JP2007329435A - ステージ装置、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粗動ステージに対する微動ステージの軸方向及び軸まわりの回転方向の可動量を制限できるステージ装置の実現。
【解決手段】互いに直交する第１軸及び第２軸により規定される水平面に対して移動可能な第１のステージ（天板１２０）と、前記第１のステージ上で少なくとも軸方向及び軸まわりの回転方向に移動可能な第２のステージ（天板１０１）とを有するステージ装置において、前記第２のステージの可動部が前記第１のステージに対して隙間を介して対向する部位に、前記第２のステージの可動範囲を制限する規制部材（１ｘ、１ｙ、１ｚ）を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体露光装置や工作機械等に好適に用いられるステージ装置に関する。

従来、半導体デバイス製造に用いられる露光装置としては、ステッパと呼ばれる装置やスキャナと呼ばれる装置が知られている。ステッパは、ステージ装置上の半導体ウエハを投影レンズ下でステップ移動させながら、レチクル上に形成されているパターン像を露光光で投影レンズを通してウエハ上に縮小投影し、１枚のウエハ上の複数箇所に順次露光していくものである。一方、スキャナは、ウエハステージ上のウエハとレチクルステージ上のレチクルとを投影レンズに対して相対移動させ、走査移動中にスリット状の露光光を照射し、レチクルパターンをウエハに投影するものである。

現在では半導体デバイスの微細化及び高集積化に伴い、ステージ装置には高位置決め精度化及び生産性向上のための高加速化がますます要求されている。

図８は、従来のステージ装置の分解斜視図（ａ）及び組立図（ｂ）である。

ウエハステージは、大別すると粗動スライダ９３をＸ軸方向及びＹ軸方向に長ストロークで移動させるためのＸ粗動リニアモータ９１及びＹ粗動リニアモータ９２を備えた粗動ステージ９０と、精密な位置決めのための微動ステージ１００とからなる。微動ステージ１００は粗動ステージ天板１２０を介して粗動スライダ９３上に配置され、微動ステージ天板１０１は６軸方向について直接的にリニアモータで制御される。

図９は、図８の微動ステージ天板の分解斜視図（ａ）、微動ステージの分解斜視図（ｂ）及び組立図（ｃ）である。

微動ステージ天板１０１は矩形の板状の外形を有しており、中央にウエハを載置するためのウエハチャック１０２が設けられている。

微動ステージ天板１０１の下面で粗動ステージ天板１２０との間には７個のリニアモータ１０６〜１１２が取り付けられている。７個のリニアモータのうち微動ステージ天板１０１の辺端部に配置される３個のリニアモータ１０６〜１０８は図中のＺ軸方向に推力を発生させるＺリニアモータを形成する。残りの４個のリニアモータ１０９〜１１２は微動ステージ天板１０１のほぼ中央に配置される。そのうち２個のリニアモータ１０９，１１０は図中のＸ軸方向に推力を発生させるＸリニアモータを形成し、残りの２個のリニアモータ１１１，１１２はＹ軸方向の推力を発生させるＹリニアモータを形成する。

これらのリニアモータを組み合わせて駆動することで、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚの６軸方向に非接触で駆動力を発生することができる。

また、微動ステージ天板１０１の側面には干渉計のレーザーを反射するためのミラー１０３〜１０５が設けられウエハチャック１０２の位置が計測できるようになっている。詳細には微動ステージ天板１０１には不図示の合計６本の光ビームが照射され、微動ステージ天板１０１の６自由度の位置を計測している。Ｘ軸に平行でＺ位置の異なる２本の干渉計ビームによりＸ軸方向の位置及びθｙ方向の回転量が計測される。また、Ｙ軸に平行でＸ位置及びＺ位置の異なる３本の干渉計ビームによりＹ軸方向の位置及びθｘ，θz方向の回転量が計測される。更にミラーのＣ面部（１０４）に照射されるビームによりＺ軸方向の位置が計測される。実際にはこれらのビームの測定値は独立ではなく相互に干渉するが剛体としての座標変換により代表位置のＸ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚが計測できる。

上記リニアモータと計測系によって微動ステージ１００を６自由度の所望の姿勢に制御することが可能となっている。

また、微動ステージと粗動ステージとの間には、粗動ステージの加減速に応じて微動ステージに加速力を付与する電磁アクチュエータが設けられ、粗動ステージの加減速区間において、微動ステージに加速力を付与するようになっている。

電磁アクチュエータはＩコア２０４とＥ形電磁石２０６（Ｅコア２０７とコイル２０８）からなる。Ｅコア２０７とＩコア２０４の隙間は数十ミクロン程度であり、一般的にリニアモータに比べ非常に小さい電流で大きな力を発生できる。尚、電磁アクチュエータの推力発生方向はＥコアのＩコアとの対面の法線方向である。Ｅ形電磁石２０６は吸引力しか発生できないので、Ｘ，Ｙ軸方向について夫々＋側に吸引力を発生する電磁石と−側に吸引力を発生する電磁石を設けている。

また、Ｉコア２０４をＺ軸まわりの円弧状とし、Ｅコア２０７のＥの字の端面をＺ軸まわりの円弧状にすることにより、４個のＩコアと４個のＥコアとがＺ軸回りに互いに接触することなく自由に回転できるようになる。これにより、回転に対して隙間の変化がなく、同一電流に対して電磁石の発生する吸引力も変化しない。

また、Ｉコア２０４及びＥコア２０７は、層間が電気的に絶縁された薄板を積層して形成されており、磁束変化にともなってヨーク内に渦電流が流れることを防止している。これにより、吸引力を高い周波数まで制御することができ、更に渦電流による発熱も小となる。

更には、電磁アクチュエータの発生する力の作用線は、微動ステージ可動部全体のＺ軸方向及びＸまたはＹ軸方向の重心位置と概ね一致するように配置することで、微動ステージに不要な回転力を与えないようにしている。これにより、リニアモータで不要な回転力を補償する必要が無くなり、リニアモータの発熱を抑制することができる。

以上のように、電磁アクチュエータが微動ステージの加速力を担い、高精度に加速力を発生することで、リニアモータの発熱を抑えることができ、発熱による干渉計のゆらぎ誤差や熱膨張等のステージ位置決め精度の劣化を抑制することができる。

また、微動ステージと粗動ステージの間にはコイルバネ１２１が設けられており、ウエハ天板１０１の自重を支持している。このため前述のＺ微動リニアモータは、ウエハ天板１０１の自重を支持するための推力を発生する必要がなく、目標位置からのずれを補正するためのわずかな力のみを発生すればよい。
特開２００３−０２２９６０号公報

ところで、ステージ装置には、装置として必要なストロークを確保すること、装置上の制約によって決まる量で過大な可動量を制限することが求められる。

例えば、露光装置における微動ステージに必要なストロークとしては、ウエハ面形状に対して正常なパターン像を転写するために、露光光とウエハとを直交にするためのＸ，Ｙ軸回りの微小回転が有る。更に、ウエハをウエハチャックに固定したときの初期の回転位置ずれを補正するためのＺ軸回りの微小回転等がある。

一方、可動量としては先ず過大な並進量がある。微動ステージと粗動ステージの隙間は図８及び図９の例では最もギャップの狭い電磁アクチュエータのＥコア２０６とＩコア２０４の隙間となり、数十ミクロン程度と非常に小さくなっている。これにより組み立て段階時や、デバッグ時等制御がなされる前段階や調整時において、Ｉコア２０４とＥコア２０６との間のギャップが保てず接触してしまう可能性がある。このような接触が起こると、Ｉコア２０４とＥコア２０６に打痕や摩耗が生じうる。これにより、Ｉコア２０４とＥコア２０６とのギャップの局所的な変化が生じ、正確な加速力の発生が困難となる恐れがあり、位置決め精度が劣化する可能性がある。

また、ステージ装置に想定外の外乱が加わって制御不能となる場合や、緊急停止時のように高精度に制御された状態のステージ装置が一瞬でサーボオフ状態になる場合が考えられる。このとき、粗動ステージと微動ステージのギャップが最も小さい部分である電磁アクチュエータのＩコア２０４とＥコア２０６とが衝突し、電磁アクチュエータが破損に至る恐れがある。よって、ステージ装置を安定して駆動するために、アクチュエータの損傷または破損を防止することが必要となる。

また、露光装置に限らず、一般的にステージ装置は冷却用の冷媒配管や電気ケーブル、センサ等の多数の実装部品を備えており、その実装部品を損傷するような過大な並進及び回転量も問題となる。特にウエハステージでは、ウエハを交換するための不図示の３ピンを微動ステージに対して相対的にＺ軸方向にストロークさせる必要があり、３ピンが固定されている場合には微動ステージを数ミリオーダーでＺ軸方向にストロークされることが必要となる。このとき、Ｚ軸方向のストロークを確保しつつ、他軸方向の過大な並進量及び回転量を抑制することが求められる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、粗動ステージに対する微動ステージの軸方向及び軸まわりの回転方向の可動量を制限できるステージ装置を実現することである。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明のステージ装置は、互いに直交する第１軸及び第２軸により規定される水平面に対して移動可能な第１のステージと、前記第１のステージ上で少なくとも軸方向及び軸まわりの回転方向に移動可能な第２のステージとを有するステージ装置において、前記第２のステージの可動部が前記第１のステージに対して隙間を介して対向する部位に、前記第２のステージの可動範囲を制限する規制部材を設けた。

また、本発明の露光装置は、レチクルのパターン像を投影光学系を介して基板に露光する露光装置であって、前記レチクルを照明して前記パターン像を形成する照明部と、上記ステージ装置と、を有し、前記ステージ装置により前記基板及び／又は前記レチクルを相対的に移動して露光する。

また、本発明のデバイス製造方法は、上記露光装置を用いてレチクルを介して基板を露光するステップと、露光された前記基板を現像するステップと、現像された前記基板を加工してデバイスを製造するステップと、を備える。

本発明によれば、第１のステージとしての粗動ステージに対する第２のステージとしての微動ステージの軸方向及び軸まわりの回転方向の可動範囲を制限できる。よって、ステージ装置に必要なストロークを確保しながら過大な可動量を制限してステージ装置の損傷等を防止することができる。

以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものである。

［ステージ装置の説明］
先ず、本発明に係る実施形態のステージ装置について説明する。

図１は、本実施形態のステージ装置であって微動ステージ天板を透視して示す平面図（ａ）及びＺ−Ｘ平面の側断面図（ｂ）である。

本実施形態のステージ装置は、特に半導体露光装置用のウエハステージとして有用である。

図１のように、不図示の粗動リニアモータ（例えば、図８参照）によってＸ−Ｙ平面に対して長ストロークで移動可能な粗動ステージ天板１２０上に６自由度に微細なストロークで可動する微動ステージ天板１０１が搭載されている。

微動ステージ天板１０１の下面には粗動ステージ天板１２０との間に、７個のリニアモータ（図９の１０６〜１１２参照）が取り付けられている。これらのリニアモータのうち微動ステージ天板１０１の辺端部に配置される３個のリニアモータ１０６〜１０８は図中のＺ軸方向に推力を発生させるＺ微動リニアモータである。残り４個のリニアモータ１０９〜１１２は微動ステージ天板１０１の略中央に配置する。そのうち２個のリニアモータ１０９、１１０は図中のＸ軸方向に推力を発生させるＸ微動リニアモータを形成し、残りの２個のリニアモータ１１１，１１２は図中のＹ軸方向に推力を発生させるＹ微動リニアモータを形成する。これらのリニアモータを組み合わせて駆動することで、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向，Ｚ軸方向，Ｘ軸まわりの回転方向θｘ，Ｙ軸まわりの回転方向θｙ，Ｚ軸まわりの回転方向θｚの６軸方向に非接触で駆動力を発生する。

また、微動ステージ天板１０１と粗動ステージ天板１２０との間には、粗動ステージ天板１２０の加減速に応じて微動ステージ天板１０１に加減速力を付与する電磁アクチュエータ５が設けられている。電磁アクチュエータ５は粗動ステージ天板１２０の加減速区間において微動ステージ天板１０１に加減速力を付与する。

電磁アクチュエータ５はＩコア４とＥコア２とコイル３とからなり、Ｅコア２とＩコア４の隙間が数十ミクロン程度になるように対向配置させ、Ｅコア２とＩコア４の間に吸引力となる推力を発生する。Ｅコア２とコイル３とは支持部材６に取り付けられており、Ｉコア４は支持板７に取り付けられている。図１では電磁アクチュエータ５はＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ２個ずつ、つまりＸ＋側、Ｘ−側、Ｙ＋側、Ｙ−側に４個配置されている。これにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の±側全てに吸引力を発生し、粗動ステージ天板１２０の全加減速方向に対して、微動ステージ天板１０１に推力が付与可能となっている。

［規制部材の説明］
次に、本実施形態の特徴である規制部材について説明する。

図２は図１の電磁アクチュエータ５の周辺部分を拡大して示す斜視図である。図５は、本実施形態の規制部材を模式的に示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。図６は、本実施形態の規制部材の側面図であり、微動ステージがＺ軸方向にストロークした場合にＹ軸まわりの回転を規制する様子を示す図である。図７は、本実施形態の規制部材の平面図であり、微動ステージのＺ軸まわりの回転を規制する様子を示す図である。

先ず、図２において、規制部材１は粗動ステージ天板１２０のＥコア支持部材６に取り付けられており、図２中のＸ＋側、Ｘ−側、Ｙ＋側、Ｙ−側に夫々配置されている。

規制部材１の先端部１ａは、微動ステージ天板１０１にＩコアを取り付けるための支持板７に所定の隙間を介して対向している。規制部材１の先端部１ａと支持板７との隙間（図５に示す規制ギャップＧｓ）の大きさは粗動ステージ天板１２０と微動ステージ天板１０１との隙間の最小値を規定するように設定される。

上記規制ギャップは、図１に示す規制部材１以外で粗動ステージと微動ステージとの間の隙間が最も小さくなるＥコア２とＩコア４との間の隙間よりも小さくなるように設定される。これにより、Ｅコア２及びＩコア４のみならず、粗動ステージと微動ステージの全ての構成物に関して接触や衝突を防止することができる。

また、規制部材１を支持板７に対して規制ギャップを介して対向配置させているのは、微動ステージ天板１０１が軽量化や剛性の観点からセラミックス製等の場合に、規制部材１が微動ステージ天板１０１に直接接触して微動ステージ天板が破損するのを防止するためである。

規制部材１は、Ｘ規制部材１ｘと、Ｙ規制部材１ｙと、Ｚ規制部材１ｚとを有する。Ｘ規制部材１ｘは、粗動ステージ天板１２０と微動ステージ天板（可動部）１０１との間のＸ軸方向の規制ギャップの最小値を規定する。Ｙ規制部材１ｙは、粗動ステージ天板１２０と微動ステージ天板１０１との間のＹ軸方向の規制ギャップの最小値を規定する。Ｚ規制部材１ｚは、粗動ステージ天板１２０と微動ステージ天板１０１との間のＺ軸方向の規制ギャップの最小値を規定する。Ｚ規制部材１ｚは、粗動ステージ天板１２０の片端部であって微動ステージ天板１０１の側縁部に配置される。

Ｘ規制部材１ｘ及びＹ規制部材１ｙは、微動ステージ天板１０１のＸ軸方向及びＹ軸方向の可動範囲と、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各軸まわりに３つの回転方向θｘ，θｙ，θｚの可動範囲とを規制する。

また、Ｚ規制部材１ｚは、微動ステージ天板１０１のＺ軸方向の可動範囲を規制する。

Ｘ規制部材１ｘは、Ｘ軸に平行であって微動ステージ天板１０１の可動部（微動ステージ天板１０１の下面から下方に突出し支持板７を支持する矩形立体部８）を挟むように対向配置されている。また、Ｘ規制部材１ｘはＸ軸方向の規制ギャップＧｓを保持したままＺ軸方向に予め決められた距離（図５に示すＺスパンＺｘ）だけ延びる一対の梁状部材からなり、図６に示すように微動ステージ天板１０１のＹ軸まわりの回転方向θｙの可動範囲を規制する。

Ｙ規制部材１ｙも同様に、Ｙ軸に平行であって微動ステージ天板１０１の可動部を挟むように対向配置されている。そして、Ｙ規制部材１ｙは、Ｙ軸方向の規制ギャップＧｓを保持したままＺ軸方向に予め決められた距離（ＺスパンＺｙ）だけ延びる一対の梁状部材からなり、微動ステージ天板１０１のＸ軸まわりの回転方向θｘの可動範囲を規制する。

Ｚ規制部材１ｚは、粗動ステージ天板１２０の上面からＺ軸に平行に突出する３本の棒状部材からなり、微動ステージ天板１０１のＺ軸方向の可動範囲を規制する。

尚、微動ステージの可動部には微動ステージ天板１０１や微動ステージに付随するアクチュエータやその他の部品が含まれる。

また、上記Ｘ規制部材１ｘ及びＹ規制部材１ｙで回転方向θｘ，θｙの規制を行うことで以下のメリットが生じる。第１に、微動ステージを粗動ステージへ組み付ける時やメンテナンス時に、他の部品が接触して損傷することを防止する効果がある。これは微動ステージをＺ軸方向に昇降させる場合に、Ｘ、Ｙ規制部材が回転方向θｘ，θｙへの回転を抑えるガイドの働きをするためである。

第２に、上述の規制ギャップが微小量ですむという効果がある。これは、微動ステージと粗動ステージがＸ，Ｙ方向に同じ位置となるように制御されるためである。これに対して、回転方向θｘ，θｙの規制をＺ規制部材にＸスパン又はＹスパンを設けて行った場合には、微動ステージが粗動ステージに対してＺ軸方向のストロークを有するため、Ｚ規制部材はそのストローク分の大きな規制ギャップを確保しなければならない。Ｚ規制部材でＸ，Ｙ規制部材で行う回転方向θｘ，θｙの回転量と同等な規制を実現するためには長大なスパンが必要となってしまう。

続いて、Ｘ規制部材１ｘの対向する一対の梁状部材の各々はＸ軸と平行で且つＹ軸方向に予め決められた距離（図７に示すＸスパンＲｘ）だけ離間して配置されている。つまり、規制部材１ｘの一対の梁状部材はＸ軸方向に平行で非同一直線上に配置されている。同様に、Ｙ規制部材１ｙの対向する一対の梁状部材の各々はＹ軸と平行で且つＸ軸方向に予め決められた距離（図７に示すＹスパンＲｙ）だけ離間して配置されている。規制部材１ｙの一対の梁状部材はＹ軸方向に平行で非同一直線上に配置されている。そして、Ｘ規制部材１ｘとＹ規制部材１ｙとが協働して、微動ステージ天板１０１のＺ軸まわりの回転方向θｚの可動範囲を規制する。

上記規制部材のスパンとは、微動ステージ天板１０１の軸まわりの回転を規制する一対の規制部材の有効長を意味しており、例えば一対の規制部材１ｘの間のＹ軸方向に沿った距離を表している。また、一対の規制部材１ｘのＸ＋側とＸ−側の各部材のＺ軸方向の高さがＺスパンに相当する。この規制部材１ｘのＺスパンと規制ギャップとで微動ステージ天板１０１のＹ軸まわりの回転方向θｙを規制する。同様に、この規制部材１ｙのＺスパンと規制ギャップとで微動ステージ天板１０１のＸ軸まわりの回転方向θｘを規制する。

上記のように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と、各軸まわりの回転方向θｘ，θｙの可動範囲を規制する規制部材１ｘ，１ｙの配置（スパン）を変えることで、規制部材の数を増やすことなくＺ軸まわりの回転方向θｚの可動範囲を規制できることになる。

上記規制部材による回転方向の可動量は、以下の如く算出できる。

尚、以下では説明の便宜上、一対のＸ規制部材１ｘ及びＹ規制部材１ｙの各規制ギャップを同じＧｓ、Ｘ規制部材１ｘのＺスパンをＺｘ、Ｙ規制部材１ｙのＺスパンをＺｙ、Ｘ規制部材１ｘのＹスパンとＹ規制部材１ｙのＸスパンとを等しくＲとする。

上記記号を用いると、Ｘ軸まわりの回転規制量はθｘ≒ａｔａｎ（２Ｇｓ／Ｚｙ）、Ｙ軸まわりの回転規制量はθｙ≒ａｔａｎ（２Ｇｓ／Ｚｘ）、Ｚ軸まわりの回転規制量はθｚ≒ａｔａｎ（２Ｇｓ／Ｒ）と夫々表すことができる。ただし、θｘ、θｙ、θｚは微小量である。

このとき、ステージ装置として必要な並進Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向及びθｘ，θｙ，θｚ回転方向の各ストロークを満たし、所定の並進量及び回転量以下となるように、上記式における各パラメータＧｓ，Ｚｘ，Ｚｙ，Ｒを決定すれば良い。尚、上記規制ギャップＧｓはＥコア２及びＩコア４の隙間（Ｇｅ）よりも小さいことが条件であるので、Ｇｓ＜Ｇｅの制約がある。また、上記の説明では簡易的に多くのパラメータを同じ値としたが、夫々固有な値としても良いことは言うまでもない。

また、例えば図７では、微動ステージのＺ軸まわりの正の回転可動量＋θｚ、および負の回転可動量−θｚはそれぞれ、＋θｚ≒ａｔａｎ（２Ｇｓ/Ｒｙ）、−θｚ≒ａｔａｎ（２Ｇｓ/Ｒｘ）となる。ただし、θzは微小量である。回転方向でそれぞれ異なる規制回転量を設定する場合には、Ｘ規制部材のＹスパンＲｙ，Ｙ規制部材のＸスパンＲｙをそれぞれ別の値に設定しても良い。

尚、上記スパンは図５のＺスパンのように規制部材そのものの長さでとっても良いし、一対の部材を離間させて配置するか、若しくは別部材で構成することもできる。また、ステージ装置の他の構成部品とのレイアウトの状況等に鑑みて、どのようにスパンを構成しても良い。

続いて、夫々の規制部材のパラメータの設定方法について以下に説明する。
ステージの可動量は、予め決められたストローク量を満たし且つ予め決められた規制量より小さくする必要がある。

例えば、露光装置における微動ステージの予め決められたストローク量としては、ウエハ面形状に対して正常なパターン像を転写するために、露光光とウエハとを直交にするためのＸ，Ｙ軸回りの微小回転が有る。更に、ウエハをウエハチャックに固定したときの初期の回転位置ずれを補正するためのＺ軸回りの微小回転等がある。

一方、予め決められた規制量としては先ず過大な並進量がある。微動ステージと粗動ステージの隙間は図８及び図９の例では最もギャップの狭い電磁アクチュエータのＥコア２０６とＩコア２０４の隙間となり、数十ミクロン程度と非常に小さくなっている。これにより組み立て段階時や、デバッグ時等制御がなされる前段階や調整時において、Ｉコア２０４とＥコア２０６との間のギャップが保てず接触してしまう可能性がある。このような接触が起こると、Ｉコア２０４とＥコア２０６に打痕や摩耗が生じうる。これにより、Ｉコア２０４とＥコア２０６とのギャップの局所的な変化が生じ、正確な加速力の発生が困難となる恐れがあり、位置決め精度が劣化する可能性がある。

また、ステージ装置に想定外の外乱が加わって制御不能となる場合や、緊急停止時のように高精度に制御された状態のステージ装置が一瞬でサーボオフ状態になる場合が考えられる。このとき、粗動ステージと微動ステージのギャップが最も小さい部分である電磁アクチュエータのＩコア２０４とＥコア２０６とが衝突し、電磁アクチュエータが破損に至る恐れがある。よって、ステージ装置を安定して駆動するために、アクチュエータの損傷または破損を防止することが必要となる。

さらに、微動ステージの位置計測のためには上述したレーザー干渉計を用いている。この時、微動ステージ天板１０１が過大に回転するとレーザーを反射するためのミラー１０３〜１０５も傾けられ、レーザーが受光部まで戻らなくなり、計測および制御不能に陥ってしまう。

また、露光装置に限らず、一般的にステージ装置は冷却用の冷媒配管や電気ケーブル、センサ等の多数の実装部品を備えており、その実装部品を損傷するような過大な並進及び回転量も問題となる。特にウエハステージでは、ウエハを交換するための不図示の３ピンを微動ステージに対して相対的にＺ軸方向にストロークさせる必要があり、３ピンが固定されている場合には微動ステージを数ミリオーダーでＺ軸方向にストロークされることが必要となる。このとき、Ｚ軸方向のストロークを確保しつつ、他軸方向の過大な並進量及び回転量を抑制することが求められる。

そこで、例えばある１軸の回転方向において、ステージ装置の予め決められた所望のストロークをθs、予め決められた規制ストロークをθrとすると、ステージの回転可動量θをθs≦θ≦θrとなるようにする。つまり、ステージの回転可動量θのパラメータである、規制ギャップや各スパンを上記関係が成立するように設定すれば良い。

以上の構成により、微動ステージのＸ，Ｙ軸方向の２軸及びθｘ，θｙ，θｚ回転方向の３軸の可動範囲を規制できる。また、Ｚ規制部材１ｚを設けることで微動ステージのＺ軸方向の可動範囲も規制でき、合計６軸方向の可動範囲を規制することができる。よって、ステージ装置として所望のストローク量を満たし且つ過大な可動量を規制してステージ装置の損傷等を防止することができる。

［変形例］
本実施形態を変形した例として、図３に示す構成としてもよい。

図３は図１の構成に対して規制部材１ｘ’，１ｙ’を追加しており、規制部材がＸ＋側、Ｘ−側、Ｙ＋側、Ｙ−側に夫々２個ずつ構成されている。このような構成ではＸ，Ｙ軸方向及び回転方向θｘ，θｙ，θｚにおいて冗長な規制となるが、夫々の規制量で最も小さいものが、その方向での有効な規制部材として機能する。この構成によるメリットは、スペース等の都合で規制部材に制限が加わったとき、剛性を稼ぐ手段として効果を発揮する。その他の構成については、図１と同一の符号を付して説明を省略する。

また、図４のような形態でも本発明を適用できる。

図４は特に半導体露光装置用のレチクルステージとして有用な形態であり、電磁アクチュエータ５がＹ軸方向に２個ずつ、つまりＹ＋側とＹ−側に配置されている。これにより、Ｙ軸方向の±側全てに吸引力を発生し、粗動ステージの加減速度に対応して、微動ステージに推力を付与できる。このように電磁アクチュエータ５が１軸方向のみの場合であっても、図４に示すＸ規制部材１ｘ及びＹ規制部材１ｙを設けてＸ，Ｙ軸方向を規制し、且つＺスパンを形成して回転方向θｘ，θｙの規制が可能である。また、θｚは１ｙ，１ｙ’に設けられたＸスパンにより規制が可能である。更にＺ規制部材１ｚを設けることで６軸方向の規制が可能になる。

特に液浸露光装置と呼ばれる投影レンズとウエハとの間に液体を満たして露光する装置においては、これまでの露光装置に比べて投影レンズとウエハとの隙間が小さくなるため、Ｚ方向の規制部材が重要となってくる。この時は、ステージのＺ方向のストロークのみならず、ステージがＺ方向の最上部でθxやθy方向に回転したときにもステージ端部等が投影レンズに接触しないように、Ｚ規制部材の規制ギャップを厳密に設定することが必要である。

また、図１及び図２のように規制部材１をＥコア２を支持する支持部材６に支持し、Ｅコア２と相対的な寸法精度をユニットとして管理することで、高精度部品であるＥコア２と規制部材１の粗動ステージ天板１２０上への位置決めが一括してできる。また、Ｉコア４と支持板６も同様にユニット化することで、Ｅコア２と規制部材１との関係を簡易に行うことができる。このようにユニット化して電磁アクチュエータ５と規制部材１を近接して配置する場合には、規制部材１を非磁性材とすることで、電磁アクチュエータの推力に影響を及ぼすことがなくなる。

［露光装置の説明］
図１０は、本実施形態のステージ装置をウエハステージ及びレチクルステージとして適用した半導体露光装置の概略構成図である。

図１０に示すように、本実施形態の露光装置は、露光光を照射する照明装置５１、レチクルを保持・移動させるレチクルステージ５２、投影光学系５３、ウエハを保持・移動させるウエハステージ５４を備える。露光装置は、レチクルに形成された回路パターンをウエハに投影露光するものであるが、投影露光方式は、ステップアンドリピート式やステップアンドスキャン式が適用できる。

照明装置５１は、回路パターンが形成されたレチクルを照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、例えば、光源としてレーザを使用する。レーザは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、波長約１５３ｎｍのＦ2エキシマレーザなどを使用することができるが、レーザの種類はエキシマレーザに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザを使用してもよい。また、そのレーザの個数も限定されない。光源にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザ光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部に使用可能な光源はレーザに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。照明光学系はレチクルを照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。

投影光学系５３は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも１枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）等を使用することができる。他に、複数のレンズ素子と少なくとも１枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。

このような露光装置は、半導体集積回路等の半導体デバイスや、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスの製造に利用され得る。

［デバイス製造方法］
次に、上述した露光装置を利用したデバイス製造方法の実施形態を説明する。

図１１は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。Ｓ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。Ｓ２（レチクル製作）では設計した回路パターンに基づいてレチクルを作製する。一方、Ｓ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。Ｓ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記レチクルとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィー技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のＳ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、Ｓ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。Ｓ６（検査）ではＳ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（Ｓ７）される。

図１２は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。Ｓ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。Ｓ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。Ｓ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。Ｓ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。Ｓ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。Ｓ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。Ｓ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。Ｓ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

本実施形態のステージ装置の平面図（ａ）及び側断面図（ｂ）である。 図１の電磁アクチュエータの周辺部分を拡大して示す斜視図である。 本実施形態の変形例のステージ装置の平面図（ａ）及び側断面図（ｂ）である。 本実施形態の他の変形例のステージ装置の平面図である。 本実施形態の規制部材を模式的に示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 本実施形態の規制部材の側面図であり、微動ステージがＺ軸方向にストロークした場合にＹ軸まわりの回転を規制する様子を示す図である。 本実施形態の規制部材の平面図であり、微動ステージのＺ軸まわりの回転を規制する様子を示す図である。 従来のステージ装置の分解斜視図（ａ）及び組立図（ｂ）である。 図８の微動ステージ天板の分解斜視図（ａ）、微動ステージの分解斜視図（ｂ）及び組立図（ｃ）である。 本実施形態の露光装置の概略構成図である。 デバイス製造方法を示す図である。 ウエハプロセスを示す図である。

符号の説明

１ｘ Ｘ規制部材
１ｙ Ｙ規制部材
１ｚ Ｚ規制部材
２ Ｅコア
３ コイル
４ Ｉコア
５ 電磁アクチュエータ
６ 支持部材
７ 支持板
９０ 粗動ステージ
９１ Ｘ粗動リニアモータ
９２ Ｙ粗動リニアモータ
９３ 粗動スライダ
１００ 微動ステージ
１０１ 微動ステージ天板
１０６，１０７，１０８ Ｚ微動リニアモータ
１０９，１１０ Ｘ微動リニアモータ
１１１，１１２ Ｙ微動リニアモータ
１２０ 粗動ステージ天板

Claims (8)

1. 互いに直交する第１軸及び第２軸により規定される水平面に対して移動可能な第１のステージと、前記第１のステージ上で少なくとも軸方向及び軸まわりの回転方向に移動可能な第２のステージとを有するステージ装置において、
   前記第２のステージの可動部が前記第１のステージに対して隙間を介して対向する部位に、前記第２のステージの可動範囲を制限する規制部材を設けたことを特徴とするステージ装置。
2. 前記規制部材は、前記第１のステージと前記第２のステージの可動部との間の第１軸方向の隙間の最小値を規定する第１の規制部材と、前記第１のステージと前記第２のステージの可動部との間の第２軸方向の隙間の最小値を規定する第２の規制部材と、を有し、
   前記第１及び第２の規制部材は、前記第２のステージの前記第１軸方向及び前記第２軸方向の可動範囲と、前記第１軸、前記第２軸、並びに当該第１軸及び第２軸に直交する第３軸の各軸まわりに回転する３方向の可動範囲とを規制することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
3. 前記第１の規制部材は、前記第１軸に平行であって前記第２のステージの可動部を挟むように対向配置され、前記第１軸方向の隙間を持って前記第３軸方向に延びる一対の部材からなり、前記第２のステージの可動部の前記第２軸まわりに回転する方向の可動範囲を規制し、
   前記第２の規制部材は、前記第２軸に平行であって前記第２のステージの可動部を挟むように対向配置され、前記第２軸方向の隙間を持って前記第３軸方向に延びる一対の部材からなり、前記第２のステージの可動部の前記第１軸まわりに回転する方向の可動範囲を規制することを特徴とする請求項２に記載のステージ装置。
4. 前記第１の規制部材の一対の部材の各々は前記第１軸と平行で且つ前記第２軸方向に予め決められた距離だけ離間して配置され、
   前記第２の規制部材の一対の部材の各々は前記第２軸と平行で且つ前記第１軸方向に予め決められた距離だけ離間して配置され、
   前記第１及び第２の規制部材は、前記第２のステージの前記第３軸まわりに回転する方向の可動範囲を規制することを特徴とする請求項３に記載のステージ装置。
5. 前記規制部材は、前記第２のステージの前記第３軸方向の可動範囲を規制する第３の規制部材、を有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のステージ装置。
6. 前記第２のステージの可動範囲は、当該第２のステージの予め決められたストローク量を満たし且つ予め決められた規制量より小さくなるように設定されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のステージ装置。
7. レチクルのパターン像を投影光学系を介して基板に露光する露光装置であって、
   前記レチクルを照明して前記パターン像を形成する照明部と、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載のステージ装置と、を有し、
   前記ステージ装置により前記基板及び／又は前記レチクルを相対的に移動して露光することを特徴とする露光装置。
8. 請求項７に記載の露光装置を用いてレチクルを介して基板を露光するステップと、
   露光された前記基板を現像するステップと、
   現像された前記基板を加工してデバイスを製造するステップと、を備えることを特徴とするデバイス製造方法。

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