JP2005203545A

JP2005203545A - Stage device and exposing device

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Publication number: JP2005203545A
Application number: JP2004007947A
Authority: JP
Inventors: Masato Takahashi; 正人高橋
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2005-07-28

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the deformation state of a surface plate at a high accuracy and to enhance a transfer accuracy of a pattern. <P>SOLUTION: There are provided a gas chamber 72 for supporting a surface plate 4 by a gas along a support axis S extending in a first direction, a driver 73 for driving the surface plate 4 by an electromagnetic force along a drive axis K extending along the first direction, and a measurer 76 for measuring positional information of the surface plate 4 along a measuring axis L extending along the first direction. The support axis S, the drive axis K and the measuring axis L are arranged on a substantially coaxial line. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ステージ装置及び露光装置に関し、特に移動体を支持する定盤をエアマウント及びアクチュエータによって支持させる際に用いて好適なステージ装置及び露光装置に関するものである。 The present invention relates to a stage apparatus and an exposure apparatus, and more particularly to a stage apparatus and an exposure apparatus suitable for use when a surface plate that supports a moving body is supported by an air mount and an actuator.

従来より、半導体デバイスの製造工程の１つであるリソグラフィ工程においては、マスク又はレチクル（以下、レチクルと称する）に形成された回路パターンをレジスト（感光剤）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板上に転写する種々の露光装置が用いられている。
例えば、半導体デバイス用の露光装置としては、近年における集積回路の高集積化に伴うパターンの最小線幅（デバイスルール）の微細化に応じて、レチクルのパターンを投影光学系を用いてウエハ上に縮小転写する縮小投影露光装置が主として用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a lithography process, which is one of semiconductor device manufacturing processes, a circuit pattern formed on a mask or reticle (hereinafter referred to as a reticle) is applied to a wafer or glass plate coated with a resist (photosensitive agent). Various exposure apparatuses that transfer onto a substrate are used.
For example, as an exposure apparatus for semiconductor devices, a reticle pattern is projected onto a wafer using a projection optical system in accordance with the miniaturization of the minimum line width (device rule) of a pattern accompanying the recent high integration of integrated circuits. A reduction projection exposure apparatus that performs reduction transfer is mainly used.

この縮小投影露光装置としては、レチクルのパターンをウエハ上の複数のショット領域（露光領域）に順次転写するステップ・アンド・リピート方式の静止露光型の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパを改良したもので、特許文献１等に開示されるようなレチクルとウエハとを一次元方向に同期移動してレチクルパターンをウエハ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露光型の露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）が知られている。 As this reduction projection exposure apparatus, a step-and-repeat type static exposure type reduction projection exposure apparatus (so-called stepper) that sequentially transfers a reticle pattern to a plurality of shot areas (exposure areas) on a wafer, and this stepper Is a step-and-scan type scanning exposure in which a reticle and a wafer as disclosed in Patent Document 1 are moved synchronously in a one-dimensional direction to transfer a reticle pattern to each shot area on the wafer. A type exposure apparatus (so-called scanning stepper) is known.

これらの縮小投影露光装置においては、ステージ装置として、床面に先ず装置の基準になるベースプレートが設置され、その上に床振動を遮断するための防振台を介してレチクルステージ、ウエハステージおよび投影光学系（投影レンズ）等を支持する本体コラムが載置されたものが多く用いられている。最近のステージ装置では、前記防振台として、内圧が制御可能なエアマウントやボイスコイルモータ等のアクチュエータを備え、本体コラム（メインフレーム）に取り付けられた、例えば６個の加速度計の計測値に基づいて前記ボイスコイルモータ等の推力を制御することにより本体コラムの振動を制御するアクティブ防振台が採用されている。 In these reduced projection exposure apparatuses, as a stage apparatus, a base plate serving as a reference of the apparatus is first installed on the floor, and a reticle stage, wafer stage, and projection are placed on the base plate via a vibration isolator for blocking floor vibration. In many cases, a main body column that supports an optical system (projection lens) or the like is placed. In a recent stage device, the vibration isolator is provided with an actuator such as an air mount or a voice coil motor that can control the internal pressure, and the measured values of, for example, six accelerometers attached to the main body column (main frame) are used. Based on this, an active vibration isolator is employed that controls the vibration of the main body column by controlling the thrust of the voice coil motor or the like.

例えばウエハステージにおける防振台においては、エアマウントとアクチュエータとを同軸で配置するためには、高さ方向のスペースが必要になるため、従来ではエアマウントとアクチュエータの推力軸は必ずしも同軸配置とはなっていない。 For example, in an anti-vibration table on a wafer stage, a space in the height direction is required to arrange the air mount and the actuator coaxially. Therefore, conventionally, the thrust axis of the air mount and the actuator is not necessarily coaxially arranged. is not.

また、この種の露光装置においては、ステージ移動に伴う偏荷重で定盤に変形が発生しするため、定盤表面の露光光の光軸方向（Ｚ方向）の位置をＺ干渉計等により複数計測し、この計測結果から得られる平面に基づいて、予めコンピュータ等で計算されたパラメータを用いてエアマウントやアクチュエータの駆動を制御することで定盤の変形を防止している。
特開平８−１６６０４３号公報 Further, in this type of exposure apparatus, the surface plate is deformed due to the eccentric load accompanying the stage movement, and therefore the position of the exposure light on the surface of the surface plate in the optical axis direction (Z direction) is set by a plurality of Z interferometers. Based on the plane obtained from the measurement result, the surface plate is prevented from being deformed by controlling the drive of the air mount and the actuator using parameters calculated in advance by a computer or the like.
Japanese Patent Laid-Open No. 8-166043

しかしながら、エアマウントに対するエアの供給遅れ等により応答が遅れた場合、実機と計算値とではパラメータに若干の差異が生じるため、特にエアマウントとアクチュエータとの推力軸とが同軸でない場合には定盤を捻ってしまうことになる。この結果、オートフォーカスの計測誤差要因となり、パターンの転写精度が低下するという問題を生じさせる。 However, if the response is delayed due to a delay in the air supply to the air mount, etc., there will be a slight difference in parameters between the actual machine and the calculated value. Therefore, especially when the thrust axis between the air mount and the actuator is not coaxial, Will be twisted. As a result, it becomes a measurement error factor of autofocus and causes a problem that the pattern transfer accuracy is lowered.

定盤の捻れは、上述したように、Ｚ干渉系等による計測結果を用いアクチュエータを駆動することで補正可能であるが、定盤表面の計測箇所に制限がある場合には、最適な計測箇所を選択できないことがある。具体的には、例えばエアマウントやアクチュエータの推力軸上にウエハの搬送経路がある場合等では、Ｚ干渉計による計測箇所は推力軸から離れた位置に設定せざるを得ないため、計測箇所における計測結果が推力軸上の変形と必ずしも一致せず、計測精度（すなわち補正精度）の信頼性が不十分という問題が生じる。 As described above, the twist of the surface plate can be corrected by driving the actuator using the measurement result of the Z interference system etc., but if there are restrictions on the measurement points on the surface of the surface plate, the optimal measurement point May not be available. Specifically, for example, when there is a wafer transfer path on the thrust axis of an air mount or actuator, the measurement location by the Z interferometer must be set at a position away from the thrust axis. The measurement result does not necessarily coincide with the deformation on the thrust axis, and there is a problem that the reliability of measurement accuracy (that is, correction accuracy) is insufficient.

同様に、例えばアクチュエータが定盤本体端部に（例えば３ヶ所）設けたブラケット部を介して推力を付与する場合、定盤本体に対して強度が劣るブラケット部は変形が大きくなるが、このブラケット部の表面をＺ方向の位置計測対象とすると、定盤本体表面との乖離が大きくなり、やはり計測精度（すなわち補正精度）の信頼性が不十分という問題を生じさせフォーカス精度に影響が及ぶことになる。 Similarly, for example, when the actuator applies thrust through the bracket portion provided at the end of the surface plate body (for example, three locations), the bracket portion that is inferior in strength to the surface plate body is greatly deformed. If the surface of the part is the position measurement target in the Z direction, the deviation from the surface of the surface plate main body will be large, which will cause the problem of insufficient reliability of measurement accuracy (ie, correction accuracy) and affect the focus accuracy. become.

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、定盤の変形状態を高精度に計測可能でパターンの転写精度を向上させることが可能なステージ装置及び露光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and provides a stage apparatus and an exposure apparatus capable of measuring the deformation state of a surface plate with high accuracy and improving the pattern transfer accuracy. With the goal.

上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図５に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明のステージ装置は、移動体（ＰＳＴ）を支持する定盤（４）を備えたステージ装置（２）であって、所定圧力の気体が充填され、気体により定盤（４）を第１方向（Ｚ軸方向）に延びる支持軸線（Ｓ）に沿って支持する気体室（７２）と、第１方向に沿って延びる駆動軸線（Ｋ）に沿って定盤（４）を電磁力により駆動する駆動装置（７３）と、第１方向に沿って延びる計測軸線（Ｌ）に沿って定盤（４）の位置情報を計測する計測装置（７６）とを備え、支持軸線（Ｓ）と駆動軸線（Ｋ）と計測軸線（Ｌ）とを略同軸線上に配置したことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention adopts the following configuration corresponding to FIGS. 1 to 5 showing the embodiment.
The stage apparatus of the present invention is a stage apparatus (2) provided with a surface plate (4) for supporting a moving body (PST), which is filled with a gas of a predetermined pressure, and the first surface plate (4) is filled with the gas. The gas chamber (72) supported along the support axis (S) extending in the direction (Z-axis direction) and the surface plate (4) driven by the electromagnetic force along the drive axis (K) extending along the first direction And a measuring device (76) for measuring positional information of the surface plate (4) along the measuring axis (L) extending along the first direction, and driving the supporting axis (S). The axis (K) and the measurement axis (L) are arranged on a substantially coaxial line.

従って、本発明のステージ装置では、気体室（７２）への気体供給が遅れても、支持軸線（Ｓ）と駆動軸線（Ｋ）とが同軸線上にあるので、駆動装置（７３）が駆動した場合でもモーメント力が発生せず、定盤（４）に捻れが生じることを防止できる。また、本発明では、定盤（４）の位置情報を計測する計測箇所と、この計測結果に基づき定盤（４）を駆動する駆動軸線（または支持軸線）とが同軸線上にあるので、計測装置（７６）による計測結果の信頼性を向上し、定盤（４）の変形状態等の位置情報を高精度に計測することができる。 Therefore, in the stage device of the present invention, even if the gas supply to the gas chamber (72) is delayed, the drive device (73) is driven because the support axis (S) and the drive axis (K) are on the same axis. Even in this case, moment force is not generated, and it is possible to prevent twisting of the surface plate (4). In the present invention, the measurement location for measuring the position information of the surface plate (4) and the drive axis (or support axis) for driving the surface plate (4) based on the measurement result are on the coaxial line. The reliability of the measurement result by the apparatus (76) can be improved, and position information such as the deformation state of the surface plate (4) can be measured with high accuracy.

また、本発明のステージ装置は、移動体（ＰＳＴ）を支持する定盤（４）と、定盤（４）を第１方向に駆動する駆動装置（７３）と、定盤（４）の第１方向の位置情報を計測する計測装置（７６）とを備えたステージ装置（２）であって、定盤（４）が駆動装置（７３）の駆動力が付与される第１部分（７１）と、第１部分（７１）と分離して設けられ位置情報が計測される第２部分（７４）とを有することを特徴とするものである。 Further, the stage device of the present invention includes a surface plate (4) that supports the moving body (PST), a drive device (73) that drives the surface plate (4) in the first direction, and a first plate of the surface plate (4). 1st part (71) which is a stage apparatus (2) provided with the measuring device (76) which measures the positional information of 1 direction, Comprising: The surface plate (4) is provided with the drive force of a drive device (73) And a second part (74) that is provided separately from the first part (71) and whose position information is measured.

従って、本発明のステージ装置では、駆動力を付与することで第１部分（７１）が変形した場合でも、第１部分（７１）とは分離された第２部分（７４）により定盤（４）の位置情報を計測するので、第１部分（７１）の強度が定盤本体と異なる場合でも、定盤（４）の位置情報を高精度に計測することが可能になる。 Therefore, in the stage apparatus of the present invention, even when the first portion (71) is deformed by applying a driving force, the surface plate (4) is separated by the second portion (74) separated from the first portion (71). ) Is measured, the position information of the surface plate (4) can be measured with high accuracy even when the strength of the first portion (71) is different from that of the surface plate body.

そして、本発明の露光装置は、マスクステージ（ＭＳＴ）に保持されたマスク（Ｍ）のパターンを基板ステージ（ＰＳＴ）に保持された基板（Ｐ）に投影光学系（ＰＬ）を介して露光する露光装置（ＥＸ）において、マスクステージ（ＭＳＴ）と基板ステージ（ＰＳＴ）との少なくとも一方のステージとして、上記のステージ装置（２）が用いられることを特徴とするものである。 The exposure apparatus of the present invention exposes the pattern of the mask (M) held on the mask stage (MST) onto the substrate (P) held on the substrate stage (PST) via the projection optical system (PL). In the exposure apparatus (EX), the stage apparatus (2) is used as at least one of the mask stage (MST) and the substrate stage (PST).

従って、本発明の露光装置では、マスクステージ（ＭＳＴ）又は基板ステージ（ＰＳＴ）が移動した場合でも、移動に伴う定盤（４）の変形状態を高精度に計測して、定盤（４）に駆動力を付与することで定盤（４）の変形を抑えることができる。そのため、投影光学系（ＰＬ）に対するフォーカス精度も向上しパターンの転写精度を向上させることも可能になる。
なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。 Therefore, in the exposure apparatus of the present invention, even when the mask stage (MST) or the substrate stage (PST) moves, the deformation state of the surface plate (4) accompanying the movement is measured with high accuracy, and the surface plate (4). By applying a driving force to the platen, deformation of the surface plate (4) can be suppressed. Therefore, the focus accuracy for the projection optical system (PL) is improved, and the pattern transfer accuracy can be improved.
In order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, the description has been made in association with the reference numerals of the drawings showing one embodiment, but it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiment.

以上のように、本発明では、推力軸上の定盤の変形が正確に反映された位置情報を計測することで、定盤の変形に応じた再現性のある適切な補正を行うことが可能になる。このため本発明を露光装置に適用した場合にはフォーカス性能を悪化させることなくパターン転写精度を維持することができる。 As described above, in the present invention, it is possible to perform appropriate correction with reproducibility according to the deformation of the surface plate by measuring the position information that accurately reflects the deformation of the surface plate on the thrust axis. become. For this reason, when the present invention is applied to an exposure apparatus, the pattern transfer accuracy can be maintained without deteriorating the focus performance.

以下、本発明のステージ装置及び露光装置の実施の形態を、図１ないし図６を参照して説明する。
図１は本発明のステージ装置をウエハステージに適用した露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。ここで、本実施形態における露光装置ＥＸは、マスクＭと感光基板Ｐとを同期移動しつつマスクＭに設けられているパターンを投影光学系ＰＬを介して感光基板Ｐ上に転写する所謂スキャニングステッパである。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向を第１方向としてのＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内における前記同期移動方向（走査方向）をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向と垂直な方向（非走査方向）をＸ軸方向として説明する。また、ここでいう「感光基板」は半導体ウエハ上にレジストが塗布されたものを含み、「マスク」は感光基板上に縮小投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。 Embodiments of a stage apparatus and an exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an embodiment of an exposure apparatus in which the stage apparatus of the present invention is applied to a wafer stage. Here, the exposure apparatus EX in the present embodiment is a so-called scanning stepper that transfers a pattern provided on the mask M onto the photosensitive substrate P via the projection optical system PL while moving the mask M and the photosensitive substrate P synchronously. It is. In the following description, the direction that coincides with the optical axis AX of the projection optical system PL is the first direction, the Z-axis direction, the synchronous movement direction (scanning direction) in a plane perpendicular to the Z-axis direction is the Y-axis direction, and Z A direction perpendicular to the axial direction and the Y-axis direction (non-scanning direction) will be described as the X-axis direction. In addition, the “photosensitive substrate” herein includes a semiconductor wafer coated with a resist, and the “mask” includes a reticle on which a device pattern to be reduced and projected on the photosensitive substrate is formed.

図１において、露光装置ＥＸは、不図示の光源から射出された露光光ＥＬによりマスク（レチクル）Ｍ上の矩形状（あるいは円弧状）の照明領域を照明する照明光学系ＩＬと、マスク（レチクル）Ｍを保持して移動するマスクステージ（レチクルステージ）ＭＳＴ及びこのマスクステージＭＳＴを支持するマスク定盤３を有するステージ装置１と、マスク（レチクル）Ｍを透過した露光光ＥＬを感光基板Ｐ上に投影する投影光学系ＰＬと、感光基板Ｐを保持して移動する基板ステージＰＳＴ及びこの基板ステージＰＳＴを支持する基板定盤（定盤）４を有するステージ装置２と、照明光学系ＩＬ、ステージ装置１及び投影光学系ＰＬを支持するリアクションフレーム５と、露光装置ＥＸの動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。 In FIG. 1, an exposure apparatus EX includes an illumination optical system IL that illuminates a rectangular (or arc-shaped) illumination area on a mask (reticle) M with exposure light EL emitted from a light source (not shown), and a mask (reticle). ) A mask stage (reticle stage) MST that moves while holding M, and a stage apparatus 1 having a mask surface plate 3 that supports the mask stage MST, and exposure light EL that has passed through the mask (reticle) M is applied to the photosensitive substrate P. A stage device 2 having a projection optical system PL that projects onto the substrate, a substrate stage PST that holds and moves the photosensitive substrate P, and a substrate surface plate 4 that supports the substrate stage PST, an illumination optical system IL, and a stage A reaction frame 5 that supports the apparatus 1 and the projection optical system PL, and a controller CONT that performs overall control of the operation of the exposure apparatus EX are provided.

リアクションフレーム５は床面に水平に載置されたベースプレート６上に設置されており、このリアクションフレーム５の上部側及び下部側には内側に向けて突出する段部５ａ及び５ｂがそれぞれ形成されている。このリアクションフレーム５は、一体物で形成されても構わないが、製造上の簡便さから上部支持フレーム５ｃと下部支持フレーム（支持フレーム）５ｄとに分割して形成した後に一体化されている。
なお、投影光学系ＰＬは、フランジ部１０を介して鏡筒定盤１２に固定されており、段部５ｂは防振ユニット１１を介して鏡筒定盤１２を支持している。 The reaction frame 5 is installed on a base plate 6 placed horizontally on the floor surface, and step portions 5a and 5b projecting inward are formed on the upper side and the lower side of the reaction frame 5, respectively. Yes. The reaction frame 5 may be formed as a single unit, but is integrated after being divided into an upper support frame 5c and a lower support frame (support frame) 5d for convenience of manufacturing.
The projection optical system PL is fixed to the lens barrel surface plate 12 via the flange portion 10, and the step portion 5 b supports the lens barrel surface plate 12 via the image stabilization unit 11.

フランジ部１０には、Ｚ干渉計４５ａが設けられており、図１に示してあるように、このＺ干渉計４５ａと対向するように基板ステージＰＳＴの上面にコーナーキューブ８５が設けられている。Ｚ干渉計４５ａは、コーナーキューブ８５からの反射光を受光することで投影光学系ＰＬとは分離している基板ステージＰＳＴとのＺ方向の位置情報を検出する。制御装置ＣＯＮＴは、Ｚ干渉計４５ａの検出結果と、感光基板Ｐと投影光学系ＰＬとのＺ方向の位置及び姿勢を検出する不図示のフォーカスセンサの出力とに基づいて基板ホルダＰＨの姿勢を制御する。
また、鏡筒定盤１２の下面にも複数のＺ干渉計４５ｂが設けられている。このＺ干渉計４５ｂの詳細については後述する。 The flange portion 10 is provided with a Z interferometer 45a. As shown in FIG. 1, a corner cube 85 is provided on the upper surface of the substrate stage PST so as to face the Z interferometer 45a. The Z interferometer 45a detects the position information in the Z direction with respect to the substrate stage PST separated from the projection optical system PL by receiving the reflected light from the corner cube 85. The control device CONT determines the posture of the substrate holder PH based on the detection result of the Z interferometer 45a and the output of a focus sensor (not shown) that detects the position and posture of the photosensitive substrate P and the projection optical system PL in the Z direction. Control.
A plurality of Z interferometers 45 b are also provided on the lower surface of the lens barrel surface plate 12. Details of the Z interferometer 45b will be described later.

ステージ装置２は、移動体としての基板ステージＰＳＴと、基板ステージＰＳＴをＸＹ平面に沿った２次元方向に移動可能に支持する基板定盤４と、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に案内しつつ移動自在に支持するＸガイドステージ３５と、Ｘガイドステージ３５に設けられ、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に移動可能なＸリニアモータ４０と、Ｘガイドステージ３５をＹ軸方向に移動可能な一対のＹリニアモータ３０とを有している。 The stage apparatus 2 moves while guiding the substrate stage PST in the X-axis direction, the substrate stage PST as a moving body, the substrate surface plate 4 that supports the substrate stage PST so as to be movable in a two-dimensional direction along the XY plane. An X guide stage 35 that is freely supported, an X linear motor 40 that is provided on the X guide stage 35 and can move the substrate stage PST in the X axis direction, and a pair of Y that can move the X guide stage 35 in the Y axis direction And a linear motor 30.

基板ステージＰＳＴはウエハ等の感光基板Ｐを真空吸着保持する基板ホルダＰＨを有しており、感光基板Ｐは基板ホルダＰＨを介して基板ステージＰＳＴに支持される。また、基板ステージＰＳＴ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３７が設けられており、これらエアベアリング３７により基板ステージＰＳＴは基板定盤４に対して非接触で支持されている。また、基板定盤４はベースプレート６の上方に防振ユニット１３を介してほぼ水平に支持されている。 The substrate stage PST has a substrate holder PH that holds the photosensitive substrate P such as a wafer by vacuum suction, and the photosensitive substrate P is supported by the substrate stage PST via the substrate holder PH. A plurality of air bearings 37 that are non-contact bearings are provided on the bottom surface of the substrate stage PST, and the substrate stage PST is supported in a non-contact manner with respect to the substrate surface plate 4 by these air bearings 37. The substrate surface plate 4 is supported substantially horizontally above the base plate 6 via a vibration isolation unit 13.

Ｘガイドステージ３５の＋Ｘ側には、Ｘトリムモータ３４の可動子３４ａが取り付けられている（図２参照）。また、Ｘトリムモータ３４の固定子（不図示）はリアクションフレーム５に設けられている。このため、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に駆動する際の反力は、Ｘトリムモータ３４及びリアクションフレーム５を介してベースプレート６に伝達される。 A mover 34a of an X trim motor 34 is attached to the + X side of the X guide stage 35 (see FIG. 2). A stator (not shown) of the X trim motor 34 is provided on the reaction frame 5. Therefore, the reaction force when driving the substrate stage PST in the X-axis direction is transmitted to the base plate 6 via the X trim motor 34 and the reaction frame 5.

図２は基板ステージＰＳＴを有するステージ装置２の概略斜視図である。
図２に示すように、ステージ装置２は、Ｘ軸方向に沿った長尺形状を有するＸガイドステージ３５と、Ｘガイドステージ３５で案内しつつ基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に所定ストロークで移動可能なＸリニアモータ４０と、Ｘガイドステージ３５の長手方向両端に設けられ、このＸガイドステージ３５を基板ステージＰＳＴとともにＹ軸方向に移動可能な一対のＹリニアモータ３０とを備えている。 FIG. 2 is a schematic perspective view of the stage apparatus 2 having the substrate stage PST.
As shown in FIG. 2, the stage apparatus 2 can move the substrate stage PST in the X axis direction with a predetermined stroke while being guided by the X guide stage 35 having a long shape along the X axis direction and the X guide stage 35. And a pair of Y linear motors 30 provided at both ends in the longitudinal direction of the X guide stage 35 and capable of moving the X guide stage 35 together with the substrate stage PST in the Y-axis direction.

Ｙリニアモータ３０のそれぞれは、Ｘガイドステージ３５の長手方向両端に設けられた磁石ユニットからなる移動体としての可動子３２と、この可動子３２に対応して設けられコイルユニットからなる固定子３１とを備えている。ここで、固定子３１はベースプレート６に突設された支持部３６（図１参照）に設けられている。なお、図１では固定子３１及び可動子３２は簡略化して図示されている。これら固定子３１及び可動子３２によりムービングマグネット型のリニアモータ３０が構成されており、可動子３２が固定子３１との間の電磁気的相互作用により駆動することでＸガイドステージ３５がＹ軸方向に移動する。また、一対のＹリニアモータ３０のそれぞれの駆動を調整することでＸガイドステージ３５はθＺ方向にも回転移動可能となっている。したがって、このＹリニアモータ３０により基板ステージＰＳＴがＸガイドステージ３５とほぼ一体的にＹ軸方向及びθＺ方向に移動可能となっている。 Each of the Y linear motors 30 includes a mover 32 as a moving body including a magnet unit provided at both ends of the X guide stage 35 in the longitudinal direction, and a stator 31 including a coil unit provided corresponding to the mover 32. And. Here, the stator 31 is provided on a support portion 36 (see FIG. 1) that protrudes from the base plate 6. In FIG. 1, the stator 31 and the mover 32 are illustrated in a simplified manner. The stator 31 and the mover 32 constitute a moving magnet type linear motor 30, and the mover 32 is driven by electromagnetic interaction with the stator 31, whereby the X guide stage 35 is moved in the Y-axis direction. Move to. Further, by adjusting the driving of each of the pair of Y linear motors 30, the X guide stage 35 can be rotated and moved also in the θZ direction. Accordingly, the Y linear motor 30 enables the substrate stage PST to move in the Y axis direction and the θZ direction almost integrally with the X guide stage 35.

Ｘリニアモータ４０は、Ｘガイドステージ３５にＸ軸方向に延びるように設けられたコイルユニットからなる固定子４１と、この固定子４１に対応して設けられ、基板ステージＰＳＴに固定された磁石ユニットからなる可動子４２とを備えている。これら固定子４１及び可動子４２によりムービングマグネット型のリニアモータ４０が構成されており、可動子４２が固定子４１との間の電磁気的相互作用により駆動することで基板ステージＰＳＴがＸ軸方向に移動する。ここで、基板ステージＰＳＴはＸガイドステージ３５に対してＺ軸方向に所定量のギャップを維持する磁石及びアクチュエータからなる磁気ガイドにより非接触で支持されている。基板ステージＰＳＴはＸガイドステージ３５に非接触支持された状態でＸリニアモータ４０によりＸ軸方向に移動する。なお、磁気ガイドに代えてエアガイドを用いて非接触支持してもよい。 The X linear motor 40 includes a stator 41 including a coil unit provided on the X guide stage 35 so as to extend in the X-axis direction, and a magnet unit provided corresponding to the stator 41 and fixed to the substrate stage PST. The movable element 42 which consists of these is provided. The stator 41 and the mover 42 constitute a moving magnet type linear motor 40, and the substrate stage PST is moved in the X-axis direction by driving the mover 42 by electromagnetic interaction with the stator 41. Moving. Here, the substrate stage PST is supported in a non-contact manner by a magnetic guide including a magnet and an actuator that maintain a predetermined amount of gap in the Z-axis direction with respect to the X guide stage 35. The substrate stage PST is moved in the X-axis direction by the X linear motor 40 while being supported by the X guide stage 35 in a non-contact manner. In place of the magnetic guide, an air guide may be used for non-contact support.

図３に示すように、防振ユニット１３は、基板定盤４の端部から水平方向に延出するブラケット部（第１部分）７１とベースプレート６との間に、Ｚ軸方向に沿って直列に配設されたエアマウント（気体室）７２とボイスコイルモータ（駆動装置）７３とから構成されている。なお、図１では、防止ユニット１３を簡略化して図示している。 As shown in FIG. 3, the anti-vibration unit 13 is connected in series along the Z-axis direction between the bracket portion (first portion) 71 extending in the horizontal direction from the end portion of the substrate surface plate 4 and the base plate 6. An air mount (gas chamber) 72 and a voice coil motor (drive device) 73 are provided. In FIG. 1, the prevention unit 13 is illustrated in a simplified manner.

エアマウント７２は、所定圧力のエア（気体）が充填され、このエア（の圧力）により基板定盤４をＺ軸方向に延びる支持軸線Ｓに沿って支持するものであって、ベースプレート６上に載置されたエア室６１、基板定盤４のブラケット部７１に垂設された架台４ａを介してブラケット部７１（基板定盤４）をＺ方向に沿って支持するピストン６２、エア室６１を覆い、且つピストン６２をＺ方向に移動自在に支持するダイヤフラム６３、制御装置ＣＯＮＴの制御下でエア室内のエア供給量を制御してエア圧を調整するエア圧調整装置６４から構成されている。 The air mount 72 is filled with air (gas) of a predetermined pressure, and supports the substrate surface plate 4 along the support axis S extending in the Z-axis direction by the air (pressure). The air chamber 61 that is placed, the piston 62 that supports the bracket portion 71 (substrate surface plate 4) along the Z direction via the gantry 4a suspended from the bracket portion 71 of the substrate surface plate 4, and the air chamber 61 are provided. The diaphragm 63 covers and supports the piston 62 movably in the Z direction, and an air pressure adjusting device 64 that adjusts the air pressure by controlling the air supply amount in the air chamber under the control of the control device CONT.

ボイスコイルモータ７３は、Ｚ軸方向に沿って延びる駆動軸線Ｋに沿って基板定盤４（ブラケット部７１）を電磁力により駆動するものであって、ベースプレート６上にエア室６１を跨ぐように設けられた固定子６５と、ブラケット部７１に当接して設けられ固定子６５に対してＺ軸方向に駆動される可動子６６とから構成されている。
上記支持軸線Ｓ及び駆動軸線Ｋは、略同軸線上に配置されている。 The voice coil motor 73 drives the substrate surface plate 4 (bracket portion 71) with electromagnetic force along the drive axis K extending along the Z-axis direction, and straddles the air chamber 61 on the base plate 6. The stator 65 is provided, and the movable element 66 is provided in contact with the bracket portion 71 and driven in the Z-axis direction with respect to the stator 65.
The support axis S and the drive axis K are disposed on a substantially coaxial line.

また、基板定盤４には、ブラケット部７１に対して＋Ｚ軸方向に分離して計測用のブラケット部（第２部分）７４が設けられている。ブラケット部７４には、前述のＺ干渉計４５ｂと対向してこのＺ干渉計４５ｂから照射された検知光を反射するコーナーキューブ７５が設置されている。Ｚ干渉計４５ｂは、コーナーキューブ７５からの反射光を受光することで、Ｚ軸方向に沿って延びる計測軸線Ｌに沿って基板定盤４表面の（Ｚ軸方向の）位置情報を計測する。これらＺ干渉計４５ｂ及びコーナーキューブ７５により計測装置７６が構成される。また、計測軸線Ｌは、支持軸線Ｓ及び駆動軸線Ｋと略同軸線上に配置されている。 Further, the substrate surface plate 4 is provided with a measurement bracket portion (second portion) 74 separated from the bracket portion 71 in the + Z-axis direction. The bracket portion 74 is provided with a corner cube 75 that faces the above-described Z interferometer 45b and reflects the detection light emitted from the Z interferometer 45b. The Z interferometer 45b receives the reflected light from the corner cube 75, thereby measuring the position information (in the Z-axis direction) on the surface of the substrate surface plate 4 along the measurement axis L extending along the Z-axis direction. The Z interferometer 45b and the corner cube 75 constitute a measuring device 76. Further, the measurement axis L is disposed substantially coaxially with the support axis S and the drive axis K.

図２に示すように、上記のブラケット部７１、７４、コーナーキューブ７５及び防振ユニット１３は、基板定盤４の−Ｙ側のＸ軸方向略中央と、基板定盤４の＋Ｙ側のＸ軸方向両端側の３ヶ所にそれぞれで組をなして、且つ各箇所で支持軸線Ｓ、駆動軸線Ｋ及び計測軸線Ｌが略同軸線上に位置するように配置されている（ただし、図２では防振ユニット及び＋Ｙ側のブラケット部７１は不図示）。各位置で計測された基板定盤４のＺ方向に関する位置情報は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、得られた基板定盤４のＺ方向に関する位置情報に基づいて平面を計算し、この計算結果に基づいて防振ユニット１３（エアマウント７２及びボイスコイルモータ７３）の駆動を制御する。また、基板定盤４には、当該基板定盤４とベースプレート６との間の距離を検出する検出装置７８が各防振ユニット１３の近傍に設けられている。検出装置７８の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。 As shown in FIG. 2, the bracket portions 71 and 74, the corner cube 75, and the vibration isolation unit 13 are configured so that the −Y side of the substrate surface plate 4 is approximately in the X-axis direction center, and the + Y side of the substrate surface plate 4 A pair is formed at three locations on both ends in the axial direction, and the support axis S, the drive axis K, and the measurement axis L are arranged on the substantially coaxial line at each location (in FIG. The vibration unit and the + Y side bracket 71 are not shown). Position information regarding the Z direction of the substrate surface plate 4 measured at each position is output to the control device CONT. The control device CONT calculates a plane based on the obtained position information about the Z direction of the substrate surface plate 4 and controls the drive of the image stabilization unit 13 (the air mount 72 and the voice coil motor 73) based on the calculation result. To do. Further, the substrate surface plate 4 is provided with a detection device 78 for detecting the distance between the substrate surface plate 4 and the base plate 6 in the vicinity of each image stabilization unit 13. The detection result of the detection device 78 is output to the control device CONT.

図１に戻って、基板ステージＰＳＴの−Ｘ側の側縁にはＹ軸方向に沿って延設されたＸ移動鏡５１が設けられ、Ｘ移動鏡５１に対向する位置にはレーザ干渉計５０が設けられている。レーザ干渉計５０はＸ移動鏡５１の反射面と投影光学系ＰＬの鏡筒下端に設けられた参照鏡５２とのそれぞれに向けてレーザ光（検出光）を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいてＸ移動鏡５１と参照鏡５２との相対変位を計測することにより、基板ステージＰＳＴ、ひいては感光基板ＰのＸ軸方向における位置を所定の分解能でリアルタイムに検出する。同様に、基板ステージＰＳＴ上の＋Ｙ側の側縁にはＸ軸方向に沿って延設されたＹ移動鏡５３（図１には不図示、図２参照）が設けられ、Ｙ移動鏡５３に対向する位置にはＹレーザ干渉計（不図示）が設けられており、Ｙレーザ干渉計はＹ移動鏡５３の反射面と投影光学系ＰＬの鏡筒下端に設けられた参照鏡（不図示）とのそれぞれに向けてレーザ光を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいてＹ移動鏡と参照鏡との相対変位を計測することにより、基板ステージＰＳＴ、ひいては感光基板ＰのＹ軸方向における位置を所定の分解能でリアルタイムに検出する。レーザ干渉計の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計の検出結果に基づいてリニアモータ３０、４０を介して基板ステージＰＳＴの位置制御（及び速度制御）を行う。 Returning to FIG. 1, an X moving mirror 51 extending along the Y-axis direction is provided at the −X side edge of the substrate stage PST, and a laser interferometer 50 is disposed at a position facing the X moving mirror 51. Is provided. The laser interferometer 50 irradiates laser light (detection light) toward each of the reflection surface of the X movable mirror 51 and the reference mirror 52 provided at the lower end of the projection optical system PL, and the reflected light and the incident light are incident thereon. By measuring the relative displacement between the X moving mirror 51 and the reference mirror 52 based on the interference with light, the position of the substrate stage PST and thus the photosensitive substrate P in the X-axis direction is detected in real time with a predetermined resolution. Similarly, a Y moving mirror 53 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 2) extending along the X-axis direction is provided on the side edge on the + Y side on the substrate stage PST. A Y laser interferometer (not shown) is provided at the facing position, and the Y laser interferometer is a reference mirror (not shown) provided at the reflecting surface of the Y movable mirror 53 and the lower end of the projection optical system PL. And the relative displacement between the Y moving mirror and the reference mirror based on the interference between the reflected light and the incident light, thereby measuring the substrate stage PST and eventually the photosensitive substrate P. A position in the Y-axis direction is detected in real time with a predetermined resolution. The detection result of the laser interferometer is output to the control device CONT, and the control device CONT performs position control (and speed control) of the substrate stage PST via the linear motors 30 and 40 based on the detection result of the laser interferometer.

照明光学系ＩＬは、所定の位置関係で配置されたミラー、可変減光器、ビーム成形光学系、オプティカルインテグレータ、集光光学系、振動ミラー、照明系開口絞り板、ビームスプリッタ、リレーレンズ系、及びブラインド機構（設定装置）等を備えており、リアクションフレーム５の上面に固定された支持コラム７により支持される。ブラインド機構は、レチクルＲ上の照明領域を規定する所定形状の開口部が形成された固定ブラインドと、不要な部分の露光を防止するため、走査露光の開始時及び終了時に可動ブレードにより固定レチクルブラインドによって規定されるマスクＭ上の照明領域を更に制限する可動ブラインドとから構成される。
照明光学系ＩＬより射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。 The illumination optical system IL includes a mirror arranged in a predetermined positional relationship, a variable dimmer, a beam shaping optical system, an optical integrator, a condensing optical system, a vibrating mirror, an illumination system aperture stop plate, a beam splitter, a relay lens system, And a blind mechanism (setting device) or the like, and is supported by a support column 7 fixed to the upper surface of the reaction frame 5. The blind mechanism includes a fixed blind having an opening of a predetermined shape that defines an illumination area on the reticle R, and a fixed reticle blind by a movable blade at the start and end of scanning exposure to prevent exposure of unnecessary portions. And a movable blind that further restricts the illumination area on the mask M defined by.
As the exposure light EL emitted from the illumination optical system IL, for example, far ultraviolet light (g-line, h-line, i-line) emitted from a mercury lamp and far ultraviolet light (wavelength 248 nm) such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm). DUV light), vacuum ultraviolet light (VUV light) such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and F ₂ laser light (wavelength 157 nm), or the like is used.

次に、ステージ装置１のうちマスク定盤３は各コーナーにおいてリアクションフレーム５の段部５ａに防振ユニット８を介してほぼ水平に支持されており、その中央部にマスクＭのパターン像が通過する開口３ａを備えている。防振ユニット８は、防振ユニット１３と同様の構成を有しているが、ここでは詳述を省略する。
マスクステージＭＳＴはマスク定盤３上に設けられており、その中央部にマスク定盤３の開口３ａと連通しマスクＭのパターン像が通過する開口Ｋを備えている。マスクステージＭＳＴ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９が設けられており、マスクステージＭＳＴはエアベアリング９によりマスク定盤３に対して所定のクリアランスを介して浮上支持されている。 Next, the mask surface plate 3 of the stage apparatus 1 is supported almost horizontally on the step portion 5a of the reaction frame 5 through the vibration isolation unit 8 at each corner, and the pattern image of the mask M passes through the center portion thereof. Opening 3a is provided. The anti-vibration unit 8 has the same configuration as the anti-vibration unit 13, but detailed description thereof is omitted here.
The mask stage MST is provided on the mask surface plate 3, and has an opening K that communicates with the opening 3a of the mask surface plate 3 and through which the pattern image of the mask M passes. A plurality of air bearings 9 which are non-contact bearings are provided on the bottom surface of the mask stage MST, and the mask stage MST is supported by the air bearing 9 so as to be levitated with a predetermined clearance from the mask surface plate 3.

図４はマスクステージＭＳＴを有するステージ装置１の概略斜視図である。
図４に示すように、ステージ装置１（マスクステージＭＳＴ）は、マスク定盤３上に設けられたマスク粗動ステージ１６と、マスク粗動ステージ１６上に設けられたマスク微動ステージ１８と、マスク定盤３上において粗動ステージ１６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２０、２０と、マスク定盤３の中央部の上部突出部３ｂの上面に設けられ、Ｙ軸方向に移動する粗動ステージ１６を案内する一対のＹガイド部２４、２４と、粗動ステージ１６上において微動ステージ１８をＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に微小移動可能な一対のＸボイスコイルモータ１７Ｘ及び一対のＹボイスコイルモータ１７Ｙとを備えている。なお、図１では、粗動ステージ１６及び微動ステージ１８を簡略化して１つのステージとして図示している。 FIG. 4 is a schematic perspective view of the stage apparatus 1 having the mask stage MST.
As shown in FIG. 4, the stage apparatus 1 (mask stage MST) includes a mask coarse movement stage 16 provided on the mask surface plate 3, a mask fine movement stage 18 provided on the mask coarse movement stage 16, and a mask. Provided on the upper surface of a pair of Y linear motors 20 and 20 capable of moving the coarse movement stage 16 in the Y-axis direction with a predetermined stroke on the surface plate 3 and the upper protrusion 3b at the center of the mask surface plate 3, A pair of Y guide portions 24, 24 for guiding the coarse movement stage 16 moving in the direction, and a pair of X voice coils capable of fine movement of the fine movement stage 18 in the X axis, Y axis, and θZ directions on the coarse movement stage 16 A motor 17X and a pair of Y voice coil motors 17Y are provided. In FIG. 1, the coarse movement stage 16 and the fine movement stage 18 are simplified and illustrated as one stage.

Ｙリニアモータ２０のそれぞれは、マスク定盤３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２１と、この固定子２１に対応して設けられ、連結部材２３を介して粗動ステージ１６に固定された磁石ユニットからなる可動子２２とを備えている。そして、これら固定子２１及び可動子２２によりムービングマグネット型のリニアモータ２０が構成されており、可動子２２が固定子２１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１６（マスクステージＭＳＴ）がＹ軸方向に移動する。固定子２１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１９によりマスク定盤３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１６の＋Ｙ方向の移動に応じて固定子２１が−Ｙ方向に移動する。この固定子２１の移動により粗動ステージ１６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。なお、固定子２１は、マスク定盤３に変えてリアクションフレーム５に設けられてもよい。固定子２１をリアクションフレーム５に設ける場合にはエアベアリング１９を省略し、固定子２１をリアクションフレーム５に固定して粗動ステージ１６の移動により固定子２１に作用する反力をリアクションフレーム５を介して床に逃がしてもよい。 Each of the Y linear motors 20 is provided corresponding to the pair of stators 21 including a coil unit (armature unit) provided on the mask surface plate 3 so as to extend in the Y-axis direction. And a mover 22 composed of a magnet unit fixed to the coarse movement stage 16 via a connecting member 23. The stator 21 and the mover 22 constitute a moving magnet type linear motor 20, and the mover 22 is driven by electromagnetic interaction with the stator 21, whereby the coarse movement stage 16 (mask Stage MST) moves in the Y-axis direction. Each of the stators 21 is levitated and supported with respect to the mask surface plate 3 by a plurality of air bearings 19 which are non-contact bearings. For this reason, the stator 21 moves in the −Y direction according to the movement of the coarse movement stage 16 in the + Y direction according to the law of conservation of momentum. The movement of the stator 21 cancels out the reaction force accompanying the movement of the coarse movement stage 16 and can prevent the change in the position of the center of gravity. The stator 21 may be provided on the reaction frame 5 in place of the mask surface plate 3. When the stator 21 is provided on the reaction frame 5, the air bearing 19 is omitted, the stator 21 is fixed to the reaction frame 5, and the reaction force acting on the stator 21 due to the movement of the coarse movement stage 16 is applied to the reaction frame 5. You may escape to the floor.

Ｙガイド部２４のそれぞれは、Ｙ軸方向に移動する粗動ステージ１６を案内するものであって、マスク定盤３の中央部に形成された上部突出部３ｂ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１６とＹガイド部２４、２４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１６はＹガイド部２４に対して非接触で支持されている。 Each of the Y guide portions 24 guides the coarse movement stage 16 moving in the Y-axis direction, and extends in the Y-axis direction on the upper surface of the upper protruding portion 3b formed at the center portion of the mask surface plate 3. It is fixed to. In addition, an air bearing (not shown) that is a non-contact bearing is provided between the coarse movement stage 16 and the Y guide parts 24, 24, and the coarse movement stage 16 is supported in a non-contact manner with respect to the Y guide part 24. Has been.

微動ステージ１８は不図示のバキュームチャックを介してマスクＭを吸着保持する。微動ステージ１８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２５ａ、２５ｂが固定され、微動ステージ１８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２６が固定されている。そして、これら移動鏡２５ａ、２５ｂ、２６に対して測長ビームを照射する３つのレーザ干渉計（いずれも不図示）が各移動鏡との距離を計測することにより、マスクステージＭＳＴ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ＣＯＮＴはこれらレーザ干渉計の検出結果に基づいて、Ｙリニアモータ２０、Ｘボイスコイルモータ１７Ｘ、及びＹボイスコイルモータ１７Ｙを含む各モータを駆動し、微動ステージ１８に支持されているマスクＭ（マスクステージＭＳＴ）の位置制御（及び／または速度制御）を行う。 The fine movement stage 18 sucks and holds the mask M via a vacuum chuck (not shown). A pair of Y moving mirrors 25a and 25b made of a corner cube is fixed to the end of the fine movement stage 18 in the + Y direction, and an X movement made of a plane mirror extending in the Y-axis direction is attached to the end of the fine movement stage 18 in the -X direction. A mirror 26 is fixed. Then, three laser interferometers (all not shown) that irradiate the measuring beams to the movable mirrors 25a, 25b, and 26 measure the distances from the movable mirrors, so that the X axis of the mask stage MST, The Y axis and the position in the θZ direction are detected with high accuracy. Based on the detection results of these laser interferometers, the control device CONT drives each motor including the Y linear motor 20, the X voice coil motor 17X, and the Y voice coil motor 17Y, and a mask M supported by the fine movement stage 18. Position control (and / or speed control) of (mask stage MST) is performed.

図１に戻って、開口Ｋ及び開口３ａを通過したマスクＭのパターン像は投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬは複数の光学素子により構成され、これら光学素子は鏡筒で支持されている。投影光学系ＰＬは、例えば１／４又は１／５の投影倍率を有する縮小系である。なお、投影光学系ＰＬとしては等倍系あるいは拡大系のいずれでもよい。
鏡筒定盤１２の下面には、上述したコーナーキューブ７５と対向する位置に３つのレーザ干渉計４５ｂが、基板定盤４とのＺ方向の相対位置を検出するための検出装置として固定されている（ただし、図１においてはこれらのレーザ干渉計のうち２つが代表的に示されている）。このため、上記３つのレーザ干渉計４５ｂによって基板定盤４の異なる３点のＺ位置が鏡筒定盤１２を基準としてそれぞれ計測される。 Returning to FIG. 1, the pattern image of the mask M that has passed through the opening K and the opening 3a is incident on the projection optical system PL. Projection optical system PL is composed of a plurality of optical elements, and these optical elements are supported by a lens barrel. The projection optical system PL is a reduction system having a projection magnification of, for example, 1/4 or 1/5. The projection optical system PL may be either an equal magnification system or an enlargement system.
Three laser interferometers 45b are fixed to the lower surface of the lens barrel surface plate 12 as a detection device for detecting the relative position in the Z direction with respect to the substrate surface plate 4 at a position facing the corner cube 75 described above. (However, two of these laser interferometers are typically shown in FIG. 1). Therefore, three different Z positions on the substrate surface plate 4 are measured by the three laser interferometers 45b with reference to the lens barrel surface plate 12, respectively.

そして、投影光学系ＰＬは、リアクションフレーム５の段部５ｂに防振ユニット１１を介してほぼ水平に支持された鏡筒定盤１２にフランジ部１０を係合している。防振ユニット１１は、防振ユニット１３と同様の構成を有し直列配置されたエアマウント（第２気体室）２６とボイスコイルモータ（第２駆動装置）２７とから構成されている。エアマウント２６の内部空間は、下部支持フレーム５ｄに設けられたエア室（第３気体室）２８と配管２９を介して連通している。 In the projection optical system PL, the flange portion 10 is engaged with the lens barrel surface plate 12 supported substantially horizontally by the step portion 5b of the reaction frame 5 via the vibration isolation unit 11. The anti-vibration unit 11 includes an air mount (second gas chamber) 26 and a voice coil motor (second drive device) 27 that have the same configuration as the anti-vibration unit 13 and are arranged in series. The internal space of the air mount 26 communicates with an air chamber (third gas chamber) 28 provided in the lower support frame 5d through a pipe 29.

下部支持フレーム５ｄは、例えば鋳造による鋳物として、図５に示すように、枠部７７ａ及び脚部７７ｂからなる炬燵状に形成されたものであり、枠部７７ａ及び脚部７７ｂには軽量化を図るための肉抜き部（凹部）７７ｃが強度低下を招かない範囲でそれぞれ複数形成されている。下部支持フレーム５ｄの材料としては、インバーや、ねずみ鋳鉄（FC）、ダクタイル鋳鉄（FCD）等の鋳鉄、ステンレス等を用いることができる。そして、エア室２８は、これらの肉抜き部７７ｃの中、エアマウント２６の配置に応じたものが適宜選択される。 As shown in FIG. 5, the lower support frame 5d is formed in a bowl shape including a frame portion 77a and a leg portion 77b as shown in FIG. 5, and the frame portion 77a and the leg portion 77b are reduced in weight. A plurality of lightening portions (concave portions) 77c for the purpose of forming are formed in a range that does not cause a decrease in strength. As a material of the lower support frame 5d, invar, cast iron such as gray cast iron (FC) or ductile cast iron (FCD), stainless steel, or the like can be used. The air chamber 28 is appropriately selected according to the arrangement of the air mount 26 among the thinned portions 77c.

続いて上記の構成の露光装置ＥＸの中、ステージ装置２の動作について以下に説明する。基板ステージＰＳＴをＹ方向に移動させる際には、Ｙリニアモータ３０の可動子３２が固定子３１に沿って移動し、また基板ステージＰＳＴをＸ方向に移動させる際にはＸリニアモータ４０の可動子４２が固定子４１（Ｘガイドステージ３５）に沿って移動する。 Next, the operation of the stage apparatus 2 in the exposure apparatus EX having the above configuration will be described below. When the substrate stage PST is moved in the Y direction, the mover 32 of the Y linear motor 30 is moved along the stator 31, and when the substrate stage PST is moved in the X direction, the X linear motor 40 is moved. The child 42 moves along the stator 41 (X guide stage 35).

このとき、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージの移動に伴う重心の変化による影響をキャンセルするためのカウンターフォースを防振ユニット１３に対してフィードフォワードで与え、この力を発生するようにエアマウント７２およびボイスコイルモータ７３を駆動する。また、基板ステージＰＳＴと基板定盤４との摩擦が零でない等の理由で、基板定盤４の６自由度方向の微少な振動が残留した場合にも、上記残留振動を除去すべく、エアマウント７２およびボイスコイルモータ７３をフィードバック制御する。 At this time, the control device CONT gives a counterforce for canceling the influence of the change in the center of gravity accompanying the movement of the substrate stage to the image stabilization unit 13 in a feedforward manner, and generates the force so as to generate the force. The voice coil motor 73 is driven. Further, even if minute vibrations in the direction of 6 degrees of freedom of the substrate surface plate 4 remain because the friction between the substrate stage PST and the substrate surface plate 4 is not zero, in order to remove the residual vibration, The mount 72 and the voice coil motor 73 are feedback-controlled.

具体的には、防振ユニット１３の負担すべき重量が増えたときには、エアマウント７２において、エア圧調整装置６４により所定圧力（例えば１０ｋＰａ）のエアがエア室６１の内部空間に充填され、ピストン６２及び架台４ａを介して基板定盤４のブラケット部７１を支持する際の支持力を増すことができる。 Specifically, when the weight to be borne by the vibration isolating unit 13 increases, in the air mount 72, air of a predetermined pressure (for example, 10 kPa) is filled in the internal space of the air chamber 61 by the air pressure adjusting device 64, and the piston It is possible to increase the supporting force when supporting the bracket portion 71 of the substrate surface plate 4 via the support 62 and the gantry 4a.

また、エアマウント７２の支持力で不足する重量増加についてはボイスコイルモータ７３を駆動して基板定盤４のブラケット部７１に推力を付与することで、不足する支持力を負担することになる。このとき、制御装置ＣＯＮＴは、Ｚ干渉計４５ｂにより３ヶ所で計測された基板定盤４表面のＺ方向の位置で設定される平面を計算し、得られた平面に基づいてエアマウント７２及びボイスコイルモータ７３の駆動を制御する。ここで、本実施の形態では、エアマウント７２の支持軸Ｓ及びボイスコイルモータ７３の駆動軸Ｋが略同軸線上に配置されているため、エアマウント７２の推力とボイスコイルモータ７３の推力とが合力となり同軸でない場合のようなモーメント力を生じさせない。また、コーナーキューブ７５を用いたＺ干渉計４５ｂの計測軸Ｌもまた上記支持軸Ｓ及び駆動軸Ｋと略同軸線上に配置されているため、Ｚ干渉計４５ｂの計測結果には、推力軸上の定盤４の変形が正確に反映されることになる。 Further, with respect to the weight increase that is insufficient due to the support force of the air mount 72, the voice coil motor 73 is driven to apply thrust to the bracket portion 71 of the substrate surface plate 4, thereby bearing the insufficient support force. At this time, the control device CONT calculates the plane set at the position in the Z direction on the surface of the substrate surface plate 4 measured at three points by the Z interferometer 45b, and based on the obtained plane, the air mount 72 and the voice The drive of the coil motor 73 is controlled. Here, in the present embodiment, since the support shaft S of the air mount 72 and the drive shaft K of the voice coil motor 73 are arranged on a substantially coaxial line, the thrust of the air mount 72 and the thrust of the voice coil motor 73 are the same. The resultant force will not cause moment force as in the case of non-coaxial. In addition, since the measurement axis L of the Z interferometer 45b using the corner cube 75 is also arranged on the substantially coaxial line with the support axis S and the drive axis K, the measurement result of the Z interferometer 45b includes the thrust axis. The deformation of the surface plate 4 is accurately reflected.

また、エアマウント７２及びボイスコイルモータ７３の推力によりブラケット部７１が変形した場合でも、コーナーキューブ７５はブラケット部７１と分離して配置されたブラケット部７４に設置されているため、Ｚ干渉計４５ｂはブラケット部７１の変形の影響を受けることなく、主として基板ステージＰＳＴの移動（位置）に伴う基板定盤４表面の変形に応じた位置情報を計測して平面を設定することができる。 Further, even when the bracket portion 71 is deformed by the thrust of the air mount 72 and the voice coil motor 73, the corner cube 75 is installed in the bracket portion 74 arranged separately from the bracket portion 71, so that the Z interferometer 45b. Without being influenced by the deformation of the bracket portion 71, it is possible to set the plane by measuring position information according to the deformation of the surface of the substrate surface plate 4 mainly accompanying the movement (position) of the substrate stage PST.

さらに、基板定盤４の残留振動に関しては、振動センサ群の検出結果に基づいて、重心変化時と同様にエアマウント７２及びボイスコイルモータ７３を駆動することで残留振動をアクティブに制振し、基板定盤４に伝わる微振動をマイクロＧ（Ｇは重力加速度）レベルで絶縁する。そして、防振ユニット１３の負担すべき重量が減り、エアマウント７２内の圧力を減圧する際には、エア圧調整装置６４により内部空間８３からエアを排出すればよい。
このように、基板定盤４の変形を正確に計測し、この変形に応じた推力でエアマウント７２及びボイスコイルモータ７３を駆動することで基板定盤４（すなわち感光基板Ｐ）のＺ方向の位置及び姿勢が所定の状態に維持される。 Further, regarding the residual vibration of the substrate surface plate 4, based on the detection result of the vibration sensor group, the residual vibration is actively suppressed by driving the air mount 72 and the voice coil motor 73 in the same manner as when the center of gravity changes. The minute vibration transmitted to the substrate surface plate 4 is insulated at a micro G (G is gravitational acceleration) level. Then, the weight to be borne by the vibration isolation unit 13 is reduced, and when the pressure in the air mount 72 is reduced, the air pressure adjusting device 64 may discharge the air from the internal space 83.
In this way, the deformation of the substrate surface plate 4 is accurately measured, and the air mount 72 and the voice coil motor 73 are driven with a thrust according to the deformation, so that the substrate surface plate 4 (that is, the photosensitive substrate P) in the Z direction. The position and posture are maintained in a predetermined state.

続いて、上記の構成の露光装置ＥＸにおける露光動作について説明する。
不図示のレチクル顕微鏡および不図示のオフアクシス・アライメントセンサ等を用いたレチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業が行われ、その後アライメントセンサを用いた感光基板Ｐのファインアライメント（ＥＧＡ；エンハンスト・グローバル・アライメント等）が終了し、感光基板Ｐ上の複数のショット領域の配列座標が求められる。そして、アライメント結果に基づいてレーザ干渉計５０の計測値をモニタしつつ、リニアモータ３０、４０を制御して感光基板Ｐの第１ショットの露光のための走査開始位置に基板ステージＰＳＴを移動する。そして、リニアモータ２０、３０を介してマスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとのＹ方向の走査を開始し、両ステージＭＳＴ、ＰＳＴがそれぞれの目標走査速度に達すると、ブラインド機構の駆動により設定された露光用照明光によってマスクＭのパターン領域が照明され、走査露光が開始される。 Next, an exposure operation in the exposure apparatus EX having the above configuration will be described.
Preparatory work such as reticle alignment and baseline measurement using a reticle microscope (not shown) and an off-axis alignment sensor (not shown) is performed, and then fine alignment (EGA; Enhanced Global) of the photosensitive substrate P using the alignment sensor (Alignment etc.) is completed, and arrangement coordinates of a plurality of shot areas on the photosensitive substrate P are obtained. Then, while monitoring the measurement value of the laser interferometer 50 based on the alignment result, the linear motors 30 and 40 are controlled to move the substrate stage PST to the scanning start position for the exposure of the first shot of the photosensitive substrate P. . Then, scanning in the Y direction of the mask stage MST and the substrate stage PST is started via the linear motors 20 and 30, and when both the stages MST and PST reach their target scanning speeds, they are set by driving the blind mechanism. The pattern area of the mask M is illuminated by the exposure illumination light, and scanning exposure is started.

この走査露光時には、マスクステージＭＳＴのＹ方向の移動速度と、基板ステージＰＳＴのＹ方向の移動速度とが投影光学系ＰＬの投影倍率（１／５倍あるいは１／４倍）に応じた速度比に維持されるように、リニアモータ２０、３０を介してマスクステージＭＳＴおよび基板ステージＰＳＴを同期制御する。基板ステージＰＳＴの移動に伴って基板定盤４に変形が生じる場合には、上述したように、防振ユニット１３を制御して定盤４の変形を補正することで、感光基板Ｐの表面位置を投影光学系ＰＬの焦点位置に位置決めすることができる。 During this scanning exposure, the moving speed in the Y direction of the mask stage MST and the moving speed in the Y direction of the substrate stage PST are speed ratios corresponding to the projection magnification (1/5 or 1/4) of the projection optical system PL. Thus, the mask stage MST and the substrate stage PST are synchronously controlled via the linear motors 20 and 30 so as to be maintained. When the substrate surface plate 4 is deformed with the movement of the substrate stage PST, the surface position of the photosensitive substrate P is corrected by controlling the image stabilizing unit 13 to correct the deformation of the surface plate 4 as described above. Can be positioned at the focal position of the projection optical system PL.

また、鏡筒定盤１２の残留振動に関しては、ステージ移動に伴う重心変化時と同様にエアマウント２６及びボイスコイルモータ２７を駆動することで残留振動をアクティブに制振し、下部支持フレーム５ｄを介して鏡筒定盤２５（投影光学系ＰＬ）に伝わる微振動をマイクロＧ（Ｇは重力加速度）レベルで絶縁する。
このとき、エアマウント２６の空気バネとしての容積に、エア室２８の容積が加わることでバネ定数が小さくなるため、低剛性の空気バネとして機能することになる。
そして、マスクＭのパターン領域の異なる領域が照明光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、感光基板Ｐ上の第１ショットの走査露光が完了する。これにより、マスクＭのパターンが投影光学系ＰＬを介して感光基板Ｐ上の第１ショット領域に縮小転写される。 As for the residual vibration of the lens barrel surface plate 12, the residual vibration is actively suppressed by driving the air mount 26 and the voice coil motor 27 in the same manner as when the center of gravity changes due to the stage movement, and the lower support frame 5d is moved. The micro vibration transmitted to the lens barrel surface plate 25 (projection optical system PL) through the micro G (G is gravitational acceleration) level is insulated.
At this time, since the spring constant is reduced by adding the volume of the air chamber 28 to the volume of the air mount 26 as an air spring, the air mount 26 functions as a low-rigidity air spring.
Then, different areas of the pattern area of the mask M are sequentially illuminated with illumination light, and the illumination of the entire pattern area is completed, whereby the scanning exposure of the first shot on the photosensitive substrate P is completed. Thereby, the pattern of the mask M is reduced and transferred to the first shot area on the photosensitive substrate P via the projection optical system PL.

以上のように、本実施の形態では、エアマウント７２の支持軸線Ｓ、ボイスコイルモータ７３の駆動軸線Ｋ及び計測装置７６の計測軸線Ｌが略同軸線上に配置されているので、エアマウント７２の推力とボイスコイルモータ７３の推力とが合力となりモーメント力を生じさせず、コーナーキューブ７５を用いたＺ干渉計４５ｂの計測軸Ｌもまた上記支持軸Ｓ及び駆動軸Ｋと略同軸線上に配置されているため、推力軸上の定盤４の変形が正確に反映された位置情報を計測することができる。従って、基板定盤４の変形に応じた再現性のある適切な補正を行うことが可能になり、フォーカス性能を悪化させることなくパターン転写精度を維持することができる。 As described above, in the present embodiment, the support axis S of the air mount 72, the drive axis K of the voice coil motor 73, and the measurement axis L of the measuring device 76 are arranged on a substantially coaxial line. The thrust force and the thrust force of the voice coil motor 73 are combined to generate no moment force, and the measurement axis L of the Z interferometer 45b using the corner cube 75 is also arranged on the substantially coaxial line with the support shaft S and the drive shaft K. Therefore, position information in which the deformation of the surface plate 4 on the thrust axis is accurately reflected can be measured. Therefore, it becomes possible to perform appropriate reproducible correction according to the deformation of the substrate surface plate 4, and the pattern transfer accuracy can be maintained without deteriorating the focus performance.

加えて、本実施の形態では、エアマウント７２及びボイスコイルモータ７３の推力が加わるブラケット部７１と、コーナーキューブ７５が設置されるブラケット部７４とが分離して設けられているので、付与された推力によりブラケット部７１が変形した場合でも、この変形の影響を受けることなく基板定盤４の位置情報を計測して基板定盤４の変形に応じた適切な補正を行うことが可能になり、フォーカス性能を悪化させることなくパターン転写精度を維持することができる。特に、本実施の形態では、ブラケット部７４を定盤４の端部から延出して設けているので、基板ステージＰＳＴの移動ストロークを減少させる等の悪影響を及ぼすことなく正確な位置計測が可能となる。 In addition, in the present embodiment, the bracket portion 71 to which the thrust of the air mount 72 and the voice coil motor 73 is applied and the bracket portion 74 on which the corner cube 75 is installed are provided separately. Even when the bracket portion 71 is deformed by thrust, it is possible to measure the position information of the substrate surface plate 4 without being affected by the deformation, and perform appropriate correction according to the deformation of the substrate surface plate 4, Pattern transfer accuracy can be maintained without degrading the focus performance. In particular, in the present embodiment, since the bracket portion 74 is provided so as to extend from the end portion of the surface plate 4, accurate position measurement is possible without adversely affecting the movement stroke of the substrate stage PST. Become.

また、本実施の形態では、エアマウント２６の内部空間をエア室２８と連通させているので、エアマウント２６を低剛性の空気バネとして機能させることができる。さらに、エアマウント２６を下部支持フレーム５ｄに形成しているので、エア室形成用の部材を別途設ける必要がなくなり、装置の大型化を防止することができる。しかも、本実施の形態では、下部支持フレーム５ｄを上部支持フレーム５ｃと分離しているので、一体で製造する場合と比較してリアクションフレーム５の製造を容易にすることが可能となっている。 In the present embodiment, since the internal space of the air mount 26 is communicated with the air chamber 28, the air mount 26 can function as a low-rigidity air spring. Further, since the air mount 26 is formed on the lower support frame 5d, it is not necessary to separately provide a member for forming the air chamber, and the apparatus can be prevented from being enlarged. Moreover, in the present embodiment, since the lower support frame 5d is separated from the upper support frame 5c, the reaction frame 5 can be easily manufactured as compared with a case where the lower support frame 5d is manufactured integrally.

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。
例えば、上記実施の形態では、エアマウント７２の支持軸線Ｓ、ボイスコイルモータ７３の駆動軸線Ｋ及び計測装置７６の計測軸線Ｌを略同軸線上に配置し、且つエアマウント７２及びボイスコイルモータ７３の推力が付与されるブラケット部７１とコーナーキューブ７５が設置されるブラケット部７４とを分離する構成としたが、これに限定されるものではなく、支持軸線Ｓ、駆動軸線Ｋ及び計測軸線Ｌを略同軸線上に配置した場合には、同一のブラケット部に推力を付与し、且つコーナーキューブ７５を設置してもよい。この場合、ブラケット部の強度によっては定盤本体に対して変形が大きくなるが、付与した推力に応じた再現性のある変形となるため、予め推力と変形との相関関係を求めておき、計測装置７６の計測結果を上記相関関係に基づいて補正すれば、定盤４の位置情報を正確に検出することができる。 As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the examples. It is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs to.
For example, in the above embodiment, the support axis S of the air mount 72, the drive axis K of the voice coil motor 73, and the measurement axis L of the measuring device 76 are arranged on a substantially coaxial line, and the air mount 72 and the voice coil motor 73 The bracket portion 71 to which thrust is applied and the bracket portion 74 on which the corner cube 75 is installed are separated from each other. However, the present invention is not limited to this, and the support axis S, the drive axis K, and the measurement axis L are substantially omitted. When arranged on the coaxial line, thrust may be applied to the same bracket portion and the corner cube 75 may be installed. In this case, depending on the strength of the bracket part, the deformation of the platen body becomes large, but since it becomes a reproducible deformation according to the applied thrust, the correlation between the thrust and the deformation is obtained in advance and measured. If the measurement result of the device 76 is corrected based on the correlation, the position information of the surface plate 4 can be accurately detected.

同様に、エアマウント７２及びボイスコイルモータ７３の推力が付与されるブラケット部７１とコーナーキューブ７５が設置されるブラケット部７４とを分離した場合には、計測軸線Ｌは必ずしも支持軸線Ｓ、駆動軸線Ｋと略同軸線上に配置する必要はなく離間した位置にあってもよい。この場合も、離間した軸線間の距離と、この距離に起因して計測される定盤の位置情報との相関関係を予め求めておき、計測装置７６の計測結果を上記相関関係に基づいて補正すれば、定盤４の位置情報を正確に検出することができる。 Similarly, when the bracket portion 71 to which the thrust of the air mount 72 and the voice coil motor 73 is applied and the bracket portion 74 on which the corner cube 75 is installed are separated, the measurement axis L is not necessarily the support axis S and the drive axis. It is not necessary to arrange on K and a substantially coaxial line, and it may exist in the position spaced apart. Also in this case, a correlation between the distance between the separated axes and the position information of the surface plate measured due to this distance is obtained in advance, and the measurement result of the measuring device 76 is corrected based on the correlation. Then, the position information of the surface plate 4 can be accurately detected.

また、上記実施の形態では、本発明のステージ装置を基板ステージ側に適用する構成としたが、これに限られず、マスクステージ側や投影光学系ＰＬを支持する鏡筒定盤に対して適用することも可能である。 In the above embodiment, the stage apparatus of the present invention is applied to the substrate stage side. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to the mask stage side and the lens barrel surface plate that supports the projection optical system PL. It is also possible.

なお、上記各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。 The substrate P in each of the above embodiments is not only a semiconductor wafer for manufacturing a semiconductor device, but also a glass substrate for a display device, a ceramic wafer for a thin film magnetic head, or an original mask or reticle used in an exposure apparatus. (Synthetic quartz, silicon wafer) or the like is applied.

露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明は基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。 As the exposure apparatus EX, in addition to the step-and-scan type scanning exposure apparatus (scanning stepper) that scans and exposes the pattern of the mask M by moving the mask M and the substrate P synchronously, the mask M and the substrate P Can be applied to a step-and-repeat type projection exposure apparatus (stepper) in which the pattern of the mask M is collectively exposed while the substrate P is stationary and the substrate P is sequentially moved stepwise. The present invention can also be applied to a step-and-stitch type exposure apparatus that partially transfers at least two patterns on the substrate P.

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号公報などに開示されているツインステージ型の露光装置にも適用できる。 The present invention can also be applied to a twin stage type exposure apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-163099, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-214783, and Japanese Translation of PCT International Publication No. 2000-505958.

露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。 The type of the exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element that exposes a semiconductor element pattern on the substrate P, but an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD). ) Or an exposure apparatus for manufacturing reticles or masks.

基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用いる場合は、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ＰＳＴ、ＭＳＴ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。 When using a linear motor (see USP5,623,853 or USP5,528,118) for the substrate stage PST and mask stage MST, use either an air levitation type using air bearings or a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force. Also good. Each stage PST, MST may be a type that moves along a guide, or may be a guideless type that does not have a guide.

各ステージＰＳＴ、ＭＳＴの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージＰＳＴ、ＭＳＴを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージＰＳＴ、ＭＳＴに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージＰＳＴ、ＭＳＴの移動面側に設ければよい。 As a driving mechanism for each stage PST, MST, a planar motor that drives each stage PST, MST by electromagnetic force with a magnet unit having a two-dimensionally arranged magnet and an armature unit having a two-dimensionally arranged coil facing each other is provided. It may be used. In this case, either one of the magnet unit and the armature unit may be connected to the stages PST and MST, and the other of the magnet unit and the armature unit may be provided on the moving surface side of the stages PST and MST.

基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬ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。
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬ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。 As described in JP-A-8-166475 (USP 5,528,118), the reaction force generated by the movement of the substrate stage PST is not transmitted to the projection optical system PL, and mechanically using a frame member. You may escape to (earth).
As described in JP-A-8-330224 (USP 5,874,820), the reaction force generated by the movement of the mask stage MST is not transmitted to the projection optical system PL. You may escape to (earth). Further, as described in JP-A-8-63231 (USP 6,255,796), the reaction force may be processed using a momentum conservation law.

本願実施形態の露光装置ＥＸ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。 The exposure apparatus EX according to the embodiment of the present application is manufactured by assembling various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Is done. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図６に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（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）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。 As shown in FIG. 6, a microdevice such as a semiconductor device includes a step 201 for designing a function / performance of the microdevice, a step 202 for manufacturing a mask (reticle) based on the design step, and a substrate as a base material of the device. Manufacturing step 203, exposure processing step 204 for exposing the mask pattern onto the substrate by the exposure apparatus EX of the above-described embodiment, device assembly step (including dicing process, bonding process, packaging process) 205, inspection step 206, etc. It is manufactured after.

本発明のステージ装置を備えた露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one Embodiment of the exposure apparatus provided with the stage apparatus of this invention. 同ステージ装置の概略的な斜視図である。It is a schematic perspective view of the stage apparatus. 防振ユニットに支持され、コーナーキューブが設置された定盤の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the surface plate in which the corner cube was installed supported by the vibration proof unit. マスクステージを有するステージ装置の一実施形態を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows one Embodiment of a stage apparatus which has a mask stage. リアクションフレームを構成する下部支持フレームの外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the lower support frame which comprises a reaction frame. 半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows an example of the manufacturing process of a semiconductor device.

Explanation of symbols

ＥＸ露光装置
Ｋ駆動軸線
Ｌ計測軸線
Ｍマスク（レチクル）
ＭＳＴマスクステージ（レチクルステージ）
Ｐ感光基板（基板、ウエハ）
ＰＬ投影光学系
ＰＳＴ基板ステージ（移動体）
Ｓ支持軸線
２ステージ装置
４基板定盤（定盤）
５ｄ下部支持フレーム（支持フレーム）
２８エア室（第３気体室）
７１ブラケット部（第１部分）
７２エアマウント（気体室）
７３ボイスコイルモータ（駆動装置）
７４ブラケット部（第２部分）
７６計測装置
EX exposure equipment K Drive axis L Measurement axis M Mask (reticle)
MST mask stage (reticle stage)
P Photosensitive substrate (substrate, wafer)
PL projection optical system PST substrate stage (moving body)
S Support axis 2 Stage device 4 Substrate surface plate (surface plate)
5d Lower support frame (support frame)
28 Air chamber (third gas chamber)
71 Bracket (first part)
72 Air mount (gas chamber)
73 Voice coil motor (drive device)
74 Bracket (second part)
76 Measuring device

Claims

A stage apparatus having a surface plate for supporting a moving body,
A gas chamber filled with a gas of a predetermined pressure and supporting the surface plate along the support axis extending in the first direction with the gas;
A drive device for driving the surface plate by electromagnetic force along a drive axis extending along the first direction;
A measuring device that measures positional information of the surface plate along a measurement axis extending along the first direction;
A stage apparatus, wherein the support axis, the drive axis, and the measurement axis are arranged on a substantially coaxial line.

The stage apparatus according to claim 1, wherein
A plurality of the gas chamber, the driving device and the measuring device are provided as a set,
A stage apparatus characterized in that the support axis, the drive axis, and the measurement axis are arranged on a substantially coaxial line in each of the plurality of sets.

A stage apparatus comprising a surface plate that supports a moving body, a driving device that drives the surface plate in a first direction, and a measurement device that measures positional information of the surface plate in the first direction,
The surface plate has a first portion to which a driving force of the driving device is applied, and a second portion that is provided separately from the first portion and in which the position information is measured. .

The stage apparatus according to claim 3, wherein
The stage device, wherein the first portion and the second portion are disposed along the first direction with a gap therebetween.

The stage apparatus according to claim 3 or 4,
The stage device, wherein the first portion and the second portion are provided to extend from an end portion of the surface plate body.

In the stage apparatus in any one of Claim 1 to 5,
The stage device characterized in that the first direction is a direction substantially orthogonal to a support surface of the surface plate that supports the movable body.

In an exposure apparatus that exposes a mask pattern held on a mask stage to a substrate held on a substrate stage via a projection optical system,
An exposure apparatus using the stage apparatus according to claim 1 as at least one of the mask stage and the substrate stage.

The exposure apparatus according to claim 7, wherein
The projection optical system is supported by a support frame via a second gas chamber filled with a gas having a predetermined pressure and a second driving device that drives the projection optical system along the first direction,
The exposure apparatus, wherein the support frame has a third gas chamber communicating with the second gas chamber.

The exposure apparatus according to claim 7 or 8,
The exposure apparatus is characterized by measuring relative position information between the projection optical system in the first direction and the surface plate.