JP2015079908A - 駆動装置、露光装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便に複数のコイルユニットの上面を揃える。【解決手段】平面モータを構成する複数のコイルユニット５０のそれぞれのＺ軸方向に関する位置をホールセンサ５９を用いて測定し、その測定結果に従って駆動装置を制御して、複数のコイルユニット５０のＺ軸方向に関する位置を調整することで、簡便に、定盤（複数のコイルユニット５０）の上面が揃えられる。これにより、平面モータの推力むらが抑えられ、ウエハステージの精密駆動が可能となり、その結果、高い露光精度を維持することが可能となる。【選択図】図４

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、更に詳しくは、移動面に沿って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。

従来、半導体素子（集積回路等）、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。

この種の露光装置として、ウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、ウエハと総称する）を保持してベース上を移動する基板ステージを、ベース内に設けられた固定子と基板ステージ内に設けられた可動子とから構成される平面モータを用いて２次元駆動するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

固定子及び可動子内にそれぞれ複数のコイルユニット及び複数の磁石ユニットが含まれるムービングマグネットタイプの平面モータでは、複数のコイルユニットがベース（固定子）内に２次元配列される。ここで、特に磁気浮上式の平面モータでは、複数（例えば約２００）のコイルユニットをそれらの上面（磁石ユニットの対向面）の位置を調整する（例えば、同一高さに揃えて配列（面出し））することで、推力むらが抑えられる。

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、第１の観点からすると、所定の平面上で該平面に沿って移動体を駆動する駆動装置であって、ベースと、前記移動体と前記ベースとのどちらか一方に設けられた磁石ユニットと、前記移動体と前記ベースの他方に設けられ、前記磁石ユニットと協働して前記移動体を駆動する前記所定の平面に沿った方向の推力を発生させる複数のコイルユニットと、前記複数のコイルユニットのうちの少なくとも１つについて、前記ベースに対する前記所定の平面と交差する方向に関する位置情報を求める測定装置と、を備えた駆動装置である。

これによれば、簡便に、複数のコイルユニットの上面（磁石ユニットの対向面）の位置を調整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する移動体と、前記移動体を駆動する本発明の駆動装置と、を備える露光装置である。

これによれば、本発明の駆動装置を用いることで推力むらが抑えられるため、移動体の精密駆動が可能となり、その結果、高い露光精度を維持することができる。

本発明は、第３の観点からすると、本発明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である。

一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。 図１の露光装置が有するウエハステージ装置の斜視図である。 図２のウエハステージ装置が有する定盤の分解斜視図である。 図４（Ａ）はコイルユニットの構成を示す断面図、図４（Ｂ）はコイルユニット内のホールセンサの配置を示す平面図である。 駆動装置の駆動原理を説明するために駆動装置の構成を模式的に示した図である。 露光装置の制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。

以下、一実施形態について、図１〜図６を用いて説明する。

図１には、一実施形態に係る露光装置１０の構成が概略的に示されている。露光装置１０は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では、投影光学系１６ｂが設けられており、以下においては、投影光学系１６ｂの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。

露光装置１０は、照明系１２、レチクルステージ１４、投影ユニット１６、ウエハステージ装置２０、及びこれらの制御系を備えている。

照明系１２は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、及びレチクルブラインド等（いずれも不図示）を有する照明光学系と、を含む。照明系１２は、レチクルブラインド（マスキングシステムとも呼ばれる）で設定（制限）されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。照明光ＩＬとしては、例えばＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられる。

レチクルステージ１４は、パターン面（図１における−Ｚ側の面）に回路パターンなどが形成されたレチクルＲを、例えば真空吸着により保持している。レチクルステージ１４は、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１３（図１では不図示、図６参照）によって、走査方向（Ｙ軸方向）に所定のストロークで駆動可能、且つＸ軸、及びθｚ方向に微小駆動可能となっている。レチクルステージ１４のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転量情報を含む）は、例えばレーザ干渉計システム（あるいは２次元エンコーダシステム）を含むレチクルステージ位置計測系１５（図１では不図示、図６参照）を用いて、主制御装置９０（図６参照）によって求められる。

投影ユニット１６は、レチクルステージ１４の下方（−Ｚ側）に配置されている。投影ユニット１６は、鏡筒１６ａと、鏡筒１６ａ内に保持された投影光学系１６ｂと、を含む。投影光学系１６ｂとしては、例えば光軸ＡＸに沿って配列された複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられる。投影光学系１６ｂは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。

このため、照明系１２からの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系１６ｂの第１面（物体面）とパターン面とがほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系１６ｂを介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、投影光学系１６ｂの第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージ１４とウエハステージ２４との同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲが走査方向に相対移動するとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷが走査方向に相対移動することで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では、照明系１２、及び投影光学系１６ｂによってウエハＷ上にレチクルＲのパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。

ウエハステージ装置２０は、定盤３０、及びウエハステージ２４を含む。

定盤３０は、平面視（＋Ｚ方向から見て）でＹ軸方向を長手方向とする矩形の板状部材（図２参照）であって、上面がＸＹ平面（水平面）にほぼ平行となるように複数の支持装置２８により下方から非接触支持されている。複数の支持装置２８は、図３に示されるように、定盤３０の４隅部近傍を支持可能なように、例えば４つ設けられている。支持装置２８は、例えば米国特許出願公開第２００９／０３１６１３３号明細書に開示される防振装置とほぼ同様に構成され、定盤３０及び床１００（図１参照）相互間での振動の伝達を抑制する。

定盤３０は、図２に示されるように、本体部３２、マニホールドプレート３４、マザーボード３６、錘３８、及び複数のコイルユニット５０を有している。

本体部３２は、図３に示されるように、平面視でＹ軸方向を長手方向とする矩形板状の底面部３３ａと、該底面部３３ａのＸ軸方向の両端部それぞれから上方に突き出して形成された一対の側壁部３３ｂと、を有する。本体部３２の下方の床１００上には、図１に示されるように、用力供給ユニット１８が設置されている。用力供給ユニット１８には、ウエハステージ装置２０で用いられる用力（例えば電力、電気信号、冷媒、加圧気体など）が露光装置１０の外部から供給される。

図３に戻り、マニホールドプレート３４は、コイルユニット５０を冷却するための液体の冷媒（例えば水、フッ素系不活性液体、ＨＦＣ（Ｈｙｄｒｏ−Ｆｌｕｏｒｏ−Ｃａｒｂｏｎ）など）を用力供給ユニット１８（図３では不図示。図１参照）から複数のコイルユニット５０それぞれに分配するのに用いられる。マニホールドプレート３４は、平面視でＹ軸方向を長手方向とする矩形板状の部材から成り、本体部３２の一対の側壁部３３ｂ間に挿入され、底面部３３ａの上面上に載置されている。

マニホールドプレート３４の下面中央部には、用力供給ユニット１８（図３では不図示。図１参照）からマニホールドプレート３４へ冷媒を供給するための配管、及びマニホールドプレート３４から用力供給ユニット１８へ冷媒を戻すための配管を含む配管ユニット３５が、マニホールドプレート３４の下面から下方に突き出して固定されている。配管ユニット３５は、ＹＺ平面に平行な板状に形成されている。これに対し、本体部３２の底面部３３ａの中央部には、配管ユニット３５を通すための開口部３２ａが形成されている。開口部３２ａは、Ｙ軸方向に延びる長穴（スリット）状に形成され、配管ユニット３５は、開口部３２ａを通して用力供給ユニット１８に接続されている。

マザーボード３６は、コイルユニット５０で用いられる電力、及び電気信号を用力供給ユニット１８（図３では不図示。図１参照）から複数のコイルユニット５０それぞれに分配するのに用いられる。マザーボード３６は、平面視でＹ軸方向を長手方向とする矩形板状の部材から成り、本体部３２の一対の側壁部３３ｂ間に挿入され、マニホールドプレート３４の上面上又は上面の上方に重ねて載置されている。マザーボード３６のＸ軸、及びＹ軸方向の寸法（幅、及び長さ）は、マニホールドプレート３４とほぼ同じに設定されている。また、マザーボード３６のＺ軸方向の寸法（厚み）は、マニホールドプレート３４よりも小さく（薄く）設定されている。

マザーボード３６は、いわゆるリジッドタイプのプリント回路板であり、絶縁基板上に導電パターンが形成されている。なお、マザーボード３６は、複数のプリント回路板が繋ぎ合わされることによって全体的に一枚の板状に形成されても良いし、マザーボード３６の大きさによっては、一枚のプリント回路板により構成されても良い。

マザーボード３６の下面中央部には、用力供給ユニット１８（図３では不図示。図１参照）からマザーボード３６へ電力を供給するためのケーブル、及びマザーボード３６と用力供給ユニット１８との間で送受信される電気信号用のケーブルなどを含むケーブルユニット３７がマザーボード３６の下面から下方に突き出して固定されている。ケーブルユニット３７は、ＹＺ平面に平行な板状に形成されている。これに対し、マニホールドプレート３４の中央部であって、上記配管ユニット３５に接触しない位置には、ケーブルユニット３７を通すための開口部３４ａが形成されている。また、本体部３２の底面部３３ａの中央部にも、ケーブルユニット３７を通すための開口部（不図示）が形成されている。ケーブルユニット３７は、マニホールドプレート３４に形成された開口部３４ａ、及び本体部３２に形成された開口部（不図示）を通して用力供給ユニット１８に接続されている。なお、配管ユニット３５、及びケーブルユニット３７を通すために本体部３２に形成される開口部は共通であっても良い。

錘３８は、平面視で矩形の枠状に形成されており、後述する複数のコイルユニット５０の周縁に配置されている。錘３８は、本体部３２の一対の側壁部３３ｂ上に一体的に載置されている。錘３８は、例えば金属材料により形成されており、定盤３０の重量を増すために設けられている。

複数のコイルユニット５０のそれぞれは、図２よりわかるように、平面視矩形状（ほぼ正方形）の箱状に形成された部材を有する。ただし、箱状に限るものではなく、円柱状や円錐状、あるいは角錐状に形成してもよい。コイルユニット５０は、Ｘ軸方向に３個及びＹ軸方向に３個の計９個を一組にして１つの基板５２上に配列し、基板５２を駆動装置６３を用いて支持することで、マザーボード３６上に互いに間隙なく２次元配列されている。本実施形態では、コイルユニット５０は、Ｘ軸方向に９及びＹ軸方向に１６（計１４４）配列されている。なお、基板５２上に配列される一組当たりのコイルユニットの個数は一例であって、９個以外の個数であってもよい。例えば、基板５２上には１つのコイルユニットのみを配置してもよいし、Ｘ軸方向に２個およびＹ軸方向に２個の計４個を一組してもよいし、Ｘ軸方向に２個およびＹ軸方向に１個の計３個を一組とするようにＸ軸方向に配列される個数とＹ軸方向に配列される個数が異なるようにしてもよい。

コイルユニット５０は、少なくとも１つのコイルを含むように構成されており、図４（Ａ）には、単独のコイルユニット５０内部の概略構造の一例が示されている。このコイルユニット５０は、３個のＸコイル５６Ｘと３個のＹコイル５６Ｙの計６個のコイルを含み、上述のように９個一組のコイルユニット５０について共有される基板５２を有する。また、個々のコイルユニット５０に対応して設けられた、冷却用ブロック６２、下部冷却モジュール（マニホールド）５４、上部冷却モジュール５８、表面保護プレート６０等を含む。

基板５２は、リジッドタイプのプリント回路板である。基板５２の下面には、基板５２に形成された回路パターン（不図示）を介して複数のコイル５６及びコイルユニット５０に内蔵された温度センサ（不図示）、流量センサ（不図示）、ホールセンサ５９等のセンサ類に電気的に接続する複数の金属端子を有するコネクタ（不図示）が固定されている。

ホールセンサ５９は、例えば、図４（Ｂ）に示されるように、基板５２上に１３個配置されている。ホールセンサ５９は、後述するウエハステージ２４に設けられた複数の磁石ユニット２６を構成する磁石が誘導する磁界（強度）を検出して、ウエハステージ２４の特にＺ軸方向に関する位置（コイルユニット５０とウエハステージＷＳＴとのＺ軸方向に関する離間距離）を測定する磁気センサである。なお、ホールセンサの数は、１つのコイルユニット５０について１以上、その測定精度の向上のためには２以上の大きな数が望ましいが、それに限定されるものではない。

冷却用ブロック６２は、基板５２の下面に、コネクタ（不図示）に隣接して固定されている。冷却用ブロック６２には、複数のコイル５６のそれぞれに励磁電流を供給する複数のスイッチング用ＦＥＴ（不図示）が取り付けられている。また、冷却用ブロックの内部には、下部冷却マニホールド５４に繋がる、電気素子類等（例えば、スイッチング用ＦＥＴ）を冷却するための配管（不図示）が設けられている。マニホールドプレート３４（図１参照）から配管の一端に接続する冷媒流入口（不図示）を介して配管内に冷媒を供給し、配管の他端に接続する冷媒流出口（不図示）を介して冷媒をマニホールドプレート３４（図１参照）に戻すことで、例えば、複数のスイッチング用ＦＥＴが冷却される。

下部冷却マニホールド５４は、基板５２上に配置されている。下部冷却マニホールド５４は、薄い箱形の部材からなり、主に複数のコイル５６に接触して、コイル５６の冷却に用いられる。下部冷却マニホールド５４には、上述の通り、冷却用ブロック６２を介してマニホールドプレート３４（図１参照）から冷媒が供給され、供給された冷媒は冷却用ブロック６２を介してマニホールドプレート３４（図１参照）に戻る。

複数のコイル５６は、下部冷却マニホールド５４上に配置されている。複数のコイル５６のそれぞれは、基板５２に電気的に接続されている。複数のコイル５６のそれぞれの励磁（励磁電流の供給）は、スイッチング用ＦＥＴ（不図示）を介して主制御装置９０により個別に制御される。

複数のコイル５６は、Ｘコイル５６Ｘ及びＹコイル５７Ｙを含む。Ｘコイルと５６Ｘ及びＹコイル５７Ｙとして、例えば、長辺の長さが短辺の長さの３倍の矩形コイルが採用される。Ｘコイル５７Ｘ及びＹコイル５７Ｙは、コイルユニット５０内で積層されている。すなわち、下部冷却マニホールド５４の直上に、Ｙコイル５７Ｙが、その長手をＸ軸方向に向けて２次元配列されている。Ｙコイル５７Ｙの直上に、Ｘコイル５７Ｘが、その長手をＹ軸方向に向けて２次元配列されている。

上部冷却モジュール５８は、複数のコイル５６上に配置されている。上部冷却モジュール５８は、板状部材から成り、主に定盤３０（図１参照）の上面（本実施形態では、表面保護プレート６０の表面）の温度を制御するために用いられる。上部冷却モジュール５８には、下部冷却マニホールド５４に供給されたコイル５６の冷却用の冷媒とは独立した冷媒が、マニホールドプレート３４（図１参照）から供給される。そのため、コイル冷却用冷媒のために設けられた冷媒流入口とは別の冷媒流入口（不図示）及びコイル冷却用冷媒のために設けられた配管とは別の配管（不図示）を介してマニホールドプレート３４（図１参照）から冷媒が供給される。そして、上部冷却モジュール５８に供給された冷媒は、下部冷却マニホールド５４に設けられた、コイル冷却用冷媒のために設けられた配管とは別の配管（不図示）及びコイル冷却用冷媒のために設けられた冷媒流出口とは別の冷媒流出口（不図示）を介してマニホールドプレート３４に戻る。

表面保護プレート６０は、例えばＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）により形成された板状部材から成り、上部冷却モジュール５８上に、すなわちコイルユニット５０の最上に配置されている。ウエハステージ２４（図１参照）は、複数のコイルユニット５０のそれぞれの表面保護プレート６０により形成される定盤３０（図１参照）の上面上方を、定盤とは非接触な状態で移動可能である。

基板５２上の一組のコイルユニット５０は、マザーボード３６上に配置された駆動装置６３（図２参照）によりＺ軸方向に駆動される。図５には、駆動装置６３の構成が模式的に示されている。駆動装置６３は、アクチュエータ１５０、拡大部１６０、可動部１５９、案内部１６１等を含んで構成されている。

アクチュエータ１５０は、例えばピエゾ素子或いはボイスコイルモータを含む。その駆動ストロークは、例えば１０μｍ程度である。アクチュエータ１５０は、駆動装置６３の下方（−Ｚ側）に、Ｘ軸方向（Ｙ軸方向でもよい）に向けて配置されている。その一端ｐ０は保持具を用いて駆動装置６３の筐体（不図示）に固定され、他端は回転ピボット（不図示）を介して回転可能に拡大部１６０の力点ｐ２に連結されている。

拡大部１６０は、アクチュエータ１５０のＸ軸方向の伸縮をＺ軸方向に向けるとともに、そのストロークを例えば１０〜１００倍に拡大する。拡大部１６０は、その支点ｐ１を中心にして回転可能に駆動装置６３の筐体（不図示）に固定されている。拡大部１６０の作用点ｐ３は、連結アーム１６２を介して、可動部１５９の＋Ｘ側の１つの角部ｐ４に連結されている。拡大部１６０は、支点ｐ１を中心に回転する力点ｐ３と作用点ｐ４とを有し、支点ｐ１からの作用点ｐ４の距離は支点ｐ１からの力点ｐ３の距離より長い。

可動部１５９は、冷却用ブロック６２の下面（−Ｚ面）に支持部材（不図示）を介して固定され、アクチュエータ１５０の伸縮によりＺ軸方向に移動することで冷却用ブロック６２（すなわちコイルユニット５０）をＺ軸方向に駆動する。可動部１５９の−Ｘ側の２つの角部ｐ７，ｐ８は、それぞれ、案内部１６１を構成する２つの連結アーム１６１ａ，１６１ｂを介して、駆動装置６３の筐体（不図示）に連結されている。

案内部１６１は、それぞれの一端ｐ５，ｐ６が保持具を用いて駆動装置６３の筐体（不図示）に固定された２つの連結アーム１６１ａ，１６１ｂを含み、可動部１５９のＺ軸方向への移動を案内する平行リンクとして構成されている。

上述の構成の駆動装置６３において、アクチュエータ１５０が＋Ｘ方向にｄＬ伸長すると、拡大部１６０が支点ｐ１を中心に反時計回りに回転し、その作用点ｐ３が−Ｚ方向にｄｚ（及び−Ｘ方向にｄｘ）変位する。これにより、連結アーム１６２を介して作用点ｐ３に連結する可動部１５９が黒塗り矢印の方向（−Ｚ方向）にｄＺ（≫ｄＬ）移動する。逆に、アクチュエータ１５０が−Ｘ方向に縮短すると、拡大部１６０が支点ｐ１を中心に時計回りに回転し、その作用点ｐ３が＋Ｚ方向（及び＋Ｘ方向）に変位する。これにより、可動部１５９が＋Ｚ方向に移動する。

ウエハステージ２４は、例えば真空吸着によりウエハＷを保持して、定盤３０上を移動する。図１に示されるように、ウエハステージ２４の底部には、複数の磁石ユニット２６が配列されている。複数の磁石ユニット２６は、例えば、ウエハステージ２４の底部の−Ｘ，＋Ｙ部及び＋Ｘ，−Ｙ部に配置されるＸ磁石ユニット（不図示）、底部の＋Ｘ，＋Ｙ部及び−Ｘ，−Ｙ部に配置されるＹ磁石ユニット（不図示）を含む。Ｘ磁石ユニットは、Ｘ軸方向に隣り合う磁極面の極性が互いに異なるように配列されたＹ軸方向を長手とする立方体状の磁石から構成される。Ｙ磁石ユニットは、Ｙ軸方向に隣り合う磁極面の極性が互いに異なるように配列されたＸ軸方向を長手とする立方体状の磁石から構成される。

上述の定盤３０（コイルユニット５０）内に設けられた複数のコイル５６とウエハステージ２４内に設けられた複数の磁石ユニット２６とから、ウエハステージ２４を定盤３０上で６自由度方向に駆動するムービングマグネットタイプの平面モータ（例えば米国特許第６，４５２，２９２号明細書参照）が構成される。この構成の平面モータにおいて、例えば、Ｘコイル５６Ｘを励磁することによりＸ磁石ユニット（不図示）に対してＸ軸方向（非走査方向）及びＺ軸方向の駆動力が加わり、Ｙコイル５６Ｙを励磁することによりＹ磁石ユニット（不図示）に対してＹ軸方向（走査方向）及びＺ軸方向の駆動力が加わる。

上述の平面モータを含んでウエハステージ駆動系２７（図６参照）が構成される。主制御装置９０（図６参照）は、ウエハステージ駆動系２７を用いて、ウエハステージ２４を定盤３０上でＸ軸及びＹ軸方向に所定のストロークで駆動し、所定のクリアランスを介して定盤３０上に浮上（磁気浮上）させ、並びにピッチング、ヨーイング、及びローリング方向に適宜微少駆動することができる。

ウエハステージ２４のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転量情報を含む）は、例えば２次元（あるいは３次元）エンコーダシステム、又は光干渉計システム（あるいはエンコーダシステムと光干渉計システムとを組み合わせたシステム）を含むウエハステージ位置計測系２５（図６参照）を用いて、主制御装置９０（図６参照）によって求められる。なお、ウエハステージ位置計測系２５の構成は、所望の分解能でウエハステージ２４の６ＤＯＦ方向の位置情報を求めることができれば、その構成は特に限定されない。

ここで、平面モータを用いて定盤３０上でウエハステージ２４に対して水平面に平行な（Ｘ軸、及び／又はＹ軸方向に）駆動力を作用させる場合、定盤３０には、水平面内でウエハステージ２４とは反対の方向に上記駆動力の反力が作用する。そして、定盤３０が複数の支持装置２８により非接触支持されていることから、定盤３０は、運動量保存則により水平面内でウエハステージ２４とは反対の方向に移動することにより上記反力を吸収し、これにより上記反力に起因する振動の発生などが抑制される。なお、定盤３０の重量は、ウエハステージ２４の重量に比べて大きいので、定盤３０の移動量は、ウエハステージ２４に比べて微少量である。また、ウエハステージ装置２０は、上記反力により移動した定盤３０を所定位置に復帰させるための、いわゆるトリムモータ（不図示）を複数有している。

図６には、露光装置１０の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置９０の入出力関係を示すブロック図が示されている。主制御装置９０は、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等を含み、露光装置１０の構成各部を統括制御する。

上記のように構成された露光装置１０（図１参照）では、まず、レチクルＲ及びウエハＷが、それぞれレチクルステージ１４及びウエハステージ２４上にロードされ、レチクルアライメント及びベースライン計測、並びにウエハアライメント（例えばＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等）などの所定の準備作業が行われる。その後、主制御装置９０の管理の下、ウエハＷの第１番目のショット領域に対する露光のための加速開始位置にウエハステージ２４が駆動されるとともに、レチクルＲの位置が加速開始位置となるように、レチクルステージ１４が駆動される。そして、レチクルステージ１４と、ウエハステージ２４とがＹ軸方向に沿って同期駆動されることで、ウエハＷ上の第１番目のショット領域に対する露光が行われる。以後、レチクル上のすべてのショット領域に対する露光が行われることで、ウエハＷの露光が完了する。

次に、平面モータにおけるコイルユニット５０のＺ位置を調整する方法について説明する。

主制御装置９０は、コイルユニット５０のＺ位置の調整に先立って、ホールセンサ５９の出力がばらつかないようにキャリブレーションをする。また、主制御装置９０は、ウエハステージ位置計測系２５からの計測結果に従ってウエハステージ駆動系２７を制御してウエハステージ２４のＺ位置及び姿勢（θｘ位置及びθｙ位置）を一定に維持する。ウエハステージＷＳＴは、その状態を維持して、定盤３０上でＸ軸及びＹ軸方向に駆動される。

主制御装置９０は、ウエハステージ位置計測系２５からの計測結果に従ってウエハステージ駆動系２７を制御してウエハステージ２４を定盤３０上で一軸方向（例としてＹ軸方向とする）に移動し、Ｙ軸方向に並ぶ２つのコイルユニット５０の直上にウエハステージ２４を位置決めする。ただし、２つのコイルユニット５０は異なる基板５２上に配置された異なる組に含まれるコイルユニット５０であるとする。ここで、ウエハステージ２４の進行方向に対して後方に位置するコイルユニット５０を１つめのコイルユニット５０、前方に位置するコイルユニット５０を２つめのコイルユニット５０と呼ぶ。主制御装置９０は、１つめと２つめのコイルユニット５０（以下、第１コイルユニット、第２コイルユニットと呼ぶ）のそれぞれの直下のホールセンサ５９を用いて、ウエハステージ２４からの各コイルユニット５０のＺ軸方向に関する離間距離を測定する。この測定結果から、各コイルユニット５０のＺ軸方向に関する位置の差（ずれ）が求められる。差が検出された場合、主制御装置９０は、駆動装置６３を用いてコイルユニット５０をＺ軸方向に駆動して、例えば、第２コイルユニット５０のＺ位置を、第１コイルユニット５０のＺ位置に一致するよう調整する。なお、第１コイルユニット５０のＺ位置は、予め、例えば駆動装置６３の駆動ストロークの中心（基準値とする）に調整されているものとする。

第２コイルユニット５０のＺ位置の調整が終わると、主制御装置９０は、ウエハステージ２４をＹ軸方向に移動し、第２コイルユニット５０と３つめのコイルユニット５０（以下、第３コイルユニットと呼ぶ）との直上にウエハステージ２４を位置決めする。ただし、第２及び第３コイルユニット５０は異なる基板５２上に配置されたコイルユニット５０であるとする。主制御装置９０は、先と同様に、各コイルユニット５０のＺ軸方向に関する位置の差（ずれ）を測定し、ずれが検出された場合、駆動装置６３を用いて、第３コイルユニット５０のＺ位置を第２コイルユニット５０のＺ位置に一致するよう調整する。

主制御装置９０は、上述の手順を繰り返すことで、Ｙ軸方向に並ぶコイルユニット５０のＺ位置を調整する。このように、複数のコイルユニット５０の上面（磁石ユニット２６との対向面）のＺ位置を調整して、例えば、互いのＺ位置のずれの範囲を所定値（例えば、１μｍ〜３０００μｍ）内に収めることが可能になる。これにより、複数のコイルユニットの上面を略同一高さにすることができる。

また、主制御装置９０は、ウエハステージ２４を、Ｚ位置が調整されたコイルユニット５０の直上からＸ軸方向に移動して、同様の手順により、Ｘ軸方向に並ぶコイルユニット５０のＺ位置を調整する。

ウエハステージ２４を定盤３０上の全領域に渡って移動することで、全てのコイルユニット５０のＺ位置が調整される。これにより、定盤３０（コイルユニット５０）の面出しが可能となる。

なお、１度のＺ位置調整でコイルユニット５０のＺ位置が十分な精度で位置決めできない場合、再度、Ｚ位置調整を繰り返すこととする。また、複数のコイルユニット５０の全てに限らず、それらのうちの少なくとも１つについて、Ｚ位置調整をすることとしてもよい。

また、上述のコイルユニット５０のＺ位置調整は、露光装置１０の製造時に行うことができるが、それに限らず、露光装置１０の起動時、アイドリング時等にも行うことができる。それにより、経時的に劣化するコイルユニット５０のＺ位置を適宜修正することができる。

また、コイルユニット５０の位置調整における上述のウエハステージ２４の移動は一例であり、ウエハステージ２４の直下に位置する２つのコイルユニット５０の一方のＺ位置を他方のＺ位置に調整することができれば、ウエハステージ２４を定盤３０上で任意に移動させてもよい。また、ウエハステージ２４の進行方向に並ぶ２つのコイルユニット５０の直上にウエハステージ２４を位置決めすることとしたが、３以上のコイルユニット５０の直上に位置決めしてもよい。また、進行方向に直交する方向に並ぶ２つまたはそれ以上のコイルユニット５０の直上に位置決めしてもよい。

また、ホールセンサ５９を用いて各コイルユニット５０のＺ軸方向に関する位置のずれを測定する際にウエハステージ２４を位置決めすることとしたが、十分な測定精度が得られる場合、ウエハステージ２４を位置決めする必要はない。

また、本実施形態では、コイルユニット５０を９個一組で１つの基板５２上に配列し、その基板５２を駆動装置６３を用いて支持する構成を採用したため、一組のコイルユニット５０毎にそのＺ位置を調整することとなる。これに限らず、任意の数、例えば１つのコイルユニット５０を１つの基板５２上に配列し、その基板５２を駆動装置６３を用いて支持する構成を採用することで、コイルユニット５０毎にそのＺ位置を調整することとしてもよい。

以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１０では、平面モータを構成する複数のコイルユニット５０のうちの少なくとも１つについて、そのＺ軸方向に関する位置をホールセンサ５９を用いて測定する。そして、その測定結果に従って駆動装置６３を制御してＺ軸方向に関する位置を調整する。これにより、簡便に、定盤３０（複数のコイルユニット５０）の上面が揃えられて平面モータの推力むらが抑えられ、その結果、ウエハステージ２４の精密駆動が可能となり、高い露光精度を維持することが可能となる。また、コイルユニット５０の位置を調整する代わりに、コイルユニット５０に供給する電流の量を調整することで平面モータの推力むらを抑えるようにしてもよい。この場合、例えば、測定結果に基づいてコイルに供給する電流の調整量のマップのようなものを作成しておいてもよい。

なお、本実施形態では、各コイルユニット５０とウエハステージ２４とのＺ軸方向に関する離間距離を測定するために、コイルユニット５０内に設けられたホールセンサ５９を用いる構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、ウエハステージ２４に設けられるギャップセンサを用いることとしてもよい。ギャップセンサとして、静電容量センサ、光干渉計等を利用することができる。

また、本実施形態では、各コイルユニット５０に１つの駆動装置６３を設けてコイルユニット５０をＺ軸方向にのみ駆動することとしたが、例えば３つの駆動装置６３をマザーボード３６上に３点配置し、これらを用いてコイルユニット５０をＺ軸方向に駆動するともにθｘ方向及びθｙ方向に傾斜することとしてもよい。また、ＸＹ方向への駆動機構を設けて、コイルユニット５０をＸＹ方向に駆動することとしてもよい。係る場合、コイルユニット５０に設けられたホールセンサ５９を用いてコイルユニット５０のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を測定することができる。

また、本実施形態では、ウエハステージ２４に設けられた磁石ユニット２６を用いてコイルユニット５０のＺ軸方向に関する位置を測定することとしたが、ウエハステージ２４に代えて、例えば、計測ステージやレチクルステージ等、基準磁石を有する移動ステージを用いることとしてもよい。また、本実施形態では、ムービングマグネットタイプのリニアモータに適用させたが、それに代えてムービングコイルタイプのリニアモータに適用させてもよい。

また、本実施形態において、ウエハステージ駆動系２７には、コイルユニット５０が２次元配置され、ウエハステージ２４を水平面に沿って駆動する平面モータが用いられたが、これに限られず、例えばＸＹ平面内の１軸方向にのみに推力を発生するリニアモータであっても良い。

なお、照明光ＩＬは、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）に限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光や、Ｆ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。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、照明光ＩＬの波長は、１００ｎｍ以上の光に限られず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良く、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露光装置にも上記実施形態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、上記実施形態は適用できる。

さらに、上記実施形態の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、この投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。

また、上記実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）などを含む）を用いても良い。

また、上記実施形態では、定盤３０上にひとつのウエハステージ２４が配置されたウエハステージ装置２０について説明したが、定盤３０上に配置される移動体の数、種類は、適宜変更が可能であり、例えば米国特許出願公開第２０１０／００６６９９２号明細書に開示されるようなウエハステージを２つ備えたウエハステージ装置、あるいは米国特許出願公開第２００９／０２６８１７８号明細書に開示されるようなウエハステージと、計測ステージとを備えるウエハステージ装置にも、上記実施形態は適用できる。

さらに、例えば米国特許第８，００４，６５０号明細書に開示されるような、投影光学系と露光対象物体（例えばウエハ）との間に液体（例えば純水）を満たした状態で露光動作を行う、いわゆる液浸露光装置にも上記実施形態は適用することができる。

また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも上記実施形態を適用することができる。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にも上記実施形態は適用することができる。

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上記実施形態を適用することができる。

また、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。

さらに、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上記実施形態を適用できる。

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、上記実施形態の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。

１０…露光装置、２０…ウエハステージ装置、２４…ウエハステージ、２６…磁石ユニット、２７…ウエハステージ駆動系、３０…定盤、５０…コイルユニット、５９…ホールセンサ、６３…駆動装置、９０…主制御装置、Ｗ…ウエハ。

Claims (10)

1. 所定の平面上で該平面に沿って移動体を駆動する駆動装置であって、
   ベースと、
   前記移動体と前記ベースとのどちらか一方に設けられた磁石ユニットと、
   前記移動体と前記ベースの他方に設けられ、前記磁石ユニットと協働して前記移動体を駆動する前記所定の平面に沿った方向の推力を発生させる複数のコイルユニットと、
   前記複数のコイルユニットのうちの少なくとも１つについて、前記ベースに対する前記所定の平面と交差する方向に関する位置情報を求める測定装置と、
   を備えた駆動装置。
2. 前記位置情報を用いて、前記複数のコイルユニットのうちの少なくとも１つについて、前記所定の平面と交差する方向の位置を調整可能な調整機構をさらに備えた請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記調整機構は、前記ベースに設けられ、前記複数のコイルユニットのうちの少なくとも１つについて、前記ベースに対する前記所定の平面と交差する方向の位置を調整する請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 前記調整機構は、前記複数のコイルユニットのうちの少なくとも１つを駆動するアクチュエータを有する請求項２又は３に記載の駆動装置。
5. 前記測定装置は、前記複数のコイルユニットのそれぞれについて、前記ベースに対する前記所定の平面と交差する方向に関する位置情報を求め、
   前記調整機構は、前記位置情報を用いて前記複数のコイルユニットの前記所定の平面と交差する方向に関する位置を調整する請求項２〜４のいずれか一項に記載の駆動装置。
6. 前記複数のコイルユニットに少なくとも各１つ設けられた磁気センサをさらに備え、
   前記磁気センサを用いて前記複数の磁石が発する磁場を測定することで、前記複数のコイルユニットに関してそれぞれ前記所定の平面と交差する方向に関する位置を測定する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の駆動装置。
7. 前記移動体に設けられたギャップセンサをさらに備え、
   前記ギャップセンサを用いて前記移動体と前記ベースとのギャップを測定することで、前記複数のコイルユニットに関してそれぞれ前記所定の平面と交差する方向に関する位置を測定する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の駆動装置。
8. 前記複数のアクチュエータは、ピエゾ素子と該ピエゾ素子の駆動量を拡大する拡大機構とを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の駆動装置。
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する移動体と、
   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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