(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定盤上に設けられた第１のガイドに沿って該定盤上を第１の方向に移動可能な第１のステージと、第１のステージ上に設けられた第２のガイドに沿って該定盤上を第１の方向と交差する第２の方向に移動可能な第２のステージと、前記第１および第２のステージに設けられ該第１および第２のステージをそれぞれ前記定盤上に浮上させる第１および第２の流体静圧付与手段と、前記第１および第２のステージに設けられ該第１および第２のステージをそれぞれ前記定盤へ向けて吸引する第１および第２の与圧磁石とを具備する走査型露光装置に用いられる静圧ステージにおいて、前記第１および第２の与圧磁石がそれぞれ複数の矩形磁石片をそれらの辺を接して一次元に配列したものであり、前記第２の予圧磁石を構成する磁石片の一次元の磁石並びに沿う方向がスキャン方向と直交することを特徴とする静圧ステージ。
【請求項２】
前記第１の方向と第２の方向が直交しており、これらの方向の一方をスキャン方向、他方をステップ方向とする走査型露光装置にウエハステージとして配設されていることを特徴とする請求項１記載の静圧ステージ。
【請求項３】
前記第１の方向がスキャン方向であり、前記第１の予圧磁石を構成する磁石片の一次元の磁石並びに沿う方向と該スキャン方向が直交することを特徴とする請求項２記載の静圧ステージ。
【請求項４】
前記第２の方向がスキャン方向であり、前記第１の予圧磁石を構成する磁石片の一次元の磁石並びに沿う方向と該スキャン方向が平行であることを特徴とする請求項２記載の静圧ステージ。
【請求項５】
前記定盤が、Ｎｉ系鋳物または低炭素鉄系材料からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の静圧ステージ。
【請求項６】
前記定盤が、床に除振手段を介して設置され、該定盤上に前記走査型露光装置を構成する投影光学系およびレチクルステージが搭載されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の静圧ステージ。
【請求項７】
前記定盤が、除振手段を介さず床と直結され、前記走査型露光装置を構成する投影光学系およびレチクルステージは除振手段を介して床に設置された他の定盤上に搭載されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の静圧ステージ。
【請求項８】
前記静圧を発生するための流体が空気であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の静圧ステージ。
【請求項９】
定盤上に設けられた第１のガイドに沿って該定盤上を第１の方向に移動可能な第１のステージと、第１のステージ上に設けられた第２のガイドに沿って該定盤上を第１の方向と交差する第２の方向に移動可能な第２のステージと、前記第１および第２のステージに設けられ該第１および第２のステージをそれぞれ前記定盤上に浮上させる第１および第２の流体静圧付与手段と、前記第１および第２のステージに設けられ該第１および第２のステージをそれぞれ前記定盤へ向けて吸引する第１および第２の与圧磁石とを具備する静圧ステージを有する走査型露光装置において、前記第１および第２の与圧磁石がそれぞれ複数の矩形磁石片をそれらの辺を接して一次元に配列したものであるり、前記第２の予圧磁石を構成する磁石片の一次元の磁石並びに沿う方向がスキャン方向と直交することを特徴とする走査型露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、移動ステージを定盤に対して静圧で浮上して支持するとともに、その支持剛性を高めるために移動ステージを定盤に向けて吸引する磁石を用いた静圧ステージに関し、特に走査型露光装置用として好適な静圧ステージ及び走査型露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の露光装置として、ウエハ等の被露光基板を逐次移動、停止して露光を繰り返すいわゆるステッパが知られている。
【０００３】
図１１にステッパのウエハステージの詳細を、図１２にそのウエハステージの分解図を示す。図において、ベース定盤１上にＹヨーガイド２が固定され、Ｙヨーガイド２の側面とベース定盤１の上面でガイドされるＹステージ３がベース定盤１の上にＹ方向に不図示エアスライドにより滑動自在に支持されている。Ｙステージ３は主に２本のＸヨーガイド３ａと、Ｙスライダ大３ｂおよびＹスライダ小３ｃとの４部材から構成され、Ｙスライダ大３ｂはその側面および下面に設けた不図示エアパッドを介してＹヨーガイド２側面およびベース定盤１上面と対面し、Ｙスライダ小３ｃはその側面に設けた不図示エアパッドを介してベース定盤１上面と対面している。この結果Ｙステージ３全体としては前述のようにＹヨーガイド２の側面とベース定盤１の上面でＹ方向に滑動自在に支持されることになる。
【０００４】
一方、Ｙステージ３の構成部品である２本のＸヨーガイド３ａの側面とベース定盤１の上面とでガイドされるＸステージ４がＸ軸まわりにＹステージ３を囲むように設けられ、Ｘ方向に不図示エアスライドにより滑動自在に支持されている。Ｘステージ４は主に２枚のＸステージ側板４ａと、上下のＸステージ天板４ｂおよびＸステージ底板４ｃとの４部材から構成され、Ｘステージ底板４ｃはその下面に設けたエアパッド４ｄを介してベース定盤１上面と対面し、２枚のＸステージ側板４ａはその側面に設けた不図示エアパッドを介してＹステージ３の構成部材である２本のＸヨーガイド３ａの側面と対面している。Ｘステージ天板４ｂ下面とＸヨーガイド３ａの上面、およびＸステージ底板４ｃ上面とＸヨーガイド３ａの下面は非接触になっている。この結果Ｘステージ４全体としては前述のように２本のＸヨーガイド３ａの側面とベース定盤１の上面でＸ方向に滑動自在に支持されることになる。Ｘステージ天板４ｂの上部には不図示工作物保持機構が設けられウエハ等の工作物を保持できるようになっており、またここには不図示スコヤミラーが設けられ、ＸおよびＹステージ４，３の位置をレーザ干渉計で精密に計測できるようになっている。
【０００５】
駆動機構は、Ｘ駆動用に１本、Ｙ駆動用に２本の多相コイル切り替え方式のリニアモータが用いられている。固定子６ａ，７ａはストローク方向に並べた複数個のコイル６ｃ，７ｃを枠に挿入したもので、可動子６ｂ，７ｂは箱形の磁石ユニットで構成される。７ｄは磁石連結板、８はＹ固定子固定部材である。可動子６ｂ，７ｂの位置によって固定子６ａ，７ａのコイル６ｃ，７ｃに選択的に電流を流すことにより推力を発生する。
【０００６】
エアスライドの剛性を上げるにはギャップを５μｍ程度に保つことが必要でこのため、分解図に示すようにＸステージ４はエアパッド４ｄの間に設けた２個の与圧磁石４ｅでベース定盤１に吸引されるようになっている。
Ｙステージ３も同様にＹスライダ大３ｂ側面において不図示与圧磁石でＹヨーガイド２に吸引されるように、Ｙスライダ大３ｂ下面とＹスライダ小３ｃ下面において不図示与圧磁石でベース定盤１に吸引されるようになっている。
【０００７】
これらの与圧磁石は図１３に示すような矩形状の磁石片９を複数個並べて配置したものが用いられている。
ベース定盤１およびＹヨーガイド２は磁石の被吸引材である必要とエアスライドのガイド面を構成する必要からＳＫＳに焼き入れ研磨したものが用いられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする問題点】
ところで、エアギャップ保持のために設けた与圧磁石はエアスライドの浮力方向と逆向きの吸引力のみを発揮してくれるのが望ましいのであるが、実際はそれ以外にエアスライドの滑動方向の抵抗力も発生するという問題がある。
【０００９】
現状のステージ構成の特徴として、Ｘステージ４のチルト姿勢はベース定盤１で直接ガイドされる。よってＸステージ４はベース定盤１と対面しながら２次元に動き、ＸＹ両方向に上記与圧磁石４ｅの抵抗を受ける。
Ｙステージ３はＹ方向にのみ与圧磁石の抵抗を受ける。
【００１０】
一方、与圧磁石は図１３に示すような複数の矩形磁石片９を１次元に並べて構成されるものが用いられている。
このような与圧磁石のスラスト力と変位の関係を図２に示す。
与圧磁石のスラスト力の第１の特徴として、定盤とステージとの相対速度が小さいときは変位とともにスラスト力が変化し、相対速度が大きくかつその向きが変わらないとき、すなわち大変位時には変位によらずほぼ一定になる。つまり定盤との相対速度が小さいときは与圧磁石は定盤に対するばねとして作用し床振動をステージに伝達する。相対速度が大きいとばねとして作用しなくなり、床振動をほとんど伝達しない。
【００１１】
与圧磁石のスラスト力の第２の特徴として、磁石片９の並びに沿う方向（磁石片９の短辺方向）と磁石片９の並びに垂直な方向（長辺方向）とで顕著な異方性を示す。
【００１２】
ステッパは停止状態で露光するのでステージに設けた与圧磁石と定盤との相対速度は常に小さく、与圧磁石は定盤に対するばねとして作用し、床振動をステージに伝達してサーボの外乱になっていた。つまり、ステッパではばねとして作用しなくなる領域が使えなかった。
また、ステッパにおいてはＸ方向、Ｙ方向とも同等の停止精度が要求されるため、異方性を利用した最適な外乱低減ができなかった。
【００１３】
次に次世代の露光装置の１つである、走査型露光装置全体図を図１４に示す。
図１４において、床（または地面）３０から除振手段３１を介して定盤１が支持されている。定盤１上にはＸＹ平面内に移動可能なウエハステージ３３が設けられ、また鏡筒支持部材３４を介して縮小投影光学系３５が固定されている。支持部材３４の上方にはレチクルステージベース３６が設けられ、レチクルステージベース３６上をガイドに沿って１軸方向に走査可能なレチクルステージ３７が設けられている。レチクルを通してウエハに露光エネルギを与えるための照明系３８が破線で示されている。４１は光学系３５の外筒、４２，４３は干渉計基準である。
【００１４】
この装置ではレチクルパターンの矩形の一部領域のみが照明される。このため全体を露光するにはウエハステージ３３とレチクルステージ３７を光学系３５の縮小倍率に等しい速度比で同期スキャンし、スキャン中に露光する。ウエハステージ３３はＸＹステージであるが露光中はレチクルステージ３７の軸に平行な軸をスキャンしもう１つの軸は静止するように制御する。
【００１５】
この改良型として図１５に示すシステムもある。
鏡筒定盤４５に支持される投影光学系３５がウエハステージ定盤４６とは機械的に分離されて直接床３０から除振手段３１で支持されている。このため投影光学系３５や干渉計基準にはウエハステージ３３からの振動が伝わらず光学系３５や干渉計基準４２，４３の機械的変形および振動を極めて小さくできるという利点がある。
また、ウエハステージ定盤４６は除振手段３１を介さず床３０から直接支持されている。このためウエハステージ３３を加減速したときの反力による定盤４６の揺り戻しがきわめて小さく停止精度が向上したり制定時間が短縮されたりするという利点がある。
【００１６】
このようなシステムではスキャン方向においてはスキャン中に発生する走行抵抗のむらおよび絶対値が新たな問題となる。
走査露光装置ではスキャン中に露光するのでスキャン中の走行抵抗にむらがあると床振動とはまた別の推力外乱となってステージに作用しスキャン露光のスキャン方向の重ね合わせ精度を低下させる。
【００１７】
走行抵抗のむらは、磁石と定盤が相対的に大変位するときの磁気ヒステリシスに起因する抵抗それ自体のむらによるものと、仮に磁気ヒステリシス抵抗自体のむらがゼロだとしても駆動系との組み合わせで結果的に発生するものとに大別できる。
【００１８】
まず、磁気ヒステリシス抵抗自体のむらについて、図７においては磁石と定盤が相対的に大変位したときの抵抗むらがゼロとして図示してあるが、実際には何らかのむらが存在する。問題はその量であって定盤材料によって図７のようにゼロとみなしてよい材料と、露光精度を低下させるほどむらの大きい材料とがある。例えば、図２において、定盤材料がＳＫＳでは磁石と定盤が相対的に大変位したときの抵抗むらがゼロとみなせるが、定盤材料がＮｉ系鋳物では磁石を構成する矩形磁石片の並びに沿う方向（矩形磁石片の短辺方向）に走査したとき磁極ピッチに同期した顕著なむらが発生する。
【００１９】
次に駆動系との組み合わせによるむらであるが、これは駆動系に複数個のコイルを切り替えるタイプのリニアモータを用いたときに発生する。このタイプのモータは位置によって周期的に推力定数が変化する。したがって定電流駆動した場合、仮に磁石からの抵抗が一定だったとしても推力定数の周期的むらがそのまま抵抗むらとなって作用しスキャン方向の露光精度を低下させる。このむらの大きさは磁石が発生する抵抗の絶対値に比例するのでこれを減らすには磁石の抵抗の絶対値を減らす必要がある。
【００２０】
また、走行抵抗の絶対値が大きいとこれに打ち勝つための余分な推力が必要になり、駆動系の発熱が増加したり、発熱を除去する冷却系が大型化したりする。
【００２１】
一方スキャン中静止している方向（以下、ステップ方向という）では、事情はステッパと全く同じで上記与圧磁石抵抗は床振動の水平成分を伝達する役割をはたす。通常はウエハステージ定盤は図１４のシステムのように除振手段で支持され床振動を伝達しにくくしているがその残差が与圧磁石を介してステージに伝わる。これはサーボ性能を低下させ、スキャンと直角方向の像性能低下、つまり露光パターンのコントラスト低下を招く。これを防ぐためには床振動レベル自身をさらに低下させなければならずトータルコストが増加する。図１５のようにウエハステージ定盤を床から直接支持するシステムにおいては床振動はもろに伝わるのでより深刻な問題となる。
【００２２】
ステッパとの違いは、走査露光装置ではスキャン方向、非スキャン方向（ステップ方向）という概念が現れたので、磁石のばね性の異方性を利用できる可能性がでたことである。
【００２３】
本発明は、上記の従来例における問題点に鑑みてなされたもので、与圧磁石のスラスト抵抗の少ない静圧ステージ及び走査型露光装置を提供することを目的とする。
また、与圧磁石によるスラスト外乱の少ない静圧ステージ及び走査型露光装置を提供することをさらなる目的とする。
【００２４】
上記の目的を達成するため本発明は、定盤上に設けられた第１のガイドに沿って該定盤上を第１の方向に移動可能な第１のステージと、第１のステージ上に設けられた第２のガイドに沿って該定盤上を第１の方向と交差する第２の方向に移動可能な第２のステージと、前記第１および第２のステージに設けられ該第１および第２のステージをそれぞれ前記定盤上に浮上させる第１および第２の流体静圧付与手段と、前記第１および第２のステージに設けられ該第１および第２のステージをそれぞれ前記定盤へ向けて吸引する第１および第２の与圧磁石とを具備する走査型露光装置に用いられる静圧ステージにおいて、前記第１および第２の与圧磁石がそれぞれ複数の矩形磁石片をそれらの辺を接して一次元に配列したものであり、前記第２の予圧磁石を構成する磁石片の一次元の磁石並びに沿う方向がスキャン方向と直交することを特徴とする静圧ステージである。
【００２５】
さらに、本発明は、前記第１の方向と第２の方向が直交しており、これらの方向の一方をスキャン方向、他方をステップ方向とする走査型露光装置にウエハステージとして配設されていることを特徴とする上記記載の静圧ステージである。
さらに、本発明は、前記第１の方向がスキャン方向であり、前記第１の予圧磁石を構成する磁石片の一次元の磁石並びに沿う方向と該スキャン方向が直交することを特徴とする上記記載の静圧ステージである。
【００２６】
さらに、本発明は、前記第２の方向がスキャン方向であり、前記第１の予圧磁石を構成する磁石片の一次元の磁石並びに沿う方向と該スキャン方向が直交することを特徴とする上記記載の静圧ステージである。
さらに、本発明は、前記定盤が、Ｎｉ系鋳物または低炭素鉄系材料からなることを特徴とする上記記載の静圧ステージである。
【００２７】
さらに、本発明は、前記定盤が、床に除振手段を介して設置され、該定盤上に前記走査型露光装置を構成する投影光学系およびレチクルステージが搭載されていることを特徴とする上記記載の静圧ステージである。
さらに、本発明は、前記定盤が、除振手段を介さず床と直結され、前記走査型露光装置を構成する投影光学系およびレチクルステージは除振手段を介して床に設置された他の定盤上に搭載されていることを特徴とする上記記載の静圧ステージである。
【００２８】
さらに、本発明は、定盤上に設けられた第１のガイドに沿って該定盤上を第１の方向に移動可能な第１のステージと、第１のステージ上に設けられた第２のガイドに沿って該定盤上を第１の方向と交差する第２の方向に移動可能な第２のステージと、前記第１および第２のステージに設けられ該第１および第２のステージをそれぞれ前記定盤上に浮上させる第１および第２の流体静圧付与手段と、前記第１および第２のステージに設けられ該第１および第２のステージをそれぞれ前記定盤へ向けて吸引する第１および第２の与圧磁石とを具備する静圧ステージを有する走査型露光装置において、前記第１および第２の与圧磁石がそれぞれ複数の矩形磁石片をそれらの辺を接して一次元に配列したものであり、前記第２の予圧磁石を構成する磁石片の一次元の磁石並びに沿う方向がスキャン方向と直交することを特徴とする走査型露光装置である。
【００２９】
【作用】
走査型露光装置用静圧ステージにおいて与圧磁石を構成する矩形磁石片の磁石並びに沿う方向（短辺方向）がスキャン軸と直角になるように、すなわち矩形磁石片の長手方向がスキャン軸と平行になるように配置することにより、与圧磁石のスラスト抵抗を減少させることができる。また、走査型露光装置用静圧ステージにおいて与圧磁石を構成する矩形磁石片の磁石並びに沿う方向（短辺方向）がステップ方向と直角になるように、すなわち矩形磁石片の長手方向がステップ方向と平行になるように配置することにより、与圧磁石によるスラスト外乱を減少させることができる。
また、定盤材料を選択することにより、スラスト抵抗またはスラスト外乱をさらに減少させることができる。
【００３０】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第１実施例
本実施例において、ステージの構成要素は図１１および図１２のものと同じである。但し、ベース定盤１の材質は従来例ではＳＫＳであったが、本実施例および第２実施例ではＮｉ系鋳物材料にしてある。
上記与圧磁石の抵抗は与圧磁石が或る位置から別の位置に移動するとき、もともと磁石のあった位置のＳＫＳの磁化が磁石がいなくなっても完全になくならず一部残り、これが磁石の移動を妨げようとするために生ずる。つまり材料の磁気的ヒステリシスに起因して生ずる。この磁気ヒステリシスに起因する抵抗は材料のＢＨ曲線の囲む面積に比例する。そこで定盤やヨーガイドの材料としてはＢＨ曲線の囲む面積の小さい材料が望ましい。
【００３１】
一方、定盤１やヨーガイド２は磁石の被吸引材としての機能を果たさなければならないので磁束を十分に通すこと、つまり飽和磁束密度が大きいことが望ましい。
【００３２】
これらの両方の要求を満たす材料としてＮｉ系鋳物があり、代表的な組成は、
【００３３】
【表１】
0003729430.tif 000002
である。
【００３４】
ＳＫＳとＮｉ系鋳物とのＢＨ曲線の比較を図２に示す。Ｎｉ系鋳物ではＢＨ曲線の面積がＳＫＳに比べて格段に小さい。一方、飽和磁束密度は約０．８Ｔ程度以上が期待できかなりの吸引力が望めることがわかる。
【００３５】
図１は本発明の第１実施例を説明するための図で、Ｙをスキャン方向、Ｘをステップ方向とするＸステージ４およびＹステージ３を下から眺めたものである。Ｘステージ４においても、Ｙステージ３においても与圧磁石４ｅ，３ｅを構成する矩形状の磁石片の磁石並びに沿う方向（磁石片の短辺方向）がスキャン軸（Ｙ軸）と直角になるよう、すなわち磁石片の長手方向がスキャン軸と平行になるよう配置されている。
このように配置する理由はＮｉ系鋳物において、矩形磁石片の長辺（長手方向）と直角に走査すると、磁極ピッチに同期する抵抗むらがあるためである。以下この辺りの事情について説明する。
【００３６】
図３は与圧磁石２個（Ｘステージ４についてる分相当）を矩形磁石の長辺に直角に走査した場合と、平行に走査した場合の位置と抵抗力の関係をＳＫＳとＮｉ系鋳物の各々について示した図である。ＶＳ、ＰＳ、ＶＮ、ＰＮは走査抵抗の２倍に相当する量であるが、実測値は
【００３７】
【表２】
0003729430.tif 000003
である。Ｎｉ系材料にすることで走査抵抗は期待通り小さくなる。
またＮｉ系直角の場合には磁極ピッチ（例えば７．５ｍｍ）に同期して約３０ｇピークツーピークのむらが発生する。
【００３８】
図４は与圧磁石２個（Ｘステージ４についてる分相当）を矩形磁石の長辺に直角に微小（１μｍ程度）移動した場合と、平行に微小移動した場合の位置と抵抗力の関係をＳＫＳとＮｉ系鋳物の各々について示したものである。
各直線の傾きは与圧磁石が発生するスラスト方向のばね定数に相当するが実測値は
【００３９】
【表３】
0003729430.tif 000004
である。この値は床振動の水平成分の伝達のしやすさの指標となる。これもＮｉ系材料にすることで期待通り小さくなる。
【００４０】
Ｎｉ系平行方向は走査のむらもなく値も小さく微小変位のばね定数も小さいので走査においても微小移動においても採用するのが好ましい。Ｙステージ３はベース定盤１に対してＹ方向にのみ１次元に相対運動するから、このような配置が可能である。
【００４１】
一方、現行のＸステージ４はベース定盤１に対して２次元に相対運動しＸＹ両方向に磁石４ｅからのスラスト抵抗を受ける。したがって、ＸＹのどちらかしか磁石長辺の平行方向が採用できない。この最も好ましい方向をどのように配置するかが問題となる。
【００４２】
そこで、本実施例のようにＹがスキャン方向のステージで矩形磁石片の短辺方向をスキャン軸と直角（磁石片の長手方向を平行）に配置すれば、スキャン時の走行抵抗にむらがなくなり、むらに起因する推力外乱がなくなる。
【００４３】
また床振動伝達の指標となるスキャン方向のばね定数は、表３に示す２０ｇ／ｍｍではなくほぼゼロである。何故ならスキャン中サーボ誤差で目標値に対して正または負の値をとったとしても位置の絶対値自身は増え続けつつ常に大変位の領域にあるからほぼ一定の力がかかるためである。
【００４４】
一方、スキャンと直角方向は床からの振動伝達だけを考えればよいが、ばね定数が表３に示すように２２３ｇ／ｍｍとなり、ＳＫＳの場合に比べて約１／８となる。
【００４５】
Ｙがスキャン方向の場合、スキャン時のスラスト抵抗むらを最小にするためには本実施例に示すようにＸステージ４においてもＹステージ３においても矩形磁石片の長手方向がスキャン軸と平行になるように配置しなければならない。Ｙスキャンのスキャン動作においてはＹリニアモータでＸステージ４とＹステージ３の一体物をスキャンするのでどちらか一方でも矩形磁石片の短辺方向がスキャン軸と平行になっているとスキャン抵抗にむらがでるからである。またこのようにすると、スキャンと直角方向の振動伝達はＸステージ４からの分しか伝達されない。Ｙステージ３からの分はＸステージ４とＹステージ３の間のエアスライドで絶縁されるからである。
【００４６】
第２実施例
図５は本発明の第２実施例を説明するための図で、Ｘをスキャン方向、Ｙをステップ方向とするＸステージ４とＹステージ３を下から眺めたものである。Ｘステージ４においては与圧磁石４ｅを構成する矩形状の磁石片の磁石並びに沿う方向（短辺方向）がスキャン軸と直角になるよう配置されており、Ｙステージ３においては与圧磁石３ｅを構成する矩形状の磁石片の磁石並びに沿う方向（短辺方向）がスキャン軸と平行になるよう配置されている。
【００４７】
この配置も基本はスキャン方向に抵抗のムラを発生させないようにしたことにある。この観点だけから言うと、Ｙステージ３の矩形磁石片の長辺はＸＹどちらを向いてもよいように見える。なぜならＸスキャンはＸリニアモータでＸステージ４のみをスキャンするのでＹステージ３の矩形磁石片の向きによらずＹステージ３からは抵抗むらは発生しないからである。
【００４８】
一方、床からの振動伝達を考えるとＹステージ３の矩形磁石片の短辺方向は本実施例のようにスキャン方向に平行にするのが望ましい。このようにするとＹステージ３にはスキャンと直角方向の床振動は伝わりにくく、スキャン方向の床振動は伝わりやすくなる。Ｙステージ３に伝わったスキャンと直角方向の振動はヨーガイドを介してＸステージ４に伝わる。一方、Ｙステージ３に伝わったスキャン方向の振動はヨーガイドで絶縁されてＸステージ４には伝わらない。この結果トータルとして最もＹステージ３経由の床振動がＸステージ４に伝わりにくいシステムとなる。
【００４９】
第３実施例
本実施例において、ステージの構成要素は図１１および図１２のものと同じである。但し、ベース定盤１の材質は従来例ではＳＫＳであったが、第３および第４実施例では低炭素鉄系材料にしてある。上記与圧磁石の抵抗は与圧磁石がある位置から別の位置に移動するとき、もともと磁石のあった位置のＳＫＳの磁化が磁石がいなくなっても完全に無くならず一部残り、これが磁石の移動を妨げようとするために生ずる。つまり材料の磁気的ヒステリシスに起因して生ずる。この磁気ヒステリシスに起因する抵抗は材料のＢＨ曲線の囲む面積に比例する。そこで定盤１やヨーガイド２の材料としてはＢＨ曲線の囲む面積の小さい材料が望ましい。
【００５０】
一方、定盤やヨーガイドは磁石の被吸引材としての機能をはたさなければならないので磁束を十分に通すこと、つまり飽和磁束密度が大きいことが望ましい。
【００５１】
これらの両方の要求を満たす材料として低炭素鉄系材料があり、具体的には純鉄またはＳ１０Ｃを用いる。純鉄の場合、加工性を向上させるために炭素以外の不純物を添加することが望ましい。
【００５２】
ＳＫＳと純鉄とのＢＨ曲線の比較を図７に示す。純鉄ではＢＨ曲線の面積がＳＫＳに比べて格段に小さく、一方、飽和磁束密度は約１．６Ｔ程度以上であり、吸引力においても問題ない。
【００５３】
図６は本発明の第３実施例を説明するための図で、Ｙをスキャン方向、Ｘをステップ方向とするＸステージ４およびＹステージ３を下から眺めたものである。Ｙステージ３においては与圧磁石３ｅを構成する矩形状の磁石片の磁石並びに直角な方向（磁石片の長手方向）がスキャン方向（Ｙ軸）と平行になるよう配置され、Ｘステージ４においては与圧磁石４ｅを構成する矩形状の磁石片の磁石並びに直角な方向（磁石片の長手方向）がスキャン方向（Ｙ軸）と直角に、ステップ方向（Ｘ軸）とは平行になるよう配置されている。
【００５４】
以下、この辺りの事情について説明する。
図８は与圧磁石２個（Ｘステージ４についてる分相当）を矩形磁石片の長手方向に直角に走査した場合と、平行に走査した場合の位置と抵抗力の関係をＳＫＳと純鉄の各々について示した図である。ＶＳ、ＰＳ、ＶＪ、ＰＪは走査抵抗の２倍に相当する量であるが、実測値は
【００５５】
【表４】
0003729430.tif 000005
である。低炭素鉄系材料にすることで走査抵抗は期待通り小さくなる。
図９は与圧磁石２個（Ｘステージ４についてる分相当）を矩形磁石片の短辺方向に直角に微小（１μｍ程度）移動した場合と、平行に微小移動した場合の位置と抵抗力の関係をＳＫＳと純鉄の各々について示したものである。
各直線の傾きは与圧磁石が発生するスラスト方向のばね定数に相当するが実測値は
【００５６】
【表５】
0003729430.tif 000006
である。この値は同一位置に保持されるステージに対する床振動の水平成分の伝達のしやすさの指標となる。これも低炭素鉄系材料にすることで期待通り小さくなる。
【００５７】
純鉄平行方向は走査のむらもなく値も小さく微小変位のばね定数も小さいので走査においても微小移動においても採用するのが好ましい。Ｙステージ３はベース定盤１に対してＹ方向にのみ１次元に相対運動するから、このような配置が可能である。
【００５８】
一方、現行のＸステージ４はベース定盤１に対して２次元に相対運動しＸＹ両方向に磁石４ｅからのスラスト抵抗を受ける。したがって、ＸＹのどちらかしか磁石長辺の平行方向が採用できない。この最も好ましい方向をどのように配置するかが問題となる。
【００５９】
そこで、本実施例のようにＹがスキャン方向のステージで短冊磁石片の長手方向をスキャン方向と直角に配置すれば、スキャンと直角方向（ステップ時）のばね定数を２５ｇ／ｍｍと最も小さくすることができる。このときスキャン方向のばね定数は、２６０ｇ／ｍｍと大きくなるが、これは静止時の話であって、スキャン時はほぼゼロとなる。何故ならスキャン中サーボ誤差で目標値に対して正または負の値をとったとしてもスキャンによる移動の方が支配的なので磁石と定盤の相対変位は時間に対して単調増加であり、この結果、磁石から受ける抵抗はほぼ一定になるからである。このようにすることにより、床からの水平方向の振動伝達を最小にすることができる。一方、スキャン抵抗は表４に示すように６０ｇとなり、磁石片の長手方向をスキャン方向と平行にした場合の１０ｇよりは大きいが、ＳＫＳに比べれば充分小さくなっている。
【００６０】
Ｙがスキャン方向の場合、本実施例に示すように、Ｙステージ３においては矩形磁石片の長手方向がスキャン方向と平行になるように配置するのが良い。Ｙスキャンのスキャン動作においてはＹリニアモータでＸステージ４とＹステージ３の一体物をスキャンするので、このようにするとスキャンの走査抵抗を減らすことができるからである。換言すると、こうしなければＹステージ３から無用の走査抵抗をもらい、駆動系との組み合わせの推力むらを招くことになる。
【００６１】
一方、床振動伝達面から考えると、スキャン中のスキャン方向のばね定数はＹステージ３においてもほぼゼロである。スキャンと直角方向のばね定数はＹステージ３において２６０ｇ／ｍｍと大きい方の値となりＹステージ３には床振動がそれなりに伝わるのであるが、Ｘステージ４、すなわちウエハが搭載されたステージとはヨーガイド２にてスキャンと直角方向の振動は絶縁されるのでＹステージ３にある程度の床振動が伝わっても問題は無い。
【００６２】
第４実施例
図１０は本発明の第４実施例を説明するための図で、Ｘをスキャン方向、Ｙをステップ方向とするＸステージ４とＹステージ３を下から眺めたものである。Ｘステージ４においては与圧磁石４ｅを構成する矩形状の磁石片の磁石並びに沿う方向（短辺方向）がスキャン方向になるよう配置されており、Ｙステージ３においても与圧磁石３ｅを構成する矩形状の磁石片の磁石並びに沿う方向（短辺方向）がスキャン方向になるよう配置されている。
【００６３】
この配置も基本はＸステージ４に伝わる床振動を最小にしたことである。第３実施例と同様、スキャンと直角方向（ステップ時）のばね定数は２５ｇ／ｍｍ、スキャン方向（スキャン時）のばね定数はほぼゼロである。
【００６４】
この例では、スキャンはＸステージ４のみで行なわれＹステージ３は静止しているのでスキャン抵抗という観点からはＹステージ３の磁石３ｅの向きはＸＹどちらでもよいように見える。
【００６５】
しかし一方、床３０からの振動伝達を考えるとＹステージ３の矩形磁石片の長手方向も本実施例のようにスキャン方向に直角にするのが望ましい。このようにするとＹステージ３にはスキャンと直角方向の床振動は伝わりにくく、スキャン方向の床振動は伝わりやすくなる。Ｙステージ３に伝わった振動のうちＸステージ４に伝わるのはスキャンと直角方向の振動のみである。スキャン方向の振動はヨーガイド２で絶縁されるからである。この結果トータルとして最もＹステージ３経由の床振動がＸステージ４に伝わりにくいシステムとなる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、与圧磁石のスラスト力に起因するスキャン抵抗を低減することにより、発熱を低減することができるとともに、多相モータと組み合わせたときの重ね合わせ精度を向上させることができる。また、与圧磁石のスラスト力に起因するサーボ外乱を低減することによりスキャンと直角方向の像性能を向上させることができる。延ては定盤直置きのシステムを成立させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例に係るウエハステージの底面図である。
【図２】  図１のステージに用いられる定盤材料のＢＨ曲線比較図である。
【図３】  図１のステージに用いられる定盤材料および与圧磁石の方向による走査抵抗比較図である。
【図４】  図１のステージに用いられる定盤材料および与圧磁石の方向によるばね定数比較図である。
【図５】  本発明の第２実施例に係るウエハステージの底面図である。
【図６】  本発明の第３実施例に係るウエハステージの底面図である。
【図７】  図６のステージに用いられる定盤材料のＢＨ曲線比較図である。
【図８】  図６のステージに用いられる定盤材料および与圧磁石の方向による走査抵抗比較図である。
【図９】  図６のステージに用いられる定盤材料および与圧磁石の方向によるばね定数比較図である。
【図１０】  本発明の第４実施例に係るウエハステージの底面図である。
【図１１】  従来例であり本発明の適用対象であるウエハステージの全体図である。
【図１２】  図１１のウエハステージの分解図である。
【図１３】  与圧磁石としての磁石ユニット図である。
【図１４】  本発明のステージの適用対象例としての走査型露光装置の全体図である。
【図１５】  本発明のステージの適用対象例としての他の走査型露光装置の全体図である。
【符号の説明】
１：ベース定盤、２：Ｙヨーガイド、３：Ｙステージ、３ａ：Ｘヨーガイド、３ｂ：Ｙスライダ大、３ｃ：Ｙスライダ小、３ｅ：与圧磁石、４：Ｘステージ、４ａ：Ｘステージ側板、４ｂ：Ｘステージ天板、４ｃ：Ｘステージ底板、４ｄ：エアパッド、４ｅ：与圧磁石、６ａ，７ａ：固定子、６ｂ，７ｂ：可動子、６ｃ，７ｃ：コイル、７ｄ：磁石連結板、８：Ｙ固定子固定部材、３０：床（または地面）、３１：除振手段、３３：ウエハステージ、３４：鏡筒支持部材、３５：縮小投影光学系、３６：レチクルステージベース、３７：レチクルステージ、３８：照明系、４１：外筒、４２，４３：干渉計基準、４５：鏡筒定盤。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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