JP2014217246A - 駆動装置、露光装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル保持部材のカウンタマス機能を維持する。【解決手段】 電力供給系８０を備えることにより、基板ステージからの反力を受けて移動するコイル保持部材２１に追従して電力供給系８０に含まれる変圧器８３の２次コイル８３２が１次コイル８３１に対して移動する。これにより、コイル保持部材２１のカウンタマスとしての機能を損なうことなく、基板ステージＷＳＴの高い駆動制御精度、ウエハの高い位置決め精度を維持することが可能となる。【選択図】図４（ａ）

Description

本発明は、駆動装置、露光装置、及びデバイス製造方法に係り、特に、移動体を駆動する駆動装置、該駆動装置を備える露光装置、及び該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、主として、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）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。この種の露光装置では、照明光を、レチクル（又はマスク）及び投影光学系を介して、感光剤（レジスト）が塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に投射することによって、レチクルに形成されたパターン（の縮小像）がウエハ上の複数のショット領域に順次転写される。

ウエハの位置決め精度及びスループットの向上を図るために、ウエハを保持して移動する基板ステージを定盤上で２次元方向に駆動する平面モータが開発されている（例えば、特許文献１参照）。この平面モータの１つの方式として、ベース（例えば、定盤）に設けられた複数のコイルを含むコイルユニットと、基板ステージに設けられた複数の磁石を含む磁石ユニットと、から構成されるムービングマグネット方式の平面モータが知られている。また、この方式の平面モータにおいて、ベース（定盤）が、移動可能に支持され、基板ステージの移動に伴って生じる反力を吸収するカウンタマスとして機能する構成のものも知られている。その場合、カウンタマスにはコイルユニットが配置され、その外部からコイルユニットに電力を供給する（コイルに励磁電流を供給する）ための多く（例えば数１００）のケーブルが接続される。これらのケーブルの強い剛性により定盤の動きが妨げられると、カウンタマスとしての機能が損なわれ、基板ステージの駆動制御の精度、すなわちウエハの位置決め精度の低下を招いてしまう恐れがある。

米国特許第６，４５２，２９２号明細書

本発明は、上述の事情の下でなされたものであり、第１の観点からすると、磁石部材と複数のコイル部材とを有する駆動装置であって、ベースと、前記複数のコイル部材を有し、前記ベースに対して移動可能に支持されるコイル保持部材と、前記磁石部材を有し、前記コイル保持部材に対して移動可能な移動体と、少なくとも一部が前記コイル保持部材の移動に伴って移動するトランスを有し、該トランスを介して前記複数のコイル部材に電力を供給する供給系と、を備える駆動装置である。

これによれば、移動体からの反力を受けて移動するコイル保持部材に伴って供給系が有するトランスの少なくとも一部が移動するため、コイル保持部材のカウンタマスとしての機能を損なうことなく、移動体の高い駆動制御精度を維持することが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光装置であって、物体を保持して移動可能な移動体と、前記移動体を駆動する第１の観点に係る駆動装置と、を備える露光装置である。

これによれば、上記駆動装置を備えることにより移動体を高精度で駆動制御することができるため、物体の位置決め精度を向上するとともにスループットを改善することが可能となる。

本発明は、第３の観点からすると、第２の観点に係る露光装置を用いて、物体上にパターンを形成することと、前記パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法である。

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。 基板ステージ装置を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 第１の実施形態に係る露光装置における電力供給系の概略構成を示す図である。 第１の実施形態に係る露光装置における電力供給系の概略構成の変形例を示す図である。 図１の露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る露光装置における電力供給系の概略構成を示す図である。

《第１の実施形態》
以下、第１の実施形態を、図１〜図５を用いて説明する。

図１には、第１の実施形態に係る露光装置１００の全体的な構成が概略的に示されている。露光装置１００は、いわゆるステップ・アンド・スキャン露光方式の走査型露光装置である。

露光装置１００は、照明系１０、レチクル（マスク）Ｒを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルステージＲＳＴを駆動するレチクルステージ駆動系１１、投影光学系ＰＬ、基板としてのウエハＷを保持する基板ステージＷＳＴ及び基板ステージＷＳＴを駆動するステージ駆動系（平面モータ）５０等を含む基板ステージ装置３０、ステージ駆動系（平面モータ）５０に電力（励磁電流）を供給する電力供給系８０、並びにこれらを制御する制御系等を備えている。

照明系１０は、例えば特開平９−３２０９５６号公報に開示されるように、光源ユニット、シャッタ、２次光源形成光学系、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を射出する。この照明光により、レチクルＲ上の矩形（あるいは円弧状）の照明領域ＩＡＲが均一な照度で照明される。

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。また、レチクルステージＲＳＴは、レチクルベース（不図示）上をリニアモータ等で構成されたレチクルステージ駆動系１１（図５参照）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駆動可能となっている。

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１５が固定されており、レチクルステージＲＳＴのステージ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。レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報は、主制御装置２０に送られる。主制御装置２０は、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいて、レチクルステージ駆動系１１（図５参照）を介してレチクルステージＲＳＴを駆動する。

投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの下方に配置され、その光軸ＡＸ（照明光学系の光軸ＩＸに一致）の方向がＺ軸方向とされ、ここでは両側テレセントリックな光学配置となるように光軸ＡＸ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。投影光学系ＰＬは所定の投影倍率、例えば１／５（あるいは１／４）を有する縮小光学系である。このため、照明系１０からの照明光によってレチクルＲの照明領域ＩＡＲが照明されると、このレチクルＲを通過した照明光により、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。

基板ステージ装置３０は、ステージ駆動系５０の駆動により移動可能な基板ステージＷＳＴを有する。ステージ駆動系５０は、平面モータによって構成されており、以下においては、ステージ駆動系５０を、便宜上、平面モータ５０と呼ぶものとする。基板ステージＷＳＴには、平面モータ５０を構成する磁石部材が設置されている。基板ステージ装置３０は、図１に示されるように、さらに、ベース盤１２、ベース盤１２上に配置され、平面モータ５０を構成するコイル部材が設けられたコイル保持部材（カウンタマス）２１、及びベース盤１２上でコイル保持部材２１を駆動するコイル保持部材駆動系（トリムモータ）６８（図５参照）等を備えている。

平面モータ５０は、ウエハステージＷＳＴをＸＹ平面内の３自由度方向（Ｘ、Ｙ、θｚ）に駆動可能であるが、さらにＺ方向の駆動力も発生できるようにして、ウエハステージＷＳＴを６自由度方向（Ｘ、θｘ、Ｙ、θｙ、Ｚ、θｚ）に駆動可能としても良い。

ベース盤１２は、床面Ｆ上に防振機構（不図示）を介してほぼ水平に（ＸＹ平面に平行に）支持されている。ベース盤１２の上面側（コイル保持部材２１との対向部）には、コイル保持部材駆動系（トリムモータ）６８の一部として、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイルを含むコイルユニット（不図示）が収容されている。

コイル保持部材２１は、ベース盤１２上に、エアベアリング（不図示）および防振機構（不図示）を介して、６自由度で移動可能に支持されている。これにより、コイル保持部材２１は、基板ステージＷＳＴがステージ駆動系（平面モータ）５０により駆動された際に生じる反力を吸収するカウンタマスとして機能する。コイル保持部材２１の上部には、前記コイル部材として、後述するコイルユニット６０が収容されている。また、コイル保持部材２１の底部（ベース盤１２との対向部）には、コイル保持部材駆動系（トリムモータ）６８の一部として、ベース盤１２の上面側に収容されたコイルユニットに対応して、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数の永久磁石及びヨークから成る磁石ユニット（不図示）が収容されている。

すなわち、本実施形態では、上述のベース盤１２内のコイルユニット（不図示）とコイル保持部材２１内の磁石ユニット（不図示）とから、例えば米国特許出願公開第２００３／００８５６７６号明細書などに開示される平面モータから成るコイル保持部材駆動系（トリムモータ）６８（図５参照）が構成される。コイル保持部材駆動系６８は、コイル保持部材２１（以下においては、コイル保持部材を、便宜上、カウンタマスと呼ぶものとする。）を所望の位置に位置決めできるようになっており、ベース盤１２上でカウンタマス２１をＸＹ平面内の３自由度方向（Ｘ、Ｙ、θｚ）に駆動する。コイル保持部材駆動系（トリムモータ）６８によって、カウンタマス２１に対して、例えば、基板ステージＷＳＴの移動により反力を吸収するのに望ましい位置に位置決めされたり、所定の基準位置から必要以上に離れないように基準位置に戻されたり、といった位置制御が行われる。ここで、基板ステージＷＳＴに比べてカウンタマス２１の質量（重量）は格段に大きいので、基板ステージＷＳＴの駆動力の反力を受けてカウンタマス２１が移動する量は、僅かである。

カウンタマス２１の３自由度方向の位置情報は、例えば干渉計又はエンコーダから構成される位置計測系６９（図５参照）によって計測される。位置計測系６９の出力は、主制御装置２０（図５参照）に供給される。主制御装置２０は、位置計測系６９の出力に基づいて、コイル保持部材駆動系６８のコイルユニットを構成する各コイルに供給する電流（励磁電流）の大きさ及び方向を制御し、カウンタマス２１のＸＹ平面内の３自由度方向の位置を制御する。

図２には、基板ステージ装置３０の平面図が示されている。図３には、図２のＡ−Ａ線断面図が一部省略して拡大して示されている。ここで、これらの図に基づいて、基板ステージ装置３０の構成各部について説明する。

基板ステージＷＳＴは、図３に示されるように、磁石ユニット５１、支持機構３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、及び基板テーブル１８等を備えている。

基板テーブル１８上には、ウエハＷが、例えば真空吸着によって保持されている。また、基板テーブル１８上にはウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）３１からのレーザビームを反射する移動鏡２７が固定され、外部に配置されたウエハ干渉計３１により、基板テーブル１８のＸＹ面内での位置が例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ここで、基板テーブル１８上には走査方向であるＹ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡２７Ｙと非走査方向であるＸ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡２７Ｘとが設けられ、ウエハ干渉計３１は走査方向に１軸、非走査方向には２軸設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡２７、ウエハ干渉計３１として示されている。基板テーブル１８の位置情報（又は速度情報）は、主制御装置２０に送られる。主制御装置２０は、その位置情報（又は速度情報）に基づいて平面モータ５０を介して基板ステージＷＳＴのＸＹ面内の移動を制御する。なお、レーザ干渉計に替えて、エンコーダを用いて基板テーブル１８の位置を検出しても良い。

基板テーブル１８は、図２及び図３に示されるように、平面モータ５０を構成する磁石ユニット５１の上面（カウンタマス２１に対向する面と反対側の面）にボイスコイルモータ等を含む支持機構３２ａ、３２ｂ、３２ｃによって異なる３点で支持されており、ＸＹ平面に対して傾斜及びＺ軸方向の駆動が可能になっている。支持機構３２ａ〜３２ｃは、主制御装置２０によって独立に制御される（図５参照）。

磁石ユニット５１は、一種の空気静圧軸受け装置であるエアスライダ５７と、エアスライダ５７にその一部が上方から嵌合して一体化される平板状発磁体５３と、平板状発磁体５３に上方から係合する磁性体材料から成る磁性体部材５２とを備えている。平板状発磁体５３は、隣り合う磁極面の極性が互いに異なるようにマトリクス状に配列された複数の平板磁石から構成され、磁性体部材５２とともに磁石ユニットを構成する。また、エアスライダ５７によって、基板ステージＷＳＴがカウンタマス２１の上面上に、例えば５μｍ程度の隙間（ギャップ、クリアランス）を介して、浮上支持されている（図１及び図３参照）。なお、前述のように、平面モータ５０が６自由度方向（Ｘ、θｘ、Ｙ、θｙ、Ｚ、θｚ）にウエハステージＷＳＴを駆動できる構成であれば、ボイスコイルモータ等を含む支持機構３２ａ、３２ｂ、３２ｃを設けなくても良い。

カウンタマス２１は、図３に示されるように、上面が開口した中空の本体部３５と、本体部（筺体）３５の開口部を閉塞するセラミック板３６とを備えている。セラミック板３６の磁石ユニット５１に対向する面（上面）には、基板ステージＷＳＴのガイド面（移動面）２１ａが形成されている。

本体部３５とセラミック板３６とにより形成されるカウンタマス（コイル保持部材）２１の内部空間４１には、移動面２１ａに沿ってＸＹ２次元方向に９行９列のマトリクス状に９×９＝８１個の電機子コイル３８が配置されている（図２参照）。電機子コイル３８としては、図２に示されるように、一例として正方形状コイルが用いられている。これらの電機子コイル３８から、平面モータ５０のコイルユニット６０が構成されている。なお、電機子コイル３８それぞれに供給される電流（励磁電流）の大きさ及び方向は、後述するアンプ８５を介して、主制御装置２０（図５参照）によって制御される。

セラミック板３６の移動面２１ａと反対側（下面側）には、図３に示されるように、所定間隔で断面円形の多数の突起部３６ａが形成されている。突起部３６ａは、図２に示されるように、セラミック板３６を本体部３５に組み付けた場合に、隣接する４つの電機子コイル３８相互間の空間に対応する位置に８×８＝６４個それぞれ設けられている。

図４（a）には、電力供給系８０の概略構成が示されている。電力供給系８０は、前述のステージ駆動系（平面モータ）５０を構成するコイルユニット６０（電機子コイル３８）に電力（励磁電流）を供給する系であり、変圧器（絶縁トランス）８３、アンプ８５を含んで構成される。なお、露光装置１００の外部に配置された電源８１から、例えば周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電圧４００Ｖ及び電流２４Ａの電力が供給される。

変圧器（絶縁トランス）８３は、コア（ラウンドネスコア）８３_０、１次コイル８３_１、及び２次コイル８３_２を含む。ラウンドネスコア８３_０と１次コイル８３_１は、支持部材（不図示）等を用いてカウンタマス２１の外部、例えばベース盤１２（又は床面Ｆ）に固定されている（図１参照）。２次コイル８３_２は、コイルユニット６０（電機子コイル３８）とともに、カウンタマス２１の内部に配置され、支持部材（不図示）等を用いてカウンタマス２１に固定されている。

ラウンドネスコア８３_０は、矩形状を有し、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、ケイ素鋼、アモルファス合金等の磁束漏れが少ない磁性体を用いて構成されている。なお、後述するようにラウンドネスコア８３_０に対して２次コイル８３_２が可動であるため、また２次コイル８３_２の接触による損傷を避けるため、例えばフッ素樹脂等の摩擦の小さい絶縁部材を用いてラウンドネスコア８３_０の外表面をカバーすることとする。

１次コイル８３_１は、ラウンドネスコア８３_０の１長辺に間隙なく巻回することで固定されている。１次コイル８３_１は、例えば銅を用いて構成されている。

２次コイル８３_２は、１次コイル８３_１が巻回された長辺に対向するラウンドネスコア８３_０の別の長辺に巻回されている。２次コイル８３_２は、１次コイル８３_１と同様に銅を用いて構成されている。２次コイル８３_２は、１次コイル８３_１に対して、ＸＹ平面内の３自由度方向（例えば、Ｘ、Ｙ、θｚ方向とする）に移動可能になっている。そのため、２次コイル８３_２の内表面とラウンドネスコア８３_０の外表面との間には、２次コイル８３_２の内径とラウンドネスコア８３_０の直径との差に相当するサイズｅ_１の間隙が設けられている。これにより、２次コイル８３_２は、それが巻回されたラウンドネスコア８３_０の長辺に対して垂直な方向（例えば、Ｘ軸方向とする）に距離ｅ_１のストロークで移動することができる。

また、２次コイル８３_２の長手方向（例えば、Ｙ軸方向とする）のサイズに対してそれが巻回されたラウンドネスコア８３_０の長辺は、ほぼ長さｅ_２だけ長い。これにより、２次コイル８３_２は、それが巻回されたラウンドネスコア８３_０の長辺に対して平行方向にほぼ距離ｅ_２のストロークで移動することができる。ただし、距離ｅ_１，ｅ_２はそれぞれカウンタマス２１のそれぞれの方向の移動ストロークより長く定められている。また、前記間隙により、例えば、θｚの動きも許容できるようになっている。なお、図４（ａ）中の両矢印ｅ_１、ｅ_２は、ストロークｅ_１、ｅ_２を概念的に示すものである。

カウンタマス２１の移動ストロークは、ウエハステージＷＳＴとカウンタマスとの質量比やウエハステージＷＳＴの移動量（移動シーケンス）等に基づいて求まるので、そのストロークに応じて間隙の寸法や形状を設定すれば良い。

ここで、実際には、カウンタマス２１の本体部（筺体）３５の底面には、ラウンドネスコア８３_０の長手方向の長さよりもＹ軸方向に長く、その直径よりＸ軸方向の幅が広い開口（不図示）が形成されている。そして、図１に示されるように、ベース盤１２に設置されたラウンドネスコア８３_０の上半部が、前記開口を介して、コイル保持部材２１の本体部（筺体）３５の内部に挿入されている。そして、この本体部（筺体）３５の内部に位置するラウンドネスコア８３_０の＋Ｚ側の長辺に所定の隙間を介して２次コイル８３_２が巻回されている。２次コイル８３_２の両端にそれぞれ接続された一対の送電ケーブルが、カウンタマス２１の筐体の内部に固定された後述するアンプ８５に接続されている。すなわち、本実施形態では、２次コイル８３_２は、アンプ８５等を内部に収納したカウンタマス２１と一体的に、あるいはカウンタマス２１に僅かに遅れて追従して、Ｙ軸方向及びＸ軸方向に移動できるような構成になっている。

本実施形態に係る変圧器８３では、電源８１からの交流電力（例えば電圧４００Ｖ及び電流２４Ａ）が１次コイル８３_１に印加され、２次コイル８３_２からは降圧された交流電力（例えば電圧１５０Ｖ及び電流６４Ａ）が出力される。

アンプ８５は、カウンタマス２１内に配置されている。アンプ８５は、変圧器８３から出力される電力により、主制御装置２０（図５参照）の制御の下、コイルユニット６０（電機子コイル３８）に電力（励磁電流）を供給する。それにより、電機子コイル３８が励磁され、コイルユニット６０のコイルと磁石ユニット５１の磁石との間の電磁相互作用により、カウンタマス２１に対して基板ステージＷＳＴを駆動する駆動力（電磁力、ローレンツ力）が発生する。

なお、１次コイル８３_１に対して２次コイル８３_２が可動であれば、コアの形状は矩形に限らず、円形、楕円形、多角形等、任意の形状であっても良い。また、コアに対して互いに異なる方向に独立に可動な２次コイル８３_２を複数、（コアの周方向に）並列して設けることとしても良い。この他、例えば１次側、２次側が、個別にコアを有し、それぞれのコアに１次コイル、２次コイルが巻きつけられて１次側コイル体と２次側コイル体とを構成し、当該両者がギャップを介して対向する、いわゆるギャップ付き変圧器を、採用しても良い。かかる場合には、２次側コイル体をカウンタマス２１の内部に収納し、カウンタマス２１の外部に１次側コイル体を近接させて配置し、カウンタマス２１と１次側コイル体とが相対移動可能な構成とすることができる。あるいは、例えば、露光が行われる投影光学系ＰＬの近傍の露光領域とアライメント計測が行われるアライメント検出系ＡＳ近傍の計測領域とが、離れて設定される露光装置などでは、露光領域と計測領域とのそれぞれに対応してカウンタマス（コイル保持部材）２１の内部に、コイルユニット６０及び該コイルユニット６０に電力（励磁電流）を供給するアンプ８５の組を配置し、２次コイル８３_２の１つからは露光領域側のアンプ８５に、２次コイル８３_２の別の１つからは計測領域側のアンプ８５に、それぞれ電力を供給することとしても良い。

平面モータ５０の駆動力、すなわち電磁力（ローレンツ力）はコイルユニット６０（電機子コイル３８）に供給される電流量に比例するため、大きな駆動力を発生するために大きな電流をアンプ８５に供給する必要があり、そのため、太いケーブルを用いて、カウンタマス２１の外部からカウンタマス２１側に送電する必要がある。しかるに、本実施形態では、１次コイル８３_１に対して２次コイル８３_２が可動な変圧器８３を介してカウンタマス２１内部のアンプ８５等に送電するので、２次コイル８３_２とアンプ８５とを接続する送電（給電）用のケーブルの剛性によってカウンタマス２１の動きが妨げられることがない。従って、カウンタマス２１は、カウンタマスとしての機能を精度良く果たすことが可能になる。なお、図１に簡略化して示されるように、アンプ８５と複数のコイル３８との間に、コイル選択スイッチ２００を設けても良い。

また、複数の基板ステージ（ウエハステージ）を備えたマルチステージ型の露光装置であって、一方のウエハステージ（ＷＳＴ１とする）の露光処理と、他方のウエハステージ（ＷＳＴ２とする）の計測処理とが並行して行われる露光装置に適用する場合、１つのコイル保持部材（カウンタマス）に対して、２つのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を配置すると、露光処理のために励磁するコイルと計測処理のために励磁するコイルとを区別して電流を供給する必要が生じる。そこで、一方のウエハステージＷＳＴ１の駆動のための電流制御に用いる第１のアンプと他方のウエハステージＷＳＴ２の電流制御に用いる第２のアンプとを設けて、それぞれ２次コイル８３_２から給電されるようにしても良い。さらに、平面モータ５０の各コイル３８が第１のアンプから給電を受けるのと第２のアンプから給電を受けるのとを選択できるように、図４（ｂ）に示されるように、アンプ選択スイッチ２１０を設けても良い。各アンプ選択スイッチ２１０の接点が実線で示される位置にあるとき、各コイル３８は、第１のアンプを介して給電され、各アンプ選択スイッチ２１０の接点が二点鎖線で示される位置にあるとき、各コイル３８は、第２のアンプを介して給電される。

図５には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。制御系は、装置全体を統括制御するマイクロコンピュータ（あるいはワークステーション）などを含む主制御装置２０を中心として構成されている。

次に、前述した基板ステージ装置３０を含む露光装置１００における露光動作の流れについて簡単に説明する。

まず、主制御装置２０の管理の下、レチクルローダ及びウエハローダ（いずれも不図示）によってそれぞれレチクルロード及びウエハロードが行われ、また、レチクルアライメント検出系１３、基板テーブル１８上の基準マーク板（不図示）、アライメント検出系ＡＳを用いてレチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業が所定の手順に従って行われる。

その後、主制御装置２０により、アライメント検出系ＡＳを用いてＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等のアライメント計測が実行される。

アライメント計測の終了後、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われる。露光動作にあたって、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となるように、基板テーブル１８が移動される。同時に、レチクルＲのＸＹ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、主制御装置２０が、レチクル干渉計１６によって計測されたレチクルＲのＸＹ位置情報、ウエハ干渉計３１によって計測されたウエハＷのＸＹ位置情報に基づき、レチクル駆動部（不図示）及び平面モータ５０を介してレチクルＲとウエハＷとを同期移動させることにより、走査露光が行われる。このウエハＷの移動は、主制御装置２０により、電機子コイル３８に供給する電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御することにより行われる。

このようにして、１つ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、基板テーブル１８が１ショット領域分だけステッピングされて、次のショット領域に対する走査露光が行われる。このようにして、ステッピングと走査露光とが順次繰り返され、ウエハＷ上に必要なショット数のパターンが転写される。

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、電力供給系８０を備えることにより、基板ステージＷＳＴの駆動力の反力を受けて移動するコイル保持部材（カウンタマス）２１と一体的に（あるいは僅かに遅れてコイル保持部材２１に追従して）電力供給系８０が有する変圧器８３の２次コイル８３_２が１次コイル８３_１に対して移動するため、コイル保持部材２１のカウンタマスとしての機能を損なうことなく、基板ステージＷＳＴの高い駆動制御精度、ウエハ（基板）の高い位置決め精度を維持することが可能となる。

なお、本実施形態の場合、カウンタマス２１は、ベース盤１２に対して、ＸＹ平面内の３自由度方向（Ｘ軸、Ｙ軸、θｚ）に移動可能であるので、カウンタマス２１と共に動く２次コイル８３_２は、ベース盤１２に設置されたラウンドネスコア８３_０（または１次コイル８３_１）対して３自由度方向（Ｘ、Ｙ、θｚ）に移動可能になっている。そのため、２次コイル８３_２とラウンドネスコア８３_０との間隙の寸法や形状は、その移動を許容するように設定されている。また、カウンタマス２１が、ベース盤１２に対して、６自由度方向（Ｘ、Ｙ、θｚ）に移動可能に構成する場合は、２次コイル８３_２とラウンドネスコアコイル８３_０との間隙の寸法や形状は、その６自由度方向の移動を許容するように設定すれば良い。なお、ステップ・アンド・スキャン露光方式の走査型露光装置において基板ステージＷＳＴはＹ軸方向に長ストロークで移動することから、２次コイル８３_２が１次コイル８３_１に対してＹ軸方向にのみ可動な変圧器８３を採用してコイル保持部材２１のＹ軸方向の動きにのみ追従する構成を採用することもできる。

《第２の実施形態》
次に、第２の実施形態を、図６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、電力供給系を除き、前述の第１の実施形態と同様に構成されている。以下では、相違点を中心に説明する。また、第１の実施形態と同一又は同等の部分については、同一の符号を用いるとともにその説明を省略する。

図６には、本第２の実施形態に係る電力供給系８０’の構成が概略的に示されている。電力供給系８０’は、変圧器（絶縁トランス）８３、駆動系８４、位置測定器８２、アンプ８５を含んで構成される。なお、露光装置１００の外部に配置された電源８１から、例えば周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電圧４００Ｖ及び電流２４Ａの電力が供給される。

変圧器（絶縁トランス）８３は、第１実施形態と同様、コア（ラウンドネスコア）８３_０、１次コイル８３_１、及び２次コイル８３_２を含む。ただし、２次コイル８３_２は、可動部材８３_３の内部に設けられ、ラウンドネスコア８３_０及び１次コイル８３_１と独立に支持されている。

変圧器（絶縁トランス）８３は、電源８１から供給される交流電力（例えば電圧４００Ｖ及び電流２４Ａ）を交流電力（例えば電圧１５０Ｖ及び電流６４Ａ）に降圧して出力する。出力される電力は、例えば変圧器８３（２次コイル８３_２）とカウンタマス２１との間に架設された送電ケーブルを介して、カウンタマス２１（カウンタマス２１内のアンプ８５）に送電される。

駆動系８４は、可動部材８３_３をＹ軸方向に駆動する第１モータ８４_１及び第１モータ８４_１をＸ軸方向に駆動する一対の第２モータ８４_２を含む。これら第１及び第２モータ８４_１，８４_２は、カウンタマス２１の外部、例えば床面Ｆ上に配置されている。

第１モータ８４_１は、可動部材８３_３の内部の＋Ｘ側端部近傍に設けられた可動子と、可動部材８３_３と係合するＹ軸方向を長手方向とする固定子と、を含む。この第１モータ８４_１により、可動部材８３_３が、固定子に沿ってストロークｅ_２の範囲内でＹ軸方向に駆動される。

一対の第２モータ８４_２は、第１モータ（本体）８４_１の＋Ｙ端及び−Ｙ端にそれぞれ設けられた２つの可動子と、＋Ｙ端及び−Ｙ端のそれぞれに係合するＸ軸方向を長手とする２つの固定子と、を含む。この一対の第２モータ８４_２により、第１モータ８４_１及び可動部材８３_３が、それぞれの固定子に沿ってストロークｅ_１の範囲内でＸ軸方向に駆動される。

位置測定器８２は、例えば干渉計（又はエンコーダ）を含み、可動部材８３_３のＹ軸及びＸ軸方向の位置を測定する。その測定結果は主制御装置２０に送信される。主制御装置２０は、位置測定器８２の測定結果と位置計測系６９の測定結果とからカウンタマス２１に対する可動部材８３_３の相対位置を求め、この結果に基づいて駆動系８４の第１モータ８４_１、一対の第２モータ８４_２を制御することで、カウンタマス２１に追従して、可動部材８３_３をＹ軸及びＸ軸方向に駆動する。

アンプ８５は、カウンタマス２１に配置されている。アンプ８５は、変圧器８３から出力される電力により、主制御装置２０（図５参照）の制御の下、コイルユニット６０（電機子コイル３８）に電力（励磁電流）を供給する。それにより、電機子コイル３８が励磁され、コイルユニット６０のコイルと磁石ユニット５１の磁石との間の電磁相互作用により、カウンタマス２１に対して基板ステージＷＳＴを駆動する駆動力（電磁力、ローレンツ力）が発生する。

以上説明したように、本第２の実施形態に係る露光装置によると、電力供給系８０’を備えることにより、基板ステージＷＳＴからの反力を受けて移動するカウンタマス２１の動きに追従して電力供給系８０に含まれる可動部材８３_３、すなわち変圧器８３の２次コイル８３_２が移動するため、カウンタマス２１のカウンタマスとしての機能を損なうことなく、基板ステージＷＳＴの高い駆動制御精度、ウエハの高い位置決め精度を維持することが可能となる。

なお、可動部材８３_３を、Ｙ軸及びＸ軸方向だけでなく、Ｚ軸方向を含む３自由度方向、さらにθｘ、θｙ、及びθｚ方向を含む６自由度方向に駆動する構成を採用しても良い。また、ステップ・アンド・スキャン露光方式の走査型露光装置において基板ステージＷＳＴはＹ軸方向に長ストロークで移動することから、２次コイル８３_２が１次コイル８３_１に対してＹ軸方向にのみ可動な変圧器８３を採用してカウンタマス２１のＹ軸方向の動きにのみ追従する構成を採用することもできる。

また、可動部材８３_３の駆動装置としてカウンタマス２１の外部に配置された第１及び第２モータ８４_１，８４_２を含む駆動系８４を採用したが、コイル保持部材駆動系６８（図５参照）と同様に、可動部材８３_３内に磁石ユニットを設け、これとベース盤１２内のコイルユニット（不図示）とを含む駆動系を採用しても良い。かかる場合には、可動部材８３_３を、ベース盤１２上で３自由度方向（Ｘ、Ｙ、θｚ）に駆動することが可能になる。

なお、上記第１及び第２の実施形態では、アンプ８５をカウンタマス２１内に配置する構成を採用したが、カウンタマス２１の外部に配置する構成を採用しても良い。かかる場合には、アンプ８５から出力される電力を変圧器８３を介してコイルユニット６０（電機子コイル３８）に供給する。

また、上記第１及び第２の実施形態では、交流送電を採用したが直流送電を採用しても良い。かかる場合には、例えば、電源８１から供給される直流電力をインバータを用いて交流変換し、その上で変圧器８３を介してカウンタマス２１側に送電し、コンバータを用いて直流変換した上でアンプ８５を介してコイルユニット６０（電機子コイル３８）に供給することとなる。

また、上記第１及び第２の各実施形態に係る露光装置ではムービングマグネット方式の平面モータ５０を採用した。しかし、カウンタマス（コイル保持部材）２１に設けられた複数の磁石を含む磁石ユニットと、基板ステージに設けられた複数のコイルを含むコイルユニットと、を含むムービングコイル方式の平面モータを採用する場合にも、ある条件の下では、上記第１又は第２の実施形態に係る電力供給系を採用することができる。例えばコイル保持部材２１を介して基板ステージに設けられた複数のコイルに電力を供給する構成を採用する場合などである。このような場合、送電ケーブルの強い剛性によりコイル保持部材の動きが妨げられ、カウンタマスとしての機能が損なわれる問題が生じることが考えられるからである。

なお、上述の各実施形態では、本発明が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば国際公開第９９／４９５０４号、欧州特許出願公開第１,４２０,２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号、米国特許第６,９５２,２５３号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも本発明を適用することができる。また、例えば国際公開第２００７／０９７３７９号（対応米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書）に開示される、液浸露光装置などにも、本発明を適用することができる。

また、上記各実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明は適用することができる。さらに、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数の基板ステージ（ウエハステージ）を備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。また、例えば国際公開第２００５／０７４０１４号などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも本発明は適用が可能である。

また、上記各実施形態に係る露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。

なお、上記各実施形態に係る露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ₂レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ₂レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光として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。

また、上記各実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を用いるＥＵＶ露光装置に本発明を適用することができる。その他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。

さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。

なお、上記各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なく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、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する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、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。

半導体素子などの電子デバイスは、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、前述した各実施形態に係る露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、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除去ステップ、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、上記各実施形態に係る露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ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を生産性良く製造することができる。

１２…ベース盤、２０…主制御装置、２１…コイル保持部材、３０…基板ステージ装置、３８…電機子コイル、４１…内部空間、５０…ステージ駆動系（平面モータ）、８０…電力供給系、８２…位置測定器、８３…変圧器、８３_０…コア、８３_１…１次コイル、８３_２…２次コイル、８３_３…可動部材、８４…駆動系、８５…アンプ、１００…露光装置、ＷＳＴ…基板ステージ、Ｗ…ウエハ。

Claims (10)

1. 磁石部材と複数のコイル部材とを有する駆動装置であって、
   ベースと、
   前記複数のコイル部材を有し、前記ベースに対して移動可能に支持されるコイル保持部材と、
   前記磁石部材を有し、前記コイル保持部材に対して移動可能な移動体と、
   少なくとも一部が前記コイル保持部材の移動に伴って移動するトランスを有し、該トランスを介して前記複数のコイル部材に電力を供給する供給系と、
   を備える駆動装置。
2. 前記トランスは、前記ベースに設けられた１次コイルと、前記コイル保持部材に設けられ、前記１次コイルに対して前記移動体の移動方向のうちの少なくとも１自由度方向に移動可動な２次コイルとを有する請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記コイル保持部材は、前記移動体が移動する際の反力によって前記ベースに対して移動する請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 前記２次コイルは、前記１次コイルに対して互いに異なる方向に移動可能に複数設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動装置。
5. 前記供給系は、前記コイル保持部材に設けられ、前記トランスから送られた電力を前記複数のコイル部材に供給するアンプを有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動装置。
6. 前記移動体は、前記コイル保持部材に対して互いに独立して移動可能に複数設けられ、
   前記供給系は、前記複数の移動体に応じた複数のアンプと、前記複数のコイル部材のうちの少なくとも一部のコイル部材が前記複数のアンプのいずれから電力の供給を受けるかを選択する選択装置と、を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の駆動装置。
7. 前記供給系は、前記コイル保持部材と独立に支持されて該コイル保持部材に追従して移動可動な可動部材を有し、該可動部材が前記トランスの少なくとも一部を支持している請求項１〜６のいずれか一項に記載の駆動装置。
8. 前記コイル保持部材に対する前記可動部材の位置を測定する測定器と、
   前記可動部材を駆動するモータと、
   前記測定器の計測結果を用いて前記モータを制御する制御装置と、をさらに備える請求項７に記載の駆動装置。
9. エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光装置であって、
   物体を保持して移動可能な移動体と、
   前記移動体を駆動する請求項１〜８のいずれか一項に記載の駆動装置と、
   を備える露光装置。
10. 請求項９に記載の露光装置を用いて、物体上にパターンを形成することと、
    前記パターンが形成された前記物体を現像することと、
    を含むデバイス製造方法。

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