御が行われない際には、微動ステージは自重により脱落する可能性を生じるため、自重支持機構で発生する磁石力を常に微動ステージの自重よりも大きな力としておくことで、自重方向のＺ軸アクチュエータの発熱を少なくできると同時に、微動ステージの脱落を防止することが出来る。
【００４１】
また、微動ステージが磁石力により粗動ステージ側に吸引される際、キネマティックカップリングによる位置決め部に突き当てられ保持されることで、レーザー干渉計等の初期位置の位置決め機能の役割も果たす。
【００４２】
また、微動ステージ天板上に微動ステージの位置決め精度低下の要因となる位置計測用のミラーを設けず、レチクルステージを支持しているベースと振動絶縁された投影光学系を支持するベース上に設けることで微動ステージの高精度化を実現できる。
【００４３】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。
【００４４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の移動ステージ装置の第１の実施形態の概略構成を示す図である。
【００４５】
本実施形態の移動ステージ装置は、レチクルベース１と、レチクルベース１上に固定された案内手段である平板状のガイド２と、ガイドに沿ってＹ軸方向（レチクルステージの走査方向をＹ軸、非走査方向をＸ軸と定義し、以下Ｙ軸方向、Ｘ軸方向と称する）に往復移動自在である粗動ステージ３と、粗動ステージ３の走行路に沿ってその両側に配置された一対のリニアモータ固定子４ａ，４ｂと、粗動ステージ３の両側面とそれぞれ一体的に設けられた一対のリニアモータ可動子５ａ，５ｂとを備え、リニアモータ固定子４ａ，４ｂとリニアモータ可動子５ａ，５ｂとで、それぞれ粗動ステージ３を走査方向に加速減速する手段である一対のリニアモータ６ａ，６ｂを構成する。両側のリニアモータ６ａ，６ｂを独立に制御することで、光軸回りの回転方向（光軸方向をＺ軸方向と定義し、以下Ｚ軸方向と称する）の位置決めも可能となっている。また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置、および各軸周りの回転ωｘ、ωｙ、ωｚの６軸方向の位置決め機構を備えた微動ステージ７が粗動ステージ３に非接触に搭載されている。なお、以下では、粗動ステージ３と微動ステージ７とをあわせたものをレチクルステージと呼ぶ。
【００４６】
微動ステージ７の天板上には、レチクルＲがレチクルチャック８により保持されており、空間をレチクル反射面（パターン面）を含む平面で分割した際に、露光光の光束が通る空間とは反対側の空間にレチクルステージのガイド面２および粗動ステージ３の駆動点が構成されている。
【００４７】
レチクルステージの下方には、図４に示すように、ウエハステージによって被露光体であるウエハＷが保持されており、ウエハステージもレチクルステージと同様の駆動部を有し、同様に制御される。レチクルの一部分に照射された帯状の露光光は、反射鏡により構成された投影光学系によってウエハＷに結像し、その帯状領域を露光して、レチクルパターンの転写を行う。レチクルステージとウエハステージを同期的に走行させることでレチクルパターン全体をウエハに転写する機構は従来の投影露光装置と同様である。この時、レチクルステージとウエハステージの走行位置はレーザ干渉計によって、それぞれ検出され各駆動部にフィードバックされる。また、レチクルステージの加速減速および露光中の加速制御は従来と同様である。
【００４８】
粗動ステージ３は、ガイド２上に往復移動を行うための基準となる平面２ｈ、２ｖを有している。ここで、平面２ｈは、ＸＹ平面と平行な面である。また、平面２ｖは、ＹＺ平面と平行な面である。
【００４９】
粗動ステージ３は、静圧軸受１０ａにより、ガイド側面に設けられた基準面２に対して非接触で支持および案内が行われる。さらに、粗動ステージ３は、ガイド上面２ｈおよび側面２ｖとの間で吸引力を発生するための予圧機構を備えている。予圧機構に永久磁石を用いる場合は、ベースは磁性体に限られるが、予圧機構に真空吸引機構を用いる場合は、ベースの材料は特に限られるものではない。また、非接触での支持機構も、静圧軸受によるものに限られるものではなく、ローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型によるものでも良い。
【００５０】
また、粗動ステージ３の走行路に沿ってその両側に配置された一対のリニアモータ固定子４ａ，４ｂは、前述した粗動ステージ３と同様に、ベース１に設けられたガイド面に対して静圧軸受け１０により非接触で支持および案内が行われる様に構成されており、カウンターマス９ａ，９ｂを備えている。
【００５１】
上記構成により、粗動ステージ３をＹ軸（走査）方向に駆動を行った際、リニアモータ固定子４ａ，４ｂは、粗動ステージ３の駆動に伴う反力により粗動ステージ３の移動方向とは反対方向に移動する。この時リニアモータ固定子４ａ，４ｂの移動量は、粗動ステージ３とリニアモータ固定子４ａ，４ｂの質量比により決定される。これにより、粗動ステージ３が駆動する際の駆動反力がキャンセルされるので、ベース１を支える本体構造体が大きく振動されることが無くなる。また、粗動ステージ３のリニアモータ固定子４ａ，４ｂとのトータルでの重心位置も走査方向で移動も起こらないため、本体構造体の変形も発生しない。さらに、一対のリニアモータ６ａ，６ｂが左右独立しているので、Ｚ軸周りの回転方向の制御を行っても、それぞれのカウンターマス９ａ，９ｂの重心と駆動点が一致しているために、カウンターマス９ａ，９ｂに回転力が発生せず、支持する構造体には回転方向の反力も伝達せず、リニアモータ固定子６ａ，６ｂすなわちカウンターマス９ａ，９ｂのガイド機構はスキャン軸（Ｙ軸）方向のみで良い。
【００５２】
次に微動ステージの位置計測について説明する。
【００５３】
微動ステージ７には、Ｚ位置およびωｘ 位置（ローリング）、ωｙ 位置（ピッチング）計測用の干渉計１１ｚと、不図示のＹ位置およびωｚ 位置（ヨーイング）計測用の干渉計と、Ｘ位置計測用干渉計１１ｘが設けられ、レチクルステージを支持しているベース１と振動絶縁された別のベース１３上に、Ｚ位置およびωｘ 位置、ωｙ 位置計測用の長尺ミラー１２ｚと、不図示のＹ位置およびωｚ位置計測用の短尺ミラーと、Ｘ位置計測用の長尺ミラー１２ｘを設けることで、微動ステージの６自由度の位置を計測している。
【００５４】
上記の構成により、振動による微動ステージ７の位置決め精度低下の要因となる長尺ミラーを微動ステージ７上ではなく、レチクルステージを支持しているベース１と振動絶縁された投影光学系を支持するベース１３上に設ける構成となるので微動ステージの高精度化を実現できる。
【００５５】
次に、図２および図３を用いて、粗動ステージ３と微動ステージ７の関係を説明する。
【００５６】
図２は、図１において本実施形態の移動ステージ装置をレチクルＲに対して垂直に見た平面図である。図３Ａは図２のａｂ断面図、図３Ｂは図２のｂｂ断面図である。
【００５７】
本実施形態の移動ステージ装置において、粗微動ステージ間は、微動ステージの自重２７を支持する自重支持機構２１と、６軸位置決め機構２２、２３、２４と、粗動ステージ３のリニアモータ６ａ，６ｂで発生したＹ軸方向の加速または減速に伴う発生力を微動ステージ７に対して非接触で伝達する電磁石２５と、キネマティックカップリングによる位置決め部２６とを備えて構成される。
【００５８】
粗動ステージ３に対して、重力方向（下側）に６軸方向に非接触で位置決め可能な微動ステージ７を搭載しており、粗動ステージ３に対して微動ステージ７を非接触で支持することで、粗動ステージ３の挙動（振動）が微動ステージ７に伝わらない構成となっている。
【００５９】
６軸方向に位置決めを行うためのアクチュエータは非接触での駆動および、高精度な位置決めが要求されるため、リニアモータ２２、２３、２４を用いることが望ましい。この場合、配線などの都合上、固定側（粗動ステージ側）２２ａ、２３ａ、２４ａにコイル、可動側（微動ステージ側）２２ｂ、２３ｂ、２４ｂに永久磁石を設けることが望ましい。
【００６０】
リニアモータとしては、微動ステージ７をＸ軸方向に駆動するためのＸ方向微動リニアモータ２２、Ｙ軸方向に駆動するためのＹ方向微動リニアモータ２３、Ｚ軸方向に駆動するためのＺ方向微動リニアモータ２４を備えている。本実施形態では、Ｘ方向微動リニアモータ２２およびＹ方向微動リニアモータ２３を各２個づつ設けている。このような構成とすることで、各軸方向の移動だけではなくＺ軸周りの回転方向ωｚにも駆動することができる。また、Ｚ方向微動リニアモータ２４を３個設けたことで、Ｚ方向の移動だけではなくチルト方向（ωｘ、ωｙ）にも駆動することができる。
【００６１】
本実施形態では、微動ステージの６軸位置決め機構に７個の微動リニアモータを用いる例を示したが、この構成に限定されるものではなく、６軸方向の推力が出せるような構成であれば良い。
【００６２】
粗動ステージ３に対する微動ステージ７の初期位置は、キネマティックカップリングによる位置決め部２６で決められる。位置決め部２６は、円周方向に等間隔で３個の球状体を設け、それら１個ずつを円錐溝とＶ溝と平面にそれぞれ係合させることにより、６軸方向の位置を拘束し位置決めを行うものである。
【００６３】
次に電磁継ぎ手について、図３Ａを用いて説明する。
【００６４】
本実施形態において、微動ステージ３のＸＹ軸方向の微動リニアモータ２２、２３は、わずかな位置決めを行うためのものでありその発生推力は小さく、そのまま長距離に渡って推力を付与することはできない。
【００６５】
そこで、粗動ステージ３の中央部には、粗動ステージ３のリニアモータ６ａ，６ｂで発生したＹ軸方向の加速または減速に伴う発生力を微動ステージに対して非接触で伝達するＥ形電磁石２５ａが、Ｙ軸方向と直交する形で配置されており、一方微動ステージの中央部には、これに対応する磁性体ブロック２５ｂが備えられている。ここで、電磁石はコイルに電流を流したときに磁性体に対して吸引力を発生できるものであればどのようなものでもよく、本実施形態のようなＥ形状に限定されるものではない。
【００６６】
電磁石２５ａと磁性体ブロック２５ｂ間には、電磁石のコイルに流す電流の向きに関係なく吸引力しか発生しないので、駆動方向について＋方向に吸引力を発生する電磁石と−方向に吸引力を発生する電磁石とを対に設けることで、Ｙ軸±方向で大きな吸引力を与え、加速減速に伴う発生力を非接触で微動ステージ７へと伝達する。
【００６７】
以上の構成とすることで、ＸＹ軸微動リニアモータ２２、２３は微動ステージのわずかな位置制御のみを行えば良く、ＸＹ軸微動リニアモータ２２、２３には実質的に発熱が問題となるような電流は流れないようになっている。
【００６８】
次に自重支持機構について、図３Ｂを用いて説明する。
【００６９】
自重支持機構２１は、互いに磁石力の作用する磁石２１ａと磁石２１ｂおよびヨーク２１ｃから構成される。同極磁石同士を対面させる構成とし、同極磁石間で発生するＺ軸方向へのスラスト力（微動ステージを粗動ステージ側へ引き上げる力）を利用して微動ステージ７の自重支持を行う。また、Ｚ軸方向以外の力を相殺するため対面磁石はＺ軸に対して対称に配置されている。
【００７０】
以上の構成とすることで、Ｚ方向微動リニアモータ２４には微動ステージの自重を支持する機能を持たせず専ら位置制御のみをさせれば良いことから、Ｚ軸微動リニアモータ２４には実質的に発熱が問題となるような電流は流れないような構成となっている。
【００７１】
また、自重支持機構２１で発生するＺ軸方向への磁石吸引力は、磁石吸引力＞微動ステージ自重２７の関係が常に成立する。
【００７２】
微動ステージ７は、粗動ステージ３に対して自重支持機構２１とリニアモータによる６軸位置決め機構２２、２３、２４によって、粗動ステージ３に対して非接触で支持が行われる構成であるため、Ｚ方向微動リニアモータ２４による微動ステージ７の位置制御が行われない際には、微動ステージ７には自重により脱落する可能性が生じる。
【００７３】
そこで、自重支持機構２１で発生する磁石吸引力を常に微動ステージの自重２７よりも大きな力としておくことで、微動ステージ７の位置決め制御が行われない際、微動ステージ７が自重支持機構２１の磁石吸引力により粗動ステージ３側に吸引される。
【００７４】
以上の構成とすることで、微動ステージ７の脱落を防止することができると同時に、微動ステージ７が磁石力により粗動ステージ３側に吸引される際、キネマティックカップリングによる位置決め部２６に突き当てられ保持されることで、レーザー干渉計等の初期位置の位置決め機能の役割も果たすことができる。
【００７５】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の移動ステージ装置の第２の実施形態の概略構成を示す図である。
【００７６】
これは、第１の実施形態の粗動リニアモータ固定子５およびカウンターマス９が非接触支持されるガイド面２を粗動リニアモータ固定子５およびカウンターマス９よりも下側に設けた実施形態である。
【００７７】
この構成では、ガイド面２に対して粗動ステージのリニアモータ固定子５およびカウンターマス９の自重が予圧として作用するので、第１の実施形態のように永久磁石等による予圧機構が必要ないという特徴を持つ。
【００７８】
また、本実施形態では粗動ステージのカウンターマス９を非接触支持するガイド面２ａは粗動ステージ３を非接触支持するガイド面２と一体構造としているが、カウンターマス９を非接触支持するガイド面２ａの構成は、特にこの構成に限られるものではなく、粗動ステージ３を非接触支持するガイド面２が支持される構造体とは、振動絶縁された別構造体から支持されていても良い。
【００７９】
その他の点は第１の実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００８０】
以上説明したように上記の実施形態によれば、露光光の光束が通る光路を妨げることが無く、光学系の設置を自由かつ容易なものとすると共に、レチクルステージのガイド部材に露光光の光束が通る開口部を設けずにすむことから、ガイド部の高剛性化と高精度化を実現できる。
【００８１】
次に、こ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７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。
【００８２】
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。
【００８３】
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５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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。
【００８４】
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。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レチクルステージのガイド面を含む空間が露光光の光束を妨げない様にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の移動ステージ装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の移動ステージ装置における粗動ステージおよび微動ステージ間の関係を示す概略図である。
【図３Ａ】図２のａｂ断面を示す図である。
【図３Ｂ】図２のｂｂ断面を示す図である。
【図４】第１および第２の実施形態の移動ステージ装置を用いた走査型露光装置の概略構成を示す図である。
【図５】第２の実施形態の移動ステージ装置の概略構成を示す図である。
【図６】従来の移動ステージ装置の概略構成を示す図である。
【図７】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 ベース
２ ガイド
３ 粗動ステージ
４ 粗動リニアモータ固定子
５ 粗動リニアモータ可動子
６ 粗動リニアモータ
７ 微動ステージ
８ チャック
９ カウンターマス
１０ 静圧軸受
１１ 干渉計
１２ 計測用ミラー
１３ 投影光学系を支持するベース
２１ 自重支持機構
２２ Ｘ軸方向微動リニアモータ
２３ Ｙ軸方向微動リニアモータ
２４ Ｚ軸方向微動リニアモータ
２５ 電磁継ぎ手
２６ キネマティックカップリングによる位置決め部
２７ 微動ステージ自重
Claims (1)
- 反射型のレチクルを搭載するレチクルステージを有する移動ステージ装置において、
空間をレチクルの反射面を含む平面で分割した際に、前記レチクルで反射させる露光光の光束が通過する空間とは反対側の空間に前記レチクルステージを移動させるためのガイド面を配置したことを特徴とする移動ステージ装置。
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