(57)【要約】【課題】２つのステージ可動部を駆動させるステージ機構において、２つのステージ可動部の駆動により発生する駆動反力を相殺することができる小型・軽量化を図ることができるステージ装置を提供すること。【解決手段】移動可動に支持された第１ステージ可動部と第２ステージ可動部を駆動し、各々のステージ可動部で第１処理と第２処理を並列で行うステージ装置において、反力相殺機構を設け、第１処理と第２処理を行っている時の各々のステージ可動部の動作に伴う反力を反力相殺機構で相殺し、第１処理と第２処理を行っていない時の各々のステージ可動部の動作に伴う反力を反力相殺機構で相殺しない、或は、完全には相殺しないことを特徴とする。【選択図】図１
2006100689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動可動に支持された第１ステージ可動部と第２ステージ可動部を駆動し、各々のステージ可動部で第１処理と第２処理を並列で行うステージ装置において、
反力相殺機構を設け、第１処理と第２処理を行っている時の各々のステージ可動部の動作に伴う反力を反力相殺機構で相殺し、第１処理と第２処理を行っていない時の各々のステージ可動部の動作に伴う反力を反力相殺機構で相殺しない、或は、完全には相殺しないことを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
第１処理を行う第１ステージ装置と第２処理を行う第２ステージ装置を設け、各々のステージ装置上に移動可動に支持された第１ステージ可動部と第２ステージ可動部を駆動し、各々の前記ステージ可動部で第１処理と第２処理を並列で行うステージ装置において、
反力相殺機構を構成し、第１処理と第２処理の行っている時の各々のステージ可動部の動作に伴う反力を各々のステージ装置に設けた反力相殺機構で相殺し、第１処理と第２処理を行っていない時の各々のステージ可動部の動作に伴う反力を各々のステージ装置に設けた反力相殺機構で相殺しない、或は、完全には相殺しないことを特徴とするステージ装置。
【請求項３】
移動可動に支持された第１ステージ可動部と第２ステージ可動部を駆動し、各々のステージ可動部で第１処理と第２処理を並列で行うステージ装置において、
反力相殺機構を設け、第１処理を行うステージ駆動範囲と第２処理を行うステージ駆動範囲の中での各々のステージ可動部の動作に伴う反力を反力相殺機構で相殺し、第１処理を行うステージ駆動範囲と第２処理を行うステージ駆動範囲の外での各々のステージ可動部の動作に伴う反力を反力相殺機構で相殺しない、或は、完全には相殺しないことを特徴とするステージ装置。
【請求項４】
第１処理を行う第１ステージ装置と第２処理を行う第２ステージ装置を設け、各々のステージ装置上に移動可動に支持された第１ステージ可動部と第２ステージ可動部を駆動し、各々の前記ステージ可動部で第１処理と第２処理を並列で行うステージ装置において、
反力相殺機構を構成し、第１処理を行うステージ駆動範囲と第２処理を行うステージ駆動範囲の中での各々のステージ可動部の動作に伴う反力を各々のステージ装置に設けた反力相殺機構で相殺し、第１処理を行うステージ駆動範囲と第２処理を行うステージ駆動範囲の外での各々のステージ可動部の動作に伴う反力を各々のステージ装置に設けた反力相殺機構で相殺しない、或は完全には相殺しないことを特徴とするステージ装置。
【請求項５】
前記反力相殺機構は、各々の前記ステージ可動部の移動に伴う並進方向の反力を相殺する方向に移動する１つ以上の並進可動部を持ち、各々の前記ステージ可動部の移動に伴う３軸の回転モーメント方向の反力を相殺するように回転する３つ以上の回転可動部を設けていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のステージ装置。
【請求項６】
前記並進可動部と前記回転可動部は、第１処理と第２処理の行っている時の各々のステージ可動部の動作に伴う反力を相殺するために必要な負荷及びストロークを有していることを特徴とする請求項５記載のステージ装置。
【請求項７】
前記反力相殺機構は、第１ステージ可動部と第２ステージ可動部を支持する定盤に対して設けることを特徴とする請求項５又は６記載のステージ装置。
【請求項８】
前記ステージ装置において、前記第１処理は搬送物の露光を行う処理であり、前記第２処理は搬送物の位置測定を行う処理であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のステージ装置。
【請求項９】
前記第１処理又は前記第２処理を行っていない時の動作は、各々のステージ可動部の入れ替え動作であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のステージ装置。
【請求項１０】
前記第１処理又は前記第２処理を行っていない時の動作は、各々のステージ可動部への搬送物の供給回収動作であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のステージ装置。
【請求項１１】
前記第１処理又は前記第２処理を行っている時の動作は、各々のステージ可動部の駆動平面に直交する軸に同一の回転方向に各々のステージ可動部を同期して駆動しないことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のステージ装置。
【請求項１２】
前記第１処理又は前記第２処理を行っている時の動作は、各々のステージ可動部の駆動平面に直交する軸の回転モーメント方向の反力が一定値以下になるように各々のステージ可動部を駆動することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のステージ装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れかに記載のステージ装置を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
請求項１３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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密な位置決めを行うステージ装置における、ステージ駆動時にステージを支持する定盤に作用する駆動反力を相殺する機構に関するものである。特に、半導体露光装置及び液晶露光装置に使用され、ウェハ、基板若しくはレチクル原版等を搭載するステージの駆動反力を相殺する機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１３は従来の半導体露光装置を表した図である。
【０００３】
半導体露光装置は、原版であるレチクル３を保持するレチクルステージ４、レチクル３上に露光光を照射する照明系部５、露光されるウェハ１を保持するウェハステージ２、レチクル３からの露光光を所定の倍率でウェハ１に投影する投影光学系５、ウェハ１上のアライメントマーク及びステージ上の基準マークを計測しウェハ１内のアライメントとウェハ１とレチクル３間のアライメントを行うアライメント光学系８、床から除振手段を介して各々の構成要素を保持している本体構造体７により構成されている。
【０００４】
以上のような構成において、不図示のウェハ搬送系により供給されたウェハ１を照明系部６より照射した光は、レチクルステージ４上のレチクル３を通過し、投影光学系５により所定の倍率に変化させてウェハステージ２上にあるウェハ１にレチクルパターンが転写される。半導体露光製造システムは、露光方式によりステッパとスキャナがある。ステッパでは、アライメント光学系８によりレチクル３に対する目標位置を不図示の干渉計データに変換し、この干渉計データを目標にしてウェハステージ２とレチクルステージ４を所望の位置で静止させてレチクルパターンをウェハ１上に転写を行っており、スキャナではウェハステージ２とレチクルステージ４をアライメント光学系８によりレチクル３に対する目標位置を不図示の干渉計データに変換し、この干渉計データを目標にして所望の位置で同期駆動させて、レチクルパターンをウェハ１上に転写を行っている。
【０００５】
半導体露光装置の生産性を向上させるために、ウェハステージ、レチクルステージの移動時間、露光時間を短くする必要があり、ステージの移動時間を短縮するために各ステージの加速度及び最高速度を増加させなければならない。又、ウェハ１枚当たりの生産性向上のためにウェハの径も大きくなってきているので、ウェハ径の拡大に伴ってステージ自体も大きくなってきている。
【０００６】
ステージの駆動推力は、ステージの加速度とステージの質量の積であるので、ステージの駆動に伴う外部に掛かる駆動反力は、ステージの駆動推力の増加に比例して非常に大きなものとなっている。そのため、ステージの駆動に伴って大きな反力が発生して、露光装置全体へ変形及び振動を発生させ、ステージ位置精度の悪化及び露光装置本体の変形に伴う露光精度の悪化をもたらしていた。
【０００７】
そこで、ステージの駆動に伴う反力を相殺する機構として、従来の方式として以下のような反力相殺機構がある。
【０００８】
図１４は従来の反力相殺機構の例を示す図である。
【０００９】
図１４におけるステージ可動部９は、定盤１０上を駆動している。定盤１０の下にはエアーマウント１１が設けられ、除振の役割を果たしている。ステージ可動部９が仮に−Ｙ方向のステージ可動部１７の加速方向に加速した場合、その駆動反力Ｆは定盤１０において、＋Ｙ方向に作用する。又、定盤１０の重心とステージ可動部９の力点が一致していない場合、定盤１０にはＸ軸回りの反モーメント：ｍｌｘとＺ軸回りの反モーメント：ｍｌｚが作用する。そして、このステージ可動部９の加速によると駆動反力と反モーメントにより定盤１０は振動する。この振動を防止するために、定盤１０に作用する駆動反力と反モーメントを相殺するためのＸマス１２、Ｙマス１３、ωＸロータ１４、ωＹロータ１５、ωＺロータ１６を定盤１０に取り付ける。
【００１０】
定盤１０に作用する駆動反力Ｆを相殺するために、Ｙマス１３を＋Ｙ方向に駆動させ、ステージ可動部９の駆動反力Ｆとは逆方向に、定盤１０に作用するマス反力−Ｆ’を発生させるようにする。本従来例では、２つのＹマス１３でマス反力を発生させているので、２つのＹマス１３により発生するマス反力−Ｆ’の合力の絶対値が駆動反力Ｆと同一になるようにする。これによりステージ可動部９の−Ｙ方向駆動時の駆動反力Ｆと、Ｙマス１３の＋Ｙ方向駆動時のマス反力−Ｆ’を釣り合わせて、定盤１０内の駆動反力を相殺する。
【００１１】
又、定盤１０に作用する反モーメントを相殺するために、ωＺロータ１６、ωＸロータ１４は、ステージ駆動時に定盤１０に作用する反モーメントｍｌｚ，ｍｌｘとは逆方向に、ロータ反モーメント−ｍｌｚ’，−ｍｌｘ７が作用するようにωＺロータ１６、ωＸロータ１４を回す。本従来例では、２つのωＸロータ１４でロータ反モーメントを発生させているため、２つのωＸロータ１４により発生するロータ反モーメント−ｍｌｘ’の合力の絶対値が反モーメントｍｌｘと同一になるようにする。これによりステージ駆動時に定盤１０に作用する反モーメントｍｌｚ，ｍｌｘと、ωＺロータ１６、ωＸロータ１４回転時に定盤１０に作用するロータ反モーメント−ｍｌｚ’，−ｍｌｘ’を釣り合わせて定盤１０内の反モーメント力を相殺する。
【００１２】
以上のように、ステージ可動部９の加速によると駆動反力と反モーメントを定盤１０内で相殺することにより、定盤２０が振動するのを防止する。ステージ可動部９が−Ｙ方向に加速した場合を記載したが、ステージ可動部９が＋Ｙ方向に加速した場合も同様にＹマス１３、ωＺロータ１６、ωＸロータ１４を用いて駆動反力と反モーメントを相殺することができる。又、ステージ可動部９が±Ｘ方向に加速した場合も同様にＸマス１２、ωＺロータ１６、ωＹロータ１５を用いて駆動反力と反モーメントを相殺することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
近年では半導体製造装置の生産性を向上させるために、ウェハステージに２つのステージ可動部を配置し、半導体露光シーケンスにおけるウェハに露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を並列に行うツインステージ半導体露光装置がある。このようなツインウェハステージを用いたツインステージ半導体露光装置では、従来のようにウェハに露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を直列で行っていた方式よりも、半導体製造装置全体の処理速度を向上することができる。
【００１４】
図１５は２つのステージ可動部を持ったツインウェハステージを表した図である。
【００１５】
図１５のツインウェハステージは、平面モータ駆動方式によりステージ可動部１８とステージ可動部１９を駆動しており、駆動方式は平面パルスモータ駆動方式と平面ローレンツモータ駆動方式の何れでも良い。図１５では、図中左側の露光側で投影光学系５によりウェハの露光処理を行い、図中右側のアライメント側でアライメント光学系８によりウェハ１のアライメント処理を行い、ステージ可動部１８とステージ可動部１９は露光処理とアライメント処理を並列で行う。各々の処理が終了した時点でステージ可動部１８とステージ可動部１９を入れ替えて、ウェハのアライメント処理の終了したステージ可動部は、ウェハの露光処理を行い、ウェハの露光処理が終了したステージ可動部は、不図示のウェハ搬送系によりウェハの回収供給を行い、新たに供給されたウェハのアライメント処理を行う。このシーケンスを繰り返すことによりウェハの露光処理を連続して行う。
【００１６】
しかし、２つのステージ可動部を入れ替えてアライメント処理と露光を行うツインウェハステージでは、各々のステージ可動部で露光、アライメントを行う駆動範囲はステージ可動部上のウェハ１及び基準マーク２０の計測又は露光を行うだけの露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の駆動を行えば良い。しかし、２つのステージ可動部の入れ替えを行う駆動では通常の露光時駆動範囲２１及びアライメント時駆動範囲２２よりも各々のステージ可動部をＸ方向に離れたステージ入れ替え時駆動範囲２３まで移動して、各々のステージ可動部が干渉しないようにしてから各々のステージ可動部の入れ替えを行わなければならない。ステージ可動部同士が干渉しないようにＸ方向に大きく移動した状態でこのステージ可動部の入れ替えを行う動作を行うため、各々のステージ可動部が通常の露光時駆動範囲及びアライメント時駆動範囲の駆動を行うときよりの大きなωＺ方向の反力が発生してしまう。
【００１７】
この各々のステージ可動部入れ替え時に発生するωＺ方向の反力を相殺するために、従来例のように定盤１０内にωＺロータを構成して、ωＺロータを回転駆動させることにより、各々のステージ可動部入れ替え時に発生するωＺ方向の反力を相殺することもできる。しかし、各々のステージ可動部が通常の露光時駆動範囲及びアライメント時駆動範囲内で駆動するときの反力よりも、この各々のステージ可動部入れ替え時に発生するωＺ方向の反力は大きいため、各々のステージ可動部が通常の露光時駆動範囲及びアライメント時駆動範囲内で駆動するときの反力を相殺するためのωＺロータよりも大型のωＺロータが必要となる。
【００１８】
このような大型のωＺロータを定盤１０に構成するためには、定盤１０自体も大型化し、ステージ装置自体の大きさも大きくなってしまう。又、このような大型のωＺロータを回転駆動させるとωＺロータからの発熱等も大きくなってしまい、ωＺロータの発熱が装置性能に悪影響を与えてしまうという懸念がある。
【００１９】
従って、本発明の目的は、２つのステージ可動部を駆動させるステージ機構において、２つのステージ可動部の駆動により発生する駆動反力を相殺することができる小型・軽量化を図ることができるステージ装置、露光装置及びデバイス製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、移動可動に支持された第１ステージ可動部と第２ステージ可動部を駆動し、各々のステージ可動部で第１処理と第２処理を並列で行うステージ装置において、反力相殺機構を設け、第１処理と第２処理を行っている時の各々のステージ可動部の動作に伴う反力を反力相殺機構で相殺し、第１処理と第２処理を行っていない時の各々のステージ可動部の動作に伴う反力を反力相殺機構で相殺しない、或は、完全には相殺しないことを特徴とする。
【００２１】
請求項２記載の発明は、第１処理を行う第１ステージ装置と第２処理を行う第２ステージ装置を設け、各々のステージ装置上に移動可動に支持された第１ステージ可動部と第２ステージ可動部を駆動し、各々の前記ステージ可動部で第１処理と第２処理を並列で行うステージ装置において、反力相殺機構を構成し、第１処理と第２処理の行っている時の各々のステージ可動部の動作に伴う反力を各々のステージ装置に設けた反力相殺機構で相殺し、第１処理と第２処理を行っていない時の各々のステージ可動部の動作に伴う反力を各々のステージ装置に設けた反力相殺機構で相殺しない、或は、完全には相殺しないことを特徴とする。
【００２２】
請求項３記載の発明は、移動可動に支持された第１ステージ可動部と第２ステージ可動部を駆動し、各々のステージ可動部で第１処理と第２処理を並列で行うステージ装置において、反力相殺機構を設け、第１処理を行うステージ駆動範囲と第２処理を行うステージ駆動範囲の中での各々のステージ可動部の動作に伴う反力を反力相殺機構で相殺し、第１処理を行うステージ駆動範囲と第２処理を行うステージ駆動範囲の外での各々のステージ可動部の動作に伴う反力を反力相殺機構で相殺しない、或は、完全には相殺しないことを特徴とする。
【００２３】
請求項４記載の発明は、第１処理を行う第１ステージ装置と第２処理を行う第２ステージ装置を設け、各々のステージ装置上に移動可動に支持された第１ステージ可動部と第２ステージ可動部を駆動し、各々の前記ステージ可動部で第１処理と第２処理を並列で行うステージ装置において、反力相殺機構を構成し、第１処理を行うステージ駆動範囲と第２処理を行うステージ駆動範囲の中での各々のステージ可動部の動作に伴う反力を各々のステージ装置に設けた反力相殺機構で相殺し、第１処理を行うステージ駆動範囲と第２処理を行うステージ駆動範囲の外での各々のステージ可動部の動作に伴う反力を各々のステージ装置に設けた反力相殺機構で相殺しない、或は完全には相殺しないことを特徴とする。
【００２４】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記反力相殺機構は、各々の前記ステージ可動部の移動に伴う並進方向の反力を相殺する方向に移動する１つ以上の並進可動部を持ち、各々の前記ステージ可動部の移動に伴う３軸の回転モーメント方向の反力を相殺するように回転する３つ以上の回転可動部を設けていることを特徴とする。
【００２５】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記並進可動部と前記回転可動部は、第１処理と第２処理の行っている時の各々のステージ可動部の動作に伴う反力を相殺するために必要な負荷及びストロークを有していることを特徴とする。
【００２６】
請求項７記載の発明は、請求項５又は５記載の発明において、前記反力相殺機構は、第１ステージ可動部と第２ステージ可動部を支持する定盤に対して設けることを特徴とする。
【００２７】
請求項８記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記ステージ装置において、前記第１処理は搬送物の露光を行う処理であり、前記第２処理は搬送物の位置測定を行う処理であることを特徴とする。
【００２８】
請求項９記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記第１処理又は前記第２処理を行っていない時の動作は、各々のステージ可動部の入れ替え動作であることを特徴とする。
【００２９】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記第１処理又は前記第２処理を行っていない時の動作は、各々のステージ可動部への搬送物の供給回収動作であることを特徴とする。
【００３０】
請求項１１記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記第１処理又は前記第２処理を行っている時の動作は、各々のステージ可動部の駆動平面に直交する軸に同一の回転方向に各々のステージ可動部を同期して駆動しないことを特徴とする。
【００３１】
請求項１２記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記第１処理又は前記第２処理を行っている時の動作は、各々のステージ可動部の駆動平面に直交する軸の回転モーメント方向の反力が一定値以下になるように各々のステージ可動部を駆動することを特徴とする。
【００３２】
請求項１３記載の発明は、請求項１〜１２の何れかに記載のステージ装置を含んで露光装置を構成したことを特徴とする。
【００３３】
請求項１４記載の発明は、請求項１３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。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、２つのステージ可動部でウェハの露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を並列に行うステージ機構において、ウェハの露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っている時に発生する各々のステージ可動部の反力を、マスやロータを用いたステージ反力相殺機構で相殺し、各々のステージ可動部の入れ替えを行う時に発生する各々のステージ可動部の反力を、ステージ反力相殺機構推力発生機構で相殺しない、又は、完全には相殺しない。
【００３５】
このことにより、ステージ反力相殺機構のマスやロータの負荷及びストロークを縮小することができ、ステージ反力機構の軽量化、小型化を実現することができる。又、本発明におけるステージ反力相殺機構を用いることにより、ウェハの露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行うときのステージ可動部の駆動によるステージ機構全体の振動を抑えることができ、又、ステージ可動部の駆動による装置全体への振動や変形の影響をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３７】
＜実施の形態１＞
図１及び図２は本発明の実施の形態１に係るステージ反力相殺機構の概略図であり、図１はステージ反力相殺機構の上面図を表しており、図２はステージ反力相殺機構の側面図を表している。
【００３８】
本実施の形態におけるステージ機構は定盤上１０にステージ可動部１８とステージ可動部１９の２つのステージ可動部があり、各々のステージ可動部１８，１９にある不図示のエアーベアリングで浮上している。又、定盤１０は、ステージ支持台２４の上面に固定されている。前記ステージ機構は、平面パルスモータ駆動方式若しくは平面ローレンツモータ駆動方式の平面モータステージ機構であり、平面パルスモータ駆動方式では、定盤１０には凸部が形成された不図示のプラテン、各々のステージ可動部には不図示のＸＹ電磁駆動ユニットが構成されており、ＸＹ電磁駆動ユニットに移動磁界を発生させることにより各々のステージ可動部を図中のＸＹ方向の２方向に自由に独立に移動することができる。平面ローレンツモータ駆動方式では、定盤１０にはＸＹコイルを配置した不図示のコイル部が、各々のステージ可動部には不図示の磁石群が構成されており、ＸＹωＺコイルに流す電流を制御することにより各々のステージ可動部を図中のＸＹωＺ方向の３方向に自由に独立に移動することができる。
【００３９】
各々のステージ可動部には、Ｘ軸方向に垂直に不図示のＸバーミラー、Ｙ軸方向に垂直に不図示のＹバーミラーが構成されており、平面ステージモータ外の計測基準に取り付けられた不図示のＸ干渉計及び不図示のＹ, ωＺ干渉計により各々のステージ可動部に構成されたＸバーミラー、ｙバーミラーに対してレーザー干渉計測光を照射して、ステージの現在位置を計測している。各々のステージ可動部が定盤１０上の何れかの位置にあっても、複数のＸ干渉計から何れかのＸ干渉計計測光が各々のＸバーミラーに照射されるようなＸバーミラーの長さを有し、複数のＹ, ωＺ干渉計からの何れかのＹ干渉計計測光とωＺ干渉計計測光とが各々のｙバーミラーに照射されるようなＹバーミラーの長さを有しているため、各々のステージ可動部は、定盤上１０の全域において現在の位置を計測することが可能である。
【００４０】
又、各々のステージ可動部は、不図示の実装ケーブル部により、ステージ可動部へ信号及び電力を供給するケーブル類や、ＶＡＣやプレッシャーエアー等の空圧用配管類や、ステージ可動部の熱源を温度調整するための冷却液配管類を接続している。
【００４１】
本実施の形態に係るステージ機構において、各々のステージ可動部の駆動によって発生する反力を相殺するために以下のようなステージ反力相殺機構を構成している。
【００４２】
ステージ反力相殺機構では、定盤１０内にＸマス１２、Ｙマス１３、ωＸロータ１４、ωＹロータ１５、ωＺロータ１６を構成し、各々のステージ可動部の駆動による駆動反力を相殺するためにＸマス１２及びＹマス１３を並進駆動し、各々のステージ可動部の駆動による反モーメントを相殺するためにωＸロータ１４、ωＹロータ１５、ωＺロータ１６を回転駆動する。
【００４３】
定盤１０内には、各々のステージ可動部の駆動による駆動反力を相殺するために、Ｘマス１２及びＹマス１３が構成されている。Ｘマス１２は、Ｘ軸方向に並進移動が可能で、各々のステージ可動部の駆動に伴うＸ方向の駆動反力をＸマス１２のＸ方向駆動に伴うＸ方向のマス反力で相殺することができる。又、Ｙマス１３は、Ｙ軸方向に並進移動が可能で、各々のステージ可動部の駆動に伴うＹ方向の駆動反力をＹマス１３のＹ方向駆動に伴うＹ方向のマス反力で相殺することができる。
【００４４】
本実施の形態では、２つのＸマス１２、Ｙマス１３が構成されているが、各々のＸマス１２、Ｙマス１３を定盤１０の重心軸対称に配置し、各々のＸマス１２、Ｙマス１３に同一の力を発生させることにより、２つのＸマス１２、Ｙマス１３によるモーメントを発生することなく、２つのＸマス１２、Ｙマス１３が発生するＸマス反力、Ｙマス反力の合力で各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力を相殺することができる。
【００４５】
又、各々のＸマス、ｙマスが定盤１０の重心軸対称に配置できなかった場合でも、各々のＸマス、Ｙマスの重心までの距離の逆比で各々のＸマス、Ｙマスにｘマス反力、Ｙマス反力を発生させることにより、２つのＸマス１２、Ｙマス１３によるモーメントを発生することなく、２つのＸマス１２、Ｙマス１３が発生するＸマス反力、Ｙマス反力の合力で各々のステージ可動部の駆動に伴うＹ方向の駆動反力を相殺することができる。又、Ｘマス１２、Ｙマス１３の個数は１つ以上であれば幾つでも良い。
【００４６】
定盤１０内には各々のステージ可動部の駆動による反モーメントを相殺するためにωＸロータ１４及びωＹロータ１５及びωＺロータ１６が構成されている。ωＸロータ１４は、Ｘ軸回りの回転駆動が可能で、各々のステージ可動部の駆動に伴うＸ軸回りの反モーメントをωＸロー１４タのＸ軸回りの回転駆動に伴うＸ軸回りのロータ反モーメントで相殺することができる。ωＹロータ１５は、Ｙ軸回りの回転駆動が可能で、各々のステージ可動部の駆動に伴うＹ軸回りの反モーメントをωＹロータ１５のＹ軸回りの回転駆動に伴うＹ軸回りのロータ反モーメントで相殺することができる。ωＺロータ１６は、Ｚ軸回りの回転駆動が可能で、各々のステージ可動部の駆動に伴うZ 軸回りの反モーメントをωＺロータ１６のＺ軸回りの回転駆動に伴うＺ軸回りのロータ反モーメントで相殺することができる。
【００４７】
本実施の形態では、２つのωＸロータ１４、ωＹロータ１５が構成されているが、各々のωＸロータ１４、ωＹロータ１５を定盤１０の重心位置のＸ軸上、Ｙ軸上に配置し、２つのωＸロータ１４、ωＹロータ１５が発生するロータ反モーメントの合力で各々のステージ可動部の駆動に伴う反モーメントを相殺することができる。又、２つのωＸロータ１４、ωＹロータ１５を定盤１０の重心位置のＸ軸、Ｙ軸に対称の位置に配置し、２つのωＸロータ１４、ωＹロータ１５に同一のロータ反モーメントを発生させることにより、２つのωＸロータ１４、ωＹロータ１５が発生するロータ反モーメントの合力で各々のステージ可動部の駆動に伴う反モーメントを相殺することができる。又、ωＸロータ１４、ωＹロータ１５、ωＺロータ１６の個数は１つ以上であれば幾つでも良い。
【００４８】
以上のような構成の２つのステージ可動部を有するステージ機構において、半導体露光シーケンスにおけるウェハに露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を並列に行う。図中、左側の露光側で投影光学系５によりウェハの露光処理を行い、図中右側のアライメント側でアライメント光学系８によりウェハ１のアライメント処理を行い、ステージ可動部１８とステージ可動部１９は、露光処理とアライメント処理を並列で行う。各々の処理が終了した時点で、ステージ可動部１８とステージ可動部１９を入れ替えて、ウェハのアライメント処理の終了したステージ可動部はウェハの露光処理を行い、ウェハの露光処理が終了したステージ可動部は不図示のウェハ搬送系によりウェハの回収供給を行い、新たに供給されたウェハのアライメント処理を行う。このシーケンスを繰り返すことによりウェハの露光処理を連続して行う。
【００４９】
しかし、２つのステージ可動部を入れ替えてアライメント処理と露光を行うステージ機構では、各々のステージ可動部で露光、アライメントを行う駆動範囲はステージ可動部上のウェハ１及び基準マーク２０の計測又は露光を行うだけの露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の駆動を行えば良い。しかし、２つのステージ可動部の入れ替えを行う駆動では通常の露光時駆動範囲２１及びアライメント時駆動範囲２２よりも各々のステージ可動部をＸ方向に離れたステージ入れ替え時駆動範囲２３まで移動して、各々のステージ可動部が干渉しないようにしてから各々のステージ可動部の入れ替えを行わなければならない。ステージ可動部同士が干渉しないようにＸ方向に大きく移動した状態でこのステージ可動部の入れ替えを行う動作を行うので、各々のステージ可動部が通常の露光時駆動範囲及びアライメント時駆動範囲の駆動を行うときよりの大きなωＺ方向の反モーメント力が発生してしまう。
【００５０】
本実施の形態におけるステージ反力相殺機構では、各々のステージ可動部が露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の中で、ウェハに露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っているときは、ステージ反力相殺機構は、各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを定盤１０内で相殺する。ウェハに露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理時の各々のステージ可動部駆動に伴う駆動反力と反モーメントをステージ反力相殺機構で相殺することにより、定盤１０に発生するＸ, Ｙ並進方向の駆動反力及びωＸ，ωＹ, ωＺ方向の反モーメントを完全に相殺することができる。又、ステージ反力相殺機構で相殺することにより、ステージ機構の外部へ反力の影響はなくなるので、投影光学系及びアライメント光学系への振動及び変形の影響が完全になくなり、より精度の高い露光処理及びアライメント処理を行うことができる。
【００５１】
又、本実施の形態におけるステージ反力相殺機構では、各々のステージ可動部が露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の外で、各々のステージ可動部の入れ替えを行う時は、ステージ反力相殺機構は各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを定盤１０内で相殺しない、又は、完全には相殺しない。各々のステージ可動部の入れ替えを行う時に発生する各々のステージ可動部の駆動反力と反モーメントをステージ反力相殺機構により定盤１０内で相殺しない、又は、完全には相殺しないので、各々のステージ可動部の入れ替えを行う時に発生する各々のステージ可動部の駆動反力と反モーメントは床面へと逃げていき、ステージ機構の外部へ反力の影響を与えてしまう。又、ステージ機構内で振動を発生してしまう。しかし、各々のステージ可動部は露光処理及びアライメント処理を行っていないので、半導体製造装置の性能に悪影響を与えることはない。
【００５２】
又、各々のステージ可動部の入れ替えを行う時は、ステージ反力相殺機構で各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを定盤１０内で相殺しない、又は、完全には相殺しないので、ステージ反力相殺機構は、各々のステージ可動部が露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の中で、ウェハに露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っている時の各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを定盤１０内で相殺すれば良い。よって、ステージ反力相殺機構の各マスと各ロータは、各々のステージ可動部が露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の中で駆動するときに発生する駆動反力と反モーメントに対応する負荷及びストロークを有していれば良い。
【００５３】
具体的には、Ｘマス１２、Ｙマス１３は、露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の中で各々のステージ可動部の駆動に対応するストロークを持てば良いため、各々のステージ可動部の入れ替えを行う時の駆動に対応する時よりもＸマス１２、Ｙマス１３のストロークを短くすることができる。又、ωＺロータ１６は、露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の中で各々のステージ可動部の駆動時に発生する反モーメントに対応する負荷を持てば良いため、各々のステージ可動部の入れ替えを行う時の駆動に対応する時よりもωＺロータ１６の負荷を小さくすることができる。
【００５４】
以上のような構成のステージ反力相殺機構で、各々のステージ可動部がウェハの露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っているときの、各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを相殺する動作を図３及び図４に示しており、図３はステージ反力相殺動作の上面図、図４はステージ反力相殺動作の側面図である。
【００５５】
図３及び図４において、ステージ可動部１８は、定盤１０上の露光時駆動範囲２１内でウェハ１の露光動作を行っており、ステージ可動部１９は、定盤１０上のアライメント時駆動範囲２２内でウェハ１のアライメント動作を行っており、ステージ可動部１８は、−Ｙ方向のステージ可動部２５の加速方向に加速しており、ステージ可動部１９は＋Ｙ方向のステージ可動部２６の加速方向に加速している。各々のステージ可動部がウェハの露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っているときは、ステージ反力相殺機構を用いて反力を相殺する。
【００５６】
このように露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２内で各々のステージ可動部が加速した場合に発生する定盤１０に作用する駆動反力をステージ反力相殺機構により相殺する方法を説明する。
【００５７】
ステージ可動部１８は駆動反力Ｆ１を定盤１０において＋Ｙ方向に作用し、ステージ可動部１９は駆動反力Ｆ２を定盤１０において−Ｙ方向に作用する。このような２つの駆動反力が定盤１０に対して作用した場合、駆動反力Ｆ１と駆動反力Ｆ２が等しくない場合、定盤１０にはＹ方向の並進方向に駆動反力合力：Ｆ１＋Ｆ２が作用する。
【００５８】
本実施の形態では、駆動反力Ｆ１は、駆動反力Ｆ２よりも小さいので駆動反力合力：Ｆ１＋Ｆ２は−Ｙ方向に作用する。この駆動反力合力：Ｆ１＋Ｆ２を相殺するようために、Ｙマス１３をＹ方向に並進駆動させ、駆動反力合力：Ｆ１＋Ｆ２とは逆方向に、定盤１０に作用するマス反力−Ｆを発生させるようにする。本実施の形態では、２つのＹマス１３でマス反力を発生させているので、２つのＹマス１３により発生するマス反力−Ｆの合力の絶対値が駆動反力合力：Ｆ１＋Ｆ２と同一になるようにする。これによりステージ可動部１８、ステージ可動部１９により発生する駆動反力合力：Ｆ１＋Ｆ２と、Ｙマス１３のＹ方向駆動時のマス反力−Ｆを釣り合わせて定盤１０内の反力を相殺する。
【００５９】
次に、各々のステージ可動部が加速した場合に発生する定盤１０に作用するＸ軸回りとＺ軸回りの反モーメントをステージ反力相殺機構により相殺する方法を説明する。
【００６０】
ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１を定盤１０において＋Ｙ方向に作用し、ステージ可動部１９は、駆動反力Ｆ２を定盤１０において−Ｙ方向に作用する。ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１とステージ可動部１９は駆動反力Ｆ２の作用点は10. 定盤の重心と一致しないため、18.
ステージ可動部１は駆動反力Ｆ１により10. 定盤にはＸ軸回りの反モーメント：ｍｌｘ１とＺ軸回りの反モーメント：ｍｌｚ１が作用し、19. ステージ可動部２は駆動反力Ｆ２により10. 定盤にはＸ軸回りの反モーメント：ｍｌｘ２とＺ軸回りの反モーメント：ｍｌｚ２が作用する。
【００６１】
Ｚ軸回りのモーメントに関して、ステージ可動部１８とステージ可動部１９の駆動により２つのＺ軸回りの反モーメントが作用した場合、定盤１０には反モーメント：ｍｌｚ１と反モーメント：ｍｌｚ２を合わせた反モーメント合力が作用する。この定盤１０に作用する反モーメント合力を相殺するために、定盤１０に作用する反モーメント：ｍｌｚ１と反モーメント：ｍｌｚ２を合わせた反モーメント合力とは逆方向に、ロータ反モーメント：−ｍｌｚが作用するようにωＺロータ１６を回す。これにより各々のステージ可動部駆動時に定盤１０に作用する反モーメント：ｍｌｚ１と反モーメント：ｍｌｚ２を合わせた反モーメント合力と、ωＺロータ１６の回転時に定盤１０に作用するロータ反モーメント−ｍｌｚを釣り合わせて、定盤１０内のモーメント力を相殺する。Ｘ軸回りのモーメントに関して、ステージ可動部１８とステージ可動部１９の駆動により２つのＸ軸回りの反モーメントが作用した場合、定盤１０には反モーメント：ｍｌｘ１と反モーメント：ｍｌｘ２を合わせた反モーメント合力が作用する。この定盤１０に作用する反モーメント合力を相殺するために、定盤１０に作用する反モーメント：ｍｌｘ１と反モーメント：ｍｌｘ２を合わせた反モーメント合力とは逆方向に、ロータ反モーメント−ｍｌｘが作用するようにωＸロータ１４を回す。
【００６２】
本実施の形態では、２つのωＸロータ１４でロータ反モーメントを発生させているので、２つのωＸロータ１４により発生するロータ反モーメント−ｍｌｘの合力の絶対値が反モーメント合力と同一になるようにする。これにより各々のステージ可動部駆動時に定盤１０に作用する反モーメント：ｍｌｘ１と反モーメント：ｍｌｘ２を合わせた反モーメント合力と、ωＸロータ１４の回転時に定盤１０に作用するロータ反モーメント−ｍｌｘを釣り合わせて定盤１０内のモーメント力を相殺する。
【００６３】
本実施の形態では、各々のステージ可動部がＹ方向に逆方向に加速した場合を記載したが、各々のステージ可動部がＹ方向に同方向に加速した場合も同様にＹマス１３、ωＺロータ１６、ωＸロータ１４を用いて駆動反力と反モーメントを相殺することができる。又、各々のステージ可動部がＸ方向に同方向、逆方向に加速した場合も同様にＸマス１２、ωＺロータ１６、ωＹロータ１５を用いて駆動反力と反モーメントを相殺することができる。又、各々のステージ可動部がＸ方向とＹ方向に同期して加速した場合も同様にＸマス１２、Ｙマス１３、ωＺロータ１６、ωＹロータ１５、ωＸロータ１４を用いて駆動反力と反モーメントを相殺することができる。
【００６４】
以上のように、各々のステージ可動部がウェハの露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っているときの各々のステージ可動部がそれぞれＸ, Ｙ方向に自由に駆動したときに発生する駆動反力と反モーメントをステージ反力相殺機を用いて相殺することができる。
【００６５】
又、ウェハの露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っているときの各々のステージ可動部による駆動反力と反モーメントを、ステージ反力相殺機構で相殺することにより、ステージ機構の外部へ反力の影響はなくなる。ステージ機構の外部へ反力の影響はなくなることにより、投影光学系及びアライメント光学系への振動及び変形の影響が完全になくなり、より精度の高い露光処理及びアライメント処理を行うことができる。
【００６６】
又、ステージ反力相殺機構は、露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２中でウェハの露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っているときに、定盤１０に作用する各々のステージ可動部の駆動反力と反モーメントに対応する負荷及びストロークを有していれば良い。よって、各々のステージ可動部の入れ替えを行う時の駆動に対応する時よりもＸマス１２、Ｙマス１３のストロークを短くし、ωＺロータ１６の負荷を小さくすることができ、ステージ反力相殺機構の小型化及び軽量化することができる。
【００６７】
又、各々のステージ可動部の駆動により発生するωＺ方向の反モーメントは、各々のステージ可動部が同一のωＺ回転方向に反モーメントを発生させると、各々のステージ可動部が発生させるωＺ方向の反モーメントの和をωＺロータ１６で相殺させなければならず、ωＺロータ１６の負荷が大きくなってしまう。そこで、露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２中で１つのステージ可動部が駆動したときに発生するωＺ方向の反モーメントを相殺できるようにωＺロータ１６の負荷を設定し、もう１つのステージ可動部は同一のωＺ回転方向に負荷を発生させないように駆動することにより、ωＺロータ１６の負荷を更に小さくすることができる。又、ωＺロータ１６が相殺できるωＺ方向の反モーメントを予め設定し、各々のステージ可動部の駆動により発生するωＺ方向の反モーメントの和がωＺロータ１６が相殺できるωＺ方向の反モーメントを超えないように、各々のステージ可動部のシーケンスを制御する。このような方法でもωＺロータ１６の負荷を更に小さくすることができる。
【００６８】
次に、各々のステージ可動部が各々のステージ可動部の入れ替え動作を行うときの、各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントが発生する様子を図５及び図６に示している。尚、図５はステージ反力相殺機構の上面図、図６はステージ反力相殺機構の側面図である。
【００６９】
図５及び図６において、ステージ可動部１８とステージ可動部１９は、各々のステージ可動部の入れ替え動作を行っており、ステージ可動部１８は−Ｙ方向のステージ可動部２５の加速方向に加速しており、ステージ可動部１９は、＋Ｙ方向のステージ可動部２６の加速方向に加速している。各々のステージ可動部の入れ替えを行っているときは、ステージ可動部同士が干渉しないようにＸ方向に大きく移動したステージ入れ替え時駆動範囲２３まで移動してステージ可動部の入れ替えを行う動作を行うため、各々のステージ可動部が通常の露光時駆動範囲及びアライメント時駆動範囲の駆動を行うときよりの大きなωＺ方向のモーメントが発生してしまう。
【００７０】
このように各々のステージ可動部の入れ替えを行っているときに各々のステージ可動部が加速した場合に発生する定盤１０に作用する駆動反力の発生する様子を説明する。
【００７１】
ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１を定盤１０において＋Ｙ方向に作用し、ステージ可動部１９は、駆動反力Ｆ２を定盤１０において−Ｙ方向に作用する。本実施の形態では、駆動反力Ｆ１と駆動反力Ｆ２は同一の大きさで逆方向に働く力であるため、定盤１０内で駆動反力Ｆ１と駆動反力Ｆ２は打ち消し合い、定盤１０には各々のステージ可動部の駆動による駆動反力合力は作用しない。又、駆動反力Ｆ１と駆動反力Ｆ２が等しくない場合、定盤１０にはＹ方向の並進方向に駆動反力合力：Ｆ１＋Ｆ２が作用する。
【００７２】
次に、各々のステージ可動部が加速した場合に発生する定盤１０に作用するＸ軸回りの反モーメントの発生する様子を説明する。
【００７３】
ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１を定盤１０において＋Ｙ方向に作用し、ステージ可動部１９は、駆動反力Ｆ２を定盤１０において−Ｙ方向に作用する。ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１とステージ可動部１９は駆動反力Ｆ２の作用点は定盤１０の重心と一致しないため、ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１により定盤１０にはＸ軸回りの反モーメント：ｍｌｘ１’が作用し、ステージ可動部１９は、駆動反力Ｆ２により定盤１０にはＸ軸回りの反モーメント：ｍｌｘ２’が作用する。
【００７４】
本実施の形態では、反モーメント：ｍｌｘ１’と反モーメント：ｍｌｘ２’は同一の大きさで逆方向に働く力であるため、定盤１０内で反モーメント：ｍｌｘ１’と反モーメント：ｍｌｘ２’は打ち消し合い、定盤１０には各々のステージ可動部の駆動による反モーメント合力は作用しない。又、反モーメント：ｍｌｘ１’と反モーメント：ｍｌｘ２７が等しくない場合、定盤１０にはＸ軸回りに反モーメント：ｍｌｘ１’と反モーメント：ｍｌｘ２’を合わせた反モーメント合力が作用する。
【００７５】
次に、各々のステージ可動部が加速した場合に発生する定盤１０に作用するＺ軸回りの反モーメントの発生する様子を説明する。
【００７６】
ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１を定盤１０において＋Ｙ方向に作用し、ステージ可動部１９は、駆動反力Ｆ２を定盤１０において−Ｙ方向に作用する。ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１とステージ可動部１９は駆動反力Ｆ２の作用点は定盤１０の重心と一致しないため、ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１により定盤１０にはＺ軸回りの反モーメント：ｍｌｚ１’が作用し、ステージ可動部１９は、駆動反力Ｆ２により定盤１０にはＺ軸回りの反モーメント：ｍｌｚ２’が作用する。ステージ可動部１８とステージ可動部１９の駆動により２つのＺ軸回りの反モーメントが作用した場合、定盤１０には反モーメント：ｍｌｚ１’と反モーメント：ｍｌｚ２’を合わせた反モーメント合力が作用する。このとき、ステージ可動部同士が干渉しないようにＸ方向に大きく移動した状態でこのステージ可動部の入れ替えを行う動作を行うため、各々のステージ可動部が通常の露光時駆動範囲及びアライメント時駆動範囲の駆動を行うときよりの大きなωＺ方向の反モーメント合力が発生してしまう。
【００７７】
このように各々のステージ可動部の入れ替えを行う時は各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントが発生し、本実施の形態のステージ反力相殺機構は、定盤１０内で駆動反力と反モーメントを相殺しない、又は、完全には相殺しない。
【００７８】
各々のステージ可動部の入れ替えを行う時は各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを本実施例のステージ反力相殺機構で相殺しない場合では、各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントは全て床面へと逃げていき、ステージ機構の外部へ反力の影響を与えてたり、ステージ機構内で振動を発生してしまう。しかし、各々のステージ可動部は露光処理及びアライメント処理を行っていないため、半導体製造装置の性能に悪影響を与えることはない。
【００７９】
又、各々のステージ可動部の入れ替えを行う時は各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを本実施の形態のステージ反力相殺機構で完全には相殺しない場合では、ステージ反力相殺機構のマス及びロータを用いて、各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントの一部又は全ての相殺を行う。
【００８０】
各々のステージ可動部の入れ替えを行っているときに各々のステージ可動部が加速した場合に発生するＹ軸方向の駆動反力に関しては、本実施の形態のステージ反力相殺機構のＸマス１２、Ｙマス１３では露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の中で各々のステージ可動部の駆動に対応するストロークしか保有していないため、各々のステージ可動部の入れ替えを行っているときに各々のステージ可動部が加速した場合に発生するＹ軸方向の駆動反力を本実施の形態のステージ反力相殺機構では相殺することはできない。
【００８１】
しかし、ステージ可動部１８により発生する駆動反力Ｆ１とステージ可動部１９により発生する駆動反力Ｆ２は、同一の大きさで逆方向に働く力であるため、定盤１０には各々のステージ可動部の駆動による駆動反力合力は作用しない。よって、各々のステージ可動部の駆動に伴うＹ軸方向の駆動反力は発生しないため、ステージ機構の外部へ反力の影響はなく、又、ステージ機構内で振動を発生させない。
【００８２】
又、駆動反力Ｆ１と駆動反力Ｆ２が等しくない場合、定盤１０にはＹ軸方向に駆動反力合力：Ｆ１＋Ｆ２が作用するが、ステージ可動部１８により発生する駆動反力Ｆ１とステージ可動部１９により発生する駆動反力Ｆ２は、逆方向に働く力であるため、駆動反力合力：Ｆ１＋Ｆ２はそれぞれの駆動反力の差分となる。よって、それぞれの駆動反力の差分である駆動反力合力：Ｆ１＋Ｆ２は全て床面へと逃げていき、ステージ機構の外部へ反力の影響を与えてしまい、又、ステージ機構内で振動を発生してしまう。しかし、各々のステージ可動部は露光処理及びアライメント処理を行っていないため、半導体製造装置の性能に悪影響を与えることはない。
【００８３】
各々のステージ可動部の入れ替えを行っているときに各々のステージ可動部が加速した場合に発生するＸ軸回りの反モーメントに関しては、本実施の形態のステージ反力相殺機構のωＸロータ１４を用いて相殺することができる。
【００８４】
ステージ可動部１８により発生する反モーメント：ｍｌｘ１’とステージ可動部１９により発生する反モーメント：ｍｌｘ２’は、同一の大きさで逆方向に働く力であるため、定盤１０には各々のステージ可動部の駆動による反モーメント合力は作用しない。よって、各々のステージ可動部の駆動に伴うＸ軸回りの反モーメントは発生しないため、ステージ機構の外部へ反力の影響はなく、又、ステージ機構内で振動を発生させない。
【００８５】
又、反モーメント：ｍｌｘ１’と反モーメント：ｍｌｘ２’が等しくない場合、定盤１０には反モーメント：ｍｌｘ１’と反モーメント：ｍｌｘ２’を合わせた反モーメント合力が作用するが、このＸ軸回りの反モーメントの大きさは通常の露光時駆動範囲及びアライメント時駆動範囲内で駆動を行う時に発生するＸ軸回りの反モーメントと同等である。この理由は、各々のステージ可動部と定盤１０の重心位置との距離は、通常の露光時駆動範囲及びアライメント時駆動範囲の駆動時とステージ可動部の入れ替えを行う動作時は変わらないからである。そのため、各々のステージ可動部の駆動により発生するＸ軸回りの反モーメントは、ウェハの露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っているときと同様にステージ反力相殺機構であるωＸロータ１４を回転駆動させることにより相殺することができる。よって、ステージ機構の外部へ反力の影響はなく、又、ステージ機構内で振動を発生させない。
【００８６】
各々のステージ可動部の入れ替えを行っているときに各々のステージ可動部が加速した場合に発生するＺ軸回りの反モーメントに関しては、本実施の形態のステージ反力相殺機構のωＺロータ１６を用いて一部を相殺することができる。
【００８７】
ステージ可動部１８により発生する反モーメント：ｍｌｚ１’とステージ可動部１９により発生する反モーメント：ｍｌｚ２’により、定盤１０には反モーメント：ｍｌｚ１’と反モーメント：ｍｌｚ２’を合わせた反モーメント合力が作用する。本実施の形態のステージ反力相殺機構のωＺロータ１６は、露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の中で各々のステージ可動部の駆動時に発生する反モーメントに対応する負荷を保有しているため、各々のステージ可動部の入れ替えを行う時に発生する反モーメント合力の全てを相殺することはできない。
【００８８】
しかし、反モーメント：ｍｌｚ１’と反モーメント：ｍｌｚ２’を合わせた反モーメント合力とは逆方向にωＺロータ１６により発生させることができるロータ反モーメント：−ｍｌｚが作用するようにωＺロータ１６を回すことにより、反モーメント合力一部を相殺することができる。ωＺロータ１６によって相殺することができなかったＺ軸回りの反モーメント合力の残り分は全て床面へと逃げていき、ステージ機構の外部へ反力の影響を与えてしまい、又、ステージ機構内で振動を発生してしまう。しかし、各々のステージ可動部は露光処理及びアライメント処理を行っていないため、半導体製造装置の性能に悪影響を与えることはない。
【００８９】
本実施の形態では、各々のステージ可動部がＹ方向に逆方向に加速した場合を記載したが、ステージ可動部の入れ替えを行う動作時においては、各々のステージ可動部が如何なる方向に駆動した際に発生する駆動反力と反モーメントに関しても同様に、本実施の形態のステージ反力相殺機構は、定盤１０内で駆動反力と反モーメントを相殺しない、又は、完全には相殺しない。
【００９０】
以上のように、各々のステージ可動部がステージ可動部の入れ替えを行う動作を行っているときの、各々のステージ可動部が駆動したときに発生する駆動反力と反モーメントを、本実施の形態のステージ反力相殺機構は相殺しない、又は、完全には相殺しない。
【００９１】
又、各々のステージ可動部がステージ可動部の入れ替えを行う動作を行っているときの各々のステージ可動部が駆動したときに発生する駆動反力と反モーメントをステージ反力相殺機構で相殺しない、又は、完全には相殺しないため、各々のステージ可動部が駆動したときに発生する駆動反力と反モーメントの一部、又は、全部が床面へと逃げていき、ステージ機構の外部へ反力の影響を与えてしまう、又は、ステージ機構内で振動を発生してしまう。しかし、各々のステージ可動部は露光処理及びアライメント処理を行っていないため、半導体製造装置の性能に悪影響を与えることはない。
【００９２】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２に係るステージ反力相殺機構について説明する。
【００９３】
図７及び図８は本発明の実施の形態２に係るステージ反力相殺機構の概略図で、図７はステージ反力相殺機構の上面図、図８はステージ反力相殺機構の側面図である。
【００９４】
本実施の形態に係るステージ機構は、投影光学系５によりウェハの露光処理を行う露光側に露光定盤２７を設け、アライメント光学系８によりウェハのアライメント処理を行うアライメント側にアライメント定盤２８を設けて、それぞれの定盤はステージ支持台２４の上面に固定されている。
【００９５】
前記実施の形態１と同様に、各々の定盤上にはステージ可動部１８とステージ可動部１９の２つのステージ可動部は不図示のエアーベアリングで浮上しており、２つのステージ可動部は平面パルスモータ駆動方式若しくは平面ローレンツモータ駆動方式の平面モータステージ機構により、各々の定盤上を自由に駆動することができる。
【００９６】
又、実施の形態１と同様に、各々のステージ可動部は、各々のステージ可動部に設けられた不図示のバーミラーと平面ステージモータ外の計測基準に取り付けられた不図示の干渉計により、各々のステージ可動部は各々の定盤上の全域において、現在の位置を計測することが可能である。又、各々のステージ可動部は、不図示の実装ケーブル部により、ステージ可動部へ信号及び電力を供給するケーブル類や、ＶＡＣやプレッシャーエアー等の空圧用配管類や、ステージ可動部の熱源を温度調整するための冷却液配管類を接続している。
【００９７】
本実施の形態におけるステージ機構において、各々のステージ可動部の駆動によって発生する反力を相殺するために実施の形態１で説明したステージ反力相殺機構を各々の定盤に構成している。
【００９８】
露光定盤２７には、ステージ反力相殺機構であるＸマス１２、Ｙマス１３、ωＸロータ１４、ωＹロータ１５、ωＺロータ１６を構成している。又、アライメント定盤２８にはステージ反力相殺機構であるＸマス１２、Ｙマス１３、ωＸロータ１４、ωＹロータ１５、ωＺロータ１６を構成している。
【００９９】
実施の形態１と同様に各々の定盤に構成したステージ反力相殺機構では、各々のステージ可動部の駆動による駆動反力を相殺するためにＸマス１２及びＹマス１３を並進駆動し、各々のステージ可動部の駆動による反モーメントを相殺するためにωＸロータ１４、ωＹロータ１５、ωＺロータ１６を回転駆動する。
【０１００】
以上のような構成の２つのステージ可動部と２つの定盤を持つ本実施の形態に係るステージ機構において、実施の形態１と同様に半導体露光シーケンスにおけるウェハに露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を並列に行う。図中左側の露光側で投影光学系５によりウェハの露光処理を行い、図中右側のアライメント側でアライメント光学系８によりウェハ１のアライメント処理を行い、ステージ可動部１８とステージ可動部１９は、露光処理とアライメント処理を並列で行う。各々の処理が終了した時点でステージ可動部１８とステージ可動部１９を入れ替えて、ウェハ１のアライメント処理の終了したステージ可動部はウェハ１の露光処理を行い、ウェハ１の露光処理が終了したステージ可動部は不図示のウェハ搬送系によりウェハ１の回収供給を行い新たに供給されたウェハ１のアライメント処理を行う。このシーケンスを繰り返すことによりウェハ１の露光処理を連続して行う。
【０１０１】
実施の形態１と同様に２つのステージ可動部を入れ替えてアライメント処理と露光を行うステージ機構では、各々のステージ可動部で露光、アライメントを行う駆動範囲はステージ可動部上のウェハ１及び基準マーク２０の計測又は露光を行うだけの露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の駆動を各々の定盤上で行えば良い。しかし、２つのステージ可動部の入れ替えを行う駆動では通常の露光時駆動範囲２１及びアライメント時駆動範囲２２よりも各々のステージ可動部を各々の定盤上のＸ方向に離れたステージ入れ替え時駆動範囲２３まで移動して、各々のステージ可動部が干渉しないようにしてから各々のステージ可動部の入れ替えを行わなければならない。ステージ可動部同士が干渉しないようにＸ方向に大きく移動した状態でこのステージ可動部の入れ替えを行う動作を行うので、各々のステージ可動部が通常の露光時駆動範囲及びアライメント時駆動範囲の駆動を行うときよりの大きなωＺ方向の反モーメント力が発生してしまう。
【０１０２】
そこで、本実施の形態におけるステージ反力相殺機構では、実施の形態１と同様に、各々のステージ可動部が各々の定盤上の露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の中で、ウェハに露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っているときは、各々の定盤に構成したステージ反力相殺機構で各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力を各々の定盤内で相殺する。ウェハに露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理時の各々のステージ可動部駆動に伴う駆動反力と反モーメントをステージ反力相殺機構で相殺することにより、各々の定盤に発生するＸ, Ｙ並進方向の駆動反力及びωＸ、ωＹ, ωＺ方向の反モーメントを完全に相殺することができる。又、ステージ反力相殺機構で相殺することにより、ステージ機構の外部へ反力の影響はなくなるので、投影光学系及びアライメント光学系への振動及び変形の影響が完全になくなり、より精度の高い露光処理及びアライメント処理を行うことができる。
【０１０３】
又、本実施の形態におけるステージ反力相殺機構では、実施の形態１と同様に、各々のステージ可動部が各々の定盤上の露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の外で、各々のステージ可動部の入れ替えを行う時は、ステージ反力相殺機構で各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを各々の定盤内で相殺しない、又は、完全には相殺しない。各々のステージ可動部の入れ替えを行う時の各々のステージ可動部駆動に伴う駆動反力と反モーメントをステージ反力相殺機構で相殺しない、又は、完全には相殺しないので、各々のステージ可動部の入れ替えを行う時に発生する各々のステージ可動部の駆動反力と反モーメントは床面へと逃げていき、ステージ機構の外部へ反力の影響を与えてしまう、又、ステージ機構内で振動を発生してしまう。しかし、各々のステージ可動部は露光処理及びアライメント処理を行っていないため、半導体製造装置の性能に悪影響を与えることはない。
【０１０４】
実施の形態１と同様に各々のステージ可動部の入れ替えを行う時は、ステージ反力相殺機構で各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを各々の定盤内で相殺しない、又は、完全には相殺しない。よって、各々の定盤に設けたステージ反力相殺機構は、各々のステージ可動部が各々の定盤上の露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の中で、ウェハに露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っている各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを各々の定盤内で相殺すれば良い。よって、各々の定盤に設けたステージ反力相殺機構の各マスと各ロータは、各々のステージ可動部が露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の中で駆動するときに発生する駆動反力と反モーメントに対応する負荷及びストロークを有していれば良い。具体的には、各々の定盤に設けたＸマス１２、Ｙマス１３は、各々の定盤上の露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の中で各々のステージ可動部の駆動に対応するストロークを持てば良いため、各々のステージ可動部の入れ替えを行う時の駆動に対応する時よりもＸマス１２、Ｙマス１３のストロークを短くすることができる。又、各々の定盤に設けたωＺロータ１６は、各々の定盤上の露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の中で各々のステージ可動部の駆動に対応する反モーメントを発生させるだけの負荷を持てば良いため、各々のステージ可動部の入れ替えを行う時の駆動に対応する時よりもωＺロータ１６の負荷を小さくすることができる。
【０１０５】
以上のような構成の本実施の形態に係るステージ反力相殺機構で、各々のステージ可動部が各々の定盤上でウェハの露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っているときの、各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを相殺する動作を図９及び図１０に示している。尚、図９はステージ反力相殺動作の上面図、図１０はステージ反力相殺動作の側面図である。
【０１０６】
図９及び図１０において、ステージ可動部１８は、露光定盤２７上の露光時駆動範囲２１内でウェハ１の露光動作を行っており、ステージ可動部１９は、アライメント定盤２８上のアライメント時駆動範囲２２内でウェハ１のアライメント動作を行っており、ステージ可動部１８は、−Ｙ方向のステージ可動部２５の加速方向に加速しており、ステージ可動部１９は、＋Ｙ方向のステージ可動部２６の加速方向に加速している。各々のステージ可動部が各々の定盤上でウェハの露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っているときは、各々の定盤に設けたステージ反力相殺機構のステージ反力相殺機構を用いて反力を相殺する。各々の定盤に設けたステージ反力相殺機構のステージ反力相殺機構により、ウェハの露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っている時のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを相殺する方法は同様であるため、以下の説明では露光定盤２７上の露光時駆動範囲２１内でステージ可動部１８がウェハ１の露光動作を行っている時のステージ可動部１８の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを相殺する動作を説明する。
【０１０７】
露光定盤２７上の露光時駆動範囲２１内で各々のステージ可動部が加速した場合に発生する露光定盤２７に作用する駆動反力をステージ反力相殺機構により相殺する方法を説明する。
【０１０８】
ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１を露光定盤２７において＋Ｙ方向に作用する。この駆動反力：Ｆ１を相殺するようために、Ｙマス１３をＹ方向に並進駆動させ、駆動反力：Ｆ１とは逆方向に、露光定盤２７に作用するマス反力：−Ｆを発生させるようにする。本実施の形態では、２つのＹマス１３でマス反力を発生させているため、２つのＹマス１３により発生するマス反力−Ｆの合力の絶対値が駆動反力：Ｆ１と同一になるようにする。これによりステージ可動部１８により発生する駆動反力：Ｆ１と、Ｙマス１３のＹ方向駆動時のマス反力−Ｆを釣り合わせて、露光定盤２７内の反力を相殺する。
【０１０９】
次に、ステージ可動部１８が加速した場合に発生する露光定盤２７に作用するＸ軸回りとＺ軸回りの反モーメントをステージ反力相殺機構により相殺する方法を説明する。
【０１１０】
ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１を露光定盤２７において＋Ｙ方向に作用する。ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１の作用点は露光定盤２７の重心と一致しないため、ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１により露光定盤２７にはＸ軸回りの反モーメント：ｍｌｘ１とＺ軸回りの反モーメント：ｍｌｚ１が作用する。
【０１１１】
Ｚ軸回りのモーメントに関して、ステージ可動部１８の駆動により露光定盤２７にはωＺ方向の反モーメント：ｍｌｚ１が作用する。この露光定盤２７に作用するωＺ方向の反モーメントを相殺するために、露光定盤２７に作用する反モーメント：ｍｌｚ１とは逆方向に、ロータ反モーメント：−ｍｌｚが作用するようにωＺロータ１６を回す。これによりステージ可動部１８の駆動時に露光定盤２７に作用する反モーメント：ｍｌｚ１と、ωＺロータ１６の回転時に露光定盤２７に作用するロータ反モーメント−ｍｌｚを釣り合わせて、露光定盤２７内のωＺ方向のモーメント力を相殺する。Ｘ軸回りのモーメントに関して、ステージ可動部１８の駆動により露光定盤２７にはωＸ方向の反モーメント：ｍｌｘ１が作用する。この露光定盤２７に作用するωＸ方向の反モーメント合力を相殺するために、露光定盤２７に作用する反モーメント：ｍｌｘ１とは逆方向に、ロータ反モーメント：−ｍｌｘが作用するようにωＸロータ１４を回す。これによりステージ可動部１８の駆動時に露光定盤２７に作用する反モーメント：ｍｌｘ１と、ωＸロータ１４の回転時に露光定盤２７に作用するロータ反モーメント：−ｍｌｘを釣り合わせて、露光定盤２７内のωＸ方向のモーメント力を相殺する。
【０１１２】
以上の説明では、露光定盤２７上の露光時駆動範囲２１内でステージ可動部１８がウェハ１の露光動作を行っている時のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを、露光定盤２７に構成したステージ反力相殺機構で相殺する動作に関して説明を行ったが、アライメント定盤２８上のアライメント時駆動範囲２２内でステージ可動部１９がウェハ１のアライメント動作を行っている時も、以上の説明と同様の方法で、ステージ可動部１９の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを、アライメント定盤２８に構成したステージ反力機構で相殺することができる。
【０１１３】
本実施の形態では、各々のステージ可動部がＹ方向に逆方向に加速した場合を記載したが、各々のステージ可動部がＹ方向に同方向に加速した場合も同様に各々の定盤に構成したＹマス１３、ωＺロータ１６、ωＸロータ１４を用いて駆動反力と反モーメントを相殺することができる。又、各々のステージ可動部がＸ方向に同方向、逆方向に加速した場合も同様に各々の定盤に構成したＸマス１２、ωＺロータ１６、ωＹロータ１５を用いて駆動反力と反モーメントを相殺することができる。又、各々のステージ可動部がＸ方向とＹ方向に同期して加速した場合も同様に各々の定盤に構成したＸマス１２、Ｙマス１３、ωＺロータ１６、ωＹロータ１５、ωＸロータ１４を用いて駆動反力と反モーメントを相殺することができる。
【０１１４】
以上のように、各々のステージ可動部が各々の定盤上でウェハの露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っているときの、各々のステージ可動部がそれぞれＸ, Ｙ方向に自由に駆動したときに発生する駆動反力と反モーメントを各々の定盤に構成したステージ反力相殺機構のステージ反力相殺機構を用いて反力を相殺することができる。
【０１１５】
又、ウェハの露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っているときの各々のステージ可動部による駆動反力と反モーメントを、各々の定盤に構成したステージ反力相殺機構で相殺することにより、ステージ機構の外部へ反力の影響はなくなる。ステージ機構の外部へ反力の影響はなくなることにより、投影光学系及びアライメント光学系への振動及び変形の影響が完全になくなり、より精度の高い露光処理及びアライメント処理を行うことができる。又、露光定盤２７とアライメント定盤２８のそれぞれが独立に構成されているので、ウェハの露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っているときの各々のステージ可動部による駆動反力と反モーメントが相互干渉することは全くなく、より精度の高い露光処理及びアライメント処理を行うことができる。
【０１１６】
又、各々の定盤に構成したステージ反力相殺機構は、露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２中でウェハの露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っているときに、各々の定盤に作用する各々のステージ可動部の駆動反力とモーメントとに対応する負荷及びストロークを有していれば良い。よって、各々のステージ可動部の入れ替えを行う時の駆動に対応する時よりもＸマス１２、Ｙマス１３のストロークを短くし、ωＺロータ１６の負荷を小さくすることができ、ステージ反力相殺機構の小型化及び軽量化することができる。
【０１１７】
次に、各々の定盤に構成したステージ反力相殺機構で、各々のステージ可動部が各々のステージ可動部の入れ替え動作を行うときの、各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントが発生する様子を図１１及び図１２に示す。尚、図１１はステージ反力相殺機構の上面図、図１２はステージ反力相殺機構の側面図である。
【０１１８】
図１１及び図１２において、ステージ可動部１８とステージ可動部１９は各々のステージ可動部の入れ替え動作を行っており、ステージ可動部１８は、−Ｙ方向のステージ可動部２５の加速方向に加速しており、ステージ可動部１９は、＋Ｙ方向のステージ可動部２６の加速方向に加速している。各々のステージ可動部の入れ替えを行っているときは、ステージ可動部同士が干渉しないようにＸ方向に大きく移動したステージ入れ替え時駆動範囲２３まで移動してステージ可動部の入れ替えを行う動作を行うため、各々のステージ可動部が通常の露光時駆動範囲及びアライメント時駆動範囲の駆動を行うときよりも大きなωＺ方向の反モーメントが発生してしまう。各々のステージ可動部の入れ替えを行っている時の、各々の定盤において各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントが発生する様子は同様であるため、以下の説明では露光定盤２７上のステージ入れ替え時駆動範囲２３でステージ可動部１８がステージ入れ替え動作を行っている時のステージ可動部１８の駆動に伴う駆動反力と反モーメントが発生する様子を説明する。
【０１１９】
ステージ可動部の入れ替え動作を行っているときにステージ可動部１８が加速した場合に発生する露光定盤２７に作用する駆動反力の発生する様子を説明する。
【０１２０】
ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１を露光定盤２７において＋Ｙ方向に作用する。
【０１２１】
次に、ステージ可動部１８が加速した場合に発生する露光定盤２７に作用するＸ軸回りの反モーメントの発生する様子を説明する。
【０１２２】
ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１を露光定盤２７において＋Ｙ方向に作用する。ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１の作用点は露光定盤２７の重心と一致しないため、ステージ可動部１８は駆動反力Ｆ１により露光定盤２７にはωＺ方向の反モーメント：ｍｌｘ１’が作用する。
【０１２３】
次に、ステージ可動部１８が加速した場合に発生する露光定盤２７に作用するＺ軸回りの反モーメントの発生する様子を説明する。
【０１２４】
ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１を露光定盤２７において＋Ｙ方向に作用する。ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１の作用点は露光定盤２７の重心と一致しないため、ステージ可動部１８は、駆動反力Ｆ１により露光定盤２７にはωＺ方向の反モーメント：ｍｌｚ１’が作用する。このとき、ステージ可動部同士が干渉しないようにＸ方向に大きく移動した状態でこのステージ可動部の入れ替えを行う動作を行うため、各々のステージ可動部が通常の露光時駆動範囲及びアライメント時駆動範囲の駆動を行うときよりの大きなωＺ方向の反モーメント合力が発生してしまう。
【０１２５】
このように各々のステージ可動部の入れ替えを行う時は露光定盤２７にステージ可動部１８の駆動に伴う駆動反力と反モーメントが発生し、本実施の形態のステージ反力相殺機構は、露光定盤２７内で駆動反力と反モーメントを相殺しない、又は、完全には相殺しない。
【０１２６】
各々のステージ可動部の入れ替えを行う時はステージ可動部１８の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを本実施の形態のステージ反力相殺機構で相殺しない場合では、ステージ可動部１８の駆動に伴う駆動反力と反モーメントは全て床面へと逃げていき、ステージ機構の外部へ反力の影響を与えてしまう、又、ステージ機構内で振動を発生してしまう。しかし、各々のステージ可動部は露光処理及びアライメント処理を行っていないため、半導体製造装置の性能に悪影響を与えることはない。
【０１２７】
又、各々のステージ可動部の入れ替えを行う時はステージ可動部１８の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを本実施の形態のステージ反力相殺機構で完全には相殺しない場合では、ステージ反力相殺機構のマス及びロータを用いて、ステージ可動部１８の駆動に伴う駆動反力と反モーメントの一部又は全ての相殺を行う。
【０１２８】
各々のステージ可動部の入れ替えを行っているときにステージ可動部１８が加速した場合に発生するＹ軸方向の駆動反力に関しては、本実施の形態のステージ反力相殺機構のＸマス１２、Ｙマスでは露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の中で各々のステージ可動部の駆動に対応するストロークしか保有していないので、各々のステージ可動部の入れ替えを行っているときにステージ可動部１８が加速した場合に発生するＹ軸方向の駆動反力を本実施の形態のステージ反力相殺機構では相殺することはできない。よって、駆動反力：Ｆ１は全て床面へと逃げていき、ステージ機構の外部へ反力の影響を与えてしまう、又、ステージ機構内で振動を発生してしまう。しかし、各々のステージ可動部は露光処理及びアライメント処理を行っていないので、半導体製造装置の性能に悪影響を与えることはない。
【０１２９】
各々のステージ可動部の入れ替えを行っているときにステージ可動部１８が加速した場合に発生するＸ軸回りの反モーメントに関しては、本実施の形態のステージ反力相殺機構のωＸロータ１４を用いて相殺することができる。
【０１３０】
各々のステージ可動部の入れ替えを行っているときにステージ可動部１８の駆動により反モーメント：ｍｌｘ１’が発生するが、このＸ軸回りの反モーメントの大きさは通常の露光時駆動範囲及びアライメント時駆動範囲内で駆動を行う時に発生するＸ軸回りの反モーメントと同等である。その理由は、各々のステージ可動部と定盤１０の重心位置との距離は、通常の露光時駆動範囲及びアライメント時駆動範囲の駆動時とステージ可動部の入れ替えを行う動作時は変わらないからである。そのため、各々のステージ可動部の駆動により発生するＸ軸回りの反モーメントは、ウェハの露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っているときと同様にステージ反力相殺機構であるωＸロータ１４を回転駆動させることにより相殺することができる。よって、ステージ機構の外部へ反力の影響はなく、又、ステージ機構内で振動を発生させない。
【０１３１】
各々のステージ可動部の入れ替えを行っているときにステージ可動部１８が加速した場合に発生するＺ軸回りの反モーメントに関しては、本実施の形態のステージ反力相殺機構のωＺロータ１６を用いて一部を相殺することができる。
【０１３２】
各々のステージ可動部の入れ替えを行っているときにステージ可動部１８の駆動により反モーメント：ｍｌｚ１’が作用する。本実施の形態のステージ反力相殺機構のωＺロータ１６は、露光時駆動範囲２１、アライメント時駆動範囲２２の中で各々のステージ可動部の駆動時に発生する反モーメントに対応する負荷を保有しているので、各々のステージ可動部の入れ替えを行う時に発生する反モーメント合力の全てを相殺することはできない。
【０１３３】
しかし、反モーメント：ｍｌｚ１’とは逆方向に、ωＺロータ１６により発生させることのできるロータ反モーメント：−ｍｌｚが作用するようにωＺロータ１６を回すことにより、反モーメント合力一部を相殺することができる。ωＺロータ１６によって相殺することができなかったＺ軸回りの反モーメントの残り分は全て床面へと逃げていき、ステージ機構の外部へ反力の影響を与えてしまう、又、ステージ機構内で振動を発生してしまう。しかし、各々のステージ可動部は露光処理及びアライメント処理を行っていないので、半導体製造装置の性能に悪影響を与えることはない。
【０１３４】
本実施の形態では、各々のステージ可動部がＹ方向に逆方向に加速した場合を記載したが、ステージ可動部の入れ替えを行う動作時においては、各々のステージ可動部が如何なる方向に駆動した際に発生する駆動反力と反モーメントに関しても同様に、本実施の形態のステージ反力相殺機構は駆動反力と反モーメントを相殺しない、又は、完全には相殺しない。
【０１３５】
以上の説明では、露光定盤２７上のステージ入れ替え時駆動範囲２３内でステージ可動部１８がステージ可動部の入れ替え動作を行っている時のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを相殺しない、又は、完全には相殺しない動作に関して説明を行ったが、アライメント定盤２８上のステージ入れ替え時駆動範囲２３内でステージ可動部１９がステージ可動部の入れ替え動作を行っている時も、以上の説明と同様の方法で、ステージ可動部１９の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを相殺しない、又は、完全には相殺しない。
【０１３６】
以上のように、各々のステージ可動部がステージ可動部の入れ替えを行う動作を行っているときの、各々のステージ可動部が駆動したときの各々の定盤に対して発生する駆動反力と反モーメントを、各々の定盤に構成した本実施の形態のステージ反力相殺機構は相殺しない、又は、完全には相殺しない。
【０１３７】
又、各々のステージ可動部がステージ可動部の入れ替えを行う動作を行っているときの各々のステージ可動部が駆動したときに発生する駆動反力と反モーメントを、各々の定盤に構成したステージ反力相殺機構で相殺しない、又は、完全には相殺しないので、各々のステージ可動部が駆動したときに発生する駆動反力と反モーメントの一部、又は全部が床面へと逃げていき、ステージ機構の外部へ反力の影響を与えてしまう、又は、ステージ機構内で振動を発生してしまう。しかし、各々のステージ可動部は露光処理及びアライメント処理を行っていないので、半導体製造装置の性能に悪影響を与えることはない。
【０１３８】
以上、実施の形態１，２において、ＸＹ方向に自由度を持つ平面モータを駆動原理としたが、リニアモータ及びボールネジを駆動源とする１自由度のステージを積み重ねたＸＹステージでも良い。又、１自由度のステージを積み重ねたＸＹステージを露光側とアライメント側にそれぞれ設けて、各々のＸＹステージが各々のステージ可動部を持ち替えることによりステージ可動部の入れ替えを行うステージ機構でも良い。以上のような構成においても実施の形態１，２におけるステージ反力相殺機構は同様の効果を得ることができる。
【０１３９】
又、実施の形態１，２において、ウェハに露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っているときは、ステージ反力相殺機構で各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを定盤内で相殺し、ウェハに露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っていないときは、ステージ反力相殺機構で各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを相殺しない、又は、完全には相殺しない。
【０１４０】
しかし、各々のステージ可動部が露光時駆動範囲及びアライメント時駆動範囲の内で駆動している場合は、ステージ反力相殺機構で各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを定盤内で相殺し、各々のステージ可動部が露光時駆動範囲及びアライメント時駆動範囲の外で駆動している場合は、ステージ反力相殺機構で各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを相殺しない、又は、完全には相殺しなくても同様の効果を得ることができる。
【０１４１】
このように各々のステージ可動部の動作内容によりステージ反力相殺機構の反力相殺動作の有無を切り替えても良く、各々のステージ可動部の動作を行っている領域によりステージ反力相殺機構の反力相殺動作の有無を切り替えても良い。
【０１４２】
実施の形態１，２において、各々のステージ可動部の動作内容によりステージ反力相殺機構の反力相殺動作の有無を切り替える場合、露光時駆動範囲及びアライメント時駆動範囲でウェハに露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を開始する瞬間の、ステージ位置、推力の情報、そしてステージの現在位置の情報を不図示のステージ制御するコントローラからもらい、その情報を基に不図示のカウンタ制御するコントローラによりステージ反力相殺機構が先に準備をしておく。そして、各ステージがウェハに露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を開始する瞬間から、ステージ反力相殺機構で各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを定盤内で相殺する。
【０１４３】
又、各々のステージ可動部の動作領域によりステージ反力相殺機構の反力相殺動作の有無を切り替える場合、各々の可動ステージが露光時駆動範囲及びアライメント時駆動範囲に入る瞬間のステージ位置、推力の情報、そして、ステージの現在位置の情報を不図示のステージ制御するコントローラからもらい、その情報を基に不図示のカウンタ制御するコントローラによりステージ反力相殺機構が先に準備をしておく。そして、各々の可動ステージが露光時駆動範囲及びアライメント時駆動範囲に入る瞬間から、ステージ反力相殺機構で各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを定盤内で相殺する。
【０１４４】
実施の形態１，２において、各々のステージ可動部が露光時駆動範囲、アライメント時駆動範囲の外で各々のステージ可動部の入れ替えを行う時は、ステージ反力相殺機構で各々のステージ可動部の駆動に伴う駆動反力と反モーメントを相殺しない、又は、完全には相殺しない。
【０１４５】
しかし、ステージ反力相殺機構により駆動反力を相殺しない、又は、完全には相殺しない各々のステージ可動部の駆動は、各々のステージ可動部がウェハに露光を行う処理とウェハのアライメントを行う処理を行っていない時に発生する各々のステージ可動部の駆動であれば何でも良く、各々のステージ可動部に搬送物を供給回収する動作等でも良い。又、ステージ反力相殺機構により駆動反力と反モーメントを相殺しない、又は、完全には相殺しない各々のステージ可動部の駆動は、各々のステージ可動部が露光時駆動範囲、アライメント時駆動範囲の外での各々のステージ可動部の駆動であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明の実施の形態１に係るステージ反力相殺機構の上面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るステージ反力相殺機構の側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るアライメント・露光動作時の反力相殺動作の概略上面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るアライメント・露光動作時の反力相殺動作の概略側面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るステージ入れ替え動作時の反力相殺動作の概略上面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るステージ入れ替え動作時の反力相殺動作の概略側面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るステージ反力相殺機構の上面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るステージ反力相殺機構の側面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係るアライメント・露光動作時の反力相殺動作の概略上面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係るアライメント・露光動作時の反力相殺動作の概略側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係るステージ入れ替え動作時の反力相殺動作の概略上面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係るステージ入れ替え動作時の反力相殺動作の概略側面図である。
【図１３】従来の半導体露光装置を示す概略図である。
【図１４】従来のステージ反力相殺機構を示す図である。
【図１５】ツインウェハステージ機構の上面図を示す図である。
【符号の説明】
【０１４７】
１    ウェハ
２    ウェハステージ
３    レチクル
４    レチクルステージ
５    投影光学系
６    照明系
７    本体構造体
８    アライメント光学系
９    ステージ可動部
１０  定盤
１１  エアーマウント
１２  Ｘマス
１３  Ｙマス
１４  ωＸロータ
１５  ωＹロータ
１６  ωＺロータ
１７  ステージ可動部加速方向
１８  ステージ可動部１
１９  ステージ可動部２
２０  基準マーク
２１  露光時駆動範囲
２２  アライメント時駆動範囲
２３  ステージ入れ替え時駆動範囲
２４  ステージ支持台
２５  ステージ可動部１加速方向
２６  ステージ可動部２加速方向
２７  露光定盤
２８  アライメント定盤
【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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