JP4586367B2 - Stage apparatus and an exposure apparatus - Google Patents

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    • G03F7/70Exposure apparatus for microlithography
    • G03F7/70691Handling of masks or wafers
    • G03F7/70716Stages

Description

本発明は、加工対象物を精密位置決めするためのステージ装置及びこのステージ装置を備えた露光装置に関し、例えば半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程で用いて好適なステージ装置及び露光装置に関するものである。 The present invention relates to an exposure apparatus having a stage device and the stage device for precisely positioning the workpiece, suitable for use for example a semiconductor device, a liquid crystal display device, in a lithography process for manufacturing a thin-film magnetic heads, etc. it relates stage device and an exposure device.

従来より、半導体デバイスの製造工程の1つであるリソグラフィ工程においては、マスク又はレチクル(以下、レチクルと称する)に形成された回路パターンをレジスト(感光剤)が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の感光基板上に転写する種々の露光装置が用いられている。 Conventionally, in which is one lithography step of a manufacturing process of a semiconductor device, a mask or a reticle circuit pattern formed on (hereinafter, referred to as a reticle) resist (photosensitive agent) wafers or glass plate coated various exposure apparatuses have been used for transferring the photosensitive substrate.
例えば、半導体デバイス用の露光装置としては、近年における集積回路の高集積化に伴うパターンの最小線幅(デバイスルール)の微細化に応じて、レチクルのパターンを投影光学系を用いてウエハ上に縮小転写する縮小投影露光装置が主として用いられている。 For example, as an exposure apparatus for semiconductor devices, in accordance with the miniaturization of the minimum line width of a pattern due to the higher integration of integrated circuits (device rule) in recent years, the pattern of the reticle onto a wafer using a projection optical system reduction projection exposure apparatus for reducing transfer is mainly used.

この縮小投影露光装置としては、レチクルのパターンをウエハ上の複数のショット領域(露光領域)に順次転写するステップ・アンド・リピート方式の静止露光型の縮小投影露光装置(いわゆるステッパ)や、このステッパを改良したもので、レチクルとウエハとを一次元方向に同期移動してレチクルパターンをウエハ上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ)が知られている。 As the reduction projection exposure apparatus, and a still exposure type reduction projection exposure apparatus of step-and-repeat method to sequentially transfer the pattern of the reticle onto a plurality of shot areas on the wafer (exposure area) (so-called stepper), the stepper an improvement of the scanning exposure type exposure apparatus of the step-and-scan method the reticle and the wafer synchronously moving the one-dimensional direction to transfer the reticle pattern onto each shot area on the wafer (the so-called scanning stepper) It has been known.

ところで、上記の露光装置は、ウエハ上のあるショット領域に対する露光の後、他のショット領域に対して順次露光を繰り返すものであるから、ウエハステージ(ステッパの場合)、あるいはレチクルステージおよびウエハステージ(スキャニング・ステッパの場合)の移動によって生じる振動や偏荷重が原因となり、投影光学系とウエハ等との相対位置誤差を生じさせ、ウエハ上で設計値と異なる位置にパターンが転写されたり、その位置誤差に振動成分を含む場合には像ボケ(パターン線幅の増大)を招く可能性がある。 Incidentally, the exposure apparatus after the exposure to the shot area on the wafer, since it is intended to repeat the sequential exposure to other shot areas (in the case of a stepper) wafer stage or reticle stage and the wafer stage ( vibrations and unbalanced load causes caused by the movement in the case of scanning stepper) causes a relative position error between the projection optical system and the wafer or the like, or a pattern is transferred to the design values ​​and different positions on the wafer, the position if it contains an oscillating component errors can lead to image blurring (increase in pattern line width). そのため、従来では、振動が生じる部材の強度を高めたり、振動の入力源となる箇所を少なくする等の対策が採られていたが、この対策では装置の重量化、大型化を招く等の問題が生じる。 Therefore, conventionally, to enhance the strength of the member which the vibration occurs, but measures such as reducing the portion which becomes an input source of the vibration have been taken, the weight of the apparatus in this countermeasure, such as increase in size problem It occurs.

そのため、特許文献1には、ベース上に浮揚支持されるステージ本体と駆動フレームとを設け、ステージ本体の前進移動に伴う反力で駆動フレームがカウンタマスとして後退するステージ装置が開示されている。 Therefore, Patent Document 1, a stage body and a drive frame which is levitated supported on a base provided, driven frame by the reaction force caused by the forward movement of the stage body stage apparatus retreats are disclosed as counter mass. この技術によれば、ステージ本体と駆動フレームとの間に運動量保存の法則が働き、ベース上における装置の重心の位置が維持されるため、装置の重量化、大型化を招くことなく振動に起因する露光精度の低下を防ぐことが可能である。 According to this technique, the law of conservation of momentum acts between the stage main body and the drive frame, the position of the center of gravity of the device on the base is maintained, due to vibration without causing the weight of the apparatus, the size it is possible to prevent a decrease in exposure precision of.

一方、ステージ本体には、ステージ本体内部に配置されたモーター等の駆動手段に電力を供給するためのケーブル、モーターを冷却する冷却液配管、基板ステージを所定の温度に保つための冷却液配管、基板載置面に設けられた真空吸着孔を真空排気するためのバキューム配管等、各種の用力を供給するための用力供給部材(以下、これらのケーブルや配管を総称してケーブル類という)が接続されている。 On the other hand, the stage body, the cooling liquid pipe for cooling the cable for supplying electric power to the driving means such as a motor disposed within the stage main body, a motor, the cooling liquid pipe to keep the substrate stage to a predetermined temperature, vacuum piping for evacuating the vacuum suction holes provided in the substrate mounting surface, various use force the utilities supply member for supplying (collectively referred to cables with these cables and pipes) are connected It is. これらの用力供給部材は、ステージ本体の移動に伴って引張力を与えたり、その反力で微振動を発生させたりして、ステージ本体の同期精度に誤差を及ぼす可能性がある。 These use force supply member, or apply tensile force with the movement of the stage main body, and or generating a micro-vibration in the reaction force, which may cause an error in the synchronization accuracy of the stage main body. 従来、この微振動に起因する同期誤差は無視されていたが、近年、パターンの微細化に伴う露光精度の高度化が進むに従って、この誤差に対しても対策を施す必要に迫られていた。 Conventionally, the synchronization error due to fine vibration was ignored, in recent years, with the progress is advanced in exposure accuracy due to miniaturization of the pattern, was also under pressure to take a countermeasure against the error.

これに関しても、特許文献1には、ステージ本体に設けられた可動子と、用力供給部材としてのケーブルが接続されたキャリア/従動子に設けられた可動子とが、固定子としての同一の磁気軌道から同時に磁束がもたらされることで、ステージ本体の移動に対してキャリア/従動子が追従移動し、ケーブルがステージ本体に与える引張力を取り除く技術が開示されている。 Also in this regard, Patent Document 1, and a mover provided on the stage body, and a movable element a cable as the utilities supply member provided in a connected carrier / follower, the same magnetic as the stator by simultaneously flux from the track is brought, the carrier / follower to follow the movement to the movement of the stage main body, the cable is removed the pulling force applied to the stage main techniques have been disclosed.
特開平8−63231号公報 JP 8-63231 discloses

しかしながら、ステージ本体が、長ストロークで移動する粗動ステージと、粗動ステージに対して微小ストロークで移動する微動ステージとを有する構成の場合、従来では微動ステージの位置はレーザ干渉計等を用いて走査方向及び非走査方向(走査方向と直交する方向)の双方で検出されているが、粗動ステージの位置は走査方向のみ検出されている。 However, the stage body includes a coarse movement stage that moves a long stroke, in the configuration and a fine movement stage that moves in the minute stroke with respect to coarse movement stage, the position of the conventional fine movement stage with a laser interferometer, etc. have been detected in both the scanning direction and the non-scanning direction (direction perpendicular to the scanning direction), the position of the coarse stage is detected only the scanning direction.
また、ステージ本体の非走査方向の移動については、ストロークが短いこともあり、あまり反力について考慮されていなかったが、近年、転写するパターン線幅が微細になるのに伴って、非走査方向の移動についても反力処理を施すことが検討されている。 As for the movement of the non-scanning direction of the stage main body, there may be a stroke is short, but has not been considered too reactive force, in recent years, a pattern line width to be transferred is accompanied become fine, non-scanning direction it has been studied to apply a reaction force processing for the mobile. そのためには粗動ステージの非走査方向の位置を検出する必要があるが、レーザ干渉計等の高価な計測器を用いるとコストアップを招くという問題が生じる。 Although For this purpose it is necessary to detect the position of the non-scanning direction of the coarse stage, a problem that increases costs when using an expensive instrument laser interferometer and the like occur.

一方、スループット向上のためにステージ本体の加速度が増加した場合、用力供給部材を接続されたキャリアはステージ本体に対して追従移動(同期移動)する必要があるため、ステージ本体と同等の推力が必要になり、キャリアを駆動するための駆動装置が大型化、高価格化するという問題もあった。 On the other hand, when the acceleration of the stage main body for throughput is increased, the carrier which is connected to the utilities supply member it is necessary to follow the movement relative to the stage main body (synchronous movement), required stage body equivalent thrust to become, large-sized drive device for driving the carrier, there is also a problem that a high price.

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、高価格化を招くことなく粗動ステージの非走査方向の位置情報を検出できるステージ装置及び露光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and aims to provide a stage device and an exposure device capable of detecting the position information in the non-scanning direction of the coarse stage without causing high cost to.
また、本発明の別の目的は、用力供給部材を中継するキャリアを高価格化を招くことなくステージ本体に対して追従移動させることができるステージ装置及び露光装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a stage device and an exposure apparatus which can be made to follow the movement with respect to the stage body without a carrier for relaying the utilities supply member incurring high cost.

上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図1ないし図10に対応付けした以下の構成を採用している。 To accomplish the above object, it adopts the following configurations corresponding to FIGS. 1 through 10 show an embodiment.
本発明のステージ装置は、基板を保持して、ベースに対して第1方向及び第2方向に移動する第1の移動体を有するステージ装置であって、 前記第1の移動体の前記第1方向及び前記第2方向の位置を計測するエンコーダシステムのエンコーダスケールが前記第1方向に延在して設けられ、前記第1の移動体には、前記エンコーダシステムのエンコーダヘッドが前記第1方向に所定間隔を隔てて2箇所にそれぞれ前記エンコーダスケールと相対移動しつつ対向するように設けられ、前記第1の移動体に接続された用力供給部材を中継し、前記第1の移動体に同期して前記第1方向に移動する第2の移動体が設けられており、前記エンコーダヘッドは、前記第2方向に関して、前記第1の移動体と前記第2の移動体との間に配置されていること Stage device of the present invention is to hold a substrate, a stage device having a first movable body that moves in a first direction and a second direction relative to the base, the first of the first mobile encoder scale of the encoder system that measures the position in the direction and the second direction is provided to extend in the first direction, wherein the first mobile, the encoder head is the first direction of the encoder system while the relative movement and each of the encoder scale in two locations at a predetermined distance is provided so as to face said relays the first connected the utilities supply member to the moving body, synchronized to the first mobile and the second moving body is provided to move in the first direction Te, the encoder head, the terms second direction, it is arranged between the first moving member and the second moving body that you are 特徴とするものである。 It is an feature.

従って、本発明のステージ装置では、一対の検出ヘッド(73)のうちいずれか一方により検出対象部(74)を計測することで、ステージ本体(MST)の第1方向及び第2方向の位置を検出できる。 Accordingly, the stage device of the present invention, by measuring the detected portion (74) by either one of the pair of the detecting head (73), the first and second directions of the position of the stage main body (MST) It can be detected. また、一対の検出ヘッド(73)の計測結果の差分を用いることで、ステージ本体(MST)の第1方向及び第2方向と直交する軸周り方向(θZ)の位置を検出することができる。 Further, by using the difference between the measurement results of the pair of the detecting head (73), it is possible to detect the position in the axial direction around (.theta.Z) perpendicular to the first direction and the second direction of the stage main body (MST). すなわち、本発明では、ステージ本体(MST)の位置を3自由度で容易に検出することが可能である。 That is, in the present invention, it is possible to easily detect the position of the stage main body (MST) in three degrees of freedom.

また、本発明のステージ装置は、用力を供給する用力供給部材(CB)が接続され、基板(M)を保持して第1方向(Y軸方向)に移動する第1の移動体 (MST)を有するステージ装置(1)であって、用力供給部材(CB)を中継して第1の移動体 (MST)と第1方向に同期移動する第2の移動体 (CS)と、 第2の移動体 (CS)を第1の移動体 (MST)よりも小さな加速度で前記同期移動させる駆動装置(64)とを備えることを特徴とするものである。 The stage apparatus of the present invention is a power supply member for supplying the utilities (CB) is connected, the substrate first movable body that moves in a first direction holds the (M) (Y-axis direction) (MST) a stage device having (1), first mobile relaying the utilities supply member (CB) (MST) and a second movable body that moves in synchronization with the first direction (CS), the second moving bodies (CS) is characterized in further comprising a drive unit (64) for the synchronous movement a smaller acceleration than the first moving body (MST).

従って、本発明のステージ装置では、ステージ本体(MST)とサブステージ(CS)との間の用力供給部材(CB)を余裕を持たせた状態で懸架させることで、サブステージ(CS)がステージ本体(MST)に対して完全に追従させる必要がなくなり加速度を小さく設定できる。 Accordingly, the stage device of the present invention, by suspension in a state in which a margin of the utilities supply member (CB) between the stage main body and (MST) and sub-stage (CS), sub-stage (CS) is Stage can be set small it is unnecessary acceleration to completely follow the body (MST). そのため、サブステージ(CS)を駆動する駆動装置(64)の推力を小さくすることが可能となり、高価格化を阻止することができる。 Therefore, it is possible to reduce the thrust of the driving device (64) for driving the sub-stage (CS), it is possible to prevent the high cost.

そして、本発明の露光装置は、マスクステージ(MST)に保持されたマスク(M)のパターンを基板ステージ(PST)に保持された基板(P)に露光する露光装置(EX)において、マスクステージ(MST)と基板ステージ(PST)との少なくとも一方のステージとして、請求項1から請求項12のいずれかに記載されたステージ装置(1)が用いられることを特徴とするものである。 Then, the exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus that exposes a pattern of a mask held by the mask stage (MST) (M) to the substrate (P) held on the substrate stage (PST) (EX), a mask stage at least one of the stages of (MST) and the substrate stage (PST), is characterized in that the stage apparatus according to any of claims 1 to 12 (1) is used.

従って、本発明の露光装置では、マスクステージ(MST)、基板ステージ(PST)の位置を3自由度で容易に検出できるとともに、マスクステージ(MST)又は基板ステージ(PST)に用力を供給する用力供給部材(CB)を中継するサブステージ(CS)を駆動する駆動装置(64)の推力を小さくすることが可能となり、高価格化を阻止することができる。 Accordingly, the exposure apparatus of the present invention, the mask stage (MST), the position is possible readily detected in three degrees of freedom of the substrate stage (PST), force for supplying the utility on the mask stage (MST) or the substrate stage (PST) it is possible to reduce the thrust of the driving device (64) for driving the sub-stage (CS) for relaying the supply member (CB) and will, it is possible to prevent the high cost. なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を表す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。 In order to better illustrate the present invention has been described in association with the sign of the drawings which illustrate an embodiment, it is needless to say that the present invention is not limited to the examples.

本発明では、ステージ本体の第1方向及び第2方向の位置情報を簡略化された低コストのシステムで検出することが可能になる。 In the present invention, it is possible to detect a low-cost system that is simplified position information of the first and second directions of the stage body.
また、本発明では、サブステージを設けた場合に小さな推力でサブステージを駆動することができ、装置の小型化及び低価格化に寄与することができる。 Further, in the present invention, it is possible to drive the sub-stage with a small thrust when providing the sub-stage, it is possible to contribute to miniaturization and cost reduction of the apparatus.

以下、本発明のステージ装置及び露光装置の実施の形態を、図1ないし図10を参照して説明する。 Hereinafter, the embodiments of the stage device and the exposure device of the present invention will be described with reference to FIGS. 1-10.
図1は本発明のステージ装置をマスクステージとして備えた露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。 Figure 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an exposure apparatus having a stage device of the present invention as a mask stage. ここで、本実施形態における露光装置EXは、マスク(基板)Mと感光基板Pとを同期移動しつつマスクMに設けられているパターンを投影光学系PLを介して感光基板P上に転写する所謂スキャニングステッパである。 Here, the exposure apparatus EX of this embodiment is transferred to the mask (substrate) M and the photosensitive pattern provided on the mask M while synchronously moving the substrate P via the projection optical system PL photosensitive substrate P it is a so-called scanning stepper. 以下の説明において、投影光学系PLの光軸AXと一致する方向をZ軸方向、Z軸方向に垂直な平面内における前記同期移動方向(走査方向)を第1方向としてのY軸方向、Z軸方向及びY軸方向と垂直な方向(非走査方向)を第2方向としてのX軸方向として説明する。 In the following description, Y-axis direction of the Z-axis direction and a direction coincident with the optical axis AX of the projection optical system PL, the synchronous movement direction in a plane perpendicular to the Z-axis direction (scanning direction) as the first direction, Z illustrating axial and Y-axis direction perpendicular to the direction (non-scanning direction) as the X-axis direction as a second direction. また、ここでいう「感光基板」は半導体ウエハ上にレジストが塗布されたものを含み、「マスク」は感光基板上に縮小投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。 Further, where the term "photosensitive substrate" includes those which resist is coated on a semiconductor wafer, and the term "mask" includes a reticle wherein a device pattern is formed that is reduction projected onto the photosensitive substrate.

図1において、露光装置EXは、マスク(レチクル)Mを保持して移動するステージ本体としてのマスクステージ(レチクルステージ)MST及びこのマスクステージMSTを支持するベースとしてのマスク定盤3を有するステージ装置1と、光源を有し、マスクステージMSTに支持されているマスクMを露光光で照明する照明光学系ILと、感光基板Pを保持して移動する基板ステージPST及びこの基板ステージPSTを支持する基板定盤4を有するステージ装置2と、露光光ELで照明されたマスクMのパターン像を基板ステージPSTに支持されている感光基板Pに投影する投影光学系PLと、ステージ装置1及び投影光学系PLを支持するリアクションフレーム5と、露光装置EXの動作を統括制御する制御装置CONTとを備 1, the exposure apparatus EX stage device having a mask surface plate 3 as a base to support the mask stage (reticle stage) MST and the mask stage MST as stage body that moves while holding a mask (reticle) M 1, includes a light source, supporting the illumination optical system IL which illuminates the mask M supported by the mask stage MST with exposure light, the substrate stage PST and the substrate stage PST is movable while holding the photosensitive substrate P a stage apparatus 2 having a substrate surface plate 4, a projection optical system PL that a pattern image of the mask M illuminated by the exposure light EL onto the photosensitive substrate P supported by the substrate stages PST, stage apparatus 1 and the projection optical a reaction frame 5 which supports the system PL, Bei and a control unit CONT which integrally controls the operation of the exposure apparatus EX ている。 To have. リアクションフレーム5は床面に水平に載置されたベースプレート6上に設置されており、このリアクションフレーム5の上部側及び下部側には内側に向けて突出する段部5a及び5bがそれぞれ形成されている。 The reaction frame 5 is installed on the base plate 6 placed horizontally on the floor, stepped portions 5a and 5b projecting inwardly on the upper side and the lower side of the reaction frame 5 is formed respectively there.

ステージ装置1のうちマスク定盤3は各コーナーにおいてリアクションフレーム5の段部5aに防振ユニット8を介してほぼ水平に支持されており、その中央部にマスクMのパターン像が通過する開口3aを備えている。 The mask surface plate 3 of the stage apparatus 1 is supported substantially horizontally through the vibration isolating unit 8 to the step portion 5a of the reaction frame 5 at each corner, an opening 3a that the pattern image of the mask M passes at the center thereof It is equipped with a. マスクステージMSTはマスク定盤3上に設けられており、その中央部にマスク定盤3の開口3aと連通しマスクMのパターン像が通過する開口Kを備えている。 The mask stage MST has an opening K is provided on the mask surface plate 3, the pattern image of the mask M communicating with the opening 3a of the mask surface plate 3 at the center thereof to pass through. マスクステージMSTの底面には非接触ベアリングである複数のエアベアリング9が設けられており、マスクステージMSTはエアベアリング9によりマスク定盤3に対して所定のクリアランスを介して浮上支持されている。 The bottom surface of the mask stage MST plurality of air bearings 9 are provided a non-contact bearing, the mask stage MST are supported by levitation via a predetermined clearance with respect to the mask surface plate 3 by the air bearing 9.

図2は、マスクステージMSTを有するステージ装置1の概略斜視図である。 Figure 2 is a schematic perspective view of a stage apparatus 1 having the mask stage MST.
図2に示すように、ステージ装置1(マスクステージMST)は、マスク定盤3上に設けられ平面視L字型に成型されたセラミック製のマスク粗動ステージ16と、後述するボイスコイルモータ17Y、17Xを介してマスク粗動ステージ16に結合された平面視矩形フレーム状に成型されたセラミック製のマスク微動ステージ(基板保持部)18と、マスク定盤3上において粗動ステージ16をY軸方向に所定ストロークで移動可能な一対のYリニアモータ20A、20Bと、粗動ステージ16上において微動ステージ18をY軸方向、及びθZ方向(Z軸周りの回転方向)に微小移動させる一対のYボイスコイルモータ17Y、及び微動ステージ18をX軸方向に微小移動させるXボイスコイルモータ17Xとを備えている。 As shown in FIG. 2, the stage apparatus 1 (mask stage MST) is provided with a mask coarse movement stage 16 ceramic which is molded in plan view L-shape provided on the mask surface plate 3, described later voice coil motor 17Y , a mask coarse movement stage 16 in the combined rectangular plan view frame shape molded ceramic mask fine moving stage (substrate holding portion) 18 through a 17X, Y-axis coarse movement stage 16 on the mask surface plate 3 movable in the direction at a predetermined stroke of the pair of Y linear motors 20A, 20B and the fine movement stage 18 Y-axis direction on the coarse movement stage 16, and θZ directions pair of Y to the finely movable (Z-axis rotation direction around) a voice coil motor 17Y, and the fine movement stage 18 and an X voice coil motor 17X for fine movement in the X-axis direction. なお、図1では、粗動ステージ16及び微動ステージ18を簡略化して1つのステージとして図示している。 In FIG. 1, the coarse movement stage 16 and the fine movement stage 18 is simplified and shown as a single stage.

Yボイスコイルモータ17Yは、非走査方向であるX軸方向に所定間隔をあけて設けられ、双方が略同一の推力を発生することで微動ステージ18を粗動ステージ16に対してY軸方向に駆動し、双方の推力を異ならせることで、微動ステージ18をθZ方向に駆動する。 Y voice coil motors 17Y is the X-axis direction which is the non-scanning direction is provided at predetermined intervals, the fine movement stage 18 by both generates approximately the same thrust in the Y-axis direction with respect to coarse movement stage 16 driven, by varying the thrust of both to drive the fine movement stage 18 in the θZ direction. これら3個の微動用ボイスコイルモータ17Y、17Xは、いずれも永久磁石ユニットが微動ステージ18側に固定され、コイルユニットが粗動ステージ16側に固定されるMM型(ムービングマグネット型)で構成されるが、これは必ずしも必須のことではなく、場合によっては3個の全て又は一部について磁石ユニットとコイルユニットの配置を逆にしたMC(ムービングコイル)型とすることもできる。 These three fine moving voice coil motor 17Y, 17X are all permanent magnet unit is fixed to the fine motion stage 18 side, is constituted by MM type coil unit are fixed to coarse movement stage 16 side (moving magnet type) that, this is necessarily not essential that, in some cases may be a the MC (moving coil) type arrangement of the magnet unit and the coil unit in the reverse of all or part of the three.

Yリニアモータ20A、20Bとしては、円筒状のケース内に円板状またはドーナツ状の強力な永久磁石の多数個をY方向に積層したY軸方向に延びる円柱型の固定子21A、21Bと、その固定子21A、21Bの周りを環状に包むようなコイル巻き線を収納し非接触ベアリングである複数のエアパッド19(図2では一部のみ図示)を介してマスク定盤3上を移動する可動子22A、22Bとをそれぞれ組み合わせたシャフト型リニアモータが用いられている。 Y linear motors 20A, as the 20B, cylindrical stator 21A extending a large number of strong permanent magnets of the disc-shaped or donut-shaped in the cylindrical case in the Y-axis direction are stacked in the Y direction, and 21B, its stator 21A, movable around 21B to move on the mask surface plate 3 via a plurality of air pads 19 are non-contact bearings housed coil winding such as wrap annularly (only partially in FIG. 2) child 22A, shaft type linear motor that combines 22B respectively are used. このようなシャフト型リニアモータは、可動子としてのコイル巻き線の構造が簡単であるとともに、固定子内の磁石列の組み立ても容易であり、さらにコイル巻き線の構造が単純なので、冷却用クーラントを可動子22A、22B内に供給する際の内部循環路の構造を単純にでき、冷却効率を高められる構成となっている。 Such shaft type linear motor, as well as the structure of the coil winding of the armature is simple, assembly of the magnet array of the stator is also easy, since more is simpler structure of the coil winding, cooling coolant the mover 22A, can the structure of the internal circulation passage when supplying into 22B simply has a configuration for enhancing the cooling efficiency.
そして、これら固定子21A、21B及び可動子22A、22Bによりムービングコイル型のリニアモータ20A、20Bが構成されている。 And these stators 21A, 21B and mover 22A, a moving coil type linear motors 20A, 20B is constituted by 22B. 可動子22A、22Bの間には粗動ステージ16が設けられており、可動子22A、22Bが固定子21A、21Bとの間の電磁気的相互作用により駆動することで粗動ステージ16(マスクステージMST)がY軸方向に移動する。 Mover 22A, 22B and coarse movement stage 16 is provided between the movable element 22A, 22B is the stator 21A, the coarse movement stage 16 (the mask stage by driving the electromagnetic interaction with the 21B MST) is moved in the Y-axis direction.

固定子21A、21Bの両端は、マスク定盤3の外側(リアクションフレーム5上)に配置された支持装置23A、23Bによってそれぞれ非接触でY軸方向に移動自在に支持されている。 Both ends of the stator 21A, 21B are movably supported in the Y axis direction in a non-contact each supporting device 23A disposed on the outside of the mask surface plate 3 (reaction frame 5 above), by 23B. このため、運動量保存の法則により粗動ステージ16の例えば+Y方向の移動に応じて固定子21A、21Bが−Y方向に移動する。 Therefore, the stator 21A, 21B are moved in the -Y direction according to the movement of the coarse movement stage 16 for example the + Y direction by the law of conservation of momentum. この固定子21A、21Bの移動により粗動ステージ16の移動に伴う反力が相殺されるとともに重心位置の変化を防ぐことができる。 The stator 21A, it is possible to prevent a change in the gravity center position with a reaction force accompanying the movement of coarse movement stage 16 is offset by the movement of 21B.
なお、各リニアモータ20A、20Bには、運動量保存の法則により(カウンタマスとして)移動した固定子21A、21Bをそれぞれ中立位置に復帰させるためのトリムモータ27A、27Bが設けられている。 Incidentally, the linear motors 20A, the 20B, (a countermass) by the law of conservation of momentum trim motor 27A for returning the moved stator 21A, 21B in the respective neutral positions, 27B are provided.

微動ステージ18はバキュームチャック24を介してマスクMを吸着保持する。 Fine movement stage 18 attracts and holds the mask M via the vacuum chuck 24. 微動ステージ18の−Y方向の端部にはコーナーキューブからなる一対のY移動鏡25A、25Bが固定され、微動ステージ18の−X方向の端部にはY軸方向に延びる平面ミラーからなるX移動鏡26が固定されている。 A pair of Y movable mirror 25A formed of corner cubes in an end portion of the -Y direction of the fine moving stage 18, 25B is fixed to the end in the -X direction of the fine moving stage 18 consists of a plane mirror extending in the Y-axis direction X moving mirror 26 is fixed. そして、これら移動鏡25A、25B、26に対して測長ビームを照射する3つのレーザ干渉計(いずれも不図示)が各移動鏡との距離を計測することにより、マスクステージMSTのX軸、Y軸、及びθZ方向の位置が高精度で検出される。 By these movable mirrors 25A, 25B, the three laser interferometers for irradiating a measurement beam with respect to 26 (both not shown) measures the distance to each movable mirror, X-axis of the mask stage MST, Y-axis, and the θZ direction of the position is detected with high accuracy. 制御装置CONTはこれらレーザ干渉計の検出結果に基づいて、Yリニアモータ20A、20B、Xボイスコイルモータ17X、及びYボイスコイルモータ17Yを含む各モータを駆動し、微動ステージ18に支持されているマスクM(マスクステージMST)の位置制御を行う。 The control unit CONT based on the detection results of these laser interferometers, Y linear motors 20A, 20B, X voice coil motors 17X, and drives each motor including a Y voice coil motors 17Y, is supported on the fine movement stage 18 control the position of the mask M (mask stage MST).

また、粗動ステージ16(及び微動ステージ18)には、モーター等の駆動手段に電力を供給するためのケーブル、モーターを冷却する冷却液配管、基板ステージを所定の温度に保つための冷却液配管、基板載置面に設けられた真空吸着孔を真空排気するためのバキューム配管等、各種の用力を供給するための用力供給部材(以下、これらのケーブルや配管を総称してケーブル類という)CBが接続されている(なお、ケーブル類CBとしてはは多数本が接続されるが、図示を容易にするために本実施の形態では3本のみ図示している)。 Further, the coarse movement stage 16 (and the fine movement stage 18), the coolant piping cable for supplying electric power to the driving means such as a motor, the motor is cooled, the coolant pipe to keep the substrate stage to a predetermined temperature , vacuum piping for evacuating the vacuum suction holes provided in the substrate mounting surface, various use force supply member for supplying the utilities (hereinafter, referred to these cables or collectively piping cables) CB There has been connected (as the cables CB are present a number are connected, are shown only three in this embodiment for ease of illustration). ケーブル類CBの具体例としては、温度調整用冷媒を供給・排出する配管、エアベアリングに用いられるエア(ヘリウムベアリングを用いる場合にはヘリウム)を供給する配管、マスクMを負圧吸引するための負圧(真空)を供給する配管、各種のセンサへ電力を供給する配線、各種制御信号・検出信号を供給するためのシステム配線等が種々の駆動機器、制御機器に対して配設される。 Specific examples of cables CB is a pipe for supplying and discharging a coolant temperature regulation, pipe for supplying (helium when helium is used bearings) Air used for air bearing, for negative pressure sucks the mask M pipe for supplying negative pressure (vacuum), wiring for supplying power to the various sensors, systems wirings for supplying various control signals and detection signals are provided to various drive devices, control devices. またこれらケーブル類CBとしては、ケミカルクリーンに対する要求を満たすべく、肉厚が大きなものや、二重構造を有する硬化材で、且つ可撓性を有するものが用いられている。 As these cables CB, to meet the demand for chemically clean, large and wall thickness, a cured material having a double structure shown uses and having flexibility.

そして、ステージ装置1には、粗動ステージ16に接続される上記ケーブル類CBを中継して粗動ステージ16と同期移動するケーブルステージ(サブステージ)CSが設けられている。 Then, the stage apparatus 1 relays the cables CB connected to the coarse movement stage 16 cable stage which moves synchronously with the coarse movement stage 16 (sub-stage) CS is provided. ケーブルステージCSは、Yリニアモータ20Bの固定子21Bと平行に並設された固定子61に沿って移動する可動子62と、可動子62に設けられケーブル類CBを支持する支持板63とから構成されている。 Cable stage CS includes a movable element 62 that moves along the stator 21B parallel to juxtaposed stator 61 of the Y linear motors 20B, a support plate 63 which supports the cables CB provided in the movable element 62 It is configured. 固定子61と可動子62とにより、Yリニアモータ20A、20Bと同様に、ムービングコイル型のシャフト型リニアモータ(駆動装置)64が構成されており、その駆動は制御装置CONTにより制御される。 The stator 61 and the mover 62, Y linear motors 20A, similarly to 20B, moving coil type shaft type linear motor (driving device) and 64 is constituted, its driving is controlled by the control unit CONT.

リニアモータ64の固定子61は、両端がマスク定盤3の外側(リアクションフレーム5上)に配置された支持装置65によってそれぞれ非接触でY軸方向に移動自在に支持されている。 The stator 61 of the linear motor 64, both ends are movably supported in the Y axis direction in a non-contact respectively by the support device 65 disposed outside of the mask surface plate 3 (reaction frame 5 above). このため、運動量保存の法則により可動子62及び支持板63の例えば+Y方向の移動に応じて固定子61が−Y方向に移動する。 Therefore, the stator 61 according to the movement of for example the + Y direction of the movable element 62 and the support plate 63 is moved in the -Y direction by the law of conservation of momentum. この固定子61の移動により可動子62及び支持板63の移動に伴う反力が相殺されるとともに重心位置の変化を防ぐことができる。 Together with the reaction force accompanying the movement of the movable member 62 and the support plate 63 is offset by the movement of the stator 61 can be prevented change the center of gravity. なお、可動子62は、支持装置65、65間に懸架された板体70上を非接触ベアリングである複数のエアパッド71(図1参照)を介して移動する。 Incidentally, the movable element 62 moves the suspended plates 70 above between the support device 65, 65 via a plurality of air pads 71 ​​are non-contact bearings (see Figure 1).

また、図3に示すように、可動子62の−X方向側には、ボイスコイルモータで構成されたトリムモータ66の固定子67が取り付けられ(接続され)ている。 Further, as shown in FIG. 3, in the -X direction side of the movable element 62, the stator 67 of the trim motor 66 comprised of a voice coil motor is attached has (connected). トリムモータ66は、Yリニアモータ20Bの可動子22Bとリニアモータ64の可動子62との間に介装されており、その可動子68は可動子22Bに設けられている。 Trim motor 66 is interposed between the armature 62 of the movable element 22B and the linear motor 64 of the Y linear motors 20B, the movable member 68 is provided on the movable member 22B. このため、ボイスコイルモータ17Xにより微動ステージ18をX方向に駆動する際の反力は、伝達装置としてのトリムモータ66により支持装置65を介してマスクステージMSTと振動的に分離されたリアクションフレーム8に伝達され、さらにリアクションフレーム8を介してベースプレート10に伝達されることで、マスク定盤3に振動が伝わることを防止できる。 Therefore, the voice coil reaction force when driving the fine movement stage 18 in the X direction by the motor 17X, reaction frame 8 which is vibrationally separated and the mask stage MST via the supporting device 65 by the trim motor 66 as a transfer device is transmitted to the further it is transmitted to the base plate 10 through the reaction frame 8 can be prevented from vibrating in the mask surface plate 3 is transmitted.

また、図4の部分平面図に示すように、Y軸方向の固定子67の長さは、可動子68に対して所定長さ大きく設定されている。 Further, as shown in the partial plan view of FIG. 4, the length of the Y-axis direction of the stator 67 is a predetermined length larger set for the movable element 68. 具体的には、可動子62、68の同期移動時に、これらが相対移動した場合でも電磁気的相互作用が維持されてマスクステージMSTの移動に伴う反力をリアクションフレーム8に伝達可能な長さに設定されている。 Specifically, when the synchronous movement of the movable element 62, 68, these relative movement electromagnetic interaction even when is maintained mask stage reaction force transmissible length in reaction frame 8 with the movement of the MST It has been set.
なお、可動子62、68は、拘束装置としてのワイヤー(線材)69によって所定の遊動量をもって連結されており、何らかの事態で可動子62、68の少なくとも一方が暴走した場合でも、他方に拘束される構成となっている。 Incidentally, the movable element 62, 68 is connected with a predetermined floating amount by a wire (wire) 69 as a restraint system, in some situations even when at least one of runaway of the movable element 62, 68 is constrained to the other and it has a configuration that.

支持板63は、断面略L字形状を有しており(図3参照)、その底部63aにおいて複数のケーブル類CBを支持している。 Support plate 63, (see FIG. 3) has a cross-section substantially L-shaped and supports a plurality of cables CB in its bottom 63a. より詳細には、可動子62、68の同期移動時に、これらが相対移動した場合でもケーブル類CB(ケーブル類CBと粗動ステージ16との接続部)に大きな負荷が加わらないように、支持板63は、粗動ステージ16との間のケーブル類CBを所定の遊動量(撓み)をもって支持・保持している。 More specifically, the movable element during the synchronous movement of 62, 68, so it is not a large load on the cables even when relative movement CB (connection portion between the cables CB and coarse movement stage 16) is applied, the support plate 63, a predetermined floating amount cables CB between the coarse movement stage 16 (deflection) supports, held with.

また、本実施の形態におけるステージ装置1においては、マスクステージMSTのX軸方向への移動に伴う反力により粗動ステージ16が微小量移動可能であるため、当該粗動ステージの位置を3自由度で検出するための検出装置72が設けられている。 In the stage apparatus 1 of the present embodiment, since the coarse movement stage 16 can be moved a small amount by a reaction force caused by the movement in the X-axis direction of the mask stage MST, 3 free position of the coarse movement stage detector 72 is provided for detecting in degrees.
この検出装置72は、駆動部としてのYリニアモータ20Bの可動子22Bの+X側下端部に(図3参照)、Y軸方向に所定間隔隔てて設けられた一対のエンコーダ(検出ヘッド)73と、マスク定盤3の+X側端部にエンコーダ73と対向する位置に設けられた検出対象部としてのスケール(エンコーダスケール、格子部材)74とから構成されている。 This detection device 72, the + X side lower end of the movable element 22B of the Y linear motors 20B serving as a driving section (see FIG. 3), a pair of encoder (detection head) 73 which are provided at a certain interval in the Y-axis direction are configured scale (encoder scale, grid members) as the detection target portion that is provided at a position facing the encoder 73 on the + X side end portion of the mask surface plate 3 from 74..

エンコーダ73としては2次元センサがそれぞれ用いられており、スケール74を2次元で検出する構成となっている。 The encoder 73 has a two-dimensional sensor is used, respectively, has a configuration that detects the scale 74 in two dimensions. エンコーダ73が検出した結果は制御装置CONTに出力される。 Results encoder 73 has detected is output to the control unit CONT. 制御装置CONTは、エンコーダ73の検出結果に基づいてトリムモータ66を駆動することにより、粗動ステージ16の位置を制御する。 Controller CONT, by driving the trim motor 66 based on the detection result of the encoder 73, and controls the position of the coarse movement stage 16.

図5に示すように、スケール74の上面(+Z側の面)には、X原点75、Y原点76、グリッド77がそれぞれ形成されている。 As shown in FIG. 5, on the upper surface of the scale 74 (+ surface of the Z side), X origin 75, Y origin 76, the grid 77 are respectively formed. X原点75は、X方向の位置情報を検出する際の原点となるものであって、スケール74の−X側端縁近傍に、走査方向であるY軸方向に沿った帯状に形成されている。 X origin 75, be comprised the origin of time of detecting the position information in the X direction, in the vicinity of the -X side end edge of the scale 74 is formed in a strip shape along the Y-axis direction is a scanning direction . Y原点76は、Y方向の位置情報を検出する際の原点となるものであって、スケール74の+Y側端縁近傍に形成されている。 Y origin 76, be comprised the origin of time of detecting the position information in the Y direction, it is formed in the vicinity of the + Y side edge scale 74. グリッド77は、X方向及びY方向の各位置情報を示すものであって、X方向及びY方向に互いに間隔をあけて複数配列されている。 Grid 77, there is shown a respective position information of the X and Y directions are arrayed spaced apart from each other in the X and Y directions.

これらグリッド77は、X方向についてはエンコーダ73の検出可能範囲に配置され、Y方向については、エンコーダ73が粗動ステージ16(可動子22B)とともにY軸方向に移動した際にも検出可能な範囲に亘って配置されている。 These grids 77, the X direction is arranged in the detection range of the encoder 73, for the Y-direction, the detectable range even when the encoder 73 moves along with the Y-axis direction coarse movement stage 16 (the movable element 22B) It is arranged over in the. また、X原点75についても、グリッド77と同様に、エンコーダ73が粗動ステージ16(可動子22B)とともにY軸方向に移動した際にも検出可能な範囲に亘って形成されている。 As for the X origin 75, like the grid 77 it is formed over the detectable range even when the encoder 73 moves along with the Y-axis direction coarse movement stage 16 (the movable element 22B). なお、グリッド77は、実際には微小ピッチで多数格子状に配列されるが、図5においては理解を容易にするために、個数を少なくした状態で図示されている。 Incidentally, the grid 77 is actually arranged in multiple grid pattern with fine pitch, in order to facilitate understanding in FIG. 5, it is shown in a state with a reduced number.

図1に戻って、照明光学系ILは、所定の位置関係で配置されたミラー、可変減光器、ビーム成形光学系、オプティカルインテグレータ、集光光学系、振動ミラー、照明系開口絞り板、ビームスプリッタ、リレーレンズ系、及びブラインド機構(設定装置)等を備えており、リアクションフレーム5の上面に固定された支持コラム7により支持される。 Returning to FIG. 1, the illumination optical system IL, mirrors arranged in a predetermined positional relationship, the variable beam attenuator, beam shaping optics, an optical integrator, light collection optics, the oscillating mirror, an illumination system aperture stop plate, beam splitter, a relay lens system, and blind mechanism comprises a (setting device) or the like, is supported by the support column 7 fixed to the upper surface of the reaction frame 5. ブラインド機構は、レチクルR上の照明領域を規定する所定形状の開口部が形成された固定ブラインドと、不要な部分の露光を防止するため、走査露光の開始時及び終了時に可動ブレードにより固定レチクルブラインドによって規定されるマスクM上の照明領域を更に制限する可動ブラインドとから構成される。 Blind mechanism, in order to prevent the fixed blind aperture of a predetermined shape is formed which defines the illumination area on the reticle R, the exposure of unnecessary portions, fixed reticle blind by the movable blade at the start and end of scanning exposure composed of a movable blind further limits the illumination area on the mask M defined by.
照明光学系ILより射出される露光光ELとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線(g線、h線、i線)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)や、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)及びF レーザ光(波長157nm)等の真空紫外光(VUV光)などが用いられる。 As the exposure light EL emitted from the illumination optical system IL, for example, for example, emission lines in the ultraviolet region emitted from a mercury lamp (g-rays, h-rays, i-rays) and KrF excimer laser beam (wavelength 248 nm) far ultraviolet light, such as ( DUV light) and, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and F 2 laser beam (wavelength 157 nm) vacuum ultraviolet light (VUV light) and the like.

マスクステージMSTにおける開口K及び開口3aを通過したマスクMのパターン像は投影光学系PLに入射する。 Pattern image of the mask M which has passed through the opening K and the opening 3a of the mask stage MST is incident on the projection optical system PL. 投影光学系PLは複数の光学素子により構成され、これら光学素子は鏡筒で支持されている。 Projection optical system PL is constituted by a plurality of optical elements, these optical elements are supported by a lens barrel. 投影光学系PLは、例えば1/4又は1/5の投影倍率を有する縮小系である。 Projection optical system PL is, for example, a reduction system having a projection magnification of 1/4 or 1/5. なお、投影光学系PLとしては等倍系あるいは拡大系のいずれでもよい。 As the projection optical system PL may also be a unity magnification system or an enlargement system. 投影光学系PLの鏡筒の外周にはこの鏡筒に一体化されたフランジ部10が設けられている。 Projecting flange 10 which is integrated in the lens barrel is provided on the outer periphery of the lens barrel of the optical system PL. そして、投影光学系PLはリアクションフレーム5の段部5bに防振ユニット11を介してほぼ水平に支持された鏡筒定盤12にフランジ部10を係合している。 Then, the projection optical system PL is engaged with the flange portion 10 to the lens barrel surface plate 12 supported almost horizontally via the vibration isolating unit 11 to the step portion 5b of the reaction frame 5.

ステージ装置2は、基板ステージPSTと、基板ステージPSTをXY平面に沿った2次元方向に移動可能に支持する基板定盤4と、基板ステージPSTをX軸方向に案内しつつ移動自在に支持するXガイドステージ35と、Xガイドステージ35に設けられ、基板ステージPSTをX軸方向に移動可能なXリニアモータ40と、Xガイドステージ35をY軸方向に移動可能な一対のYリニアモータ30、30とを有している。 Stage device 2 includes a substrate stage PST, and the substrate surface plate 4 for movably supporting a two-dimensional direction along the substrate stage PST in the XY plane, is movably supported while guiding the substrate stage PST in the X axis direction and X guide stage 35, the X guide provided on the stage 35, the substrate stage PST and the X linear motor 40 movable in X-axis direction, X guide stage 35 of the pair is movable in the Y-axis direction Y linear motors 30, and a 30. 基板ステージPSTはウエハ等の感光基板Pを真空吸着保持する基板ホルダPHを有しており、感光基板Pは基板ホルダPHを介して基板ステージPSTに支持される。 The substrate stage PST has a substrate holder PH for holding the vacuum suction of the photosensitive substrate P such as a wafer, a photosensitive substrate P is supported by the substrate stage PST via the substrate holder PH. また、基板ステージPSTの底面には非接触ベアリングである複数のエアベアリング37が設けられており、これらエアベアリング37により基板ステージPSTは基板定盤4に対して非接触で支持されている。 Further, on the bottom surface of the substrate stage PST plurality of air bearings 37 is provided a non-contact bearing, the substrate stage PST These air bearings 37 are supported in a non-contact with respect to the substrate surface plate 4. また、基板定盤4はベースプレート6の上方に防振ユニット13を介してほぼ水平に支持されている。 The substrate surface plate 4 is supported substantially horizontally through the vibration isolating unit 13 above the base plate 6.

Xガイドステージ35の+X側には、Xトリムモータ34の可動子34aが取り付けられている(図6参照)。 The + X side of the X guide stage 35, the movable element 34a of the X trim motor 34 is mounted (see FIG. 6). また、Xトリムモータ34の固定子(不図示)はリアクションフレーム5に設けられている。 Further, the stator (not shown) of the X trim motor 34 is provided in the reaction frame 5. このため、基板ステージPSTをX軸方向に駆動する際の反力は、Xトリムモータ34及びリアクションフレーム5を介してベースプレート6に伝達される。 Therefore, the reaction force when driving the substrate stage PST in the X axis direction is transmitted to the base plate 6 via the X trim motor 34 and the reaction frame 5.

図6は基板ステージPSTを有するステージ装置2の概略斜視図である。 6 is a schematic perspective view of the stage device 2 having the substrate stage PST.
図6に示すように、ステージ装置2は、X軸方向に沿った長尺形状を有するXガイドステージ35と、Xガイドステージ35で案内しつつ基板ステージPSTをX軸方向に所定ストロークで移動可能なXリニアモータ40と、Xガイドステージ35の長手方向両端に設けられ、このXガイドステージ35を基板ステージPSTとともにY軸方向に移動可能な一対のYリニアモータ30、30とを備えている。 As shown in FIG. 6, the stage device 2 includes an X guide stage 35 having an elongated shape along the X-axis direction, it can move the substrate stage PST while guided by the X guide stage 35 in a predetermined stroke in the X-axis direction such as X linear motor 40, provided on the longitudinal ends of the X guide stage 35, and a the X guide stage 35 together with the substrate stage PST of the pair can be moved in the Y-axis direction Y linear motors 30, 30.

Xリニアモータ40は、Xガイドステージ35にX軸方向に延びるように設けられたコイルユニットからなる固定子41と、この固定子41に対応して設けられ、基板ステージPSTに固定された磁石ユニットからなる可動子42とを備えている。 X linear motor 40 includes a stator 41 comprising a coil unit which is provided so as to extend in the X-axis direction to the X guide stage 35 is provided corresponding to the stator 41, the magnet unit fixed to the substrate stage PST and a movable member 42 made of. これら固定子41及び可動子42によりムービングマグネット型のリニアモータ40が構成されており、可動子42が固定子41との間の電磁気的相互作用により駆動することで基板ステージPSTがX軸方向に移動する。 These stator 41 and is configured linear motor 40 of the moving magnet type by the movable element 42, the substrate stage PST by driving the electromagnetic interaction is the X-axis direction between the movable element 42 is a stator 41 Moving. ここで、基板ステージPSTはXガイドステージ35に対してZ軸方向に所定量のギャップを維持する磁石及びアクチュエータからなる磁気ガイドにより非接触で支持されている。 Here, it is supported in a non-contact manner by a magnetic guide made of the magnet and the actuator substrate stage PST to maintain a gap of a predetermined amount in the Z axis direction with respect to the X guide stage 35. 基板ステージPSTはXガイドステージ35に非接触支持された状態でXリニアモータ40によりX軸方向に移動する。 The substrate stage PST is moved by the X linear motor 40 in the X-axis direction while being supported in a noncontact manner X guide stage 35. なお、磁気ガイドに代えてエアガイドを用いて非接触支持してもよい。 It is also possible to non-contact support by means of an air guide in place of the magnetic guide.

Yリニアモータ30のそれぞれは、Xガイドステージ35の長手方向両端に設けられた磁石ユニットからなる移動体としての可動子32と、この可動子32に対応して設けられコイルユニットからなる固定子31とを備えている。 Each of the Y linear motor 30, the movable element 32 as a moving body comprising a magnet unit provided at both ends in the longitudinal direction of the X guide stage 35, a coil unit provided corresponding to the movable member 32 the stator 31 It is equipped with a door. ここで、固定子31、31はベースプレート6に突設された支持部36、36(図1参照)に設けられている。 Here, the stator 31 is provided on the support portions 36, 36 projecting from the base plate 6 (see FIG. 1). なお、図1では固定子31及び可動子32は簡略化して図示されている。 Incidentally, the stator 31 and the mover 32 in FIG. 1 is shown in a simplified manner. これら固定子31及び可動子32によりムービングマグネット型のリニアモータ30が構成されており、可動子32が固定子31との間の電磁気的相互作用により駆動することでXガイドステージ35がY軸方向に移動する。 These stator 31 and is configured linear motor 30 of the moving magnet type by the movable element 32, X guide stage 35 in the Y-axis direction by driving the electromagnetic interaction between the mover 32 is the stator 31 to move to. また、Yリニアモータ30、30のそれぞれの駆動を調整することでXガイドステージ35はθZ方向にも回転移動可能となっている。 Further, X guide stage 35 by adjusting the respective drive of the Y linear motors 30, 30 has a possible rotational movement in the θZ direction. したがって、このYリニアモータ30、30により基板ステージPSTがXガイドステージ35とほぼ一体的にY軸方向及びθZ方向に移動可能となっている。 Therefore, almost it has become integrally movable in the Y-axis direction and the θZ direction substrate stage PST and the X guide stage 35 by the Y linear motors 30, 30.

図1に戻って、基板ステージPSTの−X側の側縁にはY軸方向に沿って延設されたX移動鏡51が設けられ、X移動鏡51に対向する位置にはレーザ干渉計50が設けられている。 Returning to FIG 1, X movable mirror 51 is a side edge which extends along the Y-axis direction of the -X side of the substrate stage PST is provided, the laser interferometer 50 at a position opposing the X movable mirror 51 It is provided. レーザ干渉計50はX移動鏡51の反射面と投影光学系PLの鏡筒下端に設けられた参照鏡52とのそれぞれに向けてレーザ光(検出光)を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいてX移動鏡51と参照鏡52との相対変位を計測することにより、基板ステージPST、ひいては感光基板PのX軸方向における位置を所定の分解能でリアルタイムに検出する。 Irradiates laser light (detection light) toward the respective laser interferometer 50 and reference mirror 52 provided to the lens barrel lower end of the reflecting surface and the projection optical system PL of the X movable mirror 51, the incident and the reflected light by measuring the relative displacement between the reference mirror 52 and X movable mirror 51 based on the interference of the light, the substrate stages PST, detecting in real time the position in the X-axis direction and thus the photosensitive substrate P at a predetermined resolution. 同様に、基板ステージPST上の+Y側の側縁にはX軸方向に沿って延設されたY移動鏡53(図1には不図示、図6参照)が設けられ、Y移動鏡53に対向する位置にはYレーザ干渉計(不図示)が設けられており、Yレーザ干渉計はY移動鏡53の反射面と投影光学系PLの鏡筒下端に設けられた参照鏡(不図示)とのそれぞれに向けてレーザ光を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいてY移動鏡と参照鏡との相対変位を計測することにより、基板ステージPST、ひいては感光基板PのY軸方向における位置を所定の分解能でリアルタイムに検出する。 Similarly, Y movable mirror 53 on the side edge of the + Y side on the substrate stage PST which extends along the X-axis direction (not shown in FIG. 1, see FIG. 6) is provided on the Y movable mirror 53 Y laser interferometer in the opposite position (not shown) is provided, Y laser interferometer reference mirror provided in the lens barrel lower end of the reflecting surface and the projection optical system PL of the Y moving mirror 53 (not shown) It irradiates laser light toward the respective and, by measuring the relative displacement between the reference mirror and the Y movable mirror based on the interference between the reflected light and incident light, the substrate stages PST, thus the photosensitive substrate P detecting the position in the Y-axis direction in real time with a predetermined resolution. レーザ干渉計の検出結果は制御装置CONTに出力され、制御装置CONTはレーザ干渉計の検出結果に基づいてリニアモータ30、40を介して基板ステージPSTの位置制御を行う。 Detection results of the laser interferometer are outputted to the control unit CONT, the control unit CONT controls the position of the substrate stage PST via the linear motor 30 and 40 on the basis of the detection results of the laser interferometer.

続いて上記の構成の露光装置EXの中、ステージ装置1の動作について以下に説明する。 Then in the exposure apparatus EX of the above configuration, a description below, the operation of the stage apparatus 1.
マスクMのアライメント動作等において、Xボイスコイルモータ17Xの駆動により微動ステージ18を介してマスクMをX軸方向に移動させた際には、微動ステージ18の移動に伴う反力が粗動ステージ16からYリニアモータ20A、20Bの可動子22A、22Bに伝わる。 In the alignment operation and the like of the mask M, the mask M via the fine movement stage 18 by driving the X voice coil motor 17X when moving in the X-axis direction, the reaction force is coarse movement stage caused by the movement of the fine movement stage 18 16 from Y linear motors 20A, the movable element 22A of 20B, transmitted to 22B. 可動子22A、22Bは固定子21A、21Bに対して剛に位置決めされているのではなくX軸方向に微小量相対移動可能であるため、微動ステージ18の移動に伴う反力で移動する。 Therefore the mover 22A, 22B stator 21A, X-axis direction in a small amount relatively movable rather than being positioned rigidly relative 21B, move by the reaction force accompanying the movement of the fine movement stage 18.

このとき、可動子22B(すなわち粗動ステージ16)のX軸方向の位置は、検出装置72のエンコーダ73によりスケール74のX原点75を基準としてグリッド77を計測することにより検出され制御装置CONTに出力される。 At this time, the position of the X-axis direction of the movable element 22B (i.e. coarse movement stage 16) is the by the encoder 73 of the detection device 72 is detected by measuring the grid 77 relative to the X origin 75 of the scale 74 the control unit CONT is output. また、可動子22B(すなわち粗動ステージ16)θZ軸周り方向の位置は、一対のエンコーダ73の検出結果の差分を求めることにより検出される。 The position of the movable element 22B (i.e. coarse movement stage 16) .theta.Z axis around direction is detected by obtaining a difference between the detection result of the pair of the encoder 73.
制御装置CONTは、エンコーダ73の検出結果に基づいてトリムモータ66を駆動することにより、粗動ステージ16の位置を制御する。 Controller CONT, by driving the trim motor 66 based on the detection result of the encoder 73, and controls the position of the coarse movement stage 16. これにより、微動ステージ18の移動に伴う反力は、トリムモータ66により、可動子62、固定子61、支持装置65及び板体70を介してリアクションフレーム8に伝達され、マスク定盤3に振動が伝わることを防止できる。 Thus, the reaction force accompanying the movement of the fine movement stage 18, the trim motor 66, the movable element 62, the stator 61 is transmitted to the reaction frame 8 via a supporting device 65 and plate member 70, the vibration in the mask surface plate 3 It can be prevented from being transmitted.

一方、Yリニアモータ20A、20Bの駆動により、粗動ステージ16(及び微動ステージ18、すなわちマスクステージMST)がY軸方向(例えば+Y方向)に移動した際には、可動子22A、22Bの移動に伴う反力で固定子21A、21Bが逆方向(−Y方向)に移動する。 On the other hand, Y linear motors 20A, the driving of 20B, when coarse movement stage 16 (and the fine movement stage 18, i.e., the mask stage MST) is moved in the Y-axis direction (e.g., + Y direction), the movement of the movable element 22A, 22B the stator 21A by the reaction force due to, 21B are moved in the opposite direction (-Y direction). そのため、運動量保存の法則が働き、マスクステージMSTの加減速時の反力は固定子21A、21Bの移動により吸収され、ステージ装置1における重心の位置がY方向において実質的に固定される。 Therefore, the law of conservation of momentum acts, the reaction force during acceleration or deceleration of the mask stage MST is absorbed by the movement of the stator 21A, 21B, the position of the center of gravity in the stage apparatus 1 is substantially fixed in the Y direction.

なお、可動子22A、22Bと固定子21A、21Bとのカップリングにより、可動子側(マスクステージMST、可動子22A、22B等)と固定子側(固定子21A、21B等)の重量比に基づいた位置に固定子21A、21Bが移動しないと運動量保存の法則が維持されずステージ装置1における重心位置が変動することになってしまう。 Incidentally, the movable element 22A, 22B and the stator 21A, by coupling with 21B, the movable section in the weight ratio of (the mask stage MST, the mover 22A, 22B, etc.) and the stator side (the stator 21A, 21B, etc.) the stator 21A on the basis of positions, 21B becomes the gravity center position is varied in the stage apparatus 1 is not maintained the law of conservation of momentum and not move. そこで、本実施の形態では、反力により固定子21A、21Bが移動する際には、固定子21A、21Bの位置をモニターしながら、トリムモータ27A、27Bを駆動することにより、固定子ブロック21A、21Bの位置を調整して、ステージ装置1の重心位置を維持する。 Therefore, in this embodiment, when the stator 21A, 21B are moved by the reaction force, the stator 21A, while monitoring the position of 21B, by driving trim motor 27A, the 27B, stator block 21A , by adjusting the position of 21B, it maintains the position of the center of gravity of the stage device 1.

また、本実施の形態では、上記のように、Yリニアモータ20A、20Bの駆動によりマスクステージMSTが移動するときには、ケーブルステージCSが同期して追従移動する。 Further, in the present embodiment, as described above, when the Y linear motors 20A, by driving the 20B mask stage MST is moved, the cable stage CS to follow move synchronously. すなわち、マスクステージMSTのY軸方向への移動に際しては、制御装置CONTの制御下でXリニアモータ64が駆動することで、ケーブルステージCSがマスクステージMSTとともにY軸方向に同期移動する。 That is, in the movement in the Y-axis direction of the mask stage MST, by X linear motor 64 under the control of the control unit CONT drives, cables stage CS is moved synchronously in the Y-axis direction together with the mask stage MST. このとき、制御装置CONTは、ケーブルステージCSがマスクステージMSTよりも小さな加速度で移動するようにYリニアモータ20A、20B及びリニアモータ64の駆動を制御する。 At this time, the control unit CONT controls the driving of the Y linear motors 20A, 20B and the linear motor 64 so that the cable stage CS is moved by a small acceleration than the mask stage MST.

この場合、マスクステージMSTとケーブルステージCSとを同一時間で移動させるとケーブルステージCSがマスクステージMSTに追従しきれずに相対位置関係が変化するが、その変位量は僅かであるため両ステージMST、CS間に張設されたケーブル類CBの変形に伴う引張加重や圧縮加重も微小である。 In this case, the mask stage MST and the cable stage the CS is moved in the same time the cable stage CS is changed relative positional relationship can not follow the mask stage MST, but the stages MST for the displacement amount is small, tensile caused by deformation of the tensioned cable such CB between CS weighted or compressive load is also small. またケーブル類CBの変形に伴う振動は低周波振動であり、ケーブル類の擦れや叩きで発生し、マスクステージMSTの移動に悪影響を及ぼす高周波の振動ではないため、ステージの移動制御に支障を来すものではない。 The vibration due to the deformation of the cables CB is a low-frequency vibration, generated in rubbing and tapping of cables, since there is no vibration adversely affect high frequency movement of the mask stage MST, come to interfere with the movement control of the stage not be one.

ここで、マスクステージMSTとケーブルステージCSとの同期移動を繰り返した場合、マスクステージMSTとケーブルステージCSとの変位が積算されて大きくなる可能性がある。 Here, if the repeated synchronous movement of the mask stage MST and the cable stage CS, there is a possibility that the displacement between the mask stage MST and the cable stage CS increases are accumulated. そこで本実施の形態では、両ステージの変位量を抑えるために、(1)ケーブルステージCSの移動時間を大きくする(2)ケーブルステージCSの移動量をマスクステージMSTの移動量よりも小さくするという対策が採られる。 Then, in the present embodiment, in order to suppress the amount of displacement of the stages, (1) the movement time of the cable stage CS a larger (2) that the amount of movement of the cable stage CS is smaller than the movement amount of the mask stage MST measures are taken.

(1)ケーブルステージCSの移動時間を大きくする この方法では、図7の加速度に関するタイムチャートに示すように、ケーブルステージCSを、マスクステージMSTが加速する前に加速を開始させ、マスクステージMSTの加速が終了した後に加速を終了させる。 (1) In this method of increasing the traveling time of the cable stage CS, as shown in the time chart for the acceleration of FIG. 7, a cable stage CS, to start the acceleration before the mask stage MST is accelerated, the mask stage MST acceleration to terminate the acceleration after completion. 同様に、減速についても、マスクステージMSTが減速を始める前にケーブルステージCSの減速を開始させ、マスクステージMSTの減速が終了した後にケーブルステージCSの移動(減速)を終了させる。 Similarly, the deceleration, before the mask stage MST starts deceleration to initiate the deceleration of the cable stage CS a, to terminate the movement of the cable stage CS after deceleration of the mask stage MST has finished (deceleration). このように、ケーブルステージCSを移動させることで、同期移動中に、僅かながら両ステージに変位が生じる時間が存在するが、1回のスキャン動作で考えた場合にはケーブルステージCSをマスクステージMSTに追従移動させることができ、同期移動を繰り返した場合でも、両ステージ間の変位が大きくなることはない。 Thus, by moving the cable stage CS, synchronized during movement, although there are slight time displacement occurs in the stages, one of the mask stage MST cables stage CS is when considered in the scanning operation to be able to follow the movement, even if the repeated synchronous movement, does not increase the displacement between the two stages.

(2)ケーブルステージCSの移動量をマスクステージMSTの移動量よりも小さくする この方法では、図8(a)に示すように、マスクステージMST及びケーブルステージCSを、例えば+Y軸方向に同期移動させる場合(図8(a)、(b)では、マスクステージMSTが図示されていないが、理解を容易にするために便宜上、Yリニアモータ20Bの可動子22BをマスクステージMSTとして説明する)、マスクステージMSTの加速開始前に、予めケーブルステージCSを移動方向前方側に位置させておく。 (2) In this method the amount of movement of the cable stage CS is smaller than the movement amount of the mask stage MST, as shown in FIG. 8 (a), synchronously moving the mask stage MST and the cable stage CS, for example, the + Y-axis direction case of (FIG. 8 (a), the (b), the although the mask stage MST is not shown for convenience in order to facilitate understanding, describing the mover 22B of Y linear motors 20B as a mask stage MST), the acceleration before the start of the mask stage MST, advance the advance cable stage CS is positioned in the moving direction of the front side.
そして、同期移動終了に際しては、図8(b)に示すように、マスクステージMSTの停止位置よりも移動方向後方側でケーブルステージCSを停止させる。 Then, when the synchronous movement ends, as shown in FIG. 8 (b), and stops the cable stage CS in moving direction is behind the stopping position of the mask stage MST. これにより、ケーブルステージCSの移動量は、マスクステージMSTの移動量よりも小さくなり、マスクステージMSTよりも小さい加速度でケーブルステージCSを駆動する場合でも追従移動させることができ、同期移動を繰り返した場合でも、両ステージ間の変位が大きくなることはない。 Thus, the amount of movement of the cable stage CS is smaller than the movement amount of the mask stage MST, it can be made to follow the movement even when driving a cable stage CS a smaller acceleration than the mask stage MST, was repeated synchronous movement even if there is no possibility that the displacement between the two stages is increased.

なお、可動子22B、62間に張設されるワイヤー69は、両ステージ間に所定の変位が生じた場合でも、この変位を吸収できるだけの撓みをもって設けられているため互いに引っ張られることもなく、両ステージ間の変位に起因して互いの駆動に悪影響を及ぼすこともない。 Incidentally, the wire 69 is stretched between the movable element 22B, 62, even if the predetermined displacement between both stages occurs, it no being pulled together for provided with a deflection enough to absorb this displacement, nor adversely affect each other's driving due to the displacement between the two stages.

また、上記マスクステージMSTのY軸方向への移動にあたっては、検出装置72のエンコーダ73によりスケール74のY原点76を基準としてグリッド77を計測することによりY軸方向の位置が検出され制御装置CONTに出力される。 Also, the when the movement in the Y-axis direction of the mask stage MST, by the encoder 73 of the detection device 72 located in the Y-axis direction by measuring the grid 77 relative to the Y origin 76 of the scale 74 is detected the control unit CONT It is output to. このとき、エンコーダ73(の少なくとも一つ)により、X原点75を検出しながら可動子22Bを移動させる。 At this time, the encoder 73 (at least one), moves the movable member 22B while detecting the X origin 75. これにより可動子22B、すなわちマスクステージMSTがY軸方向に移動する際のX軸方向への変位(走り精度)をステージ駆動中に検出することができる。 Thus mover 22B, i.e. it is possible to detect displacement in the X-axis direction when the mask stage MST is moved to the Y-axis direction (running accuracy) during stage driving. 制御装置CONTは、検出された走り精度を補正するようにXボイスコイルモータ17Xの駆動を制御することで、走り精度誤差、いわゆるコサイン誤差による精度低下を防止する。 The control unit CONT controls the drive of the X voice coil motor 17X so as to correct the detected running accuracy, to prevent running accuracy error, the accuracy decreases due to the so-called cosine error.

また、不測の事態が生じてマスクステージMST(Yリニアモータ20A、20B)とケーブルステージCS(リニアモータ64)との一方が暴走する等で制御不能に陥った場合、ワイヤー69がストッパーとして機能し、正常なステージに制御不能なステージが拘束されるため、ステージの暴走によって他の構成機器が損傷することを防ぐことができる。 The mask stage MST (Y linear motors 20A, 20B) by unforeseen events and when one of the cables stage CS (linear motor 64) has fallen out of control in such a runaway, wire 69 functions as a stopper since the uncontrolled stage normal stage is restrained, the other constituent device by runaway stage can be prevented from being damaged.

続いて、上記の構成の露光装置EXにおける露光動作について説明する。 Next, a description will be given of an exposure operation in the exposure apparatus EX of the above configuration.
レチクル顕微鏡およびオフアクシス・アライメントセンサ等を用いた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行われ、その後アライメントセンサを用いた感光基板Pのファインアライメント(EGA;エンハンスト・グローバル・アライメント等)が終了し、感光基板P上の複数のショット領域の配列座標が求められる。 Reticle microscope and an off-axis alignment sensor like reticle alignment using, preparatory operations such as base line measurement is performed, then the fine alignment of the photosensitive substrate P using the alignment sensor (EGA; enhanced global alignment, etc.) ends and, the arrangement coordinates of a plurality of shot areas on a photosensitive substrate P is determined. そして、アライメント結果に基づいてレーザ干渉計50の計測値をモニタしつつ、リニアモータ30、40を制御して感光基板Pの第1ショットの露光のための走査開始位置に基板ステージPSTを移動する。 Then, while monitoring the measurement values ​​of laser interferometer 50 based on the alignment results, to the scanning start position for the control to the first shot exposure of the photosensitive substrate P the linear motor 30 and 40 moves the substrate stage PST . そして、リニアモータ20、30を介してマスクステージMSTと基板ステージPSTとのY方向の走査を開始し、両ステージMST、PSTがそれぞれの目標走査速度に達すると、ブラインド機構の駆動により設定された露光用照明光によってマスクMのパターン領域が照明され、走査露光が開始される。 Then, to start the scan in the Y direction of the mask stage MST and the substrate stage PST via the linear motors 20 and 30, both stage MST, the PST has reached the respective target scanning speed, set by the driving of the blind mechanism the pattern region of the mask M is illuminated by the exposure illumination light, and scanning exposure begins.

この走査露光時には、マスクステージMSTのY方向の移動速度と、基板ステージPSTのY方向の移動速度とが投影光学系PLの投影倍率(1/5倍あるいは1/4倍)に応じた速度比に維持されるように、リニアモータ20、30を介してマスクステージMSTおよび基板ステージPSTを同期制御する。 During the scanning exposure, the speed ratio and the speed of movement of the Y-direction of the mask stage MST, a movement speed in the Y direction of the substrate stage PST corresponding to the projection magnification of the projection optical system PL (1/5 times or 1/4 times) as is maintained, synchronously controls the mask stage MST and the substrate stage PST via the linear motors 20, 30. そして、マスクMのパターン領域の異なる領域が照明光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、感光基板P上の第1ショットの走査露光が完了する。 Then, different areas in the pattern area of ​​the mask M are sequentially illuminated with illumination light, by illumination of the entire pattern area is completed, the first shot scanning exposure on the photosensitive substrate P is completed. これにより、マスクMのパターンが投影光学系PLを介して感光基板P上の第1ショット領域に縮小転写される。 Thus, the pattern of the mask M is reduced and transferred to the first shot area on the photosensitive substrate P via the projection optical system PL.

以上のように、本実施の形態では、マスクステージMST(粗動ステージ16)の位置をエンコーダ73及びスケール74からなる検出装置72で3自由度で検出するので、干渉計等を用いる場合のように長い移動鏡を必要とせず、簡略化されたシステムを容易に構築することが可能になり、結果としてコストダウンに寄与することができる。 As described above, in this embodiment, since the position of the mask stage MST (coarse movement stage 16) is detected in three degrees of freedom in the detection device 72 consisting of an encoder 73 and the scale 74, as in the case of using an interferometer, etc. It does not require a long moving mirror in a simplified system it is possible to construct easily, which contributes to cost reduction as a result.
また、本実施の形態では、マスクステージMSTの移動中に走り誤差を検出し、その誤差を迅速に補正できるので、マスクステージMSTを安定して、且つ高精度に駆動することが可能となる。 Further, in the present embodiment, to detect the running error during the movement of the mask stage MST, since the error can be quickly corrected by the mask stage MST stable, and can be driven with high accuracy.

一方、本実施の形態では、マスクステージMSTに接続されるケーブル類CBを中継して同期移動するケーブルステージCSをマスクステージMSTよりも小さな加速度で駆動しているので、推力の小さなリニアモータ64を用いることが可能となり、小型化及び低価格化に寄与することができる。 Meanwhile, in this embodiment, since the drive with a small acceleration than the mask stage MST cables stage CS which moves synchronously relay the cables CB connected to the mask stage MST, a small linear motor 64 thrust it becomes possible to use, it can contribute to miniaturization and cost reduction. 特に、本実施の形態では、マスクステージMSTに対してケーブルステージCSの移動時間を長くする、またはケーブルステージCSの移動量を小さくするという簡単な方法を採用することで、ケーブルステージCSの追従移動を実現しているので、装置構成が複雑になったりシーケンスが煩雑になることなく、ケーブルステージCSの加速度を容易に小さくすることができる。 In particular, in the present embodiment, a longer travel time of the cable stage CS relative to the mask stage MST, or by employing a simple method of reducing the amount of movement of the cable stage CS, following the movement of the cable stage CS since realized, without sequence or become complicated apparatus configuration becomes complicated, the acceleration of the cable stage CS can be easily reduced.
さらに、本実施の形態では、ワイヤー69によりマスクステージMSTとケーブルステージCSとの相対位置関係を拘束しているので、ステージの一方が暴走した場合でも簡易なシステムで他の構成機器の損傷を防ぐことができる。 Further, in this embodiment, since the restraining a relative positional relationship between the mask stage MST and the cable stage CS by a wire 69 to prevent damage to other constituent device with a simple system, even if one stage goes out of control be able to.
また、これに加えて粗動ステージ16の加速度を微動ステージ18の加速度よりも小さくしてもよい。 It may also be less than the acceleration of the fine movement stage 18 the acceleration of the coarse movement stage 16 in addition thereto. これにより、Yリニアモータ20の発熱の影響を小さくしたり、Yリニアモータ20を小型化することができる。 This enables you to reduce the influence of heat generation of the Y linear motor 20, the Y linear motor 20 can be downsized.

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。 Having described the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiment. 当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Those skilled in the art within the scope of the technical idea described in the claims, it is intended to cover various modifications included technical scope of the invention as for their It is understood to belong to.

例えば、上記実施形態では、マスクステージMSTとケーブルステージCSとの相対移動を拘束する拘束装置としてワイヤーを用いる構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば図9に示すように、マスクステージMSTに設けられた可動子(第2部材)68がケーブルステージCSに設けられた固定子(第1部材)67の溝67a内をY軸方向に移動する構成の場合、溝67aのY軸方向両端を閉塞する閉塞部材78を拘束装置として設けてもよい。 For example, in the above embodiment, a configuration using the wire as a restraining device for restraining the relative movement of the mask stage MST and the cable stage CS, is not limited to this. For example, as shown in FIG. 9, the mask in the structure mover (second member) 68 provided on the stage MST is moved in the groove 67a of the stator (first member) 67 provided on the cable stage CS in the Y-axis direction, Y-axis of the groove 67a the closing member 78 for closing the opposite ends may be provided as restraint device.

この場合も、可動子68のY軸方向への移動ストロークが閉塞部材78で規制されることで、両ステージMST、CSの相対移動を簡易なシステムで拘束することが可能になり、他の構成機器の損傷を防ぐことができることに加えて、正常稼働時には固定子67と可動子68とが非接触となるので、ワイヤーで連結された場合のようにワイヤーを介して微小振動がマスクステージMSTに伝わり、パターン転写精度に悪影響を及ぼす可能性を排除できる。 Again, since the movement stroke of the Y-axis direction of the movable element 68 is restricted by the closure member 78, both stages MST, it is possible to restrain a simple system the relative movement of the CS, other configurations in addition to being able to prevent damage, since the stator 67 and the mover 68 is not in contact during normal operation, the minute vibration mask stage MST via the wire as if they had been connected by wire transmitted, it can be eliminated adversely affect the pattern transfer accuracy.

また、上記実施の形態では、マスクステージMSTに接続されるケーブル類CBが全てケーブルステージCS(支持板63)に中継される構成として説明したが、これに限られるものではなく、例えば中継されない場合にマスクステージMSTに与える振動が大きいもの(ホース等の動力系配管)のみをケーブルステージCSに中継させ、振動をあまり発生させないケーブル等はケーブルステージCSに中継させない構成としてもよい。 In the above embodiment, when cables CB connected to the mask stage MST has been described as configured to be relayed to all cable stage CS (support plate 63) is not limited to this, for example, not relayed those vibrations applied to the mask stage MST is large only (power system piping such as a hose) is relayed to the cable stage CS, cables or the like, not much vibration is generated may be configured not to relay the cable stage CS a.

特に、電気信号を伝えるための信号ケーブル等は元々重量が小さいことに加えて、ケーブルステージCSに中継させた場合、リニアモータ20B、64(可動子22B、62)やトリムモータ66と常時一体となるため、モータ駆動時に生じる電磁波の影響がノイズとして残る虞があるため、ケーブルステージCSに中継させず、直接マスクステージMSTに接続する構成にすれば、ノイズの影響が抑制され伝達される信号の信頼性を高めることができる。 In particular, the signal cables for transmitting electrical signals in addition to the original weight is small, if allowed to relay the cable stage CS, a linear motor 20B, 64 (movable element 22B, 62) and a constantly integrally with the trim motor 66 becomes therefore, the influence of electromagnetic waves generated during the motor drive there is a possibility that remains as noise, without relaying the cable stage CS, if the configuration of connecting directly to the mask stage MST, the signal influence of noise is transmitted is suppressed it is possible to improve the reliability.
このように、マスクステージMSTに供給する用力の特性に基づいて、ケーブルステージCSに中継させるケーブル類を選択することが好ましい。 Thus, based on the characteristics for the force supplied to the mask stage MST, it is preferable to select the cables to be relayed to the cable stage CS.

また、上記実施の形態では、本発明のステージ装置を露光装置EXにおけるステージ装置1(マスクステージMST側)に適用したが、ステージ装置2(基板ステージPST側)に適用できることは言うまでもない。 Further, in the above embodiment, the stage device of the present invention is applied to the stage apparatus 1 (mask stage MST side) in the exposure apparatus EX, it is naturally applicable to a stage apparatus 2 (substrate stage PST side).

なお、上記各実施形態の基板Pとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版(合成石英、シリコンウエハ)等が適用される。 Furthermore, the substrate P in each of the above embodiments, not only a semiconductor wafer for fabricating semiconductor devices but glass substrates for display devices, the original plate of a mask or reticle used in a ceramic wafer or an exposure apparatus, for a thin film magnetic head (synthetic quartz, silicon wafer) used by an exposure apparatus.

露光装置EXとしては、マスクMと基板Pとを同期移動してマスクMのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置(スキャニングステッパ)の他に、マスクMと基板Pとを静止した状態でマスクMのパターンを一括露光し、基板Pを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(ステッパ)にも適用することができる。 As for the exposure apparatus EX, in the other scanning exposure apparatus by a step-and-scan method by synchronously moving the mask M and the substrate P to scan expose the pattern of the mask M (scanning stepper), and the mask M and the substrate P the pattern of the mask M collectively exposed, can also be applied to a projection exposure apparatus by a step-and-repeat system for moving sequentially steps the substrate P (stepper) while stationary. また、本発明は基板P上で少なくとも2つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。 The present invention is also applicable to an exposure apparatus of step-and-stitch method that partially overlaid and transferred at least two patterns on the substrate P.

また、本発明は、特開平10−163099号公報、特開平10−214783号公報、特表2000−505958号公報などに開示されているツインステージ型の露光装置にも適用できる。 Further, the present invention, JP-A 10-163099, JP-A No. 10-214783, JP-can also be applied to a twin stage type exposure apparatus are disclosed in, JP-T-2000-505958.

露光装置EXの種類としては、基板Pに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。 The type of the exposure apparatus EX, the present invention is not limited to semiconductor device fabrication exposure apparatuses that expose a semiconductor element pattern onto a substrate P, an exposure apparatus and a liquid crystal display device for manufacturing or for display manufacturing, thin film magnetic heads, imaging devices (CCD ) or it can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing such as a reticle or mask.

基板ステージPSTやマスクステージMSTにリニアモータ(USP5,623,853またはUSP5,528,118参照)を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。 When the linear motor is used for the substrate stage PST or the mask stage MST (see USP5,623,853 or USP5,528,118), using either a magnetic levitation type that uses an air floating type Lorentz force or reactance force using air bearings it may be. また、各ステージPST、MSTは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。 Further, each of the stages PST, MST may be a type that moves along a guide or may be the guideless type in which no guide is provided.

各ステージPST、MSTの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージPST、MSTを駆動する平面モータを用いてもよい。 As each of the stages PST, MST driving mechanism, a magnet unit in which magnets are two-dimensional, each of the stages PST by an electromagnetic force is opposed to the armature unit in which to place the coils in a two-dimensional, MST is driven it may be used. この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージPST、MSTに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージPST、MSTの移動面側に設ければよい。 In this case, either one stage PST of the magnet unit and the armature unit is connected MST, and may be provided and the other of the magnet unit and the armature unit stage PST, the moving surface side of the MST.

基板ステージPSTの移動により発生する反力は、投影光学系PLに伝わらないように、特開平8−166475号公報(USP 5,528,118)に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃がしてもよい。 The reaction force, so as not transmitted to the projection optical system PL, as described in JP-A-8-166475 discloses (USP 5,528,118), mechanically floor using a frame member generated by the movement of the substrate stage PST may be released to the (ground).
マスクステージMSTの移動により発生する反力は、投影光学系PLに伝わらないように、特開平8−330224号公報(USP 5,874,820)に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃がしてもよい。 The reaction force, so as not transmitted to the projection optical system PL, as described in JP-A-8-330224 discloses (USP 5,874,820), mechanically floor using a frame member generated by the movement of the mask stage MST may be released to the (ground). また、特開平8−63231号公報(USP 6,255,796)に記載されているように運動量保存則を用いて反力を処理してもよい。 It is also possible to process the reaction force is using the momentum conservation law as described in JP-A 8-63231 Patent Publication (USP 6,255,796).

本願実施形態の露光装置EXは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。 The exposure apparatus EX of the present embodiment is manufactured by assembling various subsystems, including each constituent element recited in the claims of the present application so that the predetermined mechanical accuracy, the optical accuracy, manufactured by assembling It is. これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。 To ensure these respective precisions, performed before and after the assembling include the adjustment for achieving the optical accuracy for various optical systems, an adjustment to achieve mechanical accuracy for various mechanical systems, the various electrical systems adjustment for achieving the electrical accuracy is performed. 各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。 The steps of assembling the various subsystems into the exposure apparatus includes various subsystems, the mechanical interconnection, electrical circuit wiring connections, and the piping connection of the air pressure circuit. この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。 Before the process of assembling the exposure apparatus from the various subsystems, there are also the processes of assembling each individual subsystem. 各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。 After completion of the assembling the various subsystems into the exposure apparatus, overall adjustment is performed and various kinds of accuracy as the entire exposure apparatus are secured. なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。 The manufacturing of the exposure apparatus is preferably performed in a clean room in which temperature and cleanliness are controlled.

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図10に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ201、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作するステップ202、デバイスの基材である基板を製造するステップ203、前述した実施形態の露光装置EXによりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ204、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)205、検査ステップ206等を経て製造される。 Microdevices such as semiconductor devices are manufactured, as shown in FIG. 10, a step 201 that performs microdevice function and performance design, a step 202 of manufacturing a mask (reticle) based on this design step, a base material for the device substrate a step 203 of producing the exposure process step 204 of exposing a pattern of a mask onto a substrate by the exposure apparatus EX of the embodiment described above, a device assembly step (dicing, bonding, including packaging step) 205, an inspection step 206, etc. It is produced through.

本発明のステージ装置を備えた露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。 Is a schematic diagram showing an embodiment of an exposure apparatus having a stage device of the present invention. マスクステージを有するステージ装置の一実施形態を示す概略斜視図である。 It is a schematic perspective view showing an embodiment of a stage apparatus having a mask stage. Yリニアモータとケーブルステージの要部を示す部分拡大図である。 Is a partially enlarged view showing an essential part of the Y linear motors and cables stage. Yリニアモータとケーブルステージの要部を示す部分平面図である。 It is a partial plan view showing a main part of the Y linear motors and cables stage. 検出装置の要部を示す平面図である。 Is a plan view showing an essential part of the detection device. 基板ステージを有するステージ装置の一実施形態を示す概略斜視図である。 It is a schematic perspective view showing an embodiment of a stage apparatus having a substrate stage. マスクステージ及びケーブルステージの加速度に関するタイムチャート図である。 It is a time chart relating to the acceleration of the mask stage and the cable stage. (a)、(b)は、ケーブルステージの移動量がマスクステージの移動量よりも小さいことを説明するための図である。 (A), (b) are diagrams for explaining the movement of the cable stage is smaller than the movement amount of the mask stage. 拘束装置の別の形態を示す外観斜視図である。 It is an external perspective view showing another form of restraining device. 半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。 Is a flow chart showing an example of a manufacturing process of semiconductor devices.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

CB ケーブル類(用力供給部材) CB cables (the utilities supply member)
CS ケーブルステージ(サブステージ) CS cable stage (sub-stage)
EX 露光装置 M マスク(基板、レチクル) EX exposure apparatus M mask (substrate, reticle)
MST マスクステージ(レチクルステージ、ステージ本体) MST mask stage (reticle stage, stage body)
P 感光基板 PST 基板ステージ 1 ステージ装置 3 マスク定盤(ベース) P photosensitive substrate PST substrate stage 1 stage 3 mask surface plate (base)
18 微動ステージ(基板保持部) 18 fine movement stage (substrate holder)
20B Yリニアモータ(駆動部) 20B Y linear motors (driving unit)
21B 固定子 22B 可動子 64 リニアモータ(駆動装置) 21B stator 22B mover 64 linear motor (driving device)
66 トリムモータ(伝達装置) 66 trim motor (transmission)
67 固定子(第1部材) 67 stator (first member)
67a 溝 68 可動子(第2部材) 67a groove 68 mover (second member)
69 ワイヤー(拘束装置、線材) 69 wire (restraint device, wire)
72 検出装置 73 エンコーダ(検出ヘッド) 72 detector 73 encoder (detection head)
74 スケール(格子部材、検出対象部) 74 scale (grating member, the detection target portion)
78 閉塞部材(拘束装置) 78 closure member (restraint system)

Claims (13)

  1. 基板を保持して、ベースに対して第1方向及び第2方向に移動する第1の移動体を有するステージ装置であって、 While holding the substrate, a stage device having a first movable body that moves in a first direction and a second direction relative to the base,
    前記第1の移動体の前記第1方向及び前記第2方向の位置を計測するエンコーダシステムのエンコーダスケールが前記第1方向に延在して設けられ、 Encoder scale of the encoder system that measures the position of said first of said first direction and said second direction of the moving body is provided to extend in the first direction,
    前記第1の移動体には、前記エンコーダシステムのエンコーダヘッドが前記第1方向に所定間隔を隔てて2箇所にそれぞれ前記エンコーダスケールと相対移動しつつ対向するように設けられ、 Wherein the first mobile, provided such encoder heads of the encoder system are opposed with the relative movement and each of the encoder scale in two locations at a predetermined distance in the first direction,
    前記第1の移動体に接続された用力供給部材を中継し、前記第1の移動体に同期して前記第1方向に移動する第2の移動体が設けられており、 The first relay connected the utilities supply member to the movable body, and the second moving body is provided to move in synchronism with the first mobile to said first direction,
    前記エンコーダヘッドは、前記第2方向に関して、前記第1の移動体と前記第2の移動体との間に配置されていることを特徴とするステージ装置。 The encoder head, the terms second direction, a stage apparatus characterized by being arranged between the first moving member and the second moving body.
  2. 請求項1記載のステージ装置において、 In stage apparatus according to claim 1,
    前記エンコーダスケールは、前記ベースに接続されていることを特徴とステージ装置。 The encoder scale is characterized a stage device that is connected to the base.
  3. 請求項1または2記載のステージ装置において、 In stage apparatus according to claim 1 or 2, wherein,
    前記エンコーダスケールには、グリッドが格子状に形成されていることを特徴とするステージ装置。 The encoder scale, the stage apparatus characterized by grid is formed in a lattice shape.
  4. 請求項1から3のいずれか1項記載のステージ装置において、 In stage apparatus according to any one of claims 1 to 3,
    前記エンコーダスケールは、前記ベースにおける前記第1の移動体の案内面よりも下方に位置することを特徴とするステージ装置。 The encoder scale, the stage and wherein the positioned below the guide surface of the first moving body in said base.
  5. 請求項1から4のいずれか1項記載のステージ装置において、 In stage device according to any one of claims 1 to 4,
    前記第1の移動体は、前記第2の移動体を前記第1方向に移動させる際に生じる反力に対して振動的に分離して設けられることを特徴とするステージ装置。 The first mobile body, a stage device, characterized by being provided by vibrationally separated from the reaction force generated when moving the second moving body in the first direction.
  6. 用力を供給する用力供給部材が接続され、基板を保持して第1方向に移動する第1の移動体を有するステージ装置であって、 Is connected to a power supply member for supplying the utility, a stage device having a first movable body that moves in the first direction while holding the substrate,
    前記用力供給部材を中継して前記第1の移動体と前記第1方向に同期移動する第2の移動体と、 A second movable body that moves in synchronization with the first direction and the first moving body by relaying the for power supply member,
    第2の移動体を前記第1の移動体よりも小さな加速度で前記同期移動させる駆動装置とを備えることを特徴とするステージ装置。 Stage apparatus characterized by comprising a drive device for the synchronous movement the second moving body in the first smaller acceleration than the moving body.
  7. 請求項6記載のステージ装置において、 In stage apparatus according to claim 6,
    前記駆動装置は、前記第2の移動体を前記第1の移動体よりも小さな移動量で前記同期移動させることを特徴とするステージ装置。 The driving device includes a stage apparatus, characterized in that to the synchronous movement of the second moving body with a small amount of movement than the first moving body.
  8. 請求項6または7記載のステージ装置において、 In stage apparatus according to claim 6 or 7, wherein,
    前記用力の特性に基づいて前記第2の移動体に中継させる用力供給部材を選択することを特徴とするステージ装置。 Stage apparatus characterized by selecting for power supply member to be relayed to the second moving object based on the characteristics of the for power.
  9. 請求項8記載のステージ装置において、 In stage apparatus according to claim 8,
    前記用力は電気信号であることを特徴とするステージ装置。 Stage apparatus wherein the use force is an electrical signal.
  10. 請求項から9のいずれかに記載のステージ装置において、 In stage apparatus according to any one of claims 6 to 9,
    前記第1の移動体と前記第2の移動体との相対位置関係を、所定の遊動量をもって拘束する拘束装置を有することを特徴とするステージ装置。 Wherein the relative positional relationship between the first moving body and the second mobile, the stage apparatus characterized by having a restraint device for restraining with a predetermined floating amount.
  11. 請求項10記載のステージ装置において、 In stage apparatus according to claim 10,
    前記拘束装置は、前記第1の移動体と前記第2の移動体とを連結する線材であることを特徴とするステージ装置。 The restraint system includes a stage device which is a wire that connects the first mobile and the second mobile.
  12. 請求項10記載のステージ装置において、 In stage apparatus according to claim 10,
    前記第1の移動体と前記第2の移動体との一方には、前記第1方向に延在する溝を有する第1部材が設けられ、 The one to the between the first moving body second moving body, a first member having a groove extending in the first direction is provided,
    前記第1の移動体と前記第2の移動体との他方には、前記溝内を前記第1方向に移動する第2部材が設けられ、 Wherein the first mobile unit to the other of the second movable body, a second member to move said groove in said first direction is provided,
    前記拘束装置は、前記溝の両端を閉塞する閉塞部材であることを特徴とするステージ装置。 The restraint system includes a stage device which is a closing member for closing both ends of the groove.
  13. マスクステージに保持されたマスクのパターンを基板ステージに保持された基板に露光する露光装置において、 In an exposure apparatus for exposing a pattern of a mask held by the mask stage substrate held on a substrate stage,
    前記マスクステージと前記基板ステージとの少なくとも一方のステージとして、請求項1から請求項12のいずれかに記載されたステージ装置が用いられることを特徴とする露光装置。 Wherein as at least one stage of the mask stage and said substrate stage, the exposure apparatus, wherein a used stage apparatus according to any of claims 1 to 12.
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