JP2002343850A

JP2002343850A - ステージ装置および露光装置

Info

Publication number: JP2002343850A
Application number: JP2001145325A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Yoshimoto; 宏充吉元
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2002-11-29

Abstract

(57)【要約】【課題】移動体の移動に際して、この移動体に保持さ
れる基板の位置ずれを防止する。【解決手段】保持面に基板Ｒを保持して移動する移動
体Ｈを備える。保持面に沿って基板Ｒに力を付与する付
勢装置１６、１７と、移動体Ｈの移動に伴う基板Ｒの慣
性力に基づいて付勢装置１６、１７を制御する制御装置
とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクやウエハ、
ガラス基板等の基板を保持する移動体が移動するステー
ジ装置、およびこのステージ装置に保持されたマスクと
感光基板とを用いて露光処理を行う露光装置に関し、特
に半導体集積回路や液晶ディスプレイ等のデバイスを製
造する際に、リソグラフィ工程で用いて好適なステージ
装置および露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子又は液晶表示素子
等をフォトリソグラフィ工程で製造する場合に、種々の
露光装置が使用されているが、現在では、フォトマスク
又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパタ
ーン像を、投影光学系を介して表面にフォトレジスト等
の感光剤が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基
板上に転写する投影露光装置が一般的に使用されてい
る。近年では、この投影露光装置として、基板を２次元
的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この基板ステ
ージにより基板を歩進（ステッピング）させて、レチク
ルのパターン像を基板上の各ショット領域に順次露光す
る動作を繰り返す、いわゆるステップ・アンド・リピー
ト方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパー）が主
流となっている。

【０００３】最近になって、このステッパー等の静止型
露光装置に改良を加えた、ステップ・アンド・スキャン
方式の投影露光装置（例えば特開平７−１７６４６８号
公報に記載された様な走査型露光装置）も比較的多く用
いられるようになってきた。このステップ・アンド・ス
キャン方式の投影露光装置（スキャニング・ステッパ
ー）は、ステッパーに比べると大フィールドをより小さ
な光学系で露光できるため、投影光学系の製造が容易で
あると供に、大フィールド露光によるショット数の減少
により高スループットが期待出来ることや、投影光学系
に対してレチクル及びウエハを相対走査することで平均
化効果があり、ディストーションや焦点深度の向上が期
待出来る等のメリットがある。さらに、半導体素子の集
積度が１６Ｍ（メガ）から６４ＭのＤＲＡＭ、更に将来
的には２５６Ｍ、１Ｇ（ギガ）というように時代ととも
に高くなるのに伴い、大フィールドが必須になるため、
ステッパーに代わってスキャン型投影露光装置が主流に
なるであろうと言われている。

【０００４】これらの露光装置、例えば半導体デバイス
製造に用いられる半導体露光装置では、レチクルやウエ
ハはステージ装置におけるホルダにそれぞれ保持されて
２次元的に移動する。図１０に、従来のステージ装置の
中、レチクルステージの一例を簡略的に示す。

【０００５】この図に示すレチクルステージは、マスク
としてのレチクル（基板）Ｒを保持するレチクルホルダ
Ｈを備えており、レチクル保持面ＳにはレチクルＲとの
間に吸引路Ｋが設けられ、この吸引路Ｋに接続された負
圧吸引装置Ｖにより負圧吸引（真空吸引）することで、
レチクルＲをホルダＨの保持面Ｓに吸着させ、その吸着
力を垂直抗力とした静止摩擦力によってレチクルＲを保
持している。そして、レチクルＲは、上記のステップ移
動や走査移動の際に駆動されるレチクルホルダＨを介し
て、保持面Ｓにおける吸着力を垂直抗力成分とした静止
摩擦力によって推力を得る構成になっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のステージ装置および露光装置には、以下
のような問題が存在する。ステップ・アンド・スキャン
方式の露光装置のレチクルステージでは、まず静止状態
においてｎｍオーダでのレチクル基準の位置合わせ（ア
ライメント）を行い、その後レチクルホルダＨに付属す
る移動鏡との間の距離を計測する干渉計の計測結果を用
いてレチクルＲの動的な位置決め・制御を行うため、加
速、減速を伴うステージ移動時にも、移動鏡が設置され
たレチクルホルダＨとレチクルＲとの相対位置関係をｎ
ｍオーダに保持する必要がある。また、スループットを
向上させて生産性を高めるために、近年ではステージ移
動時の加速度が大きくなる傾向にある。

【０００７】図１１に示すように、レチクルホルダＨと
レチクルＲとを加減速するための推力Ｆｄは、モータ等
の不図示の駆動装置によりレチクルホルダＨに付与され
る。レチクルＲは、既述したように、保持面Ｓにおける
吸着力を垂直抗力成分とした静止摩擦力Ｆｍによってレ
チクルホルダＨを介して推力を得るが、レチクルＲには
加減速に必要な推力方向と反対側に慣性力Ｆｉが作用す
るため、保持面Ｓにはこの慣性力Ｆｉに相当分のせん断
力Ｆｓが発生する。このせん断力Ｆｓが静止摩擦力Ｆｍ
を超えた場合には、レチクルＲとレチクルホルダＨとの
間に相対位置ずれが生じることになる。

【０００８】これに対し、レチクルＲが規格品であり重
量を小さくすることができないため、従来ではレチクル
ステージにおいて加速度を上げるために、吸着面積を広
くすることで垂直抗力を上げる方法が採られてきた。と
ころが、レチクルＲは、露光光を透過する必要があり、
図１２に示すように、パターン領域ＰＡを避けて保持面
Ｓを配置しなければならないため、パターン領域ＰＡの
占有率が高い現状ではレチクルＲに対する吸着面積を広
くする方法では限界がある。従って、吸着力による垂直
抗力にも限界があり、垂直抗力に比例する静止摩擦力の
みに依存するレチクル保持ではさらなる高加速度化を推
し進めることが困難となっている。しかも、保持面Ｓに
静止摩擦力以下のせん断力を加えてもレチクルＲとホル
ダＨとの間の相対位置関係が変化しないというレベルで
の静止摩擦係数は、ｎｍオーダを問題とする測定におい
て通常考えられるｍｍ、μｍオーダで測定される静止摩
擦係数に対して小さくなることが分かっている。

【０００９】そこで、このような高加速度状態における
相対位置ずれ防止としては、一般的には図１３に示すよ
うに、レチクルＲを挟んだ進行方向両側からクランプ部
材Ｃ、Ｃでクランプする方法が考えられている。しか
し、この場合、図１４に示すように、前後からクランプ
してしまうと結局クランプ力が釣り合ってしまい、クラ
ンプ部材Ｃの剛性を持ったバネＢにより両側から釣り合
い位置で支持している状態と等価になる。このようなバ
ネＢで表される系においては、相対位置ずれを防止する
力を発生させる条件はＦ＝ｋｘ（ｋはバネ定数、ｘは変
位）で示されるが、この変位ｘがｎｍオーダしか許容さ
れない場合、相対位置ずれ防止のために必要なバネ定数
ｋ（すなわちクランプ部の剛性）は膨大なものとなり現
実には成立しない。これは、進行方向左右両側からクラ
ンプした場合も同様である。

【００１０】さらに、レチクルＲを保持面Ｓの上方から
押さえ付けることにより垂直抗力を増加させて静止摩擦
力を大きくする方法もあるが、レチクルＲの上方からの
力と、その力を発生させる機構の支点反力とが同軸上で
働かない限り、たとえセラミックスでレチクルホルダＨ
を形成したとしても、高加速時に必要な静止摩擦力を得
るために必要な力をレチクルＲに掛けると数百ｎｍオー
ダでホルダＨを撓ませることになり、ホルダＨに吸着し
ているレチクルＲもそれに倣って撓むことにより、露光
時の収差となって現出してしまう。このような同軸条件
を満たしてレチクルＲを押さえ付ける構造を採ること
は、吸着部配管等の存在とスペースの問題から設計的に
非常に困難となる。

【００１１】しかも、ホルダＨ上でレチクルＲが押さえ
付けられる箇所周辺は、通常平面度が保証されているわ
けではないので、上方から押さえ付けた場合、どこがレ
チクルＲと接触するかが不明であり、上記の同軸条件を
満たすことが困難でレチクルＲの歪みとなって現れる危
険性が高い。また、このような同軸条件を満たす設計が
できたとしても、レチクルＲとホルダＨとの間の静止摩
擦力が小さいため、充分な垂直抗力を得るために大きな
力を加える必要が生じ、これもまたレチクルを歪ませる
原因となる。

【００１２】このように、レチクルＲとホルダＨとの相
対位置ずれが発生すると、レチクルのアライメント精度
が著しく低下する等の問題が生じてしまう。また、レチ
クルＲに歪みが発生しても収差等によりパターンの転写
精度が低下し、所定の露光精度を満足できないという問
題が発生する。

【００１３】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、移動体の移動に際してこの移動体に保持さ
れる基板の位置ずれを防止することが可能なステージ装
置を提供するとともに、当該ステージ装置を備えること
で移動速度の高速化を図りスループットを向上させるこ
とが可能な露光装置を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】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８に対応
付けした以下の構成を採用している。本発明のステージ
装置は、保持面（Ｓ）に基板（Ｒ）を保持して移動する
移動体（Ｈ）を備えたステージ装置（４）であって、保
持面（Ｓ）に沿って基板（Ｒ）に力を付与する付勢装置
（１６、１７）と、移動体（Ｈ）の移動に伴う基板
（Ｒ）の慣性力に基づいて付勢装置（１６、１７）を制
御する制御装置（１８）とを有することを特徴とするも
のである。

【００１５】従って、本発明のステージ装置では、移動
体（Ｈ）の移動に伴って基板（Ｒ）に慣性力が加わった
ときに、慣性力の作用する方向と逆方向に力を付与する
ことで、この慣性力を相殺または低減させることができ
る。このとき、付与する力の大きさを制御することで、
保持面（Ｓ）に作用するせん断力を静止摩擦力以下に抑
えることが可能になり、吸着力による静止摩擦力のみで
は保持しきれない程度の高加速度が掛かったときにも、
基板（Ｒ）と移動体（Ｈ）との間の相対位置関係を静止
状態に維持することができる。

【００１６】また、本発明の露光装置は、マスクステー
ジ（２）に保持されたマスク（Ｒ）のパターンを基板ス
テージ（５）に保持された感光基板（Ｗ）に露光する露
光装置（１）において、マスクステージ（２）と基板ス
テージ（５）との少なくとも一方のステージとして、請
求項１から５のいずれかに記載されたステージ装置
（４）が用いられることを特徴とするものである。

【００１７】従って、本発明の露光装置では、マスク
（Ｒ）やウエハ（Ｗ）等の基板が位置ずれを生じること
なく、ステージ上により確実に固定保持されるので、特
にマスクステージ（２）の移動速度を高速化して露光装
置のスループットを向上させることが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のステージ装置およ
び露光装置の第１の実施形態を、図１ないし図６を参照
して説明する。ここでは、例えば露光装置として、レチ
クルとウエハとを同期移動しつつ、レチクルに形成され
た半導体デバイスの回路パターンをウエハ上に転写す
る、スキャニング・ステッパを使用する場合の例を用い
て説明する。また、この露光装置においては、本発明の
ステージ装置をレチクルステージに適用するものとす
る。なお、これらの図において、従来例として示した図
１０乃至図１４と同一の構成要素には同一符号を付し、
その説明を省略する。

【００１９】図１に示す露光装置１は、光源（不図示）
からの露光用照明光によりマスクとしてのレチクル（基
板）Ｒ上の矩形状（あるいは円弧状）の照明領域を均一
な照度で照明する照明光学系ＩＵと、レチクルＲを保持
して移動するレチクルステージ（マスクステージ）２お
よび該レチクルステージ２を支持するレチクル定盤３を
含むステージ装置４と、レチクルＲから射出される照明
光をウエハ（感光基板）Ｗ上に投影する投影光学系ＰＬ
と、ウエハＷを保持して移動するウエハステージ（基板
ステージ）５および該ウエハステージ５を保持するウエ
ハ定盤６を含むステージ装置７と、上記ステージ装置４
および投影光学系ＰＬを支持するリアクションフレーム
８とから概略構成されている。なお、ここで投影光学系
ＰＬの光軸方向をＺ方向とし、このＺ方向と直交する方
向でレチクルＲとウエハＷの同期移動方向をＹ方向と
し、非同期移動方向をＸ方向とする。また、それぞれの
軸周りの回転方向をθＺ、θＹ、θＸとする。

【００２０】照明光学系ＩＵは、リアクションフレーム
８の上面に固定された支持コラム９によって支持され
る。なお、露光用照明光としては、例えば超高圧水銀ラ
ンプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線）および
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１９
３ｎｍ）およびＦ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真
空紫外光（ＶＵＶ）などが用いられる。

【００２１】リアクションフレーム８は、床面に水平に
載置されたベースプレート１０上に設置されており、そ
の上部側および下部側には、内側に向けて突出する段部
８ａおよび８ｂがそれぞれ形成されている。

【００２２】ステージ装置４の中、レチクル定盤３は、
各コーナーにおいてリアクションフレーム８の段部８ａ
に防振ユニット１１を介してほぼ水平に支持されており
（なお、紙面奥側の防振ユニットについては図示せ
ず）、その中央部にはレチクルＲに形成されたパターン
像が通過する開口３ａが形成されている。なお、レチク
ル定盤３の材料として金属やセラミックスを用いること
ができる。防振ユニット１１は、内圧が調整可能なエア
マウント１２とボイスコイルモータ１３とが段部８ａ上
に直列に配置された構成になっている。これら防振ユニ
ット１１によって、ベースプレート１０およびリアクシ
ョンフレーム８を介してレチクル定盤３に伝わる微振動
がマイクロＧレベルで絶縁されるようになっている（Ｇ
は重力加速度）。

【００２３】レチクルステージ２は、レチクル定盤３に
沿って２次元的に移動可能に支持されるレチクルホルダ
（移動体）Ｈを備えている。レチクルホルダＨの底面に
は、複数のエアベアリング（エアパッド）１４が固定さ
れており、これらのエアベアリング１４によってレチク
ルホルダＨがレチクル定盤３上に数ミクロン程度のクリ
アランスを介して浮上支持されている。また、レチクル
ホルダＨの中央部には、レチクル定盤３の開口３ａと連
通し、レチクルＲのパターン像が通過する開口２ａが形
成されている。

【００２４】レチクルホルダＨについて詳述すると、図
２に示すように、レチクルホルダ２は、下面側端縁に設
けられたエアガイド５１がレチクル定盤３の上面に固定
されＹ軸方向に延びる一対のＹガイド５２、５２に沿っ
て移動することによってＹ軸方向に案内されるようにな
っている。また、各エアガイド５１は、これらＹガイド
５２、５２に対して不図示のエアベアリングによって非
接触で支持されている。レチクルホルダＨの＋Ｘ側端縁
には可動子２１が突設されており、また、レチクル定盤
３上には支持部材１９を介してＹ軸方向に延びる固定子
２０が可動子２１に対向して支持されている。そして、
これら可動子２１および固定子２０によってムービング
コイル型のリニアモータ１５が構成されており、可動子
２１が固定子２０との間の電磁気的相互作用により駆動
されることで、レチクルホルダＨはＹ方向に移動する。
なお、固定子２０は、レチクル定盤３上に代えて、リア
クションフレーム８に設けてもよい。固定子２０をリア
クションフレーム８に設ける場合には、固定子２０をリ
アクションフレーム８に固定して、レチクルホルダＨの
移動により固定子２０に作用する反力をリアクションフ
レーム８を介して床に逃がしてもよい。

【００２５】また、図示しないものの、レチクルホルダ
Ｈの−Ｙ方向の端部には、コーナキューブからなる一対
のＹ移動鏡がＸ方向に間隔をあけて固定され、また、レ
チクルホルダＨの＋Ｘ方向の端部には、Ｙ方向に延びる
平面ミラーからなるＸ移動鏡が固定されている。そし
て、これら移動鏡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、レチクルホルダＨ（ひいてはレチ
クルＲ）のＸ、Ｙ、θＺ（Ｚ軸回りの回転）方向の位置
が高精度に計測される。なお、レチクルホルダの材質と
しては、金属やコージェライトまたはＳｉＣからなる低
熱膨張のセラミックスを用いることができる。

【００２６】コージェライト系セラミックスは、通常、
２ＭｇＯ−２Ａｌ₂Ｏ₃−５ＳｉＯ₂の組成からなるもの
であり、金属酸化物を所定比率で配合した後（または添
加物なしで）、所定形状に成形後、１３００〜１５５０
℃の酸化性雰囲気中で焼成することにより製作できる。
このコージェライト系セラミックスは、添加物なしの場
合で０．１×１０^-6／℃の熱膨張係数を有し、コージェ
ライトに対してＹ（イットリウム）または希土類元素
（例えばＥｒ、Ｙｂ、Ｓｍ、Ｌｕ、Ｃｅ）のうちの少な
くとも１種を酸化物換算で３〜１５重量％の割合で添加
することにより、１．０×１０^-6／℃以下の熱膨張係数
で、且つ高いヤング率を示すものになる。

【００２７】また、レチクルホルダＨの上面には、Ｙ方
向に延設されレチクルＲを吸着保持する保持部２２がＸ
方向に所定間隔をあけて突設されている。図３に示すよ
うに、保持部２２には、レチクルＲを保持する保持面Ｓ
に開口させて吸引路Ｋが形成されている。この吸引路Ｋ
には負圧吸引装置Ｖが接続されており、保持面Ｓにレチ
クルＲが載置された状態で吸引路Ｋを負圧吸引すること
でレチクルＲを保持面Ｓに吸着保持する構成になってい
る。

【００２８】一方、図２及び図３に示すように、レチク
ルホルダＨ上には、レチクルＲを挟んだＹ方向両側に位
置して、付勢装置としてのアクチュエータ１６（＋Ｙ
側）及び１７（−Ｙ側）がそれぞれＸ方向に間隔をあけ
て、且つ保持部２２の近傍に配置されている。アクチュ
エータ（第１付勢装置）１６は、レチクルＲの側面に対
して保持面Ｓに沿って−Ｙ方向の補助力（または後述す
る付勢力）を付与するものであって、ＶＣＭ（ボイスコ
イルモータ）、ＥＩコア、ロータリモータ等によって構
成されている。同様に、アクチュエータ（第２付勢装
置）１７は、レチクルＲの側面に対して保持面Ｓに沿っ
て＋Ｙ方向の補助力（または後述する付勢力）を付与す
るものである。レチクルＲを挟んだアクチュエータ１
６、１７は、上記補助力（または付勢力）をＹ方向に沿
った同軸上で付与するように配置されている。これらア
クチュエータ１６、１７の駆動は、制御装置１８により
それぞれ独立して制御される（図４参照）。

【００２９】図１に戻り、投影光学系ＰＬとして、ここ
では物体面（レチクルＲ）側と像面（ウエハＷ）側の両
方がテレセントリックで円形の投影視野を有し、石英や
蛍石を光学硝材とした屈折光学素子（レンズ素子）から
なる１／４（または１／５）縮小倍率の屈折光学系が使
用されている。このため、レチクルＲに照明光が照射さ
れると、レチクルＲ上の回路パターンのうち、照明光で
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、その回路パターンの部分倒立像が投影光学系ＰＬの
像面側の円形視野の中央にスリット状に制限されて結像
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Ｗ
上の複数のショット領域のうち、１つのショット領域表
面のレジスト層に縮小転写される。

【００３０】投影光学系ＰＬの鏡筒部の外周には、該鏡
筒部に一体化されたフランジ２３が設けられている。そ
して、投影光学系ＰＬは、リアクションフレーム８の段
部８ｂに防振ユニット２４を介してほぼ水平に支持され
た鋳物等で構成された鏡筒定盤２５に、光軸方向をＺ方
向として上方から挿入されるとともに、フランジ２３が
係合している。なお、鏡筒定盤２５として、高剛性・低
熱膨張のセラミックス材を用いてもよい。

【００３１】フランジ２３の素材としては、低熱膨張の
材質、例えばインバー（Ｉｎｖｅｒ；ニッケル３６％、
マンガン０．２５％、および微量の炭素と他の元素を含
む鉄からなる低膨張の合金）が用いられている。このフ
ランジ２３は、投影光学系ＰＬを鏡筒定盤２５に対して
点と面とＶ溝とを介して３点で支持する、いわゆるキネ
マティック支持マウントを構成している。このようなキ
ネマティック支持構造を採用すると、投影光学系ＰＬの
鏡筒定盤２５に対する組み付けが容易で、しかも組み付
け後の鏡筒定盤２５および投影光学系ＰＬの振動、温度
変化等に起因する応力を最も効果的に軽減できるという
利点がある。

【００３２】防振ユニット２４は、鏡筒定盤２５の各コ
ーナーに配置され（なお、紙面奥側の防振ユニットにつ
いては図示せず）、内圧が調整可能なエアマウント２６
とボイスコイルモータ２７とが段部８ｂ上に直列に配置
された構成になっている。これら防振ユニット２４によ
って、ベースプレート１０およびリアクションフレーム
８を介して鏡筒定盤２５（ひいては投影光学系ＰＬ）に
伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようにな
っている。

【００３３】ステージ装置７は、ウエハステージ５、こ
のウエハステージ５をＸＹ平面に沿った２次元方向に移
動可能に支持するウエハ定盤６、ウエハステージ５と一
体的に設けられウエハＷを吸着保持するウエハホルダＳ
Ｔ、これらウエハステージ５およびウエハホルダＳＴを
相対移動自在に支持するＸガイドバーＸＧを主体に構成
されている。ウエハステージ５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（エアパッド）２８
が固定されており、これらのエアベアリング２８によっ
てウエハステージ５がウエハ定盤６上に、例えば数ミク
ロン程度のクリアランスを介して浮上支持されている。

【００３４】ウエハ定盤６は、ベースプレート１０の上
方に、防振ユニット２９を介してほぼ水平に支持されて
いる。防振ユニット２９は、ウエハ定盤６の各コーナー
に配置され（なお、紙面奥側の防振ユニットについては
図示せず）、内圧が調整可能なエアマウント３０とボイ
スコイルモータ３１とがベースプレート１０上に並列に
配置された構成になっている。これら防振ユニット２９
によって、ベースプレート１０を介してウエハ定盤６に
伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようにな
っている。

【００３５】図５に示すように、ＸガイドバーＸＧは、
Ｘ方向に沿った長尺形状を呈しており、その長さ方向両
端には電機子ユニットからなる可動子３６，３６がそれ
ぞれ設けられている。これらの可動子３６，３６に対応
する磁石ユニットを有する固定子３７，３７は、ベース
プレート１０に突設された支持部３２、３２に設けられ
ている（図１参照、なお図１では可動子３６および固定
子３７を簡略して図示している）。そして、これら可動
子３６および固定子３７によってムービングコイル型の
リニアモータ３３、３３が構成されており、可動子３６
が固定子３７との間の電磁気的相互作用により駆動され
ることで、ＸガイドバーＸＧはＹ方向に移動するととも
に、リニアモータ３３、３３の駆動を調整することでθ
Ｚ方向に回転移動する。すなわち、このリニアモータ３
３によってＸガイドバーＸＧとほぼ一体的にウエハステ
ージ５（およびウエハホルダＳＴ）がＹ方向およびθＺ
方向に駆動されるようになっている。

【００３６】また、ＸガイドバーＸＧの−Ｘ方向側に
は、Ｘトリムモータ３４の可動子が取り付けられてい
る。Ｘトリムモータ３４は、Ｘ方向に推力を発生するこ
とでＸガイドバーＸＧのＸ方向の位置を調整するもので
あって、その固定子（不図示）はリアクションフレーム
８に設けられている。このため、ウエハステージ５をＸ
方向に駆動する際の反力は、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。

【００３７】ウエハホルダＳＴは、ＸガイドバーＸＧと
の間にＺ方向に所定量のギャップを維持する磁石および
アクチュエータからなる磁気ガイドを介して、Ｘガイド
バーＸＧにＸ方向に相対移動自在に非接触で支持・保持
されている。また、ウエハホルダＳＴは、Ｘガイドバー
ＸＧに埋設されたＸリニアモータ３５による電磁気的相
互作用によりＸ方向に駆動される。なお、ウエハホルダ
ＳＴは、上記レチクルホルダＨと同様の材料で構成され
ている。ウエハホルダＳＴ上の側縁には、Ｙ方向に沿っ
て延設された移動鏡４３と、Ｘ方向に沿って延設された
移動鏡４８とが配設されており、これら移動鏡に対して
測長ビームを照射する３つのレーザ干渉計（移動鏡４３
に対して一つ、移動鏡４８に対して二つ；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、ウエハ
ホルダＳＴ（ひいてはウエハＷ）のＸ、Ｙ、θＺ（Ｚ軸
回りの回転）方向の位置が高精度に計測される。

【００３８】さらに、投影光学系ＰＬのフランジ２３に
は、異なる３カ所に３つのレーザ干渉計４５が固定され
ている（ただし、図１においてはこれらのレーザ干渉計
のうち１つが代表的に示されている）。各レーザ干渉計
４５に対向する鏡筒定盤２５の部分には、開口２５ａが
それぞれ形成されており、これらの開口２５ａを介して
各レーザ干渉計４５からＺ方向のレーザビーム（測長ビ
ーム）がウエハ定盤６に向けて照射される。ウエハ定盤
６の上面の各測長ビームの対向位置には、反射面がそれ
ぞれ形成されている。このため、上記３つのレーザ干渉
計４５によってウエハ定盤６の異なる３点のＺ位置がフ
ランジ２３を基準としてそれぞれ計測される（ただし、
図１においては、ウエハステージ５上のウエハＷの中央
のショット領域が投影光学系ＰＬの光軸の直下にある状
態が示されているため、測長ビームがウエハステージ５
で遮られた状態になっている）。なお、ウエハホルダＳ
Ｔの上面に反射面を形成して、この反射面上の異なる３
点のＺ方向位置を投影光学系ＰＬまたはフランジ２３を
基準として計測する干渉計を設けてもよい。

【００３９】図４に露光装置１における制御ブロック図
を示す。この図に示すように、制御装置１８には、レチ
クル用レーザ干渉計、ウエハ用レーザ干渉計の計測結果
が入力する。また、制御装置１８には、ショット領域の
配列位置や露光順序、同期走査の位置、速度等に関する
露光データ（レシピ）が入力されており、制御装置１８
は干渉計の計測結果や露光データに基づいて、リニアモ
ータ１５、３３、３５やＸトリムモータ３４、アクチュ
エータ１６、１７等の駆動を制御する。

【００４０】次に、上記のように構成されたステージ装
置および露光装置の中、まずステージ装置４の動作につ
いて説明する。ここでは、制御装置１８の制御により、
リニアモータ１５を介してレチクルＲおよびレチクルホ
ルダＨを−Ｙ方向に移動させるものとする。

【００４１】同期走査前、レチクルＲは、レチクルホル
ダＨの保持面Ｓに吸着保持されるが、このとき、図６
（ｂ）に示すように、アクチュエータ１６、１７は双方
とも保持面Ｓにおける静止摩擦力を超えず、且つレチク
ルＲが歪まない程度の弱い付勢力ＦｆをレチクルＲに対
してそれぞれ付与する。これにより、レチクルホルダＨ
の加減速時にアクチュエータ１６、１７がレチクルＲに
対して離間したり当接したりすることで、レチクルＲに
対して衝撃を与えることを防止し、衝撃に起因する相対
位置ずれの発生を防ぐことができる。

【００４２】次に、同期走査開始等の加速時、リニアモ
ータ１５を介してレチクルホルダＨには、図６（ａ）に
示すように、−Ｙ方向の推力Ｆｄが付与される。このと
き、レチクルＲには、推力Ｆｄ（及びレチクルＲ、レチ
クルホルダＨの質量）に応じて慣性力Ｆｉが＋Ｙ方向に
作用する。そして、制御装置１８は、レチクルＲに対し
てアクチュエータ１７により＋Ｙ方向に上記付勢力Ｆｆ
を付与させるとともに、アクチュエータ１６により慣性
力Ｆｉと付勢力Ｆｆとを足し合わせた力と釣り合う大き
さの補助力Ｆｈを−Ｙ方向に付与させるようにアクチュ
エータ１６、１７をそれぞれ個別に制御する。これによ
り、レチクルホルダＨの加速に伴って保持面Ｓにおける
静止摩擦力Ｆｍを超えるせん断力がレチクルＲに加わる
ことを阻止できる。

【００４３】なお、アクチュエータ１６によりレチクル
Ｒに付与される補助力Ｆｈは、必ずしもＦｈ＝Ｆｉ＋Ｆ
ｆを満足する必要はなく、慣性力Ｆｉと付勢力Ｆｆとを
足し合わせた力と、アクチュエータ１６による補助力Ｆ
ｈとの差が静止摩擦力Ｆｍ以下となる下式を満足すれば
よい。｜Ｆｈ−（Ｆｉ＋Ｆｆ）｜≦Ｆｍ …（１）

【００４４】そして、レチクルＲおよびレチクルホルダ
Ｈが走査露光を実施する所定の速度に達し等速移動（定
速移動）に移行すると、レチクルＲに加速度が加わらな
くなるため、制御装置１８はアクチュエータ１６の駆動
推力を上記付勢力Ｆｆに低下させる（図６（ｂ）参
照）。これにより、レチクルホルダＨに加わる加速度変
化（推力Ｆｄに対応する加速度→ゼロ）に伴ってアクチ
ュエータ１６がレチクルＲに衝撃を与えることを防止で
きるとともに、アクチュエータ１７が付与する付勢力と
釣り合うことで、アクチュエータ１６、１７の駆動に起
因するせん断力がレチクルＲに加わることを防止でき
る。

【００４５】なお、上記静止時および等速時において
は、アクチュエータ１６、１７がレチクルＲに付与する
付勢力は必ずしも同一である必要はなく、これらの付勢
力の差が静止摩擦力Ｆｍ以内であればよい。

【００４６】一方、走査露光が終了した後の減速時、加
速時とは逆にリニアモータ１５を介してレチクルホルダ
Ｈには、図６（ｃ）に示すように、＋Ｙ方向の推力Ｆｄ
が付与される。このとき、レチクルＲには、推力Ｆｄ
（及びレチクルＲ、レチクルホルダＨの質量）に応じた
慣性力Ｆｉが−Ｙ方向に作用する。そして、制御装置１
８は、レチクルＲに対してアクチュエータ１６により−
Ｙ方向に上記付勢力Ｆｆを付与させるとともに、アクチ
ュエータ１７により慣性力Ｆｉと付勢力Ｆｆとを足し合
わせた力と釣り合う大きさの補助力Ｆｈを＋Ｙ方向に付
与させるようにアクチュエータ１６、１７をそれぞれ個
別に制御する。これにより、レチクルホルダＨの減速に
伴って保持面Ｓにおける静止摩擦力Ｆｍを超えるせん断
力がレチクルＲに加わることを阻止できる。

【００４７】なお、減速時においても加速時と同様に、
アクチュエータ１７によりレチクルＲに付与される補助
力Ｆｈは、必ずしもＦｈ＝Ｆｉ＋Ｆｆを満足する必要は
なく、上記（１）式を満足すればよい。

【００４８】このように、相対位置ずれが生じることな
くレチクルホルダＨに保持されて位置制御されたレチク
ルＲに対しては、上記露光装置１では、露光時に照明光
学系ＩＵからの露光用照明光により、レチクルＲ上の所
定の矩形状の照明領域が均一な照度で照明される。この
照明領域に対してレチクルＲがＹ方向に走査されるのに
同期して、リニアモータ３３の駆動によりウエハホルダ
ＳＴが移動することにより、この照明領域と投影光学系
ＰＬに関して共役な露光領域に対してウエハＷを走査す
る。これにより、レチクルＲのパターン領域を透過した
照明光が投影光学系ＰＬにより１／４倍に縮小され、レ
ジストが塗布されたウエハＷ上に照射される。そして、
ウエハＷ上の露光領域には、レチクルＲのパターンが逐
次転写され、１回の走査でレチクルＲ上のパターン領域
の全面がウエハＷ上のショット領域に転写される。

【００４９】以上のように本実施の形態のステージ装置
および露光装置では、レチクルホルダＨの加減速時に、
レチクルＲの慣性力Ｆｉに応じた補助力Ｆｈをレチクル
Ｒに付与するので、保持面Ｓにおける静止摩擦力Ｆｍを
超えるせん断力がレチクルＲに作用することを抑止で
き、結果としてレチクルＲに相対位置ずれが発生するこ
とを防止できる。また、本実施の形態では、アクチュエ
ータ１６、１７をレチクルＲを挟んだ走査方向両側に配
置することで、走査方向に生じる慣性力を直接的に且つ
効果的に相殺・低下させることができるとともに、補助
力Ｆｈ（または付勢力Ｆｆ）をＹ方向に沿った同軸上で
付与しているので、これらの力Ｆｈ、Ｆｆに起因してせ
ん断力やモーメントがレチクルＲに作用することを防止
できる。

【００５０】従って、従来のように負圧吸着による静止
摩擦力だけでは４Ｇ程度に抑えざるを得なかったレチク
ルホルダＨの加速度を、本実施の形態では１０Ｇ程度に
まで高めた条件下でもレチクルＲの高精度位置決めが可
能になり、露光装置１におけるスループットの向上を実
現することができることに加えて、レチクルＲに対する
位置決めを確保できるので、パターンの転写精度等、所
定の露光精度を維持することができる。

【００５１】さらに、本実施の形態では、レチクルホル
ダＨの加減速時にアクチュエータ１６、１７をそれぞれ
独立して制御してレチクルＲに付勢力Ｆｆを付与してい
るので、アクチュエータ１６、１７がレチクルＲに対し
て離間したり当接したりすることで、レチクルＲに対し
て衝撃を与えることを防止し、衝撃に起因する相対位置
ずれの発生を未然に防ぐことができる。

【００５２】なお、上記実施の形態におけるアクチュエ
ータ１６、１７としては、リニアモータを用いることが
好ましい。この場合、レチクルＲに対して力を付与する
際にアクチュエータ１６、１７がそれぞれ非接触で駆動
されるため、駆動に伴う振動等の外乱によりレチクルＲ
の位置制御性に悪影響を及ぼすことを防止できる。ま
た、レチクルＲを交換する場合には、不図示の退避機構
（例えばリニアモータやエアシリンダなど）によりアク
チュエータ１６、１７をレチクルＲの交換と干渉しない
位置に退避させればよい。さらに、レチクルＲ近傍の温
度変化（リニアモータ１５やアクチュエータ１６、１７
などに起因する）は、露光精度を劣化させる虞があるの
で、レチクルステージ２の移動範囲には、温度制御され
た気体（例えば空気や窒素など）を流すことが望まし
い。

【００５３】図７および図８は、本発明のステージ装置
および露光装置の第２の実施の形態を示す図である。こ
れらの図において、図１乃至図６に示す第１の実施の形
態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、
その説明を省略する。第２の実施の形態と上記の第１の
実施の形態とが異なる点は、付勢装置としてバランスウ
エイト装置を用いたことである。

【００５４】図７に示すように、レチクルホルダＨ上に
は、レチクルＲを挟んだＹ方向両側に位置して、バラン
スウエイト装置３８（＋Ｙ側）及び３９（−Ｙ側）がそ
れぞれＸ方向に間隔をあけて、且つ保持部２２の近傍に
配置されている。バランスウエイト装置３８は、レチク
ルＲの側面に対して保持面Ｓに沿って−Ｙ方向の補助力
（または付勢力）を付与するものであり、バランスウエ
イト装置３９は、レチクルＲの側面に対して保持面Ｓに
沿って＋Ｙ方向の補助力（または付勢力）を付与するも
のであって、これらは上記補助力（または付勢力）をＹ
方向に沿った同軸上で付与するように配置されている。

【００５５】各バランスウエイト装置３８、３９は、レ
チクルホルダＨにＺ方向に立設された回転軸３８ａ、３
９ａと、回転軸３８ａ、３９ａに対してＺ軸回りに回転
自在に支持された棒状の支持部材３８ｂ、３９ｂと、支
持部材３８ｂ、３９ｂの一端に取り付けられた錘部３８
ｃ、３９ｃと、回転軸３８ａ、３９ａを挟んだ支持部材
３８ｂ、３９ｂの他端に取り付けられレチクルＲの側面
を押圧する押圧部３８ｄ、３９ｄと、図８に示すよう
に、押圧部３８ｄ、３９ｄをレチクルＲに向けて付勢す
る圧縮バネ３８ｅ、３９ｅとから構成されている。な
お、符号３８ａ〜３８ｅはバランスウエイト装置３８を
構成し、３９ａ〜３９ｅはバランスウエイト装置３９を
構成することを示している。また、図８においては、便
宜上、回転軸３８ａ、３９ａをＸ方向に沿って配置して
あるように図示している。

【００５６】以下、これらの関係について詳述する。錘
部３８ｃ、３９ｃの質量をＭｃ、押圧部３８ｄ、３９ｄ
の質量をＭｄとし、回転軸３８ａ、３９ａから錘部３８
ｃ、３９ｃの重心までの距離をＬｃ、回転軸３８ａ、３
９ａから押圧部３８ｄ、３９ｄの重心までの距離をＬｄ
とし、圧縮バネ３８ｅ、３９ｅの付勢方向、押圧部３８
ｄ、３９ｄの重心、およびレチクルＲに対して押圧部３
８ｄ、３９ｄに力を付与する方向がＹ軸に平行な同一直
線上にあると仮定する。そして、レチクルホルダＨが推
力Ｆｄに対応する加速度αで−Ｙ方向に移動し、このと
き押圧部３８ｄ、３９ｄがレチクルＲから力Ｆ３８、Ｆ
３９がそれぞれ加わる場合を考える。

【００５７】レチクルホルダＨが図８（ａ）に示すよう
に、−Ｙ方向に移動すると、錘部３８ｃの重心には＋Ｙ
方向に大きさα×Ｍｃの慣性力が作用し、同時に押圧部
３８ｄの重心には＋Ｙ方向に大きさα×Ｍｄの慣性力が
作用する。従って、バランスウエイト装置３８の回転軸
３８ａ回りの回転モーメントの釣り合い式は、左回りを
正とすると、 α×Ｍｃ×Ｌｃ−α×Ｍｄ×Ｌｄ＋Ｆｆ×Ｌｄ−Ｆ３８×Ｌｄ＝０すなわちＦ３８＝Ｆｆ＋α×（Ｍｃ×Ｌｃ−Ｍｄ×Ｌｄ）／Ｌｄ…（２）となる。

【００５８】同様に、錘部３９ｃの重心には＋Ｙ方向に
大きさα×Ｍｃの慣性力が作用し、押圧部３９ｄの重心
には＋Ｙ方向に大きさα×Ｍｄの慣性力が作用する。従
って、バランスウエイト装置３９の回転軸３９ａ回りの
回転モーメントの釣り合い式は、左回りを正とすると、 α×Ｍｃ×Ｌｃ−α×Ｍｄ×Ｌｄ−Ｆｆ×Ｌｄ＋Ｆ３９×Ｌｄ＝０すなわちＦ３９＝Ｆｆ−α×（Ｍｃ×Ｌｃ−Ｍｄ×Ｌｄ）／Ｌｄ…（３）となる。

【００５９】従って、慣性力Ｆｉが作用するレチクルＲ
のＹ方向における力の釣り合い式は、右方向を正とし
て、式（２）、（３）からＦ３８−Ｆｆ−Ｆ３９＝０すなわち２α×（Ｍｃ×Ｌｃ−Ｍｄ×Ｌｄ）／Ｌｄ＝Ｆｆ…（４）となる。レチクルＲの質量をＭＲとすると、Ｆｆ＝α×ＭＲ…（５）となるので、式（４）、（５）からＭＲ＝２×（Ｍｃ×Ｌｃ−Ｍｄ×Ｌｄ）／Ｌｄ…（６）となる。

【００６０】式（６）が成立する状態では、レチクルＲ
にはＹ方向の力が作用しないことになる。つまり、規定
の大きさのレチクルＲを用いる場合には、式（６）に基
づき、レチクルＲの質量ＭＲに応じて錘部３８ｃ、３９
ｃの質量Ｍｃ、押圧部３８ｄ、３９ｄの質量Ｍｄ、回転
軸３８ａ、３９ａから錘部３８ｃ、３９ｃの重心までの
距離Ｌｃ、回転軸３８ａ、３９ａから押圧部３８ｄ、３
９ｄの重心までの距離Ｌｄの各パラメータを適宜選択す
ることによって、加速度αの大きさに拘わらず、レチク
ルＲに作用する慣性力を相殺することが可能になる。

【００６１】また、圧縮バネ３８ｅ、３９ｅの付勢力Ｆ
ｆの大きさが加速度αの大きさに比較して小さいとき
は、レチクルホルダＨの加減速時に、レチクルＲの慣性
力が作用しない側の押圧部３８ｄ、３９ｄがレチクルＲ
から離れる虞があるため、例えば図８（ａ）に示すよう
に、レチクルホルダＨが−Ｙ方向に移動した際には、次
の条件が満たされる必要がある。Ｆｆ＋Ｆ３９＞０ …（７）ここで、式（３）では、付勢力Ｆｆが作用した状態での
力Ｆ３９が示されているが、付勢力Ｆｆが作用していな
いときはＦ３９＝−α×（Ｍｃ×Ｌｃ−Ｍｄ×Ｌｄ）／Ｌｄ …（８）となる。式（７）に式（８）を代入すると、Ｆｆ＞α×（Ｍｃ×Ｌｃ−Ｍｄ×Ｌｄ）／Ｌｄ …（９）となる。

【００６２】従って、式（９）が成立するように各パラ
メータを適宜選択するとともに、圧縮バネ３８ｅ、３９
ｅのバネ定数および撓み量を設定すれば、静止時および
等速移動時はもちろんのこと、加減速時にも押圧部３８
ｄ、３９ｄがレチクルＲから離間しないため、レチクル
Ｒに対して衝撃を与えることを防止し、衝撃に起因する
相対位置ずれの発生を未然に防ぐことができる（図８
（ｂ）参照）。

【００６３】そして、式（６）、（９）が成立する各パ
ラメータに設定されたバランスウエイト装置３８、３９
は、同期走査開始等の加速時、錘部３９ｃの慣性力によ
り押圧部３９ｄがレチクルＲを押圧する力が弱くなり、
錘部３８ｃの慣性力により押圧部３８ｄがレチクルＲを
押圧する力が強くなる。そして、式（６）が成立する状
況下では、これらの力の差がレチクルＲの慣性力Ｆｉと
釣り合うことで、この慣性力Ｆｉ（すなわち、保持面Ｓ
におけるせん断力）が相殺され、レチクルＲに位置ずれ
が発生することはない（図８（ａ）参照）。

【００６４】逆に、減速時、錘部３８ｃの慣性力により
押圧部３８ｄがレチクルＲを押圧する力が弱くなり、錘
部３９ｃの慣性力により押圧部３９ｄがレチクルＲを押
圧する力が強くなる。そして、式（６）が成立する状況
下では、これらの力の差がレチクルＲの慣性力Ｆｉと釣
り合うことで、この慣性力Ｆｉ（すなわち、保持面Ｓに
おけるせん断力）が相殺され、レチクルＲに位置ずれが
発生することはない（図８（ｃ）参照）。

【００６５】なお、本実施形態でも、バランスウエイト
装置３８、３９がレチクルＲに付与する力の差は、必ず
しもレチクルＲの慣性力Ｆｉに釣り合う必要がなく、レ
チクルＲとレチクルホルダＨとの間の静止摩擦力Ｆｍ以
下であればよい。

【００６６】このように、本実施の形態のステージ装置
および露光装置でも、保持面Ｓにおける静止摩擦力Ｆｍ
を超えるせん断力がレチクルＲに作用することを抑止で
き、結果としてレチクルＲに相対位置ずれが発生するこ
とを防止できるとともに、押圧部３８ｄ、３９ｄがレチ
クルＲに対して衝撃を与えることを防止し、衝撃に起因
する相対位置ずれの発生を未然に防ぐことができる。ま
た、高加速度条件下でもレチクルＲの高精度位置決めが
可能になり、露光装置１におけるスループットの向上を
実現できるとともに、所定の露光精度を維持することが
できる。

【００６７】なお、上記実施の形態における、レチクル
ホルダＨへレチクルＲを吸着保持するための吸着機構
は、アクチュエータ１６、１７やバランスウエイト装置
３８、３９の設置により、吸着力を従来より微弱にした
り、もしくは吸着機構自体を排除してもよい。

【００６８】また、上記実施の形態では、本発明のステ
ージ装置をレチクルステージとして用いる構成とした
が、ウエハステージに対して用いてもよい。この場合、
ウエハステージの加減速に伴い、ウエハＷに相対位置ず
れが生じることを防止できる。さらに、上記実施の形態
では、本発明のステージ装置を露光装置１に適用する構
成としたが、これに限定されるものではなく、露光装置
１以外にも基板を保持して移動する機器、例えば転写マ
スクの描画装置、マスクパターンの位置座標測定装置等
の各種精密測定機器にも適用可能である。さらに、上記
実施の形態では、レチクルＲ等の基板を負圧吸引して吸
着保持する構成としたが、静電チャック等の方式で保持
する場合にも適用できる。

【００６９】なお、本実施の形態の基板としては、半導
体デバイス用の半導体ウエハＷのみならず、液晶ディス
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。

【００７０】露光装置１としては、レチクルＲとウエハ
Ｗとを同期移動してレチクルＲ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・ステッパー；USP5,473,410）の他に、
レチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲの
パターンを露光し、ウエハＷ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
ッパー）にも適用することができる。

【００７１】露光装置１の種類としては、ウエハＷに半
導体デバイスパターンを露光する半導体デバイス製造用
の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用の露光装置
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。

【００７２】また、露光用照明光の光源として、超高圧
水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ
線（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦ
エキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ
（１９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）のみなら
ず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができ
る。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、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。さらに、電子線
を用いる場合は、レチクルＲを用いる構成としてもよい
し、レチクルＲを用いずに直接ウエハ上にパターンを形
成する構成としてもよい。また、ＹＡＧレーザや半導体
レーザ等の高周波などを用いてもよい。

【００７３】投影光学系ＰＬの倍率は、縮小系のみなら
ず等倍系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光
学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用
いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過
する材料を用い、Ｆ₂レーザやＸ線を用いる場合は反射
屈折系または屈折系の光学系にし（レチクルＲも反射型
タイプのものを用いる）、また電子線を用いる場合には
光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学
系を用いればよい。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。また、投影光学系
ＰＬを用いることなく、レチクルＲとウエハＷとを密接
させてレチクルＲのパターンを露光するプロキシミティ
露光装置にも適用可能である。

【００７４】ウエハステージ５やレチクルステージ２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。また、各ステージ２、５
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。

【００７５】各ステージ２、５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（永久磁石）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２、５を駆動する平面モータを用
いてもよい。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２、５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２、５の移動
面側（ベース）に設ければよい。

【００７６】以上のように、本願実施形態の露光装置１
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。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。

【００７７】半導体デバイスは、図９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、シリコン材料から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１によりレチ
クルのパターンをウエハに露光するウエハ処理ステップ
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。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るス
テージ装置は、移動体の移動に伴う基板の慣性力に基づ
いて、保持面に沿って基板に付与する力を制御する構成
となっている。これにより、このステージ装置では、保
持面における静止摩擦力を超えるせん断力が基板に作用
することを抑止でき、結果として基板に相対位置ずれが
発生することを防止できるという効果が得られる。

【００７９】請求項２に係るステージ装置は、基板を挟
むように配置された第１、第２付勢装置を有する構成と
なっている。これにより、このステージ装置では、移動
方向に生じる慣性力を直接的に且つ効果的に相殺・低下
させることができるとともに、移動方向に沿った同軸上
で力を付与しているので、これらの力に起因してせん断
力やモーメントが基板に作用することを防止できるとい
う効果を奏する。

【００８０】請求項３に係るステージ装置は、移動体の
加速時と減速時とで第１、第２付勢装置をそれぞれ独立
に制御する構成となっている。これにより、このステー
ジ装置では、第１、第２付勢装置が加減速時に基板に対
して衝撃を与えることを防止し、衝撃に起因する相対位
置ずれの発生を未然に防ぐことができるという効果を奏
する。

【００８１】請求項４に係るステージ装置は、移動体の
定速移動時に、第１、第２付勢装置が所定の付勢力を基
板に付与するように制御する構成となっている。これに
より、このステージ装置では、第１、第２付勢装置が定
速移動時に基板に対して衝撃を与えることを防止し、衝
撃に起因する相対位置ずれの発生を未然に防ぐことがで
きるという効果を奏する。

【００８２】請求項５に係るステージ装置は、付勢装置
がリニアモータである構成となっている。これにより、
このステージ装置では、付勢装置の駆動に伴う振動等の
外乱により基板の位置制御性に悪影響を及ぼすことを防
止できるという効果を奏する。

【００８３】請求項６に係る露光装置は、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、請求項１から５のいずれかに記載されたステージ装
置が用いられる構成となっている。これにより、この露
光装置では、高加速度条件下でも基板の高精度位置決め
が可能になり、露光装置におけるスループットの向上を
実現できるとともに、所定の露光精度を維持できるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す図であって、ス
テージ装置を有する露光装置の概略構成図である。

【図２】第１の実施形態によるレチクルステージの
外観斜視図である。

【図３】レチクルを保持するレチクルホルダの断面
図である。

【図４】露光装置における制御ブロック図である。

【図５】露光装置を構成するウエハステージの外観
斜視図である。

【図６】第１の実施形態による（ａ）は加速時、
（ｂ）は等速時、（ｃ）は減速時に、それぞれレチクル
に作用する力を示す図である。

【図７】第２の実施形態によるレチクルステージの
外観斜視図である。

【図８】第２の実施形態による（ａ）は加速時、
（ｂ）は等速時、（ｃ）は減速時に、それぞれレチクル
に作用する力を示す図である。

【図９】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。

【図１０】従来のレチクル保持方法を説明するため
の断面図である。

【図１１】図１０においてレチクルに作用する力を
示す図である。

【図１２】図１０における平面図である。

【図１３】従来のレチクル保持方法を説明するため
の断面図である。

【図１４】図１３における保持原理を説明するため
の断面図である。

【符号の説明】

Ｓ保持面Ｈレチクルホルダ（移動体）Ｒレチクル（マスク、基板）Ｗウエハ（感光基板）１露光装置２レチクルステージ（マスクステージ）４ステージ装置５ウエハステージ（基板ステージ）１６アクチュエータ（付勢装置、第１付勢装置）１７アクチュエータ（付勢装置、第２付勢装置）１８制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F078 CA02 CA08 CB09 CB12 CC01 CC11 5F031 CA01 CA02 CA05 CA07 HA02 HA13 HA16 HA24 HA27 HA29 HA30 HA53 HA55 JA02 JA06 JA14 JA17 JA32 KA06 KA08 LA03 LA04 LA07 LA08 MA27 5F046 CC03 CC13 CC18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】保持面に基板を保持して移動する移動
体を備えたステージ装置であって、前記保持面に沿って前記基板に力を付与する付勢装置
と、前記移動体の移動に伴う前記基板の慣性力に基づいて前
記付勢装置を制御する制御装置とを有することを特徴と
するステージ装置。
【請求項２】請求項１記載のステージ装置におい
て、前記付勢装置は、前記基板を挟むように配置された第
１、第２付勢装置を有していることを特徴とするステー
ジ装置。
【請求項３】請求項２記載のステージ装置におい
て、前記制御装置は、前記移動体の加速時と減速時とで前記
第１、第２付勢装置をそれぞれ独立に制御することを特
徴とするステージ装置。
【請求項４】請求項２記載のステージ装置におい
て、前記制御装置は、前記移動体の定速移動時に、前記第
１、第２付勢装置が所定の付勢力を前記基板に付与する
ように制御することを特徴とするステージ装置。
【請求項５】請求項１から４のいずれか１項に記載
のステージ装置において、前記付勢装置は、リニアモータであることを特徴とする
ステージ装置。
【請求項６】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感光基板に露光す
る露光装置において、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１から５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。