JP2004153094A

JP2004153094A - ステージ装置及び露光装置

Info

Publication number: JP2004153094A
Application number: JP2002317771A
Authority: JP
Inventors: Osamu Arai; 治荒井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】露光時間を短縮できるとともに、振動等の不具合の発生を抑えつつ所望の露光精度で露光処理できるステージ装置及び露光装置を提供する。
【解決手段】マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴは、粗動ステージ１６と、微動ステージ１８と、粗動ステージ１６を所定方向に移動するリニアモータと、微動ステージ１８を粗動ステージ１６上で所定方向に移動するリニアモータとを備えている。リニアモータのそれぞれは、粗動ステージ１６及び微動ステージ１８のそれぞれの絶対速度分布を互いに異なるように移動する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１部材及び第２部材を有するステージ装置、及びこのステージ装置に保持されたマスクと基板とを用いてマスクのパターンを基板に露光する露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスや液晶表示デバイス等の電子デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、パターンを有するマスクを載置して２次元移動するマスクステージと感光基板を載置して２次元移動する基板ステージとを有し、マスク上に形成されたパターンをマスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながら投影光学系を介して感光基板に投影露光するものである。露光装置としては、感光基板上にマスクのパターン全体を同時に転写する一括型露光装置と、マスクステージと基板ステージとを同期走査しつつマスクのパターンを連続的に感光基板上に転写する走査型露光装置との２種類が主に知られている。このうち、１つのチップパターンが大型の半導体デバイスや液晶表示デバイスなどを製造する際には露光領域の大型化の要求から走査型露光装置が主に用いられている。露光装置では、マスクステージ及び基板ステージの位置を例えばレーザ干渉計により検出しつつこの検出結果に基づいてステージそれぞれの位置調整を行いながら露光処理が行われる（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１６３３５４号公報
【０００４】
走査型露光装置におけるマスクステージには、走査方向に所定ストロークで移動する粗動ステージ（コースステージ）と、マスクを支持しつつ粗動ステージ上を微小移動する微動ステージ（ファインステージ）とを有しているものがある。このうち、粗動ステージは、例えば投影光学系の投影倍率が１／Ｎ倍である場合、基板ステージの走査速度Ｕに対してＮ×Ｕの走査速度で移動する。一方、微動ステージは、基板ステージの位置に応じて、すなわち、基板ステージ側のレーザ干渉計の検出結果に基づいて、基板ステージ上の感光基板に対するマスクの位置を最適化するために粗動ステージ上で微動する。
【０００５】
このように、微動ステージは粗動ステージ上を大きく移動せずに微動する構成であり、走査露光中における粗動ステージの絶対速度及び絶対加速度と微動ステージの絶対速度及び絶対加速度とはほぼ同じ値である。換言すれば、粗動ステージに対する微動ステージの相対速度及び相対加速度はほぼ０である。
【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及び露光装置には、以下のような問題が存在する。
スループット向上の観点から露光時間の短縮化が求められている。走査露光を行う際、マスクステージ及び基板ステージは、加速区間、定常区間、及び減速区間の順に移動し、感光基板に対する露光光の照射はステージの移動速度が一定である定常区間で行われ、加速区間及び減速区間は露光処理に寄与しない。したがって、ステージの加速区間及び減速区間を可能な限り短縮することがスループット向上の観点から望ましい。ところが、粗動ステージの加速区間（加速時間）を短縮するために加速度を上昇させると、粗動ステージは重量が大きい部材であるため、加速度を上昇させたことにより振動を発生するおそれがある。振動の発生は露光精度の低下を招くため好ましくない。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、露光時間を短縮できるとともに、振動等の不具合の発生を抑えつつ所望の露光精度で露光処理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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明は、実施の形態に示す図１〜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（ＭＳＴ、ＰＳＴ）は、第１面（１６ａ）を有する第１部材（１６）と、第１面（１６ａ）に対向する第２面（１８ａ）を有する第２部材（１８）とを有するステージ装置において、第１部材（１６）を所定方向（Ｙ）に所定区間移動する第１移動装置（１５）と、第２部材（１８）を第１部材（１６）の第１面（１６ａ）上で所定方向（Ｙ）に移動する第２移動装置（６０）とを備え、第１移動装置（１５）及び第２移動装置（６０）のそれぞれは、第１部材（１６）及び第２部材（１８）のそれぞれの絶対速度分布を互いに異なるように移動することを特徴とする。
本発明の露光装置（ＥＸ）は、マスクステージ（ＭＳＴ）に支持されたマスク（Ｍ）のパターンを基板ステージ（ＰＳＴ）に支持された基板（Ｐ）に露光する露光装置において、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には、上記記載のステージ装置が用いられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、所定方向に移動する第１部材上において、第２部材を所定方向に移動するようにし、これら第１部材及び第２部材の絶対速度分布を互いに異なるように設定することにより、重量が大きい第１部材の加速度を低く設定しても、移動する第２部材に支持されたマスクあるいは基板は所定の加速区間で目標速度に達することができる。したがって、重量が大きい第１部材の加速度上昇に起因する振動の発生を抑えて所望の露光精度を得ることができる。また、第１部材及び第２部材のそれぞれを移動することにより、目標速度に達するまでの加速区間を短縮化することができるので、露光時間の短縮化を実現し、スループットを向上できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のステージ装置及び露光装置について図面を参照しながら説明する。図１は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。ここで、本実施形態における露光装置ＥＸは、マスクＭと感光基板Ｐとを同期移動しつつ、マスクＭに形成さ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。また、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Ｘ軸方向とする。更に、Ｘ軸回り、Ｙ軸回り、及びＺ軸回りの回転方向をそれぞれθＸ方向、θＹ方向、及びθＺ方向とする。
【００１１】
図１において、露光装置ＥＸは、光源を有し、マスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、マスクＭを保持して移動するマスクステージＭＳＴ及びこのマスクステージＭＳＴを支持するマスク定盤３を有するステージ装置４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を保持する基板定盤６を有するステージ装置７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４及び投影光学系ＰＬを支持するリアクションフレーム８と、露光装置ＥＸの動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。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、このリアクションフレーム８の上部側及び下部側には、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。
【００１２】
照明光学系ＩＬ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により支持される。なお、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_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ）などが用いられる。
【００１３】
ステージ装置４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、その中央部にはマスクＭのパターン像が通過する開口３ａが形成されている。マスク定盤３上には、マスクステージＭＳＴが該マスク定盤３に沿って２次元方向（ＸＹ方向）に移動可能に支持されている。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１４が固定されており、これらのエアベアリング１４によりマスクステージＭＳＴがマスク定盤３上に所定のクリアランスを介して浮上支持されている。また、マスクステージＭＳＴの中央部には、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が形成されている。
【００１４】
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。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。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。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。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鏡筒定盤２５にフランジ２３を係合させている。
【００１５】
ステージ装置７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６と、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に移動自在に支持するＸガイドステージＸＧと、ＸガイドステージＸＧに埋設され、基板ステージＰＳＴをＸガイドステージＸＧに案内させつつＸ軸方向に移動するリニアモータ（不図示）と、ＸガイドステージＸＧをＹ軸方向に移動するリニアモータ３３とを有している。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２８が固定されており、これらのエアベアリング２８により基板ステージＰＳＴが基板定盤６上に所定のクリアランスを介して浮上支持されている。また、基板ステージＰＳＴ上には感光基板Ｐを保持する基板ホルダ（ホルダ部）４１が設けられている。基板定盤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。
【００１６】
ＸガイドステージＸＧはＸ軸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。そして、これら可動子３６及び固定子３７によりムービングコイル型のリニアモータ３３、３３が構成され、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ガイドステージＸＧはＹ軸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θＺ方向に回転移動する。すなわち、このリニアモータ３３によりＸガイドステージＸＧとほぼ一体的に基板ステージＰＳＴがＹ軸方向及びθＺ方向に移動する。更に、基板ステージＰＳＴはＸガイドステージＸＧに埋設された前記リニアモータによりＸ軸方向に移動する。
【００１７】
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４３が設けられ、Ｘ移動鏡４３に対向する位置にはレーザ干渉計４４が設けられている。レーザ干渉計４４は、Ｘ移動鏡４３の反射面と投影光学系ＰＬの鏡筒下端に固定された参照鏡４２とに向けてそれぞれレーザ光（検知光）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４３と参照鏡４２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。同様に、図１には図示されていないが、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移動鏡が設けられ、Ｙ移動鏡に対向する位置にはＹレーザ干渉計が設けられており、Ｙレーザ干渉計は、Ｙ移動鏡の反射面と投影光学系ＰＬの鏡筒下端に固定された参照鏡（不図示）とに向けてそれぞれレーザ光（検知光）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。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は前記検出結果に基づいて基板ステージＰＳＴの位置を前記リニアモータを介して制御する。
【００１８】
次に、図２及び図３を参照しながら、マスクステージＭＳＴについて説明する。図２は粗動ステージ及び微動ステージを備えたマスクステージＭＳＴの斜視図であり、図３は図２の要部拡大図である。
図２及び図３に示すように、マスクステージＭＳＴは、粗動ステージ（第１部材）１６と、この粗動ステージ１６の上面（第１面）１６ａに対向する下面（第２面）１８ａを有する微動ステージ（第２部材）１８とを備えている。粗動ステージ１６の大きさは微動ステージ１８より大きく、粗動ステージ１６の重量は微動ステージ１８より重い。また、粗動ステージ１６の制御応答周波数は微動ステージ１８より低い。マスクＭは、微動ステージ１８に設けられたバキュームチャックを有するホルダ部５５を介してこの微動ステージ１８に吸着保持される。微動ステージ１８の中央部及び粗動ステージ１６の中央部には開口Ｋが形成されており、マスクＭのパターン像を通過可能としている。このうち、粗動ステージ１６の開口Ｋａ及び微動ステージ１８の開口ＫｂそれぞれのＸ軸方向における大きさ（幅）はほぼ同じに設定されている。一方、粗動ステージ１６の開口ＫａのＹ軸方向（走査方向）における大きさは、微動ステージ１８の開口Ｋｂより大きく（長く）形成されている。
【００１９】
図２に示すように、粗動ステージ１６には一対のＹリニアモータ（第１移動装置）１５，１５が接続されており、粗動ステージ１６はマスク定盤３上をこれらＹリニアモータ１５、１５によりＹ軸方向（所定方向）に所定ストローク（所定区間）移動する。各Ｙリニアモータ１５は、マスク定盤３上に非接触ベアリングである複数のエアベアリング１９により浮上支持され、Ｙ軸方向に延びる固定子２０と、この固定子２０に対応して設けられ、連結部材２２を介して粗動ステージ１６に固定された可動子２１とを備えている。
【００２０】
粗動ステージ１６は、マスク定盤３の中央部に形成された上部突出部３ｂの上面に固定されＹ軸方向に延びる一対のＹガイド５１、５１により案内されつつＹリニアモータ１５によりＹ軸方向に移動する。また、粗動ステージ１６は、これらＹガイド５１、５１に対して不図示のエアベアリングにより非接触で支持されている。粗動ステージ１６及びＹガイド５１，５１は、例えば金属やアルミナセラミックスにより構成されている。
【００２１】
図３に示すように、微動ステージ１８には一対のＹリニアモータ（第２移動装置）６０，６０が接続されており、微動ステージ１８は粗動ステージ１６の上面１６ａをこれらＹリニアモータ６０，６０によりＹ軸方向（所定方向）に移動する。各Ｙリニアモータ６０は、粗動ステージ１６上に支持されＹ軸方向に延びる固定子６１と、この固定子６１に対応して設けられ、連結部材６３を介して微動ステージ１８に固定された可動子６２とを備えている。微動ステージ１８はセラミックス、特にコージェライト系のセラミックスにより構成されている。
【００２２】
微動ステージ１８の下面１８ａには、Ｙ軸方向に延びるように一対の凹部６４、６４が形成されている。一方、粗動ステージ１６の上面１６ａには、Ｙ軸方向に延びる一対のＹガイド（ガイド部）６５，６５が設けられている。凹部６４のそれぞれとＹガイド６５のそれぞれとは係合しており、これら凹部６４とＹガイド６５との間には非接触ベアリングであるエアベアリング（不図示）が設けられている。微動ステージ１８は前記エアベアリングにより所定のクリアランスを介して粗動ステージ１６に対して非接触で支持されており、制御装置ＣＯＮＴは、Ｙリニアモータ６０を用いて微動ステージ１８をＹガイド６５で案内しつつＹ軸方向に移動する。ここで、凹部６４のＸ軸方向における大きさ（幅）は、Ｙガイド６５のＸ軸方向における大きさ（幅）より大きく形成されており、凹部６４とＹガイド６５との間には隙間が形成されている。したがって、微動ステージ１８は前記隙間分、粗動ステージ１６に対してＸ軸方向に微小移動可能となっている。なお、微動ステージ１８を粗動ステージ１６に対して浮上支持する際、エアベアリングは凹部６４とＹガイド６５との間に設ける他に、粗動ステージ１６の上面１６ａと微動ステージ１８の下面１８ａとの間に設ける構成としてもよい。
【００２３】
図３に示すように、微動ステージ１８のＸ軸方向両側には、微動ステージ１８のＸ軸方向における移動装置としての一対のＥＩコア７０，７０が設けられている。このＥＩコア７０は、微動ステージ１８のＸ軸方向両側に固定されたＥ型コア７１と、Ｅ型コア７１に対向し、粗動ステージ１６の上面１６ａにＹ軸方向に延びるように設けられているＩ型コア７２とを備えている。制御装置ＣＯＮＴが所定の制御量でＥＩコア７０を駆動することにより、微動ステージ１８は粗動ステージ１６に対して浮上した状態でＸ軸方向に微小移動する。ここで、Ｅ型コア７１は、Ｙ軸方向に離間して２つずつ、合計４つ設けられており、制御装置ＣＯＮＴは、これら各Ｅ型コア７１の駆動量を制御することにより微動ステージ１８をθＺ方向にも微小移動する。
【００２４】
微動ステージ１８は、不図示ではあるが、＋Ｘ側の側縁においてＹ軸方向に延びるように設けられたＸ移動鏡と、−Ｙ側の側縁に設けられたＹ移動鏡とを備えている。また、微動ステージ１８上のＸ移動鏡及びＹ移動鏡のそれぞれに対向する位置にはレーザ干渉計が設けられている。そして、前記移動鏡に対してレーザ干渉計より測長ビームを照射して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（微動ステージ１８）のＸ軸方向及びＹ軸方向における位置が高精度に検出される。ここで、Ｙ移動鏡をＸ軸方向に離間して２つ設け、これら２つのＹ移動鏡それぞれの位置検出を行うことにより、マスクステージＭＳＴ（微動ステージ１８）のθＺ方向における位置も検出できる。レーザ干渉計により検出したマスクステージＭＳＴ（微動ステージ１８）の位置情報は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置はこのレーザ干渉計の検出結果に基づいて、マスクステージＭＳＴを所定の位置に移動するようにＹリニアモータ６０及びＥＩコア７０、更にＹリニアモータ１５を駆動する。
【００２５】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、粗動ステージ１６をＹ軸方向に移動するＹアクチュエータ１５と、微動ステージ１８を粗動ステージ１６上でＹ軸方向に移動するＹアクチュエータ６０とをそれぞれ独立して駆動制御することにより、粗動ステージ１６及び微動ステージ１８のそれぞれを、絶対速度分布が互いに異なるように移動する。
【００２６】
次に、上述した露光装置ＥＸを用いてマスクＭのパターンを感光基板Ｐに露光する方法について説明する。
マスクＭを粗動ステージ１６及び微動ステージ１８を用いてＹ軸方向に走査しつつ露光処理する際、制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭに対する露光光ＥＬの照射を、マスクＭの絶対移動速度が一定である区間において行う。ここで、粗動ステージ１６及び微動ステージ１８のそれぞれは、加速区間、整定区間、定常区間、減速区間の順に移動する。加速区間とは、目標値（目標速度）まで加速される区間であり、整定区間とは、移動速度が目標値に対して所定範囲（例えば±２％）に達し、安定するまでの区間であり、定常区間とは、移動速度が定常状態となり、所定の精度を有する露光処理を行うことができる区間であり、減速区間とは、移動が減速される区間である。
【００２７】
図４は、粗動ステージ１６及び微動ステージ１８それぞれの絶対速度分布の一例を示すグラフ図である。図４において、横軸は時間であり、縦軸は絶対速度である。絶対速度は、例えばマスク定盤３やベースプレート１０に対する速度である。破線で示す線Ｌ１は粗動ステージ１６の絶対速度分布を示しており、実線で示す線Ｌ２は微動ステージ１８の絶対速度分布を示している。ここで、マスクＭは微動ステージ１８に保持されて移動するため、微動ステージ１８の絶対速度分布とマスクＭの絶対速度分布とは一致する。すなわち、実線で示す線Ｌ２はマスクＭの絶対速度分布でもある。
【００２８】
図４に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、Ｙリニアモータ１５及びＹリニアモータ６０のそれぞれを制御して、粗動ステージ１６及び微動ステージ１８のそれぞれを互いに異なる絶対速度分布で移動する。粗動ステージ１６は、加速区間Ａ１、整定区間Ｂ１、定常区間Ｃ１、及び減速区間Ｄ１の順に移動する。一方、微動ステージ１８は、加速区間Ａ２、整定区間Ｂ２、定常区間Ｃ２、及び減速区間Ｄ２の順に移動する。ここで、制御装置ＣＯＮＴは、粗動ステージ１６の加速度を微動ステージ１８の加速度より小さく設定し、移動する（図４中、加速区間の線Ｌ１、Ｌ２それぞれの傾きを参照）。
【００２９】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭ（微動ステージ１８）の絶対速度が一定である区間（すなわち微動ステージ１８の定常区間）Ｃ２に、マスクＭに対する露光光ＥＬの照射区間である予め設定された露光処理区間（設定区間）Ｅが含まれるように、粗動ステージ１６及び微動ステージ１８の駆動制御を行う。ここで、前記露光処理区間ＥはマスクＭのパターン形成領域に応じて設定される一定の値である。制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭの定常区間Ｃ２が露光処理区間Ｅを含むように、整定区間Ｂ１、Ｂ２を考慮して粗動ステージ１６及び微動ステージ１８それぞれの加速区間終了点を設定する。図４に示す例では、粗動ステージ１６及び微動ステージ１８それぞれの加速区間終了点は同じ時点に設定されている。そして、マスクＭの絶対速度が一定速度Ｖである区間Ｃ２でマスクＭを露光光ＥＬで照明しつつ走査露光を行った後、制御装置ＣＯＮＴは、粗動ステージ１６及び微動ステージ１８のそれぞれの減速区間開始点を同じ時点に設定し、マスクＭの移動を減速する。
【００３０】
以上説明したように、走査露光を行う際、粗動ステージ１６とともに微動ステージ１８を走査方向に移動させ、これら粗動ステージ１６及び微動ステージ１８それぞれの絶対速度分布を互いに異なるように設定したことにより、重量が大きく振動発生の原因となりやすい粗動ステージ１６の加速度を小さくしても、微動ステージ１８を移動することによって、露光処理区間Ｅに達するまでに、マスクＭの絶対速度を目標走査速度Ｖに達成させることができる。したがって、重量が大きい粗動ステージ１６の急激な移動（すなわち加速度）に起因する振動発生を抑えて、露光処理区間ＥではマスクＭの絶対速度を確実に一定速度Ｖにすることができ、所望の露光精度を得ることができる。そして、粗動ステージ１６及び微動ステージ１８のそれぞれを移動することにより、粗動ステージ１６の加速度を低く抑えたままマスクＭの加速区間Ａ２の短縮化を実現することができる。したがって、露光時間の短縮化を実現しスループットを向上できる。
【００３１】
図５は、粗動ステージ１６及び微動ステージ１８それぞれの絶対速度分布の他の例を示すグラフ図である。図５において、粗動ステージ１６の加速区間Ａ１は図４の例に比べて長く設定されており、粗動ステージ１６の加速区間終了点は、微動ステージ１８の整定区間Ｂ２に設定されている。こうすることにより、微動ステージ１８の絶対速度を目標速度Ｖにする際、微動ステージ１８が粗動ステージ１６上を移動する距離を短くすることができる。ここで、図５に示す露光処理区間Ｅには、粗動ステージ１６の整定区間Ｂ１は含まれず、露光処理区間Ｅにおいて粗動ステージ１６の定常区間Ｃ１が露光処理区間Ｅに含まれる。
【００３２】
図６は、粗動ステージ１６及び微動ステージ１８それぞれの絶対速度分布の他の例を示すグラフ図である。図６において、粗動ステージ１６の加速区間Ａ１は図４及び図５の例に比べて更に長く設定されており、粗動ステージ１６の加速区間終了点は、微動ステージ１８の定常区間Ｃ２に設定されている。こうすることにより、粗動ステージ１６の加速度を低く設定でき、振動の発生を抑えることができる。ここで、露光処理区間Ｅに粗動ステージ１６の加速区間Ａ１が含まれるが、微動ステージ１８を微小移動して位置制御することにより、露光処理区間Ｅを微動ステージ１８の定常区間Ｃ２とすることができる。
【００３３】
図７は、粗動ステージ１６及び微動ステージ１８それぞれの絶対速度分布の他の例を示すグラフ図である。図７に示すように、粗動ステージ１６の加速区間Ａ１は図４、図５、及び図６の例に比べて更に長く設定されており、露光処理区間Ｅの一部の区間Ｆにおいて、粗動ステージ１６の絶対速度が微動ステージ１８の絶対速度より大きく設定されている。すなわち、区間Ｆ以外において、微動ステージ１８が粗動ステージ１６に対して走査方向前方側に移動していたのが、区間Ｆでは、微動ステージ１８が粗動ステージ１６に対して走査方向後方側に移動する（換言すれば、微動ステージ１８が粗動ステージ１６に対して逆方向に移動する）。こうすることにより、粗動ステージ１６の加速度を更に低く設定できる。また、粗動ステージ１６上における微動ステージ１８の移動距離を、図４〜図６を用いて説明した他の例に比べて最も短く設定できる。したがって、例えばＹリニアモータ６０の固定子６１やＹガイド６５を短く設定でき、装置をコンパクト化できる。
【００３４】
図４から図７までの速度分布では、加速カーブは直線で示されているが、実際の速度関数は、３次式以上（例：Ｖ＝ａｔ^３＋ｂｔ^２＋ｃｔ＋ｄ）の高次関数で表され、加速から一定速度への加速度の変化量は連続的にゼロになるような関数が与えられ、一定速度時点で加速度ゼロになるような関数設定により、滑らかに一定速度へ移行できる関数を採用している。減速の場合も同様である。粗動ステージは微動ステージに比べて、より滑らかに動くような速度関数が設定されるため、粗動ステージによる加速から一定速に移る時の振動の影響は極めて小さくすることができる。
【００３５】
なお、上記実施形態では、本発明のステージ装置をマスクステージＭＳＴに適用した例について説明したが、基板ステージＰＳＴに適用することももちろん可能である。更に、所定方向に移動する第１部材上を該所定方向に移動する第２部材を備えた全てのステージ装置に適用可能である。
【００３６】
上記実施形態において、微動ステージ１８はエアベアリングで浮上支持されることにより、粗動ステージ１６に対してほぼ摩擦のない状態で２次元移動可能となっているが、例えば、微動ステージ１８の下面１８ａにボール状摺動部を設け、このボール状摺動部により微動ステージ１８が粗動ステージ１６上でほぼ摩擦のない状態で２次元移動可能な構成としてもよい。ここで、ボール状摺動部は、微動ステージ１８の下面に設けられた半球状の凹部と、この凹部に回転自在に配置されているボール部とを有している。微動ステージ１８は、粗動ステージ１６の上面１６ａにボール状摺動部を介して支持されていることにより、微動ステージ１８が粗動ステージ１６上を移動する際、前記ボール部が前記凹部に保持されながら粗動ステージ１６上を転がるので、粗動ステージ１６と微動ステージ１８との間には摩擦がほぼ生じない。
【００３７】
なお、上記実施形態の露光装置ＥＸの用途としては半導体製造用の露光装置や、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置に限定されることなく、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
【００３８】
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、Ｆ_２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（マスク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いい。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。
【００３９】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＰＳＭＳＴにリニアモータを用いる場合は、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いい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
【００４０】
ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
【００４１】
基板ステージＰＳＴ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。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００４２】
マスクステージＭＳＴ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。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００４３】
以上のように、本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。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。
【００４４】
半導体デバイスは、図８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、ガラスプレート）を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりマスクＭのパターンを感光基板Ｐ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。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、所定方向に移動する第１部材とともに第２部材も所定方向に移動するようにし、これら第１部材及び第２部材の絶対速度分布を互いに異なるように設定したので、重量が大きい第１部材の加速度を低く設定しても、移動する第２部材に支持されたマスクあるいは基板は所定の加速区間で目標速度に達することができる。したがって、重量が大きい第１部材の加速度上昇に起因する振動発生を抑えて所望の露光精度を得ることができるととともに、加速区間の短縮化、すなわち露光時間の短縮化を実現しスループットを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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。
【図２】本発明のステージ装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図３】図３の要部拡大図である。
【図４】ステージ装置の移動速度分布の一例を示す図である。
【図５】ステージ装置の移動速度分布の一例を示す図である。
【図６】ステージ装置の移動速度分布の一例を示す図である。
【図７】ステージ装置の移動速度分布の一例を示す図である。
【図８】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】
４ステージ装置
７ステージ装置
１５Ｙリニアモータ（第１移動装置）
１６粗動ステージ（第１部材）
１６ａ上面（第１面）
１８微動ステージ（第２部材）
１８ａ下面（第２面）
５５ホルダ部
６０Ｙリニアモータ（第２移動装置）
６５Ｙガイド（ガイド部）
ＥＸ露光装置
ＭＳＴマスクステージ（ステージ装置）
ＰＳＴ基板ステージ（ステージ装置）

Claims

第１面を有する第１部材と、前記第１面に対向する第２面を有する第２部材とを有するステージ装置において、
前記第１部材を所定方向に所定区間移動する第１移動装置と、
前記第２部材を前記第１部材の前記第１面上で前記所定方向に移動する第２移動装置とを備え、
前記第１移動装置及び前記第２移動装置のそれぞれは、前記第１部材及び前記第２部材のそれぞれの絶対速度分布を互いに異なるように移動することを特徴とするステージ装置。
前記所定区間における前記第１部材の加速度は前記第２部材より小さく設定されていることを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
前記第２移動装置は、予め設定された設定区間における前記第２部材の絶対移動速度を一定にすることを特徴とする請求項１又は２記載のステージ装置。
前記第１部材及び前記第２部材のそれぞれが、加速区間、整定区間、定常区間、減速区間の順に移動する際、前記第２部材の整定区間又は定常区間に、前記第１部材の加速区間終了点が設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のステージ装置。
前記所定区間のうち一部の区間において、前記第１部材の絶対移動速度が前記第２部材の絶対移動速度より大きく設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のステージ装置。
マスクステージに支持されたマスクのパターンを基板ステージに支持された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には、請求項１〜請求項５のいずれか一項記載のステージ装置が用いられていることを特徴とする露光装置。
前記第２部材は、前記マスク又は前記基板を保持するホルダ部を有することを特徴とする請求項６記載の露光装置。
前記第１部材は、前記所定方向に移動する前記第２部材を案内するガイド部を有することを特徴とする請求項６又は７記載の露光装置。
前記第２部材は、前記所定方向と交わる方向に移動可能であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項記載の露光装置。