JPWO2005048325A1 - ステージ駆動方法及びステージ装置並びに露光装置 - Google Patents

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Abstract

第１方向に延びたガイド部に沿ってステージを定盤の表面で駆動するステージ駆動方法であって、前記第１方向へ前記ステージを駆動する際の推力に応じて、前記ガイド部を前記表面と直交する軸周りに回転させるステップを含む。ガイド部にモーメント負荷が掛かった場合でもギャップつぶれを生じさせず、安全性を高めることができる。

Description

本発明は、ステージ駆動方法及びステージ装置並びに露光装置に関し、特に、片持ち状態で支持されたステージを駆動する際に用いて好適なステージ駆動方法及びステージ装置並びに露光装置に関するものである。
従来より、半導体素子（集積回路）又は液晶表示素子等をリソグラフィ工程で製造する場合に、種々の露光装置が用いられている。近年では、半導体素子の高集積化に伴い、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパなどの逐次移動型の投影露光装置が、主流となっている。
この種の投影露光装置は、主として半導体素子等の量産機として使用されるものであることから、一定時間内にどれだけの枚数のウエハを露光処理できるかという処理能力、すなわちスループットを向上させることが必然的に要請されている。
この種の投影露光装置では、ウエハ交換→アライメント（サーチアライメント，ファインアライメント）→露光→ウエハ交換……のように、大きく３つの動作が１つのウエハステージを用いて繰り返し行なわれている。従って、前述した３つの動作、すなわちウエハ交換、アライメント、及び露光動作の内の複数動作同士を部分的にでも同時並行的に処理できれば、これらの動作をシーケンシャルに行なう場合に比べて、スループットを向上させることができる。しかるに、ウエハ交換とアライメント中には露光は行われず、工程時間の短縮つまりスループットの向上のためには、例えばウエハ交換とアライメントをするステージと露光をするステージとを同時に独立して制御する方法が考えられる。
これに関して、例えば特許文献１には、Ｙ軸リニアモータによってＹ軸方向に移動可能な第１ガイドバー、第２ガイドバー、これら第１ガイドバー、第２ガイドバーにそれぞれ沿ってＸ軸方向に移動可能な第１、第２ウエハステージを設け、Ｘ軸方向に沿って配置された投影光学系とアライメント光学系の直下の露光位置及びアライメント位置に、２つのウエハステージをそれぞれ独立してＸＹ２次元方向に並行して駆動するステージ装置が開示されている。
このステージ装置においては、各ウエハステージは、エアパッド（気体静圧軸受）が設けられ、加圧気体の静圧によりガイドバーに微小ギャップをもって非接触で支持される粗動ステージ（ステージ本体）と、ウエハ等の基板を保持し、粗動ステージに対して片持ち状態で支持される微動ステージ（基板テーブル）をそれぞれ有する構成となっている。
特開２００３−１７４０４号公報
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
リニアモータによりウエハステージをＸ軸方向に駆動する際、ウエハステージの重心とリニアモータの駆動力の作用点とがずれている場合、さらに微動ステージが粗動ステージに片持ちで支持されている場合、リニアモータの駆動によりウエハステージを加速又は減速する際にウエハステージの慣性力により、ガイドバーに大きなモーメント負荷（ヨーイング）が加わる可能性がある。この場合、大きな負荷により、エアパッドにおけるギャップが維持できない、いわゆるギャップつぶれが生じ、ガイドバーと粗動ステージとが接触して損傷する虞がある。
この問題は、ステージが複数設けられる構成に限られず、単一で設けられる場合でも同様に生じる可能性がある。
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、ガイド部にモーメント負荷が掛かった場合でもギャップつぶれを生じさせず、安全性を高めることができるステージ駆動方法及びステージ装置並びに露光装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明のステージ駆動方法は、第１方向に延びたガイド部に沿ってステージを定盤の表面で駆動するステージ駆動方法であって、第１方向へステージを駆動する際の推力に応じて、ガイド部を表面と直交する軸周りに回転させるステップを含むことを特徴とするものである。
また本発明のステージ装置は、第１方向に延びたガイド部に沿ってステージを定盤の表面で駆動するステージ装置であって、第１方向へステージを駆動する際の推力に応じて、ガイド部を表面と直交する軸周りに回転駆動する回転駆動装置を備えることを特徴とするものである。
従って、本発明のステージ駆動方法及びステージ装置では、ステージを第１方向に駆動する際に推力に応じた負荷がガイド部に加わった場合、その負荷に抗することなく負荷が加わる方向にガイド部を回転させることにより、カウンターマスとして負荷を吸収することができる。そのため、ステージとガイド部との間のギャップつぶれを生じさせず、損傷等の発生も抑えることができる。
そして、本発明の露光装置は、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であって、マスクステージと基板ステージとの少なくとも一方のステージとして、上述のステージ装置が用いられることを特徴とするものである。
従って、本発明の露光装置では、露光処理にあたってマスクステージまたは基板ステージを駆動する際に推力に応じた負荷がガイド部に加わった場合でも、ギャップつぶれを生じさせず、損傷等の発生を抑えることができる。
本発明では、エアパッドに加わる負荷を軽減してギャップつぶれが生じることを防止できるため、装置の安全性を向上させることができる。
本発明の一実施の形態の露光装置を概略的に示す図である。 図１のステージ装置を投影光学系、アライメント系とともに概略的に示す斜視図である。 図２の状態から、干渉計システム及びウエハステージが取り除かれた状態のステージ装置を示す斜視図である。 ステージ装置のフォーク部を拡大して示す斜視図である。 ウエハステージを拡大して示す斜視図である。 フォーク部にウエハステージが係合した状態を拡大して示す斜視図である。 露光装置の制御系の主要構成を示す制御ブロック図である。 ウエハステージとＹステージの動作を説明する図である。 同様に、ウエハステージとＹステージの動作を説明する図である。 時間とＸ軸方向の推力、入力トルクとの関係を示す図である。 モデル化されたバネマス系を示す図である。 露光動作とアライメント動作との並行処理の流れを説明するための図である。 同様に、上記並行処理の流れを説明するための図である。 同様に、上記並行処理の流れを説明するための図である。 同様に、上記並行処理の流れを説明するための図である。 同様に、上記並行処理の流れを説明するための図である。 同様に、上記並行処理の流れを説明するための図である。 同様に、上記並行処理の流れを説明するための図である。 同様に、上記並行処理の流れを説明するための図である。 時間とＸ軸方向の推力、入力トルクとの関係を示す図である。 ウエハステージとＹステージの動作を説明する図である。 同様に、ウエハステージとＹステージの動作を説明する図である。 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。
符号の説明
Ｒ レチクル（マスク）
ＲＳＴ レチクルステージ（マスクステージ）
ＳＢ ステージ定盤（定盤）
ＳＢ１ 表面
Ｗ１、Ｗ２ ウエハ（基板、感光基板）
ＷＳＴ１、ＷＳＴ２ ウエハステージ（ステージ、基板ステージ）
ＹＭ１、ＹＭ２ Ｙリニアモータ（駆動装置、回転駆動装置）
１０ 露光装置
２０ ステージ装置
７２Ａ、７２Ｂ Ｙステージ（ガイド部）。
以下、本発明のステージ駆動方法及びステージ装置並びに露光装置の実施の形態を、図１ないし図１５を参照して説明する。
また、本実施の形態では、本発明に係るステージ装置をウエハステージ（後述するステージ装置２０）に適用する場合の例を用いて説明する。
（第１実施形態）
図１には、一実施形態の露光装置１０が概略的に示されている。
この露光装置１０は、マスクとしてのレチクルＲと基板（感光基板）としてのウエハＷ１（又はＷ２）とを一次元方向（ここでは、図１における紙面左右方向であるＹ軸方向とする）に同期移動しつつ、レチクルＲに形成された回路パターン（パターン）を投影光学系ＰＬを介してウエハＷ１（又はＷ２）上の複数のショット領域にそれぞれ転写する、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、いわゆるスキャニング・ステッパである。
露光装置１０は、エネルギビームとしての照明光ＩＬによりレチクルＲを照明する照明系１２、レチクルＲが載置されるマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出される照明光ＩＬをウエハＷ１（又はＷ２）上に投影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷ１、Ｗ２がそれぞれ載置される２つのステージ、すなわちウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を含むステージ装置２０、マーク検出系としてのアライメント系ＡＬＧ、及び装置全体を統括制御する主制御装置５０等を備えている。
ステージ装置２０は、投影光学系ＰＬの図１における下方に配置されたステージ定盤（定盤）ＳＢ、該ステージ定盤ＳＢの表面（上面）ＳＢ１に沿って独立してＸＹ２次元平面内で移動するウエハステージ（ステージ）ＷＳＴ１、ＷＳＴ２、及びこれらウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を駆動する駆動系等を備えている。
ステージ定盤ＳＢは平面視長方形を呈しており（図２参照）、クリーンルーム内の床面Ｆ上で複数（例えば３つ）の防振ユニット９１（但し、図１における紙面奥側の防振ユニットは不図示）を介して略水平（ＸＹ平面に平行）に支持されている。この場合、複数の防振ユニット９１によって、床面Ｆからステージ定盤ＳＢに伝達される微振動がマイクロＧレベル（Ｇは重力加速度）で絶縁されている。
なお、各防振ユニットとして、ステージ定盤ＳＢの所定箇所にそれぞれ固定された半導体加速度計等の振動センサの出力に基づいてステージ定盤ＳＢをそれぞれ積極的に制振する、いわゆるアクティブ防振装置を用いることができる。
図２には、ステージ装置２０が投影光学系ＰＬ、アライメント系ＡＬＧ等とともに、斜視図にて概略的に示されている。また、図３には、図２の状態から干渉計システム（１１６，１１８，１４６，１４８）及びウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が取り除かれた状態のステージ装置２０の残部が斜視図にて示されている。以下、これら図２、図３を中心として、適宜他の図面を参照しつつ、ステージ装置２０の構成各部について説明する。
ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を駆動する駆動系は、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をそれぞれＸ軸方向（第１方向）に駆動するＸリニアモータＸＭ１、ＸＭ２と、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をそれぞれＹ軸方向（第２方向）に駆動するＹリニアモータ（駆動装置）ＹＭ１、ＹＭ２とを主体に構成されている。
図３に示すように、ＹリニアモータＹＭ１は、ステージ定盤ＳＢのＸ軸方向両端部にＹ軸方向に沿って対で配設された固定子８３Ａ、８３Ａと、それぞれ固定子８３Ａ、８３Ａとの間の電磁気的相互作用により固定子８３Ａ、８３Ａに沿ってＹ軸方向に駆動される可動子８４Ａ、８４Ａとから構成されている。
各固定子８３Ａは、Ｙ方向に延在する支持部材５９Ａ及びＹガイド６０Ａを介してステージ定盤ＳＢに支持されている（ただし、−Ｘ側の支持部材５９Ａは不図示）。各支持部材５９Ａは、固定子８３Ａの下面（−Ｚ側の面）に設けられており、それぞれエアパッド等のエアベアリングを有しＹガイド６０ＡにＹ方向に非接触で移動自在に嵌合している。
そして、可動子８４Ａ、８４Ａ（ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２）のＹ軸方向への移動に伴う反力は、固定子８３Ａ、８３ＡのＹガイド６０Ａ、６０Ａに沿う移動により吸収されるため、ステージ定盤ＳＢに与える運動量は理論的にゼロとなり、ステージ装置２０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。
同様に、ＹリニアモータＹＭ２は、ステージ定盤ＳＢのＸ軸方向両端部にＹ軸方向に沿って対で配設された固定子８３Ｂ、８３Ｂと、それぞれ固定子８３Ｂ、８３Ｂとの間の電磁気的相互作用により固定子８３Ｂ、８３Ｂに沿ってＹ軸方向に駆動される可動子８４Ｂ、８４Ｂとから構成されている。
各固定子８３Ｂは、Ｙ方向に延在する支持部材５９Ｂ及びＹガイド６０Ｂを介してステージ定盤ＳＢに支持されている。各支持部材５９Ｂは、固定子８３Ｂの下面（−Ｚ側の面）に設けられており、それぞれエアパッド等のエアベアリングを有しＹガイド６０ＢにＹ方向に非接触で移動自在に嵌合している。
そして、可動子８４Ｂ、８４Ｂ（ウエハステージＷＳＴ２又はＷＳＴ１）のＹ軸方向への移動に伴う反力は、固定子８３Ｂ、８３ＢのＹガイド６０Ｂ、６０Ｂに沿う移動により吸収されるため、ステージ定盤ＳＢに与える運動量は理論的にゼロとなり、ステージ装置２０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。
また、ステージ定盤ＳＢの−Ｘ側に位置する固定子８３Ａ、８３Ｂの近傍には、Ｙ軸方向に延びるガイド部６８Ａ、６８Ｂがそれぞれ設けられており、−Ｘ側に位置する可動子８４Ａ、８４Ｂにはガイド部６８Ａ、６８Ｂに嵌合してＹ軸方向の移動をガイドするＹスライダ６９Ａ、６９Ｂがそれぞれ設けられている。ガイド部６８Ａ、６８Ｂには、Ｙスライダ６９Ａ、６９ＢのＹ軸方向の位置を計測する際に用いられるエンコーダスケールがそれぞれ形成されている。そして、Ｙスライダ６９Ａ、６９Ｂには、エンコーダスケールを計測するエンコーダー（エンコーダヘッド）６４Ａ、６４Ｂが設けられており、計測した位置情報は主制御装置５０に出力される（図６参照）。
ＸリニアモータＸＭ１は、Ｘ方向に沿って架設され両端を取付板６７Ａ、６７Ａに固定された固定子６６Ａと、固定子６６Ａとの間の電磁気的相互作用により固定子６６Ａに沿ってＸ軸方向に駆動される可動子８８Ａとから構成されている。また、取付板６７Ａ、６７Ａ間には、固定子６６Ａと平行してＸ軸方向に延びるＹステージ（ガイド部）７２Ａが架設されている。このＹステージ７２Ａは、可動子８８Ａと一体的に移動するＸ粗動ステージ６３Ａをガイドするものである。Ｘ粗動ステージ６３Ａは、断面矩形枠状の形状を有し、Ｙステージ７２Ａの４面（上下面及び両側面）を取り囲み、且つ気体静圧軸受（非接触ベアリング）である複数のエアパッド７３Ａ（図７Ａ、図７Ｂ参照）を介して非接触で移動可能となっている。これらエアパッド７３Ａは、Ｙステージ７２Ａの４面のそれぞれに対向して、且つ各面においてＸ軸方向に間隔をあけて配置されている。
＋Ｘ側に位置する取付板６７Ａは、ＹリニアモータＹＭ１の可動子８４Ａに一体的に固定されており、−Ｘ側に位置する取付板６７Ａは可動子８４Ａ（Ｙスライダ６９Ａ）に連結部材６５Ａを介して連結されている。連結部材６５Ａは、ラジアルベアリング等で構成されており、取付板６７Ａを介してＹステージ７２Ａと可動子８４Ａ（Ｙスライダ６９Ａ）とを、ステージ定盤ＳＢの表面と直交する軸周り（Ｚ軸と平行な軸周り）に回転自在に結合している。これらＹステージ７２Ａと可動子８４Ａ（Ｙスライダ６９Ａ）とのθＺ方向の位置関係はロータリーエンコーダ７４Ａで計測され、その計測結果が主制御装置５０に出力される（図６参照）。
同様に、ＸリニアモータＸＭ２は、Ｘ方向に沿って架設され両端を取付板６７Ｂ、６７Ｂに固定された固定子６６Ｂと、固定子６６Ｂとの間の電磁気的相互作用により固定子６６Ｂに沿ってＸ軸方向に駆動される可動子８８Ｂとから構成されている。また、取付板６７Ｂ、６７Ｂ間には、固定子６６Ｂと平行してＸ軸方向に延びるＹステージ（ガイド部）７２Ｂが架設されている。このＹステージ７２Ｂは、可動子８８Ｂと一体的に移動するＸ粗動ステージ６３Ｂをガイドするものである。Ｘ粗動ステージ６３Ｂは、Ｘ粗動ステージ６３Ａと同様に、断面矩形枠状の形状を有し、Ｙステージ７２Ｂの４面（上下面及び両側面）を取り囲み、且つ気体静圧軸受（非接触ベアリング）である複数のエアパッドを介して非接触で移動可能となっている。なお、Ｘ粗動ステージ６３Ｂにおけるエアパッドは図示を省略しているが、Ｘ粗動ステージ６３Ａにおけるエアパッド７３Ａと同様の配置で設けられている。
＋Ｘ側に位置する取付板６７Ｂは、ＹリニアモータＹＭ２の可動子８４Ｂに一体的に固定されており、−Ｘ側に位置する取付板６７Ｂは可動子８４Ｂ（Ｙスライダ６９Ｂ）に連結部材６５Ｂを介して連結されている。連結部材６５Ｂは、ラジアルベアリング等で構成されており、取付板６７Ｂを介してＹステージ７２Ｂと可動子８４Ｂ（Ｙスライダ６９Ｂ）とを、ステージ定盤ＳＢの表面と直交する軸周りに回転自在に結合している。これらＹステージ７２Ｂと可動子８４Ｂ（Ｙスライダ６９Ｂ）とのθＺ方向の位置関係はロータリーエンコーダ７４Ｂで計測され、その計測結果が主制御装置５０に出力される（図６参照）。
可動子８８Ａの＋Ｙ側の側面には、図３に示されるように、Ｙ軸方向に延びる固定子群を含むフォーク部７０Ａが片持ち状態で支持されている。同様に可動子８８Ｂの−Ｙ側の側面にはＹ軸方向に延びる固定子群を含むフォーク部７０Ｂが片持ち状態で支持されている。これを詳述すると、一方のフォーク部７０Ａは、図４Ａに拡大して示されるように、６つの固定子ＳＸ、ＳＹ１、ＳＹ２、ＳＹ３、ＳＺ１、ＳＺ２と、ガイド棒ＧＢ１とを備えている。
固定子ＳＸは、内部に電機子コイルを有しており、Ｙ軸方向を長手方向とし、ほぼＸＹ平面に平行になるように配置されている。固定子ＳＹ１、ＳＹ２は、内部に電機子コイルを有しており、固定子ＳＸの上下にそれぞれ所定間隔をあけてほぼ平行に配置されている。固定子ＳＹ３は、内部に電機子コイルを有しており、固定子ＳＸ、ＳＹ１、ＳＹ２から−Ｘ側に所定間隔を隔てた位置に配置されている。固定子ＳＺ１、ＳＺ２は、内部に電機子コイルを有しており、固定子ＳＸ、ＳＹ１、ＳＹ２の＋Ｘ側及び固定子ＳＹ３の−Ｘ側にそれぞれ配置されている。ガイド棒ＧＢ１は、可動子８８Ａにその長手方向一端が接続された角柱状部材からなり、長手方向他端部（先端部）近傍には複数の静電容量センサからなる検出装置としてのセンサ群ＳＳが埋め込まれている。このセンサ群ＳＳにより、ウエハステージＷＳＴ１とフォーク部７０ＡとのＸ、Ｚ軸方向及びθＸ、θＹ、θＺ方向の相対位置を計測することが可能となっている（後述）。
図３に戻り、前記他方のフォーク部７０Ｂも、上述したフォーク部７０Ａと同様に、可動子８８Ｂの−Ｙ側面に設けられている。このフォーク部７０Ｂは、６つの固定子ＴＸ、ＴＹ１、ＴＹ２、ＴＹ３、ＴＺ１、ＴＺ２と、ガイド棒ＧＢ２とを備えている（ガイド棒ＧＢ２については図３では不図示）。これら６つの固定子ＴＸ、ＴＹ１、ＴＹ２、ＴＹ３、ＴＺ１、ＴＺ２及びガイド棒ＧＢ２は、上記フォーク部７０Ａを構成する６つの固定子ＳＸ、ＳＹ１、ＳＹ２、ＳＹ３、ＳＺ１、ＳＺ２及びガイド棒ＧＢ１と対称の配置でそれぞれの長手方向の一端が可動子８８Ｂに固定されている。この場合、対応する固定子同士（具体的には、固定子ＴＸとＳＸ、固定子ＴＹ１とＳＹ１、固定子ＴＹ２とＳＹ２、固定子ＴＹ３とＳＹ３、固定子ＴＺ１とＳＺ１、固定子ＴＺ２とＳＺ２）、ガイド棒ＧＢ１、ＧＢ２同士が相互に対向することができ、且つ最接近した状態では見かけ上１本の固定子などを構成しうる配置となっている。
なお、上記の対応する固定子同士、ガイド棒同士の構成は全く同様であるので、フォーク部７０Ｂの詳細については説明を省略する。
ウエハステージＷＳＴ１は、図２に示されるように、ＸＺ断面が略Ｔ字状のステージ本体７１と、このステージ本体７１に所定の位置関係で一体的に固定された可動子群とを備え、全体として概略直方体形状を呈している。可動子群は、図４Ｂに示されるように、６つの可動子ＤＸ、ＤＹ１、ＤＹ２、ＤＹ３、ＤＺ１、ＤＺ２を含んでいる。可動子ＤＸ、ＤＹ１、ＤＹ２は、それぞれ上述した固定子ＳＸ、ＳＹ１、ＳＹ２に対応するもので、これらの固定子の配置に対応して固定子ＳＹ１、ＳＸ、ＳＹ２の順で上下に積層された状態でステージ本体７１の＋Ｘ側且つ−Ｚ側の空間に固定されている。また、可動子ＤＹ３、ＤＺ２は、それぞれ上記の固定子ＳＹ３、ＳＺ２に対応するもので、これらの固定子の配置に対応して可動子ＤＹ３、ＤＺ２の順でステージ本体７１の−Ｘ側且つ−Ｚ側の空間に固定されている。
可動子ＤＸは、矩形枠状の磁性体からなる枠状部材５６と、枠状部材５６の内側の上下の対向面（上面及び下面）にそれぞれ固定されたＹ軸方向に延びる永久磁石５８Ａ、５８Ｂとを備えている。永久磁石５８Ａ、５８Ｂは互いに逆磁性とされている。そして、図５に示すように、ウエハステージＷＳＴ１と一方のフォーク部７０Ａとの係合状態では、固定子ＳＸが永久磁石５８Ａ、５８Ｂの間に挿入されるようになっており、固定子ＳＸの電機子コイルを流れる電流と、永久磁石５８Ａ、５８Ｂの間の磁界との電磁気的相互作用により発生するローレンツ力により、可動子ＤＸ（及びウエハステージＷＳＴ１）が固定子ＳＸに対してＸ軸方向に微小駆動されるようになっている。すなわち、固定子ＳＸと可動子ＤＸとによって、ウエハステージＷＳＴ１をＸ軸方向に微小駆動するＸ軸微動モータＶＸが構成されている。
可動子ＤＹ１は、可動子ＤＸの上側に配置されており、筒状のヨーク５２と、ヨーク５２の内側の上下対向面にＹ軸方向に沿って所定間隔でそれぞれ配設された複数の界磁石５４とを有している。この場合、Ｙ軸方向に隣り合う界磁石５４同士、Ｚ軸方向で向かい合う界磁石５４同士は、相互に逆磁性とされている。そして、図５に示したウエハステージＷＳＴ１と一方のフォーク部７０Ａとの係合状態では、固定子ＳＹ１がヨーク５２の内部空間に挿入されるようになっており、固定子ＳＹ１の電機子コイルを流れる電流と、ヨーク５２の内部空間の交番磁界との電磁気的相互作用により発生するローレンツ力によって、可動子ＤＹ１にはＹ軸方向の駆動力が作用し、可動子ＤＹ１が固定子ＳＹ１に沿ってＹ軸方向に駆動されるようになっている。すなわち、本実施形態では、固定子ＳＹ１と可動子ＤＹ１とによって、ムービングマグネット型のＹ軸リニアモータＬＹ１が構成されている。
可動子ＤＹ２は、可動子ＤＸの下側に配置されており、その構成等は上記可動子ＤＹ１と同様である。従って、図５に示したウエハステージＷＳＴ１と一方のフォーク部７０Ａとの係合状態では、可動子ＤＹ２にはＹ軸方向の駆動力が作用し、可動子ＤＹ２が固定子ＳＹ２に沿ってＹ軸方向に駆動される。すなわち、本実施形態では、固定子ＳＹ２と可動子ＤＹ２とによって、ムービングマグネット型のＹ軸リニアモータＬＹ２が構成されている。
可動子ＤＹ３は、可動子ＤＹ１、ＤＹ２と設置方向及び大きさは異なるが同様に構成されている。従って、図５に示したウエハステージＷＳＴ１と一方のフォーク部７０Ａとの係合状態では、可動子ＤＹ３にはＹ軸方向の駆動力が作用し、可動子ＤＹ３が固定子ＳＹ３に沿ってＹ軸方向に駆動される。すなわち、本実施形態では、固定子ＳＹ３と可動子ＤＹ３とによって、ムービングマグネット型のＹ軸リニアモータＬＹ３が構成されている。
そして、本実施の形態では、Ｙ軸リニアモータＬＹ１、ＬＹ２それぞれの駆動力（推力）をｆ、Ｙ軸リニアモータＬＹ３の駆動力を２×ｆとすることで、ウエハステージＷＳＴ１をフォーク部７０Ａに対してＹ軸方向に駆動（ほぼ重心駆動）することができる。また、Ｙ軸リニアモータＬＹ１、ＬＹ２の発生する駆動力を異ならせることで、ウエハステージＷＳＴ１をＸ軸周りの回転方向（ピッチング方向）に微小駆動することが可能であるとともに、Ｙ軸リニアモータＬＹ１、ＬＹ２の発生する駆動力の合力とＹ軸リニアモータＬＹ３の発生する駆動力とを異ならせることで、ウエハステージＷＳＴ１をＺ軸周りの回転方向（ヨーイング方向）に微小駆動することが可能である。
なお、上記のように、本実施の形態では、上記３つのＹ軸リニアモータＬＹ１〜ＬＹ３の発生する駆動力により、ウエハステージＷＳＴ１をフォーク部７０Ａに対してＹ軸方向に駆動できるが、通常の露光時には、これらＹ軸リニアモータＬＹ１〜ＬＹ３はウエハステージＷＳＴ１のＹ軸方向の微小駆動に用いられ、ウエハステージＷＳＴ１のＹ軸方向に関する粗動には上述したＹリニアモータＹＭ１が用いられる。
可動子ＤＺ１は、可動子ＤＸ、ＤＹ１、ＤＹ２の＋Ｘ側に設けられており、ＸＺ断面が矩形枠状の磁性体から成る枠状部材５７と、該枠状部材５７の内側の一対の対向面（±Ｘ側の面）にそれぞれ設けられたＹ軸方向に延びる一対の永久磁石６２Ａ、６２Ｂとを備えている。永久磁石６２Ａ、６２Ｂは互いに逆極性とされている。そして、図５に示したウエハステージＷＳＴ１と一方のフォーク部７０Ａとの係合状態では、固定子ＳＺ１が永久磁石６２Ａ、６２Ｂの間に挿入されるようになっており、固定子ＳＺ１の電機子コイルを流れる電流と、永久磁石６２Ａ、６２Ｂの間の磁界との電磁気的相互作用により発生するローレンツ力により、可動子ＤＺ１（及びウエハステージＷＳＴ１）が固定子ＳＺ１に対してＺ軸方向に微小駆動されるようになっている。すなわち、固定子ＳＺ１と可動子ＤＺ１とによって、ウエハステージＷＳＴ１をＺ軸方向に微小駆動するＺ軸微動モータＶＺ１が構成されている。
可動子ＤＺ２は、可動子ＤＹ３の−Ｘ側に配置され、その構成は可動子ＤＺ１と同様となっている。そして、図５に示したウエハステージＷＳＴ１と一方のフォーク部７０Ａとの係合状態では、固定子ＳＺ２と可動子ＤＺ２とによって、ウエハステージＷＳＴ１をＺ軸方向に微小駆動するＺ軸微動モータＶＺ２が構成されている。
本実施の形態では、Ｚ軸微動モータＶＺ１、ＶＺ２の発生する駆動力を同一とすることで、ウエハステージＷＳＴ１をＺ方向に微小駆動することができるとともに、各Ｚ軸微動モータの駆動力を異ならせることにより、ウエハステージＷＳＴ１をＹ軸周りの回転方向（ローリング方向）に微小駆動することが可能である。
上記固定子を構成する各電機子コイルに供給される電流の大きさ及び方向は、主制御装置５０により制御されており、主制御装置５０の制御の下、本実施の形態では、Ｘ軸微動モータＶＸ、Ｙ軸リニアモータＬＹ１〜ＬＹ３、Ｚ軸微動モータＶＺ１，ＶＺ２により、ウエハステージＷＳＴ１をフォーク部７０Ａに対して６自由度方向に微小駆動することができる。また、ステージ本体７１には、Ｙ軸方向に沿って貫通孔７５が形成されており、図５に示すウエハステージＷＳＴ１と一方のフォーク部７０Ａとの係合状態では、ガイド棒ＧＢ１が貫通孔７５に挿入された状態となり、前述のセンサ群ＳＳにより、ガイド棒ＧＢ１とステージ本体７１とのＹ軸方向を除く５自由度方向の相対位置関係を検出することが可能である。主制御装置５０は、センサ群ＳＳの検出結果に基づいて、必要に応じて上記各モータを制御してガイド棒ＧＢ１とステージ本体７１との位置関係を調整する。
なお、本実施の形態においては、前述のようにフォーク部７０Ｂを構成する６つの固定子ＴＸ、ＴＹ１、ＴＹ２、ＴＹ３、ＴＺ１、ＴＺ２及びガイド棒ＧＢ２は、フォーク部７０Ａを構成する６つの固定子ＳＸ、ＳＹ１、ＳＹ２、ＳＹ３、ＳＺ１、ＳＺ２及びガイド棒ＧＢ１とそれぞれ同様に構成され、且つ対称の配置となっていることから、ウエハステージＷＳＴ１は、一方のフォーク部７０Ａのみならず、他方のフォーク部７０Ｂに対しても、反対方向から上記と同様に係合可能である。
この場合、ウエハステージＷＳＴ１の可動子ＤＸと固定子ＴＸ、可動子ＤＹ１と固定子ＴＹ１、可動子ＤＹ２と固定子ＴＹ２、可動子ＤＹ３と固定子ＴＹ３、可動子ＤＺ１と固定子ＴＺ１、可動子ＤＺ２と固定子ＴＺ２がそれぞれ係合する。
また、ウエハステージＷＳＴ２は、ウエハステージＷＳＴ１と同様の構成を有しているため詳述はしないが、フォーク７０Ａ、７０Ｂのいずれに対しても着脱自在となっている。
一方のウエハステージＷＳＴ１の上面（＋Ｚ側の面）には、図２に示されるように、Ｙ軸方向の一側（−Ｙ側）の端部に、Ｘ軸方向に延びるＹ移動鏡ＭＹ１が固定され、Ｘ軸方向の一側（＋Ｘ側）の端部に、Ｙ軸方向に延びるＸ移動鏡ＭＸ１が固定されている。移動鏡ＭＹ１、ＭＸ１の各反射面には、Ｙ干渉計１１６、Ｘ干渉計１４６からの干渉計ビーム（測長ビーム）がそれぞれ投射される。そして、Ｙ干渉計１１６、Ｘ干渉計１４６で各反射面からの反射光を受光することにより、各反射面の基準位置（一般には投影光学系側面や、アライメント系の側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）からの変位が計測され、これによりウエハステージＷＳＴ１の２次元位置が計測される。
同様に、ウエハステージＷＳＴ２の上面には、Ｙ軸方向の一側（−Ｙ側）の端部に、Ｘ軸方向に延びるＹ移動鏡ＭＹ２が固定され、Ｘ軸方向の一側（＋Ｘ側）の端部に、Ｙ軸方向に延びるＸ移動鏡ＭＸ２が固定されている。移動鏡ＭＹ２、ＭＸ２の各反射面には、Ｙ干渉計１１８、Ｘ干渉計１４８からの干渉計ビーム（測長ビーム）がそれぞれ投射される。そして、前述と同様に、Ｙ干渉計１１８、Ｘ干渉計１４８で各反射面からの反射光を受光することによりウエハステージＷＳＴ２の２次元位置が計測される。
図１に戻り、前記照明系１２は、光源、及び照明光学系を含み、その内部に配置された視野絞り（マスキングブレード又はレチクルブラインド）で規定される矩形又は円弧状の照明領域ＩＡＲにエネルギビームとしての照明光ＩＬを照射し、回路パターンが形成されたレチクルＲを均一な照度で照明する。ここで、照明系ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）などの遠視外光、あるいはＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光などが用いられる。
前記レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、レチクル駆動部２２によって照明系１２の光軸（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内でＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθＺ方向（Ｚ軸周りの回転方向）に微小駆動可能であるとともに、不図示のレチクルステージ定盤の上面に沿って所定の走査方向（Ｙ軸方向）に指定された走査速度で駆動可能となっている。なお、レチクルステージ駆動部２２は、リニアモータ、ボイスコイルモータ等を駆動源とする機構であるが、図１では図示の便宜上から単なるブロックとして示されている。なお、レチクルステージＲＳＴとしては、Ｙ軸方向に一次元駆動する粗動ステージと、該粗動ステージに対してレチクルＲを少なくとも３自由度方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向）に微小駆動可能な微動ステージとを有する粗微動構造のステージを採用してもよい。
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置（θＺ回転を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、レチクル干渉計と称する）１６によって、レチクルステージＲＳＴ端部に形成された（又は設けられた）反射面を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報（θＺ回転量（ヨーイング量）などの回転情報を含む）は、主制御装置５０に出力される。主制御装置５０では、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動部２２を介してレチクルステージＲＳＴを駆動制御する。
前記投影光学系ＰＬとしては、物体面側（レチクル側）と像面側（ウエハ側）の両方がテレセントリックでその投影倍率が１／４（又は１／５）の縮小系が用いられている。このため、レチクルＲに照明系１２から照明光（紫外パルス光）ＩＬが照射されると、レチクルＲ上に形成された回路パターン領域のうちの紫外パルス光によって照明された部分からの結像光束が投影光学系ＰＬに入射し、その照明光ＩＬの照明領域ＩＡＲ内の回路パターンの像（部分倒立像）が紫外パルス光の各パルス照射の度に投影光学系ＰＬの像面側の視野中央にＸ軸方向に細長いスリット状（又は矩形状（多角形））に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置されたウエハＷ１又はＷ２上の複数のショット領域の中の一つのレジスト層に縮小転写される。
投影光学系ＰＬとしては、照明光ＩＬとしてＫｒＦエキシマレーザ光又はＡｒＦエキシマレーザ光などを用いる場合には、屈折光学素子（レンズ素子）のみから成る屈折系が主として用いられるが、照明光ＩＬとしてＦ２レーザ光を用いる場合には、例えば特開平３−２８２５２７号公報に開示されるような、屈折光学素子と反射光学素子（凹面鏡やビームスプリッタ等）とを組み合わせた、いわゆるカタディオプトリック系（反射屈折系）、あるいは反射光学素子のみから成る反射系が主として用いられる。ただし、Ｆ２レーザ光を用いる場合には、屈折系を用いることは可能である。
図１に戻り、投影光学系ＰＬの＋Ｙ側には、オフアクシス方式のアライメント系ＡＬＧが、投影光学系ＰＬの光軸（レチクルパターン像の投影中心とほぼ一致）より所定距離だけ離れた位置に設置されている。このアライメント系ＡＬＧは、ＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ Ｓｔｅｐ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系、ＦＩＡ（Ｆｉｌｅｄ Ｉｍａｇｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系、ＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系の３種類のアライメントセンサを有しており、基準マーク板上の基準マーク及びウエハ上のアライメントマークのＸ、Ｙ２次元方向の位置計測を行なうことが可能である。ここで、ＬＳＡ系は、レーザ光をマークに照射して、回折・散乱された光を利用してマーク位置を計測する最も汎用性のあるセンサであり、従来から幅広いプロセスウエハに使用される。ＦＩＡ系は、ハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測するセンサであり、アルミ層やウエハ表面の非対称マークに有効に使用される。また、ＬＩＡ系は、回折格子状のマークに周波数をわずかに変えたレーザ光を２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させて、その位相からマークの位置情報を検出するセンサであり、低段差や表面荒れウエハに有効に使用される。本実施形態では、これら３種類のアライメントセンサを、適宜目的に応じて使い分け、ウエハ上の３点の一次元マークの位置を検出してウエハの概略位置計測を行なういわゆるサーチアライメントや、ウエハ上の各ショット領域の正確な位置計測を行なうファインアライメント等を行なうようになっている。
また、図１では図示が省略されているが、投影光学系ＰＬ、アライメント系ＡＬＧのそれぞれには、合焦位置を調べるためのオートフォーカス／オートレベリング計測機構（以下、「ＡＦ／ＡＬ系」という）がそれぞれ設けられている。このように、投影光学系ＰＬ及びアライメント系ＡＬＧのそれぞれに、オートフォーカス／オートレベリング計測機構を設けた露光装置の構成は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報に詳細に開示されており、公知であるから、ここではこれ以上の説明を省略する。従って、本実施形態では、上記特開平１０−２１４７８３号公報に記載の露光装置と同様に、アライメント系ＡＬＧによるアライメントセンサの計測時に、露光時と同様のＡＦ／ＡＬ系の計測、制御によるオートフォーカス／オートレベリングを実行しつつアライメントマークの位置計測を行なうことにより、高精度なアライメント計測が可能になる。換言すれば、露光時とアライメント時との間で、ステージの姿勢によるオフセット（誤差）が発生しなくなる。
図６には、本実施形態に係る露光装置１０の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御する主制御装置５０及び、この主制御装置５０に計測結果を出力する各種計測機器及び、これらの計測結果に基づいて駆動される各種駆動装置から構成される。
なお、以下の説明では、主制御装置５０の制御により各種駆動装置が駆動される点については記載を省略する。
続いて、本実施形態に係る露光装置１０におけるステージ装置２０の動作について説明する。なお、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の動作が同様であるため、ここでは、一方のウエハステージＷＳＴ１の例を用いて説明する。
露光動作やアライメント動作により、ウエハステージＷＳＴ１をＹ軸方向に移動させる際、主制御装置５０はＹリニアモータＹＭ１を長ストロークで駆動するとともに、Ｙ軸リニアモータＬＹ１〜ＬＹ３を微小駆動する。
また、ステップ移動等によりウエハステージＷＳＴ１をＸ軸方向に移動させる際、主制御装置５０は、ＸリニアモータＸＭ１を長ストロークで駆動するとともに、Ｘ軸微動モータＶＸを微小駆動する。
このウエハステージＷＳＴ１のＸ軸方向への移動時、特に加速又は減速する際にウエハステージＷＳＴ１の慣性力により、Ｘ粗動ステージ６３Ａには推力に応じたモーメント負荷が加わる。例えば、図７Ａに示すように、加速時にＸリニアモータＸＭ１の可動子８８Ａを−Ｘ側へ駆動した際には、ウエハステージＷＳＴ１に関して＋Ｘ側への慣性力が作用するため、結果としてＸ粗動ステージ６３ＡにはＺ軸と平行な軸に関して反時計回り方向のモーメント負荷が加わる。
ここで、Ｙステージ７２Ａは、連結部材６５ＡによりＺ軸と平行な軸周りに回転自在にＹスライダ６９Ａに結合しているため、Ｘ粗動ステージ６３Ａに加わったモーメント負荷はエアパッド７３Ａを介してＹステージ７２Ａに伝わり、Ｙステージ７２Ａが連結部材６５Ａを回転中心として回転する。すなわち、ウエハステージＷＳＴ１のＸ軸方向への移動に伴って生じるモーメント負荷に対して、Ｙステージ７２Ａがカウンタマスとして機能するため、Ｘ粗動ステージ６３Ａ（エアパッド７３Ａ）に加わるモーメント負荷が緩和される。
例えばＸ粗動ステージ６３Ａのイナーシャ（慣性モーメント）をＩｘ、Ｙステージ７２ＡのイナーシャをＩｙとすると、Ｙステージ７２Ａがカウンタマスとして機能して回転することで、エアパッド７３Ａに加わるモーメント負荷は、Ｉｙ／（Ｉｘ＋Ｉｙ）倍に緩和される。
同様に、ウエハステージＷＳＴ１の減速時には、図７Ｂに示すように、ウエハステージＷＳＴ１に関して−Ｘ側への慣性力が作用するため、結果としてＸ粗動ステージ６３ＡにはＺ軸と平行な軸に関して時計回り方向のモーメント負荷が加わるが、Ｙステージ７２Ａがカウンタマスとして、連結部材６５Ａを回転中心として回転するため、Ｘ粗動ステージ６３Ａ（エアパッド７３Ａ）に加わるモーメント負荷が緩和される。
なお、ウエハステージＷＳＴ１の加速、減速によりＹステージ７２Ａ及びＸ粗動ステージ６３Ａが回転した場合でも、ウエハステージＷＳＴ１は、主制御装置５０の制御の下、干渉計１１６、１４６の計測結果に基づいてＸ軸微動モータＶＸ、Ｙ軸リニアモータＬＹ１〜ＬＹ３、Ｚ軸微動モータＶＺ１，ＶＺ２の駆動により、その位置、姿勢を制御される。
また、Ｙステージ７２Ａがカウンタマスとして機能して、モーメント負荷が緩和されてもエアパッド７３Ａにおける許容値に達しない場合等には、主制御装置５０はＹリニアモータＹＭ１の可動子８４Ａ、８４Ａを制御して、エアパッド７３Ａに加わる負荷を逃がす方向に駆動する。具体的には、図８中、時間とＸ軸方向への推力との関係を示す上側のグラフのように、エアパッド７３Ａに加わる負荷が大きくて危険な範囲Ｆｋに到る推力でＸリニアモータＸＭ１を駆動する際には、主制御装置５０は推力が範囲ＦｋにあるときにＹステージ７２Ａの回転を促進するように、エンコーダー６４Ａ及びロータリーエンコーダ７４Ａの計測結果をモニタしつつ、ＹリニアモータＹＭ１の中、加速時には＋Ｘ側の可動子８４Ａを−Ｙ側に駆動（トルクを入力）するとともに、−Ｘ側の可動子８４Ａを＋Ｙ側に駆動する（つまり、一対のＹリニアモータＹＭ１、ＹＭ１を差動する）。
これにより、エアパッド７３Ａに加わる負荷は一層緩和され、さらに可動子８４Ａ、８４Ａの推力を調整することで、負荷をゼロとすることも可能である。
なお、減速時においては、加速時とは逆に推力が範囲Ｆｋにあるときに、ＹリニアモータＹＭ１の中、＋Ｘ側の可動子８４Ａを＋Ｙ側に駆動するとともに、−Ｘ側の可動子８４Ａを−Ｙ側に駆動する。
ここで、エアパッド７３Ａに加わる負荷を緩和するために、可動子８４Ａ、８４Ａを駆動する際の推力（入力トルク）について説明する。
まず、ウエハステージＷＳＴ１の移動に伴う粗動ステージ６３Ａ及びＹステージ７２Ａの回転運動は、図９に示すバネマス系にモデル化できる。
すなわち、このバネマス系においては、質量ｍｃのＸ粗動ステージ６３Ａと質量ｍｙのＹステージ７２Ａとが定数ｋのバネ系としてのエアパッド７３Ａを介して連結されている。そして、ウエハステージＷＳＴ１の駆動時に粗動ステージ６３Ａに力Ｆｃが加わった際の変位をＸｃ、ＹリニアモータＹＭ１（可動子８４Ａ）により推力ＦｙでＹステージ７２Ａを駆動した際の変位をＸｙとすると、エアパッド７３Ａに加わる負荷Ｆｐは下式で表される。
Ｆｐ＝ｋ×（Ｘｃ−Ｘｙ）
ここで、力Ｆｃ（ｓ）から負荷Ｆｐ（ｓ）への力の伝達関数をＧｃ（ｓ）、推力Ｆｙ（ｓ）から負荷Ｆｐ（ｓ）への力の伝達関数をＧｙ（ｓ）とすると下式が成り立つ。
Ｆｐ（ｓ）＝Ｇｃ（ｓ）×Ｆｃ（ｓ）＋Ｇｙ（ｓ）×Ｆｙ（ｓ） …（Ａ）
そして、Ｇｃ（ｓ）、Ｆｃ（ｓ）、Ｇｙ（ｓ）については既知であるため、エアパッド７３Ａに過負荷がかからない値Ｆｐ（ｓ）となるように、式（Ａ）に基づいて可動子８４Ａの推力Ｆｙ（ｓ）を設定すればよい。
なお、粗動ステージ６３Ａの質量をｍｃ、Ｙステージ７２Ａの質量をｍｙとすると、伝達関数Ｇｃ（ｓ）は下記の式（Ｂ）で示され、伝達関数Ｇｙ（ｓ）は下記の式（Ｃ）で示される。そして、低周波域においては、式（Ａ）〜（Ｃ）から式（Ｄ）が導かれる。
Figure 2005048325
Figure 2005048325
Figure 2005048325
例えば、式（Ｄ）から明らかなように、Ｆｙ＝（−ｍｙ／ｍｃ）×Ｆｃとなる推力でＹリニアモータＹＭ１を駆動することにより、エアパッド７３Ａに加わる負荷Ｆｐをゼロとすることが可能となる。
また、可動子８４Ａ、８４Ａを駆動せずにＹステージ７２Ａをカウンタマスとしてのみ機能させる場合、Ｆｙ＝０となるため、エアパッド７３Ａに加わる負荷Ｆｐは式（Ｅ）で表される。
Figure 2005048325
 この場合でも、式（Ｅ）から明らかなように、Ｙステージ７２Ａが駆動しない場合（Ｆｐ＝Ｆｃ）と比較して、エアパッド７３Ａに加わる負荷Ｆｐを緩和することが可能となる。
次に、露光装置１０における露光動作とアライメント動作との並行処理を含む一連の動作について図１０Ａ乃至図１２Ｂを参照して説明する。
図１０Ａには、ウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対して露光動作が行われるのと並行して、ウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２に対してウエハアライメント動作が行われている状態が示されている。
この図１０Ａに先立って、所定のローディングポジションにウエハステージＷＳＴ２があるときに、不図示のウエハローダによって、ウエハステージＷＳＴ２上に載置されていた露光済みのウエハのアンロード及び新たなウエハＷ２のウエハステージＷＳＴ２上へのロード（即ちウエハ交換）が行われる。
そして、主制御装置５０は、干渉計１１８、１４８（図１０Ａ〜１０Ｃでは不図示、図２参照）の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴ２のＸＹ面内の位置を管理しつつ、アライメント系ＡＬＧを用いて、ウエハＷ２上の特定の複数のショット領域（サンプルショット領域）に付設されたアライメントマーク（サンプルマーク）の位置情報を検出する。
次いで、主制御装置５０は、その検出結果とその特定ショット領域の設計上の位置座標とに基づいて、例えば特開昭６１−４４４２９号公報等に開示される最小二乗法を用いた統計演算によりウエハＷ２上の全てのショット領域の配列座標を求めるＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式のウエハアライメント計測を実施する。また、この場合、主制御装置５０は、サンプルマークの位置情検出に前後して、ウエハステージＷＳＴ２上の基準マーク板（不図示）の第１基準マークの位置情報を検出する。そして、主制御装置５０は、先に求めたウエハＷ２上の全てのショット領域の配列座標を、第１基準マークの位置を原点とする位置座標に変換する。
なお、上記のウエハ交換、ウエハアライメントの際、主制御装置５０は、干渉計１１８、１４８による検出結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴ２をＸ軸リニアモータＸＭ２及び一対のＹ軸リニアモータＹＭ２、ＹＭ２を介して長ストロークで駆動するとともに、ウエハステージＷＳＴ２を前述の６自由度駆動機構を介してフォーク部７０Ｂに対して相対的にＸ、Ｙ、Ｚ、θＸ、θＹ、θＺ方向に関して微小駆動する。なお、Ｚ、θＸ、θＹ方向の駆動に際しては、前述のＡＦ／ＡＬ系の計測結果が考慮される。
このように、ウエハステージＷＳＴ２側でウエハ交換、ウエハアライメントが実行される。このウエハ交換、ウエハアライメントと並行して、ウエハステージＷＳＴ１側では、既に行われたウエハアライメント結果に基づいてウエハステージＷＳＴ１上に載置されたウエハＷ１上の各ショット領域の露光のための加速開始位置にウエハステージＷＳＴ１を移動させるショット間ステッピング動作と、レチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）とウエハＷ１（ウエハステージＷＳＴ１）とをＹ軸方向に相対走査して、レチクルＲに形成されたパターンをウエハＷ１上のショット領域に投影光学系ＰＬを介して転写する走査露光動作とを繰り返す、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。
上記のステップ・アンド・スキャン方式の露光動作の開始に先立って、主制御装置５０は、干渉計１１６、１４６（図１０Ａ〜１０Ｃでは不図示、図２参照）の計測結果に基づいてウエハステージＷＳＴ１の位置を管理しつつ、ウエハステージＷＳＴ１上の不図示の基準マーク板上の第２の基準マークとレチクルＲ上のレチクルアライメントマークとをレチクルアライメント系を用いて計測する。そして、主制御装置５０では、その計測結果と上記ウエハアライメントの結果とに基づいてウエハＷ１上の各ショット領域の露光のための加速開始位置にウエハステージＷＳＴ１を移動させる。
上記のステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴ１をＸ軸リニアモータＸＭ１及び一対のＹ軸リニアモータＹＭ１、ＹＭ１を介して長ストロークで駆動するとともに、ウエハステージＷＳＴ１を前述の６自由度駆動機構を介してフォーク部７０Ａに対して相対的にＸ、Ｙ、Ｚ、θＸ、θＹ、θＺ方向に関して微小駆動する。なお、Ｚ、θＸ、θＹ方向の駆動に際しては、前述のＡＦ／ＡＬ系の計測結果が考慮される。また、この露光動作そのものの手順等は、通常のスキャニング・ステッパと同様であるので、これ以上の詳細な説明は省略する。
上述したウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２に対するウエハアライメント動作と、ウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対する露光動作とでは、通常はウエハアライメント動作が先に終了する。そこで、主制御装置５０は、ウエハアライメントの終了後、Ｘ軸リニアモータＸＭ２及び一対のＹ軸リニアモータＹＭ２、ＹＭ２を介してウエハステージＷＳＴ２を＋Ｙ方向及び−Ｘ方向に駆動する。そして、ウエハステージＷＳＴ２を所定の待機位置（図１０Ｂに示されるウエハステージＷＳＴ２の位置）に移動させ、その位置で待機させる。
その後、ウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対する露光動作が終了すると、主制御装置５０は、Ｘ軸リニアモータＸＭ１及び一対のＹ軸リニアモータＹＭ１を介してウエハステージＷＳＴ１を＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向に移動させる。図１０Ｂには、この移動完了後の状態が示されている。
次いで、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴ１側の上記６自由度機構を構成するフォーク部７０Ａの各固定子への電流供給を停止する。これにより、Ｚ軸微動モータＶＺ１、ＶＺ２の固定子ＳＺ１、ＳＺ２への電流供給も停止され、ウエハステージＷＳＴ１をＺ軸方向に非接触支持する支持力（駆動力）も解除され、ウエハステージＷＳＴ１は定盤ＳＢ上に載置される。この状態から、主制御装置５０は一対のＹ軸リニアモータＹＭ１を介してＸ軸リニアモータＸＭ１及びフォーク部７０Ａを−Ｙ方向に移動させる。これにより、ウエハステージＷＳＴ１がフォーク部７０Ａから離脱する。図１０Ｃには、Ｘ軸リニアモータＸＭ１及びフォーク部７０Ａの−Ｙ方向への移動が終了し、ウエハステージＷＳＴ１がフォーク部７０Ａから離脱した状態が示されている。
次いで、主制御装置５０は、Ｘ軸リニアモータＸＭ１、Ｙ軸リニアモータＹＭ１を介してＸ粗動ステージ６３Ａと一体でフォーク部７０Ａを−Ｘ方向及び＋Ｙ方向に移動させるとともに、一対のＹ軸リニアモータＹＭ２を介してウエハステージＷＳＴ２と一体でフォーク部７０Ｂが設けられたＸ粗動ステージ６３Ｂを−Ｙ方向に移動させる。そして、図１１Ａに示されるように、フォーク部７０Ａの＋Ｙ側端部とフォーク部７０Ｂの−Ｙ側端部とを最接近（又は接触）させる。これにより、フォーク部７０Ａ、７０Ｂの固定子同士、ガイド棒同士が数μｍ〜数ｍｍ程度のクリアランスを介して接近し、見かけ上一体に連結される。
そして、フォーク部７０Ａ、７０Ｂが連結された状態で、主制御装置５０は、フォーク部７０Ｂを構成する固定子ＴＹ１〜ＴＹ３が有する各電機子コイル、及びフォーク部７０Ａを構成する固定子ＳＹ１〜ＳＹ３が有する各電機子コイルに順次電流を供給し、ウエハステージＷＳＴ２をフォーク部７０Ｂ（及び７０Ａ）に対して−Ｙ方向に移動させる。
これにより、ウエハステージＷＳＴ２は、フォーク部７０Ｂからフォーク部７０Ａに受け渡される。図１１Ｂには、このウエハステージＷＳＴ２の受け渡しの途中の状態が示されている。
この受け渡し（移動）の際には、ウエハステージＷＳＴ２とフォーク部７０Ａ，７０Ｂとの位置関係がガイド棒ＧＢ１、ＧＢ２に設けられたセンサ群ＳＳにより計測されるので、フォーク部７０Ａ、７０Ｂの位置が所定の位置から多少ずれた場合でも、そのセンサ群ＳＳの検出結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴ２を６自由度機構により微小駆動（位置調整）することで、フォーク部７０Ａからフォーク部７０ＢへのウエハステージＷＳＴ２の受け渡しを非接触で、且つ高速で行うことが可能である。
そして、ウエハステージＷＳＴ２がフォーク部７０Ａに完全に渡された段階で、主制御装置５０は干渉計１１６、１４６の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴ２の位置を管理しつつ、ウエハステージＷＳＴ２上の不図示の基準マーク板上の一対の基準マークとレチクルＲ上の一対のレチクルアライメントマークを前述のレチクルアライメント系を用いて計測する。そして、主制御装置５０では、その計測結果と先に行われたウエハアライメントの結果とに基づいてウエハＷ２上の第１ショット領域の露光のための加速開始位置にウエハステージＷＳＴ１を移動させる。その後は、ウエハＷ２に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が上記ウエハＷ１に対する露光と同様にして行われる。
この一方、主制御装置５０は、上記のウエハステージＷＳＴ２のフォーク部７０Ｂからフォーク部７０Ａへの受け渡しの終了により、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のいずれとも係合せず、フリーの状態となっているフォーク部７０ＢをＸ粗動ステージ６３Ｂと一体で、Ｙ軸リニアモータＹＭ２、Ｘ軸リニアモータＸＭ２を介して、定盤ＳＢ上に載置されているウエハステージＷＳＴ１に接近するように移動する（図１１Ｃ参照）。
そして、ウエハステージＷＳＴ１とフォーク部７０ＢとのＸ軸方向の位置が一致した図１１Ｃの状態から、主制御装置５０はウエハステージＷＳＴ１とフォーク部７０Ｂとが係合するように、Ｙ軸リニアモータＹＭ２を介して、フォーク部７０ＢをＸ粗動ステージ６３Ｂと一体で−Ｙ方向に駆動し、図１２Ａの状態とする。この場合に、ウエハステージＷＳＴ１に形成された貫通孔７５（図４Ｂ参照）に前記ガイド棒ＧＢ２が挿入された状態でガイド棒ＧＢ２に設けられたセンサ群を介して、ガイド棒ＧＢ２とステージ本体７１との位置関係を検出することができるため、主制御装置５０は、この検出結果に基づいてウエハステージＷＳＴ１とフォーク部７０Ｂとの関係を調整しつつ、フォーク部７０Ｂを駆動することが可能である。このようにして、ウエハステージＷＳＴ１がフォーク部７０Ｂに係合した段階で、主制御装置５０は６自由度機構を構成するＺ軸モータに＋Ｚ方向の駆動力を発生させ、フォーク部７０ＢがウエハステージＷＳＴ１を非接触で支持するように、その駆動力を制御する。
その後、主制御装置５０はウエハステージＷＳＴ１上に載置された露光済みのウエハＷ１と次の露光対象であるウエハＷ３（図１２Ｂ参照）との交換を行うとともに、ウエハＷ３のウエハアライメント動作が上記と同様に実施される。
このようにして、本実施の形態の露光装置１０では、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の交換を行いつつ、一方のウエハステージ上のウエハに対する露光動作と、他のウエハステージ上でのウエハ交換及びウエハアライメント動作とが、同時並行処理にて行われる。
これら露光動作、ウエハ交換及びウエハアライメント動作においてウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２がＸ方向に移動した際には、その移動方向及び加速度に応じてＹステージ７２Ａ、７２Ｂが回転することで、Ｘ粗動ステージ６３Ａ（エアパッド７３Ａ）に加わるモーメント負荷が緩和される。
以上のように、本実施の形態では、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸ軸方向の移動に際して、Ｙステージ７２Ａ、７２Ｂにモーメント負荷が加わる場合でも、Ｙステージ７２Ａ、７２Ｂが連結部材６５Ａ、６５Ｂを回転中心として回転してカウンタマスとして機能するため、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂすなわちエアパッド７３Ａ、７３Ｂに加わる負荷を軽減することが可能になる。そのため、本実施の形態では、エアパッド７３Ａ、７３Ｂにギャップつぶれが生じることを防止できるため、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３ＢとＹステージ７２Ａ、７２Ｂとが接触して損傷してしまうことを回避でき、装置の安全性を向上させることができる。
さらに、本実施の形態では、エアパッド７３Ａ、７３Ｂに加わる負荷が大きい場合には、ＹリニアモータＹＭ１、ＹＭ２を駆動してＹステージ７２Ａ、７２Ｂの回転を促進するため、エアパッド７３Ａ、７３Ｂに加わる負荷を効果的に緩和することが可能となり、装置の安全性を一層高めることができる。また、本実施の形態では、上記Ｙステージ７２Ａ、７２Ｂを回転可能とするためには、連結部材６５Ａ、６５Ｂを用いて可動子８４Ａ、８４Ｂ（Ｙスライダ６９Ａ、６９Ｂ）と連結するだけであり、また、Ｙステージ７２Ａ、７２Ｂをアクティブに回転させる際にはＹリニアモータＹＭ１、ＹＭ２を差動させるだけなので、特殊な装置を別途設けることがなく装置の小型化及び低価格化にも寄与することが可能である。
（第２実施形態）
続いて、本発明のステージ駆動方法に係る第２実施形態について説明する。
上記第１実施形態では、Ｙリニアモータの差動によりＹステージ７２Ａ、７２Ｂを回転させることでエアパッド７３Ａ、７３Ｂに加わる負荷を軽減させていたが、この方法では、ウエハステージが連続して同一方向に移動した場合等には回転方向も同一となるため、回転量が積算されてＹステージ７２Ａ、７２Ｂが大きく傾いてしまう事態が生じる可能性がある。
そのため、本実施の形態においては、露光中にＹステージ７２Ａ、７２Ｂの姿勢を補正するステップを設ける場合について図１３及び図１４Ａ、１４Ｂを参照して説明する。
図１３中、時間とＸ軸方向への推力との関係を示す上側のグラフにおいては、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２がＸ軸方向に移動するステップ工程と、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２（のいずれか）がレチクルＲとともにＹ軸方向に同期移動する露光工程とが交互に繰り返して行われる。このステップ工程においては、図８を用いて説明したように、エアパッドに加わる負荷が大きくて危険な範囲Ｆｋに到る推力でＸリニアモータを駆動する際には、主制御装置５０はＹステージの回転を促進するように、Ｙリニアモータを差動状態で駆動する。
そして、主制御装置５０は、ウエハステージにＸ軸方向への推力が加わらない露光ステップにおいて、換言すると、次のステップ工程（ステージ駆動）の前に、先のステップ工程でＹステージに加えた回転方向とは逆の回転方向にＹステージを回転させるようにＹリニアモータを駆動する。Ｙリニアモータによるこのときの入力トルクの経時変化を図１３中、下側のグラフに符号Ｔで示す。この図に示すように、Ｙステージの姿勢補正は、次のステップ工程前に完了させればよいため、急峻、且つ絶対値が大きなトルクを加えないように、入力トルクは露光ステップ全体に亘って加えられる。
ここで、一回のステップ工程でＹステージが回転する角度を＋θ（反時計回り方向を＋方向とする）とすると、主制御装置５０はステップ工程前にＹリニアモータを駆動して、Ｙステージを−θ／２だけ回転させる。すなわち、主制御装置５０は、ステップ移動によりＹステージが回転する方向と逆方向に、且つステップ移動で生じる回転角度の半分の量を、ステップ工程前に予め回転させておく。
例えば、図７に示したように、ウエハステージＷＳＴ１が−Ｘ軸方向へステップ移動する際には、Ｙステージ７２Ａは、連結部材６５Ａを中心として時計回りに回転する。そのため、主制御装置５０は、ステップ工程前に図１４Ａに示すように、Ｙステージ７２Ａを反時計回り方向に角度θ／２で回転させておく。このようにしておくことで、ステップ工程を経た後に、Ｙステージ７２Ａは時計回りに角度θ回転して、図１４Ｂに示すように、Ｘ軸方向に対して−θ／２傾いた状態となる。つまり、Ｙステージは、ステップ工程で角度θ回転した際にも、Ｘ軸方向を基準とする−θ／２〜＋θ／２の角度範囲で回転することになる。
このように、本実施の形態では、ステップ工程前にＹステージを逆方向に回転して姿勢を補正しておくので、ステップ工程が連続する場合でも、Ｙステージの回転が蓄積されることはない。また、本実施の形態では、露光工程においてＹステージの姿勢補正を実施するので、補正を行うための工程を別途設ける必要がなくなり、生産性の低下を防止することができる。
なお、上述したＹステージの姿勢補正は、ステップ工程前であれば必ずしも露光中に実施する必要はない。また、ステップ工程であっても、Ｙステージの姿勢補正動作に含めて行ってもよい。
また、上記実施の形態では、一方のステージでの露光動作に係るステップ工程について説明したが、他方のステージでのウエハ交換及びウエハアライメント動作に係るステップ工程（ステージのＸ軸方向への移動工程）についても、露光動作時と同様に、ウエハステージのステップ移動によりＹステージが回転した際には、次のステップ移動前にＹステージの姿勢を補正すればよく、特に、一回のステップ移動で生じる回転量の半分の角度で逆の回転方向に回転させておくことが好ましい。
また、上記実施の形態では、ＹリニアモータＹＭ１、ＹＭ２（の可動子８４Ａ、８４Ｂ）がガイド部６８Ａ、６８Ｂに沿って移動し、Ｙステージ７２Ａ、７２Ｂが可動子８４Ａ、８４Ｂと一体的に移動するＹスライダ６９Ａ、６９Ｂに対してＺ軸と平行な軸周りに回転自在に連結される構成としたが、これに限定されるものではなく、ガイド部６８Ａ、６８Ｂ及びＹスライダ６９Ａ、６９Ｂを設けない、いわゆるガイドレス方式とすることも可能である。この場合、Ｙステージ７２Ａ、７２Ｂの両端に可動子８４Ａ、８４Ｂがそれぞれ固定状態で設けられることになるが、図８や図１３に示した、ウエハステージのＸ軸方向の推力と、この推力に応じてＹリニアモータに加えるトルクとの関係を予め求めておき、ウエハステージのステップ工程では、主制御装置５０が可動子８４Ａ、８４ＢとＹステージ７２Ａ、７２Ｂとの相対位置関係と、求めた上記の関係とに基づいて一対のＹリニアモータを差動させることにより、上記第１、第２実施形態と同様に、エアパッドに加わる負荷を軽減することが可能である。
なお、上記実施の形態における連結部材６５Ａ、６５Ｂとしては、ラジアルベアリングの他に、ユニバーサルジョイント、弾性ヒンジ等を用いることができる。
また、上記実施の形態では、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２がＸ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂに対して着脱自在（交換可能）な構成として説明したが、これに限られるものではなく、例えば一体的に構成されたウエハステージＷＳＴ１、Ｘ粗動ステージ６３Ａ及びウエハステージＷＳＴ２、Ｘ粗動ステージ６３Ｂがそれぞれ独立して移動して、露光動作やウエハ交換及びアライメント動作を並行して処理する構成としてもよい。また、ウエハステージの台数も２基に限定されず、１基のみ用いる構成や、３基以上を用いる構成としてもよい。
また、上記実施の形態では、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が共通のステージ定盤ＳＢにより移動可能に支持される構成としたが、それぞれ個別の定盤に支持される２枚定盤形式を採用することも可能である。
また、上記実施の形態では、本発明のステージ装置をウエハステージに適用する構成としたが、レチクルステージＲＳＴに適用することも可能である。
また、上記実施形態では、一方のウエハステージ上で１枚のレチクルのパターンを用いて露光を行っている間に、他方のウエハステージ上でウエハ交換、アライメント等を行う場合について説明したが、これに限らず、例えば特開平１０−２１４７８３号に開示されるように、２枚のレチクルを搭載可能なレチクルステージを用いて、一方のウエハステージ上で２枚のレチクルのパターンを用いて二重露光を行っている間に、他方のウエハステージ上でウエハ交換、アライメント等を並行して行うようにしても良い。このようにすると、同時並行処理によりスループットをあまり低下させることなく、二重露光により高解像度とＤＯＦ（焦点深度）の向上効果とを得ることができる。
なお、上記実施形態では、本発明に係るステージ装置が、スキャニング・ステッパに適用された場合について例示したが、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではなく、本発明に係るステージ装置は、マスクと基板とを静止した状態で露光を行うステッパ等の静止型の露光装置にも好適に適用できるものである。このような場合であっても、ステージ装置により安全性を向上することができる。
勿論、本発明は、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子、プラズマディスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられる、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）の製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。
また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、ＥＵＶ露光装置では反射型マスクが用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。
さらに、本発明に係るステージ装置は、露光装置に限らず、その他の基板の処理装置（例えば、レーザリペア装置、基板検査装置その他）、あるいはその他の精密機械における試料の位置決め装置にも広く適用できる。
投影光学系ＰＬとしては、光源としてＡｒＦエキシマレーザ光源あるいはＫｒＦエキシマレーザ光源を用いる場合には、屈折光学素子（レンズ素子）のみから成る屈折系が主として用いられるが、Ｆ２レーザ光源、Ａｒ２レーザ光源等を用いる場合には、例えば特開平３−２８２５２７号公報に開示されているような、屈折光学素子と反射光学素子（凹面鏡やビームスプリッタ等）とを組み合わせたいわゆるカタディオプトリック系（反射屈折系）、あるいは反射光学素子のみから成る反射光学系が主として用いられる。但し、Ｆ２レーザ光源を用いる場合に、屈折系を用いることは可能である。
また、上記実施形態では、投影光学系として縮小系を用いる場合について説明したが、投影光学系は等倍系および拡大系のいずれでも良い。さらに、反射屈折型の投影光学系としては、前述したものに限らず、例えば円形イメージフィールドを有し、かつ物体面側、及び像面側が共にテレセントリックであるとともに、その投影倍率が１／４倍又は１／５倍となる縮小系を用いても良い。また、この反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置の場合、照明光の照射領域が投影光学系の視野内でその光軸をほぼ中心とし、かつレチクル又はウエハの走査方向とほぼ直交する方向に沿って延びる矩形スリット状に規定されるタイプであっても良い。かかる反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置によれば、例えば波長１５７ｎｍのＦ２レーザ光を露光用照明光として用いても１００ｎｍＬ／Ｓパターン程度の微細パターンをウエハ上に高精度に転写することが可能である。
また、本発明に係る露光装置における露光用光学系としては、投影光学系に限らず、Ｘ線光学系、電子光学系等の荷電粒子線光学系を用いることもできる。例えば、電子光学系を用いる場合には、光学系は電子レンズ及び偏向器を含んで構成することができ、電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。なお、電子線が通過する光路は真空状態にすることはいうまでもない。
更に、電子光学系を用いる露光装置に本発明を適用する場合、マスクを用いる構成としても良いし、マスクを用いずに電子線による直接描画により基板上にパターンを形成する構成としても良い。すなわち、本発明は、露光用光学系として電子光学系を用いる電子ビーム露光装置であれば、ペンシルビーム方式、可変成形ビーム方式、セルプロジェクション方式、ブランキング・アパーチャ方式、及びＥＢＰＳのいずれのタイプであっても、適用が可能である。
また、本発明に係る露光装置では、露光用照明光として、前述した遠紫外域、真空紫外域の光に限らず、波長５〜３０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域のＥＵＶ光を用いても良い。また、例えば真空紫外光としては、ＡｒＦエキシマレーザ光やＦ２レーザ光などが用いられるが、これに限らず、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）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良い。
例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。特に発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。
また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
上記実施形態のように基板ステージやレチクルステージにリニアモータを用いる場合においてエアベアリングを用いたエア浮上型に限られず、ローレンツ力を用いた磁気浮上型を用いてもよい。
基板ステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報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。また、レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報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。
以上のように、本願実施形態の露光装置は、本願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。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。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。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。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。なお、露光装置の製造は温度及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。
半導体デバイスは、図１５に示すように、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（ウエハ）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基板処理ステップ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。
本発明のステージ駆動方法及びステージ装置では、ステージを第１方向に駆動する際に推力に応じた負荷がガイド部に加わった場合、その負荷に抗することなく負荷が加わる方向（定盤表面と直交する軸周りの方向）にガイド部を回転させることにより、カウンターマスとして負荷を吸収することができる。そのため、ステージとガイド部との間のギャップつぶれを生じさせず、損傷等の発生も抑えることができる。
また、本発明の露光装置では、露光処理にあたってマスクステージまたは基板ステージを駆動する際に推力に応じた負荷がガイド部に加わった場合でも、ギャップつぶれを生じさせず、損傷等の発生を抑えることができる。

Claims (12)

  1. 第１方向に延びたガイド部に沿ってステージを定盤の表面で駆動するステージ駆動方法であって、
    前記第１方向へ前記ステージを駆動する際の推力に応じて、前記ガイド部を前記表面と直交する軸周りに回転させるステップを含むことを特徴とするステージ駆動方法。
  2. 請求項１記載のステージ駆動方法において、
    前記ガイド部の両端に該ガイド部を前記第１方向と交叉する第２方向に駆動する一対の駆動装置を設け、
    前記一対の駆動装置の差動により前記ガイド部を前記軸周りに回転させることを特徴とするステージ駆動方法。
  3. 請求項２記載のステージ駆動方法において、
    前記一対の駆動装置の少なくとも一方と前記ガイド部との相対位置関係を検出するステップを含むことを特徴とするステージ駆動方法。
  4. 請求項１に記載のステージ駆動方法において、
    前記ステージの駆動前に前記軸周りの回転方向とは逆の回転方向に前記ガイド部を回転させるステップを含むことを特徴とするステージ駆動方法。
  5. 請求項１に記載のステージ駆動方法において、
    前記ステージを前記ガイド部から着脱するステップを含むことを特徴とするステージ駆動方法。
  6. 第１方向に延びたガイド部に沿ってステージを定盤の表面で駆動するステージ装置であって、
    前記第１方向へ前記ステージを駆動する際の推力に応じて、前記ガイド部を前記表面と直交する軸周りに回転駆動する回転駆動装置を備えることを特徴とするステージ装置。
  7. 請求項６記載のステージ装置において、
    前記ガイド部の両端に該ガイド部を前記第１方向と交叉する第２方向に駆動する一対の駆動装置を設け、
    前記一対の駆動装置の差動により前記ガイド部を前記軸周りに回転させることを特徴とするステージ装置。
  8. 請求項６記載のステージ装置において、
    前記ステージと前記ガイド部とはそれぞれ複数設けられることを特徴とするステージ装置。
  9. 請求項６記載のステージ装置において、
    前記ステージは前記ガイド部に対して着脱自在に設けられることを特徴とするステージ装置。
  10. 請求項６記載のステージ装置において、
    前記ステージが前記第１方向に移動していない際に前記軸周りの回転方向とは逆の回転方向に前記ガイド部を回転させる駆動装置を備えたことを特徴とするステージ装置。
  11. 請求項６記載のステージ装置において、
    前記ステージは、前記ガイド部に片持ち支持された片持ちステージであることを特徴とするステージ装置。
  12. 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であって、
    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６記載のステージ装置が用いられることを特徴とする露光装置。
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