JP2000357655A

JP2000357655A - ステージ装置及び走査型露光装置

Info

Publication number: JP2000357655A
Application number: JP2000101843A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Saeki; 和明佐伯
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ヨーガイドを持たず、リニアモータにより駆
動される粗微動構造でないステージの初期化を容易にで
きるようにする。【解決手段】アクチュエータ５６の駆動力によりステ
ージＲＳＴが固定子５８に接近する方向に駆動されたと
きに、ステージＲＳＴを固定子５８に連結してそのＸ方
向（及びθ方向）の動きを拘束する拘束機構（８１、８
２、８５、８６）を備えている。すなわち、拘束機構に
より、ヨーガイドを持たない粗微動構造でないステージ
ＲＳＴであっても長ストローク方向（Ｙ方向）にほぼ直
交するＸ方向の動きを拘束できるので、結果的にステー
ジをＹ方向に駆動するリニアモータ（４８Ｂ等）の磁極
位置合わせの前提条件を満足させることができ、ひいて
はステージの初期化を容易に行うことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステージ装置及び
走査型露光装置に係り、更に詳しくは、液晶表示素子又
は半導体素子等を製造するためのリソグラフィ工程で用
いられる走査型露光装置及びこの走査型露光装置に好適
なステージ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液晶表示素子又は半導体素子
等を製造するためのリソグラフィ工程においては、種々
の露光装置が用いられている。例えば、液晶ディスプレ
イパネル（ＬＣＤパネル）製造用の露光装置として、近
年では、ＬＣＤパネルの大型化に伴い、大面積の露光が
可能な等倍一括転写方式あるいはステップ・アンド・ス
キャン方式等の走査型露光装置が比較的に多く用いられ
るようになっている。

【０００３】図８には、この種の走査型露光装置におけ
るマスクステージ近傍の概略斜視図が示されている。こ
の図８の装置では、不図示の投影光学系を保持するメイ
ンフレーム上に固定された架台（サポートフレーム）１
１４の上面に、一対のＹガイド１１８Ａ、１１８Ｂが所
定間隔を隔てて走査方向であるＹ軸方向に延設されてい
る。これらのＹガイド１１８Ａ、１１８Ｂ上に、粗動ス
テージ１０２が配置され、該粗動ステージ１０２は、そ
の底面に設けられた複数のエアスライダ１０１によって
走査方向以外は拘束された状態でＹガイド１１８Ａ、１
１８Ｂ上に非接触で支持されている。

【０００４】粗動ステージ１０２のＸ軸方向の両側面に
は、一対の可動子１０３Ａ、１０３Ｂが突設されてい
る。これらの可動子１０３Ａ、１０３Ｂに対応して、架
台１１４上面のＹガイド１１８Ａ、１１８ＢのＸ軸方向
両外側には、可動子１０３Ａ、１０３Ｂとともにリニア
モータ１０４Ａ、１０４Ｂをそれぞれ構成する固定子１
０５Ａ、１０５ＢがＹ軸方向に延設されている。一対の
リニアモータ１０４Ａ、１０４Ｂによって、粗動ステー
ジ１０２がＹ軸方向に駆動される。

【０００５】粗動ステージ１０２の上面には、ＸＹ面内
で微動可能な微動ステージ１０６が不図示のエアパッド
（エアベアリング）又は鋼球等を介して載置されてい
る。この微動ステージ１０６上にマスクＭが保持されて
いる。

【０００６】粗動ステージ１０２の上面には、一対のＹ
軸方向駆動用の微動アクチュエータ１０７Ａ、１０７Ｂ
と、一対のＸ軸方向（非走査方向）駆動用の微動アクチ
ュエータ１０８Ａ、１０８Ｂが配置されている。これら
の微動アクチュエータ１０７Ａ，１０７Ｂ及び１０８
Ａ，１０８Ｂによって、微動ステージ１０６は、Ｘ軸方
向、Ｙ軸方向及びθ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微少
駆動されるようになっている。

【０００７】粗動ステージ１０２のＹ軸方向の位置は、
架台１１４上に固定された干渉計システム１１５を構成
する測長軸ＲＣＹを有する干渉計によって移動鏡１１０
を介して測定され、微動ステージ１０６のＹ方向位置及
びθ回転（ヨーイング）は、干渉計システム１１５を構
成する測長軸ＲＦＹ１、ＲＦＹ２を有する干渉計によっ
て移動鏡１０９Ａ、１０９Ｂを介して計測される。ま
た、微動ステージ１０６のＸ軸方向の位置は、微動ステ
ージ１０６上に固定された光学ユニット１１６（偏光ビ
ームスプリッタ、四分の一波長板等を含む）を含む測長
軸ＲＦＸを有する干渉計によって固定鏡１１７を介して
計測される。

【０００８】不図示の制御装置では、上記各測長軸の干
渉計の計測値に基づいて粗動ステージ１０２及び微動ス
テージ１０６の位置をフィードバック制御することによ
り、微動ステージ１０６上に保持されたマスクＭの位置
制御を行っていた。

【０００９】しかるに、上記の位置フィードバック制御
状態に入る前に、ステージの初期化が必要である。この
ステージの初期化は、次に述べる２つの動作の組み合わ
せで行われる。

【００１０】１つは、粗動ステージ１０２の走査方向駆
動用のリニアモータ１０４Ａ、１０４Ｂを走査方向に数
ｍｍ前後動かして、可動子１０３Ａ、１０３Ｂとこれに
対応する固定子１０５Ａ、１０５Ｂとの相対位置関係、
すなわちコイルと磁石の相対位置関係をレーザ干渉計の
計測値を用いて把握するための磁極位置合わせと呼ばれ
る動作であり、もう１つは、不図示のステージ機械原点
検出用センサの所まで粗動ステージ１０２及び微動ステ
ージ１０６を移動させ、原点検出用センサを基準として
レーザ干渉計をリセット又はプリセットする座標初期化
と呼ばれる動作である。

【００１１】前者の磁極位置合わせ動作中は、コイルと
磁極の相対位置関係を正確に把握するため、走査方向に
は拘束しないという条件と、各干渉計ビームと移動鏡又
は固定鏡との直交度を保って非走査方向及びヨーイング
方向は拘束するという条件が必要となる。なお、上記の
微動アクチュエータとしては、通常ボイスコイルモータ
が用いられるが、該ボイスコイルモータについては磁極
位置合わせは不要である。

【００１２】上記従来のレチクルステージの初期化は、
以下のようなシーケンスに基づいて作業を進めることに
より、構造上容易に初期化を行うことができた。

【００１３】まず、微動アクチュエータ１０７Ａ、１０
７Ｂ、１０８Ａ、１０８Ｂ及び不図示の原点検出用セン
サを用いて、測長軸ＲＦＹ１、ＲＦＹ２及びＲＦＸと移
動鏡１０９Ａ、１０９Ｂ及び固定鏡１１７とが、それぞ
れ直交度を保つ位置に微動ステージ１０６を保持し、そ
の位置で、測長軸ＲＦＹ１、ＲＦＹ２及びＲＦＸを有す
るレーザ干渉計をリセットし、以降それらのレーザ干渉
計が正常に動作する角度範囲の任意の位置で微動ステー
ジ１０６の位置フィードバック制御状態に入る。

【００１４】次に、リニアモータ１０４Ａ、１０４Ｂの
磁極位置合わせ動作を行う。この場合、粗動ステージ１
０６は、走査方向以外は拘束されているので、測長軸Ｒ
ＣＹの干渉計ビームと移動鏡１１０との直交度は、機械
的に保たれており、容易に磁極位置合わせを行うことが
できる。

【００１５】そして、最後に、粗動ステージの座標初期
化を不図示の原点検出用センサを用いて行うことによ
り、ステージの初期化が終了する。

【００１６】なお、一括転写型の液晶用走査型露光装置
の場合には、図８と同様の構成を、プレートステージ側
にも採用することが可能である。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のステー
ジ装置では、いわゆる粗微動構造が採用されているた
め、走査方向については粗動ステージ駆動用のアクチュ
エータ（リニアモータ）と微動ステージ駆動用のアクチ
ュエータ（微動アクチュエータ）の２種類が必要である
ことから、アクチュエータが多数必要であった。また、
微動ステージを粗動ステージに対し相対駆動可能に構成
するため、両ステージ間にエアベアリング等を設ける必
要があり、そのためステージ装置を構成する部品点数が
多くなるという不都合があった。このように、構造が複
雑で部品点数が多く、コストが必然的に高くなってい
た。

【００１８】また、マスク（又はプレート）の位置を干
渉計を使用して制御する場合、粗動ステージの位置と微
動ステージの位置とを知る必要があることから、干渉計
の測長軸（干渉計ビーム）が多数必要となるとともに、
それに応じて位置制御系が複雑になるという不都合もあ
った。

【００１９】最近になって、かかる不都合を改善し、コ
ストの低減及び制御系の簡素化を図るため、ステージの
粗微動構造を止め、ヨーガイドを持たないステージ装置
が種々提案されている。かかるステージ装置は、例え
ば、特開平８−６３２３１号公報等に開示されている。

【００２０】上記のようなヨーガイドを持たず、粗微動
構造でないステージ装置の走査方向の駆動装置として、
リニアモータを採用する場合、前述した磁極位置合わせ
の前提条件である各干渉計ビームと移動鏡又は固定鏡と
の直交度を保って非走査方向及びヨーイング方向は拘束
するという条件を満たすことができないため、正確な磁
極位置合わせ、ひいてはステージの初期化に困難を伴う
という不都合があった。正確な磁極位置合わせは、リニ
アモータの効率の良い駆動にとっては、重要である。

【００２１】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その第１の目的は、ヨーガイドを用いることなく、
粗微動構造でもなくリニアモータにより駆動されるステ
ージを有し、そのステージの初期化を容易に行うことが
できるステージ装置を提供することにある。

【００２２】また、本発明の第２の目的は、スループッ
ト及び露光精度を向上させることができる露光装置を提
供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明に係るステージ装
置は、ステージ（ＲＳＴ）と；前記ステージを電磁力に
より所定の第１方向に駆動するリニアモータ（４８Ａ、
４８Ｂ）と；前記第１方向に移動可能に支持された固定
子（５８）と、前記ステージに接続され前記固定子と協
働して前記ステージの前記第１方向とは異なる第２方向
の駆動力を発生する可動子（６０）とを有するアクチュ
エータ（５６）と；前記アクチュエータの駆動力により
前記ステージが前記固定子に接近する方向に駆動された
ときに、前記ステージを前記固定子に連結して前記ステ
ージの前記第２方向の動きを拘束する拘束機構（８１、
８２、８５、８６）とを備えることを特徴とする。

【００２４】これによれば、ステージは、リニアモータ
によって電磁力を用いて所定の第１方向に駆動される。
また、このステージは、該ステージとともに第１方向に
移動可能に支持された固定子と、前記ステージに接続さ
れた可動子との協働、例えば、固定子と可動子とに間の
電磁相互作用によって発生するアクチュエータの駆動力
によって第２方向に駆動される。また、拘束機構では、
アクチュエータの駆動力によりステージが固定子に接近
する方向に駆動されたときに、ステージを固定子に連結
してステージの第２方向の動きを拘束する。従って、本
発明によれば、ステージを第１方向にリニアモータによ
って駆動できるとともに、第１方向と異なる第２方向、
例えば第１方向にほぼ直交する方向にアクチュエータに
よって駆動でき、しかもステージをアクチュエータの固
定子に接近する方向に駆動することにより、その第２方
向の動きを拘束機構により拘束できる。従って、ヨーガ
イドを持たない粗微動構造でないステージであっても長
ストローク方向にほぼ直交する方向の動きを拘束できる
ので、結果的に前述した磁極位置合わせの前提条件を満
足させることができ、ひいてはステージの初期化を容易
に行うことが可能になる。

【００２５】この場合において、前記拘束機構は、前記
ステージ（ＲＳＴ）側の第１部材（８１、８２）と、該
第１部材に係合する前記固定子（５８）側の第２部材
（８５、８６）とを含んで構成することができる。かか
る場合には、第１部材と第２部材との係合により、ステ
ージの第２方向の動きが拘束される。ここで、第１部材
は、ステージ及び可動子のいずれに設けても良い。同様
に第２部材も固定子そのもの及び該固定子の支持部材の
いずれに設けても良い。いずれにしても、ステージ側の
第１部材と固定子側の第２部材との係合により、ステー
ジの第２方向の動きを拘束することにより、ステージの
駆動と無関係な別の機構をステージの拘束のために追加
する必要がなくなる。

【００２６】この場合において、前記第１部材及び前記
第２部材の一方は、球面状の凸部（８３、８４）を有す
る複数の部材から成り、他方は前記凸部が嵌合する凹部
（８６ａ）を有する部材を含むこととしても良い。例え
ば、球面状の凸部として、第１部材及び前記第２部材の
一方の部材にボールを設け、他方の部材に凹部としてＶ
溝、円錐溝等を設けても良い。

【００２７】本発明に係るステージ装置では、前記拘束
機構（８１、８２、８５、８６）は、前記ステージ（Ｒ
ＳＴ）の回転方向の動きをも拘束するものであっても良
い。

【００２８】本発明に係るステージ装置では、前記ステ
ージ（ＲＳＴ）の位置を計測する位置計測装置（７４
Ｙ）と；前記アクチュエータ（５６）を駆動して前記拘
束機構（８１、８２、８５、８６）により前記ステージ
の前記第２方向の動きを拘束し、前記リニアモータ（４
８Ａ、４８Ｂ）を介して前記ステージを前記第１方向に
駆動しながら前記位置計測装置の出力に基づいて前記リ
ニアモータを構成する磁石とコイルの相対位置関係と前
記位置計測装置の出力との関係を求めるための磁極位置
合わせを行う制御装置（１０）とを、更に備えていても
良い。かかる場合には、制御装置により、所定の駆動電
流（例えばランダムな３相電流）がリニアモータのコイ
ルに供給され、これに応じてステージが第１方向に駆動
され、その際にリニアモータが最大出力を発生する位置
（または出力ゼロとなる位置）が位置計測装置の出力の
２回微分値に基づいて求められ、その位置における位置
計測装置の出力とそのときの駆動電流値とに基づいて、
磁石とコイルの相対位置関係と位置計測装置の出力との
関係が求められ、これにより位置計測装置の出力にのみ
基づいてリニアモータを最も効率的に駆動するための駆
動電流（例えば、３相電流の場合の各位相）が求められ
る。従って、制御装置ではこの磁極位置合わせ以後は、
位置計測装置の出力に基づいて効率良くステージを第１
方向に駆動することが可能になる。

【００２９】この場合において、前記位置計測装置は干
渉計（７４Ｙ）であり、前記拘束機構は、前記干渉計か
らの干渉計ビームが前記干渉計用の移動鏡又は固定鏡に
対して正確に直交する姿勢に前記ステージを位置決めす
るものであることが望ましい。

【００３０】本発明に係る走査型露光装置は、マスク
（Ｒ）と基板（Ｐ）とを同期移動しつつ前記マスクのパ
ターンを前記基板に転写する走査型露光装置であって、
上記本発明に係るステージ装置を、前記マスク及び基板
の少なくとも一方の移動装置として具備することを特徴
とする。

【００３１】これによれば、上記本発明に係るステージ
装置として粗微動構造でないシンプルな構造のステージ
装置が用いられるので、部品点数も減り大幅なコストダ
ウンを図ることができるとともに、構成部材の剛性を高
めることができ、ステージの制御性を高めることも可能
となる。この結果、基板又はマスク、あるいはそれら両
者の位置制御性が向上する。このため、走査露光時のマ
スクと基板の同期整定時間の短縮、同期精度の向上が可
能となり、結果的に露光処理時間の短縮によるスループ
ットの向上が可能になる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
〜図５に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係
る走査型露光装置１００の概略構成が示されている。こ
の走査型露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャ
ン方式でマスクとしてのレチクルＲのパターンを基板と
しての液晶用ガラスプレート（以下、「プレート」とい
う）Ｐに転写する液晶用の走査型露光装置である。本実
施形態では、例えばレチクルＲの大きさは５００ｍｍ×
７５０ｍｍ程度であり、プレートＰの大きさは８００ｍ
ｍ×９５０ｍｍ程度である。

【００３３】走査型露光装置１００は、照明系１２、マ
スクとしてのレチクルＲの移動装置であるレチクルステ
ージ装置、投影光学系ＰＬ、該投影光学系ＰＬを保持す
る本体コラム２０、及びプレートＰを保持するプレート
ステージＰＳＴ等を備えている。

【００３４】前記照明系１２は、例えば特開平９−３２
０９５６号公報に開示されように、光源ユニット、シャ
ッタ、２次光源形成光学系、ビームスプリッタ、集光レ
ンズ系、レチクルブラインド、及び結像レンズ系等（い
ずれも不図示）から構成され、レチクルステージＲＳＴ
に保持されたレチクルＲ上の矩形（あるいは円弧状）の
照明領域ＩＡＲを照明光ＩＬにより均一な照度で照明す
る。

【００３５】前記本体コラム２０は、設置床ＦＤの上面
に載置された装置の基準となるベースプレートＢＰの上
面に複数（ここでは４つ）の防振台２２を介して保持さ
れた第１コラム２４と、この第１コラム２４上に設けら
れた第２コラム２６とから構成されている。

【００３６】第１コラム２４は、４つの防振台２２によ
ってほぼ水平に支持された矩形の定盤（プレートステー
ジベース）２３と、この定盤２３上面の４隅の部分に鉛
直方向に沿ってそれぞれ配設された４本の脚部２８と、
これら４本の脚部２８の上端部を相互に連結するととも
に第１コラム２４の天板部を構成する鏡筒定盤３０とを
備えている。この鏡筒定盤３０の中央部には、平面視円
形の開口部３０ａが形成され、この開口部３０ａ内に投
影光学系ＰＬが上方から挿入されている。この投影光学
系ＰＬには、その高さ方向の中央やや下方の位置にフラ
ンジＦＬＧが設けられており、該フランジＦＬＧを介し
て投影光学系ＰＬが鏡筒定盤３０によって下方から支持
されている。

【００３７】前記第２コラム２６は、鏡筒定盤３０の上
面に投影光学系ＰＬを囲むように立設された４本の脚部
３２と、これら４本の脚部３２の上端部相互間を連結す
る天板部、すなわち後述するレチクルステージ装置のス
テージベースを構成するレチクルステージベース３４と
を備えている。レチクルステージベース３４の中央部に
は、照明光ＩＬの通路となる開口３４ａが形成されてい
る。なお、レチクルステージベース３４の全体若しくは
一部（開口３４ａに相当する部分）を光透過性材料によ
って形成しても良い。

【００３８】このようにして構成された本体コラム２０
に対する設置床ＦＤからの振動は、前記防振台２２によ
ってマイクロＧレベルで絶縁されている。

【００３９】前記投影光学系ＰＬとしては、その光軸Ａ
Ｘの方向がＺ軸方向とされ、ここでは両側テレセントリ
ックな光学配置となるように光軸ＡＸ方向に沿って所定
間隔で配置された複数枚のレンズエレメントから成る屈
折光学系が使用されている。この投影光学系ＰＬは所定
の投影倍率、例えば等倍を有している。このため、照明
系１２からの照明光ＩＬによってレチクルＲの照明領域
ＩＡＲが照明されると、このレチクルＲを通過した照明
光により、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上の照明
領域ＩＡＲ部分のパターンの等倍倒立像が表面にフォト
レジストが塗布されたプレートＰ上の前記照明領域ＩＡ
Ｒに共役な露光領域ＩＡに形成される。

【００４０】前記レチクルステージ装置は、前記レチク
ルステージベース３４と、該レチクルステージベース３
４の上方に非接触で浮上支持されたステージとしてのレ
チクルステージＲＳＴと、該レチクルステージＲＳＴを
走査方向であるＹ軸方向（第１方向）に所定のストロー
クで駆動するとともに、Ｙ軸方向に直交するＸ軸方向
（第２方向）に微少駆動するレチクル駆動系（４８Ａ、
７０）と、このレチクル駆動系によるレチクルステージ
ＲＳＴの駆動によって生じる反力を受ける第１、第２の
リアクションフレーム３６、３８とを備えている。

【００４１】これを更に詳述すると、図２の斜視図に示
されるように、レチクルステージＲＳＴは、中央部に矩
形の開口が形成された矩形状、すなわち矩形枠状の板状
部材から成り、このレチクルステージＲＳＴの上面に
は、３つのバキュームチャック４０ａ〜４０ｃが設けら
れている。これらのバキュームチャック４０ａ〜４０ｃ
によってレチクルＲが吸着保持されている。

【００４２】レチクルステージベース３４の上面に、一
対のＹガイド４２Ａ、４２Ｂが所定間隔を隔てて走査方
向であるＹ軸方向に延設されている。これらのＹガイド
４２Ａ、４２Ｂの上方に、レチクルステージＲＳＴが配
置され、該レチクルステージＲＳＴは、その底面に設け
られた複数のエアパッド（エアベアリング）４４によっ
てＹガイド４２Ａ、４２Ｂ上に非接触で浮上支持されて
いる。

【００４３】レチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の両側
面には、一対の可動子４６Ａ、４６Ｂが突設されてい
る。これらの可動子４６Ａ、４６Ｂに対応して、Ｙガイ
ド４２Ａ、４２ＢのＸ軸方向両外側には、可動子４６
Ａ、４６ＢとともにリニアモータとしてのＹモータ４８
Ａ、４８Ｂをそれぞれ構成する固定子５０Ａ、５０Ｂが
Ｙ軸方向に延設されている。可動子４６Ａ、４６Ｂは、
レチクルステージＲＳＴとともに、固定子５０Ａ、５０
Ｂとの間の電磁気的相互作用の一種である電磁相互作用
によって生じるローレンツ力によってＹ軸方向（第１方
向）に駆動される。Ｙモータ４８Ａ、４８Ｂとしては、
ここでは公知のムービングコイル型のリニアモータが用
いられている。なお、一対のＹモータ４８Ａ、４８Ｂと
して、ムービングマグネット型のリニアモータを用いて
も構わない。Ｙモータ４８Ａ、４８Ｂは、後述する主制
御装置１０（図１、図２では図示せず、図４参照）によ
って制御されるようになっている。

【００４４】一方のＹモータ４８Ａの固定子５０Ａは、
レチクルステージベース３４がその一部を構成する本体
コラム２０とは独立した第１のリアクションフレーム３
６の先端に固定されている。この第１のリアクションフ
レーム３６の基端は、図１に示される鏡筒定盤３０、定
盤２３及びベースプレートＢＰにそれぞれ形成された開
口部を介して床面ＦＤに固定されている。

【００４５】また、他方のＹモータ４８Ｂの固定子５０
Ｂは、本体コラム２０とは独立した第２のリアクション
フレーム３８の上面に固定されている。この第２のリア
クションフレーム３８は、それぞれの下端が床面ＦＤに
固定された４本の脚部を備えた一種の台であり、その内
の２本の脚部の下端は、図１に示される鏡筒定盤３０、
定盤２３及びベースプレートＢＰにそれぞれ形成された
開口部を介して床面ＦＤに固定されている。

【００４６】前記第２のリアクションフレーム３８の上
面には、非走査方向基準用Ｙガイド５２が走査方向であ
るＹ軸方向に延設されている。この非走査方向基準用Ｙ
ガイド５２上に、走査方向にのみ自由度を持つエアスラ
イダ５４が設けられ、該エアスライダ５４上に、アクチ
ュエータとしてのＸモータ５６の固定子５８が固定され
ている。この固定子５８との間の電磁気的相互作用の一
種である電磁相互作用によって生じるローレンツ力によ
りＸ軸方向に駆動される可動子６０の一端が固定子５８
に対向して配置され、該可動子６０の他端がレチクルス
テージＲＳＴに固定されている。前記Ｘモータ５６とし
ては、例えばボイスコイルモータが用いられ、該Ｘモー
タ５６によって、レチクルステージＲＳＴが非走査方向
であるＸ軸方向（第２方向）に駆動されるようになって
いる。このＸモータ５６は、後述する主制御装置１０
（図１、図２では図示せず、図４参照）によって制御さ
れるようになっている。

【００４７】図３（Ａ）には、Ｘモータ５６近傍の側面
図が概略的に示され、図３（Ｂ）には、図３（Ａ）のＢ
−Ｂ線断面図が概略的に示されている。これらの図に示
されるように、Ｘモータ５６の固定子５８は断面コ字状
の固定子ヨーク５８ａと、該固定子ヨーク５８の上下面
に固定された界磁石（一対のＮ極磁石とＳ極磁石）５８
ｂ、５８ｃとを備えている。これらの界磁石５８ｂ、５
８ｃの間に配置される可動子６０の先端部の一部は他の
部分より細く形成されたコイル巻き付け部とされ、該コ
イル巻き付け部に電機子コイル５９が巻回されている。
このため、電機子コイル５９に流す電流の向きに応じて
該電機子コイル５９に作用するローレンツ力により可動
子６０はレチクルステージＲＳＴと一体で＋Ｘ方向又は
−Ｘ方向に駆動されるようになっている（図３（Ａ）中
の矢印Ａ、Ａ’参照）。本実施形態では、図３（Ｂ）に
示されるように、可動子６０の最先端部に、一対の第１
部材８１、８２が突設されており、これらの第１部材８
１、８２には、球面状の凸部を形成するボール８３、８
４がそれぞれ埋め込まれている。

【００４８】これらの第１部材８１、８２にそれぞれ対
向して、固定子ヨーク５８ａの＋Ｘ側の側壁の内面に
は、第２部材８５、８６がそれぞれ固定されている。こ
の内、一方のボール８３が対向する第２部材８５のボー
ル８３との対向面は平面とされている。また、他方のボ
ール８４が対向する第２部材８６のボール８４との対向
面には、ボール８４が嵌合する凹部としてのＶ溝８６ａ
が形成されている。本実施形態では、可動子６０が上記
のローレンツ力により、図３（Ｂ）の状態から＋Ｘ方向
に駆動され、図５に示されるように、ボール８４とＶ溝
８６ａとが嵌合し且つボール８３と第２部材８５とが当
接すると、可動子６０を介してレチクルステージＲＳＴ
のＸ軸方向の移動及びＺ軸回りの回転（θ回転）が拘束
されるようになっている。すなわち、本実施形態では、
上記の第１部材８１、８２と、第２部材８５、８６とに
よって、拘束機構が構成されている。なお、第２部材と
して、Ｖ溝と平面とが形成された１つの部材を用いても
良い。

【００４９】この場合、可動子６０と固定子５８のＹ方
向の相対位置が、図３（Ｂ）の状態から僅かにずれてい
ても、ボール８４がＶ溝８６ａの斜面に当接すると、該
斜面に沿ってボール８４が滑り、最終的に図５の状態に
第１部材８１、８２と第２部材８５、８６とが位置決め
されるようになっている。

【００５０】なお、可動子６０側にボールを３つ設け、
これに対応して固定子５８側に、Ｖ溝、円錐溝、平面を
それぞれ設けて、３つのボールのそれぞれとＶ溝、円錐
溝、平面とを係合させることにより、可動子６０を固定
子５８に対して位置決めするいわゆるキネマティック支
持構造の拘束機構を構成しても良い。かかる場合には、
ＸＹ方向のみでなくＺ方向についても両者の位置関係を
固定することができる。

【００５１】また、固定子５８側にボール等の球面状凸
部を設け、可動子６０側に凹部としてのＶ溝等を設けて
も良い。

【００５２】また、本実施形態では、可動子６０の固定
子５８に対する位置変化、あるいは可動子６０の固定子
５０Ｂとの間の距離は、変位センサ８７（図４参照）に
よって計測されており、この変位センサ８７の出力が主
制御装置１０に供給されるようになっている。変位セン
サとしては、例えば、渦電流変位センサが使用される。
この渦電流変位センサによれば、予め絶縁体に巻いたコ
イルに交流電圧を加えておき、導電性材料（導電体）か
ら成る測定対象に近づけると、コイルによって作られた
交流磁界によって導電体に渦電流が発生し、この渦電流
によって発生する磁界は、コイルの電流によって作られ
た磁界と逆方向であり、これら２つの磁界が重なり合っ
て、コイルの出力に影響を与え、コイルに流れる電流の
強さ及び位相が変化する。この変化は、対象がコイルに
近いほど大きくなり、逆に遠いほど小さくなるので、コ
イルから電気信号を取り出すことにより、対象の位置、
変位を知る事ができる。この他、変位センサとして、静
電容量がセンサの電極と測定対象物間の距離に反比例す
ることを利用して非接触でセンサと測定対象物間の距離
を検出する静電容量式非接触変位センサを使用しても良
い。なお、背景光の影響を阻止できる構成にすれば、変
位センサとしてＰＳＤ（半導体光位置検出器）を使用す
ることも可能である。

【００５３】主制御装置１０では、後述するステージの
初期化の際等に、Ｘモータ５６を介してレチクルステー
ジＲＳＴを＋Ｘ方向に駆動して上記拘束機構によりレチ
クルステージＲＳＴの姿勢を拘束する際に、第１部材８
１、８２に埋め込まれたボール８３、８４が第２部材８
５、８６に急激に衝突しないように変位センサ８７の出
力に基づいてＸモータ５６を制御することができる。

【００５４】ところで、図２から容易に想像されるよう
に、レチクルステージＲＳＴの位置にかかわらず、Ｘリ
ニアモータ５６によってレチクルステージＲＳＴをＸ軸
方向に駆動するためには、固定子５８が固定されたエア
スライダ５４は、レチクルステージＲＳＴが走査方向に
駆動される際に、レチクルステージＲＳＴと共に移動し
なければならない。そのため、本実施形態では、エアス
ライダ駆動用リニアモータ６２が設けられている。この
エアスライダ駆動用リニアモータ６２は、エアスライダ
５４の＋Ｘ方向の側面に突設された可動子６４と、これ
に対向して第２のリアクションフレーム３８の上面にＹ
軸方向に延設された固定子６６とを備えている。

【００５５】本実施形態では、上述のようにして、レチ
クル駆動系が構成されるが、図１では作図の便宜上か
ら、上述したＹモータ４８Ｂ、エアスライダ駆動用リニ
アモータ６２、非走査方向基準用Ｙガイド５２、Ｘモー
タ５６及びエアスライダ５４が纏めて、駆動機構７０と
して示されている。

【００５６】前記レチクルステージＲＳＴの−Ｙ側の側
面には、一対の移動鏡としてのコーナーキューブ７２
Ａ、７２Ｂが固定されており、これらのコーナーキュー
ブ７２Ａ、７２Ｂに対向してレチクルステージベース３
４の上面の−Ｙ方向端部には位置計測装置としてのレチ
クルＹ干渉計７４Ｙが固定されている。このレチクルＹ
干渉計７４Ｙは、実際にはコーナーキューブ７２Ａ、７
２Ｂに対して干渉計ビームＲＩＹ１，ＲＩＹ２を投射
し、それぞれの反射光を受光してコーナーキューブ７２
Ａ、７２ＢのＹ軸方向の位置を所定の分解能、例えば
０．５〜１ｎｍ程度の分解能で計測する一対のダブルパ
ス干渉計を含んで構成されている。

【００５７】なお、移動鏡７２Ａ、７２Ｂは、コーナー
キューブに限らず、平面ミラーを用いても勿論良い。こ
の場合、干渉計ビームＲＩＹ１，ＲＩＹ２をこれらの移
動鏡７２Ａ、７２Ｂに投射する干渉計は、シングルパス
の干渉計で良い。

【００５８】また、レチクルステージＲＳＴ上面の−Ｘ
側の端部には、不図示の偏光ビームスプリッタ、四分の
一波長板等を含む光学ユニット７６が固定されている。
この光学ユニット７６に対向して、レチクルステージベ
ース３４上面の−Ｘ方向端部には、固定鏡７８がＹ軸方
向に沿って延設されている。そして、光学ユニット７６
及び不図示の光源ユニット、レシーバ等を含む測長軸Ｒ
ＩＸを有するＸ干渉計システム７４Ｘ（図２では図示せ
ず、図４参照）によって、レチクルステージＲＳＴのＸ
軸方向の位置が固定鏡７８を介して所定の分解能、例え
ば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で計測される。

【００５９】前記レチクルＹ干渉計７４Ｙ、Ｘ干渉計シ
ステム７４Ｘの計測値は、主制御装置１０に供給される
ようになっている（図４参照）。すなわち、主制御装置
１０では、レチクルＹ干渉計７４Ｙからの各測長軸の計
測値の相加平均に基づいてレチクルステージＲＳＴのＹ
位置を求め、また各測長軸の計測値の差に基づいてレチ
クルステージＲＳＴのθ回転を求め、Ｘ干渉計システム
の計測値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＸ位置を
求める。このようにして、主制御装置１０では、レチク
ルＹ干渉計７４Ｙ、Ｘ干渉計システム７４Ｘの計測値に
基づいて前記Ｙモータ４８Ａ、４８Ｂ及びＸモータ５６
を制御することにより、レチクルステージＲＳＴの位置
フィードバック制御を行うようになっている。

【００６０】なお、エアスライダ５４の位置は、例えば
リニアエンコーダあるいはレーザ干渉計等から成る位置
検出器８８（図２では図示せず、図４参照）、によって
計測され、この計測値が主制御装置１０に送られてい
る。主制御装置１０では、この計測値に基づいてエアス
ライダ５４がレチクルステージＲＳＴに追従して移動す
るようにエアスライダ駆動用リニアモータ６２を制御す
る。

【００６１】また、レチクルステージＲＳＴ上にレチク
ル吸着やエアパッド用のエアー配管やアクチュエータ等
の配線などを多数引き回す必要があるが、これらの配
管、配線は、本実施形態では、図示は省略したが、エア
スライダ５４を経由して引き回されている。このように
すると、上述したエアスライダ５４のレチクルステージ
ＲＳＴに対する追従制御により、レチクルステージＲＳ
Ｔとエアスライダ５４の相対位置が最大でも数ｍｍしか
ずれず、レチクルステージＲＳＴ走査時の配管、配線か
らの反力はエアスライダ５４がその大部分を受けること
となり、レチクルステージＲＳＴへの影響を小さくする
ことができる。

【００６２】図１に戻り、前記プレートステージＰＳＴ
は、第１コラム２４を構成する定盤（プレートステージ
ベース）２３の上方に配置されている。プレートステー
ジＰＳＴの上面には、不図示のプレートホルダを介して
プレートＰが真空吸着等によって保持されている。

【００６３】プレートステージＰＳＴの下面には不図示
のエアパッドが複数配置されており、これらのエアパッ
ドによってプレートステージＰＳＴは移動面２３ａに対
して所定のクリアランスを介して浮上支持されている。
このプレートステージＰＳＴは、プレート駆動装置８９
（図１では図示せず、図４参照）によって、ＸＹ２次元
方向に駆動される。プレート駆動装置８９は、例えば、
プレートステージＰＳＴを移動面２３ａに沿って走査方
向であるＹ軸方向に所定のストロークで駆動する一対の
Ｙ軸用リニアモータと、これらのＹ軸用リニアモータと
ともにプレートステージＰＳＴをＸ軸方向に駆動する一
対のＸ軸用リニアモータとを含んで構成される。なお、
プレート駆動装置を、いわゆる可変磁気抵抗方式、ある
いはローレンツ電磁力駆動方式の平面モータで構成する
ことも可能である。

【００６４】前記プレートステージＰＳＴのＸＹ面内の
位置は、図１に示されるレーザ干渉計システム８０によ
って、所定の分解能、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解
能で常時計測されている。このレーザ干渉計システムの
計測値は、主制御装置１０に供給されるようになってお
り、主制御装置では、レーザ干渉計システム８０の計測
値に基づいて前記Ｙ軸用リニアモータ及びＸ軸用リニア
モータを制御することにより、プレートステージＰＳＴ
の位置制御を行うようになっている。

【００６５】図４には、走査型露光装置１００を構成す
るステージの制御に関連する制御系の構成が概略的に示
されている。この制御系は、マイクロコンピュータ（又
はワークステーション）を含んで構成される主制御装置
１０を中心として構成されている。

【００６６】このようにして構成された本実施形態の走
査型露光装置１００では、露光の際には、主制御装置１
０によって、レチクルステージＲＳＴとプレートステー
ジＰＳＴとを、Ｙ軸方向に沿って互いに逆向きに投影光
学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比で同期移動してレチ
クルパターンをプレート上に逐次転写する走査露光動作
と、プレート上の隣接する区画領域に対する露光のため
の走査開始位置へプレートステージＰＳＴを移動するス
テッピング動作とが、繰り返し行われる。

【００６７】例えば、上記の走査露光中、主制御装置１
０では、レチクルＹ干渉計７４Ｙの計測値に基づいてレ
チクルステージＲＳＴのＹ方向の位置、速度を制御し、
レチクルステージＲＳＴの非走査方向（Ｘ軸方向）の位
置をＸ干渉計システム７４Ｘの計測値に基づいてＸモー
タ５６を介して調整し、また、レチクルステージＲＳＴ
のθ回転を、レチクルＹ干渉計７４Ｙの計測値に基づい
て一対のＹモータ４８Ａ、４８Ｂの速度を僅かに異なら
せることにより微調整する。

【００６８】すなわち、走査露光中のレチクルステージ
ＲＳＴの位置制御は、Ｘ干渉計システム７４Ｘ、レチク
ルＹ干渉計７４Ｙの計測値に基づいてＸモータ５６、Ｙ
モータ４８Ａ、４８Ｂをフィードバック制御することに
より行われる。同様に、上記ステッピング動作時のプレ
ートステージＰＳＴの位置制御は、レーザ干渉計システ
ム８０の計測値に基づいてプレート駆動装置８９を構成
する各リニアモータをフィードバック制御することによ
り行われる。

【００６９】上記のステージＲＳＴ、ＰＳＴの位置フィ
ードバック制御状態に入る前には、前述したステージの
初期化が必要である。この場合、プレートステージＰＳ
Ｔ側の初期化は、前述した従来例と同様にして行われる
ので、その説明を省略し、ここでは、レチクルステージ
ＲＳＴ側の初期化の際の手順を主制御装置１０の制御動
作を中心として説明する。

【００７０】ａ．Ｘモータ５６に＋Ｘ方向の駆動力を
発生させ、Ｘモータ５６の可動子６０を固定子５８に押
し当て、相互に対向するボール８３、８４と第２部材８
５、８６とを当接及び嵌合させる。この際、変位センサ
８７の出力をモニタしつつ、上記の嵌合の際にボール８
３、８４と第２部材８５、８６との間に生ずる衝撃力を
和らげるように、Ｘモータ５６の駆動力を制御する。

【００７１】上記のボール８３、８４と第２部材８５、
８６との当接及び嵌合により、レチクルステージＲＳＴ
のＸ軸方向の動きと、θ回転が拘束され、レチクルステ
ージＲＳＴは、所定の姿勢、具体的には移動鏡７２Ａ、
７２Ｂの反射面（移動鏡７２Ａ、７２Ｂがコーナーキュ
ーブの場合、入射面又は入射点と出射点とを含む面）と
測長軸ＲＩＹ１、ＲＩＹ２とが直交し、かつ固定鏡７８
と測長軸ＲＩＸとが直交する姿勢に維持される。以下、
このＸモータ５６の可動子６０を固定子５８に押し当て
て、レチクルステージＲＳＴを上記所定の姿勢に維持す
る状態を、便宜上「レチクルステージＲＳＴの拘束状
態」と呼ぶ。

【００７２】ｂ．次に、レチクルＹ干渉計７４Ｙを構
成する各測長軸の干渉計を一旦リセット（又はプリセッ
ト）した後、Ｙモータ４８Ａ、４８Ｂの磁極位置合わせ
を次のようにして実行する。

【００７３】まず、レチクルＹ干渉計７４Ｙの計測値を
モニタしつつ、既知の磁石と電機子コイルの配列とに応
じた３相駆動電流をＹモータ４８Ａ、４８Ｂの電機子コ
イルにそれぞれパルス的に供給する。この電流の供給に
より、Ｙモータ４８Ａ、４８Ｂが力を発生し、レチクル
ステージＲＳＴが移動する。このような３相駆動電流を
Ｙモータ４８Ａ、４８Ｂの電機子コイルにそれぞれパル
ス的に供給する動作を、レチクルステージＲＳＴが所定
距離移動するポイント毎に繰り返し、移動中のレチクル
Ｙ干渉計７４Ｙの計測値をモニタするとともに、その出
力の２回微分値に基づいてＹモータ４８Ａ、４８Ｂで発
生する力が最大となる位置（又は出力がゼロとなる位
置）を求める。これにより、磁極位置合わせが終了し、
以後はその位置を基準としてレチクルＹ干渉計７４Ｙの
計測値に基づいてＹモータ４８Ａ、４８Ｂを効率良く駆
動する３相駆動電流の供給が可能となる。

【００７４】ｃ．次に、上記のレチクルステージＲＳ
Ｔの拘束状態を保ったまま、レチクルステージＲＳＴを
不図示の走査軸原点検出用センサの配置位置に向けて移
動させ、原点検出用センサの出力に変化が生じた時点で
レチクルＹ干渉計の各測長軸の干渉計をリセット（又は
プリセット）する。なお、リセット（又はプリセット）
の直前から直後にかけてはレチクルＹ干渉計が使用でき
ないので、オープン制御でレチクルステージＲＳＴを駆
動する必要がある。

【００７５】ｄ．次に上記レチクルステージＲＳＴの
拘束状態を保ったまま、任意の目標位置でのサーボロッ
ク制御状態を解除し、Ｙモータ４８Ａ，４８Ｂの推力を
ゼロにする。

【００７６】この状態で、エアスライダ駆動用リニアモ
ータ６２の磁極位置合わせをレチクルＹ干渉計７４Ｙの
測長軸ＲＹＩ２の計測値と位置検出器８８の出力とをモ
ニタしつつ上記ｂ．と同様にして実行する。実行後は、
レチクルステージＲＳＴがその位置から大きく動いてし
まうのを防ぐため、エアスライダ駆動用リニアモータ６
２を以下のようにサーボロックする。

【００７７】すなわち、レチクル干渉計７４Ｙの測長軸
ＲＹＩ２の計測値の微分値、すなわち所定のサンプリン
グ間隔で求められる今回の計測値と前回の計測値との差
分値に基づいてレチクルステージＲＳＴの速度を求める
とともに、位置検出器８８の出力の微分値、すなわち所
定のサンプリング間隔で求められる今回の出力と前回の
出力との差分値に基づいてエアスライダ５４の速度を求
め、速度フィードバック制御状態で速度指令をゼロにし
ておく。

【００７８】ｅ．次に、上記レチクルステージＲＳＴ
の拘束状態を保ったまま、Ｘ干渉計システム７４Ｘをリ
セット（又はプリセット）する。

【００７９】ｆ．次に、上記レチクルステージＲＳＴ
の拘束状態を解除し、Ｘ干渉計システム７４Ｘの計測値
をモニタしつつ、Ｘモータ５６を介してレチクルステー
ジＲＳＴをその非走査軸のストローク中心（又は適当な
位置）に移動し、その位置でＸモータ５６のサーボロッ
ク状態を保つ。また、同時に、レチクルＹ干渉計７４Ｙ
の測長軸ＲＹＩ１、測長軸ＲＹＩ２で計測される位置情
報に基づいてＹモータ４８Ａ、４８Ｂを介してレチクル
ステージＲＳＴの走査方向位置及びθ回転のフィードバ
ック制御を行い、その位置でＹモータ４８Ａ、４８Ｂの
サーボロック制御状態を保つ。

【００８０】さらに、上記の２つの動作と同時に、レチ
クルＹ干渉計７４Ｙの測長軸ＲＹＩ２との計測値と位置
検出器８８の出力とを用いてエアスライダ駆動用リニア
モータ６２を制御して、エアスライダ５４の走査方向に
関するステージとの距離を一定に保つエアスライダ駆動
用リニアモータ６２の位置フィードバック制御状態に移
行する。

【００８１】これにより、レチクルステージＲＳＴの初
期化が終了し、その後は、レチクルＹ干渉計７４Ｙとの
測長軸ＲＹＩ１、測長軸ＲＹＩ２で計測される位置情報
に基づいてＹモータ４８Ａ、４８Ｂを介してレチクルス
テージＲＳＴの走査方向の位置及びθ回転をフィードバ
ック制御するとともに、Ｘ干渉計システム７４Ｘで計測
される位置情報に基づいてＸモータ５６を介してレチク
ルステージＲＳＴの非走査方向の位置をフィードバック
制御することが可能になる。

【００８２】なお、ｄ．からｆ．までの初期化の手順
は、場合によっては入れ換えても良い。

【００８３】具体的には上記ｃ．の初期化の後、前述し
た位置フィードバック制御状態となり、任意の位置へ所
望の速度でレチクルＹ干渉計７４Ｙの各測長軸の計測値
に基づいてレチクルステージＲＳＴをＹモータ４８Ａ、
４８Ｂにより駆動することができるようになるので、任
意の目標位置へ移動してその目標位置に静止するためい
わゆるサーボロック制御状態に移行する。

【００８４】ｇ．次に、上記のレチクルステージＲＳ
Ｔの拘束状態を保ったまま、Ｘ干渉計システム７４Ｘを
リセット（又はプリセット）する。

【００８５】ｈ．次に、上記のレチクルステージＲＳ
Ｔの拘束状態を解除し、Ｘ干渉計システム７４Ｘの計測
値をモニタしつつＸモータ５６を介してレチクルステー
ジＲＳＴをその非走査軸のストローク中心（又は適当な
位置）に移動して、その位置でＸモータのサーボロック
制御状態を保つ。

【００８６】ｉ．次に、エアスライダ駆動用リニアモ
ータ６２の磁極位置合わせを、位置検出器８８の出力を
モニタしつつ上記ｂ．と同様にして実行する。この磁極
位置合わせの終了後、位置検出器８８の出力に基づきエ
アスライダ５４の走査方向に関するレチクルステージＲ
ＳＴとの距離を一定に保つ位置フィードバック制御状態
に移行する。

【００８７】これによりレチクルステージＲＳＴの初期
化が終了し、その後は、レチクルＹ干渉計７４Ｙの測長
軸ＲＹＩ１、ＲＹＩ２で計測される位置情報に基づいて
Ｙモータ４８Ａ、４８Ｂを介してレチクルステージＲＳ
Ｔの走査方向の位置及びθ回転をフィードバック制御す
るとともに、Ｘ干渉計システム７４Ｘで計測される位置
情報に基づいてＸモータ５６を介してレチクルステージ
ＲＳＴの非走査方向の位置をフィードバック制御するこ
とが可能になる。

【００８８】以上説明したように、本実施形態に係るレ
チクルステージ装置によると、Ｘモータ５６に駆動力を
発生させてレチクルステージＲＳＴを固定子５８側に移
動し、レチクルステージＲＳＴ側（可動子６０側）の第
１部材８１、８２を固定子５８側の第２部材８５、８６
に押し当てて両者を係合させるだけで、レチクルステー
ジＲＳＴの非走査方向の動き及びθ回転を拘束できるの
で、レチクルステージＲＳＴの駆動と無関係なステージ
の姿勢拘束のための別の機構を追加することなく、Ｙモ
ータ４８Ａ、４８Ｂの磁極位置合わせの前提条件を満足
させることができ、その結果、前述の如くしてレチクル
ステージＲＳＴの初期化を容易に行うことができる。従
って、ヨーガイドを用いることなく、粗微動構造でない
レチクルステージＲＳＴをリニアモータ（Ｙモータ４８
Ａ、４８Ｂ）により効率良く駆動することができる。

【００８９】すなわち、本実施形態に係るレチクルステ
ージ装置は、ステージが粗微動構造でないシンプルな構
造であるため、部品点数も減り大幅なコストダウンを図
ることができるとともに、構成部材の剛性を高めること
ができ、ステージの制御性を高めることも可能となる。
さらに、レチクルステージ装置が、コンパクトな設計が
可能であるため装置の小型化が実現でき、重量が軽減さ
れる利点もある。

【００９０】また、ヨーガイドが無くなると共に微動系
のガイドとアクチュエータも不要なため駆動重量も大幅
に削減され、リニアモータの推力仕様を下げることがで
き、駆動時の発熱に対しても非常に有利である。また、
Ｙモータ４８Ａ、４８Ｂは、レチクルステージＲＳＴの
ほぼ重心位置に推力を与えることができ、レチクルステ
ージＲＳＴがピッチング方向に振動することがないの
で、高精度でかつ制御性の良いレチクルステージ装置を
実現できる。

【００９１】さらに、アクチュエータの数の減少に加
え、干渉計ビームの本数も減らすことができるので、制
御系の簡略化も実現することができる。

【００９２】また、本実施形態に係る走査型露光装置１
００によると、上述した種々に理由によりレチクルステ
ージＲＳＴの制御性が向上するので、レチクルＲの位置
制御性が向上し、この結果、走査露光時のレチクルＲと
プレートＰＳＴの同期整定時間の短縮、同期精度の向上
が可能となり、結果的に露光処理時間の短縮によるスル
ープットの向上が可能になる。

【００９３】また、走査型露光装置１００では、レチク
ルステージＲＳＴを走査方向に駆動する際に、その反力
が各Ｙモータ４８Ａ、４８Ｂの固定子５０Ａ、５０Ｂに
作用するが、これらの固定子５０Ａ、５０Ｂは、本体コ
ラム２０とは独立した第１、第２のリアクションフレー
ム３６、３８にそれぞれ固定されているので、その反力
は、第１、第２のリアクションフレーム３６、３８を介
して床面ＦＤに伝達されるのみで、各Ｙモータ４８Ａ、
４８Ｂの固定子５０Ａ、５０Ｂを介して本体コラム２０
に伝わることがない。また、レチクルステージＲＳＴを
非走査方向に駆動する際に生じる微小な反力は、Ｘモー
タ５６の固定子５８に作用するが、該固定子５８は第２
のリアクションフレーム３８上に搭載されているので、
その反力は、第２のリアクションフレーム３８を介して
床面ＦＤに伝達されるのみで、Ｘモータ５６の固定子５
８を介して本体コラム２０に伝わることがない。

【００９４】従って、本実施形態では、レチクルステー
ジＲＳＴの駆動に起因する本体コラム２０（露光装置本
体）の振動、ひいてはこれに起因する投影光学系ＰＬや
レチクルＹ干渉計７４Ｙ、Ｘ干渉計システム７４Ｘの振
動等を防止あるいは効果的に抑制することができる。こ
れにより、投影光学系ＰＬの振動に起因するパターン転
写位置ずれ等の発生や干渉計計測値の振動的変化の発生
を抑制することができる。

【００９５】このように本実施形態の走査型露光装置１
００では、走査露光時にレチクルステージＲＳＴの駆動
反力が本体コラム２０に振動要因として伝わることがな
いので、レチクルステージＲＳＴとプレートステージＰ
ＳＴとの同期整定時間の短縮によるスループットの向上
と、レチクルステージ制御性の向上による重ね合わせ精
度の向上とを共に実現することができる。

【００９６】また、レチクルステージＲＳＴの可動部に
対するエアー供給や給電のための配管、配線からの反力
の大部分をレチクルステージＲＳＴに追従して走査方向
に移動するエアスライダ５４が受け、前記配管、配線か
らの外乱が直接レチクルステージＲＳＴに伝わらない構
造となっているため、レチクルステージＲＳＴの走査方
向の制御性能が大幅に向上する。

【００９７】なお、上記実施形態では、レチクルステー
ジＲＳＴの走査方向駆動時のみならず、非走査方向につ
いての微少駆動時の反力をもレチクルステージベース３
４に伝えないようにするため、一対のＹガイド４２Ａ、
４２Ｂの他に、非走査方向基準用Ｙガイド５２を設け
て、エアスライダ５４がこの非走査方向基準用Ｙガイド
５２に沿って移動する場合について説明したが、非走査
方向駆動時に生じる反力は非常に小さいのでそれがレチ
クルステージベース３４に伝わってもその影響は小さい
ものと考えられる。そこで、この点に着目すれば、図６
に示されるレチクルステージ装置のように、非走査方向
基準用Ｙガイド５２を取り去ることが可能になる。

【００９８】図６には、上記実施形態の変形例であるレ
チクルステージ装置の一例が示されている。ここで、上
記実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、
重複説明を避けるため同一の符号を用いるものとする。

【００９９】この図６の装置では、レチクルステージＲ
ＳＴの＋Ｘ方向端部のＹ軸方向中央部に切り欠き７９を
形成し、この切り欠き７９の両側に前述したＹモータ４
８Ｂの可動子４６Ｂを２分割したような一対の可動子４
６Ｂ₁、４６Ｂ₂を配置し、前記切り欠き７９の内部空間
にエアスライダ５４を配置した点、及び第１のリアクシ
ョンフレーム３６と同様の第３のリアクションフレーム
３６'によりＹモータ４８Ｂの固定子５０Ｂが支持され
ている点に特徴を有する。また、この場合、固定子５０
Ｂは、可動子６４と一体でエアスライダ５４を駆動する
ためのエアスライダ駆動用リニアモータの固定子をも兼
ねている。

【０１００】図７には、図６のレチクルステージ装置を
構成するＸモータ５６近傍の平面図が概略的に示されて
いる。この装置では、レチクルステージＲＳＴに形成さ
れた切り欠き７９のエアスライダ５４に対向する側の壁
の上部に一対の第１部材８１、８２が、Ｘモータ５６の
可動子６０を挟んで配置されている。これに対応して、
エアスライダ５４の上面には、Ｘモータ５６の固定子５
８を挟んで、かつ第１部材８１、８２にそれぞれ対向し
て第２部材８５、８６が配置されている。この場合も、
ボール８３、８４がそれぞれ埋め込まれた第１部材８
１、８２とこれらにそれぞれ係合する第２部材８５、８
６とによって拘束機構が構成されている。その他の部分
の構成は、前述した実施形態と同様になっている。

【０１０１】このようにして構成された図６のレチクル
ステージ装置を備えた走査型露光装置においても、前述
した実施形態と同様の手順でＹモータ４８Ａ、４８Ｂの
磁極位置合わせ及びこれを含むレチクルステージＲＳＴ
の初期化を容易に実行することができるとともに、基本
的には前述した実施形態と同等の効果を得ることができ
る。但し、この図６のレチクルステージ装置には、上記
実施形態と比べて以下の相違がある。

【０１０２】すなわち、Ｘモータ５６によりレチクルス
テージＲＳＴを非走査方向に駆動する際の反力が、エア
スライダ５４及びＹガイド４２Ｂを介してレチクルステ
ージベース３４に伝達されるという不利な点がある。し
かしながら、非走査方向の駆動による反力は、もともと
の駆動力が小さいのでその反力による外乱も小さく、ス
テージ制御に与える影響は小さい。

【０１０３】この一方、図２と図６とを比較すると明ら
かなように、図６のレチクルステージ装置では、非走査
方向基準用Ｙガイド５２、固定子６６等が不用になり、
その分構成の簡略化とコストダウンが可能である。

【０１０４】なお、上記実施形態では、本発明に係るス
テージ装置が、液晶用のステップ・アンド・スキャン方
式の走査型露光装置に適用された場合について説明した
が、半導体素子製造用のスキャニング・ステッパにも同
様に適用できることは勿論である。また、投影光学系
は、縮小系でも拡大系でも構わない。更に、レチクルＲ
とプレートＰとを鉛直方向に沿って支持し、走査露光を
行う縦型露光装置にも本発明に係るステージ装置は適用
可能である。

【０１０５】また、例えば、マスクパターンの等倍正立
正像をプレート上に一括で転写する液晶用一括走査型の
露光装置などの場合は、マスク及びプレートの両方又は
一方の駆動装置（移動装置）として本発明に係るステー
ジ装置を好適に適用できる。

【０１０６】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上記のレチクル
ステージ装置やウエ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、上で説明したステージの初期
化を行い、更に第１のリアクションフレーム３６及び第
２のリアクションフレーム３８を組み立て総合調整（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ルー
ムで行うことが望ましい。

【０１０７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るステ
ージ装置によれば、ヨーガイドを用いることなく、粗微
動構造でもなくリニアモータにより駆動されるステージ
を有し、そのステージの初期化を容易に行うことがで
き、ヨーガイドの省略、ステージの構造の簡略化等によ
りコストの低減及び制御系の簡素化を図ることができる
とともに、ステージの位置制御性を向上させることがで
きるという従来にない優れた効果がある。

【０１０８】また、本発明に係る走査型露光装置によれ
ば、ステージの位置制御性の向上により、マスクと基板
との同期精度の向上及び整定時間の短縮が可能となり、
これによりスループット及び露光精度を向上させること
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態に係る走査型露光装置の概略構成を
一部断面して示す図である。

【図２】図１の走査型露光装置を構成するレチクルステ
ージ装置を示す斜視図である。

【図３】図３（Ａ）は図２のＸモータ近傍を概略的に示
す側面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図で
ある。

【図４】走査型露光装置を構成するステージの制御に関
連する制御系の構成を概略的に示すブロック図である。

【図５】レチクルステージＲＳＴが拘束機構によって拘
束された状態を示す図（図３（Ｂ）に対応する図）であ
る。

【図６】上記実施形態の変形例であるレチクルステージ
装置の一例を示す斜視図である。

【図７】図６のレチクルステージ装置のＸモータ近傍を
示す概略平面図である。

【図８】従来のレチクルステージの一例を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１０…主制御装置（制御装置）、４８Ａ、４８Ｂ…Ｙモ
ータ（リニアモータ）、５６…Ｘモータ（アクチュエー
タ）、５８…固定子、６０…可動子、７４Ｙ…レチクル
Ｙ干渉計（位置計測装置）、８１、８２…第１部材（拘
束機構の一部）、８３、８４…ボール（凸部）、８５、
８６…第２部材（拘束機構の一部）、８６ａ…凹部、１
００…走査型露光装置、ＲＳＴ…レチクルステージ（ス
テージ）、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｐ…プレート（基
板）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステージと；前記ステージを電磁力によ
り所定の第１方向に駆動するリニアモータと；前記第１
方向に移動可能に支持された固定子と、前記ステージに
接続され前記固定子と協働して前記ステージの前記第１
方向とは異なる第２方向の駆動力を発生する可動子とを
有するアクチュエータと；前記アクチュエータの駆動力
により前記ステージが前記固定子に接近する方向に駆動
されたときに、前記ステージを前記固定子に連結して前
記ステージの前記第２方向の動きを拘束する拘束機構と
を備えることを特徴とするステージ装置。
【請求項２】前記拘束機構は、前記ステージ側の第１
部材と、該第１部材に係合する前記固定子側の第２部材
とを有することを特徴とする請求項１に記載のステージ
装置。
【請求項３】前記第１部材及び前記第２部材の一方
は、球面状の凸部を有する複数の部材から成り、他方は
前記凸部に嵌合する凹部を有する部材を含むことを特徴
とする請求項２に記載のステージ装置。
【請求項４】前記拘束機構は、前記ステージの回転方
向の動きをも拘束することを特徴とする請求項１〜３の
いずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項５】前記ステージの位置を計測する位置計測
装置と；前記アクチュエータを駆動して前記拘束機構に
より前記ステージの前記第２方向の動きを拘束し、前記
リニアモータを介して前記ステージを前記第１方向に駆
動しながら前記位置計測装置の出力に基づいて前記リニ
アモータを構成する磁石とコイルの相対位置関係と前記
位置計測装置の出力との関係を求めるための磁極位置合
わせを行う制御装置とを、更に備えることを特徴とする
請求項１〜４のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項６】前記位置計測装置は干渉計であり、前記拘束機構は、前記干渉計からの干渉計ビームが前記
干渉計用の移動鏡又は固定鏡に対して正確に直交する姿
勢に前記ステージを位置決めすることを特徴とする請求
項５に記載のステージ装置。
【請求項７】マスクと基板とを同期移動しつつ前記マ
スクのパターンを基板上に転写する走査型露光装置であ
って、請求項１〜６のいずれか一項に記載のステージ装置を前
記マスク及び基板の少なくとも一方の移動装置として具
備することを特徴とする走査型露光装置。