明 細 書 Specification
ステージ装置及び露光装置、並びにデバイス製造方法 Stage apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
技術分野 Technical field
[0001] 本発明は、ステージ装置及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳 しくは、物体が載置され 2次元面内で移動可能なステージを有するステージ装置及 び該ステージ装置を具備する露光装置、並びに前記露光装置を用いるデバイス製 造方法に関する。 The present invention relates to a stage apparatus, an exposure apparatus, and a device manufacturing method, and more particularly, to a stage apparatus having a stage on which an object is mounted and movable in a two-dimensional plane, and including the stage apparatus. The present invention relates to an exposure apparatus that performs, and a device manufacturing method using the exposure apparatus.
背景技術 Background art
[0002] 半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフイエ程では、マスク又は レチクル (以下「レチクル」と総称する)に形成されたパターンを投影光学系を介して レジスト等が塗布されたウェハ又はガラスプレート等の感光物体(以下、「ウェハ」と総 称する)上に転写するステップ 'アンド'リピート方式の縮小投影露光装置(いわゆるス テツパ)や、このステツパに改良をカ卩えたステップ'アンド'スキャン方式の走査型投影 露光装置(レヽわゆるスキャニング'ステツパ)などが主として用いられている。 [0002] In a lithographic process for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, or the like, a resist or the like is applied to a pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as a "reticle") via a projection optical system. Step of transferring onto a photosensitive object such as a wafer or a glass plate (hereinafter, collectively referred to as “wafer”). 'And' a repeat type reduction projection exposure apparatus (so-called stepper), or a step which has been improved to this stepper. An AND'scan type scanning projection exposure apparatus (retro scanning 'stepper) or the like is mainly used.
[0003] ステツパなどの投影露光装置では、被露光物体であるウェハを保持して 2次元移動 するステージと、このステージを駆動する駆動機構とを備えたステージ装置が用いら れている。近年、ステージ装置としては、リニアモータを駆動源として有するリニアモ ータ方式のステージ装置が主流となってレ、る。このリニアモータ方式のステージ装置 としては、ステージを第 1軸方向に駆動する第 1軸リニアモータと、該第 1軸リニアモー タとステージとを一体的に、第 1軸に直交する第 2軸方向に駆動する一対の第 2軸リ ユアモータとを備えた、 2軸駆動リニアモータ方式のステージ装置が比較的多く用い られている。この場合、第 1軸リニアモータの固定子とステージとの第 2軸方向に関す る位置関係は、両者間に設けられた気体静圧軸受けあるいは磁気軸受けにより略一 定に維持される。 [0003] In a projection exposure apparatus such as a stepper, a stage apparatus including a stage that holds a wafer as an object to be exposed and moves two-dimensionally and a drive mechanism that drives the stage is used. In recent years, as a stage device, a linear motor type stage device having a linear motor as a driving source has become mainstream. This linear motor type stage device includes a first axis linear motor that drives the stage in a first axis direction, and a second axis direction that is orthogonal to the first axis and is integrated with the first axis linear motor and the stage. A two-axis drive linear motor type stage device having a pair of second-axis drive motors that are driven in parallel is relatively frequently used. In this case, the positional relationship between the stator of the first axis linear motor and the stage in the second axis direction is maintained substantially constant by the gas static pressure bearing or the magnetic bearing provided therebetween.
[0004] 従来の 2軸駆動リニアモータ方式のステージ装置では、各第 2軸リニアモータとして 、例えば、床面上に設置された支持部材あるいは防振台などによりその両端部を支 持された固定子としてのリニアガイドと、該リニアガイドとの間の電磁相互作用によつ
て発生する電磁力によりリニアガイドの長手方向に移動する可動子としてのスライダと を有するものが用いられている。この場合、各スライダは、第 1軸リニアモータの固定 子を構成するリニアガイドの長手方向の一側、他側の端部にそれぞれ設けられ、ステ ージを案内するガイド面が形成された定盤に沿って移動するようになっている。また、 一対の第 2軸リニアモータがそれぞれ発生する駆動力を僅かに異ならせることにより 、第 1軸リニアモータと一体的にステージを微小回転させることができる。最近では、 ステージは定盤表面のガイド面に対して非接触ベアリング、例えばエアベアリングを 介して浮上支持される構成が採用されていることが多い (例えば、特許文献 1、 2等参 照)。 [0004] In a conventional two-axis drive linear motor type stage device, each of the second-axis linear motors is, for example, a fixed member whose both ends are supported by a support member or a vibration isolator installed on the floor. Due to electromagnetic interaction between the linear guide as a child and the linear guide. And a slider as a mover that moves in the longitudinal direction of the linear guide due to the electromagnetic force generated by the slider. In this case, each slider is provided at one end and the other end in the longitudinal direction of the linear guide constituting the stator of the first-axis linear motor, and has a fixed surface formed with a guide surface for guiding the stage. It moves along the board. Further, by making the driving forces generated by the pair of second axis linear motors slightly different from each other, the stage can be minutely rotated integrally with the first axis linear motor. In recent years, the stage has often adopted a configuration in which it is levitated and supported by a non-contact bearing, for example, an air bearing, on a guide surface on the surface of the surface plate (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0005] し力、しながら、上記特許文献 1に記載の 2軸駆動リニアモータ方式のステージ装置 では、一対の第 2軸リニアモータの固定子(リニアガイド)が梁構造となっているため、 ステージを第 2軸方向にある程度以上の駆動力で駆動するとそのリニアガイドに振動 が生じ易ぐその振動が生じた場合には、その振動が可動子であるスライダ (及び第 1 軸リニアモータの固定子をガイド面上で浮上支持するエアベアリング)等を介して定 盤に伝達され、さらに、その定盤の振動がステージを浮上支持するエアベアリングを 介してステージに伝達されるおそれがあった。これは、エアベアリングとして、ガイド面 との間のクリアランス(いわゆる軸受け隙間)を略一定に維持できる程度に剛性が高 レ、ものが通常用いられているからである。 In the two-axis drive linear motor type stage device described in Patent Document 1, since the stators (linear guides) of the pair of second-axis linear motors have a beam structure, When the stage is driven in the direction of the second axis with a certain driving force, vibration is likely to occur in the linear guide.If the vibration occurs, the vibration is transferred to the slider (and the fixed linear motor of the first axis). There is a possibility that the vibrations of the platen are transmitted to the stage via air bearings which levitate and support the stage, via an air bearing which floats and supports the child on the guide surface). This is because an air bearing having a rigidity high enough to maintain a substantially constant clearance (a so-called bearing gap) between the guide surface and the guide surface is generally used.
[0006] また、最近では、半導体素子の高集積化に伴い、ステツパに比べて精度の高い露 光が可能なスキャニング'ステツパが主流となっており、このスキャニング'ステツパの 場合、レチクルが搭載されたレチクルステージと、被露光物体であるウェハを保持す るステージとの走査方向(同期移動方向)に関する同期精度を向上する必要がある が、上記特許文献 1又は特許文献 2に記載のステージ装置では、ステージは、微小 回転のみが可能な構造となっているため、同期精度は、専らレチクルステージ側のス テージに対する追従精度に依存していた。 [0006] In recent years, with the increase in the degree of integration of semiconductor elements, a scanning 'stepper capable of exposing light with higher precision than a stepper has become mainstream. In the case of this scanning' stepper, a reticle is mounted. It is necessary to improve the synchronization accuracy in the scanning direction (synchronous movement direction) between the reticle stage and the stage holding the wafer as the object to be exposed. However, in the stage apparatus described in Patent Document 1 or Patent Document 2, Since the stage has a structure capable of only micro-rotation, the synchronization accuracy relied solely on the accuracy of following the stage on the reticle stage side.
[0007] しかるに、将来の半導体素子の更なる高集積化に伴レ、、スキャニング'ステツパに 要求されるレチクルとウェハとの同期精度は一層厳しくなることは確実であり、このよう な要求を実現するために、ウェハを保持するステージの位置制御性の向上が期待さ
れている。 [0007] However, with the further increase in the integration of semiconductor devices in the future, it is certain that the synchronization accuracy between the reticle and the wafer required for the scanning stepper will become even more severe, and such a requirement has been realized. Is expected to improve the position controllability of the stage that holds the wafer. Have been.
[0008] 特許文献 1 :特開平 11一 352266号公報 Patent Document 1: JP-A-11-352266
特許文献 2:特開平 8 - 233964号公報 Patent Document 2: JP-A-8-233964
発明の開示 Disclosure of the invention
発明が解決しょうとする課題 Problems the invention is trying to solve
[0009] 本発明は、力かる事情の下になされたものであり、その第 1の目的は、物体が載置 されるステージの位置制御性の向上を図ることが可能なステージ装置を提供すること にある。 The present invention has been made under vigorous circumstances, and a first object of the present invention is to provide a stage device capable of improving the position controllability of a stage on which an object is placed. It is in that.
[0010] 本発明の第 2の目的は、感光物体上へのパターンの転写精度の向上を図ることが 可能な露光装置を提供することにある。 [0010] A second object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of improving the transfer accuracy of a pattern onto a photosensitive object.
[0011] また、本発明の第 3の目的は、高集積度のデバイスの生産性を向上させることがで きるデバイス製造方法を提供することにある。 [0011] A third object of the present invention is to provide a device manufacturing method capable of improving the productivity of a highly integrated device.
課題を解決するための手段 Means for solving the problem
[0012] 本発明は、第 1の観点からすると、物体が載置されるステージと;前記ステージに設 けられた可動子ユニットと、該可動子ユニットとの間の電磁相互作用により前記ステ ージを、第 1軸方向に所定ストロークで駆動するとともに、前記ステージの移動面と平 行な面内で前記第 1軸に直交する第 2軸方向並びに前記第 1軸及び前記第 2軸に 直交する第 3軸回りに微小駆動する、前記第 1軸方向に延びる固定子ユニットとを有 する第 1駆動機構と;前記固定子ユニットの前記第 1軸方向の一端部と他端部とにそ れぞれ設けられた一対の第 1可動子と、該各第 1可動子との間の電磁相互作用によ り対応する第 1可動子と一体的に前記固定子ユニットを前記第 2軸方向に駆動する 駆動力を発生する一対の第 1固定子とを有する第 2駆動機構と;前記ステージを案内 するガイド面が形成された第 1定盤と;前記第 1定盤とは振動的に分離され、前記固 定子ユニットを前記第 3軸方向に関して支持する支持面が形成され、前記一対の第 [0012] According to a first aspect, the present invention provides a stage on which an object is placed; a mover unit provided on the stage; and an electromagnetic interaction between the mover unit and the stage. Is driven in the first axis direction at a predetermined stroke, and in a second axis direction orthogonal to the first axis and orthogonal to the first axis and the second axis in a plane parallel to the moving surface of the stage. A first drive mechanism having a stator unit extending in the first axis direction and minutely driven around a third axis; and one end and the other end of the stator unit in the first axis direction. The stator unit is integrated with the corresponding first mover by the electromagnetic interaction between the pair of first movers respectively provided and the respective first movers in the second axial direction. A second driving mechanism having a pair of first stators for generating a driving force; A first plate guide surface for guiding the over-di are formed; and the first plate are vibrationally separated, supporting surface for supporting the stator unit with respect to said third axis direction are formed, the A pair of
1固定子のそれぞれを支持する少なくとも 1つの第 2定盤と;を備える第 1のステージ 装置である。 And at least one second platen for supporting each of the stators.
[0013] これによれば、ステージは、第 1定盤に形成されたガイド面に案内され、第 1駆動機 構を構成する可動子ユニットと一体で、該可動子ユニットと固定子ユニットとの間の電
磁相互作用により発生する駆動力により、第 1軸方向に駆動されるとともに、第 2軸方 向及び第 3軸回りの回転方向に微小駆動される。また、ステージは、第 1定盤に形成 されたガイド面に案内され、第 2駆動機構を構成する一対の第 1固定子とこれに対応 する一対の第 1可動子との間の電磁相互作用により発生する駆動力により、前記一 対の第 1可動子が長手方向の一端部と他端部とにそれぞれ設けられた固定子ュニッ トと一体的に、第 2軸方向に駆動される。この場合、第 1駆動機構を構成する固定子 ユニットは、第 1定盤とは振動的に分離された第 2定盤に形成された支持面により第 3 軸方向に関して支持されてレ、る。 [0013] According to this, the stage is guided by the guide surface formed on the first platen, and is integrated with the mover unit constituting the first drive mechanism, and is connected to the mover unit and the stator unit. Electricity between Due to the driving force generated by the magnetic interaction, it is driven in the first axis direction and minutely driven in the rotation directions around the second and third axes. The stage is guided by a guide surface formed on the first platen, and an electromagnetic interaction between a pair of first stators constituting the second drive mechanism and a pair of first movers corresponding thereto. The pair of first movers is driven in the second axial direction integrally with the stator units provided respectively at one end and the other end in the longitudinal direction by the driving force generated by the above. In this case, the stator unit that constitutes the first drive mechanism is supported in the third axial direction by a support surface formed on the second platen that is vibrationally separated from the first platen.
[0014] 従って、ステージが固定子ユニットとともに第 2の駆動機構により第 2軸方向に駆動 される際に、一対の第 1固定子に振動が仮に発生した場合にも、その振動は、一対 の第 1固定子のそれぞれを支持する第 2定盤に伝達するのみで、第 1定盤に伝達さ れることはなレ、。また、各第 1固定子の振動が対応する各第 1可動子に伝達されたと しても、各第 1可動子がその両端に設けられた固定子ユニットは、第 2定盤の支持面 によって第 3軸方向に関して支持されているので、第 2定盤に振動が伝達されること はあっても、該第 2定盤と振動的に分離された第 1定盤に伝達されることはない。また 、各第 1可動子の振動が固定子ユニットに影響を与えることも殆どない。また、可動子 ユニットと固定子ユニットとの間の電磁相互作用により発生する駆動力によりステージ を第 2軸方向へ微小駆動することができるので、ステージ (可動子ユニット)と固定子 ユニットとの第 2軸方向の位置関係を維持するためにエアベアリング等を設ける必要 力 いとともに、ステージを第 2軸方向に関して所望の位置に精度良く移動させること が可能となる。この場合、固定子ユニットの第 2軸方向への移動が直接的にステージ に影響を与えることもなレ、。これにより、ステージの第 2軸方向への駆動がステージの 振動要因となることがなぐ第 2軸方向への駆動に際してステージの位置制御精度を 高く維持することができる。 [0014] Therefore, when the stage is driven in the second axial direction by the second drive mechanism together with the stator unit, even if vibration occurs in the pair of first stators, the vibration is generated by the pair of first stators. It is only transmitted to the second platen that supports each of the first stators, but not transmitted to the first platen. Further, even if the vibration of each first stator is transmitted to the corresponding first mover, the stator unit having each first mover at both ends thereof is supported by the support surface of the second platen. Because it is supported in the third axis direction, vibration is transmitted to the second surface plate, but is not transmitted to the first surface plate that is vibrationally separated from the second surface plate. . Further, the vibration of each first mover hardly affects the stator unit. In addition, the stage can be finely driven in the second axis direction by a driving force generated by an electromagnetic interaction between the mover unit and the stator unit. It is necessary to provide an air bearing or the like in order to maintain the positional relationship in the two axial directions, and the stage can be accurately moved to a desired position in the second axial direction. In this case, the movement of the stator unit in the second axis direction does not directly affect the stage. This makes it possible to maintain high stage position control accuracy when driving the stage in the second axis direction without driving the stage in the second axis direction as a vibration factor of the stage.
[0015] また、ステージは、可動子ユニットと固定子ユニットの間の電磁相互作用によって生 じる駆動力によってガイド面に案内された状態で、固定子ユニットに沿って第 1軸方 向へ駆動されるので、この駆動の際にステージに振動が生じることもなレ、。また、この 駆動による反力が、固定子ユニットを介して各第 1固定子を支持する第 2定盤に伝達
されても、この振動が第 1定盤に伝達されることはない。 [0015] The stage is driven in the first axial direction along the stator unit while being guided on the guide surface by a driving force generated by electromagnetic interaction between the mover unit and the stator unit. Therefore, the stage does not vibrate during this drive. In addition, the reaction force generated by this drive is transmitted to the second surface plate supporting each first stator via the stator unit. This vibration is not transmitted to the first platen.
[0016] この場合において、前記固定子ユニットと前記可動子ユニットとは、前記ステージ走 查中における前記第 1定盤と前記第 2定盤との前記第 3軸方向の相対位置の変化を 許容するように、前記第 3軸方向の間隔が設定されていることとすることができる。 [0016] In this case, the stator unit and the mover unit allow a change in the relative position of the first platen and the second platen in the third axial direction during the stage running. Thus, the interval in the third axis direction may be set.
[0017] 本発明の第 1のステージ装置では、前記固定子ユニットは、前記第 1軸方向に延び る第 2固定子と、該第 2固定子を中心として前記第 2軸方向の一側と他側にそれぞれ 配置された前記第 1軸方向に延びる一対の第 3固定子とを含み、前記可動子ュニッ トは、前記第 2固定子との間の電磁相互作用により前記ステージを前記第 2軸方向に 微小駆動する駆動力を発生する第 2可動子と、前記一対の第 3固定子との間で個別 に電磁相互作用を行レ、、前記ステージを前記第 1軸方向に駆動する駆動力をそれ ぞれ発生する一対の第 3可動子とを含むこととすることができる。 [0017] In the first stage device of the present invention, the stator unit includes a second stator extending in the first axial direction, and one side of the second axial centered on the second stator. A pair of third stators respectively arranged on the other side and extending in the first axial direction, wherein the mover unit is configured to move the stage by the electromagnetic interaction between the movable unit and the second stator. Electromagnetic interaction is individually performed between the second mover that generates a driving force for minutely driving in the axial direction and the pair of third stators, and the drive that drives the stage in the first axial direction. It may include a pair of third movers each generating a force.
[0018] 本発明の第 1のステージ装置では、前記ステージは、前記可動子ユニットが設けら れたステージ本体と、該ステージ本体上で前記物体を保持して少なくとも前記第 3軸 方向に微小駆動可能なテーブルとを有することとすることができる。 [0018] In the first stage device of the present invention, the stage includes a stage main body provided with the mover unit, and a minute drive that holds the object on the stage main body and at least moves in the third axis direction. And a possible table.
[0019] 本発明の第 1のステージ装置では、前記第 2駆動機構は、前記各第 1可動子が電 機子ユニットから成り、前記各第 1固定子が磁極ユニットから成る、一対のムービング コイル型のリニアモータによって構成されていることとすることができる。 [0019] In the first stage device of the present invention, the second drive mechanism may include a pair of moving coils, wherein each of the first movers comprises an armature unit and each of the first stators comprises a magnetic pole unit. And a linear motor of the same type.
[0020] 本発明の第 1のステージ装置では、前記ステージに前記ガイド面に対向して設けら れ、前記ステージを前記ガイド面に対して非接触で支持する第 1の軸受け機構と;前 記固定子ユニットに前記第 2定盤の支持面に対向して設けられ、前記固定子ユニット を前記支持面に対して非接触で支持する第 2の軸受け機構と;を更に備えることとす ること力 Sできる。 [0020] In the first stage device of the present invention, a first bearing mechanism is provided on the stage so as to face the guide surface, and supports the stage in non-contact with the guide surface; A second bearing mechanism provided on the stator unit so as to face the support surface of the second platen, and supporting the stator unit in a non-contact manner with respect to the support surface. Power S can.
[0021] 本発明の第 1のステージ装置では、前記各第 1固定子は、前記第 2定盤との間の摩 擦力がほぼゼロの状態で、少なくとも前記第 2軸方向に関する相対移動が許容され ていることとすることができる。 [0021] In the first stage device of the present invention, each of the first stators has at least a relative movement in the second axial direction in a state where the frictional force between the first stator and the second platen is substantially zero. It can be accepted.
[0022] この場合において、前記各第 1固定子の前記第 2軸方向の位置を調整する 2つの 位置調整機構を更に備えることとすることができる。 [0022] In this case, two position adjusting mechanisms for adjusting the position of each of the first stators in the second axial direction may be further provided.
[0023] この場合において、前記第 2駆動機構が、固定子として磁極ユニットをそれぞれ有
する一対のムービングコイル型のリニアモータを含み、前記各位置調整機構は、前 記磁極ユニットの一部を可動子とすることとすることができる。 In this case, each of the second driving mechanisms has a magnetic pole unit as a stator. Each of the position adjusting mechanisms may include a part of the magnetic pole unit as a mover.
[0024] 本発明の第 1のステージ装置では、前記固定子ユニットは、前記ステージ及び前記 ガイド面との間の摩擦力がほぼゼロの状態で、少なくとも前記第 1軸方向に関する相 対移動が許容されてレ、ることとすることができる。 [0024] In the first stage device of the present invention, the stator unit may allow at least relative movement in the first axial direction in a state where the frictional force between the stage and the guide surface is substantially zero. It can be done.
[0025] この場合において、前記第 2定盤は、前記一対の第 1固定子に対応して一対設け られ、該一対の第 2定盤の少なくとも一方の特定定盤は、床面に対して移動可能とさ れ、前記可動子ユニットの前記第 1軸方向への駆動時に生じる反力を前記固定子ュ ニットを介して前記特定定盤に伝達する伝達機構を更に備えることとすることができる [0025] In this case, a pair of the second bases is provided corresponding to the pair of the first stators, and at least one specific base of the pair of the second bases is provided with respect to a floor surface. The apparatus may further include a transmission mechanism that is movable and transmits a reaction force generated when the mover unit is driven in the first axis direction to the specific surface plate via the stator unit.
[0026] この場合において、前記特定定盤上に設けられ、前記反力の作用に起因して前記 特定定盤に生じる回転モーメントを相殺する相殺機構を更に備えることとすることが できる。 [0026] In this case, it is possible to further include an offset mechanism provided on the specific surface plate, for canceling a rotational moment generated in the specific surface plate due to the action of the reaction force.
[0027] この場合において、相殺機構としては種々の構成が考えられるが、例えば、前記相 殺機構は、前記特定定盤上に固定された固定子と、該固定子との間の電磁相互作 用により駆動され、前記回転モーメントによる前記特定定盤の回転を相殺する方向の 反力を発生する可動子とを有することとすることができる。 In this case, various configurations can be considered as the canceling mechanism. For example, the canceling mechanism includes an electromagnetic interaction between the stator fixed on the specific surface plate and the stator. And a movable element that generates a reaction force in a direction that cancels the rotation of the specific surface plate due to the rotational moment.
[0028] この場合において、前記相殺機構は、前記第 1可動子の前記第 2軸方向の位置と 、前記ステージの前記第 1軸方向への駆動量とに応じた所定量だけ、前記可動子を 所定方向に駆動することとすることができる。 [0028] In this case, the canceling mechanism may move the movable element by a predetermined amount according to a position of the first movable element in the second axial direction and a driving amount of the stage in the first axial direction. Can be driven in a predetermined direction.
[0029] 本発明は、第 2の観点からすると、物体が載置されるステージと;前記ステージに設 けられた可動子ユニットと、該可動子ユニットとの間の電磁相互作用により前記ステ ージを、第 1軸方向に所定ストロークで駆動するとともに、前記ステージの移動面と平 行な面内で前記第 1軸に直交する第 2軸方向並びに前記第 1軸及び前記第 2軸に 直交する第 3軸回りに微小駆動する、前記第 1軸方向に延びる固定子ユニットとを有 する第 1駆動機構と;前記固定子ユニットの前記第 1軸方向の一端部と他端部とにそ れぞれ設けられた一対の第 1可動子と、該各第 1可動子との間の電磁相互作用によ り対応する第 1可動子と一体的に前記固定子ユニットを前記第 2軸方向に駆動する
駆動力を発生する一対の第 1固定子とを有する第 2駆動機構と;を備え、前記各第 1 固定子が、少なくとも前記第 2軸方向に関する移動を許容された状態で支持されて レ、ることを特徴とする第 2のステージ装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a stage on which an object is placed; a mover unit provided on the stage; and an electromagnetic interaction between the mover unit and the stage. Is driven in the first axis direction at a predetermined stroke, and in a second axis direction orthogonal to the first axis and orthogonal to the first axis and the second axis in a plane parallel to the moving surface of the stage. A first drive mechanism having a stator unit extending in the first axis direction and minutely driven around a third axis; and one end and the other end of the stator unit in the first axis direction. The stator unit is integrated with the corresponding first mover by the electromagnetic interaction between the pair of first movers respectively provided and the respective first movers in the second axial direction. Drive to A second drive mechanism having a pair of first stators that generate a driving force; and each of the first stators is supported in a state in which movement in at least the second axial direction is allowed. A second stage device.
[0030] これによれば、第 1駆動機構は、ステージに設けられた可動子ユニットと第 1軸方向 に延びる固定子ユニットとの間の電磁相互作用により、ステージを、第 1軸方向に所 定ストロークで駆動するとともに、ステージの移動面と平行な面内で第 1軸に直交する 第 2軸方向並びに第 1軸及び第 2軸に直交する第 3軸回りに微小駆動し、第 2駆動機 構は、固定子ユニットの第 1軸方向の一端部と他端部とにそれぞれ設けられた一対 の第 1可動子と、一対の第 1固定子との間の電磁相互作用により対応する第 1可動子 と一体的に固定子ユニットを第 2軸方向に駆動する。すなわち、第 1駆動機構と第 2 駆動機構とにより、ステージが第 1、第 2軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに 、第 2軸方向及び第 3軸回りに微小駆動されるようになっている。また、前記一対の第 1固定子が少なくとも第 2軸方向に関する移動が許容された状態で支持されているこ とから、第 1可動子の第 2軸方向への駆動時に発生する反力を受けて、第 1固定子が 運動量保存則に従う所定距離だけ第 2軸方向に移動することで、前記反力が吸収さ れる(キャンセルされる)。従って、固定子ユニット(一対の第 1可動子)の第 2軸方向 への駆動がステージの振動要因となることがないので、ステージの位置制御精度を 高く維持することができる。 [0030] According to this, the first drive mechanism moves the stage in the first axial direction by electromagnetic interaction between the mover unit provided on the stage and the stator unit extending in the first axial direction. Driving at a constant stroke, minute driving in the second axis direction perpendicular to the first axis and around the third axis perpendicular to the first and second axes in a plane parallel to the moving surface of the stage, and the second driving The mechanism is constituted by a pair of first movers provided at one end and the other end of the stator unit in the first axial direction, respectively, and a corresponding one of the first movers by an electromagnetic interaction between the pair of first stators. (1) The stator unit is driven in the second axis direction integrally with the mover. That is, the stage is driven by the first drive mechanism and the second drive mechanism at a predetermined stroke in the first and second axis directions, and is minutely driven around the second axis direction and the third axis. I have. Further, since the pair of first stators is supported in a state where movement in at least the second axial direction is permitted, the pair of first stators receive a reaction force generated when the first movable element is driven in the second axial direction. Then, the first stator moves in the direction of the second axis by a predetermined distance in accordance with the law of conservation of momentum, whereby the reaction force is absorbed (canceled). Therefore, since the driving of the stator unit (the pair of first movers) in the second axis direction does not cause the stage to vibrate, the position control accuracy of the stage can be maintained at a high level.
[0031] この場合において、前記固定子ユニットは、前記ステージに対し、互いの間の摩擦 力がほぼゼロの状態で少なくとも前記第 1軸方向に関する相対移動が許容されてい ることとすることができる。 [0031] In this case, the stator unit may be allowed to move relative to the stage at least in the first axial direction while the frictional force between the stages is substantially zero. .
[0032] 本発明の第 2のステージ装置では、前記各第 1固定子の少なくとも一方の、前記第 1軸方向の位置を調整する第 1の位置調整機構を更に備えることとすることができる。 [0032] The second stage device of the present invention may further include a first position adjusting mechanism for adjusting a position of at least one of the first stators in the first axial direction.
[0033] 本発明の第 2のステージ装置では、前記各第 1固定子の前記第 2軸方向の位置を 調整する第 2の位置調整機構を更に備えることとすることができる。 [0033] The second stage device of the present invention may further include a second position adjusting mechanism for adjusting the position of each of the first stators in the second axial direction.
[0034] 本発明の第 2のステージ装置では、前記各第 1固定子の少なくとも一方は、前記固 定子ユニットの前記第 1軸方向への駆動時に生じる反力によって前記第 1軸方向に 移動可能に支持されてレ、ることとすることができる。
[0035] この場合において、前記反力の作用に起因して前記各第 1固定子の少なくとも一 方に生じる回転モーメントを相殺する相殺機構を更に備えることとすることができる。 あるいは、前記ステージを支持する第 1定盤と;前記一対の第 1固定子のそれぞれを 支持し、少なくとも 1つが床面に対して移動可能な第 2定盤と;前記可動子ユニットと の前記第 1軸方向への駆動時に生じる反力を、前記固定子ユニットを介して前記少 なくとも 1つの第 2定盤に伝達する伝達機構と、を更に備えることとすることができる。 [0034] In the second stage device of the present invention, at least one of the first stators is movable in the first axial direction by a reaction force generated when the stator unit is driven in the first axial direction. Can be supported by [0035] In this case, it is possible to further include an offset mechanism for offsetting a rotational moment generated in at least one of the first stators due to the action of the reaction force. Alternatively, a first platen that supports the stage; a second platen that supports each of the pair of first stators and at least one of which is movable with respect to a floor surface; A transmission mechanism for transmitting a reaction force generated at the time of driving in the first axial direction to the at least one second base plate via the stator unit may be further provided.
[0036] この場合において、前記反力の作用に起因して前記少なくとも 1つの第 2定盤に生 じる回転モーメントを相殺する相殺機構を更に備えることとすることができる。 [0036] In this case, it is possible to further include an offset mechanism for offsetting a rotational moment generated in the at least one second platen due to the action of the reaction force.
[0037] この場合において、前記相殺機構は、前記少なくとも 1つの第 2定盤上に固定され た固定子と;該固定子との間の電磁相互作用により駆動され、前記回転モーメントに よる前記少なくとも 1つの第 2定盤の回転を相殺する方向の反力を発生する可動子と を有することとすることができる。 [0037] In this case, the canceling mechanism is driven by electromagnetic interaction between the stator fixed on the at least one second platen and the stator; And a mover that generates a reaction force in a direction that cancels the rotation of one second base plate.
[0038] 本発明は、第 3の観点からすると、マスクに形成されたパターンを感光物体上に転 写する露光装置であって、前記感光物体が前記物体として前記ステージ上に載置さ れる本発明の第 1、第 2のステージ装置のいずれかを具備することを特徴とする露光 装置である。 [0038] According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus for transferring a pattern formed on a mask onto a photosensitive object, wherein the photosensitive object is placed on the stage as the object. An exposure apparatus comprising one of the first and second stage devices of the invention.
[0039] これによれば、感光物体が物体としてステージ上に載置される本発明の第 1、第 2 のステージ装置のいずれかを具備するので、感光物体の位置制御性の向上が可能 となり、これにより感光物体上に精度良くマスクに形成されたパターンを転写すること が可能となる。 [0039] According to this, since one of the first and second stage devices of the present invention in which the photosensitive object is placed as an object on the stage is provided, the position controllability of the photosensitive object can be improved. This makes it possible to transfer the pattern formed on the mask with high accuracy onto the photosensitive object.
[0040] この場合において、前記パターンを前記感光物体上に投影する投影光学系と;前 記マスクが載置されるマスクステージと;前記マスクステージと前記ステージとを同期 して、前記第 2軸方向に関して、前記投影光学系に対して相対移動する同期移動装 置と;を更に備えることとすることができる。 [0040] In this case, a projection optical system for projecting the pattern onto the photosensitive object; a mask stage on which the mask is mounted; and the second axis in synchronization with the mask stage and the stage. A synchronous movement device that moves relative to the projection optical system with respect to the direction.
[0041] また、リソグラフイエ程において、本発明の露光装置を用いて基板上にデバイスパ ターンを転写することにより、高集積度のマイクロデバイスの生産性を向上することが 可能である。従って、本発明は、更に別の観点からすると、本発明の露光装置を用い るデバイス製造方法であるとも言える。
図面の簡単な説明 In the lithographic process, the productivity of highly integrated microdevices can be improved by transferring a device pattern onto a substrate using the exposure apparatus of the present invention. Therefore, from another viewpoint, the present invention can be said to be a device manufacturing method using the exposure apparatus of the present invention. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
[0042] [図 1]一実施形態に係る露光装置を概略的に示す図である。 FIG. 1 is a view schematically showing an exposure apparatus according to one embodiment.
[図 2]図 1のウェハステージ装置を示す斜視図である。 FIG. 2 is a perspective view showing the wafer stage device of FIG. 1.
[図 3(A)]ウェハステージを + X側から見た図である。 FIG. 3 (A) is a view of the wafer stage as viewed from the + X side.
[図 3(B)]ウェハステージ及び固定子ユニットを示す平面図である。 FIG. 3 (B) is a plan view showing a wafer stage and a stator unit.
[図 4]取り付け部材 65Bに設けられたエアベアリング 51Bの構成を説明するための図 である。 FIG. 4 is a view for explaining a configuration of an air bearing 51B provided on a mounting member 65B.
[図 5(A)]—対の X軸リニアモータの駆動制御方法を説明するための図(その 1)である FIG. 5 (A) is a diagram (part 1) for describing a drive control method of a pair of X-axis linear motors;
[図 5(B)]—対の X軸リニアモータの駆動制御方法を説明するための図(その 2)である FIG. 5 (B) is a diagram (part 2) for explaining a drive control method of a pair of X-axis linear motors;
[図 6]位置調整機構と Y軸固定子との関係を説明するための図である。 FIG. 6 is a diagram for explaining a relationship between a position adjustment mechanism and a Y-axis stator.
[図 7(A)]相殺機構の構成を説明するための図(その 1)である。 FIG. 7 (A) is a diagram (No. 1) for describing the configuration of the canceling mechanism.
[図 7(B)]相殺機構の構成を説明するための図(その 2)である。 FIG. 7 (B) is a diagram (part 2) for describing the configuration of the canceling mechanism.
[図 8]相殺機構の駆動方法及び作用を説明するための図である。 FIG. 8 is a view for explaining a driving method and an operation of the canceling mechanism.
[図 9]第 1の変形例に係るステージ装置の構成を示す斜視図である。 FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a stage device according to a first modification.
[図 10(A)]第 1の変形例のステージ装置における相殺機構の制御方法を説明するた めの図(その 1)である。 FIG. 10 (A) is a view (No. 1) for describing a method of controlling a canceling mechanism in the stage device of the first modification.
[図 10(B)]第 1の変形例のステージ装置における相殺機構の制御方法を説明するた めの図(その 2)である。 FIG. 10 (B) is a diagram (part 2) for describing a method of controlling the canceling mechanism in the stage device of the first modification.
[図 11]第 2の変形例に係るステージ装置の構成を示す斜視図である。 FIG. 11 is a perspective view showing a configuration of a stage device according to a second modification.
[図 12]第 3の変形例に係るステージ装置の構成を示す斜視図である。 FIG. 12 is a perspective view showing a configuration of a stage device according to a third modification.
[図 13]本発明に係るデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。 FIG. 13 is a flowchart for explaining a device manufacturing method according to the present invention.
[図 14]図 13のステップ 204の具体例を示すフローチャートである。 FIG. 14 is a flowchart showing a specific example of step 204 in FIG. 13.
発明を実施するための最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0043] 本発明の一実施形態を図 1一図 8に基づいて説明する。図 1には、一実施形態の 露光装置 10がー部断面して概略的に示されている。 One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 schematically shows an exposure apparatus 10 according to one embodiment in a cross-sectional view.
[0044] この露光装置 10は、マスクとしてのレチクル Rと感光物体(及び物体)としてのゥェ
ハ Wとを一次元方向(ここでは、図 1における紙面直交方向である Y軸方向とする)に 同期移動しつつ、レチクル Rに形成された回路パターンを投影光学系 PLを介してゥ ェハ W上の複数のショット領域にそれぞれ転写する、ステップ.アンド'スキャン方式 の走查型露光装置、すなわちいわゆるスキャニング'ステツパである。 The exposure apparatus 10 includes a reticle R as a mask and a reticle R as a photosensitive object (and an object). C) While synchronously moving W and the one-dimensional direction (here, the Y-axis direction, which is a direction orthogonal to the plane of FIG. 1), the circuit pattern formed on the reticle R is transferred to the wafer via the projection optical system PL. This is a step-and-scan type scanning exposure apparatus that transfers data to a plurality of shot areas on the W, that is, a so-called scanning stepper.
[0045] 露光装置 10は、照明光 ILによりレチクル Rを照明する照明系 12、レチクル Rが載置 されるレチクルステージ RST、レチクル Rから射出される照明光 ILをウェハ W上に投 射する投影光学系 PL、ウェハ Wが載置されるステージ装置 20等を備えてレ、る。 Exposure apparatus 10 includes an illumination system 12 for illuminating reticle R with illumination light IL, a reticle stage RST on which reticle R is mounted, and a projection for projecting illumination light IL emitted from reticle R onto wafer W. An optical system PL and a stage device 20 on which the wafer W is placed are provided.
[0046] 前記照明系 12は、例えば特開平 6—349701号公報及びこれに対応する米国特許 第 5, 534, 970号などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータ(フラ ィアイレンズ、内面反射型インテグレータ、あるいは回折光学素子など)等を含む照 度均一化光学系、リレーレンズ、可変 NDフィルタ、レチクルブラインド、及びダイク口 イツクミラー等(レ、ずれも不図示)から成る照明光学系とを含んで構成されてレ、る。本 国際出願で指定した指定国(又は選択した選択国)の国内法令が許す限りにおいて 、上記公報及び対応する米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部 とする。この照明系 12では、回路パターン等が形成されたレチクル R上で X軸方向に 細長く延びるスリット状 (又は矩形状)の照明領域 (この照明領域はレチクルブラインド で規定される)を照明光 ILによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光 ILとし ては、 KrFエキシマレーザ光(波長 248nm)などの遠紫外光、 ArFエキシマレーザ光 (波長 193nm)あるいは Fレーザ光(波長 157nm)などの真空紫外光などが用いら The illumination system 12 includes a light source, an optical integrator (a fly-eye lens, and an internal reflection) as disclosed in, for example, JP-A-6-349701 and US Pat. No. 5,534,970 corresponding thereto. Illumination uniformizing optical system including a mold integrator or a diffractive optical element, etc., a relay lens, a variable ND filter, a reticle blind, and an illumination optical system consisting of a dike opening mirror and the like. It is composed of To the extent permitted by the national laws of the designated States (or selected elected States) specified in this International Application, the disclosures in the above publications and corresponding US Patents are hereby incorporated by reference. In the illumination system 12, a slit-shaped (or rectangular) illumination area extending in the X-axis direction on the reticle R on which a circuit pattern or the like is formed (this illumination area is defined by a reticle blind) is provided by the illumination light IL. Illuminate with almost uniform illuminance. Here, as the illumination light IL, far ultraviolet light such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), vacuum ultraviolet light such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) or F laser light (wavelength 157 nm) is used.
2 Two
れる。照明光 ILとして、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線 (g線、 i線等)を用いる ことも可能である。 It is. It is also possible to use an ultraviolet bright line (g-line, i-line, etc.) from an ultra-high pressure mercury lamp as the illumination light IL.
[0047] ここで、照明系 12内の各駆動部、例えば可変 NDフィルタ、レチクルブラインド等は 、主制御装置 50からの指示に応じ不図示の照明制御装置(露光コントローラ)によつ て制御される。 Here, each driving unit in the illumination system 12, for example, a variable ND filter, a reticle blind, and the like are controlled by an illumination control device (exposure controller) (not shown) according to an instruction from the main control device 50. You.
[0048] 前記レチクルステージ RST上には、レチクル R力 S、例えば真空吸着により固定され ている。レチクルステージ RSTは、レチクルステージ駆動部 22によって、照明系 12の 光軸(後述する投影光学系 PLの光軸 AXに一致)に垂直な XY平面内で X軸方向、 Y軸方向及び Θ z方向(Z軸回りの回転方向)に微少駆動可能であるとともに、レチク
ノレステージベース 30の上面に沿って所定の走査方向(Y軸方向)に指定された走査 速度で駆動可能となっている。なお、レチクルステージ駆動部 22は、リニアモータ、 ボイスコイルモータ等を駆動源とする機構である力 図 1では図示の便宜上から単な るブロックとして示されている。なお、レチクルステージ RSTとしては、 Y軸方向に一 次元駆動する粗動ステージと、該粗動ステージに対してレチクル Rを少なくとも 3自由 度方向(X軸方向、 Y軸方向、及び Θ z方向)に微小駆動可能な微動ステージとを有 する粗微動構造のステージを採用しても勿論良い。 [0048] On reticle stage RST, reticle R force S, for example, is fixed by vacuum suction. The reticle stage RST is driven by a reticle stage drive unit 22 in an X-axis direction, a Y-axis direction, and a Θz direction in an XY plane perpendicular to an optical axis of the illumination system 12 (coincident with an optical axis AX of a projection optical system PL described later). (Rotational direction around the Z-axis) It can be driven at a designated scanning speed in a predetermined scanning direction (Y-axis direction) along the upper surface of the no-stage base 30. The reticle stage drive section 22 is a single block that is a mechanism that uses a linear motor, a voice coil motor, or the like as a drive source. The reticle stage RST includes a coarse movement stage driven one-dimensionally in the Y-axis direction, and a reticle R with at least three degrees of freedom relative to the coarse movement stage (X-axis direction, Y-axis direction, and Θz direction). It is a matter of course that a stage having a coarse / fine movement structure having a fine movement stage capable of fine driving can be adopted.
[0049] レチクルステージ RSTの XY面内の位置( Θ z回転を含む)は、レチクルレーザ干渉 計(以下、「レチクル干渉計」という) 16によって、移動鏡 15を介して、例えば 0. 5-1 nm程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計 16からのレチクルステージ RS Tの位置情報( Θ z回転量 (ョーイング量)などの回転情報を含む)は主制御装置 50 に供給される。主制御装置 50では、レチクルステージ RSTの位置情報に基づいてレ チクルステージ駆動部 22を介してレチクルステージ RSTを駆動制御する。なお、移 動鏡 15に代えて、例えば、レチクルステージ RSTの端面を鏡面加工して反射面(移 動鏡 15の反射面に相当)を形成しても良レ、。 [0049] The position of the reticle stage RST in the XY plane (including the 例 え ば z rotation) is adjusted, for example, by a reticle laser interferometer (hereinafter, referred to as a "reticle interferometer") 16 via a movable mirror 15 through a movable mirror 15. It is always detected with a resolution of about 1 nm. The position information of the reticle stage RST from the reticle interferometer 16 (including rotation information such as the Θz rotation amount (jowing amount)) is supplied to the main controller 50. Main controller 50 drives and controls reticle stage RST via reticle stage drive unit 22 based on the position information of reticle stage RST. Note that, instead of the moving mirror 15, for example, an end surface of the reticle stage RST may be mirror-finished to form a reflecting surface (corresponding to the reflecting surface of the moving mirror 15).
[0050] 前記投影光学系 PLとしては、物体面側(レチクル側)と像面側(ウェハ側)の両方が テレセントリックでその投影倍率力 Sl/4 (又は 1/5)の縮小系が用いられている。こ のため、レチクル Rに照明系 12から照明光(紫外パルス光) ILが照射されると、レチク ノレ R上に形成された回路パターン領域のうちの紫外パルス光によって照明された部 分からの結像光束が投影光学系 PLに入射し、その照明光 ILの照射領域 (前述の照 明領域)内の回路パターンの像(部分倒立像)が紫外ノ^レス光の各パルス照射の度 に投影光学系 PLの像面側の視野の中央に X軸方向に細長いスリット状(又は矩形状 (多角形))に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒 立像は、投影光学系 PLの結像面に配置されたウェハ W上の複数のショット領域のう ちの 1つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。 [0050] As the projection optical system PL, a reduction system whose telescopic magnification is Sl / 4 (or 1/5) on both the object plane side (reticle side) and the image plane side (wafer side) is used. ing. Therefore, when the reticle R is irradiated with the illumination light (ultraviolet pulse light) IL from the illumination system 12, the connection from the portion illuminated by the ultraviolet pulse light in the circuit pattern area formed on the reticle R is formed. The image light beam enters the projection optical system PL, and the image (partial inverted image) of the circuit pattern in the irradiation area of the illumination light IL (the above-mentioned illumination area) is projected at each pulse irradiation of the ultraviolet laser light. At the center of the field of view on the image plane side of the optical system PL, an image is formed with a slit (or rectangular (polygonal)) elongated in the X-axis direction. Thereby, the projected partial inverted image of the circuit pattern is reduced and transferred to the resist layer on the surface of one of the plurality of shot areas on the wafer W arranged on the imaging plane of the projection optical system PL. .
[0051] 投影光学系 PLとしては、照明光 ILとして KrFエキシマレーザ光又は ArFエキシマ レーザ光などを用いる場合には、屈折光学素子(レンズ素子)のみから成る屈折系が 主として用いられるが、照明光 ILとして Fレーザ光を用いる場合には、例えば特開平
3-282527号公報及びこれに対応する米国特許第 5, 220, 454号などに開示され るような、屈折光学素子と反射光学素子(凹面鏡やビームスプリッタ等)とを組み合わ せたいわゆるカタディオプトリック系(反射屈折系)、あるいは反射光学素子のみから 成る反射系が主として用レ、られる。本国際出願で指定した指定国(又は選択した選 択国)の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する米国特許における開 示を援用して本明細書の記載の一部とする。但し、 Fレーザ光を用いる場合に、屈 折系を用いることは可能である。 When a KrF excimer laser beam or an ArF excimer laser beam is used as the illumination light IL as the projection optical system PL, a refraction system including only a refraction optical element (lens element) is mainly used. When using F laser light as IL, for example, A so-called catadioptric combining a refractive optical element and a reflective optical element (such as a concave mirror or a beam splitter) as disclosed in Japanese Patent No. 3-282527 and the corresponding US Pat. No. 5,220,454. A system (a catadioptric system) or a reflection system consisting of only a reflection optical element is mainly used. To the extent permitted by national legislation in the designated country (or selected elected country) specified in this international application, the disclosures in the above publications and corresponding US patents are hereby incorporated by reference. However, when F laser light is used, a refractive system can be used.
[0052] 前記ステージ装置 20は、投影光学系 PLの図 1における下方に配置され、ウェハ W を保持するステージとしてのウェハステージ WST、該ウェハステージ WSTを X軸(第 1軸)方向に所定ストロークで駆動するとともに、 Y軸(第 2軸)方向及び Z軸(第 3軸) 回りの回転方向( Θ z方向)に微小駆動する第 1駆動機構、及び該第 1駆動機構と一 体的にウェハステージ WSTを Y軸方向に駆動する第 2駆動機構等を備えている。 The stage device 20 is disposed below the projection optical system PL in FIG. 1, and is a wafer stage WST as a stage for holding the wafer W, and moves the wafer stage WST by a predetermined stroke in the X-axis (first axis) direction. And a first drive mechanism that minutely drives in the rotation direction (Θz direction) around the Y-axis (second axis) and the Z-axis (third axis), and integrally with the first drive mechanism A second drive mechanism for driving the wafer stage WST in the Y-axis direction is provided.
[0053] 以下、このステージ装置 20の構成各部について、図 2を中心に、適宜その他の図 面を参照しつつ詳述する。 Hereinafter, each component of the configuration of the stage device 20 will be described in detail with reference to FIG. 2 and appropriately referring to other drawings.
[0054] 前記ウェハステージ WSTは、クリーンルームの床面 Fで複数(例えば 3つ)の防振 ユニット 92を介して略水平に支持された平面視(上方から見て)長方形の第 1定盤 4 4の上方に配置されている。この第 1定盤 44の上面 44aは、平坦度が非常に高く仕 上げられ、ウェハステージ WSTを案内するガイド面とされている。以下においては、 第 1定盤 44の上面 44aを「ガイド面 44a」とも記述する。 [0054] The wafer stage WST is a first platen 4 having a rectangular shape in plan view (as viewed from above) supported substantially horizontally on a floor F of a clean room via a plurality (for example, three) of vibration isolation units 92. 4 is located above. The upper surface 44a of the first platen 44 has a very high degree of flatness and serves as a guide surface for guiding the wafer stage WST. In the following, the upper surface 44a of the first platen 44 is also referred to as a “guide surface 44a”.
[0055] 上記複数の防振ユニット 92は、床面 Fから第 1定盤 44に伝達される微振動(喑振動 )を、マイクロ Gレベルで絶縁する。なお、複数の防振ユニット 92として、第 1定盤 44 の所定個所にそれぞれ固定された半導体加速度計等の振動センサの出力に基づい て第 1定盤 44をそれぞれ積極的に制振する、いわゆるアクティブ防振装置を用いる ことは勿論可能である。 [0055] The plurality of vibration isolation units 92 insulate micro vibration (喑 vibration) transmitted from the floor F to the first base 44 at the micro G level. In addition, as the plurality of vibration isolating units 92, the first base plate 44 is actively damped based on the output of a vibration sensor such as a semiconductor accelerometer fixed to a predetermined portion of the first base plate 44, respectively. It is of course possible to use an active vibration isolator.
[0056] 前記ウェハステージ WSTは、図 2に示されるように、ウェハ Wを保持するウェハテ 一ブル WTBと、該ウェハテーブル WTBを Ζ·チルト駆動機構 96a 96cを介して支 持するステージ本体 100とを備えている。 As shown in FIG. 2, the wafer stage WST includes, as shown in FIG. 2, a wafer table WTB for holding a wafer W, and a stage body 100 for supporting the wafer table WTB via a tilt drive mechanism 96a 96c. It has.
[0057] ステージ本体 100は、図 3 (A)に示されるように、 YZ断面が矩形の枠状体によって
構成されている。このステージ本体 100は、 Z軸方向に関して所定間隔を隔てて配設 された天板 99a及び底板 99bと、当該天板 99a及び底板 99b相互間に Y軸方向に所 定間隔を隔てて配置され、両者を連結する 2枚の側板 99c, 99dとを有している。この うち、天板 99aとしては、平面視(上方から見て)多角形の板部材が用いられ、残りの 板 99b、 99c、 99dとしては、長方形の板部材が用いられている。 As shown in FIG. 3 (A), the stage body 100 is formed by a frame having a rectangular YZ section. It is configured. The stage body 100 is provided with a top plate 99a and a bottom plate 99b arranged at a predetermined interval in the Z-axis direction, and a predetermined interval in the Y-axis direction between the top plate 99a and the bottom plate 99b. It has two side plates 99c and 99d connecting the both. Among them, a polygonal plate member in plan view (as viewed from above) is used as the top plate 99a, and rectangular plate members are used as the remaining plates 99b, 99c, and 99d.
[0058] 底板 99bの底面には、図 3 (A)に示されるように、第 1の軸受け機構としての複数の 気体静圧軸受け (例えばエアベアリング) 94が設けられている。この気体静圧軸受け 94から前述した第 1定盤 44のガイド面 44aに向けて加圧気体(例えばヘリウム又は 窒素ガス(あるいはクリーンな空気)など)を噴き付けることにより、その加圧気体の静 圧とウェハステージ WST (全体)の自重との釣り合いによりウェハステージ WSTがガ イド面 44aの上方に数 μ m程度のクリアランスを介して浮上支持されている。 As shown in FIG. 3A, a plurality of gas static pressure bearings (eg, air bearings) 94 as a first bearing mechanism are provided on the bottom surface of the bottom plate 99b. By blowing a pressurized gas (for example, helium or nitrogen gas (or clean air)) from the gas static pressure bearing 94 toward the guide surface 44a of the first platen 44, the static pressure of the pressurized gas is reduced. The wafer stage WST is levitated above the guide surface 44a via a clearance of about several μm by balancing the pressure and the weight of the wafer stage WST (whole).
[0059] 前記天板 99aの下面の中央部には、図 3 (A)に示されるように、第 2可動子としての 磁極ユニット 76Aが固定されている。また、天板 99aの下面の磁極ユニット 76Aの Y 軸方向の一側及び他側には、一対の第 3可動子としての磁極ユニット 76B, 76Cが 設けられている。これら磁極ユニット 76A— 76Cのうち、磁極ユニット 76Aは、 YZ断 面矩形の磁性体から成る枠状部材 31と該枠状部材 31の内側の一対の対向面(上 面及び下面)にそれぞれ設けられた一対の X軸方向に細長く延びる永久磁石 33A、 33Bとを備えている。永久磁石 33Aと永久磁石 33Bとは、互いに逆極性とされている 。従って、永久磁石 33Aと永久磁石 33Bとの間には、磁束の向きが + Z方向(又は- Z方向)の磁界が生じている。 As shown in FIG. 3 (A), a magnetic pole unit 76A as a second movable element is fixed to the center of the lower surface of the top plate 99a. Further, a pair of magnetic pole units 76B and 76C as a third movable element is provided on one side and the other side of the magnetic pole unit 76A on the lower surface of the top plate 99a in the Y-axis direction. Of these magnetic pole units 76A-76C, the magnetic pole unit 76A is provided on a frame member 31 made of a magnetic material having a rectangular YZ section and a pair of opposing surfaces (upper surface and lower surface) inside the frame member 31. And a pair of permanent magnets 33A and 33B elongated in the X-axis direction. The permanent magnet 33A and the permanent magnet 33B have opposite polarities. Therefore, between the permanent magnet 33A and the permanent magnet 33B, a magnetic field having a magnetic flux direction of + Z direction (or -Z direction) is generated.
[0060] 残りの磁極ユニット 76B, 76Cのうちの一方の磁極ユニット 76Bは、図 3 (A)に示さ れるように、 YZ断面矩形の磁性体から成る枠状部材 35と、該枠状部材 35の内側の 一対の対向面 (上面及び下面)に X軸方向に沿って所定間隔でそれぞれ配設された 複数の界磁石 37とを有している。この場合、 X軸方向に隣り合う界磁石 37同士、 Z軸 方向で向かい合う界磁石 37同士は互いに逆極性とされている。このため、枠状部材 35の内部空間には、 X軸方向に関して交番磁界が形成されている。なお、もう一方 の磁極ユニット 76Cも前記磁極ユニット 76Bと同様に構成されている。 As shown in FIG. 3 (A), one magnetic pole unit 76B of the remaining magnetic pole units 76B and 76C includes a frame-shaped member 35 made of a magnetic material having a rectangular YZ section and a frame-shaped member 35B. It has a plurality of field magnets 37 arranged at predetermined intervals along the X-axis direction on a pair of opposing surfaces (upper surface and lower surface) inside. In this case, the field magnets 37 adjacent in the X-axis direction and the field magnets 37 facing in the Z-axis direction have opposite polarities. Therefore, an alternating magnetic field is formed in the internal space of the frame member 35 in the X-axis direction. The other magnetic pole unit 76C has the same configuration as the magnetic pole unit 76B.
[0061] 前記固定子ユニット 60は、図 3 (A)及び図 3 (B)を総合するとわかるように、 X軸方
向に延びる YZ断面が H字状の第 2固定子としての電機子ユニット 61Aと、該電機子 ユニット 61Aの土 Y側に所定間隔を隔ててかつ平行に延設された断面 H字状の一対 の第 3固定子としての電機子ユニット 61B, 61Cと、これら電機子ユニット 61A— 61C の長手方向の一端部と他端部をそれぞれ一体化する一対の取り付け部材 65A, 65 Bとを有している。 [0061] The stator unit 60 has an X-axis direction, as can be seen from a combination of Figs. 3 (A) and 3 (B). An armature unit 61A as a second stator having an H-shaped cross section extending in the YZ direction, and a pair of H-shaped cross sections extending in parallel at predetermined intervals on the soil Y side of the armature unit 61A. Armature units 61B and 61C as third stators, and a pair of mounting members 65A and 65B respectively integrating one end and the other end in the longitudinal direction of these armature units 61A-61C. I have.
[0062] このうち、電機子ユニット 61Aは、前述した磁極ユニット 76Aを構成する永久磁石 3 3A、 33Bと枠状部材 31とによって形成される空間内に挿入されている。また、電機 子ユニット 61Bは、前述した磁極ユニット 76Bの内部空間に揷入されている。また、電 機子ユニット 61Cは、前述した磁極ユニット 76Cの内部空間に揷入されている。本実 施形態では、固定子ユニット 60とウェハステージ本体 100とを組み付けるに際しては 、電機子ユニット 61A— 61Cの長手方向の一端部を、例えば取り付け部材 65Aで連 結した状態で、電機子ユニット 61A 61Cの長手方向の他端部を、対応する磁極ュ ニット 76A— 76Cの内部空間にそれぞれ挿入し、その挿入後に電機子ユニット 61A 一 61Cの長手方向の一端部を、取り付け部材 65Bで連結することとすれば良い。 Of these, the armature unit 61A is inserted into a space formed by the permanent magnets 33A and 33B and the frame member 31 that constitute the magnetic pole unit 76A. Further, the armature unit 61B is inserted into the internal space of the magnetic pole unit 76B described above. The electronic unit 61C is inserted into the internal space of the magnetic pole unit 76C described above. In the present embodiment, when assembling the stator unit 60 and the wafer stage main body 100, the armature units 61A to 61C are connected at one end in the longitudinal direction by, for example, a mounting member 65A. Insert the other longitudinal end of 61C into the interior space of the corresponding magnetic pole unit 76A-76C, and connect the longitudinal end of armature unit 61A-61C with mounting member 65B after the insertion. It is good.
[0063] 前記電機子ユニット 61Aの内部には、例えば磁極ユニット 76A内に形成された Z軸 方向の磁界中で +X方向にのみあるいは一 X方向にのみ電流を流すことができるよう な配置で 1つ又は複数の電機子コイルが配設されている。この場合、電機子コイルと しては、例えば Y軸方向に所定間隔で配置された X軸方向に細長く延びる環状の一 対のコイルを用いることができる。 [0063] Inside the armature unit 61A, for example, an arrangement is made such that current can flow only in the + X direction or only in the 1X direction in a magnetic field in the Z-axis direction formed in the magnetic pole unit 76A. One or more armature coils are provided. In this case, as the armature coil, for example, a pair of coils that are elongated in the X-axis direction and are arranged at predetermined intervals in the Y-axis direction can be used.
[0064] 本実施形態では、この電機子ユニット 61 Aを構成する電機子コイルに供給される電 流の大きさ及び方向が主制御装置 50によって制御されるようになっており、これによ つて、磁極ユニット 76Aを電機子ユニット 61 Aに対して Y軸方向に駆動する駆動力( ローレンツ力)の大きさ及び方向が任意に制御される。すなわち、電機子ユニット 61 Aと、磁極ユニット 76Aとによって、ウェハステージ WSTを Y軸方向に微小駆動する Y軸微動モータ 75Aが構成されている。以下においては、電機子ユニット 61Aを Y軸 微動固定子 61Aとも呼び、磁極ユニット 76Aを Y軸微動可動子 76Aとも呼ぶものとす る。 [0064] In the present embodiment, the magnitude and direction of the current supplied to the armature coil constituting armature unit 61A are controlled by main controller 50. The magnitude and direction of the driving force (Lorentz force) for driving the magnetic pole unit 76A in the Y-axis direction with respect to the armature unit 61A are arbitrarily controlled. That is, the armature unit 61A and the magnetic pole unit 76A constitute a Y-axis fine movement motor 75A that minutely drives the wafer stage WST in the Y-axis direction. In the following, armature unit 61A is also referred to as Y-axis fine movement stator 61A, and magnetic pole unit 76A is also referred to as Y-axis fine movement movable element 76A.
[0065] また、前記電機子ユニット 61B, 61Cの内部には、 X軸方向に沿って所定間隔 (所
定ピッチ)で複数の電機子コイルが配設されている。本実施形態では、磁極ユニット 7 6B, 76Cの内部空間にそれぞれ形成される X軸方向に関する交番磁界の中に位置 する少なくとも 1つの電機子コイルに対して供給される電流の大きさ及び方向が主制 御装置 50によって制御されるようになっており、これによつてステージ本体 100に設 けられた磁極ユニット 76B, 76Cのそれぞれを、電機子ユニット 61B, 61Cに対して、 X軸方向に駆動する駆動力(ローレンツ力)の大きさ及び方向が任意に制御される。 この場合、例えば図 5 (A)に示されるように、ウェハステージ WSTの重心 Gsに関して 対称な位置に X軸方向の駆動力 f を生じさせることで、ウェハステージ WST (の重心 [0065] Further, inside the armature units 61B and 61C, a predetermined interval (place) is provided along the X-axis direction. A plurality of armature coils are arranged at a constant pitch. In the present embodiment, the magnitude and direction of the current supplied to at least one armature coil located in the alternating magnetic field in the X-axis direction formed in the internal space of the magnetic pole units 76B and 76C are mainly determined. The control unit 50 controls the magnetic pole units 76B and 76C mounted on the stage body 100 with respect to the armature units 61B and 61C in the X-axis direction. The magnitude and direction of the driving force (Lorentz force) are controlled arbitrarily. In this case, for example, as shown in FIG. 5A, by generating a driving force f in the X-axis direction at a position symmetric with respect to the center of gravity Gs of the wafer stage WST, the center of gravity of the wafer stage WST (
1 1
)を 2 X f の力で X軸方向に駆動することができる。また、図 5 (B)に示されるように、ゥ ) Can be driven in the X-axis direction with a force of 2 X f. In addition, as shown in FIG.
1 1
ェハステージ WSTの重心 Gsに関して対称な位置に同一の大きさ、かつ反対方向の 駆動力 f 及び一 f を発生させることにより、ウェハステージ WSTを重心 Gs回りに回転 The wafer stage WST is rotated around the center of gravity Gs by generating driving forces f and 1f of the same size and opposite directions at positions symmetric with respect to the center of gravity Gs of the wafer stage WST.
1 1 1 1
させること力できる。 You can force it.
[0066] すなわち、電機子ユニット 61B, 61Cと、これらにそれぞれ係合する磁極ユニット 76 B, 76Cとによって、ウェハステージ WSTを X軸方向に所定ストロークで駆動し、かつ ウェハステージ WSTを Z軸回りの回転方向に微小駆動するムービングマグネット型 の X軸リニアモータ 75B, 75Cが構成されている。以下においては、電機子ユニット 6 IB, 61Cを X軸固定子 61B, 61Cとも呼び、磁極ユニット 76B, 76Cを X軸可動子 76 B, 76Cとち呼ぶあのとする。 [0066] That is, armature units 61B and 61C and magnetic pole units 76B and 76C respectively engaged with them drive wafer stage WST at a predetermined stroke in the X-axis direction, and move wafer stage WST around Z-axis. The moving magnet type X-axis linear motors 75B and 75C are minutely driven in the rotation direction. In the following, the armature units 6 IB and 61C are also referred to as X-axis stators 61B and 61C, and the magnetic pole units 76B and 76C are referred to as X-axis movers 76B and 76C.
[0067] また、これまでの説明から明らかなように、ステージ本体 100に設けられた Y軸微動 可動子 76A及び X軸可動子 76B, 76Cによって、可動子ユニットが構成され、該可 動子ユニットと、前述の固定子ユニット 60とによって、電磁相互作用によりウェハステ ージ WSTを、 X軸方向に所定ストロークで駆動するとともに、 Y軸方向及び Z軸回りに 微小駆動する第 1の駆動機構が構成されている。 Further, as is clear from the above description, a mover unit is constituted by the Y-axis fine mover 76A and the X-axis movers 76B and 76C provided on the stage main body 100. And the above-described stator unit 60 constitute a first drive mechanism that drives the wafer stage WST by a predetermined stroke in the X-axis direction by electromagnetic interaction and minutely drives the wafer stage WST in the Y-axis direction and around the Z-axis. Have been.
[0068] 前記第 1定盤 44の X軸方向の一側 (一 X側)及び他側(+ X側)には、図 1に示され るように、 XZ断面 L字状で Y軸方向を長手方向とする一対の第 2定盤 46A、 46B力 S 左右対称な状態で配置されている。このうち、第 1定盤 44の一 X側に位置する一方の 第 2定盤 46Aは、クリーンルームの床面 F上に固定されており、その + X側(内側)の 端部が凸部とされている。この凸部の上面(以下、便宜上「第 1面」とも呼ぶ) 146a (
図 2参照)は、前述の固定子ユニット 60を後述するようにして Z軸方向に関して支持 する支持面とされている。また、凸部の外側の一段下がった面(以下、便宜上「第 2面 」とも呼ぶ) 146bには、図 2に示されるように、 Y軸方向を長手方向とする断面 U字状 のガイド部材 48Aが固定されている。 As shown in FIG. 1, one side (one X side) and the other side (+ X side) of the first surface plate 44 in the X-axis direction have an L-shape in an XZ section and a Y-axis direction. The pair of second stools 46A and 46B having the longitudinal direction as the longitudinal direction are arranged in a symmetrical manner. Of these, the second platen 46A, which is located on one X side of the first platen 44, is fixed on the floor F of the clean room, and the end on the + X side (inside) is a convex portion. Have been. The upper surface of the convex portion (hereinafter also referred to as “first surface” for convenience) 146a ( 2) is a support surface for supporting the stator unit 60 in the Z-axis direction as described later. As shown in FIG. 2, a guide member having a U-shaped cross section whose longitudinal direction is the Y-axis direction is provided on a surface one step lower than the convex portion (hereinafter, also referred to as “second surface” for convenience) 146b. 48A is fixed.
[0069] 第 1定盤 44の + X側に位置する他方の第 2定盤 46Bは、クリーンノレームの床面 F上 に気体静圧軸受け (例えばエアベアリング) 42を介して浮上支持されている。この第 2定盤 46Bは、第 2定盤 46Aと左右対称ではあるが同様の形状を有している。なお、 この第 2定盤 46Bは、前述した第 2定盤 46Aに比べ Y軸方向の長さが幾分長く形成 されている(図 2参照)。 [0069] The other second surface plate 46B, which is located on the + X side of the first surface plate 44, is levitated and supported via a static gas pressure bearing (for example, an air bearing) 42 on the floor surface F of the clean norem. I have. The second surface plate 46B is symmetrical to the second surface plate 46A, but has the same shape. The second surface plate 46B is formed to be somewhat longer in the Y-axis direction than the second surface plate 46A described above (see FIG. 2).
[0070] 図 2に示されるように、第 2定盤 46Bは、一 X側(内側)端部が凸部とされており、該 凸部の上面(以下、便宜上「第 1面」とも呼ぶ) 146c及び ±X側の側面(146e, 146f (図 4参照))は、固定子ユニット 60を後述するようにして Z軸方向及び X軸方向に関し てそれぞれ支持する支持面とされている。また、凸部の外側の一段下がった面(以下 、便宜上「第 2面」とも呼ぶ) 146dには、前述したガイド部材 48Aと同様の形状を有す るガイド部材 48Bが固定されている。 [0070] As shown in FIG. 2, the second platen 46B has a convex portion on the X side (inside) end, and the upper surface of the convex portion (hereinafter also referred to as "first surface" for convenience). The side surfaces 146c and ± X sides (146e, 146f (see FIG. 4)) are support surfaces for supporting the stator unit 60 in the Z-axis direction and the X-axis direction, respectively, as described later. A guide member 48B having the same shape as the above-described guide member 48A is fixed to a one-step lower surface 146d outside the convex portion (hereinafter, also referred to as a “second surface” for convenience).
[0071] 前記固定子ユニット 60の長手方向一端部及び他端部には、図 3 (B)に示されるよう に、取り付け部材 65A, 65Bをそれぞれ介して第 1可動子としての一対の電機子ュ ニット 64A、 64Bが設けられている。 As shown in FIG. 3 (B), a pair of armatures as first movers are provided at one end and the other end in the longitudinal direction of the stator unit 60 via mounting members 65A and 65B, respectively. Units 64A and 64B are provided.
[0072] また、取り付け部材 65A、 65Bの底面には、第 2の軸受け機構としての気体静圧軸 受け(例えばエアベアリング) 51A、 51B (ただし、図 2では、一方の第 2の軸受け機 構 51Bについては不図示、図 4参照)が設けられている。 [0072] Further, on the bottom surfaces of the mounting members 65A and 65B, gas static pressure bearings (for example, air bearings) 51A and 51B (however, in FIG. 2, one second bearing mechanism is provided) as a second bearing mechanism. 51B is not shown, see FIG. 4).
[0073] 一方の取り付け部材 65Aに設けられた気体静圧軸受け 51Aは、図 2に示されるよう に、前述した第 2定盤 46Aの凸部の上面(第 1面) 146aに対向して配置されている。 気体静圧軸受け 51Aからは第 1面 146aに向けて加圧気体 (例えばヘリウム又は窒 素ガス(あるいはクリーンな空気)など)が噴出され、その加圧気体の静圧によって気 体静圧軸受け 51Aの軸受け面と第 1面 146aとの間に数/ z m程度のクリアランスが形 成されている。 [0073] As shown in Fig. 2, the gas static pressure bearing 51A provided on one mounting member 65A is disposed so as to face the upper surface (first surface) 146a of the convex portion of the second surface plate 46A described above. Have been. Pressurized gas (for example, helium or nitrogen gas (or clean air)) is ejected from the static gas pressure bearing 51A toward the first surface 146a, and the static pressure of the pressurized gas causes the static gas pressure bearing 51A. A clearance of about several / zm is formed between the bearing surface of the first surface 146a and the first surface 146a.
[0074] 他方の取り付け部材 65Bに設けられた気体静圧軸受け 51Bは、図 4に示されるよう
に、第 2定盤 46Bの第 1面 146cに対向して配置されている。この気体静圧軸受け 51 B力らは、第 1面 146cに向けて加圧気体が噴出され、その加圧気体の静圧によって 気体静圧軸受け 51Bの軸受け面と第 1面 146cとの間に数 μ ΐη程度のクリアランスが 形成されている。 [0074] The gas static pressure bearing 51B provided on the other mounting member 65B is as shown in FIG. The second platen 46B is disposed so as to face the first surface 146c of the second platen 46B. The pressurized gas is ejected toward the first surface 146c, and the static pressure of the pressurized gas causes a static pressure between the bearing surface of the gas static pressure bearing 51B and the first surface 146c. A clearance of about several μΐη is formed.
[0075] すなわち、固定子ユニット 60及び一対の電機子ユニット 64Α、 64Βの全体力 気体 静圧車由受け 51A、 51Bによって第 2定盤 46Α、 46Βの第 1面 146a, 146cに対して 非接触で Z軸方向に関して支持されている。 [0075] That is, the total force of the stator unit 60 and the pair of armature units 64Β and 64Β is in non-contact with the first surfaces 146a and 146c of the second platens 46Α and 46Β by the gas static pressure vehicle supports 51A and 51B. In the Z-axis direction.
[0076] 前記エアベアリング 51Bの X軸方向の一側と他側には、図 4に示されるように、一対 の気体静圧軸受け 151a、 151bがそれぞれ固定されている。このうち、一方の気体 静圧軸受け 151aは、第 2定盤 46Bの凸部の側面 146eに対向して配置され、該側面 146eに向けて加圧気体を噴出している。また、他方の気体静圧軸受け 151bは、第 2定盤 46Bの凸部の側面 146fに対向して配置され、該側面 146fに向けて加圧気体 を噴出している。この場合、気体静圧軸受け 151a、 151bからそれぞれ噴出される加 圧気体の静圧(隙間内圧力)の釣り合いにより、凸部とそれぞれの気体静圧軸受けと の間には、それぞれ数/ m程度のクリアランスが形成され、かつ維持されるようになつ ている。本実施形態では、第 2定盤 46Bの凸部は、固定子ユニット 60のヨーガイドの 役目を兼ねている。また、気体静圧軸受け 151a、 151bによってウェハステージ WS T (可動子ユニット)の X軸方向への駆動時に生じる反力を固定子ユニット 60を介して 第 2定盤 46Bに伝達する伝達機構が構成されている。 As shown in FIG. 4, a pair of hydrostatic gas bearings 151a and 151b are fixed to one side and the other side of the air bearing 51B in the X-axis direction. Among them, one gas static pressure bearing 151a is arranged to face the side surface 146e of the convex portion of the second platen 46B, and blows out a pressurized gas toward the side surface 146e. Further, the other gas static pressure bearing 151b is arranged to face the side surface 146f of the convex portion of the second platen 46B, and blows out a pressurized gas toward the side surface 146f. In this case, depending on the balance of the static pressure (pressure in the gap) of the pressurized gas ejected from each of the static gas pressure bearings 151a and 151b, the distance between the convex portion and each static gas pressure bearing is approximately several m / m. Clearance is formed and maintained. In the present embodiment, the convex portion of the second platen 46B also serves as a yaw guide for the stator unit 60. In addition, a transmission mechanism that transmits a reaction force generated when the wafer stage WST (movable unit) is driven in the X-axis direction by the static gas pressure bearings 151a and 151b to the second platen 46B via the stator unit 60 is configured. Have been.
[0077] なお、前述のように、第 1定盤 44を支持する防振ユニット 92は、床面 Fから伝達され る振動を絶縁させる機能を有する。そのために、この防振ユニット 92によって第 1定 盤 44が Z軸方向に微小駆動できるような構成としても良い。また、防振ユニット 92を、 例えばァクチユエータとエアマウントとを有するようなアクティブ防振装置とした場合に おいても、このァクチユエータによって第 1定盤 44を Z軸方向に能動的に動かすこと で防振機能を働かせることもできる。また、必要に応じてアクティブ防振装置によって 6自由度方向(Χ, Υ, Ζ, θ χ, θ γ, θ ζ方向)に第 1定盤 44を移動させることで制振 させるようにしても良レ、。更に、ウェハステージ WSTのウェハ保持面と投影光学系 Ρ Lの焦点位置との Ζ軸方向の位置関係を所定の関係に維持するために、ァクチユエ
ータ等によって第 1定盤 44を Z軸方向に移動させることも考えられる。このように第 1 定盤 44を移動させた場合、第 1定盤 44のガイド面 44a上にあるウェハステージ WST も第 1定盤 44と略同じような働きをする。従って、第 1定盤 44が Z軸方向に移動可能 に構成されている場合、第 1定盤 44と第 2定盤 46A, 46Bとの間で、 Z軸方向に関す る相対位置の変化が生じる。また、第 1定盤 44が θ X, Θ y方向に移動(回転)できる ように構成した場合においても、第 1定盤 44と第 2定盤 46A, 46Bとの間で、 Z軸方 向に関する相対位置の変化が生じる。本実施形態の構成においては、 Y軸微動モ ータ 75A, X軸リニアモータ 75B, 75Cは、それぞれの可動子(磁極ユニット 76A, 7 6B, 76C)が、ウェハステージ WSTに固定された状態で第 1定盤 44上に支持される 。また、それぞれの固定子(電機子ユニット 61A, 61B, 61C)は、一対の取付部材 6 5A, 65Bを介して第 2定盤 46A, 46B上に支持される。その結果、 Z軸方向における 第 1定盤 44と第 2定盤 46A, 46Bとの間の相対位置が変化すると、 Y軸微動モータ 7 5A, X軸リニアモータ 75B, 75Cは、それぞれの可動子と固定子との間の Z軸方向に おける相対位置も変化することになる。従って、これらのモータ 75A, 75B, 75Cそれ ぞれの可動子と固定子との間の Z軸方向に関する間隔(ギャップ)は、第 1定盤 44が Z軸方向に移動しても、可動子と固定子とが接触しないような値に予め定めておく必 要がある。例えば、走査露光中、第 1定盤 44が防振ユニット 92によって Z軸方向に移 動できる範囲を基準位置から ± 0. 3— 3. 0mmと設定した場合、モータ 75A, 75B, 75Cそれぞれの可動子と固定子との間の Z軸方向の間隔はそれぞれ 0. 4-4. Om m程度に設定すると良い。この場合、モータ 75A, 75B, 75Cそれぞれは、可動子と 固定子とのギャップ距離によって、駆動方向の出力が変化しないように構成されてい ることが望ましい。また、ステージ装置 20のメンテナンス等を行なう際に、第 1定盤 44 の Z位置が変化する場合 (例えば、防振ユニット 92がエアマウントを有していて、その エアを抜いた状態にしたときなど)もモータ 75A, 75B, 75Cそれぞれの可動子と固 定子とが接触しないようにする必要がある。このとき、可動子と固定子との間隔だけで は接触を防ぐことができない場合には、予めストッパ等を設けておき、このストツバで 接触を防止できるようにした後で、第 1定盤 44の Z軸方向の位置を変更するようにす れば良い。また、第 1定盤 44と第 2定盤 46A, 46Bとの間のガイド面の平行度が変化
した場合、気体静圧軸受け 51A, 51B, 151a, 151bにおけるクリアランスが減少し、 例えば軸受けと定盤のガイド面とが接触する場合もあり得る。そこで、例えば、取り付 け部材 65Bと固定子ユニット 60との間及び取り付け部材 65Aと気体静圧軸受け 51A との間に板パネ、フレキシャ等を備えたヒンジ機構(図示せず)を設け、前記平行度の 変化を許容できるように構成しても良い。この場合、取り付け部材 65Bと固定子ュニッ ト 60との間に設けられるヒンジ機構は、 Θ y方向の自由度を持つ構成とし、取り付け 部材 65Aと気体静圧軸受け 51Aとの間に設けられるヒンジ機構は、 θ X方向と Θ y方 向の自由度を持つ構成とすれば良い。これらのヒンジ機構により、第 1定盤 44と第 2 定盤 46A, 46Bとの平行度が変化しても、ヒンジ機構での変形によって気体静圧軸 受け 51A, 51B, 151a, 151bに回転方向の応力(ストレス)が作用することがなぐこ れら各気体静圧軸受けにおける所定のクリアランスを維持することが可能となる。 [0077] As described above, the vibration isolation unit 92 that supports the first base 44 has a function of insulating vibration transmitted from the floor F. For this purpose, a configuration may be adopted in which the first platen 44 can be minutely driven in the Z-axis direction by the vibration isolation unit 92. Further, even in the case where the vibration isolating unit 92 is an active vibration isolating device having, for example, an actuator and an air mount, the first platen 44 is actively moved in the Z-axis direction by the actuator to prevent the vibration. The vibration function can also be activated. In addition, if necessary, the first surface plate 44 may be moved in six directions of freedom (Χ, Υ, Ζ, θ χ, θ γ, θ ζ directions) by the active vibration isolating device so that the vibration is damped. Good les ,. Furthermore, in order to maintain a predetermined positional relationship in the Ζ-axis direction between the wafer holding surface of the wafer stage WST and the focal position of the projection optical system ΡL, It is also conceivable to move the first platen 44 in the Z-axis direction using data or the like. When the first surface plate 44 is moved in this manner, the wafer stage WST on the guide surface 44a of the first surface plate 44 also functions in substantially the same manner as the first surface plate 44. Therefore, when the first surface plate 44 is configured to be movable in the Z-axis direction, a change in the relative position in the Z-axis direction between the first surface plate 44 and the second surface plates 46A and 46B. Occurs. Further, even when the first platen 44 is configured to be able to move (rotate) in the θX and Θy directions, the Z-axis direction is provided between the first platen 44 and the second platens 46A and 46B. A change in relative position with respect to In the configuration of the present embodiment, the Y-axis fine movement motor 75A and the X-axis linear motors 75B and 75C have their respective movers (magnetic pole units 76A, 76B and 76C) fixed to the wafer stage WST. Supported on the first platen 44. The respective stators (armature units 61A, 61B, 61C) are supported on second platens 46A, 46B via a pair of mounting members 65A, 65B. As a result, when the relative position between the first surface plate 44 and the second surface plates 46A and 46B in the Z-axis direction changes, the Y-axis fine movement motor 75A and the X-axis linear motors 75B and 75C The relative position in the Z-axis direction between the stator and the stator will also change. Therefore, the gap (gap) in the Z-axis direction between the mover and the stator of each of these motors 75A, 75B, and 75C can be maintained even if the first platen 44 moves in the Z-axis direction. It is necessary to predetermine a value that does not cause contact between the stator and the stator. For example, during scanning exposure, if the range in which the first platen 44 can be moved in the Z-axis direction by the vibration isolation unit 92 is set to ± 0.3-3.0 mm from the reference position, the motors 75A, 75B, and 75C will The distance between the mover and the stator in the Z-axis direction is preferably set to about 0.4-4. Omm. In this case, it is desirable that each of the motors 75A, 75B, and 75C be configured so that the output in the driving direction does not change due to the gap distance between the mover and the stator. Also, when the Z position of the first platen 44 changes during maintenance of the stage device 20 (for example, when the vibration isolating unit 92 has an air mount and the air is released). It is necessary to make sure that the mover of each of the motors 75A, 75B, and 75C does not come into contact with the stator. At this time, if contact cannot be prevented only by the distance between the mover and the stator, a stopper or the like is provided in advance, and after the stopper is used to prevent contact, the first platen 44 May be changed in the Z-axis direction. In addition, the parallelism of the guide surface between the first platen 44 and the second platen 46A, 46B changes. In this case, the clearance in the static gas pressure bearings 51A, 51B, 151a, 151b decreases, and for example, the bearing may come into contact with the guide surface of the surface plate. Therefore, for example, a hinge mechanism (not shown) having a plate panel, a flexure, and the like is provided between the mounting member 65B and the stator unit 60 and between the mounting member 65A and the hydrostatic gas bearing 51A. The configuration may be such that a change in parallelism can be tolerated. In this case, the hinge mechanism provided between the mounting member 65B and the stator unit 60 has a degree of freedom in the y-direction, and the hinge mechanism provided between the mounting member 65A and the hydrostatic gas bearing 51A. May be configured to have degrees of freedom in the θ X direction and the Θ y direction. Due to these hinge mechanisms, even if the parallelism between the first platen 44 and the second platens 46A, 46B changes, the rotation of the gas static pressure bearings 51A, 51B, 151a, 151b is caused by the deformation of the hinge mechanism. Therefore, it is possible to maintain a predetermined clearance in each of the gas static pressure bearings without applying the stress.
[0078] 図 2に戻り、前記一対の電機子ユニット 64A、 64Bにそれぞれ対向して、第 2定盤 4 6A, 46B上方には、第 1固定子としての一対の磁極ユニット 62A、 62Bが Y軸方向 に沿って延設されている。 Returning to FIG. 2, a pair of magnetic pole units 62A and 62B as a first stator are provided above the second platens 46A and 46B so as to face the pair of armature units 64A and 64B, respectively. It extends along the axial direction.
[0079] これら磁極ユニット 62A、 62Bのうち一方の磁極ユニット 62Aは、図 2に示されるよう に、平面視 (上方から見て)矩形板状の上板部材 54Aと、該上板部材 54Aと同一形 状を有する下板部材 54Bと、これら上板部材 54A及び下板部材 54Bとを連結する状 態で設けられた断面コ字状 (U字状)の中間部材 56とから成るヨーク 60Aと、このョー ク 60Aの一対の対向面(上面及び下面)に Y軸方向に沿って所定間隔でそれぞれ配 設された複数の界磁石 108とを有している。この場合、 Y軸方向に隣り合う界磁石 10 8同士、 Z軸方向で向かい合う界磁石 108同士が逆極性とされている。このため、ョー ク 60Aの内部空間には、 Y軸方向に関して交番磁界が形成されている。 As shown in FIG. 2, one of the magnetic pole units 62A and 62B has an upper plate member 54A having a rectangular plate shape in plan view (as viewed from above), and A yoke 60A includes a lower plate member 54B having the same shape, and an intermediate member 56 having a U-shaped cross section provided in a state where the upper plate member 54A and the lower plate member 54B are connected to each other. The yoke 60A has a plurality of field magnets 108 disposed on the pair of opposing surfaces (upper and lower surfaces) at predetermined intervals along the Y-axis direction. In this case, the field magnets 108 adjacent in the Y-axis direction and the field magnets 108 facing in the Z-axis direction have opposite polarities. For this reason, an alternating magnetic field is formed in the interior space of the yoke 60A in the Y-axis direction.
[0080] 他方の磁極ユニット 62Bも、磁極ユニット 64Aと同様に構成されている。すなわち、 平面視(上方から見て)矩形板状の上板部材 54Aと、該上板部材 54Aと同一形状を 有する下板部材 54Bと、これら上板部材 54A及び下板部材 54Bとを連結する状態で 設けられた断面コ字状(U字状)の中間部材 56とから成るヨーク 60Bと、このヨーク 60 Bの一対の対向面(上面及び下面)に Y軸方向に沿って所定間隔でそれぞれ配設さ れた複数の界磁石 108とを有している。ヨーク 60Bの内部空間にも、 Y軸方向に関し
て交番磁界が形成されてレ、る。 [0080] The other magnetic pole unit 62B is configured similarly to the magnetic pole unit 64A. That is, an upper plate member 54A having a rectangular plate shape in plan view (as viewed from above), a lower plate member 54B having the same shape as the upper plate member 54A, and connecting the upper plate member 54A and the lower plate member 54B. A yoke 60B composed of an intermediate member 56 having a U-shaped cross section provided in a state, and a pair of opposing surfaces (upper and lower surfaces) of the yoke 60B are provided at predetermined intervals along the Y-axis direction. And a plurality of field magnets 108 disposed therein. Y-axis direction Thus, an alternating magnetic field is formed.
[0081] 前記電機子ユニット 64A、 64Bは、内部が中空とされた筐体と、該筐体内に Y軸方 向に沿って所定間隔で配設された不図示の電機子コイルとにより構成されている。 [0081] The armature units 64A and 64B are each composed of a housing having a hollow interior, and armature coils (not shown) arranged at predetermined intervals in the housing along the Y-axis direction. ing.
[0082] 従って、電機子ユニット 64A、 64Bをそれぞれ構成する電機子コイルを流れる電流 と、磁極ユニット 62A、 62Bをそれぞれ構成する界磁石の発生する磁界(交番磁界) との間の電磁相互作用により発生するローレンツ力により、電機子ユニット 64A、 64 B (すなわち固定子ユニット 60)が磁極ユニット 62A、 62Bに沿って Y軸方向に駆動さ れる。すなわち、本実施形態では、電機子ユニット 64A、 64Bと磁極ユニット 62A、 6 2Bとによって、ムービングコイル型のリニアモータ力も成る、第 2駆動機構としての一 対の Y軸リニアモータ 66A、 66B力 それぞれ構成されている。従って、以下では、 磁極ユニット 62A、 62Bを Y軸固定子 62A、 62Bとも呼び、電機子ユニット 64A、 64 Bを Y軸可動子 64A、 64Bとも呼ぶ。 [0082] Accordingly, the electromagnetic interaction between the current flowing through the armature coils constituting the armature units 64A and 64B and the magnetic field (alternating magnetic field) generated by the field magnets constituting the magnetic pole units 62A and 62B respectively. The generated Lorentz force drives the armature units 64A, 64B (that is, the stator unit 60) in the Y-axis direction along the magnetic pole units 62A, 62B. That is, in the present embodiment, the armature units 64A and 64B and the magnetic pole units 62A and 62B also provide a moving coil type linear motor force. It is configured. Therefore, hereinafter, the magnetic pole units 62A and 62B are also referred to as Y-axis stators 62A and 62B, and the armature units 64A and 64B are also referred to as Y-axis movers 64A and 64B.
[0083] また、一方の磁極ユニット(Y軸固定子) 62Aの下面には、 Y軸方向を長手方向とす る角柱状のスライド部材 68Aが固定され、他方の磁極ユニット(Y軸固定子) 62Bの 下面には、 Y軸方向を長手方向とする角柱状のスライド部材 68Bが固定されている。 [0083] A prismatic slide member 68A having the Y-axis direction as a longitudinal direction is fixed to the lower surface of one magnetic pole unit (Y-axis stator) 62A, and the other magnetic pole unit (Y-axis stator). A prismatic slide member 68B whose longitudinal direction is in the Y-axis direction is fixed to the lower surface of 62B.
[0084] 一方のスライド部材 68Aは、図 2に示されるように、その X軸方向両側の側面及び 下面が、前述した U字状のガイド部材 48Aの内側の 3面にそれぞれ対向する状態で 配置されており、スライド部材 68Aは 3方向(+X方向、 X方向及び Z方向)から不 図示の気体静圧軸受け (例えばエアベアリング)をそれぞれ介してガイド部材 48Aに よって非接触で支持されている。この場合、 Y軸固定子 62Aの下面とガイド部材 48A との間には、所定のクリアランスが形成されてレ、る。 As shown in FIG. 2, one slide member 68A is arranged such that the side surfaces and the lower surface on both sides in the X-axis direction respectively face the three inner surfaces of the aforementioned U-shaped guide member 48A. The slide member 68A is supported from three directions (+ X, X and Z directions) by a guide member 48A in a non-contact manner through static gas bearings (for example, air bearings) (not shown). . In this case, a predetermined clearance is formed between the lower surface of the Y-axis stator 62A and the guide member 48A.
[0085] 他方のスライド部材 68Bは、図 2に示されるように、その X軸方向両側の側面及び下 面力 前述した U字状のガイド部材 48Bの内側の 3面にそれぞれ対向する状態で配 置されており、スライド部材 68Bは 3方向(+ X方向、一 X方向及び一 Z方向)から不図 示の気体静圧軸受け (例えばエアベアリング)をそれぞれ介してガイド部材 48Bによ つて非接触で支持されている。この場合、 Y軸固定子 62Bの下面とガイド部材 48Bと の間には、所定のクリアランスが形成されている。 As shown in FIG. 2, the other slide member 68B is disposed so as to face the inner three surfaces of the above-described U-shaped guide member 48B, respectively, on the side surfaces on both sides in the X-axis direction and the lower surface force. The slide member 68B is not contacted by the guide member 48B from three directions (+ X direction, 1X direction and 1Z direction) via static gas bearings (for example, air bearings) (not shown). Supported by. In this case, a predetermined clearance is formed between the lower surface of the Y-axis stator 62B and the guide member 48B.
[0086] 前記 Ζ·チルト駆動機構 96a— 96cは、ステージ本体 100の上面のほぼ正三角形の
頂点となる位置にそれぞれ配置されている。 Ζ·チルト駆動機構 96a— 96cのそれぞ れは、ウェハテーブル WTBを支持するとともに、独立して Z軸方向に微少駆動する ボイスコイルモータを含む。従って、 Ζ·チルト駆動機構 96a— 96cによって、ウェハテ 一ブル WTBは Z軸方向、 θ X方向(X軸回りの回転方向)、及び Θ y方向(Y軸回りの 回転方向)の 3自由度方向について微少駆動される。本実施形態では、 Ζ·チルト駆 動機構 96a 96cは、図 1の主制御装置 50によって制御される。 [0086] The Ζ-tilt drive mechanisms 96a-96c are substantially equilateral triangles on the upper surface of the stage body 100. It is arranged at each of the vertices. Ζ · Tilt drive mechanisms 96a-96c each include a voice coil motor that supports the wafer table WTB and independently drives minutely in the Z-axis direction. Accordingly, the wafer table WTB can be moved in three directions of freedom in the Z-axis direction, the θ-X direction (rotation direction around the X-axis), and the Θy direction (rotation direction around the Y-axis) by the Ζ-tilt drive mechanisms 96a-96c. Is slightly driven. In the present embodiment, the tilt drive mechanisms 96a and 96c are controlled by the main controller 50 in FIG.
[0087] Ζ·チルト駆動機構 96a— 96cによってステージ本体 100上で支持された前記ゥェ ハテーブル WTB上には、図 1に示されるように、ウェハホルダ 25を介してウェハ Wが 静電吸着又は真空吸着により固定されている。ウェハテーブル WTBの XY面内の位 置(θ ζ回転を含む)は、ウェハレーザ干渉計(以下、「ウェハ干渉計」という) 104によ り、移動鏡 102を介して、例えば 0. 5 lnm程度の分解能で常時計測されている。 [0087] On the wafer table WTB supported on the stage main body 100 by the tilt drive mechanisms 96a-96c, as shown in FIG. It is fixed by vacuum suction. The position of the wafer table WTB in the XY plane (including the rotation of θ)) is, for example, about 0.5 nm by a wafer laser interferometer (hereinafter referred to as “wafer interferometer”) 104 via a movable mirror 102. It is always measured with a resolution of.
[0088] ここで、ウェハテーブル WTB上には、実際には、図 2に示されるように、 Y軸方向の 一側(+ Y側)の端部に X軸方向に延びる Y移動鏡 102aが固定され、 X軸方向の一 側 (-X側)の端部に Y軸方向に延びる X移動鏡 102bが固定されている。これらの移 動鏡 102a、 102bの外面は、鏡面加工がなされた反射面とされている。また、上記の 移動鏡 102a、 102bに対応して、ウェハ干渉計も、 Y移動鏡 102aの反射面にレーザ ビーム(測長ビーム)を照射する Y干渉計と、 X移動鏡 102bの反射面にレーザビーム (測長ビーム)を照射する X干渉計とが設けられている。 Here, on wafer table WTB, actually, as shown in FIG. 2, a Y movable mirror 102a extending in the X-axis direction is provided at one end (+ Y side) in the Y-axis direction. An X movable mirror 102b that is fixed and extends in the Y-axis direction is fixed to one end (−X side) in the X-axis direction. The outer surfaces of these moving mirrors 102a and 102b are mirror-finished reflecting surfaces. Corresponding to the above moving mirrors 102a and 102b, the wafer interferometer also has a Y interferometer that irradiates a laser beam (length measuring beam) on the reflecting surface of the Y moving mirror 102a and a wafer interferometer that reflects the reflecting surface of the X moving mirror 102b. An X interferometer that irradiates a laser beam (length measuring beam) is provided.
[0089] このように、移動鏡、ウェハ干渉計はそれぞれ複数設けられているが、図 1では、こ れらが代表的に移動鏡 102、ウェハ干渉計 104として示されている。 As described above, a plurality of moving mirrors and a plurality of wafer interferometers are provided, respectively. In FIG. 1, these are representatively shown as a moving mirror 102 and a wafer interferometer 104.
[0090] この場合、 X干渉計及び Y干渉計としては、ともに測長軸を複数有する多軸干渉計 が用いられており、ウェハテーブル WTBの X、 Y位置及びョーイング(Z軸回りの回転 である Θ z回転)に加え、ピッチング (X軸回りの回転である θ X回転)、ローリングお 軸回りの回転である Θ y回転))も計測可能とされている。なお、例えば、ウェハテー ブル WTBの端面を鏡面加工して反射面(前述の移動鏡 102a, 102bの反射面に相 当)を形成しても良レ、。また、前述の多軸干渉計は 45° 傾いてウェハテーブル WTB に設置される反射面を介して、投影光学系 PLが載置される架台(不図示)に設置さ れる反射面にレーザビームを照射し、投影光学系 PLの光軸方向 (Z軸方向)に関す
る相対位置情報を検出するようにしても良レ、。 [0090] In this case, as the X interferometer and the Y interferometer, a multi-axis interferometer having a plurality of measurement axes is used, and the X and Y positions of the wafer table WTB and the jowing (rotation around the Z axis) are used. In addition to certain Θ z rotations), pitching (θ X rotation, rotation around the X axis) and rolling (Θ y rotation, rotation around the axis)) can also be measured. Note that, for example, a reflective surface (corresponding to the reflective surfaces of the movable mirrors 102a and 102b described above) may be formed by mirror-finish the end surface of the wafer table WTB. In addition, the above-described multi-axis interferometer injects a laser beam through a reflecting surface installed on the wafer table WTB at an angle of 45 ° to a reflecting surface installed on a mount (not shown) on which the projection optical system PL is mounted. Irradiation and projection optical system PL optical axis direction (Z axis direction) It is good to detect relative position information.
[0091] ウェハ干渉計 104で計測されるウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)の位 置情報(又は速度情報)は主制御装置 50に送られ、主制御装置 50ではウェハステ ージ WSTの位置情報(又は速度情報)に基づいて Y軸リニアモータ 66A, 66B、 X 軸リニアモータ 75B, 75C、 Y軸微動モータ 75Aを介してウェハステージ WSTの XY 面内位置を制御する。 [0091] Position information (or speed information) of wafer table WTB (wafer stage WST) measured by wafer interferometer 104 is sent to main controller 50, and main controller 50 transmits position information (wafer stage WST) of wafer stage WST. Or, the position in the XY plane of the wafer stage WST is controlled via the Y-axis linear motors 66A and 66B, the X-axis linear motors 75B and 75C, and the Y-axis fine movement motor 75A based on the speed information).
[0092] ステージ装置 20は、図 2に示されるように、前述の Υ軸固定子 62Α, 62Βの Υ軸方 向の位置を調整する 2つの位置調整機構 52Α, 52Βを更に備えている。このうちの 一方の位置調整機構 52Βは、図 2に示されるように、床面 F上に支持部材 72を介し て所定高さ位置で支持された電機子ユニット 74を固定子として有し、前述した磁極ュ ニット 62Β、すなわち Υ軸固定子 62Βの一部を可動子として有するムービングマグネ ット型のリニアモータによって構成されている。 As shown in FIG. 2, the stage device 20 further includes two position adjusting mechanisms 52 位置, 52Β for adjusting the positions of the above-mentioned Υ-axis stators 62Α, 62Β in the Υ-axis direction. As shown in FIG. 2, one of the position adjustment mechanisms 52Β has, as a stator, an armature unit 74 supported at a predetermined height position on a floor F via a support member 72, as described above. The magnetic pole unit 62Β, that is, a moving magnet type linear motor having a part of the Υ-axis stator 62Β as a mover.
[0093] すなわち、電機子ユニット 74は、図 6に示されるように、 Υ軸固定子 62Βを構成する ヨーク 60Βの中間部材 56に形成された矩形開口 ΟΡを介してヨーク 60Βの内部空間 (複数の界磁石によって交番磁界が形成された空間)に挿入されている。電機子ュニ ット 74の内部には、少なくとも 1つの電機子コイルが設けられており、この電機子コィ ルに流れる X軸方向の電流と、上記の交番磁界との間の電磁相互作用により発生す るローレンツ力により、 γ軸固定子 62Βが電機子ユニット 74に対して Υ軸方向に駆動 される。この場合、電機子ユニット 74内部の電機子コイルに供給される電流の大きさ 及び方向が、図 1の主制御装置 50によって制御されるようになっている。 [0093] That is, as shown in FIG. 6, the armature unit 74 is configured such that the inner space of the yoke 60Β is formed through a rectangular opening に formed in the intermediate member 56 of the yoke 60Β constituting the shaft stator 62Β. (A space in which an alternating magnetic field is formed by the field magnet). Inside the armature unit 74, at least one armature coil is provided, and an electromagnetic interaction between the X-axis direction current flowing through the armature coil and the alternating magnetic field described above is provided. The generated Lorentz force drives the γ-axis stator 62Β relative to the armature unit 74 in the Υ-axis direction. In this case, the magnitude and direction of the current supplied to the armature coil inside the armature unit 74 are controlled by the main controller 50 in FIG.
[0094] 他方の位置調整機構 52Αは、上述した位置調整機構 52Βと同様の構成のムービ ングマグネット型のリニアモータによって構成され、 Υ軸固定子 62Αを Υ軸方向に駆 動する。 [0094] The other position adjustment mechanism 52 # is configured by a moving magnet type linear motor having the same configuration as the above-described position adjustment mechanism 52 #, and drives the # axis stator 62 # in the # axis direction.
[0095] なお、これらの位置調整機構 52Α, 52Βによる Υ軸固定子の位置調整のタイミング 等については更に後述する。 [0095] The timing and the like for adjusting the position of the Υ-axis stator by these position adjusting mechanisms 52Β and 52Β will be further described later.
[0096] ステージ装置 20は、ウェハステージ WSTの X軸方向への駆動の際に生じる反力の 作用に起因して第 2定盤 46Βに生じる回転モーメントを相殺する相殺機構を更に備 えている。この相殺機構 78は、図 2に示されるように、第 2定盤 46Βの第 2面 146dの
-Y側端部に、配設されている。この相殺機構 78は、図 2及び図 7 (A)に示されるよう に、第 2定盤 46Β上に固定された固定部 78Αと、該固定部 78Αの長手方向に沿って 移動する可動部 78Βとを備えている。 [0096] Stage device 20 further includes an offset mechanism that offsets a rotational moment generated on second platen 46 ° due to the effect of a reaction force generated when wafer stage WST is driven in the X-axis direction. As shown in FIG. 2, the canceling mechanism 78 is provided on the second surface 146d of the second platen 46Β. -It is provided at the end on the Y side. As shown in FIGS. 2 and 7 (A), the canceling mechanism 78 includes a fixed portion 78Β fixed on the second platen 46 可 動 and a movable portion 78 移動 moving along the longitudinal direction of the fixed portion 78Β. And
[0097] 前記固定部 78Αは、図 7 (B)に示されるように、断面略 U字状のガイド 179と該ガイ ド 179の上面に固定された固定子 RMaとを備えている。この場合、ガイド 179が、第 2定盤 46B上に直接固定されている。前記固定子 RMaは、断面 I字状でその内部に 複数の電機子コイルが配置されてレ、る。 [0097] As shown in FIG. 7 (B), the fixing portion 78 # includes a guide 179 having a substantially U-shaped cross section and a stator RMa fixed to the upper surface of the guide 179. In this case, the guide 179 is directly fixed on the second platen 46B. The stator RMa has an I-shaped cross section, and has a plurality of armature coils disposed therein.
[0098] 前記可動部 78Bは、図 7 (B)に示されるように、可動子 RMbと、該可動子 RMbの Y 軸方向両側に固定された一対の重量物(マス) 178A, 178Bとを備えている。可動 子 RMbは、断面矩形の筒状部材と、該筒状部材の内側の一対の対向面 (Y軸方向 の両側面)に固定された複数の界磁石とから構成されている。 [0098] As shown in FIG. 7 (B), the movable portion 78B includes a mover RMb and a pair of heavy objects (mass) 178A, 178B fixed to both sides of the mover RMb in the Y-axis direction. Have. The mover RMb includes a tubular member having a rectangular cross section, and a plurality of field magnets fixed to a pair of opposing surfaces (both side surfaces in the Y-axis direction) inside the tubular member.
[0099] 固定子 RMaと可動子 RMbとが、図 7 (A)に示されるように係合した状態においては 、固定子 RMa内を流れる電流と、可動子 RMb内に形成される磁界との間の電磁相 互作用により、可動子 RMbには X軸方向の駆動力が作用することとなる。すなわち、 これら固定子 RMaと可動子 RMbとにより、ムービングマグネット型のリニアモータ RM が構成されている。 [0099] When the stator RMa and the mover RMb are engaged as shown in Fig. 7 (A), the current flowing through the stator RMa and the magnetic field formed within the mover RMb are different. Due to the electromagnetic interaction between them, a driving force in the X-axis direction acts on the mover RMb. That is, the moving magnet type linear motor RM is constituted by the stator RMa and the mover RMb.
[0100] また、可動子 RMbの Y軸方向両側に固定されたマス 178A, 178Bのガイド 179に 対向する部分の一部には、不図示の気体静圧軸受けが設けられており、当該気体 静圧軸受けを介してマス 178A, 178Bがガイド 179に対して数 μ ΐηのクリアランスを 介して浮上支持されている。これらのマス 178A, 178Bは、小さなストロークで大きな 反力(力)を発生させるために設けられている。マス 178A, 178Bとしては、比較的密 度の大きい部材で構成するなどして、質量をできる限り大きくすることが望ましい。 [0100] A part of the portion of the masses 178A, 178B fixed to both sides in the Y-axis direction of the mover RMb facing the guide 179 is provided with a gas static pressure bearing (not shown). Masses 178A and 178B are supported by guides 179 in a floating manner via clearances of several μΐη via pressure bearings. These masses 178A and 178B are provided to generate a large reaction force (force) with a small stroke. It is desirable that the masses 178A and 178B be made as large as possible by being made of a member having a relatively high density.
[0101] このようにして構成された相殺機構 78 (すなわちリニアモータ RM)は、図 1の主制 御装置 50によって後述するようにして制御される。 The cancellation mechanism 78 (that is, the linear motor RM) thus configured is controlled by the main control device 50 shown in FIG. 1 as described later.
[0102] ステージ装置 20は、図 2に示されるように、第 2定盤 46Bを X軸方向に駆動可能な ボイスコイルモータ 80を更に備えている。このボイスコイルモータ 80は、第 2定盤 46 Bの +X側の側面に突設された平板状の可動子 81と、該可動子 81と非接触で係合 するように、支持部材 83を介して床面 Fの上方に配置された断面 U字状の固定子 82
とを備えている。この場合、例えば可動子 81が、その内部に電機子コイルを有する電 機子ユニットであり、固定子 82が、その内側の一対の対向面(上面及び下面)に互い に逆極性の界磁石が設けられた磁極ユニットであることとすることができる。 [0102] As shown in FIG. 2, the stage device 20 further includes a voice coil motor 80 that can drive the second platen 46B in the X-axis direction. The voice coil motor 80 includes a flat movable member 81 protruding from the + X side surface of the second base plate 46B, and a support member 83 so as to engage with the movable member 81 in a non-contact manner. U-shaped stator placed above floor F via And In this case, for example, the mover 81 is an armature unit having an armature coil therein, and the stator 82 has a pair of opposing surfaces (upper surface and lower surface) having field magnets having opposite polarities. The magnetic pole unit may be provided.
[0103] 可動子 81は、第 2定盤 46Bの重心に対応する Y軸方向の位置に設けられている。 [0103] The mover 81 is provided at a position in the Y-axis direction corresponding to the center of gravity of the second platen 46B.
従って、ボイスコイルモータ 80が、主制御装置 50により駆動された場合に、第 2定盤 46Bを Θ z回転させることなぐ X軸方向に駆動することが可能となっている。 Therefore, when the voice coil motor 80 is driven by the main controller 50, it can be driven in the X-axis direction without rotating the second platen 46B by Θz.
[0104] 図 1に戻り、本実施形態の露光装置 10は、主制御装置 50によってオンオフが制御 される光源を有し、投影光学系 PLの結像面に向けて多数のピンホール又はスリット の像を形成するための結像光束を、光軸 AXに対して斜め方向より照射する照射系 AFaと、それらの結像光束のウェハ W表面での反射光束を受光する受光系 AFbとか ら成る斜入射方式の多点焦点位置検出系力 成る焦点位置検出系を、更に備えて いる。なお、本実施形態の焦点位置検出系(AFa、 AFb)と同様の多点焦点位置検 出系の詳細な構成は、例えば特開平 6-283403号公報及びこれに対応する米国特 許第 5, 448, 332号等に開示されている。本国際出願で指定した指定国(又は選択 した選択国)の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する米国特許にお ける開示を援用して本明細書の記載の一部とする。 Returning to FIG. 1, exposure apparatus 10 of the present embodiment has a light source whose on / off is controlled by main controller 50, and has a large number of pinholes or slits facing the image forming plane of projection optical system PL. An irradiation system AFa that irradiates an image forming light beam for forming an image from an oblique direction with respect to the optical axis AX, and a light receiving system AFb that receives the light beam reflected by the surface of the wafer W of the image forming light beam. The apparatus further includes a focal position detection system comprising an input type multi-point focal position detection system. The detailed configuration of the multipoint focal position detection system similar to the focal position detection systems (AFa, AFb) of the present embodiment is described in, for example, JP-A-6-283403 and U.S. Pat. No. 448, 332, etc. To the extent permitted by national law in the designated country (or selected elected country) specified in this international application, the disclosures in the above-mentioned publications and corresponding US patents are incorporated herein by reference.
[0105] 主制御装置 50では、後述する走査露光時等に、受光系 AFbからの焦点ずれ信号 [0105] In the main controller 50, a defocus signal from the light receiving system AFb is output during scanning exposure, which will be described later.
(デフォーカス信号)、例えば Sカーブ信号に基づいて、 Ζ·チルト駆動機構 96a— 96 cを介してウェハテーブル WTBの Z軸方向への移動、及び 2次元面に対する傾斜( すなわち、 θ X, Θ y方向の回転)を制御する、すなわち多点焦点位置検出系(AFa、 AFb)の検出結果に基づいてウェハテーブル WTBの移動を制御することにより、照 明光 ILの照射領域 (照明領域と結像関係になる露光領域)内で投影光学系 PLの結 像面とウェハ W (ショット領域)の表面とを実質的に合致させる(換言すれば、露光領 域内でショット領域の表面を投影光学系 PLの焦点深度内に設定する)オートフォー カス(自動焦点合わせ)及びオートレべリングを実行する。 (Defocus signal), for example, the movement of the wafer table WTB in the Z-axis direction via the tilt drive mechanism 96a-96c based on the S-curve signal, and the inclination with respect to the two-dimensional surface (ie, θ X, Θ By controlling the movement of the wafer table WTB based on the detection results of the multi-point focal position detection system (AFa, AFb), the illumination area of the illumination light IL (the illumination area and the imaging area) is controlled. The image plane of the projection optical system PL substantially coincides with the surface of the wafer W (shot area) within the exposure area to be related (in other words, the surface of the shot area is projected onto the projection optical system PL within the exposure area). Auto focus (set within the depth of focus) and auto leveling.
[0106] 上述のように構成される本実施形態の露光装置 10によると、通常のスキャニング- ステツパと同様に、レチクルァライメント、不図示のァライメント系のベースライン計測、 並びに EGA (ェンハンスト .グロ一ノ ル 'ァライメント)方式のウェハァライメント等の所
定の準備作業が行われた後、以下のようにしてステップ ·アンド'スキャン方式の露光 動作が行なわれる。 According to the exposure apparatus 10 of the present embodiment configured as described above, the reticle alignment, the baseline measurement of the alignment system (not shown), and the EGA (Enhanced.glo. Places such as the wafer alignment method After the predetermined preparation work, the exposure operation of the step-and-scan method is performed as follows.
[0107] なお、上記のレチクルァライメント、ベースライン計測等の準備作業については、例 えば特開平 7-176468号公報及びこれに対応する米国特許第 5, 646, 413号に 詳細に開示されており、これに続く EGAについては、特開昭 61— 44429号公報及 びこれに対応する米国特許第 4, 780, 617号等に詳細に開示されている。本国際 出願で指定した指定国(又は選択した選択国)の国内法令が許す限りにおいて、上 記各公報並びにこれらに対応する上記米国特許における開示を援用して本明細書 の記載の一部とする。 [0107] The above-mentioned preparation work such as reticle alignment and baseline measurement is disclosed in detail in, for example, JP-A-7-176468 and US Patent No. 5,646,413 corresponding thereto. The subsequent EGA is disclosed in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429 and the corresponding US Pat. No. 4,780,617. To the extent permitted by national laws of the designated country (or elected elected country) designated in this international application, the disclosures in each of the above-mentioned publications and the corresponding U.S. patents above are incorporated by reference in their entirety with this disclosure. I do.
[0108] すなわち、主制御装置 50では、ウェハァライメントの結果に基づいて、ウェハテー ブル WTB上に保持されたウェハ W上の第 1ショット領域(ファーストショット領域)の露 光のための加速開始位置にウェハステージ WSTを移動する。この移動は、主制御 装置 50により、ウェハ干渉計 104の計測値に基づいて、 Y軸リニアモータ 66A、 66B 、及び X軸リニアモータ 75B、 75Cを制御することによって行われる。 In other words, main controller 50 starts the acceleration start position for the exposure of the first shot area (first shot area) on wafer W held on wafer table WTB based on the result of the wafer alignment. Move wafer stage WST to. This movement is performed by the main controller 50 controlling the Y-axis linear motors 66A and 66B and the X-axis linear motors 75B and 75C based on the measurement values of the wafer interferometer 104.
[0109] 次いで、主制御装置 50では、レチクルステージ RSTとウェハステージ WSTとの Y 軸方向の相対走査を開始して、ウェハ W上のファーストショット領域に対する走査露 光を行い、そのファーストショット領域にレチクル Rの回路パターンを投影光学系 PL を介して縮小転写する。 Next, main controller 50 starts relative scanning in the Y-axis direction between reticle stage RST and wafer stage WST, performs scanning exposure on the first shot area on wafer W, The circuit pattern of the reticle R is reduced and transferred via the projection optical system PL.
[0110] ここで、走査露光の際に、主制御装置 50は、レチクル干渉計 22、ウェハ干渉計 10 4の計測値をモニタしつつ、レチクルステージ駆動部 22及び Y軸リニアモータ 66A、 66Bを制御することにより、レチクルステージ RSTとウェハステージ WSTとを相対走 查するが、この相対走査中(少なくとも露光中)は、両者を精度良く同期させる必要が ある。かかる点を考慮して、レチクルステージ RSTのウェハステージ WSTに対する追 従誤差が極力生じないように、主制御装置 50は Y軸微動モータ 75Aを用いて、ゥェ ハステージ WSTの Y軸方向位置の微調整を行っている。 Here, at the time of scanning exposure, main controller 50 monitors reticle interferometer 22 and wafer interferometer 104 while monitoring reticle stage drive unit 22 and Y-axis linear motors 66A and 66B. By controlling, the reticle stage RST and the wafer stage WST relatively run, but during this relative scanning (at least during exposure), it is necessary to synchronize them accurately. In consideration of this point, main controller 50 uses Y-axis fine movement motor 75A to adjust the position of wafer stage WST in the Y-axis direction so that the tracking error of reticle stage RST with respect to wafer stage WST is minimized. Fine adjustments have been made.
[0111] また、走查露光中には、前述した焦点位置検出系(AFa, AFb)の出力に基づくォ 一トフオーカス、オートレべリングが主制御装置 50により Ζ·チルト駆動機構 96a— 96 cを介して実行されている。
[0112] このようにして、ファーストショットの走査露光が終了すると、主制御装置 50により、 ウェハステージ WST力 軸方向にステップ移動され、セカンドショット領域(第 2番目 のショット領域)の露光のための加速開始位置に移動される。そして、主制御装置 50 の管理の下、セカンドショット領域に対して上記と同様の走查露光が行われる。 [0111] Also, during scanning exposure, auto-focusing and auto-leveling based on the output of the focus position detection system (AFa, AFb) described above cause the main controller 50 to control the tilt driving mechanisms 96a-96c. Running through. [0112] In this way, when the scanning exposure of the first shot is completed, the main controller 50 moves the wafer stage WST stepwise in the axial direction, and performs exposure for the second shot area (second shot area). It is moved to the acceleration start position. Then, under the control of the main controller 50, the traveling exposure similar to the above is performed on the second shot area.
[0113] このようにして、ウェハ W上のショット領域の走查露光とショット領域間のステツピン グ動作とが繰り返し行われ、ウェハ W上の全ての露光対象ショット領域にレチクル R の回路パターンが順次転写される。 [0113] In this manner, the running exposure of the shot area on the wafer W and the stepping operation between the shot areas are repeatedly performed, and the circuit pattern of the reticle R is sequentially placed on all the exposure target shot areas on the wafer W. Transcribed.
[0114] 上述のステップ.アンド 'スキャン方式の露光動作中に、ウェハステージ WSTが固 定子ユニット 60とともに Y軸方向へ駆動されると、その駆動による反力が Y軸リニアモ ータ 66A, 66Bを構成する Y軸固定子 62A, 62Bに作用する。この反力の作用によ り、 Y軸固定子 62A, 62Bはガイド 48A, 48Bに沿って Y軸方向に駆動される。この 場合、ガイド 48A, 48Bと、 Y車由固定子 62A, 62Bに固定されたスライダ 68A, 68Bと の間は気体静圧軸受けにより非接触とされているので、運動量保存則が略成立する ように Y軸固定子 62A, 62Bが移動し、前述の反力がほぼ完全にキャンセルされる。 When the wafer stage WST is driven in the Y-axis direction together with the stator unit 60 during the above-described step-and-scan exposure operation, the reaction force due to the driving causes the Y-axis linear motors 66A and 66B to move. Acts on the constituent Y-axis stators 62A, 62B. By the action of this reaction force, the Y-axis stators 62A and 62B are driven in the Y-axis direction along the guides 48A and 48B. In this case, since the guides 48A and 48B and the sliders 68A and 68B fixed to the Y-wheel stators 62A and 62B are not in contact with each other by the static gas pressure bearing, the law of conservation of momentum is substantially satisfied. Then, the Y-axis stators 62A and 62B move, and the aforementioned reaction force is almost completely canceled.
[0115] 但し、 Y軸固定子 62A, 62Bが上記の反力に応じた距離だけ繰り返し移動した場 合、 Y軸固定子 62A, 62Bが所定の基準位置からずれ、最悪の場合には、ウェハス テージ WSTの必要なストローク範囲から外れてしまう可能性がある。このため、本実 施形態では、主制御装置 50が、露光精度に影響を与えないタイミング、すなわち、 例えば露光動作ゃァライメント動作が行われていない時間などに、前述した位置調 整機構 52A, 52Bを構成する電機子コイルに対する供給電流を制御することにより、 Y軸固定子 62A, 62Bを所定の基準位置に戻す動作を行うようになっている。 [0115] However, if the Y-axis stators 62A and 62B repeatedly move by a distance corresponding to the above reaction force, the Y-axis stators 62A and 62B deviate from predetermined reference positions. It may be out of the required stroke range of Tage WST. For this reason, in the present embodiment, the main controller 50 sets the above-described position adjustment mechanisms 52A and 52B at a timing that does not affect the exposure accuracy, that is, for example, at a time when the exposure operation alignment operation is not performed. By controlling the supply current to the armature coils constituting the above, an operation of returning the Y-axis stators 62A and 62B to a predetermined reference position is performed.
[0116] また、ウェハステージ WSTの Y軸方向への目標位置に基づいて、その目標位置に ウェハステージ WSTを駆動した際に生じる反力が運動量保存則でキャンセルされる ような位置に Y軸固定子 62A, 62Bが移動するように、位置調整機構 52A, 52Bを 常時制御するようにしても良い。この場合においても、露光動作ゃァライメント動作が 行われていないタイミングで位置調整機構 52A, 52Bを駆動するように制御すると良 レ、。 [0116] Also, based on the target position of wafer stage WST in the Y-axis direction, the Y-axis is fixed at a position where the reaction force generated when driving wafer stage WST to the target position is canceled by the law of conservation of momentum. The position adjusting mechanisms 52A and 52B may be constantly controlled so that the slaves 62A and 62B move. Also in this case, it is preferable to control the position adjustment mechanisms 52A and 52B to be driven at a timing when the exposure operation alignment operation is not performed.
[0117] 一方、ウェハステージ WST力 ¾軸方向に沿って駆動されると、その駆動による反力
は、固定子ユニット 60に作用し、該固定子ユニット 60がウェハステージ WSTとは反 対方向に移動しょうとする。この場合、固定子ユニット 60は、気体静圧軸受け 151a, 151bを介して、第 2定盤 46Bに対する X軸方向の位置が維持されているので、上記 の X軸方向の反力が第 2定盤 46Bにも伝達され、固定子ユニット 60と第 2定盤 46Bと がー体的にウェハステージ WSTとは反対方向に移動する。 [0117] On the other hand, when the wafer stage is driven along the ST-axis direction, Acts on the stator unit 60, and the stator unit 60 tries to move in the opposite direction to the wafer stage WST. In this case, since the position of the stator unit 60 in the X-axis direction with respect to the second platen 46B is maintained via the gas static pressure bearings 151a and 151b, the above-described reaction force in the X-axis direction is maintained at the second constant. Also transmitted to the platen 46B, the stator unit 60 and the second platen 46B move physically in the direction opposite to the wafer stage WST.
[0118] この場合、第 2定盤 46Bは床面 F上にて浮上支持されているので、固定子ユニット 6 0と第 2定盤 46Bとは、運動量保存則が略成立するように一体的に X軸方向に移動し 、これによりウェハステージ WSTの X軸方向への駆動による反力がほぼ完全にキヤ ンセルされる。また、このように固定子ユニット 60のみが反力キャンセルのために移動 するのではなぐ固定子ユニット 60とともに第 2定盤 46Bが移動するので、それらの重 量が増える分、 X軸方向への移動ストロークを小さく抑えることが可能である。 [0118] In this case, since the second base plate 46B is supported by floating above the floor F, the stator unit 60 and the second base plate 46B are integrated so that the momentum conservation law is substantially satisfied. Then, the wafer stage WST is almost completely canceled by the driving force in the X-axis direction. In addition, since the second platen 46B moves together with the stator unit 60 instead of moving only the stator unit 60 for canceling the reaction force in this way, the weight of the second platen 46B is increased, so that the X-axis direction is reduced. It is possible to keep the moving stroke small.
[0119] この場合において、ウェハステージ WSTの X軸方向への駆動による反力が第 2定 盤 46B及びガイド部材 48B、 Y軸固定子 62Bなどの第 2定盤 46Bに支持された部材 から成る系の重心に作用する場合には問題ないが、図 8に示されるように、ウェハス テージ WSTが、前記系の重心 Gpよりも距離 L1だけ離れた位置にあり、その位置に 反力が作用する場合には、第 2定盤 46Bに回転モーメント(トルク) Mが発生してしま [0119] In this case, the reaction force generated by driving the wafer stage WST in the X-axis direction is composed of members supported by the second platen 46B such as the second platen 46B, the guide member 48B, and the Y-axis stator 62B. Although there is no problem when acting on the center of gravity of the system, as shown in FIG. 8, the wafer stage WST is located at a distance L1 from the center of gravity Gp of the system, and a reaction force acts on that position. In this case, a rotating moment (torque) M is generated on the second platen 46B.
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う。そこで、本実施形態では、主制御装置 50が、その反力の大きさ及び作用点の位 置に応じて、前述の相殺機構 78を構成する可動部 78Bを X軸方向に駆動することで 、回転モーメント Mを第 2定盤 46Bを含む閉じた系内で相殺する。 U. Therefore, in the present embodiment, the main control device 50 drives the movable portion 78B constituting the above-described canceling mechanism 78 in the X-axis direction according to the magnitude of the reaction force and the position of the action point. The rotational moment M is canceled in the closed system including the second platen 46B.
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[0120] より具体的には、主制御装置 50は、ウェハステージ WSTの X軸方向への移動によ る反力(F )と、系の重心 Gpから反力(F )が作用する点までの距離 (L1)に応じて発 [0120] More specifically, main controller 50 controls the reaction force (F) due to the movement of wafer stage WST in the X-axis direction and the point from the center of gravity Gp of the system to the point where reaction force (F) acts. Departure according to the distance (L1)
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生する重心回りの回転モーメント(M )と、相殺機構 78の可動部 78Bの X軸方向への The rotational moment (M) generated around the center of gravity and the movable part 78B of the cancellation mechanism 78 in the X-axis direction
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移動による反力(F )と、系の重心 Gpから反力(F )が作用する点までの距離 (L2)に The reaction force (F) due to the movement and the distance (L2) from the center of gravity Gp of the system to the point where the reaction force (F) acts
2 2 twenty two
応じて発生する重心回りの回転モーメントとが相反する方向で同一の大きさとなるよう に、相殺機構 78の可動部 78Bを駆動制御する。これにより、第 2定盤 46Bを含む系 の重心 Gp回りに作用するモーメント(M )を第 2定盤 46Bを含む系内で相殺すること The drive of the movable portion 78B of the canceling mechanism 78 is controlled so that the rotational moment around the center of gravity generated in the opposite direction has the same magnitude in the opposite direction. As a result, the moment (M) acting around the center of gravity Gp of the system including the second base plate 46B is offset in the system including the second base plate 46B.
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が可能となり、回転モーメント Mによる第 2定盤 46Bの回転を防止することができる。 The rotation of the second platen 46B due to the rotation moment M can be prevented.
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[0121] 本実施形態では、上記のようにして第 2定盤 46Bを含む系に作用する回転モーメン
トを相殺することが可能であるが、第 2定盤 46Bは、反力 Fと反力 Fとの合力の作用 [0121] In the present embodiment, the rotating moment acting on the system including the second platen 46B as described above is described. However, the second platen 46B has the effect of the resultant force of the reaction force F and the reaction force F.
1 2 1 2
によって、運動量保存則に従いつつ X軸方向に微小量ではある力 移動する。この 第 2定盤 46Bの移動に伴い、前述の固定子ユニット 60及び一対の Y軸可動子 64A、 64Bが、第 2定盤 46B等に対して X軸方向に移動する。このような移動が、繰り返し行 われると、第 2定盤 46B及び固定子ユニット 60等が基準位置からずれ、そのずれが 大きくなると、 Y軸リニアモータ 66Aの制御等に影響が生じることとなる。すなわち、例 えば Y軸可動子 64Aが Y軸固定子 62Aの内部空間から外れてしまったり、エアベア リング 51 Aが第 2定盤 46Aの第 1面 146aから外れてしまったりする可能性がある。従 つて、このような事態が発生することがないように、主制御装置 50では、露光動作や ァライメント動作が行われていない間に、ボイスコイルモータ 80の駆動を制御し、第 2 定盤 46B及び固定子ユニット 60を所定の基準位置、あるいはその近傍に適宜移動 する。 Moves a small amount of force in the X-axis direction while obeying the law of conservation of momentum. With the movement of the second surface plate 46B, the stator unit 60 and the pair of Y-axis movers 64A and 64B move in the X-axis direction with respect to the second surface plate 46B and the like. If such movements are repeated, the second base plate 46B and the stator unit 60 and the like deviate from the reference position, and if the deviation becomes large, the control of the Y-axis linear motor 66A will be affected. That is, for example, there is a possibility that the Y-axis mover 64A comes off the internal space of the Y-axis stator 62A, or the air bearing 51A comes off the first surface 146a of the second platen 46A. Therefore, in order to prevent such a situation from occurring, main controller 50 controls the driving of voice coil motor 80 while the exposure operation and the alignment operation are not performed, and causes second base plate 46B Then, the stator unit 60 is appropriately moved to a predetermined reference position or its vicinity.
[0122] また、ウェハステージ WSTの X軸方向への目標位置に基づレ、て、その目標位置に ウェハステージ WSTを駆動した際に生じる反力が運動量保存則でキャンセルされる ような位置に第 2定盤 46B及び固定子ユニット 60が移動するようにボイスコイルモー タ 80を常時制御しても良い。この場合においても、露光動作ゃァライメント動作が行 われていないタイミングでボイスコイルモータ 80を駆動するように制御すると良い。 [0122] Further, based on the target position of wafer stage WST in the X-axis direction, a position where the reaction force generated when driving wafer stage WST to the target position is canceled by the law of conservation of momentum is set. The voice coil motor 80 may be constantly controlled so that the second base plate 46B and the stator unit 60 move. Also in this case, it is preferable to control the voice coil motor 80 to be driven at a timing when the exposure operation alignment operation is not performed.
[0123] 以上のようにすることで、露光動作、ァライメント動作中に生じる反力は、ほぼ完全 にキャンセルされ、また、その反力により第 2定盤 46B等に与えられる回転モーメント の影響を極力抑えることができ、更には、 Y軸リニアモータの制御不能などが発生す るのを確実に回避することができる。 [0123] By the above, the reaction force generated during the exposure operation and the alignment operation is almost completely canceled, and the influence of the rotational moment given to the second platen 46B and the like by the reaction force is minimized. In addition, it is possible to reliably prevent the Y-axis linear motor from becoming uncontrollable.
[0124] 以上詳細に説明したように、本実施形態に係るステージ装置 20によると、ウェハス テージ WSTは、第 1定盤 44に形成されたガイド面 44aに案内され、前述の第 1駆動 機構を構成する X軸リニアモータ 75B, 75Cにより X軸方向に所定ストロークで駆動さ れるとともに、 Z軸回りの回転方向に微小駆動される。また、ウェハステージ WSTは、 第 1駆動機構を構成する Y軸微動モータ 75Aにより Y軸方向に微小駆動される。さら に、ウェハステージ WSTは、第 1定盤 44に形成されたガイド面 44aに案内され、第 2 駆動機構を構成する一対の Y軸固定子 64A、 64Bと対応する一対の Y軸可動子 65
A、 65Bとの間の電磁相互作用により発生する駆動力(すなわち一対の Y軸リニアモ ータ 66A、 66Bの駆動力)により、前記一対の Y軸可動子 65A、 65Bが長手方向の 一端部と他端部とにそれぞれ設けられた固定子ユニット 60と一体的に、 Y軸方向に 駆動される。 As described in detail above, according to the stage device 20 according to the present embodiment, the wafer stage WST is guided by the guide surface 44a formed on the first platen 44, and the first drive mechanism described above is operated. The X-axis linear motors 75B and 75C are driven at a predetermined stroke in the X-axis direction and minutely driven in the rotation direction around the Z-axis. Further, wafer stage WST is minutely driven in the Y-axis direction by Y-axis fine movement motor 75A constituting the first drive mechanism. Further, the wafer stage WST is guided by a guide surface 44a formed on the first platen 44, and a pair of Y-axis movers 65 corresponding to a pair of Y-axis stators 64A and 64B constituting a second drive mechanism. The pair of Y-axis movers 65A and 65B are connected to one end in the longitudinal direction by the driving force generated by the electromagnetic interaction between A and 65B (ie, the driving force of the pair of Y-axis linear motors 66A and 66B). It is driven in the Y-axis direction integrally with the stator unit 60 provided at each of the other ends.
[0125] この場合、第 1駆動機構 (Y軸微動モータ 75A、 X軸リニアモータ 75B, 75C)を構 成する固定子ユニット 60 (X軸固定子 61B、 61C及び Y軸微動固定子 61Aを含む) は、第 1定盤 44とは振動的に分離された第 2定盤 46A, 46Bの第 1面 146a, 146c により Z軸方向に関して支持されてレ、る。 [0125] In this case, the stator unit 60 (including the X-axis stators 61B and 61C and the Y-axis fine movement stator 61A) constituting the first drive mechanism (the Y-axis fine movement motor 75A, the X-axis linear motors 75B and 75C) is included. ) Is supported in the Z-axis direction by the first surfaces 146a and 146c of the second surface plates 46A and 46B which are vibrationally separated from the first surface plate 44.
[0126] 従って、ウェハステージ WSTが固定子ユニット 60とともに一対の Y軸リニアモータ 6 6A、 66Bにより Y軸方向に駆動される際に、一対の Y軸固定子 64A、 64Bに振動が 仮に発生した場合にも、その振動は、 Y軸固定子 64A、 64Bを個別に支持する第 2 定盤 46A、 46Bに伝達するのみで、これらと振動的に分離された第 1定盤 44に伝達 されることはない。また、 Y軸固定子 64A、 64Bの振動が対応する Y軸可動子 65A、 65Bに伝達されたとしても、それらの Y軸可動子 65A、 65Bがその両端に設けられた 固定子ユニット 60は、一対の第 2定盤 46A、 46Bの支持面 146a、 146Bに気体静圧 軸受けを介して Z軸方向に関して非接触で支持されているので、第 2定盤 46A、 46B に振動が伝達されることはあっても、これらの第 2定盤 46A、 46Bと振動的に分離さ れた第 1定盤 44に伝達されることはない。また、 Y軸可動子 65A、 65Bの振動が固定 子ユニット 60に影響を与えることも殆どなレ、。なお、防振ユニット 92は、第 1定盤 44に 伝達される振動の影響がなければ、必ずしも設ける必要はない。防振ユニット 92を設 けない場合、第 1定盤 44と第 2定盤 46A, 46Bとを一体に構成しても良い。 [0126] Therefore, when the wafer stage WST is driven in the Y-axis direction by the pair of Y-axis linear motors 66A and 66B together with the stator unit 60, vibration is temporarily generated in the pair of Y-axis stators 64A and 64B. In this case, the vibration is transmitted only to the second base plates 46A and 46B that individually support the Y-axis stators 64A and 64B, and is transmitted to the first base plate 44 that is vibrationally separated therefrom. Never. Further, even if the vibrations of the Y-axis stators 64A, 64B are transmitted to the corresponding Y-axis movers 65A, 65B, the stator unit 60 having the Y-axis movers 65A, 65B provided at both ends thereof, Since the support surfaces 146a and 146B of the pair of second base plates 46A and 46B are supported in a non-contact manner in the Z-axis direction via static gas bearings, vibration is transmitted to the second base plates 46A and 46B. Nevertheless, it is not transmitted to the first platen 44, which is vibrationally separated from these second platens 46A and 46B. Also, the vibration of the Y-axis movers 65A and 65B hardly affects the stator unit 60. The vibration isolating unit 92 is not necessarily provided if there is no influence of the vibration transmitted to the first base plate 44. When the anti-vibration unit 92 is not provided, the first surface plate 44 and the second surface plates 46A and 46B may be integrally configured.
[0127] また、可動子ユニット(具体的には、 Y軸微動可動子 76A)と固定子ユニット 60 (具 体的には、 Y軸微動固定子 61A)との間の電磁相互作用により発生する駆動力よりゥ ェハステージ WSTを Y軸方向(走查方向)へ微小駆動することができるので、ウェハ ステージ WST (可動子ユニット)と固定子ユニット 60との Y軸方向の位置関係を維持 するためにエアベアリング等を設ける必要がないとともに、ウェハステージ WSTを Y 軸方向に関して所望の位置に精度良く移動させることが可能となる。 [0127] The magnetic force is generated by electromagnetic interaction between the mover unit (specifically, the Y-axis fine-movement mover 76A) and the stator unit 60 (specifically, the Y-axis fine-movement stator 61A). Since the wafer stage WST can be finely driven in the Y-axis direction (running direction) by the driving force, it is necessary to maintain the positional relationship between the wafer stage WST (movable unit) and the stator unit 60 in the Y-axis direction. It is not necessary to provide an air bearing or the like, and the wafer stage WST can be accurately moved to a desired position in the Y-axis direction.
[0128] この場合、固定子ユニット 60の Y軸方向への移動が直接的にウェハステージ WST
に影響を与えることもない。これにより、ウェハステージ WSTの Y軸方向への駆動が ウェハステージ WSTの振動要因となることがなぐ Y軸方向への駆動に際してウェハ ステージ WSTの位置制御精度を高く維持することができる。 In this case, the movement of stator unit 60 in the Y-axis direction is directly performed on wafer stage WST. Does not affect Thus, the position control accuracy of the wafer stage WST can be maintained at a high level when the wafer stage WST is driven in the Y-axis direction without being driven by the wafer stage WST in the Y-axis direction as a vibration factor of the wafer stage WST.
[0129] また、ウェハステージ WSTは、可動子ユニットと固定子ユニット 60との間の電磁相 互作用によって生じる駆動力によりガイド面 44aに案内された状態で、固定子ュニッ ト 60に沿って X軸方向へ駆動されるので、この駆動の際にウェハステージ WSTに振 動が生じることもなレ、。また、この駆動による反力が、固定子ユニット 60を介して Y軸 固定子 64A、 64Bをそれぞれ支持する第 2定盤 46A、 46Bに伝達されても、この振 動が第 1定盤 44に伝達されることはない。 The wafer stage WST moves along the stator unit 60 along the stator unit 60 while being guided by the guide surface 44a by the driving force generated by electromagnetic interaction between the mover unit and the stator unit 60. Since it is driven in the axial direction, the wafer stage WST does not vibrate during this drive. Even if the reaction force due to this drive is transmitted to the second bases 46A and 46B that support the Y-axis stators 64A and 64B via the stator unit 60, this vibration is transmitted to the first base 44. It is not transmitted.
[0130] 従って、ステージ装置 20によると、ウェハステージ WSTの駆動により生じる反力に 起因する各部の振動がウェハステージ WSTの位置制御性を悪化させる要因となるこ とが殆どなぐウェハステージ WSTの高精度な位置制御を実現することができる。 [0130] Therefore, according to stage device 20, the height of wafer stage WST that hardly causes the vibration of each part caused by the reaction force generated by driving wafer stage WST to deteriorate the position controllability of wafer stage WST. Accurate position control can be realized.
[0131] また、ステージ装置 20によると、固定子ユニット 60は、 X軸方向に延びる Y軸微動 固定子 61 Aと、該 Y軸微動固定子 61 Aを中心として Y軸方向の一側と他側にそれぞ れ配置された X軸方向に延びる一対の X軸固定子 61B, 61Cとを含み、可動子ュニ ットは、 Y軸微動固定子 61Aとの間の電磁相互作用によりウェハステージ WSTを Y 軸方向に微小駆動する駆動力を発生する Y軸微動可動子 76Aと、一対の X軸固定 子 61B, 61Cとの間で個別に電磁相互作用を行レ、、ウェハステージ WSTを X軸方向 に駆動する駆動力をそれぞれ発生する一対の X軸可動子 76B, 76Cとを含んでいる 。すなわち、ウェハステージ WSTを Y軸方向に微小駆動する Y軸微動モータ 75Aと 、該 Y軸微動モータ 75Aを中心とし Y軸方向の一側と他側にそれぞれ配置された X 軸リニアモータ 75B, 75Cとを有しているので、 X軸リニアモータ 75B, 75Cの駆動力 を同一とすることにより、ステージの重心近傍に駆動力を作用させることが可能となり 、 X軸リニアモータ 75B, 75Cの駆動力を大きさが同一で反対方向の力とすることに より、重心回りの回転駆動を行うことができる。 [0131] According to the stage device 20, the stator unit 60 includes a Y-axis fine movement stator 61A extending in the X-axis direction, and one side in the Y-axis direction with the Y-axis fine movement stator 61A as a center. And a pair of X-axis stators 61B and 61C extending in the X-axis direction, respectively, and the mover unit is provided with a wafer stage by electromagnetic interaction with the Y-axis fine movement stator 61A. Electromagnetic interaction is performed individually between the Y-axis fine mover 76A, which generates a driving force to slightly drive the WST in the Y-axis direction, and the pair of X-axis stators 61B, 61C. It includes a pair of X-axis movers 76B and 76C that respectively generate a driving force for driving in the axial direction. That is, a Y-axis fine movement motor 75A for finely driving the wafer stage WST in the Y-axis direction, and X-axis linear motors 75B and 75C respectively arranged on one side and the other side of the Y-axis direction centering on the Y-axis fine movement motor 75A. Since the driving force of the X-axis linear motors 75B and 75C is the same, the driving force can be applied to the vicinity of the center of gravity of the stage. Are made to have the same magnitude and force in opposite directions, so that rotational driving around the center of gravity can be performed.
[0132] また、本実施形態に係るステージ装置 20によると、 Y軸リニアモータ 66A, 66Bは、 可動子 64A, 64Bが電機子ユニットから成り、固定子 64A, 64Bが磁極ユニットから 成る、一対のムービングコイル型のリニアモータによって構成されているので、可動子
側を軽量ィヒすることができるとともに、固定子側を重量化することができる。この場合、 固定子がカウンタマスとして機能する際のストロークを小さくすることができ、装置の小 型化を図ることが可能となる。また、本実施形態では、ムービングコイル型の Y軸リニ ァモータ 66A, 66Bを採用しているので、ウェハステージを 2つ備え、該 2つのウェハ ステージの Y軸リニアモータの固定子を共通にすることで、ウェハステージを 2つ備え るツインウェハステージタイプのウェハステージ装置を比較的容易に実現することが 可能となる。 Further, according to the stage device 20 according to the present embodiment, the Y-axis linear motors 66A and 66B are configured such that the movers 64A and 64B are composed of armature units, and the stators 64A and 64B are composed of magnetic pole units. Since it is composed of a moving coil type linear motor, The side can be made lighter, and the stator side can be made heavier. In this case, the stroke when the stator functions as the counter mass can be reduced, and the size of the device can be reduced. In this embodiment, the moving coil type Y-axis linear motors 66A and 66B are used.Therefore, two wafer stages are provided, and the Y-axis linear motor of the two wafer stages has a common stator. Thus, a twin wafer stage type wafer stage device having two wafer stages can be realized relatively easily.
[0133] また、第 2定盤 46A, 46Bは、 Y軸固定子 62A, 62Bの基盤をも兼ねており、各 Y 軸固定子 62A, 62Bは、第 2定盤 46A, 46Bとの間の摩擦力がほぼゼロの状態で、 少なくとも Y軸方向に関する相対移動が許容されている。このため、ウェハステージ WSTの Y軸方向への駆動時に、固定子ユニット 60と一体で Y軸可動子 64A, 64B 力 軸方向に駆動される際に Y軸固定子 62A, 62Bに生じる反力により Y軸固定子 6 2A,62Bが運動量保存則に従って Y軸方向に移動する。これにより、その反力がほ ぼ完全にキャンセルされ、振動の発生が防止される。この場合、重心位置の移動も生 じないので、偏荷重の発生もない。 [0133] Further, the second bases 46A and 46B also serve as the bases of the Y-axis stators 62A and 62B, and each of the Y-axis stators 62A and 62B is provided between the second bases 46A and 46B. When the frictional force is almost zero, relative movement at least in the Y-axis direction is allowed. For this reason, when the wafer stage WST is driven in the Y-axis direction, the Y-axis movers 64A and 64B are integrated with the stator unit 60, and are driven by the reaction force generated in the Y-axis stators 62A and 62B when driven in the axial direction. The Y-axis stators 62A and 62B move in the Y-axis direction according to the law of conservation of momentum. As a result, the reaction force is almost completely canceled, and the occurrence of vibration is prevented. In this case, since the center of gravity does not move, there is no occurrence of an eccentric load.
[0134] また、本実施形態に係るステージ装置 20によると、固定子ユニット 60は、ウェハス テージ WST及びガイド面 44aとの間の摩擦力がほぼゼロの状態で、 X軸方向に関す る相対移動が許容されているので、ウェハステージ WSTの X軸方向への駆動の際に はその駆動力の反力により固定子ユニット 60が、運動量保存則に従って X軸方向に 移動し、その反力がキャンセルされ、その反力に起因する振動の発生を防止すること 力 Sできる。更に、第 2定盤 46Bは、床面 Fに対して移動可能とされ、ウェハステージ W ST (X軸可動子 76B, 76C)の X軸方向への駆動時に固定子ユニット 60に生じる反 力を、第 2定盤 46Bに伝達する気体静圧軸受け 151a、 151bが、固定子ユニット 60 に設けられている。このため、ウェハステージ WST (X軸可動子 76B, 76C)の反力 が固定子ユニット 60及び第 2定盤 46B等の移動によりキャンセルされる。この場合、 第 2定盤 46Bなどの質量は大きレ、ので、その移動距離を極力短くすることが可能とな つている。 Further, according to stage device 20 according to the present embodiment, stator unit 60 moves relative to the X-axis direction in a state where the frictional force between wafer stage WST and guide surface 44a is substantially zero. When the wafer stage WST is driven in the X-axis direction, the stator unit 60 moves in the X-axis direction in accordance with the law of conservation of momentum due to the reaction force of the driving force, and the reaction force is canceled. To prevent the occurrence of vibrations caused by the reaction force. Further, the second platen 46B is movable with respect to the floor surface F, and generates a reaction force generated in the stator unit 60 when the wafer stage WST (X-axis movers 76B, 76C) is driven in the X-axis direction. The stator unit 60 has static gas bearings 151a and 151b for transmitting to the second base plate 46B. Therefore, the reaction force of wafer stage WST (X-axis mover 76B, 76C) is canceled by the movement of stator unit 60 and second platen 46B. In this case, the mass of the second platen 46B and the like is large, so that the moving distance can be reduced as much as possible.
[0135] また、本実施形態に係るステージ装置 20によると、前述の 2つの位置調整機構 52
A, 52Bにより、 Y軸固定子 62A, 62Bの Y軸方向の位置を所定の基準位置まで戻 すことが可能であることから、 Υ軸固定子 62Α, 62Βの移動ストロークを大きくとる必 要がなぐその分小型化を図ることが可能となっている。また、位置調整装置 52Α, 5 2Βは、 Υ軸固定子 62Α、 62Βの一部を可動子としているので、 Υ軸リニアモータと別 個に磁極ユニット(又は電機子ユニット)を設ける必要がない。 Further, according to the stage device 20 according to the present embodiment, the two position adjusting mechanisms 52 described above are used. A and 52B make it possible to return the Y-axis stators 62A and 62B in the Y-axis direction to a predetermined reference position, so it is necessary to increase the travel stroke of the Υaxis stators 62Α and 62Β. In other words, it is possible to reduce the size. In addition, since the position adjusting devices 52Α and 52Β use a part of the Υ-axis stators 62Α and 62Β as movers, there is no need to provide a magnetic pole unit (or armature unit) separately from the Υ-axis linear motor.
[0136] 更に、ステージ装置 20によると、前述した相殺機構 78により、ウェハステージ WST の駆動時の反力に起因する第 2定盤 46Βの回転の発生を防止することが可能である Further, according to stage device 20, it is possible to prevent the rotation of second platen 46 ° due to the reaction force when wafer stage WST is driven, by canceling mechanism 78 described above.
[0137] また、本実施形態の露光装置 10によると、ステージ装置 20によりウェハステージ W STの位置制御性の向上が図られるので、これによりウェハステージ WST上に保持さ れたウェハ Wに精度良くレチクル Rのパターンを転写することが可能となる。 In addition, according to exposure apparatus 10 of the present embodiment, since stage control device 20 can improve the position controllability of wafer stage WST, wafer W held on wafer stage WST can be placed with high accuracy. It becomes possible to transfer the pattern of the reticle R.
[0138] また、露光装置 10によると、ステージ装置 20は、走查方向に関して粗微動型の構 成が採用されているので、走査露光時のレチクルステージ RSTとウェハステージ WS Τとの同期精度を向上させることができ、この点においても、露光精度(レチクルパタ ーンとウェハとの重ね合わせ精度など)の向上が可能となる。 Further, according to the exposure apparatus 10, the stage apparatus 20 employs a coarse / fine movement type configuration in the running direction, so that the synchronization accuracy between the reticle stage RST and the wafer stage WS during scanning exposure is improved. Exposure accuracy (such as overlay accuracy of a reticle pattern and a wafer) can also be improved in this regard.
[0139] なお、上記実施形態では、第 2定盤を Υ軸固定子に対応して 2つ備えるものとした 力 これに限らず、第 2定盤は 1つであっても良い。この場合、例えば、第 2定盤として は第 1定盤 44を取り囲むような枠状の定盤を採用することができる。 [0139] In the above embodiment, two second bases are provided corresponding to the Υ-axis stator. The present invention is not limited to this. One second base may be used. In this case, for example, a frame-shaped surface plate surrounding the first surface plate 44 can be adopted as the second surface plate.
[0140] また、上記実施形態では、 2つの第 2定盤 46Α, 46Βのうちの一方の第 2定盤 46Β を床面上で浮上支持し、該一方の第 2定盤 46Βを X軸方向のカウンタマスとして用い る場合について説明した力 本発明がこれに限られるものではなぐ 2つの第 2定盤 4 6Α, 46Βのいずれも、床面 F上に浮上支持される構成を採用しても良レ、。また、この 場合には、 2つの第 2定盤 46Α, 46Βを所定の連結部材で連結し、各定盤が同一量 だけ移動するような構成を採用しても良い。例えば、 2つの第 2定盤 46Α, 46Βを所 定の連結部材で連結するかあるいは一体化して第 1定盤 44を取り囲むような枠状の 定盤とし、この定盤を床面 F上に浮上支持して X軸方向及び Υ軸方向への移動並び に θ ζ回転が可能なように構成しても良い。これにより、第 2定盤を X軸方向及び θ ζ 方向用のカウンタマスとして機能させることができる。そして、この第 2定盤の X軸方向
の位置及び Y軸方向の位置の調整、並びに θ ζ回転の除去を行うための駆動装置を 設けても良い。この駆動装置としては、前述の位置調整機構 52Α, 52Β、ボイスコィ ノレモータ 80、相殺機構 78等と同様の構成を用いることができる。さらに、第 1定盤 44 と第 2定盤 46Α, 46Βとを一体化して X軸方向、 Υ軸方向、 θ ζ回転用のカウンタマス として機能させることも可能である。 [0140] In the above embodiment, one of the two second platens 46Α, 46Β is supported by floating above the floor surface, and the other second platen 46 盤 is moved in the X-axis direction. The present invention is not limited to the case where the present invention is used as a countermass of any of the two second base plates 46Α and 46Β. Good les ,. Further, in this case, a configuration may be adopted in which the two second base plates 46 #, 46 # are connected by a predetermined connecting member, and the respective base plates move by the same amount. For example, two second surface plates 46Α and 46Β are connected by a predetermined connecting member or integrated into a frame-shaped surface plate surrounding the first surface plate 44, and this surface plate is placed on the floor F. It is also possible to adopt a configuration in which the robot can be supported by levitation so that it can move in the X-axis direction and the Υ-axis direction and rotate θ θ. This allows the second platen to function as a counter mass for the X-axis direction and the θζ direction. And the X-axis direction of this 2nd surface plate A drive device may be provided for adjusting the position of the lens and the position in the Y-axis direction and removing the θζ rotation. As this driving device, the same configuration as the above-described position adjusting mechanisms 52 #, 52 #, the voice control motor 80, the canceling mechanism 78, and the like can be used. Furthermore, the first base 44 and the second bases 46Α and 46Β can be integrated to function as a counter mass for the X-axis direction, the Υ-axis direction, and the θζ rotation.
[0141] また、第 2定盤 46Α、 46Βを所定の連結部材で連結するかあるいは一体化して第 1 定盤 44を囲むような枠状部材とし、この枠状部材に Υ軸リニアモータ 66Α、 66Βの Υ 軸固定子(磁極ユニット) 62Α、 62Βを固定する構成としても良レ、。そして、この枠状 部材を床面 F上に浮上支持して X軸方向及び Υ軸方向への移動並びに θ ζ回転が 可能なように構成し、 X軸方向、 Υ軸方向、 θ ζ回転用のカウンタマスとして機能させ ても良い。この場合においても、前述のように、枠状部材の X軸方向の位置及び Υ軸 方向の位置の調整、並びに θ ζ回転の除去を行うための駆動装置を設けても良い。 さらに、枠状部材と第 1定盤 44とを一体化して前記反力が第 1定盤 44に伝わるように し、その第 1定盤 44を X軸方向、 Υ軸方向、 θ ζ回転用のカウンタマスとして機能させ ることも可肯である。 [0141] Further, the second surface plates 46Α and 46Β are connected or integrated with a predetermined connecting member to form a frame member surrounding the first surface plate 44. The frame member has a に -axis linear motor 66Α Β 良 shaft stator (magnetic pole unit) of 66 mm. Then, the frame-shaped member is configured to float on the floor surface F so as to be movable in the X-axis direction and the Υ-axis direction and to be able to rotate θ X, and for the X-axis direction, the Υ-axis direction, and the θζ rotation. It may be made to function as the counter mass of the above. Also in this case, as described above, a driving device for adjusting the position of the frame-shaped member in the X-axis direction and the Υ-axis direction and removing the θ θ rotation may be provided. Further, the frame member and the first platen 44 are integrated so that the reaction force is transmitted to the first platen 44, and the first platen 44 is rotated in the X-axis direction, the Υ-axis direction, and θζ It is also possible to make it function as a countermass for this.
[0142] なお、上記実施形態で説明した相殺機構 78は、一例であって、本発明のステージ 装置では、特定定盤(上記実施形態では第 2定盤 46B)上に設けられ、ステージ(可 動子ユニット)の X軸方向への駆動時に生じる反力の作用に起因して前記特定定盤 に生じる回転モーメントを相殺する相殺機構の構成として、種々の構成を採用するこ とができる。 [0142] The offset mechanism 78 described in the above embodiment is an example, and in the stage apparatus of the present invention, the offset mechanism 78 is provided on a specific surface plate (the second surface plate 46B in the above embodiment). Various configurations can be adopted as the configuration of the canceling mechanism for canceling the rotational moment generated on the specific surface plate due to the action of the reaction force generated when the moving unit (unit) is driven in the X-axis direction.
[0143] すなわち、例えば図 9に示されるような構成を採用することも可能である(以下、第 1 の変形例と呼ぶ)。この図 9に示される第 1の変形例に係るステージ装置 20'は、前述 したステージ装置 20とほぼ同様に構成されているが、相殺機構 78に代えて、相殺機 構 BMが設けられてレ、る点に特徴を有してレ、る。 That is, for example, a configuration as shown in FIG. 9 can be adopted (hereinafter, referred to as a first modified example). The stage device 20 'according to the first modified example shown in FIG. 9 has substantially the same configuration as the stage device 20 described above, but is provided with a canceling mechanism BM instead of the canceling mechanism 78. There is a characteristic in the point.
[0144] この相殺機構 BMは、第 2定盤 46Bの + X側端部に設けられた Y軸方向を長手方 向とするガイド 181と、該ガイド 181に係合状態とされたバランスマス 182とを備えて いる。前記バランスマス 182は、不図示の駆動機構によりガイド 181に沿って Y軸方 向に駆動可能となっている。
[0145] 前記バランスマス 182は、ウェハステージ WSTの Y軸方向の位置に応じて主制御 装置 50により前記駆動機構を介して駆動され、ウェハステージ WST力 軸方向に駆 動された際に生じる反力の第 2定盤 46Bへの伝達部近傍に、第 2定盤 46B及び相殺 機構 BMを含む系の重心が位置するように制御される。すなわち、図 10 (A)に示され るようにウェハステージ WST力 軸方向一側(+ Y側端部)近傍に位置する場合に は、バランスマス 182も +Y側端部に位置するように制御され、図 10 (B)に示されるよ うにウェハステージ WST力 SY軸方向他側 (一 Y側端部)近傍に位置する場合には、バ ランスマス 182も一 Y側端部に位置するように制御される。 [0144] The offset mechanism BM includes a guide 181 provided on the + X side end of the second platen 46B and extending in the Y-axis direction, and a balance mass 182 engaged with the guide 181. Are provided. The balance mass 182 can be driven in the Y-axis direction along a guide 181 by a drive mechanism (not shown). The balance mass 182 is driven by the main controller 50 via the drive mechanism according to the position of the wafer stage WST in the Y-axis direction, and is generated when the wafer stage WST is driven in the axial direction. The control is performed so that the center of gravity of the system including the second base plate 46B and the canceling mechanism BM is located near the portion where the force is transmitted to the second base plate 46B. In other words, as shown in FIG. 10 (A), when the wafer stage is located near one side (+ Y side end) in the axial direction of the WST force, the balance mass 182 is also positioned at the + Y side end. As shown in FIG. 10 (B), when the wafer stage WST force is located near the other side (one Y side end) in the SY axis direction, the balance mass 182 is also located at the one Y side end. Is controlled.
[0146] このように、第 1の変形例に係るステージ装置 20'によると、ウェハステージ WSTの 位置 (Y軸方向位置)に関わらず、ウェハステージ WSTの X軸方向駆動に伴う反力 は、常に第 2定盤 46Bの重心付近に伝達することとなるため、第 2定盤 46Bにはトノレ ク成分が発生しなレ、、あるいは発生しても僅かな量に抑制することができる。 [0146] As described above, according to stage device 20 'according to the first modification, regardless of the position (Y-axis direction position) of wafer stage WST, the reaction force caused by driving wafer stage WST in the X-axis direction is: Since the light is always transmitted to the vicinity of the center of gravity of the second base plate 46B, the second base plate 46B does not generate a tonole component, or can suppress the tongue component to a small amount.
[0147] なお、相殺機構 BMを構成するバランスマス 182の質量は、第 2定盤 46Bに生じるト ルク成分を見積もり、それを打ち消すことが可能な値に設定することとし、ノ ランスマ ス 182の駆動量は、バランスマス 182の質量に応じて調整するものとする。 [0147] The mass of the balance mass 182 constituting the canceling mechanism BM is determined by estimating the torque component generated in the second platen 46B and setting it to a value that can cancel the torque component. The drive amount is adjusted according to the mass of the balance mass 182.
[0148] また、上記相殺機構 BMに代えて図 11に示されるような 2つのァクチユエータ(リア クシヨンモータ) 80A, 80Bを、相殺機構として備えた第 2の変形例に係るステージ装 置 20"を、ステージ装置 20に代えて採用しても良い。この第 2の変形例に係るステー ジ装置 20"では、ウェハステージ WSTの駆動に伴って生じる反力の作用による第 2 定盤 46Bのトルク成分をキャンセルする相殺機構力 第 2定盤 46Bの +X側に Y軸方 向に所定間隔を隔てて配置された 2つのァクチユエータ(リアクションモータ) 80A, 8 0Bによって構成されている。 [0148] Further, a stage device 20 "according to a second modified example having two actuators (reaction motors) 80A and 80B as shown in FIG. The stage device 20 "according to the second modified example may be employed instead of the stage device 20. In the stage device 20" according to the second modified example, the torque component of the second platen 46B due to the reaction force generated by driving the wafer stage WST is used. Canceling mechanism force to cancel This is composed of two actuators (reaction motors) 80A and 80B arranged on the + X side of the second platen 46B at predetermined intervals in the Y-axis direction.
[0149] 前記一方のァクチユエータ(リアクションモータ) 80Aとしては、例えば第 2定盤 46B の + X側の面の一 Y側端部近傍に突設された可動子 81Aと、該可動子 81Aとの間の 電磁相互作用により X軸方向の駆動力を発生する固定子 82Aとから成るボイスコィ ルモータを用いることができる。この場合固定子 82Aは、支持部材 83Aによって床面 Fから所定高さの位置で支持されている。 The one actuator (reaction motor) 80A includes, for example, a mover 81A protruding in the vicinity of one Y-side end of the + X side of the second platen 46B, A voice coil motor including a stator 82A that generates a driving force in the X-axis direction by an electromagnetic interaction between the two can be used. In this case, the stator 82A is supported at a predetermined height from the floor F by the support member 83A.
[0150] 他方のァクチユエータ(リアクションモータ) 80Bとしては、上記ァクチユエータ(リアク
シヨンモータ) 80Aと同様に、支持部材 83Bによって支持された固定子 82Bと第 2定 盤 46Bの +X側の面の +Y側端部近傍に突設された可動子 81Bと力 成るボイスコ ィルモータを用いることができる。 [0150] The other actuator (reaction motor) 80B includes the above actuator (reactor). As in the case of 80A, the stator 82B supported by the support member 83B, the movable coil 81B protruding near the + Y side end of the + X side surface of the second platen 46B, and the voice coil motor formed by force. Can be used.
[0151] この第 2の変形例に係るステージ装置 20"によると、 2つのァクチユエータ 80A, 80 Bから第 2定盤 46A, 46Bに与えられる X軸方向の力のバランスを調整することによつ て、ウェハステージ WSTの移動に伴って第 2定盤 46Bに生じるトノレク成分をほぼ完 全にキャンセルすることが可能となる。 [0151] According to the stage device 20 "according to the second modification, the balance between the forces in the X-axis direction applied from the two actuators 80A, 80B to the second platens 46A, 46B is adjusted. As a result, it is possible to almost completely cancel the tonolech component generated on the second platen 46B due to the movement of the wafer stage WST.
[0152] なお、これら 2つのァクチユエータ 80A, 80Bの駆動によって支持部材 83A、 83B に作用する反力を、必要に応じて、別途不図示の 3自由度のカウンタマスを用いてキ ヤンセルすることとしても良レ、。また、 2つのァクチユエータ 80A, 80Bに前記ボイスコ ィルモータ 80の機能を併用させても良レ、。すなわち、 2つのァクチユエータ 80A, 80 Bを、第 2定盤 46Bに生じるトルク成分のキャンセルに用いるだけでなぐ前述のよう に第 2定盤 46B及び固定子ユニット 60を所定の基準位置又はその近傍に移動させ るために使用することとしても良レ、。 [0152] The reaction force acting on the support members 83A and 83B by driving these two actuators 80A and 80B may be canceled, if necessary, using a counter mass having three degrees of freedom (not shown). Also good ,. It is also possible to use the functions of the voice coil motor 80 in combination with the two actuators 80A and 80B. That is, the two actuators 80A and 80B are not only used for canceling the torque component generated in the second base plate 46B, but as described above, the second base plate 46B and the stator unit 60 are located at or near the predetermined reference position. Good to use to move.
[0153] 更に、図 12に示されるような第 3の変形例のステージ装置 120を、前述のステージ 装置 20に代えて採用することとしても良い。この第 3の変形例のステージ装置 120は 、第 2定盤 46B上に配置された 2つのリアクションモータ 115A, 115Bによって相殺 機構が構成されている点に特徴を有する。 [0153] Further, a stage device 120 of a third modified example as shown in FIG. 12 may be employed instead of the above-described stage device 20. The stage device 120 of the third modified example is characterized in that the two reaction motors 115A and 115B arranged on the second base plate 46B constitute a canceling mechanism.
[0154] 一方のリアクションモータ 115Aは、図 12に示されるように、 X軸方向を長手方向と し、第 2定盤 46Bの- Y端部近傍に固定されたガイド 114と、該ガイド 114に沿ってス ライド移動可能な固定子部 112と、該固定子部 112の内部に設けられた可動子 113 とを備えている。 As shown in FIG. 12, one reaction motor 115A has a guide 114 fixed in the vicinity of the −Y end of the second platen 46B, with the X-axis direction as the longitudinal direction, and the guide 114 The stator unit 112 includes a movable part 113 provided inside the stator part 112 that can slide along the stator part 112.
[0155] 前記固定子部 112は、 Z軸方向に所定間隔を隔てて設けられた一対のマス 111A , 111Bと、これらのマス 111A, 111B同士が対向する面に設けられた複数の永久磁 石を含んで構成される固定子ユニット(不図示)とを備えている。この場合、下方に位 置するマス 111Bは、ガイド 114及び第 2定盤 46Bに対して不図示のエアベアリング 等を介して非接触とされてレ、る。 [0155] The stator portion 112 includes a pair of masses 111A and 111B provided at predetermined intervals in the Z-axis direction, and a plurality of permanent magnets provided on a surface where the masses 111A and 111B face each other. And a stator unit (not shown). In this case, the mass 111B located below is brought into non-contact with the guide 114 and the second platen 46B via an air bearing or the like (not shown).
[0156] 前記可動子 113は、内部に複数の電機子コイルを含む電機子ユニットから成り、マ
ス 111A、 11 IB間に挿入されている。すなわち、可動子 113は、該可動子 113の電 機子コイルに供給される電流と固定子ユニットによって形成される磁界との間の電磁 相互作用により、固定子部 112の内部で X軸方向に駆動されるようになってレ、る。 [0156] The mover 113 is composed of an armature unit including a plurality of armature coils inside. Inserted between the 111A and 11 IB. That is, the mover 113 is moved in the X-axis direction inside the stator portion 112 by an electromagnetic interaction between a current supplied to the armature coil of the mover 113 and a magnetic field formed by the stator unit. It is now driven.
[0157] すなわち、このように構成されるリアクションモータ 115Aによると、可動子 113が例 えば + X方向に駆動されると、その駆動によって生じる反力が固定子部 112に作用し 、固定子部 112が可動子 113の駆動方向とは反対の方向 (一 X方向)に移動する。さ らに、この固定子部 112の移動による +X方向の反力が、第 2定盤 46Bに作用する。 従って、第 2定盤 46Bには + X方向の力が作用することとなる。このように、リアクショ ンモータ 115Aによると、可動子 113の駆動方向と同一方向の力を第 2定盤 46Bに 作用させることができる。 That is, according to the reaction motor 115A configured as described above, when the mover 113 is driven in, for example, the + X direction, a reaction force generated by the drive acts on the stator portion 112, and the stator portion 112 is driven. The mover 112 moves in the direction opposite to the driving direction of the mover 113 (one X direction). Further, a reaction force in the + X direction due to the movement of the stator portion 112 acts on the second platen 46B. Therefore, a force in the + X direction acts on the second platen 46B. As described above, according to the reaction motor 115A, a force in the same direction as the driving direction of the mover 113 can be applied to the second base plate 46B.
[0158] 他方のリアクションモータ 115Bも、上述のリアクションモータ 115Aと同様に構成さ れている。 [0158] The other reaction motor 115B is configured similarly to the above-described reaction motor 115A.
[0159] 従って、第 3の変形例のステージ装置 120によると、第 2定盤 46B上に配置された 2 つのリアクションモータ 115A, 115Bのそれぞれから第 2定盤 46Bに伝達される反力 のバランスを調整することで、第 2定盤 46Bに作用するウェハステージ WSTの位置 及び移動に起因するトルク成分をキャンセルすることが可能である。この場合、リアク シヨンモータ 115A, 115Bを構成する固定子部 112のマス 111A, 111Bの質量や 発生推力等を、ウェハステージ WSTの Y軸方向位置や、第 2定盤 46Bに生じるトル ク成分に基づいて見積もることにより、トルク成分をほぼ完全にキャンセルすることが 可能となる。 [0159] Therefore, according to the stage device 120 of the third modification, the balance of the reaction force transmitted from the two reaction motors 115A and 115B disposed on the second base plate 46B to the second base plate 46B, respectively. By adjusting the position, it is possible to cancel the torque component caused by the position and movement of wafer stage WST acting on second platen 46B. In this case, the masses and generated thrusts of the masses 111A and 111B of the stator portion 112 constituting the reaction motors 115A and 115B are determined based on the Y-axis position of the wafer stage WST and the torque component generated on the second platen 46B. By estimating the torque component, the torque component can be almost completely canceled.
[0160] なお、リアクションモータ(115A, 115B)につレヽては、第 2定盤 46B上に 2つ設ける ものとしたが、これに限らず、上記実施形態の相殺機構 78と同様にリアクションモー タを 1つのみ設けることとしても良い。 The two reaction motors (115A, 115B) are provided on the second platen 46B. However, the present invention is not limited to this, and the reaction motors (115A, 115B) are not limited to this. It is good also as providing only one data.
[0161] なお、上記実施形態では、位置調整機構の可動子として Y軸リニアモータの一部を 兼用するものとしたが、これに限らず、 Y軸固定子に、別途可動子を取り付けても良 いことは勿論である。 [0161] In the above embodiment, a part of the Y-axis linear motor is also used as the mover of the position adjusting mechanism. However, the present invention is not limited to this, and a separate mover may be attached to the Y-axis stator. The good thing is, of course.
[0162] なお、上記実施形態では、第 2定盤を所定位置に戻す位置調整機構としてボイスコ ィルモータを用レ、るものとしたが、リニアモータ等の別の駆動機構を用いても勿論良
レ、。 In the above embodiment, the voice coil motor is used as the position adjusting mechanism for returning the second platen to the predetermined position. However, another driving mechanism such as a linear motor may be used. Les ,.
[0163] なお、上記実施形態では、 X軸リニアモータにムービングマグネット型のリニアモー タを採用し、 Y軸リニアモータにムービングコイル型のリニアモータを採用するものとし た力 本発明がこれに限られるものではなぐ両リニアモータともにムービングコイル 型のリニアモータを採用しても良いし、ともにムービングマグネット型のリニアモータを 採用しても良レ、。また、 X軸リニアモータをムービングコイル型のリニアモータとし、 Y 軸リニアモータをムービングマグネット型のリニアモータとしても良レ、。 In the above embodiment, a moving magnet type linear motor is used for the X-axis linear motor, and a moving coil type linear motor is used for the Y-axis linear motor. The present invention is not limited to this. Moving linear motors may be used for both linear motors, and moving magnet linear motors may be used for both. Also, the X-axis linear motor can be a moving coil type linear motor, and the Y-axis linear motor can be a moving magnet type linear motor.
[0164] なお、上記実施形態では、第 1駆動機構が 2つの X軸リニアモータと 1つの Y軸微動 モータとにより構成されるものとした力 ウェハステージ WSTを第 1軸方向(例えば X 軸方向)に所定ストロークで駆動するとともに、ウェハステージ WSTの移動面と平行 な面内で前記第 1軸に直交する第 2軸方向(例えば Y軸方向)並びに前記第 1軸及 び前記第 2軸に直交する第 3軸 (例えば Z軸)回りに微小駆動する駆動機構であれば 、その構成は上記実施形態の構成に限られるものではなレ、。 [0164] In the above embodiment, the first drive mechanism is constituted by two X-axis linear motors and one Y-axis fine movement motor. The force W stage is moved in the first axis direction (for example, in the X axis direction). ) At a predetermined stroke, and in the second axis direction (for example, the Y axis direction) orthogonal to the first axis in a plane parallel to the moving plane of the wafer stage WST, and in the first axis and the second axis. The configuration is not limited to the configuration of the above-described embodiment as long as it is a driving mechanism that minutely drives around a third axis (for example, the Z axis) orthogonal to the above.
[0165] なお、上記実施形態では、 Y軸固定子、並びに X軸固定子及び第 2定盤が、カウン タマスとしての機能を有する場合について説明した力 S、これに限らず、各部はカウン タマスとしての機能を有していなくても良い。 In the above embodiment, the force S described in the case where the Y-axis stator, and the X-axis stator and the second surface plate have a function as a counter mass is not limited thereto. It is not necessary to have the function as.
[0166] なお、上記実施形態では、ウェハステージ WSTが第 1定盤 44のガイド面 44aに対 して気体静圧軸受けにより浮上支持され、固定子ユニット 60が第 2定盤 46A, 46B の第 1面 146a、 146cに対して気体静圧軸受けにより浮上支持される場合について 説明したが、これに限らず、磁気浮上や機械的なガイドを採用することとしても良い。 In the above embodiment, the wafer stage WST is supported by the hydrostatic gas bearing against the guide surface 44a of the first platen 44, and the stator unit 60 is mounted on the second platen 46A, 46B. Although the description has been given of the case where the one surface 146a, 146c is levitated and supported by the gas static pressure bearing, the present invention is not limited to this, and magnetic levitation or a mechanical guide may be adopted.
[0167] なお、上記実施形態では、本発明がスキャニング'ステツパに適用された場合につ いて説明したが、これに限らず、ステップ'アンド'リピート方式のステツパ等の静止露 光型の露光装置にも適用できる。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a scanning stepper is described. However, the present invention is not limited to this, and a static exposure type exposure apparatus such as a step-and-repeat type stepper is used. Also applicable to
[0168] また、上記実施形態では、本発明のステージ装置が、露光装置のウェハを保持す るステージ装置に適用された場合について説明したが、本発明がこれに限られるも のではなぐ露光装置以外の精密機械などにも本発明のステージ装置は好適に適用 できるものである。 In the above embodiment, the case where the stage device of the present invention is applied to the stage device for holding a wafer of the exposure device has been described. However, the present invention is not limited to this. The stage device of the present invention can be suitably applied to precision machines other than the above.
[0169] なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組
み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージゃゥェ ハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整 (電気 調整、動作確認等)をすることにより、上記実施形態の露光装置を製造することがで きる。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ノレーム で行うことが望ましい。 An illumination optical system and a projection optical system composed of a plurality of lenses are assembled in an exposure apparatus main body. In addition to making optical adjustments, attach a reticle stage and a wafer stage consisting of many mechanical parts to the main body of the exposure apparatus, connect wiring and piping, and make comprehensive adjustments (electrical adjustment, operation confirmation, etc.). Accordingly, the exposure apparatus of the above embodiment can be manufactured. It is desirable that the manufacture of the exposure apparatus be performed using a clean frame whose temperature, cleanliness, etc. are controlled.
[0170] なお、本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子などを含むデ イスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光 装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウェハ上に 転写する露光装置、撮像素子(CCDなど)、マイクロマシン、有機 EL及び DNAチッ プなどの製造に用レ、られる露光装置などにも適用することができる。また、半導体素 子などのマイクロデバイスだけでなぐ光露光装置、 EUV露光装置、 X線露光装置、 及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス 基板又はシリコンウェハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用 できる。ここで、 DUV (遠紫外)光や VUV (真空紫外)光などを用いる露光装置では 一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がド ープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また 、プロキシミティ方式の X線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク( ステンシルマスク、メンブレンマスク)が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハな どが用いられる。 The present invention is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor, but also includes an exposure apparatus for transferring a device pattern onto a glass plate and a method for manufacturing a thin film magnetic head, which are used for manufacturing a display including a liquid crystal display element and the like. It can also be applied to an exposure apparatus used for manufacturing an exposure device that transfers a device pattern used for a semiconductor wafer onto a ceramic wafer, an imaging device (such as a CCD), a micromachine, an organic EL, a DNA chip, and the like. In addition, glass substrates or silicon wafers are used to manufacture reticles or masks used in optical exposure equipment, EUV exposure equipment, X-ray exposure equipment, electron beam exposure equipment, etc. that can only be used with micro devices such as semiconductor devices. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern to a substrate. Here, a transmissive reticle is generally used in an exposure apparatus using DUV (far ultraviolet) light or VUV (vacuum ultraviolet) light, and the reticle substrate is quartz glass, fluorine-doped quartz glass, or fluorescent glass. Stone, magnesium fluoride, quartz, or the like is used. In a proximity type X-ray exposure apparatus or an electron beam exposure apparatus, a transmission mask (stencil mask, membrane mask) is used, and a silicon substrate is used as a mask substrate.
[0171] 《デバイス製造方法》 [0171] 《Device manufacturing method》
次に上述した露光装置をリソグラフイエ程で使用したデバイスの製造方法の実施形 態について説明する。 Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus in a lithographic process will be described.
[0172] 図 13には、デバイス (ICや LSI等の半導体チップ、液晶パネル、 CCD、薄膜磁気 ヘッド、マイクロマシン等)の製造例のフローチャートが示されている。図 13に示され るように、まず、ステップ 201 (設計ステップ)において、デバイスの機能'性能設計 (例 えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、その機能を実現するためのパターン 設計を行う。引き続き、ステップ 202 (マスク製作ステップ)において、設計した回路パ ターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ 203 (ウェハ製造ステップ)におい
て、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。 FIG. 13 shows a flowchart of an example of manufacturing devices (semiconductor chips such as ICs and LSIs, liquid crystal panels, CCDs, thin-film magnetic heads, micromachines, and the like). As shown in FIG. 13, first, in step 201 (design step), a device function 'performance design (eg, a semiconductor device circuit design, etc.) is performed, and a pattern design for realizing the function is performed. . Subsequently, in step 202 (mask manufacturing step), a mask on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step 203 (wafer manufacturing step) Then, a wafer is manufactured using a material such as silicon.
[0173] 次に、ステップ 204 (ウェハ処理ステップ)において、ステップ 201—ステップ 203で 用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってゥェ ハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ 205 (デバイス組立てステップ)に おいて、ステップ 204で処理されたウェハを用いてデバイス組立てを行う。このステツ プ 205には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程(チップ封 入)等の工程が必要に応じて含まれる。 [0173] Next, in step 204 (wafer processing step), using the mask and wafer prepared in step 201-step 203, an actual circuit or the like is placed on the wafer by lithography technology or the like as described later. Form. Next, in step 205 (device assembly step), device assembly is performed using the wafer processed in step 204. Step 205 includes steps such as a dicing step, a bonding step, and a packaging step (chip sealing) as necessary.
[0174] 最後に、ステップ 206 (検查ステップ)において、ステップ 205で作成されたデバイス の動作確認テスト、耐久テスト等の検查を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完 成し、これが出荷される。 [0174] Finally, in step 206 (verification step), the device created in step 205 is subjected to inspection such as an operation confirmation test and an endurance test. After these steps, the device is completed and shipped.
[0175] 図 14には、半導体デバイスにおける、上記ステップ 204の詳細なフロー例が示され ている。図 14において、ステップ 211 (酸化ステップ)においてはウェハの表面を酸 化させる。ステップ 212 (CVDステップ)においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する 。ステップ 213 (電極形成ステップ)においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成 する。ステップ 214 (イオン打ち込みステップ)においてはウェハにイオンを打ち込む 。以上のステップ 211—ステップ 214それぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工 程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。 FIG. 14 shows a detailed flow example of step 204 in the semiconductor device. In FIG. 14, in step 211 (oxidation step), the surface of the wafer is oxidized. In step 212 (CVD step), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 213 (electrode forming step), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. In step 214 (ion implantation step), ions are implanted into the wafer. Each of the above steps 211 to 214 constitutes a pre-processing step of each stage of the wafer processing, and is selected and executed according to a necessary process in each stage.
[0176] ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のように して後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ 215 (レジスト形 成ステップ)において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ 216 (露光ス テツプ)において、上で説明したリソグラフィシステム(露光装置)及び露光方法によつ てマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップ 217 (現像ステップ)に おいては露光されたウェハを現像し、ステップ 218 (エッチングステップ)において、レ ジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして 、ステップ 219 (レジスト除去ステップ)において、エッチングが済んで不要となったレ ジストを取り除く。 In each stage of the wafer process, when the above-described pre-processing step is completed, a post-processing step is executed as follows. In this post-processing step, first, in step 215 (resist forming step), a photosensitive agent is applied to the wafer. Subsequently, in step 216 (exposure step), the circuit pattern of the mask is transferred to the wafer by the lithography system (exposure apparatus) and the exposure method described above. Next, in step 217 (development step), the exposed wafer is developed, and in step 218 (etching step), the exposed members other than the portion where the resist remains are removed by etching. Then, in step 219 (resist removing step), the unnecessary resist after etching is removed.
[0177] これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に 回路パターンが形成される。
[0178] 以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程 (ステップ 21 6)において上記実施形態の露光装置が用いられるので、ウェハ上に精度良くレチク ルのパターンを転写することができる。この結果、高集積度のマイクロデバイスの歩留 まりを向上させることができ、その生産性を向上させることができる。 [0177] By repeatedly performing these pre-processing steps and post-processing steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. When the device manufacturing method of the present embodiment described above is used, the exposure apparatus of the above embodiment is used in the exposure step (step 216), so that the reticle pattern can be accurately transferred onto the wafer. it can. As a result, the yield of highly integrated microdevices can be improved, and the productivity can be improved.
産業上の利用可能性 Industrial applicability
[0179] 以上説明したように、本発明のステージ装置は、物体が載置されたステージを 2次 元面内で移動するのに適している。また、本発明の露光装置は、マスクに形成された パターンを感光物体上に転写するのに適している。また、本発明のデバイス製造方 法は、高集積度のマイクロデバイスを生産するのに適している。
As described above, the stage device of the present invention is suitable for moving a stage on which an object is placed in a two-dimensional plane. Further, the exposure apparatus of the present invention is suitable for transferring a pattern formed on a mask onto a photosensitive object. Further, the device manufacturing method of the present invention is suitable for producing a highly integrated microdevice.