(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の支持手段に支持された案内手段に沿って移動自在である移動ステージと、該移動ステージを移動させる駆動手段と、前記移動ステージを上向きに付勢する自重補償手段を有し、該自重補償手段が、前記第１の支持手段と別体である第２の支持手段に支持されており、該第２の支持手段に支持された第１の磁気手段と該第１の磁気手段に対向するように前記移動ステージに保持された第２の磁気手段を備えていることを特徴とする移動ステージ装置。
【請求項２】
第２の磁気手段が、駆動手段の可動部に固着された吸引磁石を備えていることを特徴とする請求項１記載の移動ステージ装置。
【請求項３】
駆動手段の固定部が、第２の支持手段に支持されていることを特徴とする請求項１または２記載の移動ステージ装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１項記載の移動ステージ装置と、これに保持された被露光体を露光する露光手段を有する露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体露光装置のなかで、特に、レチクルパターンを円弧状あるいは矩形状の帯状領域に限定してウエハ等基板（以下、「基板」という。）に結像させ、レチクルと基板を同期的に走査させることによって、レチクルパターン全体を露光して基板に転写するいわゆる走査型の露光装置の移動ステージ装置およびこれを用いた露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原版であるレチクルと基板を同期的に走査させてレチクルパターン全体を基板に転写するいわゆる走査型の露光装置においては、レチクルや基板の走査速度を極めて高精度で安定して制御することのできる移動ステージ装置が必要であり、このような移動ステージ装置の駆動部には、リニアモータを用いるのが一般的である。
【０００３】
図７は、一従来例による移動ステージ装置を示すもので、これは、レチクルステージベース１０１上に固定された平板状のガイド１０２と、ガイド１０２に沿ってＹ軸方向（走査方向）に往復移動自在であるレチクルステージ１０３と、レチクルステージ１０３の走行路に沿ってその両側にレチクルステージベース１０１と一体的に配設された一対のリニアモータ固定子１０４，１０５と、レチクルステージ１０３の両側面とそれぞれ一体的に設けられた一対のリニアモータ可動子１０６，１０７を有し、リニアモータ固定子１０４，１０５とリニアモータ可動子１０６，１０７はそれぞれレチクルステージ１０３を走査方向に加速減速する一対のリニアモータＲ1 ，Ｒ2 を構成する。なお、レチクルステージ１０３は静圧空気軸受（エアスライド）Ｅ0 によってガイド１０２に非接触で案内される。
【０００４】
各リニアモータ固定子１０４，１０５は、ガイド１０２の長さ方向に配設された６個の偏平コイル１０４ａ，１０５ａと、これらを支持するコイルホルダ１０４ｂ，１０５ｂからなる多相コイル切り換え方式のリニアモータ固定子であり、リニアモータ可動子１０６，１０７の開口１０６ａ，１０７ａを貫通する。リニアモータ固定子１０４，１０５のコイル１０４ａ，１０５ａに図示しない電源から逐次駆動電流が供給されてこれらが励磁されると、リニアモータ可動子１０４，１０５にＹ軸方向の推力が発生し、これによってレチクルステージ１０３が加速あるいは減速される。
【０００５】
レチクルステージ１０３上にはレチクル１１０が吸着され、その下方にはウエハステージ２０３（図８参照）によってウエハが保持されており、ウエハステージ２０３もレチクルステージ１０３と同様の駆動部を有し、同様に制御される。レチクル１１０の一部分に照射された帯状の露光光Ｌ0 （断面を図９に破線で示す）は、フレーム２０４に支持された投影光学系２０５によってウエハに結像し、その帯状領域を露光して、レチクルパターンの一部分を転写する。走査型の露光装置の各露光サイクルは、帯状の露光光Ｌ0 に対してレチクルステージ１０３とウエハステージ２０３を同期的に走行させることでレチクルパターン全体をウエハに転写するものであり、レチクルステージ１０３とウエハステージ２０３の走行中はその位置をレーザ干渉計１０８，２０８によってそれぞれ検出して駆動部にフィードバックする。リニアモータＲ1 ，Ｒ2 によるレチクルステージ１０３の加速減速および露光中の速度制御は以下のように行なわれる。
【０００６】
図９に平面図で示すように、例えば、レチクルステージ１０３が走査方向の図示左端にありレチクル１１０の走査方向の幅の中心Ｏ0 が加速開始位置Ｐ1 に位置しているときにリニアモータＲ1 ，Ｒ2 の図示右向きの推力による加速が開始され、レチクル１１０の前記中心Ｏ0 が加速終了位置Ｐ2 に到達したときに加速が停止され、以後はリニアモータＲ1 ，Ｒ2 がレチクルステージ１０３の走査速度を一定に制御する働きのみをする。レチクル１１０の中心Ｏ0 が減速開始位置Ｐ3 に到達するとリニアモータＲ1 ，Ｒ2 の図示左向きの推力による減速が開始され、レチクル１１０の中心Ｏ0 が減速終了位置Ｐ4 に到達したときにレチクルステージ１０３の走行が停止される。
【０００７】
このような加速減速サイクルにおいて、レチクルステージ１０３が図示右向きに走行して、レチクル１１０の中心Ｏ0 が加速終了位置Ｐ2 に到達すると同時に露光光Ｌ0 がレチクルパターンの図示右端に入射して露光が開始され、レチクル１１０の中心Ｏ0 が減速開始位置Ｐ3 に到達したときにレチクルパターンの全面の露光が完了する。レチクル１１０の露光中すなわち、レチクルパターンが露光光Ｌ0 を横切って走行する間はレチクルステージ１０３が一定の走査速度に制御され、これと同期して、ウエハステージ２０３の走査速度も同様に制御される。なお、露光開始時のウエハとレチクル１１０の相対位置は厳密に管理され、露光中のウエハとレチクル１１０の速度比は、両者の間の投影光学系２０５の縮小倍率に正確に一致するように制御され、露光終了後は両者を適当に減速させる。
【０００８】
なお、レチクルステージベース１０１は、図８に示すようにウエハステージ２０３の定盤２０１に立設されたフレーム２０４の頂部と一体である外筒２０４ａの上端に支持されており、定盤２０１は、防振装置２０１ａを介して床面Ｆ0 に支持されている。また、露光光Ｌ0 を発生する光源は、破線で示すように、床面Ｆ0 に直接支持されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術によれば、前述のように、ウエハステージ２０３の定盤２０１に立設されたフレーム２０４の頂部にレチクルステージベース１０１が支持され、その上のガイド１０２上にレチクルステージ１０３が支持されてＹ軸方向に移動する構成であるため、露光装置の頂部でレチクルステージ１０３が移動することによって全体の重心位置が大幅に変化してフレーム２０４等に歪を発生し、これを変形させる。
【００１０】
フレーム２０４等が変形すると、投影光学系２０５の位置ずれや、図示しないアライメント光学系、あるいはレチクルステージ１０３、ウエハステージ２０３の位置を計測するレーザ干渉計１０８，２０８の検出値の信頼性の低下を招き、露光装置の転写精度を悪化させる。
【００１１】
また、レチクルステージ１０３の走査による静的な重心移動に加えて、リニアモータＲ1 ，Ｒ2 が駆動されたときに各リニアモータ固定子１０４，１０５が受ける反力に起因する振動等の動的トラブルも、上記と同様に転写精度に影響するおそれがある。
【００１２】
本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、レチクルステージ等の移動ステージの移動に起因する露光装置全体の重心位置の変化や、駆動力の反力による動的トラブル等を回避して、露光装置の転写精度等を大幅に改善できる移動ステージおよびこれを用いた露光装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の移動ステージ装置は、第１の支持手段に支持された案内手段に沿って移動自在である移動ステージと、該移動ステージを移動させる駆動手段と、前記移動ステージを上向きに付勢する自重補償手段を有し、該自重補償手段が、前記第１の支持手段と別体である第２の支持手段に支持されており、該第２の支持手段に支持された第１の磁気手段と該第１の磁気手段に対向するように前記移動ステージに保持された第２の磁気手段を備えていることを特徴とする。
【００１５】
第２の磁気手段が、駆動手段の可動部に固着された吸引磁石を備えているとよい。
【００１６】
駆動手段の固定部が、第２の支持手段に支持されていてもよい。
【００１７】
【作用】
案内手段に沿って移動する移動ステージを、自重補償手段によって上向きに付勢することで、移動ステージの重さ（自重）を相殺する。案内手段を経て露光装置のフレーム等に移動ステージの重さがかかるのを回避し、移動ステージが移動したときに露光装置全体の重心位置が変わるのを防ぐ。
【００１８】
露光中に露光装置全体の重心位置が変わってフレーム等の変形による転写ずれを起こす等のトラブルがないため、露光装置の転写精度を大幅に改善できる。
【００１９】
駆動手段の固定部が、第２の支持手段に支持されていれば、駆動手段の駆動力の反力が露光装置の投影光学系やアライメント光学系等に伝播して転写精度を低下させるのを回避できる。これによって、より一層転写精度を向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、一実施例による移動ステージ装置を示すもので、これは、第１の支持手段であるレチクルステージベース１上に固定された案内手段である平板状のガイド２と、ガイド２に沿って走査方向（Ｙ軸方向）に往復移動自在である移動ステージであるレチクルステージ３と、レチクルステージ３の走行路に沿ってその両側にレチクルステージベース１と一体的に配設された一対のリニアモータ固定子４，５と、レチクルステージ３の両側面とそれぞれ一体的に設けられた一対のリニアモータ可動子６，７を有し、リニアモータ固定子４，５とリニアモータ可動子６，７はそれぞれレチクルステージ３を走査方向に加速減速する駆動手段である一対のリニアモータを構成する。レチクルステージ３は、エアスライド（静圧軸受装置）Ｅ1 によってガイド２に非接触で案内される。
【００２２】
各リニアモータの固定部であるリニアモータ固定子４，５は、ガイド２に沿って直列に配設された６個のコイル４ａ，５ａとこれを支持するコイル台４ｂ，５ｂからなる多相コイル切り換え型のリニアモータ固定子であり、それぞれリニアモータの可動部であるリニアモータ可動子６，７の開口を貫通する。コイル４ａ，５ａに図示しない電源から逐次駆動電流が供給されてこれらが励磁されると、リニアモータ可動子６，７との間に推力が発生し、これによってレチクルステージ３が加速あるいは減速される。
【００２３】
レチクルステージ３上にはレチクル３０が吸着され、その下方には、図２に示すように、ウエハステージ１３によって被露光体であるウエハＷが保持されており、ウエハステージ１３もレチクルステージ３と同様の駆動部を有し、同様に制御される。レチクル３０の一部分に照射された帯状の露光光は、従来例と同様に投影光学系１５によってウエハＷに結像し、その帯状領域を露光して、レチクルパターンの一部分を転写する。レチクルステージ３とウエハステージ１３を同期的に走行させることでレチクルパターン全体をウエハＷに転写する。この間、レチクルステージ３とウエハステージ１３の位置をレーザ干渉計８，１８によってそれぞれ検出して各駆動部にフィードバックする。前記リニアモータによるレチクルステージ３の加速、減速および露光中の加速制御は従来例と同様である。
【００２４】
なお、レチクルステージベース１は、ウエハステージ１３の定盤１１に立設されたフレーム１４の頂部と一体である外筒１４ａの上端に支持されており、定盤１１は、防振装置１１ａを介して床面Ｆ1 に支持されている。露光手段である露光光を発生する光源は、破線で示すように、床面Ｆ1 に直接支持されている。
【００２５】
また、レチクルステージ３の走査方向の位置を検出するレーザ干渉計８は、Ｘ軸方向に離間して一対設けられ、レチクルステージ３の一端には、各レーザ干渉計８に計測用のレーザ光を反射するための一対のミラー８ａが配設されている。
【００２６】
次に、リニアモータ可動子６，７と、これらと一体であるレチクルステージ３の重さを支持する自重補償手段であるレチクルステージ自重補償装置９について説明する。まず、リニアモータ可動子６，７は、一対の互に対向する鉄板からなるヨーク６ａ，７ａと、その内側の対向面に配設された４極の駆動用の磁石６ｂ，７ｂと、ヨーク６ａ，７ａの両側面に挟まれてこれらに固定された一対のアルミ板６ｃ，７ｃからなる断面方形の中空体であり、リニアモータ固定子４，５のコイル列はそれぞれ、リニアモータ可動子６，７の磁石６ｂ，７ｂの対向面の間を貫通し、各コイル４ａ，５ａを逐次励磁することで、前述のように、リニアモータ可動子６，７に推力を発生させる。
【００２７】
レチクルステージ自重補償装置９は、各リニアモータ可動子６，７の図示上方のヨーク６ａ，７ａに固着された第２の磁気手段である合計４列の吸引磁石９ａ〜９ｄと、各列の吸引磁石９ａ〜９ｄに対向して配設された第１の磁気手段である合計４個の長尺の磁性体９ｅと、各磁性体９ｅを支持する第２の支持手段である合計４本の支柱９ｆを有し、各支柱９ｆは、ウエハステージ１３の定盤１１から独立して直接床面Ｆ1 に立設されている。
【００２８】
各列の吸引磁石９ａ〜９ｄは、それぞれ４個ずつ隣接するものどうし互に磁極が逆向きになるように配設され、これらと磁性体９ｅおよびリニアモータ可動子６，７のヨーク６ａ，７ａを通って磁気回路が形成され、その磁気吸引力によって各リニアモータ可動子６，７を磁性体９ｅに吸引することでレチクルステージ３を上向きに付勢する。
【００２９】
各列の吸引磁石９ａ〜９ｄの厚さと、これらに対向する磁性体９ｅとの間の間隙寸法の比率を適切に設定することで、レチクルステージ３およびリニアモータ可動子６，７の重さを前記磁気吸引力によって相殺すれば、リニアモータの駆動によってレチクルステージ３が移動したときに、従来例のように露光装置の重心位置が変化するのを回避できる。
【００３０】
一般的に、ガイド２とレチクルステージ３の間に設けられたエアスライドＥ1 の軸受剛性は、レチクルステージ自重補償装置９の磁気吸引力に対する前記間隙寸法の変化の比率に比べて２〜３桁大きく設定されるため、レチクルステージ３等の重さのみをレチクルステージ自重補償装置９によって相殺し、エアスライドＥ1 の予圧ユニットの磁気吸引力には影響しない状態でレチクルステージ３を安定して走査させることができる。
【００３１】
本実施例は、このようにガイド上で移動するレチクルステージやリニアモータ可動子の重さを磁気吸引力によって相殺するレチクルステージ自重補償装置を設けることで、レチクルステージの走査中に露光装置の重心位置が変化するのを防ぎ、露光中にフレーム等の変形によって投影光学系の位置がずれたり、レーザ干渉計、あるいは図示しないアライメント光学系の検出値の信頼性が低下する等のトラブルを回避できる。これによって、特に、走査型の露光装置等の転写精度を大幅に改善できる。
【００３２】
図３は第２実施例による移動ステージ装置を示す。これは、第１実施例の多相コイル切り換え型のリニアモータ固定子４，５に替えて、いわゆる単相コイル型のリニアモータ固定子２４，２５を用いたもので、各リニアモータ固定子２４，２５は、ガイド２の両側縁に沿って走査方向にのびる下ヨーク２４ａ，２５ａと、各下ヨーク２４ａ，２５ａに巻き付けられたコイル２４ｂ，２５ｂと、これに対向する第１の磁気手段である上ヨーク２４ｃ，２５ｃを有する。
【００３３】
リニアモータ可動子２６，２７は、レチクルステージ３と一体である磁石ホルダ２６ａ，２７ａと、その開口部に保持された駆動用の磁石２６ｂ，２７ｂを有する。駆動用の磁石２６ｂ，２７ｂは、リニアモータ固定子２４，２５のコイル２４ｂ，２５ｂと上ヨーク２４ｃ，２５ｃの間に形成された間隙に嵌挿されて走査方向に移動自在であり、リニアモータ可動子２６，２７の駆動用の磁石２６ｂ，２７ｂから、リニアモータ固定子２４，２５の上ヨーク２４ｃ，２５ｃ、下ヨーク２４ａ，２５ａを経て駆動用の磁石２６ｂ，２７ｂに戻る磁気回路が形成され、コイル２４ｂ，２５ｂの励磁によって駆動用の磁石２６ｂ，２７ｂに走査方向の推力が発生する。
【００３４】
レチクルステージベース１、ガイド２、レチクルステージ３、レーザ干渉計８，１８等については第１実施例と同様であるから同一符号で表わし、説明は省略する。
【００３５】
レチクルステージ自重補償装置２９は、各リニアモータ可動子２６，２７の磁石ホルダ２６ａ，２７ａの一対の長溝に一対ずつ保持された第２の磁気手段である吸引磁石２９ａ〜２９ｄと、各対の吸引磁石２９ａ〜２９ｄの背面に固着されたバックヨーク２９ｅを有する。各対の吸引磁石２９ａ〜２９ｄの一方から、これと対向するリニアモータ固定子２４，２５の上ヨーク２４ｃ，２５ｃ、他方の吸引磁石２９ａ〜２９ｄ、バックヨーク２９ｅを経てもとの吸引磁石２９ａ〜２９ｄに戻る磁気回路が構成され、これによる磁気吸引力によって各リニアモータ可動子２６，２７がリニアモータ固定子２４，２５の上ヨーク２４ｃ，２５ｃに吸引される。
【００３６】
各リニアモータ可動子２６，２７の吸引磁石２９ａ〜２９ｄの厚さと、これらに対向するリニアモータ固定子２４，２５の上ヨーク２４ｃ，２５ｃとの間の間隙寸法の比率を適切に設定することで、レチクルステージ３およびリニアモータ可動子２６，２７の重さを前記磁気吸引力によって相殺すれば、レチクルステージ３が移動したときに、従来例のように露光装置の重心位置が変化するのを回避できる。
【００３７】
各リニアモータ固定子２４，２５の上ヨーク２４ｃ，２５ｃはその両端において下ヨーク２４ａ，２５ａと一体的に結合され、下ヨーク２４ａ，２５ａの両端は、図４に示すようにウエハステージ１３の定盤１１を支持する床面Ｆ2 に直接立設された支柱２９ｆに支持されている。すなわち、支柱２９ｆは、吸引磁石２９ａ〜２９ｄの磁気吸引力によってレチクルステージ３やリニアモータ可動子２６，２７の重さを支持するとともに、各リニアモータ固定子２４，２５についても、これを直接床面Ｆ2 から支持する。従って、リニアモータを駆動したときに各リニアモータ固定子２４，２５にかかる反力が、投影光学系１４やアライメント光学系、あるいはレーザ干渉計８，１８等に悪影響を与えるのを効果的に回避し、露光装置の転写精度をより一層向上できる。
【００３８】
その他の点は第１実施例と同様である。
【００３９】
次に上記説明した露光装置を利用した半導体ディバイスの製造方法の実施例を説明する。図５は半導体ディバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造フローを示す。ステップＳ１（回路設計）では半導体ディバイスの回路設計を行なう。ステップＳ２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ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。ステップＳ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップＳ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ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。ステップＳ６（検査）ではステップＳ５で作製された半導体ディバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体ディバイスが完成し、これが出荷（ステップＳ７）される。
【００４０】
図６は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ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。ステップＳ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップＳ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップＳ１８（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。ステップ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なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体ディバイスを製造することができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
【００４２】
レチクルステージ等の移動ステージの移動に起因する露光装置の重心位置の変化や、駆動力の反力による動的トラブル等を回避して、露光装置の転写精度を大幅に改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例による移動ステージ装置を、一部分を分離した状態で示す一部分解斜視図である。
【図２】第１実施例による露光装置全体を示す立面図である。
【図３】第２実施例による移動ステージ装置を、一部分を分離した状態で示す一部分解斜視図である。
【図４】第２実施例による露光装置全体を示す立面図である。
【図５】半導体ディバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図６】ウエハプロセスを示すフローチャートである。
【図７】従来例による移動ステージ装置を示す斜視図である。
【図８】一従来例による露光装置全体を示す立面図である。
【図９】レチクルステージの走査を説明する図である。
【符号の説明】
１    レチクルステージベース
２    ガイド
３    レチクルステージ
４，５，２４，２５    リニアモータ固定子
６，７，２６，２７    リニアモータ可動子
８，１８    レーザ干渉計
９，２９    レチクルステージ自重補償装置
９ａ〜９ｄ，２９ａ〜２９ｄ    吸引磁石
９ｅ    磁性体
９ｆ，２９ｆ    支柱
２４ｃ，２５ｃ    上ヨーク
３０    レチクル
【図１】
0003679509.tif 000002
【図２】
0003679509.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003679509.tif 000005
【図５】
0003679509.tif 000006
【図６】
0003679509.tif 000007
【図７】
0003679509.tif 000008
【図８】
0003679509.tif 000009
【図９】
0003679509.tif 000010