JP2003209047A - 移動装置及びその制御方法並びにデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部へ振動が伝達することなく、高精度な移
動が可能な移動装置及びそれを適用した露光装置を提供
すること。 【解決手段】 可動子２、２'と固定子１、１'とを有す
るアクチュエータ８、８'により可動部３を駆動する際
の反力を、左右の固定子１、１'の移動により吸収す
る。ここで、可動部３の移動距離と固定子１、１'の移
動距離とが所定の関係となるように、アクチュエータ
８、８'を制御する。これによって、ステージを駆動し
たときに外部へ振動を伝達することなく、高精度な移動
が可能な移動装置及びそれを適用した露光装置を提供す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動装置及びその
制御方法並びにデバイスの製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、基板、部品、構造体その他の物体
をステージ上に載せて移動する移動装置は、ますます高
精度な制御が求められている。例えば、半導体デバイス
等の製造に用いられる露光装置では、半導体デバイスの
高集積化に伴って、より高精度な微細加工技術が要求さ
れており、これを実現するには、ウエハステージ等の移
動装置を高精度に制御する必要がある。

【０００３】半導体デバイスの製造に用いられる露光装
置には、代表的なものとして、ステップ・アンド・リピ
ート型の露光装置（ステッパという）及びステップ・ア
ンド・スキャン型の露光装置（スキャナという）があ
る。

【０００４】ステッパは、半導体デバイスを製造するた
めに用いられる基板（例えば、ウエハやガラス基板）を
ステップ移動させながら、基板上の複数の露光領域に原
版（例えば、レチクルやマスク）のパターンを投影光学
系を介して順次露光する露光装置である。

【０００５】スキャナは、ステップ移動と走査露光とを
繰り返すことにより、基板上の複数の領域に露光転写を
繰り返す露光装置である。

【０００６】スキャナは、スリットにより露光光を制限
することによって、投影光学系の光軸に比較的近い部分
のみを使用している。このため、一般的に、ステッパよ
りも高精度かつ広画角な微細パターンの露光が可能であ
る。

【０００７】これらの露光装置は、ウエハやレチクルを
高速で移動させるステージ（ウエハステージ、レチクル
ステージ）を備えている。露光装置がステージを駆動す
ると、ステージの加減速に伴う慣性力の反力が生じる。
この反力がステージ定盤に伝わると、ステージ定盤の揺
れや振動を引き起こす。その結果、露光装置の機構系で
固有振動が励起され、高周波振動が起こる。このような
振動は、移動装置を高精度に制御する妨げとなる。

【０００８】この反力による装置の振動を低減するため
に、いくつかの提案がなされている。例えば、特開平５
−７７１２６号公報に記載された移動装置では、ステー
ジを駆動するために使用されるリニアモータの固定子を
ステージ定盤とは独立した床で支持することで、反力に
よるステージ定盤の揺れを防止している。

【０００９】また、特開平５−１２１２９４号公報に記
載された移動装置では、ウエハステージ及び投影レンズ
を支持するマシンフレームに対して、水平方向に発生す
る力アクチュエータがステージの駆動に伴う反力と同等
の補償力を付与することによって、反力による装置の揺
れを軽減している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
移動装置では、移動装置の揺れを軽減できたとしても、
床に対してもしくは実質的に床と一体とみなせる部材を
介して、ステージを駆動したときの反力が床に伝達され
ていた。移動装置から伝達された反力は、床を振動さ
せ、この振動は移動装置の周辺に設置される装置を振動
させる。このため、従来の移動装置は、移動装置の周辺
に設置される装置に悪影響を及ぼす可能性があった。

【００１１】通常、移動装置を設置するエリアの床は、
２０〜４０Ｈｚ程度の固有振動数を持っている。移動装
置の動作に伴って、このような床の固有振動が励起され
ると、周辺の装置へ悪影響が及ぼされる。

【００１２】このような悪影響は、床の剛性を上げるな
どの処置により、ある程度振動を抑えることができる。
しかし、この処置を行うために、移動装置を設置する建
物の建築コストがかかっていた。また、例えば、半導体
製造プロセスの場合、ウエハの大口径化に伴ってウエハ
１枚当たりの処理時間がますます短縮されており、ステ
ージ速度は増加傾向をたどっている。これに伴って、ス
テージ駆動時の反力もますます大きくなっている。

【００１３】そのため、移動装置を設置する建物で振動
を抑えるのではなく、移動装置から外部へ振動が伝達す
ることなく、高精度な移動を実現できる移動装置が求め
られていた。

【００１４】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、例えば、外部へ振動を伝達することなく、
高精度な移動が可能な移動装置及びそれを適用した露光
装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面は、
可動部と、可動部とともに移動する可動子と、移動可能
な固定子とを有する第１アクチュエータと、固定子を駆
動する第２アクチュエータと、前記第１アクチュエータ
により前記可動部を駆動する際に、前記可動部の移動距
離と前記固定子の移動距離とが所定の関係となるように
第２アクチュエータを制御する制御器とを有することを
特徴とする。

【００１６】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
制御器は、前記可動部の移動距離と前記固定子の移動距
離とが所定の関係となるようにフィードバック制御によ
り制御する。

【００１７】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
所定の関係は、複数の固定子ごとに個別に定められてい
る。

【００１８】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
所定の関係は、前記可動部と前記固定子との質量比に従
って定められている。

【００１９】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
所定の関係は、前記固定子及び前記可動子の状態量に応
じて動的に変化する関係である。

【００２０】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
所定の関係は、前記第１アクチュエータの動特性を示す
関数と前記第２アクチュエータの動特性を示す関数との
比で定められている。

【００２１】本発明の第２の側面は、上述した移動装置
を有する露光装置に関する。

【００２２】本発明の第３の側面は、可動部と、該可動
部とともに移動する可動子及び移動可能な固定子を有す
る第１アクチュエータと、該固定子を駆動する第２アク
チュエータとを有する移動装置の制御方法に係り、前記
可動部を駆動する際に、前記可動部の移動距離と前記固
定子の移動距離とが所定の関係となるように第２アクチ
ュエータを制御することを特徴とする。

【００２３】本発明の第４の側面は、上記の露光装置を
用いて基板上に回路を形成することを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
好適な実施の形態としての移動装置及びそれを適用した
露光装置を説明する。ただし、この実施の形態に記載さ
れている具体的事項は、本発明の理解を助けるためのも
のに過ぎず、本発明の範囲をそれらに限定するものでは
ない。なお、図面に記載された同様の部分に対しては、
対応する符号を用いている。

【００２５】本発明の好適な実施形態における移動装置
は、移動可能な可動部３と、この可動部３とともに移動
する可動子２、２'と、移動可能な固定子１、１'とを備
える。本発明の好適な本実施形態における移動装置は、
可動部３を駆動する際に、可動部３の移動距離と固定子
１、１'の移動距離とが予め設定した関係となるように
制御する。その結果、本発明の好適な実施形態における
移動装置は、可動子部３を駆動する際に、この移動装置
から外部（例えば、床や他の装置）へ振動が伝達するこ
とがなく、また、可動部３を高精度に移動させることが
できる。[移動装置の構成]本発明の好適な実施形態にお
ける移動装置の構成は、図１及び図２を参照して示され
る。まず、図１を参照しながら、可動体の移動時の反力
を相殺する原理を説明する。図１において、図１（ａ）
は移動装置の構成を示す平面図であり、図１（ｂ）はそ
の断面図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示される
ように、移動装置の基準面である平面ガイド面６が基準
構造体４上に設けられている。この平面ガイド面６に対
して、可動部３が静圧軸受７によって非接触に支持され
ている。可動部３は平面ガイド面６に沿ってＹ方向に移
動することができる。可動部３の両脇には、それぞれ可
動部３をＹ方向に駆動するための電磁アクチュエータ
８、８'が設けられている。可動部３は、これらの２組
の電磁アクチュエータ８、８'によって駆動される。電
磁アクチュエータ８、８'は、平面ガイド面６に沿って
移動する可動部３に連結された可動子２、２'と固定子
１、１'とでそれぞれ構成されている。左右の固定子
１、１'は、平面ガイド６に対して、静圧軸受９によっ
て非接触に支持されており、Ｙ方向に移動することがで
きる。また、この固定子１、１'は、所定の質量をも
ち、可動部３の加減速による反力を吸収する機能を持
つ。可動部３上には、例えば天板５が設けられている。
天板５上には被移動物（例えばウエハ）を置くことがで
きる。ここでは、固定子１、１'を永久磁石で構成し、
可動子２、２'をコイルで構成してもよい。また、移動
装置を制御するために、不図示の干渉計が１個または複
数設けられており、基準構造体４を基準として、可動子
２、２'或いは可動部３を位置決めをすることができ
る。同様に、平面内を移動する固定子１、１'の位置決
めするために、不図示の干渉計により固定子１、１'の
位置を計測することができる。

【００２６】左右の固定子１、１'は、可動部３（天板
５を含む）及び可動子２、２'を含む可動体３００が移
動するときに作用する力の反力を受ける。この反力によ
り、左右の固定子１、１'は、平面ガイド面６に沿って
移動する。左右の固定子１、１'は、平面ガイド面６に
沿って移動することにより、可動体３００の駆動に伴う
反力を吸収する働きをしている。例えば、可動部３等を
含む可動体３００を＋Ｙ方向に駆動すると、左右の固定
子１、１'は−Ｙ方向に反力を受けて−Ｙ方向に移動す
ることにより反力を吸収する。

【００２７】過言すると、可動部３を含む可動体３００
が移動するときに作用する加減速時の反力を固定子が
１、１'が受けている。反力を受けた固定子１、１'（反
力可動部）が移動することにより、この反力は運動エネ
ルギーに変換される。ここでは、固定子の数が２つであ
るが、固定子の数は、例えば、１つであっても、３つ以
上であってもよい。

【００２８】上記の構成によれば、可動体３００に作用
する力とその反力が基準構造体４上の平面ガイド面６上
に制限されるため、可動体３００に作用する駆動力と固
定子１、１'に作用する反力による装置基準構造体４の
振動を防止することができる。さらに、装置が設置され
たエリアの床や他の装置への振動の伝達もなくすことが
できる。

【００２９】また、固定子１、１'の質量を、可動部３
を含む可動体３００の質量より十分大きくすることによ
り、固定子１、１'が移動する範囲を小さく制限でき
る。これによって、装置の小型化が実現され、例えば、
半導体工場の床面積を縮小し、半導体工場全体の建設コ
ストを下げることができる。

【００３０】次に、本発明の好適な実施の形態としての
移動装置のより具体的な構成を説明する。図２は、本発
明の好適な実施形態における移動装置の構成を示す図で
ある。図２に示すように、移動装置の基準面である平面
ガイド面６が基準構造体４上に設けられている。この平
面ガイド面６に対して、可動部３（不図示）が静圧軸受
７によって非接触に支持されており、ＸＹ方向に移動す
ることができる。可動部３上には天板５（Ｘ−Ｙステー
ジ）が取り付けられている。可動部３の両脇には、可動
部３をＹ方向の長ストロークおよびＸ方向の短ストロー
クに駆動するための電磁アクチュエータ８、８'が設け
られている。電磁アクチュエータ８、８'は、それぞれ
左右に互いに分離・独立した可動子２、２'と固定子
１、１'とを有する。左右の可動子２、２'には、それぞ
れ左右２個の可動部Ｙマグネット１０と、左右２個の可
動部Ｘマグネット１１とが取り付けられている。左右の
固定子１、１'は、平面ガイド面６に対して、静圧軸受
９によって非接触に支持されており、ＸＹ方向（平面方
向）に移動することができる。また、固定子１、１'は
所定の質量を持ち、可動部３及び可動子２、２'を含む
可動体３００の加減速に伴う反力を、固定子１、１'が
移動することにより吸収している。また、左右の固定子
１、１'の内部には、Ｘ軸リニアモータ単相コイル１２
と、Ｙ方向に複数のコイルを並べたＹ軸リニアモータ多
相コイル１３とが配置され、これらを切り替えてＸ軸及
びＹ軸の移動を行う。

【００３１】天板５（Ｘ−Ｙステージ）の位置は、レー
ザヘッド１６、Ｙ軸計測用ミラー１７、Ｘ軸計測用バー
ミラー１８、左右２個のＹ軸計測用ディテクタ１９、前
後２個のＸ軸計測用ディテクタ２０等から構成されるレ
ーザ干渉計によって計測される。具体的には、天板５の
Ｘ軸方向の位置は、天板５に塔載された光学素子２２、
２２'にＹ方向からレーザ光が照射され、その計測光が
Ｘ軸方向に反射または偏光されてＸ軸計測用バーミラー
１８に照射され、Ｘ軸計測用ディテクタ２０で計測され
る。また、天板５のＹ軸方向の位置は、Ｙ方向からレー
ザ光がＹ軸計測用バーミラー１７に照射されてＸ軸計測
用ディテクタ１９で計測される。固定子１、１'のＹ軸
方向の位置は、左右２つの固定子Ｙ軸計測用ディテクタ
２１で計測される。

【００３２】天板５（Ｘ−Ｙステージ）に原版（レチク
ル）又は基板（ウエハ）が載置された可動部３は、可動
子２、２'と左右の固定子１、１'とでそれぞれ構成され
る電磁アクチュエータ８、８'によってＸＹ方向に移動
する。左右の固定子１、１'は、この可動部３及び可動
子２、２'を含む可動体３００に作用する力の反力を受
ける。この反力により左右の固定子１、１'は平面ガイ
ド面６上を移動する。左右の固定子１、１'が平面ガイ
ド面６上を移動することにより、左右の固定子１、１'
が反力を吸収する。本実施形態では、例えば、可動部３
を含む可動体３００が＋Ｙ方向に移動すると、左右の固
定子１、１'は−Ｙ方向に反力を受けて−Ｙ方向に移動
する。反力を吸収することによる効果は、前述の通りで
ある。

【００３３】さらに、本実施形態では、固定子１、１'
をＹ軸方向へ駆動するアクチュエータとして、左右２個
のＹ軸位置制御用リニアモータ１４、１４'が基準構造
体４に設けられている。同様に、固定子１、１'をＸ軸
方向へ駆動できる左右前後４個のＸ軸位置制御用リニア
モータ１５、１５'が基準構造体４に設けられている。

【００３４】天板５を搭載した可動部３が、可動子２、
２'と左右の固定子１、１'とからなる電磁アクチュエー
タ８、８'によってＹ方向に駆動される場合を考える。
この場合、Ｙ軸計測用ディテクタ１９により計測された
可動部３の位置情報を用いて、可動子２、２'と左右の
固定子１、１'からなる電磁アクチュエータ８、８'をフ
ィードバック制御することによって、可動部３を位置決
めすることができる。

【００３５】具体的には、制御器４０は、Ｙ軸計測用デ
ィテクタ１９による計測結果（Ｙ方向の実際の位置）に
基づいて、可動部３が目標位置に到達するように、電磁
アクチュエータ８、８'を制御する。また、制御器４０
は、可動部３を含む可動体３００を移動させるときに、
固定子１、１'が受ける反力を吸収するために、可動部
３の目標位置に基づいて、Ｙ軸位置制御用リニアモータ
１４、１４'を制御する。このフィードバック制御につ
いて、図３を用いて更に詳細に説明する。

【００３６】図３は、本発明の好適な実施形態における
移動装置の可動部でのフィードバック制御系を示すブロ
ック図である。図３において、Ｐ１（ｓ）は可動子２、
２'と左右の固定子１、１'とからなる電磁アクチュエー
タ８、８'の動特性を表す。Ｐ２（ｓ）はリニアモータ
１４、１４'と左右の固定子１、１'とからなる系の動特
性を表す。Ｐ１（ｓ）及びＰ２（ｓ）は計測位置Ｙ１、
Ｙ２を出力する。ここで、Ｙ１はＹ軸計測用ディテクタ
１９により計測された可動部３の計測位置を表す。Ｙ２
はＹ軸計測用ディテクタ２１、２１'により計測された
固定子１、１'の計測位置を表す。

【００３７】このフィードバック制御系は、図２の制御
器４０によって制御されている。制御器４０は、典型的
には、操作量を与える補償器Ｃ１（ｓ）を含む。補償器
Ｃ１（ｓ）は、可動部３をその目標値Ｒ１に従って所定
の位置へと駆動するための操作量をＰ１（ｓ）に与える
機能を持つ。図３では、Ｐ１（ｓ）への操作量がＰ２
（ｓ）へも入力されているが、これは、電磁アクチュエ
ータ８、８'に発生させる操作量が可動部３の反力に相
当することに基づいている。

【００３８】ここで、Ｐ２（ｓ）が完全な線形要素であ
れば、Ｙ１とＹ２は常に作用・反作用の法則で拘束され
るので、可動子２、２'を駆動したときの反力は、固定
子１、１'が移動することによって効果的に吸収され
る。

【００３９】しかしながら、実際には、例えば、平面ガ
イド面６に対して構成された静圧軸受９の持つ非線型成
分や、固定子１、１'に対する不図示の配線あるいは配
管の実装などの影響により、Ｐ２（ｓ）が完全な線形要
素でない場合がある。外乱が発生した場合も同様に考え
られる。このような場合は、固定子１、１'が移動する
ことによる反力の吸収効果が低減する。

【００４０】そこで、以下に示す本発明のより好適な実
施形態では、補償器Ｃ２（ｓ）を更に設け、固定子１、
１'の計測位置Ｙ２を用いて、固定子１、１'の位置を制
御するフィードバック制御系を構成する。

【００４１】図４は、本発明のより好適な実施形態にお
ける移動装置における固定子１、１'のフィードバック
制御系を示すブロック図である。

【００４２】このフィードバック制御系では、固定子
１、１'の計測位置Ｙ２をフィードバック信号とする補
償器Ｃ２（ｓ）が更に設けられている。また、固定子
１、１'の位置を制御するフィードバック制御系の目標
位置を与えるためにＣ３（ｓ）が設けられている。

【００４３】このフィードバック制御系では、可動部３
の移動距離と固定子１、１'の移動距離との比が所定値
となるように可動部３及び固定子１、１'を制御してい
る。これによって、可動部３が移動するときに生じる反
力を固定子１、１'が移動することによって、より効果
的に吸収することができる。

【００４４】なお、補償器Ｃ１（ｓ）は、可動部３の位
置精度を決定するものであり、露光精度を左右する。よ
って、Ｃ１（ｓ）はできるだけ広帯域のものであること
が望ましい。一方、補償器Ｃ２（ｓ）は、反力を吸収す
る固定子１、１'の位置精度を決定するものである。よ
って、必ずしも広帯域のものである必要はない。Ｃ２
（ｓ）の制御帯域はＣ１（ｓ）の制御帯域と同一か、Ｃ
１（ｓ）の制御帯域よりも狭い制御帯域で十分である。

【００４５】２つのフィードバック制御系を用いて、Ｙ
１およびＹ２が高精度に制御される場合、Ｃ３（ｓ）は
以下のように設定することができる。

【００４６】Ｃ３（ｓ）＝ Ｐ２（ｓ）／Ｐ１（ｓ） これによって、可動部３の移動距離と固定子１、１'の
移動距離との比が、可動子２、２'と左右の固定子１、
１'からなる電磁アクチュエータ８、８'の動特性と、リ
ニアモータ１４、１４'と左右の固定子１、１'からなる
系の動特性との比となるように、電磁アクチュエータ
８、８'及びリニアモータ１４、１４'を制御することが
できる。この場合、Ｐ２（ｓ）への操作量はほぼゼロと
なることがわかる。これは、可動部３を駆動するときの
反力が効率よく吸収されていることを意味する。

【００４７】通常、電磁アクチュエータ８、８'は、Ｐ
１（ｓ）あるいはＰ２（ｓ）が２重積分器のように構成
される。また、そのゲインは質量の逆数で表されること
から、最も単純なＣ３（ｓ）は、可動部３と固定子１、
１'との質量比で表現されることが分かる。固定子１、
１'の制御系への目標位置を、可動部３の目標位置Ｒ１
に、可動部３と固定子１、１'との質量比を乗じた値と
すれば、反力を効果的に吸収することができる。

【００４８】しかし、制御目的によっては、一般には、
動特性を具備したＣ３（ｓ）を乗ずる構成をとることも
できる。例えば、固定子１、１'を制御するアクチュエ
ータの操作量ができるだけ小さくなるように、可動部３
と固定子１、１'との質量比とは異なる値をＣ３（ｓ）
のゲインとして設定することができる。これによって、
基準構造体４を支持するＹ軸位置制御用リニアモータ１
４、１４'で発生する力を小さくすることができ、結果
として、基準構造体４に与える力を小さくすることがで
きる。基準構造体４へ力が加わると、基準構造体４が変
形する可能性があるので、そのような力を小さくするこ
とが重要である。

【００４９】このように基準構造体４に加わる力が小さ
くなるように決定されたＣ３（ｓ）と、可動部３と固定
子１、１'との質量比で決定されたＣ３（ｓ）との中庸
の値を設定すれば、両者のトレードオフを考慮したより
精密な制御系を実現することができる。

【００５０】さらに、図２に示したような固定子１、
１'を２つ独立に配置した系において、２つの固定子の
質量や特性に差がある場合は、Ｃ３（ｓ）を２つの固定
子１、１'に対して独立に設定することにより、前述と
同様又はそれ以上の効果を得ることができる。

【００５１】図５は、本発明の好適な実施形態における
移動装置における２つの固定子を独立に制御するフィー
ドバック制御系を示すブロック図である。

【００５２】図５において、２つの固定子１、１'の特
性Ｐ２１(ｓ)、Ｐ２２(ｓ)、これらの固定子を制御する
ための補償器の特性Ｃ２１(ｓ)、Ｃ２２(ｓ)、可動部の
目標位置Ｒ１に乗じて各固定子１、１'の目標値を設定
するための特性Ｃ３１(ｓ)、Ｃ３２(ｓ) がそれぞれ示
されている。このフィードバック制御系の動作原理は、
図４のフィードバック制御系の動作原理と同様である。
このように、フィードバック系を固定子１、１'ごとに
設定することによって、それぞれの固定子１、１'を独
立に制御することができる。

【００５３】また、可動部３および固定子１、１'の状
態量（位置）に基づいて、Ｃ３（ｓ）を変化させること
も可能である。この場合は、制御目的に応じてＣ３
（ｓ）を設定すればよい。

【００５４】さらに、固定子が３つ以上である場合も同
様にして、Ｃ３（ｓ）を３つ以上の固定子ごとに独立し
てフィードバック制御系を設定することができる。

【００５５】以上のように、上記のフィードバック制御
系を用いることにより、Ｐ２（ｓ）が完全な線形要素で
ない場合でも、反力を効果的に吸収することができる。
また、固定子が複数ある場合でも、フィードバック制御
系を複数の固定子ごとに独立に設定することによって、
反力を効果的に吸収することができる。

【００５６】次に、図６を参照しながら本発明の移動装
置（６軸可動ステージ）の他の好適な実施の形態を説明
する。

【００５７】図６（ａ）及び図６（ｂ）において、天板
５には、ウエハチャック３０と位置計測用のバーミラー
６０、６１が設けられている。ウエハチャック３０は、
位置決め対象物であるウエハ３１を真空吸着して保持す
る。バーミラー６０、６１は、不図示のレーザ干渉計か
らの計測光を反射する。天板５は、ＸＹスライダー３８
に対して、磁石を利用した自重補償部（不図示）によっ
て非接触で浮上し、６軸方向に自由度をもっている。ま
た、天板５は、天板５とＸＹスライダー３８との間で駆
動力を発生するアクチュエータによって、６軸方向（Ｘ
ＹＺ方向およびこの軸回り方向）に微小駆動される。６
軸微動用のアクチュエータとしては、Ｘ方向に２個、Ｙ
方向に１個、Ｚ方向に３個のリニアモータが設けられて
いる。２つのＸ方向微動リニアモータを逆方向に駆動す
れば、Ｚ軸回り（θ方向）に天板を駆動することがで
き、３つのＺ方向微動リニアモータのそれぞれの駆動力
を調整することで、Ｘ軸回り（ωＸ方向）及びＹ軸回り
（ωＹ方向）に天板５を駆動することができる。また、
微動用リニアモータの固定子となるコイルはＸＹスライ
ダー３８側に設けられ、微動用リニアモータの可動子と
なる永久磁石は天板側に設けられる。

【００５８】ＸＹスライダー３８は、エアーベアリング
（静圧軸受）３５により、Ｘガイドバー２８とＹガイド
バー２９にガイドされている。また、ＸＹスライダー３
８は、Ｚ方向に関して、エアーベアリング（静圧軸受）
３５により基準構造体４上面にガイドされている。

【００５９】Ｘガイドバー２８とＹガイドバー２９の両
端部付近にはリニアモータの可動子（マグネット）２
６、２７が取り付けられていて、ＸＹ各２個のリニアモ
ータ固定子（コイル）２４、２５に電流を流すことによ
りローレンツ力を発生させ、Ｘガイドバー２８をＹ方向
に、Ｙガイドバー２９をＸ方向に駆動できる構成になっ
ている。ＸＹ各２個のリニアモータ固定子（コイル）２
４、２５は、Ｚ方向にエアーベアリング（静圧軸受）３
４により基準構造体４上面にガイドされていて、ＸＹ方
向（平面方向）に自由度を持っている。

【００６０】ＸＹスライダー３８のＸ方向に関する移動
について説明する。前記ローレンツ力によりＹガイドバ
ー２９をＸ方向に駆動すると、静圧軸受３５を介してＸ
Ｙスライダー３８にＸ方向の力が加わる。ここで、ＸＹ
スライダー３８とＹガイドバー２９を以下Ｘ可動部とい
う。Ｘ可動部を加減速させると、Ｘリニアモータ固定子
２５にその反力が働く。Ｘリニアモータ固定子２５は、
静圧軸受３４によってＸＹ方向に移動可能に支持されて
いるため、この反力によって、Ｘリニアモータ固定子２
５はＸ方向に移動する。その移動時の加速度と速度は、
Ｘリニアモータ固定子２５の質量とＸ可動部の質量比に
より決まる。例えば、Ｘリニアモータ固定子２５の質量
を２００ｋｇ／個、Ｘ可動部の質量４０ｋｇとすると質
量比は１０：１になるので、Ｘリニアモータ固定子２１
の加速度、速度とも理想的にはＸ可動部の１／１０にな
る。このようにして、Ｘリニアモータ固定子２５がＸ方
向に移動することにより、基準構造体４には理想的には
Ｘリニアモータ固定子２５にかかるＸ方向の反力がかか
らない。

【００６１】しかしながら、前述のようにＸリニアモー
タ固定子２５が移動する際に抵抗や摩擦等が生じ、Ｘリ
ニアモータ固定子２５は、意図した通りに移動するとは
限らない。

【００６２】そこで、Ｘリニアモータ固定子２５は、基
準構造体４に対して相対的に駆動するために、リニアモ
ータ固定子位置制御用リニアモータ３３が少なくともＸ
方向について２個、Ｙ方向について１個設けられてい
る。リニアモータ固定子位置制御用リニアモータ３３
は、Ｘリニアモータ固定子２５の移動距離とＸ可動部の
移動距離との比が所定値となるよう駆動する。

【００６３】すなわち、この移動装置では、Ｘリニアモ
ータ固定子２５とＸ可動部とは、図４、５等を参照して
説明したフィードバック制御系を用いて、Ｘリニアモー
タ固定子２５の移動距離とＸ可動部の移動距離との比が
所定値となるように精密制御される。

【００６４】また、Ｘ可動部重心とＸリニアモータ可動
子の力の発生点のＺ方向高さを同一にすることにより、
ωＹ方向のモーメント力の発生を押さえることができる
ので、基準構造体４に駆動反力が入らなくできる。同様
に、Ｘリニアモータ可動子２２の力の発生点と、Ｘリニ
アモータ固定子２５の重心のＺ方向高さを同一にするこ
とにより、ωＹ方向のモーメント力の発生を押さえるこ
とができる。

【００６５】上記のＸ方向についての説明はＹ方向につ
いても同様に当てはまる。

【００６６】本実施形態によれば、ＸＹスライダーがＸ
Ｙ方向に移動可能であるため、ＸＹスライダーの位置に
応じてリニアモータが出力する駆動力が異なる。例え
ば、図６（ａ）においてＸＹスライダー３８が＋Ｙ方向
に移動した後＋Ｘ方向に移動するとき、ＸＹスライダー
３８を＋Ｘ方向に移動する際にはＸＹスライダー３８が
＋Ｙ方向に寄っているため、図面上側のＸリニアモータ
２５が出力する駆動力の方が、図面下側のＸリニアモー
タ２５が出力する駆動力よりも大きい。このような場合
に両Ｘリニアモータの出力する駆動力が同じであれば、
ＸＹスライダー３８がθ方向にモーメントを受けるため
である。もし仮に、各固定子を一体的に連結した場合、
ＸＹスライダーの位置によっては駆動反力を打ち消す際
にθ方向のモーメントがかかることになる。本実施形態
では、このようにリニアモータが出力する駆動力が異な
る場合でも、リニアモータ固定子が独立して基準構造体
４にＸＹ方向に移動可能に支持されているので、それぞ
れの固定子が独立して駆動反力を打ち消すことができ
る。本実施形態においても、前述のフィードバック制御
系を用いて、Ｘリニアモータ固定子２５の移動距離とＸ
可動部の移動距離との比が所定値となるように精密制御
することによって、反力による振動の発生を抑えること
ができる。

【００６７】以上述べたように、本発明の好適な実施形
態によれば、可動部の移動時（加減速時）の反力を固定
子が受け、反力を受けて移動することにより、反力が固
定子の運動エネルギーに変換・吸収される。そして、可
動部の移動距離と固定子の移動距離とが予め設定した関
係となるように制御することにより、可動体の駆動時の
反力によって装置の基準構造体が加振されることを効果
的に防止することができる。

【００６８】また、左右２つの固定子（反力可動部）が
可動体の加速度に応じて装置の基準構造体上を移動する
ので、移動体が移動する時の偏荷重を小さくできる。

【００６９】上記ステージを有する本発明の露光装置に
よれば、第１に、ステージの移動に伴う振動や揺れの影
響を軽減することで、オーバーレイ精度、線幅精度、ス
ループットの向上等、従来以上の高精度を達成すること
ができる。また、移動体が移動する時の偏荷重を小さく
できることにより、オーバーレイ精度の向上が図れる。
更に、ステージの加減速に伴う反力が床に及ぼす影響を
小さくすることで、同一床に設置されている他の装置に
与える影響を小さくすることができるとともに、床への
設置面積の増大を防ぎ、設置床の剛性などの制限を緩和
することができるなどの効果が得られる。

【００７０】次に、本発明の移動装置を半導体デバイス
の製造プロセスで用いられる露光装置に適用した場合の
実施の形態について説明する。

【００７１】図７は、本発明の移動装置を半導体デバイ
スの製造プロセスに適用した場合に用いられる露光装置
の概念図を示したものである。

【００７２】本発明の好適な実施形態における露光装置
５０は、照明光学系５１、レチクル５２、投影光学系５
３、基板５４、移動装置５５で構成される。照明光学系
５１は、例えば、エキシマレーザ、フッ素エキシマレー
ザなどを光源とした紫外光を露光光として用いることが
できる。照明光学系５１からの光は、レチクル５２に照
射される。レチクル５２を通った光は、投影光学系５３
を通して、基板５４上に焦点を結び、基板５４表面に塗
布された感光材を露光する。基板５４は、図１及び図２
の天板５上に置かれ、本発明の移動装置５５を用いて所
定の位置へ移動する。

【００７３】図８は、上記の露光装置を用いた半導体デ
バイスの全体的な製造プロセスのフローである。ステッ
プ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行
う。ステップ２（マスク作製）では設計した回路パター
ンに基づいてマスクを作製する。一方、ステップ３（ウ
エハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造
する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ば
れ、上記のマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術
によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステッ
プ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によっ
て作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程で
あり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立て工
程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製さ
れた半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等
の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完
成し、これを出荷（ステップ７）する。

【００７４】図９は、上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ１６（露光）では上記の露光装置を用いてウエハ
を精密に移動させ、回路パターンをウエハに転写する。
ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。
ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以
外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）で
はエッチングが済んで不要となったレジストを取り除
く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウ
エハ上に多重に回路パターンを形成する。

【００７５】上記のプロセスを用いることにより、露光
工程においてウエハを精密に移動させ、回路パターンを
ウエハに転写することができる。また、露光工程におい
て他の装置へ振動が伝達することなくウエハを露光する
ことができる。

【００７６】

【発明の効果】本発明によれば、例えば、外部へ振動が
伝達することなく、高精度な移動が可能な移動装置及び
それを適用した露光装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 移動装置の概略図である。

【図２】 本発明の好適な実施形態における移動装置の
駆動を説明するための概略図である。

【図３】 本発明の好適な実施形態における移動装置の
フィードバック制御系を示すブロック図である。

【図４】 本発明のさらに好適な実施形態における移動
装置のフィードバック制御系を示すブロック図である。

【図５】 本発明のさらに好適な実施形態における移動
装置のフィードバック制御系を示すブロック図である。

【図６】 本発明の他の好適な実施形態における移動装
置を示す図である。

【図７】 本発明の移動装置を半導体デバイスの製造プ
ロセスに適用した場合に用いられる露光装置の概念図で
ある。

【図８】 半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフ
ローを示す図である。

【図９】 ウエハプロセスの詳細なフローを示す図であ
る。

【符号の説明】

１、１'：固定子、２、２'：可動子、３：可動部、４：
基準構造体、５：天板、６：平面ガイド面、７：静圧軸
受、８、８'：電磁アクチュエータ、９：静圧軸受、１
０：可動部Ｙマグネット、１１：可動部Ｘマグネット、
１２：Ｘ軸リニアモータ単相コイル、１３：Ｙ軸リニア
モータ多相コイル、１４、１４'：Ｙ軸位置制御用リニ
アモータ、１５：Ｘ軸位置制御用リニアモータ、１６：
レーザヘッド、１７：Ｙ軸計測用ミラー、１８：Ｘ軸計
測用バーミラー、１９：Ｙ軸計測用ディテクタ、２０：
Ｘ軸計測用ディテクタ、２１：固定子Ｙ軸計測用ディテ
クタ、２２、２２'：光学素子、２４：リニアモータ固
定子（コイル）、２５：リニアモータ固定子（コイ
ル）、２６：リニアモータの可動子（マグネット）、２
７：リニアモータの可動子（マグネット）、２８：Ｘガ
イドバー、２９：Ｙガイドバー、３０：θ、Ｚ軸チルト
ステージ、３１：ウエハチャック、３２：リニアモータ
固定子位置制御用リニアモータ（Ｙ軸）、３３：リニア
モータ固定子位置制御用リニアモータ（Ｘ軸）、３４：
エアーベアリング（静圧軸受）、３５：エアーベアリン
グ、３６：リニアモータ、３７：リニアモータ、３８：
ＸＹスライダー、４０：制御器、５０：露光装置、５
１：照明光学系、５２：レチクル、５３：投影光学系、
５４：基板、５５：移動装置、６０、６１：バーミラ
ー、３００：可動体

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可動部と、 前記可動部とともに移動する可動子と、移動可能な固定
   子とを有する第１アクチュエータと、 前記固定子を駆動する第２アクチュエータと、 前記第１アクチュエータにより前記可動部を駆動する際
   に、前記可動部の移動距離と前記固定子の移動距離とが
   所定の関係となるように第２アクチュエータを制御する
   制御器と、を有することを特徴とする移動装置。
2. 【請求項２】 前記制御器は、前記可動部の移動距離と
   前記固定子の移動距離とが所定の関係となるようにフィ
   ードバック制御により制御することを特徴とする請求項
   １に記載の移動装置。
3. 【請求項３】 前記所定の関係は、複数の固定子ごとに
   個別に定められていることを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載の移動装置。
4. 【請求項４】 前記所定の関係は、前記可動部と前記固
   定子との質量比に従って定められていることを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載の移動装置。
5. 【請求項５】 前記所定の関係は、前記固定子及び前記
   可動子の状態量に応じて動的に変化する関係であること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動装
   置。
6. 【請求項６】 前記所定の関係は、前記第１アクチュエ
   ータの動特性を示す関数と前記第２アクチュエータの動
   特性を示す関数との比で定められていることを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載の移動装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に
   記載の移動装置を備えることを特徴とする露光装置。
8. 【請求項８】 可動部と、該可動部とともに移動する可
   動子及び移動可能な固定子を有する第１アクチュエータ
   と、該固定子を駆動する第２アクチュエータとを有する
   移動装置の制御方法であって、 前記可動部を駆動する際に、前記可動部の移動距離と前
   記固定子の移動距離とが所定の関係となるように第２ア
   クチュエータを制御することを特徴とする移動装置の制
   御方法。
9. 【請求項９】 請求項７に記載の露光装置を用いて基板
   上に回路を形成することを特徴とする半導体デバイスの
   製造方法。