(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定盤上を第１の方向に往復移動自在である第１のステージと、これを駆動する第１の駆動手段と、前記第１のステージ上を第２の方向に往復移動自在である第２のステージと、これを駆動する第２の駆動手段を有し、前記第１の駆動手段が、前記定盤と別体である支持手段に支持された第１のリニアモータと、前記第１のリニアモータの可動部に前記第１のステージを追従させる第２のリニアモータを備えていることを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
第１のリニアモータの可動部に第２の駆動手段の固定部が直接支持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。
【請求項３】
第１および第２のステージが、それぞれ静圧軸受手段を介して定盤上に支持されていることを特徴とする請求項１または２記載のステージ装置。
【請求項４】
定盤と別体である第１の磁性体に対して磁気吸引力を発生する第１の磁気手段を第１のステージと一体に設け、第１のリニアモータの可動部と一体である第２の磁性体に対して磁気吸引力を発生する第２の磁気手段を第２のステージと一体に設けたことを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載のステージ装置。
【請求項５】
定盤上を第１の方向に往復移動自在である第１のステージと、これを駆動する第１の駆動手段と、前記第１のステージ上を第２の方向に往復移動自在である第２のステージと、これを駆動する第２の駆動手段を有し、前記定盤と別体である第１の磁性体に対して磁気吸引力を発生する第１の磁気手段を前記第１のステージと一体に設け、前記第１の駆動手段の可動部と一体である第２の磁性体に対して磁気吸引力を発生する第２の磁気手段を前記第２のステージと一体に設けたことを特徴とするステージ装置。
【請求項６】
定盤上をＹ軸方向に往復移動自在なＹステージと、該Ｙステージに対してＸ軸方向に往復移動自在なＸステージと、該ＸステージをＸ軸方向に移動させるＸリニアモータと、該Ｘリニアモータの固定子をＹ軸方向に移動させるＹリニアモータと、前記ＹステージにＹ軸方向の駆動力を前記Ｙリニアモータの可動子から伝達し、前記Ｙステージを前記Ｙリニアモータの前記可動子に追従させる駆動力伝達用リニアモータとを備えていることを特徴とするステージ装置。
【請求項７】
請求項１ないし６いずれか１項記載のステージ装置と、該ステージ装置によって位置決めされた基板を露光する露光手段を有する露光装置。
【請求項８】
請求項７記載の露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体露光装置等においてウエハ等の被加工物を位置決めするためのステージ装置およびこれを用いた露光装置ならびにデバイス製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造用の露光装置等においては、露光されるウエハ等の被加工物を高精度でしかも迅速に位置決めすることが要求される。そこで位置決め精度と応答性にすぐれたリニアモータを駆動部とするウエハステージ等のＸＹステージ（ステージ装置）の開発が進んでいる。
【０００３】
図１０は一般的な縮小投影型の露光装置を示すもので、これは、ウエハＷを位置決めするためのウエハステージ（ＸＹステージ）Ｅと、その上方に配設された投影光学系Ａ、レチクルステージＢおよび光源光学系Ｃ等を有し、光源光学系Ｃから発生された露光光は、レチクルステージＢ上のレチクルを透過して投影光学系ＡによってウエハＷに結像し、前記レチクルのパターンをウエハＷに転写する。
【０００４】
ウエハステージＥは、投影光学系ＡやレチクルステージＢを支持する本体フレームＤを立設した定盤１１０上に配設され、定盤１１０を支持するベースＧと床面Ｆとの間には除振装置Ｈが設けられる。
【０００５】
除振装置Ｈは、定盤１１０をフカフカと柔らかく支えることによって、外部の振動がウエハステージＥや本体フレームＤに伝播するのを防ぐものである。
【０００６】
ウエハステージＥの位置は、レーザ干渉計Ｊによって計測され、ウエハステージＥの制御系にフィードバックされる。また、光源光学系Ｃは、直接床面Ｆに立設された光源支持体Ｋに支持される。
【０００７】
ウエハステージＥは、図９に示すように、定盤１１０上をＹ軸方向に往復移動自在であるＹステージ１２０と、Ｙステージ１２０上をＸ軸方向に往復移動自在であるＸステージ１３０と、Ｙステージ１２０をＹ軸方向に移動させる一対のＹリニアモータ１４０と、Ｘステージ１３０をＸ軸方向に移動させるＸリニアモータ１５０を有するＸＹステージである。
【０００８】
定盤１１０は、Ｙステージ１２０とＸステージ１３０の下面を図示しないエアパッド等を介して非接触で支持するＸＹガイド面１１０ａを有する。定盤１１０のＸ軸方向の一端には、Ｙステージ１２０をＹ軸方向に案内するＹガイド１１１が立設され、Ｙガイド１１１のＹガイド面１１１ａとＹステージ１２０の間は、図示しないエアパッド等によって非接触に保たれている。両Ｙリニアモータ１４０が駆動されると、Ｙステージ１２０が定盤１１０のＸＹガイド面１１０ａ上をＹガイド１１１に沿って移動する。
【０００９】
Ｙステージ１２０は、一対のＹスライダ１２１と両者の間に配設された一対のＸガイド１２２からなる長尺の枠体であり、両Ｙスライダ１２１の下面が定盤１１０のＸＹガイド面１１０ａに面しており、前述のようにエアパッド等を介して非接触に支持される。また、一方のＹスライダ１２１は他方よりＹ軸方向に長尺であり、その側面１２１ａがＹガイド１１１のＹガイド面１１１ａに面しており、前述のようにエアパッド等を介して非接触に案内される。両Ｙスライダ１２１はそれぞれ、連結板１２３によってＹリニアモータ１４０の可動子１４１に一体的に結合され、両Ｙスライダ１２１と一体である一対のＸガイド１２２上にはＸリニアモータ１５０の固定子１５２が固定されている。
【００１０】
Ｘステージ１３０は、一対の天板１３１と両者の間に配設された一対の側板１３２からなる中空枠体であり、その中空部をＹステージ１２０の両Ｘガイド１２２とＸリニアモータ１５０の固定子１５２が貫通している。下方の天板１３１の底面は定盤１１０のＸＹガイド面１１０ａに面しており、前述のようにエアパッド等を介して非接触に支持され、上方の天板１３１の上面は図示しないウエハを吸着保持するウエハ保持面を形成している。
【００１１】
Ｘステージ１３０の両側板１３２の内面１３２ａは、Ｙステージ１２０の両Ｘガイド１２２の外側面であるＸガイド面１２２ａに面しており、エアパッド等によって非接触に案内される。
【００１２】
Ｙステージ１２０をＹ軸方向に移動させる一対のＹリニアモータ１４０は、それぞれ、前述のように連結板１２３を介してＹステージ１２０のＹスライダ１２１と一体的に結合された可動子１４１と、その開口部を貫通する固定子１４２を有する。固定子１４２は、Ｙ軸方向に配列されたコイル列１４２ａとこれを支持する支持体１４２ｂを有し、可動子１４１は、互に対向する多極磁石１４１ａを保持する一対の鉄板１４１ｂと、これらの両端に固着された一対のアルミ板１４１ｃからなる中空枠体である。
【００１３】
Ｙリニアモータ１４０の固定子１４２のコイル列１４２ａの各偏平コイルに供給する電流の向きを逐次切り換えると、可動子１４１にＹ軸方向の推力が発生し、Ｙステージ１２０がその上のＸステージ１３０とともに、Ｙ軸方向に移動する。
【００１４】
Ｘステージ１３０をＹステージ１２０のＸガイド１２２に沿って移動させるＸリニアモータ１５０の可動子１５１は、Ｘステージ１３０の上方の天板１３１の下面に固着された中空枠体であり、Ｙリニアモータ１４０の可動子１４１と同様に、互に対向する多極磁石１５１ａを保持する一対の鉄板と、これらの両端に固着された一対のアルミ板からなる。
【００１５】
Ｘリニアモータ１５０の固定子１５２は、Ｘ軸方向に配列されたコイル列１５２ａとこれを支持する支持体１５２ｂを有し、コイル列１５２ａの各偏平コイルに供給する電流の向きを逐次切り換えることによって、可動子１５１にＸ軸方向の推力が発生し、Ｘステージ１３０をＹステージ１２０のＸガイド１２２に沿ってＸ軸方向に移動させる。
【００１６】
各Ｙリニアモータ１４０の固定子１４２は、コイル列１４２ａを支持する支持体１４２ｂを定盤１１０の両端に固定することで、定盤１１０と一体的に結合されている。
【００１７】
【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、各Ｙリニアモータの固定子が定盤と一体的に結合されており、Ｙリニアモータを駆動するとその反力が定盤に伝達される。ところが定盤は除振装置を介して柔らかくフカフカの状態に支持されているため、Ｙリニアモータの駆動力の反力がかかると定盤が大きく揺動し、ＸＹステージの位置を計測するレーザ干渉計等の基準位置が変化して計測値に著しい誤差が生じる。このような制御系の外乱は、露光装置の位置決めを高速化して生産性を向上させるうえでの大きな障害となる。加えて、定盤に支持された投影光学系が揺動すると、露光装置の転写精度が著しく劣化する。
【００１８】
また、Ｘリニアモータの固定子がＹステージと一体的に結合されているため、Ｘリニアモータが駆動されたときにその固定子に発生する反力が、ＹステージのＹスライダの側面から定盤と一体であるＹガイドに伝達され、その結果、定盤が大きく揺動して、前述と同様に制御系の外乱となる。
【００１９】
加えて、ＸステージやＹステージが定盤上で移動すると、ＸＹステージ全体の重心位置が変化するために定盤が傾いて、前述と同様にレーザ干渉計等の基準位置が変動する等のトラブルを生じる。
【００２０】
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、ステージの駆動中にその反力や重心移動等のために露光装置の定盤が揺動したり傾く等のトラブルを回避して、露光装置の転写精度や生産性を大幅に改善できるステージ装置およびこれを用いた露光装置ならびにデバイス製造方法を提供することを目的とするものである。
【００２１】
【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、本発明のステージ装置は、定盤上を第１の方向に往復移動自在である第１のステージと、これを駆動する第１の駆動手段と、前記第１のステージ上を第２の方向に往復移動自在である第２のステージと、これを駆動する第２の駆動手段を有し、前記第１の駆動手段が、前記定盤と別体である支持手段に支持された第１のリニアモータと、前記第１のリニアモータの可動部に前記第１のステージを追従させる第２のリニアモータを備えていることを特徴する。
また、定盤上をＹ軸方向に往復移動自在なＹステージと、該Ｙステージに対してＸ軸方向に往復移動自在なＸステージと、該ＸステージをＸ軸方向に移動させるＸリニアモータと、該Ｘリニアモータの固定子をＹ軸方向に移動させるＹリニアモータと、前記ＹステージにＹ軸方向の駆動力を前記Ｙリニアモータの可動子から伝達し、前記Ｙステージを前記Ｙリニアモータの前記可動子に追従させる駆動力伝達用リニアモータとを備えていることを特徴とするステージ装置でもよい。
【００２２】
第１のリニアモータの可動部に第２の駆動手段の固定部が直接支持されているとよい。
【００２３】
また、第１および第２のステージが、それぞれ静圧軸受手段を介して定盤上に支持されているとよい。
【００２４】
さらに、定盤と別体である第１の磁性体に対して磁気吸引力を発生する第１の磁気手段を第１のステージと一体に設け、第１のリニアモータの可動部と一体である第２の磁性体に対して磁気吸引力を発生する第２の磁気手段を第２のステージと一体に設けたものでもよい。
【００２５】
また、本発明の他のステージ装置は、定盤上を第１の方向に往復移動自在である第１のステージと、これを駆動する第１の駆動手段と、前記第１のステージ上を第２の方向に往復移動自在である第２のステージと、これを駆動する第２の駆動手段を有し、前記定盤と別体である第１の磁性体に対して磁気吸引力を発生する第１の磁気手段を前記第１のステージと一体に設け、前記第１の駆動手段の可動部と一体である第２の磁性体に対して磁気吸引力を発生する第２の磁気手段を前記第２のステージと一体に設けたことを特徴とする。
【００２６】
【作用】
第１のリニアモータが定盤と別体である支持手段に支持されており、第１のリニアモータの可動部に追従する第２のリニアモータを介して第１のステージを第１の方向に駆動するように構成されているため、第１のステージを第１の方向に駆動する駆動力の反力が定盤に伝播してこれを揺動させる等のトラブルを防ぐことができる。また、第２の駆動手段の固定部が第１のステージの一部を介さず直接第１のリニアモータの可動部に結合されており、第１のリニアモータの可動部もまた、定盤と別体で支持されているので、第１のステージ上で第２のステージを駆動する第２の駆動手段の反力が第１のステージに伝播して定盤を揺動させるおそれもない。
【００２７】
第１、第２のステージのそれぞれの駆動力によって定盤が揺動すると、計測系の基準位置等が変化して計測値に誤差を発生するため、定盤の揺動等が充分に減衰するまで待ってから露光サイクル等を開始しなければならない。そこで上記のように構成することで定盤の揺動を防ぎ、ウエハ等基板の位置決め等を高速化して露光装置等のスループットを向上させる。また、定盤の揺動による光学系等の変位を防ぐことで、転写精度等の向上にも大きく貢献できる。
【００２８】
さらに、定盤と別体である第１の磁性体に対して磁気吸引力を発生する第１の磁気手段を第１のステージと一体に設け、第１のリニアモータの可動部と一体である第２の磁性体に対して磁気吸引力を発生する第２の磁気手段を第２のステージと一体に設けたものにすれば、第１、第２のステージのそれぞれの重さを、第１、第２の磁気手段の磁気吸引力によって相殺することができる。定盤上で、第１、第２のステージが移動すると、ＸＹステージ全体の重心位置が変化するために定盤が傾いて、このために光学系や計測系の基準位置等がずれるおそれがあるため、各ステージを実質的に軽くすることで定盤の傾きを低減する。
【００２９】
各ステージの駆動によって露光装置等の定盤が揺動したり、傾いたりするのを防ぎ、露光装置等の生産性や転写精度を大きく改善できる。
【００３０】
【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。
【００３１】
図１は第１実施例によるウエハステージを示すもので、これは、定盤１０上をＹ軸方向に往復移動自在な第１のステージであるＹステージ２０と、Ｙステージ２０上をＸ軸方向に往復移動自在な第２のステージであるＸステージ３０と、Ｙステージ２０をＹ軸方向に移動させる第１の駆動手段の一部を構成する第１のリニアモータである一対のＹリニアモータ４０と、Ｘステージ３０をＸ軸方向に移動させる第２の駆動手段であるＸリニアモータ５０を有するステージ装置である。
【００３２】
定盤１０は、Ｙステージ２０とＸステージ３０の下面を図示しない静圧軸受手段であるエアパッド等を介して非接触で支持するＸＹガイド面１０ａを有する。定盤１０のＸ軸方向の一端には、Ｙステージ２０をＹ軸方向に案内するＹガイド１１が立設され、Ｙガイド１１のＹガイド面１１ａとＹステージ２０の間は、図示しない静圧軸受手段であるエアパッド等によって非接触に保たれており、Ｙリニアモータ４０が駆動されると、Ｙステージ２０が定盤１０のＸＹガイド面１０ａ上をＹガイド１１に沿って移動する。
【００３３】
Ｙステージ２０は、一対のＹスライダ２１と両者の間に配設された一対のＸガイド２２からなる長尺の枠体であり（図２参照）、両Ｙスライダ２１の下面が定盤１０のＸＹガイド面１０ａに面しており、前述のようにエアパッド等を介して非接触に支持される。また、一方のＹスライダ２１は他方よりＹ軸方向に長尺であり、その側面２１ａがＹガイド１１のＹガイド面１１ａに面しており、前述のようにエアパッド等を介して非接触に案内される。両Ｙスライダ２１はそれぞれ、連結板２３と第２のリニアモータである駆動力伝達用リニアモータ２４を介してＹリニアモータ４０の可動子４１に連結され、連結板２３はＹリニアモータ４０の可動子４１とＸリニアモータ５０の固定子５２を一体的に結合する。
【００３４】
Ｘステージ３０は、一対の天板３１と両者の間に配設された一対の側板３２からなる中空枠体であり、その中空部をＹステージ２０の両Ｘガイド２２とＸリニアモータ５０の固定部である固定子５２が貫通している。下方の天板３１の底面は定盤１０のＸＹガイド面１０ａに面しており、前述のようにエアパッド等を介して非接触に支持され、上方の天板３１の上面は図示しない基板であるウエハを吸着保持するウエハ保持面を形成している。
【００３５】
Ｘステージ３０の両側板３２の内面３２ａは、Ｙステージ２０の両Ｘガイド２２の外側面であるＸガイド面２２ａに面しており、エアパッド等によって非接触で案内される。
【００３６】
各Ｙリニアモータ４０は、前述のように連結板２３と一体的に結合された可動部である可動子４１と、その開口部を貫通する固定部である固定子４２を有する。固定子４２は、Ｙ軸方向に配列されたコイル列４２ａとこれを支持する支持体４２ｂとその両端を支持する固定部材４２ｃを有する。可動子４１は、互に対向する多極磁石４１ａを保持する一対の鉄板４１ｂと、これらの両端に固着された一対のアルミ板４１ｃからなる中空枠体である。
【００３７】
両Ｙリニアモータ４０の固定子４２のコイル列４２ａの各偏平コイルに供給する電流の向きを逐次切り換えると、可動子４１にＹ軸方向の推力が発生し、この推力は、Ｘリニアモータ５０の固定子５１をＹ軸方向に移動させるとともに、駆動力伝達用リニアモータ２４を介してＹステージ２０に伝達され、これとともに、Ｘステージ３０をＹ軸方向に移動させる。
【００３８】
Ｘステージ３０をＹステージ２０のＸガイド２２に沿って移動させるＸリニアモータ５０の可動子５１は、Ｘステージ３０の上方の天板３１の下面に固着された中空枠体であり、Ｙリニアモータ４０の可動子４１と同様に、互に対向する多極磁石５１ａを保持する一対の鉄板と、これらの両端に固着された一対のアルミ板からなる。
【００３９】
Ｘリニアモータ５０の固定子５２は、Ｘ軸方向に配列されたコイル列５２ａとこれを支持する支持体５２ｂを有し、コイル列５２ａの各偏平コイルに供給する電流の向きを逐次切り換えることによって、可動子５１にＸ軸方向の推力が発生し、Ｘステージ３０がＹステージ２０のＸガイド２２に沿ってＸ軸方向に移動する。
【００４０】
Ｘステージ３０上のウエハは、Ｙリニアモータ４０、Ｘリニアモータ５０等を前述のように駆動することで、ＸＹ方向に位置決めされる。このようにしてウエハの位置決めを行ったうえで、図示しない露光手段である光源光学系の露光光を照射し、その光路に配設されたレチクルを経てウエハを露光する。
【００４１】
各Ｙリニアモータ４０の固定子４２の両固定部材４２ｃは、定盤１０を支持する露光装置の本体フレームとは別に床面に立設された支持手段である反力受けフレームに固定される。両固定部材４２ｃは、Ｙリニアモータ４０の固定子４２に沿って配設されたガイド棒４２ｄの両端を保持しており、Ｙリニアモータ４０の可動子４１はガイド棒４２ｄ上を摺動自在なスライダ部材４２ｅと一体であり、これによってＹ軸方向に案内される。
【００４２】
このように、各Ｙリニアモータ４０の固定子４２と、可動子４１を案内するガイド棒４２ｄとが露光装置の本体フレームとは別体である反力受けフレームに支持されているため、各Ｙリニアモータ４０が前述のように駆動されると、Ｙ軸方向の駆動力の反力は反力受けフレームを経て床面に直接伝達される。従って、各リニアモータ４０の駆動力の反力が定盤１０に伝播してこれを揺動させるおそれはない。
【００４３】
また、Ｙステージ２０上にＸリニアモータ５０の固定子５２が固定されていると、Ｘリニアモータ５０によるＸ軸方向の駆動力の反力がＹステージ２０に伝達され、定盤１０に立設されたＹガイド１１に対向するＹスライダ２１を介して定盤１０に伝播し、このために定盤１０が揺動する。そこで、前述のように、Ｘリニアモータ５０の固定子５２のみを連結板２３に固着し、これによってＹリニアモータ４０の可動子４１と一体化する一方で、Ｙステージ２０、すなわち、両Ｙスライダ２１と両Ｘガイド２２からなる枠体と各連結板２３の間に駆動力伝達用リニアモータ２４を設けて、Ｘリニアモータ５０の駆動力の反力がＹステージ２０に伝播するのを回避する。
【００４４】
各駆動力伝達用リニアモータ２４は、Ｙリニアモータ４０やＸリニアモータ５０の固定子４１，５１と同様に、互に対向する２極磁石２４ａを保持する一対の鉄板２４ｂとこれらの両端に固着された一対のアルミ板２４ｃからなる中空枠体の可動子２４ｄと、その中空部を貫通する偏平コイルからなる固定子２４ｅによって構成されるもので、可動子２４ｄはＹステージ２０のＹスライダ２１に固着され、固定子２４ｅは連結板２３に固着される。
【００４５】
駆動力伝達用リニアモータ２４の可動子２４ｄと固定子２４ｅは、可動子２４ｄの２極磁石２４ａによって発生する磁気回路によって互に非接触に保たれており、固定子２４ｅに供給する電流量に応じて可動子２４ｄをＹ軸方向へ移動させる推力が発生する。これによって、Ｙステージ２０と、Ｘステージ３０と、Ｘリニアモータ５０の可動子５１が一体となって、Ｙ軸方向へ駆動され、Ｙリニアモータ４０の可動子４１の移動に追従する。このときの駆動力伝達用リニアモータ２４のＹ軸方向の駆動力と両Ｙリニアモータ４０の駆動力の比率Ｆを以下のように制御すれば、各連結板２３とＹステージ２０の間を非接触に保ちながら、Ｙステージ２０とＹリニアモータ４０の可動子４１の相対位置を変化させることなく、両者を一体的にＹ軸方向へ駆動することができる。
【００４６】
Ｆ＝Ａ／（Ａ＋Ｂ）・・・・・・・・（１）
ここで、
Ａ：Ｘステージ３０の質量＋Ｘリニアモータ５０の可動子５１の質量＋Ｙステージ２０の質量＋駆動力伝達用リニアモータ２４の可動子２４ｄの質量
Ｂ：駆動力伝達用リニアモータ２４の固定子２４ｅの質量＋連結板２３の質量＋Ｘリニアモータ５０の固定子５２の質量＋Ｙリニアモータ４０の可動子４１の質量＋スライダ部材４２ｅの質量
すなわち、第１の駆動手段を構成する駆動力伝達用リニアモータ２４とＹリニアモータ４０の駆動力の比率が式（１）を満足するように両者の電流を制御すれば、Ｘリニアモータ５０の可動子５１と一体である連結板２３とＹステージ２０の間を非接触に保ちながら、これらを一体的にＹ軸方向に移動させることができる。連結板２３とＹステージ２０の間が非接触であるから、Ｙステージ２０上でＸリニアモータ５０が駆動されても、Ｘ軸方向の駆動力の反力は連結板２３を経て両Ｙリニアモータ４０の可動子４１に伝達され、Ｙステージ２０には伝播しない。従来例のように、Ｘリニアモータの駆動力の反力がＹステージを経て定盤に伝達され、このために定盤が揺動する等のトラブルはない。
【００４７】
本実施例によれば、Ｙリニアモータの固定子を露光装置の本体フレームと別体である反力受けフレームに支持させることでＹ軸方向の駆動力の反力によって定盤が揺動するのを防ぎ、また、Ｘリニアモータの固定子をＹリニアモータの可動子に固定する一方でこれとＹステージの間に駆動力伝達用リニアモータを設けることで、Ｘ軸方向の駆動力の反力が定盤に伝播するのを回避する。ウエハ等の位置決めを行う工程において、各リニアモータの駆動力の反力のために定盤が揺動するおそれがないから、位置決めの高速化と高精度化を大きく促進できる。これによって、露光装置の生産性を大幅に向上させるとともに、転写精度の改善にも貢献できる。
【００４８】
図３は一変形例によるステージ装置を示す。これは第１実施例のウエハステージに、Ｙステージ２０の自重とＸステージ３０の自重をそれぞれ相殺するＹ自重補償装置２５とＸ自重補償装置３５を付加したものである。
【００４９】
定盤１０上でＹステージ２０やＸステージ３０が移動すると、ウエハステージ全体の重心位置が変化するため、定盤１０が傾いて、これと一体である露光装置の本体フレームに支持されたレーザ干渉計等の計測系や投影光学系の基準位置が変動して、転写パターンの重ね合わせ精度等が劣化したり、ＸＹステージの制御系に外乱を生じる。そこで、Ｙステージ２０とＸステージ３０のそれぞれの自重を磁気吸引力によって相殺するＹ自重補償装置２５とＸ自重補償装置３５を設けて、Ｙステージ２０とＸステージ３０が定盤１０上で移動してもウエハステージの重心位置が著しく変化しないように構成する。
【００５０】
Ｙ自重補償装置２５は、定盤１０を支持する本体フレームとは別にＹ自重補償装置支持体２５ａによって床面から支持された第１の磁性体である一対のＹ固定はり２５ｂと、各駆動力伝達用リニアモータ２４の可動子２４ｄの頂部に固定された上向きの２極磁石からなる第１の磁気手段であるＹ磁石ユニット２５ｃを有する。各Ｙ固定はり２５ｂは磁性材で作られており、Ｙ磁石ユニット２５ｃの上向きの２極磁石に対向して配設される。
【００５１】
Ｙ固定はり２５ｂと駆動力伝達用リニアモータ２４の可動子２４ｄの頂部によって構成されるバックヨークとＹ磁石ユニット２５ｃの上向きの２極磁石によって形成される磁気回路は、Ｙステージ２０を上向きに吸引する磁気吸引力を発生する。
【００５２】
そこで、Ｙ磁石ユニット２５ｃの上向きの２極磁石の寸法やこれに対向するＹ固定はり２５ｂとの間の空隙の寸法等を適宜選定し、前記磁気吸引力がＹステージ２０の自重を相殺するように構成する。
【００５３】
また、Ｘ自重補償装置３５は、Ｘステージ３０の両側面にそれぞれ、固定されたバックヨーク３５ａとこれに支持された上向きの２極磁石３５ｄからなる第２の磁気手段であるＸ磁石ユニット３５ｃを有する。両Ｘ磁石ユニット３５ｃの上向きの２極磁石３５ｄは、磁性材で作られた第２の磁性体である一対のＸ固定はり３５ｂにそれぞれ対向しており、各Ｘ固定はり３５ｂの両端は、連結板２３に固定されている。
【００５４】
Ｘ固定はり３５ｂとバックヨーク３５ａと上向きの２極磁石３５ｄによって形成される磁気回路の磁気吸引力によって、Ｙステージ２０と同様にＸステージ３０を上向きに吸引する。これによってＸステージ３０の自重を相殺する。
【００５５】
このように、ウエハステージの定盤上を移動するＸステージとＹステージの自重をそれぞれ相殺することで、定盤にかかるウエハステージの全体重量を大きく低減する。これによって、ウエハの位置決めに必要なＸリニアモータやＹリニアモータの駆動力を低減してエネルギー消費量を削減するとともに、ウエハステージを駆動したときに露光装置の本体フレームが傾く等のトラブルを防ぎ、ランニングコストが低くしかも生産性の高い露光装置を実現できる。
【００５６】
図５は第２実施例によるウエハステージを示すもので、これは、定盤６０上をＹ軸方向に往復移動自在である第１のステージであるＹステージ７０と、Ｙステージ７０上をＸ軸方向に往復移動自在である第２のステージであるＸステージ８０と、Ｙステージ７０をＹ軸方向に移動させる第１の駆動手段である一対のＹリニアモータ９０と、Ｘステージ８０をＸ軸方向に移動させる第２の駆動手段であるＸリニアモータ１００を有するステージ装置である。
【００５７】
定盤６０は、Ｙステージ７０とＸステージ８０の下面を図示しないエアパッド等を介して非接触で支持するＸＹガイド面を有する。定盤６０のＸ軸方向の一端には、Ｙステージ７０をＹ軸方向に案内するＹガイド６１が立設され、Ｙガイド６１のＹガイド面とＹステージ７０の間は、図示しないエアパッド等によって非接触に保たれており、両Ｙリニアモータ９０が駆動されると、Ｙステージ７０が定盤６０のＸＹガイド面上をＹガイド６１に沿って移動する。
【００５８】
Ｙステージ７０は、一対のＹスライダ７１と両者の間に配設された一対のＸガイド７２からなるＸ軸方向に長尺の枠体であり、両Ｙスライダ７１の下面が定盤６０のＸＹガイド面に面しており、前述のようにエアパッド等を介して非接触に支持される。また、一方のＹスライダ７１は他方よりＹ軸方向に長尺であり、その側面がＹガイド６１のＹガイド面に面しており、前述のようにエアパッド等を介して非接触に案内される。両Ｙスライダ７１はそれぞれ、連結板７３によってＹリニアモータ９０の可動子９１（第１の駆動手段の可動部）に一体的に結合され、Ｙスライダ７１と一体であるＸガイド７２上にはＸリニアモータ１００の固定子１０２が固定されている。
【００５９】
Ｘステージ８０は、一対の天板８１と両者の間に配設された一対の側板８２からなる中空枠体であり、その中空部をＹステージ７０のＸガイド７２が貫通している。下方の天板８１の底面は定盤６０のＸＹガイド面に面しており、前述のようにエアパッド等を介して非接触に支持され、上方の天板８１の上面は図示しないウエハを吸着保持するウエハ保持面を形成している。
【００６０】
Ｘステージ８０の両側板８２の内面は、Ｙステージ７０のＸガイド７２のＸガイド面に面しており、エアパッド等によって非接触に案内される。
【００６１】
Ｙステージ７０をＹ軸方向に移動させる両Ｙリニアモータ９０は、それぞれ前述のように連結板７３を介してＹステージ７０のＹスライダ７１と一体的に結合された可動子９１と、その開口部を貫通する固定子９２を有する。固定子９２は、Ｙ軸方向に配列されたコイル列９２ａとこれを支持する支持体９２ｂを有し、可動子９１は、互に対向する多極磁石を保持する一対の鉄板と、これらの両端に固着された一対のアルミ板からなる中空枠体である。
【００６２】
Ｙリニアモータ９０の固定子９２のコイル列９２ａの各偏平コイルに供給する電流の向きを逐次切り換えると、可動子９１にＹ軸方向の推力が発生し、Ｙステージ７０がその上のＸステージ８０とともに、Ｙ軸方向に移動する。
【００６３】
Ｘステージ８０をＹステージ７０のＸガイド７２に沿って移動させるＸリニアモータ１００の可動子１０１は、Ｘステージ８０の上方の天板８１の下面に固着された中空枠体であり、Ｙリニアモータ９０の可動子９１と同様に、互に対向する多極磁石を保持する一対の鉄板と、これらの両端に固着された一対のアルミ板からなる。
【００６４】
Ｘリニアモータ１００の固定子１０２は、Ｘ軸方向に配列されたコイル列１０２ａとこれを支持する支持体１０２ｂを有し、コイル列１０２ａの各偏平コイルに供給する電流の向きを逐次切り換えることによって、可動子１０１にＸ軸方向の推力が発生し、Ｘステージ８０がＹステージ７０のＸガイド７２に沿ってＸ軸方向に移動する。
【００６５】
なお、各Ｙリニアモータ９０の固定子９２は、一対の支持部材９２ｃによって定盤６０の端面に固定されている。
【００６６】
本実施例は、従来例と同様に、各リニアモータ９０の固定子９２が定盤６０に固定され、また、各Ｙリニアモータ９０の可動子９１も連結板７３によってＸリニアモータ１００の可動子１０１と一体的に結合されており、従って、定盤６０に両Ｙリニアモータ９０やＸリニアモータ１００の駆動力の反力が直接伝達されるため、これによる定盤６０の揺動等を直接回避するものではないが、Ｙステージ７０とＸステージ８０の自重をそれぞれ相殺するＹ自重補償装置７５とＸ自重補償装置８５を設けることで、ウエハステージの重心位置が変化するのを防ぐとともに、各Ｙリニアモータ９０やＸリニアモータ１００の駆動力自体を大幅に低減して、これらの反力による定盤６０の揺動等を軽減する。
【００６７】
Ｙ自重補償装置７５は、定盤６０を支持する本体フレームとは別にＹ自重補償装置支持体７５ａによって床面から支持された第１の磁性体である一対のＹ固定はり７５ｂと、各連結板７３に固定されたバックヨーク７５ｃとこれに支持された上向きの２極磁石７５ｄからなる第１の磁気手段であるＹ磁石ユニット７５ｅを有する。各Ｙ固定はり７５ｂは磁性材で作られており、Ｙ磁石ユニット７５ｅの上向きの２極磁石７５ｄに対向して配設される。
【００６８】
Ｙ固定はり７５ｂとバックヨーク７５ｃと２極磁石７５ｄによって形成される磁気回路は、連結板７３とともにＹステージ７０を上向きに吸引する磁気吸引力を発生する。
【００６９】
そこで、Ｙ磁石ユニット７５ｃの２極磁石７５ｄの寸法やこれに対向するＹ固定はり７５ｂとの間の空隙の寸法を適宜選定し、前記磁気吸引力がＹステージ７０の自重を相殺するように構成する。
【００７０】
また、Ｘ自重補償装置８５は、Ｘステージ８０の両側面にそれぞれ固定されたバックヨーク８５ｃとこれに支持された上向きの２極磁石８５ｄからなる第２の磁気手段であるＸ磁石ユニット８５ｅを有する。両Ｘ磁石ユニット８５ｅの上向きの２極磁石８５ｄは、磁性材で作られた第２の磁性体であるＸ固定枠８５ｂに対向している。
【００７１】
Ｘ固定枠８５ｂは、各連結板７３に対してその一部分を抱え込むように係合する係合部８５ｆと、その下面に一体的に設けられたスライダ部材８５ｇを有し、スライダ部材８５ｇは、各Ｙリニアモータ９０の固定子９２と平行に配設されたガイド棒８５ｈに沿って摺動する。各ガイド棒８５ｈの両端は、定盤６０を支持する本体フレームとは別にＸ自重補償装置支持体８５ａによって床面から支持されている。
【００７２】
このようにＸ固定枠８５ｂは、スライダ部材８５ｇとガイド棒８５ｈを介してＸ自重補償装置支持体８５ａによって支持され、かつ、両Ｙリニアモータ９０の可動子９１とともにＹ軸方向へ移動し、Ｘ固定枠８５ｂとバックヨーク８５ｃと上向きの２極磁石８５ｄによって形成される磁気回路の磁気吸引力によって、Ｙステージ７０と同様に、Ｘステージ８０を上向きに吸引する。これによってＸステージ８０の自重を相殺する。
【００７３】
本実施例によれば、ＸステージとＹステージの自重をそれぞれ相殺することで、ウエハステージの重心移動による本体フレームの傾き等を低減するとともに、ＸリニアモータやＹリニアモータの必要駆動力を低減してエネルギー消費量を削減できる。また、ＸステージやＹステージを駆動する駆動力自体が小さくなるため、これらの反力による定盤の振動等を大幅に低減できる。
【００７４】
これによって、露光装置の転写精度を向上させ、かつ、ウエハ等の位置決めの高速化を促進して、生産性の改善に大きく貢献できる。
【００７５】
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７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１（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２（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３（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４（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５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４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６（検査）ではステップ５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７）される。
【００７６】
図８は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（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１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（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１７（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。ステップ１９（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。
【００７７】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００７８】
各ステージの駆動中にその駆動力の反力や重心移動のために定盤が揺動したり傾くのを防ぎ、ウエハ等の位置決めの高速化と転写精度等の向上に大きく貢献できる。これによって、高性能でしかも生産性の高い露光装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例によるウエハステージを示す斜視図である。
【図２】図１の装置を分解して示す分解斜視図である
【図３】第１実施例の一変形例によるウエハステージを示す斜視図である。
【図４】図３の装置を分解して示す分解斜視図である。
【図５】第２実施例によるウエハステージを示す斜視図である。
【図６】図５の装置を分解して示す分解斜視図である。
【図７】半導体製造工程を示すフローチャートである。
【図８】ウエハプロセスを示すフローチャートである。
【図９】一従来例によるウエハステージを示す斜視図である。
【図１０】露光装置全体を説明する図である。
【符号の説明】
１０，６０    定盤
１１，６１    Ｙガイド
２０，７０    Ｙステージ
２３，７３    連結板
２４    駆動力伝達用リニアモータ
２５，７５    Ｙ自重補償装置
３０，８０    Ｘステージ
３５，８５    Ｘ自重補償装置
４０，９０    Ｙリニアモータ
４２ｃ    固定部材
５０，１００    Ｘリニアモータ
【図１】
0003548353.tif 000002
【図２】
0003548353.tif 000003
【図３】
0003548353.tif 000004
【図４】
0003548353.tif 000005
【図５】
0003548353.tif 000006
【図６】
0003548353.tif 000007
【図７】
0003548353.tif 000008
【図８】
0003548353.tif 000009
【図９】
0003548353.tif 000010
【図１０】
0003548353.tif 000011