特許 7531333 ステージ装置、露光装置及び物品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-01

(45)【発行日】2024-08-09

(54)【発明の名称】ステージ装置、露光装置及び物品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20240802BHJP

   H01L 21/68 20060101ALI20240802BHJP

【ＦＩ】

G03F7/20 501

H01L21/68 K

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020113193

(22)【出願日】2020-06-30

(65)【公開番号】P2022011817

(43)【公開日】2022-01-17

【審査請求日】2023-06-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐野 久

(72)【発明者】

【氏名】神谷 重雄

(72)【発明者】

【氏名】是永 伸茂

【審査官】植木 隆和

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２６０１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０１８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３６６３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／２０

Ｈ０１Ｌ ２１／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を走査露光する露光装置に用いられるステージ装置であって、
前記基板を保持して移動するステージと、
前記ステージを走査方向に加速させるための力を発生させる第１電磁石を含む第１ユニットと、
前記ステージを前記走査方向に交差する交差方向に加速させるための力を発生させる第２電磁石を含む第２ユニットと、
前記第１ユニット及び前記第２ユニットが設けられた構造体を移動させる移動部と、を有し、
前記交差方向を法線とする平面における前記第２電磁石のコアの面積は、前記走査方向を法線とする平面における前記第１電磁石のコアの面積よりも大きいことを特徴とするステージ装置。

【請求項2】

前記交差方向を法線とする平面における前記第２電磁石のコアの面積は、前記走査方向を法線とする平面おける前記第１電磁石のコアの面積の１．１倍以上の大きさ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】

基板を走査露光する露光装置に用いられるステージ装置であって、
前記基板を保持して移動するステージと、
前記ステージを走査方向に加速させるための力を発生させる第１リニアモータを含む第１ユニットと、
前記ステージを前記走査方向に交差する交差方向に加速させるための力を発生させる第２リニアモータを含む第２ユニットと、
前記第１ユニット及び前記第２ユニットが設けられた構造体を移動させる移動部と、を有し、
前記第２リニアモータのコイル及び磁石のそれぞれの体積の総和は、前記第１リニアモータのコイル及び磁石のそれぞれの体積の総和よりも大きいことを特徴とするステージ装置。

【請求項4】

前記第２リニアモータのコイル及び磁石のそれぞれの体積の総和は、前記第１リニアモータのコイル及び磁石のそれぞれの体積の総和の１．１倍以上であることを特徴とする請求項３に記載のステージ装置。

【請求項5】

前記ステージの加速度をＳＡ［Ｇ］とし、前記ステージの走査速度をＳＶ［ｍ／ｓ］とすると、
ＳＡ／ＳＶ ＞ ４．５
を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のステージ装置。

【請求項6】

基板を走査露光する露光装置に用いられるステージ装置であって、
前記基板を保持して移動するステージと、
前記ステージを走査方向に移動させる推力を発生する第１アクチュエータと、
前記ステージを前記走査方向に交差する交差方向に移動させる推力を発生する第２アクチュエータと、を有し、
前記第２アクチュエータの可動対象の質量である第２可動質量で前記第２アクチュエータにて発生する最大推力を割った値は、前記第１アクチュエータの可動対象の質量であり前記第２可動質量とは異なる第１可動質量で前記第１アクチュエータにて発生する最大推力を割った値よりも大きく、
前記第１可動質量と前記第２可動質量はそれぞれ前記ステージの質量を含む、
ことを特徴とするステージ装置。

【請求項7】

基板を走査露光する露光装置に用いられるステージ装置であって、
前記基板を保持して移動するステージと、
前記ステージに対して、前記ステージを走査方向に加速させる力を与える第１ユニットと、
前記ステージに対して、前記ステージを前記走査方向に交差する交差方向に加速させる力を与える第２ユニットと、
前記第１ユニット及び前記第２ユニットが設けられた構造体を移動させる移動部と、を有し、
前記第２ユニットのサイズは、前記第１ユニットのサイズよりも大きいことを特徴とするステージ装置。

【請求項8】

前記走査方向と前記交差方向とは、直交していることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のステージ装置。

【請求項9】

基板を走査露光する露光装置であって、
前記基板を走査方向に走査する請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のステージ装置と、
前記ステージ装置によって前記走査方向に走査されている前記基板に原版のパターンを投影する投影光学系と、
を有することを特徴とする露光装置。

【請求項10】

請求項９に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
露光された前記基板を現像する工程と、
現像された前記基板から物品を製造する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステージ装置、露光装置及び物品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

フォトリソグラフィ技術を用いて半導体デバイス、液晶表示デバイス、撮像デバイス、磁気ヘッドなどの物品を製造する際に、ステップ・アンド・スキャン方式（走査型）の露光装置が用いられている。かかる露光装置は、スキャナーとも呼ばれ、原版と基板とを相対的に走査（スキャン）しながら原版のパターンをショット領域に転写し、１つのショット領域の走査露光終了後、次のショット領域を走査露光するために基板をステップ移動させる。

【0003】

また、露光装置には、基板を保持して移動可能なステージ装置として、微動ステージと、粗動ステージとを含むステージ装置が備えられている（特許文献１及び２参照）。かかるステージ装置によって、走査露光中には、原版に同期して基板を第１方向に移動させ、走査露光が終了したら、基板を第１方向とは逆の第２方向にＵターンさせながら第１方向及び第２方向に直交する第３方向にステップ移動させることが可能となる。また、微動ステージでは、加速を電磁石で行い、位置制御をリニアモータで行うことで、高精度な位置制御と低発熱とを両立している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００５－１０９５２２号公報

【文献】特開平８－１３０１７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

走査型の露光装置において、高い生産性を実現するためには、１つのショット領域の走査露光終了後、基板をＵターンさせている間に基板のステップ移動を終了させる必要がある。従って、ステージ装置においては、微動ステージの加速度について、走査方向に直交する方向（以下、Ｘ方向）の加速度を走査方向（以下、Ｙ方向）の加速度よりも大きくすることが求められている。

【0006】

微動ステージの加速度は、電磁石で発生させる力（最大発生力）に依存し、電磁石の最大発生力は、電磁石の吸引面積を推力方向を法線とする平面に投影した投影面積で決まる。従って、Ｘ方向の加速度を大きくするためには、Ｘ方向に力を発生させる電磁石（Ｘ電磁石）の吸引面積の投影面積を増加させなければならない。しかしながら、従来では、Ｘ電磁石の吸引面積の投影面積とＹ方向に力を発生させる電磁石（Ｙ電磁石）の吸引面積の投影面積とが等しくなるように、Ｘ電磁石及びＹ電磁石が構成されている。そのため、Ｘ電磁石のサイズの増加に起因して、Ｙ電磁石のサイズも増加し、全体的な質量も増加してしまう。

【0007】

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、全体的なサイズや質量を増加させることなく、走査型の露光装置の生産性を高めるのに有利なステージ装置を提供することを例示的目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのステージ装置は、基板を走査露光する露光装置に用いられるステージ装置であって、前記基板を保持して移動するステージと、前記ステージを走査方向に加速させるための力を発生させる第１電磁石を含む第１ユニットと、前記ステージを前記走査方向に交差する交差方向に加速させるための力を発生させる第２電磁石を含む第２ユニットと、前記第１ユニット及び前記第２ユニットが設けられた構造体を移動させる移動部と、を有し、前記交差方向を法線とする平面における前記第２電磁石のコアの面積は、前記走査方向を法線とする平面における前記第１電磁石のコアの面積よりも大きいことを特徴とする。

【0009】

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される実施形態によって明らかにされるであろう。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、例えば、全体的なサイズや質量を増加させることなく、走査型の露光装置の生産性を高めるのに有利なステージ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。

【図2】第１実施形態における基板ステージの全体的な構成を示す図である。

【図3】図２に示す微動電磁石の詳細を示す図である。

【図4】比較例及び第１実施形態のそれぞれにおける微動電磁石の上面図である。

【図5】第２実施形態における基板ステージの全体的な構成を示す図である。

【図6】図５に示す微動ステージの詳細を示す図である。

【図7】図５に示す微動ステージの変形例の詳細を示す図である。

【図8】基板ステージのＵターン期間におけるＹ速度、Ｙ加速度、Ｘ加速度及びＸ位置を示す図である。

【図9】基板ステージのＹ加速度と、必要な基板ステージのＸ加速度との関係を示す図である。

【図10】比較例としての基板ステージの全体的な構成を示す図である。

【図11】比較例としての基板ステージの全体的な構成を示す図である。

【図12】図１０及び図１１に示す微動ステージの構成を示す概略図である。

【図13】図１２に示す微動ＹＬＭ及び微動ＺＬＭの詳細を示す図である。

【図14】図１１に示す微動電磁石の詳細を示す図である。

【図15】図１０に示すＸスライダ、Ｙスライダ及びＸＹスライダの詳細を示す図である。

【図16】図１１に示す粗動リニアモータの詳細を示す図である。

【図17】基板のショット配列を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。更に、添付図面においては、同一もしくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0013】

図１は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略図である。露光装置１は、例えば、半導体デバイスなどの製造工程（リソグラフィ工程）に用いられ、基板上にパターンを形成するリソグラフィ装置である。露光装置１は、原版Ｒを介して基板Ｗを露光する。露光装置１は、本実施形態では、原版Ｒと基板Ｗとを走査方向に相対的に走査しながら基板Ｗを露光（走査露光）して、原版Ｒのパターンを基板上に転写するステップ・アンド・スキャン方式（走査型）の露光装置（スキャナー）である。

【0014】

露光装置１は、図１に示すように、ステージ定盤６９２と、基板ステージ５００と、鏡筒定盤６９６と、ダンパ６９８と、投影光学系６９７と、照明光学系６９９と、原版定盤６９４と、原版ステージ６９５とを有する。本実施形態では、図１の紙面に垂直な方向を走査方向とし、図１の紙面内の水平方向をステップ方向とする。また、走査方向をＹ軸とし、走査方向に交差する方向、特に、走査方向に直交するステップ方向をＸ軸とし、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸とする座標系を定義する。

【0015】

ステージ定盤６９２は、マウント（不図示）を介して、床６９１に支持されている。ステージ定盤６９２の上には、基板ステージ５００が設けられている。鏡筒定盤６９６は、ダンパ６９８を介して、床６９１に支持されている。鏡筒定盤６９６には、投影光学系６９７及び原版定盤６９４が設けられている。原版定盤６９４の上には、原版ステージ６９５が移動可能（滑動自在）に設けられている。原版ステージ６９５の上方には、照明光学系６９９が設けられている。

【0016】

露光において、光源（不図示）から発せられた光は、照明光学系６９９により原版Ｒを照明する。原版Ｒのパターンは、投影光学系６９７により基板Ｗに投影（結像）される。この際、原版ステージ６９５及び基板ステージ５００のそれぞれは、原版Ｒと基板Ｗとを走査方向に相対的に走査する。露光装置１が用いる基板ステージ５００は、後述するように、走査方向に直交するステップ方向の加速度を走査方向の加速度よりも大きくすることができる。従って、露光装置１は、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス、撮像デバイス、磁気ヘッドなどの物品）を提供することができる。

【0017】

以下、基板ステージ５００の詳細について、第１実施形態及び第２実施形態を説明する前に、一般的な基板ステージ５００Ａの構成や課題を比較例として説明する。

【0018】

＜比較例＞
図１０は、比較例としての基板ステージ５００Ａの全体的な構成を示す図である。ステージベース５０５の上には、ＸＹスライダ５０４がＸ方向及びＹ方向に移動可能（滑動自在）に設けられている。ＸＹスライダ５０４の上には、Ｘスライダ５０２がＸ方向に移動可能（滑動自在）に設けられている。Ｘスライダ５０２の上には、Ｙスライダ５０３がＹ方向に移動可能（滑動自在）に設けられている。また、Ｘスライダ５０２及びＹスライダ５０３の両側には、粗動リニアモータ５０６が設けられている。粗動リニアモータ５０６は、Ｘスライダ５０２及びＹスライダ５０３のそれぞれをＸ方向及びＹ方向に移動させる。Ｘスライダ５０２、Ｙスライダ５０３、ＸＹスライダ５０４及び粗動リニアモータ５０６は、構造体としての微動ベース５０１－２を移動させる移動部として機能する。

【0019】

図１１は、Ｙ軸手前側からＹ軸奥側に向かう視線での基板ステージ５００Ａの全体的な構成を示す図である。図１２は、微動ステージ５０１の構成を示す概略図であって、微動天板５０１－１を取り外した状態を示している。微動ベース５０１－２は、ＸＹスライダ５０４の上に設けられている。微動ベース５０１－２の上には、Ｚ方向のチルトの精密位置決めを行う４つの微動ＺＬＭ（リニアモータ）５０１－６が設けられている。更に、微動ベース５０１－２の上には、Ｘ軸及びＹ軸周りの方向の精密位置決めを行う２つの微動ＸＬＭ５０１－４と、Ｙ軸及びＺ軸周りの方向の精密位置決めを行う２つの微動ＹＬＭ５０１－５とが設けられている。換言すれば、微動ＸＬＭ５０１－４は、微動ステージ５０１のＸ方向の位置を制御するユニット（第４ユニット）として機能し、微動ＹＬＭ５０１－５は、微動ステージ５０１のＹ方向の位置を制御するユニット（第３ユニット）として機能する。また、微動ベース５０１－２の中央部には、Ｘ方向及びＹ方向の加速力を発生させるための微動電磁石５０１－３が設けられている。

【0020】

図１３は、微動ＹＬＭ５０１－５及び微動ＺＬＭ５０１－６の詳細を示す図であって、ヨークの一部を取り外した状態を示している。微動ＹＬＭ５０１－５は、微動ＹＬＭコイルベース５０１－５２、微動ＹＬＭコイル５０１－５１、微動ＹＬＭ磁石５０１－５３、微動ＹＬＭヨーク５０１－５４及び微動ＬＭスペーサ５０１－７０から構成されている。かかる構成において、微動ベース５０１－２の上に微動ＹＬＭコイルベース５０１－５２が固定され、微動ＹＬＭコイルベース５０１－５２の上に微動ＹＬＭコイル５０１－５１が固定されている。

【0021】

微動ＹＬＭコイル５０１－５１は、鉛直方向に延在する直線部を有する長円形コイルであって、かかる直線部と対面するように、４つの微動ＹＬＭ磁石５０１－５３が空隙を介して設けられている。微動ＹＬＭ磁石５０１－５３の裏には、磁束を通すための２つの微動ＹＬＭヨーク５０１－５４が設けられている。微動ＹＬＭ磁石５０１－５３の着磁方向はＸ方向であり、Ｙ方向に隣接する微動ＹＬＭ磁石５０１－５３は逆極性を有し、Ｘ方向に配列された微動ＹＬＭ磁石５０１－５３は同極性を有する。微動ＬＭスペーサ５０１－７０は、一対の磁石及びヨークに働く吸引力に対抗して、それらの位置を保持するために用いられる。

【0022】

微動ＹＬＭ磁石５０１－５３、微動ＹＬＭヨーク５０１－５４及び微動ＬＭスペーサ５０１－７０は、微動天板５０１－１に設けられている。微動ＹＬＭコイル５０１－５１に電流を流すことによって、直線部と直交する方向、即ち、Ｙ方向に電流に比例した力を発生させることができる。また、２つの微動ＹＬＭコイル５０１－５１のそれぞれに対して、逆方向に電流を流すことによって、Ｚ軸周りのモーメントを発生させることができる。

【0023】

一方、微動ＺＬＭ５０１－６は、微動ＺＬＭコイルベース５０１－６２、微動ＺＬＭコイル５０１－６１、微動ＺＬＭ磁石５０１－６３、微動ＺＬＭヨーク５０１－６４及び微動ＬＭスペーサ５０１－７０から構成されている。かかる構成において、微動ベース５０１－２の上に微動ＺＬＭコイルベース５０１－６２が固定され、微動ＺＬＭコイルベース５０１－６２の上に微動ＺＬＭコイル５０１－６１が固定されている。

【0024】

微動ＺＬＭコイル５０１－６１は、水平方向に延在する直線部を有する長円形コイルであって、かかる直線部と対面するように、４つの微動ＺＬＭ磁石５０１－６３が空隙を介して設けられている。微動ＺＬＭ磁石５０１－６３の裏には、磁束を通すための２つの微動ＺＬＭヨーク５０１－６４が設けられている。微動ＺＬＭ磁石５０１－６３の着磁方向はＸ方向であり、Ｚ方向に隣接する微動ＺＬＭ磁石５０１－６３は逆極性を有し、Ｘ方向に配列された微動ＺＬＭ磁石５０１－６３は同極性を有する。微動ＬＭスペーサ５０１－７０は、一対の磁石及びヨークに働く吸引力に対抗して、それらの位置を保持するために用いられる。

【0025】

微動ＺＬＭ磁石５０１－６３、微動ＺＬＭヨーク５０１－６４及び微動ＬＭスペーサ５０１－７０は、微動天板５０１－１に設けられている。微動ＺＬＭコイル５０１－６１に電流を流すことによって、直線部と直交する方向、即ち、Ｚ方向に電流に比例した力を発生させることができる。また、微動ＺＬＭコイル５０１－６１は４つ設けられているため、電流方向の組み合わせによって、Ｘ軸周りのモーメント及びＹ軸周りのモーメントを発生させることができる。

【0026】

微動ＸＬＭ５０１－４は、微動ＹＬＭ５０１－５と同じ構成を有し、微動ＹＬＭ５０１－５に対して９０度回転させて配置されている。微動ＸＬＭ５０１－４は、Ｘ方向の力とＺ軸周りのモーメントとを発生させることができる。

【0027】

図１４は、微動電磁石５０１－３の詳細を示す図である。微動電磁石５０１－３は、微動ステージ５０１に力を与える第１ユニット及び第２ユニットから構成されている。第１ユニットは、第１電磁石を含み、微動ステージ５０１に対して、第１電磁石で発生する力を、微動ステージ５０１をＹ方向に加速させる力として与えるユニットである。また、第２ユニットは、第２電磁石を含み、微動ステージ５０１に対して、第２電磁石で発生する力を、微動ステージ５０１をＸ方向に加速させる力として与えるユニットである。具体的には、微動電磁石５０１－３は、Ｅコア支持部材５０１－３０と、Ｉコア支持部材５０１－３１と、Ｉコア５０１－３２とを含む。また、微動電磁石５０１－３は、ＥコアＸ５０１－３３と、ＥコアＸコイル５０１－３４と、ＥコアＹ５０１－３５と、ＥコアＹコイル５０１－３６とを含む。

【0028】

微動ベース５０１－２の上には、Ｅコア支持部材５０１－３０が固定されている。Ｅコア支持部材５０１－３０の４つの内側面に、２つのＥコアＸ５０１－３３、ＥコアＸコイル５０１－３４、２つのＥコアＹ５０１－３５及びＥコアＹコイル５０１－３６が固定されている。これらのＥコアに対して、微小空隙を介して、Ｉコア５０１－３２が設けられている。Ｉコア５０１－３２は、Ｉコア支持部材５０１－３１を介して、微動天板５０１－１に設けられている。４つのＥコア及びＩコアは、同じサイズを有し、これらで発生可能な最大力も同じである。

【0029】

図１５は、Ｘスライダ５０２、Ｙスライダ５０３及びＸＹスライダ５０４の詳細を示す図である。ＸＹスライダ５０４は、ＸＹスライダ下５０４－３、ＸＹスライダ中５０４－２及びＸＹスライダ上５０４－１から構成されている。ＸＹスライダ下５０４－３は、ステージベース５０５の上にＸ方向及びＹ方向に移動可能（滑動自在）に支持されている。ＸＹスライダ下５０４－３の上にはＸＹスライダ中５０４－２が、ＸＹスライダ中５０４－２の上にはＸＹスライダ上５０４－１が積み重なって設けられている。

【0030】

Ｘスライダ５０２は、Ｘビーム５０２－１、Ｘフット５０２－２及びＸヨーガイド５０２－３から構成されている。２つのＸヨーガイド５０２－３は、ステージベース５０５の２つの側面に固定され、２つのＸフット５０２－２は、Ｘビーム５０２－１で連結されている。

【0031】

一方のＸフット５０２－２は、一方のＸヨーガイド５０２－３の側面及びステージベース５０５の上面に対して、空隙を介して対面し、Ｘ方向に移動可能（滑動自在）に支持されている。他方のＸフット５０２－２は、他方のＸヨーガイド５０２－３の側面及びステージベース５０５の上面に対して、空隙を介して対面し、Ｘ方向に移動可能（滑動自在）に支持されている。これにより、Ｘビーム５０２－１と２つのＸフット５０２－２の一体物がＸ方向に移動可能（滑動自在）となる。また、Ｘビーム５０２－１の両側面は、ＸＹスライダ中５０４－２の内側面に対して、微小空間を介して移動可能（滑動自在）に対面し、ＸＹスライダ５０４をＸ方向及びＹ方向に移動可能（滑動自在）に拘束する。

【0032】

Ｙスライダ５０３は、Ｙビーム５０３－１、Ｙフット５０３－２及びＹヨーガイド５０３－３から構成されている。２つのＹヨーガイド５０３－３は、ステージベース５０５の２つの側面に固定され、２つのＹフット５０３－２は、Ｙビーム５０３－１で連結されている。

【0033】

一方のＹフット５０３－２は、一方のＹヨーガイド５０３－３の側面及びステージベース５０５の上面に対して、空隙を介して対面し、Ｙ方向に移動可能（滑動自在）に支持されている。他方のＹフット５０３－２は、他方のＹヨーガイド５０３－３の側面及びステージベース５０５の上面に対して、空隙を介して対面し、Ｙ方向に移動可能（滑動自在）に支持されている。これにより、Ｙビーム５０３－１と２つのＹフット５０３－２の一体物がＹ方向に移動可能（滑動自在）となる。また、Ｙビーム５０３－１の両側面は、ＸＹスライダ上５０４－１の内側面に対して、微小空間を介して移動可能（滑動自在）に対面し、ＸＹスライダ５０４をＸ方向及びＹ方向に移動可能（滑動自在）に拘束する。

【0034】

図１６は、粗動リニアモータ５０６の詳細を示す図である。粗動リニアモータ５０６は、コイル５０６－１と、コイル支持板５０６－２と、コイル支柱５０６－３と、コイルベース５０６－４とを含む。粗動リニアモータ５０６は、磁石５０６－５と、ヨーク５０６－６と、スペーサ５０６－７と、アーム５０６－８とを含む。

【0035】

コイル５０６－１は、隣接するコイルの位相が９０度ずれた２相コイルユニットである。コイル５０６－１は、コイル支持板５０６－２に一体に固定され、コイル支柱５０６－３を介して、コイルベース５０６－４に固定されている。コイルベース５０６－４は、ステージ定盤６９２に固定してもよいし、ステージ定盤６９２に対して、コイル配列方向に移動可能（滑動自在）に支持してもよい。このように、コイルベース５０６－４を移動可能に支持することで、加速の反動を吸収することができる。

【0036】

磁石５０６－５は、一対の４極磁石ユニットである。磁石５０６－５は、空隙を介して、コイルを上下から挟むように配置され、その裏にヨーク５０６－６が設けられている。スペーサ５０６－７は、吸引力に対抗して一対の磁石の隙間を維持するために用いられている。磁石５０６－５、ヨーク５０６－６及びスペーサ５０６－７の一体物は、アーム５０６－８を介して、Ｘフット５０２－２又はＹフット５０３－２に固定されている。これにより、Ｘビーム５０２－１と２つのＸフット５０２－２の一体物やＹビーム５０３－１と２つのＹフット５０３－２の一体物に対して、Ｘ方向の推力やＹ方向の推力を与えることができる。また、かかる構成において、２相のコイルのうち磁石と対面しているコイルに対して位置に応じた正弦波電流を流すことで、連続的に力を発生させることができる。

【0037】

図１７は、基板Ｗのショット配列を示す図である。基板Ｗには、ＸサイズがＳｘ、ＹサイズがＳｙのショット領域７０１が配列（レイアウト）され、図１７に矢印で示すスキャン（Ｙ方向）・ステップ（Ｘ方向）軌道に沿って走査露光が行われる。この際、基板ステージは、走査露光時には、原版ステージに同期してＹ方向に１／投影光学系の倍率（露光倍率）の速度で走査移動し、走査露光終了時には、次のショット領域の走査露光を行うために、Ｙ方向にＵターンしながらＸ方向にステップ移動する。

【0038】

図８は、基板ステージがＵターンしている間（Ｕターン期間）におけるＹ方向の速度（Ｙ速度）、Ｙ方向の加速度（Ｙ加速度）、Ｘ方向の加速度（Ｘ加速度）及びＸ方向の位置（Ｘ位置）を示す図である。図８では、露光倍率が４倍、基板ステージのＹ加速度が３０Ｇ、基板ステージの走査速度が５ｍ／ｓである場合を示している。図８を参照するに、基板ステージのＵターン期間内でショット領域７０１のＸサイズＳｘに相当する２６ｍｍのステップ移動を終了するためには、１０Ｇ弱のＸ加速度が必要となる。１０Ｇは、３０Ｇ／露光倍率である７．５Ｇよりも大きく、これは、基板ステージにおいて、Ｘ加速度がＹ加速度よりも大きくなることを示している。

【0039】

図９は、基板ステージのＹ加速度を横軸に採用し、必要な基板ステージのＸ加速度を縦軸に採用し、それらの関係を実線で示した図である。また、図９には、基板ステージのＸ加速度とＹ加速度とが同じである場合の関係を破線で示している。図９を参照するに、基板ステージのＹ加速度が７Ｇを超えるあたりから、必要な基板ステージのＸ加速度が破線よりも上となる、即ち、基板ステージにおいて、Ｘ加速度をＹ加速度よりも大きくすることが求められることを示している。

【0040】

そこで、本実施形態では、全体的なサイズや質量を増加させることなく、Ｘ加速度をＹ加速度よりも大きくして、走査型の露光装置の生産性を高めるのに有利なステージ装置（基板ステージ５００）を提供する。

【0041】

＜第１実施形態＞
図２、図３及び図４を参照して、第１実施形態における基板ステージ５００を説明する。図２は、第１実施形態における基板ステージ５００の全体的な構成を示す図であって、微動天板１０１－１を取り外した状態を示している。図２を参照するに、基板ステージ５００の中央部に微動電磁石１０１－３が設けられている。第１実施形態における基板ステージ５００において、微動電磁石１０１－３を除く構成は比較例と同じであるため、第１実施形態では、微動電磁石１０１－３について説明する。

【0042】

図３は、微動電磁石１０１－３の詳細を示す図である。微動電磁石１０１－３は、Ｅコア支持部材１０１－３０と、Ｉコア支持部材１０１－３１と、ＩコアＸ１０１－３８と、ＩコアＹ１０１－３７とを含む。更に、微動電磁石１０１－３は、ＥコアＸ１０１－３３と、ＥコアＸコイル１０１－３４と、ＥコアＹ１０１－３５と、ＥコアＹコイル１０１－３６とを含む。

【0043】

微動ベース１０１－２の上には、Ｅコア支持部材１０１－３０が固定されている。Ｅコア支持部材１０１－３０の４つの内側面に、２つのＥコアＸ１０１－３３及びＥコアＸコイル１０１－３４と、２つのＥコアＹ１０１－３５及びＥコアＹコイル１０１－３６とが固定されている。これらの４つのＥコアに対して、微小空隙を介して、ＩコアＸ１０１－３８及びＩコアＹ１０１－３７が設けられ、Ｉコア支持部材１０１－３１を介して、微動天板１０１－１に固定されている。

【0044】

図４は、比較例における微動電磁石５０１－３及び第１実施形態における微動電磁石１０１－３のそれぞれの上面図である。図４に示すように、Ｅコア支持部材１０１－３０は、Ｅコア支持部材５０１－３０と同じサイズ（大きさ）を有している。

【0045】

図４を参照するに、ＥコアＸ１０１－３３は、ＥコアＸ５０１－３３とは異なるサイズ、本実施形態では、ＥコアＸ５０１－３３のサイズよりも大きいサイズを有する。換言すれば、ＥコアＸ１０１－３３（の横幅）をＸ方向を法線とする平面に投影して得られる投影面積が、ＥコアＸ５０１－３３をＸ方向を法線とする平面に投影して得られる投影面積よりも大きい。従って、本実施形態では、Ｘ方向に大きな加速力を発生させることができ、基板ステージ５００のＸ加速度を比較例よりも大きくすることができる。

【0046】

一方、ＥコアＹ１０１－３５は、ＥコアＹ５０１－３５と同じサイズを有する。換言すれば、ＥコアＹ１０１－３５（の横幅）をＹ方向を法線とする平面に投影して得られる投影面積は、ＥコアＹ５０１－３５をＹ方向を法線とする平面に投影して得られる投影面積と同じである。従って、本実施形態では、Ｙ方向に比較例と同じ加速力を発生させることができ、基板ステージ５００のＹ加速度を犠牲にすることなく、基板ステージ５００のＸ加速度を比較例よりも大きくすることができる。

【0047】

このように、本実施形態では、ＥコアＸ１０１－３３（第２電磁石のコア）をＸ方向を法線とする平面に投影して得られる投影面積が、ＥコアＹ１０１－３５（第１電磁石のコア）をＹ方向を法線とする平面に投影して得られる投影面積よりも大きくしている。これにより、全体的なサイズや質量を増加させることなく、基板ステージ５００において、Ｘ加速度をＹ加速度よりも大きくすることができる。従って、露光装置１の生産性を向上させるために、基板ステージ５００の走査方向（Ｙ方向）の加速度を増加させても、基板ステージ５００のＵターン期間内にステップ移動（Ｘ方向への移動）を完了させることができる。

【0048】

なお、Ｘ加速度をＹ加速度よりも大きくするという観点では、ＥコアＸ１０１－３３から得られる上述した投影面積は、ＥコアＹ１０１－３５から得られる上述した投影面積の１．１倍以上の大きさを有するとよい。これにより、露光装置１の生産性を高めるのに有利となる。

【0049】

＜第２実施形態＞
図５、図６及び図７を参照して、第２実施形態における基板ステージ５００を説明する。図５は、第２実施形態における基板ステージ５００の全体的な構成を示す図であって、微動天板を取り外した状態を示している。図５を参照するに、基板ステージ５００の中央部に微動ステージ２０１が設けられている。第２実施形態における基板ステージ５００において、微動ステージ２０１を除く構成は比較例と同じであるため、第２実施形態では、微動ステージ２０１について説明する。

【0050】

図６は、微動ステージ２０１の詳細を示す図である。微動ステージ２０１は、微動天板（不図示）、微動ベース２０１－２、１つの微動ＸＬＭ（リニアモータ）２０１－４、２つの微動ＹＬＭ２０１－５及び４つの微動ＺＬＭ２０１－６から構成されている。本実施形態では、基板ステージ５００のＸ方向及びＹ方向の加速を、電磁石ではなく、リニアモータ、即ち、微動ＸＬＭ２０１－４及び微動ＹＬＭ２０１－５で行う。微動ＸＬＭ２０１－４（第２リニアモータ）は、微動ステージ２０１に対して、微動ステージ２０１をＸ方向に加速させる力として与える第２ユニットを構成する。また、微動ＹＬＭ２０１－５（第１リニアモータ）は、微動ステージ２０１に対して、微動ステージ２０１をＹ方向に加速させる力として与える第１ユニットを構成する。また、本実施形態では、微動ＸＬＭ２０１－４及び微動ＹＬＭ２０１－５によって、基板ステージ５００のＸＹ面内の位置やＺ軸周りの位置の制御も行われる。換言すれば、微動ＸＬＭ２０１－４及び微動ＹＬＭ２０１－５は、それぞれ、微動ステージ２０１のＸ方向の位置を制御する第４ユニット及び微動ステージ２０１のＹ方向の位置を制御する第３ユニットとしても機能する。

【0051】

本実施形態において、微動ＹＬＭ２０１－５及び微動ＺＬＭ２０１－６の構成は、比較例と同じである。一方、微動ＸＬＭ２０１－４においては、微動ＸＬＭコイル２０１－４１と微動ＸＬＭ磁石２０１－４３との組み合わせがＸ方向に３つ並んで（３連で）設けられている。このように、本実施形態では、微動ＸＬＭ２０１－４の微動ＸＬＭコイル２０１－４１及び微動ＸＬＭ磁石２０１－４３のそれぞれの体積の総和が、微動ＹＬＭ２０１－５の微動ＹＬＭコイル及び微動ＹＬＭ磁石のそれぞれの体積の総和よりも大きい。これにより、全体的なサイズや質量を増加させることなく、基板ステージ５００において、Ｘ加速度をＹ加速度よりも大きくすることができる。従って、露光装置１の生産性を向上させるために、基板ステージ５００の走査方向（Ｙ方向）の加速度を増加させても、基板ステージ５００のＵターン期間内にステップ移動（Ｘ方向への移動）を完了させることができる。

【0052】

なお、微動ＸＬＭ２０１－４の微動ＸＬＭコイル２０１－４１及び微動ＸＬＭ磁石２０１－４３のそれぞれの体積の総和は、微動ＹＬＭ２０１－５の微動ＹＬＭコイル及び微動ＹＬＭ磁石のそれぞれの体積の総和の１．１倍以上であるとよい。これにより、Ｘ加速度をＹ加速度よりも大きくするという観点で有利となり、露光装置１の生産性を高めることができる。また、図７に示すように、図６に示す微動ＸＬＭ２０１－４をＹ方向に３つ並べてもよい。これにより、基板ステージ５００において、Ｘ加速度を更に大きくすることができる。

【0053】

また、第１実施形態及び第２実施形態においては、基板ステージ５００の加速度をＳＡ［Ｇ］とし、基板ステージ５００の走査速度をＳＶ［ｍ／ｓ］とすると、ＳＡ／ＳＶ ＞ ４．５を満たしている。換言すれば、このような関係が基板ステージ５００の加速度と基板ステージ５００の走査速度との間に成り立つ場合において、Ｘ加速度をＹ加速度よりも大きくすることが必要となる。

【0054】

第１実施形態及び第２実施形態においては、基板ステージ５００の微動ステージの加速伝達機構を中心に説明した。但し、重要なことは、走査型の露光装置１において、基板ステージ５００のＵターン期間内にステップ移動を完了することである。このためには、基板ステージ５００が粗微動分離型であるか粗微動一体型であるかにかわわらず、基板ステージ５００において、Ｘ加速度＞Ｙ加速度を実現できればよい。換言すれば、基板ステージ５００をＸ方向（非走査方向）に移動させる推力を与える第２アクチュエータで発生する最大推力を、基板ステージ５００をＹ方向（走査方向）に移動させる推力を与える第１アクチュエータで発生する最大推力よりも大きくすればよい。また、Ｘ方向の最大推力をＸ方向の可動質量で割った値を、Ｙ方向の最大推力をＹ方向の可動質量で割った値よりも大きくしてもよい。

【0055】

具体的には、Ｘ方向の粗動リニアモータの体積をＹ方向の粗動リニアモータの体積よりも大きくすればよい。また、Ｘ方向の粗動リニアモータの体積とＹ方向の粗動リニアモータの体積とが同じであれば、Ｘ方向の粗動リニアモータの数をＹ方向の粗動リニアモータの数よりも増やせばよい（多くすればよい）。但し、これらの場合には、可動質量が増加するため、Ｘ方向の最大推力／Ｘ方向の可動質量がＹ方向の最大推力／Ｙ方向の可動質量を満たしていることを確認する必要がある。

【0056】

また、Ｘ方向の粗動リニアモータとＹ方向の粗動リニアモータとの間で体積も数も同じである場合には、Ｘ方向の電流ドライバの容量をＹ方向の電流ドライバの容量よりも大きくして、Ｘ方向の粗動リニアモータに大電流を供給できるようにしてもよい。この場合、発熱対策として、Ｘ方向の粗動リニアモータの冷却機構の冷媒流量を、Ｙ方向の粗動リニアモータの冷却機構の冷媒流量よりも増加させるとよい。

【0057】

また、Ｘ方向の粗動リニアモータの体積をＹ方向の粗動リニアモータの体積よりも小さくし、Ｘ方向の電流ドライバの容量をＹ方向の電流ドライバの容量よりも大きくして、Ｘ方向の粗動リニアモータに大電流を供給できるようにしてもよい。なお、発熱対策として、Ｘ方向の粗動リニアモータの冷却機構の冷媒流量を、Ｙ方向の粗動リニアモータの冷却機構の冷媒流量よりも増加させるとよい。この場合、Ｘ方向の可動質量をＹ方向の可動質量よりも小さくすることで、Ｘ加速度をより大きくすることができる。

【0058】

本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス、液晶表示デバイス、撮像デバイス、磁気ヘッド、ＭＥＭＳなどの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、上述した露光装置１を用いて感光剤が塗布された基板を露光する工程と、露光された感光剤を現像する工程とを含む。また、現像された感光剤のパターンをマスクとして基板に対してエッチング工程やイオン注入工程などを行い、基板上に回路パターンが形成される。これらの露光、現像、エッチングなどの工程を繰り返して、基板上に複数の層からなる回路パターンを形成する。後工程で、回路パターンが形成された基板に対してダイシング（加工）を行い、チップのマウンティング、ボンディング、検査工程を行う。また、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、レジスト剥離など）を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

【0059】

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

【符号の説明】

【0060】

１：露光装置 ５００：基板ステージ １０１－３：微動電磁石 １０１－３０：Ｅコア支持部材 １０１－３１：Ｉコア支持部材 １０１－３３：ＥコアＸ １０１－３４：ＥコアＸコイル １０１－３５：ＥコアＹ １０１－３６：ＥコアＹコイル １０１－３７：ＩコアＹ １０１－３８：ＩコアＸ Ｒ：原版 Ｗ：基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】