(57)【要約】【課題】  ステージの高速化を達成するとともに発熱を抑えることができるステージ装置を提供する。【解決手段】  ステージ装置２０は、所定方向に移動可能なステージ２０２と、ステージに所定方向の力を与える第１駆動装置２２０，２６０，２７０と、第１駆動装置２２０，２６０，２７０とは別に設けられ、ステージ２０２に所定方向の力を与える第２駆動装置２３０，２４０，２５０と、を備え、第２駆動装置２３０，２４０，２５０は、対向面がそれぞれ所定方向と略平行である２つの物体間に生じる磁気吸引力によって所定方向の力を発生させる。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に移動可能なステージと、
前記ステージに前記所定方向の力を与える第１駆動装置と、
前記第１駆動装置とは別に設けられ、前記ステージに前記所定方向の力を与える第２駆動装置と、を備え、
前記第２駆動装置は、対向面がそれぞれ前記所定方向と略平行である２つの物体間に生じる磁気吸引力によって前記所定方向の力を発生させることを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記所定方向と略直交する磁束により前記磁気吸引力が生じることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記ステージの一定速度移動時または位置決め時に、前記第１駆動装置を用い、
前記ステージの加速時及び／又は減速時に、前記第２駆動装置を用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記ステージの位置決め時における前記２つの物体間に存在する磁束がほぼゼロであることを特徴とする請求項３に記載のステージ装置。
【請求項５】
前記２つの物体は、磁性体と電磁石とを含み、
前記磁性体は、前記所定方向に所定ピッチで並ぶ複数の歯面を有し、
前記電磁石は、前記磁性体の前記複数の歯面に対して多相的にずれたピッチで並ぶ複数の歯面を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のステージ装置。
【請求項６】
前記第１駆動装置は、ローレンツ力により前記所定方向の力を発生させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のステージ装置。
【請求項７】
マスクを保持するマスクステージと、基板を保持する基板ステージとを有し、前記マスクに形成されたパターンを前記基板に露光する露光装置であって、
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、請求項１から請求項６のいずれかに記載のステージ装置を用いることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
基板ステージに保持された基板上に所定のパターンを形成する露光装置であって、
前記基板ステージに請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のステージ装置を用いることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法であって、前記リソグラフィ工程で請求項７または請求項８に記載の露光装置を用い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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド、その他の微細なデバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置、及びその露光装置に好適に用いられるステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置（マイクロリソグラフィ装置）では、回路パターンが描画されたマスク等に照明光（紫外線、Ｘ線、電子線等のエネルギー線）を照射し、等倍、所定の縮小倍率あるいは拡大倍率を有する投影結像系を介して感応基板（レジスト層が塗布された半導体ウエハやガラスプレート等）上に投影露光することにより、半導体デバイスや液晶表示デバイス等の回路パターンを形成する。このような露光装置では、マスクや感応基板を載置してレーザ干渉計による位置サーボ制御の下で平面（ＸＹ平面）内で精密に１次元あるいは２次元移動するためのステージ装置が設けられる。
【０００３】
ステージ装置では、スループット向上等を目的として、基板（マスクや感応基板）が載置されるステージの高速化（高加速度化）が求められる。一方、ステージの高速化は駆動部の発熱量の増大を招きやすい。こうした発熱量の増大は、ステージの熱変形や空気ゆらぎを発生させるなど、ステージの精密な位置決めの妨げとなる。
【０００４】
高速化に伴う発熱量軽減等を目的として、一定速度移動時に用いるモータとは別に、加減速用のモータを備えるステージ装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このステージ装置では、ステージに固定された磁性体を挟むように一対の電磁石が対向して配置されており、ステージの加減速時に電磁石の吸引力によりステージに移動方向の力を与えるとともに、ステージの一定速度移動時には電磁石の電流をゼロに制御する。そして、電磁石と磁性体との間に発生する吸引力を利用することにより、非接触かつ低い発熱でステージを駆動する。
【特許文献１】特開２０００−１０６３４４号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電磁石は小さい発熱で大きな吸引力を発生できる利点を有するものの、相手の磁性体との間隙を小さい寸法に保つ必要がある。上記従来技術では、磁性体と電磁石とがステージの移動方向に並べて配置されていることから、磁性体と電磁石との小さい間隙を常に一定に保つ駆動制御を必要とし、ステージの高速化や発熱量の軽減が限定的なものとなっていた。
【０００７】
本発明は、ステージの高速化を達成するとともに発熱を抑えることができるステージ装置、及びこれを備えた露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、実施の形態に示す図１〜図７に対応付けした以下の構成を採用している。（但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。）
【０００９】
本発明のステージ装置は、所定方向に移動可能なステージ（２０２）と、前記ステージに前記所定方向の力を与える第１駆動装置（２２０，２６０，２７０）と、前記第１駆動装置とは別に設けられ、前記ステージに前記所定方向の力を与える第２駆動装置（２３０，２４０，２５０）と、を備え、前記第２駆動装置は、対向面がそれぞれ前記所定方向と略平行である２つの物体間に生じる磁気吸引力によって前記所定方向の力を発生させることを特徴とする。
【００１０】
このステージ装置では、第１駆動装置とは別に、磁気吸引力を用いた第２駆動装置によってステージに力を与えることにより、ステージの高速化並びに発熱量の軽減が達成される。また、このステージ装置では、磁気吸引力を発生する２つの物体の対向面がそれぞれステージの移動方向と略平行であることから、ステージ移動に関する制約が比較的少なく、駆動制御の簡素化が図られるとともに高速化や発熱量軽減に有利である。
【００１１】
この場合、前記磁気吸引力は、例えば、前記所定方向と略直交する磁束により発生するように構成することができる。
【００１２】
また、前記ステージ（２０２）の一定速度移動時または位置決め時に、前記第１駆動装置（２２０，２６０，２７０）を用い、前記ステージの加速時及び／又は減速時に、前記第２駆動装置（２３０，２４０，２５０）を用いる構成とすることができる。
【００１３】
この場合、前記ステージの一定速度移動時における前記２つの物体間に存在する磁束を略ゼロとなるように構成してもよい。
【００１４】
また、上記のステージ装置において、前記２つの物体は、磁性体（２４２）と電磁石（２４１）とを含み、前記磁性体は、前記所定方向に所定ピッチで並ぶ複数の歯面（２４３）を有し、前記電磁石は、前記磁性体の前記複数の歯面に対して多相的にずれたピッチで並ぶ複数の歯面（２４４）を有する構成とすることができる。
【００１５】
また、前記第１駆動装置（２２０，２６０，２７０）は、ローレンツ力により前記所定方向の力を発生させる構成とすることができる。
【００１６】
本発明の露光装置は、マスク（Ｒ）を保持するマスクステージ（２０）と、基板（Ｗ）を保持する基板ステージ（４０）とを有し、前記マスクに形成されたパターンを前記基板に露光する露光装置（ＥＸ）であって、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、上記のステージ装置を用いることを特徴とする。
また、本発明の他の露光装置では、基板ステージ（４０）に保持された基板（Ｗ）上に所定のパターンを形成する露光装置（ＥＸ）であって、前記基板ステージに上記ステージ装置を用いることを特徴とする。
【００１７】
本発明のデバイス製造方法は、上記の露光装置（ＥＸ）を用いて所定のパターンを物体上に形成するリソグラフィ工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のステージ装置によれば、ステージの高速化並びに発熱量の軽減化を確実に達成することができる。
【００１９】
本発明の露光装置及びデバイス製造方法によれば、ステージ装置の高速化によりスループットの向上が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のステージ装置、露光装置、及びデバイスの製造方法の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明の露光装置ＥＸの一実施形態を示す概略構成図である。
露光装置ＥＸは、レチクル（マスク）Ｒとウエハ（基板）Ｗとを一次元方向に同期移動しつつ、レチクルＲに形成されたパターンＰＡを投影光学系３０を介してウエハＷ上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。
そして、露光装置ＥＸは、露光光ＥＬによりレチクルＲを照明する照明光学系１０、レチクルＲを保持するレチクルステージ２０、レチクルＲから射出される露光光ＥＬをウエハＷ上に投射する投影光学系３０、ウエハＷを保持するウエハステージ４０、露光装置ＥＸを統括的に制御する制御装置５０等を備える。
そして、これらの各装置は、本体フレーム１００或いは基礎フレーム１５０上に防振ユニット６０，７０等を介して支持される。
なお、以下の説明において、投影光学系３０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でレチクルＲとウエハＷとの同期移動方向（走査方向）をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＸ軸方向とする。更に、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわり方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００２２】
照明光学系１０は、レチクルステージ２０に支持されているレチクルＲを露光光ＥＬで照明するものであり、露光用光源５、露光用光源５から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるレチクルＲ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等（いずれ不図示）を有している。
照明光学系１０から射出される露光光ＥＬとしては、水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）が用いられる。
そして、光源５から射出されたレーザビームは、照明光学系１０に入射され、レーザビームの断面形状がスリット状又は矩形状（多角形）に整形されるとともに照度分布がほぼ均一な照明光（露光光）ＥＬとなってレチクルＲ上に照射される。
そして、この照明光学系１０は、本体フレーム１００を構成する第２支持盤１２０の上面に固定された照明系支持部材１２によって支持される。
【００２３】
レチクルステージ（マスクステージ）２０は、レチクルＲを支持しつつ、投影光学系３０の光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内の２次元移動及びθＺ方向の微小回転を行うものであって、レチクルＲを保持するレチクル微動ステージと、レチクル微動ステージと一体に走査方向であるＹ軸方向に所定ストロークで移動するレチクル粗動ステージと、これらを移動させるリニアモータ等（図２参照）を備える。そして、レチクル微動ステージには、矩形開口が形成されており、開口周辺部に設けられたレチクル吸着機構によりレチクルが真空吸着等により保持される。
レチクルステージ２０上には移動鏡２１が設けられ。また、移動鏡２１に対向する位置にはレーザ干渉計２２が設けられる。そして、レチクルステージ２０上のレチクルＲの２次元方向の位置及び回転角は、レーザ干渉計２２によりリアルタイムで計測され、その計測結果は制御装置５０に出力される。そして、制御装置５０がレーザ干渉計２２の計測結果に基づいてリニアモータ等を駆動することで、レチクルステージ２０に支持されているレチクルＲの位置決め等が行われる。
このレチクルステージ２０は、本体フレーム１００を構成する第２支持盤１２０の上面に不図示の非接触ベアリング（例えば気体静圧軸受）を介して浮上支持される。
【００２４】
投影光学系３０は、レチクルＲのパターンＰＡを所定の投影倍率βでウエハＷに投影露光するものであって、ウエハＷ側の先端（下端）部に設けられた光学素子３２を含む複数の光学素子で構成されており、これら光学素子は鏡筒３１で支持される。本実施形態において、投影光学系３０は、投影倍率βが例えば１／４あるいは１／５の縮小系である。なお、投影光学系３０は等倍系及び拡大系のいずれでもよい。
そして、鏡筒３１の外壁にはフランジ３３が設けられ、フランジを有する円筒形のセンサ支持架台３５に挿入される。更に、鏡筒３１及びセンサ支持架台３５は、本体フレーム１００を構成する第１支持盤１１０に設けられた穴部１１３に挿入、支持される。そして、第１支持盤１１０は、防振ユニット６０を介して、基礎フレーム１５０上にほぼ水平に支持される。
なお、センサ支持架台３５は、オートフォーカスセンサ等のセンサ類を支持する部材である。また、第１支持盤１１０とセンサ支持架台３５との間には、不図示のキネマティックマウントが設けられ、投影光学系３０のあおり角を調整することが可能である。
【００２５】
ウエハステージ（基板ステージ）４０は、ウエハＷを支持しつつ、ＸＹ平面内の２次元移動及びθＺ方向の微小回転を行うものであって、ウエハＷを保持するウエハホルダ４１、ウエハＷのレベリング及びフォーカシングを行うためにウエハホルダ４１をＺ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向の３自由度方向に微小駆動するＺテーブル４２、Ｚテーブル４２のＸ方向及びＹ方向の位置決めを行うＸＹテーブル４３、ＸＹテーブル４３をＸ軸、Ｙ軸、θｚ方向に移動させるベースプレート（粗動ステージ）３０１、ベースプレート３０１をＸＹ平面内で移動可能に支持するウエハ定盤４４等を備える。ＸＹテーブル４３は、粗動ステージとして機能するベースプレート３０１に対して微動ステージとして機能する。
また、Ｚテーブル４２上には移動鏡４７が設けられ、これに対向する位置にはレーザ干渉計（位置計測部）４８が設けられる。ウエハステージ４０上のウエハＷの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計４８によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置５０に出力される。そして、制御装置５０がレーザ干渉計４８の計測結果に基づいてリニアモータ等を駆動することでウエハステージ４０に支持されているウエハＷの位置決めを行う。
ベースプレート３０１の底面には、非接触ベアリングである複数のエアパッド４５が固定されており、これらのエアパッド４５によってＸＹテーブル４３がウエハ定盤４４上に、例えば数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持される。また、ウエハ定盤４４は、基礎フレーム１５０の支持盤１６０上に、防振ユニット７０を介してほぼ水平に支持されている。
【００２６】
本体フレーム１００は、投影光学系３０を支持する第１支持盤１１０と、投影光学系３０の上方に配置されるレチクルステージ２０等を支持する第２支持盤１２０と、第１支持盤１１０と第２支持盤１２０との間に立設する複数の支柱１３０とから構成される。第１支持盤１１０は、上述したように、円筒状の投影光学系３０の外径よりもやや大きく形成された穴部１１３が形成される。なお、第１支持盤１１０或いは第２支持盤１２０と複数の支柱１３０とは、締結手段等で連結される構造としてもよいし、これらを一体に形成した構造としてもよい。
そして、上述したように、本体フレーム１００は、防振ユニット６０を介して基礎フレーム１５０上に支持される。
【００２７】
基礎フレーム１５０は、その上面に防振ユニット７０を介してウエハステージ４０を支持する支持盤１６０と、支持盤１６０上に立設するとともに防振ユニット６０を介して本体フレーム１００を支持する複数の支柱１７０とから構成される。支持盤１６０と支柱１７０とは、締結手段等で連結される構造であっても、一体に形成される構造であってもよい。
そして、基礎フレーム１５０は、クリーンルームの床面上に足部１６５を介して略水平に設置される。
【００２８】
制御装置５０は、露光装置ＥＸを統括的に制御するものであり、各種演算及び制御を行う演算部の他、各種情報を記録する記憶部や入出力部等を備える。
そして、例えば、レーザ干渉計２２，４８の検出結果に基づいてレチクルＲ及びウエハＷの位置を制御して、レチクルＲに形成されたパターンＰＡの像をウエハＷ上のショット領域に転写する露光動作を繰り返し行う。
【００２９】
図２は、レチクルステージ２０を示す概略斜視図である。
図２に示すように、レチクルステージ２０は、レチクル定盤２０３上に設けられたレチクル粗動ステージ２０１と、レチクル粗動ステージ２０１上に設けられたレチクル微動ステージ２０２と、レチクル定盤２０３上において粗動ステージ２０１をＹ軸方向に所定ストロークで移動可能な一対のＹリニアモータ２１０、２１０と、レチクル定盤２０３の中央部の上部突出部２０３ｂの上面に設けられ、Ｙ軸方向に移動する粗動ステージ２０１を案内する一対のＹガイド部２１５、２１５と、粗動ステージ２０１上において微動ステージ２０２をＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に微小移動させるＸボイスコイルモータ２２０及び一対のＹボイスコイルモータ２６０，２７０と、微動ステージ２０２の移動を補助する補助モータ２３０，２４０，２５０等を備えている。なお、先の図１では、粗動ステージ２０１及び微動ステージ２０２を簡略化して１つのステージとして図示している。
【００３０】
Ｙリニアモータ２１０のそれぞれは、レチクル定盤２０３上においてＹ軸方向に延びるように設けられたコイルユニット（電機子ユニット）からなる一対の固定子２１１と、この固定子２１１に対応して設けられ、連結部材２１３を介して粗動ステージ２０１に固定された磁石ユニットからなる可動子２１２とを備えている。そして、これら固定子２１１及び可動子２１２によりムービングマグネット型のリニアモータ２１０が構成されており、可動子２１２が固定子２１１との間の電磁気的相互作用により駆動することで粗動ステージ２０１（レチクルステージ２０）がＹ軸方向に移動する。固定子２１１のそれぞれは非接触ベアリングである複数のエアベアリング２１４によりレチクル定盤２０３に対して浮上支持されている。このため、運動量保存の法則により粗動ステージ２０１の＋Ｙ方向の移動に応じて固定子２１１が−Ｙ方向に移動する。この固定子２１１の移動により粗動ステージ２０１の移動に伴う反力が相殺されるとともに重心位置の変化を防ぐことができる。
【００３１】
Ｙガイド部２１５のそれぞれは、Ｙ軸方向に移動する粗動ステージ２０１を案内するものであって、レチクル定盤２０３の中央部に形成された上部突出部２０３ｂの上面においてＹ軸方向に延びるように固定されている。また、粗動ステージ２０１とＹガイド部２１５、２１５との間には非接触ベアリングである不図示のエアベアリングが設けられており、粗動ステージ２０１はＹガイド部２１５に対して非接触で支持されている。
【００３２】
微動ステージ２０２は不図示のバキュームチャックを介してレチクルＲを吸着保持する。微動ステージ２０２の−Ｙ方向の端部にはコーナーキューブからなる一対のＹ移動鏡２１ａ，２１ｂが固定され、微動ステージ２０２の＋Ｘ方向の端部にはＹ軸方向に延びる平面ミラーからなるＸ移動鏡２１ｃが固定されている。そして、これら移動鏡２１ａ，２１ｂ，２１ｃに対して測長ビームを照射する３つのレーザ干渉計２２（図１参照）が各移動鏡との距離を計測することにより、微動ステージ２０２のＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の位置が高精度で検出される。制御装置５０（図１参照）はレーザ干渉計２２（図１参照）の検出結果に基づいて、Ｙリニアモータ２１０、Ｘボイスコイルモータ２２０、Ｙボイスコイルモータ２６０，２７０、及び補助モータ２３０，２４０，２５０を含む各モータを駆動し、微動ステージ２０２に支持されているレチクルＲの位置制御（及び／または速度制御）を行う。
【００３３】
図３は、微動ステージ２０２の駆動系の説明図である。
図３に示すように、微動ステージ２０２と粗動ステージ２０１との間には、ボイスコイルモータ（Ｘボイスコイルモータ２２０、Ｙボイスコイルモータ２６０，２７０）と、補助モータ２３０，２４０，２５０とが配設されている。具体的には、微動ステージ２０２の＋Ｙ方向の一辺に、Ｘボイスコイルモータ２２０が配設されるとともに、そのＸボイスコイルモータ２２０の両外側（±Ｘ方向）に分けて補助モータ２４０と補助モータ２５０とが配設されている。また、微動ステージ２０２の−Ｘ方向の一辺に、Ｙボイスコイルモータ２６０と２７０とが離間して配設されるとともに、Ｙボイスコイルモータ２６０と２７０との間に補助モータ２３０が配設されている。
【００３４】
ボイスコイルモータ２２０（２６０，２７０）は、コイルを含む固定子２２１（２６１，２７１）と永久磁石を含む可動子２２２（２６２，２７２）とを含み、コイルに電流が流れるとローレンツ力を発生し、粗動ステージ２０１と微動ステージ２０２との間で駆動力（推力）を発生する。Ｘボイスコイルモータ２２０は、微動ステージ２０２にＸ方向の力を与えることで粗動ステージ２０１に対して微動ステージ２０２をＸ方向に相対移動させる。Ｙボイスコイルモータ２６０，２７０は、微動ステージ２０２にＹ方向の力を与えることで粗動ステージ２０１に対して微動ステージ２０２をＹ方向に相対移動させる。
【００３５】
補助モータ２３０，２４０，２５０は、粗動ステージ２０１に固定される固定子２３１，２４１，２５１と、微動ステージ２０２に固定される可動子２３２，２４２，２５２とを含む。そして、固定子２３１，２４１，２５１と可動子２３２，２４２，２５２との間の磁気吸引力により粗動ステージ２０１と微動ステージ２０２との間で駆動力（推力）を発生する。補助モータ２４０，２５０は、微動ステージ２０２にＸ方向の力を与えることで粗動ステージ２０１に対して微動ステージ２０２をＸ方向に相対移動させる。補助モータ２３０は、微動ステージ２０２にＹ方向の力を与えることで粗動ステージ２０１に対して微動ステージ２０２をＹ方向に相対移動させる。
【００３６】
図４は、補助モータ２４０の構造を代表的に示しており、図３に示すＡ−Ａ断面図である。
図４に示すように、可動子２４２は、櫛状の断面を有する磁性体（強磁性体）からなり、＋Ｚ側（上側）においてＸ方向に所定ピッチで並ぶ複数の歯面２４３と、−Ｚ側（下側）においてＸ方向に所定ピッチで並ぶ複数の歯面２４４とを含む。複数の歯面２４３，２４４はいずれもＸＹ平面（水平面）に略平行に配される。
【００３７】
固定子２４１は、櫛状の断面を有する磁性体２４５（鉄心）の各相にコイル２４６が巻かれた電磁石からなる。コイル２４６は駆動方向であるＸ方向に３組ずつ複数並べられた３相６極構成（Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｕ’、Ｖ’、Ｗ’…）からなり、コイル２４６には三相交流が印加される。磁性体２４５（鉄心）は、可動子２４２の複数の歯面２４３に対向して配される複数の歯面２４７と、可動子２４２の複数の歯面２４４に対向して配される複数の歯面２４８とを含む。複数の歯面２４７，２４８はいずれもＸＹ平面（水平面）に略平行に配される。そして、三相交流により固定子２４１の各コイル２４６（及び磁性体２４５）が励磁されると各コイル２４６（及び磁性体２４５）にＺ方向の磁束が発生するとともに、その磁束の変化に伴ってＸ方向に進行磁界が生じる。
【００３８】
固定子２４１の各歯面２４７（２４８）と可動子２４２の各歯面２４３（２４４）とはＺ方向にわずかに間隙が設けられて非接触が保たれ、また、固定子２４１の複数の歯面２４７（２４８）と可動子２４２の複数の歯面２４３（２４４）とは、Ｘ方向の配列ピッチが多相的にずれている。固定子２４１のコイル２４６（及び磁性体２４５）が励磁されると、固定子２４１及び可動子２４２の各歯間に磁気吸引力が発生する。コイル２４６に流す電流を調整することにより、上記磁気吸引力を調整することができる。そして、上記進行磁界により、可動子２４２の磁性体と固定子２４１の電磁石（コイル及び磁性体）との歯間に相対的なＸ方向の直線運動を与える推力Ｆｘが生じる。三相交流の周波数制御により、推力Ｆｘの方向等が制御される。
ここでは補助モータ２４０の構造について説明したが他の補助モータ２３０，２５０（図３参照）についても同様である。
【００３９】
図３に戻り、レチクルステージ２０では、粗動ステージ２０１の粗動後、ボイスコイルモータ２２０，２６０，２７０の駆動力により粗動ステージ２０１に対して微動ステージ２０２を駆動し、微動ステージ２０２の位置決めを行う。
【００４０】
ここで、微動ステージ２０２のＸ方向の加速時及び／又は減速時（粗動ステージ２０１の加減速に追従する場合を含む）には、補助モータ２４０，２５０を用い、また、微動ステージ２０２のＹ方向の加速時及び／又は減速時に補助モータ２３０を用いる。すなわち、磁気吸引力による駆動力（推力）により、微動ステージ２０２の加速及び／又は減速が行われる。磁気吸引力は、ボイスコイルモータ２２０，２６０，２７０のローレンツ力と比べて小さいアンペアリターンで大きな駆動力（推力）を得ることができる。したがって、補助モータ２３０，２４０，２５０の推力を用いることにより、微動ステージ２０２の高速化並びに発熱量の軽減化が達成される。なお、微動ステージ２０２の加速時及び／又は減速時に、ボイスコイルモータ２２０，２６０，２７０による駆動力を併用してもよくしなくてもよい。
【００４１】
また、本例では、磁気吸引力を発生する２つの物体の対向面である固定子２４１の歯面２４３，２４４（図４参照）と可動子２４２の歯面２４７，２４８とが、微動ステージ２０２の移動方向（Ｘ方向またはＹ方向）と略平行であるから、微動ステージ２０２の移動に関する制約が比較的少ない。つまり、磁気吸引力を利用して推力を得るには磁気吸引力を発生する２つの物体の間隙を小さい寸法に保つ必要があり、従来例のように、磁性体と電磁石とがステージの移動方向に並べて配置される（磁性体と電磁石の対向面がステージの移動方向と交差する）形態では、電磁石に対する磁性体の相対的な移動可能範囲がその間隙の範囲内に限られ、駆動制御が複雑になったりステージの加速化や発熱量の軽減が限定的なものとなる。これに比べて、本例のように、固定子２４１及び可動子２４２の各対向面（磁気歯面）が微動ステージ２０２の移動方向と略平行である形態では、微動ステージ２０２が移動しても上記対向面の間隔が一定に保たれる。そのため、固定子２４１（電磁石）に対する可動子２４２（磁性体）の相対的な移動可能範囲が広く、駆動制御の簡素化が図られるとともに、微動ステージ２０２の高速化や発熱量軽減化がより確実に図られる。
【００４２】
一方、微動ステージ２０２の一定速度移動時または精密な位置決め時には、ボイスコイルモータ２２０，２６０，２７０による推力のみを用い、補助モータ２３０，２４０，２５０のコイルを非励磁状態にする。補助モータ２３０，２４０，２５０の固定子２３１，２４１，２５１は、永久磁石を含まないことから、上記非励磁状態により補助モータ２３０，２４０，２５０の固定子２３１，２４１，２５１に存在する磁束はゼロとなる。その結果、補助モータ２３０，２４０，２５０の影響を受けることなく、ボイスコイルモータ２２０，２６０，２７０によって微動ステージ２０２を高精度に位置決めすることができる。
【００４３】
図５は、ウエハステージ４０を示す概略平面図である。
図５に示すように、ベースプレート３０１（粗動ステージ）は、ウエハ定盤４４上に設けられたＸガイド部３０２とＹガイド部３０３によってＹ軸方向（スキャン方向）とＸ軸方向とに移動する。ＸＹテーブル４３は、ベースプレート３０１上にＸＹ方向に移動自在に支持されている。
【００４４】
ＸＹテーブル４３とベースプレート３０１との間には、ボイスコイルモータ（Ｘボイスコイルモータ３２０、Ｙボイスコイルモータ３３０，３４０）と、補助モータ３５０〜３７０とが配設されている。具体的には、ＸＹテーブル４３の−Ｙ方向の一辺に、Ｘボイスコイルモータ３２０が配設されるとともに、そのＸボイスコイルモータ３２０の両外側（±Ｘ方向）に分けて補助モータ３５０と補助モータ３６０とが配設されている。また、ＸＹテーブル４３の−Ｘ方向の一辺に、２つのＹボイスコイルモータ３３０，３４０が離間して配設されるとともに、２つのＹボイスコイルモータ３３０，３４０の間に補助モータ３７０が配設されている。
【００４５】
ボイスコイルモータ３２０，３３０，３４０は、コイルを含む固定子３２１，３３１，３４１と永久磁石を含む可動子３２２，３３２，３４２とを含み、コイルに電流が流れるとローレンツ力を発生し、ＸＹテーブル４３とベースプレート３０１との間で駆動力（推力）を発生する。ボイスコイルモータ３２０は、ＸＹテーブル４３にＸ方向の力を与えることでベースプレート３０１に対してＸＹテーブル４３をＸ方向に相対移動させる。ボイスコイルモータ３３０，３４０は、ＸＹテーブル４３にＹ方向の力を与えることでベースプレート３０１に対してＸＹテーブル４３をＹ方向、及びθｚ方向に相対移動させる。
【００４６】
補助モータ３５０，３６０，３７０は、ベースプレート３０１に固定される固定子３５１，３６１，３７１と、ＸＹテーブル４３に固定される可動子３５２，３６２，３７２とを含む。そして、固定子３５１，３６１，３７１と可動子３５２，３６２，３７２との間の磁気吸引力によりベースプレート３０１とＸＹテーブル４３との間で駆動力を発生する。補助モータ３５０，３６０は、ＸＹテーブル４３にＸ方向の力を与えることでベースプレート３０１に対してＸＹテーブル４３をＸ方向に相対移動させる。補助モータ３７０は、ＸＹテーブル４３にＹ方向の力を与えることでベースプレート３０１に対してＸＹテーブル４３をＹ方向に相対移動させる。
【００４７】
補助モータ３５０，３６０，３７０の構造は、先の図４に示した補助モータ２４０と同様である。
すなわち、可動子３５２（３６２，３７２）は、櫛状の断面を有する磁性体（強磁性体）からなり、＋Ｚ側（上側）においてＸ方向に所定ピッチで並ぶ複数の歯面と、−Ｚ側（下側）においてＸ方向に所定ピッチで並ぶ複数の歯面とを含む。複数の歯面はいずれもＸＹ平面（水平面）に略平行に配される。
固定子３５１（３６１，３７１）は、櫛状の断面を有する磁性体（鉄心）の各相にコイルが巻かれた電磁石からなる。コイルには三相交流が印加される。磁性体（鉄心）は、可動子３５２（３６２，３７２）の複数の歯面に対向して配される複数の歯面を含む。複数の歯面はいずれもＸＹ平面（水平面）に略平行に配される。そして、三相交流により固定子３５１（３６１，３７１）の各コイル（及び磁性体）が励磁されると各コイル（及び磁性体）にＺ方向の磁束が発生するとともに、その磁束の変化に伴ってＸ方向に進行磁界が生じる。
【００４８】
固定子３５１（３６１，３７１）の歯面と可動子３５２（３６２，３７２）の歯面とはＺ方向にわずかに間隙が設けられて非接触が保たれ、また、固定子３５１（３６１，３７１）の複数の歯面と可動子３５２（３６２，３７２）の複数の歯面とは、配列ピッチが多相的にずれている。固定子３５１（３６１，３７１）のコイル（及び磁性体）が励磁されると、固定子３５１（３６１，３７１）及び可動子３５２（３６２，３７２）の各歯間に磁気吸引力が発生する。コイルに流す電流を調整することにより、上記磁気吸引力を調整することができる。そして、上記進行磁界により、可動子３５２（３６２，３７２）の磁性体と固定子３５１（３６１，３７１）の電磁石（コイル及び磁性体）との歯間に相対的なＸ方向またはＹ方向の直線運動を与える推力が生じる。三相交流の周波数制御により、この推力の方向等が制御される。
【００４９】
ウエハステージ４０では、ベースプレート３０１の粗動後、ボイスコイルモータ３２０，３３０，３４０の駆動力によりベースプレート３０１に対してＸＹテーブル４３を駆動し、ＸＹテーブル４３の位置決めを行う。
そして、ＸＹテーブル４３の加速時及び／又は減速時（ベースプレート３０１の加減速に追従する場合を含む）には、補助モータ３５０，３６０，３７０を用いる。すなわち、磁気吸引力による推力により、ＸＹテーブル４３の加速及び／又は減速が行われる。補助モータ３５０〜３７０の推力を用いることにより、ＸＹテーブル４３の高速化並びに発熱量の軽減化が達成される。また、補助モータ３５０〜３７０の固定子３５１〜３７１及び可動子３５２〜３７２の各対向面（磁気歯面）がＸＹテーブル４３の移動方向と略平行である形態であることから、固定子３５１〜３７１に対する可動子３５２〜３７２（ＸＹテーブル４３）の相対的な移動可能範囲が広く、その結果、駆動制御の簡素化が図られるとともに、ＸＹテーブル４３の高速化や発熱量軽減化がより確実に図られる。なお、ＸＹテーブル４３の加速時及び／又は減速時に、ボイスコイルモータ３２０，３３０，３４０による推力を併用してもよくしなくてもよい。
【００５０】
また、ＸＹテーブル４３の一定速度移動時または精密な位置決め時には、ボイスコイルモータ３２０，３３０，３４０による推力のみを用い、補助モータ３５０，３６０，３７０のコイルを非励磁状態にする。補助モータ３５０〜３７０の固定子３５１〜３７１は、永久磁石を含まないことから、上記非励磁状態により補助モータ３５０〜３７０の固定子３５１〜３７１に存在する磁束はゼロとなる。その結果、補助モータ３５０〜３７０の影響を受けることなく、ボイスコイルモータ３２０〜３４０によってＸＹテーブル４３を高精度に位置決めすることができる。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、レチクルステージ２０及びウエハステージ４０のそれぞれにおいて、磁気吸引力の利用によりステージの高速化や発熱量軽減化が図られる。そのため、スループットの向上や露光精度の向上を図ることができる。
【００５２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５３】
上記実施形態では、本発明に係るステージ装置をレチクルステージ２０及びウエハステージ４０の双方に適用した例について説明したが、いずれか一方のみに適用してもよい。
【００５４】
また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報等に開示されているように、ウエハ等の被処理基板を別々に載置してＸＹ方向に独立に移動可能な２つのステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。
【００５５】
レチクルステージ２０やウエハステージ４０にリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用いる場合、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よい。また、各ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
【００５６】
ウエハステージ４０の移動により発生する反力は、投影光学系３０に伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP 5,528,118）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。
レチクルステージ２０の移動により発生する反力は、投影光学系３０に伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（USP 5,874,820）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。また、特開平８−６３２３１号公報（USP 6,255,796）に記載されているように運動量保存則を用いて反力を処理してもよい。
【００５７】
また、上記実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明したが、本発明はステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも適用可能である。また、本実施形態の露光装置の照明光学系１０が備える光源は、超高圧水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、又はＦ２レーザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。
【００５８】
更に、光源としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。
【００５９】
特に、発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
【００６０】
また、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウエハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。更には、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平１１−１９４４７９号、特開２０００−１２４５３号、特開２０００−２９２０２号等に開示されている。
【００６１】
また、例えば、特開平１０−１５４６５９号に開示されているように、基板上の液体を介してその基板に像を形成する液浸露光装置に本発明を適用してもよい。
【００６２】
また、本発明のステージ装置は、露光装置に設けられるレチクルステージ及びウエハステージのみならず、物体を載置した状態で移動させる（１次元的な移動又は２次元的な移動に制限されない）ステージ装置を制御する場合一般について適用することが可能である。
【００６３】
また、本発明が適用される露光装置は、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。尚、露光装置の製造は温度及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。
【００６４】
次に、上述した露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図６は、マイクロデバイス（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）の製造例のフローチャートを示す図である。図６に示すように、まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【００６５】
次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロ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。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【００６６】
図７は、半導体デバイスの場合における、図７のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。図７において、ステップＳ２１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【００６７】
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程と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。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】レチクルステージを示す概略斜視図である。
【図３】レチクル微動ステージの駆動系の説明図である。
【図４】補助モータの構造を代表的に示しており、図３に示すＡ−Ａ断面図である。
【図５】ウエハステージを示す概略平面図である。
【図６】マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図７】半導体デバイスの場合における、図６のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
ＥＸ…露光装置、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ（基板）、２０…レチクルステージ（マスクステージ）、３０…投影光学系、４０…ウエハステージ、４１…ウエハホルダ、４２…Ｚテーブル、４３…ＸＹテーブル、４４…ウエハ定盤、５０…制御装置、２０１…レチクル粗動ステージ、２０２…レチクル微動ステージ、２０３…レチクル定盤、２１０…Ｙリニアモータ、２１１，２２１，２３１，２４１，２５１，２６１，２７１，３２１，３３１，３４１，３５１，３６１，３７１…固定子、２１２，２２２，２３２，２４２，２５２，２６２，２７２，３２２，３３２，３４２，３５２，３６２，３７２…可動子、２２０…Ｘボイスコイルモータ（第１駆動装置）、２６０，２７０…Ｙボイスコイルモータ（第１駆動装置）、２３０，２４０，２５０，３５０，３６０，３７０…補助モータ（第２駆動装置）、２４３，２４４…歯面（対向面）、２４５…磁性体、２４６…コイル、３０１…ベースプレート、３０２…Ｘガイド部、３０３…Ｙガイド部、３２０，３３０，３４０…ボイスコイルモータ（第１駆動装置）。
【図１】
2006165345.tif 000003
【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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