(57)【要約】  【課題】  電子線を用いた露光装置において、電子線に悪影響を及ぼすことなくステージ移動による反力や振動を抑えて、高速化、高加速度化、高精度化を図ることができるステージ装置等を提案する。  【解決手段】  ステージ装置２０は、主可動体２３０と、第一カウンターマス２４０及び第二カウンターマス２５０と、主可動体２３０に連結された第一電機子ユニット２２１Ａ及び第一カウンターマス２４０に連結された第一磁石ユニット２２１Ｂからなる第一電磁アクチュエータ２２１と、第一カウンターマス２４０に連結された第二磁石ユニット２５２Ｂ及び第二カウンターマス２５０に連結された第二電機子ユニット２５２Ａからなる第二電磁アクチュエータ２５２とを有し、主可動体２３０と第二カウンターマス２５０とを相反する方向に移動させて主可動体２３０の移動による反力Ｆ１を打ち消す。  【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１軸方向に往復移動可能な主可動体と、
前記主可動体の移動軸と同軸方向に往復移動可能な第一カウンターマス及び第二カウンターマスと、
前記主可動体に連結された第一電機子ユニット及び前記第一カウンターマスに連結された第一磁石ユニットからなる第一電磁アクチュエータと、
前記第一カウンターマスに連結された第二磁石ユニット及び前記第二カウンターマスに連結された第二電機子ユニットからなる第二電磁アクチュエータと、
を有し、
前記主可動体と前記第二カウンターマスとを相反する方向に移動させて前記主可動体の移動による反力を打ち消すことを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記第一電磁アクチュエータは、リニアモータであ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】
前記第二電磁アクチュエータは、リニアモータ或いはボイスコイルモータであることを特徴とする請求項１又は請求項２にステージ装置。
【請求項４】
前記第一磁石ユニットと前記第二磁石ユニットとは、一体に構成されることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項５】
前記第一カウンターマス及び／又は前記第二カウンターマスを前記移動軸に沿って案内するガイドを備えることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項６】
前記第二カウンターマスは、前記主可動体が戴置された第一定盤から分離した第二定盤上に戴置されることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項７】
前記第一カウンターマスと前記第一定盤との間に第一緩衝部が設けられることを特徴とする請求項６に記載のステージ装置。
【請求項８】
前記第二カウンターマスは、第二緩衝部を介して装置外に設置された架台に連結されることを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項９】
前記第一カウンターマス及び／又は前記第二カウンターマスは、前記主可動体が収容されるチャンバの外部に配置されることを特徴とする請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項１０】
前記第二カウンターマスを所定位置に戻す復帰部を備えることを特徴とする請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項１１】
前記第二電磁アクチュエータは、前記移動軸と直交する方向に所定の間隔で複数に分割されて構成されることを特徴とする請求項１から請求項１０のうちいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項１２】
前記第二カウンターマスは、前記第二電磁アクチュエータにそれぞれに連結された複数のマスから構成されることを特徴とする請求項１０に記載のステージ装置。
【請求項１３】
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において、
前記マスクステージと前記基板ステージの少なくとも一方に、請求項１から請求項１２のうち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１４】
前記露光装置は、電子線を前記マスクに投射して、前記基板を露光する電子線露光装置であることを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程において請求項１３又は請求項１４に記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子または薄膜磁気ヘッドなどの各種マイクロ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投影露光装置に関し、特にマスク及び感応基板のステージの移動に伴う振動を抑制可能なステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、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）を照射して、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マイクロリソグラフィ装置では、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次元或いは２次元移動するステージ装置が設けられる。
このようなステージ装置では、可動ステージ本体をＸ方向或いはＹ方向に移動する際に電磁アクチュエータを駆動すると、可動ステージ本体の加速、減速に伴って可動ステージ本体の質量と加速度の積に応じた大きさの反力（ニュートン第３法則）が定盤に加わり、定盤と機械的に結合された投影光学系やマスクステージ機構に不要な振動を発生させたり、装置コラムに不要な応力を加えて構造物の機械的な配置、或いは構造物自体を歪ませたりする。
このため、ステージを駆動する際に生じる運動エネルギーを吸収するために、ステージの反力をフレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がす技術（特許文献１参照）や、ステージとは逆方向に移動するカウンターマスを設けて反力や振動を抑える技術（特許文献２参照）が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−１６２８２８号公報
【特許文献２】特開２００１−１２６９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ステージ装置の高速化、高加速度化、高精度化のためには、後者の技術が優れていることが知られている。しかしながら、電子線を用いた露光装置では、ステージを駆動する電磁アクチュエータの磁石部分が移動すると、周辺の磁場が変動して感応基板に向けて投射された電子線に悪影響を及ぼしてしまう。このため、電子線露光装置では、ステージ装置の高速化、高加速度化、高精度化が困難であるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、電子線を用いた露光装置において、電子線に悪影響を及ぼすことなくステージ移動による反力や振動を抑えて、高速化、高加速度化、高精度化を図ることができるステージ装置、露光装置、及びデバイスの製造方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るステージ装置、露光装置、及びデバイスの製造方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、ステージ装置（２０）は、少なくとも１軸方向に往復移動可能な主可動体（２３０，３３０）と、主可動体の移動軸と同軸方向に往復移動可能な第一カウンターマス（２４０，３４０）及び第二カウンターマス（２５０，３５０）と、主可動体に連結された第一電機子ユニット（２２１Ａ，２２２Ａ，３２１Ａ）及び第一カウンターマスに連結された第一磁石ユニット（２２１Ｂ，２２２Ｂ，３２１Ｂ）からなる第一電磁アクチュエータ（２２１，２２２，３２１）と、第一カウンターマスに連結された第二磁石ユニット（２５２Ｂ，２５３Ｂ，３５２Ｂ，３５３Ｂ）及び第二カウンターマスに連結された第二電機子ユニット（２５２Ａ，２５３Ａ，３５２Ａ，３５３Ａ）からなる第二電磁アクチュエータ（２５２，２５３，３５２，３５３）と、を有し、主可動体と第二カウンターマスとを相反する方向に移動させて主可動体の移動による反力（Ｆ１）を打ち消すようにした。この発明によれば、主可動体と第二カウンターマスとの間に配置される第一カウンターマスの移動量を最小限に抑えつつ、主可動体の移動による反力を打ち消すことができる。したがって、第一カウンターマスに連結された第一磁石ユニット及び第二磁石ユニットの移動が殆どないので、ステージ装置を駆動しても周辺の磁界を略一定に保つことができる。
【０００６】
例えば、第一電磁アクチュエータ（２２１，２２２）には、リニアモータを用いることができる。
また、第二電磁アクチュエータ（２５２，２５３，３５２，３５３）には、リニアモータ或いはボイスコイルモータを用いることができる。
また、第一磁石ユニット（２２１Ｂ，２２２Ｂ，３２１Ｂ）と第二磁石ユニット（２５２Ｂ，２５３Ｂ，３５２Ｂ，３５３Ｂ）とが、一体に構成されるものでは、ステージ装置のコンパクト化、低コスト化を図ることができる。
【０００７】
また、第一カウンターマス（２４０，３４０）及び／又は第二カウンターマス（２５０，３５０）を移動軸に沿って案内するガイド（２０２，２０４）を備えるものでは、第一カウンターマス及び／又は第二カウンターマスの回転運動を抑えることにより、主可動体の回転運動も抑えることができる。
また、第二カウンターマス（２５０，３５０）は、主可動体（２３０，３３０）が戴置された第一定盤（２０１）から分離した第二定盤（２０３）上に戴置されるものでは、第二カウンターマスの移動に伴う振動が第二定盤から第一定盤に伝わることがないので、主可動体への外部振動の伝達を抑えることができる。
また、第一カウンターマス（２４０，３４０）と第一定盤（２０１）との間に第一緩衝部（２７１）が設けられるものでは、第一カウンターマスが移動した際に、その移動を最小限に抑えることができる。
また、第二カウンターマス（２５０，３５０）が、第二緩衝部（２８１）を介して装置外に設置された架台（２８２）に連結されるものでは、主可動体の反力を更に抑えて、主可動体の振動を抑えることができる。
【０００８】
また、第一カウンターマス（２４０，３５０）及び／又は第二カウンターマス（２５０，３５０）が、主可動体（２３０，３３０）が収容されるチャンバ（６１）の外部に配置されるものでは、主可動体が真空雰囲気内で使用される場合であっても、第一カウンターマス及び／又は第二カウンターマスを空気軸受等で支持することができる。
また、第二カウンターマス（２５０，３５０）を所定位置に戻す復帰部（２６０）を備えるものでは、主可動体を常に一定の領域内に保持することができる。
【０００９】
また、第二電磁アクチュエータ（２５２，２５３，３５２，３５３）が、移動軸と直交する方向に所定の間隔で複数に分割されて構成されるものでは、各アクチュエータの推力を調整して第一カウンターマスの回転運動を能動的に抑えることにより、主可動体の回転運動を抑えることができる。
また、第二カウンターマス（２５０，３５０）が、第二電磁アクチュエータ（２５２，２５３，３５２，３５３）にそれぞれに連結された複数のマス（２５１Ａ，２５１Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂ）から構成されるものでは、複数に分割された第二電磁アクチュエータのそれぞれの制御が容易になると共に装置の大型化を抑えることができる。
【００１０】
第２の発明は、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、マスクに形成されたパターン（ＰＡ）を基板に露光する露光装置（ＥＸ）において、マスクステージと基板ステージの少なくとも一方に、第１の発明のステージ装置（２０）を用いるようにした。この発明によれば、ステージ装置を駆動しても周辺の磁界が変動しないので、磁界の変動に悪影響を受ける装置を用いることができる。更に、ステージ装置の高速化、高加速度化、高精度化を図ることができる。
また、露光装置（ＥＸ）が、電子線（ＥＢ）をマスク（Ｒ）に投射して、基板（Ｗ）を露光する電子線露光装置（ＥＸ）であるものでは、磁界の変動に影響されることなく、電子線を基板の所定位置に到達させることができる。
【００１１】
第３の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、リソグラフィ工程において第２の発明の露光装置（ＥＸ）を用いるようにした。この発明によれば、微細なパターンが形成されたデバイスを効率よく製造することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば以下の効果を得ることができる。
第１の発明のステージ装置によれば、第一カウンターマスに連結された第一磁石ユニット及び第二磁石ユニットの移動が殆どないので、ステージ装置を駆動しても周辺の磁界を略一定に保つことができる。したがって、ステージ装置の周辺に磁界の変動に悪影響を受ける装置を配置することが可能となる。また、ステージ装置の高速化、高加速度化、高精度化を図ることができる。
【００１３】
第２の発明の露光装置によれば、磁界の変動に影響されることなく、電子線を基板の所定位置に到達させつつ、ステージ装置の高速化、高加速度化、高精度化を図ることができるので、微細なパターンを効率よく露光することができる。
【００１４】
第３の発明のデバイスの製造方法によれば、微細なパターンが形成されたデバイスを効率よく製造することができるので、デバイスの大容量化、高速化、大集積化、及び低価格化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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を参照して説明する。
図１は、電子ビーム露光装置ＥＸの構成を示す模式図である。
電子ビーム露光装置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、電子ビーム（電子線）ＥＢを用いてレチクルＲに形成されたパターン（デバイスパターン）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、電子ビーム露光装置ＥＸは、電子ビームＥＢを放出する電子銃５と、電子銃５から放出される電子ビームＥＢを所定の形状の電子ビームＥＢに形成してレチクルＲを照射する照明光学系１０と、レチクルＲを保持するレチクルステージ２０、レチクルＲを通過した電子ビームＥＢをウエハＷ上に投射結像させる投影光学系３０、ウエハＷを保持するウエハステージ４０、電子ビーム露光装置ＥＸを統括的に制御する不図示の制御装置５０等を備える。このうち、レチクルステージ２０、ウエハステージ４０はチャンバ６１，６２内に収容され、また照明光学系１０、投影光学系３０はそれぞれハウジング１３、鏡筒３５内に収容され、所定のガス或いは真空内に配置される。
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Ｘ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ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。
【００１６】
電子銃５は、例えば、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）、タンタル（Ｔａ）が用いられる。
照明光学系１０は、ハウジング１３内にコンデンサレンズ１１と、２段の電磁偏向器あるいは静電偏向器からなる視野選択偏向器１２等を備える。そして、電子銃５から射出された電子ビームＥＢは、コンデンサレンズ１１で平行ビームとされ、その後、視野選択偏向器１２によりＸＹ平面内の主にＸ方向に偏向されて、レチクルＲの所定の照射領域に導かれる。なお、視野選択偏向器１２における偏向量は、後述する制御装置５０により制御される。
【００１７】
レチクルステージ（ステージ装置，マスクステージ）２０は、運動量保存則を適用して、走査露光の方向へのステージの加速・減速に伴って生ずる反力を局所的に吸収することができるステージ装置である。
そして、レチクルステージ２０の２次元的な位置及び回転角は、レチクルステージ２０の上の端部に固定された移動鏡２６の位置変化を、レーザ干渉計２７によって所定の分解能でリアルタイムに計測される。また、レチクルステージ２０のＸ方向の位置は、移動鏡２６、レーザ干渉計２７とほぼ直交するように配置された不図示の移動鏡とレーザ干渉計によって計測される。
なお、レチクルステージ２０の詳細な構成については、後述する。
【００１８】
投影光学系３０は、所定の投影倍率β（βは、例えば１／４）で縮小する縮小系が用いられる。偏向器３１、投影レンズ３２，３３、コントラストアパーチャー３４等を備える。そして、レチクルＲを通過した電子ビームＥＢは偏向器３１により所定量偏向された上で第一投影レンズ３２に導かれる。その後、第一投影レンズ３２により、レチクルＲとウエハＷの間を縮小率比で内分する点にクロスオーバで像を結んだ後、第二投影レンズ３３を介してウエハＷ上の所定位置に投影倍率βで結像される。これらの光学系部材は、鏡筒３５内に収容される。
【００１９】
ウエハステージ（基板ステージ）４０は、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ウエハテーブル４２、ウエハテーブル４２をＹ軸方向に連続移動するとともにＸ軸方向にステップ移動するＸＹテーブル４３、ＸＹテーブル４３をＸＹ平面に沿った２次元方向に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の底面には、非接触ベアリングである複数のエアベアリング（エアパッド）４５が固定されており、これらのエアベアリング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。
ウエハテーブル４２のＹ方向の位置は、ウエハテーブル４２上のＹ方向の端部に固定された移動鏡４６の位置変化を計測するレーザ干渉計４７によって所定の分解能でリアルタイムに計測される。なお、ウエハテーブル４２のＸ方向の位置は、移動鏡４６、レーザ干渉計４７とほぼ直交するように配置された不図示の移動鏡とレーザ干渉計によって計測される。なお、これらレーザ干渉計４７の少なくとも一方は、測長軸を２軸以上有する多軸干渉計であり、これらレーザ干渉計４７の計測値に基づいてウエハテーブル４２（ひいてはウエハＷ）のθＺ方向の回転量及びレベリング量も求めることができる。
【００２０】
制御装置５０（不図示）は、電子ビーム露光装置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、レチクルステージ２０及びウエハステージ４０に設けられたレーザ干渉計２７，４７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。
また、入出力部から入力される露光データと、レーザ干渉計２７，４７が検出するレチクルステージ２０及びウエハステージ４０の位置情報とに基づいて、視野選択偏向器１２及び偏向器３１による電子ビームＥＢの偏向量を演算し、求めた偏向量に基づいて視野選択偏向器１２及び偏向器３１による電子ビームＥＢの偏向量が制御される。
なお、入出力部の入力装置としては、露光データの作成装置で作成した磁気情報を読み取るもの、レチクルＲやウエハＷに登録された露光情報をこれらの搬入の際に読み取るもの等がある。
【００２１】
次に、レチクルステージ２０について詳述する。図２は、レチクルステージ２０の構成を示す斜視図である。
レチクルステージ２０は、定盤２０１、Ｙステージ部２１０、Ｘステージ部２２０、第一カウンターマス２４０、第二カウンターマス２５０等から構成され、レチクルＲを戴置しつつＸＹ方向に移動させる。
Ｙステージ部２１０は、レチクルＲを戴置するレチクルホルダ２１１と、レチクルホルダ２１１をＹ方向に移動させるエア式リニアアクチュエータ２１２等から構成される。
レチクルホルダ２１１は、円形の開口が形成されたセラミックス等の板部材であって、開口周辺においてレチクルＲを静電吸着等により保持する。
エア式リニアアクチュエータ２１２は、Ｙ方向に延設された固定子２１２Ｂと、この固定子２１２Ｂに沿って移動可能な可動子２１２Ａとから構成される。なお、エア式リニアアクチュエータ２１２の具体的な構成は、特開２００２−３５９１７０号公報（第２図）等に開示されている。
そして、可動子２１２ＡのＸ方向の側壁にレチクルホルダ２１１を連結することにより、レチクルホルダ２１１と可動子２１２Ａとが一体となってＹ方向に移動可能となる。なお、エア式リニアアクチュエータ２１２は、エアにより駆動するため、レチクルホルダ２１１をＹ方向に動作させても周辺の磁界が変動しない。更に、レチクルホルダ２１１とエア式リニアアクチュエータ２１２とをＹ方向に移動させた場合であっても、周辺の磁界が変動しない。
【００２２】
Ｘステージ部２２０は、リニアモータ（第一電磁アクチュエータ）２２１，２２２等から構成される。
リニアモータ２２１，２２２は、角筒状のケース内に強力な永久磁石をＸ方向に多数積層した角柱型の固定子２２１Ｂ，２２２Ｂと、その固定子の周りを環状に包むようなコイル巻き線を収納した可動子２２１Ａ，２２２Ａとを組み合わせたシャフト型リニアモータである。なお、以下の説明において、固定子２２１Ｂ，２２２Ｂを磁石ユニット２２１Ｂ，２２２Ｂと、可動子２２１Ａ，２２２Ａをコイルユニット２２１Ａ，２２２Ａと呼ぶ。
そして、エア式リニアアクチュエータ２１２の固定子２１２Ｂの長手（Ｙ）方向の両端にリニアモータ２２１，２２２の可動子２２１Ａ，２２２Ａがそれぞれ接続されることにより、Ｙステージ部２１０とコイルユニット（可動子）２２１Ａ，２２２Ａとが一体となってＸ方向に沿って移動可能となる。なお、以下の説明において、レチクルホルダ２１１、エア式リニアアクチュエータ２１２，リニアモータ２２１，２２２のコイルユニット（可動子）２２１Ａ，２２２Ａを主可動体２３０と呼ぶ。
【００２３】
第一カウンターマス２４０（２４０Ａ，２４０Ｂ）は、リニアモータ２２１，２２２の磁石ユニット（固定子）２２１Ｂ，２２２Ｂと、磁石ユニット２２１Ｂ，２２２Ｂに連結される支持部材２４１，２４２等から構成される。
リニアモータ２２１，２２２の固定子としての磁石ユニット２２１Ｂ，２２２Ｂの各々の長手（Ｘ）方向の両端には、支持部材２４１，２４２が連結される。支持部材２４１，２４２は、略同一形状の一対の部材２４１Ａ，２４１Ｂ，２４２Ａ，２４２Ｂから構成され、それぞれが定盤２０１上にエアベアリング等によって浮上支持される。また、それぞれが定盤２０１に形成されたガイド面２０２に沿ってＸ方向に直線移動にする。
これにより、磁石ユニット２２１Ｂと支持部材２４１Ａ，２４１Ｂは、第一カウンターマス２４０Ａとして定盤２０１上を一体にＸ方向（移動軸）に移動可能となり、また磁石ユニット２２２Ｂと支持部材２４２Ａ，２４２Ｂは、第一カウンターマス２４０Ｂとして定盤２０１上を一体にＸ方向に移動可能となる。
【００２４】
第二カウンターマス２５０（２５０Ａ，２５０Ｂ）は、同一形状の一対の部材２５１Ａ，２５１Ｂ等から構成され、第一カウンターマス２４０Ａ，２４０ＢのＸ方向の側方に配置される。
部材２５１Ａ，２５１Ｂは、それぞれが定盤２０１上にエアベアリング等によって浮上支持される。また、それぞれが定盤２０１に形成されたガイド面２０４に沿ってＸ方向に直線移動にする。
第二カウンターマス２５０Ａ，２５０Ｂと第一カウンターマス２４０Ａ，２４０Ｂとの間、具体的には部材２５１Ａと支持部材２４１Ａとの間、及び部材２５１Ｂと支持部材２４２Ａとの間には、それぞれボイスコイルモータ（第二電磁アクチュエータ）２５２，２５３が設けられる。
ボイスコイルモータ２５２，２５３は、支持部材２４１Ａ，２４２Ａに接続された固定子（磁石ユニット）２５２Ｂ，２５３Ｂと、部材２５１Ａ，２５１Ｂに接続された可動子（コイルユニット）２５２Ａ，２５３Ａとから構成される。
これにより、コイルユニット２５２Ａと部材２５１Ａは、第二カウンターマス２５０Ａとして定盤２０１上を一体にＸ方向（移動軸）に移動可能となり、またコイルユニット２５３Ａと部材２５１Ｂは、第二カウンターマス２５０Ｂとして定盤２０１上を一体にＸ方向に移動可能となる。
なお、磁石ユニット（固定子）２５２Ｂ，２５３Ｂは、それぞれ第一カウンターマス２４０Ａ，２４０Ｂに含まれる。
【００２５】
第二カウンターマス２５０Ａ，２５０Ｂの部材２５１Ａ，２５１ＢのＹ方向の側方であって定盤２０１上には、部材２５１Ａ，２５１Ｂの移動位置を計測するリニアエンコーダ（読取りヘッド部）２６１，２６２が設けられる。なお、リニアエンコーダ２６１，２６２のスケール部（不図示）は部材２５１Ａ，２５１Ｂの側壁に固定される。
また、第二カウンターマス２５０Ａ，２５０Ｂの部材２５１Ａ，２５１ＢのＹ方向の側方であって定盤２０１上には、リニアモータ２６３，２６４が配置される。リニアモータ２６３，２６４の可動子２６３Ａ，２６４Ａは、部材２５１Ａ，２５１Ｂの側壁に固定され、一方、固定子２６３Ｂ，２６４Ｂは定盤２０１上に固定される。
リニアエンコーダ２６１，２６２及びリニアモータ２６３，２６４は、第二カウンターマス２５０Ａ，２５０Ｂ等を所定位置に戻すオートマチック・ニュートラル・リターン・システム（ＡＮＲＥＳ：復帰部）２６０を構成する。すなわち、露光装置全体の僅かな傾斜や定盤２０１の僅かな振動等によって、主可動体２３０及びカウンターマス２４０，２５０がＸに僅かずつ変位してしまうという不都合が生じる。そこで、ＡＮＲＥＳを設けることにより、主可動体２３０及びカウンターマス２４０，２５０の全体をあるタイミングで自動的に中立位置に復帰させて、そのような不都合を解消するようにしている。
【００２６】
続いて、上述したレチクルステージ２０の作用について図３を参照して説明する。
図３は、主可動体２３０、第一カウンターマス２４０、第二カウンターマス２５０の関係を模式的に表した図である。
【００２７】
まず、図３（ａ）に示すように、定盤２０１上に、主可動体２３０、第一カウンターマス２４０、第二カウンターマス２５０が所定の位置関係で配置される。すなわち、それぞれが、それぞれの初期位置に配置される。
次いで、図３（ｂ）に示すように、リニアモータ２２１，２２２を駆動し、主可動体２３０をＸ＋方向に移動させる。リニアモータ２２１，２２２の駆動と同時に、ボイスコイルモータ２５２，２５３を駆動して、第二カウンターマス２５０を主可動体２３０と逆方向、つまりＸ−方向に移動させる。
このように、リニアモータ２２１，２２２から発生する推力Ｆ１と、ボイスコイルモータ２５２，２５３から発生する推力Ｆ２とを相反方向に同じ大きさで発生させることにより、主可動体２３０と第二カウンターマス２５０との間で運動量保存則を成立させることができる。すなわち、主可動体２３０のＸ＋方向の移動による反力が第二カウンターマス２５０のＸ−方向の移動による反力により相殺され、レチクルステージ２０の振動を抑えることができる。つまり、リニアモータ２２１，２２２からの反力Ｆ１と、ボイスコイルモータ２５２，２５３から発生する反力Ｆ２とが、第一カウンターマス２４０に相反方向に同じ大きさで加えられる。
したがって、主可動体２３０を移動させた際に、第一カウンターマス２４０は初期位置から殆ど移動しない。このため、第一カウンターマス２４０に含まれるリニアモータ２２１，２２２の磁石ユニット２２１Ｂ，２２２Ｂ及びボイスコイルモータ２５２，２５３の磁石ユニット２５２Ｂ，２５３Ｂが殆ど移動しないので、周辺の磁界は殆ど変化しない。
つまり、本実施形態のレチクルステージ２０によれば、主可動体２３０、言い換えればＸステージ部２２０を駆動してレチクルＲをＸ方向に移動させても、周辺の磁界が変動することがない。また、上述したように、Ｙステージ部２１０には、エア式リニアアクチュエータ２１２を用いているので、レチクルＲをＹ方向に移動させても、周辺の磁界は変動しない。したがって、レチクルＲを通過する電子ビームＥＢを所望位置に正確に導くことが可能である。
【００２８】
次に、上述した電子ビーム露光装置ＥＸを用いてレチクルＲのパターンＰＡの像をウエハＷに露光する方法について説明すると、まず、レチクルステージ２０へのレチクルＲのロードと並行して、ウエハステージ４０へのウエハＷのロードが行われる。
ウエハステージ４０にロードされたウエハＷは、各種アライメント処理を経て、ウエハステージ４０上に精度よく戴置される。そして、アライメント結果に基づいて、ウエハステージ４０を移動させ、ウエハＷのファーストショット（第一番目のショット領域）の露光処理が開始される。
そして、電子銃５から射出されて断面正方形状（例えば１ｍｍ角）に整形された電子ビームＥＢが、視野選択偏向器１２により光学系の光軸ＡＸから所定距離だけ偏向せしめられてレチクルＲの照射領域に導かれる。照射領域への電子ビームＥＢの照射に伴って、その領域に形成されたパターンに対応した形状のパターン像が第一投影レンズ３２及び第二投影レンズ３３を介してウエハＷの対応部に所定の縮小率（例えば１／４）で結像投影される。１回のショット（照射）毎に、ウエハＷ上で２５０μｍ角の領域（エリア）を一括で転写する。そして、投影時にはサブフィールドを単位として電子ビームＥＢの照射が繰り返され、各サブフィールド内のパターン像がウエハＷ上の異なる被転写サブフィ−ルドに順次投影される。
これらの一連の動作を、レチクルＲとウエハＷを４：１の速度で同期を取りながら移動させ、電子ビームＥＢをレチクルＲ上で２０ｍｍ幅（ウエハＷ上では１／４倍の５ｍｍ幅）にて電磁偏向で振りながら（走査しながら）、回路パターンを露光する。
このように、電子ビーム露光装置ＥＸでは、電子ビームＥＢの偏向幅の大きさとも相まって、露光時間を大幅に短縮し、スループットを飛躍的に向上することができる。
【００２９】
以上、説明したように、本発明に係るステージ装置によれば、レチクルＲの移動の際に、周辺の磁界の変化が殆ど発生しないので、電子ビームＥＢをウエハＷ上の所望位置に正確に導くことができる。したがって、微細なパターンを正確に形成することができる。
【００３０】
次に、レチクルステージ２０の応用例について説明する。図４は、レチクルステージ２０の応用例を示す斜視図である。
図４に示すレチクルステージ２０は、Ｘ方向にのみ往復移動可能な第一カウンターマス２４０及び第二カウンターマス２５０、及びこれらを移動させるリニアモータ２２１，２２２、ボイスコイルモータ２５２，２５３の他、更に、Ｙ方向にのみ往復移動可能な第一カウンターマス３４０及び第二カウンターマス３５０、及びこれらを移動させるボイスコイルモータ３２１，３５２，３５３を備える。なお、このレチクルステージ２０の基本構成は、特開２００２−３５３１１８号公報（第８図）等に開示されているので、説明を省略する。
ボイスコイルモータ３２１は、リニアモータ２２２の−Ｙ方向に配置される。具体的には、ボイスコイルモータ３２１のコイルユニット（可動子）３２１Ａがリニアモータ２２２のコイルユニット（可動子）２２２Ａの側壁に接続される。そして、コイルユニット（可動子）３２１Ａの−Ｙ方向に、Ｘ方向に延びた磁石ユニット（固定子）３２１Ｂが配置される。
また、磁石ユニット（固定子）３２１ＢのＸ方向の両端には、ボイスコイルモータ３５２，３５３の磁石ユニット（固定子）３５２Ｂ，３５３Ｂが配置される。
そして、この磁石ユニット（固定子）３２１Ｂ，３５２Ｂ，３５３Ｂにより、第一カウンターマス３３０が構成される。なお、エア式リニアアクチュエータ２１２の固定子２１２Ｂと、リニアモータ２２１，２２２と、リニアモータ２２１，２２２に連結された支持部材２４１，２４２等がＹ方向に移動可能な主可動体３３０を構成する。
なお、ボイスコイルモータ３５２，３５３のコイルユニット（可動子）３５２Ａ，３５３Ａは、−Ｙ方向の端部に配置された部材３５１Ａ，３５１Ｂに接続され、この部材３５１Ａ，３５１Ｂと共に第二カウンターマス３５０（３５０Ａ，３５０Ｂ）を構成する。
なお、図示しないが、部材３５１Ａ，３５１Ｂには、リニアエンコーダやＡＮＲＥＳ（復帰部）が設けられる。また、部材３５１Ａ，３５１Ｂの下面側（定盤２０１上）には、第二カウンターマス３５０Ａ，３５０ＢをＹ方向に案内するガイド面が設けられる。
【００３１】
そして、ボイスコイルモータ３２１から発生する推力と、ボイスコイルモータ３５２，３５３から発生する推力とを相反方向に同じ大きさで発生させることにより、主可動体３３０と第二カウンターマス３５０との間で運動量保存則を成立させることができる。
したがって、主可動体３３０をＹ方向に移動させた際に、第一カウンターマス３４０は初期位置から殆ど移動しない。このため、第一カウンターマス３４０に含まれるボイスコイルモータ３２１の磁石ユニット３２１Ｂ及びボイスコイルモータ３５２，３５３の磁石ユニット３５２Ｂ，３５３Ｂが殆ど移動しないので、周辺の磁界は殆ど変化しない。
つまり、図４に示したレチクルステージ２０によれば、レチクルＲをＹ方向に移動させた際に主可動体３３０もＹ方向に移動しても、周辺の磁界が変動することがない。また、このレチクルステージ２０は、レチクルＲをＸ方向に移動させても周辺の磁界が変動することがないので、レチクルＲを通過する電子ビームＥＢを所望位置に正確に導くことが可能である。
【００３２】
なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。
【００３３】
例えば、ボイスコイルモータ２５２，２５３を、リニアモータ２２１，２２２と同等のリニアモータに換えてもよい。この場合には、同一の第一カウンターマスに連結される２つのリニアモータの磁石ユニットを一体化、言い換えれば１つの磁石ユニット（固定子）に２つのコイルユニット（可動子）を設けてもよい。これにより、装置のコンパクト化及び低コスト化を図ることが可能となる。
【００３４】
また、図５（ａ）に示すように、定盤２０１を２つの定盤で構成してもよい。具体的には、主可動体２３０及び第一カウンターマス２４０が戴置される第一定盤２０１と、第二カウンターマス２５０が戴置される第二定盤２０３上とに分割する。このように、定盤を第一定盤２０１及び第二定盤２０３で構成することにより、第二カウンターマス２５０の移動に伴う振動が、第二定盤２０３から第一定盤２０１を介して主可動体２３０に伝達されることがなくなり、更にウエハＷに微細なパターンを正確に形成することが可能となる。
【００３５】
また、図５（ｂ）に示すように、定盤２０１と第一カウンターマス２４０との間に緩衝部２７１を設けてもよい。緩衝部２７１として、ゴム、バネ等の弾性体により、定盤２０１と第一カウンターマス２４０（支持部材２４１，２４２）とを連結する。これにより、リニアモータ２２１，２２２からの推力Ｆ１とボイスコイルモータ２５２，２５３からの推力Ｆ２とが不均一となった場合であっても、その推力Ｆ１，Ｆ２の差分の力（Ｆ１−Ｆ２）を緩衝部２７１により受け止め、第一カウンターマス２４０を殆ど移動させないようにすることができる。これにより、更に確実に周辺の磁界の変化を防止することができる。
【００３６】
また、図５（ｂ）に示すように、第二カウンターマス２５０を、緩衝部２８１を介して電子ビーム露光装置ＥＸ外に設置された架台２８２に連結してもよい。従来のように、第一カウンターマス２４０を外部の架台に緩衝部を介して連結した場合には、主可動体２３０の移動に伴う大きな反力を吸収しきれなかったので、主可動体２３０に振動が加わったり、或いは主可動体２３０の速度を抑えたりする必要があった。
しかしながら、第二カウンターマス２５０を緩衝部２８１を介して外部の架台２８２に連結した場合には、第一カウンターマス２４０（正確には、非接触式のアクチュエータ、つまりリニアモータ２２１，２２２及びボイスコイルモータ２５２，２５３が）介在するので、主可動体２３０の移動に伴う大きな反力を吸収することが可能となる。
これにより、更に主可動体２３０の振動を抑えることが可能となる。
【００３７】
また、第二カウンターマス２５０を２つの第二カウンターマス２５０Ａ，２５０Ｂで構成したが、一体形としてもよい、これにより、マス重量が増大するので、第二カウンターマス２５０の移動量が少なくなるという利点がある。しかしながら、装置全体の重力が大きくなりすぎたり、第二カウンターマス２５０が回転しやすくなったりするという欠点がある。
なお、本実施形態のように、２つの第二カウンターマス２５０Ａ，２５０Ｂで構成した場合には、２つのボイスコイルモータ２５２，２５３の推力比を微調整して第一カウンターマス２４０の回転運動を抑えようとする際に、第二カウンターマス２５０Ａ，２５０Ｂは回転しづらいので、制御が容易であるという利点がある。
【００３８】
また、主可動体２３０の両側に２つの第一カウンターマス２４０Ａ，２４０Ｂと２つの第二カウンターマス２５０Ａ，２５０Ｂを配置したが、第一カウンターマス２４０或いは第二カウンターマス２５０が１つであってもよい。したがって、リニアモータ２２１，２２２及びボイスコイルモータ２５２，２５３もそれぞれ１つであってもよい。
【００３９】
また、第一カウンターマス２４０及び／又は第二カウンターマス２５０を、主可動体２３０が収容されるチャンバ６１の外部に配置してもよい。これにより、第一カウンターマス２４０や第二カウンターマス２５０を浮上支持するエアベアリングに高価な真空用エアベアリングを用いる必要がなくなるので、装置コストを抑えることが可能となる。
【００４０】
また、本発明は、レチクルステージだけではなく、ウエハステージにも適用可能である。両方同時に適用してもよく、いずれか一方に適用してもよい。
【００４１】
電子線露光装置としては、レチクルを用いる構成としてもよいし、レチクルを用いずに直接ウエハ上にパターンを形成する構成としてもよい。さらに、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでもよい。
【００４２】
また、本発明が適用される露光装置として、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置を用いてもよい。
【００４３】
また、本発明が適用される露光装置として、投影光学系を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクのパターンを露光するプロキシミティ露光装置を用いてもよい。
【００４４】
また、露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
【００４５】
また、本発明が適用される露光装置の光源としては、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）を用いることができる。
【００４６】
また、投影光学系としては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または反射系の光学系にし（このとき、レチクルも反射型タイプのものを用いる）、また、電子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は真空状態にすることはいうまでもない。
【００４７】
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。なお、露光装置の製造は温度およ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。
【００４８】
また、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行う工程、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作する工程、シリコン材料からウエハを製造する工程、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに露光するウエハ処理工程、デバイス組み立て工程（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査工程等を経て製造される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】電子ビーム露光装置ＥＸの構成を示す模式図
【図２】レチクルステージ２０の構成を示す斜視図
【図３】レチクルステージ２０の作用を説明する模式図
【図４】レチクルステージ２０の応用例を示す斜視図
【図５】レチクルステージ２０の変形例を示す模式図
【符号の説明】
【００５０】
２０  レチクルステージ（ステージ装置、マスクステージ）
４０  ウエハステージ（基板ステージ）
６１  チャンバ
２０１  定盤（第一定盤）
２０２，２０４  ガイド面
２０３  第２定盤
２２１，２２２  リニアモータ（第一電磁アクチュエータ）
２２１Ａ，２２２Ａ  可動子，コイルユニット（第一電機子ユニット）
２２１Ｂ，２２２Ｂ  固定子，磁石ユニット（第一磁石ユニット）
２３０  主可動体
２４０（２４０Ａ，２４０Ｂ）  第一カウンターマス
２５０（２５０Ａ，２５０Ｂ）  第二カウンターマス
２５１Ａ，２５１Ｂ  部材（マス）
２５２，２５３  ボイスコイルモータ（第二電磁アクチュエータ）
２５２Ａ，２５３Ａ  可動子、コイルユニット（第二電機子ユニット）
２５２Ｂ，２５３Ｂ  固定子、磁石ユニット（第二磁石ユニット）
２６０  ＡＮＲＥＳ（復帰部）
２７１  緩衝部（第一緩衝部）
２８１  緩衝部（第二緩衝部）
２８２  架台
３２１  ボイスコイルモータ（第一電磁アクチュエータ）
３２１Ａ  可動子，コイルユニット（第一電機子ユニット）
３２１Ｂ  固定子，磁石ユニット（第一磁石ユニット）
３３０  主可動体
３４０  第一カウンターマス
３５０（３５０Ａ，３５０Ｂ）  第二カウンターマス
３５１Ａ，３５１Ｂ  部材（マス）
３５２，３５３  ボイスコイルモータ（第二電磁アクチュエータ）
３５２Ａ，３５３Ａ  可動子、コイルユニット（第二電機子ユニット）
３５２Ｂ，３５３Ｂ  固定子、磁石ユニット（第二磁石ユニット）
ＥＢ  電子ビーム（電子線）
ＥＸ  電子ビーム露光装置（電子線露光装置）
Ｆ１，Ｆ２  推力，反力
Ｒ  レチクル（マスク）
ＰＡ  パターン
Ｗ  ウエハ（基板）
【図１】
2005277241.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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