JP3630964B2 - ステージ装置、およびこれを用いた露光装置ならびにデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は精密な位置決めを行うのに適したステージ装置に関する。特に、半導体露光装置に使用され、ウエハ等を搭載するステージ装置に関する。また、このようなステージ装置を用いた露光装置、ならびにこの露光装置を用いた半導体デバイス等のデバイスを製造するデバイス製造方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４に従来の露光装置の概略を示す。
【０００３】
床６８から除振手段６２を介して本体支持部材６６が支持されている。本体支持部材６６の下半分には定盤６１が固定され、定盤上には２次元方向（ＸＹ方向）に移動可能なウエハステージ６０が支持されている。本体支持部材６６の上半分には投影光学系６５、ウエハステージ６０の位置を計測するための干渉計基準６７、原版であるレチクル６４が設けられる。さらにその上には露光光を供給するための照明系６３が設けられる。
【０００４】
以上の構成においてウエハステージ６０は不図示のウエハ搬送系で供給されたウエハを不図示のアライメント系によりレチクル６４に対する目標位置を干渉計データに変換し、この干渉計データを目標にして不図示のＸＹ駆動機構によりウエハステージを所定位置に移動させ、レチクルの像を焼き付けて、次の位置に移動するということを繰り返して一枚のウエハ全体にレチクルの像を焼き付けるようになっている。
【０００５】
露光装置の生産性を高めるためにステージの移動時間や露光時間を短くする必要がある。ステージの移動時間を短くするために移動時の加減速度を増加させなければならない。一方、後処理工程の生産性を高めるためにウエハの径も大きくする必要があり、これに伴ってウエハチャック、ウエハステージの質量が増加の一途をたどっている。
【０００６】
ステージの駆動機構にはウエハステージの質量と加速度の積の推力が要求されるので、駆動機構が発生する推力はウエハサイズと加速度の相乗効果で極めて大きいものが要求されるようになっている。そのため、ステージを駆動する際に、大きな反力が発生し、露光装置本体を変形させ、露光転写の位置精度の悪化や転写パターンの歪みをもたらす。その対策として反力受け装置（特開平６−１６３３５３、特開平９−４６７７）が考案されている。
【０００７】
図１５は反力受け装置の従来例の概略を示す。
【０００８】
図中において、５１はレチクルステージ、５２はステージを支持する定盤、５３は定盤を載置し、床面からの振動を軽減する防振ばね、５４は床面に固定された基盤である。５５は反力受け部材である。定盤に固定された固定子５７と反力受け部材に設けられた可動子５８からアクチュエータ５６が構成され、推力を発生することが可能である。
【０００９】
図１６は図１５の装置に作用する力を示している。
【００１０】
図１６の構成において、アクチュエータ５６を作動させない場合、質量ｍのステージ５１が加速度ａで動くと、反力ｍａが定盤に作用する。その反力ｍａにより本体が変形し、また、防振ばね５３が変位して定盤５２が揺動する。この変形や揺動を防ぐために、定盤５２とは独立に配置された反力受け部材５５からアクチュエータによって力ｆを付与し、反力ｍａを相殺させる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の反力受け装置では床面への反力の伝達が避けられない。図１６に示すように床面には平面内力ｍａとモーメント力Ｍ＝Ｌｍａが作用する。ここで、Ｌは移動ステージの重心位置と床面との距離である。
【００１２】
一般に、床面は平面内力に対する剛性は大きいが、モーメント力に対する剛性が小さいため、上述したモーメント力Ｍ＝Ｌｍａによって床振動が引き起こされる。この床振動がその装置自体や周りの装置の動作に悪影響を及ぼすという解決すべき課題があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明のステージ装置は、移動可能なステージと、該ステージを支持する定盤と、該ステージを駆動する駆動手段と、該ステージの移動に伴って発生する反力を軽減するようにモーメントを発生するロータとを備えたことを特徴とする。
【００１４】
このとき、前記ステージの移動に伴って発生する反力を受ける部材に前記ロータを設けることが望ましく、前記反力を受ける部材は、前記ステージを支持する定盤でも、ステージと独立に配置された反力受けであっても良い。
【００１５】
また、本発明の別のステージ装置は、移動可能なステージと、該ステージを駆動する駆動手段と、該ステージを支持し、移動可能な定盤とを備え、ステージの移動に伴って発生する反力を軽減するように定盤が移動することを特徴とする。このとき、ステージの移動に伴って発生する反力によって前記定盤が移動すると良い。
【００１６】
また、前記移動可能な定盤の回転を拘束するため回転拘束手段を設けると好ましい。また、前記移動可能な定盤は、前記ステージ移動に伴って発生する反力を軽減するようにモーメントを発生するロータを備えることが望ましい。
【００１７】
さらに、前記ステージは前記定盤に設けられたガイドを有するＸＹステージでも良い。また、前記駆動手段はガイドレスモータでも良い。前記ガイドレスモータはパルスモータでも誘導モータでも良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
＜実施形態１＞
図１に本発明の第１実施形態のステージ装置の概略斜視図を示す。
【００１９】
床１６の上に基盤３が固定され、基盤３の上にエアスライドを介して定盤２が基盤３に上面に沿って移動自在に支持されている。
【００２０】
座標は図１に示すように定盤の上面の水平面内にＸＹ軸を、ＸＹ軸と直交するＺ軸を定義する。
【００２１】
基盤３と定盤２の間には特にアクチュエータは介在せず、単にエアスライドでガイドされるのみなので、定盤はＸＹ面内で移動および回転自在である。
【００２２】
定盤２の４つの側面には各面の法線まわりに回転自在なロータ４が設けられている。また、定盤２の内部にはＺ軸まわりに回転自在なロータ４が設けられており、計５つのロータが設けられる。Ｘ軸を法線とするロータをωｘロータ４ｘ、Ｙ軸を法線とするロータをωｙロータ４ｙ、Ｚ軸を法線とするロータをωｚロータ４ｚと呼ぶ。
【００２３】
各ロータ４の詳細構造を図２に示す。
【００２４】
定盤２に固定される固定側ヨーク５、固定側ヨーク５に固定される６個の扇形コイル６、固定側ヨーク５と軸受を介して回転自在に支持される可動側ヨーク８、可動側ヨーク８に固定されコイルと微小空隙をもって対面する回転軸に平行に着磁された８極磁石７とからなる。
【００２５】
図２のロータ４は３相コイル２組と８極磁石からＡＣモータを構成している。この中にはコイル６と磁石７の相対的電気角を検出するセンサ（不図示）が設けられ、電気角に応じて３相のコイルに供給する電流を制御するようになっている。
【００２６】
定盤２の上面にはウエハステージ１が設けられる。ウエハステージ１は定盤２の上面つまりＸＹ平面に沿ってエアスライドを介して移動および回転自在に支持されている。ウエハステージ１も概ね直方体形状をしており、４つの側面にウエハステージ１を移動するための駆動機構（駆動手段）９を持っている。Ｘ方向に移動するための駆動機構をＸ駆動機構９ｘ、Ｙ方向に移動するための駆動機構をＹ駆動機構９ｙとする。
【００２７】
駆動機構の原理を図３に示す。図３は一般的なリニアパルスモータの駆動原理である。各駆動機構は図３に示すように永久磁石１０、可動歯１１ａ、可動歯１１ｂ、各歯に巻き回された４つのコイル１２からなる。まず、ピッチＰの固定歯１３が設けられる。これは本実施形態では定盤２の上面に設けられる。可動歯１１ａ、１１ｂは各々１．５Ｐはなれた（ピッチＰを基準とする電気角で１８０度はなれた）一対の小歯で構成される。また、可動歯１１ａと可動歯１１ｂは図３のように着磁された永久磁石１０により結合される。可動歯１１ａと可動歯１１ｂの位置関係は互いに４．２５Ｐ（電気角で９０度）ずれている。また、可動歯１１ａ、可動歯１１ｂの各々において、コイル１２は２個の小歯に対して逆相になるように巻かれ、２個の小歯の一方を鉛直上向きに、他方を鉛直下向きに磁化するようになっている。この構成において図３に示す順にコイルａ、ｂを順に励磁し、永久磁石の磁束の流れが順次振り分けられて一方向に駆動機構全体が移動する。
【００２８】
図３では電流変化を４段階とするモータの原理を示したが、実際は電流波形を正弦波状にして４つのステップを連続的に推移させることにより同期モータとして動作させ、連続的な移動を行うようになっている。また、図３では１次元の動作を示したが、実際は定盤２に設けられた固定歯はくし状ではなく、格子状に設けられており、ＸＹ方向に図３に示した動作が可能である。
【００２９】
さらに固定歯１３と駆動機構９の間には不図示のエア吹き出しが設けられ、永久磁石とコイルの磁束による吸引力とエア圧をバランスさせ、エアスライドを形成するようになっている。エアの流れを安定させるために固定歯１３の凹部には樹脂が埋め込まれて機械的には平坦で、磁気的には格子状の凹凸がある状態になっている。
【００３０】
ウエハステージ１にはミラー１４が設けられ、不図示の干渉計基準からの距離が測定できるようになっている。
【００３１】
以上の構成におけるウエハステージ移動動作は以下の通りである。
【００３２】
図４にウエハステージ１の重心が定盤２のＹ方向重心に沿ってＸ方向に移動する場合の動作を示す。
【００３３】
Ｘ方向に移動するにはＸ駆動機構のコイルに図３の手順で連続的に電流を流す。このとき両側のＸ駆動機構の電流を適当な比にすると合力の作用線はウエハステージの重心を通るようにできる。したがってウエハステージ１には回転力は発生しない。逆に、干渉計で回転角を検出しながら両側のＸ駆動機構の電流の比を逐次制御すればウエハステージ１の回転を制御できる。
【００３４】
ウエハステージ１の移動に伴って発生する反力は、ウエハステージ１のＸ駆動機構が移動する際に定盤の固定歯にも駆動力が作用することで定盤２に伝達される。ウエハステージ１が＋Ｘ方向に移動した時、この反力は定盤２に−Ｘ方向に働く。前述したように、定盤２は基盤３にエアスライドで支持されているため、この反力により定盤２は−Ｘ方向に移動する。
【００３５】
図４ではウエハステージ１の重心は定盤２のＹ方向の重心に沿って移動するので、上記−Ｘ方向の力のＹ方向の作用点は定盤２の重心のＹ座標と等しい。したがって、反力によるＺ軸回りのモーメントは発生しない。
【００３６】
ウエハステージ１がＸ方向にΔＸｗ移動すると、定盤２は−Ｘ方向にΔＸｂだけ移動する。ΔＸｗとΔＸｂとの移動比はウエハステージ１と定盤２の質量比の逆数に等しい。
【００３７】
ステージ１の並進移動による駆動反力の並進成分は定盤２の並進移動により吸収され、基盤３ひいては床１６には並進力は伝わらない。
【００３８】
次に同様の動作をＹ方向から見たものを図５に示す。
【００３９】
ウエハステージ１の駆動力、およびその反力はほぼウエハステージ１と定盤２とのエアスライドの位置に働く。ところがウエハステージ１と定盤２の重心のＺ座標はエアスライドからずれた所にあるので、上記駆動力や反力はウエハステージ１や定盤２にＹ軸まわりのモーメントを発生する。
【００４０】
図５のように駆動力作用線とウエハステージ重心のＺ座標の偏差をΔＺｗ、反力作用線と定盤重心のＺ座標の偏差をΔＺｂ、定盤上面からウエハステージに作用するモーメントをＭｗｂ、基盤上面から定盤下面に作用するモーメントをＭｂｇ、ウエハステージに作用する駆動力および反力をｆとする。
【００４１】
ウエハステージ１および定盤２に角加速度を生じさせないためには、Ｙ軸右回りを＋として、
Ｍｗｂ−ｆΔＺｗ＝０
Ｍｂｇ−ｆΔＺｂ−Ｍｗｂ＝０
これをとくと
Ｍｂｇ＝ｆ（ΔＺｂ＋ΔＺｗ）
となって、定盤２は基盤３ひいては床１６とＭｂｇだけのモーメントを伝達することになる。そこでωｙロータ４ｙを構成するＡＣモータのトルク定数をＫｙとするとき、３相コイルの電流のベクトル和がｆ（ΔＺｂ＋ΔＺｗ）／２Ｋｙとなるように電流を制御してやれば良い。この結果、定盤２に関するモーメントの釣り合い式は、
Ｍｂｇ＋ｆ（ΔＺｂ＋ΔＺｗ）−ｆΔＺｂ−Ｍｗｂ＝０
となり、
Ｍｂｇ＝０
つまり、定盤２と基盤３はモーメントの伝達がゼロになり、床１６にもモーメントの伝達がゼロになる。
【００４２】
ここではＸ方向に移動する場合を示したが、Ｙ方向に移動する場合はＸ軸まわりのモーメントが発生するので、これをωｘロータ４ｘで相殺すれば良い。また、Ｘ方向とＹ方向の移動が同時に起る場合は各々のモーメントをωｙ、ωｘロータで相殺すれば良い。
【００４３】
次に図６にΔＹだけウエハステージと定盤がＹ方向に変移した状態でＸ方向に移動する場合を示す。
【００４４】
ウエハステージ１の動作方法は前述の場合と同様であり、駆動反力の並進成分は定盤の並進移動により吸収され、基盤３ひいては床１６には並進力は伝わらない。しかし、今回はウエハの重心と定盤の重心がΔＹずれているため、定盤２には反力によって並進力ｆ以外にモーメントｆΔＹがかかる。
【００４５】
定盤２と基盤３は並進回転自在にエアスライドで支持されているだけなので、何もしなければ、ｆΔＹのモーメントで回転してしまう。そこでωｚロータ４ｘを図６のように回転させてモーメントｆΔＹを発生させる。この為にはωｚロータ４ｘを構成するＡＣモータのトルク定数をＫｚとするとき、３相コイルの電流のベクトル和がｆΔＹ／Ｋｚとなるように電流を制御すれば良い。
【００４６】
この結果、定盤２はウエハステージ１の駆動反力でＺ軸まわりのモーメントが発生しても姿勢を保持することができる。
【００４７】
また、この場合のＹ軸まわりのモーメントの処理は前述の方法と同様である。
【００４８】
本実施形態ではＸＹ方向に関する駆動機構９にガイドレスモータとしてパルスモータを用いたが、これに限るものではなく、例えば誘導モータをガイドレスモータとして用いても良い。誘導モータを用いた場合、定盤２の上面の格子状凹凸は不要となるが、この場合、定盤２の表面は電流の抵抗が小さいアルミニウム等の伝導性の層を有することが望ましい。
【００４９】
以上のように定盤２を水平面内で移動自在に支持し、定盤２に回転可能でモーメントを発生するロータ４を設けることで、ウエハステージ１を移動した時の反力やモーメントを床１６に伝えないようにすることができる。
【００５０】
また、ウエハステージ１と定盤２の移動量比が質量比の逆数に等しくなっているため、装置全体としての重心が移動しないという効果もある。
【００５１】
また、ガイドレスモータを用いることで、ステージ装置の軽量化を図ることができるほか、反力が固定子である定盤に直接伝わり定盤が駆動されるため、従来の装置と比べ発生する振動が大幅に軽減される。
【００５２】
＜実施形態２＞
図７は本発明の第２実施形態のステージ装置の概略を示している。
【００５３】
前述の第１実施形態と同様の構成部材には同一の番号をつけている。また、同一部材についての説明は省略する。
【００５４】
第２実施形態では、第１実施形態の構成に加えてロの字形のガイド枠２０が設けられている。ロの字形ガイド枠２０は２本のＸビーム２１と２本のＹビーム２３で構成され、２本のＹビーム２３の内側面と基盤３の側面とでＹ方向のエアスライドを形成し、ロの字形ガイド枠２０は、基盤３に対してＹ方向に滑動自在に拘束される。また、２本のＸビーム２１の内側面と定盤２の側面とでＸ方向のエアスライドを形成し、定盤２はロの字形ガイド枠２０に対してＸ方向に滑動自在に拘束される。この結果、定盤２は基盤３に対してＸＹ平面内に並進のみ可能に支持されることになる。
【００５５】
以上の構成におけるステージの駆動動作は第１実施例と同様であり、第１実施形態と同様の効果が得られるほか、本実施形態では不慮の誤動作による定盤のＺ軸まわりの回転が起らなくなるという効果が見込める。正常に動作していれば定盤の回転運動は結果的に生じないので、ロの字形枠は必要ないが、実際には不慮の誤動作が懸念され、また電気が入っていない時の定盤の姿勢補償手段も必要である。この点でロの字形枠２０のような回転拘束手段は実際上必要である。しかし、回転拘束手段はロの字形枠２０の形状に限るものではない。このような拘束を設けてもＺ軸まわりのモーメントは図７に示す手順で相殺されるので、反力は床には伝達されない。
【００５６】
本実施形態では、定盤の回転を拘束する手段を設けているので、モーメントを発生するロータ４を定盤ではなく、床の上に固定された基盤上に設けても床の振動を軽減させることが可能である。
【００５７】
＜実施形態３＞
図８に本発明のステージ装置の第３実施形態を示す。
【００５８】
前述の実施形態では定盤上にガイドレスのウエハステージを設けたが、本実施形態では定盤上にガイドを有するＸＹステージを設けた例である。前述の実施形態と本実施形態とでは定盤より上の構成が異なっている。前述の第１実施形態と同様の構成部材には同一の番号をつけている。また、同一部材についての説明は省略する。
【００５９】
定盤上面の一辺にはヨーガイド３６が設けられ、Ｙステージ３３の側部スライダの側面との間にエアスライドを形成し、Ｙステージ３３をＹ方向に案内するようになっている。また、Ｙステージ３３には２つのＸガイドと側部スライダの部材で概ね構成されるが、側部スライダの下面と定盤２の上面との間でエアスライドを形成している。この結果、Ｙステージ３３はヨーガイド３６と定盤上面にガイドされてＹ方向に滑動自在に支持される。Ｘステージ３０は天板、底板、２枚の側板で構成される。Ｘステージ３０の２枚の側板の内側とＹステージ３３の２本のＸガイドとの間でエアスライドを形成し、Ｘステージ３０をＸ方向に案内する。また、Ｘステージ３０の底板と定盤上面の間でエアスライドを形成し、Ｘステージ３０のＺ方向の位置を拘束する。この結果、Ｘステージ３０は定盤上面とＹステージ３３のＸガイドによって案内され、定盤上面に沿ってＸＹ方向の並進が可能に支持される。
【００６０】
このＸＹステージの駆動機構としてＹ方向に関して２つ、Ｘ方向に関して１つのリニアモータが設けられる。リニアモータは４極磁石を内蔵する可動子と６相コイルからなる固定子で構成され、磁石の位置により６相コイルから駆動すべきコイル、電流方向を選択して可動子に力が働くようになっている。Ｙリニアモータの固定子３５は定盤２に固定され、Ｙリニアモータ可動子３４はＹステージ３３に固定される。また、Ｘリニアモータの固定子３２はＹステージ３３に固定され、Ｘリニアモータの可動子３１はＸステージ３０に固定される。この結果、Ｘ方向の駆動力の反力はＸ固定子３２からＹステージ３３、ヨーガイド３６を経て定盤２に伝達される。また、Ｙ方向の駆動力の反力はＹ固定子３５から定盤２に伝わる。この駆動反力の伝わりかたは、本実施形態のステージ装置も前述の実施形態のステージ装置と同様である。
【００６１】
定盤上面より下のロータ４の構成は前述の実施形態のステージ装置と同様であるので、駆動時の反力を床に伝えないようにするためのロータ４の動作も前述の実施形態のステージ装置と同様である。そのため、前述のステージ装置の実施形態と同様の効果が見込める。また、前述の実施形態のステージ装置ではウエハステージの駆動力はウエハステージ下面に作用するため、ウエハステージの重心のＺ座標と駆動力の作用線のＺ座標を一致させることができないが、本実施形態のステージ装置ではＸリニアモータ、Ｙリニアモータとも駆動作用線のＺ座標とＸステージ３０、Ｙステージ３３の重心のＺ座標を一致させる設計が可能である。このため、図５におけるΔＺｗを零とすることができ、ロータの発生する回転モーメントを軽減することができる。
【００６２】
また、本実施形態においても第２実施形態と同様に定盤の回転拘束手段を設けることが望ましい。
【００６３】
本実施形態においてＸＹ方向に関する駆動機構にリニアモータを用いたが、駆動機構はこれに限るものではない。例えば、送りネジ等の一般的な直線駆動機構を用いても良い。また、ＸＹステージも積層された２段ステージを適用しても良い。
【００６４】
また、第２実施形態のように定盤のＺ軸まわりの回転を拘束する手段を持つ場合は、ωｘロータ、ωｙロータ、ωｚロータを基盤あるいは床の一部に設けても良い。
【００６５】
＜実施形態４＞
図９は本発明の第４実施形態のステージ装置の概略図である。
【００６６】
図中において、４１はレチクルステージである。４２はレチクル定盤で、レチクルステージ４１を支持する。４３はレチクル定盤を載置し、床面からの振動を防ぐ防振ばね。４４は床５０に固定された基盤４４である。４５は反力受け部材で、ステージ４１と独立に配置され、床５０と一体に固定されている。４７はレチクル定盤に固定された固定子と、反力受け部材４５に設けられた可動子４８からアクチュエータ４６が構成され、推力を発生することができる。また、４９は反力受け部材に設けられた回転自在なロータで、前述のロータと同様の構造を持ち、モーメントを発生することができる。
【００６７】
図１０は図９のステージ装置に作用する力を示している。
【００６８】
図１０において、ｍはステージ４１の質量、Ｌはステージ４１の重心位置と床面との距離である。また、Ｉはロータ４９の慣性モーメントである。
【００６９】
図の構成において、ステージ４１を加速度ａで動かすとき、定盤４２はステージ４１から反力ｍａを受ける。この反力を相殺するように、反力受け部材４５から定盤４２へアクチュエータ４６を介して力ｆ＝ｍａを付与する。同時にロータ４９を回転加速度βで回転させ、Ｉβ＝Ｌｍａとなるようにβを制御することにより、前記反力ｍａが床におよぼすモーメント力Ｍ＝Ｌｍａが相殺される。
【００７０】
本実施形態により、反力受け部材がステージの移動に伴って発生する反力を受けるが、反力受け部材に設けたロータによってモーメント力を発生させることで、反力を軽減させることができる。これにより、反力受け部材から発生される床振動を抑えることができ、周囲の他の装置への振動による外乱等の影響を軽減させることができる。
【００７１】
＜実施形態５＞
次に前述した実施形態のいずれかのステージ装置をレチクルステージまたはウエハステージとして搭載した走査型露光装置の実施形態を、図１１を用いて説明する。
【００７２】
レチクルステージ７３を支持するレチクル定盤７１ａは基盤９２と別に床面Ｆに直接固定された支持枠９０に支持される。また、レチクルステージ７３上のレチクルを経てウエハステージ９３上のウエハＷを露光する露光光は、破線で示す光源装置９５から発生される。
【００７３】
フレーム９４はレチクルステージ７３とウエハステージ９３の間に投影光学系９６を支持する。７５はレチクルステージ７３を加速および減速するリニアモータの固定子である。
【００７４】
なお、ウエハステージ９３は、駆動部によってレチクルステージ７３と同期して走査される。レチクルステージ７３とウエハステージ９３の走査中、両者の位置はそれぞれ干渉計９７，９８によって継続的に検出され、レチクルステージ７３とウエハステージ９３の駆動部にそれぞれフィードバックされる。これによって両者の走査開始位置を正確に同期させるとともに、定速走査領域の走査速度を高精度で制御することができる。
【００７５】
＜実施形態６＞
次に上述した露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。図１２は半導体デバイス（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）の製造のフローを示す。ステップＳ１１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップＳ１２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップＳ１３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いて基板であるウエハを製造する。ステップＳ１４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップＳ１５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップＳ１４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）等の工程を含む。ステップＳ１６（検査）ではステップＳ１５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なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップＳ１７）される。
【００７６】
図１３は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ２１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成）で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）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ２５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ２６（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップＳ２７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップＳ２８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップＳ２９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態の製造方法を用いれば、高集積度の半導体デバイスを製造することができる。
【００７７】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載のステージ装置によれば、モーメント力を発生するロータによって反力を軽減することができる。特に請求項２記載のごとく、発生する反力を受ける部材にロータを設ければ、反力を有効に軽減できる。さらに、反力を受ける部材を請求項３記載のように定盤、または請求項４記載のように反力受け部材とすれば、ステージ装置またはステージ装置を設置した基盤や床の振動を軽減することができる。これにより、高速、高精度な位置決めが可能になるほか、周囲の他の装置に床振動による外乱等の影響を軽減させることができる。
【００７８】
また、本発明の請求項６記載のステージ装置によれば、定盤が移動することにより、ステージの移動に伴う反力を軽減させることができる。これによって反力が軽減することで、ステージ装置またはステージ装置を設置した基盤や床の振動を軽減することができる。さらに、請求項７記載のように反力によって定盤が移動すれば、反力を軽減させる効果のほかに、ステージ装置の重心が移動しないといった特別の効果が得られる。また、定盤の回転を拘束する回転拘束手段を設けることで、定盤の無用な回転を抑えることができるほか、誤動作時や停電時等の非常時の姿勢補償が行える。
【００７９】
また、請求項１０のステージ装置によれば、ステージをＸＹステージとすることで、駆動の作用線のＺ座標とステージの重心のＺ座標を一致させることができるため、発生するモーメント力を軽減させることができる。
【００８０】
また、本発明の請求項１１の発明によれば、上述したステージ装置の駆動手段をガイドレスモータとし、ガイドレスモータとして請求項１２によればパルスモータ、請求項１３によれば誘導モータを用いた。これにより、ステージ装置の軽量化を図ることができるほか、反力を固定子に速やかに伝えることができ、反力を軽減させる手段とを併用すれば、従来の装置と比べ、反力や振動の軽減が改善される。
【００８１】
本発明の請求項１４の露光装置によれば、上述のステージ装置を用いているため、ウエハ、レチクルの高速、高精度な位置決めが期待でき、高スループット化を図れるほか、装置自身の低振動化により、周囲の他の装置への振動による外乱等の影響を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のステージ装置の概略斜視図
【図２】本発明に用いられるロータの構成図
【図３】本発明に用いられるパルスモータの駆動原理図
【図４】第１実施形態のステージ装置の説明図
【図５】第１実施形態のステージ装置の説明図
【図６】第１実施形態のステージ装置の説明図
【図７】第２実施形態のステージ装置の概略図
【図８】第３実施形態のステージ装置の概略斜視図
【図９】第４実施形態のステージ装置の概略図
【図１０】第４実施形態のステージ装置の説明図
【図１１】第５実施形態の露光装置の概略図
【図１２】半導体デバイス製造方法のフロー図
【図１３】ウエハプロセスのフロー図
【図１４】従来の露光装置の概略図
【図１５】従来のステージ装置の概略図
【図１６】従来のステージ装置の説明図
【符号の説明】
１ ステージ
２ 定盤
３ 基盤
４ ロータ
５ 固定側ヨーク
６ コイル
７ 磁石
８ 可動側ヨーク
９ 駆動機構
１０ 磁石
１１ 可動歯
１２ コイル
１３ 固定歯
１４ ミラー
１５ ウエハ
１６ 床
２０ ロの字形枠
２１ Ｘビーム
２３ Ｙビーム
３０ Ｘステージ
３１ Ｘリニアモータ可動子
３２ Ｘリニアモータ固定子
３３ Ｙステージ
３４ Ｙリニアモータ可動子
３５ Ｙリニアモータ固定子
３６ ヨーガイド
４３ 防振ばね
４５ 反力受け部材
４６ アクチュエータ
４７ 固定子
４８ 可動子
４９ ロータ
５０ 床
５１ ステージ
５２ 定盤
５３ 防振ばね
５４ 基盤
５５ 反力受け部材
５６ アクチュエータ
５７ 固定子
５８ 可動子
５９ ロータ
６０ ステージ
６１ 定盤
６２ 除振手段
６３ 照明系
６４ レチクル
６５ 投影光学系
６６ 本体支持部材
６７ 干渉計基準
７３ レチクルステージ
９０ 支持枠
９２ 定盤
９３ ウエハステージ
９４ フレーム
９５ 光源装置
【発明の属する技術分野】
本発明は精密な位置決めを行うのに適したステージ装置に関する。特に、半導体露光装置に使用され、ウエハ等を搭載するステージ装置に関する。また、このようなステージ装置を用いた露光装置、ならびにこの露光装置を用いた半導体デバイス等のデバイスを製造するデバイス製造方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４に従来の露光装置の概略を示す。
【０００３】
床６８から除振手段６２を介して本体支持部材６６が支持されている。本体支持部材６６の下半分には定盤６１が固定され、定盤上には２次元方向（ＸＹ方向）に移動可能なウエハステージ６０が支持されている。本体支持部材６６の上半分には投影光学系６５、ウエハステージ６０の位置を計測するための干渉計基準６７、原版であるレチクル６４が設けられる。さらにその上には露光光を供給するための照明系６３が設けられる。
【０００４】
以上の構成においてウエハステージ６０は不図示のウエハ搬送系で供給されたウエハを不図示のアライメント系によりレチクル６４に対する目標位置を干渉計データに変換し、この干渉計データを目標にして不図示のＸＹ駆動機構によりウエハステージを所定位置に移動させ、レチクルの像を焼き付けて、次の位置に移動するということを繰り返して一枚のウエハ全体にレチクルの像を焼き付けるようになっている。
【０００５】
露光装置の生産性を高めるためにステージの移動時間や露光時間を短くする必要がある。ステージの移動時間を短くするために移動時の加減速度を増加させなければならない。一方、後処理工程の生産性を高めるためにウエハの径も大きくする必要があり、これに伴ってウエハチャック、ウエハステージの質量が増加の一途をたどっている。
【０００６】
ステージの駆動機構にはウエハステージの質量と加速度の積の推力が要求されるので、駆動機構が発生する推力はウエハサイズと加速度の相乗効果で極めて大きいものが要求されるようになっている。そのため、ステージを駆動する際に、大きな反力が発生し、露光装置本体を変形させ、露光転写の位置精度の悪化や転写パターンの歪みをもたらす。その対策として反力受け装置（特開平６−１６３３５３、特開平９−４６７７）が考案されている。
【０００７】
図１５は反力受け装置の従来例の概略を示す。
【０００８】
図中において、５１はレチクルステージ、５２はステージを支持する定盤、５３は定盤を載置し、床面からの振動を軽減する防振ばね、５４は床面に固定された基盤である。５５は反力受け部材である。定盤に固定された固定子５７と反力受け部材に設けられた可動子５８からアクチュエータ５６が構成され、推力を発生することが可能である。
【０００９】
図１６は図１５の装置に作用する力を示している。
【００１０】
図１６の構成において、アクチュエータ５６を作動させない場合、質量ｍのステージ５１が加速度ａで動くと、反力ｍａが定盤に作用する。その反力ｍａにより本体が変形し、また、防振ばね５３が変位して定盤５２が揺動する。この変形や揺動を防ぐために、定盤５２とは独立に配置された反力受け部材５５からアクチュエータによって力ｆを付与し、反力ｍａを相殺させる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の反力受け装置では床面への反力の伝達が避けられない。図１６に示すように床面には平面内力ｍａとモーメント力Ｍ＝Ｌｍａが作用する。ここで、Ｌは移動ステージの重心位置と床面との距離である。
【００１２】
一般に、床面は平面内力に対する剛性は大きいが、モーメント力に対する剛性が小さいため、上述したモーメント力Ｍ＝Ｌｍａによって床振動が引き起こされる。この床振動がその装置自体や周りの装置の動作に悪影響を及ぼすという解決すべき課題があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明のステージ装置は、移動可能なステージと、該ステージを支持する定盤と、該ステージを駆動する駆動手段と、該ステージの移動に伴って発生する反力を軽減するようにモーメントを発生するロータとを備えたことを特徴とする。
【００１４】
このとき、前記ステージの移動に伴って発生する反力を受ける部材に前記ロータを設けることが望ましく、前記反力を受ける部材は、前記ステージを支持する定盤でも、ステージと独立に配置された反力受けであっても良い。
【００１５】
また、本発明の別のステージ装置は、移動可能なステージと、該ステージを駆動する駆動手段と、該ステージを支持し、移動可能な定盤とを備え、ステージの移動に伴って発生する反力を軽減するように定盤が移動することを特徴とする。このとき、ステージの移動に伴って発生する反力によって前記定盤が移動すると良い。
【００１６】
また、前記移動可能な定盤の回転を拘束するため回転拘束手段を設けると好ましい。また、前記移動可能な定盤は、前記ステージ移動に伴って発生する反力を軽減するようにモーメントを発生するロータを備えることが望ましい。
【００１７】
さらに、前記ステージは前記定盤に設けられたガイドを有するＸＹステージでも良い。また、前記駆動手段はガイドレスモータでも良い。前記ガイドレスモータはパルスモータでも誘導モータでも良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
＜実施形態１＞
図１に本発明の第１実施形態のステージ装置の概略斜視図を示す。
【００１９】
床１６の上に基盤３が固定され、基盤３の上にエアスライドを介して定盤２が基盤３に上面に沿って移動自在に支持されている。
【００２０】
座標は図１に示すように定盤の上面の水平面内にＸＹ軸を、ＸＹ軸と直交するＺ軸を定義する。
【００２１】
基盤３と定盤２の間には特にアクチュエータは介在せず、単にエアスライドでガイドされるのみなので、定盤はＸＹ面内で移動および回転自在である。
【００２２】
定盤２の４つの側面には各面の法線まわりに回転自在なロータ４が設けられている。また、定盤２の内部にはＺ軸まわりに回転自在なロータ４が設けられており、計５つのロータが設けられる。Ｘ軸を法線とするロータをωｘロータ４ｘ、Ｙ軸を法線とするロータをωｙロータ４ｙ、Ｚ軸を法線とするロータをωｚロータ４ｚと呼ぶ。
【００２３】
各ロータ４の詳細構造を図２に示す。
【００２４】
定盤２に固定される固定側ヨーク５、固定側ヨーク５に固定される６個の扇形コイル６、固定側ヨーク５と軸受を介して回転自在に支持される可動側ヨーク８、可動側ヨーク８に固定されコイルと微小空隙をもって対面する回転軸に平行に着磁された８極磁石７とからなる。
【００２５】
図２のロータ４は３相コイル２組と８極磁石からＡＣモータを構成している。この中にはコイル６と磁石７の相対的電気角を検出するセンサ（不図示）が設けられ、電気角に応じて３相のコイルに供給する電流を制御するようになっている。
【００２６】
定盤２の上面にはウエハステージ１が設けられる。ウエハステージ１は定盤２の上面つまりＸＹ平面に沿ってエアスライドを介して移動および回転自在に支持されている。ウエハステージ１も概ね直方体形状をしており、４つの側面にウエハステージ１を移動するための駆動機構（駆動手段）９を持っている。Ｘ方向に移動するための駆動機構をＸ駆動機構９ｘ、Ｙ方向に移動するための駆動機構をＹ駆動機構９ｙとする。
【００２７】
駆動機構の原理を図３に示す。図３は一般的なリニアパルスモータの駆動原理である。各駆動機構は図３に示すように永久磁石１０、可動歯１１ａ、可動歯１１ｂ、各歯に巻き回された４つのコイル１２からなる。まず、ピッチＰの固定歯１３が設けられる。これは本実施形態では定盤２の上面に設けられる。可動歯１１ａ、１１ｂは各々１．５Ｐはなれた（ピッチＰを基準とする電気角で１８０度はなれた）一対の小歯で構成される。また、可動歯１１ａと可動歯１１ｂは図３のように着磁された永久磁石１０により結合される。可動歯１１ａと可動歯１１ｂの位置関係は互いに４．２５Ｐ（電気角で９０度）ずれている。また、可動歯１１ａ、可動歯１１ｂの各々において、コイル１２は２個の小歯に対して逆相になるように巻かれ、２個の小歯の一方を鉛直上向きに、他方を鉛直下向きに磁化するようになっている。この構成において図３に示す順にコイルａ、ｂを順に励磁し、永久磁石の磁束の流れが順次振り分けられて一方向に駆動機構全体が移動する。
【００２８】
図３では電流変化を４段階とするモータの原理を示したが、実際は電流波形を正弦波状にして４つのステップを連続的に推移させることにより同期モータとして動作させ、連続的な移動を行うようになっている。また、図３では１次元の動作を示したが、実際は定盤２に設けられた固定歯はくし状ではなく、格子状に設けられており、ＸＹ方向に図３に示した動作が可能である。
【００２９】
さらに固定歯１３と駆動機構９の間には不図示のエア吹き出しが設けられ、永久磁石とコイルの磁束による吸引力とエア圧をバランスさせ、エアスライドを形成するようになっている。エアの流れを安定させるために固定歯１３の凹部には樹脂が埋め込まれて機械的には平坦で、磁気的には格子状の凹凸がある状態になっている。
【００３０】
ウエハステージ１にはミラー１４が設けられ、不図示の干渉計基準からの距離が測定できるようになっている。
【００３１】
以上の構成におけるウエハステージ移動動作は以下の通りである。
【００３２】
図４にウエハステージ１の重心が定盤２のＹ方向重心に沿ってＸ方向に移動する場合の動作を示す。
【００３３】
Ｘ方向に移動するにはＸ駆動機構のコイルに図３の手順で連続的に電流を流す。このとき両側のＸ駆動機構の電流を適当な比にすると合力の作用線はウエハステージの重心を通るようにできる。したがってウエハステージ１には回転力は発生しない。逆に、干渉計で回転角を検出しながら両側のＸ駆動機構の電流の比を逐次制御すればウエハステージ１の回転を制御できる。
【００３４】
ウエハステージ１の移動に伴って発生する反力は、ウエハステージ１のＸ駆動機構が移動する際に定盤の固定歯にも駆動力が作用することで定盤２に伝達される。ウエハステージ１が＋Ｘ方向に移動した時、この反力は定盤２に−Ｘ方向に働く。前述したように、定盤２は基盤３にエアスライドで支持されているため、この反力により定盤２は−Ｘ方向に移動する。
【００３５】
図４ではウエハステージ１の重心は定盤２のＹ方向の重心に沿って移動するので、上記−Ｘ方向の力のＹ方向の作用点は定盤２の重心のＹ座標と等しい。したがって、反力によるＺ軸回りのモーメントは発生しない。
【００３６】
ウエハステージ１がＸ方向にΔＸｗ移動すると、定盤２は−Ｘ方向にΔＸｂだけ移動する。ΔＸｗとΔＸｂとの移動比はウエハステージ１と定盤２の質量比の逆数に等しい。
【００３７】
ステージ１の並進移動による駆動反力の並進成分は定盤２の並進移動により吸収され、基盤３ひいては床１６には並進力は伝わらない。
【００３８】
次に同様の動作をＹ方向から見たものを図５に示す。
【００３９】
ウエハステージ１の駆動力、およびその反力はほぼウエハステージ１と定盤２とのエアスライドの位置に働く。ところがウエハステージ１と定盤２の重心のＺ座標はエアスライドからずれた所にあるので、上記駆動力や反力はウエハステージ１や定盤２にＹ軸まわりのモーメントを発生する。
【００４０】
図５のように駆動力作用線とウエハステージ重心のＺ座標の偏差をΔＺｗ、反力作用線と定盤重心のＺ座標の偏差をΔＺｂ、定盤上面からウエハステージに作用するモーメントをＭｗｂ、基盤上面から定盤下面に作用するモーメントをＭｂｇ、ウエハステージに作用する駆動力および反力をｆとする。
【００４１】
ウエハステージ１および定盤２に角加速度を生じさせないためには、Ｙ軸右回りを＋として、
Ｍｗｂ−ｆΔＺｗ＝０
Ｍｂｇ−ｆΔＺｂ−Ｍｗｂ＝０
これをとくと
Ｍｂｇ＝ｆ（ΔＺｂ＋ΔＺｗ）
となって、定盤２は基盤３ひいては床１６とＭｂｇだけのモーメントを伝達することになる。そこでωｙロータ４ｙを構成するＡＣモータのトルク定数をＫｙとするとき、３相コイルの電流のベクトル和がｆ（ΔＺｂ＋ΔＺｗ）／２Ｋｙとなるように電流を制御してやれば良い。この結果、定盤２に関するモーメントの釣り合い式は、
Ｍｂｇ＋ｆ（ΔＺｂ＋ΔＺｗ）−ｆΔＺｂ−Ｍｗｂ＝０
となり、
Ｍｂｇ＝０
つまり、定盤２と基盤３はモーメントの伝達がゼロになり、床１６にもモーメントの伝達がゼロになる。
【００４２】
ここではＸ方向に移動する場合を示したが、Ｙ方向に移動する場合はＸ軸まわりのモーメントが発生するので、これをωｘロータ４ｘで相殺すれば良い。また、Ｘ方向とＹ方向の移動が同時に起る場合は各々のモーメントをωｙ、ωｘロータで相殺すれば良い。
【００４３】
次に図６にΔＹだけウエハステージと定盤がＹ方向に変移した状態でＸ方向に移動する場合を示す。
【００４４】
ウエハステージ１の動作方法は前述の場合と同様であり、駆動反力の並進成分は定盤の並進移動により吸収され、基盤３ひいては床１６には並進力は伝わらない。しかし、今回はウエハの重心と定盤の重心がΔＹずれているため、定盤２には反力によって並進力ｆ以外にモーメントｆΔＹがかかる。
【００４５】
定盤２と基盤３は並進回転自在にエアスライドで支持されているだけなので、何もしなければ、ｆΔＹのモーメントで回転してしまう。そこでωｚロータ４ｘを図６のように回転させてモーメントｆΔＹを発生させる。この為にはωｚロータ４ｘを構成するＡＣモータのトルク定数をＫｚとするとき、３相コイルの電流のベクトル和がｆΔＹ／Ｋｚとなるように電流を制御すれば良い。
【００４６】
この結果、定盤２はウエハステージ１の駆動反力でＺ軸まわりのモーメントが発生しても姿勢を保持することができる。
【００４７】
また、この場合のＹ軸まわりのモーメントの処理は前述の方法と同様である。
【００４８】
本実施形態ではＸＹ方向に関する駆動機構９にガイドレスモータとしてパルスモータを用いたが、これに限るものではなく、例えば誘導モータをガイドレスモータとして用いても良い。誘導モータを用いた場合、定盤２の上面の格子状凹凸は不要となるが、この場合、定盤２の表面は電流の抵抗が小さいアルミニウム等の伝導性の層を有することが望ましい。
【００４９】
以上のように定盤２を水平面内で移動自在に支持し、定盤２に回転可能でモーメントを発生するロータ４を設けることで、ウエハステージ１を移動した時の反力やモーメントを床１６に伝えないようにすることができる。
【００５０】
また、ウエハステージ１と定盤２の移動量比が質量比の逆数に等しくなっているため、装置全体としての重心が移動しないという効果もある。
【００５１】
また、ガイドレスモータを用いることで、ステージ装置の軽量化を図ることができるほか、反力が固定子である定盤に直接伝わり定盤が駆動されるため、従来の装置と比べ発生する振動が大幅に軽減される。
【００５２】
＜実施形態２＞
図７は本発明の第２実施形態のステージ装置の概略を示している。
【００５３】
前述の第１実施形態と同様の構成部材には同一の番号をつけている。また、同一部材についての説明は省略する。
【００５４】
第２実施形態では、第１実施形態の構成に加えてロの字形のガイド枠２０が設けられている。ロの字形ガイド枠２０は２本のＸビーム２１と２本のＹビーム２３で構成され、２本のＹビーム２３の内側面と基盤３の側面とでＹ方向のエアスライドを形成し、ロの字形ガイド枠２０は、基盤３に対してＹ方向に滑動自在に拘束される。また、２本のＸビーム２１の内側面と定盤２の側面とでＸ方向のエアスライドを形成し、定盤２はロの字形ガイド枠２０に対してＸ方向に滑動自在に拘束される。この結果、定盤２は基盤３に対してＸＹ平面内に並進のみ可能に支持されることになる。
【００５５】
以上の構成におけるステージの駆動動作は第１実施例と同様であり、第１実施形態と同様の効果が得られるほか、本実施形態では不慮の誤動作による定盤のＺ軸まわりの回転が起らなくなるという効果が見込める。正常に動作していれば定盤の回転運動は結果的に生じないので、ロの字形枠は必要ないが、実際には不慮の誤動作が懸念され、また電気が入っていない時の定盤の姿勢補償手段も必要である。この点でロの字形枠２０のような回転拘束手段は実際上必要である。しかし、回転拘束手段はロの字形枠２０の形状に限るものではない。このような拘束を設けてもＺ軸まわりのモーメントは図７に示す手順で相殺されるので、反力は床には伝達されない。
【００５６】
本実施形態では、定盤の回転を拘束する手段を設けているので、モーメントを発生するロータ４を定盤ではなく、床の上に固定された基盤上に設けても床の振動を軽減させることが可能である。
【００５７】
＜実施形態３＞
図８に本発明のステージ装置の第３実施形態を示す。
【００５８】
前述の実施形態では定盤上にガイドレスのウエハステージを設けたが、本実施形態では定盤上にガイドを有するＸＹステージを設けた例である。前述の実施形態と本実施形態とでは定盤より上の構成が異なっている。前述の第１実施形態と同様の構成部材には同一の番号をつけている。また、同一部材についての説明は省略する。
【００５９】
定盤上面の一辺にはヨーガイド３６が設けられ、Ｙステージ３３の側部スライダの側面との間にエアスライドを形成し、Ｙステージ３３をＹ方向に案内するようになっている。また、Ｙステージ３３には２つのＸガイドと側部スライダの部材で概ね構成されるが、側部スライダの下面と定盤２の上面との間でエアスライドを形成している。この結果、Ｙステージ３３はヨーガイド３６と定盤上面にガイドされてＹ方向に滑動自在に支持される。Ｘステージ３０は天板、底板、２枚の側板で構成される。Ｘステージ３０の２枚の側板の内側とＹステージ３３の２本のＸガイドとの間でエアスライドを形成し、Ｘステージ３０をＸ方向に案内する。また、Ｘステージ３０の底板と定盤上面の間でエアスライドを形成し、Ｘステージ３０のＺ方向の位置を拘束する。この結果、Ｘステージ３０は定盤上面とＹステージ３３のＸガイドによって案内され、定盤上面に沿ってＸＹ方向の並進が可能に支持される。
【００６０】
このＸＹステージの駆動機構としてＹ方向に関して２つ、Ｘ方向に関して１つのリニアモータが設けられる。リニアモータは４極磁石を内蔵する可動子と６相コイルからなる固定子で構成され、磁石の位置により６相コイルから駆動すべきコイル、電流方向を選択して可動子に力が働くようになっている。Ｙリニアモータの固定子３５は定盤２に固定され、Ｙリニアモータ可動子３４はＹステージ３３に固定される。また、Ｘリニアモータの固定子３２はＹステージ３３に固定され、Ｘリニアモータの可動子３１はＸステージ３０に固定される。この結果、Ｘ方向の駆動力の反力はＸ固定子３２からＹステージ３３、ヨーガイド３６を経て定盤２に伝達される。また、Ｙ方向の駆動力の反力はＹ固定子３５から定盤２に伝わる。この駆動反力の伝わりかたは、本実施形態のステージ装置も前述の実施形態のステージ装置と同様である。
【００６１】
定盤上面より下のロータ４の構成は前述の実施形態のステージ装置と同様であるので、駆動時の反力を床に伝えないようにするためのロータ４の動作も前述の実施形態のステージ装置と同様である。そのため、前述のステージ装置の実施形態と同様の効果が見込める。また、前述の実施形態のステージ装置ではウエハステージの駆動力はウエハステージ下面に作用するため、ウエハステージの重心のＺ座標と駆動力の作用線のＺ座標を一致させることができないが、本実施形態のステージ装置ではＸリニアモータ、Ｙリニアモータとも駆動作用線のＺ座標とＸステージ３０、Ｙステージ３３の重心のＺ座標を一致させる設計が可能である。このため、図５におけるΔＺｗを零とすることができ、ロータの発生する回転モーメントを軽減することができる。
【００６２】
また、本実施形態においても第２実施形態と同様に定盤の回転拘束手段を設けることが望ましい。
【００６３】
本実施形態においてＸＹ方向に関する駆動機構にリニアモータを用いたが、駆動機構はこれに限るものではない。例えば、送りネジ等の一般的な直線駆動機構を用いても良い。また、ＸＹステージも積層された２段ステージを適用しても良い。
【００６４】
また、第２実施形態のように定盤のＺ軸まわりの回転を拘束する手段を持つ場合は、ωｘロータ、ωｙロータ、ωｚロータを基盤あるいは床の一部に設けても良い。
【００６５】
＜実施形態４＞
図９は本発明の第４実施形態のステージ装置の概略図である。
【００６６】
図中において、４１はレチクルステージである。４２はレチクル定盤で、レチクルステージ４１を支持する。４３はレチクル定盤を載置し、床面からの振動を防ぐ防振ばね。４４は床５０に固定された基盤４４である。４５は反力受け部材で、ステージ４１と独立に配置され、床５０と一体に固定されている。４７はレチクル定盤に固定された固定子と、反力受け部材４５に設けられた可動子４８からアクチュエータ４６が構成され、推力を発生することができる。また、４９は反力受け部材に設けられた回転自在なロータで、前述のロータと同様の構造を持ち、モーメントを発生することができる。
【００６７】
図１０は図９のステージ装置に作用する力を示している。
【００６８】
図１０において、ｍはステージ４１の質量、Ｌはステージ４１の重心位置と床面との距離である。また、Ｉはロータ４９の慣性モーメントである。
【００６９】
図の構成において、ステージ４１を加速度ａで動かすとき、定盤４２はステージ４１から反力ｍａを受ける。この反力を相殺するように、反力受け部材４５から定盤４２へアクチュエータ４６を介して力ｆ＝ｍａを付与する。同時にロータ４９を回転加速度βで回転させ、Ｉβ＝Ｌｍａとなるようにβを制御することにより、前記反力ｍａが床におよぼすモーメント力Ｍ＝Ｌｍａが相殺される。
【００７０】
本実施形態により、反力受け部材がステージの移動に伴って発生する反力を受けるが、反力受け部材に設けたロータによってモーメント力を発生させることで、反力を軽減させることができる。これにより、反力受け部材から発生される床振動を抑えることができ、周囲の他の装置への振動による外乱等の影響を軽減させることができる。
【００７１】
＜実施形態５＞
次に前述した実施形態のいずれかのステージ装置をレチクルステージまたはウエハステージとして搭載した走査型露光装置の実施形態を、図１１を用いて説明する。
【００７２】
レチクルステージ７３を支持するレチクル定盤７１ａは基盤９２と別に床面Ｆに直接固定された支持枠９０に支持される。また、レチクルステージ７３上のレチクルを経てウエハステージ９３上のウエハＷを露光する露光光は、破線で示す光源装置９５から発生される。
【００７３】
フレーム９４はレチクルステージ７３とウエハステージ９３の間に投影光学系９６を支持する。７５はレチクルステージ７３を加速および減速するリニアモータの固定子である。
【００７４】
なお、ウエハステージ９３は、駆動部によってレチクルステージ７３と同期して走査される。レチクルステージ７３とウエハステージ９３の走査中、両者の位置はそれぞれ干渉計９７，９８によって継続的に検出され、レチクルステージ７３とウエハステージ９３の駆動部にそれぞれフィードバックされる。これによって両者の走査開始位置を正確に同期させるとともに、定速走査領域の走査速度を高精度で制御することができる。
【００７５】
＜実施形態６＞
次に上述した露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。図１２は半導体デバイス（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）の製造のフローを示す。ステップＳ１１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップＳ１２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップＳ１３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いて基板であるウエハを製造する。ステップＳ１４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップＳ１５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップＳ１４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）等の工程を含む。ステップＳ１６（検査）ではステップＳ１５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なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップＳ１７）される。
【００７６】
図１３は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ２１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成）で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）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ２５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ２６（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップＳ２７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップＳ２８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップＳ２９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態の製造方法を用いれば、高集積度の半導体デバイスを製造することができる。
【００７７】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載のステージ装置によれば、モーメント力を発生するロータによって反力を軽減することができる。特に請求項２記載のごとく、発生する反力を受ける部材にロータを設ければ、反力を有効に軽減できる。さらに、反力を受ける部材を請求項３記載のように定盤、または請求項４記載のように反力受け部材とすれば、ステージ装置またはステージ装置を設置した基盤や床の振動を軽減することができる。これにより、高速、高精度な位置決めが可能になるほか、周囲の他の装置に床振動による外乱等の影響を軽減させることができる。
【００７８】
また、本発明の請求項６記載のステージ装置によれば、定盤が移動することにより、ステージの移動に伴う反力を軽減させることができる。これによって反力が軽減することで、ステージ装置またはステージ装置を設置した基盤や床の振動を軽減することができる。さらに、請求項７記載のように反力によって定盤が移動すれば、反力を軽減させる効果のほかに、ステージ装置の重心が移動しないといった特別の効果が得られる。また、定盤の回転を拘束する回転拘束手段を設けることで、定盤の無用な回転を抑えることができるほか、誤動作時や停電時等の非常時の姿勢補償が行える。
【００７９】
また、請求項１０のステージ装置によれば、ステージをＸＹステージとすることで、駆動の作用線のＺ座標とステージの重心のＺ座標を一致させることができるため、発生するモーメント力を軽減させることができる。
【００８０】
また、本発明の請求項１１の発明によれば、上述したステージ装置の駆動手段をガイドレスモータとし、ガイドレスモータとして請求項１２によればパルスモータ、請求項１３によれば誘導モータを用いた。これにより、ステージ装置の軽量化を図ることができるほか、反力を固定子に速やかに伝えることができ、反力を軽減させる手段とを併用すれば、従来の装置と比べ、反力や振動の軽減が改善される。
【００８１】
本発明の請求項１４の露光装置によれば、上述のステージ装置を用いているため、ウエハ、レチクルの高速、高精度な位置決めが期待でき、高スループット化を図れるほか、装置自身の低振動化により、周囲の他の装置への振動による外乱等の影響を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のステージ装置の概略斜視図
【図２】本発明に用いられるロータの構成図
【図３】本発明に用いられるパルスモータの駆動原理図
【図４】第１実施形態のステージ装置の説明図
【図５】第１実施形態のステージ装置の説明図
【図６】第１実施形態のステージ装置の説明図
【図７】第２実施形態のステージ装置の概略図
【図８】第３実施形態のステージ装置の概略斜視図
【図９】第４実施形態のステージ装置の概略図
【図１０】第４実施形態のステージ装置の説明図
【図１１】第５実施形態の露光装置の概略図
【図１２】半導体デバイス製造方法のフロー図
【図１３】ウエハプロセスのフロー図
【図１４】従来の露光装置の概略図
【図１５】従来のステージ装置の概略図
【図１６】従来のステージ装置の説明図
【符号の説明】
１ ステージ
２ 定盤
３ 基盤
４ ロータ
５ 固定側ヨーク
６ コイル
７ 磁石
８ 可動側ヨーク
９ 駆動機構
１０ 磁石
１１ 可動歯
１２ コイル
１３ 固定歯
１４ ミラー
１５ ウエハ
１６ 床
２０ ロの字形枠
２１ Ｘビーム
２３ Ｙビーム
３０ Ｘステージ
３１ Ｘリニアモータ可動子
３２ Ｘリニアモータ固定子
３３ Ｙステージ
３４ Ｙリニアモータ可動子
３５ Ｙリニアモータ固定子
３６ ヨーガイド
４３ 防振ばね
４５ 反力受け部材
４６ アクチュエータ
４７ 固定子
４８ 可動子
４９ ロータ
５０ 床
５１ ステージ
５２ 定盤
５３ 防振ばね
５４ 基盤
５５ 反力受け部材
５６ アクチュエータ
５７ 固定子
５８ 可動子
５９ ロータ
６０ ステージ
６１ 定盤
６２ 除振手段
６３ 照明系
６４ レチクル
６５ 投影光学系
６６ 本体支持部材
６７ 干渉計基準
７３ レチクルステージ
９０ 支持枠
９２ 定盤
９３ ウエハステージ
９４ フレーム
９５ 光源装置
Claims (15)
- 移動可能なステージと、該ステージを支持する定盤と、該ステージを駆動する駆動手段と、該ステージの移動に伴って発生する反力を軽減するようにモーメントを発生するロータとを備えたことを特徴とするステージ装置。
- 前記ステージの移動に伴って発生する反力を受ける部材に前記ロータを設けたことを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
- 前記反力を受ける部材は、前記ステージを支持する定盤であることを特徴とする請求項２記載のステージ装置。
- 前記反力を受ける部材は、前記ステージと独立に配置された反力受けであることを特徴とする請求項２記載のステージ装置。
- 前記反力受けは、床と一体に固定された部材であることを特徴とする請求項４記載のステージ装置。
- 移動可能なステージと、該ステージを駆動する駆動手段と、該ステージを支持し、移動可能な定盤とを備え、ステージの移動に伴って発生する反力を軽減するように定盤が移動することを特徴とするステージ装置。
- 前記ステージの移動に伴って発生する反力によって前記定盤が移動することを特徴とする請求項６記載のステージ装置。
- 前記移動可能な定盤の回転を拘束するため回転拘束手段を設けたことを特徴とする請求項６または７記載のステージ装置。
- 前記移動可能な定盤は、前記ステージ移動に伴って発生する反力を軽減するようにモーメントを発生するロータを備えたことを特徴とする請求項６〜８いずれか記載のステージ装置。
- 前記ステージは前記定盤に設けられたガイドを有するＸＹステージであることを特徴とする請求項１〜９いずれか記載のステージ装置。
- 前記駆動手段は前記ステージに取付けられたガイドレスモータであることを特徴とする請求項１〜９いずれか記載のステージ装置。
- 前記ガイドレスモータはパルスモータであることを特徴とする請求項１１記載のステージ装置。
- 前記ガイドレスモータは誘導モータであることを特徴とする請求項１１記載のステージ装置。
- 請求項１〜１３いずれか記載のステージ装置を備えたことを特徴とする露光装置。
- 請求項１４記載の露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法。
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