JP2002150982A

JP2002150982A - ステージ装置及び露光装置

Info

Publication number: JP2002150982A
Application number: JP2000340748A
Authority: JP
Inventors: Yukiharu Okubo; 至晴大久保
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-11-08
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2002-05-24
Also published as: US20020089657A1

Abstract

(57)【要約】【課題】制御性を向上でき、真空中でも使用できるス
テージ装置を提供する。【解決手段】ステージ装置１は、ある間隔を隔てて対
向する２つのガイド平面を有するガイド板である底板
３、天板１１と、その間に挟み込まれて摺動する移動テ
ーブル２０とを具備している。移動テーブル２０の前側
には、２つのマスクを搭載できる試料台２１が設けられ
ている。底板３の上面と天板１１の下面には、エアパッ
ドが形成されており、移動テーブル２０はガイド平面内
を運動可能となっている。移動テーブル２０には、３つ
のリニアモータコイルが設けられており、ガイド平面の
２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）及びガイド平面に直交する軸
の周り（θ方向）に運動可能である。

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
装置等に関する。特には、制御性を向上でき、真空中で
も使用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７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】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８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９
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。

【０００８】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８の紙面の
垂直方向（Ｙ方向）に移動可能である。

【０００９】ここで、エアベアリングの構成について図
９を参照しつつ説明する。図９には、図８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９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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。さらに、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１５
３ｂ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。なお、この一軸ステージ装置を二段に積み
重ねる場合には、各軸に１つずつケーブルキャリアが必
要になるので、装置が大型になってしまう。

【００１３】特開平９−３４１３５には、空気軸受とバ
キュームパッドを利用してテーブルにＺ方向の与圧を与
えるタイプのステージ装置が開示されている。図１０
は、特開平９−３４１３５に開示されたステージ装置を
示す斜視図である。図１１は、同ステージ装置の平面図
である。このステージ装置１７０の下部には、定盤１７
１が示されている。定盤１７１上の各辺の端部には、Ｙ
方向に延びる第１案内ガイド１７３ａ、１７３ｂ及びＸ
方向に延びる第２案内ガイド１７４ａ、１７４ｂが設置
されている。第１案内ガイド１７３ａ、１７３ｂの下部
には、それぞれ固定子（永久磁石）１７６ａ、１７６ｂ
が配置されている。第２案内ガイド１７４ａ、１７４ｂ
の上部には、それぞれ固定子（永久磁石）１７７ａ、１
７７ｂが配置されている。

【００１４】第１案内ガイド１７３ａ、１７３ｂの間に
は、Ｙ軸方向に移動するＹ案内ビーム１７９が配置され
ている。Ｙ案内ビーム１７９の両端部にはリニアモータ
コイル（図示せず）が設けられており、同コイルと固定
子１７６ａ、１７６ｂとでリニアモータを構成してい
る。第２案内ガイド１７４ａ、１７４ｂの間には、Ｘ軸
方向に移動するＸ案内ビーム１７８が配置されている。
Ｘ案内ビーム１７８の両端部にはリニアモータコイル
（図示せず）が設けられており、同コイルと固定子１７
７ａ、１７７ｂとでリニアモータを構成している。案内
ビーム１７８、１７９上には、ステージ１８１が載置さ
れている。ステージ１８１には、ウェハ等を吸着固定す
る静電チャック等が設けられている。

【００１５】図１１に示すように、Ｘ案内ビーム１７８
の下には、空気軸受１８３ａ、１８３ｂ、１８３ｃ、１
８３ｄが設けられている。これらの空気軸受の作用によ
り、Ｘ案内ビーム１７８は、定盤１７１の面に接触しな
いように案内され、低摩擦でＸ方向に摺動する。Ｙ案内
ビーム１７９の下にも、空気軸受１８４ａ、１８４ｂ、
１８４ｃ、１８４ｄが設けられている。また、定盤１７
１の中央には、空気軸受１８４ｅが設けられており、Ｙ
案内ビーム１７９の中央部の荷重を定盤１７１で支える
ので、Ｙ案内ビーム１７９の剛性を低くすることができ
る。ステージ１８１の下にも、３つの空気軸受１８５
ａ、１８５ｂ、１８５ｃが設けられている。これらの軸
受の作用により、ステージ１８１にかかる荷重がダイレ
クトに定盤１７１で支えられるのでステージの剛性が高
くなっている。

【００１６】このステージ装置は、定盤に設けられた空
気軸受及びバキュームパッドを利用して移動テーブルに
Ｚ方向の与圧を与えたものである。この装置では、移動
テーブル等の重量を定盤で受けることができるとともに
与圧のメカニズムもシンプルであるので、特開昭６２−
１８２６９２等に開示されたステージ装置に比べて装置
の軽量化が可能である。しかし、このステージ装置は、
真空中ではバキュームによる与圧がかけられない。バキ
ュームの替りに磁石吸引力による与圧をかけることも考
えられるが、磁場変動を嫌う荷電粒子線露光装置には使
用しにくい。

【００１７】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、制御性を向上でき、真空中でも使用で
きるステージ装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【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、ある間隔を隔てて対向
する２つのガイド平面を有するガイド板と、前記２つ
のガイド平面の間に挟み込まれて摺動する移動テーブル
と、前記移動テーブルと前記ガイド平面との間に設け
られた気体軸受と、を具備するステージ装置であっ
て；前記移動テーブルが、前記ガイド平面の２方向
（Ｘ方向、Ｙ方向）及び前記ガイド平面に直交する軸の
周り（θ方向）に運動可能であり、前記気体軸受の気体
噴出し部（エアパッド）を前記ガイド板に付設すること
を特徴とする。

【００１９】本発明のステージ装置は、ガイド軸の積み
重ね構造を避けることができるとともに、２つのガイド
平面間で移動テーブルを与圧できる。また、気体軸受に
より、移動テーブルがガイド平面内を低摩擦でスムーズ
に移動することができる。さらに、移動テーブルにエア
の供給・排気用のホースを接続する必要が無く、テーブ
ルの小型化・軽量化・スムーズな動作を実現できる。す
なわち、真空排気用の配管は、コンダクタンスを大きく
とる必要があるため太くなるが、上述のように、ガイド
板側にエアパッドを設けることにより、真空排気用の太
い配管（ホース等）等を移動テーブルに引き回す必要が
なくなり、移動テーブルを小型にできる。また、ホース
等の変形抵抗が移動テーブルにかからないので、移動テ
ーブルを高精度・高速で位置制御できる。

【００２０】前記ステージ装置においては、前記移動
テーブルを駆動する複数のリニアモータを備え、該リニ
アモータの移動子が前記ガイド平面に沿って運動可能で
あることが好ましい。

【００２１】上記ステージ装置においては、前記移動
テーブルに貫通孔が設けられており、該貫通孔内に、前
記複数のリニアモータの内の一以上を配置することもで
きる。これにより、移動テーブルの重心を駆動すること
ができ、移動テーブルの移動・位置決めを高精度・高速
に制御できる。

【００２２】上記ステージ装置においては、前記複数
のリニアモータの内の一以上を前記２つのガイド板の外
部に配置することもできる。

【００２３】上記ステージ装置においては、前記移動
テーブルにケーブルキャリアが設けられており、該ケー
ブルキャリアが、前記移動テーブルの前記ガイド平面の
２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）及び前記ガイド平面に直交す
る軸の周り（θ方向）の動きをサポートすることもでき
る。これにより、移動テーブルが２軸に移動をしても、
ケーブルキャリアは１つで済むので、装置を小型・簡略
化できる。

【００２４】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。

【００２５】

【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６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。図６には、電子線露光装置１
００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１
０１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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】次に、本発明の第１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、本発明の第１の
実施の形態に係るステージ装置の全体構成を示す透視斜
視図である。図２は、同ステージ装置の側面断面図であ
る。図３は、同ステージ装置の図２におけるＡ−Ａ及び
Ｂ−Ｂ面の断面図である。図４は、同ステージ装置に用
いたケーブルキャリアを示す図である。図４（Ａ）はケ
ーブルキャリアの正面図であり、図４（Ｂ）は側面図で
あり、図４（Ｃ）はＸ方向に可動した時の状態を示す図
である。以下、図の説明において、ステージ装置の前方
とは図１、図２、図３の右方を指し、後方とは図１、図
２、図３の左方を指し、左方とは図１、図３の下方を指
し、右方とは図１、図３の上方を指す。また、前後方向
をＸ軸とし、左右方向をＹ軸とし、上下方向（図２の上
下方向）をＺ軸とする。

【００３３】各図には、本発明の第１の実施の形態に係
るステージ装置１が示されている。このステージ装置１
は、図６におけるマスクステージ１１１にあたる。ステ
ージ装置１は、ある間隔を隔てて対向する２つのガイド
平面を有するガイド板である底板３、天板１１と、その
間に挟み込まれて摺動する移動テーブル２０とを具備し
ている。移動テーブル２０の前側には、２つのマスクを
搭載できる試料台２１が設けられている。底板３の上面
と天板１１の下面には、エアパッド４１、５１が形成さ
れており、移動テーブル２０はガイド平面内を運動可能
となっている。移動テーブル２０には、３つのリニアモ
ータコイル２７ａ、２７ｂ、３３が設けられており、ガ
イド平面の２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）及びガイド平面に
直交する軸の周り（θ方向）に運動可能である。

【００３４】次に各部の詳細を説明する。ステージ装置
１の下部には、底板３がＸＹ平面に広がるように設けら
れている。底板３は、平面形状が左右方向に長い８角形
で、ある厚さを有する平板状の部材である。底板３の上
面は、移動テーブルをガイドするガイド面となってい
る。底板３の上面には、詳しくは後述するように、気体
軸受が形成されている。なお、図示はしていないが、底
板３の気体軸受には、真空排気用の太い配管等が接続さ
れている。

【００３５】底板３の後方には、長方形のプレート５が
載置されている。プレート５上には、図１に示すように
２つのマグネット（永久磁石）７ａ、７ｂが左右方向に
ある間隔を設けて並べて配置されている。マグネット７
ａ、７ｂは、平たいコの字型をした長方形をしており、
前方にその開口側が向けて固定されている。プレート５
により、マグネット７ａ、７ｂの高さを調整し、後述す
るように、リニアモータが移動テーブル２０の重心部を
駆動できるようにする。

【００３６】底板３上のマグネット７ａ、７ｂの間に
は、円柱９ａが立設されている。底板３の前方の左右の
角には、それぞれ円柱９ｄ、９ｃが設けられている。ま
た、底板３上の９ｃの後方には、円柱９ｂが設けられて
いる。さらに、底板３上の９ｄの後方には、円柱９ｅが
設けられている。これら５本の柱９ａ〜９ｅの上には、
天板１１が載置されている。図１においては、天板１１
は、ステージ下部の構成が良くわかるように透過された
形で図示されている。天板１１の下面には、詳しくは後
述するように、気体軸受が形成されている。なお、図示
はしていないが、天板１１の気体軸受には、真空排気用
の太い配管等が接続されている。

【００３７】柱９ｂと柱９ｃの間には、Ｌ字型をしたマ
グネットサポート１３ａが立設されている。また、柱９
ｄ、９ｅの間には、Ｌ字型をしたマグネットサポート１
３ｂが立設されている。両マグネットサポート１３ａと
１３ｂの間には、左右方向に長いマグネット（永久磁
石）１５が両サポート間を掛け渡すように取り付けられ
ている。マグネットサポート１３ａ、１３ｂとマグネッ
ト１５は、底板３上で、門型を形成している。マグネッ
ト１５は、ＺＸ断面において平たいコの字型をしており
前方にその開口側が向けられている。

【００３８】ステージ装置１内の底板３と天板１１の間
には、移動テーブル２０が配置されている。移動テーブ
ル２０の前方には、片持支持により試料台２１が設けら
れている。試料台２１は、ステージ装置１の前方へ張り
出しており、電子線がステージ装置１の天板１１等に遮
られないようになっている。試料台２１には、２つのマ
スクを載せられるように２つの円形の孔２１ａ、２１ｂ
が形成されている。試料台の前面２１ｃと側面２１ｄ
は、高精度に研磨されており、図６に示したレーザ干渉
計１１３の検出光の反射面として利用される。なお、こ
の実施の形態においては、試料台が移動テーブルの前方
に１つだけ配置されているが、移動テーブルの側方に１
つずつ配置したりすることもできる。また、本発明のス
テージ装置は、マスクステージについて説明するが、こ
の他にも例えばウェハステージ等に利用することもでき
る。

【００３９】試料台２１の後方には、ジョイント２３を
介して、直方体のボックス部３０が接続されている。ジ
ョイント２３は、セラッミックや金属等からなる断面台
形の棒状部材であって、試料台２１とボックス部３０の
間の配線の収納及び断熱の役割を果たす。ボックス部３
０は、左右方向に開口部のある中空の箱体である。図２
に示すように、ボックス部３０の内部の前方の側壁に
は、長方形の平板状をしたＹコイルジョイント３１が突
設されている。Ｙコイルジョイント３１の先には、長方
形のＹモータコイル３３が設けられている。このＹモー
タコイル３３は、コの字状のマグネット１５の中に、Ｚ
方向にある隙間を持って嵌め込まれている。Ｙモータコ
イル３３とマグネット１５とでＹ方向駆動用のリニアモ
ータを形成する。そして、Ｙモータコイル３３の端面と
マグネット１５のコの字の奥の面との間は、Ｘ方向にあ
る隙間３５を持って配置されている。この隙間３５の分
だけ移動テーブル２０はＸ方向にも動くことができる。
この例では、移動テーブル２０の中心部にＹ方向の駆動
を行うリニアモータを配しているので、移動テーブル２
０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。

【００４０】ボックス３０の後方側面の左右の角部に
は、図３に分り易く示すように、長方形の平板状をした
Ｘコイルジョイント２５ａ、２５ｂが突設されている。
Ｘコイルジョイント２５ａ、２５ｂの先には、長方形の
Ｘモータコイル２７ａ、２７ｂが設けられている。Ｘモ
ータコイル２７ａ、２７ｂが、図１に示したマグネット
７ａ、７ｂのコの字の中にＺ方向にある隙間を持って嵌
め込まれている。Ｘモータコイル２７ａ、２７ｂとマグ
ネット７ａ、７ｂとでＸ方向駆動用のリニアモータを形
成する。Ｘモータコイル２７ａ、２７ｂの端面とマグネ
ット７ａ、７ｂのコの字の奥の面との間は、Ｘ方向にあ
る隙間２９を持って配置されている。この隙間２９の分
だけ移動テーブル２０はＸ方向に動くことができる。ま
た、マグネット７ａ、７ｂは、Ｘモータコイル２７ａ、
２７ｂに対して、Ｙ方向に十分な広さを有しているの
で、Ｘモータコイル２７ａ、２７ｂはＹ方向にも自由度
を持っている。

【００４１】以上のように、Ｙモータコイル３３とＸモ
ータコイル２７ａ、２７ｂの駆動により、ステージ装置
１のＸ−Ｙ駆動を行うことができる。さらに、本発明に
おいては、Ｘモータコイルを２つ配置したことにより、
左右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。また、Ｙモータコイル３３でＹ
方向の駆動を行う際にも、Ｘモータコイル２７ａ、２７
ｂ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。

【００４２】なお、図１、２、３には示さないが、移動
テーブル２０には、モータコイル２７ａ、２７ｂ、３３
を制御する電気配線等が取り付けられている。電気配線
は、ケーブルキャリアを介してステージ外に延びてい
る。

【００４３】図４を参照しつつこのケーブルキャリアに
ついて説明する。図４（Ａ）、（Ｂ）の上部には、移動
テーブル２０の一部が示されている。移動テーブル２０
の下面には、支持部材６３ａ、６３ｂが設けられてい
る。支持部材６３ａ、６３ｂの下部には、円形の孔がＹ
方向に貫通するように開けられている。その孔には、円
柱状をした軸６２が嵌合されている。軸６２の支持部材
６３ａと６３ｂの間には、円筒形をした回転部材６１が
設けられている。回転部材６１と軸６２の間には、回転
部材６１が軸６２の周りを回転できるように隙間を設け
てある。回転部材６１の下方には、ケーブルキャリア６
０が接続されている。ケーブルキャリア６０は、J型に
折り返されるように配置されており、図の左方には、半
円状の部分６０ａが存在する。ケーブルキャリア６０の
下方には、円筒形をした回転部材６１´が設けられてい
る。回転部材６１´は、軸６２´に隙間を持って嵌合さ
れており、軸６２´の周りを回転可能である。軸６２´
の両端は、支持部材６３ａ´、６３ｂ´に支持されてい
る。支持部材６３ａ´、６３ｂ´の下方には、定盤１１
６が示されている。

【００４４】移動テーブル２０がＹ方向に移動する際に
は、ケーブルキャリア６０の作用は従来のケーブルキャ
リアと同じである。ケーブルキャリア６０が移動テーブ
ル２０に引っ張られて半円部分６０ａの位置が左右に移
動する（折り返し位置が変わる）ことにより、電気配線
等が変形したり引っ張られたりすることなく、移動ステ
ージ２０はＹ方向に移動することができる。

【００４５】移動テーブル２０がＸ方向に移動する際に
は、図４（Ｃ）に示すように、回転部材６１、６１´が
それぞれ軸６２、６２´の周りを回転し、移動テーブル
２０はＸ方向に移動することができる。なお、図４
（Ｃ）において移動テーブル２０が図の左側の実線の位
置から図の右側の破線の位置に移動する際、移動テーブ
ル２０は平行に移動する。このとき、軸６２と軸６２´
の間隔は変わるが、ケーブルキャリア６０の半円部分６
０ａの曲率が変わることで、電気配線等が変形したり引
っ張られたりすることなく、移動ステージ２０はＸ方向
にスムーズに移動することができる。

【００４６】上記から、ケーブルキャリア６０は独立し
てＸ方向にもＹ方向にも移動ステージ２０の動きをサポ
ートできる。したがって、２軸の動きを組み合わせてガ
イド平面に直交する軸の周り（θ方向）の動きをサポー
トすることもできる。

【００４７】この実施の形態においては、移動ステージ
２０のＹ方向の移動については従来のケーブルキャリア
の作用を利用し、Ｙ方向の移動については、軸６２、６
２´の回転を利用したが、当然逆でもいい。また、Ｘ、
Ｙ軸に対して、斜めに取り付けることも可能である。ま
た、この実施の形態においては、回転部材６１、６１´
が軸６２、６２´の周りを回転するが、軸６２、６２´
が支持部材６３ａ及び６３ｂ、６３ａ´及び６３ｂ´内
を回転しても良い。その場合には、軸６２、６２´のそ
れぞれの両端には、支持部材からの抜け防止のため、止
め輪等を取り付けることが好ましい。さらに、このケー
ブルキャリア６０は、当然のことながら、真空中でなく
ても使用することができる。

【００４８】つぎに、図２、３を参照しつつ底板３及び
天板１１に形成された気体軸受について説明する。図３
の上部には図２のステージ装置のＡ−Ａ断面が示されて
おり、下部には図２のステージ装置のＢ−Ｂ断面が示さ
れている。図２に示すように、天板１１の下面と底板３
の上面のボックス部３０の可動範囲には、長方形をした
４つのエアパッド４１、５１が形成されている。ただ
し、図２には、そのうちの２箇所のエアパッド４１、５
１のみが示されている。エアパッド４１、５１は、多孔
性の部材からなり、その孔から気体を噴出させて摺動面
に圧力をかけてある隙間を保持することにより、気体軸
受として機能する。

【００４９】図３に示すように、各エアパッド５１の外
周には、大気開放を行うガードリング（溝）５２が形成
されている。ガードリング５２の外周には、１０^-1Torr
程度に低真空排気を行うＬＶ（Low Vacuum）ガードリン
グ５３が形成されている。ＬＶガードリング５３は、４
つのエアパッド５１及びガードリング５２の全てを囲む
ように広い範囲に形成されている。ＬＶガードリング５
３の外周には、１０^-3Torr程度に高真空排気を行うＨＶ
（High Vacuum）ガードリング５５が形成されている。
なお、天板１１のエアパッド４１の周囲にも動揺にガー
ドリング４２、４３、４５が形成されている。

【００５０】エアパッド５１から噴出された気体は、移
動テーブル２０の摺動面（ボックス部３０）に圧力を加
えた後にガードリング５２を通じて大気に開放される
が、一部はガードリング５２の周囲に洩れる。ガードリ
ング５２の周囲に洩れた気体をＬＶガードリング５３か
ら低真空排気する。さらに、ＬＶガードリング５３から
洩れた気体をＨＶガードリング５５で高真空排気する。
真空中でステージ装置１を用いる場合には、ステージの
周囲を高真空に保つため、できる限り気体を洩らさない
ようにしている。

【００５１】本発明においては、ＬＶガードリング４
３、５３は、４つのエアパッド４１、５１及びガードリ
ング４２、５２の全てを囲むように広い範囲に形成され
ている。こうすることにより、エアパッド４１から噴出
した気体の高い圧力がボックス部３０にほとんどかから
ないので、ボックス部３０の変形を防ぐことができる。
なお、ＬＶガードリング４３、５３を４つのエアパッド
４１、５１及びガードリング４２、５２の各々の周囲に
だけ形成し、ＨＶガードリング４５、５５を４つのエア
パッド４１、５１及びＬＶガードリング４３、５３等の
全てを囲むように広い範囲に形成することもできる。

【００５２】底板３及び天板１１に形成されたＨＶガー
ドリング５５等は、ボックス部３０よりも狭い範囲に形
成する。これは、ボックス部３０が移動した際に、ＨＶ
ガードリング５５等を外れてしまうと真空中にエアがリ
ークしてしまうからである。そのため、移動テーブル２
０の可動範囲は、ボックス部３０の端部からＨＶガード
リング５５の外周部までとなる。

【００５３】本発明の第２の実施の形態に係るステージ
装置について説明する。図５は、本発明の第２の実施の
形態に係るステージ装置を示す側面断面図である。図５
には、第２の実施の形態に係るステージ装置１´が示さ
れている。ステージ装置１´には、第１の実施の形態と
同じように、底板３と天板１１に挟まれた移動テーブル
２０´が示されている。この実施の形態においては、気
体軸受は第１の実施の形態と同じ構造をしている。

【００５４】この実施の形態においては、天板１１の前
方の上部と下部にＹ方向駆動用のリニアモータを構成す
るマグネット９５ａ、９５ｂが設置されている。マグネ
ット９５ａ、９５ｂは、平たいコの字型をした長方形を
しており、前方にその開口側が向けられている。

【００５５】移動テーブル２０´には、第１の実施の形
態と同じように、前方から順に試料台２１、ジョイント
２３、ボックス部３０´、Ｘコイルジョイント２５ａ、
２５ｂ、Ｘモータコイル２７ａ、２７ｂが設けられてい
る。ボックス部３０´の内部には、第１の実施の形態と
は異なり、ＹコイルジョイントやＹモータコイルは存在
しない。この実施の形態においては、図５に示すよう
に、試料台２１から上方及び下方にＬ字型をしたＹコイ
ルジョイント９１ａ、９１ｂが設けられている。Ｙコイ
ルジョイント９１ａ、９１ｂの先には、長方形のＹモー
タコイル９３ａ、９３ｂが設けられている。Ｙモータコ
イル９３ａ、９３ｂが、マグネット９５ａ、９５ｂのコ
の字の中にＺ方向にある間隔を持って嵌め込まれてい
る。Ｙモータコイル９３ａ、９３ｂとマグネット９５
ａ、９５ｂとでＹ方向駆動用のリニアモータを形成す
る。そして、Ｙモータコイル９３ａ、９３ｂの端面とマ
グネット９５ａ、９５ｂのコの字の奥の面との間は、Ｘ
方向にある隙間９４ａ、９４ｂを持って配置されてい
る。この隙間の分だけ移動テーブル２０´はＸ方向にも
動くことができる。

【００５６】Ｙモータコイル９３ａ、９３ｂとＸモータ
コイル２７ａ、２７ｂの駆動により、ステージ装置のＸ
−Ｙ駆動を行う。さらに、Ｘモータコイル２７ａ、２７
ｂの駆動により、回転（θ方向）運動が可能である。ま
た、この実施の形態のように、Ｙ方向のリニアモータを
上下２箇所に配置することにより、移動テーブル２０´
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。

【００５７】ところで、本発明においては、ＬＶガード
リング４３又はＨＶガードリング４５がボックス部３０
´と対向する広い範囲に形成されている。そのため、ボ
ックス部３０´の広い範囲にエアパッドの気体噴出し圧
力がかかることが無く、ボックス部３０´の変形をほと
んど防ぐことができる。しかし、エアパッドの気体噴出
し圧力が直接かかる位置においては、ボックス部３０´
はわずかに変形する。そこで、この実施の形態において
は、図５に示すように、ボックス部３０´の内部９７に
ハニカムコア又はリブ等を内設した。これにより、ボッ
クス３０´の剛性を高めることができ、上下方向の変形
等の不具合を防ぐことができる。また、それにより、ボ
ックス３０´のＺ方向の厚さを減らすことができ、軽量
化が可能である。さらに、この実施の形態においては、
Ｙ方向のリニアモータをボックス部３０´内に設けない
ので、ボックス３０´のＺ方向の厚さを減らすことがで
きる。

【００５８】以上図１〜図１１を参照しつつ、本発明の
実施の形態に係るステージ装置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。

【００５９】

【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、制御性を向上でき、真空中でも使用できる。

【図面の簡単な説明】

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

【図２】同ステージ装置の側面断面図である。

【図３】同ステージ装置の図２におけるＡ−Ａ及びＢ−
Ｂ面の断面図である。

【図４】同ステージ装置に用いたケーブルキャリアを示
す図である。図４（Ａ）はケーブルキャリアの正面図で
あり、図４（Ｂ）は側面図であり、図４（Ｃ）はＸ方向
に可動した時の状態を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係るステージ装置
を示す側面断面図である。

【図６】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７】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８】ＷＯ９９／６６２２１に開示されたステージ装
置を示す断面図である。

【図９】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。

【図１０】特開平９−３４１３５に開示されたステージ
装置を示す斜視図である。

【図１１】同ステージ装置の平面図である。

【符号の説明】

１ステージ装置３底板５プレート７ａ、７ｂマ
グネット９ａ〜９ｅ柱１１天板１３ａ、１３ｂマグネットサポート１５マグネッ
ト２０移動テーブル２１試料台２１ａ、２１ｂ円形の孔２３ジョイン
ト２５ａ、２５ｂＸコイルジョイント２７ａ、２７ｂ
Ｘモータコイル３０ボックス部３１Ｙコイル
ジョイント３３Ｙモータコイル３５隙間４１、５１エアパッド４２、５２ガ
ードリング４３、５３ＬＶガードリング４５、５５Ｈ
Ｖガードリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ある間隔を隔てて対向する２つのガイド
平面を有するガイド板と、前記２つのガイド平面の間に挟み込まれて摺動する移動
テーブルと、前記移動テーブルと前記ガイド平面との間に設けられた
気体軸受と、を具備するステージ装置であって；前記移動テーブル
が、前記ガイド平面の２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）及び前
記ガイド平面に直交する軸の周り（θ方向）に運動可能
であり、前記気体軸受の気体噴出し部（エアパッド）が
前記ガイド板に付設されていることを特徴とするステー
ジ装置。
【請求項２】前記移動テーブルを駆動する複数のリニ
アモータを備え、該リニアモータの移動子が前記ガイド
平面に沿って運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。
【請求項３】前記移動テーブルに貫通孔が設けられて
おり、該貫通孔内に、前記複数のリニアモータの内の一
以上が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。
【請求項４】前記複数のリニアモータの内の一以上が
前記２つのガイド板の外部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。
【請求項５】前記移動テーブルにケーブルキャリアが
設けられており、該ケーブルキャリアが、前記移動テー
ブルの前記ガイド平面の２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）及び
前記ガイド平面に直交する軸の周り（θ方向）の動きの
自由度を有することを特徴とする請求項１記載のステー
ジ装置。
【請求項６】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１〜５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。