JP2008172087A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露光装置全体の軽量化及び小型化を図る。
【解決手段】レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動に伴う反力を受ける固定子２２Ａと、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動に伴う反力を受けるＹ固定子２５Ｙ１とが連結棒２７Ａによって機械的に連結され、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動に伴う反力を受ける固定子２２Ｂと、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動に伴う反力を受けるＹ固定子２５Ｙ２とが連結棒２７Ｂによって機械的に連結されているので、固定子２２Ａに作用する反力をＹ固定子２５Ｙ１に作用する反力で相殺し、固定子２２Ｂに作用する反力をＹ固定子２５Ｙ２に作用する反力で相殺することができる。これにより、従来のように、反力をキャンセルするための構造物（カウンタマス）の重量を大きくしたり、ストロークを大きく設定したりする必要がなくなる。
【選択図】図２

Description

本発明は露光装置に係り、更に詳しくは、マスクと物体とを一軸方向に沿って同期移動して、前記マスクに形成されたパターンを前記物体に転写する露光装置に関する。

近年、半導体素子、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程においては、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）とウエハ又はガラスプレート等の感光物体（以下、「ウエハ」と総称する）とを所定の走査方向（スキャン方向）に沿って同期移動しつつ、レチクルのパターンを投影光学系を介してウエハ上に転写する、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（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るようになってきた。

この種の走査型露光装置では、ウエハを駆動する駆動装置とレチクルを駆動する駆動装置とが必要となる。ウエハを駆動する駆動装置としては、リニアモータによって２次元面内で駆動されるウエハステージを含むウエハステージ装置が一般的に用いられている。このウエハステージ装置では、ウエハステージの移動による反力が生じ、該反力に起因する振動が露光精度を悪化させるおそれがある。そこで、最近では、ウエハステージ装置内にウエハステージの移動による反力を極力キャンセルする機構が通常設けられている。この反力キャンセル機構としては、運動量保存の法則を利用した、カウンタマス（カウンタウェイト）機構が比較的多く用いられている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。

また、レチクルの駆動装置としては、例えば、所定の走査方向に所定ストローク範囲で駆動されるレチクルステージを含むレチクルステージ装置が一般的に用いられている。このレチクルステージ装置においても、ウエハステージ装置と同様、レチクルステージの移動による反力が生じ、該反力に起因する振動が露光精度を悪化させるおそれがあるため、カウンタマス（カウンタウェイト）機構が設けられる場合がある（例えば特許文献３参照）。

しかるに、これらのカウンタマス機構では、ステージの質量と移動速度との積が、カウンタマスの質量と移動速度の積に一致するという原理（運動量保存の法則）を利用しているため、ステージとカウンタマスとの質量及び移動距離には一定の関係がある。すなわち、カウンタマスの移動ストロークを小さくするためにカウンタマスの質量、すなわち重量を大きくすると、ステージ装置全体が重量化してしまう一方、カウンタマスの質量（重量）を小さくすると、カウンタマスの移動ストロークを大きく設定する必要があるため、ステージ装置が大型化してしまう。

特開平８−６３２３１号公報 米国特許第６，２５５，７９６号明細書 特開２００６−３０３３１２号公報

本発明は、上述した事情の下になされたものであり、マスクと物体とを一軸方向に沿って同期移動して、前記マスクに形成されたパターンを前記物体に転写する露光装置であって、前記マスクを保持して移動するマスクステージと；前記物体を保持して移動する物体ステージと；前記マスクステージの一軸方向の移動に伴う反力を受ける第１反力処理部と；前記第１反力処理部と機械的に連結され、前記物体ステージの一軸方向の移動に伴う反力を受ける第２反力処理部と；を備える露光装置である。

これによれば、マスクを保持して移動するマスクステージの一軸方向の移動に伴う反力を受ける第１反力処理部と、物体を保持して移動する物体ステージの一軸方向の移動に伴う反力を受ける第２反力処理部とが機械的に連結されているので、第１反力処理部に作用する反力の少なくとも一部を第２反力処理部に作用する反力で相殺することができる。これにより、反力処理部の重量を大きくしたり、反力処理部のストロークを大きく設定したりする必要がなくなるので、露光装置全体の軽量化及び小型化を図ることが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。

図１には、一実施形態に係る露光装置１０の全体構成が概略的に示されている。この露光装置１０は、レチクルＲに形成された回路パターン（以下、「レチクルパターン」と略述する）の一部の像を投影ユニットＰＵ内の投影光学系ＰＯ（図３参照）を介してウエハＷ上に投影しつつ、レチクルＲとウエハＷとを投影ユニットＰＵに対して１次元方向（Ｙ軸方向）に相対走査することにより、レチクルパターンをウエハＷ上の複数のショット領域の各々にステップ・アンド・スキャン方式で転写するものである。

露光装置１０は、ＥＵＶ光（軟Ｘ線領域の光）ＥＬを射出する光源装置１２と、この光源装置１２からのＥＵＶ光ＥＬを所定の入射角でレチクルＲのパターン面（図１における上面（＋Ｚ側の面））に入射させる照明光学系１４と、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴと、前記レチクルＲのパターン面で反射された照明光ＥＬをウエハＷの被露光面（図１における上面（＋Ｚ側の面））に投射する投影ユニットＰＵと、ウエハＷが載置されるウエハステージＷＳＴと、を含んでいる。本実施形態では、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、及びウエハステージＷＳＴ等は、実際には、不図示の真空チャンバ内に収容されている。

前記光源装置１２としては、一例として、レーザ励起プラズマ光源が用いられている。このレーザ励起プラズマ光源は、ＥＵＶ光発生物質（ターゲット）に高輝度のレーザ光を照射することにより、そのターゲットが高温のプラズマ状態に励起され、該ターゲットが冷える際に放出するＥＵＶ光、紫外光、可視光、及び他の波長域の光を利用するものである。なお、本実施形態では、主に波長５〜２０ｎｍ、例えば波長１１ｎｍのＥＵＶ光が露光ビームとして用いられるものとする。

前記照明光学系１４は、集光ミラー及びコリメータミラーなどを含んで構成されるミラー系、反射型のオプティカル・インテグレータ（ホモジナイザ）としてのフライアイミラー等を含んでいる。照明光ＥＬは、実際には、光源装置１２から不図示のビームラインを介して照明光学系１４内のミラー系を構成する集光ミラーに導かれている。

前記レチクルステージＲＳＴは、例えば、一対のリニアモータＲＬＭ１，ＲＬＭ２（図２参照）を含む磁気浮上型２次元リニアアクチュエータ（図２では、リニアモータＲＬＭ１、ＲＬＭ２のみ図示している）によって、定盤ＢＳ上で浮上支持された状態で駆動される。

このうちの一方のリニアモータＲＬＭ１は、レチクルステージＲＳＴの−Ｘ側の面に固定された可動子２１Ａと、該可動子２１Ａが係合する固定子２２Ａとを含んでおり、他方のリニアモータＲＬＭ２は、レチクルステージＲＳＴの＋Ｘ側の面に固定された可動子２１Ｂと、該可動子２１Ｂが係合する固定子２２Ｂとを含んでいる。これらリニアモータＲＬＭ１，ＲＬＭ２は、例えば、可動子２１Ａ，２１Ｂが複数の永久磁石を含む磁極ユニットから成り、固定子２２Ａ，２２Ｂが複数の電機子コイルを含む電機子ユニットから成る、ムービングマグネット型のリニアモータである。これらリニアモータＲＬＭ１，ＲＬＭ２の発生する駆動力によって、レチクルステージＲＳＴは、Ｙ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｘ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）にも微小量駆動されるようになっている。また、このレチクルステージＲＳＴは、不図示の駆動機構が複数箇所で発生する磁気浮上力の調整によってＺ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向（Ｘ軸回りの回転方向であるθｘ方向及びＹ軸回りの回転方向であるθｙ方向）にも微小量だけ駆動可能に構成されている。

ここで、リニアモータＲＬＭ１，ＲＬＭ２を構成する固定子２２Ａ，２２Ｂは、不図示の磁気浮上機構により、ベースＢＳ上で浮上支持されており、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動による反力が作用するようになっている。

レチクルステージＲＳＴの上面側には、不図示の静電チャック方式（又はメカチャック方式）のレチクルホルダが設けられ、該レチクルホルダによってレチクルＲが保持されている。このレチクルＲとしては、照明光ＥＬが波長１１ｎｍのＥＵＶ光であることと対応して反射型レチクルが用いられている。このレチクルＲは、そのパターン面が上面となる状態でレチクルホルダによって保持されている。このレチクルＲは、シリコンウエハ、石英、低膨張ガラスなどの薄い板から成り、その＋Ｚ側の表面（パターン面）には、ＥＵＶ光を反射する反射膜が形成されている。この反射膜は、モリブデンＭｏとベリリウムＢｅの膜が交互に約５．５ｎｍの周期で、約５０ペア積層された多層膜である。この多層膜は波長１１ｎｍのＥＵＶ光に対して約７０％の反射率を有する。

レチクルＲのパターン面に形成された多層膜の上には、吸収層として例えばニッケルＮｉ又はアルミニウムＡｌが一面に塗布され、その吸収層にパターンニングが施されて回路パターンが形成されている。

レチクルＲの吸収層が残っている部分に当たった照明光（ＥＵＶ光）ＥＬはその吸収層によって吸収され、吸収層の抜けた部分（吸収層が除去された部分）の反射膜に当たった照明光ＥＬはその反射膜によって反射され、結果として回路パターンの情報を含んだ照明光ＥＬがレチクルＲのパターン面からの反射光として投影ユニットＰＵへ向かう。

レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）のステージ移動面内での位置（ＸＹ面内の位置）は、レチクルステージＲＳＴに設けられた（又は形成された）反射面にレーザビームを投射する不図示のレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。また、レチクルＲのＺ軸方向の位置及びＸＹ面に対する傾斜（θｘ、θｙ方向の回転量）は、レチクルＲのパターン面に対し斜め方向（Ｚ軸方向に対して所定角度傾斜した方向）から複数の結像光束を照射する送光系と、レチクルＲのパターン面で反射された各結像光束の反射光束を個別に受光する複数の受光素子を有する受光系とから構成される斜入射方式の多点焦点位置検出系から成るレチクルフォーカスセンサによって計測（検出）されている。このレチクルフォーカスセンサと同様の構成の多点焦点位置検出系は、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応米国特許第５，４４８，３３２号）等に詳細に開示されている。

レチクル干渉計及びレチクルフォーカスセンサの計測値は、不図示の制御装置に供給され、該制御装置によってそれらレチクル干渉計及びレチクルフォーカスセンサの計測値に基づいてリニアモータＲＬＭ１，ＲＬＭ２等を介してレチクルステージＲＳＴが駆動されることで、レチクルＲの６次元方向の位置及び姿勢制御が行われるようになっている。

前記投影ユニットＰＵは、鏡筒１５と、該鏡筒１５の内部に図３に示されるような所定の位置関係で配置された、第１ミラーＭ１、第２ミラーＭ２、第３ミラーＭ３から成る投影光学系ＰＯとを備えている。第１ミラーＭ１と第３ミラーＭ３は凹面鏡であり、第２ミラーＭ２は凸面鏡から成る。この投影光学系ＰＯは、開口数（Ｎ．Ａ．）が例えば０．１で、投影倍率が１／４倍に設定されている。

このようにして構成された投影ユニットＰＵによると、照明光学系１４及びレチクルＲを介して入射した照明光ＥＬが、第１ミラーＭ１、第２ミラーＭ２、第３ミラーＭ３の反射面に順に到達し、それら反射面で順次反射された後、ウエハＷ上に投射される。これによりレチクルパターンの縮小像がウエハＷ上に形成される。

前記ウエハステージＷＳＴは、例えば図２に示されるＸリニアモータＷＬＸ及びＹリニアモータＷＬＹ１，ＷＬＹ２を含むウエハステージ駆動部（磁気浮上型２次元リニアアクチュエータ）によって、定盤ＢＳ上で浮上支持された状態で、駆動される。

前記ＸリニアモータＷＬＸは、図２に示されるように、ウエハステージＷＳＴの一部に設けられたＸ可動子２４Ｘと、該Ｘ可動子２４Ｘが係合するＸ軸方向を長手方向とするＸ固定子２５Ｘとを含んでいる。このうちのＸ可動子２４Ｘは、複数の永久磁石を含む磁極ユニットを有し、Ｘ固定子２５Ｘは、複数の電機子コイルを含む電機子ユニットを有している。すなわち、ＸリニアモータＷＬＸは、ムービングマグネット型のリニアモータであり、このＸリニアモータＷＬＸの発生する駆動力によって、ウエハステージＷＳＴが、Ｘ軸方向に所定ストロークで駆動される。

前記一方のＹリニアモータＷＬＹ１は、ムービングマグネット型のリニアモータであり、図２に示されるように、Ｙ可動子２４Ｙ１と、該Ｙ可動子２４Ｙ１が係合するＹ固定子２５Ｙ１とを含んでいる。Ｙ可動子２４Ｙ１は、リニアモータＷＬＹ１を斜視図にて示す図４から分かるように、内部に＋Ｘ方向から見て矩形の貫通孔２９が形成された筐体を含んでいる。この筐体の上面及び下面には、複数の永久磁石を有する不図示の磁極ユニットが設けられている。

Ｙ固定子２５Ｙ１は、Ｙ可動子２４Ｙ１の上側（＋Ｚ側）に配置されたＹ軸方向を長手方向とし、その内部に複数の電機子コイルを有する電機子ユニット４７Ａと、Ｙ可動子２４Ｙ１の下側（−Ｚ側）に配置されたＹ軸方向を長手方向とし、その内部に複数の電機子コイルを有する電機子ユニット４７Ｂと、これら電機子ユニット４７Ａ，４７Ｂを図４の位置関係で保持する保持部材２８Ａ，２８Ｂとを含んでいる。

このＹ固定子２５Ｙ１は、ベースＢＳ上で不図示の磁気浮上機構により浮上支持されており、Ｙ固定子２５Ｙ１の−Ｙ側の端部と、レチクルステージＲＳＴを駆動するリニアモータＲＬＭ１の固定子２２Ａの＋Ｙ側の端部との間は、図２に示されるように、連結棒２７Ａにより機械的に連結されている。

他方のＹリニアモータＷＬＹ２も、ムービングマグネット型のリニアモータであり、上記ＹリニアモータＷＬＹ１と同様の構成を有している。すなわち、ＹリニアモータＷＬＹ２は、上述したＹ可動子２４Ｙ１と同様、貫通孔３９（図２参照）が形成された筐体を含むＹ可動子２４Ｙ２と、該Ｙ可動子２４Ｙ２が係合する上述したＹ固定子２５Ｙ１と同様のＹ固定子２５Ｙ２とを含んでいる。また、Ｙ固定子２５Ｙ２は、ベースＢＳ上で不図示の磁気浮上機構により浮上支持されており、Ｙ固定子２５Ｙ２の−Ｙ側の端部と、レチクルステージＲＳＴを駆動するリニアモータＲＬＭ２の固定子２２Ｂの＋Ｙ側の端部とが、連結棒２７Ｂにより機械的に連結されている。

これらＹリニアモータＷＬＹ１、ＷＬＹ２のうち、Ｙ可動子２４Ｙ１の貫通孔２９には、前述したＸリニアモータＷＬＸのＸ固定子２５Ｘの一端（−Ｘ側の端部）が挿入され、Ｙ可動子２４Ｙ２の貫通孔３９には、Ｘ固定子２５Ｘの他端（＋Ｘ側の端部）が挿入されている。Ｘ固定子２５ＸとＹ可動子２４Ｙ１との間には、両者間を非接触に維持するとともに、両者のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置関係を一定に維持する、不図示の磁気軸受が設けられている。また、同様に、Ｘ固定子２５ＸとＹ可動子２４Ｙ２との間にも、両者間を非接触に維持するとともに、両者のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置関係を一定に維持する、不図示の磁気軸受が設けられている。したがって、ＹリニアモータＷＬＹ１、ＷＬＹ２のそれぞれが発生する駆動力によって、Ｘ可動子２５Ｘは、Ｙ軸方向に所定ストロークで駆動され、これとともに、ウエハステージＷＳＴもＹ軸方向に所定ストロークで駆動されるようになっている。

一方、上記磁気軸受は、Ｘ固定子２５ＸとＹ固定子２４Ｙ１，２４Ｙ２との間のＸ軸方向に関する位置関係については、拘束していないため、ウエハステージＷＳＴがＸ軸方向に移動した場合には、その移動による反力を受けて、Ｘ固定子２５ＸがウエハステージＷＳＴとは反対方向に移動する。これにより、ウエハステージＷＳＴとＸ固定子２５Ｘとを含む構造体の重心のＸ軸方向に関する位置は、常に一定に維持される。

図１に戻り、ウエハステージＷＳＴの上面には、静電チャック方式の不図示のウエハホルダが載置され、該ウエハホルダによってウエハＷが吸着保持されている。なお、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴとして、Ｘ可動子２４Ｘを有するウエハステージ本体と、該ウエハステージ本体上で、Ｚ軸方向、θｘ、θｙ方向に微小駆動可能に支持されるウエハテーブルとを含む構成を採用しており、この構成により、ウエハＷを６自由度方向に移動させることが可能となっている。

ウエハステージＷＳＴの位置は、外部に配置された不図示のウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）により、例えば、０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。このウエハ干渉計により、ウエハステージＷＳＴのＸ、Ｙ位置のほか、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））も計測可能となっている。また、投影ユニットＰＵの近傍には、不図示のウエハフォーカスセンサが設けられている。このウエハフォーカスセンサとしては、投影光学系の光軸に対して所定角度傾斜した方向から被検面（ウエハＷの表面）に複数の結像光束を照射する照射系と、各結像光束の被検面からの反射光を個別に受光する複数の受光素子を有する受光系とを備えた、前述のレチクルフォーカスセンサと同様の構成の多点焦点位置検出系が用いられている。このウエハフォーカスセンサによって、投影ユニットＰＵの鏡筒１５を基準とするウエハＷ表面のＺ軸方向の位置及び傾斜量が計測されている。

本実施形態では、ウエハ干渉計及びウエハフォーカスセンサの計測値は、不図示の制御装置に供給され、該制御装置によってウエハステージ駆動部が制御され、ウエハステージＷＳＴの６次元方向の位置及び姿勢制御が行われるようになっている。

本実施形態の露光装置では、ウエハステージＷＳＴ、ＸリニアモータＷＬＸ、及びＹ可動子２４Ｙ１，２４Ｙ２を含む構造体（Ｙ軸方向に一体的に移動する構造体（ウエハＷも含む））の重量（Ｍｗとする）と、レチクルステージＲＳＴ及び可動子２１Ａ，２１Ｂを含む構造体（Ｙ軸方向に一体的に移動する構造体（レチクルＲも含む））の重量（Ｍｒとする）の比（Ｍｒ／Ｍｗ）が、投影光学系ＰＯの投影倍率（本実施形態では、１／４）とほぼ同一となるように設定されている。すなわち、
Ｍｗ＝４・Ｍｒ …（１）
の関係が成立している。

本実施形態の露光装置では、通常のスキャニング・ステッパと同様に、レチクルアライメント、不図示のアライメント系のベースライン計測、並びにＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式のウエハアライメント等の所定の準備作業が行われた後、以下のようにしてステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる。

まず、ウエハＷのＸＹ位置が、ウエハＷ上の最初のショット領域（ファースト・ショット）の露光のための走査開始位置（加速開始位置）となるように、ウエハステージＷＳＴが移動される。同時に、レチクルＲの位置が走査開始位置となるように、レチクルステージＲＳＴが移動される。そして、レチクル干渉計によって計測されたレチクルＲの位置情報、及びウエハ干渉計によって計測されたウエハＷの位置情報に基づき、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）とをＹ軸方向に沿って、逆向きに同期移動させることにより、走査露光が行なわれる。

このようにして、最初のショット領域に対するレチクルパターンの転写が終了すると、ウエハステージＷＳＴが非走査方向（Ｘ軸方向）に１ショット領域分だけステッピングされた後、次のショット領域に対する走査露光が行なわれる。このようにして、ショット間ステッピング動作と走査露光とが順次繰り返され、ウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。

この場合、走査露光中におけるウエハステージＷＳＴの走査方向（Ｙ軸方向）に関する速度Ｖｗは、レチクルステージＲＳＴの走査方向（Ｙ軸方向）に関する速度Ｖｒの投影倍率倍（本実施形態では１／４倍）に設定されている。また、走査露光を開始する前のウエハステージＷＳＴの加速度（又は走査露光終了後のウエハステージＷＳＴの減速度）Ａｗは、走査露光を開始する前のレチクルステージＲＳＴの加速度（又は走査露光終了後のレチクルステージＲＳＴの減速度）Ａｒの投影倍率倍（本実施形態では１／４倍、ただし逆向きの加速度である）に設定されている。すなわち、
Ａｗ＝−Ａｒ／４ …（２）
の関係が成立している。

また、走査露光中において、レチクルステージＲＳＴがＹ軸方向へ移動することにより発生する反力Ｆｒは、
Ｆｒ＝Ｍｒ・Ａｒ …（３）
であるため、固定子２２Ａ、２２Ｂのそれぞれに作用する反力は、
Ｆｒ／２＝Ｍｒ・Ａｒ／２ …（３）’
となる。

また、走査露光中において、ウエハステージＷＳＴがＹ軸方向へ移動することにより発生する反力Ｆｗは、
Ｆｗ＝Ｍｗ・Ａｗ …（４）
であるため、固定子２５Ｙ１、２５Ｙ２のそれぞれに作用する反力は、
Ｆｗ／２＝Ｍｗ・Ａｗ／２ …（４）’
となる。

ここで、固定子２５Ｙ１、２５Ｙ２のそれぞれに作用する反力は、式（４）’及び式（１），（２），（３）’より、
Ｆｗ／２＝Ｍｗ・Ａｗ／２＝（Ｍｒ／４）・（４・（−Ａｒ））／２
＝−Ｍｒ・Ａｒ／２＝−Ｆｒ／２ …（５）
と、表すことができる。

このように、反力（Ｆｗ／２）と反力（Ｆｒ／２）とは大きさが同一で、その方向が逆向きとなっているので、本実施形態のように、固定子２２ＡとＹ固定子２５Ｙ１を連結棒２７Ａで連結するとともに、固定子２２ＢとＹ固定子２５Ｙ２を連結棒２７Ｂで連結することにより、各ステージの移動により発生する反力を完全に相殺することができる。

また、前述のように、ウエハステージＷＳＴがＸ軸方向へ移動しても、ウエハステージＷＳＴ、ＸリニアモータＷＬＸ、及びＹ可動子２４Ｙ１，２４Ｙ２を含む構造体（Ｙ軸方向に一体的に移動する構造体）の重心が変化しないため、ウエハステージＷＳＴのＸ位置にかかわらず、Ｙ固定子２５Ｙ１，２５Ｙ２それぞれに作用する反力は常に一定である。これにより、ウエハステージＷＳＴのＸ位置が変更された場合にも、特別な制御を行うことなく、反力を相殺することができる。

以上、説明したように、本実施形態によると、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動に伴う反力を受ける固定子２２Ａと、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動に伴う反力を受けるＹ固定子２５Ｙ１とが連結棒２７Ａによって機械的に連結され、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動に伴う反力を受ける固定子２２Ｂと、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動に伴う反力を受けるＹ固定子２５Ｙ２とが連結棒２７Ｂによって機械的に連結されているので、固定子２２Ａに作用する反力をＹ固定子２５Ｙ１に作用する反力で相殺し、固定子２２Ｂに作用する反力をＹ固定子２５Ｙ２に作用する反力で相殺することができる。これにより、従来のように、反力をキャンセルするための構造物（カウンタマス）の重量を大きくしたり、ストロークを大きく設定したりする必要がなくなるので、露光装置１０全体の軽量化及び小型化を図ることが可能となる。

特に、本実施形態では、レチクルステージＲＳＴの質量とウエハステージＷＳＴの質量の比が、投影光学系ＰＯの投影倍率と同一に設定されるとともに、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの加速度比が投影光学系ＰＯの投影倍率の逆数と同一（ただし方向は逆）に設定されていることから、両ステージの移動による反力を完全に相殺することができる。これにより、両ステージの移動によって露光装置に振動が生じるのを回避することができる。

また、本実施形態では、投影光学系ＰＯが奇数枚のミラーを有しているため、ウエハＷの上面（＋Ｚ側の面）を被露光面とし、かつ、レチクルＲの上面（＋Ｚ側の面）をパターン面とすることができる。これにより、偶数枚のミラーを有する投影光学系を用いる場合のように、レチクルがレチクルステージの下面側で保持される構成とはならないので、レチクルの落下の危険性を回避することができる。また、レチクルステージをウエハステージと同一面上に配置することができるので、従来の構成と比較して露光装置の小型化を図ることが可能である。

なお、上記実施形態では、固定子２２Ａ，２２Ｂと、Ｙ固定子２５Ｙ１，２５Ｙ２をベースＢＳ上で浮上させることとしたが、これに限らず、上記実施形態のように、ほぼ完全に反力を相殺できる場合には、各固定子をベースＢＳ上に直接載置することとしても良い。

なお、上記実施形態では、奇数枚のミラーを有する投影光学系として、３枚のミラーを有する投影光学系を例にとって説明したが、これに限られるものではなく、例えば、図５に示されるように、５枚のミラーを有する投影光学系ＰＯ’を採用することも可能である。

この投影光学系ＰＯ’は、図５の上から順に、平面鏡から成る第１ミラーＭ１と、凹面鏡から成る第３ミラーＭ３と、凸面鏡から成る第２ミラーＭ２と、凹面鏡から成る第５ミラーＭ５と、平面鏡から成る第４ミラーＭ４と、を含んでいる。

この投影光学系ＰＯ’を用いた場合、上記実施形態と異なり、レチクルＲとウエハＷとが同一平面上に位置しなくなるため、図６に示されるように、レチクルステージＲＳＴをＹ軸方向に駆動するリニアモータの固定子２２Ｂ（又は２２Ａ）と、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に駆動するＹリニアモータの固定子２５Ｙ２（又は２５Ｙ１）とを、連結機構４０を用いて連結することとする。この連結機構４０は、上記実施形態の連結棒２７Ａ，２７Ｂと同様の連結棒２７Ｃ，２７Ｄと、これら連結棒２７Ｃ，２７Ｄの間に設けられる連結板３０とを含んでおり、機能的には、上記実施形態の連結棒２７Ａ，２７Ｂと同様となっている。

このような構成を採用することにより、上記実施形態と同様、ウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴの移動により生じる反力の少なくとも一部を相殺することが可能である。

なお、上記実施形態では、固定子２５Ｙ１（２５Ｙ２）と固定子２２Ａ（２２Ｂ）との間を連結棒２７Ａ，２７Ｂにより連結することとしたが、これに限らず、その他の部材により連結することとしても良いし、固定子２５Ｙ１（２５Ｙ２）と固定子２２Ａ（２２Ｂ）とを直接連結することとしても良い。また、レチクルステージＲＳＴのリニアモータの固定子とウエハステージＷＳＴのリニアモータの固定子を共通の固定子にすることとしても良い。

なお、上記実施形態では、リニアモータの固定子間を機械的に連結する場合について説明したが、これに限らず、リニアモータの固定子以外に、各ステージの移動によって生じる反力を受けるカウンタマスが設けられている場合には、それらカウンタマス同士を機械的に連結することとしても良い。

また、上記実施形態では、レチクルステージＲＳＴを駆動する駆動機構と、ウエハステージＷＳＴを駆動する駆動機構がリニアモータである場合について説明したが、これに限らず、その他の駆動機構、例えばボールネジなどを採用しても良い。

なお、上記実施形態では、露光光として波長１１ｎｍのＥＵＶ光を用いる場合について説明したが、これに限らず、露光光として波長１３ｎｍのＥＵＶ光を用いても良い。この場合には、波長１３ｎｍのＥＵＶ光に対して約７０％の反射率を確保するため、各ミラーの反射膜としてモリブデンＭｏとケイ素Ｓｉを交互に積層した多層膜を用いる必要がある。

また、上記実施形態では、露光光源としてレーザ励起プラズマ光源を用いるものとしたが、これに限らず、ＳＯＲ、ベータトロン光源、ディスチャージド光源、Ｘ線レーザなどのいずれを用いても良い。

また、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動に伴う反力を受ける反力処理部と、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動に伴う反力を受ける反力処理部とを連結するという観点からは、投影光学系ＰＯが奇数枚のミラーを有していなくても良い。すなわち、偶数枚のミラーを有する構成を採用しても良い。また、上記実施形態では、露光光としてＥＵＶ光を用いる場合について説明したが、光源に波長１００〜１６０ｎｍのＶＵＶ光源、例えばＡｒ₂レーザ（波長１２６ｎｍ）を用いることもできる。また、投影光学系としては、レンズのみから成る屈折系の投影光学系、レンズを一部に含む反射屈折系の投影光学系のいずれであっても良い。

なお、国際公開第２００４／５３９５５号パンフレットに開示される液浸露光装置に本発明を適用することも可能である。

なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。

露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写形成する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄型磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。

なお、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、上記各実施形態の露光装置を用いて、レチクルに形成されたパターンをウエハ等の物体上に転写するリソグラフィステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて、物体上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスの生産性を向上することが可能である。

以上説明したように、本発明の露光装置は、マスクと物体とを一軸方向に沿って同期移動して、マスクに形成されたパターンを前記物体に転写するのに適している。

一実施形態に係る露光装置を示す概略図である。 レチクルステージ及びウエハステージの駆動系を説明するための平面図である。 図１の投影ユニットＰＵの構成を示す図である。 図３のＹリニアモータＷＬＹ１を示す斜視図である。 変形例に係る投影光学系を示す図である。 図５の投影光学系を用いた場合の、固定子間を連結する連結機構を示す図である。

符号の説明

１０…露光装置、２２Ａ，２２Ｂ…固定子（第１反力処理部、マスク駆動装置の一部）、２５Ｘ…Ｘ固定子（第１移動体）、２５Ｙ１，２５Ｙ２…Ｙ固定子（第２反力処理部、物体駆動装置の一部）、Ｍ１〜Ｍ３…ミラー（反射光学素子）、ＰＯ…投影光学系、Ｒ…レチクル（マスク）、ＲＬＭ…リニアモータ、ＲＳＴ…レチクルステージ（マスクステージ）、Ｗ…ウエハ（物体）、ＷＬＹ１，ＷＬＹ２…Ｙリニアモータ（リニアモータ）、ＷＳＴ…ウエハステージ（第２移動体）。

Claims (11)

1. マスクと物体とを一軸方向に沿って同期移動して、前記マスクに形成されたパターンを前記物体に転写する露光装置であって、
   前記マスクを保持して移動するマスクステージと；
   前記物体を保持して移動する物体ステージと；
   前記マスクステージの一軸方向の移動に伴う反力を受ける第１反力処理部と；
   前記第１反力処理部と機械的に連結され、前記物体ステージの一軸方向の移動に伴う反力を受ける第２反力処理部と；を備える露光装置。
2. 前記第１反力処理部は、前記マスクステージを駆動するマスク駆動装置の一部であり、
   前記第２反力処理部は、前記物体ステージを駆動する物体駆動装置の一部であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記マスク駆動装置及び前記物体駆動装置は、リニアモータであり、
   前記第１反力処理部と前記第２反力処理部とは、前記各リニアモータの固定子であることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記マスクのパターンを前記物体上に投影する投影光学系を更に備え、
   前記マスクステージの質量ｍと前記物体ステージの質量Ｍの比（ｍ／Ｍ）が、前記投影光学系の投影倍率とほぼ同一に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置。
5. 前記投影光学系は、奇数枚の反射光学素子を有する投影光学系を更に備える請求項４に記載の露光装置。
6. 前記転写の際には、前記マスクステージと前記物体ステージとは、前記一軸方向の逆向きに駆動されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光装置。
7. 前記マスクステージと前記物体ステージとは、同一平面上で、前記一軸方向に沿って移動することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光装置。
8. 前記マスクステージは、前記マスクを鉛直方向下側から保持し、
   前記物体ステージは、前記物体を鉛直方向下側から保持することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光装置。
9. 前記物体ステージは、前記一軸方向に移動される第１移動体と、前記物体を保持し、前記第１移動体に対して前記一軸に交差する他軸方向に移動する第２移動体と、を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
10. 前記第２移動体が前記他軸方向へ移動する際、前記物体ステージ全体の重心の他軸方向に関する位置がほぼ一定であることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
11. 前記第２移動体の前記他軸方向への移動の反力を受けて、前記第１移動体が前記第２移動体とは逆方向に移動することを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。

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