JP2002008973A

JP2002008973A - モノリシック・ステージ

Info

Publication number: JP2002008973A
Application number: JP2001118192A
Authority: JP
Inventors: Andrew J Hazelton; アンドリュー・ジェイ・ヘイゼルトン
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-05-01
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2002-01-11
Also published as: US6405659B1

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的小さな質量と、比較的高い共振周波数
と、比較的高いサーボ帯域幅を持つステージを備えるス
テージ組立体を提供する。【解決手段】装着フレーム１４と、対象物２４を保持
するためのものであって、装着フレーム１４に対してＸ
軸に沿って、またＸ軸とほぼ直交するＹ軸に沿って移動
できるとともに、Ｘ軸およびＹ軸とほぼ直交するＺ軸回
りに移動できるモノリシックなステージ・フレーム１６
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対象物を移動させ
るためのステージに関し、特に、露光装置用のモノリシ
ック・ステージに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】露光装置は、通常、半導体処理の際に像
をレチクルから半導体ウエハに転写するために使用され
る。通常の露光装置は、照明源、レチクルを固定するレ
チクルステージ、レンズ組立体、および半導体ウエハを
固定するウエハ・ステージを含む。レチクルステージお
よびウエハ・ステージは、装置フレームにより基礎部分
の上に支持されている。通常、一つまたはそれ以上のモ
ータが、ウエハ・ステージを正確に位置決めし、一つま
たはそれ以上のモータが、レチクルステージを正確に位
置決めする。レチクルからウエハに転写された像は非常
に小さい。従って、ウエハとレチクルとの相対的な位置
決めを正確に行うことは、高密度の半導体ウエハの製造
には非常に重要なことである。

【０００３】通常のレチクルステージは、粗調整ステー
ジと微調整ステージとを含む。粗調整ステージは、レチ
クルを比較的大きく移動させるために使用され、微調整
ステージは、レチクルを相対的に小さく、正確に移動す
るために使用される。現在のレチクルステージは、通
常、微調整ステージを移動するために、一組の精密モー
タを使用し、粗調整ステージを移動するために一組の粗
モータを使用する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】都合の悪いことに、粗
調整ステージと微調整ステージとの両方を使用する現在
のレチクルステージは、相対的に全質量が大きく、剛性
はそんなに高くない。さらに、粗調整ステージと微調整
ステージとの組合せは、共振周波数が相対的に低く、サ
ーボ帯域幅が低い。共振周波数が低く、サーボ帯域幅が
低いので、外力および／または小さな反力が加わると、
すぐに振動してレチクルステージに歪を与える。このこ
とは、レチクルステージの位置および露光装置の性能に
影響する。

【０００５】さらに、粗調整ステージおよび微調整ステ
ージを移動するための複数の組のモータのために、レチ
クルステージのレイアウトや、粗調整ステージおよび微
調整ステージの動きを制御するために必要なシステムの
レイアウトが複雑になる。さらに、これらのモータは、
ステージに近い貴重なスペースを占拠し、大きな電流を
消費し、かなりの量の熱を発生する。この熱は、その
後、モータの周囲の空気、およびモータの付近に位置す
る他の構成部材を含む周囲の環境に伝わる。この熱は、
周囲の空気の屈折率を変える。それにより、ステージの
位置をモニタするために使用する任意の計測システムの
精度を低下させ、機械の位置決めの精度を低下させる。

【０００６】上記のことを考慮して、本発明の一つの目
的は、比較的小さな質量と、比較的高い共振周波数と、
比較的高いサーボ帯域幅を持つ一つのステージを備える
ステージ組立体を提供することである。本発明のもう一
つの目的は、製造および制御が比較的簡単なステージ組
立体を提供することである。本発明のさらにもう一つの
目的は、二つのレチクルを同時に運ぶことができる、質
量が小さいステージを提供することである。本発明のさ
らにもう一つの目的は、比較的剛性が高く、小型のステ
ージを持つステージ組立体を提供することである。本発
明のさらにもう一つの目的は、高密度の半導体ウエハを
製造することができる露光装置を提供することである。
本発明のさらにもう一つの目的は、ガイドを持たないス
テージを備えるステージ組立体を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記要望を満
足させる対象物を移動するためのステージ組立体に関す
る。上記ステージ組立体は、装着フレームとステージ・
フレームを含む。ステージ・フレームは、対象物を保持
するホルダーを含む。ステージ・フレームは、Ｘ軸およ
びＸ軸とほぼ直交するＹ軸に沿って移動することがで
き、Ｘ軸およびＹ軸とほぼ直交するＺ軸回りに移動する
ことができる。

【０００８】本発明の特徴は、ステージ・フレームがモ
ノリシックであることである。本明細書では、モノリシ
ックという用語は、実質的に一つの移動する部分を持つ
システムを意味する。

【０００９】本発明の場合、ステージ組立体は、ステー
ジ・フレームをＸ軸に沿って移動するＸ移動装置、ステ
ージ・フレームをＹ軸に沿って移動するＹ移動装置を含
む。Ｘ移動装置および／またはＹ移動装置は、また、Ｚ
軸に関して、ステージ・フレームを移動するために使用
することができる。さらに、ステージ組立体は、ステー
ジ・フレームをＺ軸に沿ってＸ軸およびＹ軸に関して移
動させるＺ移動装置を含むことができる。Ｘ移動装置は
Ｘステージ部材を含み、Ｙ移動装置はＹステージ部材を
含み、Ｚ移動装置はＺステージ部材を含む。

【００１０】ステージ・フレームは、第一の側部と、こ
れにほぼ平行に間隔をおいて位置する第二の側部を含
む。Ｘ移動装置のステージ部材、Ｙ移動装置およびＺ移
動装置は、上記側部に固定されている。本発明の場合、
Ｙステージ部材およびＺステージ部材は、Ｘステージ部
材のほぼ真上のところで、ステージ・フレームに固定す
ることができる。さらに、Ｙステージ部材およびＺステ
ージ部材は、Ｘステージ部材のほぼ真下のところで、ス
テージ・フレームに固定することができる。この設計に
より、移動装置の力をステージ・フレームの重心を通し
て加えることができる。

【００１１】本発明の場合、ステージ・フレームは、少
なくとも三つの自由度、好適には、六つの自由度を持
つ、ガイドを持たないタイプのステージ・フレームであ
る。より詳細に説明すると、ステージ・フレームは、Ｙ
軸およびＸ軸沿いに、またＺ軸に関して拘束されない
し、より好適には、Ｚ軸沿いに、またＹ軸およびＸ軸に
関して拘束されない。

【００１２】本発明は、また、対象物を移動させる方
法、ステージ組立体の製造方法、露光装置の製造方法、
ウエハおよびデバイスの製造方法に関する。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の新規な特徴、本発明自身
およびその構造および動作の両方は、添付の説明を読み
ながら添付の図面を参照すれば、最もよく理解すること
ができるだろう。図面中、類似の部品には類似の参照番
号が付けてある。

【００１４】最初に、図１−図３について説明すると、
本発明の特徴を持つステージ組立体１０は、モノリシッ
ク・ステージ１２および装着フレーム１４を含む。ステ
ージ１２は、モノリシック・ステージ・フレーム１６を
含む。移動装置組立体１８は、ステージ・フレーム１６
を、装着フレーム１４および装着ベース２０（図１４に
示す）に対して、少なくとも三つの自由度で、より好適
には、六つの自由度で移動させる。制御システム２２
は、装着フレーム１４に対してステージ１２を正確に位
置決めするために移動装置組立体１８を制御する。

【００１５】ステージ・フレーム１６はモノリシックな
ので、移動装置組立体１８の移動装置の数は、比較対象
の粗調整ステージ−微調整ステージの組合せ（図示せ
ず）の移動装置の数より少ない。そのため、移動装置組
立体１８、および移動装置組立体１８用の制御システム
２２の設計が簡単になる。さらに、この設計により、移
動装置組立体１８は、より小さな熱しか発生しないし、
またより小さいエネルギーしか消費しない。

【００１６】さらに、モノリシック・ステージ・フレー
ム１６の剛性は、比較的高く、共振周波数は比較的高
く、サーボ帯域幅は比較的高い。ステージ１２のサーボ
帯域幅が比較的高いので、外力および小さな反力が、ス
テージ１２の位置に影響を与える恐れは小さい。そのた
め、ステージ１２をより正確に位置決めすることができ
る。

【００１７】ステージ組立体１０は、製造プロセスおよ
び／または検査プロセス中に、一つまたはそれ以上の対
象物２４を正確に位置決めする際に特に役に立つ。ステ
ージ組立体１０により、種々のタイプの対象物２４を位
置決めし、移動することができる。本明細書に記載する
実施形態の中のいくつかの場合、各対象物２４は、レチ
クル２６であり、ステージ組立体１０は、例えば、半導
体ウエハ（図１４に示す）のようなデバイス３０を製造
する際に、各レチクル２６を正確に位置決めするための
露光装置２８（図１４に示す）の一部として役に立つ。

【００１８】別の方法としては、図１２に示すように、
ステージ組立体１０を、製造中にウエハ３０を移動する
ために使用することができる。さらに、別の方法として
は、例えば、ステージ組立体１０を、レチクル製造中
に、レチクル２６を移動するために、電子顕微鏡（図示
せず）下の対象物、精密測定作業（図示せず）中の対象
物、または精密製造作業中の対象物２４を移動するため
に使用することができる。

【００１９】本明細書の図面の中のいくつかは、Ｘ軸、
Ｙ軸およびＺ軸を指定する座標システムを含む。座標シ
ステムは、単に参照のためのものであって、他のものを
使用することもできることを理解されたい。例えば、Ｘ
軸をＹ軸に切り換えることもできるし、および／または
ステージ組立体１０を回転することもできる。図に示す
実施形態の場合には、Ｘ軸は、ステージ１２の走査方向
を向いている。

【００２０】図面は、ステージ組立体１０の多数の他の
実施形態を示す。各実施形態の場合、ステージ組立体１
０は、少なくとも三つの運動度で、移動装置組立体１８
により移動するモノリシック・ステージ・フレーム１６
を含む。図示の実施形態の場合には、ステージ・フレー
ム１６は、少なくとも、移動装置組立体１８により、Ｘ
軸に沿って比較的大きな変位で移動し、Ｙ軸に沿って比
較的小さな変位で移動し、Ｚ軸（シータＺ）を中心にし
て比較的小さな変位で移動する。しかし、ステージ組立
体１０の設計、およびステージ１２の自由度および運動
度は変更することができる。例えば、ステージ組立体１
０を、移動装置組立体１８が、Ｚ軸に沿って比較的小さ
な変位で、Ｘ軸を中心にして比較的小さな変位で、およ
びＹ軸を中心にして比較的小さな変位でステージ・フレ
ーム１６を移動するように設計することもできる。

【００２１】図１−図３は、本発明の特徴を持つステー
ジ組立体１０の第一の実施形態を示す。この実施形態の
場合には、ステージ・フレーム１６は、フレーム底部３
２、フレーム頂部３４、フレームの第一の側面３６、フ
レームの第一の側面３６にほぼ対向するフレームの第二
の側面３８、フレームの前面４０、およびフレームの前
面４０にほぼ対向するフレームの後面４２を含む。ステ
ージ・フレーム１６は、（i）ほぼ長方形の本体部分４
４、（ii）フレームの第一の側面３６に沿って延びるほ
ぼ長方形の第一の側部４６、および（iii）フレームの
第二の側面３８に沿って延びるほぼ長方形の第二の側部
４８を含む。ステージ・フレーム１６は、また、フレー
ムの第一の側面３６とフレームの第二の側面３８の中
間、フレームの頂部３４とフレームの底面３２の中間、
およびフレームの前面４０とフレームの後面４２との間
を延びるステージの中心軸４９を含む。ステージ・フレ
ーム１６の重心５１は、フレームの前面４０とフレーム
の後面４２の中間のステージの中心軸４９上にある。

【００２２】ステージ・フレーム１６は、また、一つま
たはそれ以上のホルダー５０を含む。各ホルダー５０
は、例えば、レチクル２６のような、対象物２４の中の
一つをステージ１２に保持し固定する。図示の実施形態
の場合には、各ホルダー５０は、各側面に真空チャック
を備える長方形の開口部である。別の方法としては、例
えば、各ホルダー５０として、静電チャック、または他
のタイプのクランプを使用することもできる。ホルダー
５０の数は自由に変更することができる。例えば、図示
の実施形態の場合には、ステージ・フレーム１６は、間
隔をおいた二つのホルダー５０を含む。本明細書に記載
する独特の設計により、二つのレチクル２６（図１およ
び図２には一つしか図示していない）を保持している比
較的質量の小さいステージ１２を作ることができる。別
の方法としては、ステージ１２は、一つの対象物２４だ
けを固定するための一つのホルダー５０を含むことがで
きる。

【００２３】図１−図３のステージ・フレーム１６は、
必要な寸法に機械加工された単一の材料からできてい
る。ステージ・フレーム１６は、炭化シリコンのような
セラミック；アルミニウム、チタンまたは鋼鉄のような
金属；または合成材料を含む多数の材料から作ることが
できる。ステージ・フレーム１６は、好適には、材料の
単体でできているのが好ましいので、ステージ・フレー
ム１６は、比較的剛性が高く、比較的高いサーボ帯域幅
を持つ。

【００２４】装着フレーム１４は、装着ベース２０上に
固定され、ステージ・フレーム１６の付近で、移動装置
組立体１８の一部を保持する。装着フレーム１４は、図
１４に示すように、反動フレーム（リアクションフレー
ム）５２により、装着ベース２０に直接固定することも
できるし、または装着フレーム１４を装着ベース２０上
で反動質量体（リアクションマス；図示せず）に接続す
ることもできる。

【００２５】装着フレーム１４の設計は、ステージ組立
体１０の設計要件に適合するように自由に変えることが
できる。本明細書には、装着フレーム１４の多数の他の
設計も記載されている。図１−図３の実施形態の場合に
は、装着フレーム１４は、ステージ・フレーム１６の側
面３６，３８に対向し、間隔をおいて位置する第一のフ
レーム本体５４Ａおよび第二のフレーム本体５４Ｂを含
む。この実施形態の場合には、各フレーム本体５４Ａ，
５４Ｂは、ほぼＣ字形の断面を持ち、上部脚部５６Ａお
よび下部脚部５６Ｂを含む。

【００２６】移動装置組立体１８の設計は、ステージ１
２の移動要件に適合するように自由に変えることができ
る。図１−図３の実施形態の場合には、移動装置組立体
１８は、上部Ｘ移動装置５８Ａ、下部Ｘ移動装置５８
Ｂ、上部Ｙ移動装置６０Ａ、一組の下部Ｙ移動装置６０
Ｂ、一組の上部Ｚ移動装置６２Ａ、および下部Ｚ移動装
置６２Ｂを含む。移動装置５８Ａ，５８Ｂ，６０Ａ，６
０Ｂ，６２Ａ，６２Ｂは、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸に沿
って、またＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を中心にして、ステ
ージ・フレーム１６を移動させる。より詳細に説明する
と、この実施形態の場合には、（i）Ｘ移動装置５８
Ａ，５８Ｂは、Ｘ軸に沿って比較的大きな変位で、ステ
ージ・フレーム１６を移動させ、（ii）Ｙ移動装置６０
Ａ，６０Ｂは、Ｙ軸に沿ってまたＺ軸を中心にして、比
較的小さな変位で、ステージ・フレーム１６を移動さ
せ、（iii）Ｚ移動装置６２Ａ，６２Ｂは、Ｚ軸に沿っ
て、Ｘ軸を中心にして、およびＹ軸を中心にして、制限
された範囲内で、ステージ・フレーム１６を移動させ
る。別の方法としては、例えば、Ｘ移動装置５８Ａ，５
８Ｂを、Ｚ軸を中心にしてステージ・フレーム１６を移
動させるために使用することができる。さらに、別の方
法の場合、三つの自由度のステージ１２用の移動装置組
立体１８は、Ｘ移動装置５８Ａ，５８ＢおよびＹ移動装
置６０Ａ，６０Ｂだけを使用する。

【００２７】各移動装置５８Ａ，５８Ｂ，６０Ａ，６０
Ｂ，６２Ａ，６２Ｂの設計は、ステージ組立体１０の運
動要件に適合するように、自由に変更することができ
る。本明細書に記載するように、各Ｘ移動装置５８Ａ，
５８Ｂは、Ｘステージ部材６４およびＸステージ部材６
４と相互に作用する、隣接するＸベース部材６６を含
む。各Ｙ移動装置６０Ａ，６０Ｂは、Ｙステージ部材６
８、およびＹステージ部材６８と相互に作用する、隣接
するＹベース部材７０を含む。各Ｚ移動装置６２Ａ，６
２Ｂは、Ｚステージ部材７２、およびＺステージ部材７
２と相互に作用する、隣接するＺベース部材７４を含
む。

【００２８】各移動装置５８Ａ，５８Ｂ，６０Ａ，６０
Ｂ，６２Ａ，６２Ｂのステージ部材６４，６８，７２
は、ステージ・フレーム１６に固定され、ステージ・フ
レーム１６と共に移動し、ステージ１２の一部を形成す
る。反対に、各移動装置５８Ａ，５８Ｂ，６０Ａ，６０
Ｂ，６２Ａ，６２Ｂのベース部材６６，７０，７４は、
装着フレーム１４に固定されている。

【００２９】総じて、本明細書に記載する各実施形態の
場合には、ステージ部材６４，６８，７２は、各移動装
置５８Ａ，５８Ｂ，６０Ａ，６０Ｂ，６２Ａ，６２Ｂ
の、対応するベース部材６６，７０，７４に対して移動
する。さらに、ステージ部材６４，６８，７２と、各移
動装置５８Ａ，５８Ｂ，６０Ａ，６０Ｂ，６２Ａ，６２
Ｂの、対応するベース部材６６，７０，７４との間には
ギャップ７６（図３）が存在する。通常、ギャップ７６
は、約１〜５ミリである。しかし、特定の移動装置５８
Ａ，５８Ｂ，６０Ａ，６０Ｂ，６２Ａ，６２Ｂの設計に
よっては、ギャップ７６をもっと広くすることもできる
し、狭くすることもできる。

【００３０】さらに、各実施形態の場合には、各移動装
置５８Ａ，５８Ｂ，６０Ａ，６０Ｂ，６２Ａ，６２Ｂ
の、部材６４，６６，６８，７０，７２，７４の中の一
つは、一つまたはそれ以上のマグネット・アレー７８を
含み、各移動装置５８Ａ，５８Ｂ，６０Ａ，６０Ｂ，６
２Ａ，６２Ｂの、他の部材６４，６６，６８，７０，７
２，７４は、一つまたはそれ以上の導体アレー８０を含
む。

【００３１】各マグネット・アレー７８は、一つまたは
それ以上のマグネット８２を含む。各マグネット・アレ
ー７８の設計、および各マグネット・アレー７８内のマ
グネット８２の数は、移動装置５８Ａ，５８Ｂ，６０
Ａ，６０Ｂ，６２Ａ，６２Ｂの設計要件に適合するよう
に変えることができる。マグネット８２の向きは、図面
中に、Ｓ極からＮ極の方を向いている矢印で示す。本明
細書に記載する実施形態の場合には、各マグネット８２
は、ほぼ長方形である。しかし、各マグネット８２の形
は変えることができる。

【００３２】各導体アレー８０は、一つまたはそれ以上
の導体８４を含む。各導体アレー８０の設計、および各
導体アレー８０内の導体８４の数は、移動装置５８Ａ，
５８Ｂ，６０Ａ，６０Ｂ，６２Ａ，６２Ｂの設計要件に
適合するように変えることができる。各導体８４は、銅
のような金属、または超伝導体のような電流を流すこと
ができ、磁界を発生することができる任意の物質または
材料から作ることができる。本明細書に記載する実施形
態の場合には、各導体８４は、ほぼ環状のコイルであ
る。各コイルは、通常、エポキシで封入された複数の電
気ワイヤを含む。

【００３３】電流（図示せず）は、制御システム２２に
より、各導体アレー８０内の各導体８４に個別に供給さ
れる。各導体８４内の電流は、マグネット・アレー７８
内の一つまたはそれ以上のマグネット８２が発生した磁
界（図示せず）と相互に作用する。それにより、導体８
４と、装着フレーム１４に対して、ステージ１２を移動
するために使用することができるマグネット８２との間
に力（ローレンツ力）が発生する。

【００３４】より詳細に説明すると、各Ｘ移動装置５８
Ａ，５８ＢのＸステージ部材６４およびＸベース部材６
６は相互に作用して、Ｘ軸に沿って、装着フレーム１４
に対してステージ・フレーム１６を選択的に移動する。
図１−図３の実施形態の場合には、各Ｘ移動装置５８
Ａ，５８Ｂは、リニアモータである。各Ｘ移動装置５８
Ａ，５８Ｂ用のＸステージ部材６４は、ステージ・フレ
ーム１６に固定され、このステージ・フレーム１６の全
長に沿って延び、各Ｘ移動装置５８Ａ，５８Ｂ用のＸベ
ース部材６６は、フレーム本体５４Ａ，５４Ｂの一方の
脚部５６Ａ，５６Ｂの一方に固定され、この脚部の全長
に沿って延びる。より詳細に説明すると、上部Ｘ移動装
置５８Ａの場合には、（i）Ｘステージ部材６４は、フ
レームの第二の側部４８、およびフレームの第二の側面
３８付近のステージ・フレーム１６のフレーム頂部３４
に固定され、それに沿って延びる。（ii）Ｘベース部材
６６は、第二のフレーム本体５４Ｂの上部脚部５６Ａに
固定され、それに沿って延びる。下部Ｘ移動装置５８Ｂ
の場合には、（i）Ｘステージ部材６４は、第一の側部
４６、およびフレームの第一の側面３６付近のステージ
・フレーム１６のフレーム底部３２に固定され、それに
沿って延びる。（ii）Ｘベース部材６６は、第一のフレ
ーム本体５４Ａの下部脚部５６Ｂに固定され、それに沿
って延びる。

【００３５】これらの実施形態の場合には、各Ｘ移動装
置５８Ａ，５８ＢのＸステージ部材６４は、間隔を置い
て位置する複数の導体８４を持つ導体アレー８０を含
み、一方、各Ｘ移動装置５８Ａ，５８ＢのＸベース部材
６６は、複数のマグネット８２を含むマグネット・アレ
ー７８を含む。図４に、各Ｘ移動装置５８Ａ，５８Ｂ
の、Ｘベース部材６６用の適当なマグネット・アレー７
８を示す。別の方法としては、例えば、Ｘベース部材
は、導体アレーを含むことができ、Ｘステージ部材は、
マグネット・アレーを含むことができる。さらに、別の
方法としては、上部Ｘ移動装置５８Ａを第一の側部４６
に移動させることができ、下部Ｘ移動装置５８Ｂを第二
側部４８に移動させることができる。

【００３６】この設計により、Ｘ移動装置５８Ａ，５８
Ｂは、Ｘ軸に沿って、ステージ・フレーム１６、および
一つまたはそれ以上の対象物２４の位置に対して、比較
的大きな変位調整をする。Ｘ軸に沿ったステージ１２の
必要なストロークは、ステージ１２が保持する対象物２
４の数およびステージ組立体１０の使用方法により異な
る。より詳細に説明すると、露光装置２８の場合には、
通常、Ｘ軸沿いのＸ移動装置５８Ａ，５８Ｂのストロー
クは、対象物２４の数が増大するにつれて、増大させな
ければならない。一つのレチクル２６を移動させるステ
ージ組立体１０のＸ軸沿いの適当なストロークは約２５
０〜３５０ミリであり、一方、二つのレチクル２６の適
当なストロークは約４５０〜５５０ミリである。

【００３７】Ｘ移動装置５８Ａ，５８Ｂは、Ｚ軸を中心
にするトルク、またはＹ軸沿いの力を最低限度まで少な
くするか、完全に除去するために一意に位置決めされ
る。より詳細に説明すると、Ｘ移動装置５８Ａ，５８Ｂ
は、ステージの中心軸４９および重心５１に対して正反
対に対向している。上記の他の方法により、各Ｘ移動装
置５８Ａ，５８Ｂは、重心５１およびステージの中心軸
４９からＸ軸およびＺ軸に沿って同じ距離だけ離れてい
る。この設計により、Ｘ移動装置５８Ａ，５８Ｂは、Ｙ
軸を中心にして有意のトルクを発生しないし、Ｙ軸に沿
って有意な力を発生しない。この機能により、Ｚ移動装
置６２Ａ，６２Ｂは、Ｙ軸を中心とするステージ・フレ
ーム１６の運動をよりよく制御することができ、Ｙ移動
装置６０Ａ，６０Ｂは、Ｙ軸に沿ったステージ・フレー
ム１６の運動をよりよく制御することができる。さら
に、この設計のおかげで、より小型で軽量のＺ移動装置
６２Ａ，６２Ｂ、およびＹ移動装置６０Ａ，６０Ｂを使
用することができる。より小型の移動装置６０Ａ，６０
Ｂ，６２Ａ，６２Ｂは熱の発生量が少なく、エネルギー
の消費が少ない。

【００３８】Ｙ移動装置６０Ａ，６０Ｂは、装着フレー
ム１４に対して、Ｙ軸沿いにまたＺ軸を中心にしてステ
ージ・フレーム１６を選択的に移動させる。上記の他の
方法で、Ｙ移動装置６０Ａ，６０Ｂは、Ｙ軸沿いに、ま
たＺ軸を中心にして、ステージ・フレーム１６、および
一つまたはそれ以上の対象物２４の位置に対して比較的
少ない調整を行う。Ｙ移動装置６０Ａ，６０Ｂの必要な
ストロークは、ステージ組立体１０の使用方法により変
化する。一つのレチクル２６を移動させる露光装置２８
用のステージ組立体１０に対するＹ軸沿いの適当なスト
ロークは、約１〜５ミリである。

【００３９】図１−図３の実施形態の場合には、各Ｙ移
動装置６０Ａ，６０Ｂは、通常、ボイス・コイル・アク
チュエータと呼ばれるアクチュエータである。各Ｙ移動
装置６０Ａ，６０Ｂ用のＹステージ部材６８は、ステー
ジ・フレーム１６に固定され、各アクチュエータ用のＹ
ベース部材７０は、フレーム本体５４Ａ，５４Ｂの中の
一方の脚部５６Ａ，５６Ｂの中の一方に固定される。よ
り詳細に説明すると、上部Ｙ移動装置６０ＡのＹステー
ジ部材６８は、フレームの前面４０とフレームの後面４
２との間のフレームの第一の側面３６付近のステージ・
フレーム１６の第一の側部４６およびフレームの頂面３
４に固定される。Ｙ移動装置６０Ａ用のＹベース部材７
０は、第一のフレーム本体５４Ａの上部脚部５６Ａに固
定される。上部Ｙ移動装置６０用のＹベース部材７０
は、第一のフレーム本体５４Ａの上部脚部５６Ａに固定
される。各下部Ｙ移動装置６０Ｂは、第二の側部４８お
よびフレームの第二の側面３８付近のステージ・フレー
ム１６のフレーム底部３２に固定されているＹステージ
部材６８を含む。下部Ｙ移動装置６０Ｂの一方のための
Ｙステージ部材６８の一方は、フレームの前面４０の近
くに位置していて、他方の下部Ｙ移動装置６０Ｂ用の他
方のＹステージ部材６８は、フレームの後面４２の近く
に位置する。さらに、図１−図３の実施形態の場合に
は、二つの下部Ｙ移動装置６０Ｂは、第二のフレーム本
体５４Ｂの下部脚部５６Ｂに沿って延び、この脚部に固
定されている一つのＹベース部材７０を含む。

【００４０】図示の実施形態の場合には、各Ｙ移動装置
６０Ａ，６０ＢのＹステージ部材６８は、一本の導体８
４を持つ導体アレー８０を含み、一方、各Ｙ移動装置６
０Ａ，６０ＢのＹベース部材７０は、一組のマグネット
８２を持つマグネット・アレー７８を含む。図５に、Ｙ
ベース部材７０用の適当なマグネット・アレー７８を示
す。別の方法としては、Ｙベース部材は、導体アレーを
含み、Ｙステージ部材は、マグネット・アレーを含むこ
とができる。さらに、別の方法としては、移動装置組立
体１８は、二つの上部Ｙ移動装置および一つの下部Ｙ移
動装置を含むことができる。

【００４１】ある実施形態の場合には、プレート８６
が、Ｙステージ部材６８付近の磁力線をまっすぐにする
ために、各Ｙステージ部材６８の導体アレーの背後に位
置する。適当なプレート８６は、鉄のような磁性材料か
ら作られる。

【００４２】Ｙ移動装置６０Ａ，６０Ｂは、Ｙ軸を中心
とするトルク、またはＸ軸を中心とするトルクを最小限
度まで低減するか、完全に除去するように一意に位置決
めされる。より詳細に説明すると、上部Ｙ移動装置６０
Ａ、および下部Ｙ移動装置６０Ｂは、ステージの中心軸
４９および重心５１に対して、正反対に対向している。
すなわち、各Ｙ移動装置６０Ａ，６０Ｂは、ステージの
中心軸４９からＸ軸およびＺ軸に沿って同じ距離だけ離
れている。この設計により、Ｙ移動装置６０Ａ，６０Ｂ
は、Ｙ軸を中心にして有意なトルクを発生しないし、Ｘ
軸を中心にして有意なトルクを発生しない。この機能に
より、Ｚ移動装置６２Ａ，６２Ｂは、Ｘ軸およびＹ軸を
中心とするステージ１２の運動をよりよく制御すること
ができ、Ｘ移動装置５８Ａ，５８Ｂは、Ｘ軸に沿ったス
テージ１２の運動をよりよく制御することができる。さ
らに、この設計のおかげで、より小型で軽量のＺ移動装
置６２Ａ，６２Ｂ、およびＸ移動装置５８Ａ，５８Ｂを
使用することができる。より小型でより軽量の移動装置
５８Ａ，５８Ｂ，６２Ａ，６２Ｂは、熱の発生量が少な
く、エネルギーの消費が少ない。

【００４３】Ｚ移動装置６２Ａ，６２Ｂは、装着フレー
ム１４に対して、Ｚ軸沿いに、またＸ軸およびＹ軸を中
心にして、ステージ１２および一つまたはそれ以上の対
象物２４の位置に対して、比較的少ない調整を行う。図
１−図３の実施形態の場合には、各Ｚ移動装置６２Ａ，
６２Ｂは、Ｙ移動装置６０Ａ，６０Ｂ用に使用したアク
チュエータとは若干異なるアクチュエータである。各Ｚ
移動装置６２Ａ，６２Ｂ用のＺステージ部材７２は、ス
テージ・フレーム１６に固定され、各アクチュエータ用
のＺベース部材７４は、フレーム本体５４Ａ，５４Ｂの
一方の脚部５６Ａ，５６Ｂの一方に固定される。

【００４４】より詳細に説明すると、各上部Ｚ移動装置
６２Ａは、第一の側部４６およびフレームの第一の側面
３６付近のフレーム頂部３４に固定されているＺステー
ジ部材７２を含む。上部Ｚ移動装置６２Ａの一方用のＺ
ステージ部材７２の一方は、フレームの前面４０付近に
位置し、他方の上部Ｚ移動装置６２Ａ用他方のＺステー
ジ部材６８は、フレームの後面４２付近に位置する。す
なわち、上部Ｙ移動装置６０Ａ用のＹステージ部材６８
は、上部Ｚ移動装置６２Ａ用のＺステージ部材６８の間
に位置する。さらに、図１−図３の実施形態の場合に
は、二つの上部Ｚ移動装置６２Ａは、第一のフレーム本
体５４Ａの上部脚部５６Ａに沿って延びていて、この脚
部に固定されている一つのＺベース部材７２を含む。

【００４５】下部Ｚ移動装置６２Ｂ用のＺステージ部材
７２は、第二の側部４８と、フレームの前面４０および
フレームの後面４２の間のフレームの第二の側面３８付
近のステージ・フレーム１６のフレーム底部３２とに固
定されている。下部Ｚ移動装置６２Ｂ用のＺステージ部
材７２は、下部Ｙ移動装置６０Ｂ用のＹステージ部材６
８の間に位置する。下部Ｚ移動装置６２Ｂ用のＺベース
部材７４は、第二のフレーム本体５４Ｂの下部脚部５６
Ｂに固定されていて、この脚部に沿って延びる。

【００４６】図１−図３の実施形態の場合には、各Ｚ移
動装置６２Ａ，６２ＢのＺステージ部材７２は、一組の
隣接する導体８４を持つ導体アレー８０を含み、一方、
Ｚベース部材７４は、一組のマグネット８２を含むマグ
ネット・アレー７８を含む。図５に、Ｚベース部材７４
用の適当なマグネット・アレー７８を示す。上部Ｙ移動
装置６０ＡのＹベース部材７０、および上部Ｚ移動装置
６２Ａ用のＺベース部材７４に対して、同じマグネット
・アレー７８が使用されていることに留意されたい。同
様に、下部Ｙ移動装置６０ＢのＹベース部材７０、およ
び下部Ｚ移動装置６２Ｂ用のＺベース部材７４に対して
も、同じマグネット・アレー７８が使用されている。別
の方法としては、Ｚ移動装置が、Ｚベース部材が、導体
アレーを含み、Ｚステージ部材が、マグネット・アレー
を含むように設計することができる。さらに、同様に、
例えば、移動装置組立体１８は、二つの下部Ｚ移動装置
と一つの上部Ｚ移動装置を含むこともできる。

【００４７】重要なことは、図１−図３の設計の場合に
は、Ｚステージ部材７２の一組の隣接する導体８４は、
Ｙステージ部材６８の一本の導体８４からずれているこ
とである。その結果、Ｚステージ部材７２の隣接する導
体８４は、Ｙステージ部材６８の導体８４とは、異なる
角度で、マグネット・アレー７８が発生する磁束と相互
に作用する。この設計により、Ｚ移動装置６２Ａ，６２
Ｂは、Ｚ軸に沿って、またＹ軸を中心にして、またＸ軸
を中心にして力を発生することができ、一方、Ｙ移動装
置は、Ｙ軸に沿って、またＺ軸を中心にして力を発生す
ることができる。

【００４８】各Ｚ移動装置６２Ａ，６２Ｂの必要なスト
ロークは、ステージ組立体１０の使用方法により異な
る。一つのレチクル２６を移動させる露光装置用の、ス
テージ組立体１０に対する各Ｚ移動装置６２Ａ，６２Ｂ
の適当なストロークは、約０．１〜０．３ミリである。

【００４９】移動装置組立体１８の、移動装置５８Ａ，
５８Ｂ，６０Ａ，６０Ｂ，６２Ａ，６２Ｂは、ステージ
１２の周囲に一意に配置されることに留意されたい。よ
り詳細に説明すると、上部Ｘ移動装置５８Ａは、下部Ｙ
移動装置６０Ｂ、および下部Ｚ移動装置６２Ｂの真上に
位置する。若干類似しているが、上部Ｙ移動装置６０Ａ
および上部Ｚ移動装置６２Ａは、下部Ｘ移動装置５８Ｂ
の真上に位置する。

【００５０】制御システム２２は、Ｘ移動装置５８Ａ，
５８Ｂ、Ｙ移動装置６０Ａ，６０Ｂ、およびＺ移動装置
６２Ａ，６２Ｂが、装着フレーム１４に対して、ステー
ジ１２を正確に移動させるように制御する。図１−図３
の実施形態の場合には、制御システム２２は、Ｘ軸沿い
のステージ１２の運動を制御するために、各Ｘ移動装置
５８Ａ，５８Ｂ用のＸステージ部材６４に電流を流し、
制御する。同様に、制御システム２２は、Ｙ軸沿いのお
よびＺ軸を中心とするステージ１２の運動を制御するた
めに、各Ｙ移動装置６０Ａ，６０Ｂ用のＹステージ部材
６８に電流を流し、制御する。最後に、制御システム２
２は、Ｘ軸およびＹ軸を中心とし、Ｚ軸に沿ったステー
ジ１２の運動を制御するために、各Ｚ移動装置６２Ａ，
６２Ｂ用のＺステージ部材７２に電流を流し、制御す
る。

【００５１】図１−図３のステージ１２は、六つの自由
度で運動することができることに留意されたい。より詳
細に説明すると、ステージ１２は、ガイドを持たない
で、（i）Ｙ軸、Ｘ軸およびＺ軸沿いに、（ii）Ｙ軸、
Ｘ軸およびＺ軸を中心にして、運動が制限されていな
い。この設計により、制御システム２２は、Ｘ軸、Ｙ軸
およびＺ軸沿いに、またＹ軸、Ｘ軸およびＺ軸を中心に
して、ステージ１２を位置決めするために、移動装置組
立体１８を制御する。そうすることにより、ステージ１
２をより正確に位置決めすることができ、ステージ組立
体１０の性能をさらに向上することができる。別の方法
としては、ステージ１２を三つの自由度だけで移動する
ように設計することができる。この設計の場合には、Ｚ
移動装置は必要ではない。何故なら、ステージ１２はＺ
軸に沿って、またＸ軸を中心にして、またＹ軸を中心に
して自由に運動できないからである。

【００５２】ステージ１２は、多数の他の方法により、
装着フレーム１４から間隔を置いて支持することができ
る。例えば、図１−図３の実施形態の場合には、ステー
ジ１２は、装着フレーム１４から間隔を置いて、移動装
置５８Ａ，５８Ｂ，６０Ａ，６０Ｂ，６２Ａ，６２Ｂに
より支持される。この支持方法は、通常、磁気タイプ・
ベアリングと呼ばれ、装着フレーム１４に対して、ステ
ージ１２を六つの自由度で動かすことができる。この設
計により、Ｚ移動装置６２Ａ，６２Ｂは、装着フレーム
１２から間隔を置いてステージ１２を支持する。さら
に、この設計により、Ｚ移動装置６２Ａ，６２Ｂは、Ｚ
軸に沿って、またＸ軸を中心にして、またＹ軸を中心に
して、装着フレーム１４に対してステージ１２の位置を
調整することができる。

【００５３】図３について説明すると、ステージ１２を
上昇させるために、ステージ１２に、（極細線で示す）
一組の磁気部材８８を追加することができる。図３の設
計の場合、磁気部材８８の中の一つは、各側部４６，４
８内に位置する。各磁気部材８８は、磁気材料からでき
ている。この設計により、磁気部材８８は、その間で、
ステージ・フレーム１６を支持し、バランスを取るため
に、上部移動装置５８Ａ，６０Ａ，６２Ａの磁気アレー
７８、および下部移動装置５８Ｂ，６０Ｂ，６２Ｂの磁
気アレー７８と相互に作用する。

【００５４】重要なことは、上部移動装置５８Ａ，６０
Ａ，６２Ａのマグネット８２の間のギャップ７６、およ
び下部移動装置５８Ｂ，６０Ｂ，６２Ｂのマグネット８
２の間のギャップ７６を、ステージ・フレーム１６内の
磁気部材８８の位置を修正することにより修正すること
ができることである。本明細書に記載する設計により、
ステージ１２の重量にほぼ等しい上向きの力を供給する
ために、磁気部材８８と上部移動装置５８Ａ，６０Ａ，
６２Ａのマグネット８２との間の距離が、磁気部材８８
と、下部移動装置５８Ｂ，６０Ｂ，６２Ｂのマグネット
８２との間の距離より長くなる。

【００５５】好適には、磁気部材８８は、ステージ１２
の重量のバランスをとり、ステージ１２がほどよいバラ
ンスで浮揚することができるように、位置させることが
好ましい。この設計により、ステージ・フレーム１６を
支持するための、Ｚ移動装置６２Ａ，６２Ｂが必要なく
なり、Ｚ移動装置６２Ａ，６２Ｂは、Ｚ軸に沿って、ま
たＹ軸を中心にして、またＸ軸を中心にしてステージ・
フレーム１６を位置決めする目的で、若干の調整を行う
ために使用されるだけである。その結果、より小型のＺ
移動装置６２Ａ，６２Ｂを使用することができ、Ｚ移動
装置６２Ａ，６２Ｂのエネルギー消費量が少なくなり、
Ｚ移動装置６２Ａ，６２Ｂが発生する熱が少なくなる。

【００５６】別の方法としては、例えば、ステージ１２
を、流体ベアリングにより、装着フレーム１４から間隔
を置いて支持することができる。図６は、流体ベアリン
グで支持されているステージ１２のある実施形態であ
る。より詳細に説明すると、この設計の場合、各フレー
ム本体５４Ａ，５４Ｂの各脚部５６Ａ，５６Ｂは、各脚
部５６Ａ，５６Ｂの全長に沿って延びるベアリング・ブ
ロック９０を含む。各ベアリング・ブロック９０は、ス
テージ１２に隣接して位置するベアリング面９２を含
む。ステージ１２は、複数の間隔を置いて位置する流体
出口（図示せず）を含む。加圧流体（図示せず）が、ベ
アリング・ブロック９０とステージ１２との間に、流体
ベアリングを形成するために、各ベアリング・ブロック
９０のベアリング面９２に通じる流体出口から放出され
る。流体ベアリングは、装着フレーム１４に対して、Ｚ
軸に沿って間隔を置いてステージ１２を維持し、装着フ
レーム１４に対して、ステージ１２が、Ｘ軸およびＹ軸
に沿って、またＺ軸を中心にして運動できるようにす
る。

【００５７】図７は、ステージ組立体１０内で使用する
流体ベアリングの他の実施形態である。この実施形態の
場合には、ステージ組立体１０は、運動中、ステージ１
２を支持するステージ・ベース９４を含む。ステージ・
ベース９４の設計は、ステージ組立体１０の設計要件に
適合するように変更することができる。図７の実施形態
の場合には、ステージ・ベース９４は、平らな上面９６
と、間隔を置いて位置する下面９８とを含む。この設計
の場合には、ステージ・フレーム１６のフレーム底部３
２は、複数の間隔を置いて位置する流体出口（図示せ
ず）と、複数の間隔を置いて位置する流体入口（図示せ
ず）を含む。加圧流体（図示せず）は、ステージ・ベー
ス９４の上面９６に通じる流体出口から放出され、ステ
ージ１２とステージ・ベース９４との間に真空予圧型の
流体ベアリングを形成するために、流体入口内に真空が
導入される。真空予圧型の流体ベアリングは、ステージ
・ベース１２に対して、ステージ１２をＺ軸に沿って間
隔を置いて維持し、ステージ・ベース９４に対して、ス
テージ１２が、Ｘ軸およびＹ軸に沿って、またＺ軸を中
心にして運動できるようにする。

【００５８】図８は、ステージ組立体１０の他の実施形
態を示す図である。この実施形態の場合には、（i）ス
テージ・フレーム１６の各側部４６，４８は、ほぼ
「Ｃ」字形をしていて、上部ビーム１００Ａおよび下部
ビーム１００Ｂを含み、（ii）各フレーム本体５４Ａ，
５４Ｂは、ほぼ「Ｅ」字形をしていて、上部脚部５６Ａ
および下部脚部５６Ｂの間に位置する中間脚部５６Ｃを
含む。図８の実施形態の場合には、各ステージ部材６
４，６８，７２は、一組の間隔を置いて位置するベース
部材６６，７０，７４の間に位置する。より詳細に説明
すると、各Ｘステージ部材６４は、一組のＸベース部材
６６の間に位置し、各Ｙステージ部材６８は、一組のＹ
ベース部材７０の間に位置し、各Ｚステージ部材７２
は、一組のＺベース部材７４の間に位置する。図８の場
合、ステージ部材６４，６８，７２は、導体アレー８０
であり、ベース部材６６，７０，７４は、マグネット・
アレー７８である。別の方法としては、ステージ組立体
を、ステージ部材がマグネット・アレーを含むように、
また、ベース部材が導体アレーを含むように設計するこ
とができる。

【００５９】図９は、ステージ組立体１０の他の実施形
態を示す図である。この実施形態の場合には、（i）ス
テージ・フレーム１６の各側部４６，４８は、ほぼ
「Ｅ」字形をしていて、上部ビーム１００Ａおよび下部
ビーム１００Ｂの間に位置する中間ビーム１００Ｃを含
み、（ii）各フレーム本体５４Ａ，５４Ｂは、ほぼ
「Ｃ」字形をしていて、上部脚部５６Ａおよび下部脚部
５６Ｂを含む。この設計により、各ベース部材６６，７
０，７４は、一組の間隔を置いて位置するステージ部材
６４，６８，７２の間に位置する。より詳細に説明する
と、各Ｘベース部材６６は、一組のＸステージ部材６４
の間に位置し、各Ｙベース部材７０は、一組のＹステー
ジ部材６８の間に位置し、各Ｚベース部材７４は、一組
のＺステージ部材７２の間に位置する。

【００６０】図９の場合、ステージ部材６４，６８，７
２は、導体８４であり、ベース部材６６，７０，７４
は、マグネット８２である。しかし、図９のステージ組
立体を、ステージ部材がマグネット８２を含むように、
また、ベース部材が導体８４を含むように設計すること
ができる。

【００６１】図１０（ａ）−図１０（ｃ）は、本発明の
さらに他の実施形態である。より詳細に説明すると、図
１０（ａ）は、ステージ組立体１０の分解斜視図であ
り、図１０（ｂ）は、ステージ１２の上部の分解斜視図
であり、図１０（ｃ）は、ステージ１２の下部の分解斜
視図である。

【００６２】この実施形態の装着フレーム１４および移
動装置組立体１８は、図１−図３に示す上記の実施形態
に類似している。しかし、ステージ１２は、図１−図３
のものとは異なる。より詳細に説明すると、図１０
（ｂ）および図１０（ｃ）に示すように、ステージ１２
は、長方形で中空のステージ・フレーム１６を含む。よ
り詳細に説明すると、ステージ・フレーム１６は、上部
１０２と、下部１０４、第一の移動装置支持体１０６
と、第二の移動装置支持体１０８とを含む。上部１０２
は、ほぼ平らな頂部１１０と、第一の側壁部１１２と、
第二の側壁部１１４と、前部側壁部１１６、後部側壁部
１１８とを含む。各側壁部１１２，１１４，１１６，１
１８は平らな壁部である。側壁部１１２，１１４，１１
６，１１８は、協力して、平らな頂部１１０から一端が
突出して下向きに延びる長方形のチューブ形の構造体を
形成する。

【００６３】上部１０２は、また、一組の間隔を置いて
位置する平らな中間壁部１２０、および一組の長方形の
チャネル１２２を含む。中間壁部１２０は、第一の側壁
部１１２および第二の側壁部１１４の間を頂部１１０か
ら下方に延びる。より詳細に説明すると、中間壁部１１
２の中の一つは、第一の側壁部１１２とチャネル１２２
との間に位置していて、他の中間壁部１２０は、第二の
側壁部１１４とチャネル１２２との間に位置する。各チ
ャネル１２２は、ステージ・フレーム１６を通って延び
ていて、対象物２４（図１０（ａ）−図１０（ｃ）には
図示していない）を保持するために、真空チャック、静
電チャックまたはある種の他のタイプのクランプのよう
なホルダー（図示せず）を含む。

【００６４】下部１０４は、ほぼ平らな形をしていて、
チャネル１２２用の一組の間隔を置いて位置する開口部
を含む。下部１０４は、中空で、長方形のステージ・フ
レーム１６を形成するために、側壁部１１２，１１４，
１１６，１１８の底部、中間壁部１２０およびチャネル
１２２に固定されている。

【００６５】移動装置支持体１０６，１０８は、ステー
ジ・フレーム１６に、移動装置５８Ａ，５８Ｂ，６０
Ａ，６０Ｂ，６２Ａ，６２Ｂのステージ部材６４，６
８，７２を支持し、装着を容易にする。図１０（ｂ）お
よび図１０（ｃ）の実施形態の場合には、各移動装置支
持体１０６，１０８は、長方形のチューブの形をしてい
て、上部装着面１２６および下部装着面１２８を含む。
第一の移動装置支持体１０６は、（i）頂部１１０と下
部１０４の間に、（ii）第一の側壁部１１２と中間壁部
１２０の中の一つの間に位置している。第二の移動装置
支持体１０８は、（i）頂部１１０と下部１０４の間
に、（ii）第二の側壁部１１４と中間壁部１２０の中の
一つの間に位置している。

【００６６】図１０（ｂ）−図１０（ｃ）に示すよう
に、移動装置５８Ａ，５８Ｂ，６０Ａ，６０Ｂ，６２
Ａ，６２Ｂのステージ部材６４，６８，７２は、図１−
図３に示すのと類似のレイアウトで、移動装置支持体１
０６，１０８に固定することができる。より詳細に説明
すると、（i）一組の間隔を置いて位置するＺステージ
部材７２およびＹステージ部材６８は、第一の移動装置
支持体１０６の上部装着面１２６に固定され、（ii）Ｘ
ステージ部材６４は、第一の移動装置支持体１０６の下
部装着面１２８に固定され、（iii）Ｘステージ部材６
４は、第二の移動装置支持体１０８の上部装着面１２６
に固定され、一つのＺステージ部材７２と、一組の間隔
を置いて位置するＹステージ部材６８は、第二の移動装
置支持体１０８の下部装着面１２８に固定される。この
設計により、移動装置組立体１８は、Ｘ軸に沿って比較
的大きな変位で、Ｙ軸に沿って制限された変位で、また
Ｚ軸（シータＺ）を中心にして制限された変位でステー
ジ１２を移動させることができる。

【００６７】ステージ・フレーム１６が中空であるの
で、結果として得られるステージ・フレーム１６は、比
較的軽量で、強度が大きく、機械的な共振周波数が高
く、そのためサーボ帯域幅が高くなる。ステージ・フレ
ーム１６の質量が小さいので、より小型の移動装置５８
Ａ，５８Ｂ，６０Ａ，６０Ｂ，６２Ａ，６２Ｂは、ステ
ージ・フレーム１６を移動させるために使用することが
できる。より小型の移動装置５８Ａ，５８Ｂ，６０Ａ，
６０Ｂ，６２Ａ，６２Ｂは、熱の発生量が少なく、消費
エネルギーが小さい。ステージ１２のサーボ帯域幅が高
いので、外力および小さな反力が、ステージ１２の位置
に影響を与える可能性は低い。それにより、ステージ１
２の位置決めをより正確に行うことができる。

【００６８】さらに、本発明は、移動装置５８Ａ，５８
Ｂ，６０Ａ，６０Ｂ，６２Ａ，６２Ｂ内で導体８４を冷
却するために、循環システム１０００（図１０（ａ）に
示す）を含むことができる。より詳細に説明すると、循
環システム１０００は、導体８４付近で流体１００２を
強制的に循環させるか流動させる。循環システム１００
０の設計は、導体８４の冷却要件に適合するように変え
ることができる。例えば、図１０（ａ）−１０（ｃ）の
実施形態の場合には、循環システム１０００は、導体８
４を冷却するために、第一の側壁部１１２と中間壁部１
２０との間、および第二の側壁部１１４と中間壁部１２
０との間で、流体１００２を強制的に循環させるか流動
させる。この実施形態の場合には、循環システム１００
０は、（i）流体１００２を収容するためのタンク１０
０４、（ii）流体１００２を冷却するための熱交換器１
００６、すなわち、冷却ユニット、（iv）ステージ・フ
レーム１６を熱交換器に接続する出口パイプ１００８、
（v）流体ポンプ１０１０、（vi）流体１００２を流体
ポンプ１０１０からステージ・フレーム１６に移すため
の入口パイプ１０１２を含む。

【００６９】導体８４の温度を正確に制御するために、
温度、流量および流体１００２のタイプが選択され、制
御される。図の実施形態の場合には、流体温度は、好適
には、約２０〜２５℃の間に維持することが好ましく、
流量は、１分当り約１〜５リットルの範囲に維持するこ
とが好ましい。適当な流体１００２としては、ミネソタ
州ミネアポリス所在の３Ｍ社が製造しているフロリナー
ト・タイプＦＣ−７７がある。好適には、流体１００２
の流量および温度は、ステージ・フレーム１６の外表面
を予め定めた温度に維持するように制御することが好ま
しい。ステージ・フレーム１６の外表面温度を制御する
ことにより、導体８４から周囲の環境に伝わる熱を最低
限度まで低減するか、全く除去することができる。

【００７０】図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、ステ
ージ組立体１０のさらに他の実施形態を示す図である。
この実施形態の場合には、ステージ・フレーム１６、Ｘ
移動装置５８Ａ，５８Ｂおよび装着フレーム１４は、図
１−図３のものに類似している。しかし、この実施形態
は、図１−図３のＹ移動装置およびＺ移動装置の代わり
に、一組の上部ＹＺ移動装置１３０Ａおよび一組の下部
ＹＺ移動装置１３０Ｂを含む。ＹＺ移動装置１３０Ａ，
１３０Ｂは、協力して、Ｙ軸およびＺ軸に沿って、また
Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を中心にして、ステージ・フレー
ム１６を選択的に移動させる。

【００７１】図１１（ａ）および図１１（ｂ）の実施形
態の場合には、各ＹＺ移動装置１３０Ａ，１３０Ｂは、
Ｙ軸に沿ってほぼ直線的な力をＺ軸に沿ってほぼ直線的
な力を発生する二つの切換え位相アクチュエータであ
る。各ＹＺ移動装置１３０Ａ，１３０Ｂは、ＹＺステー
ジ部材１３２を含む。上部ＹＺ移動装置１３０Ａは、Ｙ
Ｚベース部材１３４を含み、下部ＹＺ移動装置１３０Ｂ
は、ＹＺベース部材１３４を含む。ＹＺステージ部材１
３２は、ステージ・フレーム１６をＹ軸に沿って、また
Ｚ軸を中心にして移動するために、ＹＺベース部材１３
４と相互に作用する。

【００７２】各ＹＺ移動装置１３０Ａ，１３０Ｂ用のＹ
Ｚステージ部材１３２は、ステージ・フレーム１６に固
定され、ＹＺベース部材１３４は、フレーム本体５４
Ａ，５４Ｂの中の一方の脚部５６Ａ，５６Ｂの中の一方
に固定される。より詳細に説明すると、（i）上部ＹＺ
移動装置１３０Ａ用のＹＺステージ部材１３２は、間隔
を置いて位置している第一の側部４６、およびフレーム
の第一の側面３６付近のステージ・フレーム１６のフレ
ーム頂部３４に固定され、（ii）上部ＹＺ移動装置１３
０Ａ用のＹＺベース部材１３４は、第一のフレーム本体
５４Ａの上部脚部５６Ａに固定されている。下部ＹＺ移
動装置の場合には、（i）各ＹＺステージ部材１３２
は、第二の側部４８、およびフレームの第二の側面３８
付近のステージ・フレーム１６のフレーム底部３２に固
定され、（ii）ＹＺベース部材１３４は、第二のフレー
ム本体５４Ｂの下部脚部５６Ｂに沿って延び、この脚部
に固定されている。

【００７３】図１１（ａ）および図１１（ｂ）の実施形
態の場合には、各ＹＺ移動装置１３０Ａ，１３０Ｂ用の
ＹＺステージ部材１３２は、一組の重畳した導体８４を
持つ導体アレー８０を含む。各ＹＺベース部材１３４
は、一組の間隔を置いて位置するマグネット８２を含む
マグネット・アレー７８である。別の方法としては、ス
テージ組立体１０を、コイル・アレーを含むＹＺベース
部材と、マグネット・アレーを含むＹＺステージ部材を
備えるように設計することもできる。

【００７４】重要なことは、図１１（ａ）−図１１
（ｂ）の設計の場合には、ＹＺ移動装置１３０Ａ，１３
０Ｂの導体８４が重畳していることである。その結果、
隣接する導体８４は、異なる角度で、ＹＺ移動装置１３
０Ａ，１３０Ｂの、マグネット・アレー７８が発生する
磁束と相互に作用する。重畳している導体８４への電流
を制御することにより、ＹＺ移動装置１３０Ａ，１３０
Ｂは、Ｙ軸およびＺ軸に沿って力を発生する。

【００７５】図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示す設
計により、制御システム２２は、装着フレーム１４に対
して、ステージ１２を正確に移動させるために、Ｘ移動
装置５８Ａ，５８Ｂ、ＹＺ移動装置１３０Ａ，１３０Ｂ
を制御する。より詳細に説明すると、制御システム２２
は、Ｘ軸沿いのステージ１２の運動を制御するために、
各Ｘ移動装置５８Ａ，５８Ｂ用のＸステージ部材６４へ
電流を供給し、制御する。同様に、制御システム２２
は、Ｙ軸およびＺ軸沿いの、またＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸
を中心とするステージ１２の運動を制御するために、各
ＹＺ移動装置１３０Ａ，１３０Ｂ用のＹＺステージ部材
１３２へ電流を供給し、制御する。

【００７６】図１２に、対象物２４を移動させるため
に、ステージ組立体１０に内蔵させることができる二次
ステージ１３６を図示する。ステージ組立体１０は、図
１−図３のものに幾分類似している。より詳細に説明す
ると、ステージ組立体１０は、装着フレーム１４、およ
び図１−図３参照しながらすでに説明したものに類似の
移動装置組立体１８を含む。この設計により、移動装置
組立体１８は、装着フレーム１４に対して、Ｘ軸に沿っ
て比較的大きな変位で、Ｙ軸に沿って制限された変位
で、Ｚ軸（シータＺ）を中心にして限定された変位で、
ステージ１２を移動する。

【００７７】ステージ・フレーム１６は、図１−図３に
示す上記のものと幾分類似している。しかし、図１２の
実施形態の場合には、ステージ・フレーム１６は、任意
のホルダーを含んでおらず、二次ステージ１３６は、ス
テージ・フレーム１６に対してＹ軸に沿って比較的大き
な変位で移動する。

【００７８】二次移動装置１３８は、ステージ・フレー
ム１６に対して、Ｙ軸に沿って比較的大きな変位で、二
次ステージ１３６を移動させるために使用される。二次
移動装置１３８は、ステージ・フレーム１６に固定され
ている第一の二次部材１４０、および二次ステージ１３
６に固定されている第二の二次部材１４２を含む。より
詳細に説明すると、第一の二次部材１４０および第二の
二次部材１４２は、Ｙ軸に沿ってステージ・フレーム１
６に対して、二次ステージ１３６を選択的に移動させる
ために相互に作用する。図１２の実施形態の場合には、
二次移動装置１３８はリニアモータである。この実施形
態の場合には、（i）第一の二次部材１４０は、ステー
ジ・フレーム１６に沿って延びる複数のマグネット８２
を含むマグネット・アレー７８を含み、（ii）第二の二
次部材１４２は、二次ステージ１３６に固定され間隔を
置いて位置する複数の導体８４を持つ導体アレー８０を
含む。別の方法としては、ステージ組立体１０を、コイ
ル・アレーを含む第一の二次部材、およびマグネット・
アレーを含む第二の二次部材を備えるように設計するこ
とができる。

【００７９】二次ステージ１３６は、ステージ・ブロッ
ク１４４、デバイス・ホルダー１４６、Ｘミラー１４
８、およびＹミラー１５０を含む。ステージ・ブロック
１４４は、立方体の形をしていて、ステージ・ブロック
１４４を横切って延びる長方形のブロック・チャネル１
５２を含む。ブロック・チャネル１５２は、ステージ・
フレーム１６を収容することができる大きさ、および形
状をしている。ステージ・ブロック１４４は、別の方法
により、ステージ・フレーム１６から間隔を置いて支持
することができる。例えば、流体ベアリングを使用する
ことができる。この設計により、ステージ・ブロック１
４４は、ステージ・フレーム１６の方に、ブロック・チ
ャネル１５２内を向いている、間隔を置いて位置する複
数の流体出口（図示せず）を含む。加圧流体（図示せ
ず）は、ステージ・ブロック１４４とステージ・フレー
ム１６との間に流体ベアリングを形成するために、ステ
ージ・フレーム１６の方を向いている流体出口から放出
される。流体ベアリングは、ステージ・フレーム１６か
ら間隔を置いてステージ・ブロック１４４を維持し、ス
テージ・フレーム１６に対して、二次ステージ１３６が
Ｙ軸に沿って運動できるようにする。

【００８０】デバイス・ホルダー１４６は、処理中、デ
バイスまたはウエハ３０を保持する。デバイス・ホルダ
ー１４６の設計は変更することができる。図１２に示す
実施形態の場合には、デバイス・ホルダー１４６として
は、真空チャック、静電チャックまたはある種の他のタ
イプのクランプを使用することができる。デバイス・ホ
ルダー１４６は、ステージ・ブロック１４４の頂部に固
定される。

【００８１】Ｘミラー１４８およびＹミラー１５０は、
二次ステージ１３６の位置をモニタするために、測定シ
ステム（図示せず）の一部として使用される。この情報
により、二次ステージ１３６の位置を調整することがで
きる。測定装置の設計は変更することができる。例え
ば、測定システムは、Ｘ干渉計ブロック（図示せず）、
およびＹ干渉計ブロック（図示せず）を含むことができ
る。Ｘ干渉計ブロックは、Ｘ軸に沿って二次ステージ１
３６の位置をモニタするために、Ｘミラー１４８と相互
に作用する。より詳細に説明すると、Ｘ干渉計ブロック
は、Ｘミラー１４８により反射される測定信号（図示せ
ず）を発生する。この情報により、Ｘ軸沿いの二次ステ
ージ１３６の位置をモニタすることができる。

【００８２】同様に、Ｙミラーは、Ｙ軸沿いの、または
Ｚ軸（シータＺ）を中心とする二次ステージ１３６の位
置をモニタするために、Ｙ干渉計ブロックと相互に作用
する。より詳細に説明すると、Ｙ干渉計ブロックは、Ｙ
ミラー１５０により反射される間隔をあけて離間する一
組の測定信号（図示せず）を発生する。この情報によ
り、Ｙ軸沿いの、またＺ軸を中心とする二次ステージ１
３６の位置をモニタすることができる。

【００８３】図１３に、本発明の機能を持つステージ組
立体１０のさらに他の実施形態を示す。図１３に示す実
施形態の場合には、ステージ組立体１０は、第一のステ
ージ・フレーム１５６を持つ第一のステージ１５４、お
よび第二のステージ・フレーム１６０を持つ第二のステ
ージ１５８を含む。各ステージ１５４，１５８は、装着
フレーム１４に対して、別々に移動することができる。
これら各ステージ１５４，１５８としては、図１−図３
に示すステージ１２と設計が類似しているものを使用す
ることができる。図１３に示す各ステージ１５４，１５
８は、一組のホルダー５０を含む。装着フレーム１４お
よび移動装置組立体１８も、図１−図３に示し、すでに
説明した装着フレーム１４および移動装置組立体１８
に、幾分類似している。

【００８４】重要なことは、ステージ１５４，１５８
は、図１−図３に示すステージ１２に類似のステージ部
材６４，６８，７２を含むことであり、これに留意され
たい。しかし、図１３に示すステージ１５４，１５８
は、ベース部材６６，７０，７４と相互に作用し、上記
ベース部材を共有する。さらに、制御システム２２は、
少なくとも三つの自由度で、装着フレーム１４に対し
て、各ステージ１５４，１５８の運動を個別に、そして
独立して制御することに留意されたい。

【００８５】図１４は、本発明と一緒に使用すると、有
用な露光装置２８の略図である。露光装置２８は、装置
フレーム２００、光源２０２、照明システム２０４（照
射装置）、レチクルステージ２０６、レンズ組立体２０
８、およびウエハ・ステージ２１０を含む。本明細書に
記載するステージ組立体１０は、レチクルステージ２０
６および／またはウエハ・ステージ２１０として使用す
ることができる。

【００８６】露光装置２８は、レチクルから半導体ウエ
ハに集積回路のパターン（図示せず）を転写するリソグ
ラフィックデバイスとして特に有用である。露光装置２
８は、装着ベース２０に、例えば、基礎ベース、または
床部または他のある種の支持構造体を装着する。

【００８７】装置フレーム２００は硬質なフレームであ
り、露光装置２８の部材を支持する。装置フレーム２０
０の設計は、露光装置２８の残りの部材に対する設計要
件に適合するように変更することができる。図１４に示
す装置フレーム２００は、レンズ組立体２０８、光源２
０２および照明システム２０４を装着ベース２０の上に
支持する。反動フレーム５２は、装着ベース２０上にス
テージ２０６，２１０を支持する。

【００８８】光源２０２は、光エネルギーのビーム（放
射）を放射する。照明システム２０４は、光源２０２か
らレンズ組立体２０８に光エネルギーのビームを導く。
ビームは、レチクルの異なる部分を選択的に照明し、ウ
エハを露光する。図１４においては、光源２０２は、レ
チクルステージ２０６上に支持されている。しかし、通
常、光源２０２は、装置フレーム２００の側部の中の一
つに固定されていて、光源２０２からのエネルギーのビ
ームは、照射システム２０４によりレチクルステージ２
０６上に向けられる。

【００８９】レンズ組立体２０８は、レチクルを通過し
た光をウエハに投影し、および／または焦点を結ぶ。露
光装置の設計により、レンズ組立体２０８は、レチクル
上で照明された像を拡大または縮小することができる。

【００９０】レチクルステージ２０６は、レンズ組立体
２０８およびウエハに対してレチクルを保持し、位置決
めする。同様に、ウエハ・ステージ２１０は、レチクル
の照明された部分の投影像に対してウエハを保持し、位
置決めする。図１４においては、ウエハ・ステージ２１
０およびレチクルステージ２０６は、それぞれ、本発明
の機能を持つステージ組立体１０を使用する。設計によ
り、露光装置２８は、また、ステージ２１０，２０６を
移動させるために、追加のモータを含むことができる。
図１４に、各ステージ組立体１０の装着フレーム１４
が、反動フレーム５２により装着ベース２０に固定され
ている状態を示す。

【００９１】多数の異なるタイプのリソグラフィックデ
バイスが存在する。例えば、露光装置２８は、レチクル
およびウエハを同期状態で移動させながら、レチクルか
らウエハ上にパターンを露光する走査タイプのフォトリ
ソグラフィシステムとして使用することができる。走査
タイプのリソグラフィックデバイス内においては、レチ
クルは、レチクルステージ２０６により、レンズ組立体
２０８の光学軸に垂直に移動し、ウエハは、ウエハ・ス
テージ２１０により、レンズ組立体２０８の光学軸に垂
直に移動する。レチクルおよびウエハの走査は、レチク
ルおよびウエハが同期状態で移動している間に行われ
る。

【００９２】別の方法としては、露光装置２８として、
レチクルおよびウエハが静止している間にレチクルを露
光するステップ・アンド・リピート・タイプのフォトリ
ソグラフィシステムを使用することができる。ステップ
・アンド・リピート・プロセス中には、個々のフィール
ドが露光されている間、レチクルおよびレンズ組立体２
０８に対して、ウエハは一定の位置を占める。その後
で、連続露光ステップの間に、露光のために、ウエハの
次のフィールドが、レンズ組立体２０８およびレチクル
に対して、正しい位置に送られるように、ウエハは、ウ
エハ・ステージにより、レンズ組立体２０８の光学軸に
垂直に順次移動する。このプロセスに続いて、レチクル
上の像は、ウエハのフィールド上に順次露光され、その
結果、ウエハの次のフィールドが、レンズ組立体２０８
およびレチクルに対して正しい位置に送られる。

【００９３】しかし、本発明の露光装置２８の用途は、
半導体製造用のフォトリソグラフィシステムに限定され
ない。露光装置２８は、例えば、長方形のガラス・プレ
ート上に液晶ディスプレイ・デバイスのパターンを露光
するためのＬＣＤフォトリソグラフィシステム、または
薄膜磁気ヘッドを製造するためのフォトリソグラフィシ
ステムとして使用することができる。さらに、本発明
は、レンズ組立体を使用しないで、マスクと基板とを非
常に接近させてマスク・パターンを露光する近接フォト
リソグラフィシステムにも適用することができる。さら
に、本明細書に記載する本発明は、他の半導体処理装
置、エレベータ、電気カミソリ、工作機械、金属切断
機、検査機およびディスク・ドライブを含む他のデバイ
スでも使用することができる。

【００９４】光源２０２としては、ｇ線（４３６ｎ
ｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２
４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）およ
びＦ２レーザ（１５７ｎｍ）を使用することができる。
別の方法としては、光源２０２として、Ｘ線および電子
ビームのような荷電粒子ビームを使用することができ
る。例えば、電子ビームを使用する場合には、電子銃と
して、熱電子放射タイプのランタン・ヘキサボライド
（ＬａＢ₆）またはタンタル（Ｔａ）を使用することが
できる。さらに、電子ビームを使用する場合には、上記
構造体としてマスクを使用するか、またはマスクを使用
しないで、パターンを基板上に直接形成することができ
るものを使用することができる。

【００９５】フォトリソグラフィシステムが内蔵するレ
ンズ組立体２０８の倍率について説明すると、レンズ組
立体２０８を縮小システムに限定する必要はない。レン
ズ組立体の倍率は１またはそれ以上であってもよい。

【００９６】レンズ組立体２０８について説明すると、
エキシマレーザのような遠紫外線を使用する場合には、
好適には、遠紫外線を透過する石英およびホタル石のよ
うなガラス材料を使用することが好ましい。Ｆ₂タイプ
のレーザまたはＸ線を使用する場合には、レンズ組立体
２０８は、好適には、反射屈折型または屈折型であるこ
とが好ましい（レチクルも、好適には、反射型のものが
好ましい）。電子ビームを使用する場合には、電子光学
系は、好適には、電子レンズおよび偏向器からなるもの
であることが好ましい。電子ビーム用の光路は、真空で
なければならない。

【００９７】また、２００ｎｍまたはそれより短い波長
の真空紫外線放射（ＶＵＶ）を使用する露光デバイスと
一緒に反射屈折型の光学的システムを使用することもで
きる。反射屈折型の光学的システムの例としては、公開
特許公報掲載の日本国特許出願公開番号第８−１７１０
５４号およびその米国特許第５，６６８，６７２号、お
よび日本国特許出願公開番号第１０−２０１９５号およ
びその米国特許第５，８３５，２７５号などがある。こ
れらの場合には、反射光学的デバイスとしては、ビーム
・スプリッタおよび凹面鏡を内蔵する反射屈折型光学的
システムを使用することができる。公開特許公報に掲載
された日本国特許出願公開番号第８−３３４６９５号お
よびその米国特許第５，６８９，３７７号および日本国
特許出願公開番号第１０−３０３９号およびその米国特
許出願第８７３，６０５号（出願日：１９９７年６月１
２日）も凹面鏡等を内蔵するが、ビーム・スプリッタは
使用しない反射屈折型の光学的システムを使用してい
て、本発明と一緒に使用することができる。できる限
り、上記米国特許および公開特許公報に掲載された日本
国特許出願は、引用によって本明細書の記載に援用す
る。

【００９８】さらに、フォトリソグラフィシステムにお
いては、リニアモータ（米国特許第５，６２３，８５３
号または第５，５２８，１１８号参照）をウエハ・ステ
ージまたはマスク・ステージに使用している場合には、
そのリニアモータは、空気ベアリングを使用する空気浮
揚型のものであってもよいし、ローレンツ力またはリア
クタンス力を使用する磁気浮揚型のものであってもよ
い。さらに、ステージは、ガイドに沿って移動すること
もできるタイプのものであってもよいし、ガイドを使用
しないガイドレス・タイプのステージであってもよい。
できる限り、米国特許第５，６２３，８５３号および第
５，５２８，１１８号を引用によって本明細書の記載に
援用する。

【００９９】上記のようにステージが移動すると、フォ
トリソグラフィシステムの性能に影響を与える恐れがあ
る反力が発生する。ウエハ（基板）ステージの運動によ
り発生した反力は、米国特許第５，５２８，１１８号に
記載され、日本国特許出願公開番号第８−１６６４７５
号に掲載されたフレーム部材を使用することにより、床
（基礎部）に機械的に解放される。さらに、レチクル
（マスク）ステージの運動により発生した反力は、米国
特許第５，８７４，８２０号に記載され、日本国特許出
願公開番号第８−３３０２２４号に掲載されたフレーム
部材を使用することにより、床（基礎部）に機械的に解
放することができる。できる限り、米国特許第５，５２
８，１１８号および第５，８７４，８２０号および日本
国特許出願公開番号第８−３３０２２４号を引用によっ
て本明細書の記載に援用する。

【０１００】すでに説明したように、上記実施形態のフ
ォトリソグラフィシステムは、添付の特許請求の範囲に
記載された各構成要素を含む種々のサブシステムを、所
定の機械的精度、電気的精度および光学的精度が維持さ
れるような方法で組み立てることにより製造することが
できる。種々の精度を維持するために、組立作業の前お
よび後で、その光学的精度を達成するために、すべての
光学的システムの調整が行われる。同様に、そのそれぞ
れの機械的および電気的精度を達成するために、すべて
の機械的システムおよび電気的システムの調整が行われ
る。各サブシステムをフォトリソグラフィシステムに組
み立てるプロセスは、各サブシステム間の機械的接続、
電気回路の配線接続および空気圧配管接続を含む。いう
までもないことであるが、種々のサブシステムからフォ
トリソグラフィシステムを組み立てる前に、各サブシス
テムを組み立てるプロセスも行われる。種々のサブシス
テムを使用してフォトシステムが組み立てられると、完
成したフォトリソグラフィシステムにおいて、各精度が
維持されていることを確認するためにすべての調整が行
われる。さらに、露光システムは、温度および清浄度が
制御されているクリーンルーム内で製造することが望ま
しい。

【０１０１】さらに、半導体デバイスは、図１５に概略
示すプロセスにより、上記システムを使用して製造する
ことができる。ステップ３０１においては、デバイスの
機能特性および性能特性の設計が行われる。次に、ステ
ップ３０２においては、あるパターンを持つマスク（レ
チクル）が、前の設計ステップに従って設計され、並行
するステップ３０３においてシリコン材料からウエハが
製造される。ステップ３０４において、ステップ３０２
で設計されたマスクのパターンが、本発明に従って、上
記フォトリソグラフィシステムにより、ステップ３０３
で製造されたウエハ上に露光される。ステップ３０５に
おいては、半導体デバイスは、（ダイシング・プロセ
ス、ボンディング・プロセス、およびパッケージング・
プロセスを含む）プロセスにより組み立てられ、その後
で、デバイスは、ステップ３０６において、最終的に検
査される。

【０１０２】図１６は、半導体デバイスを製造する際の
上記ステップ３０４の例示としての詳細なフローチャー
トである。図１６の場合、ステップ３１１（酸化ステッ
プ）においては、ウエハの表面が酸化される。ステップ
３１２（ＣＶＤステップ）においては、ウエハの表面に
絶縁膜が形成される。ステップ３１３（電極形成ステッ
プ）においては、蒸着によりウエハ上に電極が形成され
る。ステップ３１４（イオン注入ステップ）において
は、ウエハ内にイオンが注入される。上記ステップ３１
１−３１４は、ウエハ処理中のウエハに対する処理ステ
ップを形成し、処理要件に従って、各ステップにおいて
選択が行われる。

【０１０３】ウエハ処理の各段階において、上記処理ス
テップが完了すると、以降の後処理ステップが行われ
る。後処理中、最初に、ステップ３１５（フォトレジス
ト形成ステップ）において、フォトレジストがウエハに
塗布される。次に、ステップ３１６（露光ステップ）に
おいて、マスク（レチクル）の回路パターンをウエハに
転写するために上記露光デバイスが使用される。その後
で、ステップ３１７（現像ステップ）において、露光さ
れたウエハが現像され、ステップ３１８（エッチング・
ステップ）において、残留フォトレジスト（露光された
材料面）以外の部分が、エッチングにより除去される。
ステップ３１９（フォトレジスト除去ステップ）におい
て、エッチング後に残っている不必要なフォトレジスト
が除去される。

【０１０４】これらの処理ステップおよび後処理ステッ
プを反復して行うことにより複数の回路パターンが形成
される。

【０１０５】本明細書に図示し、記載する特定のステー
ジ組立体１０は、対象物を入手することが完全にでき、
上記の利点を供給することが完全にできるが、上記ステ
ージ組立体は、本発明の上記の好適な実施形態を単に説
明するだけのものであって、本明細書に記載した構造ま
たは設計の詳細を制限するものではない。本発明は、添
付の特許請求の範囲によってだけ制限される。

【０１０６】

【発明の効果】本発明の場合、ステージ組立体は、製造
プロセスおよび／または検査プロセス中に、一つまたは
それ以上の対象物を正確に位置決めするために使用する
ことができる。また、この設計により、ステージ・フレ
ームは、比較的高い剛性を持ち、比較的高いサーボ帯域
幅を持つ。剛性が高く、サーボ帯域幅が高いので、外力
および小さな反力が、ステージ・フレームの位置に影響
を与える恐れは少ない。そのため、このステージを使用
することにより、対象物をより正確に位置決めすること
ができ、より高品質のウエハを製造することができる。
さらに、この設計によりステージ・フレームを比較的容
易に制御することができる。また、この設計により、移
動装置は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸沿いに、またＸ軸、Ｙ
軸、およびＺ軸を中心にして、ステージ・フレームの位
置を正確に制御することができる。そのため、ステージ
・フレームをより正確に位置決めすることができ、ステ
ージ組立体の性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の特徴を持つステージ組立体の底部の
分解斜視図である。

【図２】図１のステージ組立体の頂部の分解斜視図で
ある。

【図３】図１のステージ組立体の側面図である。

【図４】Ｘベース部材、および本発明の特徴を持つフ
レーム本体の一部の斜視図である。

【図５】Ｙベース部材およびＺベース部材、および本
発明の特徴を持つフレーム本体の一部の斜視図である。

【図６】本発明の特徴を持つステージ組立体の、もう
一つの実施形態の側面図である。

【図７】本発明の特徴を持つステージ組立体の、さら
にもう一つの実施形態の側面図である。

【図８】本発明の特徴を持つステージ組立体の、さら
にもう一つの実施形態の側面図である。

【図９】本発明の特徴を持つステージ組立体の、さら
にもう一つの実施形態の側面図である。

【図１０】（ａ）は本発明の特徴を持つステージを含
むステージ組立体の、さらにもう一つの実施形態の部分
分解斜視図であり、（ｂ）は図１０（ａ）のステージの
部分分解斜視図であり、（ｃ）は図１０（ａ）のステー
ジの部分分解斜視図である。

【図１１】（ａ）は本発明の特徴を持つステージ組立
体の、もう一つの実施形態の底部の部分分解斜視図であ
り、（ｂ）は図１１（ａ）のステージの組立体の頂部の
部分分解斜視図である。

【図１２】ステージ組立体の、さらにもう一つの実施
形態の斜視図である。

【図１３】ステージの組立体の、もう一つの実施形態
の部分分解斜視図である。

【図１４】本発明の特徴を持つ露光装置の略図であ
る。

【図１５】本発明によるデバイスを製造するためのプ
ロセスの概略を示すフローチャートである。

【図１６】デバイス処理の概略をより詳細に示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１０ステージ組立体１２モノリシック・ステージ１４装着フレーム１６モノリシック・ステージ・フレーム２４対象物２６レチクル２８露光装置３０デバイス（半導体ウエハ）４６第一の側部４８第二の側部４９中心軸５０ホルダー５１重心５８Ａ上部Ｘ移動装置（Ｘ移動装置）５８Ｂ下部Ｘ移動装置（Ｘ移動装置）６０Ａ上部Ｙ移動装置（Ｙ移動装置）６０Ｂ下部Ｙ移動装置（Ｙ移動装置）６２Ａ上部Ｚ移動装置（Ｚ移動装置）６２Ｂ下部Ｚ移動装置（Ｚ移動装置）６４Ｘステージ部材６８Ｙステージ部材７２Ｚステージ部材８０導体アレー１３０Ａ上部ＹＺ移動装置（ＹＺ移動装置）１３０Ｂ下部ＹＺ移動装置（ＹＺ移動装置）１３２ＹＺステージ部材１０００循環システム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物を移動することができるステージ
組立体であって、装着フレームと、前記対象物を保持するためのものであって、前記装着フ
レームに対してＸ軸に沿って、また前記Ｘ軸とほぼ直交
するＹ軸に沿って移動できるとともに、前記Ｘ軸および
前記Ｙ軸とほぼ直交するＺ軸回りに移動できるモノリシ
ックなステージ・フレームとを備えるステージ組立体。
【請求項２】請求項１記載のステージ組立体におい
て、（i）前記ステージ・フレームをＸ軸に沿って移動
することができ、前記ステージ・フレームに固定されて
いるＸステージ部材を含むＸ移動装置と、（ii）前記ス
テージ・フレームを前記Ｙ軸に沿って移動することがで
き、前記ステージ・フレームに固定されているＹステー
ジ部材を含むＹ移動装置とを含むステージ組立体。
【請求項３】請求項２記載のステージ組立体におい
て、前記ステージ・フレームが、第一の側部と、それに間隔
を置いてほぼ平行している第二の側部とを含み、前記Ｘ
移動装置およびＹ移動装置のステージ部材が前記側部に
固定されているステージ組立体。
【請求項４】請求項２記載のステージ組立体におい
て、前記移動装置の中の一つが、また、前記Ｚ軸回りに前記
ステージ・フレームを回転することができるステージ組
立体。
【請求項５】請求項２記載のステージ組立体におい
て、前記Ｘ移動装置が、前記Ｘ軸に沿って前記ステージ・フ
レームを少なくとも約２５０ミリ移動させることができ
るステージ組立体。
【請求項６】請求項２記載のステージ組立体におい
て、前記ステージ・フレームを前記Ｚ軸に沿って移動させる
ことができるＺ移動装置を含むステージ組立体。
【請求項７】請求項６記載のステージ組立体におい
て、前記Ｚ移動装置が、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に関して前
記ステージ・フレームを移動させることができるステー
ジ組立体。
【請求項８】請求項１記載のステージ組立体におい
て、（i）前記ステージ・フレームを前記Ｘ軸に沿って
移動することができ、前記ステージ・フレームに固定さ
れているＸステージ部材を含むＸ移動装置と、（ii）前
記ステージ・フレームを前記Ｙ軸に沿って移動させるこ
とができ、前記Ｘステージ部材のほぼ真上のところで前
記ステージ・フレームに固定されているＹステージ部材
を含むＹ移動装置とを含むステージ組立体。
【請求項９】請求項８記載のステージ組立体におい
て、前記ステージ・フレームが、第一の側部と、それに間隔
を置いてほぼ平行している第二の側部とを含み、前記Ｘ
移動装置および前記Ｙ移動装置の前記ステージ部材が前
記側部に固定されているステージ組立体。
【請求項１０】請求項１記載のステージ組立体におい
て、（i）前記ステージ・フレームを前記Ｘ軸に沿って
移動することができ、前記ステージ・フレームに固定さ
れているＸステージ部材を含むＸ移動装置と、（ii）前
記ステージ・フレームを前記Ｙ軸に沿って移動させるこ
とができ、前記Ｘステージ部材のほぼ真下のところで前
記ステージ・フレームに固定されているＹステージ部材
を含むＹ移動装置とを含むステージ組立体。
【請求項１１】請求項１０記載のステージ組立体にお
いて、前記ステージ・フレームが、第一の側部と、それと間隔
を置いてほぼ平行している第二の側部とを含み、前記Ｘ
移動装置および前記Ｙ移動装置の前記ステージ部材が前
記側部に固定されているステージ組立体。
【請求項１２】請求項１記載のステージ組立体におい
て、前記ステージ・フレームを前記Ｘ軸に沿って移動させる
ことができる上部Ｘ移動装置および下部Ｘ移動装置を含
み、前記上部Ｘ移動装置および前記下部Ｘ移動装置が、
前記ステージ・フレームのステージの中心軸に対してほ
ぼ正反対に対向しているステージ組立体。
【請求項１３】請求項１記載のステージ組立体におい
て、前記ステージ・フレームを前記Ｙ軸に沿って移動させる
ことができる上部Ｙ移動装置および下部Ｙ移動装置を含
み、前記上部Ｙ移動装置および前記下部Ｙ移動装置が、
ステージの中心軸に対してほぼ正反対に対向しているス
テージ組立体。
【請求項１４】請求項１記載のステージ組立体におい
て、前記ステージ・フレームを前記Ｚ軸に沿って移動させる
ことができる上部Ｚ移動装置および下部Ｚ移動装置を含
み、前記上部Ｚ移動装置および前記下部Ｚ移動装置が、
ステージの中心軸に対してほぼ正反対に対向しているス
テージ組立体。
【請求項１５】請求項１記載のステージ組立体におい
て、（i）前記ステージ・フレームを前記Ｘ軸に沿って
移動することができ、それぞれが、前記ステージ・フレ
ームに固定されているＸステージ部材を含む上部Ｘ移動
装置と下部Ｘ移動装置と、（ii）前記ステージ・フレー
ムを前記Ｙ軸に沿って移動させることができ、それぞれ
が、前記ステージ・フレームに固定されているＹステー
ジ部材を含む上部Ｙ移動装置と下部Ｙ移動装置と、（ii
i）前記ステージ・フレームを前記Ｚ軸に沿って移動さ
せることができ、それぞれが、前記ステージ・フレーム
に固定されているＺステージ部材を含む上部Ｚ移動装置
と下部Ｚ移動装置とを含むステージ組立体。
【請求項１６】請求項１５記載のステージ組立体にお
いて、（i）前記上部Ｘ移動装置の前記ステージ部材
が、前記下部Ｙ移動装置および前記下部Ｚ移動装置用の
前記ステージ部材のほぼ真上に位置していて、（ii）前
記下部Ｘ移動装置の前記ステージ部材が、前記上部Ｙ移
動装置および前記上部Ｚ移動装置用の前記ステージ部材
のほぼ真下に位置しているステージ組立体。
【請求項１７】請求項１６記載のステージ組立体にお
いて、前記ステージ・フレームが、第一の側部と、それと間隔
を置いてほぼ平行している第二の側部とを含み、（i）
前記下部Ｘ移動装置、前記上部Ｙ移動装置および上部Ｚ
移動装置のステージ部材が、前記第一の側部に固定され
ていて、（ii）前記上部Ｘ移動装置、前記下部Ｙ移動装
置および下部Ｚ移動装置の前記ステージ部材が、前記第
二の側部に固定されているステージ組立体。
【請求項１８】請求項１５記載のステージ組立体にお
いて、前記ステージ部材の中の少なくとも一つが、少なくとも
一つの導体アレーを含むステージ組立体。
【請求項１９】請求項１５記載のステージ組立体にお
いて、前記移動装置が、前記ステージ・フレームの重心を通し
て働くステージ組立体。
【請求項２０】請求項１記載のステージ組立体におい
て、前記対象物を保持し、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に沿っ
て、また前記Ｚ軸を中心にして移動することができる第
二のステージ・フレームを含むステージ組立体。
【請求項２１】請求項１記載のステージ組立体におい
て、前記モノリシックなステージ・フレームが、前記対象物
を保持することができるホルダーを含むステージ組立
体。
【請求項２２】請求項１記載のステージ組立体におい
て、前記モノリシックなステージ・フレームは、それぞれが
一つの対象物を保持することができる少なくとも二つの
ホルダーを含むステージ組立体。
【請求項２３】請求項１記載のステージ組立体におい
て、前記装着フレームから間隔を置いて離間し、前記ステー
ジ・フレームを支持するための空気ベアリングを含むス
テージ組立体。
【請求項２４】請求項１記載のステージ組立体におい
て、（i）前記ステージ・フレームを前記Ｘ軸に沿って
移動することができ、前記ステージ・フレームに固定さ
れているＸステージ部材を含むＸ移動装置と、（ii）前
記ステージ・フレームを前記Ｙ軸および前記Ｚ軸に沿っ
て移動させることができ、前記ステージ・フレームに固
定されているＹＺステージ部材を含むＹＺ移動装置とを
含むステージ組立体。
【請求項２５】請求項２４記載のステージ組立体にお
いて、前記ステージ・フレームが、第一の側部と、それと間隔
を置いてほぼ平行している第二の側部とを含み、前記Ｘ
移動装置および前記ＹＺ移動装置の前記ステージ部材が
前記側部に固定されているステージ組立体。
【請求項２６】請求項２４記載のステージ組立体にお
いて、前記移動装置が、前記ステージ・フレームの重心を通し
て働くステージ組立体。
【請求項２７】請求項１記載のステージ組立体におい
て、前記ステージ・フレームの少なくとも一部が中空である
ステージ組立体。
【請求項２８】請求項２７記載のステージ組立体にお
いて、前記ステージ・フレームを通して流体を循環させる循環
システムを含むステージ組立体。
【請求項２９】請求項１記載のステージ組立体におい
て、前記ステージ・フレームが、前記装着フレームに対して
少なくとも三つの自由度で自由に運動できるステージ組
立体。
【請求項３０】請求項１記載のステージ組立体におい
て、前記ステージ・フレームが、前記装着フレームに対して
少なくとも六つの自由度で自由に運動できるステージ組
立体。
【請求項３１】請求項１記載の前記ステージ組立体を
含む露光装置。
【請求項３２】請求項３１記載の前記露光装置により
製造したデバイス。
【請求項３３】請求項３１記載の前記露光装置によ
り、その上に像が形成されたウエハ。
【請求項３４】対象物を移動することができるステー
ジ組立体であって、装着フレームと、前記対象物を保持するステージ・フレームと、前記ステージ・フレームをＸ軸に沿って移動させること
ができ、前記ステージ・フレームに固定されているＸス
テージ部材を含むＸ移動装置と、前記ステージ・フレームを前記Ｘ軸とほぼ直交するＹ軸
に沿って移動させることができ、前記ステージ・フレー
ムに固定されているＹステージ部材を含むＹ移動装置
と、前記ステージ・フレームを前記Ｘ軸および前記Ｙ軸とほ
ぼ直交するＺ軸に沿って移動させることができ、前記ス
テージ・フレームに固定されているＺステージ部材を含
むＺ移動装置とを備えるステージ組立体。
【請求項３５】請求項３４記載のステージ組立体にお
いて、前記ステージ・フレームが、モノリシックなフレーム
で、第一の側部と、それと間隔を置いてほぼ平行してい
る第二の側部とを含み、前記Ｘ移動装置、前記Ｙ移動装
置および前記Ｚ移動装置の前記ステージ部材が前記側部
に固定されているステージ組立体。
【請求項３６】請求項３４記載のステージ組立体にお
いて、前記Ｘステージ部材が、前記Ｙステージ部材および前記
Ｚステージ部材のほぼ真下のところに位置するステージ
組立体。
【請求項３７】請求項３４記載のステージ組立体にお
いて、前記Ｘステージ部材が、前記Ｙステージ部材および前記
Ｚステージ部材のほぼ真上のところに位置するステージ
組立体。
【請求項３８】請求項３４記載のステージ組立体にお
いて、前記Ｘ移動装置が、前記ステージ・フレームを前記Ｘ軸
に沿って移動させることができる上部Ｘ移動装置および
下部Ｘ移動装置を含み、前記上部Ｘ移動装置および前記
下部Ｘ移動装置が、前記ステージ・フレームのステージ
の中心軸に対してほぼ正反対に対向するステージ組立
体。
【請求項３９】請求項３４記載のステージ組立体にお
いて、前記Ｙ移動装置が、前記ステージ・フレームを前記Ｙ軸
に沿って移動させることができる上部Ｙ移動装置および
下部Ｙ移動装置を含み、前記上部Ｙ移動装置および前記
下部Ｙ移動装置が、ステージの中心軸に対してほぼ正反
対に対向するステージ組立体。
【請求項４０】請求項３４記載のステージ組立体にお
いて、前記Ｚ移動装置が、前記ステージ・フレームを前記Ｚ軸
に沿って移動させることができる上部Ｚ移動装置および
下部Ｚ移動装置を含み、前記上部Ｚ移動装置および前記
下部Ｚ移動装置が、ステージの中心軸に対してほぼ正反
対に対向するステージ組立体。
【請求項４１】請求項３４記載のステージ組立体にお
いて、（i）前記Ｘ移動装置が、前記ステージ・フレー
ムを前記Ｘ軸に沿って移動させることができる上部Ｘ移
動装置および下部Ｘ移動装置を含み、各Ｘ移動装置が、
前記ステージ・フレームに固定されているＸステージ部
材を含み、（ii）前記Ｙ移動装置が、前記ステージ・フ
レームを前記Ｙ軸に沿って移動させることができる上部
Ｙ移動装置および下部Ｙ移動装置を含み、各Ｙ移動装置
が、前記ステージ・フレームに固定されているＹステー
ジ部材を含み、（iii）前記Ｚ移動装置が、前記ステー
ジ・フレームを前記Ｚ軸に沿って移動させることができ
る上部Ｚ移動装置および下部Ｚ移動装置を含み、各Ｚ移
動装置が、前記ステージ・フレームに固定されているＺ
ステージ部材を含むステージ組立体。
【請求項４２】請求項４１記載のステージ組立体にお
いて、（i）前記上部Ｘ移動装置の前記ステージ部材
が、前記下部Ｙ移動装置および前記下部Ｚ移動装置用の
前記ステージ部材のほぼ真上に位置していて、（ii）前
記下部Ｘ移動装置の前記ステージ部材が、前記上部Ｙ移
動装置および前記上部Ｚ移動装置用の前記ステージ部材
のほぼ真下に位置しているステージ組立体。
【請求項４３】請求項４１記載のステージ組立体にお
いて、前記ステージ・フレームが、第一の側部と、それと間隔
を置いてほぼ平行している第二の側部とを含み、（ｉ）
前記下部Ｘ移動装置、前記上部Ｙ移動装置および上部Ｚ
移動装置のステージ部材が、前記第一の側部に固定され
ていて、（ｉｉ）前記上部Ｘ移動装置、前記下部Ｙ移動
装置および下部Ｚ移動装置の前記ステージ部材が、前記
第二の側部に固定されているステージ組立体。
【請求項４４】請求項４１記載のステージ組立体にお
いて、前記移動装置が、前記ステージ・フレームの重心を通し
て働くステージ組立体。
【請求項４５】請求項３４記載のステージ組立体にお
いて、前記ステージ・フレームの少なくとも一部が中空である
ステージ組立体。
【請求項４６】請求項３４記載の前記ステージ組立体
を含む露光装置。
【請求項４７】請求項４６記載の前記露光装置により
製造したデバイス。
【請求項４８】請求項４６記載の前記露光装置によ
り、その上に像が形成されたウエハ。
【請求項４９】Ｘ軸および前記Ｘ軸とほぼ直交するＹ
軸に沿って、また前記Ｘ軸および前記Ｙ軸とほぼ直交す
るＺ軸を中心にして対象物を移動させる方法であって、装着フレームを供給するステップと、前記対象物を保持するためのものであって、前記Ｘ軸に
沿っておよび前記Ｙ軸に沿って、また前記Ｚ軸回りに移
動することができるモノリシックなステージ・フレーム
を供給するステップとを含む方法。
【請求項５０】請求項４９記載の方法において、
（i）前記ステージ・フレームを、前記ステージ・フレ
ームに固定されているＸステージ部材を含むＸ移動装置
により前記Ｘ軸に沿って移動させるステップと、（ii）
前記ステージ・フレームを、前記ステージ・フレームに
固定されているＹステージ部材を含むＹ移動装置により
前記Ｙ軸に沿って移動させるステップと、（iii）前記
ステージ・フレームを、前記ステージ・フレームに固定
されているＺステージ部材を含むＺ移動装置により前記
Ｚ軸に沿って移動させるステップとを含む方法。
【請求項５１】請求項４９記載の方法において、前記ステージ・フレームのステージの中心軸に対して、
ほぼ正反対に対向している上部Ｘ移動装置と下部Ｘ移動
装置により、前記ステージ組立体を前記Ｘ軸に沿って移
動するステップを含む方法。
【請求項５２】ウエハ上に像を形成する露光装置の製
造方法であって、前記ウエハ上に前記像を形成するため
に前記ウエハを照射する照射装置を供給するステップ
と、請求項４９記載の方法により製作されたステージ組立体
を供給するステップとを含む方法。
【請求項５３】請求項５２記載の方法により製作した
前記露光装置を使用してウエハを製造する方法。
【請求項５４】前記露光プロセスが、請求項５２記載
の方法により製作された前記露光装置を使用する少なく
とも前記露光プロセスを含むデバイスの製造方法。