JP4432139B2 - ステージ装置及び露光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工対象物等を移動するためのステージ装置及び該ステージ装置を備えた露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、又は薄膜磁気ヘッド等の製造に使用される露光装置には、レチクル（又はフォトマスク等）又はウエハ（又はガラスプレート等）を位置決めするためのステージ装置としてレチクルステージ又はウエハステージが使用される。最近では、レチクル及びウエハを投影光学系に対して同期走査することにより、レチクルのパターンを逐次ウエハ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の露光装置も使用されているが、斯かる走査露光型のステージ装置では、レチクル及びウエハを一定速度で高精度に走査する機能も求められている。
【０００３】
そして、露光装置用のレチクルステージ及びウエハステージには、位置決め又は走査に際しステージの位置を精密に測定するために、レーザ干渉計（レーザ光波干渉方式測長器）が備えられている。レーザ干渉計は、ステージに固定された移動鏡にレーザビームを照射し、移動鏡から反射されたレーザビームを受光することによりステージの位置を計測するものである。この場合、レーザビームの光路上に空気の揺らぎがあると、レーザ干渉計の測定値に誤差が生じる。このような空気の揺らぎは、気流の乱れや光路近傍の環境温度の変化により生ずる場合が多く、光路近傍の気流の乱れや温度変化を極力少なくするための方策が求められてきた。
【０００４】
ところで、レチクルステージやウエハステージには、最近ステージを高速且つ非接触に駆動するための駆動機構としてリニアモータが使用されつつある。リニアモータは、ベース部材に固定された固定子と、そのベース部材に対して移動する部材上に固定された可動子とからなり、固定子がコイルを含むときは、可動子は磁石等の発磁体を含み、固定子が発磁体を含むときは、可動子はコイルを含む。そして、発磁体が可動子に含まれ、コイルが固定子側に含まれているものをムービング・マグネット型のリニアモータといい、コイルが可動子に含まれ、発磁体が固定子側に含まれるものをムービング・コイル型のリニアモータという。
【０００５】
これらのリニアモータは、ムービング・マグネット型、ムービング・コイル型共に通常の回転型のモータ（ロータリモータ）と比較して、構造的にコイルと発磁体とのギャップを広くとる必要があるため、回転型のモータと比較して、効率が悪く、発熱量が多いという傾向がある。
【０００６】
そして、リニアモータに使用される駆動用のコイルは、そのまま空気中に露出した構造になっている場合が多く、コイルからの熱が周辺の空気温度の変化の要因となっていた。そのため、レチクルステージやウエハステージの位置を計測するレーザ干渉計のレーザビームの光路周辺の空気に揺らぎが生じ、レーザ干渉計の計測値に誤差が生じる場合があり、最近では益々半導体素子等の集積度が向上して露光装置に要求される位置決め精度が高まっているため、そのような部分的な空気の揺らぎ等に起因する計測誤差を低減することが求められている。
【０００７】
そのため、最近では発熱量の多いコイルの周囲を筒状の容器で覆い、筒状の容器中に温度調節機（以下、「温調機」という）により冷却液を流してコイルの発熱による温度の上昇を防ぐ方法が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のものは発熱部分に冷却液を単純に流すだけの方法であるため、レーザ干渉計のレーザビームの光路周辺の温度変化をなくして、光路周辺の部分的な空気の揺らぎを十分に防止することはできなかった。
【０００９】
即ち、冷却液は発熱部分からの熱を吸収して温度が徐々に上昇するから、単純に冷却液を流通させるのみでは、冷却液の流れ方向に沿って温度勾配が生じ、近傍に空気の揺らぎ（屈折率の変動）が発生する。また、ステージの駆動部とその周辺部分の雰囲気等との間に温度差があると、この部分にやはり空気の揺らぎが発生する。
【００１０】
ここで、近時においては、露光装置の生産性の向上のため、ステージの高速度化、高加速度化が要請されており、ステージの駆動装置としてのリニアモータにも高推力が要請されている。推力を大きくするためには、コイル電流を大きくする必要があり、これに伴い発熱量が増大することになり、上記の問題はさらに顕著になる。
【００１１】
このような問題の対策として、冷却液の流量を増大すべく、流路断面積を大きくし、あるいは高流速化することが考えられる。しかし、冷却液の流路はコイルと発磁体の間に配置されるので、流路断面積を大きくすると、コイルと発磁体間のギャップが広くなり、一方、高流速化するためには、流路壁面（筒状の容器）の耐圧を大きくすべくその厚さを増大する必要があり、やはりコイルと発磁体間のギャップが広くなって効率が低下するとともに、装置の大型化を招くため、得策ではない。
【００１２】
また、マスクや感光基板を移動するためのステージ装置を備えた露光装置においては、ステージの位置決めや移動の精度が低いと、露光精度が低下し、品質の高いマイクロデバイスを製造することができない場合があるという問題があった。
【００１３】
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、効率の低下や装置の大型化を招くことなく、駆動部の発熱による空気の揺らぎを十分に抑え、ステージの位置を高精度に計測して、ステージを正確に位置決め又は移動できるステージ装置を提供することを目的とする。また、高品質なマイクロデバイスを製造できる露光装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
以下、この項に示す説明では、理解の容易化のため、本発明の各構成要件に実施の形態の図に示す参照符号を付して説明するが、本発明の各構成要件は、これら参照符号によって限定されるものではない。
【００１５】
本発明に係るステージ装置は、ステージ（１）を駆動装置（Ｍ）により駆動するステージ装置であって、前記駆動装置は前記ステージの駆動に応じて発熱する部分（２１）を有しており、前記発熱する部分を冷却するために流体（２９）を供給する流体供給装置（７，９Ａ〜９Ｄ）と、前記流体の流れる方向を選択的に切り替える切替装置（８）とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る露光装置は、パターンが形成されたマスクを介して感光基板を露光する露光装置であって、前記マスク及び前記感光基板の少なくとも一方を、前記第１のステージ装置により移動することを特徴とする。この場合において、露光処理の後、次の露光処理を行うまでの間に、前記流体の流れ方向の切替を実施するよう前記切替装置を制御する制御装置（１０）を設けることができる。
【００１７】
流体を一方向に流し続けると、流体は駆動装置の発熱する部分の熱を吸収することにより徐々に温度が上昇し、駆動装置の流体の導入側における流体の温度と、排出側における流体の温度との間に温度差が発生し、流体の流れ方向に沿って温度勾配が生じるが、本発明では、切替装置によって流体の流れる方向を選択的に切り替えるようにしたので、流れ方向を逆転させる時期を適宜に選定することにより、流体の流れ方向に平行する方向の温度勾配は平均化され、流体の導入側（一端側）と排出側（他端側）の温度差を縮小することができる。
【００１８】
これにより、流体の流量を増大しなくても、近傍における空気の揺らぎの発生が抑制され、干渉計等による計測値がより正確となるから、ステージの位置決め又は移動の精度を向上することができる。また、このようなステージ装置を備えた本発明の露光装置によれば、ステージ装置の位置決め又は移動の精度が高いので、高精度、高品質なマイクロデバイスを製造することができる。なお、流体は液体でも気体でもよい。
【００１９】
本発明のステージ装置は、ステージ（１）を駆動装置（Ｍ）により駆動するステージ装置であって、前記駆動装置は前記ステージの駆動に応じて発熱する部分（２１）を有しており、前記発熱する部分を包囲する隔壁（２２）と、前記隔壁の内部に流体（２９）を流す流体供給装置（７，９Ａ〜９Ｄ）と、前記隔壁の複数の部分にそれぞれ独立して設けられ、それぞれ異なる熱量を発生して前記隔壁を加熱し、前記隔壁表面の温度を一様にする加熱装置（３２）とを備えたことを特徴とする。この場合において、前記隔壁の温度を検出する温度検出装置（３１，１１）と、前記温度検出装置により検出された温度に基づき、前記隔壁が所定の温度となるように前記加熱装置の作動を制御する制御装置（１２）とを設けることができる。
【００２０】
また、本発明の露光装置は、パターンが形成されたマスクを介して感光基板を露光する露光装置であって、前記マスク及び前記感光基板の少なくとも一方を、前記本発明のステージ装置により移動することを特徴とする。
【００２１】
本発明によると、流体が流通される隔壁を加熱する加熱装置を設けているので、流体の温度と加熱装置の作動量（発熱量）を適宜に調整することにより、該隔壁をその周辺部分の雰囲気等と同様の温度に自在に調整することが可能となり、その周辺部分の雰囲気の温度分布の一様性を向上することができる。
これにより、近傍における空気に揺らぎの発生が防止され、干渉計等による計測値がより正確となるから、ステージの位置決め又は移動の精度を向上することができる。また、このようなステージ装置を備えた本発明の露光装置によれば、ステージ装置の位置決め又は移動の精度が高いので、高精度、高品質なマイクロデバイスを製造することができるようになる。なお、流体は液体でも気体でもよい。
【００２２】
また、本発明のリニアモータは、コイル（２１）と磁石（２６）とを有し、前記コイルと前記磁石との間で駆動力を発生するリニアモータ（Ｍ）において、前記コイルを包囲する隔壁（２２）と、前記隔壁に設けられ、前記隔壁の複数の部分をそれぞれ独立して加熱して前記隔壁温度を一様にする加熱装置（１３）と、前記隔壁の温度を計測する温度センサ（１１）とを備えることを特徴とする。
また、本発明のステージ装置（１）は、駆動装置（Ｍ）によって駆動され、移動可能なステージ装置において、前記駆動装置として本発明のリニアモータ（Ｍ）を備えることを特徴とする。
また、本発明の露光装置は、パターンが形成されたマスクを介して感光基板を露光する露光装置であって、前記マスク及び前記感光基板の少なくとも一方を、本発明のステージ装置により移動することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は１軸用のステージ装置の概略構成を説明するための図、図２は図１のステージ装置のリニアモータの断面図である。
【００２４】
図１において、１は移動すべき試料（ウエハやマスク等）を保持するためのステージであり、ステージ１は不図示のステージベース上に移動自在に支持されている。ステージ１はムービング・マグネット型の一対のリニアモータＭにより駆動される。なお、以下の説明では、ステージ１の表面に平行な平面上であって、ステージ１の移動方向（図１で紙面に沿う左右方向）にＹ軸をとり、これに直交する方向（図１で紙面に直交する方向）にＸ軸をとり、これらに直交する方向（図１で紙面に沿う上下方向）にＺ軸をとって説明する。
【００２５】
一対のリニアモータＭはステージベース上にＸ方向に離間して互いに対向するように配置されている。リニアモータＭは、ステージベース上にＹ軸に平行に設置された固定子（ステータ）２と、固定子２を上部から挟むようにして架設された可動子（スライダ）３とから構成され、可動子３の上面とステージ１の対応する端部の上面とが不図示の固定用フレームを介して連結されている。
【００２６】
固定子２に内蔵されたコイルへ電流を流すことにより、発磁体を含む可動子３を固定子２上に浮かせた状態で駆動し、可動子２とステージ１とに固定された固定用フレームを介してステージ１をＹ方向に移動する。一対のリニアモータＭは通常の場合、ステージ１に同方向の駆動力を与えるように電流の方向が制御される。
【００２７】
ステージ１の−Ｙ方向の端部には移動鏡６が固定されている。ステージベースの端部で、移動鏡６に対向する位置に設置されたステージ１（試料）の位置検出装置であるレーザ干渉計４からレーザビーム５が移動鏡６に照射され、移動鏡６から反射された反射ビームを再びレーザ干渉計４で受光して、ステージ１のＹ方向の位置を計測する。また、レーザビーム５の光路の近傍には、その光路周辺の空気温度を計測するための不図示の温度センサが設置されている。この温度センサの計測結果は、本実施の形態のステージ装置の周囲に温調された空気を供給する不図示の空調系に供給されている。
【００２８】
また、本実施の形態のステージ装置は、リニアモータＭの温度を調節するための流体温調系及び加熱温調系を備えている。流体温調系は、流体の温度を調節するための温調機７、流れ方向切替機８、配管９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ及び流体温調系を全体的に制御する流体制御装置１０等を備えて構成される。温調機７で温度が調節（以下、単に「温調」という）された流体２９（図２参照）は、配管９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄを通じてリニアモータＭのコイルを含む固定子２の一端部（＋Ｙ方向の端部又は−Ｙ方向の端部）からそれらの内部に供給され、他端部（−Ｙ方向の端部又は＋Ｙ方向の端部）から排出されて温調機７に戻り循環されるようになっている。配管９Ａと９Ｂ、及び配管９Ｃと９Ｄの間には、流れ方向切替機８が介装されている。
【００２９】
図２は、図１のリニアモータの断面図であり、この図２において、リニアモータＭの可動子３は、断面形状がコの字型の磁石支持部（ヨーク）２７の内側に一対の磁石２６を固定して構成されている。そして固定子２は、固定子支持体２８上に断面形状の外形が矩形の筒状のステンレス（ＳＵＳ２７等）又はアルミニウム等からなるジャケット２２を固定し、このジャケット２２の内側に接着した上下一対の樹脂からなる支持体２４に、両面にコイル２１をそれぞれ装着した支持板２３を固定して構成されている。コイル２１を囲む筒状のジャケット２２内の流路２５を温調用の流体２９が流れ、コイル２１からの発生熱を吸収する。
【００３０】
加熱温調系は、図１に示されているように、温度検出装置１１、ヒータ制御装置１２及び一対のシートヒータ１３等を備えて構成されている。シートヒータ１３は、図２に示されているように、リニアモータＭの固定子２のジャケット２２の両面にそれぞれ接着されている。このシートヒータ１３は、図３に示されているように、フィルム状の絶縁層３３の内層（中間層）に、薄膜白金抵抗体からなる温度センサ３１、アルミ等の薄膜電気抵抗体からなるヒータ（発熱回路）３２、及び配線パターンＰ１，Ｐ２，Ｓ１〜Ｓ４をパターンニングして構成されている。シートヒータ１３としては、一般に市販されているものを用いることができ、例えば、厚さ１００〜１５０μｍ程度のものを用いることができる。
【００３１】
シートヒータ１３の温度センサ３１に接続された配線パターンＳ１〜Ｓ４は、温度検出装置１１に接続されており、温度検出装置１１は温度センサ３１の抵抗値の変化に基づきジャケット２２の温度を検出する。温度検出装置１１により検出されたジャケット２２の温度はヒータ制御装置１２に送られ、ヒータ制御装置１２は配線パターンＰ１，Ｐ２を介してシートヒータ１３のヒータ３２に通電して、リニアモータＭの周辺雰囲気の温度として仕様上予め決められた所定の温度（例えば、前記空調系によるレーザ干渉系４のレーザビーム５の光路の近傍の空気温度の制御目標値）に一致するようにヒータ３２による発熱量を調整制御する。
【００３２】
なお、ヒータ３２による発熱量は、仕様上決められた所定の温度に一致するように制御する以外に、レーザ干渉系４のレーザビーム５の光路の近傍の空気温度を検出する温度センサによる検出温度に一致するように制御するようにしてもよい。
【００３３】
図４は、流れ方向切替機８の構成を示す図であり、（ａ）は順方向の送りを、（ｂ）は逆方向の送りを示している。同図において、８Ａ，８Ｂは、流体温調系の流体制御装置１０からの制御信号に応じて作動される３ポートの電磁弁である。
【００３４】
電磁弁８Ａは温調機７の流体が吐出される配管９ＡとリニアモータＭ（ジャケット２２）の一端部（＋Ｙ方向の端部）へ接続された配管９ＢとリニアモータＭ（ジャケット２２）の他端部（−Ｙ方向の端部）へ接続された配管９Ｃに接続された連絡管８Ｃの交差部に介装されており、配管９Ａと配管９Ｂ又は配管９Ａと配管９Ｃ（連絡管８Ｃ）を流体制御装置１０による制御に基づき選択的に連通する。一方、電磁弁８Ｂは温調機７の流体が吸入される配管９Ｄと配管９Ｂに接続された連絡管８Ｄと配管９Ｃの交差部に介装されており、配管９Ｃと配管９Ｄ又は配管９Ｂ（連絡管８Ｄ）と配管９Ｄとを流体制御装置１０による制御に基づき選択的に連通する。
【００３５】
これらの電磁弁８Ａ，８Ｂを、図４（ａ）又は（ｂ）に示されているように、同時に切り替えることにより、流体の流通方向を正方向又は逆方向に自在に切り替えることができるようになっている。
【００３６】
しかして、流体制御装置１０は、流れ方向切替機８の電磁弁８Ａ，８Ｂを図４（ａ）の状態に設定して、温調機７を作動すると、温調機７から温調された流体２９が配管９Ａに吐出され、流体２９は電磁弁８Ａにより配管９Ｂに導かれ、固定子２のジャケット２２の一端側（＋Ｙ方向の端部側）の流出入口を介してジャケット２２の内部に供給される。流体２９はジャケット２２の内部でコイル２１の熱を吸収して昇温され、ジャケット２２の他端側（−Ｙ方向の端部側）の流出入口から配管９Ｃに排出され、電磁弁８Ｂにより配管９Ｄに導かれて、温調機７に戻り、再度温調されて、以下同様の経路で循環される。
【００３７】
流体制御装置１０は予め決められたスケジュールに従って、所定の時間が経過した時点で、流れ方向切替機８の電磁弁８Ａ，８Ｂを図４（ｂ）の状態に切り替える。これにより、流体２９の流れ方向が逆転される。
【００３８】
即ち、温調機７からの温調されて配管９Ａに吐出された流体２９は、電磁弁８Ａにより連絡管８Ｃを介して配管９Ｃに導かれ、固定子２のジャケット２２の一端側（−Ｙ方向の端部側）の流出入口を介してジャケット２２の内部に供給される。流体２９はジャケット２２の内部で逆方向に流通してコイル２１の熱を吸収して昇温され、ジャケット２２の他端側（＋Ｙ方向の端部側）の流出入口から配管９Ｂに排出され、連絡管８Ｄを介して電磁弁８Ｂにより配管９Ｄに導かれて、温調機７に戻り、再度温調されて、以下同様の経路で循環される。
【００３９】
流体制御装置１０は前記スケジュールに従って、所定の時間が経過した時点で、同様に流れ方向切替機８を制御して、流体２９の流れ方向の切り替えを一定時間間隔で順次繰り返す。
【００４０】
配管９Ａに通ずる温調機７の吐出口には、リニアモータＭに供給される流体２９の温度を検出するための温度センサ（不図示）が、配管９Ａに挿設する形で設置されている。同様に、配管９Ｄの温調機７への流入口には、コイル２１の熱で昇温された流体２９の温度を検出するための温度センサ（不図示）が配管９Ｄに挿設されている。これらの温度センサの測定結果は流体制御装置１０に供給されており、流体制御装置１０は、これらの温度センサの測定結果に基づいて、流体２９の温度及び流量を制御する。なお、流体２９の温度を制御するための温度センサは、流体２９の流通経路中の他の位置、例えば、リニアモータＭの流体２９の一端側及び他端側の流出入口の近くに設けてもよい。また、流体２９の流通経路中に流量制御弁を設けて、流体２９の流量を制御することによりリニアモータＭのコイル２１の表面温度を制御するようにしてもよい。
【００４１】
なお、流体２９としてはコイル２１の絶縁性が良好な場合には、例えば純水等純度の高い水が使用できる。また、ヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスも使用できる。但し、流体２９としてはコイル２１及びジャケット２２等に対する腐食性がなく、導電性が小さく、伝熱性に優れ、且つ化学的に不活性な液体が望ましい。流体２９として、具体的には例えば商品名がフロリナート（住友スリーエム（株）製造）等のフッ素系の不活性液体を使用することができる。
【００４２】
次に、本実施の形態のステージ装置の動作について説明する。本実施の形態では、図１のステージ１が駆動されている間、不図示の温度センサによりレーザ干渉計４のレーザビーム５の光路周辺の温度ＴＬ を常時計測する。この温度センサの計測温度ＴＬ は、不図示の空調系に送られる。その空調系では、計測された温度ＴＬが目標温度ＴＯに近づくように供給する空気の温度を制御する。
【００４３】
また、温調機７には予めその制御温度ＴＣ が設定されている。そして、温調機７は、リニアモータＭに供給される前の流体２９の温度、即ち配管９Ａに設けられた温度センサで計測される温度ＴＲ がその制御温度ＴＣ と等しくなるように制御しながら温調機７に内蔵されたポンプを駆動して、流体２９をリニアモータＭに供給する構成となっている。
【００４４】
加熱温調系１１〜１３を作動させない場合には、制御温度ＴＣ は目標温度ＴＯ と等しくなるように設定する。一方、加熱温調系１１〜１３を作動させる場合には、制御温度ＴＣ は目標温度ＴＯ よりも低くなるように設定し、加熱温調系によって目標温度ＴＯ となるように加熱制御する。
【００４５】
なお、温調機７では、配管９Ｄに設けられた温度センサで計測されるリニアモータＭを通過した後の流体２９の温度が高くなり過ぎる場合には、例えば流体２９の流量を増加して過度の温度上昇を防止している。
【００４６】
特に、物理的な要因により気流が乱される場合を除き、レーザ干渉計４のレーザビーム５の光路上の気流の乱れはステージ装置及びステージ装置周辺の環境温度の位置による温度差（以下、「位置温度差」という）により発生する。即ち、位置温度差により空気の流れが生じ、レーザビーム５の光路の周辺に空気の流れに抵抗する障害物があれば、そこで気流の乱れが発生し、光路上の空気に揺らぎが生じる。
【００４７】
そのため、本実施の形態においては、発生熱の大きなリニアモータＭの固定子２に含まれるコイル２１を覆うジャケット２２を設け、このジャケット２２内に所定の温度に制御された流体２９を流すことで、コイル２１を冷却することに加えて、流体２９の流通方向を適宜に逆転することにより、リニアモータＭに沿って温度勾配が生じることを抑制するようにしている。これにより、レーザビーム５の光路上の空気の揺らぎが抑えられ、レーザ干渉計４によりステージ１の位置を正しく計測することができる。そして、そのレーザ干渉計４の計測値に基づいてステージ１を正確に位置決めできる。
【００４８】
さらに、本実施の形態では、リニアモータＭの固定子２のジャケット２２の表面温度が、シートヒータ１３の温度センサ３１及び温度検出装置１１により検出され、ヒータ制御装置１２はシートヒータ１３のヒータ３２に通電して、リニアモータＭの周辺環境の温度として仕様上予め決められた所定の温度に一致するようにヒータ３２による発熱量を調整制御するようにしている。
【００４９】
このように、流体２９が流通されるジャケット２２の壁面をヒータ３２により周辺環境温度と一致するように加熱するようにしたので、ジャケット２２の壁面はその周辺の環境温度と同様の温度となり、その近傍の温度分布が一様となる。従って、リニアモータＭの周辺環境における空気に揺らぎの発生が防止され、レーザ干渉計４による計測値がより正確となり、ステージの位置決め又は移動の精度が向上する。
【００５０】
なお、シートヒータ１３はこの実施の形態では、ジャケット２２の両面にそれぞれ設けているが、このリニアモータＭは左右対称なので、いずれか一方の面にのみ設けるようにしてもよい。また、温度センサ３１はジャケット２２の一の面に対して単一である必要はなく、複数箇所に設けてもよい。さらに、ヒータ３２はジャケット２２の一の面を全体的に加熱するもののみならず、独立して設けた複数のヒータによりそれぞれ部分的に異なる加熱量で加熱することにより全体としての温度を一様に制御するようにしてもよい。
【００５１】
上述した実施の形態においては、前記流体温調系による流体２９の流通方向の切替制御及び前記加熱温調系によるヒータ３２の発熱量の制御の双方を行うようにしているが、いずれか一方のみを採用するようにしてもよい。
【００５２】
また、上述した実施の形態においては、予め決められた所定のスケジュールに従って、流体２９の流通方向を逆転させるようにしているが、リニアモータＭ（ジャケット２２）の一端側と他端側の温度を検出して、その温度差が予め決められた所定の値となったときに、流体２９の流通方向を逆転させるようにしてもよい。
【００５３】
図５は本発明の他の実施の形態の露光装置の概略構成を示す図である。この露光装置はステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光装置である。
【００５４】
図５において、照明光学系５１は、エキシマレーザ光を射出する露光光源、照度分布均一化用のフライアイレンズ又はロッド・インテグレータ等のオプチカルインテグレータ（ホモジナイザー）、照明系開口絞り、レチクルブラインド（可変視野絞り）、及びコンデンサレンズ系等から構成されている。転写すべきパターンが形成されたフォトマスクとしてのレチクルＲは、レチクルステージＲＳ上に吸着保持されており、照明光学系５１により露光光ＩＬがレチクルステージＲＳ上のレチクルＲに照射される。
【００５５】
レチクルＲの照明領域内のパターンの像は、投影光学系ＰＬを介して縮小倍率１／α（αは例えば５、又は４等）で、露光対象としてのフォトレジストが塗布されたウエハＷの表面に投影される。
【００５６】
レチクルステージＲＳは、この上に吸着保持されたレチクルＲをＸＹ平面内で位置決めする。レチクルステージＲＳは、図１に示した１軸用のステージ装置と同様のステージ装置を２台組み合わせて、２軸用としたステージ装置である。レチクルステージＲＳの位置はレーザ干渉計によって計測され、この計測値及び主制御系５２からの制御情報によってレチクルステージＲＳの動作が制御される。
【００５７】
一方、ウエハＷは、不図示のウエハホルダ上に真空吸着により保持され、このウエハホルダは試料台（ウエハテーブル）ＷＴ上に同じく真空吸着されることにより着脱可能に保持されている。試料台ＷＴはウエハステージＷＳ上にＺ方向に変位する複数のアクチュエータ（不図示）などを介して設置されている。試料台ＷＴは、オートフォーカス方式でウエハＷのフォーカス位置（光軸ＡＸ方向の位置）、及び傾斜角を制御することによって、ウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの像面に合わせ込む。
【００５８】
ウエハステージＷＳは、ウエハベースＷＳ上に載置されており、ウエハＷをＸＹ平面内で位置決めする。ウエハステージＷＳは、図１に示した１軸用のステージ装置と同様のステージ装置を２台組み合わせて、２軸用としたステージ装置である。試料台ＷＴにはウエハの位置検出装置であるレーザ干渉計の移動鏡（反射鏡）５４（図１の移動鏡６に相当）が固定されており、この移動鏡５４及び移動鏡５４に対向して配置されたレーザ干渉計５５（図１のレーザ干渉計４に相当）によって試料台ＷＴのＸ座標、Ｙ座標、及び回転角が計測され、この計測値がステージ制御系５６及び主制御系５２に供給されている。ステージ制御系５６は、レーザ干渉計５５による計測値及び主制御系５２からの制御情報に基づいて、ウエハステージＷＳのリニアモータなどの動作を制御する。
【００５９】
主制御系５２は、図１の流体温調系の流体制御装置１０及び加熱温調系のヒータ制御装置１２の上位の制御装置であり、これらの流体制御装置１０、ヒータ制御装置１２及びステージ制御系５６は主制御系５２からの指令に従って、各種の装置を制御する。
【００６０】
ウエハステージＷＳによりウエハＷ上の露光対象のショット領域を順次露光位置に位置決めした後、レチクルステージＲＳにより所定の位置に設定されたレチクルＲのパターン領域に対して、照明光学系５１よりエキシマレーザ光等の露光光ＩＬを照射することで、パターン領域内のパターンを縮小倍率１／αで縮小した像がショット領域に転写される。
【００６１】
このようにしてウエハＷ上の各ショット領域にパターンの縮小像を順次転写露光した後、ウエハＷの現像を行って、エッチング等のプロセスを実行することによって、ウエハＷ上の各ショット領域に半導体デバイスのあるレイヤの回路パターンが形成される。
【００６２】
次に、この露光装置に採用したウエハステージＷＳの詳細構成について、図６を参照して説明する。なお、レチクルステージＲＳについては、ウエハステージＷＳとほぼ同様の構成のステージ装置を採用するものとし、その説明は省略することにする。
【００６３】
このウエハステージＷＳはＸ軸及びＹ軸の２軸のステージ装置であり、ウエハベースＷＢ上をＸ方向に駆動されるＸステージ６１、Ｘステージ６１上をＹ方向に駆動されるＹステージ６２、及び試料台（ウエハテーブル）ＷＴ等により構成されている。
【００６４】
試料台ＷＴの＋Ｙ方向の端部には移動鏡６３（図１の移動鏡６に相当）が固定されている。ウエハベースＷＢの＋Ｙ方向の端部で、移動鏡６３に対向する位置に設置されたレーザ干渉計６４（図１のレーザ干渉系４に相当）からレーザビームが移動鏡６３に照射され、移動鏡６３から反射された反射ビームを再びレーザ干渉計６４で受光することにより、試料台ＷＴ（ウエハＷ）のＹ方向の位置が計測される。また、試料台ＷＴの−Ｘ方向の端部には移動鏡６５が固定されており、ウエハベースＷＢの−Ｘ方向の端部で、移動鏡６５に対向する位置に設置されたレーザ干渉計６６からレーザビームが移動鏡６５に照射され、移動鏡６５から反射された反射ビームを再びレーザ干渉計６６で受光することにより試料台ＷＴ（ウエハＷ）のＸ方向の位置が計測される。
【００６５】
Ｘステージ６１は、固定子２及び可動子３からなる一対のリニアモータＭＸによりウエハベースＷＢ上をＸ方向に駆動される。Ｙステージ６２は、同じく固定子２及び可動子３からなる一対のリニアモータＭＹによりＸステージ６１上をＹ方向に駆動される。これらのリニアモータＭＸ，ＭＹは、図２に示したリニアモータＭと同様のムービング・コイル型のリニアモータであるので、その詳細な説明は省略することにする。なお、Ｙ軸のリニアモータＭＹは、図２のリニアモータＭの全体を横倒したような状態で設置されているが、構成的には同様である。
【００６６】
Ｘ軸のリニアモータＭＸのそれぞれのコイルを含む固定子２は共にウエハベースＷＢ上のＹ方向の両端に沿って固定され、可動子３はそれぞれ固定板６９を介してＸステージ６１に固定されている。また、Ｙ軸のリニアモータＭＹのそれぞれのコイルを含む固定子２は共にＸステージ６１の両側部に固定され、可動子３は直接Ｙステージ６２の側面に固定されている。
【００６７】
各固定子２の外面には、図２のリニアモータＭと同様に、内部をコイルの熱を吸収するための流体が循環するジャケット（２２）が設けられ、外部に設置された温調機７から流れ方向切替機８を介して、温調された流体が各固定子２に並列に供給されている。図６では、流体を循環するための配管を線（一点鎖線）で示し、流体の正方向の流れを矢印で示している。なお、温調機７及び流れ方向切替機８の構成は図１と同様であるので、その説明は省略する。また、この実施の形態では、各リニアモータＭＸ，ＭＹについて、図１に示した加熱温調系１１〜１３に相当する温調系は設けていないものとする。
【００６８】
温調機７で温調された流体は、温調機７の吐出配管９Ａに流入する。初期状態では、流れ方向切替機８は配管９Ａと９Ｂを接続し、配管９Ｃと９Ｄを接続するように設定されており、温調された流体は配管９Ｂに導入される。配管９Ｂは２つの配管７０Ｘ，７０Ｙに分岐しており、これら２つの配管７０Ｘ，７０Ｙはそれぞれ更に２つの枝管に分岐している。
【００６９】
配管９Ｂから配管７０Ｘに流入した流体は配管７０Ｘから分岐された２つの枝管を経由して、それぞれＸステージ６１の２つの固定子２のジャケット（２２）の流出入口に流入する。Ｘステージ６１の２つの固定子２のコイルの熱をそれぞれ吸収した流体は、ジャケットの反対側の流出入口から排出され、それぞれのジャケットに接続された枝管を経由した後に合流されて、配管７１Ｘを介して配管９Ｃに導入され、さらに流れ方向切替機８を介して配管９Ｄに導入され、温調機７に戻される。
【００７０】
同様に、配管９Ｂから配管７０Ｙに流入した流体は配管７０Ｙから分岐された２つの枝管を経由して、それぞれＹステージ６２の２つの固定子２のジャケット（２２）の流出入口に流入する。Ｙステージ６２の２つの固定子２のコイルの熱をそれぞれ吸収した流体は、ジャケットの反対側の流出入口から排出され、それぞれのジャケットに接続された枝管を経由して合流されて、配管７１Ｙを介して配管９Ｃに合流され、同様に温調機７に戻される。温調機７に戻された流体は温調機７で所定の温度に調整され、再び各固定子２の温調のために循環される。
【００７１】
予め決められた所定のスケジュール（主制御系５２の記憶装置に格納されているものとする）に従って所定の時間が経過すると、主制御系５２が流体制御装置１０に対して流体の流通方向の切替指令を送る。流体制御装置１０は流れ方向切替機８の電磁弁（８Ａ，８Ｂ）を作動させて、配管９Ａと９Ｂの接続を遮断して配管９Ａと９Ｃを接続するとともに、配管９Ｃと９Ｄの接続を遮断して配管９Ｂと９Ｄを接続する。これにより、流体は切替前と逆の流通方向に流通されることになる。
【００７２】
即ち、温調機７で温調された流体は、温調機７の吐出配管９Ａに流入する。切替後の状態では、流れ方向切替機８は配管９Ａと９Ｃを接続し、配管９Ｂと９Ｄを接続するように設定されており、温調された流体は分配管８Ｃを介して配管９Ｃに導入される。流体は図６中の矢印方向と反対方向に流れ、２つの配管７１Ｘ，７１Ｙに分配される。
【００７３】
配管９Ｃから配管７１Ｘに流入した流体は配管７１Ｘから分岐された２つの枝管を経由して、それぞれＸステージ６１の２つの固定子２のジャケット（２２）の流出入口に流入する。Ｘステージ６１の２つの固定子２のコイルの熱をそれぞれ吸収した流体は、ジャケットの反対側の流出入口から排出され、それぞれのジャケットに接続された枝管を経由した後に合流されて、配管７０Ｘを介して配管９Ｂに導入され、流れ方向切替機８の分配管８Ｄを介して配管９Ｄに導入され、温調機７に戻される。
【００７４】
同様に、配管９Ｃから配管７１Ｙに流入した流体は配管７１Ｙから分岐された２つの枝管を経由して、それぞれＹステージ６２の２つの固定子２のジャケット（２２）の流出入口に流入する。Ｙステージ６２の２つの固定子２のコイルの熱をそれぞれ吸収した流体は、ジャケットの反対側の流出入口から排出され、それぞれのジャケットに接続された枝管を経由して合流されて、配管７０Ｙを介して配管９Ｂに合流され、同様に温調機７に戻される。温調機７に戻された流体は温調機７で所定の温度に調整され、再び各固定子２の温調のために循環される。
【００７５】
流体の流通方向の流れ方向切替機８による切り替えは、一のショット領域に対する露光処理が終了した後、次のショット領域に対する露光処理を開始する前までのステップ移動中、あるいはウエハＷの交換中に行うようにすることが望ましい。流体の流通方向の切替直後は、流体の流れが不安定になり、振動等が生じることがあり得るので、露光処理中に行うと露光精度が低下する恐れがあるからである。
【００７６】
なお、Ｘステージ６１を駆動する一対のリニアモータＭＸの各固定子２、Ｙステージ６２を駆動する一対のリニアモータＭＹの各固定子２に、それぞれ図１に示した加熱温調系（１１〜１３）と同様の温調系を設け、主制御系５２からの指令に基づき、ヒータ制御装置１２が作動されて、各固定子２のジャケット（２２）の温度を制御するようにしてもよい。この場合には、リニアモータＭＸ，ＭＹの周辺の雰囲気温度（目標温度又は検出温度）よりも低くなるように、温調機７により流体を温調して、ヒータ３１により当該雰囲気温度に一致するように加熱制御する。
【００７７】
図１の場合と同様に、各固定子２の流出入口の近くに流体の温度を測定するための温度センサを個別に設けるようにしてもよい。また、各固定子２のジャケットに接続する枝管内に流量制御弁を個別に設けて、各固定子２への流体の流量を個別に制御するようにしてもよい。
【００７８】
本実施の形態のウエハステージＷＳは静圧空気軸受式のステージであり、Ｘステージ６１とリニアモータＭＸとの間に案内面となるエアガイド７２が設けられ、Ｘステージ６１のエアガイド７２に対向する側面に静圧気体軸受け７３が設けられている。この静圧気体軸受け７３の吹出口から所定の圧力に調整された空気をエアガイド７２の対応する側面に吹き出すと共に、吹出口に併設された吸引口から空気を吸引する。空気の吹出口と吸引口とはＸステージ６１の側面全体に交互に設けられており、空気吹き出しによる反発力と、真空吸引力との釣り合いにより、Ｘステージ６１とエアガイド７２との間に一定の隙間が保たれるようになっている。また、Ｘステージ６１の底面側にも同様に静圧気体軸受けが設けられており、Ｘステージ６１とウエハベースＷＢとの間に一定の隙間が保持されるようになっているが、本発明と直接関係しないので詳細説明は省略する。
【００７９】
上述した他の実施の形態によると、リニアモータＭＸ，ＭＹの各固定子２を冷却するための流体の流通方向を所定のスケジュールに従って逆転させるようにしたので、各リニアモータＭＸ，ＭＹの各固定子２のコイルの発熱によりリニアモータＭＸ，ＭＹの長手方向に生じる温度勾配が平均化されることにより小さくなる。
【００８０】
これにより、流体の流量を増大しなくても、リニアモータＭＸ，ＭＹの近傍における空気の揺らぎの発生が抑制され、レーザ干渉計６４，６６による計測値がより正確となるから、ステージ６１，６２の位置決め又は移動の精度を向上することができる。従って、このような高精度なステージ装置を備えた露光装置を用いることにより、高精度、高品質なマイクロデバイスを製造することができる。
【００８１】
なお、マイクロデバイスは、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制作するステップ、上述の他の実施の形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに露光転写するステップ、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。
【００８２】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。従って、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００８３】
例えば、上述の実施の形態及び他の実施の形態においては、ムービング・マグネット型のリニアモータＭ，ＭＸ，ＭＹを使用したが、本発明は、可動子側にコイルを含み、固定子に発磁体を含むムービング・コイル型のリニアモータを使用する場合にも同様に適用できる。また、ステージを駆動する駆動装置としてリニアモータを例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、その他の形式のモータ、例えば、いわゆる平面モータを駆動装置とするステージ装置にも適用することができる。
【００８４】
平面モータは、ステージをＸ方向及びＹ方向に移動するとともに、Ｚ方向に微動し、さらに、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸周りに微少回転することができ、全部で６自由度を有する駆動装置である。平面モータは、詳細な図示は省略するが、概略以下のような構成である。
【００８５】
即ち、平面モータは、強磁性体からなる底部ヨークの上面に複数の駆動ユニットを配設し、該駆動ユニットから上部に離間して、強磁性体からなる上部ヨークを配置する。駆動ユニットは強磁性体からなるコアに適宜に複数のコイルを配置して構成され、該駆動ユニットと該上部ヨークの間に、磁石板を有するウエハステージを配置する。これにより、ウエハステージは浮遊した状態で保持され、駆動ユニットに適宜に通電することにより、所望の方向に推力を発生することで、かかる６自由度を実現している。
【００８６】
駆動ユニット（コイル）は発熱するため、これの冷却に上述の流体温調系（７，８，９Ａ〜９Ｄ，１０等）と同様の温調系を設けて、駆動ユニットの近傍に温調された流体を流通させ、該流体の流通方向を適宜に切り替えることにより、該流体の流路に沿って生じる温度勾配が平均化されて小さくなり、ステージ位置の計測精度等を向上できる。
【００８７】
さらに、上述の他の実施の形態においては、レチクルとウエハとを静止させた状態でレチクルパターンの全面に露光用照明光を照射して、そのレチクルパターンが転写されるべきウエハ上の１つの区画領域（ショット領域）を一括露光するステップ・アップ・リピート方式の縮小投影型露光装置（ステッパー）を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、マスクやウエハを移動するためにステージ装置を用いるあらゆる形式の露光装置に適用することができる。
【００８８】
例えば、レチクルとウエハとを同期移動して、矩形その他の形状のスリット光で走査・照明してウエハ上のショット領域を逐次露光し、順次ウエハを移動して他のショット領域に対して走査・露光を繰り返すステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影型走査露光装置（スキャニング・ステッパー）にも同様に本発明を適用することができる。この場合において、流体温調系によるリニアモータＭＸ，ＭＹに対する流体の流通方向の切り替えは、同期精度等に悪影響を与えないように、露光動作中を含むスキャニング動作中以外の例えばステップ移動中、あるいはウエハの交換動作中等に行うようにするとよい。
【００８９】
露光用照明光としては、水銀ランプから射出される輝線（例えばｇ線、ｉ線）、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２ レーザ（波長１５７ｎｍ）、Ａｒ２ レーザ（波長１２６ｎｍ）又はＹＡＧレーザなどの高調波のいずれであってもよい。また、露光用照明光として、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を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）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よい。
【００９０】
さらに、例えば５〜１５ｎｍ（軟Ｘ線領域）に発振スペクトルを有するＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を露光用照明光とし、反射マスク上での照明領域を円弧スリット状に規定するとともに、複数の反射光学素子（ミラー）のみからなる縮小投影光学系を有し、縮小投影光学系の倍率に応じた速度比で反射マスクとウエハとを同期移動して反射マスクのパターンをウエハ上に転写するＥＵＶ露光装置などにも、本発明を適用することができる。
【００９１】
加えて、半導体素子、液晶ディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、及び撮像素子（ＣＣＤ等）の製造に用いられる投影露光装置だけでなく、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等に回路パターンを転写する投影露光装置にも本発明を適用できる。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によると、効率の低下や装置の大型化を招くことなく、駆動部の発熱による空気の揺らぎを十分に抑え、ステージの位置を高精度に計測して、ステージを正確に位置決め又は移動できるステージ装置を提供することができるという効果がある。また、高品質なマイクロデバイスを製造できる露光装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態のステージ装置の概略構成を示す図である。
【図２】 図１のステージ装置のリニアモータの構成を示す断面図である。
【図３】 図１のステージ装置のリニアモータに取り付けるシートヒータの構成を示す図である。
【図４】 図１のステージ装置の流れ方向切替機の構成を示す図であり、（ａ）は流体を正方向に流す場合を、（ｂ）は流体を逆方向に流す場合を示している。
【図５】 本発明の他の実施の形態の露光装置の全体の概略構成を示す図である。
【図６】 図５の露光装置に用いたステージ装置の詳細構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｍ，ＭＸ，ＭＹ…リニアモータ
１，６１，６２…ステージ
２…固定子
３…可動子
４，５５，６４，６６…レーザ干渉計
５…レーザビーム
６，５４，６３，６５…移動鏡
７…温調機
８…流れ方向切替機
８Ａ，８Ｂ…電磁弁
８Ｃ，８Ｄ…連絡管
９Ａ〜９Ｄ，７０Ｘ，７０Ｙ，７１Ｘ，７１Ｙ…配管
１０…流体制御装置
１１…温度検出装置
１２…ヒータ制御装置
１３…シートヒータ
２１…駆動用コイル
２２…ジャケット
２５…流路
２６…磁石
２９…流体
３１…温度センサ
３２…ヒータ
Ｒ…レチクル
Ｗ…ウエハ
ＲＳ…レチクルステージ
ＷＳ…ウエハステージ
ＷＴ…試料台
ＰＬ…投影光学系
５１…照明光学系
５２…主制御系
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工対象物等を移動するためのステージ装置及び該ステージ装置を備えた露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、又は薄膜磁気ヘッド等の製造に使用される露光装置には、レチクル（又はフォトマスク等）又はウエハ（又はガラスプレート等）を位置決めするためのステージ装置としてレチクルステージ又はウエハステージが使用される。最近では、レチクル及びウエハを投影光学系に対して同期走査することにより、レチクルのパターンを逐次ウエハ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の露光装置も使用されているが、斯かる走査露光型のステージ装置では、レチクル及びウエハを一定速度で高精度に走査する機能も求められている。
【０００３】
そして、露光装置用のレチクルステージ及びウエハステージには、位置決め又は走査に際しステージの位置を精密に測定するために、レーザ干渉計（レーザ光波干渉方式測長器）が備えられている。レーザ干渉計は、ステージに固定された移動鏡にレーザビームを照射し、移動鏡から反射されたレーザビームを受光することによりステージの位置を計測するものである。この場合、レーザビームの光路上に空気の揺らぎがあると、レーザ干渉計の測定値に誤差が生じる。このような空気の揺らぎは、気流の乱れや光路近傍の環境温度の変化により生ずる場合が多く、光路近傍の気流の乱れや温度変化を極力少なくするための方策が求められてきた。
【０００４】
ところで、レチクルステージやウエハステージには、最近ステージを高速且つ非接触に駆動するための駆動機構としてリニアモータが使用されつつある。リニアモータは、ベース部材に固定された固定子と、そのベース部材に対して移動する部材上に固定された可動子とからなり、固定子がコイルを含むときは、可動子は磁石等の発磁体を含み、固定子が発磁体を含むときは、可動子はコイルを含む。そして、発磁体が可動子に含まれ、コイルが固定子側に含まれているものをムービング・マグネット型のリニアモータといい、コイルが可動子に含まれ、発磁体が固定子側に含まれるものをムービング・コイル型のリニアモータという。
【０００５】
これらのリニアモータは、ムービング・マグネット型、ムービング・コイル型共に通常の回転型のモータ（ロータリモータ）と比較して、構造的にコイルと発磁体とのギャップを広くとる必要があるため、回転型のモータと比較して、効率が悪く、発熱量が多いという傾向がある。
【０００６】
そして、リニアモータに使用される駆動用のコイルは、そのまま空気中に露出した構造になっている場合が多く、コイルからの熱が周辺の空気温度の変化の要因となっていた。そのため、レチクルステージやウエハステージの位置を計測するレーザ干渉計のレーザビームの光路周辺の空気に揺らぎが生じ、レーザ干渉計の計測値に誤差が生じる場合があり、最近では益々半導体素子等の集積度が向上して露光装置に要求される位置決め精度が高まっているため、そのような部分的な空気の揺らぎ等に起因する計測誤差を低減することが求められている。
【０００７】
そのため、最近では発熱量の多いコイルの周囲を筒状の容器で覆い、筒状の容器中に温度調節機（以下、「温調機」という）により冷却液を流してコイルの発熱による温度の上昇を防ぐ方法が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のものは発熱部分に冷却液を単純に流すだけの方法であるため、レーザ干渉計のレーザビームの光路周辺の温度変化をなくして、光路周辺の部分的な空気の揺らぎを十分に防止することはできなかった。
【０００９】
即ち、冷却液は発熱部分からの熱を吸収して温度が徐々に上昇するから、単純に冷却液を流通させるのみでは、冷却液の流れ方向に沿って温度勾配が生じ、近傍に空気の揺らぎ（屈折率の変動）が発生する。また、ステージの駆動部とその周辺部分の雰囲気等との間に温度差があると、この部分にやはり空気の揺らぎが発生する。
【００１０】
ここで、近時においては、露光装置の生産性の向上のため、ステージの高速度化、高加速度化が要請されており、ステージの駆動装置としてのリニアモータにも高推力が要請されている。推力を大きくするためには、コイル電流を大きくする必要があり、これに伴い発熱量が増大することになり、上記の問題はさらに顕著になる。
【００１１】
このような問題の対策として、冷却液の流量を増大すべく、流路断面積を大きくし、あるいは高流速化することが考えられる。しかし、冷却液の流路はコイルと発磁体の間に配置されるので、流路断面積を大きくすると、コイルと発磁体間のギャップが広くなり、一方、高流速化するためには、流路壁面（筒状の容器）の耐圧を大きくすべくその厚さを増大する必要があり、やはりコイルと発磁体間のギャップが広くなって効率が低下するとともに、装置の大型化を招くため、得策ではない。
【００１２】
また、マスクや感光基板を移動するためのステージ装置を備えた露光装置においては、ステージの位置決めや移動の精度が低いと、露光精度が低下し、品質の高いマイクロデバイスを製造することができない場合があるという問題があった。
【００１３】
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、効率の低下や装置の大型化を招くことなく、駆動部の発熱による空気の揺らぎを十分に抑え、ステージの位置を高精度に計測して、ステージを正確に位置決め又は移動できるステージ装置を提供することを目的とする。また、高品質なマイクロデバイスを製造できる露光装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
以下、この項に示す説明では、理解の容易化のため、本発明の各構成要件に実施の形態の図に示す参照符号を付して説明するが、本発明の各構成要件は、これら参照符号によって限定されるものではない。
【００１５】
本発明に係るステージ装置は、ステージ（１）を駆動装置（Ｍ）により駆動するステージ装置であって、前記駆動装置は前記ステージの駆動に応じて発熱する部分（２１）を有しており、前記発熱する部分を冷却するために流体（２９）を供給する流体供給装置（７，９Ａ〜９Ｄ）と、前記流体の流れる方向を選択的に切り替える切替装置（８）とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る露光装置は、パターンが形成されたマスクを介して感光基板を露光する露光装置であって、前記マスク及び前記感光基板の少なくとも一方を、前記第１のステージ装置により移動することを特徴とする。この場合において、露光処理の後、次の露光処理を行うまでの間に、前記流体の流れ方向の切替を実施するよう前記切替装置を制御する制御装置（１０）を設けることができる。
【００１７】
流体を一方向に流し続けると、流体は駆動装置の発熱する部分の熱を吸収することにより徐々に温度が上昇し、駆動装置の流体の導入側における流体の温度と、排出側における流体の温度との間に温度差が発生し、流体の流れ方向に沿って温度勾配が生じるが、本発明では、切替装置によって流体の流れる方向を選択的に切り替えるようにしたので、流れ方向を逆転させる時期を適宜に選定することにより、流体の流れ方向に平行する方向の温度勾配は平均化され、流体の導入側（一端側）と排出側（他端側）の温度差を縮小することができる。
【００１８】
これにより、流体の流量を増大しなくても、近傍における空気の揺らぎの発生が抑制され、干渉計等による計測値がより正確となるから、ステージの位置決め又は移動の精度を向上することができる。また、このようなステージ装置を備えた本発明の露光装置によれば、ステージ装置の位置決め又は移動の精度が高いので、高精度、高品質なマイクロデバイスを製造することができる。なお、流体は液体でも気体でもよい。
【００１９】
本発明のステージ装置は、ステージ（１）を駆動装置（Ｍ）により駆動するステージ装置であって、前記駆動装置は前記ステージの駆動に応じて発熱する部分（２１）を有しており、前記発熱する部分を包囲する隔壁（２２）と、前記隔壁の内部に流体（２９）を流す流体供給装置（７，９Ａ〜９Ｄ）と、前記隔壁の複数の部分にそれぞれ独立して設けられ、それぞれ異なる熱量を発生して前記隔壁を加熱し、前記隔壁表面の温度を一様にする加熱装置（３２）とを備えたことを特徴とする。この場合において、前記隔壁の温度を検出する温度検出装置（３１，１１）と、前記温度検出装置により検出された温度に基づき、前記隔壁が所定の温度となるように前記加熱装置の作動を制御する制御装置（１２）とを設けることができる。
【００２０】
また、本発明の露光装置は、パターンが形成されたマスクを介して感光基板を露光する露光装置であって、前記マスク及び前記感光基板の少なくとも一方を、前記本発明のステージ装置により移動することを特徴とする。
【００２１】
本発明によると、流体が流通される隔壁を加熱する加熱装置を設けているので、流体の温度と加熱装置の作動量（発熱量）を適宜に調整することにより、該隔壁をその周辺部分の雰囲気等と同様の温度に自在に調整することが可能となり、その周辺部分の雰囲気の温度分布の一様性を向上することができる。
これにより、近傍における空気に揺らぎの発生が防止され、干渉計等による計測値がより正確となるから、ステージの位置決め又は移動の精度を向上することができる。また、このようなステージ装置を備えた本発明の露光装置によれば、ステージ装置の位置決め又は移動の精度が高いので、高精度、高品質なマイクロデバイスを製造することができるようになる。なお、流体は液体でも気体でもよい。
【００２２】
また、本発明のリニアモータは、コイル（２１）と磁石（２６）とを有し、前記コイルと前記磁石との間で駆動力を発生するリニアモータ（Ｍ）において、前記コイルを包囲する隔壁（２２）と、前記隔壁に設けられ、前記隔壁の複数の部分をそれぞれ独立して加熱して前記隔壁温度を一様にする加熱装置（１３）と、前記隔壁の温度を計測する温度センサ（１１）とを備えることを特徴とする。
また、本発明のステージ装置（１）は、駆動装置（Ｍ）によって駆動され、移動可能なステージ装置において、前記駆動装置として本発明のリニアモータ（Ｍ）を備えることを特徴とする。
また、本発明の露光装置は、パターンが形成されたマスクを介して感光基板を露光する露光装置であって、前記マスク及び前記感光基板の少なくとも一方を、本発明のステージ装置により移動することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は１軸用のステージ装置の概略構成を説明するための図、図２は図１のステージ装置のリニアモータの断面図である。
【００２４】
図１において、１は移動すべき試料（ウエハやマスク等）を保持するためのステージであり、ステージ１は不図示のステージベース上に移動自在に支持されている。ステージ１はムービング・マグネット型の一対のリニアモータＭにより駆動される。なお、以下の説明では、ステージ１の表面に平行な平面上であって、ステージ１の移動方向（図１で紙面に沿う左右方向）にＹ軸をとり、これに直交する方向（図１で紙面に直交する方向）にＸ軸をとり、これらに直交する方向（図１で紙面に沿う上下方向）にＺ軸をとって説明する。
【００２５】
一対のリニアモータＭはステージベース上にＸ方向に離間して互いに対向するように配置されている。リニアモータＭは、ステージベース上にＹ軸に平行に設置された固定子（ステータ）２と、固定子２を上部から挟むようにして架設された可動子（スライダ）３とから構成され、可動子３の上面とステージ１の対応する端部の上面とが不図示の固定用フレームを介して連結されている。
【００２６】
固定子２に内蔵されたコイルへ電流を流すことにより、発磁体を含む可動子３を固定子２上に浮かせた状態で駆動し、可動子２とステージ１とに固定された固定用フレームを介してステージ１をＹ方向に移動する。一対のリニアモータＭは通常の場合、ステージ１に同方向の駆動力を与えるように電流の方向が制御される。
【００２７】
ステージ１の−Ｙ方向の端部には移動鏡６が固定されている。ステージベースの端部で、移動鏡６に対向する位置に設置されたステージ１（試料）の位置検出装置であるレーザ干渉計４からレーザビーム５が移動鏡６に照射され、移動鏡６から反射された反射ビームを再びレーザ干渉計４で受光して、ステージ１のＹ方向の位置を計測する。また、レーザビーム５の光路の近傍には、その光路周辺の空気温度を計測するための不図示の温度センサが設置されている。この温度センサの計測結果は、本実施の形態のステージ装置の周囲に温調された空気を供給する不図示の空調系に供給されている。
【００２８】
また、本実施の形態のステージ装置は、リニアモータＭの温度を調節するための流体温調系及び加熱温調系を備えている。流体温調系は、流体の温度を調節するための温調機７、流れ方向切替機８、配管９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ及び流体温調系を全体的に制御する流体制御装置１０等を備えて構成される。温調機７で温度が調節（以下、単に「温調」という）された流体２９（図２参照）は、配管９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄを通じてリニアモータＭのコイルを含む固定子２の一端部（＋Ｙ方向の端部又は−Ｙ方向の端部）からそれらの内部に供給され、他端部（−Ｙ方向の端部又は＋Ｙ方向の端部）から排出されて温調機７に戻り循環されるようになっている。配管９Ａと９Ｂ、及び配管９Ｃと９Ｄの間には、流れ方向切替機８が介装されている。
【００２９】
図２は、図１のリニアモータの断面図であり、この図２において、リニアモータＭの可動子３は、断面形状がコの字型の磁石支持部（ヨーク）２７の内側に一対の磁石２６を固定して構成されている。そして固定子２は、固定子支持体２８上に断面形状の外形が矩形の筒状のステンレス（ＳＵＳ２７等）又はアルミニウム等からなるジャケット２２を固定し、このジャケット２２の内側に接着した上下一対の樹脂からなる支持体２４に、両面にコイル２１をそれぞれ装着した支持板２３を固定して構成されている。コイル２１を囲む筒状のジャケット２２内の流路２５を温調用の流体２９が流れ、コイル２１からの発生熱を吸収する。
【００３０】
加熱温調系は、図１に示されているように、温度検出装置１１、ヒータ制御装置１２及び一対のシートヒータ１３等を備えて構成されている。シートヒータ１３は、図２に示されているように、リニアモータＭの固定子２のジャケット２２の両面にそれぞれ接着されている。このシートヒータ１３は、図３に示されているように、フィルム状の絶縁層３３の内層（中間層）に、薄膜白金抵抗体からなる温度センサ３１、アルミ等の薄膜電気抵抗体からなるヒータ（発熱回路）３２、及び配線パターンＰ１，Ｐ２，Ｓ１〜Ｓ４をパターンニングして構成されている。シートヒータ１３としては、一般に市販されているものを用いることができ、例えば、厚さ１００〜１５０μｍ程度のものを用いることができる。
【００３１】
シートヒータ１３の温度センサ３１に接続された配線パターンＳ１〜Ｓ４は、温度検出装置１１に接続されており、温度検出装置１１は温度センサ３１の抵抗値の変化に基づきジャケット２２の温度を検出する。温度検出装置１１により検出されたジャケット２２の温度はヒータ制御装置１２に送られ、ヒータ制御装置１２は配線パターンＰ１，Ｐ２を介してシートヒータ１３のヒータ３２に通電して、リニアモータＭの周辺雰囲気の温度として仕様上予め決められた所定の温度（例えば、前記空調系によるレーザ干渉系４のレーザビーム５の光路の近傍の空気温度の制御目標値）に一致するようにヒータ３２による発熱量を調整制御する。
【００３２】
なお、ヒータ３２による発熱量は、仕様上決められた所定の温度に一致するように制御する以外に、レーザ干渉系４のレーザビーム５の光路の近傍の空気温度を検出する温度センサによる検出温度に一致するように制御するようにしてもよい。
【００３３】
図４は、流れ方向切替機８の構成を示す図であり、（ａ）は順方向の送りを、（ｂ）は逆方向の送りを示している。同図において、８Ａ，８Ｂは、流体温調系の流体制御装置１０からの制御信号に応じて作動される３ポートの電磁弁である。
【００３４】
電磁弁８Ａは温調機７の流体が吐出される配管９ＡとリニアモータＭ（ジャケット２２）の一端部（＋Ｙ方向の端部）へ接続された配管９ＢとリニアモータＭ（ジャケット２２）の他端部（−Ｙ方向の端部）へ接続された配管９Ｃに接続された連絡管８Ｃの交差部に介装されており、配管９Ａと配管９Ｂ又は配管９Ａと配管９Ｃ（連絡管８Ｃ）を流体制御装置１０による制御に基づき選択的に連通する。一方、電磁弁８Ｂは温調機７の流体が吸入される配管９Ｄと配管９Ｂに接続された連絡管８Ｄと配管９Ｃの交差部に介装されており、配管９Ｃと配管９Ｄ又は配管９Ｂ（連絡管８Ｄ）と配管９Ｄとを流体制御装置１０による制御に基づき選択的に連通する。
【００３５】
これらの電磁弁８Ａ，８Ｂを、図４（ａ）又は（ｂ）に示されているように、同時に切り替えることにより、流体の流通方向を正方向又は逆方向に自在に切り替えることができるようになっている。
【００３６】
しかして、流体制御装置１０は、流れ方向切替機８の電磁弁８Ａ，８Ｂを図４（ａ）の状態に設定して、温調機７を作動すると、温調機７から温調された流体２９が配管９Ａに吐出され、流体２９は電磁弁８Ａにより配管９Ｂに導かれ、固定子２のジャケット２２の一端側（＋Ｙ方向の端部側）の流出入口を介してジャケット２２の内部に供給される。流体２９はジャケット２２の内部でコイル２１の熱を吸収して昇温され、ジャケット２２の他端側（−Ｙ方向の端部側）の流出入口から配管９Ｃに排出され、電磁弁８Ｂにより配管９Ｄに導かれて、温調機７に戻り、再度温調されて、以下同様の経路で循環される。
【００３７】
流体制御装置１０は予め決められたスケジュールに従って、所定の時間が経過した時点で、流れ方向切替機８の電磁弁８Ａ，８Ｂを図４（ｂ）の状態に切り替える。これにより、流体２９の流れ方向が逆転される。
【００３８】
即ち、温調機７からの温調されて配管９Ａに吐出された流体２９は、電磁弁８Ａにより連絡管８Ｃを介して配管９Ｃに導かれ、固定子２のジャケット２２の一端側（−Ｙ方向の端部側）の流出入口を介してジャケット２２の内部に供給される。流体２９はジャケット２２の内部で逆方向に流通してコイル２１の熱を吸収して昇温され、ジャケット２２の他端側（＋Ｙ方向の端部側）の流出入口から配管９Ｂに排出され、連絡管８Ｄを介して電磁弁８Ｂにより配管９Ｄに導かれて、温調機７に戻り、再度温調されて、以下同様の経路で循環される。
【００３９】
流体制御装置１０は前記スケジュールに従って、所定の時間が経過した時点で、同様に流れ方向切替機８を制御して、流体２９の流れ方向の切り替えを一定時間間隔で順次繰り返す。
【００４０】
配管９Ａに通ずる温調機７の吐出口には、リニアモータＭに供給される流体２９の温度を検出するための温度センサ（不図示）が、配管９Ａに挿設する形で設置されている。同様に、配管９Ｄの温調機７への流入口には、コイル２１の熱で昇温された流体２９の温度を検出するための温度センサ（不図示）が配管９Ｄに挿設されている。これらの温度センサの測定結果は流体制御装置１０に供給されており、流体制御装置１０は、これらの温度センサの測定結果に基づいて、流体２９の温度及び流量を制御する。なお、流体２９の温度を制御するための温度センサは、流体２９の流通経路中の他の位置、例えば、リニアモータＭの流体２９の一端側及び他端側の流出入口の近くに設けてもよい。また、流体２９の流通経路中に流量制御弁を設けて、流体２９の流量を制御することによりリニアモータＭのコイル２１の表面温度を制御するようにしてもよい。
【００４１】
なお、流体２９としてはコイル２１の絶縁性が良好な場合には、例えば純水等純度の高い水が使用できる。また、ヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスも使用できる。但し、流体２９としてはコイル２１及びジャケット２２等に対する腐食性がなく、導電性が小さく、伝熱性に優れ、且つ化学的に不活性な液体が望ましい。流体２９として、具体的には例えば商品名がフロリナート（住友スリーエム（株）製造）等のフッ素系の不活性液体を使用することができる。
【００４２】
次に、本実施の形態のステージ装置の動作について説明する。本実施の形態では、図１のステージ１が駆動されている間、不図示の温度センサによりレーザ干渉計４のレーザビーム５の光路周辺の温度ＴＬ を常時計測する。この温度センサの計測温度ＴＬ は、不図示の空調系に送られる。その空調系では、計測された温度ＴＬが目標温度ＴＯに近づくように供給する空気の温度を制御する。
【００４３】
また、温調機７には予めその制御温度ＴＣ が設定されている。そして、温調機７は、リニアモータＭに供給される前の流体２９の温度、即ち配管９Ａに設けられた温度センサで計測される温度ＴＲ がその制御温度ＴＣ と等しくなるように制御しながら温調機７に内蔵されたポンプを駆動して、流体２９をリニアモータＭに供給する構成となっている。
【００４４】
加熱温調系１１〜１３を作動させない場合には、制御温度ＴＣ は目標温度ＴＯ と等しくなるように設定する。一方、加熱温調系１１〜１３を作動させる場合には、制御温度ＴＣ は目標温度ＴＯ よりも低くなるように設定し、加熱温調系によって目標温度ＴＯ となるように加熱制御する。
【００４５】
なお、温調機７では、配管９Ｄに設けられた温度センサで計測されるリニアモータＭを通過した後の流体２９の温度が高くなり過ぎる場合には、例えば流体２９の流量を増加して過度の温度上昇を防止している。
【００４６】
特に、物理的な要因により気流が乱される場合を除き、レーザ干渉計４のレーザビーム５の光路上の気流の乱れはステージ装置及びステージ装置周辺の環境温度の位置による温度差（以下、「位置温度差」という）により発生する。即ち、位置温度差により空気の流れが生じ、レーザビーム５の光路の周辺に空気の流れに抵抗する障害物があれば、そこで気流の乱れが発生し、光路上の空気に揺らぎが生じる。
【００４７】
そのため、本実施の形態においては、発生熱の大きなリニアモータＭの固定子２に含まれるコイル２１を覆うジャケット２２を設け、このジャケット２２内に所定の温度に制御された流体２９を流すことで、コイル２１を冷却することに加えて、流体２９の流通方向を適宜に逆転することにより、リニアモータＭに沿って温度勾配が生じることを抑制するようにしている。これにより、レーザビーム５の光路上の空気の揺らぎが抑えられ、レーザ干渉計４によりステージ１の位置を正しく計測することができる。そして、そのレーザ干渉計４の計測値に基づいてステージ１を正確に位置決めできる。
【００４８】
さらに、本実施の形態では、リニアモータＭの固定子２のジャケット２２の表面温度が、シートヒータ１３の温度センサ３１及び温度検出装置１１により検出され、ヒータ制御装置１２はシートヒータ１３のヒータ３２に通電して、リニアモータＭの周辺環境の温度として仕様上予め決められた所定の温度に一致するようにヒータ３２による発熱量を調整制御するようにしている。
【００４９】
このように、流体２９が流通されるジャケット２２の壁面をヒータ３２により周辺環境温度と一致するように加熱するようにしたので、ジャケット２２の壁面はその周辺の環境温度と同様の温度となり、その近傍の温度分布が一様となる。従って、リニアモータＭの周辺環境における空気に揺らぎの発生が防止され、レーザ干渉計４による計測値がより正確となり、ステージの位置決め又は移動の精度が向上する。
【００５０】
なお、シートヒータ１３はこの実施の形態では、ジャケット２２の両面にそれぞれ設けているが、このリニアモータＭは左右対称なので、いずれか一方の面にのみ設けるようにしてもよい。また、温度センサ３１はジャケット２２の一の面に対して単一である必要はなく、複数箇所に設けてもよい。さらに、ヒータ３２はジャケット２２の一の面を全体的に加熱するもののみならず、独立して設けた複数のヒータによりそれぞれ部分的に異なる加熱量で加熱することにより全体としての温度を一様に制御するようにしてもよい。
【００５１】
上述した実施の形態においては、前記流体温調系による流体２９の流通方向の切替制御及び前記加熱温調系によるヒータ３２の発熱量の制御の双方を行うようにしているが、いずれか一方のみを採用するようにしてもよい。
【００５２】
また、上述した実施の形態においては、予め決められた所定のスケジュールに従って、流体２９の流通方向を逆転させるようにしているが、リニアモータＭ（ジャケット２２）の一端側と他端側の温度を検出して、その温度差が予め決められた所定の値となったときに、流体２９の流通方向を逆転させるようにしてもよい。
【００５３】
図５は本発明の他の実施の形態の露光装置の概略構成を示す図である。この露光装置はステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光装置である。
【００５４】
図５において、照明光学系５１は、エキシマレーザ光を射出する露光光源、照度分布均一化用のフライアイレンズ又はロッド・インテグレータ等のオプチカルインテグレータ（ホモジナイザー）、照明系開口絞り、レチクルブラインド（可変視野絞り）、及びコンデンサレンズ系等から構成されている。転写すべきパターンが形成されたフォトマスクとしてのレチクルＲは、レチクルステージＲＳ上に吸着保持されており、照明光学系５１により露光光ＩＬがレチクルステージＲＳ上のレチクルＲに照射される。
【００５５】
レチクルＲの照明領域内のパターンの像は、投影光学系ＰＬを介して縮小倍率１／α（αは例えば５、又は４等）で、露光対象としてのフォトレジストが塗布されたウエハＷの表面に投影される。
【００５６】
レチクルステージＲＳは、この上に吸着保持されたレチクルＲをＸＹ平面内で位置決めする。レチクルステージＲＳは、図１に示した１軸用のステージ装置と同様のステージ装置を２台組み合わせて、２軸用としたステージ装置である。レチクルステージＲＳの位置はレーザ干渉計によって計測され、この計測値及び主制御系５２からの制御情報によってレチクルステージＲＳの動作が制御される。
【００５７】
一方、ウエハＷは、不図示のウエハホルダ上に真空吸着により保持され、このウエハホルダは試料台（ウエハテーブル）ＷＴ上に同じく真空吸着されることにより着脱可能に保持されている。試料台ＷＴはウエハステージＷＳ上にＺ方向に変位する複数のアクチュエータ（不図示）などを介して設置されている。試料台ＷＴは、オートフォーカス方式でウエハＷのフォーカス位置（光軸ＡＸ方向の位置）、及び傾斜角を制御することによって、ウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの像面に合わせ込む。
【００５８】
ウエハステージＷＳは、ウエハベースＷＳ上に載置されており、ウエハＷをＸＹ平面内で位置決めする。ウエハステージＷＳは、図１に示した１軸用のステージ装置と同様のステージ装置を２台組み合わせて、２軸用としたステージ装置である。試料台ＷＴにはウエハの位置検出装置であるレーザ干渉計の移動鏡（反射鏡）５４（図１の移動鏡６に相当）が固定されており、この移動鏡５４及び移動鏡５４に対向して配置されたレーザ干渉計５５（図１のレーザ干渉計４に相当）によって試料台ＷＴのＸ座標、Ｙ座標、及び回転角が計測され、この計測値がステージ制御系５６及び主制御系５２に供給されている。ステージ制御系５６は、レーザ干渉計５５による計測値及び主制御系５２からの制御情報に基づいて、ウエハステージＷＳのリニアモータなどの動作を制御する。
【００５９】
主制御系５２は、図１の流体温調系の流体制御装置１０及び加熱温調系のヒータ制御装置１２の上位の制御装置であり、これらの流体制御装置１０、ヒータ制御装置１２及びステージ制御系５６は主制御系５２からの指令に従って、各種の装置を制御する。
【００６０】
ウエハステージＷＳによりウエハＷ上の露光対象のショット領域を順次露光位置に位置決めした後、レチクルステージＲＳにより所定の位置に設定されたレチクルＲのパターン領域に対して、照明光学系５１よりエキシマレーザ光等の露光光ＩＬを照射することで、パターン領域内のパターンを縮小倍率１／αで縮小した像がショット領域に転写される。
【００６１】
このようにしてウエハＷ上の各ショット領域にパターンの縮小像を順次転写露光した後、ウエハＷの現像を行って、エッチング等のプロセスを実行することによって、ウエハＷ上の各ショット領域に半導体デバイスのあるレイヤの回路パターンが形成される。
【００６２】
次に、この露光装置に採用したウエハステージＷＳの詳細構成について、図６を参照して説明する。なお、レチクルステージＲＳについては、ウエハステージＷＳとほぼ同様の構成のステージ装置を採用するものとし、その説明は省略することにする。
【００６３】
このウエハステージＷＳはＸ軸及びＹ軸の２軸のステージ装置であり、ウエハベースＷＢ上をＸ方向に駆動されるＸステージ６１、Ｘステージ６１上をＹ方向に駆動されるＹステージ６２、及び試料台（ウエハテーブル）ＷＴ等により構成されている。
【００６４】
試料台ＷＴの＋Ｙ方向の端部には移動鏡６３（図１の移動鏡６に相当）が固定されている。ウエハベースＷＢの＋Ｙ方向の端部で、移動鏡６３に対向する位置に設置されたレーザ干渉計６４（図１のレーザ干渉系４に相当）からレーザビームが移動鏡６３に照射され、移動鏡６３から反射された反射ビームを再びレーザ干渉計６４で受光することにより、試料台ＷＴ（ウエハＷ）のＹ方向の位置が計測される。また、試料台ＷＴの−Ｘ方向の端部には移動鏡６５が固定されており、ウエハベースＷＢの−Ｘ方向の端部で、移動鏡６５に対向する位置に設置されたレーザ干渉計６６からレーザビームが移動鏡６５に照射され、移動鏡６５から反射された反射ビームを再びレーザ干渉計６６で受光することにより試料台ＷＴ（ウエハＷ）のＸ方向の位置が計測される。
【００６５】
Ｘステージ６１は、固定子２及び可動子３からなる一対のリニアモータＭＸによりウエハベースＷＢ上をＸ方向に駆動される。Ｙステージ６２は、同じく固定子２及び可動子３からなる一対のリニアモータＭＹによりＸステージ６１上をＹ方向に駆動される。これらのリニアモータＭＸ，ＭＹは、図２に示したリニアモータＭと同様のムービング・コイル型のリニアモータであるので、その詳細な説明は省略することにする。なお、Ｙ軸のリニアモータＭＹは、図２のリニアモータＭの全体を横倒したような状態で設置されているが、構成的には同様である。
【００６６】
Ｘ軸のリニアモータＭＸのそれぞれのコイルを含む固定子２は共にウエハベースＷＢ上のＹ方向の両端に沿って固定され、可動子３はそれぞれ固定板６９を介してＸステージ６１に固定されている。また、Ｙ軸のリニアモータＭＹのそれぞれのコイルを含む固定子２は共にＸステージ６１の両側部に固定され、可動子３は直接Ｙステージ６２の側面に固定されている。
【００６７】
各固定子２の外面には、図２のリニアモータＭと同様に、内部をコイルの熱を吸収するための流体が循環するジャケット（２２）が設けられ、外部に設置された温調機７から流れ方向切替機８を介して、温調された流体が各固定子２に並列に供給されている。図６では、流体を循環するための配管を線（一点鎖線）で示し、流体の正方向の流れを矢印で示している。なお、温調機７及び流れ方向切替機８の構成は図１と同様であるので、その説明は省略する。また、この実施の形態では、各リニアモータＭＸ，ＭＹについて、図１に示した加熱温調系１１〜１３に相当する温調系は設けていないものとする。
【００６８】
温調機７で温調された流体は、温調機７の吐出配管９Ａに流入する。初期状態では、流れ方向切替機８は配管９Ａと９Ｂを接続し、配管９Ｃと９Ｄを接続するように設定されており、温調された流体は配管９Ｂに導入される。配管９Ｂは２つの配管７０Ｘ，７０Ｙに分岐しており、これら２つの配管７０Ｘ，７０Ｙはそれぞれ更に２つの枝管に分岐している。
【００６９】
配管９Ｂから配管７０Ｘに流入した流体は配管７０Ｘから分岐された２つの枝管を経由して、それぞれＸステージ６１の２つの固定子２のジャケット（２２）の流出入口に流入する。Ｘステージ６１の２つの固定子２のコイルの熱をそれぞれ吸収した流体は、ジャケットの反対側の流出入口から排出され、それぞれのジャケットに接続された枝管を経由した後に合流されて、配管７１Ｘを介して配管９Ｃに導入され、さらに流れ方向切替機８を介して配管９Ｄに導入され、温調機７に戻される。
【００７０】
同様に、配管９Ｂから配管７０Ｙに流入した流体は配管７０Ｙから分岐された２つの枝管を経由して、それぞれＹステージ６２の２つの固定子２のジャケット（２２）の流出入口に流入する。Ｙステージ６２の２つの固定子２のコイルの熱をそれぞれ吸収した流体は、ジャケットの反対側の流出入口から排出され、それぞれのジャケットに接続された枝管を経由して合流されて、配管７１Ｙを介して配管９Ｃに合流され、同様に温調機７に戻される。温調機７に戻された流体は温調機７で所定の温度に調整され、再び各固定子２の温調のために循環される。
【００７１】
予め決められた所定のスケジュール（主制御系５２の記憶装置に格納されているものとする）に従って所定の時間が経過すると、主制御系５２が流体制御装置１０に対して流体の流通方向の切替指令を送る。流体制御装置１０は流れ方向切替機８の電磁弁（８Ａ，８Ｂ）を作動させて、配管９Ａと９Ｂの接続を遮断して配管９Ａと９Ｃを接続するとともに、配管９Ｃと９Ｄの接続を遮断して配管９Ｂと９Ｄを接続する。これにより、流体は切替前と逆の流通方向に流通されることになる。
【００７２】
即ち、温調機７で温調された流体は、温調機７の吐出配管９Ａに流入する。切替後の状態では、流れ方向切替機８は配管９Ａと９Ｃを接続し、配管９Ｂと９Ｄを接続するように設定されており、温調された流体は分配管８Ｃを介して配管９Ｃに導入される。流体は図６中の矢印方向と反対方向に流れ、２つの配管７１Ｘ，７１Ｙに分配される。
【００７３】
配管９Ｃから配管７１Ｘに流入した流体は配管７１Ｘから分岐された２つの枝管を経由して、それぞれＸステージ６１の２つの固定子２のジャケット（２２）の流出入口に流入する。Ｘステージ６１の２つの固定子２のコイルの熱をそれぞれ吸収した流体は、ジャケットの反対側の流出入口から排出され、それぞれのジャケットに接続された枝管を経由した後に合流されて、配管７０Ｘを介して配管９Ｂに導入され、流れ方向切替機８の分配管８Ｄを介して配管９Ｄに導入され、温調機７に戻される。
【００７４】
同様に、配管９Ｃから配管７１Ｙに流入した流体は配管７１Ｙから分岐された２つの枝管を経由して、それぞれＹステージ６２の２つの固定子２のジャケット（２２）の流出入口に流入する。Ｙステージ６２の２つの固定子２のコイルの熱をそれぞれ吸収した流体は、ジャケットの反対側の流出入口から排出され、それぞれのジャケットに接続された枝管を経由して合流されて、配管７０Ｙを介して配管９Ｂに合流され、同様に温調機７に戻される。温調機７に戻された流体は温調機７で所定の温度に調整され、再び各固定子２の温調のために循環される。
【００７５】
流体の流通方向の流れ方向切替機８による切り替えは、一のショット領域に対する露光処理が終了した後、次のショット領域に対する露光処理を開始する前までのステップ移動中、あるいはウエハＷの交換中に行うようにすることが望ましい。流体の流通方向の切替直後は、流体の流れが不安定になり、振動等が生じることがあり得るので、露光処理中に行うと露光精度が低下する恐れがあるからである。
【００７６】
なお、Ｘステージ６１を駆動する一対のリニアモータＭＸの各固定子２、Ｙステージ６２を駆動する一対のリニアモータＭＹの各固定子２に、それぞれ図１に示した加熱温調系（１１〜１３）と同様の温調系を設け、主制御系５２からの指令に基づき、ヒータ制御装置１２が作動されて、各固定子２のジャケット（２２）の温度を制御するようにしてもよい。この場合には、リニアモータＭＸ，ＭＹの周辺の雰囲気温度（目標温度又は検出温度）よりも低くなるように、温調機７により流体を温調して、ヒータ３１により当該雰囲気温度に一致するように加熱制御する。
【００７７】
図１の場合と同様に、各固定子２の流出入口の近くに流体の温度を測定するための温度センサを個別に設けるようにしてもよい。また、各固定子２のジャケットに接続する枝管内に流量制御弁を個別に設けて、各固定子２への流体の流量を個別に制御するようにしてもよい。
【００７８】
本実施の形態のウエハステージＷＳは静圧空気軸受式のステージであり、Ｘステージ６１とリニアモータＭＸとの間に案内面となるエアガイド７２が設けられ、Ｘステージ６１のエアガイド７２に対向する側面に静圧気体軸受け７３が設けられている。この静圧気体軸受け７３の吹出口から所定の圧力に調整された空気をエアガイド７２の対応する側面に吹き出すと共に、吹出口に併設された吸引口から空気を吸引する。空気の吹出口と吸引口とはＸステージ６１の側面全体に交互に設けられており、空気吹き出しによる反発力と、真空吸引力との釣り合いにより、Ｘステージ６１とエアガイド７２との間に一定の隙間が保たれるようになっている。また、Ｘステージ６１の底面側にも同様に静圧気体軸受けが設けられており、Ｘステージ６１とウエハベースＷＢとの間に一定の隙間が保持されるようになっているが、本発明と直接関係しないので詳細説明は省略する。
【００７９】
上述した他の実施の形態によると、リニアモータＭＸ，ＭＹの各固定子２を冷却するための流体の流通方向を所定のスケジュールに従って逆転させるようにしたので、各リニアモータＭＸ，ＭＹの各固定子２のコイルの発熱によりリニアモータＭＸ，ＭＹの長手方向に生じる温度勾配が平均化されることにより小さくなる。
【００８０】
これにより、流体の流量を増大しなくても、リニアモータＭＸ，ＭＹの近傍における空気の揺らぎの発生が抑制され、レーザ干渉計６４，６６による計測値がより正確となるから、ステージ６１，６２の位置決め又は移動の精度を向上することができる。従って、このような高精度なステージ装置を備えた露光装置を用いることにより、高精度、高品質なマイクロデバイスを製造することができる。
【００８１】
なお、マイクロデバイスは、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制作するステップ、上述の他の実施の形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに露光転写するステップ、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。
【００８２】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。従って、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００８３】
例えば、上述の実施の形態及び他の実施の形態においては、ムービング・マグネット型のリニアモータＭ，ＭＸ，ＭＹを使用したが、本発明は、可動子側にコイルを含み、固定子に発磁体を含むムービング・コイル型のリニアモータを使用する場合にも同様に適用できる。また、ステージを駆動する駆動装置としてリニアモータを例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、その他の形式のモータ、例えば、いわゆる平面モータを駆動装置とするステージ装置にも適用することができる。
【００８４】
平面モータは、ステージをＸ方向及びＹ方向に移動するとともに、Ｚ方向に微動し、さらに、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸周りに微少回転することができ、全部で６自由度を有する駆動装置である。平面モータは、詳細な図示は省略するが、概略以下のような構成である。
【００８５】
即ち、平面モータは、強磁性体からなる底部ヨークの上面に複数の駆動ユニットを配設し、該駆動ユニットから上部に離間して、強磁性体からなる上部ヨークを配置する。駆動ユニットは強磁性体からなるコアに適宜に複数のコイルを配置して構成され、該駆動ユニットと該上部ヨークの間に、磁石板を有するウエハステージを配置する。これにより、ウエハステージは浮遊した状態で保持され、駆動ユニットに適宜に通電することにより、所望の方向に推力を発生することで、かかる６自由度を実現している。
【００８６】
駆動ユニット（コイル）は発熱するため、これの冷却に上述の流体温調系（７，８，９Ａ〜９Ｄ，１０等）と同様の温調系を設けて、駆動ユニットの近傍に温調された流体を流通させ、該流体の流通方向を適宜に切り替えることにより、該流体の流路に沿って生じる温度勾配が平均化されて小さくなり、ステージ位置の計測精度等を向上できる。
【００８７】
さらに、上述の他の実施の形態においては、レチクルとウエハとを静止させた状態でレチクルパターンの全面に露光用照明光を照射して、そのレチクルパターンが転写されるべきウエハ上の１つの区画領域（ショット領域）を一括露光するステップ・アップ・リピート方式の縮小投影型露光装置（ステッパー）を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、マスクやウエハを移動するためにステージ装置を用いるあらゆる形式の露光装置に適用することができる。
【００８８】
例えば、レチクルとウエハとを同期移動して、矩形その他の形状のスリット光で走査・照明してウエハ上のショット領域を逐次露光し、順次ウエハを移動して他のショット領域に対して走査・露光を繰り返すステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影型走査露光装置（スキャニング・ステッパー）にも同様に本発明を適用することができる。この場合において、流体温調系によるリニアモータＭＸ，ＭＹに対する流体の流通方向の切り替えは、同期精度等に悪影響を与えないように、露光動作中を含むスキャニング動作中以外の例えばステップ移動中、あるいはウエハの交換動作中等に行うようにするとよい。
【００８９】
露光用照明光としては、水銀ランプから射出される輝線（例えばｇ線、ｉ線）、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２ レーザ（波長１５７ｎｍ）、Ａｒ２ レーザ（波長１２６ｎｍ）又はＹＡＧレーザなどの高調波のいずれであってもよい。また、露光用照明光として、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を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）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よい。
【００９０】
さらに、例えば５〜１５ｎｍ（軟Ｘ線領域）に発振スペクトルを有するＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を露光用照明光とし、反射マスク上での照明領域を円弧スリット状に規定するとともに、複数の反射光学素子（ミラー）のみからなる縮小投影光学系を有し、縮小投影光学系の倍率に応じた速度比で反射マスクとウエハとを同期移動して反射マスクのパターンをウエハ上に転写するＥＵＶ露光装置などにも、本発明を適用することができる。
【００９１】
加えて、半導体素子、液晶ディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、及び撮像素子（ＣＣＤ等）の製造に用いられる投影露光装置だけでなく、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等に回路パターンを転写する投影露光装置にも本発明を適用できる。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によると、効率の低下や装置の大型化を招くことなく、駆動部の発熱による空気の揺らぎを十分に抑え、ステージの位置を高精度に計測して、ステージを正確に位置決め又は移動できるステージ装置を提供することができるという効果がある。また、高品質なマイクロデバイスを製造できる露光装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態のステージ装置の概略構成を示す図である。
【図２】 図１のステージ装置のリニアモータの構成を示す断面図である。
【図３】 図１のステージ装置のリニアモータに取り付けるシートヒータの構成を示す図である。
【図４】 図１のステージ装置の流れ方向切替機の構成を示す図であり、（ａ）は流体を正方向に流す場合を、（ｂ）は流体を逆方向に流す場合を示している。
【図５】 本発明の他の実施の形態の露光装置の全体の概略構成を示す図である。
【図６】 図５の露光装置に用いたステージ装置の詳細構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｍ，ＭＸ，ＭＹ…リニアモータ
１，６１，６２…ステージ
２…固定子
３…可動子
４，５５，６４，６６…レーザ干渉計
５…レーザビーム
６，５４，６３，６５…移動鏡
７…温調機
８…流れ方向切替機
８Ａ，８Ｂ…電磁弁
８Ｃ，８Ｄ…連絡管
９Ａ〜９Ｄ，７０Ｘ，７０Ｙ，７１Ｘ，７１Ｙ…配管
１０…流体制御装置
１１…温度検出装置
１２…ヒータ制御装置
１３…シートヒータ
２１…駆動用コイル
２２…ジャケット
２５…流路
２６…磁石
２９…流体
３１…温度センサ
３２…ヒータ
Ｒ…レチクル
Ｗ…ウエハ
ＲＳ…レチクルステージ
ＷＳ…ウエハステージ
ＷＴ…試料台
ＰＬ…投影光学系
５１…照明光学系
５２…主制御系
Claims (11)
- ステージを駆動装置により駆動するステージ装置であって、
前記駆動装置は前記ステージの駆動に応じて発熱する部分を有しており、
前記発熱する部分を包囲する隔壁と、
前記隔壁の内部に流体を流す流体供給装置と、
前記隔壁の複数の部分にそれぞれ独立して設けられ、それぞれ異なる熱量を発生して前記隔壁を加熱し、前記隔壁表面の温度を一様にする加熱装置とを備えたことを特徴とするステージ装置。 - 前記隔壁の温度を検出する温度検出装置と、
前記温度検出装置により検出された温度に基づき、前記隔壁が所定の温度となるように前記加熱装置の作動を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。 - 前記制御装置は、前記加熱装置の前記複数の部分の発熱量を独立して制御し、前記隔壁表面の温度を一様にすることを特徴とする請求項２記載のステージ装置。
- パターンが形成されたマスクを介して感光基板を露光する露光装置であって、
前記マスク及び前記感光基板の少なくとも一方を、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のステージ装置により移動することを特徴とする露光装置。 - コイルと磁石とを有し、前記コイルと前記磁石との間で駆動力を発生するリニアモータにおいて、
前記コイルを包囲する隔壁と、
前記隔壁に設けられ、前記隔壁の複数の部分をそれぞれ独立して加熱して前記隔壁温度を一様にする加熱装置と、
前記隔壁の温度を計測する温度センサとを備えることを特徴とするリニアモータ。 - 前記加熱装置は、個別に加熱可能な複数のヒータを有し、前記複数のヒータに対応して複数の温度センサが設けられたことを特徴とする請求項５記載のリニアモータ。
- ）
前記隔壁と前記コイルとで形成され、流体が流動可能な流路を有することを特徴とする請求項５記載のリニアモータ。 - 前記加熱装置は、前記隔壁の壁面に沿って設けられた薄膜状の加熱装置であることを特徴とする請求項５記載のリニアモータ。
- 駆動装置によって駆動され、移動可能なステージ装置において、
前記駆動装置として請求項５〜請求項８のいずれか一項に記載のリニアモータを備えることを特徴とするステージ装置。 - 前記温度センサの検出結果に基づいて、前記加熱装置の加熱量を制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項９記載のステージ装置。
- パターンが形成されたマスクを介して感光基板を露光する露光装置であって、
前記マスク及び前記感光基板の少なくとも一方を、請求項１０に記載のステージ装置により移動することを特徴とする露光装置。
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