JP2002093686A - ステージ装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁場の乱れが少なく、構造が簡単で、制御性
を向上できるステージ装置を提供する。 【解決手段】 ガイドバー５、８、９には、フレーム構
造をしたガイドフレーム１０がＸ方向に摺動可能に嵌合
されている。フレーム部１０ｂ及び１０ｃには、段付構
造をしたステージ７が、Ｙ方向に摺動可能に嵌合されて
いる。貫通孔７ａには、Ｘ方向に延びるガイドバー１５
が、Ｘ方向に摺動可能に嵌合されている。ガイドバー１
９には、可動軸１７がＹ方向に摺動可能に嵌合されてい
る。それらの摺動面には、エアパッド４１が設けられて
いる。ガイドフレーム１０の両側の嵌合部１０ａと摺動
部１０ｄの外側の端面には、リニアモータ３０が設けら
れている。また、Ｘ方向に延びるガイドバー１５及び可
動軸１７の外側の端面には、リニアモータ３０が設けら
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子ビーム露
光装置等に用いられる精密移動・位置決め用のステージ
装置に関する。特には、磁場の乱れが少なく、構造が簡
単で、制御性を向上できるステージ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、精密移動・位置決め用のステージ装置としては、様
々な形態のものが開発されている。

【０００３】特開昭６２−１８２６９２には、ボックス
型のエアベアリング（気体軸受）を有する２軸エアステ
ージ装置が開示されている。図６は、特開昭６２−１８
２６９２に開示されたステージ装置１４０を示す斜視図
である。このステージ装置１４０は定盤１４１を備え
る。定盤１４１上には、２つのボックス型をしたベース
ガイド１４２が載置されている。ベースガイド１４２の
内面には、永久磁石板が貼着されており、モータヨーク
１４２ａを形成している。２つのベースガイド１４２の
上部には、各々ボックス型をしたコイルボビン１４３が
嵌合されている。これらのモータヨーク１４２ａとコイ
ルボビン１４３はリニアモータを構成しており、Ｘ方向
に移動できる。

【０００４】２つのコイルボビン１４３の間には、ボッ
クス型をした可動ガイド１４４が掛け渡されている。可
動ガイド１４４の内面には、永久磁石板が貼着されてお
り、モータヨーク１４４ａを形成している。可動ガイド
１４４の上部には、ボックス型をしたコイルボビン１４
５が嵌合されている。これらのモータヨーク１４４ａと
コイルボビン１４５はリニアモータを構成しており、Ｙ
方向に移動できる。なお、コイルボビン１４５上には、
ウェハ等を載置するステージ１４６が設置されている。

【０００５】このステージ装置１４０のコイルボビン１
４３、１４５の内側の各面には、それぞれモータヨーク
１４２ａ、１４４ａに対向した位置に空気噴出し孔（図
示せず）が設けられている。空気噴出し孔からコイルボ
ビン１４３、１４５とモータヨーク１４２ａ、１４４ａ
の隙間に空気を噴出させることにより、空気軸受を構成
している。

【０００６】このステージ装置１４０は、ガイドに沿っ
て動く１つの軸（ベースガイド１４２及びコイルボビン
１４３）が在り、その軸上にもう１つの軸（可動ガイド
１４４及びコイルボビン１４５）を積み重ねた構造にな
っている。つまり、一方の可動軸の上部に他方の可動軸
を積み重ねるいわゆる積み重ね構造であり、下側の可動
軸が大型になってしまうという問題点がある。また、空
気軸受から噴出した空気を回収する手段がないため真空
中では使用できない。

【０００７】さらに、このステージ装置においては、永
久磁石を用いているために、ステージの移動に伴い磁場
変動が相当程度発生する。そのため、荷電粒子ビームが
磁場変動の影響を受けてしまい、数nmの精度を要する荷
電粒子ビーム露光には用いることができない。

【０００８】ＷＯ９９／６６２２１には、移動体側にエ
アベアリングのパッドを設けた一軸の真空エアステージ
装置が開示されている。図７は、ＷＯ９９／６６２２１
に開示されたステージ装置を示す断面図である。図８
は、同ステージ装置のエアベアリングの構成を示す分解
斜視図である。このステージ装置１５０は定盤等の設置
面Ｇ上に搭載されている。ステージ装置１５０の左右に
は、固定部材１５５を介して、コの字型をした２つの可
動軸固定部１５２が対向するように設置されている。２
つの可動軸固定部１５２には、可動軸１５３がある隙間
を持って嵌合されている。詳しくは後述するように、可
動軸固定部１５２と可動軸１５３とはエアベアリングを
構成している。可動軸１５３の上部には、ステージ１６
１が設けられており、ウェハ１６３等が載置される。

【０００９】可動軸１５３の下部には、下向きに凸型を
した可動子１５６が設けられている。一方、設置面Ｇ上
のステージ装置１５０の中央部には、断面が凹型をした
固定子１５７が配置されている。可動子１５６と固定子
１５７とは、ある隙間を持って嵌合されており、リニア
モータを形成している。可動子１５３は、図７の紙面の
垂直方向（Ｙ方向）に移動可能である。

【００１０】ここで、エアベアリングの構成について図
８を参照しつつ説明する。図８には、図７のステージ装
置のエアベアリングの一部が示されている。エアベアリ
ングは、ステージ装置に固定されている固定部１５２
と、その間を摺動する可動部１５３からなる。固定部１
５２は、さらに、固定部上面１５２ａ、固定部側面１５
２ｂ、固定部下面１５２ｃとに分割されている。図８に
おいては、固定部１５２ａと１５２ｂは、破線で示した
部分から開いた形で示してある。

【００１１】可動部１５３の上面と側面には、多孔性の
部材からなるエアパッド１５３ａが、それぞれ２つずつ
設けられている。エアパッド１５３ａには、チューブ１
５３ｂを介して気体供給源１５８から気体が供給され
る。２つのエアパッド１５３ａの周りには、ガードリン
グ１５３ｃが形成されている。固定部上面１５２ａと固
定部側面１５２ｂには、ガードリング１５３ｃに対向す
る位置に排気口１５４ａが設けられている。排気口１５
４ａには、金属製の配管１５４ｂを介してロータリー排
気ポンプ１５９が接続されている。同ポンプ１５９によ
り、エアパッド１５３ａから噴出した気体を排気する。

【００１２】可動部１５３は、図中に示すＹ方向に移動
する。このときのガードリング１５３ｃの移動範囲の両
端の位置が固定部側面１５２ｂに破線で示されている。
図から分るように、ガードリング１５３ｃの移動範囲の
両端の位置は常に排気口１５４ａと交わりながら動くの
で、エアパッド１５３ａから噴出した気体は外部にほと
んど洩れることなく排気される。

【００１３】このＷＯ９９／６６２２１に開示されてい
るステージ装置は、真空中で使用することができる。し
かし、同装置は一軸ステージであって、２軸ステージ装
置に適用するには、この一軸ステージ装置を二段に積み
重ねる必要があり、装置が大型になってしまう。また、
エアパッド１５３ａは、可動部１５３の上面と側面にそ
れぞれ２つずつ設けられている。そのため、２軸ステー
ジ装置に適用するとエアパッドの数が多くなり、真空中
へのリークが相当な量となる。

【００１４】可動部１５３には、エアパッド１５３ａに
気体を供給するためのチューブ１５３ｂが接続されてい
る。そのため、チューブ１５３ｂの張力が可動部１５３
の制御性に悪影響を及ぼす可能性がある。また、リニア
モータのコイルを冷却するための冷却媒体用配管を形成
する必要があり、可動子に冷却媒体の配管を接続しなけ
ればならないので、制御性に悪影響を及ぼす可能性があ
る。

【００１５】上記の他に、ガードリングの排気通路が可
動部に形成されており、可動部に真空排気用の太いチュ
ーブを接続する例もある。この場合にも、チューブの張
力が可動部の制御性に悪影響を及ぼす可能性がある。

【００１６】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、磁場の乱れが少なく、構造が簡単で、
制御性を向上できるステージ装置を提供することを目的
とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明のステージ装置は、 真空中で荷電粒子線ビ
ームによる露光を行う露光装置内において、ステージを
ある平面（ＸＹ平面）上で移動・位置決めするステージ
装置であって； Ｘ軸方向及びＹ軸方向に前記ステージ
を駆動する複数の電磁力リニアモータを備え、 各リニ
アモータが、固定子としての磁石ユニット、及び、可動
子としての電機子コイルを備えるとともに、 各リニア
モータの可動子が一軸動作を行うことを特徴とする。

【００１８】各々の可動子がＸ方向又はＹ方向にしか動
かないので、磁場の乱れが少なく、磁気シールドを簡略
化あるいは不要にできる。

【００１９】前記ステージ装置においては、 前記電機
子コイルの極数が４の倍数であることが好ましい。隣り
合う電機子コイルの磁気が打ち消しあって、外部に洩れ
ないので、磁場の乱れを少なくできる。

【００２０】前記ステージ装置においては、 前記複数
の電磁力リニアモータの推力配分を調整することによ
り、前記ステージがＺ軸の周り（θ方向）に回動可能に
できる。これにより、ステージのθ方向の微調整が可能
となる。

【００２１】前記ステージ装置においては、 前記電磁
力リニアモータが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の可動軸の両
端に設けられていることが好ましい。可動軸の両端に力
点があるので、可動軸をより安定して駆動できる。

【００２２】本発明のステージ装置は、 ステージをあ
る平面（ＸＹ平面）内で移動・位置決めするステージ装
置であって、 Ｘ軸又はＹ軸のいずれか一方の軸がフレ
ーム構造の非接触式ガイド手段を備え、 他方の軸が、
前記フレーム構造のガイド手段の中央部を貫通するガイ
ドバーを備えることを特徴とする。これにより、可動軸
の積み重ね構造を避けることができるので装置を小型・
軽量にできる。また、軸をフレーム構造にしたことによ
り、剛性を高めることができる。さらに、ステージを非
接触式にガイドするので、低摩擦で駆動できる。

【００２３】前記ステージ装置においては、 前記ガイ
ドバーが、前記ステージの重心を実質的に通るように配
置されていることが好ましい。これにより、ステージの
重心を駆動できるので、制御性が向上する。

【００２４】前記ステージ装置においては、 前記フレ
ーム構造の非接触式ガイド手段の抵抗力の合成抵抗力
が、前記フレーム構造のガイドの重心を実質的に通るよ
うに配置されていることが好ましい。これにより、非接
触式ガイド手段の抵抗力の合成抵抗と駆動力が同一点を
通るので、ステージのガタを軽減することができる。

【００２５】前記ステージ装置においては、 前記非接
触式ガイド手段が気体軸受（エアパッド）であることが
好ましい。これにより、低摩擦で軸を駆動できる。

【００２６】前記ステージ装置においては、 前記ガイ
ドの内部に、前記気体軸受へのエアの供給・回収・排気
を行うための気体通路が設けられていることが好まし
い。これにより、可動軸にエア供給・回収・排気を行う
配管を設ける必要がなくなり、制御性が向上する。

【００２７】前記ステージ装置においては、 前記非接
触式ガイド手段が静電吸着を利用することが好ましい。
これにより、可動軸にエア供給・回収・排気を行う通路
を設ける必要がなくなり、装置が簡単にできる。

【００２８】本発明のステージ装置は、 ステージをあ
る平面（ＸＹ平面）内で移動・位置決めするステージ装
置であって、 Ｘ軸方向及びＹ軸方向に前記ステージを
駆動する複数の電磁力リニアモータを備え、 各リニア
モータが、固定子としての磁石ユニット、及び、可動子
としての電機子コイルを備えるとともに、 前記電機子
コイルに放熱板が設けられており、 前記放熱板と対向
する位置に排熱板が設けられており、 前記電機子コイ
ルから発生する熱を、熱輻射により逃がすことを特徴と
する。これにより、電機子コイルに冷却液を供給する配
管を接続する必要がなくなり、ステージ装置の制御性が
向上する。

【００２９】本発明の露光装置は、 感応基板上にパタ
ーンを転写する露光装置であって、上記いずれかの態様
のステージ装置を備えることを特徴とする。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。まず、図５を参照しつつ本発明の実施の形態に係る
ステージ装置を搭載できる荷電粒子ビーム（電子線）露
光装置について説明する。なお、本発明に係るステージ
装置の一部は、大気中で使用することもでき、荷電粒子
ビーム露光装置に限らず、様々な用途に使用できる。

【００３１】図５には、電子線露光装置１００が模式的
に示されている。電子線露光装置１００の上部には、光
学鏡筒１０１が示されている。光学鏡筒１０１の図の右
側には、真空ポンプ１０２が設置されており、光学鏡筒
１０１内を真空に保っている。

【００３２】光学鏡筒１０１の上部には、電子銃１０３
が配置されており、下方に向けて電子線を放射する。電
子銃１０３の下方には、順にコンデンサレンズ１０４、
電子線偏向器１０５、マスクＭが配置されている。電子
銃１０３から放射された電子線は、コンデンサレンズ１
０４によって収束される。続いて、偏向器１０５により
図の横方向に順次走査され、光学系の視野内にあるマス
クＭの各小領域（サブフィールド）の照明が行われる。

【００３３】マスクＭは、マスクステージ１１１の上部
に設けられたチャック１１０に静電吸着等により固定さ
れている。マスクステージ１１１は、定盤１１６に載置
されている。

【００３４】マスクステージ１１１には、図の左方に示
す駆動装置１１２が接続されている。駆動装置１１２
は、ドライバ１１４を介して、制御装置１１５に接続さ
れている。また、マスクステージ１１１の図の右方には
レーザ干渉計１１３が設置されている。レーザ干渉計１
１３は、制御装置１１５に接続されている。レーザ干渉
計１１３で計測されたマスクステージ１１１の正確な位
置情報が制御装置１１５に入力される。それに基づき、
制御装置１１５からドライバ１１４に指令が送出され、
駆動装置１１２が駆動される。このようにして、マスク
ステージ１１１の位置をリアルタイムで正確にフィード
バック制御することができる。

【００３５】定盤１１６の下方には、ウェハチャンバ１
２１が示されている。ウェハチャンバ１２１の図の右側
には、真空ポンプ１２２が設置されており、ウェハチャ
ンバ１２１内を真空に保っている。ウェハチャンバ１２
１内には、上方からコンデンサレンズ１２４、偏向器１
２５、ウェハWが配置されている。

【００３６】マスクＭを通過した電子線は、コンデンサ
レンズ１２４により収束される。コンデンサレンズ１２
４を通過した電子線は、偏向器１２５により偏向され、
ウェハW上の所定の位置にマスクＭの像が結像される。

【００３７】ウェハWは、ウェハステージ１３１の上部
に設けられたチャック１３０に静電吸着等により固定さ
れている。ウェハステージ１３１は、定盤１３６に載置
されている。ウェハステージ１３１には、図の左方に示
したように駆動装置１３２が接続されている。駆動装置
１３２は、ドライバ１３４を介して、制御装置１１５に
接続されている。また、ウェハステージ１３１の図の右
方にはレーザ干渉計１３３が設置されている。レーザ干
渉計１３３は、制御装置１１５に接続されている。レー
ザ干渉計１３３で計測されたウェハステージ１３１の正
確な位置情報が制御装置１１５に入力される。それに基
づき、制御装置１１５からドライバ１３４に指令が送出
され、駆動装置１３２が駆動される。このようにして、
ウェハステージ１３１の位置をリアルタイムで正確にフ
ィードバック制御することができる。

【００３８】次に、本発明の実施の形態に係るステージ
装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態に
係るステージ装置の全体構成を示す斜視図である。図２
は、同ステージ装置の平面図である。図３は、図２のＡ
−Ａ部の側面断面図である。図４は、可動軸に設けられ
た気体軸受の構成を示す分解斜視図である。

【００３９】図１には、定盤３上に設置されているステ
ージ装置１が示されている。定盤３の上面には、２本の
柱５ａを介して、Ｘ方向に延びるガイドバー５が固定さ
れている。ガイドバー５には、フレーム構造をしたガイ
ドフレーム（可動軸）１０がＸ方向に摺動可能に嵌合さ
れている。ガイドフレーム１０は、ガイドバー５と嵌合
する嵌合部１０ａと、同部１０ａからＹ方向に延びるフ
レーム部１０ｂ、１０ｃ、及び、その更に図１の奥側に
ある摺動部１０ｄから構成されている。

【００４０】嵌合部１０ａとガイドバー５との摺動面に
は、気体軸受（エアパッド４１、図４参照）が設けられ
ている。気体軸受の詳しい構成については後述するが、
嵌合部１０ａとガイドバー５とが、非接触で摺動可能と
なっている。なお、この例のステージ装置では、ガイド
側にエアの供給・回収・排気を行う通路が形成されてお
り、可動軸側にエアパッドやガードリング（溝）が形成
されている。

【００４１】摺動部１０ｄの上下面には、Ｘ方向に延び
る枠状のガイドバー８、９が示されている。ガイドバー
８と９は、２本の柱１１を介して、上下に対向するよう
に固定されている。さらに、ガイドバー９は、２本の柱
１３を介して定盤３上に固定されている、摺動部１０ｄ
とガイドバー８、９の摺動面には、気体軸受が設けられ
ており、Ｘ方向に摺動可能となっている。

【００４２】フレーム部１０ｂ及び１０ｃには、Ｙ方向
に延びるガイド長孔が形成されている。長孔には、段付
構造をしたステージ７が、気体軸受（図２参照）を介し
て、Ｙ方向に摺動可能に嵌合されている。ステージ７の
上部には、図示はしていないが、チャック等を設け、ウ
ェハ等のワークを載置することができる。ステージ７の
重心部には、Ｘ方向に貫通した長方形の貫通孔７ａが開
けられている。貫通孔７ａには、Ｘ方向に延びるガイド
バー１５が気体軸受を介して、Ｘ方向に摺動可能に嵌合
されている。

【００４３】ガイドバー１５の図１の左方には、Ｙ方向
に延びる可動軸１７が固定されている。可動軸１７の中
央部には、Ｙ方向に貫通した長方形の貫通孔１７ａが開
けられている。貫通孔１７ａには、気体軸受を介して、
Ｙ方向に延びるガイドバー１９がＹ方向に摺動可能に嵌
合されている。ガイドバー１９は、２本の柱２１を介し
て、定盤３に固定されている。

【００４４】図１、２、３を参照しつつ、リニアモータ
の構成について説明する。図１、２に示すように、ガイ
ドフレーム１０の両側の嵌合部１０ａと摺動部１０ｄの
外側の端面には、リニアモータ３０が設けられている。
また、Ｘ方向に延びるガイドバー１５及び可動軸１７の
外側の端面には、リニアモータ３０が設けられている。
各部１０ａ、１０ｄ、１５、１７の端面には、非磁性、
非導電性で熱伝導率の小さいセラミック等の材料で形成
された張り出し部材３１が設けられている。張り出し部
材３１の幅は、各部１０ａ、１０ｄ、１５、１７の幅と
ほぼ同じ長さに形成されている。例えば、可動軸１７で
あれば、可動軸１７とそこに設けられた張り出し部材３
１のＹ方向の長さが同じである。

【００４５】図３に詳しく示すように、張り出し部材３
１の中央付近の側壁には、長方形の平板状をしたコイル
ジョイント３１ａが外側に向けて突設されている。コイ
ルジョイント３１ａの先には、長方形の平板状をした電
機子コイル３３が設けられている。この実施の形態にお
いては、電機子コイル３３の極数は、４の倍数とするこ
とが好ましい。その理由は、隣り合う電機子コイル３３
の磁気が打ち消しあって、外部に洩れず、磁場の乱れを
少なくできるからである。張り出し部材３１の下端部の
側壁には、長方形の平板状をした放熱板３１ｂが外側に
向けて突設されている。

【００４６】各張り出し部材３１の外側には、平たいコ
の字型をしたコの字部材３５が、中央にその開口側を向
けて配置されている。コの字部材３５のＸ方向の長さ
は、電機子コイル３３が移動した時にも外れないよう
に、十分に長くなっている。コの字部材３５は、２本の
柱３７を介して、定盤３に固定されている。コの字部材
３５の上下の内面には、長方形の平板状をした磁石ユニ
ット３９ａ、３９ｂが対向するように設けられている。
磁石ユニット３９ａ、３９ｂの幅は、コの字部材３５と
ほぼ同じである。

【００４７】電機子コイル３３が、磁石ユニット３９
ａ、３９ｂの間にＺ方向にある隙間を持って嵌め込まれ
ている。電機子コイル３３と磁石ユニット３９ａ、３９
ｂとでリニアモータ３０を形成する。リニアモータの駆
動方向は、図３の場合であれば、Ｙ方向となる。なお、
電機子コイル３３の端面とコの字部材３５のコの字の奥
の面との間は、ある隙間を持って配置されている。この
隙間の分だけ電機子コイル３３等は駆動方向以外にも若
干の自由度を持っている。

【００４８】ガイドフレーム１０の嵌合部１０ａと摺動
部１０ｄに設けられたリニアモータ３０によりステージ
装置１のＸ軸駆動を行い、ガイドバー１５及び可動軸１
７に設けられたリニアモータ３０によりＹ軸駆動を行
う。このように各々の可動部材が、実質的にＸ方向又は
Ｙ方向にしか動かないので、ステージ７上のウェハに入
射する荷電粒子線の光軸と電機子コイル３３との距離を
一定にできる。したがって、光軸上での磁場の乱れが少
なく、磁気シールドが簡便になるかあるいは不要とな
る。また、各リニアモータ３０は、各可動部材の重心を
通る軸上に配置されているので、各可動部材の重心部に
駆動力を与えることができ、高精度・高速に位置制御が
できる。

【００４９】さらに、本発明においては、対向して設け
られたリニアモータ３０の推力バランスを変えることに
より、回転（θ方向）運動が可能である。ただし、回転
角度は、気体軸受のギャップ間隔分だけであるので微小
である。また、リニアモータ３０の推力バランスを調整
することにより、ブレ等の少ない正確な駆動を行うこと
ができる。

【００５０】図３に示すように、この実施の形態におい
ては、放熱板３１ｂの下方の定盤３上には、長方形の平
板状をした排熱板５１が設けられている。排熱板５１
は、放熱板３１ｂより幅が大きく、放熱板３１ｂがＸ方
向又はＹ方向に動いたときにも外れないようにしてあ
る。排熱板５１の内部には、冷却媒体を循環させるため
の通路５３が設けられている。この通路５３には、冷却
媒体を循環させるための配管（図示せず）が接続されて
いる。電機子コイル３３から発生した熱は、張り出し部
材３１を介して、放熱板３１ｂに伝わる。放熱板３１ｂ
から対向する排熱板５１には輻射により熱が伝わり、冷
却媒体を介してステージ装置１の外部に排気される。こ
れにより、電機子コイルに冷却液を供給する配管を接続
する必要がないので、ステージ装置の制御性を向上でき
る。

【００５１】図２を参照しつつ、気体軸受の配置につい
て説明する。図２に示すように、嵌合部１０ａの摺動面
の上下の両端には、各１個ずつ計４個のエアパッド４１
が付設されている。なお、図２中で黒くベタ塗りした部
分には、摺動面の上下面に各１個ずつのエアパッド４１
がある。嵌合部１０ａの摺動面の側面（図２の上下）の
中央には、エアパッド４１が１個ずつ計２個付設されて
いる。ガイドバー５の内部には、詳しくは後述するが、
エアの供給・回収・排気を行う通路が形成されている。
ガイドバー５には、図示はしないが、エアの供給・回収
・排気を行う配管が接続されている。

【００５２】ガイドフレーム１０の摺動部１０ｄの上下
面の中央部分には、エアパッド４１が１個ずつ計２個付
設されている。ガイドバー８とガイドバー９の内部に
は、エアの供給・回収・排気を行う通路が形成されてい
る。フレーム部１０ｂ、１０ｃには、図示はしないが、
エアの供給・回収・排気を行う配管が接続されている。

【００５３】ステージ７のフレーム部１０ｂ及び１０ｃ
との摺動面の上下の両端には、各１個ずつ計８個のエア
パッド４１が付設されている。また、ステージ７のフレ
ーム部１０ｂ及び１０ｃとの摺動面の側面の両端には、
各１個ずつ計４個のエアパッド４１が付設されている。
フレーム部１０ｂ及び１０ｃの内部には、エアの供給・
回収・排気を行う通路が形成されている。通路は、図示
は省略してあるが、嵌合部１０ａまで形成されており、
気体軸受を介して、ガイドバー５の内部のエア通路に連
通している。

【００５４】ステージ７の貫通孔７ａの上下及び両側面
の中央部分には、各１個ずつ計４個のエアパッド４１が
付設されている。ガイドバー１５の内部には、エアの供
給・回収・排気を行う通路が形成されている。通路は、
図示は省略してあるが、可動軸１７にまで達しており、
気体軸受を介して、ガイドバー１９の内部のエア通路に
連通している。

【００５５】可動軸１７の摺動面の上下の両端には、各
１個ずつ計４個のエアパッド４１が付設されている。可
動軸１７の摺動面の側面（図２の左右）の中央には、エ
アパッド４１が１個ずつ計２個付設されている。ガイド
バー１９の内部には、エアの供給・回収・排気を行う通
路が形成されている。ガイドバー１９には、図示はしな
いが、エアの供給・回収・排気を行う配管が接続されて
いる。

【００５６】図４を参照しつつ、気体軸受の構成につい
て説明する。図４には、ステージ装置１を構成するガイ
ドバー１９が示されている。ガイドバー１９の周囲に
は、ガイドバー１９に嵌合された可動軸１７の上面１７
ｂと一方の側面１７ａが分解されて示されている。な
お、図４においては、気体軸受の構成の一例として、可
動軸１７とガイドバー１９の気体軸受の構成について説
明するが、他の気体軸受についても同様の構成を用いる
ことができる。ただし、本発明の気体軸受の構成は、こ
れに限定されるものではなく、様々な形態のものを用い
ることができる。

【００５７】可動軸上面１７ｂの下面の両端には、多孔
オリフィス性の部材からなるエアパッド４１が２個付設
されている。２つのエアパッド４１の間には、エア供給
溝４１ｃが長手方向の中央部に直線状に形成されてい
る。各エアパッド４１及びエア供給溝４１ｃの外周に
は、大気に開放される大気開放ガードリング（溝）４
２、低真空（Low Vacuum）排気を行う低真空ガードリン
グ４３、高真空（High Vacuum）排気を行う高真空ガー
ドリング４５が順に形成されている。各ガードリング４
２、４３、４５の端部は半円状をしており、中央部分は
長手方向に長い直線状をしている。

【００５８】可動軸の側面１７ａの内面の中央には、エ
アパッド４１が１個付設されている。エアパッド４１を
横切るようにして、エア供給溝４１ｃが長手方向の中央
部に直線状に形成されている。エアパッド４１及びエア
供給溝４１ｂの外周には、大気開放ガードリング４２、
低真空ガードリング４３、高真空ガードリング４５が順
に形成されている。各ガードリング４２、４３、４５の
端部は半円状をしており、中央部分は長手方向に長い直
線状をしている。

【００５９】ガイドバー１９の内部には、各エアパッド
４１やガードリング４２、４３、４５にエアの供給・回
収・排気を行う通路が形成されている。ガイドバー１９
の断面の図４の左上と右下には、高真空排気通路４５ａ
が長手方向に貫通するように形成されている。高真空排
気通路４５ａの側方には、Ｌ字型をした低真空排気通路
４３ａが長手方向に貫通するように形成されている。低
真空排気通路４３ａの側方には、Ｌ字型をした大気開放
通路４２ａが長手方向に貫通するように形成されてい
る。２つの大気開放通路４２ａに挟まれた中央部分は、
エアパッド４１にエアを供給するエア供給通路４１ａが
長手方向に貫通するように形成されている。

【００６０】通路４５ａ、４３ａ、４２ａ、４１ａのガ
イドバー１９の側面の中央部分には、孔４５ｂ、４３
ｂ、４２ｂ、４１ｂが形成されている。各孔は各ガード
リング４２、４３、４５及びエア供給溝４１ｃに連通
し、エアの供給・回収・排気を行う。各ガードリング４
２、４３、４５及びエア供給溝４１ｃの中央部分は直線
状となっている。したがって、可動軸１７がＹ軸上を動
いても、各孔が各ガードリング４２、４３、４５及びエ
ア供給溝４１ｃから外れることはないので、常に各孔か
らのエア供給・回収・排気を行うことができる。

【００６１】エア供給通路４１ａからエア供給溝４１ｃ
にエアが供給され、エアパッド４１からエアが噴出され
る。噴出されたエアは、大気開放ガードリング４２を介
して、大気開放通路４２ａから大気に開放される。大気
開放ガードリング４２から洩れた気体は、低真空ガード
リング４３を介して、低真空排気通路４３ａから排気さ
れる。さらに高真空ガードリング４５を介して、高真空
排気通路４５ａから排気される。このようにして、エア
パッドの空気が高真空に保たれているウェハチャンバー
内にあまり洩れ出さないようになっている。

【００６２】エアパッド４１の孔からエアが噴出され
て、ガイドバー１９と可動軸１７の間に圧力を加えるの
で、各ガイドと可動軸との間に一定の間隔を保つことが
できる。このように、各ガイドと可動軸との間に隙間が
できるので、各軸がθ方向に若干の自由度を持つことが
できる。これにより、上述したように、各軸に対向して
設けられたリニアモータ３０の推力バランスを変えるこ
とにより、わずかの回転（θ方向）運動が可能である。

【００６３】以上図１〜図８を参照しつつ、本発明の実
施の形態に係るステージ装置等について説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、様々な変更を加
えることができる。

【００６４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、磁場の乱れが少なく、構造が簡単で、制御性
を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るステージ装置の全体
構成を示す斜視図である。

【図２】同ステージ装置の平面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ部の側面断面図である。

【図４】可動軸に設けられた気体軸受の構成を示す分解
斜視図である。

【図５】本発明の実施の形態に係るステージ装置を搭載
できる荷電粒子ビーム（電子線）露光装置を示す図であ
る。

【図６】特開昭６２−１８２６９２に開示されたステー
ジ装置１４０を示す斜視図である。

【図７】ＷＯ９９／６６２２１に開示されたステージ装
置を示す断面図である。

【図８】同ステージ装置のエアベアリングの構成を示す
分解斜視図である。

【符号の説明】

１ ステージ装置 ３ 定盤 ５ ガイドバー ５ａ 柱 ７ ステージ ７ａ 貫通孔 ８、９ ガイドバー １０ ガイドフ
レーム １０ａ 嵌合部 １０ｂ、１０ｃ
フレーム部 １０ｄ 摺動部 １１、１３ 柱 １５ ガイドバー １７ 可動軸 １７ａ 貫通孔 １９ ガイドバ
ー ２１ 柱 ３０ リニアモ
ータ ３１ 張り出し部材 ３１ａ コイル
ジョイント ３１ｂ 放熱板 ３３ 電機子コ
イル ３５ コの字部材 ３７ 柱 ３９ａ、３９ｂ 磁石ユニット ４１ エアパッド ４２ 大気開放
ガードリング ４３ 低真空ガードリング ４５ 高真空ガ
ードリング ５１ 排熱板 ５３ 循環通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 41/02 Ｈ０２Ｋ 41/03 Ａ ５Ｈ６０９ 41/03 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０３Ａ ５Ｈ６４１ ５４１Ｌ Ｆターム(参考） 2F078 CA02 CA08 CB13 2H097 AA03 BA10 CA16 5F031 CA02 HA38 HA53 KA06 KA08 LA02 LA03 LA08 MA27 PA30 5F046 CC01 CC03 CC18 CC19 5F056 AA22 EA14 5H609 BB08 BB12 PP01 PP02 PP06 PP07 RR63 RR70 RR71 RR73 5H641 BB03 BB06 BB15 BB16 BB18 GG03 GG05 GG06 GG07 HH02 JA06 JB03

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空中で荷電粒子線ビームによる露光を
   行う露光装置内において、ステージをある平面（ＸＹ平
   面）上で移動・位置決めするステージ装置であって；Ｘ
   軸方向及びＹ軸方向に前記ステージを駆動する複数の電
   磁力リニアモータを備え、 各リニアモータが、固定子としての磁石ユニット、及
   び、可動子としての電機子コイルを備えるとともに、 各リニアモータの可動子が一軸動作を行うことを特徴と
   するステージ装置。
2. 【請求項２】 前記電機子コイルの極数が４の倍数であ
   ることを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
3. 【請求項３】 前記複数の電磁力リニアモータの推力配
   分を調整することにより、前記ステージがＺ軸の周り
   （θ方向）に回動可能であることを特徴とする請求項１
   記載のステージ装置。
4. 【請求項４】 前記電磁力リニアモータが、Ｘ軸方向及
   びＹ軸方向の可動軸の両端に設けられていることを特徴
   とする請求項１記載のステージ装置。
5. 【請求項５】 ステージをある平面（ＸＹ平面）内で移
   動・位置決めするステージ装置であって、 Ｘ軸又はＹ軸のいずれか一方の軸がフレーム構造の非接
   触式ガイド手段を備え、 他方の軸が、前記フレーム構造のガイド手段の中央部を
   貫通するガイドバーを備えることを特徴とするステージ
   装置。
6. 【請求項６】 前記ガイドバーが、前記ステージの重心
   を実質的に通るように配置されていることを特徴とする
   請求項２記載のステージ装置。
7. 【請求項７】 前記フレーム構造の非接触式ガイド手段
   の抵抗力の合成抵抗力が、前記フレーム構造のガイドの
   重心を実質的に通るように配置されていることを特徴と
   する請求項２記載のステージ装置。
8. 【請求項８】 前記非接触式ガイド手段が気体軸受（エ
   アパッド）であることを特徴とする請求項２〜４いずれ
   か１項記載のステージ装置。
9. 【請求項９】 前記ガイドの内部に、前記気体軸受への
   エアの供給・回収・排気を行うための気体通路が設けら
   れていることを特徴とする請求項５記載のステージ装
   置。
10. 【請求項１０】 前記非接触式ガイド手段が静電吸着を
    利用することを特徴とする請求項２〜４いずれか１項記
    載のステージ装置。
11. 【請求項１１】 ステージをある平面（ＸＹ平面）内で
    移動・位置決めするステージ装置であって、 Ｘ軸方向及びＹ軸方向に前記ステージを駆動する複数の
    電磁力リニアモータを備え、 各リニアモータが、固定子としての磁石ユニット、及
    び、可動子としての電機子コイルを備えるとともに、 前記電機子コイルに放熱板が設けられており、 前記放熱板と対向する位置に排熱板が設けられており、 前記電機子コイルから発生する熱を、熱輻射により逃が
    すことを特徴とするステージ装置。
12. 【請求項１２】 感応基板上にパターンを転写する露光
    装置であって、請求項１〜１１いずれか１項記載のステ
    ージ装置を備えることを特徴とする露光装置。