JP2006173238A - ステージ装置、露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 カウンターマスを有する２次元移動型ステージ装置であって、制御性を損なわずに大型化を回避しつつ、低コスト化が可能なステージ装置、露光装置等を提案する。
【解決手段】 ステージ装置４０が、交差する第１方向（Ｘ）及び第２方向（Ｙ）に往復移動可能な主移動体４１と、第１方向に往復移動可能に配置されて、主移動体４１の第１方向への移動時の反力を相殺する移動部材１５１，１５２と、主移動体４１と移動部材１５１，１５２とを載置するとともに、第２方向に往復移動可能に配置されて、主移動体４１の第２方向の移動時の反力を相殺するベース部材４２と、を備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、被加工物や被検査物等の試料を載置して定盤上を精密に２次元移動するステージ装置と、そのようなステージ装置を用いた露光装置等に関する。

回路パターンが描画されたマスク等に照明光（紫外線、Ｘ線、電子線等のエネルギー線）を照射して、等倍、所定の縮小倍率あるいは拡大倍率を有する投影光学系を介して感応基板（レジスト層が塗布された半導体ウエハやガラスプレート等）上に投影露光することにより、半導体デバイスや液晶表示デバイス等の回路パターンを形成するマイクロリソグラフィ装置が知られている。このようなマイクロリソグラフィ装置では、感応基板を載置してレーザ干渉計による位置サーボ制御の下で平面（ＸＹ平面）内で精密に２次元移動するステージ装置が設けられる。
ステージ装置では、可動ステージ本体をＸ方向或いはＹ方向に移動する際にリニアモータ等を駆動すると、可動ステージ本体の加速及び減速に伴って、可動ステージ本体の質量と加速度の積に応じた大きさの反力（ニュートン第３法則）が定盤に加わり、定盤と機械的に結合された投影光学系等に不要な振動を発生させたり、装置コラムに不要な応力を加えて構造物の機械的な配置、或いは構造物自体を歪ませたりする。この現象は、ステージの制御性能を劣化させるため、益々微細化する回路パターンの重ね合せ露光の精度を悪化させたり、投影パターン像のぶれによる解像不良を起こしたりする。そのため、今後量産化が進むと予測されている１Ｇ〜４Ｇビットクラス（最小線幅で０．２μｍ以下）の電子デバイスチップを製造する走査型の露光装置（ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置）への適用には必ずしも十分ではない。
このため、主可動体を駆動する際に生じる運動エネルギーを吸収するために、逆方向に運動するカウンターマスを設け、反力や振動を抑えた、運動量保存則を利用したステージ装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００３−５９７９７号公報

ところで、２次元移動するステージ装置のカウンターマスの方式としては、主可動体の四方にそれぞれカウンターマスを設ける方式（特許文献１参照）や、主可動体が載置される定盤をカウンターマスとして利用する方式等が提案されている。前者の方式では、主可動体の四方に配置されるカウンターマスに対して可動領域を確保しなければならないので、ステージ装置が大型化してしまい、特にステージ装置の保守作業性を悪化させてしまうという問題がある。一方、後者の方式では、大質量の定盤をカウンターマスとして利用するので、ステージ装置の大型化は避けられるが、定盤に回転力が加わりやすいので、この回転力を抑えるモータ類が必要となって機構が複雑化し、装置コストの上昇を招くという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、カウンターマスを有する２次元移動型ステージ装置であって、制御性を損なわずに大型化を回避しつつ、低コスト化が可能なステージ装置、露光装置、デバイスの製造方法を提案することを目的とする。

本発明に係るステージ装置、露光装置及びデバイスの製造方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、ステージ装置（４０）が、交差する第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）に往復移動可能な主移動体（４１）と、第１方向に往復移動可能に配置されて、主移動体の第１方向への移動時の反力を相殺する移動部材（１５１，１５２）と、主移動体と移動部材とを載置するとともに、第２方向に往復移動可能に配置されて、主移動体の第２方向の移動時の反力を相殺するベース部材（４２）と、を備えるようにした。
この発明によれば、主可動体の第１方向への移動の反力は移動部材により緩和され、第２方向への移動の反力はベース部材により緩和されるようにしたので、ステージ装置の第２方向の幅を第１方向の幅に比べて小さくすることが可能となる。これにより、ステージ装置の大型化、重量化を防止することができ、保守時に主可動体へのアクセスが容易になる。

上記構成において、移動部材（１５１，１５２）とベース部材（４２）との間に推力を与えて、移動部材とベース部材との間の相対位置を変更可能なアクチュエータ（１２１，１２２）を備え、アクチュエータの推力を用いて、ベース部材の重心廻りに発生するモーメントを低減させるように構成することができる。
また、移動部材（１５１，１５２）は、第２方向に離間して配置された複数の部材で構成することができる。
また、第２方向に関してベース部材（４２）を位置決めする位置決め機構（１３０）を更に設けることもできる。
また、ベース部材（４２）の第３方向における重心位置を、主移動体（４１）の第３方向における重心位置と略等しく設定してもよい。

第２の発明は、基板ステージ（４０）に保持された基板（Ｗ）上に所定のパターン（ＰＡ）を形成する露光装置（ＥＸ）において、基板ステージに、第１の発明のステージ装置（４０）を用いるようにした。
この発明によれば、ステージ装置の第１方向及び第２方向の移動による反力（反動）が良好に相殺されるので、微細なパターンを基板上に形成することができる。しかも、ステージ装置の大型化が抑制されているので、保守作業を良好に行うことができる。
また、基板（Ｗ）が走査方向に移動している間に該基板に対して所定のパターン（ＰＡ）を形成する露光装置（ＥＸ）にあっては、第２方向を走査方向に設定してもよい。

第３の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、リソグラフィ工程において第２の発明の露光装置（ＥＸ）を用いるようにした。
この発明によれば、微細なパターンを良好に形成できるので、高性能で低価格なデバイスを製造することが可能となる。

本発明によれば以下の効果を得ることができる。
ステージ装置の反力（反動）を抑制しつつ、ステージ装置の大型化、重量化を防止することができるので、良好な制御性と保守作業性を確保することができる。また、微細なパターンを良好に形成することが可能となる。更に、高性能で低価格なデバイスを製造することが可能となる。

以下、本発明のステージ装置、露光装置及びデバイスの製造方法実施形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の露光装置ＥＸを示す概略構成図である。露光装置ＥＸは、レチクル（マスク）Ｒとウエハ（基板）Ｗとを一次元方向に同期移動しつつ、レチクルＲに形成されたパターンＰＡを投影光学系３０を介してウエハＷ上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわち、いわゆるスキャニング・ステッパである。
そして、露光装置ＥＸは、露光光ＥＬを射出する露光用光源５、露光光ＥＬによりレチクルＲを照明する照明光学系１０、レチクルＲを保持して移動可能なレチクルステージ２０、レチクルＲから射出される露光光ＥＬをウエハＷ上に投射する投影光学系３０、ウエハＷを保持しつつ移動可能なウエハステージ４０、及びこれら各構成装置を支持するフレーム部５０等を備える。
なお、以下の説明において、投影光学系３０の光軸ＡＸと一致する方向をＺ方向、Ｚ方向に垂直な平面内でレチクルＲとウエハＷとの同期移動方向（走査方向）をＹ方向、Ｚ方向及びＹ方向に垂直な方向（非査方向）をＸ方向とする。また、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ方向、θＹ方向、及びθＺ方向とする。

露光用光源５から射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。

照明光学系１０は、レチクルステージ２０に支持されているレチクルＲを露光光ＥＬで照明するものであり、露光用光源５から射出された露光光ＥＬの照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるレチクルＲ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等（いずれも不図示）を有している。そして、レチクルＲ上の所定の照明領域は、照明光学系１０により均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。
なお、照明光学系１０の少なくともコンデンサレンズ等は、後述する本体コラム５７上に支持される。

レチクルステージ２０は、例えば真空吸着（又は静電吸着）によりレチクルＲを保持しつつ移動可能な可動テーブル２２と、テーブル２２をＸＹ平面内で移動可能に支持するレチクルステージベース２１とからなる。可動テーブル２２は、光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能であり、不図示のリニアモータ等により駆動される。
また、可動テーブル２２上には移動鏡２４が設けられ、また、移動鏡２４に対向する位置にはレーザ干渉計２６が設けられている。移動鏡２４は、レチクルステージ２０の位置を計測するためのレーザ干渉計２６用のミラーである。これにより、可動テーブル２２上のレチクルＲの２次元方向（ＸＹ方向）の位置、及びθＺ方向の回転角（場合によってはθｘ、θｙ方向の回転角も含む）は、レーザ干渉計２６によりリアルタイムで計測される。そして、レーザ干渉計２６の計測結果は不図示の制御装置に出力され、その計測結果に基づいてリニアモータ等を駆動することで、可動テーブル２２に支持されているレチクルＲのＸ方向、Ｙ方向、θＺ方向の位置、移動速度等が制御される。
なお、レチクルステージ２０は、後述する本体コラム５７上に支持される。

投影光学系３０は、レチクルＲのパターンを所定の投影倍率βでウエハＷに投影露光するものである。投影光学系３０は、ウエハＷ側の先端部に設けられた光学素子を含む複数の光学素子で構成されており、これら光学素子は鏡筒３２で支持されている。投影光学系３０の先端部の光学素子は、鏡筒３２に対して着脱（交換）可能に設けられる。
投影光学系３０は、投影倍率βが、例えば１／４、１／５、あるいは１／８の縮小系である。また、投影光学系３０は、等倍系及び拡大系のいずれでもよい。
なお、投影光学系３０の鏡筒３２の外壁にはフランジ３４が設けられ、後述する鏡筒保持コラム５６の開口部５６ａに挿入されて、フランジ３４を介して鏡筒保持コラム５６に支持される。

ウエハステージ（ステージ装置、基板ステージ）４０は、ウエハＷを保持しつつ、Ｘ方向，Ｙ方向，及びθＺ方向の３自由度方向に移動可能なＸＹテーブル（主可動体）４１と、ＸＹテーブル４１をＸＹ平面内で移動可能に支持するウエハ定盤（ベース部材）４２とを備えている。なお、ＸＹテーブル４１は、後述するリニアモータ等により駆動される。
また、ＸＹテーブル４１上には移動鏡４４が設けられて、また、移動鏡４４に対向する位置にはレーザ干渉計４５が設けられている。ＸＹテーブル４１上のウエハＷの２次元方向（ＸＹ方向）の位置、及びθＺ方向の回転角（場合によっては、θＸ方向、θＹ方向の回転角も含む）は、レーザ干渉計４５によりリアルタイムで計測される。そして、レーザ干渉計４５の計測結果は、制御装置に出力され、その計測結果に基づいてリニアモータ等を駆動することで、ＸＹテーブル４１に支持されているウエハＷのＸ軸方向，Ｙ軸方向及びθＺ方向の位置、移動速度等が制御される。
また、ウエハステージ４０は、エアベアリング（エアパッド）４３により、床面Ｆ上に浮上支持される。したがって、ウエハステージ４０は、エアベアリング（エアパッド）４３の作用によって殆ど摩擦の無い状態でＸ方向，Ｙ方向及びθＺ方向に、自由に微動することが可能となっている。
なお、ウエハステージ４０の詳細構成については、後述する。

フレーム部５０は、防振マウント５２、鏡筒保持コラム５６、本体コラム５７等を備える。
防振マウント５２は、床面Ｆ上に設置されて露光装置ＥＸ全体の荷重を支えるとともに、床面Ｆから露光装置ＥＸへの振動伝播の防止、露光装置ＥＸ本体において発生した振動の吸収、或いは露光装置ＥＸ本体の傾斜の防止を行う３個のアクティブな防振マウント５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ（５２Ｃは不図示）から構成される。各防振マウント５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃは、露光装置ＥＸの自重を受けるとともに、内蔵のアクチュエータによってＺ方向の推力を発生する上下動可能なピストン状の荷重印加部５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ（５３Ｃは不図示）を備えている。さらに、各荷重印加部５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃの上には、剛体部材５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ（５４Ｃは不図示）が固着されている。各剛体部材５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃは、投影光学系３０が取り付けられる鏡筒保持コラム５６の周囲３ヶ所に結合され、鏡筒保持コラム５６の上に配置される投影光学系３０や他の構造体（本体コラム５７、レチクルステージ２０等）の荷重を支える。

鏡筒保持コラム５６は、中央に開口部５６ａを有する板状部材であり、投影光学系３０を貫通支持する。そして、投影光学系３０と鏡筒保持コラム５６の間には、（キネマティックマウント）が設けられ、投影光学系３０のあおり角を調整することができる。
また、鏡筒保持コラム５６上の周囲３ヶ所には、フレーム状の本体コラム５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃ（５７Ｃは不図示）が設けられ、その上方には上述したように、レチクルステージ２０等が固定される。

次に、ウエハステージ４０について詳述する。図２は、ウエハステージ４０の構成を示す斜視図である。
上述したように、ＸＹテーブル４１とウエハ定盤４２を備える。そして、ＸＹテーブル４１の上面には、ウエハＷを吸着保持するウエハホルダ４１ａが配置される。また、下面には不図示のエアベアリングが配置されて、ウエハ定盤４２上に非接触に支持される。
また、ＸＹテーブル４１の側面には、Ｘ方向とＹ方向に貫通する開口がそれぞれ設けられ、各開口にはＸガイドバー１０２及びＹガイドバー１０３が延設される。つまり、ＸＹテーブル４１は、Ｘガイドバー１０２及びＹガイドバー１０３に沿って、Ｘ方向及びＹ方向に案内される。

ウエハステージ４０のＹ方向の両端には、ＸＹテーブル４１をＸ方向に大きく移動させるリニアモータ１０５，１０６が設けられる。
リニアモータ１０５，１０６は、Ｙガイドバー１０３の両端に配置されてコイル巻き線を収納した可動子１０５Ａ，１０６Ａ（不図示）と、可動子１０５Ａ，１０６ＡのＺ方向の面に対向し、かつＸ方向に積層配置された板状の永久磁石からなる固定子１０５Ｂ，１０６Ｂとを組み合わせて構成される。
固定子１０５Ｂ，１０６Ｂが固定される部材は、Ｘ方向に延設された重量部材であって、カウンターマス（移動部材）１５１，１５２を構成する。すなわち、ウエハ定盤４２とカウンターマス１５１，１５２との間には、それぞれリニアスライダー方式のエアベアリング（不図示）が配置されており、リニアモータ１０５，１０６を駆動してＸＹテーブル４１をＸ方向に移動させた際には、カウンターマス１５１，１５２がその反動を抑える（反力をキャンセルする）ように、反対方向に直線移動するようになっている。

ウエハステージ４０のＸ方向の両端には、ＸＹテーブル４１をＸ方向に大きく移動させるリニアモータ１１５，１１６が設けられる。
リニアモータ１１５，１１６は、ウエハ定盤４２上にコイル巻き線をＹ方向に積層配置した固定子１１５Ｂ，１１６Ｂと、固定子１１５Ｂ，１１６ＢのＸ方向の面に対向するように配置された板状の永久磁石からなり、Ｘガイドバー１０３の両端に固定された可動子１１５Ａ，１１６Ａとを組み合わせて構成される。
固定子１１５Ｂ，１１６Ｂが固定されるウエハ定盤４２は、上述したように、Ｘ方向、Ｙ方向及びθＺ方向に移動可能であって、カウンターマスとして機能する。すなわち、リニアモータ１１５，１１６を駆動してＸＹテーブル４１をＹ方向に移動させた際には、ウエハ定盤４２がその反動を抑える（反力をキャンセルする）ように、反対方向に移動するようになっている。

また、カウンターマス１５１，１５２は、例えば、露光装置ＥＸ全体の僅かな傾斜や床面Ｆの僅かな振動等によって、Ｘ方向に僅かずつ変位してしまうという不都合を生じ得る。そこで、カウンターマス１５１，１５２をあるタイミングで自動的に中立位置に復帰させるために、リニアモータ（アクチュエータ）１２１，１２２（図３参照）がカウンターマス１５１，１５２のＹ方向の外側に設けられている。具体的には、リニアモータ１２１（１２２）の固定子１２１Ｂ（１２２Ｂ）はウエハ定盤４２のＹ方向の側部に取り付けられ、可動子１２１Ａ（１２２Ａ）はカウンターマス１５１，１５２のＹ方向の側面に取り付けられる。
また、リニアモータ１２１，１２２は、カウンターマス１５１，１５２が所定の位置に移動させるためにも使用される。つまり、ＸＹテーブル４１とカウンターマス１５１，１５２との質量比は予め決まっているので、ＸＹテーブル４１の移動量（目標位置）が決まれば、運動量保存則を満足させるためのカウンターマス１５１，１５２の移動量（目標位置）が求まる。そこで、前記制御装置によって、カウンターマス１５１，１５２が所定の位置に移動するようにリニアモータ１２１，１２２を位置制御することで、ＸＹテーブル４１の移動によって生じる反力をキャンセルすることができる。また、制御装置を介して、リニアモータ１２１，１２２を、ＸＹテーブル４１移動時の反力の一部のみがキャンセルさせるような位置にカウンターマス１５１，１５２を位置決めするように制御することもできる。また、制御装置によって、リニアモータ１２１，１２２の速度が所定の速度となるような制御を行うことも可能である。
なお、リニアモータ１２１，１２２は、ローレンツ力を推力とするＶＣＭ型、磁力を推力とする電磁石型（ソーヤモータ等）のいずれであってもよい。磁石ユニットとコイルユニットをどちらに取り付けるかも任意であるが、固定子１２１Ｂ，１２２Ｂと可動子１２１Ａ，１２２Ａのうち、質量の大きい方をカウンターマス１５１，１５２に設けることが好ましい。カウンターマス１５１，１５２の質量を増大させてカウンターマス１５１，１５２に要求されるストロークを減少させることになるからである。
また、ウエハ定盤４２の位置も、フレーム部５０とウエハ定盤４２とのＹ方向の間にバネダンパ機構（位置決め機構）１３０（図３参照）を設けて、自動的に中立位置に復帰させるようにしている。

続いて、図３、図４を参照して、ＸＹテーブル４１、カウンターマス１５１，１５２及びウエハ定盤４２の動作について説明する。
図３は、ＸＹテーブル４１をＸ方向に移動させた際のカウンターマス１５１，１５２の動作を模式的に表した図である。図４は、ＸＹテーブル４１をＹ方向に移動させた際のウエハ定盤４２等の動作を模式的に表した図である。
まず、リニアモータ１０５，１０６によってＸＹテーブル４１を＋Ｘ方向に移動させると、その反動（反力）によってカウンターマス１５１，１５２が−Ｘ方向に移動する。このように、ＸＹテーブル４１を移動させる際に、同一質量（Ｍ１＝Ｍ２）のカウンターマス１５１，１５２をＸＹテーブル４１の進行方向とは逆向きに移動させることにより、ウエハステージ４０に発生する振動（反動）を抑えるようにしている。そして、図３に示すように、ＸＹテーブル４１の重心位置が、移動方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）において中立位置（中間位置）にない場合には、ＸＹテーブル４１とカウンターマス１５１，１５２との間に発生させる推力Ｆ１，Ｆ２（リニアモータ１０５，１０６の推力）の比（Ｆ１：Ｆ２）をＸＹテーブル４１の重心からカウンターマス１５１，１５２の重心（推力Ｆ１，Ｆ２の印加位置）への距離Ｙ１，Ｙ２の比（Ｙ１：Ｙ２）の反比に合わせる（Ｆ１：Ｆ２＝Ｙ２：Ｙ１）ことにより、ＸＹテーブル４１にθＺ方向の回転力が加わらないようにすることができる。

一方、リニアモータ１１５，１１６によってＸＹテーブル４１を＋Ｙ方向に移動させると、その反動によってウエハ定盤４２が−Ｙ方向に移動する。このように、ＸＹテーブル４１を移動させる際に、ウエハ定盤４２をＸＹテーブル４１の進行方向とは逆向きに移動させることにより、ウエハステージ４０に発生する振動（反動）を抑えるようにしている。
しかしながら、図４（ａ）に示すように、ＸＹテーブル４１の重心位置が、移動方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｘ方向）において中立位置（中間位置）にない場合には、ＸＹテーブル４１を＋Ｙ方向に移動させた際に、ウエハ定盤４２にθＺ方向の回転力Ｒ１が加わってしまう。すなわち、リニアモータ１１５，１１６の推力Ｆ３，Ｆ４の比（Ｆ３：Ｆ４）をＸＹテーブル４１の重心から推力Ｆ３，Ｆ４の印加位置への距離Ｘ１，Ｘ２の比（Ｘ１：Ｘ２）の反比に合わせる（Ｆ３：Ｆ４＝Ｘ２：Ｘ１）と、ＸＹテーブル４１にはθＺ方向の回転力が加わらないようにすることができるが、ウエハ定盤４２の重心と推力Ｆ３，Ｆ４の印加位置とのＸ方向の位置が一致していないので、推力Ｆ３，Ｆ４がウエハ定盤４２を回転させる力として作用してしまう。そして、結果として、ＸＹテーブル４１がウエハ定盤４２とともに回転してしまう。つまり、図４（ｂ）に示すように、推力Ｆ３，Ｆ４の合力をＦ５、ウエハ定盤４２の重心位置とＦ５のＸ方向の距離Ｘ５とすると、ウエハ定盤４２には、回転力Ｒ１（＝Ｆ５・Ｘ５＝Ｆ３・Ｘ３＋Ｆ４・Ｘ４）が加わる。

そこで、ウエハ定盤４２に加わる回転力Ｒ１（ウエハ定盤４２の重心Ｇ回りに発生するモーメント）を相殺させるように、リニアモータ１２１，１２２を駆動する。すなわち、リニアモータ１２１，１２２を駆動することにより、ウエハ定盤４２に推力Ｆ６，Ｆ７を加えることができる。推力Ｆ６，Ｆ７の印加位置とウエハ定盤４２の重心位置との距離Ｙ３，Ｙ４は既知であるため、推力Ｆ６，Ｆ７の大きさを調整することにより、ウエハ定盤４２に、任意の回転力Ｒ２（＝Ｆ６・Ｙ３＋Ｆ７・Ｙ４）を与えることができる。つまり、上述した回転力Ｒ１は、推力Ｆ３，Ｆ４の大きさと位置Ｘ３，Ｘ４から求められるので、ウエハ定盤４２に回転力Ｒ２を与えて回転力Ｒ１を打ち消すことが可能である（図４（ｂ）参照）。
なお、リニアモータ１２１，１２２による推力Ｆ６，Ｆ７の反力は、カウンターマス１５１，１５２をＸ方向に移動させる力として作用するが、カウンターマス１５１，１５２が単独でＸ方向に移動するだけなので、新たな回転力が発生することはない。
なお、リニアモータ１２１，１２２は、常に回転力Ｒ１を完全に打ち消すように駆動される必要はない。回転力Ｒ１が許容される範囲である場合には、リニアモータ１２１，１２２を駆動しなくてもよい。また、回転力Ｒ１は、許容値になる程度の回転力Ｒ２を設定し、この回転力Ｒ２がウエハ定盤４２に加わるようにしてもよい。

このように、ウエハステージ４０は、ＸＹテーブル４１をＸ方向及びＹ方向に移動させた際に、運動量保存則が適用されるカウンターマス１５１，１５２及びウエハ定盤４２の作用により、反動（反力）による振動とθＺ方向の回転力の発生を良好に抑えることができる。そして、上述したような構成を用いることにより、ウエハステージ４０（ウエハ定盤４２）のＸ方向の幅を比較的小さく抑えることができ、ウエハステージ４０の保守作業の際に、側方からＸＹテーブル４１等へのアクセスが容易になる。
なお、ウエハステージ４０（ウエハ定盤４２）のＹ方向の幅は長くなるが、走査方向であるＹ方向の幅を長くすることにより、ウエハステージ４０の安定性が増すという効果が得られる。

また、カウンターマス１５１，１５２及びウエハ定盤４２の重心のＺ方向の位置は、ＸＹテーブル４１の重心のＺ方向の位置に一致させることが望ましい。ＸＹテーブル４１、カウンターマス１５１，１５２及びウエハ定盤４２が移動した際に、θＸ方向及びθＹ方向の回転力（モーメント）を発生させないようにするためである。
なお、ウエハ定盤４２の重心のＺ方向をＸＹテーブル４１の重心のＺ方向の位置に一致させるために、ウエハ定盤４２の外周部に重量体４６Ａ，４６Ｂ（図１参照）を設け、この重量体４６Ａ，４６ＢのＺ方向の高さと重量を調整することにより、実現可能である。
上記実施形態においては、ＸＹテーブル４１は、リニアモータ１０５，１０６によってＸ方向に駆動され、リニアモータ１１５，１１６によってＹ方向に駆動される。また、リニアモータ１０５，１０６間の推力、又はリニアモータ１０５，１０６間の推力に差を設けてθＺ方向に微小量駆動されるようになっている。更に、ＸＹテーブル４１上に６自由度で移動可能な微動テーブルを更に設けることで、ウエハＷを６自由度で位置決めできるように構成してもよい。
また、ウエハ定盤４２のモーメントを相殺するためにカウンターマス１５１，１５２を位置決めするためのリニアモータ１２１，１２２を用いたが、このモーメントを相殺するために独立したアクチュエータを設けてもよい。
また、バネダンパ機構１３０の代わりに、ウエハ定盤４２を位置決めするためのアクチュエータを別途設けてもよい。

なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。例えば、上記実施形態では、本発明をウエハステージに適用した場合について説明したが、レチクルステージに適用することも可能である。また、本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。

例えば、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はなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウエハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。更には、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。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、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。

また、本発明が適用される露光装置の光源は、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（LaB6）、タンタル（Ta）を用いることができる。さらに、電子線を用いる場合、マスクを用いる構成としてもよいし、マスクを用いずに直接基板上にパターンを形成する構成としてもよい。さらに、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでもよい。

また、投影光学系としては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（このとき、レチクルも反射型タイプのものを用いる）、また、電子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は真空状態にすることはいうまでもない。

レチクルステージの移動により発生する反力は、カウンターマスを用いる場合の他、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているようにフレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。

次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
図５は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。
まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。

次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロ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。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。

図６は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ２１（酸化ステップ）おいては、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においては、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においては、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においては、ウエハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。

ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハ等ヘ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（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等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、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、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、マスク基板としてはシリコンウエハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、国際公開９９／３４２５５号パンフレット、国際公開９９／５０７１２号パンフレット、国際公開９９／６６３７０号パンフレット、特開平１１−１９４４７９号、特開２０００−１２４５３号、特開２０００−２９２０２号等に開示されている。
また、本発明は、投影光学系と基板（ウエハ）との間に供給された液体を介して基板上に所定のパターンを形成する液浸露光装置にも、必要な液体対策を適宜施したうえで適用可能である。液浸露光装置の構造及び露光動作は、例えば、国際公開第９９／４９５０４号パンフレット、特開平６−１２４８７３号、及び特開平１０−３０３１１４号に開示されている。また、本発明は、ツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば、特開平１０−１６３０９９号、特開平１０−２１４７８３号、特表２０００−５０５９５８号或いは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。また、本発明は、特開平１１−１３５４００号に開示されているように、ウエハ等の被処理基板を保持して移動可能な露光ステージと、各種計測部材やセンサを備えた計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。

露光装置ＥＸを示す概略構成図である。 ウエハステージ４０の構成を示す斜視図である。 ＸＹテーブル４１をＸ方向に移動させた際のカウンターマス１５１，１５２の動作を模式的に表した図である。 ＸＹテーブル４１をＹ方向に移動させた際のウエハ定盤４２等の動作を模式的に表した図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。 図５におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。

符号の説明

４０ ウエハステージ（ステージ装置、基板ステージ）
４１ ＸＹテーブル（主可動体）
４２ ウエハ定盤（ベース部材）
１２１，１２２ リニアモータ（アクチュエータ）
１３０ バネダンパ機構（位置決め機構）
１５１，１５２ カウンターマス（移動部材）
Ｗ ウエハ（基板）
ＰＡ パターン
ＥＸ 露光装置

Claims (9)

1. 交差する第１方向及び第２方向に往復移動可能な主移動体と、
   前記第１方向に往復移動可能に配置されて、前記主移動体の前記第１方向への移動時の反力を相殺する移動部材と、
   前記主移動体と前記移動部材とを載置するとともに、前記前記第２方向に往復移動可能に配置されて、前記主移動体の前記第２方向の移動時の反力を相殺するベース部材と、
   を備えることを特徴とするステージ装置。
2. 前記移動部材と前記ベース部材との間に推力を与えて、前記移動部材と前記ベース部材との間の相対位置を変更可能なアクチュエータを備え、
   前記アクチュエータの推力を用いて、前記ベース部材の重心廻りに発生するモーメントを低減させることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
3. 前記移動部材は、前記第２方向に離間して配置される複数の部材からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のステージ装置。
4. 前記第２方向に関して前記ベース部材を位置決めする位置決め機構を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のステージ装置。
5. 前記移動部材の前記第１方向と前記第２方向とに略直交する第３方向における重心位置は、前記主移動体の前記第３方向における重心位置と略等しいことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のステージ装置。
6. 前記ベース部材の前記第３方向における重心位置は、前記主移動体の前記第３方向における重心位置と略等しいことを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のステージ装置。
7. 基板ステージに保持された基板上に所定のパターンを形成する露光装置において、
   前記基板ステージに、請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載のステージ装置を用いることを特徴とする露光装置。
8. 前記露光装置は、前記基板が走査方向に移動している間に該基板に対して所定のパターンを形成するものであって、
   前記第２方向は前記走査方向であることを特徴する請求項７に記載の露光装置。
9. リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程において請求項７又は請求項８に記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。
   
   
   
   

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